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遅延結合を含む回路のトポロジーに基づく電磁場の幾何学的設計

研究課題

研究課題/領域番号 18K04139
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21020:通信工学関連
研究機関京都大学

研究代表者

久門 尚史  京都大学, 工学研究科, 准教授 (80301240)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード回路モデル / 遅延電磁結合 / トポロジー / 幾何学的設計 / 等価回路 / グラフラプラシアン / 単導体線路 / 離散ダランベール演算子 / 遅延ポテンシャル / 終端 / ネットワーク / メタマテリアル / 伝搬遅延 / 回路のトポロジー / 電磁現象 / ラプラシアン
研究成果の概要

Maxwell方程式から系統的に導体構造と等しいトポロジーの等価回路を導出し、電磁場の遅延結合を考慮すると、複雑な構造における固有モードや周波数特性、放射・分散特性などが得られる。このことを利用して、明示的な帰路線の無い回路において、回路の外部に存在する電磁界との結合を回路としてグラフラプラシアンを用いて幾何学的に設計し、種々の電磁現象が設計できることを示した。具体的には、帰路線の無い伝送線路の終端設計や短絡、周波数特性の設計、ライトライン上の特異性を利用した単一モード励振、時間領域モデルの中立型遅延微分方程式による記述とその安定化、単導体線路の屈曲線路への拡張などを提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

通常の回路も電磁現象のダイナミクスを扱うが、明示的な帰路線を持ち、基本的に回路の中で閉じた現象を扱うことが多く、回路の外部に存在する電磁界も意識しながら扱うことは少ない。それに対して、明示的な帰路線の無い構造に対して、遅延電磁結合を考慮すると同時に、そのトポロジーをグラフラプラシアンで表現することにより、離散的なダランベール演算子を用いて、離散的な波として回路における現象を表現し、電磁界の特性も考慮した種々の設計手法を提案した。このことは、従来の回路の適用範囲を大幅に拡張すると同時に、電磁界の設計にも回路を用いた設計手法が適用できることを示している。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Single-Conductor Transmission Line Model Incorporating Radiation Reaction2021

    • 著者名/発表者名
      Daiki Tashiro; Takashi Hisakado; Tohlu Matsushima; Osami Wada
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility

      巻: - 号: 4 ページ: 1065-1077

    • DOI

      10.1109/temc.2020.3041468

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Excitation of the Light Line Mode with Metamaterials Composed of Parallel Conductors Based On Equivalent-Circuit Model Including Retarded Electromagnetic Coupling2020

    • 著者名/発表者名
      D. Akimarul; T. Hisakadol; M. Islaml; O. Wada
    • 雑誌名

      2020 Fourteenth International Congress on Artificial Materials for Novel Wave Phenomena (Metamaterials)

      巻: - ページ: 291-293

    • DOI

      10.1109/metamaterials49557.2020.9285165

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Equivalent-Circuit Model with Retarded Electromagnetic Coupling for Meta-Atoms of Wired Metallic Spheres2018

    • 著者名/発表者名
      K. Ohishi, T. Hisakado, T. Matsushima, O. Wada
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Electronics, Vol.E101-C, No.12, 2018.

      巻: E101-C ページ: 923-930

    • NAID

      130007539370

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 並行導体で構成されるメタマテリアルの遅延電磁結合を含む回路モデルを用いた時間領域解析2020

    • 著者名/発表者名
      秋丸大甫、久門尚史, イスラムマーフズル、和田修己
    • 学会等名
      2020 年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological Tuning of a Dispersion Curve by Controlling Locations of Impurities with Equivalent Circuit Model2019

    • 著者名/発表者名
      A. Hasegawa, T. Hisakado, M. Islam and O. Wada
    • 学会等名
      Metamaterials 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 有限長単導体線路モデルにおける放射の反作用と散乱の定式化2019

    • 著者名/発表者名
      田代大貴 久門尚史、松嶋徹、和田修己
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 伝搬遅延を含む等価回路モデルの遅延微分方程式を用いた時間領域解析2019

    • 著者名/発表者名
      秋丸大甫 久門尚史、マーフズル、和田修己
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフラプラシアンの摂動を用いたメタ原子のトポロジーの設計2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川確 久門尚史 和田修己
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 単導体線路モデルにおける放射の反作用の時間領域評価2019

    • 著者名/発表者名
      鮫島佳奈 久門尚史 和田修己
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological Estimation of Resonant Frequencies by Equivalent Circuit for Star Meta-Atoms2018

    • 著者名/発表者名
      A. Hasegawa, T. Hisakado, T. Matsushima and O. Wada,
    • 学会等名
      APMC
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Formulation of Single-conductor Transmission Line Model with Feedback Electric Fields by Terminal Discontinuity2018

    • 著者名/発表者名
      D. Tashiro, T. Hisakado, T. Matsushima and O. Wada,
    • 学会等名
      APMC
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 伝搬遅延を含む等価回路による放射と共振のモデル化2018

    • 著者名/発表者名
      久門尚史、仲田涼馬、松嶋徹、和田修己
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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