研究課題
本研究は、核融合を目指す高温プラズマ中でその電子密度揺動や流速を計測することが可能なミリ波を用いたドップラーレーダを高性能化するため、照射ミリ波ビームを同時に任意の方向へ放射できるアンテナを開発し、これによりプラズマ流速を多次元測定することを目的としている。このアンテナには、高温プラズマ計測のために、（1）広帯域性能（広い周波数領域にわたりプラズマ照射が可能であること）（２）高速スキャン（短い時間で照射スキャンが可能であること）（３）耐超高真空仕様（真空容器内に設置しての運用が可能であること）が求められるため、ミリ波周波数コムを用いた多周波数同時発生技術とメタマテリアルを用いた位相制御技術を融合することにより、革新的なフェーズドアレイアンテナシステムを構築するものである。目的達成のため、三年間の研究期間を通じて、プラズマ計測に最適化したフェーズドアレイアンテナシステムを製作し、性能試験を経て、プラズマ実験でその機能実証を行うという計画であった。最終年度である本年度は、以下のような成果を得た。１．走査時間の無いフェーズドアレイシステム：同時に複数の周波数を用いることで、ビームを多方向へ同時に照射できることを実証するため、本年度は、周波数コムによる同時周波数発振を用いることにより、異なる周波数によるビーム照射掃引が可能であることを実証した。２．メタマテリアルを用いた広帯域位相器：フェーズドアレイアンテナとして動作させるためには、アンテナ毎に正確な位相差を付与する位相器が必要である。特にプラズマ計測では広い周波数領域に亘るミリ波を用いるため、位相器にも広帯域性が求められる。製作したメタマテリアルを反射型移相器としての性能を評価し、その広帯域性を確認した。3．プラズマ実験への適用：単体アンテナ試験によりトーラスプラズマのポロイダル・トロイダル流速計測が可能であることを実証した。
すべて 2020 2019
すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)
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