| 研究課題/領域番号 |
15K06090
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
出口 博之 同志社大学, 理工学部, 教授 (80329953)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | アンテナ / 最適化 / 開口面分布 / 放射パターン |
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| 研究実績の概要 |
電波特異伝搬現象を巧みに利用した導波・放射素子の研究として，反射波ならびに透過波の各々の制御について新たな方法を提案している．
まず，反射型の電波特異伝搬素子として，マイクロ波・ミリ波領域での反射波を制御して不可視化を行うカーペットクローキングの構成法について検討を行い，Ω型共振素子を用いることによって比較的広帯域な周波数範囲にわたって良好な特性が得られることを明らかにした．そして，このようなΩ型共振素子を直交して配列することによって，直交２偏波で動作するカーペットクローキングを設計した．さらに，疑似的に物体散乱波を発生させるイリュージョンクローキングの設計法についても検討を行い，一つの偏波に対してはカーペットクローキング，もう一方の偏波に対してはイリュージョンクローキングとして動作する偏波依存クローキングを提案し，両偏波間の相互結合を考慮した設計法を明らかにした．
また，透過型の電波特異伝搬素子として，直交する両偏波における透過波の移相制御を行う超広帯域なトランスミット素子の新たな構成法ならびにこれらの素子の配列法を検討した．単位セルの大きさはトランスミットアレーによるグレーティングローブを発生させない大きさにする必要があるため，このような限られた寸法の単位セル内に配置する素子として，通過帯域の高域側および低域側の両者とも拡大するための２種類の新たな素子形状を見出した．そして，これらのアレー素子を適切に配列することによって，トランスミットアレーの広帯域化を図った．
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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
メタマテリアルとは別のアプローチとして，リフレクト素子を２次元配列して構成するリフレクトアレー・カーペットクローキングについて検討を加え，このようなリフレクト素子を用いれば，期待した通り，反射位相の任意の制御が可能となることがわかった．さらに，物体による散乱波の波面を求め，それから近似的に反射面での位相分布を決定し，これを実現するリフレクト素子を反射面上に２次元配列するリフレクトアレー・イリュージョンクローキングの設計法も同様に明らかにすることができた．また，直交する２つの偏波で各々，反射位相の制御を独立に行う検討を行い，２次元モデルによる数値シミュレーションにおいて，いずれのクローキングにおいても良好な特性となることを確認している．さらに，３次元構造の物体に対するクローキングも設計，試作し，遠方界特性つまり散乱波のスペクトラムの実験的評価によって，提案する方法の有効性を検証している．
一方，より広帯域な特性が得られるトランスミット素子として，対角配置した寸法の異なる２つのスロット結合パッチ素子を２次元配列した周波数選択膜（FSS）を提案している．そして，最適な導体パッチ形状について検討を加え，設計例としてスロット結合正方形パッチFSSによる４共振特性を示し，パッチおよびスロット形状を周波数に応じて変化させることによってほぼ無損失で透過波の移相を360度の範囲で制御できることを確認しており，研究はおおむね順調に進展している．設計したアンテナの有効性は，数値解析ならびに試作したアンテナの遠方界測定によって検証している．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで開発してきた反射型素子を応用したリフレクトアレーならびにカーペットクローキングについて，偏波特性，周波数特性の改善を行うことにより高性能化を図っていく．さらに，リフレクトアレー素子を先進的なワイヤレス通信に応用するための直交偏波共用マルチビーム設計法について検討を加え，実用化を目指した応用研究も行っていく．そのためには偏波によって任意に独立な反射位相特性の制御が必要となり，新たな任意形状素子の開発を行っていく．そして，電磁界シミュレータを基にした大規模電磁界解析を行い，詳細な性能評価を行っていく．新たに設計したアンテナの妥当性を検証するため，誘電体基板を用いてエッチングによりストリップ導体パターンを作成し，一次放射器を備えることで放射パターンの測定を行い，計算値と比較評価していく．
また，一次放射系に対しては，人工媒質や人工境界面を導波路・放射系に応用し，偏波共用ならびに多周波数共用化に関する検討を行っていく．これまで開発した反射型の素子を応用した人工境界面を用いれば給電部終端の境界条件の制御が可能となり，また透過型の素子を応用した人工積層媒質を用いれば導波路の伝搬特性（特に，透過位相）の制御が可能となり，高能率特性，低交差偏波特性，ビーム偏向特性等の実現が期待できる．また，多周波数帯の共用においては，複数の励振部を持たせた給電構造が必要となり，新たな複数給電構造の検討も行っていきたい．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
学会発表件数が増加したため，当初予算計画通りの執行が困難となり，次年度使用額が発生した．
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