2022 Fiscal Year Annual Research Report
災害時フレキシブル無線電力伝送用受電デバイスの研究開発
| Project/Area Number |
20K04594
|
|---|
| Research Institution | The University of Electro-Communications |
|---|
Principal Investigator |
石川 亮 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (30333892)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 高周波 / マイクロ波 / 無線電力電送 / 整流器 / 広ダイナミックレンジ / トランジスタ大信号モデル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、頻発化・激甚化する自然災害に伴う電力供給の寸断に対して、それを補う技術として期待されるマイクロ波無線電力伝送技術に関し、マイクロ波電力を直流電力に変換するために用いられる整流器の共通課題である電力変換効率の入力電力変動による大幅な効率低下を解決すべく、電力供給量に応じて能動的に変換効率の最適化を行う新たな構成を有する高効率整流器デバイス開発を目指すものである。
研究最終年度では、前年度に実現したゲートバイアス電圧調整型の高周波入力電力の広ダイナミックレンジ高効率動作を実現するGaN HEMT整流器に対して、ゲートバイアス電圧用負電圧生成する専用整流器について検討を行った。まず、初期検討としてGaAs HEMT増幅器の負電圧ゲートバイアス電圧生成用の整流器について検討を行い、直流帰還構成ゼロ閾値GaAs HEMT整流器を考案し、高周波入力電力1 mW以下で増幅器を動作させるに十分である-1 Vの直流出力電圧が達成された。また、負電圧生成用の倍電圧ダイオード整流器も検討し、２素子で0.3 mW程度で-1 Vが達成された。そして、これらを組み込んだ試作電力増幅器は直流電圧源でバイアス供給をした場合と同等の性能が得られることを確認した。これらを踏まえ、広ダイナミックレンジ整流器用のゲートバイアス電圧生成用整流器を設計し、シミュレーションにおいて高効率動作を維持するように追随する電圧変動特性が得られることを確認し、実現のための目処を得た。
研究機関全体を通してまとめると、トランジスタ整流器用の大信号トランジスタモデルの開発、それを用いて設計したゲートバイアス電圧調整型広ダイナミックレンジ高効率整流器の実現、等々が達成され、これらに加え、アタブティブに広ダイナミックレンジ高効率動作させるためのゲート電圧自動生成整流器実現の目処が立った。
|
