2013 Fiscal Year Research-status Report
ノンフォスター整合を用いた広帯域アンテナおよび円偏波超広帯域無線アンテナの設計
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25420378
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
福迫 武 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (90295121)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | アンテナ / 広帯域 / 円偏波 / 非フォスター回路 / 放射効率 / 電気的小形アンテナ / 低姿勢アンテナ |
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| Research Abstract |
本研究では、無線通信の性能を決定づけるアンテナの広帯域化をめざし，新しい通信方式の実現化を検討することを主な目的とする．従来の広帯域化法と比べ以下のような２つの新しい挑戦を含む．１． UWB（超広帯域無線）をカバーできる円偏波アンテナの設計方法．２． 負のキャパシタないしはインダクタの性質を持つNon-Foster 整合回路 による電気的小形アンテナの帯域を広げることであり，最終的に数GHz 程度の帯域での実現をめざす．
まず、広帯域円偏波の研究であるが、２つのアプローチをおこなっている。一つはUWB帯域を目指したアンテナであるが、本研究で提案しているL形のプローブで導波管形アンテナの給電した場合、高次モードによる軸比の悪化と、断面積内の構造が非対称であるために、ボアサイト方向以外の角度における交差偏波が周波数の上昇に伴って大きくなることである。これを防ぐために、導波管の開口面を反対の短絡壁に金属リングを取り付けた場合と、放物面状にした場合について検討した。さらに、開口面の形状の工夫により、内部の電磁界分布を制御することで、高次モードを効果的に減らすことと、高い周波数においても、交差偏波を減らすことができることを確認した。さらに、このアンテナについて、L形プローブを２つ挿入してデュアル偏波対応の設計も試みている。
次に、Non-foster回路を用いたアンテナの設計である。小形でありながら帯域を広げるニーズがあるが、アンテナについては、素子を層状に近い距離で重ねることで、効果的に放射効率が向上することが分かり、十分な性能が実現できることが分かった。しかし、大きさ、帯域、放射効率間のトレードオフ関係を解消するために、アクティブ回路を給電回路に入れる予定で有ったが、現在はアンテナに端子を設けて、そこの挿入するやり方をとる。また、現在はスタビリティの問題に取組中である。
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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
３年計画の一年目である。広帯域円偏波アンテナは、高次モードと交差偏波を効果的に抑える目途がたち、この時点では予定どおりである。さらに非フォスター回路については、アンテナの給電点以外の場所にアクティブ回路を挿入することとが分かり、当初から予想されていたスタビリティの問題については、困難が予想されるため、現在、その取り組みをおこなっている段階であり、予定通りと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
広帯域円偏波については、少なくとも、２つ作成予定である。さらに、帯域を広げるためには、TE01/10による円偏波発生のみならず、TE20/02の利用を検討する。また、非フォスター回路においては、スタビリティの問題解決方法を確立させて、試作し、周波数向上の道筋を検討する。
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