マイクロ波電力伝送に適したポスト側壁構成キャビティ付スロットアンテナの開発研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750232
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 日景 隆 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30312391)
• Keywords: 太陽発電衛星 / キャビティ / スロットアンテナ / FDTD法 / ポスト / フェーズドアレーアンテナ / マイクロ波送電 / 素子間相互結合

Research Abstract

本奨励研究においては,側面をポストで構成したキャビティ付スロットアンテナの開発研究を行った.キャビティ付スロットアンテナとは,直方体のキャビティ(空洞共振器)の適当な面にスロットと呼ばれる開口部を設け,アンテナとしたものである.マイクロ波エネルギー伝送においてはこれらアンテナを数100〜1000素子から構成される巨大なアレーアンテナを使用する.したがって,製造および構成が単純でなければならない.しかしながら,キャビティ側面と上下の地板の電気的接続は容易ではない.このようなことから,キャビティ側面をポスト(ワイヤ)により構成することにより,電気的な特性を劣化させることなく製造が容易にできるのではないかと考え,検討を行った.
本研究においては,本年度次に示す成果を得ている.アンテナ素子側壁を構成するポスト間隔を狭くすることで,側壁が導体板の場合と同様の特性が得ることができる.しかしながら,必要なポスト本数が増加し,容易な製造を実現できない.よって,所望の特性を実現可能なポスト間隔を明らかにする必要がある.ここで,送電アンテナ素子の寸法はx軸方向に75mm,y軸方向に90mmであり,高さは特に指定されていない.本研究においては,高さ12mmのアンテナ素子を仮定し,ポスト間隔Δについて検討した.Δが3mm,7.5mmおよび15mmのいずれの場合についても,送電周波数2.45GHzで20dB以上のリターンロス特性を実現できることを明らかにした.さらに,よりポスト本数の少ないアンテナ素子を設計するため,ポスト径について検討を行った.ポスト径と結合量の関係について詳細な検討を行い,ポスト本数を少なくした場合でも,十分な特性を実現する素子設計が可能であることを明らかにした.以上のことから,アンテナ設計に有効な方法が明らかになった.

Research Products

• [Publications] 村上和之: "ポスト側壁構成キャビティ付スロットアンテナの素子間相互結合を考慮した設計"電子情報通信学会技術研究報告. A・P2001-60. 81-88 (2001)
• [Publications] T.Hikage: "Considerations on Slot Antenna Consisting of Parallel Conductive Plates Separated by Metal Posts"2001 Korea-Japan Joint Conference AP/EMC/EMT(KJJC-AP/EMC/EMT 2001)Proceedings. 55-58 (2001)
• [Publications] 日景 隆: "2枚の導体板および円柱ポストで構成したスロットアンテナ"電子情報通信学会2001年ソサイエティ大会講演論文集. B-1-153. 159 (2001)
• [Publications] 村上和之: "マイクロ波電力伝送に適した円柱ポスト側壁キャビティ付スロットアンテナ"平成13年度電気関係学会北海道支部連合大会講演論文集. 247. 296 (2001)
• [Publications] 日景 隆: "円柱ポスト側壁キャビティ付スロットアンテナの素子間相互結合に関する検討"平成13年度電気関係学会北海道支部連合大会講演論文集. 248. 297 (2001)
• [Publications] 日景 隆: "アレーアンテナの製造に適したマイクロ波電力伝送用スロットアンテナに関する検討"第4回宇宙太陽発電システム(SPS)シンポジウム講演要旨集. (掲載予定). (2002)