Factors Determining the Measurement Accuracy of the Free-Space Method in the Millimeter Wave Bands

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04514
• 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: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: Hirayama Koichi 北見工業大学, 工学部, 教授 (30218820)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 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

Outline of Final Research Achievements

The free-space method determines the permittivity and permeability of a sample by measuring the reflection and transmission coefficients of a radio wave perpendicularly incident on a flat-plate sample. We demonstrated that for the free-space method, in which the S-parameters are measured by placing the sample at the focus of a conical horn antenna with a dielectric lens, the estimation accuracy is improved by assuming that the measured transmission coefficient at the sample is equal to the transmission coefficient at the sample for a Gaussian-shaped beam. We also proposed a method for estimating the permittivity of a sample by measuring the S-parameters without displacing the receiving antenna. Furthermore, we showed that the estimation accuracy of the permittivity of a sample is comparable even when the size of the apparatus for the free-space method is reduced to one-half the size of the conventional method.

Free Research Field

電磁波工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ミリ波レーダは自動車の安全運転や自動運転技術でのキーデバイスであり、いかにしてミリ波レーダにおける測定精度を向上させるかが問われている。ミリ波レーダを設計する上では、ごく近傍に存在する様々な材料（バンパー、エンブレム、塗料等）の電気的特性を把握しておくことが必須であり、その測定を、例えば材料開発の技術者にも利用しやすい方法で確立することは、ミリ波レーダの開発を促進して安価に広く提供されることにつながり、自動車の安全性向上に資するものである。本研究では、ミリ波帯での測定に適した自由空間法について材料定数測定の推定精度を向上させることに成功している。