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2017年4月23日 (日)

SDRplayで見た充電開始時のQiの出力周波数変化

 最近、SDRplay RSP2を購入したので、SDRunoとの組み合わせで、色々な信号を受信して遊んでいます。
 今までは、DVB-T用ドングルとSDR Touchの組み合わせだったので、下限周波数が20MHz付近だったのですが、RSP2では下限周波数が1kHzとなっています。
 手元にある電子装置で、低い周波数の信号を発生するものはないかと探してみたら、Qi規格のワイヤレス充電器(Seneo 3 Coils Wireless Charger Model:SWC2)がありました。

 下記の資料によれば、Qiでは「スイッチング周波数は100kHz程度」とのことです。

  Qi規格に準拠したワイヤレス充電器のノイズ対策手法
  http://www.murata.com/ja-jp/about/newsroom/techmag/metamorphosis18/appnote/02

 また、以下の資料によれば、出力制御のために出力周波数が100-200KHzの範囲で制御されるようです。

  Introduction to Wireless Power
  http://www.emcchicago.org/pres/ti0415.pdf
  Resonant Power Transfer - Switching Frequency Variation (p.22)

Qi_resonant_power_transfer_switchin
  "Power control by changing the frequency, moving along the resonance curve; about100-200KHz for Qi"
(上記URLから抜粋引用)

 受信側の共振周波数は固定(約100kHz)で、送信側の周波数は受信側の共振周波数より上側(100-200KHz)で可変になっているようです。
 負荷が重くなって電圧が低下すると、送信周波数を下げることにより共振カーブの山を登って電圧を高めて安定化動作を行っているようです。

 周波数の変化を実際に確認してみました。
 実験環境は以下の通りです。

  Qi Wireless Charger: Seneo SWC2
  充電対象スマホ:ELUGA X P-02E 
    受信機:SDRplay RSP2(1kHz-2GHz)
    SDR表示アプリ:SDRuno
    PC:ThinkPad X230 (windows 7)
    アンテナ:ミニコンポ付属のAM用ループアンテナ(29.1μH)

 結果は以下の通りです。

【YouTube動画】

【待機中】(約240kHz帯域で表示)
Qi_spectrum__no_load

【充電中】(約240kHz帯域で表示)
Qi_spectrum__charging

【充電器電源オフ】(約10MHz帯域で表示)
Qiharmonics_power_off

【待機中】(約10MHz帯域で表示)
Qi_harmonics_stadn_by

 待機中は約170kHzであり、負荷が掛かると約110kHzまで下がっています。
 待機中でも高調波が結構発生しているようなので、充電が必要なときのみ電源を入れるようにしたほうがいいかもしれません。

 低調波(?)も発生しているように見えますが、単に見えているだけ?

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