吉村 博幸

Recently, the demand for the mobile satellite broadcasting is increasing, and many communication services are in the planning stage. Different kinds of vehicular antennas, which can track satellites, have been studied. We proposed a simple beam-switching printed array antenna composed of 4 elements. In this paper, we chose a circularly polarized beam-switching array antenna composed of 3 patches with a single-point feed.

The microwave coagulation therapy has been used mainly for the treatment of hepatocellular carcinoma (small size tumor in the liver). In the treatment, a thin microwave antenna is inserted into the tumor, and the microwave energy heats up the tumor to produce the coagulated region including the cancer cells. At present, a problem occurs: the size of the coagulated region is insufficient, especially in the perpendicular direction of the antenna axis. In order to overcome this problem without increasing the physical load of the patient, the authors introduced a new type of array applicator composed of two coaxial-slot antennas. However, we cannot estimate heating characteristics of this array applicator precisely by using the FDTD calculation, because the use of staircasing approximation, which employs rectangular parallelepiped cells, is unsuitable for the analysis. Therefore, in this paper, we introduce the finite element method (FEM), which employs tetrahedral cells, to estimate the heating characteristics of the array applicator.

マイクロ波凝固療法(microwave coagulation therapy:MCT)は, 肝細胞がんなどの比較的小さながんの治療に用いられる手法である.本治療法は, 細いアンテナを患部に刺入して, マイクロ波を照射することにより, 腫瘍を高温に加熱し, 凝固壊死させる治療法である.現在用いられているMCT用アンテナにおいては, 凝固領域がアンテナ刺入方向に長くなってしまい, 局所加熱が難しいといった問題があり, アンテナ先端部付近のみを球状に加熱することが求められている.そこでこれを実現するため, 同軸ダイポールアンテナを導入し, 局所加熱を実現した.本稿では, まず, FDTD法による数値解析およびSAR分布の実測により, 同軸ダイポールアンテナの有用性を示した.さらに, アンテナ上の電流分布を算出することにより, 本アンテナの局所加熱特性発生機序の考察を試みた.

マイクロ波凝固療法(microwave coagulation therapy: MCT)は,肝細胞がんなどの比較的小さながんの治療に用いられる手法である.本治療法は,細いアンテナを患部に刺入して,マイクロ波を照射することにより,腫瘍を高温に加熱し,凝固壊死させる治療法である.現在用いられているMCT用アンテナにおいては,凝固領域がアンテナ刺入方向に長くなってしまい,局所加熱が難しいといった問題があり,アンテナ先端部付近のみを球状に加熱することが求められている.そこでこれを実現するため,同軸ダイポールアンテナを導入し,局所加熱を実現した.本稿では,まず,FDTD法による数値解析およびSAR分布の実測により,同軸ダイポールアンテナの有用性を示した.さらに,アンテナ上の電流分布を算出することにより,本アンテナの局所加熱特性発生機序の考察を試みた.

150MHz帯無線端末用アンテナの人体近接時特性を解析するために, 楕円柱形状の全身生体等価ファントムを作成し, 軸長が0.1λ程度のノーマルモードヘリカルアンテナ(NHA)を近接させた場合の諸特性を測定した.その結果, 一つのファントムを用いてインピーダンス, 放射パターン, 最大利得, 最大SARを評価でき, 計算結果によく一致するとともに, 本全身等価楕円柱ファントムが150MHzの小形アンテナを解析するための人体モデルとして妥当であることが分かった.また, NHAをファントムから60mm離して曝露させた検討の結果, 送信電力5Wの150MHz帯無線機を腹部装着して使用した際のSARの推定値を得ることができ, この場合国内の局所SAR指針値に対して十分適合していることを確認した.

マイクロ波凝固療法(microwave coagulation therapy: MCT)は比較的小さな肝細胞がんなどの治療に用いられる手法であり, 細いアンテナを幹部に刺入して, マイクロ波を照射することにより, 腫瘍を高温に加熱して凝固させる治療法である.現在のMCT用アンテナは, 凝固領域がアンテナ軸方向(刺入方向)に長く, 局所加温が難しいという問題があり, 先端部のみを球状に加熱することが求められている.そこで上記の問題を解決するため, MCT用アンテナとして同軸ダイポールアンテナを導入し, 局所加温を実現した.本稿では, FDTD法による数値解析により, 同軸ダイポールアンテナのスリーブ長を変化させた場合の, 入力特性と加温特性について検討し, 加温領域形状の改善を行った.

本稿では、光給電システムを用いたフェーズドアレーに注目する.光給電システムは, 光学フーリエ変換と光電気変換を用いてアンテナ励振分布を制御するものである.1台のレーザと周波数変調器で構成される光給電システムを考えた場合, システム内における誤差因子として, 光ファイバと周波数変調器がある.そこで, 光ファイバ長誤差および周波数変調器の変調周波数変動が放射パターンに及ぼす影響について調べる.まず, 各誤差を含む平均電力パターンを統計的に求める過程について述べ, 計算例を示す.次に, 各誤差を含む平均電力パターンを元に指向性利得を求め, 各誤差が最大利得に及ぼす影響について検討する.

マイクロ波凝固療法(microwave coagulation therapy:MCT)は比較的小さな肝細胞がんなどの治療に用いられる手法であり, 細いアンテナを患部に刺入して, マイクロ波を照射することにより, 腫瘍を高温に加熱して凝固させる治療法である.現在のMCT用アンテナは, 凝固領域がアンテナ軸方向(刺入方向)に長く, 局所加温が難しいという問題があり, 先端部のみを球状に加熱することが求められている.そこで上記の問題を解決するため, MCT用アンテナとして同軸ダイポールアンテナを導入し, 局所加温を実現した.本稿では, FDTD法による数値解析により, 同軸ダイポールアンテナのスリーブ長を変化させた場合の, 入力特性と加温特性について検討し, 加温領域形状の改善を行った.

本稿では, 光給電システムを用いたフェーズドアレーに注目する.光給電システムは, 光学フーリエ変換と光電気変換を用いてアンテナ励振分布を制御するものである.1台のレーザと周波数変調器で構成される光給電システムを考えた場合, システム内における誤差因子として, 光ファイバと周波数変調器がある.そこで, 光ファイバ長誤差および周波数変調器の変調周波数変動が放射パターンに及ぼす影響について調べる.まず, 各誤差を含む平均電力パターンを統計的に求める過程について述べ, 計算例を示す.次に, 各誤差を含む平均電力パターンを元に指向性利得を求め, 各誤差が最大利得に及ぼす影響について検討する.

誘電体装荷小形アンテナ(dielectric loaded antenna : DLA)の比誘電率を変化させた場合の誘電体装荷の効果を, 放射効率-比帯域積(efficiency-bandwidth product : EB積)を用いて, 実験および計算機シミュレーションの両面から検討した.EB積は放射抵抗と入力リアクタンスの比で与えられるので, 比較的簡単に求めることが可能である.検討した結果, 比較的低い比誘電率ε_rにおいて, EB積がモノポールアンテナに比べて増加することが分かった.また, EB積の最大値がε_r=4.0〜5.0付近で得られることも分かった.さらに, DLAの比誘電率を大きくしても, すなわち電気的体積を大きくしても, 必ずしもEB積が増加するとは限らないことが分かった.

The efficiency-fractional bandwidth(EB)product has been used as a criterion of the evaluation of small dielectric loaded antennas(DLAs). The EB product seems appropriate to evaluate the goodness of the small antenna, because it is expressed as a simple ratio of radiation resistance to input reactance of such an electrically small antenna. Measurement of input impedance of such an electrically small antenna, however, is difficult by using a network analyzer because one needs to measure the small resistance of the antenna under much of uncertainty like residual systematic or drift errors. In this report, first, several DLAs with almost the same volume are compared with a bare dipole by using the EB product and it is found that some DLAs give enhancement of the EB product over the bare dipole. In addition, it seems that there is an optimum value of dielectric loading with lower permittivity to obtain the highest EB product. Next, to reduce the measurement errors, the antennas are matched to the transmission line with a stub tuner. Then the measured impedance was converted using S-matrix to give the antenna impedance. As a result, we can measure small resistance with small measurement errors.

A human body significantly alters characteristics of antennas that are used for such communication devices as cellular telephones. These interactions as well as the resultant deposition of microwave power in the human body (Specific Absorption Rate : SAR) are of particular interest for portable radio equipments. Various frequencies, however, are used for the portable radio equipments at present. We therefore need to evaluate tha SAR of the practical portable radio equipments in all those frequencies in the future. In this report, we evaluate the SAR in the human body only at 150MHz.