高効率の無線電力伝送システムの開発

开发高效无线电力传输系统

基本信息

批准号：
22KF0020
负责人：
陳強
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku 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

项目摘要

無線電力伝送システムの伝送効率を向上するためには、システム内のアンテナやフィルターなどのコンポーネントの性能向上が非常に重要である。本研究では、高利得アンテナや高効率マイクロ波整流器、さらにシステムの小型化に関する研究が行われている。高利得アンテナについては、誘電体共振器アンテナとアレーアンテナの設計法に基づいた、広帯域で高利得なアンテナの研究が行われている。また、システムの小型化を実現するためには、高性能フィルタアンテナ技術の研究も行われている。さらに、整流効率向上のためには、マイクロ波の非線形回路理論に基づいた、広い周波数帯域でかつ広いダイナミックレンジを持つ高効率なマイクロ波整流回路の開発も行われている。今年度の主な研究成果は以下のと通りである。(1) 誘電体共振器を用いた広帯域で高利得なアレーアンテナを提案し、アンテナ利得の向上とアンテナ帯域幅の拡大に成功し、遠隔地における高効率な無線電力伝送のシステムに適用している。(2) システムの小型化と一体化を実現するために、フィルタとアンテナを一体化し、フィルタ特性を備えた高利得アンテナの開発に成功し、送受電アンテナの利得と伝送効率を改善している。ここで使用されているアンテナは、平面レンズアンテナの技術と組み合わせることで、アンテナの利得が大幅に改善されている。(3) 高調波制御と電力の動的配分技術に基づき、広いダイナミックレンジにおいて、高効率、広帯域の整流器の設計法を提案している。上記の研究成果について、8編のジャーナル論文にまとめられている。そのうち、3編の論文は採択決定済みで、2編は査読中で、残りの3編は執筆中である。

为了提高无线电力传输系统的传输效率，提高系统内天线、滤波器等组件的性能非常重要。本研究主要针对高增益天线、高效微波整流器和系统小型化进行研究。在高增益天线方面，正在研究基于介质谐振器天线和阵列天线设计方法的宽带高增益天线。此外，为了实现系统小型化，正在研究高性能滤波天线技术。此外，为了提高整流效率，基于微波非线性电路理论，人们正在开发具有宽频带和宽动态范围的高效微波整流电路。今年的主要研究成果如下。 (1)我们提出了一种使用介质谐振器的宽带、高增益阵列天线，成功地提高了天线增益并扩大了天线带宽，并将其应用于偏远地区的高效无线电力传输系统。（2）为了实现系统的小型化和集成化，我们通过将滤波器与天线一体化，成功研制出具有滤波器特性的高增益天线，提高了电力发射和接收天线的增益和传输效率。这里使用的天线通过与平面透镜天线技术相结合，显着提高了天线增益。 (3)基于谐波控制和动态功率分配技术，提出了一种宽动态范围内高效、宽带整流器的设计方法。上述研究成果已总结在八篇期刊文章中。其中，三篇论文已被接受，两篇正在接受同行评审，其余三篇正在撰写中。