多層・多導体線路系における高周波電磁結合を利用したマイクロ波デバイスの理論

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09450155
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 安元 清俊 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 教授 (60037926)
• 研究分担者: 渡辺 仰基 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 助手 (20294902) ; 吉冨 邦明 九州大学, 大学院・システム情報科学研究科, 助教授 (30150501)
• キーワード: 多層・多導体線路 / 結合モード理論 / マイクロ波デバイス

研究概要

多層・多導体線路系に対するFull-Wave結合モード理論を用いたマイクロ波デバイスの理論的なモデリングを行い、結合異方性マイクロストリップ線路、結合マイクロストリップ共振器、結合NRDガイドについて、以下の成果及び知見を得た。
1.磁化フェライトを基板に持つ異方性の多層多導体線路系に対する結合モード理論を定式化した。得られた結合モード方程式は、基板が等方性誘導体の場合と全く同じ形をしており、今後、様々な応用が期待できる。本研究では、まず基本的な応用として、磁化フェライトを基板とする結合2マイクロストリップ線路の伝搬特性を解析し、前進波と後進波に対する非相反性を明らかにした。
2.誘導体基板の上に配置した複数のマイクロストリップ共振器の結合問題を時間域で解析する結合モード理論を定式化した。その結果を適用して、結合2マイクロストリップ共振器の解析を行い、2つのマイクロストリップの間隔と配列の方向による共振周波数の変動特性を明らかにした。
3.NRDガイドのコア部分は誘電体ストリップで構成されるが、光導波路とは異なりコアとクラッドの屈折率差が非常に大きい。したがって、弱導波近似を仮定した結合モード理論は適用できない。この問題点を解決するために、コアとクラッドの屈折率差の影響を考慮に入れた新しい結合モード理論を提案し、結合NRDガイドの結合特性を評価する方法を示した。

研究成果

• [文献書誌] Shanjia Xu: "The Effect of Radiation on Transmission of Quasi-Periodic Multi-layer Planar Dielectric Gratings"International Journal of Infrared and Millimeter Waves. Vol.20 No.4. 681-698 (1999)
• [文献書誌] Honting Jia: "Rigorous Analysis of E-/H-Panae Junctions in Rectangular Waveguides Using Fourier Transform"Progress In Electromagnetics Research. Vol PIER21. 273-292 (1999)
• [文献書誌] "Technique"
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Efficient Calculation of Lattice Sums for Free-Space Periodic Green's Function"LEEE Transactions on Antennas and Propagation. Vol.47No.6. 1050-1055 (1999)
• [文献書誌] Mayumi,Matsunaga: "Coupled-Mode Analysis of Line Parameters of Coupled Microstrip Lines"Progress In Electromagnetice Research. Vol.PIER24. 1-18 (1999)
• [文献書誌] Koki Watanabe: "Second-Order Perturbation Theory for a Grating-Asisted Directional Coupler"Proc.of International symposium on Recent Advances in Microwave Technology. 400-403 (1999)
• [文献書誌] Koki Watanabe: "Coupked-Mode Analysis NRD-Guide Coupler Based on Singular Perturbation Technique"Internationla Journal of Infrared and Millimeter Waves. Vol.20No.12. 2163-2174 (1999)
• [文献書誌] Mayumi Matsunaga: "Coupled-Mode Analysis of a Grating-Assisted Directional Coupler Using Singular Perturbation"Technical Report of IEICE. MW99-155. 1-8 (1999)
• [文献書誌] Koki Watanabe: "Coupled-Mode Analysis of a Grating-assisted Directional Couple Using Singular Perturbation"Progress In Electromagnetics Research. Vol.PIER25. 23-37 (2000)
• [文献書誌] "Technique"
• [文献書誌] Koki Watanabe: "Coupled-Mode Analysis of Coupled Microstrip Lines Using a Singular Perturbation Technique"Progress In Electromagnetics Research. Vol.PIER25. 95-110 (2000)