Study of 3d measurement of radio wave distribution

无线电波分布的三维测量研究

基本信息

批准号：
21H01338
负责人：
八木谷聡
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Kanazawa University
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

项目摘要

高周波（GHz帯）電磁波の3次元分布を立体的に計測・評価する手法を開発するために、まず入射波に垂直な平面での電磁界2次元分布を計測するための2次元メタサーフェスを設計した。電磁波の3次元空間分布を計測するためには、センサとして用いる2次元メタサーフェスができるだけ入射波を乱さない（反射せずにそのまま透過させる）ことが必要である。そこで入射波を透過させる周波数選択板（FSS）の構造に着目し、複数のFSSを組み合わせることで、入射波をほぼ透過させながら同時に2次元平面上の電界分布を計測できる「透過型電磁波センサ」の構造を電磁界シミュレーションにより検討した。その結果、異なる形状（インダクタンス型とキャパシタンス型）のFSSを誘電体基板の表面と裏面に配置することにより、特定の周波数（共振周波数）において反射率を抑え、同時に透過率を大きくすることができることが分かった。FSSの単位セルサイズを変化させることで共振周波数を調整することが可能であり、例えばセルサイズを21 mm、基板厚を1.6 mmに設定した場合、1.5 GHzにおいて約70%の電力を透過させると同時に、入射波の電界2成分（水平・垂直偏波）の分布を計測できる2次元メタサーフェス構造（単位セル構造）を得ることができた。得られた単位セル構造を30 cm×30 cmの2次元状に配列し、透過型電磁波センサ基板を設計した。FSS面上の複数個所に電圧計測部を設けて入射波の電界2次元分布を計測できる回路を設計して基板に組み込み、透過型電磁波センサを試作した。

为了开发一种三维测量和评估高频（GHz带）电磁波的三维分布的方法，我们首先设计了二维跨表面，以测量垂直于入射波的平面中电磁场的二维分布。为了测量电磁波的三维空间分布，用作传感器的二维跨空面是必要的，以避免尽可能多地干扰入射波（并允许它们随着它们而不反射它们而传播）。因此，我们专注于传输入射波的频率选择板（FSS）的结构，并使用电磁场模拟检查了“传输电磁波传感器”的结构，通过组合多个多个fss，在两维平面上测量两维平面上的电场分布时，几乎可以传输入射波。结果，发现通过在介电基板的正面和后表面上排列不同形状（电感类型和电容类型）的FSS，可以在特定频率（谐振频率）和同时抑制反射率，同时可以增加透射率。通过更改FSS的单元大小，可以调整共振频率。例如，当细胞尺寸设置为21 mm并且底物厚度为1.6 mm时，可以在1.5 GHz时传输大约70％的功率的二维跨表面结构（单位细胞结构），同时测量了事件波（水平极性和垂直极极化）的两个成分的分布。将所得的单位细胞结构安排在30 cm x 30 cm的二维排列中，并设计了传输型电磁波传感器底物。设计电路以通过在FSS表面的多个位置提供电压测量单元来测量入射波的二维电场分布，并将其合并到板中以创建原型透射电磁波传感器。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

・金沢大学研究者情報（八木谷聡）

・金泽大学研究员信息（八木谷聪）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

視えない電磁界を可視化する

可视化不可见的电磁场

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sae Ishihara;Yusuke Hattori;Makoto Otsuka;Tetsuo Sasaki;奥宏史，山本茂，西川仁希斗，外村知也;八木谷聡
通讯作者：
八木谷聡

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DOI：
发表时间：
2021
期刊：
Proceedings of the XXXIV URSI General Assembly and Scientific Symposium
影响因子：
0
作者：
Satoshi Yagitani;Kensuke Shimizu;Shinjiro Nishi;Atsuya Sakano;Hirofumi Segawa;Takuya Tsubota;Tomohiko Imachi;and Mitsunori Ozaki
通讯作者：
and Mitsunori Ozaki

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