多角形セル応用メタサーフェスと八木宇田構造によるIoT用新たなワイヤレス給電
Project/Area Number |
21K04050
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
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Research Institution | Hakodate National College of Technology |
Principal Investigator |
丸山 珠美 函館工業高等専門学校, 生産システム工学科, 教授 (90735523)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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Keywords | ワイヤレス電力伝送 / メタサーフェス / 八木宇田アンテナ / レクテナ / エネルギーハーベスト / ループアンテナ / IoT / スマート農林水産業 / スマート農林水産畜産業 / リフレクトアレー / WPT / 5G |
Outline of Research at the Start |
電波の届きにくいところにあるIoT端末に対して、データ通信とワイヤレス給電を実現することを目的とし、(A)送受信アンテナの近傍に、多角形セルで構成したメタサーフェスを設置し、ビーム方向を変化させる新たな手法を提案する。 (B)IoT端末の省電力を図るため通信用電波を電力に変えるエネルギーハーベストの実現を目的とし、八木宇田アンテナの導波作用によって無給電素子に電流が流れる現象を、伝送距離拡張に応用する新たなワイヤレス電力伝送の方法を提案する。(C)メタサーフェスと八木宇田構造を組み合わせることにより、受電用アンテナを、導波素子としても働かせ、任意の方向に電波を導波させる新たな手法を確立する。
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Outline of Annual Research Achievements |
八木宇田アンテナの導波器の原理を応用し,従来波源に極めて近接させることによって点灯させていたLEDを150mm離したところまで点灯させると同時に,アレーを構成する全ての素子のLEDを点灯させることに成功した.これにより給電対象が増えるほど,遠くまで電力を送ることができるという興味深い現象が生じることを明らかにした.次に,八木宇田アンテナの持つ,素子の形状の制約に対して,ループ型や折り曲げダイポールを,配置の制約にはマルチセクタ化を,小型化にはインピーダンス装荷をそれぞれ提案し,設計の柔軟性を高めた.これらの成果により,八木宇田構造のみにとどまらず,さらに一般的な受電・導波一体型レクテナアレーについて,電力を伝搬できるという着想を得た.次に,レクテナをアレー化し各素子が得た小さな電力を集約し,より大きな電力に変えてモーターを回転させるなどの手法を報告した.2023年度はループアンテナを用いたレクテナアレーの整流回路の短絡を避ける手法としてC型ループアンテナ,キャパシタンス装荷ループアンテナを考案した.また,集中定数装荷により小型化したレクテナを八木宇田レクテナアレーと同様に導波素子として働かせることに成功した.整流ダイオードと2つのLED素子を用いたクロスダイポール型レクテナを提案し,テザリングモードで,従来の2倍のLEDの点灯に成功した.多角形セル応用メタサーフェスについて,大型ビアを有するバラクタダイオード装荷マッシュルーム構造を用いてビームの方向制御を可能とするマルチバンドリフレクタ, (2) IoT 端末に対して同時無線電力伝送を可能とするマルチビームメタサーフェス反射器,(3)マルチビア構造を用いることによる反射位相特性改善法,を考案した.インターディジタル構造とマルチビアを用いたメタサーフェスの論文が採択された.
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Report
(3 results)
Research Products
(87 results)
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[Journal Article] 電磁波漏洩防止のためのEBG応用による新たなマイクロ波融雪装置 の近傍電磁界測定2024
Author(s)
畑沢公陽, 丸山珠美, 鎌田緋莉, 海老田のあ, 中村尚彦, 高, 山本綱之, 小早川七海, 吉井風華, 日笠汐菜
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Journal Title
信学技報, vol. 123, no. 437, WPT2023-46, pp. 59-62, 2024年3月. 123(437) 59-62 2024年3月.
Volume: 123
Pages: 59-62
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[Journal Article] 両側同時給電における磁界結合WPT 用コイルの向きの 効率に対する影響2024
Author(s)
鎌田緋莉, 丸山 珠美, 中津川征士, 海老田のあ, 田村昌也, 末松 憲治
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Journal Title
信学技報, vol. 123, no. 396, MW2023-178, pp. 21-24, 2024年2月. 123(396) 21-24 2024年2月.
Volume: 123
Pages: 21-24
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[Journal Article] 多端末無線電力伝送に向けたマルチビームメタサーフェス反射器2024
Author(s)
西山真平, 浦上大世, 中村一智, 依岡寛人, 丸山珠美, 岡田 実, 小野安季良
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Journal Title
信学技報, vol. 123, no. 437, WPT2023-39, pp. 20-25, 2024年3月. 123(437) 20-25 ,2024年3月.
Volume: 123
Pages: 20-25
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[Journal Article] Miniaturization of Yagi-Uda Rectenna by Impedance Loading2023
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Tamami Maruyama, Hiroto Ishiguro, Noa Ebita, Akari Kamada, Masashi Nakatsugawa, Masaya Tamura
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Journal Title
IEEE AP-S 2023, IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI Radio Science Meeting,AP-S 2023 1(1) 673-674 2023,
Volume: 1
Pages: 673-674
DOI
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Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] インダクタ装荷による受電および導波素子一体型 レクテナアレーの小型化,2023
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丸山珠美, 海老田のあ, 鎌田緋莉, 石黒大翔, 中津川征士, 田村昌也, 末松憲治
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Journal Title
信学技報, vol. 123, no. 252, WPT 2023-25, pp. 12-16, 2023年11月.
Volume: 123
Pages: 12-16
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[Journal Article] インピーダンス装荷レクテナアレー2023
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丸山 珠美, 石黒 大翔, 海老田のあ, 鎌田緋莉, 畑沢公陽, 中津川征士, 田村昌也, 末松 憲治
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信学技報, vol. 123, no. 223, AP2023-121, pp. 123-126, 2023年10月.
Volume: 123
Pages: 123-126
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[Journal Article] 八木宇田構造応用レクテナのインピーダンス装荷による小型化2023
Author(s)
丸山珠美, 海老田のあ, 鎌田緋莉, 中津川征士, 田村昌也, 石黒大翔
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信学技報, vol. 123, no. 115, MW2023-47, pp. 111-114, 2023年7月.
Volume: 123
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[Journal Article] クロスダイポール型レクテナアレーの解析特性とテザリングによるLED点灯実験2023
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信学技報, vol. 123, no. 437, WPT2023-58, pp. 111-116, 2024年3月.
Volume: 123
Pages: 111-116
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信学技報, vol. 123, no. 437, WPT2023-46, pp. 59-62, 2024年3月. 123(437) 59-62
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信学技報, vol. 123, no. 252, WPT 2023-25, pp. 12-16, 2023年11月.
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