2016 Fiscal Year Research-status Report
透過型メタサーフェス板を前置した低姿勢アンテナ構造体による多偏向ビーム形成
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15K06087
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
中野 久松 法政大学, 名誉教授 (00061234)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | チルトビーム形成 / メタサーフェス板 / 周期配列素子 / 金属正方形ループ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超表面（メタサーフェスとよぶ）の特性を利用した，新しい機能を有する電磁波通信機器が国内外で開発されつつある．本研究では「透過型メタサーフェス板」を創造し，これを給電アンテナ前方に配置することで，所望の１方向に１つ，あるいは異なる複数の方向に，それぞれ，１つの電磁波ビームを放射できるように，新たなアンテナ構造体を実現する．この構造体は，薄型・低姿勢になっている．本構造を実現するために，１．「周期的に配列された新たな素子から成るメタサーフェス板」の電磁界特性を明らかにし，２．メタサーフェス板の電磁界と給電アンテナからの放射界とを考慮して，１つ，あるいは複数の電磁波ビームを放射させるために，周期配列素子の最適構造と配列法を解明している.
１）前年度の結果に基づき，今年度，透過型メタサーフェス板を２層とし，直線偏波１偏向ビーム角のさらなる増加を検討した．その結果，54度の偏向ビーム角を達成できた．ビーム方向での利得は17.3 dBiと高利得化されたことも明示できた．同時に，透過型メタサーフェス板の１層構造を新たに構築し，直線偏波２偏向ビームに関する測定を実施した．結果として，42度の偏向ビームの発生を可能とした．
２）新たに，給電アンテナを円偏波アンテナとした場合のメタサーフェス板１層構造・２偏向ビームについての実験を開始した．実験結果を考察するために，理論値の導出を同時に実施した．
３）以上の検討結果に基づき，メタサーフェス板１層構造・円偏波4偏向ビーム放射について，検討し始めた．最大偏向ビーム角，円偏波率，入力特性を解析上から明らかにした．
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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
２層の透過型メタサーフェス板を設置し，直線偏波・１偏向ビーム角のさらなる増加を検討した．その結果，1層のときに得られた偏向ビーム角36度を，54度へと増加できた.ビーム方向での利得は17.3 dBiであり，高利得を達成できたと言える.
直線偏波２偏向ビームに関する実験を実施した．この時，1層の透過型メタサーフェス板を使用した．結果として，42度の偏向ビームの発生が可能となった．ビーム方向での利得は11.5 dBi，入力定在波比は2以下であることを明らかにした．
給電アンテナを円偏波アンテナとした場合の２偏向ビームについて実験を開始した．このとき，給電アンテナの前面に装荷する透過型メタサーフェス板を1層とし，摂動素子付円偏波正方形パッチを給電アンテナとした．ただし，円偏波正方形パッチは単方向の放射パターンを有し，利得は約4 dBiであった. 実験結果を考察するために，理論値の導出も同時に実施した．
円偏波偏向ビーム数を２から4にするための新たな１層透過型メタサーフェス板を検討し始めた．理論解析によって，40度の４偏向ビーム角が実現できることを明らかにした．入力定在波比が2以下，および，最大偏向ビーム角度での円偏波率が3 dB以下であることを明示できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の円偏波4偏向ビーム放射についての理論結果を検証するために，実験を行う．実験と理論値との比較から，取り残された問題点を考察し，解決をはかる．ここまでは，透過型メタサーフェス板を1層とした状態での，2偏向ビームおよび4偏向ビーム放射の検討である．
最終2017年度では，透過型メタサーフェス板を2層使用した状態での，2偏向ビーム放射および4偏向ビーム放射を検討する．このときビーム最大偏向角度をこれまでの40度から60度へと増加させる．
以上の検討結果をもとに，偏向ビーム放射全体の体系化をはかり本研究の目的を完遂する．
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| Causes of Carryover |
研究内容について専門知識の提供を受けるような状況が発生しなかった.このため、謝金としての支払いがなかった.
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験材料費の値上りがあったので、残余金を材料費に回す予定である.
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Research Products
(8 results)
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[Presentation] Radiation beam with a large tilt angle2016
Author(s)
Hisamatsu Nakano, Yuhei Kameta, and Junji Yamauchi
Organizer
2016 IEEE-APS Topical Conference on Antennas and Propagation in Wireless Communications (APWC)
Place of Presentation
Cairns, Australia
Year and Date
2016-09-19 – 2016-09-23
Int'l Joint Research
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[Presentation] Disc-Ys antenna2016
Author(s)
Hisamatsu Nakano, Yuhei Kameta, and Junji Yamauchi
Organizer
2016 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation (APSURSI)
Place of Presentation
Fajardo, Puerto Rico
Year and Date
2016-06-26 – 2016-07-01
Int'l Joint Research
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