Sustainable infrastructure monitoring platform

可持续基础设施监测平台

• 批准号: 21K04177
• 负责人: 金谷 晴一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04177/
• 关键词: エネルギーハーベスティング; 平面アンテナ; インビーダンス整合; 昇圧回路; インフラ監視; 持続可能; エネルギーハーベスト

本研究の目的は、これまで効率的に再利用されることが少なかった放送や通信などで放射されたマイクロ波に着目し、マイクロ波を電源とする「持続可能インフラ監視プラットフォーム」を実現することである。これまで知られているインピーダンス整合回路は、負荷インピーダンス値の複素共役となるように設計され、伝達される電力が最大となる。しかしながら申請者が提案する整合回路は、出力側が直流回路であることに着目することで、インピーダンスの複素数の概念を取り除き、電力ではなく電圧振幅のみを整合させる新たな回路である。本年度は広帯域で動作する平面アンテナを開発した。アンテナの構成として、回路との整合性がより差動入力によるダイポールアンテナを基本とした。差動回路の一方をエネルギーハーベスティング回路の＋側、もう一方を－側に接続することで、理論上2倍の出力電圧を得ることが可能となった。小型化のためにダイポールアンテナの一部をL型に折り曲げることとした。また、ダイポールアンテナから分岐するメタル配線をループ状に形成することで、動作周波数の異なるループアンテナを実現した。さらに信号入力部にマイクロストリップスタブを2本挿入することにより、広帯域なインピーダンス整合回路の実現に成功した。これにより、広帯域化が実現できた。アンテナの基板は多くの電子機器において標準で使用されているFR4基板とした。比誘電率は約4である。アンテナの設計には三次元電磁界解析ソフトを用いて、基板誘電率、誘電損失、及びメタル層の低効率等を詳細にモデル化した。

は の purpose, this study こ れ ま で sharper rate に reuse さ れ る こ と が less な か っ た hoso や communication な ど で radiation さ れ た マ イ ク ロ wave に mesh し, マ イ ク を ロ wave power と す る "may hold 続 イ ン フ ラ monitoring プ ラ ッ ト フ ォ ー ム" を be presently す る こ と で あ る. こ れ ま で know ら れ て い る イ ン ピ ー ダ ン ス は integrated circuit, load イ ン ピ ー ダ ン ス numerical の と complex element total service な る よ う に design さ れ, 伝 さ れ る power が biggest と な る. し か し な が ら applicants が proposal す る は integrated circuit, the output side が dc circuit で あ る こ と に with mesh す る こ と で, イ ン ピ ー ダ ン ス の after prime の concept を り except き, electricity で は な く electric 圧 amplitude の み を integration さ せ る new た な loop で あ る. This year, the <s:1> metropolitan area で action する plane ア テナを テナを development <s:1> た. ア ン テ ナ の constitute と し て, loop と の integrated が よ り differential into force に よ る ダ イ ポ ー ル ア ン テ ナ を basic と し た. Differential circuit の side を エ ネ ル ギ ー ハ ー ベ ス テ ィ ン グ loop の + side, も を う party - side に meet 続 す る こ と で twice, theoretically の output electric 圧 を must る こ と が may と な っ た. Miniaturization の た め に ダ イ ポ ー ル ア ン テ ナ の a を L に fold り qu げ る こ と と し た. ま た, ダ イ ポ ー ル ア ン テ ナ か ら branching す る メ タ ル wiring を ル ー プ に form す る こ と で, action cycle for の different な る ル ー プ ア ン テ ナ を be presently し た. さ ら に signal into force department に マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ ス タ ブ を 2 this scions into す る こ と に よ り, hiroo 帯 domain な イ ン ピ ー ダ ン ス integrated circuits の be presently に success し た. Youdaoplaceholder2 れによ が, regionalization が is realized at で た た. ア ン テ ナ の substrate は more く の electronic machine に お い て standard で use さ れ て い る FR4 substrate と し た. The specific inductance である is approximately 4である. ア ン テ ナ の design に は three dimensional electromagnetic field analytical ソ フ ト を with い て, substrate induced electric rate, electricity loss, and lure び メ タ ル low layer の sharper rate を detailed に モ デ ル change し た.

项目成果

One-sided directional slot antenna with magnetic film for 28 GHz application

适用于 28 GHz 应用的带磁性薄膜的单侧定向缝隙天线

• 发表时间: 2022
• 期刊: Proc. 24th IEEE Electronics Packaging Technology Conference
• 作者: Koto Miyahara;Takeshi Ishibashi;Kim Kong Tham;Kumar Goodwill;Haruichi Kanaya
• 通讯作者: Haruichi Kanaya

無線エネルギー伝送技術の医療機器への応用

无线能量传输技术在医疗器械中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Iguchi Akito;Tsuji Yasuhide;金谷晴一
• 通讯作者: 金谷晴一

2.4/5 GHz Dual-Band Multilayer Slot Array Antenna

2.4/5 GHz 双频多层缝隙阵列天线

• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of 2022 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI Radio Science Meeting
• 作者: IGUCHI Akito;TSUJI Yasuhide;Haruichi Kanaya
• 通讯作者: Haruichi Kanaya

テラヘルツ帯オンチップスロットアレイアンテナの開発

太赫兹频段片上缝隙阵列天线的研制

• 发表时间: 2021
• 作者: 金谷晴一;多喜川良;加藤和利;浅野種正
• 通讯作者: 浅野種正

コッククロフトウォルトン回路の多段化による無線エネルギーハーベスティング回路の開発

多级Cockcroft-Walton电路无线能量收集电路的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 保坂亮磨;鳥越翔太;Goodwill Kmar;金谷晴一
• 通讯作者: 金谷晴一