2009 Fiscal Year Annual Research Report
メタマテリアル導入によるシリコン基板上アンテナの高性能化
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20360148
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐野 栄一 Hokkaido University, 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) |
池辺 将之 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (20374613)
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| Keywords | メタマテリアル / 負屈折率 / 磁気壁 / アンテナ / RF CMOS / 無線通信回路 / 複合材料 |
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| Research Abstract |
本研究は、シリコンCMOSプロセスを用いたメタマテリアルを導入することにより高利得なオンチップアンテナを実現するとともに、CMOS回路とメタマテリアルを融合した新たなアンテナ素子を提案する。本年度得られた研究成果は以下の通りである。(1)絶縁膜を挟んだ2層金属パッチアレイにより構成された人工誘電体は金属面方向に高い誘電率を示す。静電解析により、高い誘電率がシールド効果を示すことを明らかにした。(2)昨年度の試作結果をもとに、絶縁膜を50nmまで薄層化した人工誘電体上にダイポールアンテナを作製し、評価した。その結果。人工誘電体上なしの場合と比較して9GHzにおいて7dBのアンテナ利得の向上を達成した。達成したアンテナ利得は、この周波数帯において低抵抗基板上に形成されたアンテナの中では最高であり、また同時に試作した高抵抗基板上のアンテナ利得と同程度であった。以上のことから、人工誘電体のシールド効果が実証された。(3)UWB帯域(3.1-10.6GHz)に対応した低雑音増幅器について、入力整合を確保するためのドレイン接地フィードバックを検討し、それを用いた熱雑音除去技術を適用した低雑音増幅器の設計を行った。回路シミュレーションにより、所望の特性を確認した。(4)新たな材料としてカーボンナノチューブをラテックスゴムに分散した複合材料について、導電率、複素誘電率などの基本的な特性、ならびに電磁波シールド効果を評価し、カーボンナノチューブ分散ゴムの可能性を示した。
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