JP2007012710A - アンテナ内蔵発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 接続されるプリント基板上の実装領域の有効利用を図りつつ、アンテナ感度を向上させることを可能とし、当該プリント基板の端子数及び配線数を低減する。
【解決手段】 アンテナ内蔵発電装置２００は、略矩形状の支持基板１０１と、支持基板１０１上に形成された太陽電池パネル本体１０２と、太陽電池パネル本体１０２を覆う保護膜（コーティング樹脂）１０８とで構成されている。太陽電池パネル本体１０２は、支持基板１０１上に形成された下地電極１０３と、下地電極１０３上に形成された発電層１０４と、発電層１０４上に形成された透明電極１０５とを備えている。スロットアンテナ２０１は、発電層１０４及び透明電極１０５が積層されていない下地電極１０３の下側端部の露出領域に、下地電極１０３の一部を細長く切り欠くことによって形成される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、アンテナ内蔵発電装置に関し、特に、太陽電池を用いて構成されたアンテナ内蔵発電装置に関するものである。

最近、センサで検知した温度や湿度といった情報を無線で飛ばして、これらの情報に基づいて各種対象を制御するシステムが利用されており、センサの情報を無線で送受信する回路（以下、無線送受信ユニットと呼ぶ）の需要が高まっている。無線送受信ユニットは比較的省電力な電子機器であることから、その電源としてはボタン電池が用いられることが多い。しかし最近は、環境問題への配慮から太陽電池のようなクリーンな電源が望まれている。太陽電池の発電効率はそれほど高くないが、送信無線通信ユニットのように微小信号を間欠的に送受信し、あまりエネルギーを必要としない用途には好適である。

図１３は、従来の無線送受信ユニットの一般的な回路構成を示すブロック図である。

図１３に示すように、この無線送受信ユニット５００は、アンテナ５０１、ＲＦ送受信回路５０２、ベースバンド処理回路５０３、送受信データ処理回路５０４、湿度センサや温度センサを含むセンサ回路５０５、電源駆動回路５０６及び電源５０７で構成されている。湿度センサや温度センサより得られたセンサ出力は、送受信データ処理回路５０４、ベースバンド処理回路５０３、ＲＦ送受信回路５０２の順に処理されて、チップアンテナ５０１を介して無線で送信される。なお、各回路には電源５０７からの電力が電源駆動回路５０６を介して供給される。このように、無線送受信ユニット５００は、センサ出力をホストに送信するだけの場合もあるし、ホストからの制御信号を受信して種々の動作を行うといった応用もある。

図１４及び１５は、従来の無線送受信ユニットの構成の一例を示す外観斜視図であり、図１４はシールドケースがない状態、図１５はシールドケースを取り付けた状態を示している。

図１４に示すように、この無線送受信ユニット６００は、プリント基板５１０上に実装された各種電子部品で構成され、これにより、上述のＲＦ送受信回路５０２、ベースバンド処理回路５０３、送受信データ処理回路５０４、センサ回路５０５及び電源駆動回路５０６が構成されている。ＲＦ送受信回路５０２にはアンテナ５０１としてのチップアンテナ５１１が含まれており、センサ回路５０５には湿度センサ５０５ａや温度センサ５０５ｂが含まれている。また、電源５０７としては太陽電池パネル５１２が使用される。太陽電池パネル５１２はＤＣケーブル５１３を介してプリント基板５１０上のＤＣコネクタ５１４に接続される。図１５に示すように、これらの各種電子部品はシールドケース５１５によって電磁的にシールドされ、物理的にも保護されるが、チップアンテナ５１１及び湿度センサ５０５ａについては、ともに正しく動作するようにシールドケースの外部に露出している。

図１６は、従来の無線送受信ユニットの他の例を示す外観斜視図であり、シールドケースを取り付けた状態を示している。

図１６に示すように、この無線送受信ユニット７００では、チップアンテナ５１１の代わりに外部アンテナ５１６を用い、外部アンテナ５１６をプリント基板５１０上の同軸コネクタ５１６に同軸ケーブル５１７を介して接続している。その他の構成は上述の無線送受信ユニット６００と同様である。以上のような構成を有する場合には、チップアンテナによってプリント基板上の実装領域が広範囲に占有されることがなく、プリント基板上の実装領域の有効利用を図ることができる。

その他にも、本発明に関連する従来技術としては種々のものが存在している。例えば、プリント基板上の部品の実装面積又は占有体積を削減するため、アンテナスイッチや高周波回路等を構成する電子部品とアンテナとが一体化されたアンテナ装置が知られている（特許文献１乃至４参照）。

また、太陽電池に関する従来技術としては、モジュールの表面、もしくは直並列回路を構成する上で余白となった部分に、テレビ受信用アンテナ素子を組み込み、太陽電池に影を落とす物体を排除することで、テレビ受信用アンテナの機能を併せ持ち、美観、安定性に優れた太陽電池モジュールが知られている（特許文献５参照）。
特許第３２３５３６７号公報 特開平２００１−３０８６２０号公報 特開平２００３−１４０７７３号公報 特開平２００３−３４７８３４号公報 特開平２０００−３１２１０６号公報

図１３及び１４に示した従来の無線送受信ユニット６００は、アンテナとしてチップアンテナ５１１を使用しているため、無線送受信ユニットを小型化することは可能であるが、アンテナの開口面積が小さいためアンテナ感度が低いという問題があった。また、アンテナがプリント基板５１０上に搭載されるため、アンテナの向きの自由度が制限されており、アンテナの感度調整などには限界があった。

一方、図１５に示した無線送受信ユニット７００は、太陽電池パネル５１２を接続するためのＤＣコネクタ５１４及びＤＣケーブル５１３を必要とするほか、外部アンテナ５１６を接続するため同軸コネクタ５１７及び同軸ケーブル５１８を別個に必要とするため、端子及び配線の増加により取り扱いが不便になるという問題があった。

また、モジュールの表面、もしくは直並列回路を構成する上で余白となった部分にテレビ受信用アンテナ素子を組み込むタイプの太陽電池モジュールは、太陽電池の機能とは独立したアンテナ素子を備えていることから、太陽電池との電気的な干渉が避けられず、干渉を最小限に抑えるためにアンテナのサイズや形に制限が加えられるという欠点がある。

したがって、本発明の目的は、接続されるプリント基板上の実装領域の有効利用を図りつつ、アンテナ感度を向上させることを可能とし、当該プリント基板の端子数及び配線数を低減することが可能なアンテナ内蔵発電装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、太陽電池及びアンテナ素子を少なくとも備えるアンテナ内蔵発電装置であって、前記太陽電池は、第１及び第２の出力電極と、前記第１及び第２の出力電極間に電位差を生じさせる発電層とを備え、前記アンテナ素子は、前記太陽電池の一方の出力電極を接地面にもつことを特徴とするアンテナ内蔵発電装置によって達成される。

本発明において、前記アンテナ素子は、前記太陽電池の前記一方の出力電極の一部が所定の形状に加工されることによって、特定の周波数の電波を放射または受信可能に構成されたものであることが好ましい。これによれば、アンテナの構成するための導体を別途設ける必要がなく、きわめて簡単にアンテナを構成することができる。

本発明において、前記アンテナ素子は、前記一方の出力電極の一部を線状に切り欠くことによって形成されたスロットアンテナであることが好ましい。これによれば、アンテナ形状が極めて単純であることから、太陽電池と一体化されたアンテナをきわめて簡単に構成することができる。

本発明において、前記アンテナ素子は、前記一方の出力電極から線状に延出するように形成されたものであることが好ましい。これによれば、アンテナ形状が非常に単純であることから、太陽電池と一体化されたアンテナをきわめて簡単に構成することができる。

本発明において、前記太陽電池は、支持基板上に前記第１の出力電極、前記発電層及び前記第２の出力電極がこの順に積層された構成を有しており、前記アンテナ素子の少なくとも一部は、前記発電層及び前記第２の出力電極が部分的に積層されていない前記第１の出力電極の露出領域内に形成されていることが好ましい。これによれば、太陽電池の出力電極の一部を利用しつつ、太陽電池とアンテナとの機能を独立させることができ、相互の干渉を抑えることができる。

本発明において、前記太陽電池は、支持基板上に前記第１の出力電極、前記発電層及び前記第２の出力電極がこの順に積層された構成を有しており、前記アンテナ素子は、前記支持基板の２つの主面のうち、前記発電層が形成されている面とは反対側の面に形成されたパッチアンテナであることが好ましい。これによれば、プリント基板上にチップ部品として実装する場合に比べてパッチアンテナの開口面積を広げることができ、アンテナの性能を向上させることができる。

本発明においては、前記太陽電池の直流出力と前記アンテナの高周波入出力とが一本の共通端子から取り出されていることが好ましい。これによれば、太陽電池から得られる直流出力にＲＦ信号を重畳させることにより、直流出力と高周波入出力とを一本の共通端子から取り出すことができ、端子構造及び配線構造を簡素化することができる。

本発明の上記目的はまた、センサ回路と、前記センサ回路で得られたセンサ出力を処理する送受信データ処理部と、前記送受信データ処理部からのデータをベースバンド信号として処理するベースバンド処理部と、前記ベースバンド信号をＲＦ信号として処理するＲＦ送受信部と、前記ＲＦ信号を放射するアンテナと、各回路に電力を供給する電源部を備え、前記アンテナ及び前記電源部の一部が、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のアンテナ内蔵発電装置で構成されていることを特徴とする無線送受信ユニットによっても達成される。

本発明によれば、太陽電池とアンテナとが一体化されているので、チップアンテナを別個に用意する場合に比べて回路基板上の部品の実装面積又は占有体積を大幅に削減することができる。また、太陽電池の一方の出力電極を構成する導体をアンテナの接地面として使用し、当該接地面の周辺にアンテナ素子を構成することにより、太陽電池とアンテナとの電気的な干渉を抑えることができる。また、太陽電池パネルの全面を利用してアンテナを構成することができるので、アンテナの開口面積を広げることができ、アンテナの性能を向上させることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）

図１は、本発明の第１の好ましい実施形態に係るアンテナ内蔵発電装置の表面側の構成を示す略平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図１及び図２に示すように、このアンテナ内蔵発電装置１００は、略矩形状の支持基板１０１と、支持基板１０１上に形成された太陽電池パネル本体１０２と、太陽電池パネル本体１０２を覆う保護膜（コーティング樹脂）１０８とで構成されている。太陽電池パネル本体１０２は、支持基板１０１上に形成された下地電極１０３と、下地電極１０３上に形成された発電層１０４と、発電層１０４上に形成された透明電極１０５とを備えている。また、本実施形態において、太陽電池パネル本体１０２の右側には、下地電極１０３と接続されたマイナス側リード電極１０６が設けられており、太陽電池パネルの左側には、透明電極に接続された略くし型のプラス側リード電極１０７が設けられている。

支持基板１０１は、太陽電池パネル本体１０２の機械的強度を確保する役割を果たす。支持基板１０１の材料としては、特に限定されるものではないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン、ポリイミド等を用いることができ、可撓性のあるフィルム状の基板を用いることが好ましい。また、高周波特性の良好なアルミナ基板、ＬＴＣＣ（低温焼成セラミック）多層基板、ガラス基板、樹脂基板、樹脂多層基板等を用いることもできる。

下地電極１０３は、太陽電池パネル本体１０２のマイナス側の出力電極（接地電極）としての役割を果たすとともに、発電層１０４を透過した光を反射して発電層１０４に戻すことで発電効率を向上させる役割も果たす。そのため、下地電極１０３は「反射電極」とも呼ばれる。下地電極の材料はとしては、特に限定されるものではないが、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）といった導体を用いることが好ましい。

発電層１０４は、リン等のＮ型不純物がドープされたアモルファスシリコン膜（Ｎ層）、不純物がドープされていないアモルファスシリコン膜（Ｉ層）、ホウ素等のＰ型不純物がドープされたアモルファスシリコン膜（Ｐ層）がこの順で積層された多層膜からなり、Ｉ層をＰ層とＮ層とで挟み込んだＰ-Ｉ-Ｎ接合構造を有している。そして、本実施形態においては、Ｎ層が下地電極１０３側を向いている。発電層１０４に光が当たると、I層の価電子帯の電子が励起されて電子とホールのペアが発生し、これらの電子とホールはＰＩＮ接合による内部電界に応じてそれぞれＮ層とＰ層とに拡散するので、電位差が発生し、電流を取り出すことが可能となる。つまり、発電層が活性化している状態においてＮ層とＰ層とを結線した場合には、Ｐ層からＮ層に向けて電流が流れることになる。なお、発電層１０４は多数のセルで構成されていてもよく、この場合に個々のセルが直列接続されてもよく、あるいは並列接続されてもよい。

透明電極１０５は、太陽電池パネル本体１０２のプラス側の出力電極としての役割を果たすとともに、光の入射側の電極としての役割も果たすため、一定の光透過性を有している。透明電極１０５は発電層から見て光の入射方向に近い（光の入射面側に設けられている）ことから「表面電極」と呼ばれることがある。これに対し、下地電極１０３は光の入射方向から遠いことから「裏面電極」と呼ばれることがある。透明電極の材料としては、特に限定されるものではないが、二酸化亜鉛（ＳｎＯ_２）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化シリコン（ＳｉＯ）等の導体を用いることが好ましい。

本実施形態においては、マイナス側リード電極の形成領域を確保するため、発電層１０４及び透明電極１０５を下地電極１０３の全面に形成せず、Ｙ方向に沿った右側端部に広めのマージンを持たせて、下地電極１０３の露出領域を形成している。そして、マイナス側リード電極１０６は、下地電極１０３の右側端部の露出領域に形成されており、このマイナス側リード電極１０６とは反対側に位置するプラス側リード電極１０７は、透明電極１０５上の左側端部に形成されている。

図３は、アンテナ内蔵発電装置１００の裏面側の構成を示す略平面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

図３及び図４に示すように、支持基板１０１の裏面には、略正方形状の導体パターンからなるパッチアンテナ１０９が形成されている。パッチアンテナ１０９の一辺の長さＬ１は使用波長λに対して概ねλ／２に設定されている。パッチアンテナ１０９の一辺に近接した位置には、接地面に対して概ね５０Ωのインピーダンスをもつ伝送線路である給電電極１１０が設けられており、パッチアンテナ１０９及び給電電極１１０の全面は酸化防止用の保護膜１１１で覆われている。給電電極１１０の一端には同軸コネクタ１１２が設けられており、同軸コネクタの内導体（中心導体）１１２ａは給電電極１１０と接続しているが、同軸コネクタの外導体１１２ｂは下地電極１０３と接続している。パッチアンテナ１０９は給電電極１１０と電界結合しているので、パッチアンテナ１０９は給電電極１１０及び同軸コネクタ１１２を介して外部回路と接続され、パッチアンテナ１０９は給電電極１１０を通じて給電される。

以上のような構成を有するアンテナ内蔵発電装置１００は、通常の太陽電池として動作するので、太陽光を受けて発電し、２つのリード電極１０６，１０７間に起電力を発生させる。また、支持基板１０１の裏面にパッチアンテナ１０９が形成されているので、パッチアンテナ１０９を介してＲＦ信号を無線で送受信することが可能である。つまり、本実施形態によれば、太陽電池とアンテナとを一体化することができ、チップアンテナを別個に用意する場合に比べて回路基板上の部品の実装面積又は占有体積を大幅に削減することができる。また、本実施形態によれば、太陽電池の一方の出力電極を構成する導体をアンテナの接地面として使用し、当該接地面の周辺にアンテナ素子を構成することにより、太陽電池とアンテナとの電気的な干渉を抑えることができる。また、本実施形態によれば、太陽電池パネルの全面を利用してアンテナを構成することができるので、アンテナの開口面積を広げることができ、アンテナの性能を向上させることができる。

図５は、本発明の第２の好ましい実施形態に係るアンテナ内蔵発電装置の表面側の構成を示す略平面図である。また、図６は、図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、図７は、図５のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。なお、図５のＡ−Ａ線に沿った断面図が図２である点は、第１の実施形態と同様である。その他、第１の実施形態に係るアンテナ内蔵発電装置１００と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図５乃至図７に示すように、このアンテナ内蔵発電装置２００の特徴は、上述のパッチアンテナ１０９に代えて「スロットアンテナ」２０１を設けた点にある。スロットアンテナ２０１は、下地電極１０３の一部を線状に切り欠くことによって形成される。波長はスロットの長さによって選択され、スロット部分だけがアンテナとして寄与する。

このようなスロットアンテナ２０１の形成領域を確保するため、本実施形態においては、発電層１０４及び透明電極１０５を下地電極１０３の全面に形成せず、Ｘ方向に沿った下側端部にも広めのマージンを持たせて、下地電極の露出領域を形成している。そして、発電層１０４及び透明電極１０５が積層されていない下地電極１０３の下側端部の露出領域に、Ｘ方向に沿って細長い切り欠き（スロット）を設けることにより、スロットアンテナ２０１を形成する。スロットの長さＬ２は、使用波長λに対して概ねλ／２に設定される。また、図３に示したスロットの幅ｄはＬ２比して十分短く（ｄ＜＜Ｌ２）設定される。スロットの製造プロセスとしては、例えば、支持基板１０１上に下地電極１０３及び発電層１０４を堆積させた後、エッチングにより下地電極１０３及び発電層１０４を部分的に抜き取るプロセスが採用される。

支持基板１０１の裏面には、酸化防止用の保護膜１１１で覆われたマイクロストリップ線路２０２が設けられている。マイクロストリップ線路２０２は接地面に対して概ね５０Ωのインピーダンスをもった伝送線路であり、スロットアンテナ２０１と直交しており、マイクロストリップ線路２０２の一端には同軸コネクタ１１２が設けられている。同軸コネクタ１１２の内導体（中心導体）１１２ａはマイクロストリップ線路２０２と接続しているが、同軸コネクタ１１２の外導体１１２ｂは下地電極１０３と接続している。スロットアンテナ２０１はマイクロストリップ線路２０２と電界結合しているので、スロットアンテナ２０１はマイクロストリップ線路２０２及び同軸コネクタ１１２を介して外部回路と接続され、スロットアンテナ２０１はマイクロストリップ線路２０２により給電される。

以上のような構成を有するアンテナ内蔵発電装置２００は、通常の太陽電池として動作するので、太陽光を受けて発電し、２つのリード電極１０６，１０７間に起電力を発生させることができる。また、太陽電池パネルの下地電極１０３にスロットアンテナ２０１が形成されているので、スロットアンテナ２０１を介してＲＦ信号を送受信することが可能である。つまり、本実施形態によれば、太陽電池とアンテナとを一体化することができ、チップアンテナを別個にする場合に比べて回路基板上の部品の実装面積又は占有体積を大幅に削減することができる。また、本実施形態によれば、太陽電池の一方の出力電極を構成する導体をアンテナの接地面として使用し、当該接地面の周辺にアンテナ素子を構成することにより、太陽電池とアンテナとの電気的な干渉を抑えることができる。

図８は、本発明の第３の好ましい実施形態に係るアンテナ内蔵発電装置の裏面側の構成を示す略平面図である。なお、図８のＡ−Ａ線に沿った断面図が図２である点は、第１及び第２の実施形態と同様である。その他、第２の実施形態に係るアンテナ内蔵発電装置１００と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図８に示すように、このアンテナ内蔵発電装置３００の特徴は、上述のスロットアンテナ２０１に代えて、略Ｌ字状の導体パターンからなるアンテナ（以下、「L型アンテナ」という）３０１を設けた点にある。L型アンテナ３０１は、下地電極１０３の周囲を部分的に切り欠くことによって下地電極１０３から線状に延出するように形成されたアンテナである。

このようなＬ型アンテナ３０１の形成領域を確保するため、本実施形態においては、発電層１０４及び透明電極１０５を下地電極１０３の全面に形成せず、Ｘ方向に沿った下側端部にも広めのマージンを持たせて、下地電極１０３の露出領域を形成している。そして、本実施形態においては、発電層１０４及び透明電極１０５が積層されていない下地電極１０３の下側端部の露出領域に、略Ｌ字状の導体パターンが形成されるように下地電極１０３を部分的に抜き取ることにより、Ｌ型アンテナ３０１を形成する。Ｌ型アンテナ３０１の全長（図示の破線の長さ）は、使用波長λに対して概ねλ／４に設定される。なお、アンテナとしては概ねλ／４の長さを有する線状の導体であれば、Ｌ型のものに限定するものではない。

Ｌ型アンテナ３０１の途中のインピーダンスが概ね５０Ωとなる位置には、給電電極３０２が接続されている。給電電極３０２は下地電極１０３から絶縁されており接地面に対して概ね５０Ωとなる伝送線路であり、給電電極３０２の一端には同軸コネクタ１１２が設けられている。同軸コネクタの内導体（中心導体）１１２ａは給電電極３０２と接続しているが、同軸コネクタの外導体１１２ｂは下地電極１０３の一部と接続している。Ｌ型アンテナ３０１は給電電極３０２と接続されているので、Ｌ型アンテナ３０１は給電電極３０２及び同軸コネクタ１１２を介して外部回路と接続され、Ｌ型アンテナ３０１は給電電極３０２により給電される。

以上のような構成を有するアンテナ内蔵発電装置３００は、通常の太陽電池として動作するので、太陽光を受けて発電し、２つのリード電極１０６，１０７間に起電力を発生させることができる。また、太陽電池パネルの下地電極１０３にＬ型アンテナ３０１が形成されているので、Ｌ型アンテナ３０１を介してＲＦ信号を送受信することが可能である。つまり、本実施形態によれば、太陽電池とアンテナとを一体化することができ、チップアンテナを別個にする場合に比べて回路基板上の部品の実装面積又は占有体積を大幅に削減することができる。また、本実施形態によれば、太陽電池の一方の出力電極を構成する導体をアンテナの接地面として使用し、当該接地面の周辺にアンテナ素子を構成することにより、太陽電池とアンテナとの電気的な干渉を抑えることができる。

図９は、本発明の第４の好ましい実施形態に係るアンテナ内蔵発電装置の表面側の構成を示す略平面図、図１０はその裏面側の構成を示す略平面図である。なお、本実施形態は上述した第１の実施形態の変形例であり、アンテナ内蔵発電装置１００と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図９及び図１０に示すように、このアンテナ内蔵発電装置４００の特徴は、支持基板１０１の裏面に、チョークコイルとしての役割を果たすミアンダ状の導体パターン４０１を設けて、プラス側リード電極１０７と給電電極１１０とを電気的に接続した点にある。導体パターン４０１は概ねλ／４の全長を有し、その一端は給電電極１１０の途中に接続されており、その他端は貫通電極４０２を介してプラス側リード電極と接続されている。その代わりに、プラス側のリード電極はパネルの外側まで引き出されておらず、リード電極としての役割が省略されている。さらに、本実施形態においては、マイナス側リード電極が省略されている。そのため、発電層及び透明電極の右側端部のマージンが狭く取られており、これらは幅方向により広く形成されている。その他の構成については上述したアンテナ内蔵発電装置１００と略同様であることから説明を省略する。また、図示しないが、必要に応じてミアンダ状の導体パターン４０１（チョークコイル）のプラス側リード電極１０７側（ＤＣ側）の根元の位置と接地電極との間に平行平板型のコンデンサを形成してもよい。

図１１は、アンテナ内蔵発電装置４００における給電電極１１０及び導体パターン４０１の等価回路図である。

図１１に示すように、給電電極１１０にプラス側リード電極がチョークコイル４０１ａを介して接続されることにより、ノイズ成分が除去された直流電流を供給することが可能となる。また逆に、チョークコイル４０１aはアンテナで送受信するＲＦ信号が発電層に流入することを防いでいる。つまり、同軸コネクタの内導体１１２ａには、太陽電池による直流出力（ＤＣ）と、パッチアンテナ１０９からの高周波入出力（ＲＦ）の両方が重畳されるので、プラス側リード電極から直流出力を取り出す必要がなく、コネクタを一本にまとめることができる。このように、本実施形態によれば、太陽電池から得られる直流出力にＲＦ信号重畳させることにより、直流出力と高周波入出力とを一本の共通端子から取り出すことができ、端子構造及び配線構造を簡素化することができる。

図１２は、ミアンダ状の導体パターン４０１（チョークコイル）のＤＣ側の根元の位置とグランドとの間に平行平板型のコンデンサ４０３を形成した場合の等価回路図である。このように構成した場合には、ノイズ成分がより一層除去された直流電流を供給することが可能となり、またアンテナで送受信するＲＦ信号が発電層に流入することを確実に防ぐことができる。

なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例として説明したが、上述した第２及び第３の実施形態に適用することも可能である。すなわち、第２の実施形態においてマイクロストリップ線路とプラス側リード電極とを導体パターンで接続してもよく、第３の実施形態において給電電極とプラス側リード電極とを導体パターンで接続してもよい。

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記各実施形態においては、マイナス側の出力電極である下地電極の一部をアンテナとして利用する場合について説明したが、透明電極の一部をアンテナとして利用してもかまわない。下地電極及び透明電極のどちらがマイナス側電極になるかは発電層（Ｐ-Ｉ-Ｎ層）の向きによることから、透明電極がマイナス側の出力電極となる場合には、透明電極側にアンテナを形成してもよい。

また、上記実施形態においては、下地電極１０３の露出領域にスロットアンテナ２０１やＬ型アンテナ３０１を形成する場合について説明したが、発電層の直下にこれらのアンテナを形成してもかまわない。また、アンテナの方式としては上述した実施形態のほかにも、太陽電池の一方の電極を接地面として使う方式であれば他の方式のアンテナを採用してもよい。この場合、アンテナが形成されている部分の発電層を実際に発電層として機能させることができないため、発電力はわずかに低下するが、太陽電池としては問題なく使用することができる。

また、支持基板としてＬＴＣＣ多層基板や樹脂多層基板を用い、アンテナ電極やチョークコイル、配線等の電極をその内層に構成することも可能である。さらにまた、上記実施形態では扱う送受信データとしてセンサ出力を例にとって説明したが、データであれば何でも良い。たとえば家庭内の電気使用量のデータ、ガスメータの目盛り、マイクで拾った音声信号、CCDカメラで撮った映像信号、等々などである。

図１は、本発明の第１の好ましい実施形態に係るアンテナ内蔵発電装置の表面側の構成を示す略平面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３は、アンテナ内蔵発電装置１００の裏面側の構成を示す略平面図である。 図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図５は、本発明の第２の好ましい実施形態に係るアンテナ内蔵発電装置の表面側の構成を示す略平面図である。 図６は、図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 図７は、図５のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。 図８は、本発明の第３の好ましい実施形態に係るアンテナ内蔵発電装置の裏面側の構成を示す略平面図である。 図９は、本発明の第４の好ましい実施形態に係るアンテナ内蔵発電装置の表面側の構成を示す略平面図である。 図１０はその裏面側の構成を示す略平面図である。 図１１は、アンテナ内蔵発電装置４００における給電電極１１０及び導体パターン４０１の等価回路図である。 図１２は、チョークコイルのＤＣ側の根元の位置とグランドとの間に平行平板型のコンデンサを形成した場合の等価回路図であるである。 図１３は、従来の無線送受信ユニットの一般的な回路構成を示すブロック図である。 図１４は、従来の無線送受信ユニットの構成の一例を示す外観斜視図であり、シールドケースがない状態を示している。 図１５は、従来の無線送受信ユニットの構成の一例を示す外観斜視図であり、シールドケースを取り付けた状態を示している。 図１６は、従来の無線送受信ユニットの他の例を示す外観斜視図であり、シールドケースを取り付けた状態を示している。

符号の説明

１００ アンテナ内蔵発電装置
１０１ 支持基板
１０２ 太陽電池パネル本体
１０３ 下地電極
１０４ 発電層
１０５ 透明電極
１０６ マイナス側リード電極
１０７ プラス側リード電極
１０８ 保護膜（コーティング樹脂）
１０９ パッチアンテナ
１１０ 給電電極
１１１ 保護膜
１１２ 同軸コネクタ
１１２ａ 同軸コネクタの内導体
１１２ｂ 同軸コネクタの外導体
２００ アンテナ内蔵発電装置
２０１ スロットアンテナ
２０２ マイクロストリップ線路
３００ アンテナ内蔵発電装置
３０１ 型アンテナ
３０２ 給電電極
４００ アンテナ内蔵発電装置
４０１ 導体パターン
４０１ａ チョークコイル
４０２ 貫通電極
４０３ コンデンサ
５００ 無線送受信ユニット
５０１ アンテナ
５０２ ＲＦ送受信回路
５０３ ベースバンド処理回路
５０４ 送受信データ処理回路
５０５ センサ回路
５０５ａ 湿度センサ
５０５ｂ 温度センサ
５０６ 電源駆動回路
５０７ 電源
５１０ プリント基板
５１１ チップアンテナ
５１２ 太陽電池パネル
５１３ ＤＣケーブル
５１４ ＤＣコネクタ
５１５ シールドケース
５１６ 外部アンテナ
５１７ 同軸コネクタ
５１８ 同軸ケーブル
６００ 無線送受信ユニット
７００ 無線送受信ユニット

Claims (7)

1. 太陽電池及びアンテナ素子を少なくとも備えるアンテナ内蔵発電装置であって、
   前記太陽電池は、第１及び第２の出力電極と、前記第１及び第２の出力電極間に電位差を生じさせる発電層とを備え、
   前記アンテナ素子は、前記太陽電池の一方の出力電極を接地面にもつことを特徴とするアンテナ内蔵発電装置。
2. 前記アンテナ素子は、前記太陽電池の前記一方の出力電極の一部が所定の形状に加工されることによって、特定の周波数の電波を放射または受信可能に構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ内蔵発電装置。
3. 前記アンテナ素子は、前記一方の出力電極の一部を線状に切り欠くことによって形成されたスロットアンテナであることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ内蔵発電装置。
4. 前記アンテナ素子は、前記一方の出力電極から線状に延出するように形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ内蔵発電装置。
5. 前記太陽電池は、支持基板上に前記第１の出力電極、前記発電層及び前記第２の出力電極がこの順に積層された構成を有しており、
   前記アンテナ素子の少なくとも一部は、前記発電層及び前記第２の出力電極が部分的に積層されていない前記第１の出力電極の露出領域内に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ内蔵発電装置。
6. 前記太陽電池は、支持基板上に前記第１の出力電極、前記発電層及び前記第２の出力電極がこの順に積層された構成を有しており、
   前記アンテナ素子は、前記支持基板の２つの主面のうち、前記発電層が形成されている面とは反対側の面に形成されたパッチアンテナであることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ内蔵発電装置。
7. 前記太陽電池の直流出力と前記アンテナの高周波入出力とが一本の共通端子から取り出されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアンテナ内蔵発電装置。
   

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