ウェアラブル・モバイル・センサ機器用アンテナの設計技術・実装技術と最新動向

近年、身のまわりのすべての機器・モノをネットワーク接続するIoT (Internet of Things) 、M2M (Machine to Machine) に注目が集まっています。特に、モバイル・ウェアラブル機器、小型センサネットワーク機器においては、3G/4GやLTE、無線LAN、RFID、ZigBee、WiMAX、UWBなど利用周波数帯の異なる複数の通信システムが搭載・共用されます。
これらのシステムにおいて、アンテナは、電波の出入り口となるキーデバイスとなり、機器の小型化のためには、アンテナの小型・薄型化やマルチバンド化、広帯域化が重要となります。 　本講演では、IoT/M2M時代に対応するモバイル・ウェアラブル機器、小型センサネットワーク機器などのワイヤレスシステムにおけるアンテナをターゲットとし、アンテナの小型・薄型化や、マルチバンド化、広帯域化などに有効なテクニックを解説し、さらには、機器筐体の曲面部分へのアンテナ配置やアンテナ形状の変化に対する特性変動、人体の影響、EMCなどを含めたアンテナ実装技術について、アンテナ設計や研究開発に携わった経験をもとに、基礎から実践までわかりやすく解説します。

1. アンテナの基礎
   1. 電磁放射発生のメカニズム～伝送線路からアンテナ
   2. 共振の利用
   3. アンテナの種類・分類
2. アンテナの測定・評価パラメータ
   1. 反射特性
      • 反射係数
      • リターンロス特性
      • VSWR特性など
   2. 入力インピーダンス特性など
      • 反射係数と入力インピーダンス
      • 反射係数とVSWR、リターンロスの関係など
   3. 放射特性
      • 放射パターン
      • 指向性利得、絶対利得、相対利得
      • アンテナの効率、放射効率など
   4. 生体安全性、SARなど
      • 生体安全性評価
      • 局所SAR、全身SAR
      • 各国の局所SAR制限値
3. ウェアラブル・モバイル・センサ機器における通信技術概要
   1. 第3、4世代移動通信
   2. WiMAX
   3. 無線LAN
   4. Bluetooth
   5. ZigBee
   6. RFID
   7. Ultra Wideband、Wireless USB
   8. Body Area Network、人体通信
4. アンテナ設計の具体的なテクニック
   1. 小型化の手法
      • 放射素子形状の工夫による小型化
      • 誘電体・磁性体を利用した小型化
      • モノポールアンテナの小型化
      • 板状逆Fアンテナの小型化
   2. マルチバンド化の手法～単一共振から複数共振へ
      • マルチバンド化の具体的な手法
      • ダイポールアンテナのマルチバンド化
   3. 広帯域化の手法～複数共振から広帯域共振へ
      • 広帯域化の具体的な手法
      • UWB用超広帯域アンテナ
   4. アンテナの具体的な設計・開発事例
      • 小型化・マルチバンド化・広帯域化の検討プロセス
      • 広帯域アンテナの小型化設計
      • プリント基板を利用した超広帯域アンテナなど
5. ウェアラブル・モバイル・センサ機器におけるアンテナ実装技術
   1. アンテナ内蔵時の特性変動
   2. 機器筐体曲面部へのアンテナ配置と形状変化に対する特性変動
   3. 人体の近接による影響
   4. モバイル・ウェアラブル・センサ機器のEMC
6. ウェアラブル・モバイル・センサ機器用アンテナの最新動向
   1. 筐体自体をアンテナとする手法
   2. メタマテリアルを利用したアンテナ
   3. ボディエリアネットワーク用アンテナ