超高利得・小型収納・大型展開可能なリフレクトアレーアンテナシステムの創出

打造超高增益、紧凑存储、大扩展性的反射阵列天线系统

基本信息

批准号：
20H02146
负责人：
戸村崇
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Tokyo 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：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02146/
关键词：
アンテナリフレクトアレー展開アンテナ折り紙

项目摘要

本研究では折り紙技術による小型収納・大型展開可能な膜をアンテナにし，膜の機械的な欠点を電気的に解決することで，超高利得アンテナを実現する．展開後の膜には平面度が低い・折り目にアンテナが配置できないという二つの課題がある．本研究課題では能動素子で反射位相を制御しアンテナ自ら変形を電気的に補償する手法と，折り目によるアンテナ配置の乱れを整える設計論を確立する．本年度は自己校正手法と非周期アレー設計論を検討した．自己校正手法ではフレキシブル基板上に構成した位相補償反射素子の設計を実施した．昨年度検証したリジッド基板では折り畳みができないが，フレキシブル基板は厚みが50um程度であり折りたたむことが可能である．また実際の変形を模擬することができる．グラウンドとパッチの2層のフレキシブル基板を用い，反射位相が制御可能な素子の設計を完了した．折り畳みパターにより生じるアレーアンテナの配置・周期の乱れを考慮したアンテナ設計論を考慮した．当初はモーメント法による全構造解析によるアプローチを検討したが，素子数が多い場合に解析時間が指数関数的に増えてしまう問題がある．そこで反射素子の形状を工夫することで，非周期な折り畳みパターン上に周期的なアレーを形成する方法を検討した．折り幅とアレー周期を一致させ，全素子上に生じえる折り線を集約し，その折線上に素子を配置しない素子形状を検討した．これにより非周期な折りパターン上に周期的なアレーアンテナを形成する手法を確立した．これらの成果より国際学会2件，国内学会5件発表した．

在这项研究中，我们将利用折纸技术来制造一种使用薄膜的天线，该天线可以小尺寸存储并扩展到大尺寸，并通过电学解决薄膜的机械缺点，我们将实现超高增益天线。展开后的薄膜有两个问题：平整度低、天线无法放入折叠处。在这个研究项目中，我们将建立一种使用有源元件控制反射相位并电气补偿天线本身变形的方法，以及一种纠正因折痕而对天线放置造成干扰的设计理论。今年，我们研究了自校准方法和非周期阵列设计理论。在自校准方法中，设计了一种构建在柔性基板上的相位补偿反射元件。去年测试的刚性板不能折叠，但柔性板厚度约为50um，可以折叠。也可以模拟实际变形。我们已经完成了一个可以使用两层柔性基板控制反射相位的元件的设计：接地和贴片。我们考虑了一种天线设计理论，该理论考虑了折叠图案引起的阵列天线的排列和周期干扰。最初，我们考虑使用矩量法来分析整个结构，但存在一个问题，当元素数量较多时，分析时间呈指数增长。因此，我们研究了一种通过设计反射元件的形状在非周期性折叠图案上形成周期性阵列的方法。我们匹配折叠宽度和阵列周期，聚合所有元素上可能出现的折叠线，并考虑折叠线上没有放置任何元素的元素形状。因此，我们建立了一种在非周期性折叠图案上形成周期性阵列天线的方法。这些成果在2个国际会议和5个国内会议上发表。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

折り畳み可能なフレキシブル基板パッシブリフレクトアレーの設計

可折叠柔性基板无源反射阵列设计

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
R. Ichiki;N. Yagawa;K. Tachibana;T. Furuki;and S. Kanazawa;清田恭平;町田理人，戸村崇，坂本啓
通讯作者：
町田理人，戸村崇，坂本啓

フレキシブル基板一層で構成するリフレクトアレーの反射位相制御

单层柔性基板反射阵列的反射相位控制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryosuke Nakatsuka;Takahiro Nozaki;若林咲希，薬師寺海斗，上田理人，白井祐大，市來龍大，立花孝介，古木貴志，金澤誠司;Hiroyuki Morikawa;Daichi Makihara;Watanabe Shun;武田裕貴，戸村崇，坂本啓
通讯作者：
武田裕貴，戸村崇，坂本啓

大型展開パッチ・リフレクトアレーアンテナの機械的・電気的構成のトレードオフ評価

大规模可部署贴片反射器阵列天线机械和电气配置的权衡评估