超広角ミリ波アンテナを用いた非接触型高精度生体センサの開発

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最近では心拍数などを計測する見守りシステムへのミリ波応用が盛んになっており, 一つのセンサで部屋全体を観測するには指向角が広いアンテナが必要となる。そこで広角アンテナとしてコンフォーマルアンテナに着目し, 導波管を用いて同アンテナの試作方法について検討した。高周波でも減衰が少なく, 実習工場において試作可能であるコンフォーマル型の導波管スロットアレーアンテナの試作を行った。76GHz帯で動作するために導波路寸法はWR-10規格とし, スロット数は8とした。全てのスロットは同一の寸法とし, スロット長, スロット間隔, スロットオフセットはそれぞれ1.973mm, 3.12mm, 0.5mmとした。アンテナの構造は2ピース構造とし, 導波路側と蓋側とに分けた。スロットがある曲面の壁厚は減衰しない0.2mmとした。測定結果よりコンフォーマル型は放射が広角化していることを確認した。今後はスロットの設計法について検討し, 指向性の広角化, アンテナの軽量化に取り組む予定である。次に機械工作では2ピース構造になってしまうミリ波導波管スロットアンテナを一体成型するために, 3Dプリンタを使用した製作方法について検討した。従来型の直管型のミリ波導波管スロットアレーアンテナを3Dプリンタ用に再設計を行い, PLA, PLA(メタルライク銅), PLA(導電性)の3種類のフィラメントを用いて試作した。どの素材でもそのままでは受信できなかったため, アンテナ全体に無電解ニッケルメッキをかけたところ。PLA(導電性)のみアンテナとして動作可能であることが分かった。送受信レベルが金属製アンテナと同等レベルに近づけることができれば, 機械加工では製作できない複雑なアンテナでも製作することができると期待している。