ビーム走査可能な漏洩波アンテナの開発
～周波数制御による全方向へのビーム走査を実現する～
整理番号：2016-053
研究者名： 小寺 敏郎（Toshiro Kodera）
所 属： 理工学部 総合理工学科 電気電子工学系 教授
専門分野：マイクロ波デバイス・アンテナ工学、人工電磁材料
キーワード：マイクロ波ミリ波素子、機能性アンテナ素子、人工電磁材料
研究概要
我々の研究室では、磁性体を一切含まない非可逆メタマテリアル（a magnetless non-reciprocal metamaterial、MNM）の技術を開発し、人工的なジャイロ磁性特性を創出してきました。MNM により構成される非可逆性を有する周波数走査可能な漏洩波アンテナについて研究を行い、ビーム走査の可能性を見極め、その特性を実験により評価しましたので紹介します。
周波数制御によるビーム走査可能な漏洩波アンテナ（図1）
- MNM による非可逆性を有する人工ジャイロ磁性特性の実現漏洩波アンテナの放射パターン（シミュレーションと測定結果）
- 試作品と測定の概要を図2に示す
- 広域放射の測定結果はシミュレーションとよく一致した（図3）
- （c）の結果はファンビーム特性を示した（図3）
図1 ビーム走査漏洩波アンテナ
(a) フェライト使用
(b) 提案リングメタマテリアル使用 下図：進行波共振構造上面図（左） と進行波（右）
図2 漏洩波アンテナ試作品（左）と測定の概要（右）
図3 漏洩波アンテナ放射パターン
(a) 単相全波シミュレーション
(b) 測定結果
(c) φ方向放射のシミュレーションと測定結果の比較結果
応用例・用途
- 人工的なジャイロ磁性特性により、小型化、軽量化を実現できます。また、集積回路製造技術をそのまま応用可能ですので、低コスト化も同時に実現できます。
- 広帯域放射特性を有する漏洩波アンテナの単一マイクロ波集積回路を開発できます。
研究設備
- 各種ベクトルネットワークアナライザ、スペクトラムアナライザ、各種信号発生装置、放射パターン測定装置、マイクロ波基板加工機、 3Dプリンター等