2014 Fiscal Year Research-status Report
６０ＧＨｚ帯次世代超高速無線通信用ミリ波広帯域フィルタに関する研究
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25420319
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
馬 哲旺 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40282909)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 無線通信 / ミリ波 / 広帯域フィルタ / マイクロストリップ線路 / マルチモード共振器 / 周期構造 / 周波数特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、各種無線通信の急速な普及に伴い、電波周波数の需要がますます増え、周波数資源の不足が深刻な問題となっている。 この問題を解決するための方法の１つとして、次世代の高速大容量無線通信にミリ波帯の利用が挙げられている。そのため、ミリ波システムに欠かせない広帯域通過フィルタ（BPF）の開発が必要となっている。
本研究では、昨年度後半から今年度前半までに、まず、準ミリ波帯の26GHzにおいて、マイクロストリップデュアルモードリング共振器と半波長共振器を組み合わせた小型広帯域BPFの設計を行った。その結果、中心周波数25.5GHz、3dB比帯域幅約22%、中心周波数における挿入損失0.9dB、約48GHzまで減衰量が40dB以上の広い阻止域を持つBPFを実現した。
上記同様の構造を用いて、60GHz帯において、3dB比帯域幅約12%（7GHz）の広帯域BPFの設計を行った。その結果、所望の広い通過域、急峻な遮断特性および広い阻止域を得たものの、フィルタ回路の最小線幅と最小隙間は設計目標の0.1mmより小さくなり、試作が困難であるとの結論を得た。
そこで、今年度後半では、60GHzで容易に試作できるBPF構造を新たに選び、フィルタの再設計を行う。そのため、共振器の形状を簡単なマイクロストリップ半波長共振器にし、共振器間の結合を単純なパラレル結合、給電部分もタブ直結構造を選んだ。中心周波数60GHz、比帯域幅約5%の4段および5段BPFを設計した結果、所望の通過域幅、中心周波数での挿入損失が約2.5dB、約80GHzまで減衰量が20dB以上の阻止域を実現した。また、BPFの最小線幅は0.4mm、最小隙間は0.25mmで、製作の容易なミリ波BPFの設計ができた。
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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
（1）中心周波数60GHz、比帯域幅約5%の4段および5段BPFを設計し、所望の通過域幅、中心周波数での挿入損失が約2.5dB、約80GHzまで減衰量が20dB以上の阻止域を実現した。また、BPFの最小線幅は0.4mm、最小隙間は0.25mmで、製作の容易なミリ波BPFの設計ができた。また、関連研究として、
（2）共振器並列結合型帯域通過フィルタを設計するためのパラメータ抽出法を提案し、設計例と測定結果で実証した。
（3）複数の新しいマルチモード共振器を用いた有極型BPFを提案、設計、試作し、優れたフィルタ特性を得た。
（4）フィルタの阻止域特性を改善するためのマイクロストリップ結合線路構造を用いた小型低域通過フィルタおよび高域通過フィルタを提案、設計、試作、測定し、所望の特性を得た。
（5）終端短絡スタブを用いた広帯域BPFの設計理論を提案した。
（6）マイクロストリップステップインピーダンススタブ共振器を用いたデュアルバンド帯域通過フィルタを設計、試作、測定し、所望の特性を実現した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（1）60GHzで、マイクロストリップ半波長共振器の最適Q値による再設計およびBPFの再設計を行い、フィルタ特性の改善を実現する。
（2）帯域通過フィルタと低域通過フィルタの組み合わせた構造を検討し、BPFの阻止域の特性改善を図る。
（3）終端短絡スタブを用いたミリ波広帯域BPFの設計を検討する。
（4）設計したBPFを試作、測定し、その周波数特性を評価する。
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| Causes of Carryover |
購入予定の誘電体回路基板は在庫がなくなり、代替品の選定が遅くなったため、次年度の使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度では、ミリ波フィルタの試作に用いる誘電体基板の購入に使用する。
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