SIGLENT （シグレント）RF信号発生器 SSG5000Xシリーズ

U-Slot Patch Antenna（Uスロット・パッチアンテナ）とは、マイクロストリップアンテナ（パッチアンテナ）の放射素子（パッチ）の中央部分に、U字型（またはコの字型）の切り込み（スロット）を入れたアンテナ構造です。📡

このUスロットの導入は、従来の標準的なパッチアンテナが持つ極めて狭い帯域幅（ナローバンド特性）という欠点を改善し、広帯域化を図ることを主な目的としています。

⚙️ 構造と動作原理

1. 構造

基本的なパッチアンテナは、誘電体基板の上に金属パッチを配置し、その下にグランドプレーン（接地板）を設けた平面構造をしています。

Uスロット・パッチアンテナでは、このパッチ部分にU字型の切り込みを設けます。

• Uスロットの役割: Uスロットは、パッチ上に共振電流の経路を長くする効果を生み出します。

• 共振周波数: パッチアンテナの共振周波数は、パッチの物理的な寸法で決まりますが、Uスロットを設けることで、2つの異なる共振モードを近接させることができます。

2. 広帯域化の原理

パッチアンテナは本質的に共振器として動作するため、帯域幅が狭くなります。Uスロットは、以下の原理で帯域幅を広げます。

• 二重共振の生成: Uスロットの長さと幅を適切に設計することで、パッチの基本共振（元のパッチサイズによる共振）と、スロットの周辺を流れる電流によって生じる新しい共振モード（スロットによる共振）を発生させます。

• 共振の結合: これらの2つの共振周波数（ と ）を意図的に近くに配置・結合させることで、アンテナの反射係数（S11）が低い状態を広い周波数範囲で維持できるようになり、結果として動作帯域が大幅に拡大されます。

📈 利点と応用

利点

応用分野

Uスロット・パッチアンテナは、その広帯域性と平面性から、以下の分野で広く利用されています。

• Wi-Fi / WLAN：広範囲のチャネルをカバーする必要がある無線LANシステム。

• GPS/GNSS：複数の周波数帯域を受信する必要がある測位システム。

• 携帯電話通信（3G/4G/5G）：広いサービス帯域をサポートする基地局や端末アンテナ。

• 広帯域レーダー：広い周波数範囲での動作が求められるシステム。