2013 Fiscal Year Research-status Report
周波数選択性反射板を用いた移動通信基地局用周波数共用アンテナの研究
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25420381
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
長 敬三 千葉工業大学, 工学部, 教授 (00633356)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 移動通信 / 基地局アンテナ / マルチバンド |
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| Research Abstract |
H25年度は，まず3.5GHz帯で入力特性を満足するとともに移動通信用基地局アンテナに適したセクタ指向性を所望帯域で実現可能な構成を検討した．周波数選択性反射板（FSR）を構成する素子を帯状ループ素子とすることで，3.4-3.8GHzにおいて半値角の帯域内変動を線状素子の20度程度から7度に低減できることをFDTDおよびモーメント法による電磁界シミュレーションにより明らかにした．また一般にFSRの素子は共振周波数で設計するが，本構成の場合，FSR素子を共振周波数で設計するとFSRに大きな電流が流れて放射特性が歪むことが明らかになった．低い周波数帯のアンテナとの共用化を考慮すると，共振周波数は高域に設定することが望ましく，本検討では指向性の前後比（FB比）を考慮し4.4GHzが適していることを示した．
またFSR付ダイポールアンテナに適した素子構成の検討を実施した．偏波共用構成を念頭におき対称性のある素子構成として，クロスダイポール型，ループ型，Loaded leg型等について電磁界シミュレーションにより検討を行った．その結果，反射特性は，各素子が有する共振特性に依存し，小さい素子構造で他素子と同等の共振特性を得ることができるループ形状が適していることを明らかにした．
FSR付ダイポールアンテナのFSRの配置素子数を大きくして半値角を制御する場合，中心から遠いFSR素子への電波の入射角が浅くなり，放射特性が乱れるという問題がある．そこで，配置数3素子のFSRにおいて，中心に対して両端のFSR素子の大きさを変化させ，反射位相を制御する構成について検討した．その結果，両端のFSRの大きさを変化させることにより半値角を約70度から100度まで連続的に設定できることを示した．両端のFSR素子の大きさに対して半値角は極小値が存在し，その値より大きくしても小さくしても半値角は上昇するが，両側のFSR素子の大きさを中心に対して．大きくした方が，FB比を小さくできることを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
H25年度の目標であった広帯域素子の実現において，当初目標の比帯域21％(3.4-4.2GHz)までは実現できなかったが，現在国際標準化会議において主に議論されている3.4-3.8GHzにおける動作の見込みがついた．また，FSRの設計指針（適切な素子形状および設計周波数）が明らかになったことは，アンテナ実現に向けて有意義な成果と考える．
一方，H25年度に所内試作での性能確認を実施予定であったが，研究室立ち上げ時期であり研究スタッフのアンテナ設計・製作・測定の経験が乏しかったこと，測定環境に不具合が発生したことなどから，H25年度における測定による確認ができなかった．H26年度はスタッフが一新してしまい，現在昨年度の到達点へのキャッチアップ中であるが，今年の担当者は大学院へ進み次年度以降も担当できるため，これから研究を加速していく．また直交する両偏波での性能検討については，FSR素子構成は偏波共用化を考慮して対称性のある構造での検討を行っており，直交する両偏波に対応可能である．しかし現在のところアンテナを構成したときの性能評価検討はアレー配列方向（垂直）の偏波のみであり，水平偏波での検討は実施できていない．検討の効率化を考慮し，まずは一方の偏波でのFSRの動作および設計を明らかにすることを優先することとし，当面は垂直偏波に注力してFSRの構成検討を行っていくこととする．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度は，測定評価など一部実施できていない部分もあったが，FSR素子の基本構成は決定したため，今年度は当初の予定である，更なるマルチバンド化(1.5, 1.7, 2, 2.6GHz帯共用)に向けたFSR素子の構成検討に着手する．所望帯域内での特性の広帯域化と所望帯域外の急峻化という相反する要求特性を実現するためのFSR素子構成について，マイクロ波フィルタの設計概念等も応用しながら実現構成を検討していく．また並行して測定による解析結果の妥当性評価を進めていく．H27年度は，H26年度の検討結果を踏まえ，より実際のアンテナ構成を検討するため，アレー化検討および直交偏波構成の検討を実施していく予定である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
H25年度は測定による評価検討が遅れた為，アンテナ設置治具用部材等測定に関わる支出に残金が生じた．
昨年度の残予算は今年度の測定評価検討で支出する予定である．またその他の予算は，計画書に記述の内容でH26年度予算を支出する予定である．
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