Study on electrically small antennas based on radiation and external quality factors
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20K04474
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
野口 啓介 金沢工業大学, 工学部, 教授 (10278103)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 小形アンテナ / Q値 / 帯域 / 放射効率 / 利得 / 材料評価 / 損失媒質 / 半球ヘリカルアンテナ / 放射特性 / アンテナ系 |
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| Outline of Research at the Start |
スマートフォンやタブレット端末などのモバイル機器をはじめ，あらゆるものをサイバースペースにつなげるIoTに向けた無線通信モジュールに使用する小形アンテナの高性能化について研究する．小形アンテナと近接物体からなるアンテナ系を扱い，アンテナ材料の電気的特性と近接物体の影響を考慮した特性指標としてのQ値による理論解析を行う．アンテナ系の理論的モデルを構築し，近接物体が及ぼすアンテナ系への影響について外部Q値により明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では電気的小形アンテナを共振器として取扱い，アンテナそのもののQ値について理論的に解析する．また，近接物体のQ値（外部Q値）を解析することにより，アンテナ系の放射について明らかにすることを目的としている．本研究で明らかにしようとする点は３点あり，（１）材料の特性を考慮した小形アンテナの Q 値とアンテナと結合する近接物体の影響を考慮したアンテナ系のQ値との関係，（２）アンテナ系のQ値と帯域，放射効率，利得との関係，（３）アンテナおよびアンテナ系の小型化とQ値，帯域，放射効率，利得との関係，である．これらの目的について，2022年度までに研究成果を得ることを目標としていたが，（２）までの進捗にとどまっており，2023年度への延長申請を行った．
研究実績として，損失を含む小形アンテナのQ値の解析と実測を進めた．半球ヘリカルアンテナについて扱い，Q値をもとに小型化評価を行うとともに，小型化した際の広帯域化を検討した．具体的内容として，損失を考慮した簡易な等価回路をもとに解析し，損失抵抗の影響について定量的に評価した．広帯域化した場合の帯域幅に与える損失の影響について検討した．その成果については国際会議ISAP2022において発表した．この内容をもとに，今後，材料を含めた広帯域化設計，外部Q値の検討を進め，アンテナおよびアンテナ系の小型化，トータルのQ値，帯域，放射効率等，アンテナ特性を明らかにすることを目標とする．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
電気的小形アンテナと，そのアンテナ系のQ値について理論検討を進めている．具体的なアンテナモデルについて，シミュレーションおよび実測を行っている．アンテナモデルは半球ヘリカルアンテナであり，球の半径aと波数kとの積kaが0.5以下の場合を扱っている．その場合のQ値は数十から数百の値と高く，設計上の困難がある．現状，昨年からの検討課題である損失媒質とアンテナとの関係については十分な取組ができておらず，結合を明らかにするために今後の検討を進める必要がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度，2022年度は，購入した材料評価装置の活用が不十分であった．今後，材料評価装置の活用とともに，電気的小形アンテナの小型化への課題として近接物体との結合に着目し，解析を進める．具体的に取り組む内容として，申請時に記載した事項について以下に再掲する．2023年度は延長手続きを行ったため，最終年度の位置づけで，具体的な結果を得ることと，成果についてまとめることをねらいとする．
(a）「材料評価」について， 申請設備の材料パラメータ電気的特性評価装置を用い，媒質パラメータの高周波特性を測定し，主としてアンテナの構造物における損失について検討すること．
(b)「具体的なアンテナ検討」について，逆L，逆Fアンテナやマイクロストリップアンテナなど，具体的な小形・平面アンテナについて扱い，アンテナ単体の場合と近接物体がある場合の特性について求め，得られた数値データからQ値を算出することにより理論解析との比較を行うこと．
(c)「試作実験と理論値検討」について，代表的な小形・平面アンテナの試作実験を行い，シミュレーション，理論値との比較検討を行うこと．
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
