軸対称準光学的共振器を用いた究極的ミリ波多素子構造

ミリ波発振器の出力の増大のためには多数の発振素子の出力を合成する必要があるが、本研究では準光学的共振器の1種である平面鏡と凹面鏡で構成されたFabry-Perot共振器を用いた電力合成を行なった。高効率な電力合成のためには発振素子と電磁界との結合が均一であることが必要であるので、鏡面に円形の溝を設け、その中に素子を軸対称に配置し、電力合成用電磁界としては軸対称なTEM_<01n>モードを用いた。出力の取り出し方法については、平面鏡または凹面鏡に円形の出力窓を開けて、円筒導波管により取り出す場合の電磁界解析を行ない、素子で発生した電磁波が共振器を励振し、出力導波管に取り出される際の透過係数および共振器外への漏れを境界要素法を用いて計算した。その結果、平面鏡に出力部を設ける方が凹面鏡に設ける場合に比べて、透過係数が高く、効率的に出力が取り出せ、高効率な電力合成が可能であることを示した。解析結果を基にして電力合成器を試作し、10GHz帯で実験を行なった。まず平面鏡に6素子,8素子および12素子を配置したそれぞれの場合にほぼ完全な出力の合成に成功した。その際、素子間隔が約半波長でなければならないことが明らかになった。次に凹面鏡に12素子を配置した場合にもほぼ完全に出力を合成することができた。さらに合成素子数を増大させるために平面鏡および凹面鏡の鏡に12個づつ、計24個の素子を配置し、その出力をほぼ完全に合成することに成功した。

ミリ波発振器の出力の増大のためには多数の発振素子の出力を合成する必要があるが、本研究では準光学的共振器の1種である平面鏡と凹面鏡で構成されたFabry-Perot共振器を用いた電力合成を行なった。高効率な電力合成のためには発振素子と電磁界との結合が均一であることが必要であるので、鏡面に円形の溝を設け、その中に素子を軸対称に配置し、電力合成用電磁界としては軸対称なTEM_<01n>モードを用いた。出力の取り出し方法については、平面鏡または凹面鏡に円形の出力窓を開けて、円筒導波管により取り出す場合の電磁界解析を行ない、素子で発生した電磁波が共振器を励振し、出力導波管に取り出される際の透過係数および共振器外への漏れを境界要素法を用いて計算した。その結果、平面鏡に出力部を設ける方が凹面鏡に設ける場合に比べて、透過係数が高く、効率的に出力が取り出せ、高効率な電力合成が可能であることを示した。解析結果を基にして電力合成器を試作し、10GHz帯で実験を行なった。まず平面鏡に6素子,8素子および12素子を配置したそれぞれの場合にほぼ完全な出力の合成に成功した。その際、素子間隔が約半波長でなければならないことが明らかになった。次に凹面鏡に12素子を配置した場合にもほぼ完全に出力を合成することができた。さらに合成素子数を増大させるために平面鏡および凹面鏡の鏡に12個づつ、計24個の素子を配置し、その出力をほぼ完全に合成することに成功した。