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．

该研究主题的目的是：1。阐明波长无穷大结构，该结构允许同时控制磁渗透性和介电常数，并阐明该结构内无线电波的行为。 2）开发一种制造和测量波长无限结构的方法的目的，3）阐明一种使用波长无限结构来控制无线电波辐射的方法，从而实现了无线电波的精确辐射控制。今年是三年研究期的第一年，我们进行了以上①并取得了以下成就。首先，为了执行上述①，该研究主题旨在使用模拟使用许多逻辑方法。因此，今年我们使用了主要研究人员（Arima Takuji）拥有的许多模拟技术。特别是，主要研究者具有出色的分析技术，特别是对于时域电磁场分析技术，尤其是对于FDTD方法。今年，为了实现上述1，我们专注于将FDTD方法适应超材料，从而取得了几个结果。首先，FDTD方法允许进行低频带分析。特别是分析了MHz顺序。这项研究的目的是为具有较长波长（例如低频）的现象创建非常小的天线，因此我认为开发的方法很有用。此外，在1中开发的方法是一种所谓的电磁场解，这导致相对较长的计算时间。因此，等效电路模型的开发已成功作为一种简单而快速的分析方法。使用等效电路模型，我们还成功地开发了一种称为频率选择版本或Lazober的结构，该结构以某些频率传输无线电波，并以不同的频率吸收无线电波。通过适当地将传输型频率选择版与具有吸收特征的吸收板结合在一起，开发了Lazober结构。结果，我们开发了一种结构，在该结构中，在Lazober的某些条件下，相对于入射角几乎没有变化。这些结果已在电子，信息和传播工程师研究小组和大会上报告。这些结果将在未来通过国际会议和论文提出。

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