| 研究課題/領域番号 |
21K14208
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
白根 篤史 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40825254)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 超小型衛星 / 無線通信 / フェーズドアレイ / CMOS / ミリ波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、超小型衛星による次世代の高速衛星通信の実現に向け、小型・軽量、そして姿勢制御不要な全方位通信が可能な球型フェーズドアレイ無線機を、折り畳み可能な多面体をフレキシブル基板で構成する独自のアプローチによって実現する。本研究では、アンテナ面積および姿勢制御の両方の課題を同時に解決するため、平面に展開するのではなく、折り畳まれた多面体を立体的に球面に展開する。多面体各面にアンテナ素子を搭載し、球型フェーズドアレイ無線機を実現する。球面座標系においてθ、φともにこれまで±60°程度の指向性制御範囲のものが、本研究によりθ、φともに±180°全方位への指向性制御を可能とする。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、超小型衛星による次世代の高速衛星通信の実現に向け、小型・軽量、そして姿勢制御不要な全方位通信が可能な球型フェーズドアレイ無線機を、折り畳み可能な多面体をフレキシブル基板で構成することによって実現を目指している。任意の球面に同相な多面体は、平坦に折り畳み可能であり、打ち上げ時には畳んでおき、軌道投入後に大きく開くことが可能な球面展開型フェーズドアレイ無線機の研究を行った。多面体を構成するために、折り曲げ可能かつ高周波特性に優れるLiquid Crystal Polymer (LCP)フレキシブル基板を用いて、フェーズドアレイ無線機の試作評価を行った。6層と2層のLCP基板を部分的に持つ構造となっており、アンテナ素子やIC実装は6層部分に、伝送線路やそのほかの配線は2層の部分で構成することで、基板の厚い部分と薄い部分に分け、折り曲げをしやすい基板構成としている。試作した無線機は、64素子のアンテナ素子を持ち、折り曲げ可能でありながらビーム方向を制御することが可能である。実際に衛星通信でもちいられる変調信号を用いて測定評価を行い、256APSK変調時に12Gbpsの良好な通信特性が得られることを確認した。さらにフェーズドアレイ無線機が折れ曲がっている際も、非平面性を考慮しながら各アンテナ素子における振幅および位相を調整することで、ビーム制御が可能となることを測定評価により実証した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでに、折り曲げ可能かつ高周波特性に優れるLiquid Crystal Polymer (LCP)フレキシブル基板を用いて、フェーズドアレイ無線機を試作評価した。実際に折り曲げ可能なフレキシブル基板上に無線機を実現した。実際の衛星通信で使われる変調信号を用いて通信特性の評価を行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後、球型無線機のプロトタイプを試作し、測定評価を行うことで、球型フェーズドアレイの構成方法および理論検討の妥当性を実証する。周波数としては、次世代の衛星通信の周波数帯として利用が期待されているKa帯の28GHzで設計を行う。球型フェーズドアレイ無線機のプロトタイプとして、正20面体の各面にアンテナ素子を搭載したフェーズドアレイ無線機を試作する。本実験で得られた結果と理論値を比較し、構成方法およびその理論検討の妥当性を実証することで、さらなる大規模球型フェーズドアレイ無線機実現の基礎を築く。
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