高次までの合成球面波を用いた小型高利得アンテナの基礎研究

本年度は、小型高利得アンテナの理論から考え方を発展させた低漏洩マイクロ波ビームの効果的設計手法をパイロット信号に適応することで、信頼性の高いマイクロ波電力伝送システムを構成する手法について検討した。ビーム伝搬法を用いたシミュレーションにより、ビームパイロット信号を用いることによりマルチパスの影響がなくなり、正確な相反定理を満たすことを示した。また、揺らぎ伝送路においてはビームパイロット信号の放射方向を制御することにより、伝送効率が設計値まで改善可能であることを示した。さらに、上記システムの実現するアンテナハードウェアとして、パイロット信号とマイクロ波電力を独立に放射吸収する直交2重モード誘電体共振器アンテナ素子の開発を行った。試作したアンテナのアイソレーション特性をネットワークアナライザにより測定した結果、直交するポート間で60デシベルを超えるアイソレーションレベルを得ることが出来、システムの実現に向けた見通しを得ることが出来た。この直交2重モード誘電体共振器で用いた反射板上に設置された半球の誘電体共振器が持つ放射電磁界は、球面波の最低次モードである微小磁気ダイポールモード放射と完全に等価である。これらの研究成果をまとめて、無線電力伝送の国際論文誌Wireless Power Transferに投稿し採録された。また、かねてより投稿していた高次までの球面は合成による小型高利得アンテナの原理に関する論文の採録が決定し、低漏洩マイクロ波ビームの効果的設計手法に関する論文が出版された。このように、採用期間３年間の研究を通して、新しい原理に基づいたユビキタス型マイクロ波電力伝送システムのための小型高利得アンテナの基本構造を確立するとともに、信頼性の高い低漏洩ビーム型マイクロ波電力伝送システムの実現見通しを得ることが出来た。

本年度は、小型高利得アンテナの理論から考え方を発展させた低漏洩マイクロ波ビームの効果的設計手法をパイロット信号に適応することで、信頼性の高いマイクロ波電力伝送システムを構成する手法について検討した。ビーム伝搬法を用いたシミュレーションにより、ビームパイロット信号を用いることによりマルチパスの影響がなくなり、正確な相反定理を満たすことを示した。また、揺らぎ伝送路においてはビームパイロット信号の放射方向を制御することにより、伝送効率が設計値まで改善可能であることを示した。さらに、上記システムの実現するアンテナハードウェアとして、パイロット信号とマイクロ波電力を独立に放射吸収する直交2重モード誘電体共振器アンテナ素子の開発を行った。試作したアンテナのアイソレーション特性をネットワークアナライザにより測定した結果、直交するポート間で60デシベルを超えるアイソレーションレベルを得ることが出来、システムの実現に向けた見通しを得ることが出来た。この直交2重モード誘電体共振器で用いた反射板上に設置された半球の誘電体共振器が持つ放射電磁界は、球面波の最低次モードである微小磁気ダイポールモード放射と完全に等価である。これらの研究成果をまとめて、無線電力伝送の国際論文誌Wireless Power Transferに投稿し採録された。また、かねてより投稿していた高次までの球面は合成による小型高利得アンテナの原理に関する論文の採録が決定し、低漏洩マイクロ波ビームの効果的設計手法に関する論文が出版された。このように、採用期間３年間の研究を通して、新しい原理に基づいたユビキタス型マイクロ波電力伝送システムのための小型高利得アンテナの基本構造を確立するとともに、信頼性の高い低漏洩ビーム型マイクロ波電力伝送システムの実現見通しを得ることが出来た。