2017 Fiscal Year Annual Research Report
Developement of Electromagnetic Simulation Method for Metamaterial Antenna Design
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15K06052
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
宇野 亨 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80176718)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有馬 卓司 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20361743)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | メタマテリアル / 電磁界 / アンテナ / シミュレーション / 無限周期 / 表面インピーダンス / メタサーフェス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，メタマテリアルを用いたアンテナを設計するための電磁界シミュレーション法を開発することである．シミュレーション法としては計算精度を保ちながらも計算機に過度の負荷を与えない方法として，モーメント法とFDTD(Finite Difference Time Domain)法を中核とする電磁界解析法をとりあげるここととし，（1）メタマテリアルベースアンテナと，（２）メタマテリアルインスパイアードアンテナの設計法の開発と，その有効性の検証を行うとともに，メタマテリアルアンテナがIoT(Internet of Things)などの実用無線システムに応用されることを想定して，（３）人体や物に装着されて使用される場合の解析法などについても検討してきた．（１）に関しては従来の方法の有用性と限界とを見極めながら，本研究では特に異方性媒質の解析に不可欠な吸収境界条件の設定法について検討してきたが，プラズマのような異方性媒質については極めて精度の良いＰＭＬ吸収境界を開発することができた．また，その検討から任意の異方性媒質にも適用できる方法の見通しを得ることがでている．（２）に関しては，アレースキャン法をモーメント法とＦＤＴＤ法に導入する方法と，表面インピーダンス法を導入する方法とを比較検討し，後者は計算機負荷が小さく実用的な精度をたもった方法であることを明らかにした．（３）に関してはIoTに応用することを強く意識して，アンテナの特性が周囲の物体に影響されないようなメタサーフェスを開発し，それらアンテナシステムの特性と電磁界とを高精度・高速に計算する手法を開発した．
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