M3材料の創製と全方位性ミリ波アンテナへの応用

• Project/Area Number: 14655065
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 設計工学・機械要素・トライボロジー
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小寺 秀俊 京都大学, 工学研究科, 教授 (20252471)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神野 伊策 京都大学, 工学研究科, 助教授 (70346039) ; 鷲津 正夫 東京大学, 工学系研究科, 教授 (10201162) ; 島 進 京都大学, 工学研究科, 教授 (70026160)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2003: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2002: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: MEMS / ミリ波 / ソフトマイクロマシニング / 材料分散 / 多層膜 / 数値計算 / 電磁波 / 材料拡散 / 粉体

Research Abstract

本研究では、有限要素法による電磁波解析とトポロジーサーチのアルゴリズムを組み合わせたシステムを利用し,誘電率の分散をパラメーターとして全方向性の特性を有するミリ波アンテナの構造を算出する.求めた分散構造を薄膜プロセスとポスト処理を行いメタマテリアルを作製し,メタマテリアルを3次元に積層することでメタ構造を作製する.作製したミリ波の特性を評価し,全方向性M3ミリ波アンテナの可能性を検討することを目的としている.
本年度は,通信用のミリ波アンテナに関しては誘電体を分散配置したアンテナにより発信できることまたその配置を換えることで指向性を変えることが可能なことを確認する実験を行うとともに,誘電体の動的に配置を変える構造に関しては,マイクロポンプを持いる方法について検討を行った.以下に結果を列記する.
・高周波領域においては導電体が離れていても回路として機能することを用いて,導体要素を分散して配置した層を積層することで伝送線を構築し,その形状を制御することで動的にアンテナ特性を変化させる手法を考案した.デバイス実現のための基礎として,上部導体要素を固定した形状のアンテナの製作を行い,その放射特性を測定することでこの方式での電流導通経路の構築の有効性について検討した.
・可変アンテナデバイスのために,大きな変位量,簡単な構造,高い配置の自由度という利点を併せ持つ気体の熱膨張を動作原理としたアクチュエータを考案し,その特性とアンテナデバイスへの応用について検討しその有効性を確認した.

Research Products

• [Publications] Isaku Kanno, Endo, Hidetoshi Kotera: "Low-Voltage actuator of RF-MEMS Switch using Piezoelectirc PZT thin films"Micro System Technologies. 529-531 (2003)