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Research on antennas for microwave OAM communication

Research Project

Project/Area Number 16K06337
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Communication/Network engineering
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

Saitou Akira  電気通信大学, 先端ワイヤレス・コミュニケーション研究センター, 客員教授 (80536920)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords情報通信工学 / アンテナ理論 / MIMO / 軌道角運動量 / MIMO
Outline of Final Research Achievements

Physical mechanism of OAM (orbital Angular Momentum) communication characteristics has been analyzed for the generation and reception of OAM waves. Appropriate configurations of a loop antenna were clarified to radiate an approximately unique OAM mode. Four-element loop antenna arrays with the configurations were fabricated. For short-range OAM communication at a 5 GHz band for the distance of 3 cm, the measured signal to interference ratios were more than 20 dB, which is promising result for four-channel MIMO communication. For more practical estimate for the communication, two-channel 64 QAM communication was shown to be realized without the MIMO signal processing to compensate the interference. For long-range OAM communication at a 5 GHz band for the distance of 90 cm, paraboloids were utilized to suppress the expansion of the OAM waves. Measured signal to interference ratio was better than 18 dB.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまではあまり使用されることになかった軌道角運動量を有するOAM波動の物理的な生成方法を明確にした。OAM波動の直交性を活用し、信号処理を行わなくても伝送路多重通信が可能なことを示した。OAM通信は、周波数が同じでもOAM波の空間分布の違いで伝送路多重を行うもので、貴重で有限な資源である周波数の利用効率が飛躍的に向上される。さらに本提案の方法では、OAM波がアンテナ単独で放射できることからシンプルなシステムが実現できると期待される。また通信以外に、OAM波を用いたレーダ、センサへの応用があり、シンプルなOAM波生成方法を生かして、新たな特徴をもつセンサへの展開も期待できる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Presentation] 円形ループアンテナアレイに平面波が入射した場合の受信電流の解析2019

    • Author(s)
      斉藤昭,石川亮,本城和彦
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ループアンテナの直交偏波を活用した8 チャンネル多重近距離OAM通信の実測評価2018

    • Author(s)
      三宅久之助,斉藤昭,大塚啓人,山岸遼平,鈴木博,石川亮,本城和彦
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイェティ大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 12 GHz 帯OAM通信用ループアンテナアレイにおける遠距離通信評価2018

    • Author(s)
      大塚啓人,山岸遼平,斉藤昭, 鈴木博,石川亮,本城和彦
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイェティ大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 円形ループアンテナアレイを用いたOAM通信における反射板近接化の効果2018

    • Author(s)
      山岸遼平,大塚啓人, 斉藤昭, 鈴木博,石川亮,本城和彦
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイェティ大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 円形ループアンテナの磁気量子数放射モード単一化 の解析2017

    • Author(s)
      斉藤昭、大塚啓人、山岸遼平、石川亮、本城和彦
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      名城大学(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2017-03-24
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ループアレイアンテナを用いた遠距離OAM通信の実測評価2017

    • Author(s)
      大塚啓人、山岸遼平、斉藤昭、石川亮、本城和彦
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      名城大学(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2017-03-22
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 円形ループアレイアンテナを用いた遠距離OAM通信における反射板による影響評価2017

    • Author(s)
      山岸遼平、大塚啓人、斉藤昭、石川亮、本城和彦
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      名城大学(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2017-03-22
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 円形ループアンテナを用いた4値多重軌道角運動量通信方式2017

    • Author(s)
      斉藤昭、大塚啓人、山岸 遼平、石川亮、本城和彦
    • Organizer
      電子情報通信学会アンテナ・伝播研究会
    • Place of Presentation
      栃木県総合文化センター(栃木県宇都宮市)
    • Year and Date
      2017-02-16
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ループアンテナアレイを用いたOAM通信における多重度倍増の検討2017

    • Author(s)
      斉藤昭、山岸遼平、大塚啓人、石川亮、本城和彦
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Improvement of Mode Uniqueness for OAM Communication Using Loop Array with Reflector Plane2017

    • Author(s)
      Y. Yamagishi, H. Otsuka, A. Saitou, R. Ishikawa, K. Honjo
    • Organizer
      APMC
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アンテナ内2 端子ループアレイを用いたOAM 通信における多重度倍増の検討2017

    • Author(s)
      斉藤昭、山岸遼平、大塚啓人、石川亮、本城和彦
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Four-value Multiplexing Orbital Angular  Momentum  Communication Scheme Using Loop Antenna Arrays2016

    • Author(s)
      Akira Saitou, Ryo Ishikawa, Kazuhiko Honjo
    • Organizer
      Asia Pacific Microwave Conference
    • Place of Presentation
      ニューデリー(インド)
    • Year and Date
      2016-12-08
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 磁気量子数単一モードを放射するループアンテナアレイを用いたOAM通信の解析2016

    • Author(s)
      斉藤昭、石川亮、本城和彦
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-09-23
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ループアンテナアレイを用いたOAM通信のシミュレーションならびに実測評価2016

    • Author(s)
      大塚啓人、斉藤昭、石川亮、本城和彦
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-09-23
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 無線通信装置及びアンテナ装置2017

    • Inventor(s)
      斉藤昭、大塚啓人本城和彦 、石川亮
    • Industrial Property Rights Holder
      斉藤昭、大塚啓人本城和彦 、石川亮
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-102931
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 無線通信装置及びアンテナ装置2017

    • Inventor(s)
      斉藤昭、大塚啓人、本城和彦 、石川亮
    • Industrial Property Rights Holder
      斉藤昭、大塚啓人、本城和彦 、石川亮
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 無線通信装置及びアンテナ装置2016

    • Inventor(s)
      斉藤昭 本城和彦、石川亮
    • Industrial Property Rights Holder
      斉藤昭 本城和彦、石川亮
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016-04-25
    • Related Report
      2016 Research-status Report

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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