メタサーフェスを用いた近傍界制御によるアレーアンテナの小型化及び高精度化

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当該年度前半は、前年度に報告した小型で高精度に方向を探知するメタサーフェスアンテナを位置推定用途に使用する基礎検討を進めた。使用アンテナは電波を特定角度方向のみ放射しない「ヌル点」を任意方向に精密に走査する。しかし、従来アンテナと共通の課題点は、ヌル点の精度 (電波を放射しない度合い) が走査角度ごとに異なるため、方向推定の結果が角度に依存することである。この問題が引き起こす精度誤差について調査した結果、走査角度が30度程度であれば3度の角度分解能で、60度程度であれば5度となった。提案アンテナを利用しない場合は、走査角度が30度の時に8度、60度のときに15度以上の誤差が生じるため、推定誤差を大きく抑制できることが判明した。当該年度後半は、メタサーフェスアンテナによる方向推定精度を検証するための検証を進めた。ヌル点を全方向に精密に走査するために、アナログ移相器を使用する。しかし、アナログ移相器は入力信号の振幅が一定になりづらい構造なため、ヌル精度を大きく劣化する課題がある。そこで、この移相器の機能改善に取り組んだ。従来使用されてきた3 dBブランチライン結合器を用いずに、同じく平面回路であるMagic-Tを利用することを提案した。Magic-Tは電気的・物理的対称性を保持する回路であり、周波数に依存しない特性が得られる。この大きな特徴を利用して、振幅の変動が小さく、広帯域に動作する反射型移相器の新設計手法を発案した。年度内に試作・実験が完了し、比帯域幅29%の動作と損失変動が1.2 dB以下になり、最大移相量が290度得られている。