2018 Fiscal Year Research-status Report
ランダム媒質中の電磁波伝搬における交差偏波成分算定法の開発
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18K04187
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| Research Institution | Ariake National College of Technology |
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Principal Investigator |
南部 幸久 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (00228115)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 不規則媒質 / 偏波特性の劣化 / 電波伝搬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
雨や霧，雲，大気乱流などの不規則媒質（ランダム媒質）中を通過した電磁波は，僅かに主偏波成分が減少（主偏波成分の劣化：ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）することが知られている。この主偏波成分の減衰量は非常に小さな値であるため、一般に通信の分野ではこれを無視して解析や回線設計が行われてきた。しかし、この減衰量を定量的に評価することができれば，ランダム媒質の電気的特性（実効的な誘電率、透磁率、導電率）を知ることができ，リモートセンシングや気象の測定の精度向上に寄与できる。平成３０年度は，ランダム媒質を通過した電磁波の主偏波成分の減少と同時に生じる交差偏波成分の理論解析を行った。まず，ランダム媒質の存在する空間を通過して遠方へ伝搬した電磁波の満たす波動方程式を定式化し，ランダム媒質中を伝搬する電磁波の中で前方多重散乱を繰り返し伝搬する電磁波に対する積分方程式を導出した。同時に、ランダム媒質の電気的特性に関する情報を有するダイアディック・グリーン関数を導いた。このダイアディック・グリーン関数を含んだ積分方程式に摂動法を適用し、ランダム媒質中の電磁波伝搬で生じる第ゼロ次摂動解（非摂動解；従来の近軸近似における解であり主偏波成分）と第一次摂動解(交差偏波成分)の表現式を解析的に求めた。得られた交差偏波成分の表現式より、ランダム媒質中の伝搬過程で生じた交差偏波成分の一次モーメント（コヒーレント界)と二次モーメント（電力に相当）の解析解を得た。以上の研究成果は，国際会議ＰＩＥＲＳ及び電気関係学会九州支部連合大会で報告を行った。今後は，これらの解析解を特定の条件の下に数値計算することにより，主偏波成分と交差偏波成分の間の量的なシフトのメカニズムを調査する。更にVHF及びUHF帯の放送電波を利用して，偏波特性の劣化を交差偏波成分の計測から定量的に評価する方法についても検討する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究が科学研究費助成事業に採択された平成３０年度は，人事異動のため，異動先の機関において，まずは研究室の立ち上げと研究環境整備を行うこととなった。そのため，研究遂行に時間的な遅れが生じた。しかしながら，現在は研究室の構築がほぼ完了したことから，この研究の遅れは解消する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度に研究成果として得られたランダム媒質中の伝搬過程で生じる交差偏波成分の一次モーメント（コヒーレント界)と二次モーメント（電力に相当）の解析解を，特定の条件の下に解析モデルを定め，数値計算を行い，交差偏波成分の主偏波成分に対する量的な評価を試みる。併せて，主偏波成分と交差偏波成分の間の量的なシフトのメカニズムを調査する。更にVHF及びUHF帯の放送電波を利用して，偏波特性の劣化を交差偏波成分の計測から定量的に評価する方法についても検討する。具体的には，福岡タワー（福岡市）から送信されたＦＭラジオ放送（ＶＨＦ帯）または地デジ放送電波（ＵＨＦ帯）を、約８０ｋｍ離れた有明高専の屋上（大牟田市）で水平偏波及び垂直偏波を受信する実験を行う。利用する放送電波は，通常は直進性が強く、送受信点が見通し距離内に存在しなければ受信できないが、伝搬路上である佐賀県の背振山地など，急な天候変化によって雨が降りやすい地域があり，この降雨空間や積乱雲をランダム媒質として捉え，異常屈折（異常伝搬、ダクト伝搬）による電波を受信・計測し，ランダム媒質の影響で生じる交差偏波成分の検出を試みる。
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| Causes of Carryover |
平成３０年度は，理論解析を中心に研究を行ったので，数値計算用のＰＣを使用するところまで研究が進まなかった。ＰＣは使用する直前の段階で購入しないと，性能やＯＳ等が古くなることに加えて価格面で不利となるので，翌年度以降の購入となった。結果として，次年度使用額が生じることとなった。よって，翌年度以降は数値計算を行うことから，翌年度分として請求した助成金と合わせて，数値解散用のＰＣその他の研究用物品を購入する計画である。
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