2017 Fiscal Year Annual Research Report
Multi-resonance wearable antenna for suppression of radiation toward human head
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15K06095
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
森下 久 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 教授 (20535356)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
道下 尚文 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 准教授 (30535357)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ウェアラブルアンテナ / 固有モード解析 / 人工磁気導体 / 積層セラミックコンデンサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低周波帯を使用した防災用ヘルメットアンテナは，アンテナの小形化及び低姿勢化に加え，人体頭部方向への放射を抑制する必要がある．昨年度は，任意形状のアンテナや散乱体の振る舞いをモード共振現象により特徴づけることができる固有モード解析(CMA)を用いて，防災用ヘルメットアンテナを設計した．また，防災用ヘルメットの内導体を完全磁気導体にすることにより，50Ω給電と整合することができた．しかし，完全磁気導体は現実にはないため，人工磁気導体の設計が必要である．人工磁気導体として，金属パッチを周期的に配列した構造が多く提案されている．人工磁気導体の特性を得るためには十分な周期の配列が必要であるが，本研究で扱う防災用ヘルメットは波長に比べて非常に小さいため，十分な周期となるように金属パッチを並べることができない．本年度は積層セラミックコンデンサ（MLCC）を使った一周期が短い人工磁気導体の設計と，設計した人工磁気導体上に配置したアンテナの特性について検討した．
はじめに，MLCCを使った人工磁気導体を電磁界解析により設計した．設計した人工磁気導体はMLCCを誘電体基板上に波長よりも非常に短い周期で縦横に配列して構成した．MLCCが共振する周波数で人工磁気導体として動作するため，共振周波数がアンテナの動作周波数に近づくように設計した．
次に，設計した人工磁気導体上にアンテナを配置し，インピーダンス整合と近傍の電界分布を電磁界解析により求めた．このとき，計算資源の節約のため，MLCCを配列した場合と等価な表面インピーダンスを金属板上に与え，人工磁気導体とした．人工磁気導体の大きさとアンテナとの距離を調整することで，良好なインピーダンス整合が得られた．近傍電界は正面方向に強く，人工磁気導体の背面には弱い．つまり，人体頭部方向への放射が抑制可能であることが確認できた．
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