高次までの合成球面波を用いた小型高利得アンテナの基礎研究

使用高阶合成球面波的紧凑型高增益天线的基础研究

• 批准号: 14J05138
• 负责人: 松室 尭之
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J05138/
• 关键词: マイクロ波無線電力伝送; 小型高利得アンテナ; 低漏洩マイクロ波ビーム; ビームパイロット信号; 誘電体共振器; 合成球面波; ビームフォーミング; フェーズドアレーアンテナ

本年度は、小型高利得アンテナの理論から考え方を発展させた低漏洩マイクロ波ビームの効果的設計手法をパイロット信号に適応することで、信頼性の高いマイクロ波電力伝送システムを構成する手法について検討した。ビーム伝搬法を用いたシミュレーションにより、ビームパイロット信号を用いることによりマルチパスの影響がなくなり、正確な相反定理を満たすことを示した。また、揺らぎ伝送路においてはビームパイロット信号の放射方向を制御することにより、伝送効率が設計値まで改善可能であることを示した。さらに、上記システムの実現するアンテナハードウェアとして、パイロット信号とマイクロ波電力を独立に放射吸収する直交2重モード誘電体共振器アンテナ素子の開発を行った。試作したアンテナのアイソレーション特性をネットワークアナライザにより測定した結果、直交するポート間で60デシベルを超えるアイソレーションレベルを得ることが出来、システムの実現に向けた見通しを得ることが出来た。この直交2重モード誘電体共振器で用いた反射板上に設置された半球の誘電体共振器が持つ放射電磁界は、球面波の最低次モードである微小磁気ダイポールモード放射と完全に等価である。これらの研究成果をまとめて、無線電力伝送の国際論文誌Wireless Power Transferに投稿し採録された。また、かねてより投稿していた高次までの球面は合成による小型高利得アンテナの原理に関する論文の採録が決定し、低漏洩マイクロ波ビームの効果的設計手法に関する論文が出版された。このように、採用期間３年間の研究を通して、新しい原理に基づいたユビキタス型マイクロ波電力伝送システムのための小型高利得アンテナの基本構造を確立するとともに、信頼性の高い低漏洩ビーム型マイクロ波電力伝送システムの実現見通しを得ることが出来た。

今年，我们讨论了低泄漏微波梁的有效设计方法，该方法已从小型高增益天线理论开发，以适应飞行员信号，以构建高度可靠的微波电源传输系统。使用梁传播方法的仿真表明，使用梁飞行员信号消除了多学的效果并满足精确的矛盾定理。此外，已经表明，在波动的传输路径中，可以通过控制梁飞行员信号的辐射方向来提高传输效率。此外，正如上述系统实现的天线硬件一样，我们开发了一个正交双模式介电谐振器天线元件，该元件可独立地吸收飞行员信号和微波功率。使用网络分析仪测量了原型天线的隔离特性，并且在正交端口之间达到了60多个分贝的隔离水平，从而提供了对系统实现的透视图。在此正交双模式介电谐振器中使用的半球介电谐振器的辐射电磁场完全等同于微电磁偶极模式辐射，这是球形波的最低模式。这些研究结果已编译并提交给国际杂志无线电力传输，无线功率传输。此外，已经决定将一篇关于先前提交的高阶球形表面原理的论文，以至于已决定以低泄漏微波梁的有效设计方法发表论文。因此，在三年的研究中，我们建立了基于新原则的无处不在的微波传输系统的紧凑型高增益天线的基本结构，并实现了实现可靠的低泄漏光束微波电源传输系统的观点。

项目成果

球面波の合成電磁界を用いたフェーズドアレーアンテナのビーム設計手法

利用球面波复合电磁场的相控阵天线波束设计方法

• 发表时间: 2014
• 作者: 松室尭之;石川容平;石川峻樹;篠原真毅
• 通讯作者: 篠原真毅

ビームパイロット信号と同一周波数を持つマイクロ波送電システム用２重モード誘電体共振器アンテナ

用于与波束导频信号频率相同的微波功率传输系统的双模介质谐振器天线

• 发表时间: 2016
• 作者: 松室尭之;石川容平;三谷友彦;篠原真毅
• 通讯作者: 篠原真毅

長距離無線電力伝送に向けた低漏洩マイクロ波ビームの効果的設計手法

长距离无线电力传输低泄漏微波波束的有效设计方法

• 发表时间: 2016
• 期刊: 電子情報通信学会論文誌C
• 作者: 松室尭之;石川容平;三谷友彦;篠原直毅
• 通讯作者: 篠原直毅

特許権

专利权

• 发表时间: 2018

電力伝送システム

电力传输系统

• 发表时间: 2016