Presentation Information
[B-4-13]60 GHz帯における頭部-手首間人体上伝搬特性の解析
◎△Yuki Tomita1, Lijia Liu1, Yusuke Yano1, Jianqing Wang1 (1. Nagoya Institute of Technology)
Keywords:
Millimeter-wave communication
ウェアラブルロボット義手は，四肢や言語機能に重度の障害を有する患者の支援だけでなく，人間の第三・第四の手足として産業・災害救助分野への応用も期待されている．これらのロボットの意思制御には，脳波センサによる生体信号取得と，その情報をロボットへ伝送する高信頼無線通信技術が不可欠である．ミリ波帯は人体上での伝搬損失が大きいが，アンテナの小型化や高指向性アンテナによる利得向上を考慮すると，人体上の数十cm程度の短距離通信では2.4 GHz帯やUWBよりも有効となる可能性がある．本研究では，人体装着を想定したミリ波指向性アンテナを設計し，実際の人体動作に伴う手首位置の変化が伝搬特性に与える影響を解析することで，人体上ミリ波通信のパスロスモデルを構築する．解析手法として頭部から手首間の伝搬特性を評価するため，プリント八木宇田アンテナを設計した． NICTの高精度人体数値モデルの頭部に送信アンテナ(-z方向)，手首に受信アンテナ(+z方向)を配置し，FDTD (Finite-Difference Time-Domain)法を用いて，60 GHzにおける送受信アンテナ間のSパラメータを算出することで，頭部-手首間における人体上伝搬特性を導出した．また，動的な人体動作を想定し，肘の角度を180°から30°まで5°-10°間隔で変化させた計22パターンの姿勢を解析した．解析結果として，解析結果から、人体が遮蔽となるNLOS環境と直接波が存在するLOS環境を区別し、NLOS環境においてはナイフエッジ回折理論を組み込んだパスロスモデルを構築した。結果として、人体特有の滑らかな曲面による沿面波の追加減衰を定量的に確認し、動的な姿勢変動に適合する高精度な人体上伝搬モデルを導出した。