金属パターン周期配列構造を利用するマイクロ波・ミリ波帯用電波吸収体の開発

使用金属图案周期阵列结构开发微波和毫米波频段的无线电波吸收器

• 批准号: 22K04049
• 负责人: 山本 真一郎
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: University of Hyogo
• 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-22K04049/
• 关键词: 電波吸収体; 金属パターン周期配列構造; マイクロ波; ミリ波; 反射特性

これからの高度情報化社会の発展を支えるためには、特定周波数の電磁波を吸収する周波数選択性機能を有し、尚且つ薄型・軽量で安価な電波吸収体の開発が大いに求められている。本研究では、金属パターンを周期配列した人工材料（金属パターン周期配列シート）と誘電体で構成する新たな電波吸収体を提案し、その反射特性を実験的に評価した。具体的な実施内容を以下に示す。①金属パターン周期配列シートと誘電体を用いる薄型電波吸収体の設計本研究で提案した電波吸収体に組み込む金属パターン周期配列シートの等価比誘電率は、金属パターンサイズに依存して共鳴形の分散特性を示すため、この特性を利用することにより共鳴周波数付近で整合条件を満たす周波数選択性電波吸収体が設計できることを明らかにした。金属パターンの基礎形状として、正方形や円形状の金属パターンから構成されるシートを作製し、誘電体（発泡材、アクリル板等）と積層することにより軽量で薄型な電波吸収体を実現できた。通常の電波吸収体は、母材に損失材（例えば、フェライト混合ゴム材等）を用いることがほとんどであるため、電波吸収体自体の重量が増し、厚みも大きくなる問題があった。本研究で提案した電波吸収体は、母材に誘電体を用いており、従来品に比べ1/8程度の薄型化を達成することができた。②垂直入射時における電波吸収特性評価本研究で設計した電波吸収体の垂直入射時における反射特性を3GHzから13GHzのマイクロ波帯で測定した。シートの金属パターンサイズや配列間隔、誘電体の厚み等を調整することにより、整合条件を満たす電波吸収体が設計可能であることを確認した。2023年度はミリ波帯に対応した電波吸収体を設計し、垂直入射時および実用での利用を想定した斜め入射時における反射特性を評価する。

为了支持未来高度信息化社会的发展，非常需要开发一种薄型、轻量化、廉价且具有吸收特定频率电磁波的频率选择性功能的无线电波吸收体。在这项研究中，我们提出了一种由电介质和人造材料组成的新型无线电波吸收体，具有周期性金属图案阵列（金属图案周期性阵列片），并通过实验评估了其反射特性。具体实施细节如下所示。 ① 使用金属图案周期阵列片和电介质的薄型电波吸收体的设计为了证明该特性，我们明确了利用该特性，可以设计满足匹配条件的频率选择性电波吸收体接近谐振频率。通过制作由方形或圆形金属图案组成的片材作为金属图案的基本形状，并将其与介电材料（泡沫、丙烯酸板等）层压，我们能够制作出轻质且薄型的无线电波吸收体。由于大多数传统无线电波吸收器使用有损耗材料(例如，铁氧体混合橡胶材料)作为基材，因此存在无线电波吸收器本身的重量和厚度增加的问题。本研究提出的电波吸收体以电介质材料为基材，厚度约为以往产品的1/8。 ②法向入射时的电波吸收特性评价在3GHz～13GHz的微波频带内测定了本研究设计的电波吸收体的法向入射时的反射特性。我们确认，通过调整金属板图案尺寸、排列间距、电介质厚度等，可以设计出满足匹配条件的无线电波吸收器。 2023财年，我们将设计与毫米波频段兼容的无线电波吸收器，并评估其在垂直入射和倾斜入射时的反射特性，以供实际使用。

项目成果

Microwave metamaterial EM wave absorber using square metal pattern periodic array structure

采用方形金属图案周期阵列结构的微波超材料电磁波吸收体

• 发表时间: 2022
• 作者: Soma Takeda; Shinichiro Yamamoto; Satoru Aikawa; Teruhiro Kasagi
• 通讯作者: Teruhiro Kasagi

電磁波制御材としての電波吸収体・透過材

作为电磁波控制材料的无线电波吸收体和透明材料

• 发表时间: 2023
• 作者: 山本 真一郎