【計測事例あり】ミリ波領域の電波可視化事業

見えない電 波を ︕ 可視化しま す 電気光学 (EO) 車体サンプル プローブ 振幅と位相 の分布が まるわかり︕

を 目では捉えられないミリ波領域ない電波 での電波を可視化します︕見え ︕ こんなお悩みはありませんか︖します 製造してきた材料に高周波帯で使えそうな素材が化 あるけれど、どうすればアピールできるだろうか。可視 実際に計測したデータを顧客に提示できたらアピールが可能なのに、電波は見えない…。 高周波の振る舞いが可視化できたらいいのに。 シンクランドでは電界の振幅と位相の空間分布を可視化する計測技術を用いて 受託計測を行っています。すでにミリ波帯対応のレドームや電波吸収体、塗装 などの評価ラインナップを展開しています。レーダーやアンテナなどの計測、 その他、設計や評価における困り事についてもぜひご相談ください︕ 計測技術の特徴 ● ベクトルネットワークアナライザ（VNA）による測定のように測定対象となる波源に 　 信号を入力したり、測定対象から位相計測のための基準信号を引き出す必要がないため、 　 測定対象と測定環境を選ばずに近傍界の振幅と位相の空間分布の可視化が可能。 ● 計測システムは高周波電子回路部品を用いておらず、高い信頼性が実証されてきた光通信 　 部品と低周波電子回路部品から構成されるため、非常に安価。 ● 電界を検出するプローブは光ファイバケーブルや電気光学結晶などの誘電体部品で 　 構成されており、従来技術のような金属アンテナや金属ケーブルを用いていないため、 　 電界分布を乱さず非侵襲で計測可能。 ● 電気光学結晶により検出された信号は光波としてフレキシブルな光ファイバー中を 　 伝送されるため、測定点へのアクセスが容易。 ● 光ファイバは伝送路として低損失でありまた光アンプにより光波は容易に増幅可能なため、 　 長尺な光ファイバを利用することで遠隔からの計測が可能。 ● 光技術に基づき高周波信号をロックイン検出が容易に可能な低周波信号に周波数変換 　 しており、マイクロ波からテラヘルツ波までの広い周波数範囲に適用可能。

計測事例 資料提供：国立大学法人岐阜大学工学部准教授　久武信太郎先生 誘電体サンプルの透過マッピング評価 車載レーダーセンサはエンブレムやバンパーの裏に設置され、レーダー電波はエンブレムやバンパーを透過往 復するため、その電波の「邪魔」をしないことや「乱れ」を生じさせないことが求められます。透過電波に乱 れがないかを評価することは設計において非常に重要な観点です。 エンブレムは減衰が小さく、またエンブレム全体をみたときに減衰バラつき（面内バラつき）が小さいことが 求められます。現在、透過電波の評価はコーナーリフレクタやフリースペース法を用いた方式が多く採用され ていますが、意匠性を保つために複雑な設計・加工がされたエンブレムに評価するには情報量が不足しており 面内バラつきがわかりません。一方、我々が開発した技術は光の技術を用い、空間分解能を高く（情報量を多 く）して計測評価することを実現しています。 左図のように、エンブレムに集光した 76GHz 電磁波を 集光電波 照射し、透過電波を光学センサプローブにて計測をしま した。集光電波及び光学センサプローブにて空間分解能 の高い計測を実現していますので、この状態でエンブレ エンブレム ムを走査させることによって、透過電波のエンブレム面 内バラつき＝透過マッピングを示すことができます。 下図がその結果です。高分解能な面内評価ができている センサプローブ ことがわかります。 センサプローブにて計測した振幅結果のマッピング センサプローブにて計測した位相結果のマッピング Ampliude Phase エ某車ンエブンブレレム エ某車ンエブンブレレム エンブレムが無い状態での振幅値（下図左上 エンブレムが無い状態での位相値と比較する や左下部）と比較することで、減衰量の評価 ことで、位相変化量がわかり、物性的な変化や が可能です。 バラつきがないかを評価することが可能です。 我々が開発した技術は、エンブレムのような意匠性と電波特性の両立が求められるパーツの評価に適しており、 バンパーの評価においても有効な手段となると考えています。また、設計現場だけでなく検査ラインの現場に もおいても新たなソリューションになります。 なお、今回の例ではエンブレムを走査してマッピング評価を実施しましたが、センサプローブを走査すること によって透過電波（ビーム）そのものの評価をすることも可能であり、エンブレムを透過することによって 実際に電波がどのように振る舞うかを評価・確認することも可能です。

ホーンアンテナから放射されるテラヘルツ波 @ 310 GHz 振幅分布 位相分布 ホーンアンテナから放射されるテラヘルツ波 (310GHz) は非常に素直な、イメージ通りの振幅・位相分布と なっています。金属でできたホーンアンテナは形状が正確に定義されていて、シミュレーション結果とも よく一致します。ただ、電磁波にとってこんなにシンプルな状況はそんなにありません。 形状を正確・精密に測定しこれをシミュレーションモデルに反映するのが難しい誘電体オブジェクトを 透過した状況では、特に高い周波数帯ではシミュレーション結果と実測可視化結果は乖離します。 金属ポールによる散乱 金属支柱による散乱 ( 振幅 ) 金属支柱による散乱 ( 位相 ) 振幅分布 位相分布 金属ポールに平面波が照射された時の散乱パターンです。波面は平面ですが、光学系のアンバランスによって、 振幅分布に少し偏りがあるビームを照射しており、しかもビームの中心から少しずらしたところに金属ポール を配置しています。分かりやすいように少し斜めからの写真と可視化結果とを合成しているため、位置関係には 誤差が含まれます。様々な方向に様々な強度で散乱しており、かなり簡単な形状であるポールであっても、 入射波の振幅分布や位相分布によって複雑な振る舞いをすることがわかります。現実の世界では、様々な物体 が配置されているのが通常ですので、最終的な電磁波の分布を計算により正確に導き出すのは困難です。

76GHz 帯 電波吸収体の反射特性評価 現在の電波吸収体の評価は、フリースペース法などにて S パラメータの評価を指標とすることが主流ですが、 実際の使用環境にて電波が吸収体に照射された際に電波が空間的にどのように振る舞うかを評価する手法なく、 結果として対象のシステム（例︓車載レーダーセンサシステム）に問題がなければ良しとする、といった曖昧な 効果基準となりがちです。また、高額な設備投資やその評価設備を適切に扱うための高度な専門技術を要します。 私たちは上記のような課題を克服すべく、電波吸収体を提供する側・使用する側の両者にとってその性能が 一目でわかる評価手法を構築検討しています。以下はその事例となります。 ホーンアンテナ 左図のように、76GHz の電磁波をホーンアンテナより発射 した後に平面波に変換し、遠方界における電波吸収体の性能 評価としております。図のように金属板に電波吸収体を貼り 計測範囲 付け、その先の反射波を平面的に計測しました。 下図は、左図の計測範囲を計測した際の振幅を示します。 今回は２種類の電波吸収体を評価しました。 電波吸収体 45° 金属板 平面波 結果から、電波吸収体の効果によって電波が吸収されていることがよくわかります。次に、金属板のみ時の 振幅 MAX を基準と（上左図のビーム中央の赤い部分を 0dB と基準を置き換え）したときに、吸収体 A 及び B の減衰量を表したものを下図に示します。 吸収体 A 吸収体 B この結果より、反射波のビーム部分において（振幅 MAX を基準として）、吸収体 A は約 10dB の減衰、 吸収体 B は約 15dB の減衰、吸収体 B の方が電波吸収の性能がよいことが一目でわかります。 当社の提供できる計測技術は岐阜大学で開発・実証され Photonic Edge Inc. が社会実装に取り組んでいます。 https://www.photonic-edge.com/

高価な計測器・専門知識がなくても大丈夫︕ シンクランドにお悩みをお聞かせください。 実測による電磁波 (1 GHz-600 GHz) の可視化 で複雑な電場の状況を把握することが可能です。 詳細打ち合わせ お客様にとって価値のあるデータは何か︖というところから 一緒に考え、測定手法も含めて提案いたします。 見積提出 詳細な納期は見積提出時に提示致します。 計測受託 計測対象物受領 実測作業 計測結果報告 実際の計測風景 計測システム 電気光学 (EO) プローブ 電気光学結晶 光ファイバ 5G の周波数に近く車載レーダに利用されている 24GHz での原理検証を行いました。既に 77 GHz 帯 ( 車載 ミリ波レーダ応用 )、300 GHz 帯 (Beyond5G/6G 応用 )) においても基本原理の実証が完了しており、測定 精度と確度の向上に取り組んでいます。

技術の適用例 本受託計測事業の適応範囲は広範に渡りますが、例えば以下のようなお客様の依頼に応えていきます。 ●ミリ波・テラヘルツ帯における新規素材や電磁波制御材及びレドームの、 　反射・吸収・透過・散乱などの電波特性への影響や効果性を検証するための測定評価。 ●車載ミリ波レーダ設置場所における周辺金属及び樹脂パーツによるマルチパスの評価や、 　マルチパス空間における電波吸収体の実際の効果を検証。 ●高周波用アンテナにおいて、集積化されたオンチップデバイスなど、参照端子の取出しが 　困難なデバイスの計測。 ●電磁界解析シミュレーションの正しさ確認、及び解析精度向上のための突合せとして、 　解析モデルと同環境の電磁界計測。 ●車両に搭載され実際に運用される状況でのミリ波レーダの近傍界分布計測と放射パターン推定 　・バンパーの配置や塗料、凹みや傷などが近傍界分布と放射パターンへ与える影響の計測 　・近傍界計測によるミリ波レーダのエイミング ●波源に信号を入力できないデバイスの近傍界分布計測と放射パターン推定 　・アンテナと回路が集積化されたオンチップアンテナデバイスの評価 　・アンテナ端子を持たない 5G 基地局からの放射パターン計測　　etc. 電波可視化・計測に関するご相談、 お見積もりはシンクランド営業部まで︕ eigyou@think-lands.com 045-633-4082