MWE2014 WS03-01 生活環境に存在する電磁波エネルギーからの電力回収 Electromagnetic Energy Harvesting in Living Environment 北沢 祥一 † 鴨田 浩和 † 久々津 直哉 † 小林 聖 † 野瀬 浩一 ‡ 池永 佳史 ‡ 野口 宏一朗 ‡ 吉田 洋一 ‡ Shoichi KITAZAWA † Hirokazu KAMODA † Naoya KUKUTSU † Koichi NOSE ‡ Yoshifumi IKENAGA ‡ Koichiro NOGUCHI ‡ and Yoichi YOSHIDA ‡ †ATR 波動工学研究所 ‡ルネサスエレクトロニクス株式会社 概要 我々は、非常時の電源やバッテリーレスシステムへの展開を考え、生活環境に存在する放送・通信用 の電磁波からのエネルギーハーベスティングの研究開発を行ってきた。本研究では、複数の周波数帯か らの電磁波エネルギーを 1m 2 のアンテナパネルで回収し、規定した電力束密度(286μW/m 2 )の環境下 において 1.5V、100µW の電力を回収することを目標と設定した。開発した電磁波からのエネルギー回 収システムのイメージを左図に示す。国内各地での電測結果から、 215MHz 帯の V-High マルチメディア 放送、500MHz 帯の地上波デジタル放送、800MHz 帯の携帯電話基地局からの電磁波を回収対象に選定 し、 3 周波数帯を受信する高効率なアンテナパネル、受信した電磁波を直流に変換する RF-DC 変換回路、 得られた DC 電力を集約し 1.5V に変換する DC/DC 回路の開発を行った。これらを組み合わせて電磁波 エネルギー回収パネルを試作・評価した結果、右図に示す電波暗室での評価環境において、 1.5V、 120µW の出力を得た。さらに、センサを搭載した 2.4GHz 帯の ZigBee 端末を駆動できることを確認した。また、 評価環境より低い電力束密度の実環境でも実験を行い、低消費電力の LCD 温度計の連続駆動ができる ことを確認した。 図 電磁波エネルギー回収システムのイメージ 図 電波暗室での実験 Abstract We have conducted research and development of electromagnetic harvesting from ambient radio waves. The goal of this project is to obtain 1.5V, 100μW DC output with 1m 2 harvesting panel under defined environment condition. To achieve this, we have developed a triple band harvesting panel with 1m 2 size that comprises highly-efficient antennas, RF-DC conversion circuits, and DC/DC circuits. The developed panel has achieved more than 120 μW of power generation at 1.5 V under a defined environment in an anechoic chamber. RPHパ ネ ル 送 信 側 距 離 約 11m 送信信号 形式 負荷抵抗 [kΩ] 出力電圧 [V] 出力電力 [μW] CW 11 1.22 136 18 1.47 120 変調 13 1.26 124 20 1.46 106 DC出力 1.5V, 100μW アプリケーション DC/DC 回路 RF-DC 変換回路 アンテナ -20dBm 1 n 放送局 送信所 携帯電話等 基地局 RPHパネル 1 n
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MWE2014 WS03-01
生活環境に存在する電磁波エネルギーからの電力回収Electromagnetic Energy Harvesting in Living Environment
Abstract We have conducted research and development of electromagnetic harvesting from ambient radio
waves. The goal of this project is to obtain 1.5V, 100μW DC output with 1m2 harvesting panel under defined environment condition. To achieve this, we have developed a triple band harvesting panel with 1m2 size that comprises highly-efficient antennas, RF-DC conversion circuits, and DC/DC circuits. The developed panel has achieved more than 120 μW of power generation at 1.5 V under a defined environment in an anechoic chamber.
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