2022 Fiscal Year Research-status Report
Antenna Pattern Multiplexing Based on Fusion of Variable Directivity Antenna and Signal Multiplexing Technology
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20K04468
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
齋藤 将人 琉球大学, 工学部, 准教授 (30335476)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 指向性多重アンテナ / 受信ダイバーシチ / 多入力多出力 (MIMO) / アンテナパターン / 符号分割多重 (CDM) |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，アンテナの指向性形成に信号多重の概念を取り入れた，指向性多重アンテナにより，小型でありながら，複数の指向性アンテナが同一地点に同時に設置されたかのようなアンテナの実現を目標としている．本研究で掲げるテーマである(A)指向性多重アンテナにおける指向性形成法の研究と(B) 指向性多重化を実現する印加電圧の生成と実験による指向性の検証という面で研究実績について述べる．
(A)指向性多重アンテナにおける指向性形成法の研究：指向性多重アンテナでは，無給電素子のリアクタンスを印加電圧により周期的に変化させることにより指向性多重を行う．本年度は，2素子可変指向性アンテナに関して，所望の指向性を形成可能なリアクタンスを解析的に導出可能な手法を導いた．500MHz帯アンテナについて，特定の方位について所望の指向性変化を与えるリアクタンス時系列を導出し，そのリアクタンスにより，多重された指向性を導出した．
(B)指向性多重化を実現する印加電圧の生成と実験による指向性の検証：昨年度作製した，2.4GHz帯3素子アンテナについて，無線LANの信号を受信することにより，受信特性を計測したが，所望の動的な指向特性は得られなかった．一方，指向性変化が見られなかった・500MHz帯2素子アンテナについて，故障の原因が特定できたため，無給電素子の修理を行った．加えて，3素子化するため，無給電素子を新規作製した．2素子アンテナの無給電素子は修理の結果，所望の可変指向性が得られることを確認した．次年度は，3素子アンテナとして，動作確認を行い，可変指向性の実験的評価を行う予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
令和4年度までの進捗状況について，本研究で設定したテーマ(A)指向性多重アンテナにおける指向性形成法の研究と(B)指向性多重化を実現する印加電圧の生成と実験による指向性の検証，に分けて述べる．
(A)に関しては，これまで，数値的に試行錯誤で求めてきた指向性変化を生むリアクタンスの時系列を，等価ウェイトベクトル法を用いて，解析的に求めることに成功した．2素子アンテナについて解析式を導出したが，3素子以上のアンテナについても，応用が効く手法である．一方，新規に導入した電磁解析ソフトについては，研究協力者である大学院生について研究内容を含めた教育が充分できず，想定していた時変指向性解析や3次元指向性の修得と解析，アンテナ形状の検討まではできなかった．
(B)に関しては，昨年度作成した2.4GHz帯3素子アンテナについて，可変容量ダイオードなど部品の動作検証を行ったが，想定どおりの動作は確認できなかった．一方，10月頃，既存の500MHz帯2素子アンテナの故障の原因が特定できた．作製を依頼したメーカーに修理と新規無給電素子の作製を依頼した．発注時期と納品時期の関係で，簡単な動作確認により所望の指向性が得られることは確認できたが，外部発表に至るまでの充分な時間はとれなかった．研究協力者として，進学しない学部生に実験への協力を頼まざるをえない状況であり，毎年基礎から教育し直す必要があり継続性が保てない実情がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗状況を踏まえて，今後の研究推進方策について述べる．本研究で設定したテーマ(A)指向性多重アンテナにおける指向性形成法の研究と(B) 指向性多重化を実現する印加電圧の生成と実験による指向性の検証，に分けて示す．
(A)に関する次年度の検討では，新規導入した電磁界解析ソフトを有効利用し，アンテナ指向性の時間変化を解析し，指向性の多重度を求める．アンテナの指向性は，従来の2次元パターンではなく，3次元パターンを導出する．また，電磁界解析ソフトから，アンテナ構造のパラメータを求め，それをこれまで開発した指向性計算プログラムに取り込み，指向性の多重度を求める実験を行う．
(B)に関する次年度の検討では，修理して正常動作が確認された500MHz帯2素子可変指向性アンテナの受信特性を求める実験を行う．加えて，新規作製した500MHz帯無給電素子を加えて，3素子可変指向性アンテナとして動作するようアンテナを改良し，受信実験を通して，受信特性，指向性の多重度を求める．(A)で求めるリアクタンス時系列を実現する電圧波形を導く方法を確立する．任意信号発生器を用いて，電圧を実現し，2素子および3素子アンテナを用いて指向性の評価実験および多重度の解析を行う．
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