移動体への低漏洩かつ高効率マイクロ波送電システムに関する研究

移動体との送電距離に応じて送電ビーム形状を制御する送電システムの実現に向けた、以下に示す3点の要素技術の開発に取り組んだ。1.放射近傍界(フレネル領域)における任意の受電面に対する送電ビーム最適化手法の開発。提案手法は最適化問題を固有値問題に帰着させ、解が一意に求まる。数値計算によって傾いた受電面や送電軸外れの受電面に対しても手法が有効であること示した。また、提案手法にアクティブエレメントパターンを利用することで、アンテナ素子間の相互結合を考慮したビーム最適化が可能であることを電磁界解析によって示した。得られた研究成果は査読付き論文誌に投稿し掲載された。2.受電側整流回路の効率特性を考慮した送電ビーム設計手法の開発。従来遠方界で利用されていたマルチビーム合成手法を放射近傍界に適用し、受電回路の整流効率特性を考慮した送電ビーム最適化手法を開発した。提案手法は最適化問題の次元が送電アンテナの規模に依存せず、メタヒューリスティクスアルゴリズムを用いた場合と比較して、非常に小さい計算コストでほぼ同等の最適化結果が得られることを示した。また、整流回路の効率を考慮しない従来の最適ビームと比べ、高効率な送電ビーム設計が可能であることを示した。3.ビーム制御用の可変電力分配回路の開発。バラクタダイオードを用いたアナログ可変電力分配回路、PINダイオードを用いたデジタル可変電力分配回路をそれぞれ開発した。実験によって同位相出力をほぼ維持したまま、所望の分配比を実現できることを示した。開発したデジタル分配回路を利用することで、大規模アレーでも低損失かつシンプルな制御で振幅制御の実現が期待できる。得られた成果の一部を国際会議(査読有)で口頭発表を行い、学生賞を受賞した。上記に加え、前年度の両円偏波アンテナ開発で得られた成果を査読付き論文誌に投稿し掲載された。

移動体との送電距離に応じて送電ビーム形状を制御する送電システムの実現に向けた、以下に示す3点の要素技術の開発に取り組んだ。1.放射近傍界(フレネル領域)における任意の受電面に対する送電ビーム最適化手法の開発。提案手法は最適化問題を固有値問題に帰着させ、解が一意に求まる。数値計算によって傾いた受電面や送電軸外れの受電面に対しても手法が有効であること示した。また、提案手法にアクティブエレメントパターンを利用することで、アンテナ素子間の相互結合を考慮したビーム最適化が可能であることを電磁界解析によって示した。得られた研究成果は査読付き論文誌に投稿し掲載された。2.受電側整流回路の効率特性を考慮した送電ビーム設計手法の開発。従来遠方界で利用されていたマルチビーム合成手法を放射近傍界に適用し、受電回路の整流効率特性を考慮した送電ビーム最適化手法を開発した。提案手法は最適化問題の次元が送電アンテナの規模に依存せず、メタヒューリスティクスアルゴリズムを用いた場合と比較して、非常に小さい計算コストでほぼ同等の最適化結果が得られることを示した。また、整流回路の効率を考慮しない従来の最適ビームと比べ、高効率な送電ビーム設計が可能であることを示した。3.ビーム制御用の可変電力分配回路の開発。バラクタダイオードを用いたアナログ可変電力分配回路、PINダイオードを用いたデジタル可変電力分配回路をそれぞれ開発した。実験によって同位相出力をほぼ維持したまま、所望の分配比を実現できることを示した。開発したデジタル分配回路を利用することで、大規模アレーでも低損失かつシンプルな制御で振幅制御の実現が期待できる。得られた成果の一部を国際会議(査読有)で口頭発表を行い、学生賞を受賞した。上記に加え、前年度の両円偏波アンテナ開発で得られた成果を査読付き論文誌に投稿し掲載された。