| 研究課題/領域番号 |
17K06330
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| 研究機関 | 神戸市立工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
橋本 好幸 神戸市立工業高等専門学校, 電子工学科, 教授 (20270308)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | パルスパワー / 広帯域マイクロ波 / マルクス回路 / 電磁波 |
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| 研究実績の概要 |
本年度の計画は、昨年設計したTEMアンテナを作成し、それを同軸パルスパワー装置の出力部に取り付け、広帯域マイクロ波の発生実験を行いその発振条件を探ることであった。そこで、再整備した高電圧トリガー回路をパルスパワー装置に取り付け、パルスパワー装置の動作確認を行う予定であったが、高電圧充電系のみの動作確認を行ったところ、同回路においても装置動作に支障を生じることがわかった。
そこで、本年は、まず、高電圧充電系のスイッチ部を新しく設計し直し、また、その他の付属回路についても新たに製作を行った。それと並行して、パルスパワー電源に負荷を接続した際の動作について、シミュレーション計算を行った。電磁ホーンアンテナを用いたマイクロ波の発生には、急峻な立ち上がりを持つ短パルス出力が必要である。そこで、現状のパルスパワー装置のパラメータを用いて、負荷を変更した際の出力波形の変化について計算を行った。その結果、パルスパワー装置を40[kV]で充電した場合、負荷抵抗が10[Ω]のとき、最大出力電圧は120[kV]でパルス幅は75[ns](FWHM)であった。また、負荷抵抗が30[Ω]のとき、最大出力電圧は175[kV]でパルス幅は95[ns](FWHM)であった。この結果より、出力パルスは100[ns]以下ではあるが、立下り時間が長いことがわかった。よって、現状のパルスパワー装置を用いてさらに短いパルスを出力するためには、当初から計画していたピークギャップスイッチの取り付けが必要であると考察された。次に、電磁界シミュレーションソフトウェアを用いて、TEM電磁ホーンアンテナにパルス高電圧を印加した場合の、ホーンアンテナ内部の電界の評価を行った。本年は、TEMアンテナの形状や大きさを変更することで、電界がどのように時間的に変化するかの計算を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
パルスパワー装置の高電圧充電系に使用している回路が古く、パルスパワー装置の動作に支障が生じたため、一部の回路を新しい回路に置き換える作業が必要になった。その設計と製作じ時間を取られた。また、同時に、パルスパワー装置を分解して、内臓されているセラミックコンデンサーの耐圧試験を実施したため、実験が大幅に遅れる結果になった。
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| 今後の研究の推進方策 |
パルスパワー装置の動作確認を行った後に、広帯域マイクロ波の発生実験を行いマイクロ波の発振を確認する。広帯域マイクロ波の発振が確認できた場合は、充電電圧、放電ギャップ長、ホーンアンテナの大きさや形状等の実験条件を変更して、最大電力が発生できる最適条件を探る。また、ホーンアンテナ近傍での電界強度をD-dotプローブで測定し、その測定値についても、様々な実験パラメータとの比較および検討を行う。
さらに、ピーキングスイッチを作成し、パルスパワー装置の出力部に接続する。スイッチの圧力等を変化させ、パルスパワー装置の出力波形を短パルス化できるか実験を行う。短パルス化できたら、上記と同様に、広帯域マイクロ波の発生実験を行い、ピーキングスイッチの有無によるマイクロ波出力を測定し比較することで、スイッチの効果について検証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
パルスパワー装置の不調で実験に遅れが生じマイクロ波発生実験が行えていない。そのため、購入を予定していたマイクロ波回路を製作するための材料の購入および測定回路に関する部品を購入できていない。次年度については、パルスパワー装置の動作を確認し、本年購入できなかった材料や部品を購入する予定である。
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