多角形セル応用メタサーフェスと八木宇田構造によるIoT用新たなワイヤレス給電

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K04050
• 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: 函館工業高等専門学校
• 研究代表者: 丸山 珠美 函館工業高等専門学校, 生産システム工学科, 教授 (90735523)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 八木宇田アンテナ / レクテナ / IoT / メタサーフェス / ワイヤレス電力伝送 / WPT / ワイヤレス給電 / 空間伝送型WPT

研究成果の概要

従来、波源に極めて近接させることによって点灯させていたLEDを八木宇田アンテナの導波器の原理を応用することにより，150mm離したところまで点灯させると同時に，アレーを構成する全ての素子のLEDを点灯させることに成功した．これにより給電対象が増えるほど，遠くまで電力を送ることができるという興味深い現象が生じることを明らかにした．ループ型、折り曲げダイポール型、マルチセクタ化，インピーダンス装荷によりレクテナアレーの性能向上に成功した。メタサーフェスについて，大型ビアを有するバラクタダイオード装荷、ビーム方向制御、マルチバンド化、マルチビア化について検討を実施し、論文が採択された。

自由記述の分野

アンテナ・伝搬

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、Wi－Fiテザリングモードなど通信用の電波を用いて多数のLEDをワイヤレス給電することに成功している。空中に放射されている、通信用の電磁波を無線電力伝送技術によってエネルギーに変化させられれば、IoTセンサーなどを給電する電力が不要となり、エネルギーの削減に貢献できるという社会的意義がある。また、多角形セルによる電磁波の制御、導波作用による電力の伝搬はいずれも申請者オリジナルのアイデアであり、他に例が無く学術的な意義がある。