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J-GLOBAL ID：201802245785441954   整理番号：18A0854675

容量性および抵抗性MEMSアクチュエータのためのマイクロスケール超高周波共振無線電力供給【JST・京大機械翻訳】

Microscale ultrahigh-frequency resonant wireless powering for capacitive and resistive MEMS actuators

著者 (11件)： Mita Yoshio (Department of Electrical Engineering and Information Systems, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1, Hongo Bunkyo-ku, 113-8656 Tokyo, Japan) ,  Mita Yoshio (VLSI Design and Education Center, The University of Tokyo, 2-11-16, Yayoi Bunkyo-ku, 113-8656 Tokyo, Japan) ,  Mita Yoshio (LIMMS, CNRS-UTokyo IIS, UMI 2820, 4-6-1, Komaba Meguro-ku, 153-8505 Tokyo, Japan) ,  Sakamoto Naoyuki (Department of Electrical Engineering and Information Systems, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1, Hongo Bunkyo-ku, 113-8656 Tokyo, Japan) ,  Usami Naoto (Department of Electrical Engineering and Information Systems, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1, Hongo Bunkyo-ku, 113-8656 Tokyo, Japan) ,  Frappe Antoine (IEMN-ISEN, CNRS UMR 8520, 41, Boulevard Vauban, 59046 Lille cedex, France) ,  Higo Akio (VLSI Design and Education Center, The University of Tokyo, 2-11-16, Yayoi Bunkyo-ku, 113-8656 Tokyo, Japan) ,  Stefanelli Bruno (IEMN-ISEN, CNRS UMR 8520, 41, Boulevard Vauban, 59046 Lille cedex, France) ,  Shiomi Hidehisa (Graduate School of Engineering Science, Osaka University, 1-3, Machikaneyamacho Toyonaka, 560-8531 Osaka, Japan) ,  Bourgeois Julien (FEMTO-ST Institute, Univ. Bourgogne Franche-Comte, CNRS, Montbeliard, France) ,  Kaiser Andreas (IEMN-ISEN, CNRS UMR 8520, 41, Boulevard Vauban, 59046 Lille cedex, France)
資料名： Sensors and Actuators. A. Physical  (Sensors and Actuators. A. Physical)
巻： 275  ページ： 75-87  発行年： 2018年 
JST資料番号： B0345C  ISSN： 0924-4247  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： オランダ (NLD)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 本論文では,マイクロ電気機械システム(MEMS)アクチュエータのための汎用チップレベル無線駆動法を提示した。MEMSアクチュエータは結合LCR共振回路の電気部品として集積され,超高周波(UHF)無線周波数(RF)波を通して送られるエネルギーを整流する。2つのタイプのアクチュエータを,提案した方法を用いて遠隔駆動した:R成分として用いた熱(バイモルフ)アクチュエータと共鳴受信回路のC成分として用いた容量(櫛駆動)アクチュエータ。電力効率15.8%で7.05mWの電力を移動する13Ω熱アクチュエータの遠隔作動を実証した。このことは,90μmの距離にわたって,500μm直径5.5ターン平面コイルアンテナを用いて達成された。インピーダンス整合構成(Z_o=50Ω)を用いたとき,65μmの距離にわたる効率は55.6%と測定され,それは簡単なインダクタ結合のそれより8.2倍大きかった。提案した方法は,脆弱なMEMSがシステムの上に置かれ,環境と直接的にインタフェイスする必要がある将来の展開シナリオに適用することができる(従って,破壊する傾向がある)。MEMSとエネルギー受信回路をチップ上にモノリシックに製作し,他のエネルギー送信機チップ上に置くことを提案した。それにより,MEMSチップは,(a)MEMSチップが破壊されると容易に置き換えられ,(b)MEMSチップが配線ケーブル限界を超えて移動できるように,電気フィードスルーを避けることができる。本論文では4つの特徴を強調した。(1)MEMSアクチュエータの支配方程式が電圧および/または電流の二乗を含むという事実により,MEMS自身はRFエネルギーを整流でき,それにより,付加的整流成分(例えばダイオード)を用いた他のRFトランシーバ回路よりも高いシステムレベルの効率を確保することができる。(2)同じ設計の送信機と受信機使用コイルの両方で,そのサイズはMEMSアクチュエータ(数百μm)のそれらと等価である。さらに,それらは,従来の送信機(f_s≒MHz)と比較して,はるかに高い自己共振周波数(f_s>GHz)のため,UHFで操作することができた。さらに,LCR共振回路を用いることにより,(3)伝送効率を向上させることができるだけでなく,(4)LC共振のため,容量性MEMSアクチュエータの駆動電圧を多重化することが可能である。電圧増倍は静電MEMS動作に対して非常に有用であるが,これは運動がMEMS静電容量を横切る電圧の二乗に比例するからである。本論文では,熱(抵抗)および静電(容量)アクチュエータの両方に対して,無線動作の包括的設計,実装および実証を示した。遠隔操作は,MEMSの機械的共振周波数を刺激するために,正弦波信号の機械的共振および振幅変調なしで,MEMSに対するオンオフキーイングを含んだ。Copyright 2018 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： *共振 ,  アンテナ ,  送信機 ,  *電力供給 ,  電流 ,  共振周波数 ,  インピーダンス整合 ,  受信機 ,  静電容量 ,  インタフェイス ,  *MEMS ,  共振回路 ,  *アクチュエータ ,  電圧 ,  *電力

著者キーワード (7件)： 無線MEMS電力供給 ,  超高周波(UHF) ,  無線周波数 ,  共鳴モードエネルギー移動 ,  静電アクチュエータ ,  熱アクチュエータ ,  振幅変調(AM)

分類 (3件)： 共振器  (NC04050Y) ,  固体デバイス製造技術一般  (NC03030V) ,  圧電デバイス  (NC03110I)

タイトルに関連する用語 (9件)： 容量性 ,  抵抗性 ,  MEMS ,  アクチュエータ ,  マイクロスケール ,  超高周波 ,  共振 ,  無線 ,  電力供給