成層圏プラットフォームに向けたマイクロ波電力伝送システム検討

中本　悠太
長谷川　直輝
太田　喜元
篠原　真毅

（システム開発・ソフトウェア開発論文）

誌名
電子情報通信学会論文誌 B   Vol.J104-B    No.8    pp.702-710
発行日: 2021/08/01
早期公開日: 2021/04/07
Online ISSN: 1881-0209
DOI: 10.14923/transcomj.2020JBP3062
論文種別: 論文
専門分野: アンテナ・伝搬
キーワード: 
マイクロ波電力伝送,  無線電力伝送,  成層圏プラットフォーム,  フェーズドアレーアンテナ,  

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あらまし: 
通信エリア拡大や災害時通信に向けた新しい通信プラットフォームとして成層圏プラットフォームが注目を集めている．成層圏プラットフォームは高度20kmの成層圏に無人航空機を滞空させて，通信基地局として用いる通信プラットフォームである．この成層圏プラットフォームを長期間運用するためには無人航空機への軽量で安定した電力供給源が必須である．飛行時の給電方法の一つとして，マイクロ波電力伝送が提案されている．マイクロ波電力伝送は電波を用いることで，遠い距離でも無線で高効率に送電できる．これまで成層圏プラットフォームへのマイクロ波送電システムとして1980年代にNASAによってアンテナ形状や高度，コストなどを元に詳細な検討が行われてきた．しかし，近年になり細長いソーラープレーン型の無人航空機やミリ波帯の高周波回路の研究開発が進められており，実現可能性を帯びている．更に，先行研究では飛行経路を考慮した飛行経路全体での平均伝送効率については検討されていない．そこで，本研究では細長い無人航空機の形状に合わせた受電アンテナを想定し，高周波化による送電アンテナの小規模化を検討する．更に送電アンテナ形状，周波数，更にはビーム精度や飛行経路まで検討して，飛行経路全体で高い平均伝送効率が得られるシステム構成や要件を明らかにする．