3Dプリンタを用いて構築するW帯ミリ波レーダ用高利得リフレクトアレイアンテナの電磁界数値解析および特性評価

摘要

W帯ミリ波レーダへ適用を想定した，3Dプリンタを用いて構築する高利得リフレクトアレイアンテナを提案する．リフレクトアレイアンテナは平面構造であり，単純かつ小型化が実現可能な利点がある．また，市販の3Dプリンタによる構築法は，ミリ波アンテナ製造コストを従来に比較して大幅に低減可能である．はじめに，FDTD数値解析を用いて3Dプリンタのフィラメント材料であるABS樹脂の厚みとW帯反射位相特性の関係を明らかにする．次に，W帯反射位相特性に基づき，78.5GHzにおいてリフレクトアレイアンテナの設計を行った上で，一次放射器を含めたアンテナの数値解析を行い，31.6dBiの最大利得を確認した．さらに，設計したリフレクトアレイを3Dプリンタを用いて試作し，電波暗室内で特性評価を行い，78.5GHzにおいて30.4dBiの利得を測定確認した．これらの解析結果と測定結果から，FDTD数値解析結果の有効性と妥当性を明らかにした．また，3Dプリンタを用いた高利得かつ低コストなミリ波アンテナ構築法の実現可能性を示した．