| 研究概要 |
マルチメデイア移動通信の高速化で,5GHz帯の利用開発が確実に進められ,高速ワイヤレスアクセスの特徴を生かした5GHz帯無線モデム搭載のノート型パーソナルコンピュータ(PC)やその他の情報端末の登場が確実である.この種のPCに装着するアンテナの設計に際しては,PC近傍で作業する人体との電磁的結合を考慮することが必要不可欠である.しかしながら,計算機設計においてはPC及び人体を5GHz帯で忠実に模擬することは,計算機容量・速度の制限で容易ではない.本研究では,アンテナ放射特性だけに注目すれば人体の詳細模擬は不必要であるが,人体内部での電磁吸収に注目するときは,アンテナ近傍の人体組織だけ詳細に模擬すれば十分であるという着想に基づいて,マルチグリツドFDTD(Finite-Difference Time-Domain)法の適用を検討し,この種のアンテナ設計法の確立を目指してきた.
昨年度では,まず5GHz帯標準ダイポールアンテナと人体頭部との電磁結合の解析にマルチグリツドFDTD法を適用し,その有効性を実証した.次に,PCに装着するアンテナに対して計算機設計を行い,5GHz付近でリターンロスが-9.5dB以下となるPC装着モノポール型アンテナの構造を明らかにした.さらに,米国ブルックス空軍研究所が磁気共鳴像(MRI)データから開発した高精度人体全身数値モデルを導入し,前述のアンテナ特性に対する人体影響及び人体内部での電磁吸収特性を解析的に明らかにした.本年度では,この種の5GHz帯携帯情報端末用アンテナ設計に適する人体モデリング法の確立を目指して,米国ブルックス空軍研究所の人体MRI全身数値モデルに加え,人体上半身モデル,頭部モデル,及び複数の直方体の組合せからなる簡易人体モデルに対して,昨年度で確立したアンテナ/PCモデルと組み合わせて,マルチグリッドFDTD法でアンテナ入力インピーダンス,放射指向性及び頭部内の局所電磁吸収量の解析を行い,これらの解析結果を高精度の人体MRI全身数値モデルでの解析結果と比較することで,アンテナ設計に必要十分な簡易人体モデルの構成を明らかにできた.また,これらの解析結果を通して,この種の5GHz帯におけるPC装着アンテナは,人体の存在により人体方向の指向性が10dB以上劣化しデイップが生じるが,アンテナ入力インピーダンスに対しては,人体の有無による変化は僅か10%程度であり,また人体による吸収電力はアンテナ出力電力の2割未満であることを明らかにできた.さらに,この種のPC装着アンテナによる人体内部での電磁吸収量は,アンテナ側の胸部で最大となり,次いで下顎の部位であることも解明できた.
なお,本研究のマルチグリッドFDTD法に関する成果は既に電子情報通信学会英文論文誌に掲載され,後半のPC装着アンテナ及び人体モデリングに関する成果も国際会議で発表し,現在学会誌への論文投稿を準備中である.
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