金属パターン周期配列構造を利用するマイクロ波・ミリ波帯用電波吸収体の開発

使用金属图案周期阵列结构开发微波和毫米波频段的无线电波吸收器

• 批准号: 22K04049
• 负责人: 山本 真一郎
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04049/
• 关键词: 電波吸収体; 金属パターン周期配列構造; マイクロ波; ミリ波; 反射特性

これからの高度情報化社会の発展を支えるためには、特定周波数の電磁波を吸収する周波数選択性機能を有し、尚且つ薄型・軽量で安価な電波吸収体の開発が大いに求められている。本研究では、金属パターンを周期配列した人工材料（金属パターン周期配列シート）と誘電体で構成する新たな電波吸収体を提案し、その反射特性を実験的に評価した。具体的な実施内容を以下に示す。①金属パターン周期配列シートと誘電体を用いる薄型電波吸収体の設計本研究で提案した電波吸収体に組み込む金属パターン周期配列シートの等価比誘電率は、金属パターンサイズに依存して共鳴形の分散特性を示すため、この特性を利用することにより共鳴周波数付近で整合条件を満たす周波数選択性電波吸収体が設計できることを明らかにした。金属パターンの基礎形状として、正方形や円形状の金属パターンから構成されるシートを作製し、誘電体（発泡材、アクリル板等）と積層することにより軽量で薄型な電波吸収体を実現できた。通常の電波吸収体は、母材に損失材（例えば、フェライト混合ゴム材等）を用いることがほとんどであるため、電波吸収体自体の重量が増し、厚みも大きくなる問題があった。本研究で提案した電波吸収体は、母材に誘電体を用いており、従来品に比べ1/8程度の薄型化を達成することができた。②垂直入射時における電波吸収特性評価本研究で設計した電波吸収体の垂直入射時における反射特性を3GHzから13GHzのマイクロ波帯で測定した。シートの金属パターンサイズや配列間隔、誘電体の厚み等を調整することにより、整合条件を満たす電波吸収体が設計可能であることを確認した。2023年度はミリ波帯に対応した電波吸収体を設計し、垂直入射時および実用での利用を想定した斜め入射時における反射特性を評価する。

The development of a highly information-based society requires a large number of applications, such as electromagnetic wave absorption with a specific frequency, frequency selectivity, thinness, and high power. In this study, the periodic alignment of metals and the composition of dielectric materials were evaluated. Specific implementation content is shown below. The design of thin radio wave absorbers with periodic metal arrangements is proposed in this study. The isoelectric permittivity of the thin radio wave absorbers with periodic metal arrangements is demonstrated by the dispersion characteristics of resonance shapes. The characteristics of this system are discussed in detail below. The basic shape of the metal plate, the square shape of the metal plate, the composition of the dielectric plate, the dielectric plate, etc., and the multilayer structure of the thin radio wave absorber are realized. Generally, the weight of the radio wave absorber itself increases, and the thickness of the base material is increased due to the loss of the base material (e.g., mixed materials, etc.). This study proposes to reduce the thickness of radio wave absorber and base material by 1/8. (2) Evaluation of radio wave absorption characteristics at normal incidence. In this study, the reflection characteristics of radio wave absorbers at normal incidence were measured from 3 GHz to 13GHz. The metal layer is arranged in the same way as the dielectric layer, and the thickness of the dielectric layer is adjusted to confirm the design possibility of the dielectric layer In 2023, the design, vertical incidence and practical use of microwave absorbers were evaluated.

项目成果

Microwave metamaterial EM wave absorber using square metal pattern periodic array structure

采用方形金属图案周期阵列结构的微波超材料电磁波吸收体

• 发表时间: 2022
• 作者: Soma Takeda;Shinichiro Yamamoto;Satoru Aikawa;Teruhiro Kasagi
• 通讯作者: Teruhiro Kasagi

電磁波制御材としての電波吸収体・透過材

作为电磁波控制材料的无线电波吸收体和透明材料

• 发表时间: 2023
• 作者: T.Yamada;K. Tachibana;T. Shioda;山田達司;T. Yamada;山本 真一郎
• 通讯作者: 山本 真一郎