2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Reconfigurable RF Switch Based on Metamaterials
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17K06407
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| Research Institution | SALESIAN POLYTECHNIC |
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Principal Investigator |
水谷 浩 サレジオ工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10589914)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本城 和彦 電気通信大学, 先端ワイヤレス・コミュニケーション研究センター, 客員教授 (90334573)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | スイッチ / CRLH / 5G / コグニティブ無線 / リコンフィギュラブル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
IoT（Internet of Things）および5G（第5世代）無線通信で問題となっている周波数の逼迫の解決策として「コグニティブ無線」技術の実用化に大きな期待が集まっている。従来の技術でコグニティブ無線を実現するためには時間領域のON/OFFをする広帯域スイッチと、周波数の切り替えをするリコンフィギュラブル・フィルター (RCF)の２素子で構成する必要があり、コスト高が懸念される。この点に鑑みて本研究では、時間領域と周波数領域の切り替えおよびON/OFFが1素子で安価に提供できるリコンフィギュラブルRFスイッチを提案・実証し、その回路理論を構築することを目的とした。本研究からなるスイッチ回路はメタマテリアル技術を用いて左手系の帯域通過フィルタ（BPF）と通常の右手系のBPFをFETに印加するバイアス電圧によって信号を通過する周波数帯域を切り替えることが可能なうえ、従来通り周波数固定で従来通りのON/OFF動作も可能とする２次元切り替えスイッチ回路を提案した。GaN MMICを用いて原理的動作確認を行い、周波数の切り替え範囲を広範囲に拡大する技術としてアクティブ・リフレクタを用いた回路を提案しその原理動作を確認した。最終年度は、本研究成果が実用に供するために、動作周波数の自在な設計を可能にする小信号動作における回路設計理論を構築した。これにより当初の研究目的を達成することができた。さらに、本研究の成果を基に２×２次元切替スイッチを提案し、GaN MMICで原理的動作を実証した。各ブランチのバイアス電圧を切り替えることによって、6 GHz以下の低い周波数（Low Band）と28GHz帯という高い周波数（High Band）を同時に、あるいは相補的に、各ブランチの周波数を、ON/OFFを、切り替えることが可能となる新しい機能を有したデバイスであり、回路構成のバリエーション検討や回路設計理論構築などの一層の研究の深化が期待される。
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