時変回路によるエネルギー収穫無反射終端の実現

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無損失の伝送線路に対して、整合終端は抵抗性になるため、時不変線形素子を用いて無反射を実現しようとすると、伝送されたエネルギーは熱に代わる。このような問題に対して、時変の自由度を用いることにより、無反射かつエネルギー収穫の実現を試みた。まず、単純に1個のスイッチとキャパシタのみの回路を用いて定められた電圧のパルスに対して無反射かつエネルギー収穫が実現できることを回路シミュレーションや実験を用いて検証した。この場合は終端は短絡に近似できるため、簡単な枠組みで確認できる。この確認の後、より一般に時変の自由度を活かす装置としてPWM（Pulse Width Modulation）を用いた双方向コンバータの利用を検討した。双方向コンバータを用いて時変の自由度を利用する場合は、終端にインダクタとキャパシタによるインピーダンスが存在するため、反射波は入射波とは異なる波形になる。また、その反射波を正負反転させた等しい波形を出力するためには、LCフィルタを適切に考慮したPWM入力が必要になる。このような問題に対して、ラプラス変換を用いて、適切なPWM参照電圧を導出する手法を構築した。その結果、パルス波形にたいして、フィルタに対応する微分可能性が必要になることが明らかになった。また、Raised cos波が、この特性を満たすことを利用して、参照電圧として与える波形を解析的に導出した。実際に実験を行う前に、GaNのMOSFETのモデルを利用して回路シミュレータを用いて、適切な回路パラメータを得た。また、ネットワークアナライザを用いてそのフィルタとしての特性や損失の評価を行い、実際に用いるパーツについての妥当性を検証した。この基盤をＳＭＡコネクタを用いてＧａＮ　ＭＯＳＦＥＴのハーフブリッジ評価基板に接続することにより、実験装置を構築し,無反射かつエネルギー収穫が行われることを確認した。