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半導体共鳴トンネルダイオードを用いたテラヘルツ送信器の設計理論の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16K18095
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関東京都立産業技術高等専門学校

研究代表者

浅川 澄人  東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 助教 (80751792)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードテラヘルツ無線通信 / 共鳴トンネルダイオード / 広帯域アンテナ / 集積一体化 / アレイ化 / テラヘルツ無線
研究成果の概要

本研究では、テラヘルツ帯の電波を利用した超高速無線通信の実現を目指して、小型テラヘルツ送信器として期待されている共鳴トンネルダイオード(RTD)と広帯域アンテナを一体集積したテラヘルツ送信器を高出力化することを目的に研究を行なった。具体的には、高出力化のために金属配線と薄膜抵抗という簡易構造でテラヘルツ送信器間を接続したアレイ化テラヘルツ送信器を提案し、金属配線構造を変化させた時の発振周波数や放射電波の強さなどの理論解析を行った。結果として、金属配線構造や配線長を変化させることで高出力化を実現できることがわかった。また電源電圧により電波の放射出力量を制御できることも明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

共鳴トンネルダイオード(RTD)と広帯域アンテナを集積一体化したテラヘルツ送信器では、ピーク出力の大きい電波を放射することが理論解析により明らかとなっているが、本研究により、このテラヘルツ送信器をアレイ化することで高出力化できることが明らかとなった。この成果は、長距離の無線通信が困難なテラヘルツ波であってもメートルオーダーの通信が可能なことを示唆している。これにより機器間無線通信の高速化が見込まれ、データセンター内のラック間/ボード間の配線レス化やVR/MR機器無線化など、有線通信の多くが無線通信へ置き換えることが可能となり、情報通信機器の利便性が飛躍的に向上できると期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Numerical Simulations of Terahertz Radiation from a Finite-sized Bow-tie Antenna Integrated with a Semiconductor Mesa and External Microstrip Lines2016

    • 著者名/発表者名
      M.Suhara, Y.Kato, H.Yamakura, and K.Asakawa
    • 雑誌名

      The AIUM Journal of Science and Engineering

      巻: 15

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Analysis of Phase Mode Variation Due to Bias Voltage in Arrayed Oscillators Using Resonant Tunneling Diodes2018

    • 著者名/発表者名
      M.Fukuoka, K.Asakawa, M.Suhara
    • 学会等名
      Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ボウタイアンテナ集積共鳴トンネルダイオードを用いたアレイ化発振器のバイアス電圧による位相モード変化の解析2018

    • 著者名/発表者名
      福岡政大,浅川澄人,須原理彦
    • 学会等名
      2018年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ボウタイアンテナ集積一体型共鳴トンネルダイオードにおける発振特性および振動モードの理論解析2017

    • 著者名/発表者名
      奥村直人、浅川澄人、須原理彦
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 光ファイバ無線用集積型テラヘルツ送信器における発振/変調特性への素子結合構造の影響の理論解析2017

    • 著者名/発表者名
      福岡正大、須藤大貴、鄭柚、奥村直人、浅川澄人、須原理彦
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Theoretical analysis of oscillation modes in antenna-integrated resonant tunneling diodes for broadband wireless transmitters2016

    • 著者名/発表者名
      N.Okumura, K.Asakawa, and M.Suhara
    • 学会等名
      2016 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices
    • 発表場所
      Hakodate , Japan
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of antenna-integrated resonant tunneling diodes and its modulation by using adjacent photodiodes for wireless transmitters in radio over fiver technology2016

    • 著者名/発表者名
      N.Okumura, K.Asakawa, and M.Suhara
    • 学会等名
      The 28th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials
    • 発表場所
      Toyama, Japan
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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