JP2009525722A - Power transmission network and method - Google Patents

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Abstract

電力を電流に変換する受信機への電力送信のためのネットワークには、第1のエリアにおいて円偏波を用いて電力を送信するための第1のノードが含まれる。 To a network for power transmission to a receiver which converts the power into current includes a first node for transmitting power with circularly polarized waves in a first area. このネットワークには、第2のエリアにおいて円偏波を用いて電力を送信するための第2のノードが含まれる。 The network includes a second node for transmitting power with circularly polarized waves in a second area. 代替として、楕円偏波もしくは二重偏波が用いられるか、異なる周波数が用いられるか、異なる偏波が用いられか、または異なる偏波ベクトルが用いられる。 Alternatively, or elliptically polarized wave or dual polarization is used, or different frequencies are used, or used different polarizations, or different polarization vectors are used. 同様に開示されているのは、電力を電流に変換する受信機への電力送信のための方法である。 Also disclosed is a method for power transmission to a receiver which converts the power into current.

Description

発明の背景発明の分野 本発明は、電力を電流に変換する受信機への電力送信に関する。 FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to power transmission to a receiver which converts the power into current. より具体的には、本発明は、円偏波か、楕円偏波か、もしくは二重偏波か、または異なる周波数か、異なる偏波か、もしくは異なる偏波ベクトルを用いた、電力を電流に変換する受信機への電力送信に関する。 More particularly, the present invention is either circular polarization, or elliptical polarization, or dual polarization, or whether a different frequency, or different polarization, or with different polarization vectors, the current power a power transmission to a receiver which converts.

関連技術の説明 電力送信ネットワークは、日常的に我々の回りにある。 Description power transmission network of related art, routinely in our around. 最も一般的なのは、我々の住居およびオフィスビル内の交流(AC)電力ネットワークである。 The most common, is our residence and exchange office in the building (AC) power network. 公益企業は、この有線ネットワークを用いて、我々にAC電力を供給する。 Utility companies may use the wired network, we supply the AC power. このネットワークは、それに直接接続された装置に大量の電力を供給することができる。 This network, we can supply a large amount of power to the directly connected device.

このネットワークの動作の鍵は、直接接続である。 The key to the operation of this network is a direct connection. 全ての装置を配線またはプラグで接続することは、必ずしも可能でも実際的でもない。 Connecting all devices in wiring or plugs, nor always possible in practical. この例は、ビルの自動化市場を調べれば見ることができる。 This example can be seen by examining the automation market of the building.

現在、オフィスビルおよび住居においてエネルギを節約する運動がある。 Currently, there is a movement to save energy in office buildings and residential. これは、電力の利用方法の最適化によって行われる。 This is done by optimizing the power usage of. 例として、人がいないときには、部屋の明かりをつける必要はない。 As an example, when there are no people, there is no need to put the lights of the room. この問題が取り組まれてきたが、それは、部屋に動作センサを設置することによって解決される。 This problem has been addressed, it is solved by placing a motion sensor in the room. 所定の期間にわたって動作がない場合には、明かりが消される。 When there is no operation for a predetermined period of time, the lights are extinguished.

この解決法に関する問題は、各動作センサが電力を必要とすることである。 This solution problems is that each motion sensor requires power. これは、各センサが、AC電力ネットワークに配線で接続されるかまたはバッテリを含まなければならないことを意味する。 This means that each sensor means may have to be included or batteries are connected by wires to the AC power network. これは、全ての用途において実際的とは限らないであろう。 This would not necessarily practical in all applications. 各センサはまた、部屋の明かりの動作を制御する方法を有しなければならない。 Each sensor must also have a way to control the operation of the room light.

現在の傾向は、無線センサを実現することである。 The current trend is to implement wireless sensors. しかしながら、この場合において用語「無線」は、装置の通信部分だけを指す。 However, the term "wireless" in this case refers only communication portion of the device. 装置用の電力は、やはりAC電力ネットワークまたはバッテリなどの従来の電源から取り出さなければならない。 Power for the device must still taken from a conventional power source, such as an AC power network or batteries.

発明の簡単な概要 本発明によって、各センサ用の配線接続の必要がなくなる。 By BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION The present invention eliminates the need for wiring connections for each sensor. 装置用の電力は、無線電力ネットワークから取り出される。 Power for the device is removed from the wireless power network. この電力を用いて、装置に直接電力を供給するか、または内蔵電池を再充電もしくは増強することができる。 Using this power, it is possible to recharge or enhance or to supply power directly to the device, or the internal battery. 本発明を用いれば、装置は、通信および電力供給の両方の意味において無線になる。 With the present invention, the device becomes wireless in the sense of both communication and power supply. 本発明の明細を以下の文書で詳細に説明する。 A breakdown of the present invention will be described in detail in the documents below.

本発明は、電力を電流に変換する受信機への電力送信のためのネットワークに関する。 The present invention relates to a network for power transmission to a receiver which converts the power into current. このネットワークには、第1のエリアにおいて円偏波を用いて電力を送信するための第1のノードが含まれる。 The network includes a first node for transmitting power with circularly polarized waves in a first area. このネットワークには、第2のエリアにおいて円偏波を用いて電力を送信するための第2のノードが含まれる。 The network includes a second node for transmitting power with circularly polarized waves in a second area.

本発明は、RF受信アンテナを有する受信機であって、電力を電流に変換する受信機への、偏波を用いた電力送信のためのネットワークに関する。 The present invention relates to a receiver having an RF receiving antenna, to a receiver which converts the power into current, to the network for power transmission with polarization. このネットワークには、第1のエリアにおいて楕円偏波を用いて電力を送信するための第1のノードが含まれる。 The network includes a first node for transmitting power with elliptically polarized in a first area. このネットワークには、第2のエリアにおいて楕円偏波を用いて電力を送信するための第2のノードが含まれる。 The network includes a second node for transmitting power with elliptically polarized in a second area.

本発明は、電力を電流に変換する受信機への電力送信のための方法に関する。 The present invention relates to a method for power transmission to a receiver which converts the power into current. この方法には、第1のエリアにおける第1のノードから円偏波を用いて電力を送信するステップが含まれる。 The method includes the step of transmitting power with circularly polarized waves from a first node in a first area. 第2のエリアにおける第2のノードから円偏波を用いて電力を送信するステップがある。 There is the step of transmitting power with circularly polarized waves from a second node in a second area.

本発明は、RF受信アンテナを有する受信機であって、電力を電流に変換する受信機への、偏波を用いた電力送信のための方法に関する。 The present invention relates to a receiver having an RF receiving antenna, to a receiver which converts the power into current, to a method for power transmission with polarization. この方法には、第1のエリアにおける第1のノードから楕円偏波を用いて電力を送信するステップが含まれる。 The method includes the step of transmitting power with elliptically polarized from the first node in the first area. 第2のエリアにおける第2のノードから楕円偏波を用いて電力を送信するステップがある。 From a second node in a second area using the elliptically polarized There is the step of transmitting power.

本発明は、電力を電流に変換する受信機への電力送信のためのネットワークに関する。 The present invention relates to a network for power transmission to a receiver which converts the power into current. このネットワークには、第1のエリアにおいて二重偏波を用いて電力を送信するための第1のノードが含まれる。 The network includes a first node for transmitting power with dual polarization in a first area. このネットワークは、第2のエリアにおいて二重偏波を用いて電力を送信するための第2のノードが含まれる。 This network includes a second node for transmitting power with dual polarization in a second area.

本発明は、電力を電流に変換する受信機への電力送信のための方法に関する。 The present invention relates to a method for power transmission to a receiver which converts the power into current. この方法には、第1のエリアにおける第1のノードから二重偏波を用いて電力を送信するステップが含まれる。 The method includes the step of transmitting power with dual polarization from a first node in a first area. 第2のエリアにおける第2のノードから二重偏波を用いて電力を送信するステップがある。 There is the step of transmitting power with dual polarization from the second node in a second area.

本発明は、電力を電流に変換する受信機への電力送信のためのネットワークに関する。 The present invention relates to a network for power transmission to a receiver which converts the power into current. このネットワークには、第1のエリアにおいて第1の周波数で電力を送信するための構成要素を有する第1のノードが含まれる。 The network includes a first node having components for transmitting power at a first frequency in the first area. このネットワークには、第2のエリアにおいて第2の周波数で電力を送信するための構成要素を有する第2のノードが含まれる。 The network includes a second node having components for transmitting power at a second frequency in the second area. 第2の周波数は、第1および第2ノードの構成要素における許容誤差ゆえに、第1の周波数とは異なる。 Second frequency, the tolerances due in components of the first and second node, different from the first frequency.

本発明は、電力を電流に変換する受信機への電力送信のための方法に関する。 The present invention relates to a method for power transmission to a receiver which converts the power into current. この方法には、第1のエリアの第1のノードの第1の周波数における構成要素を用いて電力を送信するステップが含まれる。 The method includes the step of transmitting power with components in a first frequency of the first node of the first area. 第2のエリアの第2のノードの第2の周波数における構成要素を用いて電力を送信するステップがある。 Using components in a second frequency of the second node of the second area there is the step of transmitting power. 第2の周波数は、第1および第2ノードの構成要素における許容誤差ゆえに、第1の周波数とは異なる。 Second frequency, the tolerances due in components of the first and second node, different from the first frequency.

本発明は、電力を電流に変換する受信機への電力送信のためのネットワークに関する。 The present invention relates to a network for power transmission to a receiver which converts the power into current. このネットワークには、第1のエリアにおいて第1の偏波で電力を送信するための第1のノードが含まれる。 The network, a first node for transmitting power in the first polarization is included in the first area. このネットワークには、第2のエリアにおいて第2の偏波で電力を送信するための第2のノードが含まれる。 The network, a second node for transmitting power in the second polarization is included in the second area.

本発明は、電力を電流に変換する受信機への電力送信のためのネットワークに関する。 The present invention relates to a network for power transmission to a receiver which converts the power into current. このネットワークには、第1のエリアにおいて第1の偏波ベクトルを有する電力を送信するための第1のノードが含まれる。 The network includes a first node for transmitting power with a first polarization vector in the first area. このネットワークには、第2のエリアにおいて第2の偏波ベクトルを有する電力を送信するための第2のノードが含まれる。 The network includes a second node for transmitting power having a second polarization vector in the second area.

本発明は、電力を電流に変換する受信機への電力送信のためのネットワークに関する。 The present invention relates to a network for power transmission to a receiver which converts the power into current. このネットワークには、一緒に第1の合計送信電力を用いる複数の送信機であって、第2の合計送信電力を用いる単一電力送信機の電力カバレッジエリアに等しい電力カバレッジエリアを生じる複数の送信機が含まれ、この場合に、第1の合計送信電力は、第2の合計送信電力より小さい。 The network, a plurality of transmitters using the first combined transmission power with a plurality of transmission to produce equal power coverage area to the power coverage area of ​​a single power transmitter using the second combined transmission power machine includes, in this case, the first total transmit power, a second combined transmission power smaller.

本発明は、電力を電流に変換する受信機への電力送信のための方法に関する。 The present invention relates to a method for power transmission to a receiver which converts the power into current. この方法には、一緒に第1の合計送信電力を用いる複数の送信機で、第2の合計送信電力を用いる単一電力送信機の電力カバレッジエリアに等しい電力カバレッジエリアを生じるステップが含まれ、この場合に、第1の合計送信電力は、第2の合計送信電力より小さい。 The method together with the first combined transmission plurality of transmitters using a power, which includes the step of causing equal power coverage area to the power coverage area of ​​a single power transmitter using the second combined transmission power, in this case, the first total transmit power, a second combined transmission power smaller. 電力カバレッジエリアにおける受信機によって、複数の送信機の少なくとも1つから電力を受信するステップがある。 By a receiver in the power coverage area, there is the step of receiving power from at least one of the plurality of transmitters.

本発明は、電力送信のためのシステムに関する。 The present invention relates to a system for power transmission. このシステムには、受信アンテナを含む受信機が含まれる。 The system comprises a receiver including a receiving antenna. このシステムには、送信アンテナを含むRF電力送信機が含まれる。 The system comprises an RF power transmitter including a transmission antenna. RF電力送信機は、RF電力を送信する。 RF power transmitter transmits RF power. RF電力には多数の偏波成分が含まれ、受信機が、RF電力をDCに変換する。 The RF power includes multiple polarization components, the receiver converts the RF power to DC.

本発明は、侵入者を感知するセキュリティシステムに関する。 The present invention relates to a security system for sensing an intruder. セキュリティシステムには、パラメータ範囲(parameter)近くにいる侵入者を感知する複数のセンサが含まれ、各センサは、RF無線エネルギを受信し、かつそれを電流に変換してセンサに電力を供給するRF無線受信器を有する。 The security system includes a plurality of sensors for sensing an intruder in the vicinity parameter range (parameter), each sensor provides power to the sensor and converts receive RF wireless energy, and it current having an RF radio receiver. このセキュリティシステムには、無線RFエネルギを受信機に供給する複数の送信機が含まれる。 The security system includes a plurality of transmitters for supplying wireless RF energy to the receiver.

本発明は、電力送信のための方法に関する。 The present invention relates to a method for power transmission. この方法には、送信アンテナを有するRF電力送信機を用いて、多数の偏波成分を有するRF電力を無線で送信するステップが含まれる。 The method using an RF power transmitter including a transmitting antenna, comprises the steps of transmitting the RF power wirelessly having multiple polarization component. 受信アンテナを有する受信機で無線RF電力を受信するステップがある。 There is the step of receiving a wireless RF power receiver having a receiving antenna. 受信機によってRF電力をDCに変換するステップがある。 There is the step of converting the RF power into DC by the receiver.

発明の詳細な説明 本発明の完全な理解は、添付の図に関連した下記の説明から得られるであろうが、これらの図では全体を通して、同様の参照符号は、同様の部分を特定する。 Thorough understanding of the Detailed Description of the Invention The present invention, but may be obtained from the following description taken in conjunction with the accompanying figures, throughout In these figures, like reference numerals identify like parts.

以後は説明のために、用語「上」、「下」、「右」、「左」、「垂直」、「水平」、「上部」、「下部」およびこれらの派生語は、本発明が図の向きにある限りで本発明に関連するものとする。 For further explanation, the term "upper", "lower", "right", "left", "vertical", "horizontal", "top", "bottom" and their derivatives, the present invention in FIG. It shall relate to the invention as far as certain of the orientation. しかしながら、はっきりと反対に明記された場合を除いて、本発明が、様々な代替の変更およびステップシーケンスを想定できることを理解されたい。 However, except where specified to clearly contrary, the present invention is, it is to be understood that assuming a change and step sequences of the various alternatives. また、添付の図面に示され、かつ下記の明細に説明された特定の装置およびプロセスが、本発明の単に例示的な実施形態であることを理解されたい。 Further, as illustrated in the accompanying drawings, and like specific devices and processes described in the following item is to be understood that it is merely an exemplary embodiment of the present invention. したがって、本明細書に開示される実施形態に関連する特定の寸法および他の物理的特性は、限定と見なすべきではない。 Therefore, specific dimensions and other physical characteristics relating to the embodiments disclosed herein are not to be regarded as limiting.

図1に示すように、本発明は、電力を電流に変換する受信機12への電力送信のためのネットワーク10に関する。 As shown in FIG. 1, the present invention relates to a network 10 for power transmission to a receiver 12 which converts the power into current. ネットワーク10には、第1のエリア26において円偏波を用いて電力を送信するための第1のノード14が含まれる。 A network 10 includes a first node 14 for transmitting power with circularly polarized waves in a first area 26. ネットワーク10には、第2のエリア28において円偏波を用いて電力を送信するための第2のノード16が含まれる。 A network 10 includes a second node 16 for transmitting power with circularly polarized waves in a second area 28.

ノードは、好ましくはRF波のエネルギ放射ポイントである。 Node is preferably energy radiation point of the RF wave. ノードには、カバレッジエリア外の(おそらく別のカバレッジエリアにおける)送信機20と通信するアンテナ22、カバレッジエリア内の送信機20と通信するアンテナ22、またはアンテナ22および送信機20を含むユニットを含んでもよい。 The node includes a unit including an antenna 22 for communicating with the coverage area outside of (possibly in another coverage area) transmitter 20, an antenna 22 communicates with the transmitter 20 in the coverage area or antenna 22 and transmitter 20, But good. 図5に示すように、ノードにはまた、コントローラ36を含んでもよい。 As shown in FIG. 5, also the node may include a controller 36.

本発明は、RF受信アンテナ22を有する受信機12であって、電力を電流に変換する受信機12への、偏波を用いた電力送信のためのネットワーク10に関する。 The present invention relates to a receiver 12 having an RF receiving antenna 22, to a receiver 12 which converts the power into current, to the network 10 for power transmission with polarization. ネットワーク10には、第1のエリア26において楕円偏波を用いて電力を送信するための第1のノード14が含まれる。 A network 10 includes a first node 14 for transmitting power with elliptically polarized in a first area 26.

ネットワーク10には、第2のエリア28において、楕円偏波を用いて電力を送信するための第2のノード16が含まれる。 The network 10, the second area 28 includes the second node 16 for transmitting power with elliptically polarized.

偏波は、RF受信アンテナ22の偏波の確率によって軸比が設定された偏波ベクトルを有するのが好ましい。 Polarization preferably has a polarization vector that axial ratio is set by the probability of the polarization of the RF receiving antenna 22.

本発明は、電力を電流に変換する受信機12への電力送信のための方法に関する。 The present invention relates to a method for power transmission to a receiver 12 which converts the power into current. この方法には、第1のエリア26における第1のノード14から、円偏波を用いて電力を送信するステップが含まれる。 The method from the first node 14 in the first area 26 includes the step of transmitting power with circularly polarized waves. 第2のエリア28における第2のノード16から、円偏波を用いて電力を送信するステップがある。 From the second node 16 in the second area 28, there is the step of transmitting power with circularly polarized waves.

本発明は、RF受信アンテナ22を有する受信機12であって、電力を電流に変換する受信機12への、偏波を用いた電力送信のための方法に関する。 The present invention relates to a receiver 12 having an RF receiving antenna 22, to a receiver 12 which converts the power into current, to a method for power transmission with polarization. この方法には、第1のエリア26における第1のノード14から、楕円偏波を用いて電力を送信するステップが含まれる。 The method from the first node 14 in the first area 26 includes the step of transmitting power with elliptically polarized. 第2のエリア28における第2のノード16から、楕円偏波を用いて電力を送信するステップがある。 From the second node 16 in the second area 28, there is the step of transmitting power with elliptically polarized.

偏波は、RF受信アンテナ22の偏波の確率によって軸比が設定された偏波ベクトルを有するのが好ましい。 Polarization preferably has a polarization vector that axial ratio is set by the probability of the polarization of the RF receiving antenna 22.

本発明は、電力を電流に変換する受信機12への電力送信のためのネットワーク10に関する。 The present invention relates to a network 10 for power transmission to a receiver 12 which converts the power into current. ネットワーク10には、第1のエリア26において二重偏波を用いて電力を送信するための第1のノード14が含まれる。 A network 10 includes a first node 14 for transmitting power with dual polarization in the first area 26. ネットワーク10には、第2のエリア28において二重偏波を用いて電力を送信するための第2のノード16が含まれる。 A network 10 includes a second node 16 for transmitting power with dual polarization in a second area 28.

本発明は、電力を電流に変換する受信機12への電力送信のための方法に関する。 The present invention relates to a method for power transmission to a receiver 12 which converts the power into current. この方法には、第1のエリア26における第1のノード14から、二重偏波を用いて電力を送信するステップが含まれる。 The method from the first node 14 in the first area 26 includes the step of transmitting power with dual polarization. 第2のエリア28における第2のノード16から、二重偏波を用いて電力を送信するステップがある。 From the second node 16 in the second area 28, there is the step of transmitting power with dual polarization.

本発明は、電力を電流に変換する受信機12への電力送信のためのネットワーク10に関する。 The present invention relates to a network 10 for power transmission to a receiver 12 which converts the power into current. ネットワーク10には、第1のエリア26において第1の周波数で電力を送信するための構成要素を有する第1のノード14が含まれる。 The network 10, a first node 14 having components for transmitting power at a first frequency is included at the first area 26. ネットワーク10には、第2のエリア28において第2の周波数で電力を送信するための構成要素を有する第2のノード16が含まれる。 The network 10, a second node 16 having components for transmitting power at the second frequency is included in the second area 28. 第2の周波数は、第1および第2のノード14、16の構成要素における許容誤差ゆえに、第1の周波数とは異なる。 Second frequency, the tolerances due in components of the first and second nodes 14 and 16, different from the first frequency.

本発明は、電力を電流に変換する受信機12への電力送信のための方法に関する。 The present invention relates to a method for power transmission to a receiver 12 which converts the power into current. この方法には、第1のエリア26における第1のノード14の第1の周波数における構成要素を用いて電力を送信するステップが含まれる。 The method includes the step of transmitting power with components in a first frequency of the first node 14 in the first area 26. 第2のエリア28における第2のノード16の第2の周波数における構成要素を用いて電力を送信するステップがある。 Using components in a second frequency of the second node 16 in the second area 28 is the step of transmitting power. 第2の周波数は、第1および第2ノード14、16の構成要素における許容誤差ゆえに、第1の周波数とは異なる。 Second frequency, the tolerances due in components of the first and second nodes 14 and 16, different from the first frequency.

本発明は、電力を電流に変換する受信機12への電力送信のためのネットワーク10に関する。 The present invention relates to a network 10 for power transmission to a receiver 12 which converts the power into current. ネットワーク10には、第1のエリア26において第1の偏波で電力を送信するための第1のノード14が含まれる。 The network 10, a first node 14 for transmitting power in the first polarization is included in the first area 26. ネットワーク10には、第2のエリア28において第2の偏波で電力を送信するための第2のノード16が含まれる。 The network 10, the second node 16 for transmitting power in the second polarization is included in the second area 28.

本発明は、電力を電流に変換する受信機12への電力送信のためのネットワーク10に関する。 The present invention relates to a network 10 for power transmission to a receiver 12 which converts the power into current. ネットワーク10には、第1のエリア26において、第1の偏波ベクトルを有する電力を送信するための第1のノード14が含まれる。 The network 10, the first area 26 includes a first node 14 for transmitting power having a first polarization vector. ネットワーク10には、第2のエリア28において、第2の偏波ベクトルを有する電力を送信するための第2のノード16が含まれる。 The network 10, the second area 28 includes the second node 16 for transmitting power having a second polarization vector.

本発明は、電力を電流に変換する受信機12への電力送信のためのネットワーク10に関する。 The present invention relates to a network 10 for power transmission to a receiver 12 which converts the power into current. ネットワーク10には、一緒に第1の合計送信電力を用いる複数の送信機20であって、第2の合計送信電力を用いる単一電力送信機20の電力カバレッジエリアに等しい電力カバレッジエリアを生じる複数の送信機20が含まれ、この場合に、第1の合計送信電力は、第2の合計送信電力より小さい。 Multiple network 10, together with a plurality of transmitters 20 using the first combined transmission power, resulting in equal power coverage area to the power coverage area of ​​a single power transmitter 20 using the second combined transmission power It includes transmitter 20 is, in this case, the first total transmit power, a second combined transmission power smaller.

本発明は、電力を電流に変換する受信機12への電力送信のための方法に関する。 The present invention relates to a method for power transmission to a receiver 12 which converts the power into current. この方法には、一緒に第1の合計送信電力を用いる複数の送信機20で、第2の合計送信電力を用いる単一電力送信機20の電力カバレッジエリアに等しい電力カバレッジエリアを生じるステップが含まれ、この場合に、第1の合計送信電力は、第2の合計送信電力より小さい。 The method, a plurality of transmitters 20 using the first combined transmission power together, comprises the steps of causing equal power coverage area to the power coverage area of ​​a single power transmitter 20 using the second combined transmission power is, in this case, the first total transmit power, a second combined transmission power smaller. 電力カバレッジエリアにおける受信機12によって、複数の送信機20の少なくとも1つから電力を受信するステップがある。 By the receiver 12 in the power coverage area, there is the step of receiving power from at least one of the plurality of transmitters 20.

図14に示すように、本発明は、電力送信のためのシステム66に関する。 As shown in FIG. 14, the present invention relates to a system 66 for power transmission. システム66には、受信機12のアンテナ22を含む受信機12が含まれる。 The system 66 includes a receiver 12 including an antenna 22 of the receiver 12. システム66には、送信機20のアンテナ22を含むRF電力送信機20が含まれる。 The system 66 comprises an RF power transmitter 20 comprising an antenna 22 of the transmitter 20. RF電力送信機20は、RF電力を送信する。 RF power transmitter 20 transmits the RF power. RF電力には、多数の偏波成分が含まれ、受信機12は、RF電力をDCに変換する。 The RF power, includes a number of polarization components, the receiver 12 converts the RF power to DC.

RF電力には、データを含んでも含まなくてもよい。 The RF power may or may not contain data. RF電力送信機20は、RF電力の送信をパルス化することができる。 RF power transmitter 20 may pulse the transmission of RF power. 図18に示すように、送信機20のアンテナ22には、2つ以上のアンテナ22を含むことができる。 As shown in FIG. 18, the antenna 22 of the transmitter 20 may include two or more antennas 22. 図21に示すように、センサ61に受信機12を含めることができる。 As shown in FIG. 21 may include a receiver 12 to the sensor 61. RF電力を用いて、少なくとも1つの電力貯蔵構成要素59を充電することができる。 Using an RF power, it is possible to charge the at least one power storage component 59. システム66には、2つ以上の受信機12を含むことができる。 The system 66 may include two or more receivers 12. 図19に示すように、RF電力を用いて、装置に直接電力を供給することができる。 As shown in FIG. 19, using RF power, power can be supplied directly to the device.

図20に示すように、システム66には、アンテナ22の偏波を切り替えるために送信機20に接続されたコントローラ36を含むことができる。 As shown in FIG. 20, the system 66 may include a controller 36 connected to the transmitter 20 to switch the polarization of the antenna 22. コントローラ36には、CPU55またはMCUおよびメモリ40を含むことができる。 The controller 36 may include a CPU55 or MCU and memory 40. 図14に示すように、システム66には、複数のコントローラ36の1つが複数の送信機20の1つに関連した、複数のコントローラ36および複数の送信機20を含むことができ、コントローラ36は、互いに通信して、所与の時間における各送信機20の偏波を調整する。 As shown in FIG. 14, the system 66 includes one of a plurality of controllers 36 is associated with one of a plurality of transmitters 20 may include a plurality of controllers 36 and a plurality of transmitters 20, the controller 36 communicate with each other, adjusting the polarization of the transmitter 20 at a given time. 各送信機20は、それが送信する場所である関連エリアを有し、コントローラ36は、その関連送信機20が送信する場所であるエリアの偏波、周波数または形状を制御する。 Each transmitter 20, it has an associated area is a place to be transmitted, the controller 36 controls the polarization, the frequency or shape of its associated transmitter 20 is where to send area.

コントローラ36を用いて、RF電力の送信に関してパルスネットワーク10を形成することができる。 Using the controller 36, it is possible to form a pulse network 10 for transmission of RF power. 各送信機20が異なる周波数で送信する複数の送信機20が存在することができ、この場合に、各送信機20は、正確に同じ構成要素、値および設計を有する。 Can each transmitter 20 there are a plurality of transmitters 20 to transmit at different frequencies, in this case, each transmitter 20 has exactly the same elements, values ​​and design.

図19に示すように、本発明は、侵入者を感知するセキュリティシステム66に関する。 As shown in FIG. 19, the present invention relates to a security system 66 for sensing an intruder. セキュリティシステム66には、パラメータ範囲(parameter)の近くにいる侵入者を感知する複数のセンサ61が含まれ、各センサ61は、RF無線エネルギを受信しかつそれを電流に変換してセンサ61に電力を供給するRF無線受信器12を有する。 The security system 66, includes a plurality of sensors 61 for sensing an intruder in the vicinity of the parameter range (parameter), the sensor 61, the sensor 61 converts receive RF wireless energy and it current having an RF radio receiver 12 supplies power. セキュリティシステム66には、無線RFエネルギを受信機12に供給する複数の送信機20が含まれる。 The security system 66 includes a plurality of transmitters 20 supplies the wireless RF energy to the receiver 12.

本発明は、電力送信のための方法に関する。 The present invention relates to a method for power transmission. この方法には、送信機20のアンテナ22を有するRF電力送信機20を用いて、多数の偏波成分を有するRF電力を無線で送信するステップが含まれる。 The method using an RF power transmitter 20 with an antenna 22 of the transmitter 20 includes the step of transmitting a RF power wirelessly having multiple polarization component. 受信機12のアンテナ22を有する受信機12において無線RF電力を受信するステップがある。 There is the step of receiving radio RF power in a receiver 12 having an antenna 22 of the receiver 12. 受信機12によってRF電力をDCに変換するステップがある。 By the receiver 12 there is the step of converting the RF power to DC.

セクション1 Section 1
より具体的には、本発明の動作において、RF電力採取またはRFエネルギ採取の目的で、無線周波数(RF)エネルギを用いて静止または移動装置に電力を供給するためには、携帯電話ネットワークに似たインフラストラクチャを確立することが必要である。 More specifically, in the operation of the present invention, for the purpose of RF power harvesting or RF energy harvesting, to supply power to stationary or mobile device using a radio frequency (RF) energy, similar to a cellular telephone network it is necessary to establish the infrastructure was. ネットワーク10は、多くの異なる形態を取ることができる。 Network 10 may take many different forms.

単純な形態は、所与のエリアにおける単一の送信機20および単一の受信機12である。 Simple form is a single transmitter 20 and a single receiver 12 in a given area. 図1に示すように、本発明によるネットワーク10には、第1のエリア26(エリア1)および第2のエリア28(エリア2)にわたってカバレッジを提供する(電力を供給する)第1のノード14(第1の送信機(TX1)で実現される)および第2のノード16(第2の送信機(TX2)で実現される)がそれぞれ含まれる。 As shown in FIG. 1, the network 10 according to the present invention, the first area 26 (area 1) and a second area 28 (Area 2) to provide coverage over (supplying power) first node 14 (first transmitter (implemented by TX1)) and a second node 16 (implemented by the second transmitter (TX2)) are included, respectively. エリアという用語が用いられて図に示されているが、カバレッジエリアが、エリアまたはボリュームでもよいことに留意されたい。 While the term is used is shown in Figure that area, the coverage area, it should be noted that it may be an area or volume.

これによって、TX1は、装置に直接電力を供給するかまたは電荷蓄積構成要素を再充電する目的で、第1の受信機12であるRX1など、そのカバレッジエリアにおける装置に電力を送出することが可能になる。 Thus, TX1 is capable of delivering the purpose of recharging the or charge storage component for supplying power directly to the device, such as a a RX1 first receiver 12, the power to the devices in its coverage area become. 同様に、TX2は、装置に直接電力を供給するかまたは電荷蓄積構成要素を再充電する目的で、第2の受信機RX2など、そのカバレッジエリアにおける装置に電力を送出することができる。 Similarly, TX2 for the purpose of recharging the or charge storage component for supplying power directly to the device, such as a second receiver RX2, can deliver power to the devices in its coverage area. 電力が供給される装置は、第1のエリア26から第2のエリア28へ移動する同じ装置であってもよく、逆の場合も同様である。 Device to which power is supplied may be the same device moving from the first area 26 to the second area 28, and vice versa. さらに、ネットワーク10によって、たとえば各カバレッジエリアにおける装置など、2つ以上の装置に電力を供給してもよい。 Furthermore, by the network 10, such as device in each coverage area, it may supply power to more than one device. また、各カバレッジエリア内で2つ以上の装置に電力を供給してもよい。 Also, power may be supplied to two or more devices in the coverage area. たとえば、図1に示すように、第1の装置には第1の受信機RX1を含んでもよく、第2の装置には第2の受信機RX2を含んでもよく、第3の装置には第3の受信機RX3を含んでもよい。 For example, as shown in FIG. 1, the first device may include a first receiver RX1, the second device may include a second receiver RX2, the third device the 3 receiver RX3 may contain. 受信機RX1、RX2等には、アンテナ22が含まれる。 Receiver RX1, the like RX2, includes an antenna 22. 受信機12は、電力を捕捉し、それを、限定するわけではないが直流(DC)などの使用可能な形態に変換するように設計されている。 The receiver 12 captures the power, it, but not limited to being designed to convert the available forms such as direct current (DC). 受信機12には、アンテナ22および整流器を含むのが好ましい。 The receiver 12 preferably includes an antenna 22 and a rectifier. 「様々な負荷用の高効率整流のための方法および装置(Method and Apparatus for High Efficiency Rectification for Various Loads)」と題する米国特許出願第11/584,983号明細書に、本発明と共に用いることができる受信機について記載があり、この特許出願は、参照によって本明細書に援用される。 "High efficiency method and apparatus for rectifying (Method and Apparatus for High Efficiency Rectification for Various Loads) for various loads entitled" U.S. Patent Application No. 11 / 584,983 Pat, be used with the present invention There is described a receiver possible, the patent application is incorporated herein by reference.

カバレッジエリアは、最小電場および/もしくは磁場強度または最小電力密度によって画定される。 Coverage area is defined by a minimum electric and / or magnetic field strength or minimum power density. 例として、図1のエリア1は、送信機1(TX1)によって発生される電場強度が、メートル当たり2ボルト(2V/m)を超えるエリアとして画定してもよい。 As an example, the area 1 of Figure 1, the electric field intensity generated by the transmitter 1 (TX1) may be defined as the area of ​​more than meters per 2 volts (2V / m).

図1のTX1およびTX2には、RF送信機20およびアンテナ22が含まれることに留意されたい。 The TX1 and TX2 in Fig. 1, it should be noted that comprises an RF transmitter 20 and antenna 22. 後の図は、同じ送信機20のブロックを用いてもよく、または特に送信機20が多数のアンテナ22を駆動している場合には、送信機20およびアンテナ22を分離してもよい。 FIG later, if may be used blocks of the same transmitter 20, or in particular the transmitter 20 is driving multiple antennas 22 may separate a transmitter 20 and antenna 22. 多数のアンテナ22を駆動している場合には、送信機20は、電源またはRF電力送信源と呼んでもよく、スイッチ、スプリッタ、または電力をルーティングするための他の装置48を含んでもよい。 If you are driving a large number of antenna 22, the transmitter 20 may be referred to as a power supply or RF power transmission source, it may include other device 48 for routing switches, splitters, or power.

セクション2 Section 2
ネットワーク10が単一エリア内の多数の装置に電力を供給することもまた可能である。 It is also possible network 10 supplies power to a number of devices in a single area. 図2におけるように、送信機1(TX1)および送信機2(TX2)は、エリア1およびエリア2にわたるカバレッジをそれぞれ提供する。 As in FIG. 2, the transmitter 1 (TX1) and the transmitter 2 (TX2) provides the area 1 and area 2 over the coverage respectively. これによって、TX1は、RX1からRXnまでなど、そのカバレッジエリアにおける装置に電力を供給することが可能になる。 Thus, TX1, such as from RX1 to RXn, it is possible to supply power to the devices in its coverage area. 同様に、TX2は、RX1からRXnまでなど、そのカバレッジエリアにおける装置に電力を供給することができる。 Similarly, TX2, such as from RX1 to RXn, can supply power to the devices in its coverage area.

セクション3 Section 3
必要なカバレッジエリア33が、単一の送信機20にとって大きくなりすぎた場合には、多数のエリアを併合するかまたは重複させて、単一の送信機20による任意の単一カバレッジエリアより大きいカバレッジエリアを作ることができる。 Coverage area 33 required, if too large for a single transmitter 20, by or overlapping to merge multiple areas, larger than any single coverage area from a single transmitter 20 Coverage area can make. 図3に示すように、第1のエリア26(エリア1)、第2のエリア28(エリア2)、第3のエリア30(エリア3)および第4のエリア32(エリア4)は、各個別エリアより大きな、同等の(または要求された)カバレッジエリア33を提供するように配置された。 As shown in FIG. 3, the first area 26 (area 1), a second area 28 (area 2), third area 30 (area 3) and the fourth area 32 (area 4), each individual larger than the area, (or otherwise required) equivalent arranged so as to provide a coverage area 33. この配置では、各受信機12が、エリアの重複ゆえに、多数の送信機20によって電力を供給される場合があることに留意されたい。 In this arrangement, each receiver 12, the overlap because of the area, it is noted that it may be powered by multiple transmitters 20. 2つ以上の送信機20が、所与のポイントにおいて、エリアを画定するために用いられる最小値より大きい場の強さを生成できる場合に、エリアの重複が生じる。 Two or more transmitters 20, at a given point, if it can produce an intensity minimum larger field used to define the area overlapping area occurs. 例として、第3の受信機RX3は、TX1および第3の送信機TX3の両方から電力を受信する。 As an example, a third receiver RX3 receives power from both the TX1 and third transmitter TX3. エリアを併合するこの概念を無限に拡張して、より大きなエリアおよび異なる全体的なカバレッジ配置(すなわち円でない)をカバーすることができる。 The concept of merging area expands infinitely, it is possible to cover a larger area and different overall coverage arrangement (i.e. not circular).

携帯電話ネットワークにおいて、エリアの重複は、ネットワーク性能に有害である。 In cellular networks, overlapping area is detrimental to network performance. しかしながら、RF電力の送信では、エリア(セル)の重複は、ネットワーク10の性能に有害ではない。 However, in transmission of RF power, overlapping areas (cells) are not harmful to the performance of the network 10. 携帯電話ネットワークは、データの衝突ゆえに、重複に関して問題がある。 Mobile phone network, the collision because of the data, there is a problem with respect to duplicate. RF電力ネットワーク10ではデータの欠如ゆえに、この問題なしにセルの重複が可能になる。 Lack because of data in RF power networks 10 allows duplication of the cell without this problem.

発生する1つの問題が、位相キャンセルである。 One problem that arises is the phase cancellation. これは、2つの電磁(EM)波が破壊的に干渉する場合に引き起こされる。 This two electromagnetic (EM) waves are caused when destructively interfere. この干渉は、デッドスポットを生じさせる可能性がある。 This interference can cause dead spots. デッドスポットは、場の強さが、定義された最小値未満の領域である。 Dead spots, the field strength is the region of less than the minimum value defined. 位相キャンセルは、画定されたエリア内でデッドスポットを生じさせる可能性がある。 Phase cancellation can cause dead spots within a defined area.

例として、送信機が、20フィートの所にある受信機12に、必要な場の強さを供給できるようにすべきと判断することができる。 As an example, transmitter, to the receiver 12 located at 20 feet, it can be determined that should be able to provide the strength required field. しかしながら、受信機12を含む装置が、送信機から20フィートの半径でテストされる場合には、装置が、20フィートの所で機能するが、しかし場の強さが低すぎて装置を動作させることができない7〜11フィート間の領域があることが分かるであろう。 However, the apparatus including a receiver 12, when tested at a radius 20 feet from the transmitter device, but functions in 20 feet at, but the field strength operates the too low device that it has regions between 7-11 feet can not will be appreciated. このエリアが、デッドスポット38と名付けられる。 This area, termed a dead spot 38. この例が、図4に示されている。 This example is shown in Figure 4.

この問題を対処するいくつかの方法がある。 There are several ways to deal with this problem. 1つの方法は、簡単なセルラーネットワークと似ているが、重複エリアの送信機を異なる周波数またはチャネルに基づかせることである。 One method is similar to the simple cellular network, it is to base the transmitter of overlapping areas on different frequencies or channels. 別の解決法は、重複エリアの送信機を、水平および垂直などの異なる偏波に基づかせることであろう。 Another solution, the transmitter of the overlapping area would be based on different polarizations, such as horizontal and vertical. 表1は、デッドスポットを緩和するために、図3のネットワーク10をどのように実現できるかを説明する。 Table 1, in order to alleviate dead spots, explaining how can realize how the network 10 in FIG. 3.

アンテナ22が、重複エリアの偏波を取らない間に水平から垂直に繰り返し切り替わるように、所与のカバレッジエリア(26、28、30、32)においてアンテナ22の偏波を交互にすることもまた可能であろう。 Antenna 22, to switch repeatedly from a horizontal vertically while not taking the polarization of overlapping areas, also alternating the polarization of the antenna 22 in a given coverage area (26, 28, 30, 32) also it will be possible. これを達成するためには、コントローラ36をネットワーク10に導入して、送信機20および/またはアンテナ22の動作を管理しなければならない。 To achieve this is to introduce the controller 36 to the network 10, it must manage the operation of transmitter 20 and / or antenna 22. 図5は、このコントローラ36を実現可能な一方法を示す。 Figure 5 shows one method that can realize the controller 36.

この図では、マスタコントローラ36を用いて、ネットワーク10における送信機20および/またはアンテナ22の全てを制御する。 In this figure, using the master controller 36 controls all of the transmitters 20 and / or antenna 22 in the network 10. 図20に示すように、コントローラ36の一インプリメンテーションには、中央処理装置(CPU55)またはマイクロコントローラユニット(MCU)およびメモリ40が含まれるであろう。 As shown in FIG. 20, in one implementation of controller 36 would include a central processing unit (CPU 55) or microcontroller unit (MCU) and a memory 40. これは、マイクロプロセッサまたは単に標準的なコンピュータを用いることによって実現可能である。 This can be realized by using a microprocessor or simply a standard computer. コントローラ36の出力は、各送信機20および/またはアンテナ22に接続され、各送信機20および/またはアンテナ22が、それぞれ、データを受信しかつ所望の効果を実現するための手段を含むであろう。 Der output of the controller 36 is connected to each transmitter 20 and / or antenna 22, the transmitter 20 and / or antenna 22, each comprising means for implementing the receiving data and desired effect wax.

コントローラ36からの通信リンクは、有線接続または無線リンクで実現してもよい。 Communication link from the controller 36 may be realized by a wired connection or a wireless link. 無線リンクが用いられる場合には、図6aに示すように、コントローラ36には、トランシーバ44および通信アンテナ23が含まれる。 If the wireless link is used, as shown in Figure 6a, the controller 36 includes a transceiver 44 and the communication antenna 23 is. 各送信機20および/またはアンテナ22にはまた、データを受信および送信するトランシーバ44および通信アンテナ23が含まれる。 Each transmitter 20 and / or antenna 22 also includes a transceiver 44 and the communication antenna 23 to receive and transmit data.

切り替え法を実現する別の方法は、コントローラ36を各送信機20のユニットまたはノードに統合することであろう。 Another way to achieve switching method would be to integrate the controller 36 to the unit or node of each transmitter 20. 次に、コントローラ36は、有線接続を通じてかまたは無線リンクを用いて通信することができる。 Next, the controller 36 may communicate with either or wireless link through a wired connection. これらのコントローラ36のユニットを図6Aに示す。 The units of these controllers 36 shown in Figure 6A. コントローラ36のユニットは、送信機20および/またはアンテナ22に統合され、コントローラ36のMCUまたはCPU55が、送信機20および/またはアンテナ22と通信することによってデータを受信および送信可能な、かつまた所望の効果を実現できる手段となるようにするであろう。 Unit controller 36 is integrated into the transmitter 20 and / or antenna 22, MCU or CPU55 of controller 36, can receive and transmit data by communicating with the transmitter 20 and / or antenna 22, and also optionally It would set to be a means of the effect can be realized.

スタンドアロンか、または各送信機20のユニットもしくはノードに統合されたコントローラ36により与えられる追加機能によって、デッドスポットを除去するためのより精巧な方法が可能になる。 The additional functionality provided by a stand-alone or controller 36 or integrated into the unit or node of each transmitter 20, enables more elaborate method for removing dead spots. コントローラ36の導入によって、各エリアは、他のエリアの動作についての知識を得る。 The introduction of the controller 36, each area to obtain a knowledge of the operation of the other areas. この理由で、エリアの周波数、偏波および/または形状を変更することが今や可能になる。 For this reason, the frequency of the area, to change the polarization and / or shape becomes now possible. 各送信機20をターンオンおよびターンオフして、パルスネットワーク10を形成することもまた可能になる。 Each transmitter 20 to turn on and off, will also be possible to form a pulse network 10. 表2は、図5および14のネットワーク10を用いて、デッドスポットを除去するいくつかの可能な方法を要約する。 Table 2, using the network 10 of FIG. 5 and 14, which summarizes some of the possible ways of removing dead spots.

例として、図5のネットワーク10を用いて原子力発電所における周辺センサ61に電力を供給して、侵入者を感知することが可能である。 As an example, to supply power to the peripheral sensor 61 in a nuclear power plant using the network 10 of FIG. 5, it is possible to sense intruders. 4つの送信機を配置して、囲い線全体にわたるカバレッジ(必要なカバレッジエリア33)を提供することができる。 By placing four transmitters, it is possible to provide coverage (coverage area 33 required) across the fence line. アンテナ22をタワーに取り付けて、指向性または全方向性パターンを生成することが可能である。 Attach the antenna 22 to the tower, it is possible to produce a directional or omnidirectional patterns. 各重複エリアは、別個のチャネルに配置することができる。 Each overlapping area may be disposed in separate channels. チャネル周波数は、干渉を回避するために十分に離して間隔を置くべきであるが、同じアンテナ22の設計を各送信機20に関して用いることができるようにチャネルを十分に類似させておくことは有益であろう。 Channel frequency, but should be spaced far enough apart to avoid interference, the beneficial to be allowed to sufficiently similar channels as the design of the same antenna 22 can be used for each transmitter 20 Will. かかるセキュリティシステム66を示す図19を参照されたい。 See Figure 19 showing such security system 66.

2つ以上の周波数を得るいくらか容易な方法は、正確に同じ構成要素値および設計を用いて各送信機20を製造することである。 Some easy way to get more than one frequency is to produce each transmitter 20 using the exact same component values ​​and design. わずかな製造偏差、および温度変化への依存に基づいて、全ての構成要素が、プラス/マイナス1または5パーセントなどの許容誤差を有し、これらが構成要素ごとに異なることを、当業者は知っている。 Slight manufacturing deviations, and on the basis of the dependence on temperature change, all of the components have a tolerance, such as plus / minus 1 or 5 percent, these are different for each component, those skilled in the art know ing. したがって、同じ構成要素および設計を備えた2つ以上の送信機20の製造は、製造偏差および許容誤差ゆえに、周波数が周波数発生器によって生成されかつ信号の振幅が出力される際のわずかな変動を有する送信機20に帰着する。 Thus, the production of two or more transmitters 20 having the same components and designs, because of manufacturing variations and tolerances, slight variations when the frequency amplitude is generated and the signal is output by the frequency generator resulting in a transmitter 20 having. これらの変動は、構成要素が異なって製造されたことに起因する場合があり、またはこれらの変動は、ある送信機20が、他の送信機20よりわずかに暖かくなる位置に配置された結果である場合がある。 These variations may be due to that the component is manufactured differently, or variations of these, the result with the transmitter 20, disposed slightly warmer location than other transmitters 20 there is a case. 同じ構成要素および設計を備えた送信機20間のわずかな差によって、送信機20は、構成要素および設計の許容誤差に基づき、わずかに異なる周波数またはチャネルに実質的に配される。 The slight difference between the transmitter 20 with the same components and design, a transmitter 20, based on the components and the design tolerances, are substantially arranged in a slightly different frequency or channel. 周波数のわずかな差によって、次のことが保証される。 By a slight difference in frequency, it is guaranteed following. すなわち、空間における所与のポイントにおいて、多数の送信機20からの信号が、送信周波数のわずかな差ゆえに同相および異相で絶えずドリフトし、ある時間には、2つの送信信号が破壊的に干渉するのに対して、後の時間では、2つの送信信号が、建設的に干渉することを意味する、ということである。 That is, at a given point in space, signals from multiple transmitters 20, constantly drifts in phase and different phase because of slight differences in the transmission frequency, in a certain time, the two transmission signals interfere destructively against a later time is of the two transmission signals, means that constructively interfere, is that. したがって、まるで2つの送信信号間に干渉がないかのように、平均受信RF電力は同じになる。 Therefore, as if there is no interference between the two transmission signals, the average received RF power is the same.

表2および図5から分かるように、カバレッジエリアにおける全ての可能な平面は、電力ネットワーク10のRF電力送信機20に、RF電力送信アンテナ22用の異なる偏波を利用させることによって、したがって全ての平面に電力が供給されるようにすることによって、RF電力が利用可能になる。 As can be seen from Table 2 and FIG. 5, all possible planes in coverage area, the RF power transmitter 20 of the power network 10, by utilizing the polarization of different RF power transmission antenna 22, therefore all by so electric power is supplied to the planar, RF power is available. 全ての平面で電力を供給するネットワーク10を設計する別の方法は、RF電力を送信するための円偏波アンテナ22を用いることである。 Another method of designing a network 10 provides power in all planes is to use a circularly polarized wave antenna 22 for transmitting RF power. 円偏波アンテナ22は、回転信号を出力し、実質的に、水平および垂直平面の両方ならびに間の全ての平面において等しく出力信号を分配する。 Circularly polarized wave antenna 22 outputs a rotation signal, substantially distributes equally the output signal at all plane between both horizontal and vertical planes as well. 円偏波アンテナ22の出力は、大きさが等しい水平またはX軸および垂直またはY軸を備えた円の回りを回転するベクトルとして説明することができる。 The output of the circularly polarized wave antenna 22 can be described as a vector rotating around a circle with a horizontal or X-axis and vertical or Y-axis are equal in size. RF電力送信機20によって有限量の電力がアンテナ22に供給されるだけであり、その結果、X方向に利用可能な電力およびY方向に利用可能な電力は、加算されると、RF電力送信機20によってアンテナ22に供給される合計電力量になるはずである。 Is only the power of a finite amount is supplied to the antenna 22 by the RF power transmitter 20, the result, power available to the available power and the Y direction in the X direction is added, RF power transmitter should a total amount of power supplied to the antenna 22 by 20. 円偏波では、X軸およびY軸は、各軸がRF電力送信機20によってアンテナ22に供給される電力の半分を得るように大きさが等しく、これらの大きさは、加算されると、RF電力送信機20によってアンテナ22に供給される合計電力になる。 In circular polarization, X and Y axes, each axis is equal so sized to obtain half of the power supplied to the antenna 22 by the RF power transmitter 20, these sizes, when summed, a total power supplied to the antenna 22 by the RF power transmitter 20. X軸およびY軸が大きさにおいて等しいので、アンテナ22のベクトルは、それが円上をどのように指そうとも、同じ大きさを有する。 Is equal in the X-axis and Y-axis is the magnitude, the vector of the antenna 22, it is no matter Saso how the circle, have the same size. これらのベクトルは、図6Bで見ることができる。 These vectors can be seen in Figure 6B.

かかるアンテナ22を実現する2つの方法、すなわち右偏波(RHP)および左偏波(LHP)がある。 Two ways to implement such an antenna 22, that is, the right polarization (RHP) and Hidarihenha (LHP). これは、上記のように、X軸およびY軸によって画定された円の回りをアンテナ22のベクトルが回転する方向を指す。 This is because, as described above, refers to a direction in which the circularly defined by X-axis and Y-axis vector of the antenna 22 is rotated. RHPでは、アンテナ22のベクトルは、電力伝搬方向を向くように見て時計回りに回転する。 In RHP, vectors of the antenna 22 is rotated clockwise when viewed to face the power propagation direction. LHPでは、アンテナ22のベクトルは、電力伝搬方向を向くように見て反時計回りに回転する。 In LHP, vectors of the antenna 22 is rotated viewed counterclockwise to face the power propagation direction. これらは互いに反対であり、その結果、RHP用に設定されたアンテナ22は、LHPアンテナ22からの信号を受信することができず、逆もまた同様である。 These are opposite to each other, as a result, the antenna 22 configured for RHP can not receive signals from LHP antenna 22 and vice versa.

同様の方法で実現できる偏波は、楕円偏波である。 Polarization can be realized in a similar manner is the elliptically polarized wave. 楕円偏波は、楕円のX軸およびY軸が等しくないことを除き、楕円の回りを回転するベクトルとして、上記で円偏波を説明したのと同じ方法で説明することができる。 Elliptically polarized, except that X and Y axes of the ellipse are not equal, as a vector rotating an ellipse around, can be described in the same manner as described circularly polarized wave in the above. 今や明白なように、円偏波は、軸比が1に等しい、特別なタイプの楕円偏波である。 Now obvious way, circular polarization axial ratio is equal to 1, an elliptical polarization of a special type. 軸比は、楕円偏波アンテナ22のための仕様として用いられる、かつ軸の比率を説明する数字表現である。 The axial ratio is used as a specification for elliptically polarized antenna 22, and a numeric representation for explaining the ratio of the axes. 軸比は、少なくとも1であるように定義されるが、1は、円偏波アンテナ22のための軸比である。 The axial ratio is defined to be at least 1, 1 is the axial ratio for the circularly polarized antenna 22. 軸比が、定義によって、1未満ではあり得ないので、結果は、より大きな長さがもう一方の軸の長さで割られた軸として得られる。 Axial ratio, by definition, not be a less than 1, the result is obtained as an axis greater length divided by the length of the other axis. これは、4の軸比が、X軸では4単位の大きさだが、しかしY軸では1単位の大きさだけを有し得ることを意味する。 This axial ratio of 4, but the size of the four units in the X-axis, but in the Y-axis means that may have only the size of one unit. または4の軸比は、Y軸では8単位の大きさだが、しかしX軸では2単位の大きさだけを有することができる。 Or axial ratio of 4, but the size of 8 units in the Y-axis, but the X-axis may have only the size of the 2 units. 楕円偏波アンテナ22の別のパラメータは、傾斜角であるが、これは、X軸に対する、楕円の最大半径の角度である。 Another parameter of the elliptic polarized antenna 22 is a tilt angle, which is, with respect to the X-axis is the maximum radius of the angle of the ellipse.

円偏波アンテナ22と同様に、アンテナ22のベクトルは、どちらかの方向に回転して、アンテナ22をRHPまたはLHPにすることができる。 Similar to the circularly polarized antenna 22, a vector of the antenna 22 is rotated in either direction, the antenna 22 can be RHP or LHP. また、楕円偏波アンテナ22における各軸の大きさは、結局、RF電力送信機20によってアンテナ22に供給される合計電力ということになる。 The size of each axis in the elliptical polarization antenna 22, eventually, it comes to the total power supplied to the antenna 22 by the RF power transmitter 20. しかしながら、軸の大きさは同じではなく、その結果、ベクトルは楕円の回りを回転し、ある平面では、その平面に直角な平面におけるよりも多くの電力が利用可能である。 However, the size of the shaft is not the same, as a result, the vector rotates around the oval, in some plane, which is more power available than in a plane perpendicular to the plane. これは、システム66にとって有用であるが、このシステム66では、一平面にあるRF電力受信装置上の直線偏波アンテナ22の確率が、垂直平面にある同じアンテナ22の確率より大きいことが知られている。 This is useful for system 66, in the system 66, the probability of linearly polarized antenna 22 on the RF power receiving device in a plane that is known to be greater than the probability of the same antenna 22 in a vertical plane ing. アンテナ22がその最も有望な位置にある場合には、電力のほとんどが利用可能であるが、しかしアンテナ22が、たまたま、その最も有望な位置にない場合でも、装置は、やはり電力を受信することができる。 When the antenna 22 is in its most promising location, it is most power is available, but the antenna 22, happens, even if not in its most promising location, device, which also receives the power can. 楕円偏波アンテナ22を図7に示す。 The elliptically polarized antenna 22 shown in FIG.

したがって、RF電力受信アンテナ22の偏波の確率によって送信楕円の軸比が設定される、RF電力送信用の楕円偏波アンテナ22を用いて、本発明を実現することができる。 Thus, the axial ratio of the transmission ellipse by the probability of the polarization of the RF power receiving antenna 22 is set, with the elliptically polarized antenna 22 for RF power transmission, it is possible to realize the present invention. 例として、受信アンテナ22が、0.75の垂直偏波の確率および0.25の水平偏波の確率を有する場合には、送信電力の0.75倍が、垂直偏波ベクトルに配されるのに対して、送信電力の残りの0.25倍が、水平偏波ベクトルに配される。 As an example, the receiving antenna 22, if it has a probability of horizontally polarized vertically polarized probabilities and 0.25 of 0.75, 0.75 times the transmission power, disposed in vertical polarization vector whereas, the remaining 0.25 times the transmission power, disposed in horizontal polarization vector. 分かるように、一般に、偏波ベクトルに配される電力量は、受信アンテナ22が、その平面にかまたは限定するわけではないが、その平面から45度などの角度内に向けられている確率によって直接設定される。 As can be seen, generally, the amount of power provided to the polarization vector, the receiving antenna 22, but not, or only to that plane, by a probability which is directed in an angle such as 45 degrees from the plane It is set directly.

例として、RF電力採取を用いて携帯電話を再充電する場合には、携帯電話が使用されているときかまたは携帯電話が誰かのベルトに留められているときなど、RF電力採取アンテナ22が垂直に位置するように携帯電話が配置される確率は、携帯電話が誰かのポケットに位置して、RF電力採取アンテナ22が水平面に位置する確率より高い。 As an example, when recharging the cellular phone using the RF power harvesting, such as when or mobile phone when the mobile phone is used is fastened to someone of the belt, RF power harvesting antenna 22 is vertically the probability that the mobile phone to be located is disposed, in a cellular phone located in someone's pocket, RF power harvesting antenna 22 is higher than the probability of a position in a horizontal plane. したがって、垂直面に送信されるRF電力量は、水平面に送信されるRF電力量より大きくて、より多くの電力を携帯電話に供給する確率を増加させてもよい。 Therefore, amount of RF power is transmitted to the vertical plane is greater than the amount of RF power is transmitted to the horizontal plane may increase the probability supplying more power to the mobile phone.

全てのRF電力送信アンテナ22が同じ偏波RHPもしくはLHPを有するネットワーク10は、異なる偏波を有する異なるRF電力送信アンテナ22を有するようにか、または表1および2に示したものと同様にRHPとLHPとの間で交互できるRF電力送信アンテナ22を有するように設定することができる。 Network 10 all RF power transmitting antenna 22 has the same polarization RHP or LHP, like do, or those shown in Tables 1 and 2 have different RF power transmitting antenna 22 having different polarizations RHP it can be set to have a RF power transmission antenna 22 capable of alternating between the LHP. 楕円偏波RF電力送信アンテナ22を直線偏波RF電力送信アンテナ22と組み合わせて、ある平面またはエリアにおいてより大きなカバレッジを提供することもまた可能である。 The elliptically polarized RF power transmission antenna 22 in combination with a linearly polarized RF power transmission antenna 22, it is also possible to provide greater coverage in some plane or area. RF電力ネットワーク10においてRF電力送信アンテナ22用に用いることができるRF電力送信アンテナ22の偏波の他の形態があり、これらの形態には、限定するわけではないが二重偏波、二重円偏波、二重楕円偏波または任意の他の回転もしくは非回転偏波が含まれる。 RF in the power network 10 there are other forms of polarization of the RF power transmitting antenna 22 which can be used for RF power transmission antenna 22, these forms, but are not limited to dual-polarization, dual circular polarized, contains double elliptically polarized or any other rotating or non-rotating polarization. 電力ネットワーク10における一RF電力送信機20が、多数のRF電力送信アンテナ22を有し、各アンテナ22が異なる偏波を用いることもまた可能である。 Is one RF power transmitter 20 in the power network 10 has a number of RF power transmission antenna 22, it is also possible to use polarization each antenna 22 is different.

2つのアンテナ22であって、アンテナ22の偏波ベクトルが互いに直交している同相または異相信号を各アンテナ22が送信する2つのアンテナ22を用いることによって、限定するわけではないが円、楕円または二重などの偏波のX軸およびY軸偏波成分を実現可能であることに留意されたい。 A two antennas 22, by using two antennas 22 each antenna 22 in-phase or heterogeneous phase signal polarization vectors are orthogonal to each other of the antenna 22 transmits, but are not limited to circular, oval or Note that it is possible to realize an X-axis and Y-axis polarization components of a polarization such as dual.

セクション4 Section 4
セクション3で説明したネットワーク10を簡略化したものを図8に示す。 The a simplified network 10 described in section 3 shown in FIG. この場合に、多数の送信機20は、多数のアンテナ22に給電する単一の送信機20と取り替えられる。 In this case, multiple transmitters 20 are replaced by a single transmitter 20 for supplying power to a number of antenna 22. カバレッジエリア26および28は、図示のように非重複であってもよく、または重複してもよい。 Coverage area 26 and 28 may be non-overlapping as shown, or may overlap. 図2に示すように、送信機20は、カバレッジエリア26に含んでもよい。 As shown in FIG. 2, the transmitter 20 may include a coverage area 26. ネットワーク10を拡張して、図8に示すように、追加カバレッジエリア30および32を含んでもよい。 To extend the network 10, as shown in FIG. 8, it may include additional coverage areas 30 and 32.

アンテナ22への電力の分配は、多数の方法で達成することができる。 Power distribution to the antenna 22 can be accomplished in a number of ways. これらのうちの1つには、図示のような並列給電システム66が含まれる。 One of these, include parallel power supply system 66 as shown. 並列給電システム66は、電力をルーティングするための装置48(電力スプリッタ、スイッチなど)を送信機20に統合することによって実現可能である。 Parallel power supply system 66, device 48 (power splitter, switch) for routing power can be achieved by integrating the transmitter 20. 次に、たとえば電力スプリッタからの出力を、それぞれ、関連カバレッジエリア26、28、30、32を伴うアンテナ22に接続することができる。 Then, for example, the output from the power splitter, respectively, can be connected to an antenna 22 with associated coverage areas 26,28,30,32.

このネットワーク10は、再び位相キャンセルに悩まされ、今度はこの位相キャンセルが、デッドスポットを生じさせるだろう。 This network 10, plagued by phase cancellation again, this time in this phase cancellation, will cause a dead spot. この問題を緩和する一方法は、参照によって本明細書に援用された「パルス送信方法」と題する仮特許出願第60/656,165号明細書および対応する非仮出願第11/256,892号明細書で提案された方法に似た方法を用いることであろう。 The one way to alleviate the problem, a non-provisional application No. 11 / 256,892 No. corresponding the incorporated "pulse transmission method entitled" Provisional Patent Application No. 60 / 656,165 Pat and incorporated herein by reference It would be to use a method similar to the method proposed in the specification. この出願は、パルス送信機20を用いて、受信機12における効率の増加を支援することを説明している。 This application uses the pulse transmitter 20, describes that to help increase the efficiency of the receiver 12. また、このパルス法をネットワーク10と共に用いて、デッドスポットの除去を支援することができる。 Further, the pulse method used with network 10, it is possible to support the removal of dead spots.

パルスネットワーク10の例を図9に示す。 Examples of pulse network 10 shown in FIG. コントローラ36は、所与の時間にただ1つのアンテナ22だけがアクティブであるのを保証するように順次的にか、または重複カバレッジエリア26、28のアンテナ22を同時にはアクティブにしないが、しかし非重複カバレッジエリアのアンテナ22を同時にアクティブにしてもよいパターンでのどちらかで、各アンテナ22をパルスするように送信機20の出力を制御する。 The controller 36 does not activate the or to sequentially so that only only one antenna 22 to ensure that it is active at a given time, or the antenna 22 of the overlapping coverage areas 26 and 28 at the same time, but not the antenna 22 of overlapping coverage areas at the same time either a good pattern be activated, to control the output of the transmitter 20 to the antenna 22 to pulse. 所与のエリアのただ1つのアンテナ22だけが、所与の時間にアクティブなので、エリア重複のために位相キャンセルが発生することはない。 Only only one antenna 22 in a given area, since active at a given time, the phase cancellation does not occur because the area overlapping.

それでもなお、カバレッジエリア内の物体からの反射によって引き起こされる位相キャンセルがある。 Nevertheless, there is a phase cancellation caused by reflections from objects within the coverage area. しかしながら、この方法は、電場が、受信機12に対するその入射角を絶えず変化させているので、反転によって引き起こされる位相キャンセルの影響を最小限にする。 However, this method, electric field, since the constantly changing its incident angle with respect to the receiver 12, to minimize the effect of phase cancellation caused by inversion. 例として、図9において、RX4は、エリア1がアクティブのときには左上から、エリア2がアクティブのときには右上から、エリア3がアクティブなときには左下から、最後にエリア4がアクティブなときには右下から場を受信する。 As an example, in FIG. 9, RX4 is from the upper left when the area 1 is active, from the upper right when the area 2 is active, from the lower left when the area 3 is active, when the end area 4 is active the field from the lower right It received. これは、RX4が、反射ゆえにエリア3のデッドスポットにある場合には、たいがいエリア4のデッドスポットにない。 This, RX4 is when in a dead spot of the area 3 to the reflector because the no dead spots most likely area 4. これは、受信機12が、この位置でシステム66からの電力を捕捉することを意味する。 This receiver 12 is means to capture power from the system 66 in this position.

このシステム66によって緩和される別の問題は、多数の受信機によって引き起こされるシャドーイングである。 Another problem is alleviated by this system 66 is the shadowing caused by multiple receivers. シャドーイングは、受信機が、アクティブな送信機20またはアンテナ22に対して、別の受信機の背後に位置する場合に生じる。 Shadowing the receiver, for the active transmitter 20 or antenna 22, it occurs when located behind another receiver. 送信機20またはアンテナ22に最も近い受信機が、送信機20またはアンテナ22に対してその角度で利用可能な電力のほとんどを捕捉する。 Closest receiver to the transmitter 20 or antenna 22, to capture most of the possible power available at that angle with respect to the transmitter 20 or antenna 22. これは、背後の受信機が、ほとんどまたは全く電力を受信しないことを意味する。 This is behind the receiver, little or no means to not receive power.

この例を図9で見ることができる。 You can see the example in FIG. エリア2がアクティブなときには、RX2はRX5に影を投じ、RX5は、ほとんどまたは全く電力を受信しない。 When the area 2 is active, RX2 cast a shadow on RX5, RX5 is little or no receive power. パルスを用いるRF電力ネットワーク10を利用することによって、この問題は除去される。 By utilizing RF power network 10 using the pulse, this problem is eliminated. RX5は、エリア2においてアンテナ22からほとんどまたは全く電力を受信しない。 RX5 is not at all receive power little from the antenna 22 in the area 2. しかしながら、エリア4がアクティブになったときには、RX5は電力を受信する。 However, when the area 4 becomes active, RX5 will receive power.

セクション3で説明したように、図9のコントローラ36を用いて、アンテナ22の周波数、偏波または放射パターンを変更できることに留意されたい。 As explained in Section 3, using controller 36 in FIG. 9, it is noted that can change the frequency of the antenna 22, the polarization or radiation pattern. また、有利だと分かった場合には、コントローラ36を送信機20に統合することができる。 Also, if found that it advantageously may be integrated controller 36 to the transmitter 20. コントローラ36は、送信機20および/またはアンテナ22の両方と通信してもよい。 The controller 36 may communicate with both the transmitter 20 and / or antenna 22.

図9に示すネットワーク10と類似したテストネットワークを構築して、RF電力ネットワーク10の利点を調べた。 To construct a test network similar to the network 10 shown in FIG. 9, it was examined the benefits of RF power network 10. 第1に、カバレッジエリアを、26.5フィート×18.5フィートの部屋42として画定した。 First, the coverage area was defined as a 26.5 ft × 18.5 ft room 42. これを図10に示す。 This is shown in Figure 10.

次に、テストネットワーク用の様々なアンテナ22を調べて、それらの個別カバレッジエリアを決定した。 Next, examine the various antenna 22 for testing the network, to determine their individual coverage areas. 実現されたテストネットワークでは、パッチアンテナ46を用いた。 In the implemented test network, using the patch antenna 46. パッチアンテナ46に関して、図11は、特定の電力レベル用の測定されたカバレッジエリア50を示す。 Regard the patch antenna 46, FIG. 11 shows the measured coverage area 50 for a particular power level. より大きなカバレッジエリア50は、送信機20の電力レベルを増加させることによって得ることができる。 Larger coverage area 50 may be obtained by increasing the power level of the transmitter 20. このように電力が増大すると、カバレッジエリア50は、その一般的な形状を維持するが、しかしながら寸法は増加する。 With this increased power, the coverage area 50, but maintains its general shape, however the size is increased.

図12で分かるように、一コーナーにおける単一のパッチアンテナ46を用いると、部分的なカバレッジだけが得られる。 As seen in Figure 12, the use of a single patch antenna 46 in one corner, only partial coverage is obtained.

よりよいカバレッジを提供するために、各コーナーのパッチアンテナ46でシステム66を実現し、ほぼ全体的な部屋42にわたるカバレッジを提供した。 To provide better coverage, it implements a system 66 in the patch antenna 46 in each corner, to provide coverage over the entire drawing-room 42 substantially. 図12は、コーナーのそれぞれにおけるパッチによって提供されるカバレッジを示す。 Figure 12 shows the coverage provided by the patches in each corner. 4つのパッチアンテナ46は同じだった。 Four of the patch antenna 46 was the same.

図13は、各コーナーにパッチアンテナ46を含むテストネットワークによって達成されたカバレッジを示す。 Figure 13 shows the coverage achieved by the test network including a patch antenna 46 in each corner. ほぼ完全なカバレッジが達成された。 Almost complete coverage has been achieved. ダイヤモンド模様の部分は、4つの全てのカバレッジエリアが重複する場所である。 Part of the diamond pattern is a place where all four of the coverage area of ​​overlap. 碁盤縞模様の部分は、3つのカバレッジエリアが重複する場所であり、一方で斜線模様の部分は、2つのエリアが重複する場所である。 Portion of the checkerboard pattern is where the three coverage areas overlap, while the portion of the cross-hatched is where the two areas overlap. 白いエリアは、ただ1つのカバレッジエリアだけが存在する場所である。 The white area is just a place where only one of the coverage area is present.

このネットワーク10は、図9に示すような単一の送信機20で実現された。 The network 10, which is implemented in a single transmitter 20, as shown in FIG. 送信機20は、部屋42/ビルディングのAC電源からその電力を受信したが、バッテリパックなどの他の電力手段(電源)によって作動させることもまた可能である。 The transmitter 20 has been received the power from the AC power supply room 42 / building, it is also possible to operate by other power means such as a battery pack (power source).

送信機20は、統合された単極4投スイッチを有した。 The transmitter 20 had a single-pole four-throw switch integrated. 送信機20の動作は、コントローラ36によって監視されたが、このコントローラ36は、マイクロコントローラで実現された。 Operation of the transmitter 20 is monitored by the controller 36, the controller 36, which is implemented in the microcontroller. 送信機20のスイッチの出力は、それぞれ、同軸ケーブルを用いて個別のアンテナ22に接続された。 Switch output of the transmitter 20, respectively, it is connected to a separate antenna 22 using coaxial cable. コントローラ36を用いて、4つの周辺アンテナ22を通した送信機20の出力を順次切り替え、各アンテナ22からパルス波形を生成した。 Using the controller 36, sequentially switches the output of the transmitter 20 through the four peripheral antenna 22, to generate a pulse waveform from each antenna 22. このインプリメンテーションは、シャドーイング効果の減少を示し、前述の理由によるデッドスポットをほとんど示さなかった。 The implementation showed a decrease in shadowing effects, showed little dead spots due to the aforementioned reasons.

セクション5 Section 5
さらに大きなカバレッジエリアが必要な場合には、セクション4で説明したネットワーク10を拡張してより多くのアンテナ22を含むか、または図8もしくは9に示すネットワーク10を二重化/反復することができる。 When larger coverage areas are required, may be duplicated / repeated network 10 or to extend include more antennas 22, or network 10 shown in FIG. 8 or 9, as described in Section 4. 図9のネットワーク10の二重化/反復を図14に示す。 The duplication / repetition of the network 10 of Figure 9 is shown in FIG. 14. しかしながら、前述の周波数、偏波およびパルス解決法は、干渉を緩和するためにコントローラ36を用いるこのネットワーク10に適用することが可能である。 However, the above-mentioned frequency, polarization and pulsed solution, it can be applied to this network 10 using the controller 36 in order to mitigate interference. 例として、パルス法が用いられる場合には、ネットワーク10は、重複エリアが同時にエネルギを与えられないように、設計することができる。 As an example, if the pulse method is used, the network 10, as overlapping area is not energized at the same time can be designed.

RF電力ネットワーク10が、単一のRF電力送信機20に勝る別の利点を有することに留意されたい。 RF power network 10, is noted to have a further advantage over a single RF power transmitter 20. RF電力ネットワーク10は、多数のRF電力送信機20からの電力の利用可能性ゆえに、必要なカバレッジエリアにわたってより均一な場の強さ(または電力密度)を提供し、ネットワーク10が、デッドスポットおよび/または位相キャンセルを回避するように適切に設計されている場合には、多数のRF電力送信機20の電力が、加算されて、単一のRF電力送信機20より高い電力を供給する。 RF power network 10, the power availability because of the large number of RF power transmitter 20, to provide a more uniform field strength (or power density) over the required coverage area, the network 10, dead spots and / or if suitably designed to avoid phase cancellation, the power of the number of RF power transmitter 20, is added to supply power higher than a single RF power transmitter 20. 例として、部屋42の中央に位置する単一のRF電力送信機20は、部屋42のコーナーと比較して、部屋42の中央近くでより大きな電力量を供給する。 As an example, a single RF power transmitter 20 located in the center of the room 42, as compared with the corner of a room 42, and supplies a larger amount of power near the middle of the room 42. 利用可能な電力量は、送信機20と受信機12との間の距離が増加するとともに、距離の2乗分の1倍で減少する。 Amount of available power, with distance increases between the transmitter 20 and the receiver 12 is reduced by one times the square portion of the distance. 各コーナーに1つある4つのRF電力送信機を備えたRF電力ネットワーク10に関して、単一のコーナーRF電力送信機20を調べた場合に、部屋42の中央と比較して、部屋42のコーナー近くではより高い電力が利用可能であろう。 Respect RF power network 10 with a 1 There four RF power transmitter in each corner, when examined with single corner RF power transmitter 20, as compared to the center of the room 42, near the corner of a room 42 in would be higher power is available. しかしながら、4つの全てのRF電力送信機20を調べた場合には、部屋42の中央における電力は、他のRF電力送信機20によって供給される追加電力ゆえに、単一のRF電力送信機20によって供給される電力より大きいであろう。 However, when examined all four RF power transmitter 20, power at the center of the room 42, the additional power because supplied by the other RF power transmitter 20, by a single RF power transmitter 20 It would power greater than that supplied. したがって、受信機12が送信機20から離れるように移動しても、利用可能な電力は、距離が受信機12と送信機20との間である場合には、距離の2乗分の1倍で減少はしない。 Therefore, even if the receiver 12 is moved away from the transmitter 20, power available, when the distance is between the receiver 12 and transmitter 20, one time divided by the square power of the distance in decline it is not. 利用可能な電力は、同じままか、増加するか、または距離の2乗分の1倍未満で減少する可能性がある。 Available power, or remain the same, or increases, or the distance may be reduced below 1 × divided by the square power of. 特定の例として、図15に示す36×30フィートのカバレッジエリアを必要とする部屋42を取り上げる。 As a particular example, it takes up room 42 that require coverage area of ​​36 × 30 foot shown in FIG. 15. 20ワットの送信機20が、部屋42の中央または(18、15)の座標に位置する。 20 watts transmitter 20 is located in the center or coordinates (18 and 15) of the room 42. グレースケールカラーコードを調べることによって分かるように、部屋42のRF電力採取装置は、各コーナーの小さなエリアを除いて、部屋42のほぼどの位置でも少なくとも0.5ミリワット(mW)を採取する能力を有する。 As can be seen by examining the gray-scale color code, RF power harvesting device of the room 42, except for a small area of ​​each corner, the ability to harvest at least 0.5 milliwatts (mW) at almost any position in the room 42 a.

図15のRF電力送信機20によって提供されるカバレッジエリアはまた、本明細書で説明するようなRF電力ネットワーク10を用いて実現することができる。 Coverage area provided by the RF power transmitter 20 of Figure 15 can also be implemented using an RF power network 10 as described herein. 図15における単一の20ワットRF電力送信機20が、累計で20ワットの送信RF電力を供給する、各コーナーに位置する4つの5ワット送信機20と取り替えられた場合の、図16に示すRF電力ネットワーク10を検討する。 Single 20 watts RF power transmitter 20 in FIG. 15, for a cumulative supplies transmission RF power of 20 watts, when was replaced with four 5 watts transmitter 20 located at each corner, shown in FIG. 16 consider RF power network 10. 図16によって分かるように、部屋42のRF電力採取装置は、今や、部屋42のどこでも少なくとも1mWを採取する能力を有しており、これは、図15における単一の20ワットRF電力送信機20から利用可能な電力の2倍である。 As can be seen by Figure 16, RF power harvesting device of the room 42 is now everywhere room 42 has the capability of collecting at least 1 mW, which is a single 20 watts in FIG. 15 RF power transmitter 20 it is twice the available power from. したがって、多数のより低電力の送信機20を用いるRF電力ネットワーク10は、単一のRF電力送信機20と比較した場合に、より均一なカバレッジを備えたカバレッジエリアの装置により多くの電力を供給する一方で、同じ累計送信電力を維持する。 Therefore, the RF power network 10 using a number of lower power transmitter 20, when compared to a single RF power transmitter 20, a number of power by the apparatus of coverage area with more uniform coverage supply while, to maintain the same total transmission power.

図16のRF電力ネットワーク10を図15の単一のRF電力送信機20と比較した場合に、図16のRF電力ネットワーク10が、図15の単一のRF電力送信機20の2倍の電力を供給することが分かる。 The RF power network 10 of FIG. 16 when compared to the single RF power transmitter 20 of FIG. 15, an RF power network 10 in FIG. 16, twice the power of a single RF power transmitter 20 of FIG. 15 it can be seen that the supply. したがって、より少ない合計または累計電力を送信するRF電力ネットワーク10を用いて、単一のRF電力送信機20と同じ電力カバレッジを提供することが可能になる。 Thus, using an RF power network 10 which transmits fewer total or cumulative power, it is possible to provide the same power coverage with a single RF power transmitter 20. 図17は、各RF電力送信機20から送信される電力が、送信機20当たり5ワットから送信機20当たり2.5ワットに低下されたことを除いて、図16に示すのと同じRF電力ネットワーク10を示す。 Figure 17 is a power transmitted from the RF power transmitter 20, except that it has been reduced at 2.5 per watt transmitter 20 to 5 per watt transmitter 20, the same RF power as shown in FIG. 16 It shows the network 10. 図17が示すように、部屋42のRF電力採取装置は、今や、部屋42のどこでも少なくとも0.5mWを採取する能力を有しており、これは、図15の単一の20ワットRF電力送信機20から利用可能な電力と同じ電力量である。 As shown in FIG. 17, RF power harvesting device of the room 42 is now everywhere room 42 has the capability of collecting at least 0.5 mW, which is a single 20 watts RF power transmitter in FIG. 15 the same amount of power as the power available from the machine 20. しかしながら、図17のRF電力ネットワーク10によって送信される合計または累計電力は、図15に示す単一のRF電力送信機20によって送信される電力の半分または10ワットであり、一方で同じ電力カバレッジを提供する。 However, the total or cumulative power is transmitted by an RF power network 10 of FIG. 17 is a half or 10 watts of power to be transmitted by a single RF power transmitter 20 shown in FIG. 15, while the same power coverage provide. 前の例におけるRF電力ネットワーク10が、部屋42の中央に電力を集中させるために指向性利得を備えたアンテナ22を用いたのに対して、単一のRF電力送信機20が、全方向性アンテナ22を用いたことに留意されたい。 RF power network 10 in the previous example, whereas using the antenna 22 with a directional gain in order to concentrate power in the middle of the room 42, a single RF power transmitter 20, omnidirectional Note that using the antenna 22. しかしながら、電力比較は、アンテナ22へ送出された電力を調べることによって行われ、アンテナ22の利得に依存しない。 However, power comparison is performed by examining the power delivered to the antenna 22, it does not depend on the gain of the antenna 22. 本発明は指向性アンテナ22に限定されず、本明細書に示す結果は、全てのタイプのアンテナに対して同様の結果をもたらす。 The present invention is not limited to the directional antenna 22, the results shown herein provide similar results for all types of antennas.

例示の目的で前述の実施形態において本発明を詳細に説明したが、かかる詳細が、もっぱらこの目的のためであること、および特許請求の範囲に記載されている場合を除いて、当業者が、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、これらの実施形態において変更をなし得ることを理解されたい。 While the invention has been described in detail for purposes of illustration in the embodiment described above, such details are solely be due to this purpose, and except where noted in the appended claims by those skilled in the art, without departing from the spirit and scope of the present invention, it is to be understood that can make changes in these embodiments.

様々な図面の簡単な説明 A brief description of the various drawings
1つの受信機が各カバレッジエリアにある、複数のカバレッジエリアを備えた電力ネットワークを示す。 One receiver is in each coverage area, shows a power network with multiple coverage areas. 2つ以上の受信機が各カバレッジエリアにある、図1に示す電力ネットワークを示す。 Two or more receivers in each coverage area, shows a power network shown in Figure 1. 多数のカバレッジエリアを組み合わせて、より大きなカバレッジエリアを提供する電力ネットワークを示す。 A combination of multiple coverage areas, shows a power network that provides a larger coverage area. カバレッジエリア内のデッドスポットを示す。 It shows a dead spot within the coverage area. コントローラで実現された電力ネットワークを示す。 It shows a power network implemented in the controller. 実現可能なコントローラの2つのブロック図を示す。 It shows two block diagrams of a feasible controller. 円偏波アンテナベクトルを示す。 It shows a circularly polarized antenna vector. 楕円偏波アンテナベクトルを示す。 It shows the elliptically polarized antenna vector. 多数のカバレッジエリアを生成するために用いられる多数のアンテナを備えた電源を備える電力ネットワークを示す。 It shows a power network comprising a power supply with multiple antennas used to generate a number of coverage areas. コントローラと、多数のカバレッジエリアを生成するために用いられる多数のアンテナを備えた電源と、を備える電力ネットワークを示す。 Indicating controller and a power source with multiple antennas used to generate a large number of coverage areas, a power network with. 電力ネットワークを実現するための部屋を示す。 It shows a room for implementing a power network. 図9に示す部屋用のパッチアンテナカバレッジエリアを示す。 It shows the patch antenna coverage area for the room shown in FIG. 9. 単一のパッチアンテナがコーナーの1つにある、図9に示す部屋のカバレッジを示す。 Single patch antenna is in one corner, showing the coverage of the room shown in FIG. 図9に示す部屋内の電力ネットワークを示す。 It shows a power network within the room shown in FIG. 多数の送信機、多数のコントローラおよび多数のアンテナが多数のカバレッジエリアを生成するために用いられる電力ネットワークを示す。 Multiple transmitters, shows a power network used for a number of controllers and multiple antennas to generate multiple coverage areas. 36フィート×30フィートの部屋の中央に位置する20ワット送信機のカバレッジを示す。 It shows the coverage of 36 feet × 30 feet 20 watts transmitter located in the center of the room. 図15の部屋に位置する4つの5ワット送信機のカバレッジを示す。 It shows the coverage of the four five watts transmitter located in the room of FIG. 単一の20ワット送信機と同等の電力カバレッジを提供する4つの2.5ワット送信機のカバレッジを示す。 It shows the coverage of the four 2.5 watts transmitter to provide equivalent power coverage and single 20 watts transmitter. 2つ以上のアンテナを有する送信アンテナを示す。 Indicating a transmission antenna having two or more antennas. セキュリティシステムを示す。 It shows the security system. 1つのMCUまたはCPUおよびメモリを備えたコントローラを示す。 It shows a controller with one MCU or CPU and memory. センサにおける送信機を示す。 It shows a transmitter in the sensor. 装置に直接電力を供給する受信機を示す。 Device indicating the receiver to supply power directly to the.

Claims (30)

  1. 電力を電流に変換する受信機への電力送信のためのネットワークであって、 A network for power transmission to a receiver which converts the power into current,
    第1のエリアにおいて円偏波を用いて電力を送信するための第1のノードと、 A first node for transmitting power with circularly polarized waves in a first area,
    第2のエリアにおいて円偏波を用いて電力を送信するための第2のノードと、 A second node for transmitting power with circularly polarized waves in a second area,
    を含むネットワーク。 Network, including.
  2. RF受信アンテナを有する受信機であって、電力を電流に変換する受信機への、偏波を用いた電力送信のためのネットワークであって、 A receiver having an RF receiving antenna to a receiver which converts the power into current, a network for power transmission with polarization,
    第1のエリアにおいて楕円偏波を用いて電力を送信するための第1のノードと、 A first node for transmitting power with elliptically polarized in a first area,
    第2のエリアにおいて楕円偏波を用いて電力を送信するための第2のノードと、 A second node for transmitting power with elliptically polarized in a second area,
    を含むネットワーク。 Network, including.
  3. 前記偏波が、前記RF受信アンテナの偏波の確率によって軸比が設定される偏波ベクトルを有する、請求項2に記載のネットワーク。 The polarization has a polarization vector that axial ratio is set by the probability of the polarization of the RF receiver antenna network according to claim 2.
  4. 電力を電流に変換する受信機への電力送信のための方法であって、 A method for power transmission to a receiver which converts the power into current,
    第1のエリアにおける第1のノードから円偏波を用いて電力を送信するステップと、 And the step of transmitting power with circularly polarized waves from a first node in a first area,
    第2のエリアにおける第2のノードから円偏波を用いて電力を送信するステップと、 And the step of transmitting power with circularly polarized waves from a second node in a second area,
    を含む方法。 The method comprising.
  5. RF受信アンテナを有する受信機であって、電力を電流に変換する受信機への、偏波を用いた電力送信のための方法であって、 A receiver having an RF receiving antenna to a receiver which converts the power into current, a method for power transmission with polarization,
    第1のエリアにおける第1のノードから楕円偏波を用いて電力を送信するステップと、 A step of transmitting power with elliptically polarized from the first node in a first area,
    第2のエリアにおける第2のノードから楕円偏波を用いて電力を送信するステップと、 A step of transmitting power with elliptically polarized from the second node in a second area,
    を含む方法。 The method comprising.
  6. 前記偏波が、前記RF受信アンテナの偏波の確率によって軸比が設定される偏波ベクトルを有する、請求項5に記載の方法。 The polarization has a polarization vector that axial ratio is set by the probability of the polarization of the RF receiver antenna, the method according to claim 5.
  7. 電力を電流に変換する受信機への電力送信のためのネットワークであって、 A network for power transmission to a receiver which converts the power into current,
    第1のエリアにおいて二重偏波を用いて電力を送信するための第1のノードと、 A first node for transmitting power with dual polarization in a first area,
    第2のエリアにおいて二重偏波を用いて電力を送信するための第2のノードと、 A second node for transmitting power with dual polarization in a second area,
    を含むネットワーク。 Network, including.
  8. 電力を電流に変換する受信機への電力送信のための方法であって、 A method for power transmission to a receiver which converts the power into current,
    第1のエリアにおける第1のノードから二重偏波を用いて電力を送信するステップと、 A step of transmitting power with dual polarization from a first node in a first area,
    第2のエリアにおける第2のノードから二重偏波を用いて電力を送信するステップと、 A step of transmitting power with dual polarization from the second node in a second area,
    を含む方法。 The method comprising.
  9. 電力を電流に変換する受信機への電力送信のためのネットワークであって、 A network for power transmission to a receiver which converts the power into current,
    第1のエリアにおいて第1の周波数で電力を送信するための構成要素を有する第1のノードと、 A first node having components for transmitting power at a first frequency in a first area,
    第2のエリアにおいて第2の周波数で電力を送信するための構成要素を有する第2のノードであって、前記第2の周波数が、前記第1および第2のノードの前記構成要素における許容誤差ゆえに、前記第1の周波数とは異なる第2のノードと、 A second node having components for transmitting power at a second frequency in a second area, said second frequency is allowed in the components of the first and second node error Thus, a different second node from the first frequency,
    を含むネットワーク。 Network, including.
  10. 電力を電流に変換する受信機への電力送信のための方法であって、 A method for power transmission to a receiver which converts the power into current,
    第1のエリアにおける第1のノードの第1の周波数における構成要素を用いて電力を送信するステップと、 And the step of transmitting power with the components in the first frequency of the first node in a first area,
    第2のエリアにおける第2のノードの第2の周波数における構成要素を用いて電力を送信するステップであって、前記第2の周波数が、前記第1および第2のノードの前記構成要素における許容誤差ゆえに、前記第1の周波数とは異なるステップと、 Comprising the steps of transmitting power with components in a second frequency of the second node in a second area, said second frequency is allowed in the components of the first and second nodes the error due, the steps different from the first frequency,
    を含む方法。 The method comprising.
  11. 電力を電流に変換する受信機への電力送信のためのネットワークであって、 A network for power transmission to a receiver which converts the power into current,
    第1のエリアにおいて第1の偏波で電力を送信するための第1のノードと、 A first node for transmitting power at a first polarization in a first area,
    第2のエリアにおいて第2の偏波で電力を送信するための第2のノードと、 A second node for transmitting power in the second polarization in a second area,
    を含むネットワーク。 Network, including.
  12. 電力を電流に変換する受信機への電力送信のためのネットワークであって、 A network for power transmission to a receiver which converts the power into current,
    第1のエリアにおいて、第1の偏波ベクトルを有する電力を送信するための第1のノードと、 In the first area, and a first node for transmitting power with a first polarization vector,
    第2のエリアにおいて、第2の偏波ベクトルを有する電力を送信するための第2のノードと、 In the second area, and a second node for transmitting power having a second polarization vector,
    を含むネットワーク。 Network, including.
  13. 電力を電流に変換する受信機への電力送信のためのネットワークであって、 A network for power transmission to a receiver which converts the power into current,
    一緒に第1の合計送信電力を用いて、第2の合計送信電力を用いる単一電力送信機の電力カバレッジエリアに等しい電力カバレッジエリアを生じる複数の送信機であって、前記第1の合計送信電力が、前記第2の合計送信電力より小さい、複数の送信機を含むネットワーク。 Together with first total transmission power, a plurality of transmitters to produce equal power coverage area to the power coverage area of ​​a single power transmitter using the second combined transmission power, the first combined transmission power, the second combined transmission power is smaller than the network comprising a plurality of transmitters.
  14. 電力を電流に変換する受信機への電力送信のための方法であって、 A method for power transmission to a receiver which converts the power into current,
    一緒に第1の合計送信電力を用いる複数の送信機を用いて、第2の合計送信電力を用いる単一電力送信機の電力カバレッジエリアに等しい電力カバレッジエリアを生じるステップであって、前記第1の合計送信電力が、前記第2の合計送信電力より小さいステップと、 Together using a plurality of transmitters using the first combined transmission power, comprising the steps of causing equal power coverage area to the power coverage area of ​​a single power transmitter using the second combined transmission power, the first the total transmission power of the small steps than the second combined transmission power,
    前記電力カバレッジエリアにおける前記受信機によって、前記複数の送信機の少なくとも1つから電力を受信するステップと、 By the receiver in the power coverage area, receiving power from at least one of the plurality of transmitters,
    を含む方法。 The method comprising.
  15. 電力送信のためのシステムであって、 A system for power transmission,
    受信アンテナを含む受信機と、 And a receiver that includes a receiving antenna,
    送信アンテナを含むRF電力送信機と、 An RF power transmitter including a transmitting antenna,
    を含み、 It includes,
    前記RF電力送信機がRF電力を送信し、 The RF power transmitter transmits RF power,
    前記RF電力が多数の偏波成分を含み、 The RF power comprises a large number of polarization components,
    前記受信機が前記RF電力をDCに変換するシステム。 System wherein the receiver converts the RF power to DC.
  16. 前記RF電力がデータを含まない、請求項15に記載のシステム。 The RF power does not include data system of claim 15.
  17. 前記RP電力送信機が、前記RF電力の送信をパルス化する、請求項15に記載のシステム。 The RP power transmitter, pulsed transmission of the RF power system of claim 15.
  18. 前記送信アンテナが2つ以上のアンテナを含む、請求項15に記載のシステム。 It said transmitting antenna comprises two or more antennas, the system according to claim 15.
  19. 前記受信機がセンサに含まれる、請求項15に記載のシステム。 Said receiver is included in the sensor system of claim 15.
  20. 2つ以上の受信機をさらに含む、請求項15に記載のシステム。 Further comprising two or more receivers, the system according to claim 15.
  21. 前記RF電力が、少なくとも1つの電力貯蔵構成要素を充電するために用いられる、請求項15に記載のシステム。 The RF power is used to charge the at least one power storage component system of claim 15.
  22. 前記RF電力が、装置に直接電力を供給するために用いられる、請求項15に記載のシステム。 The RF power is used to power directly to the device, the system according to claim 15.
  23. 前記送信機に接続されて前記アンテナの偏波を切り替えるコントローラを含む、請求項15に記載のシステム。 Connected to said transmitter includes a controller for switching the polarization of the antenna system of claim 15.
  24. 前記コントローラが、CPUまたはMCUおよびメモリを含む、請求項23に記載のシステム。 It said controller comprises a CPU or MCU and memory system of claim 23.
  25. 複数のコントローラおよび複数の送信機であって、前記複数のコントローラの1つが前記複数の送信機の1つと関連し、前記コントローラが互いに通信して、所与の時間における各送信機の偏波を調整する複数のコントローラおよび複数の送信機を含む、請求項15に記載のシステム。 A plurality of controllers and a plurality of transmitters, wherein one of the plurality of controllers associated with one of said plurality of transmitters, wherein the controller communicate with each other, the polarization of the transmitter in a given time It includes a plurality of controllers and a plurality of transmitters adjusting system of claim 15.
  26. 各送信機が、それが送信する場所である関連エリアを有し、前記コントローラが、その関連送信機が送信する場所である前記エリアの偏波、周波数または形状を制御する、請求項25に記載のシステム。 Each transmitter has an associated area it is a place to be transmitted, said controller associated transmitter controls the polarization, the frequency or shape of the area is the place to send them, according to claim 25 system.
  27. 前記コントローラが、前記RF電力の送信に関してパルスネットワークを形成するために用いられる、請求項26に記載のシステム。 Wherein the controller is used to form a pulse network for transmission of the RF power system of claim 26.
  28. 複数の送信機であって、各送信機が異なる周波数で送信し、各送信機が正確に同じ構成要素、値および設計を有する複数の送信機を含む、請求項15に記載のシステム。 A plurality of transmitters, transmit at frequencies each transmitter are different, comprises a plurality of transmitters each transmitter has exactly the same elements, values ​​and design system of claim 15.
  29. 侵入者を感知するセキュリティシステムであって、 A security system for sensing an intruder,
    パラメータ範囲の近くにいる前記侵入者を感知する複数のセンサであって、各センサが、RF無線エネルギを受信しかつそれを電流に変換して前記センサに電力を供給するRF無線受信器を有する複数のセンサと、 A plurality of sensors for sensing the intruder in the vicinity of the parameter range, each sensor has an RF radio receiver to supply power to the sensor and converts the received and it a RF wireless energy into a current a plurality of sensors,
    無線RFエネルギを前記受信機に供給する複数の送信機と、 A plurality of transmitters for supplying wireless RF energy to the receiver,
    を含むセキュリティシステム。 Security system, including.
  30. 電力送信のための方法であって、 A method for power transmission,
    送信アンテナを有するRF電力送信機を用いて、多数の偏波成分を有するRF電力を無線で送信するステップと、 Using an RF power transmitter including a transmitting antenna, and transmitting the RF power wirelessly having multiple polarization components,
    受信アンテナを有する受信機において前記無線RF電力を受信するステップと、 Receiving said wireless RF power at a receiver having a receiving antenna,
    前記受信機によって前記RF電力をDCに変換するステップと、 Converting said RF power to DC by the receiver,
    を含む方法。 The method comprising.
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