| 研究課題/領域番号 |
17K06385
|
|---|
| 研究機関 | 大阪大学 |
|---|
研究代表者 |
塩見 英久 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00324822)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| キーワード | メタマテリアル / 異常吸収特性 / 電波伝搬制御 / 次世代ミリ波応用システム / エルサレム十字形 / ビアレスメタ表面 / 不定媒質 / 反射測定 |
|---|
| 研究実績の概要 |
1. 試作した不定媒質メタ表面の評価: 平成29年度に設計・試作を行なった、縦横比を 1:1 とした新しい不定媒質メタ表面の評価を実施した。試作したメタ表面は、33GHz にて右手系と左手系の分散曲線が縮退するよう設計した。θ-2θ 反射測定により、解析により得られた分散曲線と同様の対称的な2次元k空間の特徴を示す測定結果が得られた。メタ表面上を異なる方向に伝搬する表面波の波数がその方向により異なる異方性を示す媒質を構成することができた。
2. 単位セル構造の最適化: メタ表面がより強い電波吸収特性を示すように単位セル構造を最適化した。最適化には山字形変形エルサレムクロス構造を用いた。異常吸収は、内部 Q (Q0) と外部 Q (Qex) が臨界結合 (Q0 = Qex) となる場合に起こるため、所望の角度でこの条件を満足する単位セル構造を得るため、電磁界シミュレーションを繰り返し実行し、単位セル構造を最適化した。その結果、セル配列間隔を適切に設定することで Qex を制御することができることを見出した。
縮退周波数と外部 Q を適切に設計することで、所望の入射角度で強い吸収を示すメタ表面の設計指針を見出した。このような不定媒質を正しく設計することにより、メタ表面上での表面はの伝搬方向を周波数により制御することが可能となり、ミリ波レーダの高性能化や、極薄型ミリ波レンズなどへの応用が開ける他、異常吸収を任意の方向へ設計するための分散曲線の設計が容易になることが期待できる。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成29年度に新しく見出した、不定媒質メタ表面を回転させて任意の入射角度で波数整合をとる手法について詳しく検討したが、入射偏波面の制御に大きな課題が残ることが判明したため、将来の課題とすることにし、当初予定していた手法で取り組むこととした。また、MEMS 構造の導入による選択制向上についても、駆動電力源を始めとした実験装置の不足から、本格検討を見送ることとした。しかしながら、試作した縦横比 1:1 の不定媒質メタ表面を測定評価することで、二次元的に対称な分散曲線を得ることに成功した。また、より強い電波吸収特性を得るためのセル構造の最適化にも取り組み、山字形変形エルサレムクロス構造にて臨界結合状態を示す設計指針が得られた。最終年度での円柱状散乱体の散乱断面積測定へ向けた設計指針が得られた。
|
| 今後の研究の推進方策 |
円筒状散乱体に貼り付け、散乱断面積をほぼゼロにするメタ表面の開発へ向けて、以下の方針で研究を進める。1. 広い入射角度に対応するために、異方性と分散性をより強く示す不定メタ表面を研究する。1a. 不定メタ表面の性質はまだ不明な点も多く、その動作特性についてより詳しい検討を加える。1b. 得られた検討結果を元にして不定メタ表面を吸収体として利用する際の性能向上を試みる。
1. 不定媒質メタ表面の臨界結合条件: 所望の入射角度で臨界結合状態を示す不定媒質メタ表面にを電磁界シミュレーションにより解析し、Q0 = Qex となる条件を満足するよう、構造を最適化する。
2. 円柱状散乱体の散乱断面積シミュレーション: 設計された構造パラメータを用いて構成された分布型メタ表面を円柱状散乱体の表面に配置したときの散乱断面積を電磁界シミュレーションにより評価する。市販の電磁界シミュレータでは解析時間が非現実的に長くなると予想されるため、新たに、時間領域有限差分法によるシミュレーションプログラムを開発する。
3. 円柱状散乱体の散乱断面積測定: これまで設計した各セクションのメタ表面を組み合わせて円柱状散乱体の表面に配置し、その散乱断面積を評価する。各セクションの構造を一枚のフレキシブル基板に構成する。 二つの V 帯ホーンアンテナを用いて、バイスタティックな散乱特性測定系を構築し、ミリ波帯での散乱断面積を測定する。得られた結果を、手順 (6.) で計算した散乱断面積と比較することで、設計の妥当性を確認する。 これらの研究結果は、随時、論文としてまとめ、学術雑誌に投稿する。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
予算を効率よく利用するため、できるだけ割引率の高い業者を選定して購入を行った。そのために生じた端数が積み重なって少額ながら残った。これを研究に効率よく利用するため、次年度に使用することとした。
|
