| 研究課題/領域番号 |
21K04042
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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21020:通信工学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
篠原 真毅 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (10283657)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | ワイヤレス給電 / マイクロ波送電 / レクテナ / 整流回路 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は空間伝送型ワイヤレス給電のうち、narrow beam型ワイヤレス給電のための大電力受電整流回路の開発を目的とする。大電力受電整流回路では開発例が少ない周波数5.7GHzで10W出力、効率70%以上を目標とする。手法は1) 既存ショットキーバリアダイオードを用いた受電整流回路を、弱電用整流回路で用いられる手法論である回路インピーダンスの最適化等で高効率化を図る、2) 並行しリジットの整流回路ではあまり例のないHEMT等3端子半導体を用いた大電力整流回路の開発、である。研究により得られた回路設計手法を弱電力から大電力まで整理/統合することで、マイクロ波帯での整流回路理論を発展させる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では空間伝送型ワイヤレス給電のうち、narrow beam型ワイヤレス給電のための大電力受電整流回路の開発を主目的とした。1) 既存ショットキーバリアダイオードを用いた受電整流回路を、弱電用整流回路で用いられる手法論である回路インピーダンスの最適化等による高効率化、2) HEMT等3端子半導体を用いた大電力整流回路の開発、を行い、最終的にR級負荷型シングルシャント整流回路を開発して入力電力4.22Wの時に効率74.0%、出力電圧14.8Vを実現した。さらに16素子アレーレクテナによって、43.6W、5.7GHz入力から61.9%の変換効率で直流を発生することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年ワイヤレス給電の実用化は結合型からwide beam型空間伝送型へと移り、さらに近い両頼narrow beam型空間伝送型へと移っていくと予想されている。そのために求められる大電力受電整流回路として世界初となるR級負荷型シングルシャント整流回路を開発し、4Wを超える大電力かつ74%の高効率を実現した本研究は学術的意義が高く、同時に今後のワイヤレス給電のさらなる実用化に高い意義を持つものである。
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