1. プロトコルと周波数
無線プロトコルと動作周波数を検討します。アンテナは、Bluetooth/Wi-Fi、GNSS、セルラーネットワーク、超広帯域、ISM、およびNFCなど、機能するプロトコルによって定義されます。さまざまなプロトコルは、異なる動作周波数に対応しています。例えば、Bluetoothアンテナは2.4から2.485GHzの周波数範囲内で動作し、NFCアンテナは13.56MHzの周波数で動作します。同じプロトコル内でも、割り当てられる周波数帯はさまざまです。適切なアンテナを選択するには、プロトコルと動作周波数の両方を明確にする必要があります。
2. タイプ
アンテナにはさまざまな形状があり、最終的な選択は顧客の要件や使用環境を考慮して決定します。アンテナは、材料とプロセスに基づいて、PCB、表面実装、FPC、セラミック、および外部ロッドアンテナに分類することができます。例えば、アンテナをPCBにはんだ付けする場合は、表面実装アンテナが最も適切です。アンテナを筐体の内壁に取り付け、RFコネクターを介して接続する場合は、FPCアンテナやPCBアンテナが選択肢となります。一方、アンテナを製品の外側に取り付ける場合は、外付けロッドアンテナが一般的です。しかし、アンテナの送信能力は周囲の環境に非常に敏感であるため、最適な結果を得るためには、タイプを選択する前に取り付け位置を決定するのが最善です。
3. サイズ
アンテナは、必要な波長/周波数の動作に応じて設計されます。十分な波長のアンテナは、最適でない波長のアンテナより性能が良いです。最適なワイヤレス性能のために、製品のサイズが許す限り、ユーザーは大きなアンテナを選択すべきです。
4. バランス
不平衡アンテナはサイズが小さいですが、アンテナシステムの一部としてPCBのグラウンディングを使用し、バランスアンテナは大きいですが、それ自体で機能できます。製品のサイズが許す場合は、バランスアンテナを選ぶ方が良いです。これが不可能な場合は、適切なサイズのPCBのグラウンディングを選択してください。
5. パフォーマンス指標
アンテナの性能は、インピーダンス、効率、S11/VSWR、放射パターン、ゲイン、偏波、軸比などのいくつかの指標に依存します。
a. インピーダンス
アンテナのインピーダンスは、一般的に50オームの無線モジュールの出力インピーダンスと整合させる必要があります。
b. 効率
アンテナ効率は、アンテナの放射能を決定する主要な指標です。エネルギー交換中にどれだけのエネルギーが失われるかを示します。効率が高いほど、アンテナは良いものになります。一般的に、40%を超える値は、許容範囲内の性能を示します。
c. リターンロス（S11）および電圧立波比（VSWR）
S11またはVSWRは、RF回路で反射され、アンテナに送信されるエネルギーの量を示します。値が小さいほど良いです。一般的に、S11≤-6dBまたはVSWR≤3は、許容範囲内の性能を示します。
d. 放射パターン
アンテナの放射パターンは、アンテナが3D平面でどのように放射するかを示します。放射パターンは、アンテナの種類と周囲の環境によって異なります。放射パターンをフリースペース（周囲に干渉がない環境）でテストした場合、実際の使用環境でのパターンを正確に表していない可能性があります。放射パターンは、反射やローディングの影響により環境ごとに変化するためです。パターンは、ゲイン（以下で説明）が3D空間でどのように分布し、強い角度と弱い角度がどこにあるかを示します。
アプリケーションに応じて、ユーザーは全方向性または単一指向性のアンテナを選択する必要があります。全方向性アンテナは一般的な用途に適している傾向がありますが、指向性アンテナはGPSなどのアプリケーションに適しています。
e. ゲイン（平均とピーク）
アンテナゲインは、平均ゲインまたはピークゲインで評価されます。平均ゲインは、3D空間内のすべての角度における周波数でのゲインの平均であり、ピークゲインはその周波数での最大ゲインです。平均ゲインは効率に相当し、この値が大きいほど効率は良くなります。丸みを帯びたアンテナの放射パターンは、指向性アンテナと比較してピークゲインが低くなります。放射パターンに関しても、フリースペースとデバイスに取り付けた場合では、ピークゲインが異なります。
f. 軸比
軸比は、円偏波アンテナの重要な性能指標であり、その純度を表します。一般的に、3dB未満の軸比は良好な性能を示します。
6. マッチングネットワーク
マッチングネットワークは、アンテナインピーダンスを50オームに最適化するように設計されています。許容範囲内のS11/VSWRのアンテナのために、一部のアンテナには整合回路が必要になります。これは通常、アプリケーションガイドで指定されています。アプリケーションガイドには、最適化されたアンテナ性能を実現するための多くの他のガイドも記載されています。
上記の手順が完了すると、アンテナの要件が明確になります。以下の「表1：要件」は 上記の要件のまとめです。この表は、アンテナメーカーの製品ライブラリでのアンテナの検索に利用できます。「表2：Molexのアンテナ」は Molexのアンテナを示しています。