メタマテリアル測定空間からなる高周波電磁気特性測定系の実現

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令和４年度は、誘電体共振器をカットオフ導波路中に配置したCRLHメタマテリアルについて①シミュレーションによる単セルモデルと複数セルモデルの比較と、②単セルにおける試料挿入構造の検討、ならびに③CRLHメタマテリアルの基本構造試作を行った。シミュレータには前年度に引き続きAnsys HFSSを用いた。①前年度までに計算していた単セルモデルに加えて、2～7セルを１次元配列するモデルを作製し、計算を行った。これは、単セルモデルにおける伝送線路の影響の有無を見ることを目的としている。複数セルの計算結果から単セルあたりのブロッホインピーダンスや伝搬定数を導出した結果、複数セルにした方が伝送線路の影響を小さくできることが確認できた。②単セルモデルについて、試料を挿入できる構造を検討した。基本モデルの誘電体共振器に対してa)中央部に試料挿入孔を形成、b)上下に2分割してその間に挿入部分を形成、の２通りで検討した。どちらについても中央部分に磁界が集中するTE01δモードでゼロ次共振が生じる寸法条件を求めた。そのうえで、③の試作時の加工性を踏まえてb)の上下2分割モデルを採用することとした。次に、透磁率を持った試料を挿入することで位相定数β=0となるゼロ次共振条件が崩れ、右手系と左手系の２つの共振周波数に分離することが確認できた。③試作するにあたり、誘電体共振器の試作業者と仕様を検討した。その結果、誘電率が異なるがQ値の高い材料をご提案いただいたので、それに合わせて寸法を変更し、試作を行った。併せて、銅片を切削加工して同軸挿入部と電磁界を測定するためのウインドウ、および共振周波数調整機構とを備えた導波管を、単セルと３セル1次元配列の2通りで試作した。PTFEによる共振器の支持部分を試作したうえでゼロ次共振を測定し、シミュレーションモデルとの差異を検討する。