2018 Fiscal Year Research-status Report
固体プラズマを利用したサブミリ波帯特性可変フィルタに関する研究
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17K05723
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
淀川 信一 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (90282160)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
倉林 徹 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (90195537)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | サブミリ波 / 空洞共振器 / フィルタ / 特性可変 / テラヘルツ波 / 固体プラズマ / InSb / 周期構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，固体プラズマ材料（n型InSb）と導波管空洞共振器で構成されたサブミリ波帯特性可変フィルタを実現することを目的としている．
昨年度の解析結果を基に，理論解析による固体プラズマ材料のパラメータについて詳細に検討し，また，二次元FDTD(Finite-Difference Time-Domain)解析を利用して共振器の構造や寸法とプラズマのパラメータについて詳細に検討した後，周波数特性を算出した．その結果，空洞共振器の寸法として，高さ0.10 mmの平行平板導波管に，長さ0.240 mmの距離で結合金属スリットを配置した構造で，共振器の上下壁面に設置するプラズマ層の厚さを0.024 mmとし，プラズマの電子密度を2.0×1021 m-3とした場合，静磁界を0～1 T印加することで，共振器の特性が大きく変化できることがわかった．この場合，帯域通過フィルタとして動作するが，その中心周波数が570 GHzから490 GHzに，80 GHzに渡り変化し得ることがわかった．また，そのときの通過域の透過電力は最低でも-3 dB程であった．プラズマの厚みを0.026 mm 0.002 mm増加させると中心周波数の変化は95 GHzと大きくなるが，そのときの通過域の透過電力は-4 dBと低下することがわかった．以上の結果から，中心周波数の変化量の増加は透過量の減少に繋がり，中心周波数の大きな変化量と大きな透過電力の両立は困難であることがわかった．
以上のように，サブミリ波帯で利用できる特性可変フィルタとしての特性は示されたが，上記問題を解決するために，今後はプラズマを周期的に配置することでフィルタを構成した場合についての検討を予定している．
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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
平行平板導波管共振器の上下壁面に固体プラズマ薄板を設置する構造についてFDTD解析を利用して周波数特性を明らかにした．その結果から，サブミリ波帯で動作する特性可変のフィルタとして利用できる特性が得られた．また，周期的に配置したプラズマを利用したサブミリ波帯のフィルタなどへの展開の可能性など，今後の発展についても検討を始めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，空洞共振器の構造について検討を行う．周期構造を利用して特性の改善を試みるが，この場合は進行方向のみでは無く，進行方向に対して横方向や，またメッシュ状にした場合についても検討を行う．そのためには三次元FDTD解析を行う必要があるが，すでにそのプログラムの準備は完了している．
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| Causes of Carryover |
サブミリ波の検出器として，準光学型広帯域ショットキーダイオード検出器の可能性の検討をしていたが，見積の結果が200万円と単年度の予算での購入は不可能だった．次年度の予算との合算での購入を予定しており次年度繰越金が発生した．
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