無線電力伝送のための非回折波生成用アンテナシステムの開発

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25630164
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 藤本 孝文 長崎大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40264204)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 無線電力伝送 / ミリ波 / 非回折波

研究概要

提案する非回折波生成システムは、1次放射器（ミリ波アンテナ）、円環スリット、レンズおよび各素子のエッジ部で生じる回り込み波（回折波）を抑圧するための電波吸収材から構成される。
平成25年度は、1次放射器および電波吸収材の設計を主として行った。1次放射器の候補として、円形ホーンアンテナと円形パッチマイクロストリップアンテナを検討した。1次放射器では、理想的な平面波を生成することが要求される。シミュレーションの結果、ホーンアンテナが平面波に近い放射電界が生成可能であり、シミュレーション時間も短い結果が得られた。このため、1次放射器として、円形ホーンアンテナを使用することに決定した。
次に各素子のエッジ部での回り込み波（回折波）抑圧のため、電波吸収材の設計を行った。電波吸収材は、将来的に実際に作成することを考慮し、エポキシ変性ウレタンゴムにカーボンブラックを混入した ゴムシートの複素比誘電率および誘電正接を用いて設計した。2cm厚の１層構造電波吸収材シートを円環スリットの周りに配置したシミュレーション結果では、電波吸収材シートがない場合に比べ、円環スリットのエッジ部において約19.3dBの回り込み波の抑圧に成功した。目的とするミリ波非回折ビーム生成には上記の回り込み波をできるだけ小さくする必要がある。多層構造電波吸収材（ゴムシート）を使用することにより、更なる回り込み波の抑圧が可能であると予想できる。現在、多層構造のゴムシートの設計を行っている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本プロジェクトでは、電磁界シミュレータを使用し、数値計算を主として研究を進めている。提案する非回折波生成システムでは、波長に比べ非常に大きい円環スリット導体板を取り扱うため、１回のシミュレーションで約5日間の時間を要する。このため、1年目に多層構造の電波吸収材の設計を終了する予定であったが、実際には、単層構造の電波吸収材の設計までしか完了できなかった。

今後の研究の推進方策

本年度は、現在進めている多層構造電波吸収材の設計を最初に行い、その後、誘電体レンズを含めたシステム全体の設計を行う。申請当初に予定していたように、電磁界シミュレータおよびシミュレーション用パーソナルコンピュータをさらに1組用意し、2台のシミュレーション装置により、システム設計を加速させる予定である。