2015 Fiscal Year Research-status Report
高機能誘電体レドームを搭載したミリ波レーダ用アンテナの開発と設計法に関する研究
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15K06093
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| Research Institution | Akita National College of Technology |
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Principal Investigator |
伊藤 桂一 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (20290702)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 誘電体レドーム / FDTD法 / 最適化設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目標は，アンテナ開口面を保護し，アンテナの効率を改善可能な任意形状の高機能誘電体レドームを開発し，その形状を最適化する方法を確立することである。平成27年度はレドームの設計方法の確立とミリ波帯測定環境の構築に重点を置いて研究を進めた。
平面アンテナを保護することを目的に,まずは小型誘電体球を装荷した場合の最適条件について検討した。小型球形レンズではアンテナへの固定方法が課題となるため，次に誘電体層を設けて表面にレンズ的な収束効果を期待して半球状の突起を設けることを提案した。FDTD法による数値解析により，誘電体層の厚さ，半球の半径などをパラメータとして誘電体カバーの最適形状を求めた。
次に，トポロジー最適化による誘電体レドームの形状設計を行った。トポロジー最適化により独創的な形状が得られる可能性があるが，FDTD法のセルを基本単位として3次元でトポロジー最適化を行うとセル数が膨大となることが問題となった。本研究ではガウシアンネットワークを応用することによりブロック単位で最適化を行うこととした。現在は遺伝的アルゴリズムを利用するための評価関数の検討を行っている。
また，既設のマイクロ波帯コンパクトレンジにミリ波コンポーネントを組み入れ，ミリ波帯測定環境の構築を行った。コンパクトレンジからの放射を平面的にスキャンして平面領域を明らかにするともに，位相測定のための測定環境の整備を行った。
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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
目標としていた3次元トポロジー最適化の目途が立ち，スパコンへプログラムの移植も完了したため，今後は評価関数などの検討を行って改善していく予定である。
また、ミリ波測定環境については位相測定を構成するミリ波コンポーネントの動作確認まで完了している。測定するための治具の製作などを行い，予備実験および位相測定を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
トポロジー最適化による誘電体レドームの3次元設計について継続して検討し，適切な設計指標と対応する評価関数の検討を行う。また，誘電体レドームの高機能化に周波数選択膜を利用する予定であるため，周波数選択膜の設計についても研究を進める予定である。
また，ミリ波帯位相測定のための治具の製作と予備実験を行う。最終的にはミリ波コンパクトレンジの平面領域の評価を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
ミリ波コンポーネントの購入において，当初の予定していた製品が製造中止となったため購入できなかった。代替え品を購入したが，予定より安価だったこともあり次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
最適化にかかる計算時間を短縮するためスパコンを使用する予定である。また，測定環境構築のための治具およびアンテナの製作にかかる材料費と工具費の使用を見込んでいる。また，必要に応じてミリ波コンポーネントを追加で購入する予定である。
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