ウェアラブルデバイスへ向けた無線電力伝送システム用小型高効率受電レクテナの開発

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研究目的である高調波を位置推定信号として再放射可能なウェアラブルデバイスへの無線電力伝送システム用小型高効率円偏波レクテナの開発に向けて，本年度は以下2点に取り組んだ．初めに整流回路からアンテナ側に反射される高調波の振る舞いを解析した．シングルシャント型及びシングルシリーズ型整流回路において，理想ダイオードと理想回路を用いて全波整流時の高調波レベルについて回路シミュレータで解析した．解析の結果，両方式において整流回路からアンテナ側に反射される高調波は2次高調波よりも3次高調波の方が高い電力レベルであることを確認した．そこで，位置推定信号として再利用する高調波を3次高調波に決定した．次に，高い整流効率と高い高調波再放射レベルを両立するために，整流回路設計に高調波を含むソース・ロードプル解析を新たに導入した．先行研究のソースプルを用いた整流回路設計では，基本波成分のみに注目している．本研究では，整流回路設計に高調波を含んだソース・ロードプル解析を行うことを提案している．特に，高調波を含むソースプル解析によって，高い整流効率と高い3次高調波再放射レベルを両立するために必要なアンテナの入力インピーダンスを導出することができる．本年度は回路シミュレータADSを用いた高調波を含むソース・ロードプルによる整流回路の設計手法を確立した．ソースプルシミュレーションの結果を用いて，基本波及び3次高調波で励振可能な逆Fアンテナを設計した．設計した逆Fアンテナと整流回路を組み合わせたレクテナを開発した．レクテナへの無線電力伝送実験を行った．基本波920MHz，3次高調波2.76GHzにおいて，整流効率71%，3次高調波再放射レベル-7.09dBmを得た．本研究で提案した高調波を含むソース・ロードプル解析を用いたレクテナ設計については国際会議（査読有）で採択され，口頭発表予定である．