Establishment and Application of Scientific Theory of Electromagnetic Wave Control by Infinite Wavelengths

无限波长电磁波控制科学理论的建立及应用

• 批准号: 22K04100
• 负责人: 有馬 卓司
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04100/
• 关键词: 低周波数帯に対する電磁界解析技術; メタマテリアルに対する電磁界解析技術; 等価回路モデルの作製; ラゾーバの開発; FDTD法; メタマテリアル; 電磁界シミュレーション; 波長無限大

本研究課題の目的は：①透磁率と誘電率を同時に制御できる波長無限大構造の解明，さらにこの構造中での電波の振る舞いを明らかにする．②波長無限大構造の作製・測定手法の開発，③波長無限大構造による電波放射制御方法の解明，を行い電波の緻密な放射制御を実現する事である．3年間の研究期間の1年目である今年は，上記①を実施し下記業績を得た．まず，上記①を遂行するために本研究課題ではシミュレーションによる論理的な手法を多用する事としていた．そこで今年度は，研究代表者（有馬卓司）が所有する，シミュレーション技術を多用した．特に研究代表者は時間領域の電磁界解析技術特にFDTD法について，卓越した解析技術を有する．今年度は，上記①を達成するべく，FDTD法をメタマテリアルに適応させることに注力しいくつかの成果を上げている．まず，FDTD法については，低周波数帯の解析を可能にしている．特にMHzオーダーの解析を行った．本研究の目的は低周波数などの波長が長い現象に対して，ごく小さなアンテナを作成する事であるので開発した手法は有用であると考える．さらに，①で開発した手法はいわゆる電磁界解法であり計算時間が比較的長くなる．そこで，簡易かつ高速に解析できる手法として等価回路モデルの開発も成功している．等価回路モデルを用いて，周波数選択版やラゾーバと呼ばれる，ある周波数では電波を透過し，異なる周波数では，電波を吸収する特性を有する構造の開発にも成功した．ラゾーバ構造は，透過型の周波数選択版と，吸収特性を示す吸収板を適切に組み合わせる事で開発を行った．その結果，ラゾーバにおいてはある条件で入射角度に対して共振周波数がほぼ変化しない構造の開発を行った．これら成果は，電子情報通信学会の研究会や総合大会で報告している．今後これら成果を国際会議や論文を通して発表する予定である．

该研究项目的目标是：1）阐明一种具有无限波长的结构，可以同时控制磁导率和介电常数，并进一步阐明该结构内无线电波的行为。 2）开发无限波长结构的制造和测量方法，3）阐明利用无限波长结构控制无线电波辐射的方法，从而实现无线电波的精确辐射控制。今年，作为三年研究期的第一年，我们实施了上述①，并取得了以下成果。首先，为了实现上述①，本研究项目通过模拟大量运用了逻辑方法。因此，今年我们广泛利用了研究总监（有马卓司）拥有的模拟技术。尤其主要研究者在时域电磁场分析方面拥有出色的分析技术，特别是FDTD方法。今年，为了实现上述①，我们重点将FDTD方法应用于超材料，并取得了一些成果。首先，FDTD 方法可以分析低频段。我们特别分析了 MHz 阶。这项研究的目的是为低频等长波长现象创建一个非常小的天线，因此我们相信所开发的方法是有用的。而且，①中提出的方法是所谓的电磁场求解方法，计算时间较长。因此，等效电路模型已成功开发为一种可以进行简单快速分析的方法。利用等效电路模型，我们成功开发了一种称为频率选择性版本或激光的结构，它具有发射特定频率的无线电波并吸收不同频率的无线电波的特性。 Razor结构是通过适当组合传输型频率选择版本和具有吸收特性的吸收板而开发的。因此，我们开发了一种 Lazobar 结构，在某些条件下，谐振频率不会随入射角发生显着变化。这些结果已在电子、信息和通信工程师协会的研究组和大会上报告。我们计划未来在国际会议上和通过论文展示这些结果。

项目成果

Rasorberの入射角度特性について

关于Rasorber的入射角特性

• 发表时间: 2023
• 作者: Kanada Naoki;Lu Xiaodong;HYEONSEOK JANG，有馬卓司
• 通讯作者: HYEONSEOK JANG，有馬卓司

MHz帯WPTシステム用メタマテリアルの小形化

MHz频段WPT系统超材料的小型化

• 发表时间: 2022
• 作者: Kanada Naoki;Lu Xiaodong;HYEONSEOK JANG，有馬卓司;柴田優太朗，有馬卓司
• 通讯作者: 柴田優太朗，有馬卓司