An establishment of a fast measurement method for wide-coverage radiation performance of terahertz band antennas using a sparse near-field distribution

稀疏近场分布太赫兹频段天线广覆盖辐射性能快速测量方法的建立

• 批准号: 22K14256
• 负责人: 杉本 義喜
• 金额: $ 2万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14256/
• 关键词: アンテナ測定; 近傍界測定; テラヘルツ波アンテナ; 高速測定

IoTが社会に浸透するのに伴い，膨大な数の電子機器が無線通信によってネットワークに接続するようになった．今後ますます無線技術の利用加速が確実であり，必然的にアンテナの製造数増大が推測できる．無線通信の基板となる質の良いアンテナを設計するためには，アンテナごとの性質に適した測定技術の獲得が不可欠である．近年では無線周波数利用の巨大な需要に押されて，従来の移動体通信で用いられてきたマイクロ波帯よりも周波数の高いミリ波・テラヘルツ波帯の開拓が強く推進されている．テラヘルツ波帯の電波はマイクロ波帯の電波と比較して電波の伝搬距離に対する減衰が大きいため，放射ビームを鋭く絞ってアンテナの利得を高くし，鋭いビームを空間的にスキャンして無線端末を追尾することが一般的とされている．このことから，テラヘルツ帯においては高利得かつ主ビーム方向がか斜め方向のアンテナを高速かつ効率的に測定する技術を確立することが課題となる．本研究は疎なアンテナ近傍界振幅を用いて密なアンテナ近傍界の振幅と位相それぞれを独立な補間アプローチによって推定する，高速な平面状近傍界測定によるアンテナ放射特性の推定手法の確立を目的とする．提案手法では平面状に取得した疎な振幅分布からバイリニア補間によって密な振幅分布を取得し，数値的に作成した密な振幅分布を用いて，反復処理に基づく位相推定手法を導入して密な位相分布を推定する．令和4年度は，提案手法の理論構築とシミュレータ作成，および特性限界の明確化に取り組んだ．疎な電磁界振幅を用いたアンテナ放射性能解析シミュレータを実装し，この自作シミュレータに対して電磁界シミュレータから取得した，ビーム方向がアンテナ正面，および斜め方向の高利得アンテナの近傍電磁界データを仮想の測定値として入力することで提案手法の有効性を確認した．

随着物联网在社会中变得越来越普遍，许多电子设备已经开始通过无线通信连接到网络。将来的无线技术使用将继续增加，并且不可避免地会增加天线制造的数量。为了设计作为无线通信板的高质量天线，必须获取适合每个天线特性的测量技术。近年来，对无线电频率使用的巨大需求被迫开发毫米波和Terahertz波频段，它们的频率比常规移动通信中使用的微波带更高。与微波带中的无线电波相比，Terahertz带中的无线电波在无线电波的传播距离方面具有更大的衰减，因此通常认为可以急剧缩小辐射光束以增加天线的增益，并在空间上扫描锋利的光束以跟踪无线电端子。因此，挑战是建立一种以高速和有效速度在Terahertz频段中测量高增益和倾斜天线的技术。这项研究旨在建立一种使用近距离测量的快速平面估算天线辐射特性的方法，其中使用独立的插值方法，使用稀疏的天线在近距离振幅上估算了近场的幅度和相位近距离测量。在提出的方法中，使用双线性插值以平面形状获得的稀疏幅度分布获得了致密的振幅分布，并引入了基于迭代的相位估计方法，以使用数值创建的致密幅度分布来估计相位分布。在2022年，我们致力于建立理论并为提出的方法创建模拟器，并阐明特征限制。实施了使用稀疏电磁场振幅的天线辐射性能分析模拟器，并通过将近电磁场模拟器获得的近电磁场数据作为来自电磁场模拟器获得的虚拟测量来确认所提出的方法的有效性，该数据是从电磁场模拟器中获得的，该测量值是从电磁场模拟器中获得的，这些模拟器被用于想象中的测量值。