2019 Fiscal Year Annual Research Report
多層基板を用いたロットマンレンズ広帯域２次元マルチビームアレーアンテナの開発
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18H01440
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
榊原 久二男 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50359759)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | アンテナ / 指向性走査 / 給電回路 / 多層基板 / 導波管 / 基板内導波管 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
厚さ1mmの基板を5層積層することで，2次元マルチビームロットマンレンズアレーアンテナを実現する。これには，①H面ロットマンレンズとE面ロットマンレンズを縦続接続した2次元ロットマンレンズと，②多層基板の背面に接続した導波管から各層に給電する中空導波管・基板内導波管変換器と，③多層基板の各層の基板内導波管の広壁面を階段型に露出することで形成された放射スロット素子を設計する必要がある．
これらを設計する上で、高周波基板積層技術および基板精密加工技術が重要である一方、加工可能な条件が、設計自由度を制限する制約条件となるため、高周波基板メーカーおよび高周波基板加工メーカーと入念に協議し、その制約条件のもとで設計を進めた。
設計した2次元マルチビームロットマンレンズアレーアンテナについて、電磁界シミュレーションによる指向性の計算の結果、H面は－25度、0度、＋25度、E面には6度、16度、28度の3×3ビームのマルチビーム特性が得られ、2次元マルチビームを実現できる見込みが得られた。
この結果を79GHzにおける測定で、特性を検証するために、高周波基板メーカーと基板加工メーカーに試作を依頼するための図面等を準備した。
また、2次元マルチビームロットマンレンズの測定にあたり、背面にある9つの給電ポートから導波管で給電する必要があるが、これらは互いに近接しているため、市販の標準導波管のフランジが接続できない。そこで、3枚の金属プレートに、直線導波管と、これらを直角に折り曲げるHベンドを設計して組み込んだ導波管測定治具を設計した。電磁界解析の結果、79GHzを中心に±5GHzの周波数帯域幅で、反射量-30dB以下の特性が得られた。これについても、金属精密加工専門のメーカーに試作を依頼するための図面等を準備した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでの研究により、①ロットマンレンズ、②給電回路、③放射スロットの各コンポーネントを設計し、さらにそれらを接続して構成された2次元マルチビームロットマンレンズアレーアンテナの特性を電磁界シミュレーションにより評価した。その結果、所望の3×3ビームのマルチビームが実現できることが分かった。
さらに、試作を依頼する基板加工メーカーに製造上の制約条件を確認したところ、このアンテナを多層基板上に形成できる見込みが得られ、測定に必要な導波管治具の設計も完了したので、あとは試作してその特性を測定により確認するのみである。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、高周波基板メーカーおよび高周波基板加工メーカーと連携して、2次元マルチビームロットマンレンズアンテナとその治具の試作を進める。そして、本学で所有しているベクトルネットワークアナライザと近傍界測定装置で、その反射特性と放射特性を評価することで、提案構造の有効性を検証する。
ダミーロードからの放射が、アンテナの放射特性に影響を及ぼす問題と、周波数帯域幅については、検討を進める。
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