narrow beam型ワイヤレス給電用大電力受電整流回路の研究開発

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K04042
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21020:通信工学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 篠原 真毅 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (10283657)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 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

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。

自由記述の分野

マイクロ波応用工学

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。