2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of a 100GHz band measurement system: High sensitivity, high accuracy and high efficiency dielectric evaluation
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20K04559
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
清水 隆志 宇都宮大学, 工学部, 准教授 (80500397)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 材料計測 / 誘電体 / 複素誘電率 / 空洞共振器 / ミリ波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、Beyond 5G/6Gといった次世代通信技術で検討されているＷ帯（75-110 GHz）における高度な電子機器デバイス開発の根幹を成す要素技術の一つである、100 GHz帯の誘電体材料評価技術を構築することを目的としている。
2021年度においては、2020年度末の設計結果に基づいて製作した径方向分割50GHz帯TM0m0モード空洞共振器を用いて、径方向分割共振器の製作精度やその有用性を実験的に検証した。その結果、製作した共振器5個は、設計値通りの寸法で製作出来ていることを確認した。また、径方向分割を採用することで、Q値の劣化が抑えられることを実験により確認した。さらに、径方向分割においても、製作工程上、軸方向分割部が存在すると、実効的なQ値が大幅に劣化するため、熱拡散接合を用いることが有用であり、径方向分割100GHz帯共振器の製作時に適用可能な知見を得た。さらに、2020年度に基本設計を終えた材料評価用100GHz帯TM0m0モード空洞共振器の励振構造や試料挿入構造に関する詳細設計を進め、目標とする性能指数Q値4000以上が得られ、かつ試作可能な構造を見出した。今後、試作業者と製作工法の打ち合わせを進め、共振器試作を開始する予定である。
また、並行して、軸方向分割50GHz帯共振器の測定範囲拡大に関する検討を進め、比誘電率10程度まで誘電体丸棒材料が評価可能であることを実証した。さらに、本課題の有効性の検証のために、遮断円筒導波管法や円筒空洞共振器法により、誘電体材料の複素誘電率評価を行い、複素誘電率データベースの拡充を行った。
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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
2020年度は当初予期していなかった、COVID-19の感染拡大の影響や2021年2月に発生した福島県沖地震の影響により、進捗がやや遅れていた。しかし、2021年度は感染防止対策等の徹底により、研究活動が順調に進み、おおむね当初計画に基づいた研究進捗となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度の研究開発により、詳細設計が完了した径方向分割100GHz帯TM0m0モード空洞共振器の試作を進める。2022年度前半までに試作完了した共振器の有用性の検証を進め、2022年度末までに、100 GHz帯における棒状誘電体の複素誘電率計測システムの構築および有効性の検証を進めていく計画である。
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| Causes of Carryover |
本研究課題の計画時には予期していなかった、COVID-19の感染拡大の影響により、2020-2021年度の研究計画に2ヶ月程度遅れが生じた。さらに、2021年2月に発生した福島県沖地震の影響により、試作業者の工場に被害が生じるという要因も重なり、2020-2021年度目標としてた材料評価用100GHz帯TM0m0モード空洞共振器試作開始まで至らず、次年度使用額が生じた。共振器自体の基本設計は2021年度中に完了しており、共振器試作費用ならびに、測定システム構築用高周波部品に充てる計画である。
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