5Gの最新技術動向と電磁波シールド・電波吸収体の基礎と材料設計

5G/beyond5G (6G) の言葉が世の中に溢れている。情報通信分野においてIoT: Internet of Thingsが進展し, 5世代の通信技術5G/beyond5Gデバイスと結合しようとしている。使われる周波数は、24.25GHz〜86GHz、で “ミリ波” である。本講座では5G/beyond5Gのデバイス・基礎技術を紹介し、これらの誤動作を防ぐ“電波障害対策”に” そして5G/beyond5G 技術の完全な 実現のために“電波シールド・電波吸収体”の技術を解説する。今までTVゴースト (〜800MHz) や船舶レーダーの橋体による偽像 (700MHz〜26GHz) 、無線LAN (2〜60GHz) 、携帯電話 (800MHz〜2GHz) 、blue tooth (2.4GHz) 、電力線通信 (〜2GHz) 、ETC (自動料金支払いシステム、5.8GHz) やITS (高度道路交通システム、〜76GHz) に主として遠方界電波吸収体・人工表面が開発されてきた。一方スマホ・パソコンの電波障害対策には近傍界電波シールドが使用されてきた。しかし,ミリ波対応 (〜28GHz) のスマホでは遠方界電波シールドが必要となる。メタマテリアル、古くはメタサーフェス、がミリ波からテラヘルツ波電波吸収体、電波シールドで、人工材料、人工表面として考えられ研究が盛んである。 　本講演では、電波伝搬の基礎から5G/beyond 5Gのデバイスと、遠方界・近傍界用電磁波シールド・電波吸収体の設計及び評価、メタサーフェスによる電磁波吸収と電磁波シールドの設計及び評価をミリ波からテラヘルツまで中心に報告する。

1. 5G/beyond6G (ミリ波) 通信の世界とは?
   1. 5G/beyond5G,6Gとは?
   2. 5G/beyond5Gの話題
   3. EMCの考え方
   4. ミリ波応用例
2. 5G/beyond 5G (ミリ波を中心) の材料の話題
   1. アンテナ
   2. 5G/beyond5G通信技術
      1. 5GaNアンプ
   3. 高周波基板
   4. フィルター
   5. RFフロントエンド
   6. 高周波測定法
3. 電磁波の基礎と材料透磁率測定法
   1. 電波伝搬と反射
   2. ループアンテナ
   3. ロッドアンテナ
   4. ループアンテナ近傍の電磁界
   5. 波動インピーダンス
   6. 複素誘電率・複素透磁率測定法
   7. 測定理論
   8. 測定例 (CバンドからWバンドまで)
4. 電波シールド効果と反射・吸収損失の導出
   1. シェルクノフの式
   2. シールド効果
   3. 反射損失、吸収損失の導出と計算例
   4. 遠方界と近傍界のシールド効果の式導出
   5. 磁界源近傍のシールド効果の改善
   6. KEC法による磁界源近傍のシールド効果測定例
   7. 筐体形状によるシールド効果
   8. ワイヤーメッシュのシールド効果
   9. 長・短金属線配列構造によるシールド効果
      • メタマテリアル
      • FSS
   10. メタサーフェイスの基礎
       • 周波数選択表面
       • FSS
5. 電波シールド特性評価法 (遠方界と近傍界)
   1. 自由空間法 (遠方界)
   2. KEC法 (近傍界)
   3. 近傍界プローブ法 (近傍界)
   4. ストリップライン法 (Rtp)
6. 周波数選択 (FSS) による電波シールドから電波吸収体への展開
   1. 周波数選択表面 (FSS) とは,メタマテリアルとの類似性
   2. ループフィルター特性、ループスロット型フィルター特性、ダブルスクウェア – ループ特性
   3. FSSの形状変化、Multi-layer FSSへ
   4. 2重メタル表面 (メタマテリアル) を用いたMHz帯吸収体 (Landy)
   5. 2重メタル表面 (メタマテリアル) を用いたTHz帯吸収体 (Tao)
   6. 2重メタル表面 (メタマテリアル) を用いたMulti peak MHz帯電波吸収体の設計
      • FDTD法
      • 我々
   7. 2重メタル表面 (メタマテリアル) を用いた広帯域THz帯吸収体の設計・評価
      • FDTD法
      • Zhang