インクジェット印刷により実装したダイポールアンテナ
Printed dipole antenna

 

印刷アンテナの実測で得たS-11パラメタの周波数特性
Frequency characteristics of S-11 parameter obtained by measurement

 

シミュレーションで得たS-11パラメタの周波数特性
Frequency characteristics of S-11 parameter obtained by simulation

 

一般にアンテナの性能シミュレーションと実装には非常に長い時間が必要です．本研究ではプリント基板とミリングマシンに比べて極めて短時間でアンテナを製作可能なインクジェット印刷プロセスを用いて，トライアンドエラーによる高速なアンテナ実装手法を提案します．
ある帯域や特性インピーダンスといった特性を持つアンテナ形状を得るには，一般的にHFSS等のシミュレーションソフトで時間をかけてシミュレーションを行う方法が主流です．しかしながら，特に遺伝的アルゴリズム等を使った進化的な手法では，各個体を反復評価する際に極めて長い時間を要します．そこで本研究では，複雑な電磁場を計算する代わりに，インクジェット印刷技術で実物を実装して性能測定を行い，最適なアンテナ形状を探索することを提案します．アンテナの形状が複雑な場合，この方法はシミュレーションよりはるかに早く結果を出すことが期待できます．この手法ではアンテナ一個当たりの評価時間が短くなるため，設計の初期段階においてはモデルを簡単化して，複雑な計算の代わりにパラメータの変化範囲を広くするという設計手法も可能となります．

Usually, it takes very long time to realize an antenna through simulations. In this research, we propose a method to implement antennas rapidly with a process of trial and error by means of inkjet printing technology, a way to implement antennas much faster than using milling machines and print boards.
Running a simulation is the main way to get the information about an antenna such as band width and characteristic impedance. However, simulation is very time-consuming especially when using a genetic algorithm, which needs to calculate repeatedly. Therefore in our research, we suggest using inkjet technology to realize each antenna and use the measurement results, instead of complex calculations. If the shape of antenna is too complicated, it can be expected that this method can get much quicker results than the calculation. Adopting an easier design model and trying more samples becomes possible if the rapid prototyping of antenna is realized.

【参考文献】
Y. Kawahara et al., “lnstant lnkjet Circuits: Lab-based Inkjet Printing to Support Rapid Prototyping of UbiComp Devices,” The 2013 ACM International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing, pp.363-372, 2013.
石欣洋他，”家庭用インクジェットプリンタによるアンテナのラピッドプロトタイピングについての一検討，”信学ソ大，B-18-1，2014