Pulse division multiplexing: development of EM-material-based communication devices and their communication characteristics

脉分复用：基于电磁材料的通信器件的开发及其通信特性

基本信息

批准号：
21H01324
负责人：
若土弘樹
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

無線通信における通信端末数やデータ流通量は急速に増加しており、伝送レートの更なる向上が必要である。一方、近年研究代表者は同一周波数でも波形（パルス幅）に応じて電磁応答を変化させる電磁材料メタサーフェスを開発した。本研究では同材料から構成されるパルス分割多重通信デバイスを実現し、新次元「パルス幅」に基づく多重化によって、伝送レートの飛躍的な向上を目指す。2022年度までは、まず提案デバイスの基礎となるメタサーフェスを数値解析によって設計・評価した。本研究ではAnsys社製Electronics Desktopにて利用可能な電磁界解析シミュレータHFSSに回路シミュレータCircuitを統合した協調解析手法をベースとした評価手法を用いた。本手法は一般的な電磁界解析手法のみと比較して、高速計算が可能であることから、メタサーフェスの物理的な寸法、回路パラメータを調整して電磁特性を向上することに適している。本手法を用いることで、提案手法は同時に到来する同一周波数の短パルスと長パルスを分離できることが分かった。また、本手法の実証実験を実施するため、本予算を用いてメタサーフェスを製作するとともに、カスタマイズされた方形導波管を新たに導入して評価した。任意波形発生器から生成された信号をオシロスコープとともに観測した結果、測定においても短パルスと長パルスを分離できることが分かった。本成果は国際学術論文誌へと投稿予定である（2023年度上半期に投稿予定）。

无线通信中的通信终端数量和数据流量正在迅速增加，需要进一步提高传输速率。与此同时，近年来，主要研究人员开发了一种电磁材料超表面，即使在相同频率下，它也会根据波形（脉冲宽度）改变电磁响应。在这项研究中，我们的目标是实现由相同材料制成的脉分复用通信设备，并通过基于“脉冲宽度”新维度的复用显着提高传输速率。直到 2022 财年，我们首先使用数值分析设计和评估了构成拟议设备基础的超表面。在本研究中，我们使用了基于协同分析方法的评估方法，该方法将电路模拟器 Circuit 与 Ansys Electronics Desktop 上提供的电磁场分析模拟器 HFSS 集成在一起。由于该方法比一般的电磁场分析方法能够实现更快的计算，因此适合通过调整超表面的物理尺寸和电路参数来改善电磁特性。通过使用这种方法，我们发现所提出的方法可以分离同时到达的相同频率的短脉冲和长脉冲。此外，为了对该方法进行演示实验，我们使用该预算制作了超表面，并介绍并评估了一种新的定制矩形波导。通过用示波器观察任意波形发生器产生的信号，我们发现测量时可以区分短脉冲和长脉冲。该成果计划提交国际学术期刊（预计2023年上半年提交）。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

The University of Nottigham(英国)

诺蒂根大学（英国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Method for extracting the equivalent admittance from time-varying metasurfaces and its application to self-tuned spatiotemporal wave manipulation

时变超表面等效导纳提取方法及其在自调谐时空波操纵中的应用

DOI：
10.1088/1361-6463/ac9b67
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ashif Aminulloh Fathnan; Haruki Homma; Shinya Sugiura;Hiroki Wakatsuchi
通讯作者：
Hiroki Wakatsuchi

波形選択メタサーフェスに基づいたパルス分割多重通信システムに関する基礎検討

基于波形选择超表面的脉分复用通信系统基础研究

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
瀧本海里;竹下紘基;杉浦慎哉;若土弘樹
通讯作者：
若土弘樹

Roma Tre University(イタリア)

罗马第三大学（意大利）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Pulse-driven self-reconfigurable meta-antennas

脉冲驱动的自重构元天线

DOI：
10.1038/s41467-023-36342-1
发表时间：
2023-02-06
期刊：
Nature Communications
影响因子：
16.6
作者：
Ushikoshi, Daiju;Higashiura, Riku;Tachi, Kaito;Fathnan, Ashif Aminulloh;Mahmood, Suhair;Takeshita, Hiroki;Homma, Haruki;Akram, Muhammad Rizwan;Vellucci, Stefano;Lee, Jiyeon;Toscano, Alessandro;Bilotti, Filiberto;Christopoulos, Christos;Wakatsuchi, Hiroki
通讯作者：
Wakatsuchi, Hiroki