2021 Fiscal Year Research-status Report
ミリ波帯における自由空間法の測定精度を決める要因の解明
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20K04514
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平山 浩一 北見工業大学, 工学部, 教授 (30218820)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 自由空間法 / 電磁ホーンアンテナ / 誘電体レンズ / ガウス形ビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
材料の電気的定数である誘電率及び透磁率を測定する方法の中で、自由空間法はシート状試料の電気的定数を測定する方法として、非常にシンプルな測定法である。シート状試料に垂直に電波を入射させ、その反射係数と透過係数の測定から試料の誘電率と透磁率を決定する。試料はシート状で、ある程度（数波長以上）の大きさがあれば特定の寸法に加工する必要もなく、理論的にも実験的にも大変利点が多い。自由空間法は、ミリ波帯のように極めて高い周波数でも有効な測定法で、測定系が小型化されることが想定されるなど、むしろ実際の測定が容易になることが予想できる。しかしながら、測定法としては大変利用しやすい一方で、自由空間法は材料定数測定法としてはＳパラメータ法の中でも比較的精度の低い測定法になっている。
本研究では、自由空間法に利点が多い一方で、他の測定法では測定が難しくなるミリ波帯、特に自動車用ミリ波レーダの動作周波数帯である75～80GHzに絞り、自由空間法の実際の測定系における電波の伝搬について理論的に詳細に検討し、自由空間法による材料定数測定の推定精度を決める要因を解明することで、推定精度の向上を図ることを目的としている。令和３年度においては、比誘電率が比較的小さい試料に対して、誘電率の推定方法について検討を行った。ほとんどの先行研究では、試料に照射される電波は平面波であるとして誘電率推定を行っているが、試料に照射される電波が実際にはガウス形ビームであることから、本研究ではガウス形ビームの特性を考慮した誘電率推定方法を提案して、平面波とする方法に比べて高精度に誘電率推定をすることができるようになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
比誘電率が比較的小さい試料に対して、自由空間法におけるほとんどの先行研究では、試料に照射される電波は平面波であるとして誘電率推定を行っているが、試料に照射される電波が実際にはガウス形ビームであることから、本研究ではガウス形ビームの特性を考慮した誘電率推定方法を提案することができた。その結果、平面波とする場合には試料の誘電率推定において２％程度の推定誤差があるのに対して、ガウス形ビームとする場合には概ね±０．５％以内の高精度で試料の誘電率を推定することができるようになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
比誘電率が高い試料に対して、自由空間法による誘電率推定の推定精度について検討を行う。比誘電率が高い試料に対しては、試料表面での反射が大きくなり、さらに試料内部での多重反射が大きくなるので、自由空間法による誘電率推定が難しくなることが想定される。まず、複数の試料に対して、電磁界シミュレーションを用いて、誘電率の推定精度を確認する。その際、試料表面での反射の影響、試料内部での多重反射の影響を除去する方法について詳細に検討する。
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| Causes of Carryover |
発表予定の学会がオンライン開催となったため。論文投稿のための英文校正費用、掲載料に使用する予定である。
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