JP2013081367A

JP2013081367A - Power transmission apparatus

Info

Publication number: JP2013081367A
Application number: JP2013011362A
Authority: JP
Inventors: Koyo Honma; 幸洋本間; Takuo Sasaki; 拓郎佐々木; Hiroyuki Sato; 裕之佐藤; Koji Naemura; 康次苗村; Kazuhiro Nishida; 和広西田; Manabu Sawa; 学澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-01-05
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2030-01-05
Also published as: JP5696728B2; JP2011142708A; JP5327059B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power transmission apparatus used for a wireless power transmission system capable of achieving high electric power at a rectenna base station from a microwave transmitted from each power transmission apparatus with high efficiency without causing an increase in a circuit scale.SOLUTION: The power transmission apparatus includes a phase control section that corrects a phase deviation between each of microwaves transmitted by a microwave transmission antenna and microwaves transmitted from other power transmission apparatuses for transmitting microwaves to a rectenna base station, which is caused by each distance change of the plurality of power transmission apparatuses, on the basis of each command signal from a phase monitor control section of the rectenna base station and that increases a radio field intensity received by a REV reception antenna of the rectenna base station.

Description

この発明は、太陽光を受けて光電変換し、得られた電力をもとに生成したマイクロ波を複数の送信装置から送信し、これを受信装置により受信して電力を生成する無線電力伝送システムに用いる電力送信装置に関するものである。 The present invention relates to a wireless power transmission system that receives sunlight and performs photoelectric conversion, transmits microwaves generated based on the obtained power from a plurality of transmitting devices, and receives the received power by receiving devices to generate power. The present invention relates to a power transmission device used in

例えば、特許文献１には、宇宙空間の軌道上に配置された発電用の衛星から、地上の受信装置へマイクロ波による電力伝送を行う従来の無線電力伝送システムが記載されている。この従来の無線電力伝送システムでは、発電用の衛星において、レクテナ基地局から送信されるパイロット信号を受信し、レクテナ基地局に対してパイロット返信信号を送信するというものである。パイロット信号はスペクトル拡散変調がされており、各衛星ごとにパイロット信号を識別して基準位相を取り出す。一方、パイロット返信信号にもスペクトル拡散変調が施され、レクテナ基地局において、各パイロット返信信号の位相情報を抽出して各発電用の衛星の位相遅延が求められ、この位相遅延をパイロット信号の位相に反映するフィードバック系を形成することによって、各発電用の衛星からのマイクロ波の位相を揃え、より大きな電力を得ようとするものである。 For example, Patent Literature 1 describes a conventional wireless power transmission system that performs microwave power transmission from a power generation satellite disposed on an orbit in outer space to a ground receiving device. In this conventional wireless power transmission system, a power generation satellite receives a pilot signal transmitted from a rectenna base station, and transmits a pilot reply signal to the rectenna base station. The pilot signal is subjected to spread spectrum modulation, and the pilot signal is identified for each satellite to extract the reference phase. On the other hand, spread spectrum modulation is also applied to the pilot reply signal, and the rectenna base station extracts the phase information of each pilot reply signal to obtain the phase delay of each power generation satellite. By forming a feedback system that reflects the above, the phases of the microwaves from the power generation satellites are aligned to obtain a larger amount of power.

特開２００５−３１９８５３号公報JP 2005-319853 A

特許文献１に記載された従来の無線電力伝送システムによれば、地上のレクテナ基地局では、送信するパイロット信号の拡散変調を行い、受信したパイロット返信信号の逆拡散復調を行う回路と、逆拡散により得られた各衛星ごとのパイロット返信信号の位相を比較して、これを一致させるべくフィードバックする回路が必要となり、設備が増大するという問題点がある。また、軌道上の各衛星においても、パイロット信号を逆拡散復調し、パイロット返信信号を拡散変調して生成するための回路が必要となり、回路規模が増大するという問題点とともに、これらの回路を駆動するための電力が必要となり、光電変換によって生成された電力の一部がパイロット信号関係の回路によって消費され、全体の発電効率が低下するという問題点もあった。 According to the conventional wireless power transmission system described in Patent Document 1, the terrestrial rectenna base station performs spread modulation on a pilot signal to be transmitted and performs despread demodulation on a received pilot reply signal, and despreading Therefore, it is necessary to provide a circuit for comparing the phases of the pilot return signals for the respective satellites obtained by the above and feeding them back so as to make them coincide with each other. In addition, each satellite in orbit requires a circuit for despreading and demodulating the pilot signal and spreading and modulating the pilot reply signal, which increases the circuit scale and drives these circuits. Therefore, a part of the electric power generated by the photoelectric conversion is consumed by the circuit related to the pilot signal, and the whole power generation efficiency is lowered.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、回路規模の増大を招くことなく、より効率的に、各電力送信装置から送信されるマイクロ波からレクテナ基地局において大きな電力を得させることができる無線電力伝送システムに用いる電力送信装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and more efficiently in a rectenna base station from a microwave transmitted from each power transmission apparatus without causing an increase in circuit scale. An object of the present invention is to obtain a power transmission device used in a wireless power transmission system capable of obtaining power.

この発明に係る電力送信装置は、複数の電力送信装置の各々から送信された各々のマイクロ波を受信して合成し、電力を生成するレクテナ、上記レクテナの近傍に設けられ、上記複数の電力送信装置の各々から送信された上記各々のマイクロ波を受信するＲＥＶ用受信アンテナ、上記複数の電力送信装置へパイロット信号を送信するパイロット信号送信アンテナ、および上記複数の電力送信装置の各々に指示を行なう各々のコマンド信号を生成する位相監視制御部を備えているレクテナ基地局に上記各々のマイクロ波を送信する上記複数の電力送信装置の一つであって、上記各々のマイクロ波を上記レクテナ基地局へ送信するマイクロ波送信アンテナと、上記パイロット信号を受信するパイロット信号受信アンテナと、上記パイロット信号受信アンテナにより受信した上記パイロット信号の到来方向を検出する追尾受信機と、上記追尾受信機により検出した上記パイロット信号の上記到来方向に、上記マイクロ波送信アンテナから送信する上記各々のマイクロ波の送信方向が向くように上記送信方向の制御を行うビーム駆動制御部と、上記位相監視制御部からの上記各々のコマンド信号に基づいて、上記複数の電力送信装置の各々の距離変化に起因した、上記マイクロ波送信アンテナが送信する上記各々のマイクロ波と上記レクテナ基地局にマイクロ波を送信する他の電力送信装置から送信されるマイクロ波との間の位相ずれを補正し、上記レクテナ基地局の上記ＲＥＶ用受信アンテナにより受信する電波強度を増大させる位相制御部とを備えたものである。 The power transmission device according to the present invention is provided with a rectenna that receives and synthesizes each microwave transmitted from each of the plurality of power transmission devices and generates power, and is provided in the vicinity of the rectenna, and the plurality of power transmissions An REV receiving antenna that receives each of the microwaves transmitted from each of the devices, a pilot signal transmitting antenna that transmits a pilot signal to the plurality of power transmission devices, and instructions to each of the plurality of power transmission devices One of the plurality of power transmission devices for transmitting each of the microwaves to a rectenna base station having a phase monitoring control unit for generating each command signal, wherein each of the microwaves is transmitted to the rectenna base station A microwave transmitting antenna that transmits to the pilot signal, a pilot signal receiving antenna that receives the pilot signal, and the pilot signal receiving antenna. A tracking receiver that detects an arrival direction of the pilot signal received by the antenna, and a transmission direction of each microwave transmitted from the microwave transmission antenna in the arrival direction of the pilot signal detected by the tracking receiver And a beam drive control unit that controls the transmission direction so that the transmission direction is directed, and the micro signal caused by a distance change of each of the plurality of power transmission devices based on each command signal from the phase monitoring control unit. Correcting a phase shift between each of the microwaves transmitted by the wave transmitting antenna and a microwave transmitted from another power transmission device that transmits the microwave to the rectenna base station, the REV of the rectenna base station And a phase control unit for increasing the intensity of the radio wave received by the receiving antenna.

この発明によれば、電力送信装置は、レクテナ基地局の生成するコマンド信号に基づいて、複数の電力送信装置の各々の距離変化に起因した、マイクロ波送信アンテナが送信する各々のマイクロ波とレクテナ基地局にマイクロ波を送信する他の電力送信装置から送信されるマイクロ波との間の位相ずれを補正し、レクテナ基地局のＲＥＶ用受信アンテナにより受信する電波強度を増大させる位相制御部とを備えるため、レクテナ基地局において大きな電力を得させることができる。 According to the present invention, the power transmission device, based on the command signal generated by the rectenna base station, causes each microwave and rectenna transmitted by the microwave transmission antenna due to each distance change of the plurality of power transmission devices. A phase control unit that corrects a phase shift with a microwave transmitted from another power transmission device that transmits a microwave to the base station, and increases a radio wave intensity received by the REV receiving antenna of the rectenna base station; Because of this, a large electric power can be obtained at the rectenna base station.

この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システムの構成を表わす構成図である。It is a block diagram showing the structure of the wireless power transmission system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 電力送信装置の位置及び姿勢変化の例を表わす模式図である。It is a schematic diagram showing the example of the position and attitude | position change of an electric power transmission apparatus. 電力送信装置の送信パネルの外形を示す外形図である。It is an external view which shows the external shape of the transmission panel of an electric power transmission apparatus. 電力送信装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of a power transmission device. レクテナ基地局の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of a rectenna base station. 電力送信装置の位相調整を行う処理シーケンスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence which performs phase adjustment of an electric power transmission apparatus. この発明の実施の形態２に係る電力送信装置の位相調整を行う処理シーケンスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence which performs the phase adjustment of the power transmission apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態３に係るレクテナ基地局の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the rectenna base station which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態３に係る電力送信装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the power transmission device which concerns on Embodiment 3 of this invention.

実施の形態１ Embodiment 1

この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システム、電力送信装置及びレクテナ基地局について図１乃至図６を用いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システムの構成図であり、図１（ａ）は離散的に配置される電力送信装置からマイクロ波伝送するケースを、図１（ｂ）は機械的に結合された複数の電力送信装置からマイクロ波伝送するケースを表わしている。尚、図１（ａ）や図１（ｂ）における電力送信装置を含む送信側装置は、宇宙空間に配置されるものや、地球上や成層圏などに配置されるものなどが考えられる。図１（ａ）において、１は太陽光を受けて光電変換して電力を生成し、マイクロ波により送電する電力送信装置である。２は各電力送信装置１の基準信号の源振信号を統制する源振統制装置であり、３は源振統制装置２からの基準信号を受信する受信アンテナであるが、源振統制装置２と各電力送信装置１との間の基準信号の送受信は、無線伝送であっても有線伝送であっても良い。また、源振統制装置２に無線伝送システムの管理（故障診断等）機能を持たせて、源振統制装置２と各電力送信装置１との間で制御信号の送受信を行うものとしても良い。４は電力送信装置２からのマイクロ波を受信して電力を生成するレクテナ基地局であり、５は複数のマイクロ波受信アンテナからなるレクテナである。レクテナ基地局４は後述するパイロット信号送信アンテナを有し、電力送信装置１へ向けてパイロット信号を送信する。レクテナ５及びパイロット信号送信アンテナはレクテナ基地局４の一部をなす。図１（ｂ）において、６は複数の電力送信装置１を結合する機械的構造体であり、源振統制装置２と各電力送信装置１との間で基準信号の送受信や更には制御信号の送受信を行うことについては上述のとおりである。 A wireless power transmission system, a power transmission device, and a rectenna base station according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a wireless power transmission system according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A shows a case where microwave transmission is performed from discretely arranged power transmission apparatuses. Represents a case where microwaves are transmitted from a plurality of mechanically coupled power transmission devices. Note that the transmission side device including the power transmission device in FIGS. 1A and 1B may be a device arranged in outer space, a device arranged on the earth, the stratosphere, or the like. In FIG. 1A, reference numeral 1 denotes a power transmission device that receives sunlight to perform photoelectric conversion to generate electric power, and transmits power by microwaves. Reference numeral 2 denotes a source control device that controls the source signal of the reference signal of each power transmission device 1, and reference numeral 3 denotes a receiving antenna that receives the reference signal from the source control device 2. Transmission / reception of the reference signal to / from each power transmission device 1 may be wireless transmission or wired transmission. Alternatively, the source oscillation control device 2 may have a wireless transmission system management (fault diagnosis, etc.) function to transmit and receive control signals between the source oscillation control device 2 and each power transmission device 1. Reference numeral 4 denotes a rectenna base station that receives microwaves from the power transmission device 2 and generates power, and 5 is a rectenna including a plurality of microwave reception antennas. The rectenna base station 4 has a pilot signal transmission antenna, which will be described later, and transmits a pilot signal to the power transmission device 1. The rectenna 5 and the pilot signal transmitting antenna form part of the rectenna base station 4. In FIG. 1B, reference numeral 6 denotes a mechanical structure that couples a plurality of power transmission devices 1. Transmission and reception of reference signals between the source control device 2 and each power transmission device 1, and further control signal The transmission / reception is as described above.

各電力送信装置１はそれぞれマイクロ波をレクテナ基地局４へ向けて送信し、レクテナ基地局４内のレクテナ５によりマイクロ波が受信され合成されるが、このレクテナ５による受信の際に位相が相互にずれていると、レクテナ基地局４で生成される電力は低下することとなる。このような位相のずれは、各電力送信装置１で生成するマイクロ波の基準となる基準信号の位相ずれや、各電力送信装置１（とくに送信パネル部分）の位置変化や姿勢変化を要因として発生する。図２は電力送信装置１に設けられた電力伝送用のマイクロ波送信アンテナ７の位置及び姿勢変化の例を示しており、図２（ａ）はｎ個のマイクロ波送信アンテナ７がほぼ独立に運動して位置や姿勢が変化するケースであり、図１（ａ）に示した離散的配置を用いた場合に顕著に生じる可能性がある。図２（ｂ）はｎ個のマイクロ波送信アンテナ７が一体として位置変化を生じる場合であり、図１（ｂ）に示した機械的構造体７がほぼ剛体とみなせる場合に顕著に生じる可能性がある。図２（ｃ）はｎ個のマイクロ波送信アンテナ７がその一部において位置や姿勢変化を生じる場合であり、図１（ｂ）に示した機械的構造体７が剛体とはできず、柔軟構造物として形成される場合に顕著に生じる可能性がある。 Each power transmission device 1 transmits microwaves to the rectenna base station 4, and the microwaves are received and synthesized by the rectenna 5 in the rectenna base station 4. If it deviates, the electric power produced | generated in the rectenna base station 4 will fall. Such a phase shift occurs due to a phase shift of a reference signal serving as a reference of a microwave generated by each power transmission device 1 and a position change or posture change of each power transmission device 1 (particularly, a transmission panel portion). To do. FIG. 2 shows an example of a change in position and posture of the microwave transmission antenna 7 for power transmission provided in the power transmission device 1. FIG. 2A shows that n microwave transmission antennas 7 are almost independent. This is a case where the position and posture change due to movement, and may occur remarkably when the discrete arrangement shown in FIG. FIG. 2B shows a case where the position of the n microwave transmitting antennas 7 changes as a whole, and this may occur significantly when the mechanical structure 7 shown in FIG. 1B can be regarded as a substantially rigid body. There is. FIG. 2 (c) shows a case where n microwave transmitting antennas 7 change in position and posture in part, and the mechanical structure 7 shown in FIG. 1 (b) cannot be a rigid body and is flexible. When formed as a structure, it may occur significantly.

これらの図２（ａ）乃至図２（ｃ）において、個々のマイクロ波送信アンテナ７に生じている姿勢の変化を方位方向の角度変化θ_ＡＺ、仰角方向の角度変化θ_ＥＬで表わし、位置の変化を１つの仮想平面Ｓからの距離ΔＬで表わす。姿勢の変化（θ_ＡＺ、θ_ＥＬ）が生じることによって、各電力送信装置１から送信されるマイクロ波の方向がレクテナ５の方向からずれるので、これを補正するためにパイロット信号が用いられる。即ち、各電力送信装置１はパイロット信号を受信して到来方向を求め、パイロット信号の到来方向へマイクロ波の送信方向が向くように制御される。また、位置の変化ΔＬが生じることによって、各電力送信装置１から送信されるマイクロ波は各装置ごとにその変化ΔＬ分の位相ずれを生じることになる。この位置変化ΔＬに起因して生じる位相ずれを補正するための装置構成について検討する必要が生じるものである。 2 (a) to 2 (c), the change in posture occurring in each microwave transmitting antenna 7 is represented by an azimuth angle change θ _AZ and an elevation angle change θ _EL , and The change is represented by a distance ΔL from one virtual plane S. When the posture changes (θ _AZ , θ _EL ) occur, the direction of the microwaves transmitted from each power transmission device 1 is deviated from the direction of the rectenna 5, and thus a pilot signal is used to correct this. That is, each power transmission device 1 receives the pilot signal, obtains the arrival direction, and is controlled so that the transmission direction of the microwave is directed to the arrival direction of the pilot signal. Further, when the position change ΔL occurs, the microwave transmitted from each power transmission device 1 causes a phase shift corresponding to the change ΔL for each device. It is necessary to examine the device configuration for correcting the phase shift caused by the position change ΔL.

次に、この発明の実施の形態１に係る電力送信装置及びレクテナ基地局の構成を図３乃至図５に基づき説明する。図３は電力送信装置１に設けたマイクロ波送信アンテナ７の送信パネルの外形を示す外形図であり、８は基板、９は基板８の面上にアレイ配置され、マイクロ波を送信する複数の送信アンテナ素子、１０はパイロット信号を受信するパイロット信号受信アンテナである。送信アンテナ素子９は基板８の面上にアレイ配置されており、基板８に設けた給電線路によりマイクロ波給電されている。図４は電力送信装置１の構成を示す機能ブロック図である。図４において、１１は源振統制装置２から入力される基準信号の入力端子、１２は基準信号を逓倍しキャリア信号を出力する逓倍器、１３はキャリア信号の位相を調整する移相器、１４はキャリア信号を分配する分配器、１５は分配されたキャリア信号を位相調整する移相器、１６はキャリア信号を増幅する増幅器である。１７は光電変換部であり、光電変換部１７にて生成した電力を増幅器１６へ入力して所定の電力レベルのマイクロ波が生成され、増幅器１６に接続された送信アンテナ素子９から空間へ放射される。増幅器１６と送信アンテナ素子９との接続は、１対１に接続されていても良いし、１対４のように１個の増幅器１６に対して複数個の送信アンテナ素子９が接続されるものでも良い。１８はパイロット信号受信アンテナ１０から得られる和信号及び差信号に基づきパイロット信号の到来方向（θ_ＡＺ、θ_ＥＬ）を求める追尾受信機であり、１９はパイロット信号の到来方向（θ_ＡＺ、θ_ＥＬ）へ送信アンテナ素子９から送信するマイクロ波が向くように各移相器１５の位相量を求めるビーム駆動制御部である。２０は追尾受信機１８により受信したパイロット信号の和信号からコマンド信号を復調する復調器、２１は電力送信装置１に付された識別符号（この識別符号を自己の識別符号として記憶しているものとする。）と、復調器２０により復調して検出された制御信号に含まれる識別符号とを比較し、符号が一致している場合に、制御信号に含まれるコマンドを出力するコマンド判別器、２２はコマンド判別器２１からのコマンドに基づき、素子電界ベクトル回転法（ＲＥＶ法：ＲＥＶは、ＲｏｔａｔｉｎｇＥｌｅｍｅｎｔＥｌｅｃｔｒｉｃＦｉｅｌｄＶｅｃｔｏｒの略語）に関連する位相調整制御を行うＲＥＶ制御部、２３は移相器１３及び移相器１５に対して位相設定する位相制御部である。 Next, configurations of the power transmission apparatus and the rectenna base station according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an external view showing the external shape of the transmission panel of the microwave transmission antenna 7 provided in the power transmission device 1, wherein 8 is a substrate, 9 is an array arranged on the surface of the substrate 8, and a plurality of microwaves are transmitted. The transmitting antenna element 10 is a pilot signal receiving antenna that receives a pilot signal. The transmitting antenna elements 9 are arranged in an array on the surface of the substrate 8 and are microwave-fed by a feed line provided on the substrate 8. FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the power transmission device 1. In FIG. 4, 11 is an input terminal for a reference signal input from the source control device 2, 12 is a multiplier for multiplying the reference signal and outputting a carrier signal, 13 is a phase shifter for adjusting the phase of the carrier signal, 14 Is a distributor that distributes the carrier signal, 15 is a phase shifter that adjusts the phase of the distributed carrier signal, and 16 is an amplifier that amplifies the carrier signal. Reference numeral 17 denotes a photoelectric conversion unit. The power generated by the photoelectric conversion unit 17 is input to the amplifier 16 to generate a microwave having a predetermined power level, and is radiated from the transmitting antenna element 9 connected to the amplifier 16 to the space. The The connection between the amplifier 16 and the transmission antenna element 9 may be one-to-one, or a plurality of transmission antenna elements 9 are connected to one amplifier 16 as in one-to-four. But it ’s okay. Reference numeral 18 denotes a tracking receiver that obtains the arrival direction (θ _AZ , θ _EL ) of the pilot signal based on the sum signal and the difference signal obtained from the pilot signal receiving antenna 10, and 19 denotes the arrival direction (θ _AZ , θ _{EL of the} pilot signal). ) Is a beam drive control unit for obtaining the phase amount of each phase shifter 15 so that the microwave transmitted from the transmission antenna element 9 is directed. 20 is a demodulator that demodulates the command signal from the sum signal of the pilot signals received by the tracking receiver 18, and 21 is an identification code attached to the power transmission device 1 (this identification code is stored as its own identification code) ) And an identification code included in the control signal demodulated and detected by the demodulator 20, and when the codes match, a command discriminator that outputs a command included in the control signal, 22 is a REV control unit that performs phase adjustment control related to the element electric field vector rotation method (REV method: REV is an abbreviation of Rotating Element Electric Field Vector) based on a command from the command discriminator 21, and 23 is a phase shifter 13 And a phase control unit for setting a phase with respect to the phase shifter 15.

図５はレクテナ基地局の構成を示す機能ブロック図である。図５において、２４はレクテナ５により受信したマイクロ波を整流して合成し電力生成する整流合成部であり、２５は電力送信装置１から送信されたマイクロ波を受信するＲＥＶ用受信アンテナであり、２６はＲＥＶ用受信アンテナにより受信したマイクロ波の電波強度と位相を検出する受信機である。ここで、レクテナ５とＲＥＶ用受信アンテナ２５とは、ともに電力送信装置１の複数の送信アンテナ素子９から送信されるマイクロ波を受信するものであり、レクテナ５の近傍にＲＥＶ用受信アンテナ２５は配置されるが、好ましくはレクテナ５の開口面上の略中央にＲＥＶ用受信アンテナ２５を設ける。２７は電波強度Ｐを監視し、各電力送信装置１の位相制御を行う位相監視制御部である。２８はパイロット信号を生成し出力するパイロット信号送信部、パイロット信号送信部２８において、２９は位相監視制御部２７から出力されるコマンド信号（制御対象の電力送信装置１の識別符号を含む）によりパイロット信号の搬送波を変調する変調器、３０はパイロット信号を増幅等してパイロット信号送信アンテナ３１へ出力する送信機である。 FIG. 5 is a functional block diagram showing the configuration of the rectenna base station. In FIG. 5, reference numeral 24 denotes a rectifying / combining unit that rectifies and combines the microwaves received by the rectenna 5 to generate electric power, and 25 denotes a REV receiving antenna that receives the microwaves transmitted from the power transmission device 1. Reference numeral 26 denotes a receiver for detecting the radio wave intensity and phase of the microwave received by the REV receiving antenna. Here, both the rectenna 5 and the REV receiving antenna 25 receive microwaves transmitted from the plurality of transmitting antenna elements 9 of the power transmitting apparatus 1, and the REV receiving antenna 25 is located in the vicinity of the rectenna 5. Preferably, the REV receiving antenna 25 is provided at the approximate center on the opening surface of the rectenna 5. Reference numeral 27 denotes a phase monitoring control unit that monitors the radio wave intensity P and controls the phase of each power transmission device 1. Reference numeral 28 denotes a pilot signal transmitter that generates and outputs a pilot signal. In the pilot signal transmitter 28, 29 is a pilot based on a command signal (including an identification code of the power transmission device 1 to be controlled) output from the phase monitoring controller 27. A modulator 30 that modulates a carrier wave of the signal is a transmitter 30 that amplifies the pilot signal and outputs the pilot signal to the pilot signal transmitting antenna 31.

次に動作について説明する。レクテナ基地局４のパイロット信号送信アンテナ３１から送信されたパイロット信号は、電力送信装置１のパイロット信号受信アンテナ１０により受信される。図３にはパイロット信号受信アンテナ１０の構成の一例が示されており、この例では、基板８の面上中央に設けた５つのアンテナ素子により構成されている。追尾受信機１８はパイロット信号受信アンテナ１０により受信した信号を合成して、ＡＺ方向の和信号及び差信号を、ＥＬ方向の和信号及び差信号を生成する。追尾受信機１８は、パイロット信号のＡＺ方向及びＥＬ方向が変化することにより、これらの和信号、差信号の値が変化する性質を利用して、パイロット信号の到来方向であるθ_ＡＺとθ_ＥＬとを求め出力する。ビーム駆動制御部１９はパイロット信号の到来方向である（θ_ＡＺ、θ_ＥＬ）方向へマイクロ波送信するために、各移相器１５に設定する位相量を算出し位相制御部２３へ出力し、位相制御部２３は入力された位相量により各移相器１５の位相を設定する。このような動作によって、図２（ａ）乃至図２（ｃ）に示した位置及び姿勢の変化のうち、姿勢により生じるレクテナ基地局４のレクテナ５の方向と電力送信装置１から送信するマイクロ波の方向とのずれが補正される。尚、パイロット信号受信アンテナ１０の構成及び配置は、図３に示すものに限られるものではなく、上記のような追尾受信に利用できるものであればよい。 Next, the operation will be described. The pilot signal transmitted from the pilot signal transmission antenna 31 of the rectenna base station 4 is received by the pilot signal reception antenna 10 of the power transmission device 1. FIG. 3 shows an example of the configuration of the pilot signal receiving antenna 10. In this example, the pilot signal receiving antenna 10 includes five antenna elements provided in the center on the surface of the substrate 8. The tracking receiver 18 synthesizes signals received by the pilot signal receiving antenna 10 and generates a sum signal and a difference signal in the AZ direction and a sum signal and a difference signal in the EL direction. The tracking receiver 18 utilizes the property that the values of the sum signal and the difference signal change when the AZ direction and the EL direction of the pilot signal change, so that θ _AZ and θ _EL which are the arrival directions of the pilot signal are used. And output. The beam drive control unit 19 calculates a phase amount to be set in each phase shifter 15 and outputs the phase amount to the phase control unit 23 in order to perform microwave transmission in the direction of arrival of the pilot signal (θ _AZ , θ _EL ). The phase control unit 23 sets the phase of each phase shifter 15 according to the input phase amount. With such an operation, the direction of the rectenna 5 of the rectenna base station 4 caused by the attitude and the microwave transmitted from the power transmission device 1 among the changes in position and attitude shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c). The deviation from the direction is corrected. Note that the configuration and arrangement of the pilot signal receiving antenna 10 are not limited to those shown in FIG. 3, but may be anything that can be used for tracking reception as described above.

とくに電力送信装置１の初期及び定期メンテナンスにおける各送信アンテナ素子９の位相調整には、ＲＥＶ法を用いた移相器１５の調整方法を用いることができる。図４に示すＲＥＶ制御部２２からは、このＲＥＶ法に基づき位相設定値が出力され、位相制御部２３はＲＥＶ制御部２２から入力された位相設定値により移相器１５の移相を設定する。ＲＥＶ法は複数の移相器１５のうち１つの移相器の位相を回転し、そのときの合成波の電波強度を計測していき、これをすべての移相器１５に対して行い、計測した電波強度に基づき、基板面正面方向への放射電波が最大となる各移相器１５の位相設定値を求めるものである。電波強度の計測には、基板８の面上又は近傍にプローブアンテナを設ける計測方法や、レクテナ基地局４のＲＥＶ用受信アンテナ２５を用いる計測方法がある。 In particular, an adjustment method of the phase shifter 15 using the REV method can be used for phase adjustment of each transmission antenna element 9 in the initial and regular maintenance of the power transmission device 1. The phase setting value is output from the REV control unit 22 shown in FIG. 4 based on the REV method, and the phase control unit 23 sets the phase shift of the phase shifter 15 based on the phase setting value input from the REV control unit 22. . In the REV method, the phase of one phase shifter among a plurality of phase shifters 15 is rotated, and the radio wave intensity of the combined wave at that time is measured, and this is performed for all the phase shifters 15 and measured. Based on the received radio wave intensity, the phase setting value of each phase shifter 15 at which the radiated radio wave in the front direction of the substrate surface is maximized is obtained. The measurement of the radio wave intensity includes a measurement method in which a probe antenna is provided on or near the surface of the substrate 8 and a measurement method using the REV receiving antenna 25 of the rectenna base station 4.

さらに、特開２００１−２０１５２６号公報に詳しく説明されている修正されたＲＥＶ法によれば、合成波の電波強度と位相とを計測していき、これらの計測結果に基づいて、移相器１５を含む給電経路上での位相回転に応じた振幅誤差及び位相誤差の補正を考慮した高精度な位相調整を行うこともできる。図５に示すようにレクテナ基地局４のＲＥＶ用受信アンテナ２５には受信機２６が接続されており、この受信機２６によって、電力送信装置１から送信されたマイクロ波の合成波の電波強度と位相が検出されるので、上記の修正されたＲＥＶ法を用いて、各電力送信装置１ごとに移相器１５の高精度な位相調整を行うこともできる。 Further, according to the modified REV method described in detail in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-201526, the radio wave intensity and phase of the synthesized wave are measured, and based on these measurement results, the phase shifter 15 is measured. It is also possible to perform highly accurate phase adjustment in consideration of amplitude error and phase error correction according to the phase rotation on the power supply path including. As shown in FIG. 5, a receiver 26 is connected to the REV receiving antenna 25 of the rectenna base station 4, and by this receiver 26, the radio wave intensity of the combined wave of the microwaves transmitted from the power transmission device 1 is determined. Since the phase is detected, highly accurate phase adjustment of the phase shifter 15 can be performed for each power transmission device 1 by using the modified REV method.

電力送信装置１の初期及び定期メンテナンスにおいて、各電力送信装置１ごとに単独で行う位相調整では、調整対象とする電力送信装置１はマイクロ波送信し、それ以外の電力送信装置１のマイクロ波送信は停止しておく。各移相器１５の位相を回転して、受信機２６により計測した電波強度（又は電波強度と位相）に基づいて、ＲＥＶ法によって位相調整量を求める演算は位相監視制御部２７で行い、求めた位相調整量をコマンド信号に格納し、パイロット信号に重畳して電力送信装置１へ送信する。電力送信装置１では受信したパイロット信号からコマンド判別器２１によってコマンドを再生し、ＲＥＶ制御部２２により格納された位相調整量を位相制御部２３へ出力する。また、ＲＥＶ法によって位相調整量を求める演算を電力送信装置１のＲＥＶ制御部２２で行うことも可能である。この場合、各移相器１５の位相を回転して、受信機２６により計測した電波強度（又は電波強度と位相）のデータを位相監視制御部２１でコマンドに格納し、パイロット信号に重畳して電力送信装置１へ送信する。ＲＥＶ制御部２２では、再生された電波強度（又は電波強度と位相）のデータに基づきＲＥＶ法によって位相調整量を求める演算を行い、位相調整量を位相制御部２３へ出力する。 In the initial and regular maintenance of the power transmission device 1, in the phase adjustment performed independently for each power transmission device 1, the power transmission device 1 to be adjusted performs microwave transmission, and the microwave transmission of the other power transmission devices 1 Stop. The phase monitoring control unit 27 performs an operation for calculating the phase adjustment amount by the REV method based on the radio wave intensity (or radio wave intensity and phase) measured by the receiver 26 by rotating the phase of each phase shifter 15. The phase adjustment amount stored in the command signal is superimposed on the pilot signal and transmitted to the power transmission device 1. In the power transmission device 1, the command discriminator 21 reproduces the command from the received pilot signal, and the phase adjustment amount stored by the REV control unit 22 is output to the phase control unit 23. Further, the REV control unit 22 of the power transmission device 1 can perform the calculation for obtaining the phase adjustment amount by the REV method. In this case, the phase of each phase shifter 15 is rotated, and the radio wave intensity (or radio wave intensity and phase) data measured by the receiver 26 is stored in the command by the phase monitoring controller 21 and superimposed on the pilot signal. Transmit to the power transmission device 1. The REV control unit 22 performs a calculation for obtaining the phase adjustment amount by the REV method based on the reproduced radio wave intensity (or radio wave intensity and phase) data, and outputs the phase adjustment amount to the phase control unit 23.

次に図６に基づいて、図２（ａ）乃至図２（ｃ）に示した位置変化ΔＬによって生じる電力送信装置１間の位相ずれを補正する処理の一例について説明する。図６は電力送信装置の位相調整を行う処理シーケンスを示すフローチャートであり、この処理は、レクテナ基地局４の位相監視制御部２７によって行われる。いま、電力送信装置１はｎ台あるものとし、レクテナ基地局４内の位相監視制御部２７は、まずステップＳ１において可変数ｋを１とし、ステップＳ２において可変数ｋ＝１に対応する１の電力送信装置１をその識別符号により指定する。ステップＳ３において、位相の変更を指令するコマンド信号（指定した識別符号を含む）をレクテナ基地局４から送信する。識別符号が一致する電力送信装置１は、コマンド信号に基づき、配下の送信パネル全体の位相を一律に所定量変更する。この変更によって、レクテナ基地局４のＲＥＶ用受信アンテナ２５で受信される合成波の電波強度Ｐと位相φが変化し、ステップＳ４において電波強度Ｐと位相φを検出する。位相監視制御部２７はステップＳ５で位相設定数分の検出回数に達したか判定し、繰り返し位相の変更を指令するコマンド信号を送出する。ステップＳ５の判定により、ｋ＝１により指定した電力送信装置１の位相調整を終了し、可変数ｋがｎよりも大きくなっていないことをステップＳ６により判定し、ｋを１増加して、次の電力送信装置１の位相調整に移る。これを順々に各電力送信装置ごとに繰り返して行っていくことにより、合成波の電波強度Ｐと位相φのデータを取得し、ステップＳ８において、ＲＥＶ法に基づく演算によって、それぞれの電力送信装置１の送信パネル全体の位相を一律に変更する位相調整量（移相器１３の位相調整量）を求めることができる。 Next, an example of processing for correcting the phase shift between the power transmission devices 1 caused by the position change ΔL shown in FIGS. 2A to 2C will be described based on FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a processing sequence for adjusting the phase of the power transmission apparatus. This processing is performed by the phase monitoring control unit 27 of the rectenna base station 4. Now, it is assumed that there are n power transmission apparatuses 1, and the phase monitoring control unit 27 in the rectenna base station 4 first sets the variable number k to 1 in step S1 and 1 corresponding to the variable number k = 1 in step S2. The power transmission device 1 is designated by its identification code. In step S <b> 3, a command signal (including a designated identification code) for instructing phase change is transmitted from the rectenna base station 4. Based on the command signal, the power transmission device 1 with the matching identification code uniformly changes the phase of the entire subordinate transmission panel by a predetermined amount. By this change, the radio wave intensity P and the phase φ of the combined wave received by the REV receiving antenna 25 of the rectenna base station 4 change, and the radio wave intensity P and the phase φ are detected in step S4. In step S5, the phase monitoring control unit 27 determines whether the number of detections for the number of phase settings has been reached, and sends a command signal for instructing repeated phase changes. As a result of the determination in step S5, the phase adjustment of the power transmission device 1 designated by k = 1 is completed, it is determined in step S6 that the variable number k is not greater than n, k is increased by 1, and the next Next, the phase adjustment of the power transmission device 1 is started. By repeating this process sequentially for each power transmission device, the data of the radio wave intensity P and the phase φ of the combined wave are obtained, and in step S8, each power transmission device is calculated by calculation based on the REV method. A phase adjustment amount (phase adjustment amount of the phase shifter 13) for uniformly changing the phase of the entire transmission panel of 1 can be obtained.

なお、位相監視制御部２７は、ステップＳ４において電波強度Ｐのみを測定して取得しておき、ＲＥＶ法に基づく演算によって、それぞれの電力送信装置１の送信パネル全体の位相を一律に変更する位相調整量（移相器１３の位相調整量）を求めるようにしてもよい。 Note that the phase monitoring control unit 27 measures and acquires only the radio wave intensity P in step S4, and changes the phase of the entire transmission panel of each power transmission device 1 uniformly by calculation based on the REV method. An adjustment amount (phase adjustment amount of the phase shifter 13) may be obtained.

図５に示したレクテナ基地局４は、位相監視制御部２７が可変数ｋに対応する電力送信装置２の識別符号を指定し（ステップＳ２）、この識別符号を含むコマンド信号を変調器２９へ出力することにより、変調器２９においてパイロット信号にコマンド信号が重畳され、送信機３０で増幅されて送信されることにより、ステップＳ３の「位相の変更を指令する」ことが実行される。図４に示す電力送信装置１は、パイロット信号受信アンテナ１０により受信し追尾受信機１８により合成された和信号を復調して、パイロット信号に重畳されたコマンド信号（識別符号を含む）を再生し、コマンド判別器２１は予め記憶している識別符号と比較して一致する場合にコマンドをＲＥＶ制御部２２へ出力し、ＲＥＶ制御部２２はコマンドを受けて位相制御部２３へ移相器１３の位相変更を指示する。 In the rectenna base station 4 shown in FIG. 5, the phase monitoring control unit 27 designates the identification code of the power transmission device 2 corresponding to the variable number k (step S <b> 2), and sends a command signal including this identification code to the modulator 29. By outputting, the command signal is superimposed on the pilot signal in the modulator 29, amplified and transmitted by the transmitter 30, thereby executing “command to change phase” in step S 3. The power transmission device 1 shown in FIG. 4 demodulates the sum signal received by the pilot signal receiving antenna 10 and synthesized by the tracking receiver 18, and reproduces a command signal (including an identification code) superimposed on the pilot signal. The command discriminator 21 outputs a command to the REV control unit 22 when it matches the identification code stored in advance, and the REV control unit 22 receives the command and sends it to the phase control unit 23. Instructs phase change.

以上のように、レクテナ基地局４からの指令に基づいて次々と各電力送信装置１の位相を変更していき、レクテナ基地局４に設けたＲＥＶ用受信アンテナ２５と受信機２６により合成波の電波強度Ｐ（又は電波強度Ｐ及び位相φ）を検出し、位相調整を行うことにより、図２（ａ）乃至図２（ｃ）に示した位置変化ΔＬに伴う、マイクロ波の位相ずれの補正ができるとともに、各電力送信装置１に供給される基準信号の位相についても内包されて、この位相調整によって補正されることになり、各電力送信装置１からの位相ずれが補正されてレクテナ基地局４において、より大きな電力を得ることができる。また、従来技術に開示されたような発電用の衛星側にパイロット返信信号を送信するための拡散変調器や送信機を持たせる必要がないので、回路規模の増大を抑えることができ、軽量化が図られるとともに装置の信頼性を向上することができる。また、パイロット信号にコマンド信号を重畳して送信することによって、電力送信装置側のコマンド信号の受信系をパイロット信号の受信系を用いて構成することができ、さらに回路規模の縮小化を図ることができる。 As described above, the phase of each power transmission device 1 is changed one after another based on the command from the rectenna base station 4, and the composite wave is received by the REV receiving antenna 25 and the receiver 26 provided in the rectenna base station 4. By detecting the radio wave intensity P (or the radio wave intensity P and the phase φ) and adjusting the phase, correction of the phase shift of the microwave accompanying the position change ΔL shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c) is performed. In addition, the phase of the reference signal supplied to each power transmission device 1 is also included and corrected by this phase adjustment, and the phase shift from each power transmission device 1 is corrected, and the rectenna base station 4, a larger power can be obtained. In addition, since it is not necessary to have a spread modulator or transmitter for transmitting a pilot reply signal to the power generation satellite as disclosed in the prior art, it is possible to suppress an increase in circuit scale and reduce weight. And the reliability of the apparatus can be improved. Also, by transmitting the command signal superimposed on the pilot signal, the command signal reception system on the power transmission device side can be configured using the pilot signal reception system, and the circuit scale can be further reduced. Can do.

実施の形態２ Embodiment 2

この発明の実施の形態２に係る無線電力伝送システム、電力送信装置及びレクテナ基地局について図７を用いて説明する。この発明の実施の形態２に係る電力送信装置及びレクテナ基地局は、実施の形態１において図３乃至図５に基づき説明した構成、機能と同等な構成、機能を有している。ここでは、実施の形態２において相違する部分である電力送信装置の位相調整を行う処理シーケンスを図７に基づき説明する。 A wireless power transmission system, a power transmission device, and a rectenna base station according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. The power transmission apparatus and rectenna base station according to Embodiment 2 of the present invention have the same configuration and function as the configuration and function described in Embodiment 1 with reference to FIGS. Here, a processing sequence for performing phase adjustment of the power transmission apparatus, which is a different part in the second embodiment, will be described with reference to FIG.

図７はこの発明の実施の形態２に係る電力送信装置の位相調整を行う処理シーケンスを示すフローチャートであり、この処理は、レクテナ基地局４の位相監視制御部２７によって行われる。この処理フローにおいても、電力送信装置１はｎ台あるものとしている。レクテナ基地局４内の位相監視制御部２７は、ステップＳ９においてＲＥＶ用受信アンテナ２５により受信して得られる電波強度Ｐを検出する。検出した電波強度Ｐが下側しきい値Ｐ２より大きいかどうかをステップＳ１０により判定する。電波強度Ｐが下側しきい値Ｐ２より大きい場合には、許容範囲とみなしステップＳ９及びステップＳ１０を繰り返す。検出した電波強度Ｐが下側しきい値Ｐ２以下となるとステップＳ１１に移行し位相調整を開始する。ステップＳ１１からステップＳ１８のシーケンスは実施の形態１において説明した図６におけるステップＳ１からステップＳ８のシーケンスと同じであり説明を省略するが、ｎ台の電力送信装置１の位相調整が終了するとステップＳ１９に移行し、位相調整終了後に検出する電波強度Ｐが上側しきい値Ｐ１よりも大きいかどうかを判定する。電力値Ｐが上側しきい値Ｐ１よりも大きい場合には、良好に位相調整ができたものと判断し、ステップＳ９に戻る。電力値Ｐが上側しきい値Ｐ１以下である場合には、再度、位相調整を行うようにステップＳ１０に戻る。 FIG. 7 is a flowchart showing a processing sequence for performing phase adjustment of the power transmission apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. This processing is performed by the phase monitoring control unit 27 of the rectenna base station 4. Also in this processing flow, it is assumed that there are n power transmission apparatuses 1. The phase monitoring controller 27 in the rectenna base station 4 detects the radio wave intensity P obtained by receiving with the REV receiving antenna 25 in step S9. It is determined in step S10 whether the detected radio wave intensity P is greater than the lower threshold value P2. If the radio wave intensity P is larger than the lower threshold value P2, it is regarded as an allowable range and Steps S9 and S10 are repeated. When the detected radio wave intensity P becomes equal to or lower than the lower threshold value P2, the process proceeds to step S11 to start phase adjustment. The sequence from step S11 to step S18 is the same as the sequence from step S1 to step S8 in FIG. 6 described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. However, when the phase adjustment of the n power transmission apparatuses 1 is completed, step S19 is performed. , And it is determined whether or not the radio wave intensity P detected after the end of the phase adjustment is larger than the upper threshold value P1. If the power value P is greater than the upper threshold value P1, it is determined that the phase has been adjusted well, and the process returns to step S9. If the power value P is equal to or lower than the upper threshold value P1, the process returns to step S10 to perform the phase adjustment again.

上側しきい値Ｐ１と下側しきい値Ｐ２は構築するシステムの性能に応じて所定の値に設定することになる。各電力送信装置１が空間に放出するマイクロ波の電力は、図４に示した光電変換部１７や増幅器１６の効率、伝送線路における損失、送信パネルの指向性利得などを考慮して最大値を見積もることができ、さらに電力送信装置１から送信されたマイクロ波がＲＥＶ用受信アンテナ２５で受信される電波強度についても、位相が揃う条件により適切な解析を行うことにより理論最大値が求められる。この理論最大値に対して、各電力送信装置１での位相分解能や、マイクロ波送信方向のずれによる送信パネルの指向性利得の変化などの要因を考慮して能力値が求められる。例えば、この能力値を上側しきい値Ｐ１とし、システムに要求される最低発電能力に相当する電波強度の値を下側しきい値Ｐ２に設定する。より具体的には各能力値を考慮して、例えば、合成波の電波強度の理論最大値に対して９０％レベルを上側しきい値Ｐ１とし、８０％レベルを下側しきい値Ｐ２とするような設定をしても良い。 The upper threshold value P1 and the lower threshold value P2 are set to predetermined values according to the performance of the system to be constructed. The microwave power that each power transmission device 1 emits into the space takes a maximum value in consideration of the efficiency of the photoelectric conversion unit 17 and the amplifier 16 shown in FIG. 4, the loss in the transmission line, the directivity gain of the transmission panel, and the like. Further, for the radio wave intensity at which the microwave transmitted from the power transmission device 1 is received by the REV receiving antenna 25, the theoretical maximum value can be obtained by performing an appropriate analysis under conditions where the phases are uniform. With respect to this theoretical maximum value, a capability value is obtained in consideration of factors such as a phase resolution in each power transmission device 1 and a change in directivity gain of the transmission panel due to a shift in the microwave transmission direction. For example, this capability value is set as the upper threshold value P1, and the value of the radio wave intensity corresponding to the minimum power generation capability required for the system is set as the lower threshold value P2. More specifically, considering each capability value, for example, the 90% level is set as the upper threshold value P1 and the 80% level is set as the lower threshold value P2 with respect to the theoretical maximum value of the radio wave intensity of the combined wave. Such a setting may be made.

また、上側しきい値Ｐ１及び下側しきい値Ｐ２は運用時に適切に再設定される構成としてもよい。実際の位相調整後の電波強度Ｐの検出結果が複数回にわたって、ほぼ特定の値となるような場合には、その値が実ハードウェアの最大能力として把握されることになる。したがって、その特定の値を最大値とし、これに対して９０％レベルを上側しきい値Ｐ１とし、８０％レベルを下側しきい値Ｐ２と設定するようにしてもよい。 The upper threshold value P1 and the lower threshold value P2 may be appropriately reset during operation. If the detection result of the radio wave intensity P after the actual phase adjustment is almost a specific value over a plurality of times, the value is grasped as the maximum capacity of the actual hardware. Therefore, the specific value may be set as the maximum value, and the 90% level may be set as the upper threshold value P1 and the 80% level may be set as the lower threshold value P2.

また、光電変換部１７でモニタしている電力情報が電力送信装置１又は源振統制装置２からレクテナ基地局４へ提供される場合には、位相監視制御部２７はその時点で得られる合成波の電波強度の最大値を知ることができ、上述の上側しきい値Ｐ１や下側しきい値Ｐ２を再設定するようにしてもよい。 When the power information monitored by the photoelectric conversion unit 17 is provided from the power transmission device 1 or the source oscillation control device 2 to the rectenna base station 4, the phase monitoring control unit 27 obtains the combined wave obtained at that time. The maximum value of the radio field intensity can be known, and the above-described upper threshold value P1 and lower threshold value P2 may be reset.

実施の形態３ Embodiment 3

この発明の実施の形態３に係る無線電力伝送システム、電力送信装置及びレクテナ基地局について図８及び図９を用いて説明する。この発明の実施の形態３に係るレクテナ基地局は通信回線により位相の変更を指令するコマンド信号を送信するものであり、また電力送信装置２の電力情報を通信回線により取得するものである。図８はこの発明の実施の形態３に係るレクテナ基地局４の構成を示す機能ブロック図であり、図９はこの発明の実施の形態３に係る電力送信装置１の構成を示す機能ブロック図である。図８において３３はコマンド信号を送信するコマンド送信機、３４は送受分波器、３５は通信回線送受信アンテナ、３６は電力送信装置１又は源振統制装置２からの通信信号を受信する受信機、３７はパイロット信号を送信するパイロット信号送信部である。図８において、図５と同一の符号を付した回路及び部分は、図５におけるそれらの回路及び部分と同一又は相当する回路及び部分を表わす。図９において、３８はコマンド信号が入力される入力端子である。図９において、図４と同一の符号を付した回路及び部分は、図４におけるそれらの回路及び部分と同一又は相当する回路及び部分を表わす。 A wireless power transmission system, a power transmission device, and a rectenna base station according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. The rectenna base station according to the third embodiment of the present invention transmits a command signal for instructing phase change through a communication line, and acquires power information of the power transmission device 2 through the communication line. FIG. 8 is a functional block diagram showing the configuration of the rectenna base station 4 according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 9 is a functional block diagram showing the configuration of the power transmission device 1 according to Embodiment 3 of the present invention. is there. In FIG. 8, 33 is a command transmitter that transmits a command signal, 34 is a transmission / reception duplexer, 35 is a communication line transmitting / receiving antenna, 36 is a receiver that receives a communication signal from the power transmission device 1 or the source control device 2, Reference numeral 37 denotes a pilot signal transmission unit that transmits a pilot signal. 8, circuits and portions having the same reference numerals as those in FIG. 5 represent circuits and portions that are the same as or correspond to those circuits and portions in FIG. In FIG. 9, reference numeral 38 denotes an input terminal to which a command signal is input. 9, circuits and portions having the same reference numerals as those in FIG. 4 represent circuits and portions that are the same as or correspond to those circuits and portions in FIG.

位相監視制御部２７は、各電力送信装置１へ位相の変更を指令する信号を送信するが、これを通信回線により行ってもよい。この場合、レクテナ基地局４はコマンド送信機３３を有し、位相監視制御部２７から電力送信装置１の識別符号を含む位相変更の指令（コマンド信号）がコマンド送信機３３へ入力されると、コマンド送信機３３はこのコマンド信号を通信回線の搬送波に重畳し、送受分波器３４及び送受信アンテナ３５を介して、電力送信装置１又は源振統制装置２へ向けて送信する。電力送信装置１又は源振統制装置２はこれを受信し、コマンド信号を再生する。再生されたコマンド信号は入力端子３８から入力され、コマンド判別器２１により識別符号を比較し、一致する場合にはコマンドをＲＥＶ制御部２２へ出力し、ＲＥＶ制御部２２はコマンドを受けて位相制御部２３へ移相器１３の位相変更を指示する。 The phase monitoring control unit 27 transmits a signal instructing each power transmission device 1 to change the phase, but this may be performed by a communication line. In this case, the rectenna base station 4 has a command transmitter 33, and when a phase change command (command signal) including the identification code of the power transmission device 1 is input from the phase monitoring control unit 27 to the command transmitter 33, The command transmitter 33 superimposes this command signal on the carrier wave of the communication line, and transmits it to the power transmission device 1 or the source oscillation control device 2 via the transmission / reception duplexer 34 and the transmission / reception antenna 35. The power transmission device 1 or the source oscillation control device 2 receives this and reproduces the command signal. The reproduced command signal is input from the input terminal 38, and the identification code is compared by the command discriminator 21. If they match, the command is output to the REV control unit 22, and the REV control unit 22 receives the command and performs phase control. The unit 23 is instructed to change the phase of the phase shifter 13.

また、光電変換部１７でモニタしている電力情報が電力送信装置１又は源振統制装置２から通信回線を用いてレクテナ基地局４へ提供される。レクテナ基地局４は電力情報を送受信アンテナ３５により受信し、送受分波器３４を介して受信機３６により復調し再生して位相監視制御部２７へ出力する。電力情報に基づいて位相監視制御部２７はその時点で得られる電波強度の最大値を知ることができ、実施の形態２において説明した上側しきい値Ｐ１や下側しきい値Ｐ２を再設定するようにしてもよい。 Further, the power information monitored by the photoelectric conversion unit 17 is provided from the power transmission device 1 or the source oscillation control device 2 to the rectenna base station 4 using a communication line. The rectenna base station 4 receives the power information by the transmitting / receiving antenna 35, demodulates and reproduces it by the receiver 36 via the transmitter / receiver demultiplexer 34, and outputs it to the phase monitoring control unit 27. Based on the power information, the phase monitoring control unit 27 can know the maximum value of the radio wave intensity obtained at that time, and resets the upper threshold value P1 and the lower threshold value P2 described in the second embodiment. You may do it.

１電力送信装置
４レクテナ基地局
５レクテナ
９送信アンテナ素子
１０パイロット信号受信アンテナ
１３移相器
１５移相器
１８追尾受信機
１９ビーム駆動制御部
２０復調器
２１コマンド判別器
２２ＲＥＶ制御部
２３位相制御部
２４整流合成部
２５ＲＥＶ用受信アンテナ
２６受信機
２７位相監視制御部
２８パイロット信号送信部
２９変調器
３１パイロット信号送信アンテナ
３３コマンド送信機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power transmitter 4 Rectenna base station 5 Rectenna 9 Transmit antenna element 10 Pilot signal receiving antenna 13 Phase shifter 15 Phase shifter 18 Tracking receiver 19 Beam drive control part 20 Demodulator 21 Command discriminator 22 REV control part 23 Phase control Unit 24 rectifying / combining unit 25 REV receiving antenna 26 receiver 27 phase monitoring control unit 28 pilot signal transmitting unit 29 modulator 31 pilot signal transmitting antenna 33 command transmitter

Claims

Receiving and synthesizing each microwave transmitted from each of the plurality of power transmission devices, a rectenna that generates power, provided in the vicinity of the rectenna, each of the plurality of power transmission devices transmitted from each of the plurality of power transmission devices REV receiving antenna for receiving microwaves, pilot signal transmitting antenna for transmitting pilot signals to the plurality of power transmission devices, and phase monitoring for generating each command signal for instructing each of the plurality of power transmission devices One of the plurality of power transmission devices that transmit each of the microwaves to a rectenna base station having a control unit, each of which is microwave-fed via each phase shifter A microwave transmission unit that has a transmission antenna element, generates each of the microwaves by the plurality of transmission antenna elements, and transmits the generated microwave to the rectenna base station; An antenna, a pilot signal receiving antenna that receives the pilot signal, a tracking receiver that detects an arrival direction of the pilot signal received by the pilot signal receiving antenna, and the arrival of the pilot signal detected by the tracking receiver A beam drive control unit that controls the transmission direction so that the transmission direction of each microwave transmitted from the microwave transmission antenna is directed in the direction, and the respective command signals from the phase monitoring control unit And transmitted from each of the microwaves transmitted by the microwave transmission antenna and from another power transmission device transmitting the microwaves to the rectenna base station due to a change in distance of each of the plurality of power transmission devices. Correct the phase shift with the microwave, and receive the REV receiver of the rectenna base station. The radio wave intensity received by the tenor is increased, and each phase shifter connected to each of the plurality of transmitting antenna elements is set based on each command signal from the phase monitoring control unit, and the rectenna base A power transmission apparatus comprising: a phase control unit that causes a station to calculate an adjustment value of a phase error on a microwave feeding path of each of the plurality of transmission antenna elements.

Receiving and synthesizing each microwave transmitted from each of the plurality of power transmission devices, a rectenna that generates power, provided in the vicinity of the rectenna, each of the plurality of power transmission devices transmitted from each of the plurality of power transmission devices REV receiving antenna for receiving microwaves, pilot signal transmitting antenna for transmitting pilot signals to the plurality of power transmission devices, and phase monitoring for generating each command signal for instructing each of the plurality of power transmission devices One of the plurality of power transmission devices that transmits each of the microwaves to a rectenna base station that includes a control unit, and a microwave transmission antenna that transmits each of the microwaves to the rectenna base station, A pilot signal receiving antenna for receiving the pilot signal, and the pattern received by the pilot signal receiving antenna. A tracking receiver for detecting the arrival direction of the lot signal, and the transmission direction of each of the microwaves transmitted from the microwave transmission antenna is directed to the arrival direction of the pilot signal detected by the tracking receiver. Based on each of the command signals from the beam drive control unit for controlling the transmission direction and the phase monitoring control unit, the microwave transmission antenna transmits the signal due to the distance change of each of the plurality of power transmission devices. The phase difference between each of the microwaves to be transmitted and the microwave transmitted from another power transmission device that transmits the microwave to the rectenna base station is corrected and received by the REV receiving antenna of the rectenna base station. A power transmission device comprising: a phase control unit that increases radio field intensity.

The microwave transmission antenna includes a plurality of transmission antenna elements, and the beam driving control unit controls the phase of each of the plurality of transmission antenna elements to transmit the microwaves from the microwave transmission antenna. The power transmission apparatus according to claim 2, wherein the transmission direction is controlled.

4. The power transmission apparatus according to claim 1, further comprising a demodulator that regenerates each command signal from the pilot signal received by the tracking receiver. Transmitter device.