Technology Development of Radio Wave in Sea Water

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04496
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21030:Measurement engineering-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Chen Qiang 東北大学, 工学研究科, 教授 (30261580)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 弘康 東北大学, 工学研究科, 助教 (20302234) ; 今野 佳祐 東北大学, 工学研究科, 准教授 (20633374) ; 石井 望 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (50232236) ; 高橋 応明 千葉大学, フロンティア医工学センター, 准教授 (70267342)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 電波 / 海水 / アンテナ / 高損失媒質 / 位置推定 / 電波計測 / アンテナ計測 / 電波の海中利用

Outline of Final Research Achievements

In this study, to develop the technologies for radio wave applications in highly lossy media, specifically in the ocean, we clarified the wave propagation characteristics in sea water, and the design methods for antennas operating in sea water. We developed an underwater positioning method using low-frequency radio waves. Particularly, we achieved significant research results on the operation principles and design/measurement methods of the half-sheath dipole antennas and the half-sheath loop antennas, which incorporate an insulation structure between seawater and the antennas. We also developed a measurement method for evaluating the propagation loss in sea water using pseudo-scale model experiments that consider lateral waves on the sea surface. Additionally, we made progress in the development and improvement of underwater positioning algorithms taking into account lateral waves. These accomplishments have been published in numerous journal and conference papers.

Free Research Field

電磁波工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

海水の電波伝搬の損失が極めて高いため、海中の電波利用が非常に難しいとされている。近年、高周波デバイス技術や、高速な計算機を用いた電磁界シミュレーション技術などの著しい発展により、高損失媒質の海洋における電波利用を再度本格的に検討すべき時期となったと認識している。我々研究グループでは、資源、安全・安心をキーワードとする海洋における電波技術について研究を再訪し、その研究の裾野を広げることとした。海洋国家である日本では、資源調査、資源管理は国策として推進されているなか、本研究成果の海中センサーネットワーク、船舶監視、津波監視などへの展開が期待できる。