異種誘電体層の電磁結合によるテラヘルツ波透過性制御とシートＬＡＮ通信への応用

通过不同介电层的电磁耦合控制太赫兹波透明度及其在片状 LAN 通信中的应用

• 批准号: 21H01328
• 负责人: 枚田 明彦
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Chiba 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: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01328/
• 关键词: テラヘルツ無線; 平面アレーアンテナ; 誘電体導波路; 近接無線; 誘電体; メタマテリアル; 平面アンテナ

本研究の目的は、異なる微小金属パタンを周期的に配置した2つの機能性誘電体層を近接配置した際に生じる電磁カップリング現象を解明し、異種機能性誘電体層の近接によるテラヘルツ波の透過性制御を可能とすることにより、この機能性誘電体層を利用したテラヘルツ帯超高速LANシート通信を実現することである。本年度は、導波管―誘電体シート変換部の接続部の形状の改善により、約4dB挿入損失を低減することができた。この変換部の使用により、10dB/m@120GHz 以下の伝送損失を達成する見込みを得た。更なる伝送損失の低減を実現するため、中空導波管の上部の金属面の一部をメタマテリアル集積ガラス基板に置き換えることにより、導波管単体では低損失での伝送を実現し、ガラス基板に異種誘電体層を接触させた場合は、異種誘電体層に導波管内を伝搬する信号の一部を導波可能であり、その異種誘電体層に受信機を接続することにより、10Gbps伝送が可能であることを実証した。石英基板上にサイズの異なる split ring resonator (SRR)を複数実装した試料の透過特性の評価、電磁界解析の実施により、隣接したサイズの異なるSRR間での磁気結合、電気結合のメカニズムを明らかにした。MIMO 多重伝送に向けて、複数の入出力ポートを有する誘電体層を試作し、各ポートでの伝送特性を計測した。計測した MIMO伝搬チャネル行列よりチャネル伝送容量を算出し、MIMOによる伝送容量向上を確認した。さらに、円筒状の誘電体導波路の断面に複数のアンテナを設置し、各アンテナに所定の位相差の信号を入力することにより、円筒状誘電体導波路の管壁に軌道角運動量（OAM）の異なるモードでの多重伝送が可能であり、各モードに異なるデータ信号を重畳することにより、データ伝送容量の拡大が可能であることをシミュレーションにより実証した。

The purpose of this study is to understand the electromagnetic phenomenon caused by the periodic arrangement of different minute metal layers and the possibility of using different functional dielectric layers for ultra-high speed LAN communication This year, the shape of the waveguide-inductor transition portion has been improved to reduce the input loss by about 4 dB. The transmission loss below 10dB/m@120 GHz can be achieved by using this switch. Moreover, the reduction of transmission losses can be achieved. If a part of the metal surface on the upper part of the hollow waveguide is replaced by a metal-integrated glass substrate, transmission with low loss can be achieved in the waveguide alone. If the glass substrate and the dissimilar dielectric layer are in contact, it is possible to guide a part of the signal transmitted within the waveguide through the dissimilar dielectric layer. 10Gbps transmission is possible at the receiver of the heterogeneous dielectric layer. Evaluation of the transmission characteristics of a sample with a plurality of split ring resonators (SRRs) on a quartz substrate, implementation of electromagnetic field analysis, and magnetic and electrical bonding between adjacent SRRs. MIMO multiple transmission direction, multiple input power, dielectric layer test, transmission characteristics of each packet are measured Measure MIMO transmission capacity, calculate MIMO transmission capacity, and confirm MIMO transmission capacity. In addition, a plurality of parameters are set in the cross section of the cylindrical dielectric waveguide, and the input force of the phase difference signal is determined for each parameter. The variation of the orbital angular motion (OAM) of the tube wall of the cylindrical dielectric waveguide is possible. The variation of the transmission capacity is possible.

项目成果

Evaluation of Transmission Characteristics of 120-GHz-Band Close-Proximity Wireless Links Using Split-Ring-Resonator Absorber Integrated Planar Slot Antenna

使用开环谐振器吸收器集成平面缝隙天线评估 120 GHz 频段近距离无线链路的传输特性

• DOI: 10.1587/transele.2022ecp5065
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEICE Transactions on Electronics
• 影响因子: 0.5
• 作者: Hirata Akihiko;Saijo Tubasa;Kawamoto Yuma;Nagatsuma Tadao;Watanabe Issei;Sekine Norihiko;Kasamatsu Akifumi
• 通讯作者: Kasamatsu Akifumi

Suppression of Multiple Reflection by Metasurface Absorber in 120-GHz-band Close-Proximity Wireless Link

120 GHz 频段近距离无线链路中超表面吸收体多重反射的抑制

• 发表时间: 2022
• 作者: Akihiko Hirata;Issei Watanabe;Akifumi Kasamatsu;Norihiko Sekine
• 通讯作者: Norihiko Sekine

Study on MIMO Communication using Microwave Guided-Modes Propagating along PVC Pipe Wall

微波导模沿PVC管壁传播的MIMO通信研究

• 发表时间: 2022
• 作者: M. Suzuki;K. Fukazawa;A. Hirata;H. Murata and M. Mizukami
• 通讯作者: H. Murata and M. Mizukami

PVC管壁に沿って伝搬するマイクロ波を使用したMIMO通信の研究

微波沿PVC管壁传播的MIMO通信研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木眞史;深澤孝太;枚田明彦; 村田博司;水上雅人
• 通讯作者: 水上雅人

誘電体シートの接触による120GHz帯RF信号伝送の検討

120GHz频段接触介质片射频信号传输研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 枚田明彦;牛尾政貴;渡邊一世;関根徳彦;笠松章史
• 通讯作者: 笠松章史