2015 Fiscal Year Annual Research Report
高周波電波パルスの空間分布計測及び波源探査に関する研究
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26289118
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
八木谷 聡 金沢大学, 電子情報学系, 教授 (30251937)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾崎 光紀 金沢大学, 電子情報学系, 准教授 (70422649)
井町 智彦 金沢大学, 総合メディア基盤センター, 准教授 (60372489)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 電磁環境計測 / 高周波電波パルス / 空間分布計測 / 可視化 / 波源探査 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き、マッシュルーム型メタマテリアル構造を持つ薄型電波吸収板の表面に入射し吸収された電波の電力・位相を計測する手法を、理論及びシミュレーションにより検討した。特に、遠方電波源から到来する平面波（斜め入射）に対して、吸収板表面電極間に挿入した抵抗に生じる電圧が、入射波電界の抵抗方向成分に比例することを示した。一方、球面波の平面波展開に基づき、近傍電波源からの球面波に対しては吸収体表面に配列された抵抗が2次元センサアレイとして働き、各抵抗の電圧振幅・位相を計測することで入射電界の振幅（電力）・位相分布を精度よく求められることを確認した。
また、2.4 GHz帯の電波を計測するための小型電波吸収板（30 cm×30 cm）を設計・試作し、電波暗室でその吸収特性を評価した。その際、有限サイズの吸収体端部における抵抗値や電極形状を調整することで端部での散乱を抑制し、入射電波分布が板面上で乱れないようにした。吸収板の裏面には8行×8列＝64箇所の計測点を2次元状に配置し、各点の水平及び垂直偏波を高周波スイッチにより高速に選択して2チャンネルスペクトラムアナライザに入力することで、各計測点の電圧振幅、及び吸収体上に設けた基準点との位相差を計測できるようにした。これにより入射波の2次元電力・位相分布を高速（約1秒）に計測するシステムを構築し、標準アンテナを用いて球面波を照射することで計測性能を評価した。
さらに、吸収板面上の振幅・位相分布に対して干渉法及びMUSIC法を用いることで、平面波の到来方向及び球面波の波源位置を推定する手法について検討を行い、予備的な実験を行った。
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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
電波吸収板による平面波（垂直入射、斜め入射）及び球面波の吸収及び計測特性に関しては、理論及びシミュレーションによる解析が予定通りに進んでいる。
1 m程度離れた電波源からの球面波を計測するための大型（60 cm×60 cm）電波吸収板の試作については、高周波スイッチネットワーク及び振幅・位相計測用回路を組み込んだ多層基板の製作が製造精度上またコスト的に困難であることが判明したため、小型電波吸収板（30 cm×30 cm）に変更して試作したが、小型であっても数十cm離れた電波源からの球面波の計測特性を十分に評価できることを確認した。また、試作電波吸収板と2chスペクトラムアナライザを組み合わせることで、入射電波の振幅（電力）及び位相分布を高速かつ高感度に計測するシステムを構築し、標準アンテナを用いた計測精度の評価を順調に進めている。
一方、振幅・位相分布に基づく入射平面波の到来方向推定手法、及び球面波の波源位置推定手法の検討を理論及びシミュレーションにより進めており、干渉法やMUSIC法を適用した場合の波源探査性能を評価している。また上記システムに波源探査手法を組み込み、実測結果に基づく波源探査実験を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
電波吸収板に任意の空間分布を持つ電波（複数の平面波及び球面波）が入射した際の、電波吸収板における吸収（計測）特性を理論及びシミュレーションにより解析する。特に、波源のごく近傍で波動インピーダンスが377Ωとならず整合吸収されない近傍界と、放射界（377Ω）の吸収特性の違いを明らかにし、両者を識別して計測する可能性を検討する。
遠方波源からの平面波に対する到来方向や、近傍波源からの放射界・近傍界に対する波源位置を推定する際に、MUSIC法による点波源の推定に加え、GVSPM法のような電波源の広がりや分布を推定する手法の適用を試みて、波源の形状を把握する手法を検討する。
電波吸収板（16×16箇所の計測点）に、波源位置及び形状の推定手法（ソフトウェア）を組み込んだ信号収集・処理回路を組み合わせ、電波源探査装置を構築する。実際の電子機器やプリント基板、携帯電話等から放射される電波を計測し、実環境における電波源位置の特定性能を総合的に評価する。
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| Causes of Carryover |
3月に出張した国際会議（米国）の旅費清算により剰余が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
物品費として使用予定。
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