Study on the development of thin dielectric lens with functionally graded materials for next-generation millimeter-wave sensors

用于下一代毫米波传感器的功能梯度材料薄介电透镜的开发研究

• 批准号: 22K04097
• 负责人: 伊藤 桂一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Akita National College of Technology
• 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-22K04097/
• 关键词: ミリ波アンテナ; 誘電体レンズ; トポロジー最適化; FDTD法

本研究ではミリ波帯においてアンテナに密着して使用可能な誘電体レンズを実現するために傾斜機能薄型誘電体レンズを開発することを目的とする。傾斜機能材料をアンテナ用誘電体レンズに応用し，誘電率を３次元的に傾斜化することにより，アンテナと誘電体レンズを密着したときの波動インピーダンスのミスマッチの緩和と，レンズ的な収束効果による利得改善という２つの性能の両立を実現することを目指している。複雑な傾斜材料分布を設計，試作するために，自由度の高い形状設計が可能なトポロジー最適化を用いた設計法を導入した。正規化ガウス関数ネットワーク(NGnet)を用いたトポロジー最適化は複数材料の最適化も可能であり，本研究ではその設計性能の評価を行う。設計モデルとして波長の1/4程度の厚みを持つトポロジー最適化の設計領域を設け，空気領域と誘電体領域を最適に配置する。その際，設計領域とアンテナが密着していると放射が小さくなるため，誘電体の囲いを間に挿入した構造で最適化を行った。1材料モデルと誘電率を3通り組み合わせた3材料モデルについて最適化を行い，どちらのモデル共にレンズ的な収束性が得られることを確認した。平均すると3材料モデルの利得が1材料モデルと比較しても大きくなり，傾斜機能材料の有効性を確認することができた。設計領域と誘電体の囲いの厚さを合わせると約半波長となり，高誘電率材料を用いた薄型化が可能であることを示すことができた。さらなる薄型化を目指して誘電体の囲いがない状態での設計も試みたところ，利得の改善を確認した。

The purpose of this study is to use the electrical equipment to realize that the slanting machine can be used for the purpose of improving the performance of the electronic equipment. Oblique machine materials can be used to improve the performance of electrical equipment, the power rate is three-dimensional, and the power rate is three-dimensional. The power supply is closely related to the impact of the aircraft. the equipment of the skew machine can be used to improve the performance of electrical equipment. A copy of the oblique material distribution profile is designed, and the high-profile shape design of the degree of freedom may be used to optimize the distribution of oblique materials by using the temperature setting method. Normalization of the number of parameters. The number of parameters (NGnet) is more complex than that of the most complex materials. In this study, we designed the performance test. It is designed to maintain the most advanced design equipment in the field of design, and the most advanced configuration in the field of aerospace and electronics. In the world, in the field of design, the information system is closely related to the radiation system, and the electronic equipment system is responsible for the production of the most efficient system. 1. The electrical efficiency of the materials is very high. The most efficient operation of the materials is the most reliable, and the reliability of the common materials is confirmed by the communication system. The average cost of 3 materials is more profitable than that of materials, and the oblique machine can make sure that the materials have high performance. In the field of design and design, the thickness of electrical equipment, the thickness of electrical equipment, and the half-wave-length dielectric of high thermal power materials may be used to display the thermal conductivity of high electrical efficiency materials. The purpose of this paper is to reduce the size of the equipment, so as to improve the performance of the equipment.

项目成果

高誘電率材料を用いたミリ波アンテナ用薄型誘電体レンズの設計

高介电常数材料毫米波天线薄介质透镜设计

• 发表时间: 2022
• 作者: Keiichi Itoh;Shun Togase;Junya Satoh;Hideaki Matsuda;Eiko Sugawara;Masaki Tanaka; Hajime Igarashi;伊藤桂一，戸賀瀬駿，佐藤潤弥，田中将樹，五十嵐一;伊藤桂一，戸賀瀬駿，佐藤潤弥，田中将樹，五十嵐一
• 通讯作者: 伊藤桂一，戸賀瀬駿，佐藤潤弥，田中将樹，五十嵐一

Topology Optimization of Thin Lens for Millimeter Wave Antenna Using High Dielectric Constant Material

高介电常数材料毫米波天线薄透镜拓扑优化

• 发表时间: 2023
• 作者: Keiichi Itoh;Shun Togase;Junya Satoh;Hideaki Matsuda;Eiko Sugawara;Masaki Tanaka; Hajime Igarashi
• 通讯作者: Hajime Igarashi

トポロジー最適化によるミリ波アンテナ用薄型レンズの設計

毫米波天线薄透镜拓扑优化设计

• 发表时间: 2022
• 作者: Keiichi Itoh;Shun Togase;Junya Satoh;Hideaki Matsuda;Eiko Sugawara;Masaki Tanaka; Hajime Igarashi;伊藤桂一，戸賀瀬駿，佐藤潤弥，田中将樹，五十嵐一
• 通讯作者: 伊藤桂一，戸賀瀬駿，佐藤潤弥，田中将樹，五十嵐一