Ultra Small Wireless Systems for Internet for Everything
| Project/Area Number |
20H00234
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
黒田 忠広 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50327681)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石黒 仁揮 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (80433738)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥44,330,000 (Direct Cost: ¥34,100,000、Indirect Cost: ¥10,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,430,000 (Direct Cost: ¥11,100,000、Indirect Cost: ¥3,330,000)
Fiscal Year 2020: ¥19,370,000 (Direct Cost: ¥14,900,000、Indirect Cost: ¥4,470,000)
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| Keywords | RFID / 無線タグ / IoT / オンチップアンテナ / Society 5.0 / 低電力化 / 小型化 / リーダ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、すべての“モノ”をつなぐことができる小型で低電力な通信システムを実現する学術基盤を創出し、無線通信システムの寸法を極小にして、IoTをIoE(Internet of Everything)とすることを目指す。具体的には、1mm角以下の極小チップでアンテナを集積した無線タグを実現し、インテリジェントなリーダと組み合わせることで、通信距離を確保し、極めて安価なIoEシステムを追究する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、無線タグとなる半導体集積回路の小型化高効率化を追究した。並行して、無線タグと通信を行うリーダの高性能化を追究した。
具体的には、無線タグの研究においては、定電圧電源回路を省略した構成において命題となる、「大きく変動する電源電圧」下で動作可能な回路形式を探求し、本研究チームが従来提案した回路形式に比べて、消費電力を大きく削減可能な回路形式を考案した。
また、アンテナについても本研究チームが従来提案したアンテナサイズよりも小さなアンテナを考案し設計および実装を行った。本アンテナは１０５０μｍ×８２５μｍであり、その面積は０．８７平方ミリメートルであり、本研究の目標の１つである１平方ミリメートルを下回るサイズとなっている。アンテナの利得は、従来の本研究グループ提案のアンテナが２．５平方ミリメートルであるのに対して、アンテナ面積が約１／３になっているにも関わらず、アンテナの利得は１．５ｄＢ程度低いのみである。同アンテナに関しては、IEICE 2020 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP)という国際会議に採択され、”An on-chip antenna with an area of 0.9 square millimeters for RFID applications in the 5.8 GHz - 24 GHz range”と題して発表を行った。
リーダについては、タグの読み取り性能を上げるための構成を検討した。
無線タグに関連するテストチップについても試作を行った。今年度以降同試作チップの性能評価を行っていく計画である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
応募時に計画した初年度の計画である「無線タグとなる半導体集積回路の小型化高効率化を追究する。並行して、無線タグと通信を行うリーダの高性能化を追究する。」に関して、小型化に関しては、目標とする１平方ミリメートル以下のアンテナの設計を行い、その性能が従来の２．５平方ミリメートルのものとそん色ないものであることを示すことができた。また高効率化に関しても、従来の回路よりも小型かつ低消費電力動作が可能となる回路形式を提案することができた。またシステムの検討を行った結果、タグからの反射波が変調信号の読出しに際して大きな阻害要因であることを見出し、それに基づくリーダの構成の検討を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
２０２１年度は、当初の予定通り、複数の無線タグの同時読出をする際の信号の衝突の問題を回避するシステムの研究と、スマート化したリーダの試作による実証を行う予定である。加えて、２０２０年度に試作した無線タグのチップ評価を行い、提案した新たな回路形式の有効性を実証していく。無線タグとリーダに関しては、それぞれ東京大学チームと慶應義塾大学チームが推進しているが、システム動作に関しては両者の協力が不可欠であり、コロナ禍ではあるが、連携を密にし、必要に応じて合同実験を行うなどして、研究を推進していく所存である。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
