| 研究課題/領域番号 |
20K04624
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 鹿児島大学 |
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研究代表者 |
西川 健二郎 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (80610245)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 無線電力伝送 / 整流回路 / ダイナミックレンジ / GaN / 変調信号 / パルス / 整流器 / MMIC |
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| 研究開始時の研究の概要 |
IoT端末等に実装されるWPTシステムは伝送距離，位置，伝搬環境等により，伝送効率が変化することが問題である．本研究では，上記課題を以下に示す手法を用いて解決し，WPTのコアである整流器の飛躍的な性能向上と設計技術を確立する．
①入力信号レベル応じてアダプティブ制御を行う整流回路設計技術からのアプローチ
②入力信号波形制御による整流回路性能を向上させる波形制御からのアプローチ
③非線形デバイスの構造最適化とそれに対応する整流回路構成の同時設計技術を実現するデバイスレベルからのアプローチ
以上の取り組みにより，伝搬環境に依存しないWPTシステムを実現する基盤技術を確立する．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，マイクロ波を用いた無線電力伝送(WPT)システムにおける主要な課題の1つである整流回路の入力電力分散特性を解決し，耐伝送環境変動に強いWPTシステムを構築するための，整流回路技術を新たに構築することにある．上記課題を解決するために，1)回路設計技術，2)入力信号波形，3) デバイスレベルでの最適化の3つのアプローチから取り組み，1)では，デバイスパラメータとダイナミックレンジのモデル化，2)では，変調信号が整流特性へ与える影響を明らかにした．3)では，デバイス構造と整流回路のコシミュレーション環境を構築し，デバイス・回路構成の最適化手法を確立した．本発表成果は37報である．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果は無線電力伝送，電磁波ハーベスティングにおいて，主要な課題の1つである整流回路の入力電力分散特性を解決し，耐伝送環境変動に強いWPTシステムを構築するための基礎技術の確立も目指したものである．得られた成果は，上記課題を解決するに十分な効果を得るものであると共に，整流回路の新しい構成を提案している．変調信号と整流動作の関係を初めて明らかにすると共にその関係のモデル化を実現している．広ダイナミックレンジ整流動作に最適なGaNダイオード構造の構造を明らかにし，デバイスと整流回路のコシミュレーション環境を構築，世界最高性能の整流回路を実現している．また，整流回路の性能指標FOMを提案した．
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