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フィルタ コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P170014330
掲載日 2017年6月26日
出願番号 特願2016-535895
出願日 平成27年7月15日(2015.7.15)
国際出願番号 JP2015070276
国際公開番号 WO2016013466
国際出願日 平成27年7月15日(2015.7.15)
国際公開日 平成28年1月28日(2016.1.28)
優先権データ
  • 特願2014-148464 (2014.7.22) JP
  • 特願2014-154363 (2014.7.30) JP
  • 特願2014-253858 (2014.12.16) JP
発明者
  • 若土 弘樹
出願人
  • 国立大学法人 名古屋工業大学
発明の名称 フィルタ コモンズ 新技術説明会
発明の概要 電波の波形によって電波の吸収率が異なる波形選択メタサーフェスが、複数の導電性部材11と、これら導電性部材11の内、隣り合う2つの導電性部材11間を繋ぐ回路20、30と、を備え、回路20、30は、2つの導電性部材11の一方から他方に流れる電流により起電力を発生させるインダクタと電流を熱に変換する抵抗とを含むRL回路30を有する。
従来技術、競合技術の概要


従来からある通常の材料は、同一の周波数の電波に対して、パルス幅に対する選択性がない。ここで、パルス幅とは、図1Aに示すように、電波の発生している時間単位の電波(パルス)の長さである。また、パルス幅は、電波のエネルギーが発生している時間の長さ(励振時間)でもある。



一方、メタサーフェスと呼ばれる「人工的に構築された入射電波波長よりも短い周期構造」では、周期構造の共振現象によって電磁界特性が決定することから、周期構造を適宜設計することで、自然界から得られないような特異な電磁界特性でも得られるようになった。



非特許文献1、2のメタサーフェスは、全波整流を用い、平面状の誘電体の上に、導電性を有する複数の導電性部材を格子状に周期的に配置する構造を持っている。更に、図24のように、隣接する導電性部材11を、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路22で繋ぎ、全波整流回路22内にはコンデンサを抵抗と並列に接続したRC回路60を有している。なお、この回路構造は電界の集中する場所に配置される。したがって、従来例のような構造ではRC回路60は導電性部材11間に接続されている。



図24の従来例のメタサーフェスは同一周波数電波でも短いパルスのものを吸収し、長いパルスのものを透過する特性を持っている。その作動原理を説明する。コンデンサは1/jωCから成るインピーダンスを有している。ここで、jは虚数単位であり、ω=2πf(fは周波数)、Cはキャパシタンスを表す。



つまり、コンデンサは、高い周波数のエネルギーを蓄えることができる。しかし、低い周波数成分のエネルギーはコンデンサを完全に充電してしまうため、コンデンサがそれ以上エネルギーを蓄えることができなくなる。なお、コンデンサに蓄えられたエネルギーは、その後抵抗へと放出される。よって、短いパルス幅電波は、次の電波が到来する前に、全てのエネルギーを消散できる。



一方、入射波は表面電流を誘起させ、ここでは周波数成分fを有している。ただし、ダイオードの整流作用によってこの周波数成分は徐々に直流成分へと変換される。



これらの点からパルス幅(励振時間または波形)の短い電波はメタサーフェスにより吸収され、長いものは透過される。非特許文献1、2では、図25に示す特性が掲載されている。図25中において、横軸はパルス幅、縦軸は吸収率であり、黒四角はシミュレーション結果を、白四角は実験結果を、表す。



また、これらの特性は時定数RCによってコントロール可能であることが記載されている。具体的には、図25Aのカーブを、今回、新たに特定した時定数RCを変化させることにより図25Bのように左右にシフトすることができる。ただし、図25Bは全てシミュレーション結果を示し、白丸は黒四角よりも10倍大きなキャパシタンス(すなわち10倍大きな時定数)を使用しており、白三角は黒四角の10分の1のキャパシタンス(すなわち10分の1の時定数)を使用している。



これらで開発された従来例の波形選択性は、時定数により吸収されるパルス幅のレンジを変更可能であるものの、必ず短いパルスの方が高い吸収特性となり、長いパルスや連続波の吸収特性は小さくなる。



したがって、従来例には、以下の課題がある。短いパルス幅信号を通して、長いパルスを吸収することはこのコンデンサと抵抗を用いた構造からは得ることはできない。関連して、任意のパルス幅の信号のみ吸収または透過させ、その他の信号をそれぞれ透過、吸収することもできない。

産業上の利用分野


本発明は、同一周波数の電波でも、電波の波形に応じて選択的に吸収、透過できるようにする電磁特性を持ったフィルタに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
電波の波形によって電波の吸収率が異なるフィルタであって、
導電性部材と、
前記導電性部材の2箇所を繋ぐ整流回路と、
前記整流回路によって整流された電流により起電力を発生させるインダクタと前記電流を熱に変換する抵抗とを含むRL回路と、を備えたフィルタ。

【請求項2】
電波の波形によって電波の吸収率が異なるフィルタであって、
導電性部材と、
前記導電性部材の2箇所を繋ぐ整流回路と、
インダクタと抵抗が直列に接続され、前記整流回路によって整流された電流が流れるRL回路と、を備えたフィルタ。

【請求項3】
前記RL回路の時定数が可変になっていることで、電波のパルス幅に対する吸収特性の依存性を操作することが可能であることを特徴とする請求項1または2に記載のフィルタ。

【請求項4】
コンデンサと抵抗が並列に接続されたRC回路を備え、
前記RC回路は、前記RL回路と並列に接続することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のフィルタ。

【請求項5】
コンデンサと抵抗が並列に接続されたRC回路を備え、
前記RC回路は、前記RL回路と直列に接続することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のフィルタ。

【請求項6】
前記RC回路の時定数が可変になっていることで、電波のパルス幅に対する吸収特性の依存性を操作することが可能であることを特徴とする請求項4または5に記載のフィルタ。

【請求項7】
前記導電性部材は、複数個に分離して周期的に配置されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載のフィルタ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016535895thum.jpg
出願権利状態 公開
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