Beyond 5Gの無線技術の基盤となるエンドファイアリフレクトアレーの創成
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22K04061
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
今野 佳祐 東北大学, 工学研究科, 准教授 (20633374)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 勝巳 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波標準研究センター, 研究マネージャー (20333891)
陳 強 東北大学, 工学研究科, 教授 (30261580)
チャカロタイ ジェドヴィスノプ 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波標準研究センター, 主任研究員 (30626883)
村上 靖宜 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (70849041)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | リフレクトアレー / エンドファイアアレー / モーメント法 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は4年計画である．令和4年度はエンドファイアリフレクトアレーの設計法を構築し、アレー水平方向へのビーム走査を実現する。令和5年度は設計法を高度化し、ビーム走査方向の拡張を図る。令和6年度は設計法を高度化し、2次元的なビーム走査と低損失化を実現する。令和7年度は設計したエンドファイアリフレクトアレーを無線通信に応用し、屋内における電界強度の改善を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，昨年度まで数値的・実験的に明らかにした線状モノポールアンテナを用いたエンドファイアリフレクトアレーの高度化を図るための要素技術の研究を行った．まず，リフレクトアレーのような準周期構造の数値解析に応用できる技術として，2次元無限周期構造上にあるアンテナの数値解析を効率的に行うためのモーメント法を新たに提案した．提案手法により，任意の形状の素子からなる周期構造上にあるアンテナの設計が効率的に行える．提案手法を用いて，周波数選択板(Frequency Selective Surface, FSS)上にあるアンテナの数値解析を行い，その有効性を明らかにした．この成果は米国電気電子学会の論文誌に投稿され，採録された．また，リフレクトアレー素子間の相互結合を考慮した最適化技術として，集中定数を装荷したリフレクトアレーの最適化技術を提案し，その有効性を数値的・実験的に明らかにした．提案法は，インピーダンス行列を用いて有限の周期構造中にある素子間の相互結合をモデリングし，素子に装荷する集中定数を反復的に最適化する手法である．これらの研究成果は大学院生との共同研究の成果であり，それぞれ電子情報通信学会のアンテナ・伝播研究会の企業・学生セッションおよび電子情報通信学会ソサイエティ大会にて発表された．
本研究の関連研究として，アンテナの電流分布推定法，および電磁石による非接触移相器を用いたリフレクトアレーに関する研究を行った．前者の研究成果は国際会議論文にまとめられ，発表された．後者の成果は米国電気電子学会の学術論文にまとめられ，採録された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では，令和5年度の目標はエンドファイアリフレクトアレーの設計法の2次元化であったが，これらの目標は前年度および今年度初頭にかけての研究で達成している．令和5年度は，当初の目標からさらに先を見据え，リフレクトアレーの効率的な設計法に役立つ電磁界数値解析法の開発や，リフレクトアレーそのものの最適化法など，先進的な課題にも取り組んだ．波源分布推定法や別の制御機構を持つリフレクトアレーの研究にも関連研究として取り組んでいることから，本研究は当初の計画以上に進捗している．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の令和6年度の目標はエンドファイアリフレクトアレーの無線通信への応用であるが，応用に先立ってその性能をさらに高めるべく，今年度に引き続き数値解析法や最適化法などの要素技術の研究を実施する．数値解析法を高度化し，周期構造による透過波を効率的にモデリングできるようにする．また，最適化法を用いてリフレクトアレーのビーム方向を広角に向けたり，広帯域化するなど，様々な高機能リフレクトアレーの設計を行う．これらの目標に向かって，代表者および分担者が定期的にミーティングを重ねながら研究を遂行する．
関連研究においては，磁石を用いた非接触リフレクトアレーの研究を進める予定である．マルチビットの位相制御あるいは連続的な位相制御を可能にするようなメカニズムを考案し，高機能化を図る．数値シミュレーションによる設計を行った後，試作と実験によりその有効性を明らかにする．その他，リフレクトアレーの無線電力伝送への応用や，測定法などの研究も実施する予定である．
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
