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» 2022年06月20日 11時30分 公開

ワイヤレス受電用端末の試作に向けたアンテナの設計作業福田昭のデバイス通信(368) imecが語るワイヤレス電力伝送技術(22)(1/2 ページ)

今回は「7.2 アンテナ」と「7.3 アンテナの集積化」の内容について、簡単に解説する。

[福田昭,EE Times Japan]

プリント配線基板にループアンテナを作り込む

 半導体のデバイス技術とプロセス技術に関する世界最大の国際学会「IEDM(International Electron Devices Meeting)」が昨年(2021年)12月11日〜15日に米国カリフォルニア州サンフランシスコで開催された。同年12月17日以降は、インターネットを通じてオンデマンドで録画済みの講演ビデオを視聴可能になった。

 IEDMは12日に「ショートコース」と呼ぶ技術講座をプレイベントとして実施した。その1つである「Emerging Technologies for Low Power Edge Computing (低消費エッジコンピューティングに向けた将来技術)」を共通テーマとする6件の講演の中で、「Practical Implementation of Wireless Power Transfer(ワイヤレス電力伝送の実用的な実装)」が極めて興味深かった。講演者はオランダimec Holst Centreでシニアリサーチャー、オランダEindhoven University of TechnologyでフルプロフェッサーをつとめるHubregt J. Visser氏である。

 そこで本講演の概要を本コラムの第347回から、シリーズでお届けしている。なお講演の内容だけでは説明が不十分なところがあるので、本シリーズでは読者のご理解を助けるために、講演の内容を適宜、補足している。あらかじめご了承されたい。

「7. 放射型ワイヤレス電力伝送の応用例」を構成するサブパートのアウトライン。ワイヤレスの受電端末を試作し、実際に動かすまでを説明している。サブパートは「7.1 整流回路と負荷」「7.2 アンテナ」「7.3 アンテナの集積化」「7.4 試作例」で構成する。なお表題に「6」とあるのは「7」の誤りだと思われる[クリックで拡大] 出所:imecおよびEindhoven University of Technology(IEDMショートコースの講演「Practical Implementation of Wireless Power Transfer」のスライドから)

 前回では、「7. 放射型ワイヤレス電力伝送の応用例」の最初のサブパートである「7.1 整流回路と負荷」の概要をご説明した。今回は続くサブパートである「7.2 アンテナ」と「7.3 アンテナの集積化」の内容を簡単に解説しよう。

アンテナの大きさは波長の半分以下で済む

 試作を前提としているので、ここではプリント配線基板にループアンテナを形成することを考えた。ワイヤレス伝送にはマイクロ波帯の高周波を使うので、おおよその寸法は波長の半分以下とかなり小さい。アンテナの放射パターンと放射効率はアンテナ配線の配線長と配線幅によって大きく変化する。ループは1本ではなく、いくつものアームを備える。アームを追加することで、アンテナの入力インピーダンスを調整しやすくなる。

プリント配線基板に形成するループアンテナのパターンと各部の寸法[クリックで拡大] 出所:imecおよびEindhoven University of Technology(IEDMショートコースの講演「Practical Implementation of Wireless Power Transfer」のスライドから)
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