無線のパターンアンテナについて

Question

無線に関して全くの無知です。
送受信を行える微弱タイプの無線リモコン（スマートキーの様なモノで通信距離は５ｍ程度）の作製を考えています。
使用する無線ＩＣはＴＩ社のＣＣ１１０１（３１５ＭＨｚ）になります。
無線ＩＣ以下の回路設計を行う上で、データシートの推奨回路（データシート２５ページ目）を参考して設計を進めているのですが、アンテナの部分をどの様にしたら良いか全くわかりません。
推奨回路のアンテナ部には『アンテナ　５０Ω』との表記がありますが、ＰＣＢパターンを使用したアンテナでの設計を行いたい（コスト、ケース仕様から）と考えています。
パターンアンテナの設計に関する参考サイトを探したのですが、自分のレベルにあったサイトがありませんでした。
ご指導頂けますでしょうか？
よろしくお願い致します。

http://www.tij.co.jp/jp/lit/ds/symlink/cc1101.pdf

masudaya · Accepted Answer

＞再度、ご回答ありがとうございます。
＞段々とお話についていけなくなっていますが・・・
＞無線ＩＣは異なりますが、下記の様なイメージでしょうか？

すみません，そんなに難しいことを話したつもりもなかったのですが...
見せていただいたものは，アンテナはメアンダと呼ばれるものです.
これはモノポールアンテナに近い物になります．
私が提案したのは，メアンダでも何でもよいのですが，
最後のの部分とGND(グランド)あいだにチップを置くようにしては
いかがだろうというものです.これならチップなしの時はモノポール
コンデンサを付ければ，ループとして動作します.
効率向上のためにはモノポールはGNDに対して垂直に伸びる線を長くする，
ループの場合はループ面積を大きくするということになります.

前の方が述べているように機材は必要になります.
少なくともネットワークアナライザと基準アンテナ(2本)は必要になると思います.
ネットワークアナライザが入力インピーダンスを測定できるのと
2ポート間の通過特性をはかることができます.
両ポートに基準アンテナを付けた状態で測定した物を基準に
どちらかを作ったアンテナに置き換えることで，相対評価が可能になります.
入力インピーダンスですが，いきなり50Ωに合わせるのではなく，
最初にアンテナ単体として希望周波数でリアクタンスを0にするように調整します.
次に，調整したデバイスを分割するような形でインピーダンスを調整します.

tadys · Answer

アンテナの設計をちゃんとしようとすると、
○電磁界シミュレータ
○ネットワークアナライザ
○スペクトラムアナライザ
が必要になります。
いずれも価格は数百万円です。

昔のアマチュア無線家はこんなものを使わずに自作をしていましたが、それでも最低限の測定器は必要なので自作していました。
それらは、ディップメータ、インピーダンスブリッジ、方向性結合器などです。
これらの測定器の作り方は「アマチュア無線 自作」などをキーワードで検索すればいいでしょう。

電波を送信する器具は出力レベルを間違えると電波法違反になりますから十分注意してください。

電波を使用した器具の製作にはある程度のスキルが必要です。
自作にこだわらずに出来あいのものを利用してはいかがでしょうか。
お薦めはXbeeです。
千石電商でキットを購入できるので検討してみてください。
ここから「Xbee」で検索してください。
http://www.sengoku.co.jp/

masudaya · Answer

＞パターンアンテナで１つお聞きしたのですが、ＣＣ１１０１の推奨回路
＞（データシート２５ページ目の上段）のＣ１２５以降をアンテナパターンで引いた場合、
＞このパターンをどこかでＧＮＤに接続すべきでしょうか？

AntパターンをGNDにつないでしまうと，ループアンテナとして動作します.
ループアンテナは一波長必要になりますので，大きくなってしまいます.
そのため，途中に短縮Cを入れることになります.

またモノポールアンテナは，アンテナの端は切り離しです.
どちらがいいかは，使用状況によりますので，アンテナパターンは
チップを通ってGNDに落とすようにしてはいかがでしょうか.
モノポールが用場合は不実装とし，ループがよい場合は短縮Cを入れることで対応できます.
TIの回路図は，不平衡-平衡変換回路(バラン)だと思いますので，
それとは別にマッチング回路が必要になると思います.

masudaya · Answer

本格的にやるのであれば,シミュレータを準備する必要があります.
そうできない場合は適当に作る必要があります.
ちょっと見ますと,平衡入力のようですので,
ダイポールが簡単かと思います.
しかし,調整は難しいと,半波長程度の大きさが必要になりますので
大きくなります.
モノポールで作る場合ですが,ネットワークアナライザが必要になります.
1/4波長程度の大きさが必要です.参照回路の他にπ型のLPFが入れられるように
した方がよいでしょう.理由はインピーダンスマッチングのためです.
ネットワークアナライザを見ながら,定数を調整してマッチングを合わせていきます.
また，パターンでアンテナを作る場合は裏面は銅箔をなくした方がよいでしょう.
近くの銅箔があると，虚像電流が，アンテナに流れる電流を妨げる形で流れますので
アンテナの放射性能が劣化します.
一般的には，パターンアンテナよりも針金で作った方が格段に性能がよくなります.

無線のパターンアンテナについて

＞再度、ご回答ありがとうございます。

アンテナの設計をちゃんとしようとすると、

＞パターンアンテナで１つお聞きしたのですが、ＣＣ１１０１の推奨回路

本格的にやるのであれば,シミュレータを準備する必要があります.

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