メタマテリアルを用いた広帯域・高利得の平面アンテナの研究

利用超材料的宽带高增益平面天线研究

基本信息

批准号：
06F06387
负责人：
澤谷邦男
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06F06387/
关键词：
アンテナプリント基板 EBG メタマテリアル EMC 電磁干渉平面アンテナ

项目摘要

本研究では,メタマテリアルを用いた高利得の平面アンテナの広帯域化を図り,高利得でかつ広帯域な低姿勢平面アンテナを実現することを最終目的として,本年度は,電波の散乱方向が制御できる薄型反射アレーの開発を目指した.本年度の研究では,電波の散乱方向制御が可能でかつ周波数選択機能を有する新たな反射アレーとして,クロスダイポール・ループアレーを提案した.提案した反射アレーの構造は,水平・垂直両偏波に対応できるクロスダイポールを素子としている.また,通常の金属地板の代わりに周波数選択機能をもつループアレーを地板とすることにより,特定の周波数の電波を所望方向に散乱させ,それ以外の周波数の電波は透過させることができる.この反射アレーをビルの屋上などに置くことにより,高層ビルの影などのような基地局からの電波が届きにくいところに電波を散乱させ,不感地帯を解消することが期待できる.また,散乱アレーの設計法を確立するために,周期的に配列したダイポール素子を用いた反射アレーついて検討し,周波数帯域,反射効率,及びビーム方向の制御範囲を定量的に求めている.さらに,散乱ダイポール素子の近傍に寄生素子を配置することにより,散乱特性の周波数設計範囲を広げることに成功した.最後に,試作と実験を行い,散乱アレーの特性を確認し,本手法の妥当性を示した.この研究成果の一部は国際シンポジウム2008 International Symposium on Antennas and Propagation,ISAP 2008)において発表し,「Best Paper Award」を受賞した.今後,アクティブ回路の導入や,多層化構造の試みを行い,高機能な散乱アレーの実用化の研究を進めようとする.

在这项研究中，最终的目标是使用超材料扩大高增益平面天线，我们旨在开发一个薄的反射阵列，该阵列可以通过控制无线电波散射来控制无线电波散射的方向。在今年的研究中，我们提出了一个跨二极循环阵列作为一个新反映阵列，可以控制无线电波散射的方向并具有频率选择函数。所提出的反射阵列的结构是由可以容纳水平和垂直极化的交叉旋转制成的。此外，通过使用具有频率选择函数的循环阵列作为基板而不是正常的金属底板，特定频率的无线电波可以沿所需的方向散射，而其他频率的无线电波可以沿所需的方向散射。通过将这个反光阵列放置在建筑物的屋顶上，可以预计无线电波可以散布在很难到达基地的无线电波的地方，例如高层建筑物的阴影，可以消除死区。另外，为了建立用于散射阵列的设计方法，已经研究了使用定期布置的偶极元素的反射阵列，并定量确定频带，反射效率和光束方向控制范围。此外，通过将寄生元素放置在散射偶极子元件附近，我们成功地扩展了散射特性的频率设计范围。最后，我们进行了一个原型和实验，以确认散射阵列的特征，并证明了该方法的有效性。这项研究的一些结果是在2008年国际研讨会上进行的。他在国际天线和传播研讨会上介绍了该计划，ISAP 2008，并获得了“最佳纸张奖”。将来，他将引入活跃的电路，并试图创建多层结构，并将继续研究高功能散射阵列的实际应用。