2004 Fiscal Year Annual Research Report
テラヘルツ電磁波をキャリアとするユビキタスチップ間通信回路の研究
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16360161
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐野 栄一 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (10333650)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤澤 正道 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教授 (30212400)
山本 眞史 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (10322835)
尾辻 泰一 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (40315172)
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| Keywords | ユビキタス / ワイヤレス通信 / 高周波回路 / 化合物半導体 / テラヘルツ / 人工磁気導体 / 光導電サンプリング / アンテナ |
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| Research Abstract |
本年度は、数100GHzから1THz帯域の送信・受信集積回路を実現するための基礎となる、発振器・検波器の基本回路構成の明確化、伝送損失の少ない伝送線路構造・急峻な周波数特性を有するフィルタ・高利得アンテナなどの受動デバイス構造の明確化と、ピコ秒時間領域波形観測方法の確立を主たる目的として研究を進めた。得られた成果は以下の通りである。1.基本回路構成:能動デバイスと受動デバイスを一括して時間領域電磁界解析プログラムを作成し、共鳴トンネルダイオード(RTD)と平面アンテナから構成されたアクティブアンテナ(AIA)の解析を行った。等価回路モデルによる解析結果と比較して、時間領域電磁界解析による発振周波数は10%程度低下し、数100GHz領域の設計においては伝送線路の放射損失も考慮できる電磁界解析が必須であることを明らかにした。さらに設計を進め、RTDより安定動作の可能な高電子移動度トランジスタ(HEMT)を用いた送信AIAと受信AIAにより100GHz超の動作が可能であることを示した。2.受動デバイス構造:化合物半導体基板を薄層化することにより、放射損失の少ない伝送線路を実現できるとともに、この伝送線路を基本とした1次元周期構造により急峻な周波数特性を有する帯域阻止フィルタを実現できることを時間領域電磁界解析により明らかにした。さらに、電気導体と双対概念である人工磁気導体に着目し、パッチアレイから構成された人工磁気導体の分散特性と反射特性を時間領域電磁界解析と実効媒質モデルにより明確化した。また、2次元周期構造による空間フィルタを実験と電磁界解析により解析し、光領域と同様にマイクロ波領域においても異常透過現象が見られることを示した。3.光導電サンプリング:数100GHz領域での計測を可能とする低温MBE成長GaAs光導電スイッチを用いたサンプリングシステムを構築し、コプレーナ伝送線路中に形成した1次元周期構造を試作・測定し、帯域阻止特性を得た。測定結果は時間領域電磁界解析と比較的良く一致した。
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