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2016 年度 実績報告書

マイクロ波無線電力伝送による遭難者探索システムの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K18051
研究機関京都大学

研究代表者

三谷 友彦  京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (60362422)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード無線電力伝送 / マイクロ波 / レクテナ / マグネトロン
研究実績の概要

本研究の目的は、マイクロ波無線電力伝送による遭難者探索システムの確立であり、研究目的を達成するために、(A)マスタースレーブ型位相制御マグネトロンの研究開発、および(B)バッテリーレス受電端末の研究開発、に取り組んだ。項目(A)に関しては、マスタースレーブ動作の核となる位相制御マグネトロンの改良に取り組み、位相安定度±1°以下の電力可変型位相制御マグネトロンの構築に成功した。項目(B)に関しては、バッテリーレス動作の核となる倍電圧型レクテナ(アンテナ+整流回路)の研究開発に取り組んだ。半波長ダイポールアンテナの給電点に倍電圧型のショットキーダイオードを直接接続したレクテナを製作し、1cm角あたりの受電電力密度が1mWとなるような環境において最大効率47.4%を達成した。また、チャージポンプコンデンサがなくてもショットキーバリアダイオード自身に電圧保持機能があるため、倍電圧動作が実現することを回路シミュレーションにより明らかにし、査読付き論文として公表した。最後に、遭難者探索システム全体の原理検証試験として、倍電圧レクテナから再放射される高調波を用いたレクテナの位置推定手法に関する研究を実施した。整流回路の非線形性により発生する二次高調波および三次高調波がダイポールアンテナから放射される際のアンテナパタンを実測し、電磁界シミュレーションで得られるパタンによく一致することを明らかにした。さらに、実際にレクテナから再放射される二次高調波をパイロット信号とした到来方向推定実験を行った。実証実験結果より到来方向推定誤差は±3°程度であった。到来方向推定誤差の改善は今後の課題である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Analysis of Voltage Doubler Behavior of 2.45-GHz Voltage Doubler-Type Rectenna2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko Mitani, Shogo Kawashima, and Taiga Nishimura
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques

      巻: 65 ページ: 1051-1057

    • DOI

      10.1109/TMTT.2017.2668413

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 半波長ダイポール型レクテナからの高調波再放射特性の研究2017

    • 著者名/発表者名
      川島祥吾,篠原真毅,三谷友彦
    • 学会等名
      2017電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-25
  • [学会発表] 高調波利用型レトロディレクティブのための高調波到来方向推定システムの研究2017

    • 著者名/発表者名
      川島祥吾,篠原真毅,三谷友彦
    • 学会等名
      電子情報通信学会無線電力伝送研究会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2017-03-06 – 2017-03-07
  • [学会発表] Study on Rectenna Harmonics Reradiation for Microwave Power Transfer with a Harmonics-Based Retrodirective System2016

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kawashima, Naoki Shinohara, and Tomohiko Mitani
    • 学会等名
      2016 International Symposium on Antennas and Propagation
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      2016-10-24 – 2016-10-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Re-radiation Characteristics of Rectenna Harmonics for a Harmonic-Based Retrodirectiver System2016

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kawashima, Naoki Shinohara, and Tomohiko Mitani
    • 学会等名
      2016 Thailand-Japan Microwave
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 年月日
      2016-06-09 – 2016-06-11
    • 国際学会
  • [学会発表] 高調波再放射利用型レトロディレクティブのためのレクテナからの高調波再放射特性の研究2016

    • 著者名/発表者名
      川島祥吾,篠原真毅,三谷友彦
    • 学会等名
      電子情報通信学会マイクロ波研究会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-05-19 – 2016-05-20
  • [学会発表] A Feasibility Study on a Voltage-Doubler-Type Rectenna2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko Mitani, Shogo Kawashima, and Taiga Nishimura
    • 学会等名
      IEEE MTT-S Wireless Power Transfer Conference
    • 発表場所
      Aveiro, Portugal
    • 年月日
      2016-05-05 – 2016-05-06
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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