アンテナ干渉とアンテナアイソレーション

現代の無線機器は、異なる周波数を利用する複数の通信技術を採用する傾向にあります。無線技術の発展に伴い、スマートデバイスに搭載されるアンテナの数は増え続けています。1台の機器にアンテナが密集すると、受信信号強度が過大になったり、受信信号品質が低下したりすることがあります。たとえば、ホームセキュリティのコントロールボックスやスマートフォンには、複数の送信アンテナと受信アンテナが搭載されています。しかし、アンテナ間の距離が不足していると干渉の問題が生じます。干渉の問題は、アンテナアイソレーション設計によって最小限に抑えることができます。

無線対応機器の小型化が進むにつれ、アンテナ間の密結合による影響はさらに深刻になっています。機器によっては、異なるアンテナが重複した帯域で動作する場合があります。このようなシステムでは、送信電力が受信信号に干渉する可能性が高く、データの損失、信号の劣化、回路部品の故障を引き起こします。たとえば、スマートフォンではセルラーLTE、GPS/GNSS、Wi-Fi/BTの各アンテナが同時に動作します。そのため、このような機器ではアンテナアイソレーションを考慮することが不可欠です。SパラメータのS21とS12は、ポート1がポート2に与える影響とその逆を表し、アンテナ間の挿入損失とアイソレーションを決定します。アンテナアイソレーションの測定は、専用のRF機器を用いて行います。アンテナアイソレーションの測定値が大きいほど、アンテナが良好に分離されており、干渉の問題が少ないことを意味します。

1台の機器に複数のアンテナが内蔵されることは少なくありません。アンテナ間の距離が不足していると、直接放射、筐体共振、導波管モードの励振、ノイズ結合といった形でさまざまな干渉が発生します。アンテナを十分に分離することで、次のような問題を軽減できます。

アンテナアイソレーションとは、共存するアンテナを分離し、システム間の干渉を許容できる程度に抑える手法です。アンテナを分離する方法はいくつかあります。代表的なアンテナアイソレーション技術は次のとおりです。