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

开发紧凑、高效的电力接收整流天线，用于可穿戴设备的无线电力传输系统

• 批准号: 22KJ1853
• 负责人: 河合 勝己
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1853/
• 关键词: 無線電力伝送; レクテナ; 高調波; ソース・ロードプル; ウェアラブルデバイス

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．

Research purpose で あ る high-profile presumption wave を position signal と し て radiation may again な ウ ェ ア ラ ブ ル デ バ イ ス へ の wireless power 伝 send シ ス テ ム with a small high working rate has drifted back towards &yen; partial wave レ ク テ ナ の open 発 に to け て, this year's は group the following 2 points に take り ん だ. The initial めに rectification circuit らア らア テナ テナ side に reflection される high-key wave impulse る dance を を analysis た た. シ ン グ ル シ ャ ン ト type and び シ ン グ ル シ リ ー ズ type rectifier circuit に お い て, ideal ダ イ オ ー ド と を ideal circuit with い て full-wave rectifier の high-profile レ wave ベ ル に つ い て loop シ ミ ュ レ ー タ で parsing し た. Parsing の results, struck way に お い て rectifier circuit か ら ア ン テ ナ side に reflection さ れ る high-profile は two high-profile wave よ り も three high-profile high wave の party が い power レ ベ ル で あ る こ と を confirm し た. Youdaoplaceholder0 を で で, the position presumption signal と て て is then determined by する high-key wave を three high-key waves に た. に, high high と い い rectifier working rate high wave radiation again レ ベ ル を struck made す る た め に, high-profile wave rectifier circuit design に を containing む ソ ー ス · ロ ー ド プ ル new analytical を た に import し た. The preliminary research focuses on the design of で る using the <s:1> た rectification circuit, the basic wave components <s:1> みに, and pays attention to the て て る る. This study で は, high-profile wave rectifier circuit design に を containing ん だ ソ ー ス · ロ ー ド プ ル parsing line を う こ と を proposal し て い る. Contains に, high-profile wave を む ソ ー ス プ ル parsing に よ っ て, high high と い い rectifier working rate three high-profile wave radiation レ again ベ ル を struck made す る た め に necessary な ア ン テ ナ の イ into force ン ピ ー ダ ン ス を export す る こ と が で き る. This year は loop シ ミ ュ レ ー タ ADS を with い た high-profile wave を containing む ソ ー ス · ロ ー ド プ ル に よ る の rectifier circuit design gimmick を establish し た. ソ ー ス プ ル シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の results を い て, basic び three high-profile, wave で LiZhen may な inverse F ア ン テ ナ を design し た. Design the <s:1> た reverse Fア ア テナと テナと rectification circuit を group み and わせたレ テナを テナを development た. Youdaoplaceholder0, テナへ,, wireless power 伝, transmission station を, った. The basic wave is 920MHz, the third high-frequency wave is 2.76GHzにお にお て, the rectification efficiency is 71%, and the third high-frequency wave is re-emitted レベ -7.09dBmを to た. This study proposed で し た high-profile wave を containing む ソ ー ス · ロ ー ド プ ル parsing を with い た レ ク テ ナ design に つ い て は international conference (check 読) で mining 択 さ れ, oral 発 table to set で あ る.

项目成果

3次高調波をパイロット信号として再放射可能なレクテナの開発

开发可将三次谐波重新辐射为导频信号的整流天线

• 发表时间: 2023
• 作者: KAWAI Katsumi;SHINOHARA Naoki;MITANI Tomohiko;河合勝己，篠原真毅，三谷友彦
• 通讯作者: 河合勝己，篠原真毅，三谷友彦

京都大学生存圏研究所ホームページ-news-

京都大学可持续人类圈研究所主页 -新闻-

京都大学篠原研究室ホームページ-news-

京都大学筱原实验室主页 -新闻-

非ユークリッド幾何学に基づいた整合回路の設計

基于非欧几何的匹配电路设计

• 发表时间: 2023
• 作者: 河合勝己;梶原豪;鈴木健斗;高原麦
• 通讯作者: 高原麦

Development of Rectenna for Estimating Received Power Level Using Second Harmonic Wave

使用二次谐波估计接收功率电平的整流天线的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Katsumi Kawai;Nobuyuki Takabayashi;Takero Toyonaga;Kento Suzuki;Naoki Shinohara
• 通讯作者: Naoki Shinohara