| Project/Area Number |
22KJ1853
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| Project/Area Number (Other) |
22J14332 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
河合 勝己 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 無線電力伝送 / レクテナ / シングルシリーズ型整流回路 / ソースプルシミュレーション / ウェアラブルデバイス / 高調波 / ソース・ロードプル |
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| Outline of Research at the Start |
ウェアラブルデバイスへの無線電力伝送では送電アンテナから放射したエネルギーを効率良く収集・受電・整流する必要がある．本研究は基本波を受電・整流し，かつ，3次高調波を位置推定信号として再放射可能な小型高効率円偏波レクテナの開発を目的とする．整流回路設計に高調波を含むソース・ロードプル解析を導入し，高い整流効率と高い3次高調波再放射レベルを両立可能な整流回路の実現を目指す．様々な角度で受電・位置信号発信を可能とするレクテナを実現するために，リング状円偏波アンテナを用いて基本波と3次高調波で円偏波を励振可能なアンテナを開発する．整流回路をアンテナのGND面に装荷する新たな構造でレクテナの小型化を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究目的であるウェアラブルデバイスへ向けた無線電力伝送用小電力高効率受電レクテナの開発に向けて本年度は以下の2点に取り組んだ．
１．受電アンテナで高調波処理を行う新たなシングルシリーズレクテナを提案した．レクテナ設計手法として高調波を含むソースプルシミュレーションを導入した．レクテナで高い整流効率を達成するためには，基本波においてはダイオード側回路と受電アンテナのインピーダンス整合，高調波においてはダイオードでの電力損失低減が重要となる．本研究では基本波でのインピーダンス整合並びに高調波処理の機能を受電アンテナに集約した．シングルシリーズレクテナにおいて受電アンテナで高調波処理を行う場合と行わない場合を回路シミュレーションで比較した．比較の結果，高調波処理を行う提案レクテナの方がより整流効率が高いことを示した．ソースプルで得た受電アンテナの入力インピーダンス要件を満たすように逆Fアンテナを設計した．設計したレクテナのシミュレーション及び測定実験により，提案する設計手法によって高効率なレクテナが達成可能であることを示した．この研究成果を査読付き論文誌に投稿し受理された．
２．2次高調波をパイロット信号として効率よく放射するためのレクテナ設計手法を提案した．レクテナ高効率化で提案した高調波を含むソースプルシミュレーションを応用し，高調波の内，2次高調波のみを受電アンテナから再放射する設計を行った．ソースプルによって，整流効率と2次高調波再放射レベルのトレードオフ関係をスミスチャート上で視覚的に示した．ソースプル結果を基に基本波及び2次高調波で励振可能な逆Fアンテナを設計した．レクテナの測定実験により，提案手法で設計したレクテナは高い整流効率を維持しながら従来のレクテナよりも高い2次高調波再放射レベルを有することを示した．この研究成果を査読付き論文誌に投稿し査読中である．
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