Metamaterials are a new class
of ordered composites that exhibit exceptional electromagnetic
properties not readily observed in nature. In particular,
artificial materials with both negative permittivity
and permeability have attracted widespread interest
in recent years. These composites are constructed
from an array of metallic in dielectric and magnetic
substrates and exhibit unusual electromagnetic properties
such as inverted Snell's law and Doppler shift behavior
within a particular frequency range. Recent research
activities in the field of metamaterials have not
only demonstrated interesting physical phenomena but
also lead to the development of design procedures
and the realization of promising new microwave and
millimeter-wave components and devices. A promising
technique for the creation of new electromagnetic
materials is topology design optimization. Significant
research efforts have led to the development of microwave
and millimeter-wave applications of metamaterials
such as couplers, resonators, negative refractive
index lenses, small antennas, backfire-to-endfire
leaky-wave antennas, and absorbers. These new metamaterials
should open up a new field of future automotive applications,
such as beam steering antenna systems for radar and
mobile communication, novel magnetic materials for
electric motors, and high-performance absorbing and
shielding materials for electromagnetic compatibility.
In this review, we survey metamaterials in microwave
and millimeter-wave applications. In addition, we
present recent R&D activities of our laboratory
in the field of metamaterials.
メタマテリアルは，自然界にはない優れた特性を示す複合材料である。特に，近年，負の誘電率と透磁率を有する人工的に作られた材料が注目されている。これら材料は誘電体もしくは磁性体の中に金属導体を配列して構成され，特定の周波数において従来のスネルの法則やドップラーの法則とは反対の興味深い電磁気特性を有する。最近の研究では，このような物理現象の証明だけではなく，メタマテリアルの材料構造設計技術や，マイクロ波・ミリ波帯でのコンポーネント，デバイスの実現にも目が向けられつつある。設計手法としては，電磁材料のトポロジー最適設計技術は，将来有望な手法の一つである。一方，応用技術としては，マイクロ波・ミリ波帯での結合器，共振器，バンドギャップ構造材料を用いた負屈折レンズ，小型アンテナ，ビーム走査漏れ波アンテナ，電波吸収体などの開発が現在積極的に進められている。これらの新しいメタマテリアルは，自動車レーダシステムや移動体通信システムのビーム走査アンテナシステム，電気自動車のための新しい磁性材料，そしてEMC
( 電磁両立性 ) のための電磁波吸収・遮へい材料など，将来の自動車エレクトロニクス応用にとって大変に魅力があるものと言える。ここでは，マイクロ波・ミリ波帯におけるメタマテリアルの研究動向と，当社におけるメタマテリアルに関する研究の取り組みについて述べる。
