Study of 3d measurement of radio wave distribution
| Project/Area Number |
21H01338
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
八木谷 聡 金沢大学, 電子情報通信学系, 教授 (30251937)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾崎 光紀 金沢大学, 電子情報通信学系, 准教授 (70422649)
井町 智彦 金沢大学, 先端宇宙理工学研究センター, 准教授 (60372489)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
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| Keywords | 高周波電磁波 / 3次元空間分布 / メタマテリアル / センサアレイ / 電磁環境計測 |
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| Outline of Research at the Start |
ICT社会の発展により身の回りに電子機器が急増し、機器から放射された電磁波ノイズが他機器に干渉して誤動作の原因となりうる電磁環境問題への対策が重要となっている。本研究では、高周波電磁波の3次元空間分布を立体的に高速計測するための電磁波センサアレイを開発する。機器から放射された高周波電磁波ノイズがどのように周辺に伝わっているかを実際の現場で調べることが可能となり、電磁波ノイズ発生源を特定しその対策を行ううえできわめて有用な情報が得られる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
高周波（GHz帯）電磁波の3次元分布を立体的に計測・評価する手法を開発するために、まず入射波に垂直な平面での電磁界2次元分布を計測するための2次元メタサーフェスを設計した。
電磁波の3次元空間分布を計測するためには、センサとして用いる2次元メタサーフェスができるだけ入射波を乱さない（反射せずにそのまま透過させる）ことが必要である。そこで入射波を透過させる周波数選択板（FSS）の構造に着目し、複数のFSSを組み合わせることで、入射波をほぼ透過させながら同時に2次元平面上の電界分布を計測できる「透過型電磁波センサ」の構造を電磁界シミュレーションにより検討した。その結果、異なる形状（インダクタンス型とキャパシタンス型）のFSSを誘電体基板の表面と裏面に配置することにより、特定の周波数（共振周波数）において反射率を抑え、同時に透過率を大きくすることができることが分かった。FSSの単位セルサイズを変化させることで共振周波数を調整することが可能であり、例えばセルサイズを21 mm、基板厚を1.6 mmに設定した場合、1.5 GHzにおいて約70%の電力を透過させると同時に、入射波の電界2成分（水平・垂直偏波）の分布を計測できる2次元メタサーフェス構造（単位セル構造）を得ることができた。
得られた単位セル構造を30 cm×30 cmの2次元状に配列し、透過型電磁波センサ基板を設計した。FSS面上の複数個所に電圧計測部を設けて入射波の電界2次元分布を計測できる回路を設計して基板に組み込み、透過型電磁波センサを試作した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
透過型電磁波センサ基板の試作を行ったが、世界的な半導体不足の影響により、計測に使用するための電子部品の一部が年度内に入手できかったため、当初計画していた実測によるセンサの性能評価を行うことができなかった。当該部品は2022年5月には入手予定であり、その後速やかに実装・計測を実施できる見込みであるため、研究計画全体において支障はない。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず前年度に試作した透過型電磁波センサ基板の計測性能を実測評価する。その結果も踏まえ、入射電磁波の2次元分布を計測するためのメタサーフェス構造の検討をさらに継続し、入射波をほぼそのまま透過させながら、2次元平面上の電界のみならず磁界分布も効率的に計測できる透過型電磁波センサを電磁界シミュレーションにより設計する。また、透過型電磁波センサを複数（奥行き30 cm程度の空間に3枚程度）重ねて配置することで、入射電磁波の3次元分布を同時に計測できるかどうかを定量的に評価・検討する。さらに、電磁界成分を計測する回路を設計・試作してセンサに組み込み、複数のセンサ基板を試作して電磁波の3次元分布計測性能を評価する。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
