工学系研究科 TANAKA 電気電子工学専攻 TAKAYUKI 田中 高行 准教授 「次世代ワイヤレス通信のための高周波基盤技術の研究」 （マイクロ波・ミリ波発振器の研究） [キーワード] マイクロ波・ミリ波，発振器，Push-Push 原理，共振波動場， 周波数資源，ワイヤレス通信，レーダ 低 コ ス ト 「 マ イ ク ロ 波 ・ ミ リ 波 」 発 振 器 の 開 発 研究紹介 ◆研究概要 ワイヤレス通信・レーダ技術の発展に大きく関係する 高周波基盤技術に関する研究を行っています．現在のワ イヤレス通信は 2GH 程度までの周波数信号を用いたも のが一般的で，その周波数より高いマイクロ波・ミリ波 帯の周波数は衛星通信やレーダ等に用いられています． 近年では，ワイヤレス通信機器の普及により，使用可能 な周波数帯が不足してきており，マイクロ波・ミリ波の 周波数帯の利用は，衛星通信やレーダ等のみならず，ワ イヤレス通信技術の更なる発展のためにも重要です．し かし，使用する信号の周波数帯が上がると，その帯域で 使用される機器の開発が必要となります．高い周波数帯 で使用される機器では，特にデバイスの素子性能の限界 による性能劣化が問題となります．そのため，高性能の 機器の製造が必要となりコストが上がります． ◆発振器の研究 当研究室は，マイクロ波ミリ波帯の高周波機器におけ る「発振器」に着目しました．発振器で発生した電気信号 を用いて通信を行い，レーダ等で電波を放射するため， 発振器の特性が機器全体の特性に影響します．そこで， 低コストで高品質（位相雑音※1）特性が良好）な発振器 の研究を行っています． ※１ 位相雑音：発振器の発振信号の安定度を示すもので， 出力信号の時間変動の度合いを表す． 低コスト化を図るため，Push-Push 発振原理を用い ています．この原理は基本的に二つの副発振器を同振幅 逆位相で発振させ，共有する共振器の共振波動場を用い ることで，主に 2 次高調波を出力として取り出せま す．四つの副発振器を同振幅，90 度毎にずらした位相 で発振させると，４次高調波を出力として取り出せま す．二つの副発振器を用いた構成においても，４次高調 波を出力として取り出すことは可能です．この原理を用 いることで，低周波用の安価なデバイスの使用が可能とな り，低コストで高い周波数の信号を得ることができます． （例：X 帯（10GHz）用のデバイスで，K 帯(20GHz)の 出力） ◆多素子化とアレー化による高品質化 高品質化は，多素子化とアレー化により行います．各発振 器の周波数が同期範囲内である場合．共振器を介して複数 の発振器を接続すると，相互同期により位相雑音が低下し ます．Push-Push 発振器は多素子発振器でもあるため， 低位相雑音化にも有効です．また，Push-Push 発振器を アレー化した発振器アレー（レーダに必要なビームスキャ ンを行う）も有効です．この場合，各々の Push-Push 発 振器の間で同期がおこり，同様に位相雑音が低下します． ◆今後の展開 課題として，Push-Push 発振器は高調波を出力としま すが，高調波は次数が上がるほど出力レベルが低下しま す．そのため，4 次や 8 次の高調波を出力とする場合，出 力電力を向上させる工夫が必要です．また，Push-Push 発振器アレーでは，同期の方法次第では位相雑音特性の改 善につながらない こともわかってき ました．これらの課 題を克服すること で，社会ニーズに合 った，低コストのマ イクロ波・ミリ波発 振器を実現するこ とを目指します． 掲載情報 2017 年 1 月現在 産業界および学生 の皆さんへ 一言アピール 発振器（特に高周波用）の研究は非常に地味な分野で研究者の数も多くありません．また，非 線形理論がベースになるため他の技術と異なる独特の発想も必要です．しかしこれからの時代 に必要不可欠な分野です．ご興味がありましたら，気軽にご連絡ください． 産学・地域連携機構より ワイヤレス機器は，その利用の種類・頻度共に増加を続け，使用可能な周波数帯の限界は，緊 迫した社会問題となることが予想されます．本研究は，その解決策のひとつになるかも知れま せん．興味がある方は，ご相談ください． 佐賀大学 佐賀大学 研究室訪問記 産学・地域連携機構 （佐賀県佐賀市本庄町１番地） （お問い合せ先） 国立大学法人 佐賀大学 学術研究協力部 社会連携課 TEL：0952-28-8416 E-mail：[email protected]
© Copyright 2024 ExpyDoc
