2021 Fiscal Year Research-status Report
Study on electrically small antennas based on radiation and external quality factors
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20K04474
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
野口 啓介 金沢工業大学, 工学部, 教授 (10278103)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 小形アンテナ / Q値 / 帯域 / 放射効率 / 利得 / 材料評価 / 損失媒質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，電気的小形アンテナを共振器として取扱い，アンテナそのもののQ値
について理論的に解析するとともに，近接物体のQ値（外部Q値）を解析し，アンテナ系の放射について明らかにすることを目的としている．本研究で明らかにしようとする点は３点あり，（１）材料の特性を考慮した小形アンテナの Q 値とアンテナと結合する近接物体の影響を考慮したアンテナ系のQ値との関係，（２）アンテナ系のQ値と帯域，放射効率，利得との関係，（３）アンテナおよびアンテナ系の小型化とQ値，帯域，放射効率，利得との関係，である．これらの目的について，2021年度は前年度の内容を深め，さらに理論解析を行い，購入設備の材料パラメータ電気的特性評価装置による材料特性評価を行うことであった．
研究実績として(a)損失を含む小形アンテナのQ値の解析と実験，(b)材料パラメータ電気的特性評価装置による損失媒質評価を試みた．(a)についてはモデル化を行い，等価回路解析を行った．Q値の評価としては，電気的小形である球ヘリカルアンテナを扱い，その特性について検討した．損失媒質との結合については，媒質評価と併せて検討を行う必要がある．さらに，(b)損失媒質評価については十分な実測，実験ができず，課題を残す結果となった．具体的には，前年度実施した人体ファントムの評価継続や，無線端末で多用されるプラスチック材などの損失評価，アンテナ自体を形成する低損失誘電体の評価などを今後，検討する必要がある．なお，購入した評価装置は液体を主として測定するプローブを用いるため，固体，半固体の評価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
小形アンテナとそのアンテナ系について理論的検討とともにシミュレーションを実施している．具体的には，小形アンテナ単体のQ値と，地板を有し損失媒質を設けた場合のアンテナのQ値を比較することで，解析を中心に研究を進めている．波数kとアンテナを囲む球の半径aとの積kaが0.5以下となる電気的小形のアンテナとして，球ヘリカルアンテナを取り上げ，その特性解析を行うとともに，地板を設けた半球ヘリカルアンテナのQ値，放射効率を始めとする特性について解析を行った．また，その試作実験を進め，解析との比較検討を行った．損失媒質とアンテナとの関係については十分な取組ができておらず，結合を明らかにするために今後の検討を進める．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は，2020年度に引き続き，理論的な基礎検討とシミュレーション，導入設備の活用を進めた．今後，球ヘリカルアンテナなどのQ値の高い小形アンテナを扱い，小型化の課題として近接物体との結合に着目し，解析を進める．具体的に取り組む内容として，申請時に記載した事項について以下に再掲する．2022年度は最終年度にあたるので，具体的な結果が得られることを目標とし，その成果についてまとめる予定である．
(a）「材料評価」について， 申請設備の材料パラメータ電気的特性評価装置を用い，媒質パラメータの高周波特性を測定し，主としてアンテナの構造物における損失について検討すること．
(b)「具体的なアンテナ検討」について，逆L，逆Fアンテナやマイクロストリップアンテナなど，具体的な小形・平面アンテナについて扱い，アンテナ単体の場合と近接物体がある場合の特性について求め，得られた数値データからQ値を算出することにより理論解析との比較を行うこと．
(c)「試作実験と理論値検討」について，代表的な小形・平面アンテナの試作実験を行い，シミュレーション，理論値との比較検討を行うこと．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症拡大の影響があり，予定していた海外および国内出張の旅費が全く発生しなかったことにより，次年度使用額が生じた．2022年度に感染症の状況が落ち着き次第，研究活動資金として使用予定である．
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