5G通信の普及を促進する非回折波用アンテナシステムの研究開発

提案するシステムは、1次放射器のホーンアンテナ、円環スリット付き電波吸収体、誘電体レンズで構成される。設計周波数は28GHz帯である。ホーンアンテナは既存のアンテナを使用する。円環スリット付き電波吸収体、誘電体レンズについてシミュレーションによる設計および特性解明を行った。研究実績は以下の通りである。円環スリット付き電波吸収体は、出射面の円環スリット部で一様な強度かつ同一方向のベクトルを持つ電界分布を生成する必要がある。電波吸収体には、シリコン系とウレタン系のものを使用する予定である。所有するワークステーションのRAMの大きさにより、シミュレーション可能な電波吸収体の大きさに制限がある。このため、最初にシリコン系電波吸収体の、大きさが100mm×100㎜×50mm，150mm×150㎜×40mm, 175mm×175㎜×15mmについてスリット部の透過率、スリット部以外の吸収率について検討を行った。横軸方向と縦軸方向で同程度の電界強度を達成するには厚みが40mm必要であり、電波吸収体の外側からの回折をスリット部での電界強度と同程度に抑えるには電波吸収体の一辺が150mm必要であることがわかった。またウレタン製電波吸収体の場合、厚みが50㎜で横軸方向と縦軸方向で同程度の電界強度が得られるが、円環スリットの中心部でも大きな透過が観測された。ウレタン製電波吸収体を使用する場合、中心部の厚みを大きくする必要があることがわかった。今後、スリット部の透過率を上げ、スリット部以外での吸収率を上げる形状を検討する必要がある。シミュレーションにより焦点距離10cmの誘電体レンズの設計を行った。レンズ周りからの回折を防ぐため、ウレタン製の電波吸収体で囲うことを提案した。シミュレーションの結果、電波吸収体で囲うことにより回折を抑え、約7dB程度の電界強度増加が見込めることを確認した。

提案するシステムは、1次放射器のホーンアンテナ、円環スリット付き電波吸収体、誘電体レンズで構成される。設計周波数は28GHz帯である。ホーンアンテナは既存のアンテナを使用する。円環スリット付き電波吸収体、誘電体レンズについてシミュレーションによる設計および特性解明を行った。研究実績は以下の通りである。円環スリット付き電波吸収体は、出射面の円環スリット部で一様な強度かつ同一方向のベクトルを持つ電界分布を生成する必要がある。電波吸収体には、シリコン系とウレタン系のものを使用する予定である。所有するワークステーションのRAMの大きさにより、シミュレーション可能な電波吸収体の大きさに制限がある。このため、最初にシリコン系電波吸収体の、大きさが100mm×100㎜×50mm，150mm×150㎜×40mm, 175mm×175㎜×15mmについてスリット部の透過率、スリット部以外の吸収率について検討を行った。横軸方向と縦軸方向で同程度の電界強度を達成するには厚みが40mm必要であり、電波吸収体の外側からの回折をスリット部での電界強度と同程度に抑えるには電波吸収体の一辺が150mm必要であることがわかった。またウレタン製電波吸収体の場合、厚みが50㎜で横軸方向と縦軸方向で同程度の電界強度が得られるが、円環スリットの中心部でも大きな透過が観測された。ウレタン製電波吸収体を使用する場合、中心部の厚みを大きくする必要があることがわかった。今後、スリット部の透過率を上げ、スリット部以外での吸収率を上げる形状を検討する必要がある。シミュレーションにより焦点距離10cmの誘電体レンズの設計を行った。レンズ周りからの回折を防ぐため、ウレタン製の電波吸収体で囲うことを提案した。シミュレーションの結果、電波吸収体で囲うことにより回折を抑え、約7dB程度の電界強度増加が見込めることを確認した。