電子管を用いた無線電力伝送用アクティブフェイズドアレイの研究

电子管无线电力传输有源相控阵研究

• 批准号: 15760241
• 负责人: 篠原 真毅
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760241/
• 关键词: 宇宙太陽発電所SPS; マイクロ波エネルギー伝送; 電力分配器; アクティブ集積アンテナ; 導波管

経済面を考慮したSPS実現のためには、巨大フェーズドアレー、超高精度なビーム制御(角度分解能0.0001度以下)、高い総合効率、軽量という特徴をもったマイクロ波エネルギー伝送システムが必要不可欠である。これらの要求を満たすべく、導波管スロット給電型アクティブ集積アンテナ(AIA : Active Integrated Antenna)が提案されている。導波管スロット給電型AIAは、電力分配器として用いる導波管スロット、能動素子部として用いる低損失移相器と高効率増幅器をもったAIAから成る。導波管スロット給電型AIAにおいて、挿入損失を低減するための重要な要素の一つが、マイクロストリップ線路と導波管スロットとの電磁結合部の結合係数である。我々は導波管寸法と電磁結合構造を調整することにより、2素子モデルにおいて90%以上の結合係数を達成した。また、5.8GHzで最適となるように設計したときの-27dB挿入損失はであった。これらの結果は、導波管スロット給電型AIAのSPSへの適応性を十分に示している。また、2次元で小型・薄型のAIAを実現するためには、AIA部の設計段階における回路寸法の縮小化が重要である。そこでAIAの原型モデルとして、高電子移動度トランジスタ(HEMT : High Electron Mobility Transistor)を用いた小型増幅器を設計・製作した。この増幅器では効率改善のためにAB級での動作点を選択し、1mW入力で47%の電力付加効率(PAE : Power Added Efficiency)が得られた。続いて駆動段の増幅器の設計・製作を行い、十分小型な増幅器が実現し、動作確認された。

In consideration of SPS implementation, high accuracy control (angle resolution of 0.0001 degrees or less), high integration efficiency, and high quality characteristics, it is necessary to provide a complete set of parameters. The requirements of this paper are as follows: 1. The waveguide structure is composed of Active Integrated Antenna (AIA). Waveguide power supply type AIA, power distributor, waveguide power supply type AIA, active element power supply type AIA, low loss phase shifter, high efficiency amplifier Waveguide feed type AIA is an important factor for reducing the penetration loss. The coupling coefficient of the electromagnetic coupling part of the waveguide is also an important factor. We adjust the waveguide size and electromagnetic bonding structure to achieve a bonding coefficient of more than 90%. 5.8GHz is the most suitable for design with-27dB input loss. As a result, the adaptability of SPS in waveguide mode AIA is very important. It is important to reduce the size of the circuit in the design stage of the AIA section. The prototype of AIA is designed and fabricated with a small amplifier for high electron mobility transistors (HEMT). Power Added Efficiency (PAE) of 47% for 1mW of input power is achieved. The design and manufacture of the amplifier in the moving section are in progress, and the very small amplifier is realized and the operation is confirmed.