研究活動

高速・高精度の電磁波計測法と波源推定技術

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    図1 変調散乱素子を用いた電磁界の同時測定


    アンテナの放射効率や3次元放射指向性の測定をするためには,被測定アンテナの 全放射を測定する必要があるが,非常に長い時間が必要だという問題がある. そこで本研究では,変調散乱技術を用いた電磁界の同時測定システムを提案する. 提案システムは,変調散乱プローブアレーから成り,それぞれのプローブが 周波数の異なるローカル信号で受信信号を変調した後,広帯域の周波数掃引を 行うことで異なる方向の電磁波を同時測定する.

    Total radiation of the antenna under test (AUT) must be measured to obtain radiation efficiency and 3D radiation pattern of the antenna. In the measurement, long time for rotating the AUT becomes serious problem. In this research, a novel simultaneous measurement system which is based on a modulated scattering technique is proposed. The proposed system consists of a modulated probe array. After each probe modulates receiving signals by a local signal with different frequency, the electromagnetic waves in different directions are measured simultaneously using wideband frequency sweep.



    図2 光電界センサ用アンテナの高感度化


    近傍界分布の測定では,同軸ケーブルに接続された小型のプローブがよく 用いられるが,プローブの感度が悪い上,同軸ケーブルが近傍界を攪乱し, 測定の精度に影響を与えることが知られている.光電界センサと光ファイバを 用いることで,ケーブルからの散乱が抑えられるが,光電界センサの感度が低い という問題が残っている.そこで本研究では,光電界変換部とのインピーダンス 整合を考慮した光電界センサ用高感度アンテナの設計・試作を行う.

    An electrically small probe connected with a coaxial cable is often used for near field measurement. The small probe suffers from low sensitivity of the probe and interference of the coaxial cable to near field. It is known that interference of the cable to near field is suppressed if an electric field sensor using optical modulator and an optical fiber are used for near field measurement. However, the sensor still suffers from low sensitivity. In this research, a novel high sensitivity electric field sensor is developed using impedance matching technique.



    図3 電磁波到来方向の高精度な推定技術


    近年,不法無線局から到来する干渉波が深刻な問題となっている.そこで, 不法無線局の位置を特定するために,MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)法など の到来方向推定技術が盛んに研究されている.しかしながら,それらの到来方向 推定技術の精度は,受信アンテナ間の相互結合の影響で低下することが知られて いる.そこで本研究では,受信アンテナ間の素子間相互結合を高精度に考慮する ことで,MUSIC法の高精度化を図る.

    Recently, interference wave arrived from a illegal radio station becomes serious problem. In order to find the location of the station, direction of arrival (DOA) estimation techniques such as MUSIC(MUltiple SIgnal Classification) method have been developed. However, it is well known that these DOA estimation techniques suffer from effects of mutual coupling between receiving antenna elements. In this research, mutual coupling between receiving antenna is compensated accurately and the accuracy of the MUSIC method is improved.



    図4 TDNF法による変調波源分布の推定法


    電子機器からの不要放射は,他の電子機器へ干渉し悪影響を及ぼす.そのような 不要放射を抑圧するためには,不要放射源の分布を推定する必要があるが, インコヒーレントな波源分布の推定法は確立されていない.本研究では, Time domain near field (TDNF)法を用いた,インコヒーレントな波源分布の推定法を 確立し,その有効性を電磁界数値シミュレーションと実験により示す.

    Undesired radiation from electronic devices interferes the other devices and leads to a serious problem. To suppress such undesired radiation, it is necessary to estimate a source distribution of the undesired radiation. However, estimation methods for incoherent source distribution have not been developed yet. In this research, a novel estimation method for an incoherent source distribution is developed using time domain near field (TDNF) method. Numerical simulations and experiments show the performance of the developed method.



    図4 プリント基板上線路の電流分布の推定技術


    電子機器からの不要放射は,他の電子機器へ干渉し悪影響を及ぼす.そのような 不要放射を抑圧するためには,まず不要放射源の分布,すなわちPCB基板上にある マイクロストリップ線路の電流分布を推定する必要があるが,多層基板の線路上の 電流分布を推定する技術は十分に確立されていない.本研究では,近傍界測定と 行列方程式を用いて,多層基板マイクロストリップ線路の電流分布推定技術を 提案する.

    Undesired radiation from electronic devices interferes the other devices and leads to a serious problem. To suppress such undesired radiation, it is necessary to estimate a source distribution of the undesired radiation, namely, current distribution of a microstrip line on a PCB circuit board. However, an estimation technique for the real current distribution of the microstrip line on a multilayered PCB circuit board has not been developed yet. In this research, a novel estimation technique for the real current distribution of the microstrip line is proposed. The proposed technique estimates the real current distribution using results of near field measurement and a linear equation.



    図4 ミリ波パッシブイメージング


    ミリ波パッシブイメージングは,人体や物体から放射される微弱なミリ波を 検知し,非侵襲・非接触で対象物の検知を行う技術である.ミリ波パッシブ イメージング技術を利用すると,金属のみならず,液体,ペットボトル, プラスチック爆弾等の誘電体を検知できる.本研究では,空港や港湾等で利用 可能なミリ波パッシブ撮像装置を開発する.

    Passive millimeter-wave (PMMW) imaging enables to detect a target with non- invasive and non-contact manner by measuring weak millimeter wave radiation from the target. The PMMW system can detect not only metals but also dielectric materials such as a liquid, plastic bottle, and plastic explosive. In this research, the PMMW system for safety inspections at an airport/harbor is developed.


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