異種誘電体層の電磁結合によるテラヘルツ波透過性制御とシートＬＡＮ通信への応用

通过不同介电层的电磁耦合控制太赫兹波透明度及其在片状 LAN 通信中的应用

基本信息

批准号：
21H01328
负责人：
枚田明彦
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Chiba 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

本研究の目的は、異なる微小金属パタンを周期的に配置した2つの機能性誘電体層を近接配置した際に生じる電磁カップリング現象を解明し、異種機能性誘電体層の近接によるテラヘルツ波の透過性制御を可能とすることにより、この機能性誘電体層を利用したテラヘルツ帯超高速LANシート通信を実現することである。本年度は、導波管―誘電体シート変換部の接続部の形状の改善により、約4dB挿入損失を低減することができた。この変換部の使用により、10dB/m@120GHz 以下の伝送損失を達成する見込みを得た。更なる伝送損失の低減を実現するため、中空導波管の上部の金属面の一部をメタマテリアル集積ガラス基板に置き換えることにより、導波管単体では低損失での伝送を実現し、ガラス基板に異種誘電体層を接触させた場合は、異種誘電体層に導波管内を伝搬する信号の一部を導波可能であり、その異種誘電体層に受信機を接続することにより、10Gbps伝送が可能であることを実証した。石英基板上にサイズの異なる split ring resonator (SRR)を複数実装した試料の透過特性の評価、電磁界解析の実施により、隣接したサイズの異なるSRR間での磁気結合、電気結合のメカニズムを明らかにした。MIMO 多重伝送に向けて、複数の入出力ポートを有する誘電体層を試作し、各ポートでの伝送特性を計測した。計測した MIMO伝搬チャネル行列よりチャネル伝送容量を算出し、MIMOによる伝送容量向上を確認した。さらに、円筒状の誘電体導波路の断面に複数のアンテナを設置し、各アンテナに所定の位相差の信号を入力することにより、円筒状誘電体導波路の管壁に軌道角運動量（OAM）の異なるモードでの多重伝送が可能であり、各モードに異なるデータ信号を重畳することにより、データ伝送容量の拡大が可能であることをシミュレーションにより実証した。

本研究的目的是阐明当两个周期性排列不同微金属图案的功能介电层彼此靠近时发生的电磁耦合现象，并研究由于不同功能介电层接近而产生的太赫兹波的影响通过控制透明度，我们的目标是使用该功能性介电层实现太赫兹频段的超高速 LAN 片通信。今年，我们通过改进波导和电介质片转换器之间的连接形状，将插入损耗降低了约 4 dB。通过使用该转换器，我们预计可以实现 10dB/m@120GHz 或更低的传输损耗。为了进一步降低传输损耗，通过将空心波导顶部的部分金属表面替换为超材料集成玻璃基板，可以用单个波导实现低损耗传输，并且玻璃基板异质吸引力当电层接触时，在波导中传播的信号的一部分可以由不同的介电层引导，并且通过将接收器连接到不同的介电层，10Gbps的传输是可能的。通过评估安装在石英基板上的多个不同尺寸的开口环谐振器 (SRR) 样品的传输特性并进行电磁场分析，我们阐明了不同尺寸的相邻 SRR 之间的磁耦合和电耦合机制。对于 MIMO 复用传输，我们制作了具有多个输入/输出端口的介电层原型，并测量了每个端口的传输特性。根据测量的MIMO传播信道矩阵计算信道传输容量，并确认了MIMO带来的传输容量的提高。此外，通过在圆柱形电介质波导的横截面上安装多个天线并向每个天线输入具有预定相位差的信号，我们通过复用的模拟在圆柱形电介质波导的壁上产生轨道角动量（OAM）。可以以不同的模式进行传输，并且通过在每种模式上叠加不同的数据信号，可以扩展数据传输容量。

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）

Evaluation of Transmission Characteristics of 120-GHz-Band Close-Proximity Wireless Links Using Split-Ring-Resonator Absorber Integrated Planar Slot Antenna

使用开环谐振器吸收器集成平面缝隙天线评估 120 GHz 频段近距离无线链路的传输特性

DOI：
10.1587/transele.2022ecp5065
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0.5
作者：
Hirata Akihiko;Saijo Tubasa;Kawamoto Yuma;Nagatsuma Tadao;Watanabe Issei;Sekine Norihiko;Kasamatsu Akifumi
通讯作者：
Kasamatsu Akifumi

Suppression of Multiple Reflection by Metasurface Absorber in 120-GHz-band Close-Proximity Wireless Link

120 GHz 频段近距离无线链路中超表面吸收体多重反射的抑制