欠陥のある地盤構造

プリント基板のグランドストリップにおける意図的な欠陥

プリント基板製造において、欠陥グランド構造（DGS ）は、プリント基板のグランドプレーン上に意図的に形成された欠陥です。通常、グランドプレーン上にエッチングパターンとして形成されます。DGSは、電磁バンドギャップ（EBG）構造の簡略化された形態です。^{[1]このEBGは、マイクロ}ストリップ伝送線路および回路アプリケーションにおいて帯域阻止特性を特徴とする周期的パターンですが、DGSは単一の欠陥、または周期的／非周期的な構成を持つ非常に限られた数の欠陥で構成されています。

歴史

Kimら^[2]は、初めてEBGの限定的な形態を考案し、「DGS」という用語を生み出しました。彼らは、マイクロストリップ線路の下にダンベル型の欠陥ユニットを1つ使用して、そのストップバンド特性を利用し、さまざまな周波数範囲にわたって線路を通る電磁波(EM)の伝播を妨げました。コンパクトな機能と実装の容易さから人気を博し、さまざまなマイクロ波回路アプリケーション向けに、他のいくつかの形状のDGSが急速に進化しました。プリント回路フィルタはその1つです。それ以外にも、DGSは増幅器、ラットレース結合器、分岐線路結合器、ウィルキンソン電力分配器などの回路にも使用されています。^[3] DGSは、不要な高調波を除去するために、集積マイクロストリップアンテナへの給電線の下にも採用されました。

アンテナアプリケーションのアイデア

マイクロストリップアンテナへの応用に関する新しい概念は、 2005年にGuhaらによって初めて報告されました^[4]。主な焦点は、円形マイクロストリップパッチにおける交差偏波放射の抑制でした。DGSは、交差偏波によって発生する高次TM21モードを弱めるために戦略的に使用されました。重要かつ必要な条件は、配置されたDGSが主共振、すなわち一次放射モードに影響を与えたり、乱したりしないことです。この研究は実際に非共鳴DGSを導入し、この概念を実証しました。その後、DGSの種類、形状、交差偏波性能のいずれにおいても、いくつかの進歩が達成されました。

パッチDGS統合という新たなアイデアが、マイクロストリップアンテナアレイの設計を進化させました。アレイ素子間の相互結合の問題は、2006年に初めて報告された単純なDGSを統合することで軽減できます。^[5]この技術は成熟しており、大規模アレイの「スキャンブラインドネス」という実用的な問題に対処しています。

このDGS技術は、フェーズドアレイにおけるスキャンブラインドネスと交差偏波放射といった2つの主要な問題を最小限に抑える、非常に有用で商業的に実現可能なツールであることが証明されています。現在、このDGS技術を用いた新世代の航空機搭載型および宇宙搭載型レーダーの開発が進められています。

参考文献

^ Yang, F.; Rahmat-Samii, Y. (2008)、「アンテナ工学における電磁バンドギャップ構造」、ケンブリッジ大学出版局、ISBN 9780511754531、doi :10.1017/CBO9780511754531、ISBN 978-0-521-88991-9
^ Chul-Soo Kim; Jun-Seok Park; Dal Ahn; Jae-Bong Lim (2000). 「平面回路のための新しい1次元周期的欠陥グランド構造」. IEEE Microwave and Guided Wave Letters . 10 (4): 131– 133. doi :10.1109/75.846922.
^ Guha, D.; Biswas, S.; Antar, Y. (2011). 「マイクロストリップアンテナのための欠陥グランド構造」. Guha, Debatosh; Antar, Yahia MM (編). 『マイクロストリップとプリントアンテナ』 . John Wiley & Sons . pp. 387– 434. doi :10.1002/9780470973370.ch12. ISBN 978-0-470-68192-3. S2CID 106449287。
^ Guha, D.; Biswas, M.; Antar, Y. (2005)、「交差偏波抑制のための欠陥グランド構造を備えたマイクロストリップパッチアンテナ」、IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters、4 (1): 455– 458、Bibcode :2005IAWPL...4..455G、doi :10.1109/LAWP.2005.860211、S2CID 27170050
^ Guha, D.; et, al. (2006)、「マイクロストリップアプリケーション向け同心リング状欠陥グランド構造」、IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters、5 (1): 402– 405、Bibcode :2006IAWPL...5..402G、doi :10.1109/LAWP.2006.880691、S2CID 33219655

[1] Yang, F.; Rahmat-Samii, Y. (2008)、「アンテナ工学における電磁バンドギャップ構造」、ケンブリッジ大学出版局、ISBN 9780511754531、doi :10.1017/CBO9780511754531、ISBN 978-0-521-88991-9

[2] Chul-Soo Kim; Jun-Seok Park; Dal Ahn; Jae-Bong Lim (2000). 「平面回路のための新しい1次元周期的欠陥グランド構造」. IEEE Microwave and Guided Wave Letters . 10 (4): 131– 133. doi :10.1109/75.846922.

[3] Guha, D.; Biswas, S.; Antar, Y. (2011). 「マイクロストリップアンテナのための欠陥グランド構造」. Guha, Debatosh; Antar, Yahia MM (編). 『マイクロストリップとプリントアンテナ』 . John Wiley & Sons . pp. 387– 434. doi :10.1002/9780470973370.ch12. ISBN 978-0-470-68192-3. S2CID 106449287。

[4] Guha, D.; Biswas, M.; Antar, Y. (2005)、「交差偏波抑制のための欠陥グランド構造を備えたマイクロストリップパッチアンテナ」、IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters、4 (1): 455– 458、Bibcode :2005IAWPL...4..455G、doi :10.1109/LAWP.2005.860211、S2CID 27170050

[5] Guha, D.; et, al. (2006)、「マイクロストリップアプリケーション向け同心リング状欠陥グランド構造」、IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters、5 (1): 402– 405、Bibcode :2006IAWPL...5..402G、doi :10.1109/LAWP.2006.880691、S2CID 33219655