JP2000278887A - Rectenna device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電波（特にマイク
ロ波）を受信してなる受信信号を、直流電力に変換する
レクテナ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rectenna device for converting a received signal obtained by receiving a radio wave (particularly, a microwave) into DC power.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、マイクロ波の新たな利用形態
として、エネルギーの無線電送が考えられている。この
エネルギーの無線電送は、衛星に搭載した太陽電池によ
って発電を行う宇宙太陽発電システムにおける発電電力
の地上への送電や、離島や山頂といった送電線の配線が
困難な場所への送電等に用いることが可能である。2. Description of the Related Art Conventionally, wireless transmission of energy has been considered as a new use form of microwaves. Wireless transmission of this energy should be used to transmit the generated power to the ground in a space solar power generation system that generates power using solar cells mounted on a satellite, or to places where it is difficult to wire transmission lines such as remote islands and mountain peaks. Is possible.
【０００３】そして、このようなマイクロ波エネルギー
の無線電送では、受電側に、マイクロ波を受信し、その
受信信号を整流して直流電力を取り出すレクテナ（rect
enna:rectifying antenna） 装置が設けられる。一般的
にレクテナ装置は、図８（ａ）に示すように、マイクロ
波を受信する受信アンテナ１０３と、受信アンテナ１０
３から供給される受信信号から不要周波数成分を除去す
る入力フィルタ１０５と、不要周波数が除去された受信
信号を整流，平滑化し、直流電力に変換して出力する整
流回路１０７とを備えている。[0003] In such wireless transmission of microwave energy, a rectenna (rectect) for receiving a microwave, rectifying the received signal and extracting DC power is provided on the power receiving side.
enna: rectifying antenna) device is provided. Generally, as shown in FIG. 8A, a rectenna device includes a receiving antenna 103 for receiving microwaves,
3 includes an input filter 105 for removing unnecessary frequency components from the received signal supplied from 3 and a rectifying circuit 107 for rectifying and smoothing the received signal from which the unnecessary frequency has been removed, converting the signal into DC power, and outputting the DC power.
【０００４】このようなレクテナ装置の一例として、例
えば、特開平５−３３５８１１号公報には、整流回路１
０７として、図８（ｂ）に示すように、マイクロ波が入
力される入力端子Ｔi1，Ｔi2間に、ダイオードＤとコン
デンサＣとを並列接続してなる半波整流回路を用いたも
のが開示されている。[0004] As an example of such a rectenna device, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 5-33511 discloses a rectifier circuit 1.
As shown in FIG. 8B, a circuit using a half-wave rectifier circuit in which a diode D and a capacitor C are connected in parallel between input terminals Ti1 and Ti2 to which microwaves are input is disclosed as 07. ing.
【０００５】そして、このレクテナ装置を、受信アンテ
ナとして平面アンテナを用い、他の部分を分布定数回路
を用いて誘電体基板Ｐ上に構成した場合、図９に示すよ
うなものとなる。即ち、誘電体基板Ｐは、その一方の面
が平面導体１２１で覆われており、この平面導体形成面
とは反対側のパターン形成面に、円形の平面アンテナか
らなる受信アンテナ１０３としてのパターン１２３と、
開放スタブを用いて構成された入力フィルタ１０５とし
てのパターン１２５と、ダイオードＤと、開放スタブを
用いた低域通過フィルタからなりコンデンサＣに相当す
るパターン１２７とが形成されている。また、ダイオー
ドＤのアノードは、スルーホールＨを介して平面導体１
２１に接続されている。If this rectenna device is configured on a dielectric substrate P using a planar antenna as a receiving antenna and the other parts using a distributed constant circuit, the configuration is as shown in FIG. That is, the dielectric substrate P has one surface covered with a plane conductor 121, and a pattern 123 as a receiving antenna 103 formed of a circular planar antenna is formed on a pattern forming surface opposite to the plane conductor forming surface. When,
A pattern 125 as an input filter 105 constituted by using an open stub, a diode D, and a pattern 127 corresponding to a capacitor C formed of a low-pass filter using an open stub are formed. The anode of the diode D is connected to the plane conductor 1 through the through hole H.
21.
【０００６】なお、ダイオードＤと、パターン１２５と
の接続点が図８（ｂ）における入力端子Ｔi1に相当し、
同様に、平面導体１２１が入力端子Ｔi2及び出力端子Ｔ
o2，パターン１２７のダイオードＤ接続端とは反対側の
端部が出力端子Ｔoiに相当する。The connection point between the diode D and the pattern 125 corresponds to the input terminal Ti1 in FIG.
Similarly, the plane conductor 121 is connected to the input terminal Ti2 and the output terminal T2.
The end of the pattern 127 opposite to the diode D connection end corresponds to the output terminal Toi.
【０００７】つまり、受信アンテナ１０３（パターン１
２３）で受信されたマイクロ波は入力フィルタ１０５
（パターン１２５）を通り、整流回路１０７（ダイオー
ドＤ，パターン１２７）にて整流平滑化されて直流出力
となり、出力端子Ｔo1，Ｔo2から出力される。That is, the receiving antenna 103 (pattern 1)
The microwave received in 23) is input to the input filter 105.
After passing through (pattern 125), it is rectified and smoothed by the rectifier circuit 107 (diode D, pattern 127) to be a DC output, which is output from the output terminals To1 and To2.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、レクテナ装
置の高出力化を図るには、上述のような受信アンテナ１
０３，入力フィルタ１０５，整流回路１０７からなる回
路をレクテナ素子と呼ぶとすると、このレクテナ素子を
多数設け、各レクテナ素子の出力（即ち整流回路１０７
の出力）を互いに直列接続する必要がある。そして、こ
の場合、装置の小型化のために、同一基板Ｐ上に複数の
レクテナ素子を形成することが望まれる。By the way, in order to increase the output of the rectenna device, the receiving antenna 1 as described above is used.
Assuming that a circuit composed of the rectifier element 103, the input filter 105, and the rectifier circuit 107 is called a rectenna element, a large number of rectenna elements are provided and the output of each rectenna element (that is,
Must be connected in series with each other. In this case, it is desired to form a plurality of rectenna elements on the same substrate P in order to reduce the size of the device.
【０００９】しかし、上述のような整流回路１０７で
は、平面導体１２１が整流回路１０７の出力端子Ｔo2と
しても使用されることになるため、同一基板Ｐ上のレク
テナ素子間で出力の直列接続を可能とするためには、図
９に示すように、個々の整流回路１０７毎に平面導体１
２１を互いに絶縁しなければならない。また、直列接続
される各レクテナ素子間では、一方のレクテナ素子の高
電位側出力端子Ｔi1と、他方のレクテナ素子の低電位側
出力端子Ｔi2（平面導体１２１）とを互いに導通させな
ければならないが、両出力端子Ｔi1及びＴi2は、基板Ｐ
を挟んで反対側の面に形成されており、これらの接続用
に新たなスルーホールを形成しなければならない。However, in the rectifier circuit 107 described above, the planar conductor 121 is also used as the output terminal To2 of the rectifier circuit 107, so that the output can be connected in series between the rectenna elements on the same substrate P. As shown in FIG. 9, a planar conductor 1 is provided for each rectifier circuit 107.
21 must be insulated from each other. Further, between the rectenna elements connected in series, the high-potential-side output terminal Ti1 of one rectenna element and the low-potential-side output terminal Ti2 (plane conductor 121) of the other rectenna element must be electrically connected to each other. , Both output terminals Ti1 and Ti2 are connected to the substrate P
Are formed on the opposite side of the frame, and a new through-hole must be formed for these connections.
【００１０】つまり、同一基板Ｐ上に形成されたレクテ
ナ素子の出力の直列接続を実現しようとすると、基板製
造の工程が複雑化してしまうという問題があった。本発
明は、上記問題点を解決するために、製造工程を複雑化
することなくレクテナ素子の出力の直列接続を実現可能
なレクテナ装置を提供することを目的とする。In other words, there is a problem that the process of manufacturing the substrate is complicated when trying to realize the serial connection of the outputs of the rectenna elements formed on the same substrate P. An object of the present invention is to provide a rectenna device capable of realizing serial connection of outputs of rectenna elements without complicating a manufacturing process in order to solve the above problems.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた発明である請求項１記載のレクテナ装置で
は、受信手段からの受信信号を整流する複数の整流手段
が、一対の入力端子の一方である第１入力端子と一対の
出力端子のそれぞれとの間に、一方は第１入力端子側か
ら出力端子側へ、他方は出力端子側から第１入力端子側
へ電流を流す方向に接続された一対のダイオードを備
え、一対の入力端子の他方である第２入力端子が一対の
出力端子から絶縁された全波型の２倍電圧整流回路から
なる。そして、出力端子が直列接続されるこれら複数の
整流手段間で、前記一対の入力端子の他方である第２入
力端子が互いに接続されている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a rectenna apparatus comprising: a plurality of rectifying means for rectifying a signal received from a receiving means; One is connected between the first input terminal and each of the pair of output terminals, one is connected from the first input terminal side to the output terminal side, and the other is connected in the direction of flowing current from the output terminal side to the first input terminal side. And a second input terminal which is the other of the pair of input terminals and is insulated from the pair of output terminals. A second input terminal, which is the other of the pair of input terminals, is connected to each other between the plurality of rectifiers whose output terminals are connected in series.
【００１２】このように、本発明では、整流手段とし
て、第２入力端子が直流出力から絶縁された全波型の２
倍電圧整流回路を用いているため、各整流手段の出力を
直列接続する場合であっても、第２入力端子を共通に接
続することが可能となる。従って、特に請求項２記載の
ように、整流手段を、一方の面が平面導体で覆われた誘
電体基板上に形成した場合、この平面導体は第２入力端
子としてのみ使用され、また、整流回路の出力端子はい
ずれも平面導体形成面とは反対側のパターン形成面に設
けられることになる。その結果、複数の整流手段を同一
基板上に形成して各出力端子を直列接続する時に、平面
導体を整流回路毎に分離する必要がなく、しかも出力端
子同士接続するためのパターンをスルーホール等を用い
ることなく簡単に形成することができ、基板製造の工程
を簡易化できる。As described above, according to the present invention, as the rectifying means, a full-wave type 2 whose second input terminal is insulated from the DC output is used.
Since the voltage doubler rectifier circuit is used, the second input terminal can be commonly connected even when the outputs of the rectifiers are connected in series. Therefore, when the rectifying means is formed on a dielectric substrate having one surface covered with a plane conductor, the plane conductor is used only as the second input terminal, and The output terminals of the circuit are all provided on the pattern formation surface opposite to the plane conductor formation surface. As a result, when a plurality of rectifiers are formed on the same substrate and each output terminal is connected in series, there is no need to separate the planar conductor for each rectifier circuit, and furthermore, a pattern for connecting the output terminals to each other through holes or the like. It can be easily formed without using a substrate, and the process of manufacturing a substrate can be simplified.
【００１３】なお受信手段は、例えば請求項３記載のよ
うに、整流手段毎に設けられた複数の受信アンテナにて
構成することができる。また、受信手段は、請求項４記
載のように、単一の受信アンテナと、受信アンテナから
供給される受信信号を複数の整流手段に分配する分配手
段とからなり、整流手段は、直流成分をカットするコン
デンサを介して前記分配手段から受信信号の供給を受け
るように構成してもよい。The receiving means may be constituted by a plurality of receiving antennas provided for each rectifying means. Further, the receiving means includes a single receiving antenna and a distribution means for distributing a received signal supplied from the receiving antenna to a plurality of rectifying means, and the rectifying means reduces a DC component. A configuration may be such that the reception signal is supplied from the distribution unit via a capacitor to be cut.
【００１４】更に、受信手段は、請求項４記載のように
多点給電アンテナからなり、整流手段は、直流成分をカ
ットするコンデンサを介して多点給電アンテナの各給電
点から受信信号の供給を受けるように構成してもよい。
つまり、受信信号の供給源が一つである場合には、一対
のダイオードを介して一対の出力端子と接続された各整
流回路の第１入力端子は、直流的な電位が等しくなり直
列接続ができなくなるため、各整流回路の第１入力端子
を直流的に分離するためにコンデンサを設ける必要があ
るのである。Further, the receiving means comprises a multi-point feeding antenna, and the rectifying means supplies a reception signal from each feeding point of the multi-point feeding antenna via a capacitor for cutting a DC component. You may be comprised so that it may receive.
That is, when the number of sources of the received signal is one, the first input terminals of the rectifier circuits connected to the pair of output terminals via the pair of diodes have the same DC potential, and the series connection is not performed. Therefore, it is necessary to provide a capacitor for separating the first input terminal of each rectifier circuit in a DC manner.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。 ［第１実施例］図１は、第１実施例のレクテナ装置の全
体構成を表すブロック図、図２はレクテナ装置を構成す
る整流回路の詳細を表す回路図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing an entire configuration of a rectenna device of a first embodiment, and FIG. 2 is a circuit diagram showing details of a rectifier circuit constituting the rectenna device.
【００１６】図１に示すように、本実施例のレクテナ装
置１は、マイクロ波を受信する受信アンテナ３と、受信
アンテナ３からの受信信号に含まれる不要周波数成分を
除去してマイクロ波から直流への変換効率の改善を図る
ための入力フィルタ５と、入力フィルタ５を介して供給
される受信信号を整流平滑化して直流電力に変換する整
流回路７とからなるレクテナ素子Ｌ１〜Ｌｎを多数備え
ている。そして、各レクテナ素子Ｌｉ（ｉ＝１〜ｎ）の
出力、即ち整流回路７の出力は互いに直列接続されてお
り、レクテナ装置１の出力として、高電圧の直流電力が
得られるように構成されている。As shown in FIG. 1, a rectenna device 1 according to the present embodiment includes a receiving antenna 3 for receiving a microwave, an unnecessary frequency component contained in a signal received from the receiving antenna 3, and a direct current from the microwave. Elements L1 to Ln, each of which includes an input filter 5 for improving the conversion efficiency into a signal and a rectifying circuit 7 for rectifying and smoothing the received signal supplied through the input filter 5 and converting the received signal into DC power. ing. The outputs of the rectenna elements Li (i = 1 to n), that is, the outputs of the rectifier circuits 7 are connected in series with each other, so that high-voltage DC power is obtained as the output of the rectenna device 1. I have.
【００１７】このうち、整流回路７は、図２に示すよう
に、入力フィルタ５に接続される一対の入力端子Ｔｉ
（Ｔi1，Ｔi2）のうちの一方である第１入力端子Ｔi1
と、一対の出力端子Ｔｏ（Ｔo1，Ｔo2）のそれぞれとの
間に接続された一対のダイオードＤ１，Ｄ２を備えてい
る。なお、第１入力端子Ｔi1と高電位側の出力端子にな
る第１出力端子Ｔo1との間に設けられたダイオードＤ１
は、アノードが第１入力端子Ｔi1側，カソードが第１出
力端子Ｔo1側に接続され、また、第１入力端子Ｔi1と低
電位側の出力端子になる第２出力端子Ｔo2との間に設け
られたダイオードＤ２は、アノードが第２出力端子Ｔo2
側，カソードが第１入力端子Ｔi1側に接続されている。The rectifying circuit 7 includes a pair of input terminals Ti connected to the input filter 5 as shown in FIG.
(Ti1, Ti2), one of the first input terminals Ti1
And a pair of diodes D1 and D2 connected between the pair of output terminals To (To1, To2). Note that a diode D1 provided between the first input terminal Ti1 and the first output terminal To1 which is an output terminal on the high potential side.
Has an anode connected to the first input terminal Ti1 and a cathode connected to the first output terminal To1, and is provided between the first input terminal Ti1 and a second output terminal To2 serving as an output terminal on the low potential side. The diode D2 has an anode connected to the second output terminal To2.
And the cathode are connected to the first input terminal Ti1.
【００１８】また、整流回路７は、一対の入力端子Ｔｉ
のうち第１入力端子Ｔi1の他方である第２入力端子Ｔi2
と、各出力端子Ｔo1，Ｔo2との間に、それぞれコンデン
サＣ１，Ｃ２が接続されており、いわゆる全波型の２倍
電圧整流回路として構成されている。The rectifier circuit 7 includes a pair of input terminals Ti
Of the second input terminal Ti2 which is the other of the first input terminal Ti1
And the output terminals To1 and To2, capacitors C1 and C2 are connected, respectively, to constitute a so-called full-wave double voltage rectifier circuit.
【００１９】このように構成された整流回路７では、入
力端子Ｔｉを介して入力されるマイクロ波の受信信号に
より、ダイオードＤ１，Ｄ２が半サイクル毎に交互に導
通し、その結果、コンデンサＣ１，Ｃ２が、入力端子Ｔ
ｉ間の最大印加電圧Ｖｉにほぼ等しい電圧にて交互に充
電される。なお、ダイオードＤ１の導通時には、第１出
力端子Ｔo1を高電位側，第２入力端子Ｔi2を低電位側と
してコンデンサＣ１が充電され、一方、ダイオードＤ２
の導通時には、第２入力端子Ｔi2を高電位側，第２出力
端子Ｔo2を低電位側としてコンデンサＣ２が充電され
る。従って、整流回路７の出力端子Ｔｏ間には、入力端
子Ｔｉ間への印加電圧Ｖｉのほぼ２倍となる出力電圧Ｖ
ｏが発生する。In the rectifier circuit 7 configured as described above, the diodes D1 and D2 are alternately turned on every half cycle by the microwave reception signal input through the input terminal Ti, and as a result, the capacitors C1 and C2 are turned on. C2 is the input terminal T
It is charged alternately with a voltage substantially equal to the maximum applied voltage Vi between i. When the diode D1 is conducting, the capacitor C1 is charged with the first output terminal To1 at the high potential side and the second input terminal Ti2 at the low potential side, while the diode D2 is charged.
, The capacitor C2 is charged with the second input terminal Ti2 on the high potential side and the second output terminal To2 on the low potential side. Accordingly, the output voltage V between the output terminals To of the rectifier circuit 7 is approximately twice the voltage Vi applied between the input terminals Ti.
o occurs.
【００２０】次に、図３は、レクテナ装置１を構成する
ために使用され、複数（図３では２個）のレクテナ素子
を、同一基板上に形成してなるレクテナアレイの回路パ
ターンを示す斜視図である。図３に示すように、レクテ
ナアレイＬＡは、一方の面（図３（ｂ）参照）が平面導
体２１で覆われた誘電体基板Ｐを用いて構成され、平面
導体形成面とは反対側のパターン形成面（図３（ａ）参
照）に、一対のレクテナ素子Ｌａ，Ｌｂが形成されてい
る。Next, FIG. 3 is a perspective view showing a circuit pattern of a rectenna array used to configure the rectenna device 1 and having a plurality of (two in FIG. 3) rectenna elements formed on the same substrate. FIG. As shown in FIG. 3, the rectenna array LA is configured using a dielectric substrate P whose one surface (see FIG. 3B) is covered with a plane conductor 21, and is provided on the opposite side to the plane conductor formation surface. A pair of rectenna elements La and Lb are formed on the pattern formation surface (see FIG. 3A).
【００２１】そして、パターン形成面に形成された一対
のレクテナ素子Ｌａ，Ｌｂは、いずれも全く同様の構成
をしており、円形の平面アンテナからなる受信アンテナ
３としてのパターン２３と、開放スタブを用いて形成さ
れた入力フィルタ５としてのパターン２５とを備えてい
る。Each of the pair of rectenna elements La and Lb formed on the pattern forming surface has exactly the same configuration, and includes a pattern 23 as a receiving antenna 3 composed of a circular planar antenna and an open stub. And a pattern 25 as an input filter 5 formed by using the same.
【００２２】また、各レクテナ素子Ｌａ，Ｌｂは、整流
回路７として、ダイオードＤ１，Ｄ２と、開放スタブを
用いた低域通過フィルタからなりコンデンサＣ１，Ｃ２
に相当するパターン２７，２８とを備えている。なお、
パターン２５とダイオードＤ１，Ｄ２との接続点が第１
入力端子Ｔi1，平面導体２１が第２入力端子Ｔi2に相当
し、一端がダイオードＤ１に接続されたパターン２７の
他端側が第１出力端子Ｔo1，一端がダイオードＤ２に接
続されたパターン２８の他端側が第２出力端子Ｔo2に相
当する。Each rectenna element La, Lb is composed of diodes D1, D2 and a low-pass filter using an open stub as a rectifier circuit 7, and capacitors C1, C2.
And patterns 27 and 28 corresponding to. In addition,
The connection point between the pattern 25 and the diodes D1 and D2 is the first
The input terminal Ti1 and the plane conductor 21 correspond to the second input terminal Ti2, the other end of the pattern 27 having one end connected to the diode D1 is the first output terminal To1, and the other end of the pattern 28 having one end connected to the diode D2. The side corresponds to the second output terminal To2.
【００２３】このように構成されたレクテナアレイＬＡ
では、レクテナ素子Ｌａの第２出力端子Ｔo2とレクテナ
素子Ｌｂの第１出力端子Ｔo1とを接続することで、レク
テナ素子Ｌａ，Ｌｂが直列接続され、単独のレクテナ素
子の２倍の出力電圧を得ることができる。そして、この
ようなレクテナアレイＬＡを所望の数だけ直列接続する
ことにより、本実施例のレクテナ装置１を簡単に構成す
ることができる。The rectenna array LA constructed as described above
By connecting the second output terminal To2 of the rectenna element La and the first output terminal To1 of the rectenna element Lb, the rectenna elements La and Lb are connected in series, and an output voltage twice as high as that of a single rectenna element is obtained. be able to. By connecting a desired number of such rectenna arrays LA in series, the rectenna device 1 of the present embodiment can be easily configured.
【００２４】以上、説明したように、本実施例のレクテ
ナ装置１においては、整流回路７として、一方の入力端
子（第２入力端子）Ｔi2が出力端子Ｔｏ（Ｔo1，Ｔo2）
から直流的に絶縁された全波型の２倍電圧整流回路が用
いられている。従って、出力が直列接続される各整流回
路７間で、第２入力端子Ｔi2を共通に接続することが可
能となり、その結果、レクテナアレイＬＡを作製する場
合に、第２入力端子Ｔi2に相当する平面導体２１を整流
回路７（レクテナ素子Ｌｉ）毎に分離する必要がなく、
また、一対の出力端子Ｔｏが、いずれもパターン形成面
に配置されるため、レクテナ素子Ｌｉの出力の直列接続
を容易に行うことができるだけでなく、平面導体形成面
とパターン形成面とを結ぶスルーホールを全く形成する
必要がないため、レクテナアレイＬＡの構造が簡易にな
り、レクテナアレイＬＡの製造工程、ひいては当該レク
テナ装置１の製造を容易に行うことができる。As described above, in the rectenna device 1 of the present embodiment, as the rectifier circuit 7, one input terminal (second input terminal) Ti2 is used as the output terminal To (To1, To2).
A full-wave type double voltage rectifier circuit insulated from the DC is used. Therefore, the second input terminal Ti2 can be commonly connected between the rectifier circuits 7 whose outputs are connected in series. As a result, when the rectenna array LA is manufactured, the second input terminal Ti2 corresponds to the second input terminal Ti2. There is no need to separate the planar conductor 21 for each rectifier circuit 7 (rectenna element Li),
Further, since the pair of output terminals To are both arranged on the pattern forming surface, not only can the series connection of the outputs of the rectenna elements Li be easily performed, but also a through connection between the plane conductor forming surface and the pattern forming surface. Since there is no need to form any holes, the structure of the rectenna array LA is simplified, and the manufacturing process of the rectenna array LA and, consequently, the manufacturing of the rectenna device 1 can be easily performed.
【００２５】また、本実施例では、全てのレクテナ素子
Ｌｉについての平面導体２１を、レクテナアレイＬＡを
設置するためのシャシーへ共通に接地できるため、平面
導体２１とシャシーの間に絶縁体を挟む必要がなく、構
造を簡略化できる。なお、本実施例では、レクテナアレ
イＬＡを、一対のレクテナ素子Ｌａ，Ｌｂにより構成し
たが、これに限定されるものではなく、これを３個以上
のレクテナ素子により構成してもよい。In this embodiment, the plane conductors 21 of all the rectenna elements Li can be commonly grounded to the chassis for installing the rectenna array LA. Therefore, an insulator is interposed between the plane conductors 21 and the chassis. There is no need, and the structure can be simplified. In the present embodiment, the rectenna array LA is configured by a pair of rectenna elements La and Lb, but is not limited thereto, and may be configured by three or more rectenna elements.
【００２６】また、本実施例では、受信手段（受信アン
テナ３）として平面アンテナを用いたが、図４に示すよ
うに、レクテナアレイＬＡが形成される基板Ｐを貫通す
るように設けられた線状アンテナ２３ａ用いてもよい。
また、平面アンテナや線状アンテナ等のように基板Ｐと
一体に形成可能な小型のアンテナに限らず、受信手段と
して他のどのような形式のアンテナを適用してもよい。In this embodiment, a flat antenna is used as the receiving means (receiving antenna 3). However, as shown in FIG. 4, a line provided so as to penetrate the substrate P on which the rectenna array LA is formed. The antenna 23a may be used.
In addition, the antenna is not limited to a small antenna that can be formed integrally with the substrate P, such as a flat antenna or a linear antenna, and any other type of antenna may be used as the receiving unit.
【００２７】更に、本実施例ではレクテナ素子Ｌａ，Ｌ
ｂの全ての構成、即ち受信アンテナ３（パターン２
３），入力フィルタ５（パターン２５），整流回路７
（ダイオードＤ１，Ｄ２、パターン２７，２８）が基板
Ｐの同一面（パターン形成面）上に形成されているが、
図５に示すように、一対の誘電体基板Ｐ１，Ｐ２にて平
面導体２１を両側から挟んでなる多層基板Ｐａを用い、
一方の基板Ｐ１のパターン形成面に受信アンテナ３（２
３）を形成し、他方の基板Ｐ２のパターン形成面に入力
フィルタ５（２５）及び整流回路７（Ｄ１，Ｄ２，２
７，２８）を形成するようにしてもよい。この場合、受
信アンテナ３（２３）への給電を行うためにスルーホー
ルＨを設ける必要がある。Further, in this embodiment, the rectenna elements La, L
b, that is, the receiving antenna 3 (pattern 2
3), input filter 5 (pattern 25), rectifier circuit 7
(Diodes D1, D2, patterns 27, 28) are formed on the same surface (pattern forming surface) of substrate P,
As shown in FIG. 5, a multilayer substrate Pa having a pair of dielectric substrates P1 and P2 sandwiching a plane conductor 21 from both sides is used.
The receiving antenna 3 (2
3), and the input filter 5 (25) and the rectifier circuit 7 (D1, D2, 2) are formed on the pattern formation surface of the other substrate P2.
7, 28) may be formed. In this case, it is necessary to provide a through hole H in order to supply power to the receiving antenna 3 (23).
【００２８】但し、平面導体２１にスリットを設け、こ
のスリットを挟んで平面アンテナと給電線とを対向させ
るように配置して両者間の電磁結合を利用して給電を行
う方法を用いれば、給電用のスルーホールが不要とな
り、構造を簡略化することができる。However, if a method is used in which a slit is provided in the plane conductor 21 and the planar antenna and the feed line are arranged so as to face each other with the slit interposed therebetween and power is supplied using electromagnetic coupling between the two, No through hole is needed, and the structure can be simplified.
【００２９】このように、受信アンテナ３と受信アンテ
ナ以外の回路５，７とを平面導体２１を挟んで配置した
場合、この平面導体２１が電磁シールドとして作用する
ため、受信アンテナ以外の回路５，７にてマイクロ波が
直接受信されることにより不要周波数成分が増大してマ
イクロ波から直流への変換効率が低下してしまうことを
確実に防止できる。As described above, when the receiving antenna 3 and the circuits 5 and 7 other than the receiving antenna are disposed with the plane conductor 21 interposed therebetween, the planar conductor 21 acts as an electromagnetic shield, and thus the circuits 5 and 7 other than the receiving antenna are arranged. 7, it is possible to reliably prevent the unnecessary frequency components from increasing due to the direct reception of the microwaves, thereby lowering the conversion efficiency from microwaves to DC.
【００３０】また更に、本実施例では、入力フィルタ５
や整流回路７を分布定数回路のパターンにて実現してい
るが、集中定数回路で実現してもよい。また、入力フィ
ルタ５のパターン２５及び整流回路７を構成する低域通
過フィルタのパターン２７，２８は、図示した形状のも
のに限らず、当該レクテナ装置１にて所望の周波数を通
過／遮断するものであれば、どのような形状であっても
よい。 ［第２実施例］次に、第２実施例について説明する。Further, in this embodiment, the input filter 5
Although the rectifier circuit 7 is realized by the pattern of the distributed constant circuit, it may be realized by a lumped constant circuit. Further, the pattern 25 of the input filter 5 and the patterns 27 and 28 of the low-pass filter constituting the rectifier circuit 7 are not limited to those having the shapes shown in the drawing, and are used to pass or cut off a desired frequency by the rectenna device 1. Any shape may be used. [Second Embodiment] Next, a second embodiment will be described.
【００３１】本実施例のレクテナ装置１ａは、図６に示
すように、受信アンテナ３及び入力フィルタ５を１系統
だけ備えると共に、受信アンテナ３にて受信され入力フ
ィルタ５にて不要周波数成分が除去された受信信号を、
複数設けられた整流回路７に分配する分配回路９を備え
ている。なお、個々の整流回路７（全波型の２倍電圧整
流回路），及び受信アンテナ３，入力フィルタ５は、第
１実施例の場合と全く同様に構成されている。As shown in FIG. 6, the rectenna apparatus 1a of this embodiment includes only one system of the receiving antenna 3 and the input filter 5, and removes unnecessary frequency components received by the receiving antenna 3 and removed by the input filter 5. The received signal
A distribution circuit 9 for distributing to a plurality of rectifier circuits 7 is provided. The individual rectifier circuits 7 (full-wave double voltage rectifier circuits), the receiving antenna 3, and the input filter 5 are configured in exactly the same manner as in the first embodiment.
【００３２】なお、各整流回路７は、分配回路９からの
受信信号を、それぞれ直流成分をカットするコンデンサ
Ｃｃを介して供給を受けるように構成されている。これ
は、コンデンサＣｃを省略した場合、各整流回路７の第
１入力端子Ｔi1は、互いに直流的に接続され同電位とな
り、ひいては各整流回路７の第１出力端子Ｔo1同士、ま
た第２出力端子Ｔo2同士でいずれも電位が等しくなって
しまい、各整流回路７の出力を直列接続することができ
ない。従って、本実施例のように、受信信号の供給源が
単一の受信アンテナ３からなる場合には、このようなコ
ンデンサＣｃが必要となるのである。Each rectifier circuit 7 is configured to receive a signal received from the distribution circuit 9 via a capacitor Cc that cuts a DC component. This is because, when the capacitor Cc is omitted, the first input terminals Ti1 of the rectifier circuits 7 are connected to each other in a DC manner and have the same potential, so that the first output terminals To1 of the rectifier circuits 7 and the second output terminals are connected. The potentials of both To2 become equal, and the outputs of the rectifier circuits 7 cannot be connected in series. Therefore, when the supply source of the received signal is a single receiving antenna 3 as in this embodiment, such a capacitor Cc is necessary.
【００３３】なお、本実施例においては、レクテナアレ
イＬＡの代わりに、図示しないが、受信アンテナ３，入
力フィルタ５からなる第１の基板と、分配回路９，複数
の整流回路７からなる第２の基板とを組み合わせて構成
され、第２の基板では、レクテナアレイＬＡと同様に、
第２入力端子Ｔi2に相当する平面導体を、整流回路７毎
に分離することなく共通に使用するよう形成される。In this embodiment, instead of the rectenna array LA, a first substrate comprising a receiving antenna 3 and an input filter 5 and a second substrate comprising a distribution circuit 9 and a plurality of rectification circuits 7, although not shown, are provided. In the second substrate, like the rectenna array LA,
The planar conductor corresponding to the second input terminal Ti2 is formed so as to be commonly used without being separated for each rectifier circuit 7.
【００３４】このように構成されたレクテナ装置１ａで
は、受信アンテナ３にて受信されたマイクロ波の受信信
号は、入力フィルタ５にて不要周波数成分が除去され、
分配回路９に供給される。この受信信号を分配回路９が
分岐して複数設けられた整流回路７のそれぞれに分配
し、各整流回路７が分配された受信信号を整流，平滑化
することにより直流電力を出力する。なお、各整流回路
７の出力は直列接続されているため、レクテナ装置１ａ
からは、整流回路７の接続数に応じた高電圧の直流電力
が出力されることになる。In the rectenna device 1a thus configured, the microwave reception signal received by the reception antenna 3 is filtered by the input filter 5 to remove unnecessary frequency components.
It is supplied to the distribution circuit 9. The distribution circuit 9 branches the received signal and distributes it to each of the plurality of rectifier circuits 7 provided, and each rectifier circuit 7 rectifies and smoothes the distributed received signal to output DC power. Since the outputs of the rectifier circuits 7 are connected in series, the rectenna device 1a
Thus, high-voltage DC power corresponding to the number of connected rectifier circuits 7 is output.
【００３５】以上、説明したように、本実施例のレクテ
ナ装置１ａによれば、整流回路７として全波型の２倍電
圧整流回路を用いているので、第１実施例と同様の効果
を得ることができる。また、本実施例では、受信アンテ
ナ３を一つしか備えていないため、装置を小型化するこ
とができ、消費電力は少ないが高電圧を必要とする負荷
の電源として好適に用いることができる。 ［第３実施例］次に、第３実施例について説明する。As described above, according to the rectenna device 1a of the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained because the full-wave double voltage rectifier circuit is used as the rectifier circuit 7. be able to. Further, in this embodiment, since only one receiving antenna 3 is provided, the device can be downsized, and can be suitably used as a power source of a load which consumes little power but requires a high voltage. Third Embodiment Next, a third embodiment will be described.
【００３６】なお、第１及び第２実施例では、受信アン
テナ３として給電点が一つの平面アンテナを用いている
が、本実施例のレクテナ装置では、受信アンテナ３ａと
して複数の給電点を有する多点給電アンテナを用いてい
る。そして、本実施例のレクテナ装置１ｂでは、図７
（ａ）に示すように、受信アンテナ３ａの各給電点毎に
入力フィルタ５及び整流回路７が設けられており、受信
アンテナ３ａと各入力フィルタ５との間には、受信信号
から直流成分をカットするコンデンサＣｃが設けられて
いる。なお、個々の入力フィルタ５及び整流回路７（全
波型の２倍電圧整流回路）は、第１及び第２実施例と全
く同様に構成されている。In the first and second embodiments, a planar antenna having a single feeding point is used as the receiving antenna 3. However, in the rectenna device of the present embodiment, a multiple antenna having a plurality of feeding points is used as the receiving antenna 3a. A point feed antenna is used. In the rectenna device 1b of the present embodiment, FIG.
As shown in (a), an input filter 5 and a rectifier circuit 7 are provided for each feeding point of the receiving antenna 3a, and a DC component is received from the received signal between the receiving antenna 3a and each input filter 5. A capacitor Cc for cutting is provided. The input filter 5 and the rectifier circuit 7 (full-wave double voltage rectifier circuit) are configured in exactly the same manner as in the first and second embodiments.
【００３７】なお、本実施例においては、レクテナアレ
イＬＡの代わりに、図示しないが、レクテナアレイＬＡ
から受信アンテナ３のパターンを除いた回路アレイを作
製し、これと、回路アレイとは別体に形成された多点給
電アンテナと組み合わせることで、本実施例のレクテナ
装置１ｂを構成してもよいし、上記回路アレイに多点給
電アンテナを組み込んだものを用いて構成してもよい。In this embodiment, although not shown, rectenna array LA is used instead of rectenna array LA.
The rectenna device 1b of the present embodiment may be configured by preparing a circuit array excluding the pattern of the receiving antenna 3 from the above, and combining this with a multipoint feeding antenna formed separately from the circuit array. Alternatively, a configuration in which a multi-point feeding antenna is incorporated in the circuit array may be used.
【００３８】このように構成された本実施例のレクテナ
装置１ｂでは、受信アンテナ３ａにて受信されたマイク
ロ波の受信信号は、各給電点から出力される。そして、
各給電点毎に設けられた入力フィルタ５は、受信信号か
ら不要周波数成分を除去し、更に、入力フィルタ５毎に
設けられた整流回路７が、入力フィルタ５にて不要成分
が除去された受信信号を整流，平滑化することにより直
流電力を出力する。なお、各整流回路７の出力は直列接
続されているため、レクテナ装置１ｂからは、整流回路
７の接続数に応じた高電圧の直流電力が出力されること
になる。In the thus configured rectenna apparatus 1b of the present embodiment, the microwave reception signal received by the reception antenna 3a is output from each feeding point. And
The input filter 5 provided for each feeding point removes unnecessary frequency components from the received signal, and the rectifier circuit 7 provided for each input filter 5 controls the reception of the unnecessary components removed by the input filter 5. DC power is output by rectifying and smoothing the signal. Since the outputs of the rectifier circuits 7 are connected in series, the rectenna device 1b outputs high-voltage DC power according to the number of rectifier circuits 7 connected.
【００３９】以上、説明したように、本実施例のレクテ
ナ装置１ｂによれば、整流回路７として全波型の２倍電
圧整流回路を用いており、また、単一の受信アンテナ３
ａを用いて構成されているので、第１及び第２実施例と
同様の効果を得ることができる。As described above, according to the rectenna device 1b of this embodiment, the full-wave double voltage rectifier circuit is used as the rectifier circuit 7, and the single receiving antenna 3
Since it is configured using a, the same effects as in the first and second embodiments can be obtained.
【００４０】なお、本実施例では、直流成分カット用の
コンデンサＣｃを、受信アンテナ３ａと各入力フィルタ
５との間に設けたが、図７（ｂ）に示すレクテナ装置１
ｃのように、入力フィルタ５と整流回路７との間に設け
てもよい。In this embodiment, the DC component cutting capacitor Cc is provided between the receiving antenna 3a and each input filter 5, but the rectenna device 1 shown in FIG.
As shown in c, it may be provided between the input filter 5 and the rectifier circuit 7.
【図１】 第１実施例のレクテナ装置の全体構成を示す
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a rectenna device according to a first embodiment.
【図２】 整流回路の詳細を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing details of a rectifier circuit.
【図３】 レクテナアレイの構成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a rectenna array.
【図４】 レクテナアレイの変形例を示す斜視図であ
る。FIG. 4 is a perspective view showing a modification of the rectenna array.
【図５】 レクテナアレイの変形例を示す斜視図であ
る。FIG. 5 is a perspective view showing a modification of the rectenna array.
【図６】 第２実施例のレクテナ装置の全体構成を示す
ブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an overall configuration of a rectenna device according to a second embodiment.
【図７】 第３実施例のレクテナ装置の全体構成を示す
ブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating an overall configuration of a rectenna device according to a third embodiment.
【図８】 従来装置に採用された整流回路の詳細を示す
回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing details of a rectifier circuit employed in a conventional device.
【図９】 従来技術を適用したレクテナアレイの構成を
示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a rectenna array to which the related art is applied.
１，１ａ，１ｂ，１ｃ…レクテナ装置 ３，３ａ…
受信アンテナ ３ａ…受信アンテナ ５…入力フィルタ ７…
整流回路 ９…分配回路 ２１…平面導体 ２３，２５，２
７，２８…パターン ＬＡ…レクテナアレイ Ｌ１〜Ｌｎ，Ｌａ，Ｌｂ…
レクテナ素子 Ｃ１，Ｃ２，Ｃｃ…コンデンサ Ｄ１，Ｄ２…ダイ
オード Ｈ…スルーホール Ｐ，Ｐ１，Ｐ２…誘電体基板
Ｐａ…多層基板 Ｔｉ（Ｔi1，Ｔi2）…入力端子 Ｔｏ（Ｔo1，Ｔo
2）…出力端子1, 1a, 1b, 1c ... rectenna device 3, 3a ...
Receiving antenna 3a Receiving antenna 5 Input filter 7
Rectifier circuit 9 Distribution circuit 21 Planar conductor 23, 25, 2
7, 28 ... pattern LA ... rectenna array L1 to Ln, La, Lb ...
Rectenna element C1, C2, Cc: capacitor D1, D2: diode H: through hole P, P1, P2: dielectric substrate
Pa: Multilayer substrate Ti (Ti1, Ti2): Input terminal To (To1, To1)
2) Output terminal
Claims (5)
る受信手段と、 該受信手段から供給される受信信号をそれぞれ整流する
複数の整流手段と、 備え、前記整流手段の出力を互いに直列接続して使用す
るレクテナ装置において、 前記整流手段は、一対の入力端子の一方である第１入力
端子と一対の出力端子のそれぞれとの間に、一方は前記
第１入力端子側から前記出力端子側へ，他方は前記出力
端子側から前記第１入力端子側へ電流を流す方向に接続
された一対のダイオードを備える全波型の２倍電圧整流
回路からなり、 前記複数の整流手段間で、前記一対の入力端子の他方で
ある第２入力端子を互いに共通接続したことを特長とす
るレクテナ装置。1. Receiving means for receiving a radio wave to generate a plurality of received signals, and a plurality of rectifying means for rectifying each of the received signals supplied from the receiving means, wherein outputs of the rectifying means are serially connected to each other. In the rectenna device to be connected and used, the rectifying means is provided between a first input terminal, which is one of a pair of input terminals, and each of a pair of output terminals, one of which is connected to the output terminal from the first input terminal side. A full-wave type double voltage rectifier circuit including a pair of diodes connected in a direction to flow a current from the output terminal side to the first input terminal side. A rectenna device, wherein a second input terminal which is the other of the pair of input terminals is commonly connected to each other.
れ、 該誘電体基板は、一方の面が平面導体で覆われ且つ前記
第２入力端子として使用され、他方の面に前記第２入力
端子以外のパターンが形成されていることを特長とする
請求項１記載のレクテナ装置。2. The rectifying means is formed on a dielectric substrate, the dielectric substrate having one surface covered with a plane conductor and used as the second input terminal, and the other surface having the second input terminal. 2. The rectenna device according to claim 1, wherein a pattern other than the input terminal is formed.
られた複数の受信アンテナからなることを特長とする請
求項１又は請求項２記載のレクテナ装置。3. The rectenna device according to claim 1, wherein said receiving means comprises a plurality of receiving antennas provided for each of said rectifying means.
流手段に分配する分配手段と、 からなり、 前記整流手段は、直流成分をカットするコンデンサを介
して前記分配手段から受信信号の供給を受けることを特
長とする請求項１又は請求項２記載のレクテナ装置。4. The receiving means comprises: a single receiving antenna; and a dividing means for distributing a received signal supplied from the receiving antenna to the plurality of rectifying means. 3. The rectenna device according to claim 1, wherein a reception signal is supplied from the distribution unit via a cut-off capacitor.
なり、 前記整流手段は、直流成分をカットするコンデンサを介
して前記多点給電アンテナの各給電点から受信信号の供
給を受けることを特長とする請求項１又は請求項２記載
のレクテナ装置。5. The receiving means comprises a multi-point feeding antenna, and the rectifying means receives a reception signal from each feeding point of the multi-point feeding antenna via a capacitor for cutting a DC component. The rectenna device according to claim 1 or 2, wherein
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