JP2007068189A - 太陽エネルギを電気エネルギに変換すると共に高周波電磁波を放射および／または受信する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽エネルギを電気エネルギに変換すると共に、高周波電磁波を放射および／または受信するための装置（１）を提供する。
【解決手段】導電性の接点の形態をした電極（接点格子２８と接点層２７）を有する少なくとも一つの太陽電池と、少なくとも一つのアンテナ要素を備えたアンテナとを具備しており、前記アンテナ要素は、太陽電池の前記電極（接点格子２８と接点層２７）のいずれか又は双方によって形成されていることを特徴とする装置によって課題を解決した。
【選択図】図１

Description

本発明は請求項１の公知技術部分に記載されている種類の装置、すなわち、太陽エネルギを電気エネルギに変換すると共に、高周波電磁波を放射する又は、受信する、又はこれらの双方を行う装置であって、導電性の接点の形態をした電極を有する少なくとも１つの太陽電池と、少なくとも１つのアンテナ要素を備えたアンテナとを具備している装置に関する。

上記種類に属する公知の装置は相互に接続されたアセンブリから構成され、このアセンブリは、少なくとも１つの太陽電池、アンテナ要素、およびディスプレイ、映像または音声変換装置、信号処理回路などの形態をした電子構成部品を含む構成になっている。

ある種のアンテナは電子構成部品に接続されたメタルプレートから構成され、他方、複数の太陽電池は電子構成部品を取り巻くフレームのように配置されている（日本国 特開平１０−２４２４４３号）。

別の種類のアンテナは、電子構成部品と太陽電池構成を取り巻くフレームアンテナからなり、このフレームアンテナは、例えば、電子構成部品の表面に配置された導体で形成されている（国際公開公報 ＷＯ ９７／４４ ７０７）。このような構成は、例えば、ポータブルラジオやテレビジョン、ポケットコンピュータ、あるいは類似デバイスで使用されている。

特に、衛星技術分野では、大面積のアンテナを、アンテナとは別に配置された太陽電池モジュールによって動作させることも知られている（米国特許５６４２１２２、日本国 特開平８−２７４５２７号）。

太陽電池モジュールと、電磁波を放射又は受信するアンテナは、実際には、相互に物理的に接続されているのが頻繁であるが、他の場合には、これらは空間的および機能的に別々の構成部品として使用されている。

このことは、アンテナがパラボラアンテナの形態をしていて、メタル格子からなるリフレクタ（反射器）を備え、その背後に太陽電池モジュールが配置されている場合（日本国 特開平９−１３５１１０号）、あるいは相互から分離されたアンテナ要素間に個々の太陽電池が配置され、プレーナアンテナを形成するようにした場合にも同様である。

最後に、複数のアンテナ要素、前記アンテナ要素の下に配置された複数の太陽電池、およびアンテナ要素と太陽電池の間に配置された電導層を備えている装置では、太陽電池が部分的にアンテナ要素によって覆われているため太陽電池の機能が制限されている（日本国 特開平１０−２７０９２５号）。

上述した種々の装置では、太陽電池と、電磁波を放射又は受信するアンテナの構成要素が相互接続アセンブリ内で結合されているにもかかわらず、個々の電子構成部品が必要とする総スペース量の関係で、比較的大量のスペースが必要とされている。

このこととは別に、太陽電池の少なくとも一部が、アンテナを構成する要素によって覆われていると、例えば、効率的な光起電力（ｐｈｏｔｏ−ｖｏｌｔａｉｃ）ユニットで、最も費用効率的に電流を発生するために太陽電池が必要であるとき、その機能に影響を及ぼしている。
特開平１０−２４２４４３号公報 国際公開公報 ＷＯ ９７／４４ ７０７ 米国特許第５６４２１２２号公報 特開平８−２７４５２７号公報 特開平９−１３５１１０号公報 特開平１０−２７０９２５号公報

以上に鑑みて、本発明は、太陽エネルギを電気エネルギに変換すると共に高周波電磁波を放射又は、受信又は、放射と受信の双方を行う装置であって、導電性の接点の形態をした電極を有する少なくとも１つの太陽電池と、少なくとも１つのアンテナ要素を備えたアンテナとを具備している装置において、特に光起電力（ｐｈｏｔｏ−ｖｏｌｔａｉｃ）デバイスで使用するのに適し、単純な構造で製造でき、スペース節約形の装置を提供することを目的としている。

上記目的は、請求項１の特徴部分に記載された装置、すなわち、アンテナを構成している要素が、太陽電池を構成している導電性接点の形態をした電極のどちらか一方、又は双方によって形成されていることを特徴とする装置によって達成されている。また、特許請求の範囲の各請求項に記載されている技術的事項によって達成されている。

本発明による装置の利点は、太陽電池とアンテナが集積アセンブリ内で結合されているだけでなく、いかなる場合も、アンテナを動作させるために太陽電池または太陽電池構成内に存在している導電性接点が、アンテナ要素として同時に使用されている点にある。従って、本発明においては、アンテナ要素を取り付けるという付加的作業は完全に除去されている。

以下、添付図面を参照して、本発明について詳しく説明する。

図１は複数の太陽電池２、この例では、１６個の太陽電池２を装備した装置１を示している。

太陽電池２は、例えば、実際に稼動している従来公知の太陽電池アレー、太陽電池モジュールを構成する要素の一つであって、適当な支持体３上に取り付けられ、入射する太陽エネルギを電気エネルギに変換する働きをしている。

太陽電池２は、現在使用されている製造技術に従って作られており、例えば、ほぼ平面の並列プレートで構成され、このプレートは平面矩形または正方形で、数ミリメートルの厚さになっている。

さらに、各太陽電池２は、好ましくは、セミコンダクタ本体、例えば、結晶シリコン基板からなり、当該結晶シリコン基板には、その上面に、導電性接点の形態をした一方の電極である導電性の接点格子（ｃｏｎｔａｃｔ ｇｒａｔｉｎｇ）２８が、またその下面に、全面積を覆うように、導電性接点の形態をした他方の電極である導電性の接点層（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｌａｙｅｒ）２７が設けられている。導電性の接点層２７は、大部分が金属から形成されている。

複数の太陽電池２は、さらに、直流電流に対して直列に又は、並列に、公知のように導電線によって接続され、必要ならば、ガラスまたはプラスチック材料からなる通常の被覆層が設けられている。

装置１は、本発明によれば、前記の構成による太陽エネルギを電気エネルギに変換する光起電力デバイスとしての機能を果たすと同時に、高周波電磁波（Ｈｉｇｈ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｗａｖｅ）を放射又は、受信又は、放射と受信の双方を行うというアンテナの機能をも果たしている。

このために、装置１は、少なくとも１つの太陽電池２の、導電性接点の形態をした一方の電極である導電性の接点格子２８又は、導電性接点の形態をした他方の電極である導電性の接点層２７のいずれか、またはこれらの双方は、アンテナの一つの構成要素、例えば、プレーナアンテナ（ｐｌａｎａｒ ａｎｔｅｎｎａ）の構成要素としても使用されている。

このようにすると、太陽電池２に存在する電極が、アンテナとしての機能を果たすという、別の機能のために使用できるので、太陽電池とアンテナの構成要素とがアセンブリ内で接続されているにもかかわらず、追加構成部品が不要になって、スペースを削減できるという利点がある。

図１に示すケースでは、アンテナは受信アンテナとして使用されている。従って、太陽電池モジュールは、一方では、入射する太陽エネルギを電気エネルギに変換する必要があるとき使用され、他方では、入射する高周波電磁波を受信し、それを導電線に送るとき使用されている。

上記２つの異なる目標を達成するために、図１に示すように、例えば、太陽電池の正極の導電性接点は、導電線１４が内部に通っている同軸ケーブル１７によって分岐フィルタ（ｂｒａｎｃｈｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒ）５に接続されている。この分岐フィルタ５は太陽エネルギの変換の結果得られた直流電流成分を、高周波電磁波の受信から得られた高周波電流成分から分離する働きをする。

これは、図１の右下に分岐フィルタ５を拡大して示すように、例えば、コイルの形態をし、直流成分を通過させ、高周波電磁波成分（交流成分）の通過を阻止するインダクタ６と、例えば、コンデンサー（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）の形態をし、高周波電磁波成分（交流成分）を通過させ、直流成分の通過を阻止するコンデンサー７とを含んでいる分岐フィルタ５によって行われている。

インダクタ６は、例えば、導電線８によってバッテリ９にも接続され、太陽の照射を受けたときバッテリ９を充電し、あるいは充電したままに保ち、他方、コンデンサー７は、導電線１０を通して受信機１１に接続され、そこからデモジュレータ（復調器）１２に接続されており、デモジュレータ１２の出力１４からデータまたは信号が得られ、以後の処理が行われるようになっている。

さらに、導電線８は別の導電線１５、１６によって受信機１１の端子と、デモジュレータ１２の端子に接続されて、電流を供給できるので、受信機１１とデモジュレータ１２には、選択的に太陽電池から直接に電流供給することも、バッテリ９から電流供給することも可能になっている。

図１に詳しく示すように、導電線４を同軸ケーブル１７の内側導体とし、外側の外装１８を太陽電池モジュールの負極の導電性接点と一緒にアースに接続できるという利点がある。

太陽電池２の少なくとも１つの導電性接点（導電性の接点格子２８又は、導電性の接点層２７のいずれか）を、送信アンテナの構成要素として使用する必要があるとき、その構成は、例えば、図２に示すようにして実現される。

図１とは対照的に、信号は導電線１９を経由してモジュレータ（変調器）２０に、そこから送信機２１に供給され、更に、送信機２１から導電線１０、分岐フィルタ５および導電線４を内部に貫通させている同軸ケーブル１７を通して、少なくとも１つの太陽電池２の少なくとも１つの導電性接点に渡され（この導電性接点が送信アンテナの構成要素としての役割を果たす）、その導電性接点から高周波電磁波の形で、空間に放射される。

さらに、図２に概略図で示すように、導電線８から得られた直流は選択的にインバータ２２にも供給され、そこで電磁波に変換されたあと、電流供給回路網２３に供給することができる。

図１と図２に示す装置は相互に結合することも可能であり、そこでは、一方では受信機１１、デモジュレータ１２、他方ではモジュレータ２０、送信機２１は、例えば、スイッチ（不図示）を通して導電線１０に接続され、スイッチの設定状態に応じて送信または受信ができるようになっている。

さらに、明らかであるように、太陽エネルギから得られた直流または直流電圧の成分は、分岐フィルタ５によって、高周波電磁波の成分から完全に減結合（ｄｅｃｏｕｐｌｅ）（一方の回路から他方の回路へのエネルギーの移動や帰還が防止されるように結合）され、直流成分（太陽エネルギから得られた直流または直流電圧の成分）と、交流成分（高周波電磁波の成分）は、それぞれ、従来公知の方法で処理することが可能になっている。

また、アンテナ要素として働く導電性接点（導電性の接点格子２８又は、導電性の接点層２７のいずれか、又はその双方）を、かかるアンテナ要素として働く（すなわち、高周波電磁波の放射又は、受信又は、その双方を行う）導電性接点を含む太陽電池２のサイズを選択することによって、特定ケースで必要とする高周波数または処理される高周波バンドに整合するようにチューニングすることも、２またはそれ以上の太陽電池２を使用してダイポールまたはグループアンテナを作ることも、回路測定によってアンテナに選択した方向性をもたせることも可能である。

例えば、同軸ケーブルが図１と図２図示の実施形態で使用され、特性インピーダンスが５０Ωであれば、分岐フィルタ５のインダクタンス６でのインピーダンスを、Ｌ≧５０Ω／２πｆに、コンデンサー７でのキャパシタンスを１／２πｆ・０．１Ω≦ｃ≦１／２πｆ・５０Ωにすることが可能である。

図３乃至図９は、本発明の太陽エネルギを電気エネルギに変換すると共に高周波電磁波を放射又は、受信又は、放射と受信の双方を行う装置の他の実施形態を説明するものである。

図３と図４には、図１に示されている同軸ケーブル１７による結合が示されている。

アースに接続されたメタルプレート２５は太陽電池２を支える働きをし、例えば、太陽電池２の下側に位置する正極の導電性接点の形態をしている電極である接点層２７（図４）にウェブ２６によって接続されている。他方、太陽電池２の上側に位置し、例えば、負極の導電性接点の形態をしている電極である接点格子２８は、接点層２７とメタルプレート２５の開口を通して同軸ケーブル１７の導電線に接続されており、そこでは内側導体４は図４に示すように接続され、同軸ケーブル１７の外側外装１８はメタルプレート２５に接続されている。

上記のように作られたアンテナはＰＩＦＡ（ｐｌａｎａｒ ｉｎｖｅｒｔｅｄＦ−ａｎｔｅｎｎａ）（プレーナ反転Ｆアンテナ）と名付けることができる。さらに、非電導材料からなる基板は、メタルプレート２５と接点層２７の間に配置することができる。

図５は、現時点で最良であると考えられている本発明の実施形態において、太陽電池２をプレーナアンテナとして使用したときの、同軸ケーブル１７による結合を示している。

ここでは、太陽電池２は電導材料の基板２９の上面に、例えば、接着剤によって固着され、アースされたメタルプレート３０は基板２９の下面に固着されている。上側の、例えば、負極の導電性接点の形態をした電極である接点格子２８は、図３および図４とは異なり、ＤＣにアースされ、他方、同軸ケーブル１７の内側の導電線は、基板２９とメタルプレート３０の開口を通して太陽電池２の下側の、例えば、正極の導電性接点の形態をした電極である接点層２７（図４）に接続されている。

図３および図４とは対照的に、接続短絡ウェブ（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔ ｗｅｂ）２６も省かれているので、アンテナの作用に対して異なる共振周波数が発生することになる。

図６は、プレーナアンテナに関連する直接的な結合（ｄｉｒｅｃｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）の例を示している。高周波電磁波の供給または除去は、この例では、基板２９上に形成された電導材料のストリップライン（ｓｔｒｉｐｌｉｎｅ）３２を通して行われており、基板２９は図３乃至図５と同じように、太陽電池２の下側の、例えば、正極の導電性接点の形態をした電極である接点層２７（図４）に接続され、さらに図１と図２に示すように分岐フィルタ５に接続されている。この構成は、上記以外は図５と同じである。

図７に分解図で示されている構成では、放射的な結合（ｒａｄｉａｔｉｖｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）が行われている。この例では、太陽電池２はその下側の接点層２７（図４）が電気絶縁材料からなる第１の基板３３の上側に位置するように、例えば、接着剤によって固着され、基板の下側は、電気絶縁材料からなる第２の基板３４の上側に接続され、第２の基板の下側にアースの働きをするメタルプレート３５が、例えば、接着剤によって固着されている。

電導材料のストリップライン３６は、上記２つの基板３３、３４の間に固着され、このストリップライン３６を通して高周波電磁波の供給（ｃｏｕｐｌｉｎｇｉｎ）または除去（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｕｔ）が行われる。

ストリップライン３６は他の図と同じように分岐フィルタ５に接続されているが、送信機２１や受信機１１に直接に接続することも可能である。

ストリップライン３６の幅は、その上に置かれていて、アンテナ要素の働きをする太陽電池２の接点層２７（図４）の幅よりも小さくなっている。

図８はスロット結合（ｓｌｏｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）の分解図である。太陽電池２は、その接点層２７（図４）が非導電性の基板３７の上側に固着されている。図７と同じように形成され、電導材料のストリップライン３６をもつ基板３４は基板３７の下に設けられている。電気絶縁材料からなる第３の基板３８は、上記２つの基板３４、３７の間に配置され、開口４０をもつメタルプレート３９が基板３７に面する上側に固着されている。好ましくはプレート形状の３つの基板３５、３７、３８は、図８に示すように積層され、ストリップライン３６が基板３４と３８の間に位置し、メタルプレート３９が基板３８と３７の間に位置するように固着されている。

ストリップライン３６は、一方では、完成製品の開口４０の下に位置するように基板３４上に設けられ、他方では、図１と図２に示すように分岐フィルタ５に接続されているか、あるいは送信機２１または受信機１１に直接に接続されている。

サイズが１０ｃｍ×１０ｃｍの太陽電池２を、図８に示すように、例えば、相対誘電定数がＥｒ＝２．５である基板３７と一緒に使用すると、上述したアンテナは周波数がｆ＝９００ＭＨｚであるとき使用するのに適している。

最後に、図９は容量結合（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を分解図で示している。この構成は図７とほぼ同じであるが、唯一の違いは狭幅のストリップライン３６（図７）がメタルプレート４１で置き換えられ、そのサイズが太陽電池２の接点層２７（図４）のサイズとほぼ同じで、この接点層２７とメタルプレート４１とで、２結合共振器（つまり、コンデンサー（ｃａｐａｃｉｔｏｒ））を構成していることである。

高周波電磁波の励起（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）または抜き取り（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）は、メタルプレート４１の端子４２から行われ、これは分岐フィルタ５に供給されるか、あるいは送信機２１または受信機１１に直接に供給される。太陽電池２の接点層２７は、この例では、容量的にメタルプレート４１に接続されている。

図９に示す構成では、太陽電池２は、図５乃至図８に示す構成と同じようにプレーナアンテナを形成しており、そこでは、上側の接点格子２８は、例えば、負極の導電性接点の形態をした電極としての役割を果たし、下側の接点層２８は正極の導電性接点の形態をした電極としての役割を果たしている。図７と図８の構成と同じように分岐フィルタ５が必要でないのは、アンテナ要素の働きをする太陽電池２の接点層２８に直接に接続されていないからである。しかしながら、インダクタなどによって太陽エネルギの変換から得られた直流成分を、高周波電磁波の放射、受信による高周波電流成分から減結合（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）すると、電流が負荷に流れるのを防止できるという利点がある。

図１０は、太陽電池モジュールの形態をした装置４４の一部を示す図であり、そこでは、この部分は、例えば、図１乃至図９に示すように形成された４個の太陽電池２ａ乃至２ｄを含んでおり、太陽電池２ａ、２ｂと２ｃ、２ｄは、太陽エネルギの変換から得られた直流に対してペアで並んで直列に接続されている。

この２直列回路は、さらに、選択的に並列に接続することも、同じように直列に接続することも（図示せず）可能である。

個々の太陽電池２ａ乃至２ｄにおいては、太陽エネルギの変換から得られる直流成分と、高周波電磁波の放射、受信による高周波電流成分（交流）の減結合（ｄｅｃｏｕｐｌｅ）が可能になっている。

これは、例えば、図１１に示すように、第１の太陽電池２ｃの接点格子２８ｃを、導電線４５による直列接続に従って太陽電池２ｄの接点層２７ｄと直列接続することにより、さらに、導電線４５を、例えば、ループまたは巻線のように設計することによってインダクタ４６を図１０に示すように、導電線４５に接続することにより達成される。

インダクタ４６におけるインダクタンス（インピーダンス）の値は、高周波電流成分（交流）の通過を阻止するように選択されている。また、インダクタ４６の設計は別の方法で行うことも可能である。

太陽電池２ａ乃至２ｄは、さらに、例えば、スロット結合によって図８と同じように高周波電流成分（交流）に対して結合されている。すべての太陽電池２ａ乃至２ｄは、この目的のために、その接点層（例えば、２７ｄ）が共通のプレート形状の基板４７上に置かれるように固着されており、この共通する基板４７は、さらに２つのプレート形状の基板４８、４９をもつ固定アセンブリに接続されている。

個々の太陽電池２ａ乃至２ｄの間にはギャップ（隙間）が残されている。図８と同じように、導電性のストリップライン５０、５０ａは、導電性のストリップライン３６と同じように、基板４９と４８の間に置かれ、高周波電流成分（交流）を結合又は、減結合するようになっており、開口５１を備えたメタルプレート５２は基板４８と４７の間に置かれ、そこでは、開口５１は太陽電池２ａ乃至２ｄの各下側の接点層（例えば、図１１中の２７ｄ）に対向する位置に配置されており、各開口５１は対向する各接点層のほぼ中間に位置するので、太陽電池２ａ乃至２ｄの間に残されたギャップ（隙間）は、各々、図１０、図１１に示すようにメタルプレート５２によってブリッジ（架橋）されている。

開口５１が設けられる位置と、開口５１のサイズを選択することで、アンテナの機能を、図８の場合と同じように最適化することが可能である。

導電線４５は、その利点として、半導体技術で慣用されている方法で基板４７の上面に形成され、接点層（例えば、２７ｄ）に接続された後、関連する接点格子（例えば、２８ｃ）に直交する接点によって接点格子に接続されるように作られている。

従って、図１０と図１１に示す完成装置４４は、プリント回路製作用の通常の多層コーティング技術を使用して、費用効率的に製造することができる。

図１２に示す代替実施形態では、類似部品は同じ参照符号を付けて示されているが、この実施形態が図１１に示すものと異なる点は、太陽電池（例えば、２ｃ）の接点層（例えば、２８ｃ）が基板４７、４８および４９を貫通する導電線５５と、メタルプレート５２の開口とを通して、基板４９の背面側に形成された導電線（例えば、５４）の先頭と接続されていることだけである。

これらの導電線５４は、導電線４５と同様に、ループ状に設計することが可能であり、その端は、別の、基板４７、４８および４９を貫通する別の導電線５５を通して、次の太陽電池（例えば、２ｄ）の接点格子（例えば、図１２中の２８ｄ）に接続することが可能である。

このような構成が特に利点があるのは、太陽電池２ａ乃至２ｄ間のギャップが導電線４５（図１０、１１）をループ状に形成するのに小さすぎる時である。

図１３は、少なくとも１つの太陽電池２と集積アンテナとからなる、本発明による装置５６の応用例を示す図であり、この装置５６は図３と図４に示す太陽電池を備えて構成され、移動無線電話に実装されている。

直流端子は図１と図２の分岐フィルタ５に対応する分岐フィルタ５ａを通して、バッテリ５８用の充電デバイス５７に接続され、高周波電流端子は切り換えスイッチ５９に接続されている。これは、一方では、送信機セクション６０に、他方では、受信機セクション６１に接続されている。さらに、制御ブロック６２は信号処理と電力管理のために使用され、従って、対応する端子を通してスピーカ６３とマイクロホン６４に、および充電デバイス５７とバッテリ５８に接続されている。切り換えスイッチ５９を作用させると、聴取と通話または受信と送信の間で選択的にスイッチを行うことができる。

図１４は、並列または直列に接続された複数の太陽電池２を装備した、本発明による装置６５の実施例を示す図であり、そこでは、太陽電池２の導電性の接点の形態をしている電極（接点格子あるいは接点層のいずれか）がアンテナ要素として同時に使用されている。従って、この装置６５は同時にグループアンテナを形成している。

アンテナ結合は、例えば、同軸ケーブルおよび分岐フィルタ５に対応する分岐フィルタ６６を使用して、図１と同じように行われている。

太陽電池２によって形成されたプレーナアンテナは、この例では、衛星受信のために使用されるので、高周波信号は衛星受信機６７に供給される。

電力供給のために使用される直流は、バッテリ６８に供給されるか、あるいは衛星受信機６７で直接に使用されるために供給される。

さらに、通常のアンテナローブ（ａｎｔｅｎｎａ ｌｏｂｅ）は参照符号６９で示されている。

図１５に矢印７０で示されているその主要軸は、関連する衛星送信機の位置によって決定され、例えば、太陽電池２のほぼ平坦面に対して９０度とは異なる角度αをなしている。

２つの隣接する太陽電池の下側の接点層２７（図４）によって形成されているグループアンテナの隣接する２つのアンテナ要素７１、７２（図１５）は、図１５にも示されているように、高周波信号ａとｂをそれぞれ受信する。

波形ＡとＢで示す高周波信号ａ、ｂは入射が斜めであるため、高周波信号ａの方がアンテナ要素７１に早く到達する。つまり、高周波信号ｂがアンテナ要素７２に到達する前に到達する。

この実施例では、位相差はψ＝−１／２πであるので、遅延時間はτ＝１／４ｆとなる。これは図１６に高周波信号ａ（破線）と高周波信号ｂ（実線）で示されている。

従って、高周波信号ａとｂを加算ステージ７３（図１５）で通常のように加算すると、図１６に破線で示している信号Σ＝ｂ＋ａが得られるが、これは位相ずれのため最適ではない。

しかし、高周波信号ａを高周波信号ｂに対してτ＝１／４ｆの量だけ遅延ステージ７４（図１５）で遅延させて、信号ａ’を得ると、両信号は加算ステージ７３の入力で同位相になるので、和信号Σ＝ｂ＋ａ’は最適の振幅をもつことになる。

高周波信号が図１５に示す角度αとは異なる角度で入射する場合は、遅延ステージ７４は、和信号Σの整合を最適化するために異なる遅延時間に調整する必要がある。このことは、図１４に示す装置６５の太陽電池で形成されるすべてのアンテナ要素に妥当する。

装置６５が送信アンテナおよび／または受信アンテナとして使用される場合には、個々のアンテナ要素に供給される高周波信号を適当に時間遅延させると、アンテナローブ６９（図１４）の主要軸に望ましい方向性をもたせることができる。この目的のために、図１０において符号７６ａ、７６ｂで示されている遅延ステージは、各々のケースにおいて、図１０に示すように、導電性ストリップ５０の共通する高周波供給フィード７５と、開口５１の位置に対応させて配置されているストリップセクション５０ａ、ｂなどとの間に接続することができる。

アンテナローブ６９（図１４）の方向性は、図１４に矢印で示すように、遅延時間を変えることで変更できるので、ビームスキャングループアンテナ（ｂｅａｍ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｇｒｏｕｐ ａｎｔｅｎｎａ）が得られることになる。このために必要な手段はアンテナ技術では一般に公知であるので、詳しく説明することは省略する。

図１７は、図１に示す装置とほぼ同一の装置７８をアンテナポスト７９によって家の屋根７９に取り付けて、衛星受信のために使用する例を示す概略図である。装置７８によって受信された高周波信号は、分岐フィルタ５とほぼ同一の分岐フィルタ８１によって、太陽エネルギの変換から得られる直流成分と減結合（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）され、同軸ケーブル８２経由で衛星受信機８３に供給される。その後、高周波信号は公知のようにテレビジョンセット８４に渡される。

太陽放射から得られた電気エネルギは、通常の家庭太陽電力ユニットにおけるのと同じように処理することができる。

図１８は、図１に示す装置１とほぼ同一の２つの装置８５、８６を使用してダイポールアンテナ（ｄｉｐｏｌｅ ａｎｔｅｎｎａ）を形成する例を示す図である。

例えば、一方の装置８５の太陽電池における上側の接点格子２８（不図示）は他方の装置８６の太陽電池における下側の接点層２７（不図示）に接続されている。さらに、一方の装置８５の太陽電池における下側の接点層２７（不図示）は、例えば、従来の分岐またはバラン（ｂａｌｕｎ）変成器８７の一方の入力を通して同軸ケーブル８８の外装に接続されているのに対し、他方の装置８６の太陽電池における上側の接点格子２８（不図示）は、分岐変成器８７の他方の入力と同軸ケーブル８８の内側の導電線に接続されており、これらを通して直流成分と交流成分の分離は図１３に示すような分岐フィルタ５ａによって行われている。

最後に、図１９は、太陽電池モジュールの形体をした、図１０に示すものと同じ装置８９の一部を示す概略図であり、そこでは、この部分は、例えば、図１乃至図９に示すように形成された１６個の太陽電池２を含んでいる。

この装置８９は、一般にプリント回路技術で使用されているような、多層技術を使用するのに特に適している。この種の技術の特徴は、多数の絶縁領域や電導領域を順次にコーティングする点にあり、貫通接点にも応用される。

この装置８９は、図１０に示すものと同じ構成と設計で太陽電池２が実装されている絶縁材料の基板９０と、開口９１を備えたメタルプレート９２と、ストリップライン９３とを備えた別の絶縁材料の基板９４を含んでいるが、この場合、ストリップライン９３は、遅延ステージ７６ａ、７６ｂ（図１０）とほぼ同じ遅延ステージ９５と、高周波成分を結合又は、減結合する際に用いられる端子を備えることも可能である。

図１０とは異なり、絶縁材料からなる別のシート状の基板９６が、基板９０とメタルプレート９２の間に設けられ、基板９４の下には、アースプレーンとして使用されるメタルプレート９７があり、他方、上記基板９７と基板９４の間に、絶縁材料からなる別の基板９８が設けられている。

以上から理解されるように、メタルプレート９２と９７は、多層技術によって、基板９６と９８上に堆積されたメタル層で構成することも可能である。

太陽電池２の各々は、図１９に太陽電池２ｅについて示すように、基板９０上に置かれ、太陽電池２ｅ下側の接点層２７（不図示）に接続された電気端子９９と、同じように基板９０上に置かれ、対応する上側の接点格子２８（不図示）に接続された電気端子１００とを含んでいる。

高周波成分（交流）の減結合のために使用される複数の電導線、例えば、１０１と１０２は、基板９６上に置かれており、その各々は対応する太陽電池（例えば、２ｅ）の電気端子９９または電気端子１００と接続されている。

導電線１０１、１０２の一方の端は、導電線１０３、１０４によって、電気端子９９、１００に接続されており、他方、導電線１０１、１０２の他方の端は、例えば、半導体製造技術で実装されているコンデンサー（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）１０７、１０８のプレートの一方に、ぞれぞれ、別の導電線１０５、１０６によって接続され、前記コンデンサー（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）１０７、１０８の他方のプレートは、例えば、メタルプレート９７を通してアースされている。

最後に、別の導電線１０９、１１０は基板９８上に設けられ、この装置８９の太陽電池２を直流に対して、直列または並列に接続する働きをする。

この目的のために、例えば、導線１０５は、導電線１０１とコンデンサー（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）１０７の間に置かれた個所で、導電線１０９の一方の端に接続されている。

この導電線１０９の他方の端は、導電線１１１に接続されており、導電線１１１は、導電線１１２を通して隣接する太陽電池（例えば、２ｆ）の上側の接点格子に接続され、こうして、前述した導電線１０１、１０２、導電線１０３、１０４、導電線１０５、１０６、コンデンサー（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）１０７、１０８からなるのと同様の構成が実現されている。

従って、太陽電池２ｅと隣接する太陽電池２ｆは直流に対して直列に接続されている。

装置８９の他の太陽電池２はすべて、直列または並列回路が同様の構成によって接続することができる。

導電線１０３、１０５、導電線１０４、１０６、導電線１０１、１０２およびコンデンサー（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）１０７、１０８からなる回路は、送信される高周波の周波数にチューニングされた共振回路を、高周波数に対して形成している。

他方、導電線１０３、１０５、導電線１０４、１０６、導電線１０１、１０２および導電線１０９、１１０から形成された回路は、個々の太陽電池２間を直流に対して直接接続しており、これらの太陽電池は、関連する共振回路または導電線１０１、１０２によって高周波から減結合されている。

こうして、太陽電池（例えば、太陽電池２ｅ、２ｆ）の直流成分は、導電線１０４、１０２、１０６、１１０、コンデンサー１０８、導電線１０３、１０１、１０５、１０９、コンデンサー１０７などからなる共振回路によって、高周波成分（交流）から減結合されている。

以上から明らかなように、導電線１０１、１０２、１０９、１１０は、好ましくは、例えば、銅製のメタル層からなる基板９６、９８上に形成され、導電線１０３乃至１０６と１１１、１１２は貫通する接点からなり、この貫通接点はそれから絶縁されているメタルプレート９２、９７を通り抜けている。

こうして、接点格子２７、接点層２８と、導電線４５、１０１、１０２、１０９、１１０との貫通接続（基材の反対側の導体パターンに導体を介して接続される接続）が実現されている。

本発明の別の実施例（詳細図は省略してある）によれば、冷却効果によって氷結したため、機能し得なくなったアンテナ要素を再び機能し得るように、当該氷結状態を解消するために用いられる従来公知の手段を、アンテナ要素に付設して、装置１、４４、６５、７８、８９の各々に取り付けることができる。

このような、冷却効果によって氷結したため、機能し得なくなったアンテナ要素を再び機能し得るように、当該氷結状態を解消するために用いられる従来公知の手段は、一般的に高電流を導通して使用するものであるが、本発明によれば、太陽電池とアンテナ要素は結合されているので、このような高電流が太陽電池に流れるようにする必要があるのは、太陽電池を十分にウォームアップする必要があるときだけである。

例えば、短時間の解凍には３倍の短絡電流が使用でき、低速解凍には単一の短絡電流が使用できるが、この場合、短絡電流は、十分な太陽放射で発生する太陽電池またはモジュール全体の短絡電流である。

この目的のために要求される直流は、例えば、バッテリ９（図１）から得て、通常の電流の流れとは逆の方向に太陽電池に供給することができる。

本発明は上述してきた実施形態に限定されるものではなく、種々態様に変更することが可能である。このことは、特に上述した種類の結合に妥当し、これは他の種類の結合で置き換えることが可能である。

さらに、本明細書で説明した太陽電池の導電性の接点の形態をした電極（接点格子、接点層）は、単なる例示であり、接点格子を各々のケースにおいて、下に置き、接点層を上に置くことが可能である。

さらに、太陽電池は結晶セミコンダクタウェハ以外で、例えば、薄層または薄膜電池などで構成することが可能である。

さらに、本発明による装置を他のアンテナ形状、例えば、特に衛星受信に適しているパラボラアンテナに適応させることも可能である。この目的のために、太陽電池２は、例えば、パラボラ面に沿って配置することができ、曲面にしたり、十分なたわみ性をもたせたりすることも可能である。

さらに、図１０に示す実施例のすべての太陽電池を、例えば、直列にではなく並列に接続し、その接点格子を、インダクタを通して第１ラインに接続し、接点層を別のインダクタを通して第２ラインに接続することも可能である。

直列成分は分離されるために、太陽電池を直流に対して並列接続するか、直列接続するかは、アンテナの機能にとっては重要でない。

さらに、接点格子２８が直流に対して負極の端子を形成し、メタル層２７が正極の端子を形成するか、あるいはその逆であるかはアンテナの機能にとって重要でないので、これらの端子の極性はソーラ技術の要求条件に応じて選択することが可能である。

最後に、以上から理解されるように、種々の特徴は図示し、上述してきた組み合わせとは別の組み合わせで使用することも可能である。

複数の太陽電池を装備し、太陽エネルギを電気エネルギに変換すると共に、高周波電磁波を受信するための本発明による装置を示す概略図。 複数の太陽電池を装備し、太陽エネルギを電気エネルギに変換すると共に、高周波電磁波を送信するための図１に示す装置の別の実施形態を示す概略図。 単一の太陽電池を使用するときの、高周波成分（交流）の供給、または分離の第一例を説明する概略斜視図。 図３の装置の断面を示す図。 単一の太陽電池を使用するときの、高周波成分（交流）の供給、または分離の第二例を説明する概略斜視図。 単一の太陽電池を使用するときの、高周波成分（交流）の供給、または分離の第三例を説明する概略斜視図。 単一の太陽電池を使用するときの、高周波成分（交流）の供給、または分離の第四例を説明する概略斜視図。 単一の太陽電池を使用するときの、高周波成分（交流）の供給、または分離の第五例を説明する概略斜視図。 単一の太陽電池を使用するときの、高周波成分（交流）の供給、または分離の第六例を説明する概略斜視図。 図１の装置に用いられる太陽電池部分であって、４個の太陽電池がペアで並んで接続されているを示す分解斜視図。 図１０図示の太陽電池部分の概略を説明する断面図。 図１０図示の太陽電池部分の他の実施形態の概略を説明する断面図。 図１図示の装置の他の実施形態の概略を説明する図。 図１図示の装置の更に他の実施形態の概略を説明する図。 図１４に示す装置のアンテナの方向性を説明する概略図。 図１４に示す装置のアンテナの方向性を説明するための高周波の一部波形を示す図。 図１図示の装置の更に他の実施形態の概略を説明する図。 図１図示の装置の更に他の実施形態の概略を説明する図。 プレーナアンテナの太陽電池部分において、直流成分と高周波電流成分（交流成分）の供給、分離を他の方法で実現する図１０に対応する分解斜視図。

符号の説明

１ 装置
２、２ａ乃至２ｆ 太陽電池
５、５ａ、６６、８１ 分岐フィルタ
６ インダクタ
７ コンデンサー
２７ 接点層（電極）
２８ 接点格子（電極）
９９、１００ 導電性端子
４４、８９ 太陽電池モジュールの形体をした装置
４５、１０１、１０２、１０３、１０４、１０９、１１０ 導電線
４６ インダクタ
４７、９０ プレート状の基板
４８ 基板
５０、９３ ストリップライン
５１、９１ 開口
５２、９２ メタルプレート
９６ 基板
１０７、１０８ コンデンサ

Claims (15)

1. 太陽エネルギを電気エネルギに変換すると共に高周波電磁波を放射する又は、受信する又は、その双方を行う装置であって、導電性の接点の形態をした電極（２７、２８）を有する少なくとも１つの太陽電池（２）と、少なくとも１つのアンテナ要素を備えたアンテナとを具備しているものにおいて、前記アンテナ要素は太陽電池（２）の前記電極（２７、２８）のいずれか一方、又は双方によって形成されていることを特徴とする装置。
2. アンテナ要素を形成する電極は、太陽電池（２）によって生成された直流成分を、高周波電磁波による交流成分から分離するための分岐フィルタ（５、５ａ、６６、８１）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 分岐フィルタ（５、５ａ、６６、８１）は、直流成分を通過させ、交流成分の通過を阻止するインダクタ（６）と、交流成分を通過させ、直流成分の通過を阻止するコンデンサー（７）を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. アンテナ要素を形成する電極は、高周波電磁波によって形成された交流成分を、放射結合、スロット結合または容量結合によって結合する又は、減結合するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
5. 複数の太陽電池（２、２ａ乃至２ｆ）を含んでいて、該複数の太陽電池は、直流に対して導電線（４５、１０９、１１０）によって直列又は、並列に接続されている導電性の接点（２７ｄ、２８ｃ、９９、１００）を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
6. 太陽電池（２、２ａ乃至２ｄ）の直流成分は、導電線（４５）に設けられたインダクタ（４６）によって、高周波成分から減結合されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 太陽電池（２ｅ、２ｆ）の直流成分は、導電線とコンデンサーとによって構成される共振回路によって、高周波成分から減結合されることを特徴とする請求項５又は６に記載の装置。
8. 太陽電池（２、２ａ乃至２ｆ）はプレート形状の構成部品からなり、その電極は、太陽電池（２、２ａ乃至２ｆ）の上面側に設けられた接点格子（２８）と、その下面側に設けられた接点層（２７）とからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
9. 太陽電池（２ａ乃至２ｆ）相互は、隙間によって分離されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 太陽電池（２ａ乃至２ｆ）は電気的絶縁材料からなるプレート形状の基板（４７、９０）の上面に接点層（２７）で支持され、前記基板（４７、４９）は、開口を備えていて、太陽電池（２ａ乃至２ｆ）相互の間の隙間を架橋するメタルプレート（５２、９２）と、高周波を結合又は、減結合するために、開口の位置に対応する位置に設けられている導電性のストリップライン（５０、９３）とを、その下面に備えていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. メタルプレート（５２）とストリップライン（５０）は電気的絶縁材料からなる基板（４８）によって分離されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 多層構造で製造され、電極（２７、２８）と導電線（４５、１０１、１０２、１０９、１１０）は、貫通接続によって接続されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の装置。
13. インダクタ（４６）は、基板（４７）上に導電線（４５）をループ状に形成することによって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 共振回路は、基板（９６）上に形成された導電線（１０１、１０２）と、コンデンサー（１０７、１０８）とによって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
15. アンテナ要素の氷結を解凍する手段がアンテナ要素に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の装置。
    
    

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