2014 Fiscal Year Research-status Report
人工材料を用いた反射・透過制御材設計法の確立とミリ波帯電磁遮蔽量測定装置の開発
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25820146
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
山本 真一郎 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10514391)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 反射・透過制御材 / 人工材料 / 金属線周期配列材 / 電磁遮蔽量測定装置 / ミリ波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
○人工材料を用いた反射・透過制御材設計法の確立について
反射・透過制御材設計法の実用化に向けた研究を実施した。先ず制御材の設計に必要な誘電体の選定を行った。誘電体材料はプリント配線基板等種々の箇所で基板材料として用いられている。本研究では、一般的な誘電体であるアクリルを基準の誘電体をして用い、評価を行った。無限長の金属線を等間隔で配列した材料の両側に厚みが同じアクリル板を配置することにより、ある周波数帯でバンドパスフィルター（電磁波が全透過）の特性を示すことを確認した。また、誘電体を固定し、配列材の金属線太さ、配列間隔を変えることにより、全透過周波数を制御できることを確認した。さらに、実用での適用を考慮に入れ、意匠性を兼ね備えた制御材を構成するために、誘電体としてガラス板を用い、同様の評価を実施した。以上の検討により、本制御材が実用においても適用できる可能性を見出せた。
また、反射・透過制御材の構成を、金属線配列材－誘電体－金属線配列材の構成にすることにより、ハイパスフィルター（高周波において電磁波が全透過）の特性が得られることを実験・理論の両面により確認した。さらに、この構成では誘電体として発泡材を用いる必要があることも同時に見出した。
○ミリ波帯電磁遮蔽量測定装置の開発について
作製した電磁遮蔽量測定装置のダイナミックレンジ（遮蔽量測定限界）の向上を試みた。平成25年度終了時のダイナミックレンジは60dB程度であった。本研究では、装置内側を電波吸収体で完全に覆うことにより、装置内部での多重反射の影響を限りなく小さくした。さらに、装置内の継ぎ目部分を導電テープで塞ぐことにより送信アンテナ側から受信アンテナ側への漏洩波をなくした。これにより平均して70dB以上のダイナミックレンジが実現できた。その後、種々の金属線周期配列材のミリ波帯遮蔽量を測定し、妥当な結果を得た。
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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
○人工材料を用いた反射・透過制御材設計法の確立について
本課題については、当初の計画通りに順調に進行している。具体的には、反射・透過制御材の構成材である誘電体について選定を行い、アクリル板に加え、意匠性を考慮に入れたガラス板を用いた場合でもバンドパスフィルターが構成可能であることを確認した。また、反射・透過制御材の構成順を金属線配列材－誘電体－金属線配列材とすることにより、高周波において全透過の特徴を示すハイパスフィルターの構成も実現できた。
○ミリ波帯電磁遮蔽量測定装置の開発について
本課題については、研究実施計画通りに進行している。先ずは平成25年度に作製したミリ波帯電磁遮蔽量測定装置のダイナミックレンジ（遮蔽量測定限界）の向上に取り組んだ。装置内部を電波吸収体で完全に覆い、隙間を導電テープ等で完全に塞ぐことにより、作製時に比べ、10dB以上のダイナミックレンジの向上に成功した。また、金属格子、有限長金属線配列材等の遮蔽量を測定し、妥当な結果を得た。
以上のことより、本研究課題についてはおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
○人工材料を用いた反射・透過制御材設計法の確立について
平成26年度までに確立した反射・透過制御材では、全透過と無反射（反射係数が-20dB以下）の周波数はほぼ同じであった。これら全透過周波数と無反射周波数を別々に設定できれば、実用での応用が大いに期待できる。今後は新たな金属線配列材として、比誘電率が共鳴形の分散特性を示す有限長金属線周期配列材を反射・透過制御材の一部に組み込むことにより、異なる反射周波数・透過周波数を同時に有するような新機能を併せ持つ周波数選択性材料の確立を試みる。
○ミリ波帯電磁遮蔽量測定装置の開発について
作製した電磁遮蔽量測定装置の有効性を確認する。具体的には、得られた測定値と伝送線路理論による解析値、電磁界解析手法の一つであるFDTD法による数値解析結果を比較する。次に、本研究課題で確立した反射・透過制御材の透過特性をマイクロ波からミリ波帯において順次測定を行う。また、本装置内試料台に傾ける機構を付加し、電磁遮蔽材の斜め入射特性が測定可能となる工夫を設ける。
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| Causes of Carryover |
遮蔽量測定装置用導波管について、当初の予定より安価な導波管で構成できたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額については、遮蔽量測定装置の斜め入射特性測定用のための測定試料台加工料に充てる。
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