2020 Fiscal Year Research-status Report
Theory and Realization of Reconfigurable Antennas Based on Circularly Polarized Metamaterial Lines
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18K04154
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
中野 久松 法政大学, その他部局等, 名誉教授 (00061234)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | メタマテリアル / 円偏波アンテナ / 特性再生可能 / 放射パターン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来のビーム走査アンテナは, 移相器を装着した多数の直線偏波放射素子から構成されている. 放射ビームを特定方向に向けるためには, 各放射素子からの放射界の位相を移相器によって変える必要がある. この場合, 放射ビーム方向がアンテナ正面からずれるにつれて, 利得（感度）が落ちる等の不具合が生じる. つまり, 従来の走査アンテナでは, ビーム方向が異なると同じアンテナ特性が再生されないという欠点があり, 特性再生可能アンテナ(RecANT)とは言えない. さらに付け加えるならば, 直線偏波放射素子を使用した通信では,「送信アンテナと受信アンテナの偏波面を同方向（平行）にしなければならない」という制約がある. これに対し, 円偏波放射素子を使用した通信では「偏波面を合わせる必要がない」ことが学術上から既に知られている. この優位性があるにもかかわらず, 円偏波走査アンテナの構築がむずかしい故に, これまでのところ, ビーム方向が変わっても同じアンテナ特性(放射パターン, 入力インピーダンスなど)を再現する円偏波用特性再生可能アンテナの実現例は皆無に近い. 換言すれば,「新概念を構築し, 移相器を用いないで, 円偏波用特性再生可能アンテナ(RecANT)を創造することは可能であろうか?」との学術的問いが生じている現況にある.
上記の問いに答えるために2018年度は円偏波メタマテリアル細胞の創造に力を注ぎ, この細胞から成る線状メタラインを考察し, 基礎データを収集した. この成果をもとに 2019年度は, 円偏波線状メタラインから成るRecANTを構築し, その特性を解明した. 2020年度は2019年度のRecANTの表面積を約50%程度に縮小化した場合を検討した.加えて本研究に関連する基礎知見を，一部，論文として公表した.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2018年度は円偏波メタマテリアル細胞の創造に力を注ぎ, この細胞から成る線状メタラインを考察し, 基礎データを収集した. この成果をもとに 2019年度は, 円偏波線状メタラインから成るRecANTを構築し, その特性を解明した. 2020年度はRecANTの表面積を約50%程度に縮小化した場合を検討した. 以下に検討項目を具体的に述べる．(1)線状メタラインを折り曲げることによりRecANTを小型化した．この時，給電法を変えても, 同じアンテナ諸特性が再現できるように，構造を最適化している.(2)最適構造RecANTに於いて, 次のaからｄの周波数特性を解析した. a.円偏波放射パターン, b.円偏波率, c.円偏波利得, d.入力インピーダンス.(3)以上の周波数特性を実験により確認するためにRecANTを製作し, aからcまでを測定した. しかしながら，(4)dの入力インピーダンスの測定は，コロナ禍により研究施設の使用時間が限られていたため, 遂行できなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナ禍のために, 遅延状態にある「入力インピーダンスの周波数特性についての実験検証」を遂行する. これが遂行されると予定していた全ての実験検証が終了する. 終了後, 本研究に関する理論を体系化していく．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により研究施設の使用時間が限られたため, 一部，実験検証が遂行できなかった．2021年度に遅延状態にある実験検証を遂行する. このために，2021年度使用可能額255892円を，実験協力者への謝金と実験用誘電体基盤の購入に使用する予定である．
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