【研究分野】通信・ネットワーク工学

【研究領域課題番号】15H04003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

電波伝搬 / マイクロ波 / ミリ波 / 移動通信 / 通信路モデル / 角度特性 / 角度チャネルモデル / 移動体通信

【研究成果の概要】

本研究では，10GHz以上の周波数帯において狭ビームアンテナを用いた移動通信システムを実現するための基礎研究として，高い角度分解能で電波伝搬特性を測定する装置（チャネルサウンダ）を構築して伝搬路の角度特性を実験的に明らかにするとともに，伝搬環境中の散乱物体の詳細な形状データを使用した電波伝搬特性予測のためのシミュレーション技術を開発し，これらの成果を用いて狭ビームアンテナ向けの無線通信路モデルを構築した．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)

【研究分野】電子デバイス・電子機器

【研究領域課題番号】15H03984 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

MEMS / THz / マイクロマシン / テラヘルツ光 / メタマテリアル / マイクロ波 / ミリ波 / テラヘルツ波

【研究成果の概要】

本研究ではＭＥＭＳ静電駆動機構を用いてＴＨｚ光に対する可変バンドパス特性を有する独自のクロススロット形状の透過型フィルタを考案し、電磁界解析によってその可変特性を解析するとともに、実際に金属／絶縁体薄膜の表面マイクロマシニング技術によりデバイスを試作し、その光学特性が解析予想通りに機能することを検証したものであり、これにより将来のＴＨｚ光用デジタル可変光学素子の基礎を確立した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)

【研究分野】航空宇宙工学

【研究領域課題番号】15H05770 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

航空宇宙工学 / エネルギー全般 / プラズマ / 放電 / レーザー / ミリ波 / マイクロ波 / デトネーション / プラズマ・核融合 / エネルギー / ワイヤレス給電

【研究成果の概要】

レーザー・ミリ波ビームが誘起する放電現象に関して実験と数値シミュレーションを行った。レーザー放電に関しては、実験により局所的なレーザー強度と放電進展速度に一意な相関があることが明確に示され、１次元シミュレーションとの比較からは、レーザー強度分布の２次元性の影響が強く示唆された。ミリ波放電に関しては、微細プラズマ構造と放電の高速な進展が対となり熱力学的諸量の保存が成立していると結論された。どちらの放電においても、電子温度や密度等の空間分布を実験と解析で詳細に比較できるレベルまで計測技術の向上や物理モデルの改良が進んだ。更に、今後の研究に資すると期待される高出力の大電力ジャイロトロンが完成した。

【研究の社会的意義】

将来的な高エネルギー電磁ビームの工学的応用を見据えて、実験で観測される放電現象を数値シミュレーションで再現するために実験と数値シミュレーションの双方に必要な知見・課題が得られ、また研究者の広がりとそのネットワークが構築された。その成果として、本領域においては我々の研究活動が世界を圧倒的にリードしている。
また、新設された大気ミリ波放電用ジャイロトロンは、今後のさらなる大気放電デトネーション現象の物理研究と工学的応用研究に資することが期待される。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2015-05-29 - 2020-03-31

【配分額】200,850千円 (直接経費: 154,500千円、間接経費: 46,350千円)

【研究分野】社会システム工学・安全システム

【研究領域課題番号】22651062 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

テーパ・スロット・アンテナ / マイクロ波 / 超高帯域(UWB) / イメージング / アレイアンテナ / 地中レーダ / 直接結合 / アンテナ / ミリ波 / 超広帯域(UWB) / アレイ・アンテナ / セキュリティ

【研究成果の概要】

以前にわれわれが提案したWalled LTSAはその開口面での壁面が、導波管を単純に切断したものと同等であった。そこに、次の2つの新構造を導入した。(a)開口端の方形終端形状を自由な曲線とし、特に漸近的な開口として等価的な開口面積の増大を図る。(b)金属壁に溝(トレンチ)をつけ曲線開口と滑らかにつなぐ。これらの構造によって、8-12GHzの広い帯域にわたって5dB程度以上の直接結合の低減を実現した。またアンテナのスケーリングによって、同様の構造がさまざまな周波数帯における直接結合低減に役立つことも示した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】3,550千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 450千円)

【研究分野】電子デバイス・電子機器

【研究領域課題番号】17686032 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

光変調 / ミリ波 / マイクロ波 / 光ファイバ / 光調 / 多重

【研究成果の概要】

本研究では一つのデバイスで複数のファイバ無線信号の一括生成を可能とする光変調技術の実現を目指している。光の往復を利用し,高速信号発生を可能とする往復逓倍変調器を利用する。往復逓倍変調器は2つの光フィルタと1つの光位相変調器から構成され,所定の無線信号周波数と入力光波長の組み合わせに対して高効率で動作する。これにより,光位相変調器部分に印加する電気信号よりも遙かに高速の成分を持つ光変調信号の発生が可能となる。これまでに400GHzを超える超高速信号発生に成功している。この往復逓倍変調器を含め,これまでの光信号発生では,複数の信号を発生させる場合には,それぞれに変調デバイスを準備する必要があり,波長多重で容量拡大する場合に,送信機が複雑になるという問題があった。これに対し,多波長成分の入力に対しては光フィルタが複数の反射帯域,透過帯域をもつものとすることで,一括信号生成が可能とする,新たな方式を検討する。各反射帯域がそれぞれ異なる反射点をもつようにすることで,波長成分ごとに異なる周波数の無線信号での変調が実現でき,非常にシンプルな構成で,各波長成分をそれぞれ別の無線信号で同時に変調することが可能となる。今年度は,数チャネルで一括信号発生可能な往復逓倍変調器の変調効率向上を図るために,光増幅機能をもった導波路構造に関する研究を進めた。エルビウムを添加することにより変調器内部での光損失を補償する原理の確認については昨年度完了しているが,今年度,往復逓倍変調器に適用し,ファイバ無線信号の発生効率の向上を達成した。さらに,複数チャネル同時変調の実証実験を行い,多数のチャネルで同時変調が可能であることを確認した。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】30,680千円 (直接経費: 23,600千円、間接経費: 7,080千円)

【研究分野】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)

【研究領域課題番号】10554015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ミリ波 / マイクロ波 / スペクトロメーター / 周波数連続掃引 / 高温超伝導 / ボルテックス / 複素伝導度 / ブロードバンド測定 / ベクトル・ネットワーク測定 / Nd_<2-x>Ce_xCuO_4 / 薄膜

【研究成果の概要】

本研究では,マイクロ波・ミリ波領域において周波数掃印が可能な電気伝導度測定システムの構築を目指した。具体的には,(1)導波管内に試料をおき,非共振の状態での測定を行う,あるいは,同軸ケーブルを用いて測定を行う(2)試料に対する電磁場の方向をそろえ,また,電磁場の強度を上げるため,周波数可変なハイブリッド型空洞を用いた共振測定の二つの方法を研究開始時点では計画した。研究が二年目に入り,進捗状況を鑑みて,(1)の方法に的を絞り研究を続けた。研究機関が終了した現時点での成果は以下のとおりである。
(1)1MHz-3GHzまでの,同軸ケーブルを用いた連続周波数スイープ測定システムを完成させた。Referenceの試料での測定を行い,伝導度が正しく得られることを確認した。(2)同システムを用いて,磁場中のBSCCO試料の伝導度測定を行ったが,S/N比が十分でなく,目的のデータ得るに至っていない。今後,ネットワークアナライザーの受信部に増幅器を入れるか,薄膜試料を得ることによって,試料の生抵抗をあげることにより,ベクトル連続周波数掃印による電気伝導度測定の完成を目指す。(3)YBCO試料の複素伝導度を複数の周波数において測定することに成功し,ボルテックスコアの粘性係数を決めることに初めて成功した。これにより,同系のボルテックスコア-は古典的であることが示された。BSCCO系についても同様の測定を行い,広い組成領域にわたり,同様の結論を得た。このことから,高温超伝導体コア-の古典的性格が極めて普遍的であることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1998 - 1999

【配分額】6,000千円 (直接経費: 6,000千円)

【研究分野】電子・電気材料工学

【研究領域課題番号】05555086 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロ波 / ミリ波 / フェライト薄膜 / フェライトメッキ / MnZnフェライト / NiZnフェライト / 誘電損失 / フェライト / メッキ / 誘電率 / 透磁率

【研究成果の概要】

本研究の目的は、我々が独自に開発したフェライトメッキ法が有する(1)低温(100℃以下)プロセスであること、(2)レーザ照射およびスキャンにより、高堆積温度でフェライト膜のパターンを選択堆積できること、を利用してフェライト薄膜非相反素子をも集積したマイクロ波・ミリ波素子の試作を行うことにあった。しかしフェライトメッキ膜がマイクロ波帯で誘電損失が大きいことが判明したので、その対策として、NiおよびMnを多量に含むスピネル型のNiZnおよびMnZnフェライト、さらに六方晶型のBaフェライト膜のメッキ法を探査した。すなわち、金属イオンをキレート化して沈澱を抑えた高pH反応水溶液を用いたキレート化フェライトメッキ法を用いて、スピネルメッキ膜中のNi,Mnの固溶限界を増大させるとともに、Baフェライト膜を作製することができた。さらに、得られたNiZnフェライト膜を真空処理することにより、磁気特性を損なわずにマイクロ波誘電特性を大幅に改善し得ることを見出した。従来行われていた熱処理によっても誘電特性を改善することができたが、これによれば磁気特性が劣化(飽和磁化の減少、抗磁力の増大、強磁性共鳴半値幅の増大)したという欠点が本方法によって克服された。残念ながら集積素子を作製するには到らなかったが、マイクロ波・ミリ波用フェライト非相反回路素子用材料としてのフェライト薄膜を作製する指針が得られたので、本研究の成果により、フェライトメッキ膜を用いたマイクロ波・ミリ波集積素子作製への可能性が明らかにされた。

【研究種目】試験研究(B)

【研究期間】1993 - 1995

【配分額】22,400千円 (直接経費: 22,400千円)

【研究分野】物理化学

【研究領域課題番号】05453020 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロ波分光 / ミリ波 / 星間分子 / 回転スペクトル / フリーラジカル / マイクロ波

【研究成果の概要】

新しい星間分子の候補となるフリーラジカルや分子イオンの回転スペクトルを感度良く検出するために、ミリ波領域で動作するフーリエ変換分光器の開発を行なった。
ミリ波のソースとして、50GHz以下の周波数では15-20GHzのシンセサイザー出力の2逓倍波を、それ以上の周波数ではガン発振器を用いた。後者の周波数安定化のため、位相ロックのシステムを組んだ。ミリ波をファブリー・ペロ-共振器に結合する方法が難しく、同軸アンテナやカップリングホールなどを試みた。しかし、広い周波数帯域にわたって良好な結合を得るには至らず、一応の動作を確認したに止まっている。カップリングホールの形状が重要であることがわかり、今後、それを最適化することにより、実用的な分光器として確立できる見通しが得られた。
フリーラジカルや分子イオンを生成するために、噴射ノズルの先端に電極を取り付けて放電させることのできる装置を製作した。その結果、C_3S、C_3H_2などの不安定分子のスペクトルは非常に強く観測され、また、環状C_3H、CCS、SOなどのフリーラジカルのスペクトルも感度良く検出できるようになった。この際、フリーラジカルのスペクトルは地磁気で分裂するので、3方向のヘルムホルツコイルを置いて、その影響を除去するようにした。
以上と平行して、既設のミリ波・サブミリ波分光器を用いて、星間分子や星間分子の候補となる分子の分光を進めた。具体的には、C_2H_2Si、C_3Hの振動励起状態、C_2Hの電子励起状態について、詳細な研究を行なった。またNRAOの12m望遠鏡を用いて、H_2CNを星間分子としてはじめて検出した。

【研究種目】一般研究(B)

【研究期間】1993 - 1994

【配分額】7,500千円 (直接経費: 7,500千円)