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2008 年度 実績報告書

メタマテリアル導入によるシリコン基板上アンテナの高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 20360148
研究機関北海道大学

研究代表者

佐野 栄一  北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (10333650)

研究分担者 池辺 将之  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (20374613)
キーワードメタマテリアル / 負屈折率 / 磁気壁 / アンテナ / RF CMOS / 無線通信回路 / 複合材料
研究概要

本研究は、シリコンCMOSプロセスを用いたメタマテリアルを導入することにより高利得なオンチップアンテナを実現するとともに、CMOS回路とメタマテリアルを融合した新たなアンテナ素子を提案する。本年度得られた研究成果は以下の通りである。(1)右手系と左手系(負屈折率)を組み合わせたCRLH構造がアンテナ反射板として作用することから、CMOSプロセスを用いてCRLH構造とその上部に配置したアンテナを試作した。その結果、CRLH構造を形成するための配線抵抗が問題となることがわかった。(2)キャパシタアレイにより人工的に高誘電率層を形成する人工誘電体をアンテナ反射板として使用することを考案した。プリント基板を用いた一人工誘電体サンプルを作製、評価し、基本特性を把握した。人工誘電体構造とその上部に配置したアンテナをCMOSプロセスにより試作、評価し、設計とほぼ一致する特性を得た。アンテナの更なる高利得化のためには、人工誘電体の誘電率を増加させる必要があることを明らかにした。(3)増幅器やミキサなどのCMOS高周波回路とアンテナの融合に向けて、アンテナと増幅器間の特性インピーダンス整合、低雑音設計法を研究し、CMOSプロセスによる試作、評価により、設計法の妥当性を示した。さらに、アンテナと低雑音増幅器を集積化したUltra-broadband(UWB : 3.1-10.6GHz)用回路を実現した。(4)新たな材料としてカーボンナノチューブを誘電体などに分散した複合材料について、導電率、複素誘電率などの基本的な特性、ならびに電磁波シールド効果を評価し、カーボンナノチューブ複合材料の可能性を示した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Electrical conductivity and electromagnetic interference shielding efficiency of carbon nanotube / cellulose comnosite paper2008

    • 著者名/発表者名
      B. Fugetsu, E. Sano, 他5名
    • 雑誌名

      Carbon 46

      ページ: 1256-1258

    • 査読あり
  • [学会発表] オンチップアンテナの特性に即した低雑音増幅器の広帯域化の検討2009

    • 著者名/発表者名
      大野正輝
    • 学会等名
      電子情報通信学会2009総合大会
    • 発表場所
      愛媛大学、松山
    • 年月日
      2009-03-19
  • [学会発表] 広帯域直交ミキサにおける共振インダクタQ値の影響2009

    • 著者名/発表者名
      高田裕介
    • 学会等名
      電子情報通信学会2009総合大会
    • 発表場所
      愛媛大学、松山
    • 年月日
      2009-03-19
  • [学会発表] 人工誘電体シールドの特性評価2009

    • 著者名/発表者名
      高萩和宏
    • 学会等名
      電子情報通信学会2009総合大会
    • 発表場所
      愛媛大学、松山
    • 年月日
      2009-03-18
  • [学会発表] カーボンナノチューブ分散紙の電磁波シールド特性2009

    • 著者名/発表者名
      田中朋
    • 学会等名
      電子情報通信学会2009総合大会
    • 発表場所
      愛媛大学、松山
    • 年月日
      2009-03-17
  • [学会発表] CNT nano-internet : Carbon nanotube / cellulose composite paper for electromagnetic interference shielding2009

    • 著者名/発表者名
      E. Sano
    • 学会等名
      Intl. Conf. Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials
    • 発表場所
      Tours, France
    • 年月日
      2009-03-16
  • [学会発表] 北大におけるミリ波ICの研究状況2008

    • 著者名/発表者名
      佐野栄一
    • 学会等名
      第21回回路とシステム軽井沢ワークショップ
    • 発表場所
      軽井沢プリンスホテル、軽井沢
    • 年月日
      2008-04-21

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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