Sub-terahertz band wireless system (Wi-FOS) for long-distance transmission at fibre-optic speed

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第6世代（6G）通信における超高速・低遅延・広域（カバレッジ）を実現し、新サービスの開発に貢献するため、通信距離を犠牲にすることなく光通信速度を実現する無線通信（Wi-FOS: Wireless with Fiber-Optic Speed）の研究を進めている。令和4年度は、シャノンの法則からデータレートと受信電力の関係を考察し、100Gb/s以上のデータレートを実現するには1μW以上の受信電力が必要であることを示した。大気減衰を無視した場合、受信電力は送信機の等価等方性放射電力（EIRP）と送信機から受信アンテナまでの立体角で決まり、通信距離が搬送波周波数に依存しないことを示した。EIRPを大きくするためには、送信機のアンテナ利得を大きくすることが重要であり、多素子フェーズドアレイが不可欠である。そこで，多素子を並列に配置したフェーズドアレイシステムに必要なRFパワーディバイダとコンバイナについて検討した。フェーズドアレイシステムでは、校正を行う際に各素子の入出力信号の不一致による問題が懸念されるが、ウィルキンソンカプラの構成をビームフォーミング経路の結合に適用できることを示した。また，コンバイナーのバッファ回路についても検討した。また、高性能な送受信回路を実現するために不可欠なトランジスタの非線形特性についても解析した。弱非線形回路のポリハーモニックディストーションモデルに基づく信号流れ線図の作成方法を明らかにした。その結果、非線形回路特性の解析式を導出する一般的な方法を得ることができた。また、伝送線路のモデル化についても検討した。通常のモデルでは、伝送路の各導体で発生する電圧降下を考慮できないため、これを考慮できる回路モデルとそのモデルパラメータを抽出する方法を、電磁界解析を用いて検討した。