マントルクロークを用いたアンテナの結合抑制及び指向性維持同時達成法
| Project/Area Number |
21K04055
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
|
|---|
| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
|---|
Principal Investigator |
道下 尚文 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 教授 (30535357)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
|
|---|
| Keywords | アンテナ / メタマテリアル / メタ表面 / マントルクローク / 相互結合 / 放射パターン / クローキング / 相互結合低減 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
現在，IoTの普及に伴い，無線機器内外の電波干渉問題が深刻となっており，アンテナ周辺の空間を利用した干渉低減技術が求められている．本研究では，マントルクロークアンテナによる相互結合低減及び放射指向性維持の同時達成法の確立を目的とする．メタマテリアルによるアンテナ素子自体の小型化技術と，アンテナ周囲の電波制御技術を組み合わせたマントルクロークアンテナの設計法を確立し，その有効性を実証する．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，近年注目されているマントルクローク技術を利用することで，アンテナ近傍に他のアンテナが近接配置されたときの相互結合の低減と，アンテナ特性の維持を同時に達成することを目的としている．アンテナの動作周波数帯域に対して高域側および低域側に阻止帯域が現れる円筒形状のマントルクロークアンテナを設計し，それぞれを近接に配置したときの相互結合の低減およびアンテナ特性の維持を確認するとともに，マントルクロークアンテナによる阻止帯域生成の動作原理を明らかにしてきた．しかし，近接した周波数の相互結合を抑制するには高誘電率材料を使用する必要があり，高誘電率材料を湾曲させるのは困難である．そこで，本研究では，試作が容易な構造として，矩形形状のマントルクロークアンテナの実現可能性を検討する．また，電磁界シミュレーションの妥当性を確認するとともに，動作原理の解明を目指す．
はじめに，動作周波数の低周波側に阻止帯域を有する矩形形状のマントルクロークアンテナを設計した．矩形形状としても，所望の周波数で動作しながら，低周波側でクローキング効果が得られることが分かった．次に,マントルクロークの実構造としてアンテナの四隅にストリップ導体を配置する構成を考案し，動作周波数におけるアンテナ特性の維持と低周波側における相互結合の抑制を同時に達成することに成功した．また，阻止帯域における入力インピーダンス特性やクローキング効果を確認した結果，ストリップ導体によるクローキングの発生条件として，有限長かつ地板が必要であることが分かった．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り，マントルクロークアンテナの実証のために，低周波側で阻止帯域が現れる矩形形状のマントルクロークアンテナの設計法と，各パラメータの動作周波数および阻止帯域への影響を明らかにした．また，実構造としてアンテナの四隅にストリップ導体を配置したマントルクロークアンテナを提案し，作製，測定した結果，阻止帯域を得ることができた．しかし，電磁界シミュレーションの結果とは完全には一致しなかった．また，ストリップ導体によるクローキングの発生条件として，周期構造と有限構造の比較や高誘電率材料の背面の影響を検討した．
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度の結果から，矩形形状でも高誘電率材料とストリップ導体を組み合わせることで，相互結合抑制とアンテナ特性維持を同時に達成可能であることは分かった．しかし，アンテナの剛性が低いため，放射パターン測定時にも安定した測定を可能とする構造の検討が必要である．そこで，令和4年度に明らかになったクローキングの発生条件をもとに，さらに簡易なマントルクロークの実構造を検討し，電磁界シミュレーションの妥当性を確認するため，試作，測定を行う．また，インピーダンス制御による阻止帯域の生成とクローキングの発生条件を体系的にまとめ，マントルクロークアンテナの動作原理を明らかにする．
|
Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
