| 研究課題/領域番号 |
15K06095
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| 研究機関 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工 |
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研究代表者 |
森下 久 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 電気情報学群, 教授 (20535356)
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| 研究分担者 |
道下 尚文 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 電気情報学群, 准教授 (30535357)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | アンテナ / ウェアラブルアンテナ / 折り返しダイポールアンテナ / 固有モード解析 / 完全磁気導体 |
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| 研究実績の概要 |
低周波帯を使用した防災用ヘルメットアンテナは，アンテナの小形化及び低姿勢化に加え，人体頭部方向への放射を抑制する必要がある．昨年度の研究に用いた従来のアンテナ設計手順は，アンテナの種類を選定した後，プラットホームとなる基板や筐体にアンテナの形状を変化させる．さらに，インピーダンス整合などの最適化を行い，アンテナの最終形状が決定する．それに対して，提案するアンテナ設計は，初めにプラットホームとなる基板や筐体の共振モードを解析し，その得られた共振モードに適した給電位置を選定することでアンテナの最終形状を決定する．本年度は，任意形状のアンテナや散乱体の振る舞いをモード共振現象により特徴づけることができる固有モード解析(CMA)を用いて，防災用ヘルメットアンテナの設計を検討した．
はじめに，本検討のプラットホームとなる防災用ヘルメットを模擬した2種類の2重半球殻構造のモデルを用いてCMAを行った．このとき，2重半球殻構造から弱電流部分を削減してアンテナ形状を検討した．その結果，ヘルメットを模擬した半球殻に内導体を装荷した2重半球殻構造から折り返し構造，ヘルメット本体を地板として構成した2重半球殻構造から逆L形状を確認した．また，CMAではインピーダンスの影響が考慮できないことを確認した．
次に，折り返し構造の金属近接によるインピーダンスを改善するため，防災用ヘルメットアンテナの内導体に完全磁気導体を用いて検討した．その結果，内導体を完全磁気導体とすることにより，50Ω給電と整合をとることができた．さらに，内導体に装荷したアンテナの高さを変化させることにより，整合がとれた状態で低周波化させることができた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初の計画に従い，任意形状のアンテナや散乱体の振る舞いをモード共振現象により特徴づけることができる固有モード解析を用いて，防災用ヘルメットアンテナを設計した結果，折り返し構造が最適であることを明らかにした．また，内殻の表面に完全磁気導体を用いることで，50Ω給電と整合を取ることができた．
当初の計画にはなかったが，ステップアップ比を使用せずに50Ω給電と整合を取ることができたので，昨年度よりもアンテナを小形にすることができた．あわせて，人体頭部方向への放射の抑制についても，アンテナの位置を調整することにより低減することができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の計画通り，ヘルメットアンテナの人体頭部方向への放射抑制手法の開発として，ヘルメット頂上部分に導波器となる低姿勢構造素子の検討を行うとともに，ヘルメットアンテナの試作および特性を検証する．完全磁気導体の実現によりインピーダンス特性の改善ができることが昨年度の検討から明らかになったので，今後は完全磁気導体の特性を有するメタ表面である人工磁気導体を設計する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初計画では，折り返しダイポールアンテナの試作，および低周波数帯アンテナの放射パターン測定のための測定系構築のために物品費としての使用を計画していたが，新たな設計手順を考案し，完全磁気導体の有効性を電磁界解析で明らかにできたために，次年度使用額が生じた．
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| 次年度使用額の使用計画 |
設計した低周波数帯メタ表面の試作のために使用する．
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