アンテナの研究について

質問

今、大学4年で今度、修士1年になるのですが、修士になってからの研究をどうしようか迷っています。今、無線LAN用のアンテナの研究をしていますが、市販の802.11b/gのアンテナの解析だけなので面白くありません。できれば、自分で設計してっていうのをやりたいのですがやらせてもらえませんでした。802.11nとか新しい規格が出てきているのに、802.11b/gの、既に市販されているものを解析しても何の意味もないのに、やらされたってところです。
修士になれば自分でテーマを見つけてそれについて研究できるみたいなので、テーマを決めるために皆さんの意見を参考にしたく書き込みました。そこで、今日、様々なものにアンテナが搭載されていますが、その中でも特に、新しいアンテナが求められてるアプリケーションや、まだ、開発段階で、盛んに研究されているものとかがありましたら教えてもらいたいのです。よろしくお願いします。

回答No.3

harepanda

ANo1 harepandaです。

2.4Ghzと5Ghzの双方をサポートしている機器を見たことがないと聞いて、少々、びっくりしました。事情は分かりかねますが、一般消費者向け製品と、通信事業者や法人向けの製品に違いがあるのかもしれません。

法人向けネットワーク機器ベンダーとしてはCiscoが一番著名であり、空港や病院では、Ciscoのアンテナを見かけます。２本のアンテナでダイバーシティを取るタイプです。Extremeでも事情は同じでなかったかと記憶していますが、メジャー系のCiscoのアンテナでまず、話を始めましょう。

こちらの情報を見る限り、最新機種ではアンテナは内蔵型に切り替わっており、2.4Ghzと5Ghzの双方をサポートしているものが多いようです。
http://www.cisco.com/web/JP/product/hs/wireless/buyers_guide.html

はたして2周波共用アンテナを平面アンテナで設計するという思想になっているのか、それとも単に古典的なダイバーシティアンテナなのかは、興味深いところです。できれば、１台、どこかで手に入れて、分解してみたいですね。そこまで出来なくとも、英語版Ciscoサイトにハード的構成の思想を記した白書がないかなどは、調べる価値はあると思います。Ciscoは法人向けのうえ、本社では営業をあまり行わず、できる限りネットワーク機器ベンダーを通して売るというスタイルであるため、分解してもかまわない１台を買うには、法人向けネットワーク機器ベンダーから買うしかないと思います。有名どころでは、CTC、Uniadexあたりになるでしょうが、教授の人脈で良い会社があれば、それに越したことはありません。無論、実物は手に入らなくとも、ハードウェア的構成を明記した資料があれば、訳に立つはずです。

念のため、電気屋に行って、同じ条件をそろえたもの（2.4Ghzと5Ghzを同時にサポートし、かつ、アンテナ内蔵型のもの）があれば購入、分解の上、Ciscoと比較したら面白いかもしれません。

WiFiに指向性アンテナを使うという機器の話は聞いたことがありませんが、屋外に使う分には、使い道があるかと思います。ただ、WiMax/WiFiコンバータを電柱に設置することでエリア展開をするとしてきたYozanが、現実には、2.5Ghzの電波取得に動かなかったことで、この方針をとる通信事業者は、現在のところ、存在しないと思います。ライブドアのWiFiは見るからに素人なので無視。

なお、ワンセグについては、こちらが非常に興味深いと思います。これをやられると、物理的分解だけではどうにもならず、ソフトウェア設計がどうなっているかを調べないと、どうにもなりません。
http://www.murata.co.jp/articles/ta05d1.html

回答No.2

tosibo-ff

皆がやっていることばかりしても、面白くないでしょう。一つ長波域はどうでしょう。特にオーディオ周波数域で生体の感受性なんてどうですか。

お礼

書き込みありがとうございます。なるほどですね！！ただ、生体の感受性とかだと、多少ジャンルが異なるので今までそういったものは研究室でやっていませんでしょうから、教授からの許可も下りないと思います。。。設備もむずかしいところがあります。設備としましては4×4mの電波暗室、ネットワークアナライザ、30MHz～6GHzのスペアナ、～2GHzの発振器などがアンテナの測定用としてあります。また、モーメント法、FDTD法、TLM法などの電磁界シミュレータもあります。最近の研究室での流れとしては誘電体基板上の平面アンテナの設計などを電磁界シミュレータ上で行い、実際に、エッチングをしてアンテナを作り計算値と比較するということを行っています。
しかし、教授から提案されるテーマが少し古いと感じるものばかりで、先輩たちがここの研究室に来て失敗したということを言っているので、もっと新しいアンテナを作りたいと思い書き込みました。そこで教授が納得するような提案ができればと思い皆さんの意見を参考にしています。

回答No.1

harepanda

業界人です（文系なので、技術的正確性は期待しないでください）

WiFiのアンテナについては、大きな疑問があり、理論よりも使用感にスポットを当てた研究が可能かと思います。数種類の周波数の電波を同時に同じ機器でサポートすることが多いため、アンテナ長を電波の周波数に合わせて2分の1ラムダ長にするという対応を、双方の電波に対して同時にサポートしている機種がどれだけあるのか、非常に疑問です。WiFiの周波数による電波の直進性の強さという要素を考えると、実際の使用感は、ウェブのように、つながらなければエンターキーをもう一度たたけばよいという使い方には向いていますが、IPSecのようなセッションを厳密に見ているプロトコルには向いていないのではないかと、よく思います。

昨今業界で話題なのは、公衆サービスとして2.5Ghzの電波の入札にあたり、WiMaxだけでなくPHSのウィルコムが選ばれたことです。WiMaxは都市部で使うと、直進性の高い電波という特性上、どうやってもビルの谷間などはエリアの穴になりそうで、衛星携帯電話に似た使用感になるのではないかと思います。この点ではウィルコムの小型アンテナを大量に高密度でうちまくるという方法に優位性があります。理科系とのことで英語で論文を書き学会報告するのであれば、外国人にとっては日本のモバイル市場を理解する上で有用な文章になるはずです。

現行PHSは1.9Ghzで、この時点で既に直進性が強く、8センチ弱の2分の1ラムダ長を確保している電話機と、W-SIMと言って、どう見ても8センチ弱のアンテナがついているようには思えない機能を使った機種では、明らかに電波感度が違うというユーザの声を散見します。

PHS事業者のなかでウィルコムだけが生き残った要因のひとつに、電波干渉に対する意識が高いことが上げられます。彼らのネットワークは、基地局同期のレベルが高いのです。これはTDMA形式の現行PHSにとって非常に重要なテーマであり、DoCoMoが同期精度が低いくせにむきになって高出力アンテナを打ちまくり、そこらじゅうで干渉を起こしていたのとは大きく違います。

2.5Ghzを正式に取得したことで、ウィルコムは地方のテレビ会社など、電波に関するノウハウが高いとは思えない会社との情報交換を重視し、電波干渉についての教育的立場を鮮明に示しています。次世代PHSはTDMAではなくOFDMなので、従来とはまた違った世界がありますが、いずれにせよ、電波干渉の問題で業界のリーダーであろうとする姿勢は、最終的にはユーザがサービスを快適に利用できるための条件となるため、早い段階でウィルコムがこれを始めたことは、評価に値します。

なお、OFDMは次世代携帯電話においても採用される可能性が高い多重方式であり、学んでおいて損はないと思います。少々気になるのが、Nokiaが業績不振であることです。また、個人的にはウィルコムの次世代PHSにおいて音声コーデックの規格がどうなるかを気にしており、現行のADPCMを捨てG3携帯と同じ系列の音声コーデック採用を検討している中国のターボPHSと同じことを行った場合、PHSの音声の良さがという美点が失われるのは確実なので、ウィルコムを解約して携帯電話に乗り換えるかもしれません。

お礼

書き込みありがとうございます！！業界人様の意見は非常に参考になりました。無線LANは2.4Gと5G帯ですが、私は両方に対応した機器のアンテナを見たことがありません。どのようなアンテナを使っているのか疑問でもあります。お金を持っている研究室とかであれば分解してっていうこともできるのでしょうが。。。
私も案を持っているのですが、2.4GHz帯と5GHz帯の2周波共用アンテナを誘電体基板上の平面アンテナで設計するというのはどうでしょうか？もう実用化されているとは思いますが、まだ、帯域を広げたり、指向性について検討したりと言う段階にいっていないような気がするので・・・
また、現在、パソコンにワンセグが内蔵されてたりしますが、ワンセグ、無線LAN(2.4G/5G)の共用なんていうのは意味ありませんかね？？
なんか聞いてばっかりで申し訳ありません。もしよろしければ返信をお待ちしてます