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固有技術開発

 

無線電力伝送技術

近年注目が高まっている無線電力伝送技術の開発を進めています。龍谷大学 石崎研究室のご指導をいただき、特に伝送距離を伸ばすことが可能となる共振器結合方式に関する設計技術の構築を進めています。

【知財権】
特許第5952662  「無線電力伝送装置」

 

※共振結合コイルの設計技術(開発中)

無線電力伝送技術
基板コイル 銅線コイル
基板コイル 銅線コイル

 

 

 

 

 

※共振結合コイルの設計事例

送電用コイル (直径5cm,スパイラル巻き) 送電用コイル (直径5cm,エッジワイズ巻き)
受電用コイル (直径1cm、2層)

 

送電用コイル
(直径5cm,スパイラル巻き)
送電用コイル
(直径5cm,エッジワイズ巻き)
受電用コイル
(直径1cm2層)
伝送効率の測定結果
図.伝送効率の測定結果

3Dフリーアクセス無線電力伝送を実現するための要素技術

3Dフリーアクセス無線電力伝送を実現するための要素技術

【参考】無線電力伝送の方式と特長

 

動作原理 等価回路(ブロック図) 特徴
電磁誘導
方式
電磁誘導 方式 電磁誘導 方式
~数cm

高い

磁界
共振器結合
方式
共振器結合 方式 共振器結合 方式
~数m

高い

電磁界
(主に磁界)
電界結合
方式
電界結合 方式 電界結合 方式
~数mm

高い

電界
マイクロ波
方式
マイクロ波 方式 マイクロ波 方式
~数百km

低い

電波
(マイクロ波)

 

高効率マイクロ波電力増幅技術

モバイル通信分野では送受信されるデータの増大に伴い、通信の高速化、大容量化が進められており、低消費電力化がますます重要となっています。

これに貢献する技術として、東北大学 電気通信研究所 21世紀情報通信研究開発センターのご指導の下、送信電力増幅器の高調波注入による高効率化技術の開発しました。

本開発の一部は科学技術振興機構 開発成果最適展開支援プログラム(A-STEP)の支援を受けて⾏われました。
以下にA-STEP 開発成果の概要をご紹介いたします。

■A-STEP開発成果概要

(1)適用プログラム:

A-STEP産学共同促進ステージ(ハイリスク挑戦タイプ)

(2)期間:2014/12/1-2017/11/30

(3)研究機関:

東北大学電気通信研究所 21世紀情報通信研究開発センターおよび株式会社Wave Technology

(4)研究テーマ:

低炭素社会に貢献する情報通信用高効率送信電力増幅モジュールの開発

(5)開発成果概要:

本開発では2倍波フィードバックを用いて増幅器に高調波(2倍波)を注入する技術を開発しCMOS電力増幅器、及びGaNドハティ電力増幅器に適用しました。CMOS電力増幅器ではACLR=-38dBc時の電力付加効率改善量2.2%、GaNドハティ電力増幅器では8dBバックオフ時電力付加効率改善量2.6%をそれぞれ達成し、本技術が高効率化に有効であることを確認しました。

高調波注入CMOS電力増幅器 (f=2.2GHz)
高調波注入CMOS電力増幅器 (f=2.2GHz)

高調波注入CMOS電力増幅器の特性評価結果
高調波注入CMOS電力増幅器の特性評価結果

高調波注入ドハティ電力増幅器 (f=2.6GHz)
高調波注入ドハティ電力増幅器 (f=2.6GHz)

高調波注入ドハティ電力増幅器の特性評価結果
高調波注入ドハティ電力増幅器の特性評価結果

【取得特許】

  • 特許第5713197号 「バラン」
  • 特許第5829885号 「バラン」

【出願中】

  • 特開2016-076752 「プシュプル電力増幅器」
  • 特開2018-007087 「バラントランスおよびそれを用いた電力増幅器」
  • WO/2017/104814 「バラントランスおよびそれを用いた電子機器」
  • WO/2018/109930 「ドハティ増幅器」

【関連ページ】 WTIの高周波・無線技術全般についてはこちらをクリックしてください

■高周波(RF)・無線関連その他サービスご紹介
高周波(RF)・無線 設計受託
高周波(RF)電力増幅器開発
各種高周波(RF)部品開発
無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託
高周波マッチング工房
高周波開発インサイドストーリー ~「貴重な存在」と云われるからこそ、「責任」と「やりがい」がある~

■参考資料

電波の周波数による分類・定義

高周波(RF)・無線関連ブログ

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電子回路設計 ヒントPLUS☆(高周波(RF)・無線関連)

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高周波の電力増幅器| 評価系紹介 |WTI(高周波電力増幅器評価系のご紹介)

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【当ページ関連の資料タイトル】
●「高周波(RF)回路設計サービスのご提案」
●「無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託」

 

学会発表実績

 

2016年
  • 寺嶋一真, 藤井憲一, 高木直, 坪内和夫, 亀田卓,末松憲治, “2倍波分波機能を備えた2GHz帯超小型CMOSオンチップバラン” 2016信学総大 C-2-55, Mar. 2016
  • 寺嶋一真, 藤井憲一, 高木直, 亀田卓,末松憲治,坪内和夫,”N本結合線路でなる2GHz帯超小型CMOSオンチップバラン”.2016 信学ソ大 C-2-64,Sep. 2016
2014年
  • 藤井憲一, 寺嶋一真, 園田琢二, 高木直, 中山英太, 亀田卓, 末松憲治, 坪内和夫, “2GHz Si-CMOS トリプルカスコードプシュプル電力増幅器”.2014 信学総大 C-2-3,Mar. 2014
  • 寺嶋一真, 藤井憲一, 園田琢二, 高木直, 中山英太, 亀田卓, 末松憲治, 坪内和夫, “樹脂多層基板による分波機能を備えた2GHz帯バラン回路”.2014 信学総大 C-2-47,Mar. 2014
  • Kazuma Terajima, Kenichi Fujii,
    Takuji.Sonoda, Tadashi Takagi, Eita Nakayama, Suguru Kameda, Noriharu
    Suematsu, Kazuo Tsubouchi, “A 2.0GHz CMOS Triple Cascode Push-Pull
    Power Amplifier with Second Harmonic  Injection for Linearity
    Enhancement” in Microwave Conference (EuMC), 2014 44th European, Rome,
    2014, pp. 1265-1268.
  • Kazuma Terajima, Kenichi Fujii,
    Takuji.Sonoda, Tadashi Takagi, Eita Nakayama, Suguru Kameda, Noriharu
    Suematsu, Kazuo Tsubouchi, ” Linearization
    of CMOS triple cascode push-pull power amplifiers by second harmonic
    feedback ” in 2014 Asia-Pacific Microwave Conference, Sendai,
    Japan, 2014, pp. 107-109.
  • Kenichi Fujii, Kazuma Terajima, Takuji
    Sonoda,Tadashi Takagi, Suguru Kameda, Noriharu Suematsu, Kazuo Tsubouchi
    “The improvement of efficiency in L-band 10W GaN HEMT power amplifier
    by harmonic injection, in 2014 Asia-Pacific Microwave Conference, Sendai,
    Japan, 2014, pp. 786-788.]
2013年
  • 寺嶋一真, 藤井憲一園田琢二,高木直,中山英太,亀田卓,末松憲治,坪内和夫,”2.0GHz
    Si-CMOS トリプルカスコード電力増幅器”.2013 信学ソ大 C-2-28,Sep. 2013
2012年
  • 石田哲也, 石崎俊雄, 淡井郁雄, “受電体の設置角度に依存しないシームレスな非接触給電” , 信学技報告, WPT2012-04(2012-05)
2010年
  • 藤井憲一,辻岡孝作, 高木直, “L帯10W
    GaN HEMT増幅器の高調波注入による効率改善効果の実験的検討”,信学技報,MW2010-121(2010-11)

 

過去の開発事例

※ニッケル水素二次電池の急速充放電・劣化抑制技術
充電中の電池の劣化反応に着目して充電制御することにより急速充電、劣化抑制を実現する技術を開発
 (特許第5372208)

充電制御模式図
分極電圧挙動の異常を検知して
可変充電電流制御を行うことで過充電を防止
充電制御模式図

 

 

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