Research Institute for Sustainable Humanosphere

共同研究

2011(平成23) 年度 生存圏科学 萌芽研究 10

研究課題

大規模フェーズドアレーアンテナにおける最適ビームパタン形成の研究

研究組織

 代表者 三谷友彦 (京都大学生存圏研究所)
 共同研究者 田中俊二 (京都大学工学研究科)
蛯原義雄 (京都大学工学研究科)

研究概要

本研究の目的は、大規模フェーズドアレーアンテナにおいて所望のビームパタン形成を実現するためにアンテナ素子の励振振幅および励振位相を決定するアルゴ リズムを構築し、実証することである。フェーズドアレーアンテナは、MU レーダーに代表されるように大気観測用レーダー等に実用化されていることや、宇宙太陽光発電のマイクロ波送電システムとして検討されており、生存圏科学に 資する最重要技術課題の一つである。

従来のフェーズドアレーアンテナ研究は、励振振幅や励振位相を理想的に扱う場合がほとんどであるが、本研究では理想状態とは限らない大規模フェーズドアレ イアンテナを取り扱うこととし、ビームパタン形成問題を最適化手法の導入により解決することを目指す。フェーズドアレイアンテナにおいて所望のビームパタ ンを形成する問題は、所望方向のアンテナ利得の最大化、あるいは不要輻射であるサイドローブレベルの特定方向での最小化を目的関数として設定し、励振振幅 および励振位相を決定変数とした問題として扱うことができる。本研究では、具体的にディジタル移相器損失を考慮したフェーズドアレーアンテナの最適ビーム パタン形成問題に取り組む。所望方向のアンテナ利得最大化を目的関数とし、ディジタル移相器損失を 0-1 決定変数として扱うことによる当該問題の定式化を行い、この問題を高速で解くアルゴリズムを開発する。また、アルゴリズムの有効性を実証するためのフェー ズドアレーアンテナによる実証実験に取り組む。

本研究の目的は、大規模フェーズドアレーアンテナにおいて所望のビームパタン形成を実現するためにアンテナ素子の励振振幅および励振位相を決定するアルゴリズムを構築し、実証することである。フェーズドアレーアンテナは、MU レーダーに代表されるように大気観測用レーダー等に実用化されていることや、宇宙太陽光発電のマイクロ波送電システムとして検討されており、生存圏科学に資する最重要技術課題の一つである。

従来のフェーズドアレーアンテナ研究は、励振振幅や励振位相を理想的に扱う場合がほとんどであるが、本研究では理想状態とは限らない大規模フェーズドアレイアンテナを取り扱うこととし、ビームパタン形成問題を最適化手法の導入により解決することを目指す。フェーズドアレイアンテナにおいて所望のビームパタンを形成する問題は、所望方向のアンテナ利得の最大化、あるいは不要輻射であるサイドローブレベルの特定方向での最小化を目的関数として設定し、励振振幅および励振位相を決定変数とした問題として扱うことができる。本研究では、具体的にディジタル移相器損失を考慮したフェーズドアレーアンテナの最適ビームパタン形成問題に取り組む。所望方向のアンテナ利得最大化を目的関数とし、ディジタル移相器損失を 0-1 決定変数として扱うことによる当該問題の定式化を行い、この問題を高速で解くアルゴリズムを開発する。また、アルゴリズムの有効性を実証するためのフェーズドアレーアンテナによる実証実験に取り組む。

三谷友彦: 2011(平成23)年度 生存圏科学萌芽研究

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2011年8月3日作成

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