マイクロ波電力伝送システムにおける送受電能動アンテナの試験研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06505002
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 伊藤 精彦 北海道大学, 工学部, 教授 (30001176)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石井 望 北海道大学, 工学部, 助手 (50232236) ; 大鐘 武雄 北海道大学, 工学部, 助教授 (10271636) ; 大宮 学 北海道大学, 工学部, 助教授 (30160625) ; 小川 恭孝 北海道大学, 工学部, 教授 (70125293)
• Keywords: 太陽発電衛星 / 無線送電 / フェーズドアレーアンテナ / スロットアンテナ / マイクロストリップアンテナ / シリコン半導体 / マイクロ波回路

Research Abstract

本基盤研究はマイクロ波電力伝送システムにおける送受電能動アンテナの技術的検討,低コスト・高効率なシステムの開発を目的としている.本年度はシステム機能モデル実験等を行い,以下に示す新しい知見と成果を得た.
1.送電能動アンテナである太陽発電衛星システム機能モデルに関して,ビーム制御アルゴリズムを明らかにした.ビーム走査に関する実験的検討から,アンテナ相互結合の走査特性に及ぼす影響を明らかにし,その対策としてアイソレータを使用することとした.その結果,良好なビーム走査特性を実現できることを示した.
2.上記送電アンテナにおいてチャネル当たり3〜5Wの高出力を実現するシリコン半導体増幅器の試作を行い,高出力電力システム機能モデルの設計を行った.試作を行ったシリコン半導体増幅器の効率は30〜40%であり,システム機能モデル全体の効率は18%となった.
3.送電アンテナ素子であるキャビティ付スロットアンテナのFDTD法を適用した解析手法を完成した.さらに,送電アンテナ素子の寸法条件を満足するアンテナ素子を開発した.それらアンテナについてFDTD法を適用した解析および実験的な検討によりアンテナ特性を明らかにした.
4.受電アンテナ素子の高調波の再放射抑圧について研究代表者により提案が行われているスリット入円形マイクロストリップパッチアンテナ(CMSA)を改良することにより,再放射抑圧特性を向上する設計法を導出し,解析および実験によりその有効性を確認した.また,受電アンテナ用整流回路のRF-DC変換効率について検討し,整流ダイオードおよび出力フィルタ用コンデンサの高周波特性を改善することにより高効率を実現できることを明らかにした.

Research Products

• [Publications] 大宮 学: "大電力マイクロ波送電用半導体" SPS小研究会講演集. 11-20 (1996)
• [Publications] 陳 俊明: "太陽発電衛星SPS2000用送電アンテナ" 電子情報通信学会技術研究報告 衛星通信研究会・マイクロ波研究会. SAT96-46 MW96-57. 29-36 (1996)
• [Publications] 本間克紀: "SPS2000用2.45GHz帯アナログ可変移相器の開発" 電子情報通信学会技術研究報告 衛星通信研究会・マイクロ波研究会. SAT96-47 MW96-58. 37-44 (1996)
• [Publications] M.Omiya: "A Functional System Model of the solar Power Satellite, SPS2000" Proceedings of the 1996 International Symposium on Antennas and Propagation. 2. 417-420 (1996)
• [Publications] 本間克紀: "太陽発電衛星SPS2000システム機能モデル用アナログ可変移相器に関する検討" 平成8年度電気関係学会北海道支部連合大会. 84. 89 (1996)
• [Publications] 油谷崇志: "太陽発電衛星SPS2000用2.45GHz増幅器の設計および試作" 平成8年度電気関係学会北海道支部連合大会. 85. 90 (1996)
• [Publications] シャリアル: "SPS2000用受電アンテナの整流回路に関する解析" 平成8年度電気関係学会北海道支部連合大会. 87. 92 (1996)
• [Publications] 陳 俊明: "太陽発電衛星SPS2000システム機能モデル用送電アンテナの素子間相互結合によるビーム走査特性への影響に関する検討" 平成8年度電気関係学会北海道支部連合大会. 88. 93 (1996)
• [Publications] 谷口美穂: "太陽発電衛星用送電システムにおける位相誤差の影響" 平成8年度電気関係学会北海道支部連合大会. 89. 94 (1996)
• [Publications] 大野哲生: "プローブ給電キャビティ付スロットアンテナの設計" 平成8年度電気関係学会北海道支部連合大会. 92. 97 (1996)
• [Publications] 山田裕輔: "レクテナ素子のFDTD法を用いた解析" 平成8年度電気関係学会北海道支部連合大会. 94. 99 (1996)
• [Publications] 大野哲生: "FDTD法を用いたキャビティ付スロットアンテナの設計に関する考察" 電子情報通信学会論文誌B-II. J79-B-II. 917-924 (1996)
• [Publications] 大宮 学: "送電アンテナにおけるパイロット信号受信アンテナ素子位置のずれによる方向検知誤差" 北海道大学工学部研究報告. 177. 11-18 (1997)
• [Publications] 山田裕輔: "スリット入円形マイクロストリップアンテナ" 1997年電子情報通信学会総合大会. B-1-121(出版予定). (1997)
• [Publications] 大宮 学: "送電アンテナ用キャビティ付スロットアンテナ" 1997年電子情報通信学会総合大会. B-1-185(出版予定). (1997)