(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナの形状を規定する形状パラメータと、前記アンテナと接続され、前記アンテナを所定のインピーダンスに整合させる整合回路に含まれる回路素子の定数とを決定するアンテナ設計用コンピュータプログラムであって、
前記形状パラメータの値を所定の範囲内で変化させつつ、前記形状パラメータの値ごとに設計周波数における前記アンテナ単体または前記アンテナと前記整合回路全体の入力インピーダンスを求め、
前記形状パラメータの値ごとに前記入力インピーダンスの１次微分値の絶対値に応じた値となる評価値を算出し、
前記評価値が最小または最大となるときの前記形状パラメータの値及び前記回路素子の定数を、前記アンテナの形状パラメータの設計値及び前記回路素子の定数の設計値として決定する、
ことをコンピュータに実行させるためのアンテナ設計用コンピュータプログラム。
【請求項２】
前記形状パラメータの値ごとに設計周波数における前記入力インピーダンスを求めることは、前記アンテナ単体の入力インピーダンスを求めることを含み、
前記評価値が最小または最大となるときの前記形状パラメータの値に応じて前記回路素子の定数を決定することをさらにコンピュータに実行させる、請求項１に記載のアンテナ設計用コンピュータプログラム。
【請求項３】
前記形状パラメータの値ごとに設計周波数における前記入力インピーダンスを求めることは、
前記形状パラメータの値ごとに前記設計周波数における前記アンテナのＳパラメータを求め、
前記形状パラメータの値ごとに前記Ｓパラメータに基づいて前記回路素子の定数を決定し、
前記形状パラメータの値ごとに、前記入力インピーダンスとして、決定した前記回路素子の定数に基づいて前記アンテナと前記整合回路全体の前記入力インピーダンスを求める、
ことを含む、請求項１に記載のアンテナ設計用コンピュータプログラム。
【請求項４】
アンテナの形状を規定する形状パラメータと、前記アンテナと接続され、前記アンテナを所定のインピーダンスに整合させる整合回路に含まれる回路素子の定数とを決定するアンテナ設計装置であって、
前記形状パラメータの値を所定の範囲内で変化させつつ、前記形状パラメータの値ごとに設計周波数における前記アンテナ単体または前記アンテナと前記整合回路全体の入力インピーダンスを求めるインピーダンス算出部と、
前記形状パラメータの値ごとに前記入力インピーダンスの１次微分値の絶対値に応じた値となる評価値を算出する評価値算出部と、
前記評価値が最小または最大となるときの前記形状パラメータの値及び前記回路素子の定数を、前記アンテナの形状パラメータの設計値及び前記回路素子の定数の設計値として決定する判定部と、
を有するアンテナ設計装置。
【請求項５】
アンテナの形状を規定する形状パラメータと、前記アンテナと接続され、前記アンテナを所定のインピーダンスに整合させる整合回路に含まれる回路素子の定数とを決定するアンテナ設計方法であって、
コンピュータが、前記形状パラメータの値を所定の範囲内で変化させつつ、前記形状パラメータの値ごとに設計周波数における前記アンテナ単体または前記アンテナと前記整合回路全体の入力インピーダンスを求め、
前記コンピュータが、前記形状パラメータの値ごとに前記入力インピーダンスの１次微分値の絶対値に応じた値となる評価値を算出し、
前記コンピュータが、前記評価値が最小または最大となるときの前記形状パラメータの値及び前記回路素子の定数を、前記アンテナの形状パラメータの設計値及び前記回路素子の定数の設計値として決定する、
ことを含むアンテナ設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、整合回路を含むアンテナを設計するアンテナ設計用コンピュータプログラム、アンテナ設計装置及びアンテナ設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆Ｌアンテナのように、接地電極となる金属板と放射電極の先端とが近接した、いわゆる低姿勢アンテナでは、一般に放射抵抗が低い。そのため、低姿勢アンテナの入力インピーダンスを、アンテナのインピーダンスとして通常設定される値、例えば、50Ωに整合させることは困難である。そこで、低姿勢アンテナの入力インピーダンスをインピーダンスの設定値と整合させるために、整合回路が用いられる。
【０００３】
しかしながら、整合回路を含む低姿勢アンテナを実際に設計する場合、放射電極の長さといった、アンテナの形状を規定する形状パラメータを最適化するだけでなく、整合回路に用いられる回路素子の定数も最適化することが求められる。従来、整合回路を含む低姿勢アンテナを実際に設計する場合には、試行錯誤により、形状パラメータと回路素子定数が決定されており、そのため、設計に長時間を要することがあった。一方、携帯無線装置において、アンテナと信号処理部の間に接続される、可変な負荷値を有する整合回路を用いて、アンテナと信号処理部とのインピーダンスを瞬時に適応的に整合させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この技術では、制御部は、整合回路の制御を開始する際、初期負荷値情報を評価し、インピーダンス整合が得られる初期負荷値情報が存在すればその初期負荷値情報に対応する負荷値を有するように制御回路を制御する。一方、インピーダンス整合が得られる初期負荷値情報が存在しない場合、制御部は、初期負荷値情報を用いて、インピーダンス整合が得られる負荷値に関する情報である整合負荷値情報を導出する。そして制御部は、導出した整合負荷値情報に対応する負荷値を有するように整合回路を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００６／０８０３０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の技術は、アンテナの設計に利用されるものではなく、むしろ、アンテナ使用時のインピーダンス整合を達成するためのものであるため、整合回路の負価値は自動的に最適化されるものの、アンテナの形状パラメータは最適化されない。したがって、整合回路を含む低姿勢アンテナの設計において、形状パラメータと回路素子定数を自動的に最適化できる技術が求められている。
【０００６】
一つの側面では、本発明は、アンテナの形状を規定する形状パラメータと整合回路の回路素子定数を最適化できるアンテナ設計用コンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの実施形態によれば、アンテナの形状を規定する形状パラメータと、アンテナと接続され、アンテナを所定のインピーダンスに整合させる整合回路に含まれる回路素子の定数とを決定するアンテナ設計用コンピュータプログラムが提供される。このアンテナ設計用コンピュータプログラムは、形状パラメータの値を所定の範囲内で変化させつつ、形状パラメータの値ごとに設計周波数におけるアンテナ単体またはアンテナと整合回路全体の入力インピーダンスを求め、形状パラメータの値ごとに入力インピーダンスの１次微分値の絶対値に応じた値となる評価値を算出し、評価値が最小または最大となるときの形状パラメータの値及び回路素子の定数を、アンテナの形状パラメータの設計値及び回路素子の定数の設計値として決定することをコンピュータに実行させるための命令を含む。
【発明の効果】
【０００８】
アンテナの形状を規定する形状パラメータと整合回路の回路素子定数を最適化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】低姿勢アンテナの一例を示す図である。
【図２】（ａ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと図１に示された低姿勢アンテナの比帯域の関係を表すグラフである。（ｂ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと、アンテナ設計の際に利用される評価値の一例との関係を表すグラフである。（ｃ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと、アンテナ設計の際に利用される評価値の他の例との関係を表すグラフである。
【図３】低姿勢アンテナの他の例を示す図である。
【図４】（ａ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと図３に示された低姿勢アンテナの比帯域の関係を表すグラフである。（ｂ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと、アンテナ設計の際に利用される評価値の一例との関係を表すグラフである。（ｃ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと、アンテナ設計の際に利用される評価値の他の例との関係を表すグラフである。
【図５】低姿勢アンテナのさらに他の例を示す図である。
【図６】（ａ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと図５に示された低姿勢アンテナの比帯域の関係を表すグラフである。（ｂ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと、アンテナ設計の際に利用される評価値の一例との関係を表すグラフである。（ｃ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと、アンテナ設計の際に利用される評価値の他の例との関係を表すグラフである。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図１に示された低姿勢アンテナ、図３に示された低姿勢アンテナ、図５に示された低姿勢アンテナについて比帯域が最大となるときのスミスチャートである。
【図８】（ａ）は、図１に示された低姿勢アンテナについて利用可能な整合回路の例を示す図である。（ｂ）は、図３に示された低姿勢アンテナについて利用可能な整合回路の例を示す図である。（ｃ）は、図５に示された低姿勢アンテナについて利用可能な整合回路の例を示す図である。
【図９】図３に示された低姿勢アンテナについて、Ｌ／λの値ごとの、整合回路を用いたときのS11パラメータの周波数特性を表す。
【図１０】アンテナ設計装置の一例を示す図である。
【図１１】処理部の機能ブロック図である。
【図１２】（１）式で表される評価値が使用され、かつ、最適化手法として黄金分割法が使用される場合における、アンテナ設計処理の動作フローチャートである。
【図１３】（２）式で表される評価値が使用され、かつ、最適化手法として黄金分割法が使用される場合における、アンテナ設計処理の動作フローチャートである。
【図１４】（１）式で表される評価値が使用され、かつ、最適化手法として最急降下法が使用される場合における、アンテナ設計処理の動作フローチャートである。
【図１５】（２）式で表される評価値が使用され、かつ、最適化手法として最急降下法が使用される場合における、アンテナ設計処理の動作フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図を参照しつつ、整合回路を含む低姿勢アンテナの形状パラメータ及び回路素子定数を最適化するアンテナ設計用コンピュータプログラムについて説明する。このアンテナ設計用コンピュータプログラムは、所定の最適化手法に従って形状パラメータを変更しつつ、低姿勢アンテナの性能に応じた値を持つ評価値を算出する。そしてこのアンテナ設計用コンピュータプログラムは、低姿勢アンテナの性能が最も良好となるときの評価値に対応する形状パラメータの値を特定するとともに、その形状パラメータの値に対応する、整合回路の回路素子定数を決定する。
【００１１】
なお、本明細書において、低姿勢アンテナは、放射電極が線状の導体で形成され、かつ、モノポールアンテナよりも、接地電極と放射電極の先端とが近接したアンテナ、すなわち、接地電極と放射電極の先端間の距離が設計波長λの1/4よりも短いアンテナとする。
【００１２】
最初に、幾つかの低姿勢アンテナの設計例を用いて、形状パラメータ及び回路素子定数を最適化する際に利用可能な評価値の例について説明する。図１は、低姿勢アンテナの一例を示す図である。図１に示された低姿勢アンテナ１００は、いわゆる逆Ｌアンテナであり、１辺の長さが設計波長λの正方形状の接地電極１０１と、接地電極１０１の一つの角（図１では、左上の角）で接続される、逆Ｌ字状の放射電極１０２とを有する。すなわち、放射電極１０２は、接地電極１０１から離れる方向に沿って延伸される部分１０２ａと、放射電極１０２に近接する側の接地電極１０１の辺と平行に延伸される部分１０２ｂとを有する。そして放射電極１０２は、接地電極１０１との接続点に設けられた給電点１０３にて、整合回路（図示せず）を介して給電される。この例では、放射電極１０２の部分１０２ａは、設定波長λの1/50の長さを持つ。また放射電極１０２の幅は設計波長λの1/200とする。また、接地電極１０１及び放射電極１０２の厚さは100μmである。また、接地電極１０１及び放射電極１０２は、完全導体（すなわち、抵抗0）とする。
【００１３】
シミュレーションでは、放射電極１０２の長さＬを0.05λ〜1.0λの範囲内で変化させつつ、設計波長λに対応する設計周波数f0を2.45GHzとして、設計周波数f0においてS11パラメータが0となる整合回路の回路素子定数を算出した。そして低姿勢アンテナ１００に、S11パラメータが0となる整合回路を接続したときの低姿勢アンテナ１００の入力インピーダンス及び低姿勢アンテナ１００単体の入力インピーダンスを算出した。また、低姿勢アンテナ１００の性能を表す指標として、比帯域を用いた。さらに、この例では、低姿勢アンテナ１００の性能を求めるために、有限積分法に従った電磁界シミュレーションを実行した。なお、以下の各シミュレーション例についても同様に、有限積分法に従った電磁界シミュレーションを使用した。
【００１４】
図２（ａ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、設計波長λで正規化された放射電極１０２の長さＬ（すなわち、Ｌ／λ）と低姿勢アンテナ１００の比帯域の関係を表すグラフである。図２（ａ）において、横軸はＬ／λを表し、縦軸は比帯域[%]を表す。そしてグラフ２０１は、Ｌ／λと比帯域との関係を表す。グラフ２０１に示されるように、Ｌ／λが0.2よりも若干大きいときに、比帯域は最大となる。
【００１５】
図２（ｂ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと、アンテナ設計の際に利用される評価値の一例との関係を表すグラフである。この例では、次式で表される評価値が使用される。
【数１】
0006610319.tif 000002
ここで、ω0は、設計波長λに対応する設計角周波数であり、ω0=2πf0である。またRaは、整合回路を含まない、低姿勢アンテナ１００単体の入力インピーダンスの実部である。またZaは、低姿勢アンテナ１００単体の入力インピーダンスである。なお、Zaは複素インピーダンスである。そして|Za'|は、角周波数ωについてのZaの１次微分値の絶対値である。図２（ｂ）において、横軸はＬ／λを表し、縦軸は、評価値Pを表す。そしてグラフ２０２は、Ｌ／λと評価値Pとの関係を表す。グラフ２０２に示されるように、評価値Pは、低姿勢アンテナ１００の比帯域が大きくなるほど小さくなり、低姿勢アンテナ１００の比帯域が最大となるＬ／λの値の近傍で最小値となる。このことから、（１）式で表される評価値Pは、放射電極１０２の長さＬを最適化するために利用可能であり、評価値Pが最小となる長さＬを求めればよいことが分かる。
【００１６】
図２（ｃ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと、アンテナ設計の際に利用される評価値の他の例との関係を表すグラフである。この例では、次式で表される評価値が使用される。
【数２】
0006610319.tif 000003
ここで、Ramは、整合回路を含む低姿勢アンテナ１００の入力インピーダンスの実部であり、この例では、50Ωとなる。またZamは、整合回路を含む低姿勢アンテナ１００の入力インピーダンスである。なお、Zamは複素インピーダンスである。そして|Zam'|は、角周波数ωについてのZamの１次微分値の絶対値である。なお、整合回路を含む低姿勢アンテナ１００の入力インピーダンスは、予め設定されるインピーダンス値に整合されるので、係数Cは定数となる。また図２（ｃ）において、横軸はＬ／λを表し、縦軸は、評価値Qを表す。そしてグラフ２０３は、Ｌ／λと評価値Qとの関係を表す。グラフ２０３に示されるように、評価値Qは、低姿勢アンテナ１００の比帯域が大きくなるほど小さくなり、低姿勢アンテナ１００の比帯域が最大となるＬ／λの値で最小値となる。このことから、（２）式で表される評価値Qは、放射電極１０２の長さＬを最適化するために利用可能であり、評価値Qが最小となる長さＬを求めればよいことが分かる。
【００１７】
図３は、低姿勢アンテナの他の例を示す図である。図３に示された低姿勢アンテナ１１０も、いわゆる逆Ｌアンテナであり、１辺の長さが設計波長λの正方形状の接地電極１１１と、接地電極１１１の一つの角（図３では、左上の角）で接続される、逆Ｌ字状の放射電極１１２とを有する。そして放射電極１１２は、接地電極１１１との接続点に設けられた給電点１１３にて、整合回路（図示せず）を介して給電される。また放射電極１１２は、給電点１１３を含み、接地電極１１１から離れる方向に沿って延伸される部分１１２ａと、放射電極１１２に近接する側の接地電極１１１の辺と平行に延伸される部分を含む、部分１１２ｂとを有する。この例では、放射電極１１２の部分１１２ａは、設定波長λの1/40の長さを持つ。またこの例では、部分１１２ｂの長さが設計波長λの1/8を超える場合、部分１１２ｂの先端が部分１１２ａへ向かう方向へ折り曲げられる。その折り曲げられた部分と接地電極１１１間の最短間隔は設計波長λの1/200に設定される。なお、放射電極１１２の幅、接地電極１１１及び放射電極１１２の厚さは、図１に示された低姿勢アンテナの放射電極１０２の幅、接地電極１０１及び放射電極１０２の厚さと同じである。また、接地電極１１１及び放射電極１１２は、完全導体とする。
【００１８】
この例でも、電磁界シミュレーションでは、放射電極１１２の長さＬを0.05λ〜1.0λの範囲内で変化させつつ、設計波長λに対応する設計周波数f0を2.45GHzとして、設計周波数f0においてS11パラメータが0となる整合回路の回路素子定数を算出した。そして低姿勢アンテナ１１０に、S11パラメータが0となる整合回路を接続したときの低姿勢アンテナ１１０の入力インピーダンス及び低姿勢アンテナ１１０単体の入力インピーダンスを算出した。また、低姿勢アンテナ１１０の性能を表す指標として、比帯域を用いた。
【００１９】
図４（ａ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、設計波長λで正規化された放射電極１１２の長さＬ（すなわち、Ｌ／λ）と低姿勢アンテナ１１０の比帯域の関係を表すグラフである。図４（ａ）において、横軸はＬ／λを表し、縦軸は比帯域[%]を表す。そしてグラフ４０１は、Ｌ／λと比帯域との関係を表す。グラフ４０１に示されるように、Ｌ／λが0.15となるときに、比帯域は最大となる。
【００２０】
図４（ｂ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと、アンテナ設計の際に利用される評価値の一例との関係を表すグラフである。この例では、（１）式で表される評価値Pが使用される。図４（ｂ）において、横軸はＬ／λを表し、縦軸は、評価値Pを表す。そしてグラフ４０２は、Ｌ／λと評価値Pとの関係を表す。グラフ４０２に示されるように、この例でも、評価値Pは、低姿勢アンテナ１１０の比帯域が大きくなるほど小さな値となり、低姿勢アンテナ１１０の比帯域が最大となるＬ／λ＝1.5で最小値となる。このことから、評価値Pは、放射電極１１２の長さＬを最適化するために利用可能であり、評価値Pが最小となる長さＬを求めればよいことが分かる。
【００２１】
図４（ｃ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと、アンテナ設計の際に利用される評価値の他の例との関係を表すグラフである。この例では、（２）式で表される評価値Qが使用される。図４（ｃ）において、横軸はＬ／λを表し、縦軸は、評価値Qを表す。そしてグラフ４０３は、Ｌ／λと評価値との関係を表す。グラフ４０３に示されるように、この例でも、評価値Qは、低姿勢アンテナ１１０の比帯域が大きくなるほど小さな値となり、低姿勢アンテナ１１０の比帯域が最大となるＬ／λ=1.5で最小値となる。このことから、評価値Qは、放射電極１１２の長さＬを最適化するために利用可能であり、評価値Qが最小となる長さＬを求めればよいことが分かる。
【００２２】
図５は、低姿勢アンテナのさらに他の例を示す図である。図５に示された低姿勢アンテナ１２０も、いわゆる逆Ｌアンテナであり、１片の長さが設計波長λの正方形状の接地電極１２１と、接地電極１２１の一つの角（図５では、左上の角）で接続される、逆Ｌ字状の放射電極１２２とを有する。そして放射電極１２２は、接地電極１２１との接続点に設けられた給電点１２３にて、整合回路（図示せず）を介して給電される。また放射電極１２２は、給電点１２３を含み、接地電極１２１から離れる方向に沿って延伸される部分１２２ａと、放射電極１２２に近接する側の接地電極１２１の辺と平行に延伸される部分を含む、部分１２２ｂとを有する。この例では、放射電極１２２の部分１２２ａは、設定波長λの1/16の長さを持つ。またこの例では、部分１２２ｂの長さが設計波長λの1/16を超える場合、部分１２２ｂがらせん状となるように折り曲げられる。なお、部分１２２ｂの折り曲げられた部分と、放射電極１２２の他の部分または接地電極１２１との間隔は、設計波長λの1/200に設定される。また、放射電極１２２の幅、接地電極１２１及び放射電極１２２の厚さは、図１に示された低姿勢アンテナの放射電極１０２の幅、接地電極１０１及び放射電極１０２の厚さと同じである。また、接地電極１２１及び放射電極１２２は、完全導体とする。
【００２３】
この例では、電磁界シミュレーションにおいて、放射電極１２２の長さＬを0.063λ〜0.423λの範囲内で変化させつつ、設計波長λに対応する設計周波数f0を2.45GHzとして、設計周波数f0においてS11パラメータが0となる整合回路の回路素子定数を算出した。そして低姿勢アンテナ１２０に、S11パラメータが0となる整合回路を接続したときの低姿勢アンテナ１２０の入力インピーダンス及び低姿勢アンテナ１２０単体の入力インピーダンスを算出した。また、低姿勢アンテナ１２０の性能を表す指標として、比帯域を用いた。
【００２４】
図６（ａ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、設計波長λで正規化された放射電極１２２の長さＬ（すなわち、Ｌ／λ）と低姿勢アンテナ１２０の比帯域の関係を表すグラフである。図６（ａ）において、横軸はＬ／λを表し、縦軸は比帯域[%]を表す。そしてグラフ６０１は、Ｌ／λと比帯域との関係を表す。グラフ６０１に示されるように、Ｌ／λが略0.18となるときに、比帯域は最大となる。
【００２５】
図６（ｂ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと、アンテナ設計の際に利用される評価値の一例との関係を表すグラフである。この例では、（１）式で表される評価値Pが使用される。図６（ｂ）において、横軸はＬ／λを表し、縦軸は、評価値Pを表す。そしてグラフ６０２は、Ｌ／λと評価値Pとの関係を表す。グラフ６０２に示されるように、この例でも、評価値Pは、低姿勢アンテナ１２０の比帯域が大きくなるほど小さな値となり、低姿勢アンテナ１２０の比帯域が最大となるＬ／λの値の近傍で最小値となる。このことから、評価値Pは、放射電極１２２の長さＬを最適化するために利用可能であり、評価値Pが最小となる長さＬを求めればよいことが分かる。
【００２６】
図６（ｃ）は、電磁界シミュレーションにより算出された、Ｌ／λと、アンテナ設計の際に利用される評価値の他の例との関係を表すグラフである。この例では、（２）式で表される評価値Qが使用される。図６（ｃ）において、横軸はＬ／λを表し、縦軸は、評価値Qを表す。そしてグラフ６０３は、Ｌ／λと評価値Qとの関係を表す。グラフ６０３に示されるように、この例でも、評価値Qは、低姿勢アンテナ１２０の比帯域が大きくなるほど小さな値となり、低姿勢アンテナ１２０の比帯域が最大となるＬ／λで最小値となる。このことから、評価値Qは、放射電極１２２の長さＬを最適化するために利用可能であり、評価値Qが最小となる長さＬを求めればよいことが分かる。
【００２７】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、それぞれ、図１に示された低姿勢アンテナ１００、図３に示された低姿勢アンテナ１１０、図５に示された低姿勢アンテナ１２０について比帯域が最大となるときのスミスチャートである。図７（ａ）において、曲線７０１は、2GHz〜3GHzの範囲内の周波数における、整合回路を含まない低姿勢アンテナ１００の入力インピーダンスを表す。そして点７１１は、設計周波数2.45GHzにおける、低姿勢アンテナ１００の入力インピーダンスである。同様に、図７（ｂ）において、曲線７０２は、2GHz〜3GHzの範囲内の周波数における、整合回路を含まない低姿勢アンテナ１１０の入力インピーダンスを表す。そして点７１２は、設計周波数2.45GHzにおける、低姿勢アンテナ１１０の入力インピーダンスである。また、図７（ｃ）において、曲線７０３は、2GHz〜3GHzの範囲内の周波数における、整合回路を含まない低姿勢アンテナ１２０の入力インピーダンスを表す。そして点７１３は、設計周波数2.45GHzにおける、低姿勢アンテナ１２０の入力インピーダンスである。点７１１、点７１２、点７１３のそれぞれに示されるように、設計周波数では、何れの低姿勢アンテナについても、入力インピーダンスの実数成分が50Ωより小さく、かつ、入力インピーダンスの虚数成分が負となっている。したがって、何れの低姿勢アンテナについても、直列に接続されるコイル（インダクタ）と並列に接続されるコイル（インダクタ）とを有する整合回路が用いられることで、50Ωにインピーダンス整合されることが分かる。
【００２８】
図８（ａ）は、図１に示された低姿勢アンテナ１００について、低姿勢アンテナ１００を50Ωにインピーダンス整合させるために利用可能な整合回路の例を示す図である。同様に、図８（ｂ）は、図３に示された低姿勢アンテナ１１０について、低姿勢アンテナ１１０を50Ωにインピーダンス整合させるために利用可能な整合回路の例を示す図である。そして図８（ｃ）は、図５に示された低姿勢アンテナ１２０について、低姿勢アンテナ１２０を50Ωにインピーダンス整合させるために利用可能な整合回路の例を示す図である。図８（ａ）に示される整合回路８００、図８（ｂ）に示される整合回路８１０、図８（ｃ）に示される整合回路８２０の何れも、低姿勢アンテナに並列接続されるコイルL1と、低姿勢アンテナと直列接続されるコイルL2とを含む。
【００２９】
図９は、図３に示された低姿勢アンテナ１１０について、Ｌ／λの値ごとの、整合回路を用いたときのS11パラメータの周波数特性を表す。図９において横軸は周波数を表し、縦軸はS11パラメータを表す。そしてグラフ９０１〜９０７は、それぞれ、Ｌ／λが0.05、0.10、0.15、0.17、0.20、0.25、0.31のときのS11パラメータの周波数特性を表す。グラフ９０１〜９０７に示されるように、比帯域が最大となるＬ／λ=0.15について、設計周波数f0以外の周波数においてS11パラメータの値が最小となる。すなわち、Ｌ／λ=0.15である場合に低姿勢アンテナ１１０が使用可能な帯域は最も広くなることが分かる。
【００３０】
以上のシミュレーション結果に示されるように、アンテナの形状パラメータ（上記の例では、放射電極の長さＬ）及び整合回路の回路素子定数（上記の例では、各コイルのインダクタンス）を最適化するための評価値として、評価値Pまたは評価値Qが利用可能である。何れの評価値についても、入力インピーダンスの１次微分値の絶対値が小さいほど、低姿勢アンテナの比帯域は大きくなり、低姿勢アンテナの性能は向上する。ただし、評価値Qを算出するよりも、評価値Pを算出する方が演算量が少ない。これは、評価値Pについては、整合回路の回路素子定数を決定する必要が無いためである。一方、評価値Pの最小値と比帯域の最大値は完全には一致しないので、評価値Pよりも評価値Qを利用した方が、低姿勢アンテナの形状パラメータはより最適化される。
【００３１】
また、何れの低姿勢アンテナについても、整合回路の構成は同一となる。そこで、整合回路としては、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示されるように、直列接続されるコイルと並列接続されるコイルを有する回路が用いられればよく、回路素子定数として、各コイルのインダクタンスが決定されればよい。さらに、何れの低姿勢アンテナについても、Ｌ／λが0.25以下となる範囲で比帯域が最大となるので、放射電極の長さＬは、0〜λ/4の範囲内で探索されればよい。
【００３２】
そこで、本実施形態による、アンテナ設計用コンピュータプログラムは、放射電極の長さＬを、0〜λ/4の範囲内で変化させながら、（１）式で表される評価値Pまたは（２）式で表される評価値Qを算出する。そしてこのアンテナ設計用コンピュータプログラムは、その評価値が最小となるときの長さＬを求め、かつ、直列接続されるコイルと並列接続されるコイルを有する整合回路の各コイルのインダクタンスを決定する。
【００３３】
図１０は、アンテナ設計用コンピュータプログラムが実行される、アンテナ設計装置の一例を示す図である。本実施形態では、アンテナ設計装置１は、入力部２と、記憶部３と、記憶媒体アクセス装置４と、出力部５と、処理部６とを有する。そして処理部６と、入力部２、記憶部３、記憶媒体アクセス装置４及び出力部５とは、例えば、信号線を介して接続される。
【００３４】
入力部２は、キーボードまたはマウスなどのユーザインターフェースを有する。そして入力部２を介して、例えば、設計対象となる低姿勢アンテナの各種パラメータのうち、設計対象でない、予め決められたパラメータ（例えば、各電極の導電率、各電極の厚さなど）が入力される。また入力部２を介して、形状パラメータ変更時の制約条件（例えば、図３または図５に示される低姿勢アンテナにおける、所定の方向の放射電極の長さの上限値）が入力されてもよい。そして入力されたパラメータ及び制約条件は、処理部６に渡される。
【００３５】
また、入力部２は、電磁界シミュレーションの実行及び設計対象となる低姿勢アンテナの各種パラメータのうちの予め決められたパラメータを、通信ネットワークを介してアンテナ設計装置１と接続された他の機器から取得してもよい。この場合には、入力部２は、アンテナ設計装置１を通信ネットワークに接続するためのインターフェース回路を、ユーザインターフェースの代わりに、あるいは、ユーザインターフェースと別個に有してもよい。
【００３６】
記憶部３は、例えば、揮発性または不揮発性の半導体メモリ回路を有する。そして記憶部３は、処理部６で実行される、アンテナ設計用コンピュータプログラム、及び、そのコンピュータプログラムで利用される、各種のシミュレーション用コンピュータプログラム及び各種のデータを記憶する。
【００３７】
記憶媒体アクセス装置４は、例えば、磁気ディスク、半導体メモリカード及び光記憶媒体といった記憶媒体７にアクセスする装置である。記憶媒体アクセス装置４は、例えば、記憶媒体７に記憶された、処理部６上で実行される、アンテナ設計用のコンピュータプログラムを読み込み、処理部６に渡す。
【００３８】
出力部５は、処理部６から受け取った、アンテナ設計結果を表す情報を表示する。そのために、出力部５は、例えば、液晶ディスプレイといった表示装置を有する。
【００３９】
処理部６は、一つまたは複数のプロセッサと、周辺回路とを有する。そして処理部６は、アンテナ設計用コンピュータプログラムを実行することで、設計対象の低姿勢アンテナの形状パラメータ及び整合回路が有する回路素子定数を決定する。
【００４０】
図１１は、処理部６の機能ブロック図である。処理部６は、形状パラメータ更新部１１と、アンテナシミュレーション実行部１２と、回路素子定数設定部１３と、評価値算出部１４と、収束判定部１５とを有する。
処理部６が有するこれらの各部は、例えば、アンテナ設計用コンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。
【００４１】
形状パラメータ更新部１１は、低姿勢アンテナの形状を規定する形状パラメータのうち、アンテナ設計用コンピュータプログラムにて変更対象となる形状パラメータを、所定の最適化手法に従って更新する。例えば、最適化手法として黄金分割法が採用される場合、形状パラメータ更新部１１は、形状パラメータの初期値として３個の値（例えば、小さい方から順にa,b,c）を設定する。その際、形状パラメータ更新部１１は、その３個の値のうちの最小値を、形状パラメータの値の探索範囲の下限値に設定し、その３個の値のうちの最大値を、形状パラメータの値の探索範囲の上限値に設定する。そして形状パラメータ更新部１１は、その３個の値のうちの中間の値を、その３個の値のうち隣接する２個の値の組ごとの値の差（例えば、(b-a)と(c-b)）の比が黄金比となるように設定する。そして１回目の評価値が算出された以降、形状パラメータ更新部１１は、評価値が最大となる形状パラメータの値を削除し、代わりに、隣接する２個の値の組ごとの値の差が黄金比となるように、新たな形状パラメータの値を設定する。
【００４２】
また、最適化手法として、最急降下法が採用される場合には、形状パラメータ更新部１１は、形状パラメータの初期値として、探索範囲内の任意の値を設定する。その後、形状パラメータ更新部１１は、評価値算出が試行される度に、評価値が低下するように、形状パラメータの値を更新すればよい。
【００４３】
なお、低姿勢アンテナの形状を定める条件（例えば、放射電極の折り曲げ位置、折り曲げ箇所の数、折り曲げ方向）に応じて、形状パラメータの値と評価値との関係がある程度分かっている場合がある。このような場合、低姿勢アンテナの形状の種類ごとに、評価値がある程度小さな値となる形状パラメータの値が予め記憶部３に保存されていてもよい。この場合には、形状パラメータ更新部１１は、形状パラメータの初期値を設定する際に、低姿勢アンテナの形状に応じた形状パラメータの値を記憶部３から読み込んで、その読み込んだ値を初期値としてもよい。
【００４４】
アンテナシミュレーション実行部１２は、インピーダンス算出部の一例である。そしてアンテナシミュレーション実行部１２は、設定されている形状パラメータを用いて電磁界シミュレーションを実行することで、設計波長λに対応する設計周波数f0を含む所定の周波数範囲での低姿勢アンテナのSパラメータを算出する。例えば、アンテナシミュレーション実行部１２は、有限積分法に従った電磁界シミュレーションを実行することでSパラメータを算出する。さらに、アンテナシミュレーション実行部１２は、その電磁界シミュレーションにより、設計周波数f0を含む所定の周波数範囲での低姿勢アンテナ単体の入力インピーダンスZaを算出する。なお、所定の周波数範囲は、その所定の周波数内の複数の周波数でのZaまたはZam間の差分によりZa'またはZam'を算出するのに十分な範囲、例えば、f0±0.05f0に設定される。そしてアンテナシミュレーション実行部１２は、算出したSパラメータを回路素子定数設定部１３に渡し、入力インピーダンスZaを評価値算出部１４へ渡す。
【００４５】
回路素子定数設定部１３は、インピーダンス算出部の他の一例である。そして回路素子定数設定部１３は、アンテナシミュレーション実行部１２から受け取ったSパラメータに基づいて、設計対象となる低姿勢アンテナが所定のインピーダンスに対してインピーダンス整合するよう、整合回路に含まれる各回路素子定数を設定する。
【００４６】
上記のように、本実施形態では、整合回路は、回路素子として、低姿勢アンテナと直列接続されるコイルと、低姿勢アンテナに並列接続されるコイルとを含む。そこで回路素子定数設定部１３は、回路素子定数として、その二つのコイルのインダクタンスを設定する。そのために、回路素子定数設定部１３は、例えば、アンテナシミュレーション実行部１２から受け取ったSパラメータから、低姿勢アンテナが所定のインピーダンスに整合する二つのコイルのインダクタンスを算出する。すなわち、回路素子定数設定部１３は、低姿勢アンテナと整合回路全体についてのS11パラメータが0となるように、二つのコイルのインダクタンスを算出する。あるいは、予め、Sパラメータと、各コイルのインダクタンスとの対応関係を示す参照テーブルが予め記憶部３に保存されていてもよい。この場合には、回路素子定数設定部１３は、その参照テーブルを参照して、アンテナシミュレーション実行部１２から受け取ったSパラメータに対応する各コイルのインダクタンスを特定してもよい。
【００４７】
また、評価値Qが使用される場合、評価値算出部１４は、回路素子定数及びSパラメータに基づいて回路シミュレーションを実行することで、所定の周波数範囲内での整合回路を含む低姿勢アンテナの入力インピーダンスZamを算出する。
【００４８】
回路素子定数設定部１３は、求めた回路素子定数及び所定の周波数範囲におけるSパラメータを評価値算出部１４へわたす。また回路素子定数設定部１３は、対応する形状パラメータとともに、その回路素子定数を記憶部３に保存する。
【００４９】
評価値算出部１４は、着目する形状パラメータの値についての評価値を算出する。例えば、評価値Pが使用される場合、評価値算出部１４は、アンテナシミュレーション実行部１２から受け取った、所定の周波数範囲内の低姿勢アンテナの入力インピーダンスZaに基づいて、（１）式に従って評価値Pを算出する。また、評価値Qが使用される場合、評価値算出部１４は、所定の周波数範囲内での整合回路を含む低姿勢アンテナの入力インピーダンスZamに基づいて、（２）式に従って評価値Qを算出する。
【００５０】
なお、上記のように、最適化手法として黄金分割法が利用される場合、形状パラメータの３個の値のうち、評価値算出部１４は、最初の評価値算出時以外については、更新された値について評価値を算出すればよい。
【００５１】
評価値算出部１４は、着目する形状パラメータの値についての評価値を収束判定部１５へわたす。
【００５２】
収束判定部１５は、判定部の一例であり、評価値算出部１４から受け取った、形状パラメータの最新の値についての評価値が収束条件を満たすか否か、あるいは、評価値算出の試行回数に基づいて、設計が収束したか否か判定する。例えば、収束判定部１５は、形状パラメータの最新の値に対応する評価値が所定の閾値以下となったことを収束条件として利用する。あるいは、収束判定部１５は、形状パラメータの最新の値に対応する評価値と形状パラメータの前回の値に対応する評価値との差の絶対値が所定の差分閾値以下となったことを収束条件として利用してもよい。あるいはまた、収束判定部１５は、形状パラメータの値の変化に対する評価値の極小値が求められたことを収束条件として利用してもよい。なお、図１〜６に示される例では、形状パラメータの一例である放射電極の長さＬが0〜λ/４の範囲内に含まれる場合、評価値の極小値は、評価値の最小値となる。また、最適化手法として黄金分割法が用いられる場合、収束判定部１５は、形状パラメータの３個の値それぞれについての評価値が所定の閾値以下となったことを収束条件としてもよい。あるいは、収束判定部１５は、形状パラメータの３個の値のうちの最大値と最小値の差が所定幅以下となったことを収束条件としてもよい。
【００５３】
あるいは、収束判定部１５は、評価値算出の試行回数が、予め設定された試行回数の上限値に達したときに、設計が収束したと判定してもよい。試行回数の上限値は、適用される最適化手法に応じて適宜設定されればよい。
【００５４】
収束判定部１５は、設計が収束した時点における、評価値の最小値に対応する形状パラメータの値及び回路素子定数を、低姿勢アンテナの形状パラメータの設計値及び整合回路の回路素子定数の設計値とする。そして収束判定部１５は、得られた低姿勢アンテナの形状パラメータの設計値及び整合回路の回路素子定数の設計値を、出力部５へ出力する。あるいは、収束判定部１５は、低姿勢アンテナの形状パラメータの設計値及び整合回路の回路素子定数の設計値を記憶部３に保存する。
【００５５】
図１２は、（１）式で表される評価値が使用され、かつ、最適化手法として黄金分割法が使用される場合における、処理部６により実行されるアンテナ設計用コンピュータプログラムに基づく、アンテナ設計処理の動作フローチャートである。
【００５６】
形状パラメータ更新部１１は、形状パラメータの値の初期値として、３個の値を設定する（ステップＳ１０１）。アンテナシミュレーション実行部１２は、３個の形状パラメータの値のうち、更新された値に対して電磁界シミュレーションを実行して、その更新された値に対応する低姿勢アンテナ単体の入力インピーダンスZa及びSパラメータを算出する（ステップＳ１０２）。なお、初回については、アンテナシミュレーション実行部１２は、３個の形状パラメータの値のそれぞれについて低姿勢アンテナ単体の入力インピーダンスZa及びSパラメータを算出する。
【００５７】
評価値算出部１４は、形状パラメータの更新された値について、入力インピーダンスZaに基づいて評価値Pを算出する（ステップＳ１０３）。そして収束判定部１５は、形状パラメータの３個の値のそれぞれについての評価値Pが収束条件を満たすか否か判定する（ステップＳ１０４）。収束条件が満たされない場合（ステップＳ１０４−Ｎｏ）、収束判定部１５は、評価値算出の試行回数Nが予め設定された試行回数の上限値Nmaxに達したか否か判定する（ステップＳ１０５）。
【００５８】
試行回数Nが上限値Nmaxに達していない場合（ステップＳ１０５−Ｎｏ）、形状パラメータ更新部１１は、形状パラメータの３個の値のうち、対応する評価値Pが最も大きい値となるものについて、黄金分割法に従って更新する（ステップＳ１０６）。また形状パラメータ更新部１１は、試行回数Nを1インクリメントする。その後、処理部６は、ステップＳ１０２以降の処理を繰り返す。
【００５９】
一方、収束条件が満たされる場合（ステップＳ１０４−Ｙｅｓ）、あるいは、試行回数Nが上限値Nmaxに達した場合（ステップＳ１０５−Ｙｅｓ）、収束判定部１５は、設計が収束したと判定する。そして回路素子定数設定部１３は、評価値Pが最小となるときの形状パラメータの値について、対応するSパラメータに基づいて整合回路の回路素子定数を設定する（ステップＳ１０７）。そして処理部６は、評価値Pが最小となるときの形状パラメータの値、及び、整合回路の回路素子定数を出力部５へ出力するとともに、記憶部３に保存する（ステップＳ１０８）。そして処理部６は、アンテナ設計処理を終了する。
【００６０】
図１３は、（２）式で表される評価値が使用され、かつ、最適化手法として黄金分割法が使用される場合における、処理部６により実行されるアンテナ設計用コンピュータプログラムに基づく、アンテナ設計処理の動作フローチャートである。
【００６１】
形状パラメータ更新部１１は、形状パラメータの値の初期値として、３個の値を設定する（ステップＳ２０１）。アンテナシミュレーション実行部１２は、３個の形状パラメータの値のうち、更新された値に対して電磁界シミュレーションを実行して、その更新された値に対応する低姿勢アンテナ単体の入力インピーダンスZa及びSパラメータを算出する（ステップＳ２０２）。なお、初回については、アンテナシミュレーション実行部１２は、３個の形状パラメータの値のそれぞれについて低姿勢アンテナ単体の入力インピーダンスZa及びSパラメータを算出する。
【００６２】
回路素子定数設定部１３は、３個の形状パラメータの値のうちの更新された値について、対応するSパラメータに基づいて整合回路の回路素子定数を設定する（ステップＳ２０３）。さらに、回路素子定数設定部１３は、３個の形状パラメータの値のうち、更新された値に対して、整合回路を含む低姿勢アンテナの入力インピーダンスZamを算出する（ステップＳ２０４）。なお、初回については、回路素子定数設定部１３は、３個の形状パラメータの値のそれぞれについて、整合回路の回路素子定数を設定するとともに、入力インピーダンスZamを算出する。
【００６３】
評価値算出部１４は、形状パラメータの更新された値について、入力インピーダンスZamに基づいて評価値Qを算出する（ステップＳ２０５）。そして収束判定部１５は、形状パラメータの３個の値のそれぞれについての評価値Qが収束条件を満たすか否か判定する（ステップＳ２０６）。収束条件が満たされない場合（ステップＳ２０６−Ｎｏ）、収束判定部１５は、評価値算出の試行回数Nが予め設定された試行回数の上限値Nmaxに達したか否か判定する（ステップＳ２０７）。
【００６４】
試行回数Nが上限値Nmaxに達していない場合（ステップＳ２０７−Ｎｏ）、形状パラメータ更新部１１は、形状パラメータの３個の値のうち、対応する評価値Qが最も大きい値となるものについて、黄金分割法に従って更新する（ステップＳ２０８）。また形状パラメータ更新部１１は、試行回数Nを1インクリメントする。その後、処理部６は、ステップＳ２０２以降の処理を繰り返す。
【００６５】
一方、収束条件が満たされる場合（ステップＳ２０６−Ｙｅｓ）、あるいは、試行回数Nが上限値Nmaxに達した場合（ステップＳ２０７−Ｙｅｓ）、収束判定部１５は、設計が収束したと判定する。そして処理部６は、評価値Qが最小となるときの形状パラメータの値、及び、整合回路の回路素子定数を出力部５へ出力するとともに、記憶部３に保存する（ステップＳ２０９）。そして処理部６は、アンテナ設計処理を終了する。
【００６６】
図１４は、（１）式で表される評価値が使用され、かつ、最適化手法として最急降下法が使用される場合における、処理部６により実行されるアンテナ設計用コンピュータプログラムに基づく、アンテナ設計処理の動作フローチャートである。
【００６７】
形状パラメータ更新部１１は、形状パラメータの値の初期値を一つ設定する（ステップＳ３０１）。アンテナシミュレーション実行部１２は、形状パラメータの最新の値に対して電磁界シミュレーションを実行して、その値に対応する低姿勢アンテナの入力インピーダンスZa及びSパラメータを算出する（ステップＳ３０２）。
【００６８】
評価値算出部１４は、形状パラメータの最新の値について、入力インピーダンスZaに基づいて評価値Pを算出する（ステップＳ３０３）。そして収束判定部１５は、形状パラメータの最新の値についての評価値Pが収束条件を満たすか否か判定する（ステップＳ３０４）。収束条件が満たされない場合（ステップＳ３０４−Ｎｏ）、収束判定部１５は、評価値算出の試行回数Nが予め設定された試行回数の上限値Nmaxに達したか否か判定する（ステップＳ３０５）。
【００６９】
試行回数Nが上限値Nmaxに達していない場合（ステップＳ３０５−Ｎｏ）、形状パラメータ更新部１１は、形状パラメータの値を、最急降下法に従って更新する（ステップＳ３０６）。また形状パラメータ更新部１１は、試行回数Nを1インクリメントする。その後、処理部６は、ステップＳ３０２以降の処理を繰り返す。
【００７０】
一方、収束条件が満たされる場合（ステップＳ３０４−Ｙｅｓ）、あるいは、試行回数Nが上限値Nmaxに達した場合（ステップＳ３０５−Ｙｅｓ）、収束判定部１５は、設計が収束したと判定する。そして回路素子定数設定部１３は、評価値Pが最小となるときの形状パラメータの値について、対応するSパラメータに基づいて整合回路の回路素子定数を設定する（ステップＳ３０７）。そして処理部６は、評価値Pが最小となるときの形状パラメータの値、及び、整合回路の回路素子定数を出力部５へ出力するとともに、記憶部３に保存する（ステップＳ３０８）。そして処理部６は、アンテナ設計処理を終了する。
【００７１】
図１５は、（２）式で表される評価値が使用され、かつ、最適化手法として最急降下法が使用される場合における、処理部６により実行されるアンテナ設計用コンピュータプログラムに基づく、アンテナ設計処理の動作フローチャートである。
【００７２】
形状パラメータ更新部１１は、形状パラメータの値の初期値を一つ設定する（ステップＳ４０１）。アンテナシミュレーション実行部１２は、形状パラメータの最新の値に対して電磁界シミュレーションを実行して、その値に対応する低姿勢アンテナの入力インピーダンスZa及びSパラメータを算出する（ステップＳ４０２）。
【００７３】
回路素子定数設定部１３は、形状パラメータの最新の値に対して、対応するSパラメータに基づいて整合回路の回路素子定数を設定する（ステップＳ４０３）。さらに、回路素子定数設定部１３は、形状パラメータの最新の値に対して、整合回路を含む低姿勢アンテナの入力インピーダンスZamを算出する（ステップＳ４０４）。
【００７４】
評価値算出部１４は、形状パラメータの最新の値について、入力インピーダンスZamに基づいて評価値Qを算出する（ステップＳ４０５）。そして収束判定部１５は、形状パラメータの最新の値についての評価値Qが収束条件を満たすか否か判定する（ステップＳ４０６）。収束条件が満たされない場合（ステップＳ４０６−Ｎｏ）、収束判定部１５は、評価値算出の試行回数Nが予め設定された試行回数の上限値Nmaxに達したか否か判定する（ステップＳ４０７）。
【００７５】
試行回数Nが上限値Nmaxに達していない場合（ステップＳ４０７−Ｎｏ）、形状パラメータ更新部１１は、形状パラメータの値を、最急降下法に従って更新する（ステップＳ４０８）。また形状パラメータ更新部１１は、試行回数Nを1インクリメントする。その後、処理部６は、ステップＳ４０２以降の処理を繰り返す。
【００７６】
一方、収束条件が満たされる場合（ステップＳ４０６−Ｙｅｓ）、あるいは、試行回数Nが上限値Nmaxに達した場合（ステップＳ４０７−Ｙｅｓ）、収束判定部１５は、設計が収束したと判定する。そして処理部６は、評価値Qが最小となるときの形状パラメータの値、及び、整合回路の回路素子定数を出力部５へ出力するとともに、記憶部３に保存する（ステップＳ４０９）。そして処理部６は、アンテナ設計処理を終了する。
【００７７】
以上に説明してきたように、このアンテナ設計用コンピュータプログラムを実行するアンテナ設計装置は、整合回路を含む低姿勢アンテナについて、形状パラメータ及び整合回路の回路素子定数を自動的に最適化できる。すなわち、このアンテナ設計装置は、低姿勢アンテナのアンテナ形状及び整合回路を自動的に最適化できる。
【００７８】
なお、上記の実施形態では、アンテナ設計装置及びアンテナ設計用コンピュータプログラムは、放射電極の長さＬの最適値を0〜λ/4の範囲内で探索した。しかし、アンテナ設計装置及びアンテナ設計用コンピュータプログラムは、設計対象となる低姿勢アンテナの仕様に応じて、上記の範囲とは異なる範囲内で放射電極の長さの最適値を探索してもよい。
【００７９】
また、変形例によれば、処理部６は、最初に、（１）式で表される評価値を用いて形状パラメータの値を決定し、その後、決定された形状パラメータの値を初期値として、（２）式で表された評価値を用いて上記の最適化処理を実行してもよい。そして処理部６は、（２）式で表された評価値を用いた最適化処理により決定された形状パラメータの値及び整合回路の回路素子定数を出力してもよい。このように、処理部６は、比較的演算量が少ない、（１）式で表される評価値を用いた最適化処理によって決定した形状パラメータの値を初期値として（２）式で表される評価値を用いることで、演算量の削減と高精度化の両方を達成できる。
【００８０】
また、アンテナシミュレーション実行部１２により求められたSパラメータ及び入力インピーダンスZaは、形状パラメータの値とともに、再利用可能なように記憶部３に保存されてもよい。アンテナシミュレーション実行部１２は、着目する形状パラメータの値について、既にSパラメータ及び入力インピーダンスZaが算出され、記憶部３に保存されている場合、電磁界シミュレーションを実行する代わりに、その保存されている値を利用してもよい。
【００８１】
また他の変形例によれば、最適化対象となる低姿勢アンテナの形状パラメータは、放射電極の長さに限られない。例えば、最適化対象となる形状パラメータとして、放射電極の幅、放射電極と接地電極間の間隔が用いられてもよい。あるいはまた、複数の形状パラメータが同時に最適化されてもよい。この場合も、例えば、処理部６は、最急降下法に従って各形状パラメータの値を変化させ、形状パラメータの値の組ごとに評価値を算出すればよい。
【００８２】
また、形状パラメータ更新部１１は、最適化手法として、他の最適化手法を利用してもよい。例えば、形状パラメータ更新部１１は、シミュレーティッドアニーリング、遺伝的アルゴリズム、あるいは、ホップフィールド型ニューラルネットワークに従って、形状パラメータを更新してもよい。
【００８３】
また、評価値算出部１４は、（１）式または（２）式で表される評価値の代わりに、低姿勢アンテナ単体または低姿勢アンテナと整合回路の入力インピーダンスの１次微分絶対値に応じて変化する他の評価値を利用してもよい。例えば、評価値算出部１４は、1/|Zam'|あるいはRa/|Za'|を評価値としてもよい。この場合には、収束判定部１５は、評価値が最大となるときの形状パラメータの値及び整合回路の回路素子定数を、形状パラメータの設計値及び回路素子定数の設計値とすればよい。さらに、評価値算出部１４は、|Zam'|について、Zamを角周波数で微分する代わりに、周波数そのもので微分することで算出してもよい。同様に、評価値算出部１４は、|Za'|について、Zaを角周波数で微分する代わりに、周波数そのもので微分することで算出してもよい。
【００８４】
また、上記の実施形態または変形例によるアンテナ設計装置及びアンテナ設計用コンピュータプログラムは、逆Ｌアンテナ以外の低姿勢アンテナの設計に利用されてもよい。例えば、上記の実施形態または変形例によるアンテナ設計装置及びアンテナ設計用コンピュータプログラムは、逆Ｆアンテナ、あるいは、伝送線路アンテナなどの設計に利用されてもよい。
【００８５】
さらに、各実施形態または変形例によるアンテナ設計用コンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体、例えば、磁気記録媒体、または光記録媒体に記録された形で提供されてもよい。
【００８６】
ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。
【符号の説明】
【００８７】
１    アンテナ設計装置
２    入力部
３    記憶部
４    記憶媒体アクセス装置
５    出力部
６    処理部
１１    形状パラメータ更新部
１２    アンテナシミュレーション実行部
１３    回路素子定数設定部
１４    評価値算出部
１５    収束判定部
【図１】
0006610319.tif 000004
【図２】
0006610319.tif 000005
【図３】
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【図４】
0006610319.tif 000007
【図５】
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【図６】
0006610319.tif 000009
【図７】
0006610319.tif 000010
【図８】
0006610319.tif 000011
【図９】
0006610319.tif 000012
【図１０】
0006610319.tif 000013
【図１１】
0006610319.tif 000014
【図１２】
0006610319.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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