| Project/Area Number |
23K22821
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| Project/Area Number (Other) |
22H01551 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
真田 篤志 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (20264905)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥14,430,000 (Direct Cost: ¥11,100,000、Indirect Cost: ¥3,330,000)
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| Keywords | メタマテリアル / クローキング / 6G / 透明マント / マントルクローク |
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| Outline of Research at the Start |
直進性の高いミリ波・テラヘルツ波が利用される6G無線通信環境においては、通信経路間を遮蔽する障害物の影など、見通しのない領域には電波が届かず通信ができない。本研究では、障害物の周囲を覆うことで入射波を迂回させ、見通しのない通信路においても、実効的に見通し通信路の確保を可能とするマントルクロークを開発する。構造を非周期的に分布配列し最適化することで、隠蔽領域を従来のものに比べて4倍以上に拡大する高性能なマントルクロークを実現する。D帯において試作実験を行い、そのクローキング動作を実証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度、前年度設計したマントルクロークの実装構造の数値最適化を更に進めると共に、マントルクロークの散乱抑制効果の実験的検証の準備を進めた。
最適化に関しては、TE入射波に対するマントルクローク実装構造に対して更なる数値最適化を進め、直径が約2波長の金属円柱に対して前方散乱波のバイスタティック・レーダ断面積(BRCS)が、クロークがない場合と比べて14.7ｄB以上抑制できる構造を設計した。
同時に、実証実験のための電磁界スキャナ測定システムを構築した。D帯周波数変換モジュールと自動回転ステージによる電磁界スキャナ測定系を構成した。また、受信モジュールの自動回転制御ソフトウェアと共に、近傍界分布の測定結果から近傍界-遠方界変換により遠方界を計算する電磁界解析ソフトウェアを開発した。これによりD帯におけるBRCSの実験的評価が可能となった。
更に、最適化したマントルクロークをフォトリソグラフィにより試作し、構築した電磁界スキャナ測定システムを用いて試作したマントルクロークの散乱特性を実験的に評価した。測定したマントルクロークのBRCSは、理論値および電磁界シミュレーション結果と比較して、定性的にほぼ一致したものの、定量的にはずれが見られた。実験的検討の結果、この主な原因が金属円柱の表面抵抗による損失やクローク基板材料の誘電体損失の影響と、クロークサンプル用の治具の位置ずれであることが判明した。今後、損失を考慮した数値最適化シミュレーションと、サンプル用治具の改良を行ない、散乱特性の測定精度の向上を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで、D帯における受動円筒クロークの設計を完了し、数値最適化により解析的に求めた表面インピーダンスを与えた場合を上回る散乱抑制効果を数値的に確認した。また、実験的検証のための散乱特性測定系およびソフトウェアも開発した。更なる測定評価装置の精度向上やサンプル試作・評価を進めることで、計画通り実施期間内に、本研究の目的である、従来の散乱抑制限界を超えた散乱抑制効果の実験的検証が達成できる見込みである。これにより、研究は概ね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、開発した電磁界スキャナのクロークサンプル治具を再試作することで測定精度を向上し、マントルクロークの散乱抑制効果の実験検証を完了する。サンプルの損失を考慮した更なる散乱抑制効果の最適化設計および再試作を進め、マントルクロークのBRCSの測定評価により従来の散乱抑制限界を超えた散乱抑制効果を実験的に検証する。また、周波数特性や入射波の角度依存性、偏波依存性についても実験的に評価する。その際、試作誤差や評価誤差に対する評価も行う。これらの数値的および実験的検証結果より、提案するマントルクロークの設計理論の妥当性および有用性を確認する。また、これまでの理論的・実験的な知見をまとめ、その成果を学会および学術雑誌等で発表する。
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