本論文では，空間波動信号処理技術に向けたマイクロ波複合技術による偏波制御平面 機能アレーアンテナを提案し，それらの特性を明らかにした．ここでは，主にアンテナ 系を含むマイクロ波回路技術を中心とした高周波帯ハードウェアの機能や性能の飛躍 的向上，経済化を指向した技術開拓を図った．以下に，第3～5 章で得られた研究成果 を要約する．
第 3 章では，空間波動情報処理に向けた誘電体 1 層基板による直交直線/円偏波共用 平面アレーアンテナを提案し，解析と測定を通して評価検討を行い，それらの特性を明 らかにした．本直交直線偏波共用平面アレーアンテナは，エアブリッジを含む両平面回 路技術を積極的に活用による誘電体 1 層基板の直交給電回路をアレーアンテナに応用 することで，従来よりも極めて簡易な直交直線偏波共用平面アレーアンテナ構成を実現 した．本直交給電回路は設計自由度が非常に高く，多素子化に際しては，給電回路の再 設計が一切不要である．さらに，上述するアレーアンテナと高周波機能回路の一つであ る/2ハイブリッド回路を一体複合化することで，従来にない10%の3 dB軸比帯域を有 する直交円偏波共用平面アレーアンテナも実現した．
第4章では，前章に引き続き，マイクロ波複合技術による誘電体1層基板，あるいは 多層構造による直交直線/円偏波切り替え平面機能アレーアンテナを提案し，解析と測 定を通して評価検討を行い，それらの特性を明らかにした．本直交偏波切り替え平面機 能アレーアンテナは，直交励振平面アレーアンテナと高周波機能回路 (SPDTスイッチ，
/2ハイブリッド回路，Magic-T回路) や半導体チップ (RF-MEMSスイッチ) 等と一体 複合することで容易に実現した．SPDTスイッチやRF-MEMSスイッチを用いた場合は，
ダイオードの制御印加電圧の切り替え，または駆動電圧の切り替えにより直線偏波や円 偏波を自在に切り替えられることを実証した．さらに，Magic-T 回路を用いた場合は
第6章 結論
102
Magic-T回路への入力 RF信号の位相量の調節により，直交するすべての偏波を切り替
えることができることを解析により明らかにした．従来，偏波切り替えを実現するため にはダイオード等のスイッチングデバイスが必要であったが，Magic-T回路を用いるこ とでそれらは一切必要としないことを新たに発見した．
第5章では，研究アプローチであるマイクロ波複合技術によるレクテナユニット構成 を新たに提案し，その基本動作や基本特性を明らかにした．従来のレクテナ基本構成は，
アンテナと整流回路が別々の構成であるのに対し，本レクテナユニットはマイクロ波複 合技術によりすべてを一体複合化した構成である．しかも，整流用ダイオードへの RF 入力を逆位相の平衡信号にすることで，従来のものより2倍程度の電圧をダイオードへ 印加でき，小電力密度下でも高いRF-DC変換効率が期待できる非常に簡易な構成を実 現した．さらに，アンテナアレー設計の柔軟性やレクテナユニットの拡張性のような大 規模構成に非常に有効な特徴を有している．測定では，電力密度 0.040 W/m2以下で最
大RF-DC変換効率が約25～27%という結果を得た．これは，従来のレクテナと同じ受
信電力密度下で比較しても高い RF-DC変換効率である．しかし，本論文ではレクテナ ユニットの最適化 (ダイオードの種類，特性インピーダンス，素子間隔の検討) は行っ ていない．さらに，移動体への無線送電を行う場合を想定すると円偏波対応のレクテナ ユニットも検討する必要がある．故に，今後これらの検討が必要である．
以上，空間波動信号処理に向けたマイクロ波複合技術による偏波制御平面機能アレー アンテナ，並びにその技術を利用したレクテナユニットを提案し，それらの特性をそれ ぞれ明らかにした．実証したマイクロ波複合技術による平面機能アレーアンテナやレク テナユニットは，今後の無線通信技術や電力伝送技術において，大変魅力的かつ有効な ものといえ，平面アレーアンテナと高周波機能回路の組み合わせ方次第で，さらなる機 能や性能の高度化を可能にする．また，LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) や HTCC (High Temperature Co-fired Ceramics) 多層基板技術，さらにMMIC技術等の関連 技術を積極的に活用することで，小型化，簡易化，さらには経済化も期待できる．
103
A
アンテナ利得測定方法
図A-1に，アンテナ利得測定のための測定環境を示す．送信側に標準ホーンアンテナ
(ETS, 3115)，受信側に送信側と同じ標準ホーンアンテナとアンテナ利得測定用アンテ
ナを用いる．図中のDは，送受信間の距離を表している．
先ず，図A-1 (a) に示す様に，送受信に標準ホーンアンテナを使用する．そして，受 信側の受信電力 (Pr1) を測定し，その場所での受信電力密度 (PD) を算出する．
4
2 1 1 1
r r er
r P G
A PD P
(A-1)
Gr1は受信側のホーンアンテナの利得を表す．
次に，アンテナ利得測定用アンテナの受信電力 (Pr2) を測定する (図 A-1 (b))．これ により，以下に示す式で求めたいアンテナ利得 (Gr2) が測定できる．
4
2 2
2 r
r PD P
G
(A-2)
104 (a) 受信側が標準ホーンアンテナ
(b) 受信側がアンテナ利得測定用アンテナ 図A-1 アンテナの利得測定のための測定環境
105 本論文をまとめるにあたり，ご多用の中，審査を御引き受け頂き，熱心な御討論と貴 重なご意見，ご指導を賜りました佐賀大学大学院 工学系研究科 電気電子工学専攻 豊 田 一彦 教授に謹んで深く感謝の意を表します．また，本論文に対し貴重な御意見等を 頂きました佐賀大学大学院 工学系研究科 電気電子工学専攻 古川 達也 教授，佐賀大 学大学院 工学系研究科 電気電子工学専攻 深井 澄夫 准教授，並びに佐賀大学大学院 工学系研究科 電気電子工学専攻 佐々木 伸一 准教授に深く感謝致します．
本研究の全過程を通して，佐賀大学大学院 工学系研究科 電気電子工学専攻在学時よ り御指導，御助言，御鞭撻を賜り，また研究者への道標をお示し頂いた，佐賀大学 相 川 正義 名誉教授には謹んで深く感謝の意を表します．
本研究を遂行するにあたり，佐賀大学大学院 工学系研究科 電気電子工学専攻 西山 英輔 助教並びに佐賀大学大学院 工学系研究科 電気電子工学専攻 田中 高行 講師に，
御指導，御助言，御鞭撻を賜りました．心より深く感謝致します．
長崎大学大学院 工学研究科 総合工学専攻 田口 光雄 教授，長崎大学大学院 工学研 究科 総合工学専攻 藤本 孝文 准教授，熊本大学大学院 自然科学研究科 情報電気電子 工学専攻 福迫 武 准教授，愛媛大学大学院 理工学研究科 電子情報工学専攻 松永 真 由美講師には，国内外の学会等の折，本研究に対して貴重な御意見を賜りました．深く 感謝の意を表します．
良好な研究環境の下，実験や学会の準備等が支障なく行えたのは，佐賀大学 理工学 部 電気電子工学科 上地 祐 技術職員，川﨑 健吾博士やMd. Azad Hossain氏を始め，
研究室のメンバーの御協力によるものであり，ここに深く感謝致します．
本研究は，多くの方の御意見，御助言と御協力により達成されたもので，ここに謹ん で心より深く感謝の意を表します．
106
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