| 研究課題/領域番号 |
23246148
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 独立行政法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
川崎 繁男 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (40266367)
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| 研究分担者 |
稲谷 芳文 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (10168403)
丸 祐介 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (20524101)
三田 信 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (40370100)
成尾 芳博 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (70150050)
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| 研究期間 (年度) |
2011-11-18 – 2015-03-31
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| キーワード | ヘルスモニタリング / ワイヤレスセンサネットワーク / 無線電力伝送 / Fly-by-Wireless |
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| 研究概要 |
今年度は、実機を用いた通信と無線電力伝送の基礎データを得ることと、通信機と無線電力電送機の双方に対して、基本試作を行なうことが主眼である。再使用ロケットRVT内にダミータンクを設置し、さらに基地局とセンサタグを想定したMIMO（IEEE802.11．n：利用周波数5.2－5.7GHz）を最大4台設置し、相互のデータ通信状況を計測した。評価はスループットで行い、10Mbps以上の通信速度が得られた。こられの実験結果により、基地局、および、センサタグの配置に関する基礎データを得た。これに加えて、無線電力伝送用の基礎実験を5.8GHzで行い、マイクロワットオーダーの微弱電力エネルギーハーベストではあるが、電力伝送が可能であることを確認することができた。
MIMO環境の中でのガスセンサに関する実験はRVT内では行なわず、温度センサとともにZigbee（動作周波数2.4GHz）を使って独立的に行なった。温度センサ、水素ガスセンサともに、ワイヤレスセンサとして動作し、PCの表示画面にデータが表示されるのを確認した。
センサタグの通信ハードウェアとして、TriquintのGaNチップを電力伝送の送電HPA用と高耐圧Rectifier用として、また通信の受信用として、X帯用およびKa帯用LNAモジュールを試作した。設計に用いた非線形FETモデルの正確さに問題があったが、ある程度性能を満足する結果が得られた。さらに、基本データの取得のため、温度センサをZigbeeに取り付け、RVTを用いたワイヤレスヘルスモニタリングセンサネットワークの基礎確認実験は行なった。RVTに装着された状態で、基礎動作を確認できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
送電用HPAの試作は進行中であり、S帯であるが高耐圧Rectifierは高変換効率の回路が実現できた。X帯・Ka帯LNAモジュールはともに高性能なモジュールが実現できた。コンパクトなセンサタグと基地局を実現するため、データ・制御信号はK帯で行い、電力伝送はC帯で行うことを検討した。これは、MIMO通信のアンテナをアレー化する場合、S帯ではRVT内でコンパクトに収まらないため、その対処のための方策である。データ通信と無線電力伝送に関しては最大4台設置し、相互のデータ通信状況を計測し、無線電力伝送用の基礎実験を5.8GHzで行い、実機を使った実験により所望の結果が得られた。また、電力マネージメントとして、微小電力ではあるが、RFエネルギーハーベストとそのパスを確認することができた。通信および電力プロトコル作製のための、基本データを取得できた。このように、必要なハードウェアの試作と順調に成果を上げており、今後、ソフトウェアの充実とともに、システムをしての成果を上げていく。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度までの実績を踏まえ、ヘルスモニタリングワイヤレスセンサシステムを実現するための，①センサICタグ，②基地局，③通信制御ソフトウェアの試作を並行して進める。アンテナ付小型送受信機（アクティブ集積アンテナ）、センサ要素の小型・高感度化、無線電力伝送用レクテナの集積化、および、センサ動作用のバッテリーの小型薄型化に対して、基本試作を行なう。さらに電力を増したときの受電電力や通信状態の計測、および、送受信用アクティブ集積アンテナを試作する。
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