JP2010063213A - Power receiver and power transmitting system - Google Patents

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JP2010063213A JP2008224110A JP2008224110A JP2010063213A JP 2010063213 A JP2010063213 A JP 2010063213A JP 2008224110 A JP2008224110 A JP 2008224110A JP 2008224110 A JP2008224110 A JP 2008224110A JP 2010063213 A JP2010063213 A JP 2010063213A
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JP2008224110A
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Hiroto Itai
裕人 板井
Mitsuhiro Hakozaki
光弘 箱崎
Hiroyuki Shinoda
裕之 篠田
Kenichi Tezuka
謙一 手塚
Hei Cho
兵 張
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National Institute of Information and Communications Technology
Cellcross Corp
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Cellcross Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic wave power receiver, which is reliable and can receive electromagnetic waves stably and efficiently between itself and an electromagnetic wave transmitting medium, and a power transmitting system. <P>SOLUTION: This power receiver, which extracts power from the electromagnetic wave transmitting medium, includes: the first power receiving conductor, which is arranged in parallel with the first conductor layer; a power receiving dielectric (H1: thickness, ε1: permittivity, μ1: permeability), which is provided between the first power receiving conductor and the first conductor layer; a power extraction end, which is arranged on the front side and in a direction not parallel with the direction of propagation of electromagnetic waves that propagates in the electromagnetic wave transmitting medium; the second power receiving conductor, which is provided at the power extraction end; and a plurality of power extraction parts, which are provided at intervals on such a level w as to fulfill the relation of formula: w=(H1/Z)(√(μ1/ε1)), at the end of the power extraction end, so that it may extraction power from the first power receiving conductor and the second power receiving conductor. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電磁波伝達媒体から電磁波を受電する受電装置及び電力伝達システムに関する。   The present invention relates to a power receiving device and a power transmission system that receive electromagnetic waves from an electromagnetic wave transmission medium.

従来、本発明者等により、対向する導電性シート体に挟まれる狭間領域に電磁場を存在させ、2つの導電性シート体の間の電圧を変化させて当該電磁場を変化させたり、当該電磁場の変化によって導電性シート体の間の電圧を変化させたりして、電磁場を所望の方向に進行させることで、電磁波伝送を行う技術が開発されている(たとえば特許文献1)。また下記非特許文献1においては、電磁波による二次元通信媒体の原理が紹介されている。   Conventionally, by the present inventors, an electromagnetic field is present in a narrow area sandwiched between opposing conductive sheet bodies, the voltage between the two conductive sheet bodies is changed, the electromagnetic field is changed, or the electromagnetic field is changed. For example, Patent Document 1 discloses a technique for performing electromagnetic wave transmission by changing a voltage between conductive sheet bodies to advance an electromagnetic field in a desired direction. Non-Patent Document 1 below introduces the principle of a two-dimensional communication medium using electromagnetic waves.

また、対向する導電性シート状媒体に電磁波を供給したり、対向する導電性シート状媒体から電磁波を取り出したりする電磁波インターフェース装置として、円盤形状を有するものが知られている。円盤形状の電磁波インターフェース装置は、これを導電性シート上の所定の位置に設置するだけではなく、導電性シート上の任意の位置に自由に移動して載置させることが可能である。   In addition, as an electromagnetic wave interface device for supplying an electromagnetic wave to an opposing conductive sheet-like medium or taking out an electromagnetic wave from an opposing conductive sheet-like medium, a device having a disk shape is known. The disc-shaped electromagnetic wave interface device is not only installed at a predetermined position on the conductive sheet, but can be freely moved and placed at any position on the conductive sheet.

このような電磁波インターフェース装置は、例えば下記特許文献2に開示されている。
特開2007−82178号公報 WO/2007/032339 篠田裕之、「素材表面に形成する高速センサネットワーク」、計測と制御、2007年2月号、第46巻、第2号、p.98-103
Such an electromagnetic wave interface device is disclosed in Patent Document 2 below, for example.
JP 2007-82178 A WO / 2007/032339 Hiroyuki Shinoda, “High-Speed Sensor Network Formed on Material Surface”, Measurement and Control, February 2007, Volume 46, Volume 2, p.98-103

従来、提案されている円盤状の電磁波インターフェース装置は、主として電磁波による情報通信を企図したものであり、二次元電磁波伝達媒体を利用した電磁波による電力伝送に適した受電装置の提案が期待されるところであった。   Conventionally, the proposed disc-shaped electromagnetic wave interface device is mainly intended for information communication using electromagnetic waves, and a proposal of a power receiving device suitable for power transmission using electromagnetic waves using a two-dimensional electromagnetic wave transmission medium is expected. there were.

本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、電磁波伝達媒体との間で、信頼性高く、かつ安定して効率良く電磁波を受電可能な電磁波の受電装置と、電力伝達システムとを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. An electromagnetic wave power receiving device capable of receiving electromagnetic waves with high reliability, stability, and efficiency with an electromagnetic wave transmission medium, and an electric power transmission system. The purpose is to provide.

本発明にかかる受電装置のある態様は、メッシュ状の第一導電体層と、第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、第一導電体層と第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有する電磁波伝達媒体から電力を取り出す受電装置であって、第一導電体層に対向して平行に配置される第一受電導電体と、第一受電導電体と第一導電体層との間に設けられる受電誘電体と、電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、前方側かつ平行でない方向に配置される電力取り出し端部と、電力取り出し端部に設けられた第二受電導電体と、第一受電導電体と第二受電導電体とから電力を取り出すことができるように、電力取り出し端部の端面に、下記式(1)の関係を満たすようなw程度の間隔で、設けられた複数の電力取り出し部とを備える。   An embodiment of the power receiving device according to the present invention includes a mesh-shaped first conductor layer, a planar second conductor layer disposed in parallel to face the first conductor layer, and a first conductor layer. And a dielectric layer disposed between the second conductive layer and a dielectric layer disposed between the first conductive layer and the first conductive layer disposed in parallel to face the first conductive layer. Body, a power receiving dielectric provided between the first power receiving conductor and the first conductor layer, and power extraction arranged in a direction not parallel to the front side and in parallel with the propagation direction of the electromagnetic wave transmitted through the electromagnetic wave transmission medium In order to be able to extract power from the end, the second power receiving conductor provided at the power extracting end, the first power receiving conductor and the second power receiving conductor, A plurality of electric power provided at intervals of about w satisfying the relationship of formula (1). And a take-out portion.

w=(H1/Z)(√(μ1/ε1))・・・式(1)
但し、受電誘電体の厚みをH1、誘電率をε1、透磁率をμ1とし、電力取り出し部と接続された整流回路への入力インピーダンスをZとする。
w = (H1 / Z) (√ (μ1 / ε1)) (1)
However, the thickness of the power receiving dielectric is H1, the dielectric constant is ε1, the magnetic permeability is μ1, and the input impedance to the rectifier circuit connected to the power extraction unit is Z.

また、本発明にかかる受電装置の別の態様は、第一受電導電体が、電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、電力取り出し端部の後方側に、下記式(2)の関係を満たすようなLの半分程度の長さを有してもよい。   Further, according to another aspect of the power receiving device according to the present invention, the first power receiving conductor has a relationship expressed by the following formula (2) on the rear side of the power extraction end portion with respect to the propagation direction of the electromagnetic wave transmitted through the electromagnetic wave transmission medium. It may have a length about half of L that satisfies the above.

但し、k(i−1)、k(i−2)は、それぞれ電磁波のモード(i−1)、(i−2)の波数であるものとする。 However, k (i-1) and k (i-2) are wave numbers of electromagnetic wave modes (i-1) and (i-2), respectively.

また、本発明にかかる受電装置の別の態様は、受電誘電体が、受電誘電体の厚みをH1、誘電率をε1とし、誘電体層の厚みをh、誘電率をε2とすると、下記式(3)の関係を大凡満たしてもよい。   In another aspect of the power receiving device according to the present invention, when the power receiving dielectric is H1, the dielectric constant is ε1, the dielectric constant is ε1, the dielectric layer thickness is h, and the dielectric constant is ε2, the following formula: The relationship (3) may be generally satisfied.

(ε1/ε2)=(H1/h)・・・式(3)
なお、式(3)の関係を大凡満たすとは、典型的には右辺と左辺とが同一である場合に損失が低減され効率上好ましいものであるが、これに限られることはなく、例えば式(3)の右辺と左辺とに数倍程度の相違があっても、現実には電力伝達が可能であることを意味する。
(Ε1 / ε2) = (H1 / h) (3)
In general, satisfying the relationship of Expression (3) is preferable in terms of efficiency because loss is reduced when the right side and the left side are the same, but the present invention is not limited to this. Even if there is a difference of several times between the right side and the left side in (3), it means that power can be transmitted in reality.

また、本発明にかかる受電装置の別の態様は、誘電体層の誘電率と、受電誘電体の誘電率と、が同程度であってもよい。   In another aspect of the power receiving device according to the present invention, the dielectric constant of the dielectric layer and the dielectric constant of the power receiving dielectric may be approximately the same.

また、本発明にかかる受電装置の別の態様は、誘電体層の厚みと、受電誘電体の厚みと、が同程度であってもよい。   In another aspect of the power receiving device according to the present invention, the thickness of the dielectric layer and the thickness of the power receiving dielectric may be approximately the same.

また、本発明にかかる受電装置の別の態様は、電磁波伝達媒体は、第一導電体層と受電誘電体との間に、第二誘電体層を備え、受電誘電体の厚みをH1、誘電率をε11とし、誘電体層の厚みをh、誘電率をε2とし、第二誘電体層の厚みをH2、誘電率をε12とすると、下記式(4)を大凡満たしてもよい。   In another aspect of the power receiving device according to the present invention, the electromagnetic wave transmission medium includes a second dielectric layer between the first conductor layer and the power receiving dielectric, and the thickness of the power receiving dielectric is H1. If the rate is ε11, the thickness of the dielectric layer is h, the dielectric constant is ε2, the thickness of the second dielectric layer is H2, and the dielectric constant is ε12, the following equation (4) may be satisfied.

(H1/ε11)+(H2/ε12)=(h/ε2)・・・式(4)   (H1 / ε11) + (H2 / ε12) = (h / ε2) (4)

また、本発明にかかる受電装置の別の態様は、メッシュ状の第一導電体層と、第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、第一導電体層と第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有する電磁波伝達媒体から電力を取り出す受電装置であって、第一導電体層に対向して平行に配置される受電導電体と、受電導電体と第一導電体層との間に設けられる受電誘電体と、電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、前方側かつ平行でない方向に配置される電力取り出し端部と、を備え受電導電体は、電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、電力取り出し端部の後方側に、下記式(2)の関係を満たすようなLの半分程度の長さを有してもよい。   Another aspect of the power receiving device according to the present invention includes a mesh-shaped first conductor layer, a planar second conductor layer disposed in parallel to face the first conductor layer, and a first A power receiving device that extracts electric power from an electromagnetic wave transmission medium having a conductor layer and a dielectric layer disposed between the second conductor layers, wherein the power receiving device is disposed in parallel to face the first conductor layer. A power take-out end disposed in a front side and not parallel to the propagation direction of the electromagnetic wave propagating through the conductor, the power receiving conductor and the first conductor layer, and the electromagnetic wave propagating through the electromagnetic wave transmission medium. And the power receiving conductor has a length about half of L that satisfies the relationship of the following formula (2) on the rear side of the power extraction end with respect to the propagation direction of the electromagnetic wave transmitted through the electromagnetic wave transmission medium. You may have.

但し、k(i−1)、k(i−2)は、それぞれ電磁波のモード(i−1)、(i−2)の波数であるものとする。 However, k (i-1) and k (i-2) are wave numbers of electromagnetic wave modes (i-1) and (i-2), respectively.

また、本発明にかかる電力伝達システムのある態様では、メッシュ状の第一導電体層と、第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、第一導電体層と第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有し、電磁波を伝達する電磁波伝達装置と、上述のいずれかに記載の受電装置とを備えてもよい。   In one embodiment of the power transmission system according to the present invention, the mesh-shaped first conductor layer, the planar second conductor layer disposed in parallel to face the first conductor layer, the first You may provide the electromagnetic wave transmission apparatus which has a dielectric material layer arrange | positioned between a conductor layer and a 2nd conductor layer, and transmits electromagnetic waves, and the power receiving apparatus in any one of the above-mentioned.

また、本発明にかかる電力伝達システムの別の態様は、メッシュ状の第一導電体層と、第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、第一導電体層と第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有する電磁波伝達媒体と、第一導電体層に対向して平行に配置される受電導電体と、受電導電体と第一導電体層との間に設けられる受電誘電体とを有し、電磁波伝達媒体から電力を取り出す受電装置と、を備える電力伝達システムにおいて、誘電体層は、各々誘電率がε2i、各々高さがhiであるm層(mは自然数かつiは1乃至mの自然数)からなる誘電体層であり、第一導電体層と受電導電体との間の受電誘電体を含めた誘電体は、各々誘電率がε1j、各々高さがHjであるn層(nは自然数かつjは1乃至nの自然数)からなる誘電体層であって、下記式(5)を大凡満たしてもよい。
Another aspect of the power transmission system according to the present invention includes a mesh-shaped first conductor layer, a planar second conductor layer disposed in parallel to face the first conductor layer, and a first An electromagnetic wave transmission medium having a dielectric layer disposed between one conductor layer and a second conductor layer, a power receiving conductor disposed in parallel to face the first conductor layer, and a power receiving conductor And a first dielectric layer provided between the first conductive layer and the first conductive layer, and a power receiving system that extracts power from the electromagnetic wave transmission medium, wherein the dielectric layers each have a dielectric constant of ε2i, A dielectric layer comprising a m layer (m is a natural number and i is a natural number of 1 to m) having a height of hi, and includes a power receiving dielectric between the first conductor layer and the power receiving conductor Are n layers each having a dielectric constant of ε1j and a height of Hj (n is a natural number and j is a natural number from 1 to n). The following equation (5) may be satisfied.

本発明によれば、電磁波伝達媒体との間で、信頼性高く、かつ安定して効率良く受電可能な電磁波の受電装置と、電力伝達システムとを実現できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electromagnetic wave receiving device and electric power transmission system which can receive electric power reliably and stably stably efficiently with an electromagnetic wave transmission medium are realizable.

以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は例示であって、これに限定されるものではなく、かつ本願発明の範囲を制限するものではない。   Embodiments of the present invention will be described below. In addition, embodiment described below is an illustration, Comprising: It is not limited to this and does not restrict | limit the scope of the present invention.

また、以下の説明においては、説明と理解とを容易にするため、電力の伝達に用いる電磁波周波数帯において導電体であるものを「導電体」と呼び、当該周波数帯において誘電体であるものを「誘電体」と呼ぶ。したがって、例えば直流電流に対して導体であるか半導体であるか絶縁体であるか等によって、直接的には何ら制約されるものではない。また、導電体と誘電体とは、電磁波との関係においてその特性により定義されるものであって、固体であるか液体であるか気体であるか等の態様や構成材料を制限するものではない。   Also, in the following description, in order to facilitate explanation and understanding, what is a conductor in an electromagnetic wave frequency band used for power transmission is called a “conductor” and what is a dielectric in the frequency band. Called “dielectric”. Therefore, it is not directly restricted by, for example, whether it is a conductor, a semiconductor, or an insulator with respect to a direct current. In addition, the conductor and the dielectric are defined by their characteristics in relation to the electromagnetic wave, and do not limit the aspect or constituent material such as whether it is solid, liquid or gas. .

(電磁波伝達媒体)
図1は、実施形態に係る電磁波伝達媒体の概要構成を示す説明図である。図1(a)は、電磁波伝達媒体100の平面図を示し、図1(b)は、電磁波伝達媒体100のA−A′断面図を示す。電磁波伝達媒体は、典型的には2次元のシート状であって、電磁波を所望の方向に伝送し、あるいは拡散させて電力伝送することができる媒体である。
(Electromagnetic wave transmission medium)
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an electromagnetic wave transmission medium according to the embodiment. 1A is a plan view of the electromagnetic wave transmission medium 100, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the electromagnetic wave transmission medium 100 taken along the line AA ′. The electromagnetic wave transmission medium is typically a two-dimensional sheet, and can transmit electric power in a desired direction or by diffusing the electromagnetic wave.

図1(b)に示すように、電磁波伝達媒体100は、メッシュ状の第一導電体層110と、これに略平行な平板状の第二導電体層120とを備えており、典型的にはいわゆる通信シートと称される平面的に一定の広がりを有する二次元電磁波伝達媒体である。また、第一導電体層110は、第二導電体層120に対して、上方に設けられるものとして図1に記載する。また、図1(a)において、第一導電体層110は、略正方形のメッシュ状の導電体から構成されるものとする。   As shown in FIG. 1B, the electromagnetic wave transmission medium 100 includes a mesh-like first conductor layer 110 and a flat plate-like second conductor layer 120 substantially parallel to the mesh-like first conductor layer 110. Is a so-called communication sheet, a two-dimensional electromagnetic wave transmission medium having a certain planar spread. Further, the first conductor layer 110 is shown in FIG. 1 as being provided above the second conductor layer 120. Further, in FIG. 1A, the first conductor layer 110 is assumed to be composed of a substantially square mesh conductor.

また、第一導電体層110と第二導電体層120との間に、誘電体層130として空気又は透明な誘電材料を介在させた場合には、第一導電体層110の略正方形の開口から第二導電体層120が透けて見える。しかし、第一導電体層110と第二導電体層120との間の誘電体層130として、不透明な誘電材料を介在させた場合には、第一導電体層110のメッシュの開口から第二導電体層120は見えない。ここで、誘電体層130に用いる不透明な誘電材料として、例えば柔軟性のある樹脂性部材等を用いてもよい。また、誘電体層130として、シート状又は帯状の布、紙、ゴム、発泡体、ゲル材等を用いることができる。   In addition, when air or a transparent dielectric material is interposed as the dielectric layer 130 between the first conductor layer 110 and the second conductor layer 120, a substantially square opening of the first conductor layer 110 is formed. The second conductor layer 120 can be seen through. However, in the case where an opaque dielectric material is interposed as the dielectric layer 130 between the first conductor layer 110 and the second conductor layer 120, the second conductor layer 110 is opened from the mesh opening of the first conductor layer 110. The conductor layer 120 is not visible. Here, as an opaque dielectric material used for the dielectric layer 130, for example, a flexible resin member or the like may be used. Further, as the dielectric layer 130, a sheet-like or belt-like cloth, paper, rubber, foam, gel material, or the like can be used.

また、誘電体層130は、例えば発泡部材のように、ある程度の強度と柔軟性と軽量性と美観とを兼ね備えた部材を用いることが好ましい。また、第一導電体層110のメッシュの繰り返し単位(メッシュ周期)は、隣り合う正方形開口の中心同士の距離に等しいものとする。   The dielectric layer 130 is preferably a member having a certain level of strength, flexibility, lightness, and aesthetics, such as a foam member. Moreover, the repeating unit (mesh period) of the mesh of the first conductor layer 110 is equal to the distance between the centers of adjacent square openings.

また、図1(b)において、第一導電体層110の上方には電磁波が侵出する浸出領域140が概念上、設けられるものと理解できる。誘電体層130および浸出領域140は、いずれも空気であってもよいが、いずれか一方もしくは両方もしくはそれらの一部分を他の誘電体としてもよく、例えば液体や土としたり真空としたりしてもよい。また、浸出領域140の一部を樹脂シート等で被覆してもよい。   Further, in FIG. 1B, it can be understood that a leaching region 140 from which an electromagnetic wave oozes is conceptually provided above the first conductor layer 110. The dielectric layer 130 and the leaching region 140 may both be air, but one or both or a part thereof may be another dielectric, for example, liquid, earth, or vacuum. Good. A part of the leaching region 140 may be covered with a resin sheet or the like.

また、例えば、浸出領域140の一部を保護シートや保護フィルムで被覆することにより、実用に耐えうる強度と、耐久性及び美観と、を具備する電磁波伝達媒体100とできる。また、浸出領域140と同様に、第二導電体層120の裏面側、すなわち第二導電体層120の誘電体層130の反対側の面も、保護シートや保護フィルムで被覆することにより、実用に耐えうる強度と、耐久性及び美観と、を具備する電磁波伝達媒体100とできる。   Further, for example, by covering a part of the leaching region 140 with a protective sheet or a protective film, the electromagnetic wave transmission medium 100 having strength that can be practically used, durability, and aesthetics can be obtained. Similarly to the leaching region 140, the back surface side of the second conductor layer 120, that is, the opposite surface of the second conductor layer 120 to the dielectric layer 130 is covered with a protective sheet or a protective film. The electromagnetic wave transmission medium 100 having the strength to withstand, durability and aesthetics.

また、誘電体層130内において定在波が生じることを防止し、定在波を低減させるために、伝搬される電磁波の特定の周波数帯において、誘電損失や抵抗損失が大きな材料を誘電体層130の所定の位置に配置したり充填したりしてもよい。典型的には、電磁波伝達媒体100の端部や辺縁部分等において、電磁波の反射を低減させるようないわゆる終端処理を施すことができる。   Further, in order to prevent the standing wave from being generated in the dielectric layer 130 and reduce the standing wave, a material having a large dielectric loss or resistance loss in a specific frequency band of the propagated electromagnetic wave is used for the dielectric layer. It may be arranged at 130 predetermined positions or filled. Typically, a so-called termination process that reduces reflection of electromagnetic waves can be performed on the end portion or the edge portion of the electromagnetic wave transmission medium 100.

このような終端処理により、定在波が低減されるだけでなく、現実には有限の広さを有する電磁波伝達媒体100であっても、あたかも無限の広さに展開されているかのように、理論的な取り扱いをすることも可能となる。これにより、電磁波伝達媒体100は、伝達する電磁波がその辺縁部分の端部等において反射されて生じる反射波の影響を受けることを抑制でき、従って電磁波の偏在や予期せぬ不均衡等の発生を低減することができるので好ましい場合がある。   Such a termination process not only reduces the standing wave, but in reality, even if the electromagnetic wave transmission medium 100 has a finite size, it is as if it is expanded to an infinite width. It is possible to handle theoretically. Thereby, the electromagnetic wave transmission medium 100 can suppress the influence of the reflected wave generated by the reflected electromagnetic wave being reflected at the edge portion of the marginal portion, etc. Therefore, the occurrence of uneven distribution of electromagnetic waves, unexpected imbalance, etc. May be preferable.

また、第一導電体層110と第二導電体層120とは、いずれも二次元的に一定の広がりを有する平面状に構成される。ここで、平面状とは、帯上、シート状、布状、紙状、箔状、板状、膜状、フィルム状、メッシュ状、ゴム状、導電インクなどの液体状、ゲル状等により、面としての広がりを持ち、厚さが薄いものを意味する。また、第二導電体層120は、第一導電体層110と同じ素材を用いて同一構造を有するメッシュ状としてもよい。   Further, the first conductor layer 110 and the second conductor layer 120 are both configured in a planar shape having a certain spread in two dimensions. Here, the planar shape is a belt, sheet, cloth, paper, foil, plate, film, film, mesh, rubber, liquid such as conductive ink, gel, etc. It means that it has a wide surface and is thin. Further, the second conductor layer 120 may have a mesh shape having the same structure using the same material as the first conductor layer 110.

したがって、たとえば、部屋の壁を本実施形態の電磁波伝達媒体100とする場合には、まず第二導電体層120として金属箔を貼り付け、つぎに誘電体層を形成する絶縁体を吹き付け、又は塗布する。その後、第一導電体層110としてメッシュ状の金属網を貼り付け又は塗布し、さらに保護フィルムとして絶縁体の壁紙を貼り付け又は塗布することとできる。   Therefore, for example, when the room wall is used as the electromagnetic wave transmission medium 100 of the present embodiment, first, a metal foil is pasted as the second conductor layer 120, and then an insulator for forming a dielectric layer is sprayed, or Apply. Then, a mesh-like metal net | network can be affixed or apply | coated as the 1st conductor layer 110, and the wallpaper of an insulator can be affixed or apply | coated as a protective film.

また、導電性インクや導電性ゴムを利用し、必要に応じて任意の模様や絵を描きながら、これらを印刷したり塗装したり吹き付けたりすることによって、第一導電体層110や第二導電体層120を作製することができる。またこの場合に、電磁波伝達媒体100の任意の位置に、適宜くり抜き状のスルーホールを空けて辺縁部分を作製し、この辺縁部分に給電部を形成し、任意の給電部から電磁波伝達媒体100内に給電してもよい。   In addition, by using conductive ink or conductive rubber, and drawing or painting or spraying any pattern or picture as necessary, the first conductive layer 110 or the second conductive layer can be printed. The body layer 120 can be produced. Further, in this case, a marginal portion is produced by appropriately making a hollow through-hole at an arbitrary position of the electromagnetic wave transmission medium 100, a power feeding part is formed on the marginal part, and the electromagnetic wave transmission medium 100 is formed from the arbitrary power feeding part. Power may be supplied inside.

ここで、電磁波伝達媒体100において、第一導電体層110と第二導電体層120とに挟まれる誘電体層130の間を伝播する電磁波モードに注目する。かりに第一導電体層110がメッシュ状ではなく、開口がないベタ状の構造であった場合には、電磁波は誘電体層130内に閉じ込められることとなる。   Here, in the electromagnetic wave transmission medium 100, attention is paid to the electromagnetic wave mode that propagates between the dielectric layers 130 sandwiched between the first conductor layer 110 and the second conductor layer 120. If the first conductor layer 110 is not a mesh and has a solid structure with no opening, the electromagnetic wave is confined in the dielectric layer 130.

一方、この実施形態で例示するように、第一導電体層110は、典型的にはメッシュ周期が7mmのメッシュ状の構造をとり、従って開口部分を有する。このような形状では、第一導電体層110から一定の高さまで、電磁場が染み出すようになる。この電磁場が染み出す領域が、図1に浸出領域140として概念的に示す領域である。この高さは、メッシュのパターン形状と電磁波伝達媒体の誘電体の厚みと誘電率とによって決まる。なお、メッシュを構成する第一導電体層110の線幅は、例えば1mmとできる。   On the other hand, as illustrated in this embodiment, the first conductor layer 110 typically has a mesh-like structure with a mesh period of 7 mm, and thus has an opening. With such a shape, an electromagnetic field oozes out from the first conductor layer 110 to a certain height. The region where the electromagnetic field exudes is a region conceptually shown as the leaching region 140 in FIG. This height is determined by the pattern shape of the mesh, the thickness of the dielectric of the electromagnetic wave transmission medium, and the dielectric constant. In addition, the line width of the 1st conductor layer 110 which comprises a mesh can be 1 mm, for example.

また、メッシュの繰返しの単位寸法(メッシュ周期)は、誘電体層130における電磁波長λより十分に短い長さの周期とすることが好ましい。ここで、メッシュ周期は、いわゆるメッシュのマス目を構成する一辺の長さとメッシュ状導体の線幅とを加算した値に相当する。   Moreover, it is preferable that the unit dimension (mesh period) of the mesh is a period having a length sufficiently shorter than the electromagnetic wave length λ in the dielectric layer 130. Here, the mesh period corresponds to a value obtained by adding the length of one side constituting the so-called mesh grid and the line width of the mesh conductor.

また、第一導電体層110は、典型的には電磁波長λに対して、λ/5以下、λ/10〜λ/100、λ/100〜λ/1000などの長さのメッシュ周期とできるが、電磁波伝達媒体100の適用分野に応じて、適宜メッシュ周期は調整して設計することが好ましい。また、所望の電磁的特性を有する任意の素材を組み合わせて実験やシミュレーション等を行い、所望の電磁波の強度等が得られるように、浸出領域140の高さを設定し、調整してもよい。   The first conductor layer 110 can typically have a mesh period with a length of λ / 5 or less, λ / 10 to λ / 100, λ / 100 to λ / 1000, etc. with respect to the electromagnetic wave length λ. However, according to the application field of the electromagnetic wave transmission medium 100, it is preferable to design the mesh period appropriately adjusted. In addition, the height of the leaching region 140 may be set and adjusted so that a desired electromagnetic wave intensity or the like can be obtained by performing experiments or simulations by combining arbitrary materials having desired electromagnetic characteristics.

誘電体層130の高さは、電磁波伝達媒体100における電磁波の波長λよりも十分に小さいものとする。   The height of the dielectric layer 130 is sufficiently smaller than the wavelength λ of the electromagnetic wave in the electromagnetic wave transmission medium 100.

なお、例えば電磁波伝達媒体100を2つ用意して、互いに浸出領域140が重なるように対面させて配置すれば、2つの電磁波伝達媒体100の間で、電磁場を介した信号や電力の伝達を行うことも可能となる。たとえば、一方の電磁波伝達媒体100を、部屋の壁紙として壁面に貼り付け、他方の電磁波伝達媒体100を、この壁紙を介した信号伝達を行うための電磁波インターフェース装置やコネクタの一種として利用することも可能である。   For example, if two electromagnetic wave transmission media 100 are prepared and arranged so that the leaching regions 140 face each other, signals and power are transmitted between the two electromagnetic wave transmission media 100 via the electromagnetic field. It is also possible. For example, one electromagnetic wave transmission medium 100 may be affixed to a wall surface as a wallpaper for a room, and the other electromagnetic wave transmission medium 100 may be used as a type of electromagnetic wave interface device or connector for performing signal transmission via the wallpaper. Is possible.

また、一方の電磁波伝達媒体100には給電装置や通信機器を直結結合又は有線結合もしくは近接結合により接続し、他方の電磁波伝達媒体100には受電装置や通信機器を直結結合又は有線結合もしくは近接結合により接続する。そして、2つの電磁波伝達媒体100の浸出領域140を重ねれば、給電装置や通信機器と、受電装置等との間で、電磁波を介して電力を電送したり信号を伝達したりすることが可能となる。   In addition, a power feeding device or a communication device is connected to one electromagnetic wave transmission medium 100 by direct coupling, wired coupling or proximity coupling, and a power receiving device or communication device is coupled to the other electromagnetic wave transmission medium 100 by direct coupling, wired coupling or proximity coupling. Connect with. If the leaching areas 140 of the two electromagnetic wave transmission media 100 are overlapped, it is possible to transmit electric power or transmit signals via electromagnetic waves between the power supply device or the communication device and the power receiving device or the like. It becomes.

また、電磁波伝達媒体100そのものを、近接結合により接続可能な電磁波インターフェース装置としてみることもできる。このように電磁波伝達媒体100は、種々のインターフェース装置と組み合わせて電磁波伝達システムを構成することができる。   Further, the electromagnetic wave transmission medium 100 itself can be viewed as an electromagnetic wave interface device that can be connected by proximity coupling. As described above, the electromagnetic wave transmission medium 100 can be combined with various interface devices to constitute an electromagnetic wave transmission system.

電磁波インターフェース装置に接続される機器としては、外部の通信装置、各種の通信素子、通信回路、センサ、RFタグ、アクチュエータ、電力送受信機器などが考えられる。これらの機器は、電磁波伝達媒体100を介して他の通信機器と通信することができる。他の通信機器としては、上記のもののほか、電磁波伝達媒体100に埋め込まれている通信素子やセンサ、RFタグ(RFID)等などとすることも可能である。   Examples of devices connected to the electromagnetic wave interface device include external communication devices, various communication elements, communication circuits, sensors, RF tags, actuators, and power transmission / reception devices. These devices can communicate with other communication devices via the electromagnetic wave transmission medium 100. As other communication devices, in addition to the above-described devices, a communication element or sensor embedded in the electromagnetic wave transmission medium 100, an RF tag (RFID), or the like can be used.

また、電磁波伝達媒体100は、ウェアラブルコンピュータの情報伝達媒体としてスーツやコート等のように人体に着脱可能な衣服類として構成することもできる。例えば、導電性繊維を用いて絶縁体を挟んで織込んだ生地で、衣類を縫製して電磁波伝達媒体100としてもよい。また、上述するように電磁波伝達媒体100は、電磁波を伝達する機能を有して構成されており、電力を供給及び/又は伝達する電力供給システムとして構成し、無線給電装置としてもよい。   The electromagnetic wave transmission medium 100 can also be configured as clothing that can be attached to and detached from a human body, such as a suit or a coat, as an information transmission medium for a wearable computer. For example, the electromagnetic wave transmission medium 100 may be formed by sewing clothes with a cloth woven with an insulator sandwiched between conductive fibers. Further, as described above, the electromagnetic wave transmission medium 100 is configured to have a function of transmitting electromagnetic waves, and may be configured as a power supply system that supplies and / or transmits power, and may be a wireless power feeding device.

次に、電磁波伝達媒体100から電磁波を受電可能な受電コネクタについて第一の実施形態で説明する。なお、以下の説明においては説明の便宜上、電磁波伝達媒体100の典型例として、シート状の媒体(以下適宜、通信シートとも称する)を基に説明するものとする。   Next, a power receiving connector capable of receiving electromagnetic waves from the electromagnetic wave transmission medium 100 will be described in the first embodiment. In the following description, for convenience of explanation, a typical example of the electromagnetic wave transmission medium 100 will be described based on a sheet-like medium (hereinafter also referred to as a communication sheet as appropriate).

(第一の実施形態)
図2は、受電装置の典型例としての受電コネクタを模式的に示す断面図である。図2においてシート状の電磁波伝達媒体100の誘電体層130は、誘電率ε2であり、その厚みはhであるものとする。また、受電コネクタ200は、電磁波伝達媒体100のメッシュ状の第一導電体層110に近いほうから、順に第二受電導電体210及び受電誘電体220と、第一受電導電体230とを備える。また、受電コネクタ200は、薄い平板状であるものとする。
(First embodiment)
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a power receiving connector as a typical example of the power receiving apparatus. In FIG. 2, the dielectric layer 130 of the sheet-like electromagnetic wave transmission medium 100 is assumed to have a dielectric constant ε2 and a thickness h. In addition, the power receiving connector 200 includes a second power receiving conductor 210, a power receiving dielectric 220, and a first power receiving conductor 230 in order from the side closer to the mesh-shaped first conductor layer 110 of the electromagnetic wave transmission medium 100. The power receiving connector 200 is assumed to be a thin flat plate.

また、受電コネクタ200は、電磁波伝達媒体100のメッシュ状の第一導電体層110の上面で、任意の位置に載置することができるように移動可能であるものとする。また、受電コネクタ200の受電誘電体220は誘電率がε1であり、その厚みはHである。また、第一受電導電体230は二次元的に一定の広がりを有する薄い平板状であり、受電誘電体220全体を覆うように配置されている。   The power receiving connector 200 is movable on the upper surface of the mesh-shaped first conductor layer 110 of the electromagnetic wave transmission medium 100 so that it can be placed at an arbitrary position. The power receiving dielectric 220 of the power receiving connector 200 has a dielectric constant of ε1 and a thickness of H. The first power receiving conductor 230 is a thin flat plate having a two-dimensionally constant spread, and is arranged so as to cover the entire power receiving dielectric 220.

また、第二受電導電体210は、受電コネクタ200の電力取り出し端部240に配設される。ここで、電力取り出し端部240は、電力を取り出すための一定の広がりを有する受電コネクタ200の辺縁部分である。また、図2に示す典型例では、第二受電導電体210は、電力取り出し端部240の端面241と受電コネクタ200の底面とに逆L字状に帯状に設けられるが、これに限られない。例えば、受電コネクタ200は、第二受電導電体210を、電力取り出し端部240の端面241のみに備えてもよく、あるいは電力取り出し端部240の受電コネクタ200の底面部分のみに備えてもよい。   Further, the second power receiving conductor 210 is disposed at the power extraction end portion 240 of the power receiving connector 200. Here, the power extraction end portion 240 is a peripheral portion of the power receiving connector 200 having a certain spread for extracting electric power. In the typical example illustrated in FIG. 2, the second power receiving conductor 210 is provided in a reverse L-shaped belt shape on the end surface 241 of the power extraction end portion 240 and the bottom surface of the power receiving connector 200, but is not limited thereto. . For example, the power receiving connector 200 may include the second power receiving conductor 210 only on the end surface 241 of the power extraction end portion 240 or only on the bottom surface portion of the power reception connector 200 of the power extraction end portion 240.

また、受電コネクタ200の受電誘電体の誘電率ε1は、電磁波伝達媒体100の誘電体層130の誘電率ε2と同一の誘電率とすることが、電磁波を受電するマッチングの観点からは好ましい。また、受電コネクタ200の受電誘電体の厚みHは、電磁波伝達媒体100の誘電体層130の厚みhと同一の厚みとすることが、電磁波を受電するマッチングの観点からは好ましい。   In addition, the dielectric constant ε1 of the power receiving dielectric of the power receiving connector 200 is preferably set to the same dielectric constant as the dielectric constant ε2 of the dielectric layer 130 of the electromagnetic wave transmission medium 100 from the viewpoint of matching for receiving electromagnetic waves. In addition, the thickness H of the power receiving dielectric of the power receiving connector 200 is preferably the same as the thickness h of the dielectric layer 130 of the electromagnetic wave transmission medium 100 from the viewpoint of matching for receiving electromagnetic waves.

また、受電コネクタ200は、電力取り出し端部240に、受電した電力を受電コネクタ200の外部に取り出す電気的接続経路となる電力取り出し部242を有する。図2に示す典型的においては、電力取り出し部242において、第一受電導電体230及び第二受電導電体210と、整流回路250と、が相互に結線され電気的に接続されている。これにより、受電コネクタ200で受けた電力は、電力取り出し端部240の電力取り出し部242から整流回路250へ流れる電流により取り出される。なお、図2に示すように整流回路250は、負荷260と接続されているものとする。   In addition, the power receiving connector 200 has a power extraction portion 242 serving as an electrical connection path for extracting the received power to the outside of the power reception connector 200 at the power extraction end portion 240. In the typical example shown in FIG. 2, in the power extraction unit 242, the first power receiving conductor 230 and the second power receiving conductor 210 and the rectifier circuit 250 are connected and electrically connected to each other. As a result, the power received by the power receiving connector 200 is extracted by the current flowing from the power extraction unit 242 of the power extraction end 240 to the rectifier circuit 250. It is assumed that the rectifier circuit 250 is connected to a load 260 as shown in FIG.

また、電力取り出し端部240は、受電コネクタ200の辺縁部分に設けられているので、受電コネクタ200の面全体で受電した電磁波を、効率的に外部に取り出すことが可能である。なお、図2において、受電コネクタ200の第二受電導電体210と第一導電体層110との間には、不図示の絶縁シートが配設されているものとする。   Further, since the power extraction end portion 240 is provided at the edge portion of the power receiving connector 200, the electromagnetic wave received by the entire surface of the power receiving connector 200 can be efficiently extracted to the outside. In FIG. 2, it is assumed that an insulating sheet (not shown) is disposed between the second power receiving conductor 210 and the first conductor layer 110 of the power receiving connector 200.

また、図3は、受電コネクタ300の電力取り出し端部340に、SMAコネクタ370を配設し、SMAコネクタ370を介して電力を取り出すように構成した受電コネクタ300の模式的断面図である。図3に示すように、SMAコネクタ370の芯線は、電力取り出し端部340において、第一受電導電体330にハンダ付け等により電気的に接続される。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the power receiving connector 300 in which the SMA connector 370 is disposed at the power extracting end 340 of the power receiving connector 300 and the power is extracted via the SMA connector 370. As shown in FIG. 3, the core wire of the SMA connector 370 is electrically connected to the first power receiving conductor 330 at the power extraction end portion 340 by soldering or the like.

また、図3に示すように、SMAコネクタ370の被覆線と電気的に接続されたSMAコネクタ370の鍔部は、電力取り出し端部340の端面341に配置され、第二受電導電体310として機能する。言い換えると、受電コネクタ300における第二受電導電体310は、SMAコネクタ370の鍔部であるものと理解できる。   In addition, as shown in FIG. 3, the flange portion of the SMA connector 370 electrically connected to the covered wire of the SMA connector 370 is disposed on the end surface 341 of the power extraction end portion 340 and functions as the second power receiving conductor 310. To do. In other words, it can be understood that the second power receiving conductor 310 in the power receiving connector 300 is a collar portion of the SMA connector 370.

従って、受電コネクタ300の電力取り出し部342の一つは、典型的にはSMAコネクタ370の芯線と第一受電導電体330とのハンダ接合部分であると理解できる。また、受電コネクタ300の他の一つの電力取り出し部342は、SMAコネクタ370の鍔部(すなわち第二受電導電体310)と、SMAコネクタ370の外部導体と、の境界部分であると理解できる。
すなわち、第二受電導電体310と電気的に接続され、端面341から離れる当該個所が、電力取り出し部342の典型である。また、好ましくは第二受電導電体310と電気的に接続され、端面341から離間する部分に整流回路が配設される。これにより、受電コネクタ300から取り出される電流は、第二受電導電体310と電力取り出し部342と整流回路との順に、順次経路を辿ることとなる。
Therefore, it can be understood that one of the power extraction portions 342 of the power receiving connector 300 is typically a solder joint portion between the core wire of the SMA connector 370 and the first power receiving conductor 330. In addition, it can be understood that the other power extraction portion 342 of the power receiving connector 300 is a boundary portion between the flange portion of the SMA connector 370 (that is, the second power receiving conductor 310) and the outer conductor of the SMA connector 370.
That is, the portion that is electrically connected to the second power receiving conductor 310 and is away from the end surface 341 is a typical example of the power extraction unit 342. In addition, a rectifier circuit is preferably provided in a portion electrically connected to the second power receiving conductor 310 and spaced from the end face 341. Thereby, the current extracted from the power receiving connector 300 sequentially follows the path in the order of the second power receiving conductor 310, the power extraction unit 342, and the rectifier circuit.

なお、受電コネクタ300とSMAコネクタ370とを一体不可分的に形成した場合には、電力取り出し機能の観点から、SMAコネクタ370自体を受電コネクタ300の一部として捉え、SMAコネクタ370が電力取り出し部であると見なすこともできる。換言すれば、この場合にはSMAコネクタ370は、受電コネクタ300の電力取り出し端部340の端面341に配設された電力取り出し部であると理解できる。   When the power receiving connector 300 and the SMA connector 370 are formed inseparably, the SMA connector 370 itself is regarded as a part of the power receiving connector 300 from the viewpoint of the power extraction function, and the SMA connector 370 is a power extraction unit. It can also be considered to be. In other words, in this case, it can be understood that the SMA connector 370 is a power extraction portion disposed on the end surface 341 of the power extraction end portion 340 of the power receiving connector 300.

また、図4は、受電コネクタ400a、400b、400c、400d(以下、適宜受電コネクタ400と称する)の形状と電力取り出し端部430a、430b、430c、430d(以下、適宜電力取り出し端部430と称する)の配置についてのバリエーションを例示する図である。また、図4は、いずれも受電コネクタ400を受電導電体410の上面から見た状態の概要を示すものである。   4 shows the shape of the power receiving connectors 400a, 400b, 400c, and 400d (hereinafter referred to as the power receiving connector 400 as appropriate) and the power extraction ends 430a, 430b, 430c, and 430d (hereinafter referred to as the power extraction end 430 as appropriate). It is a figure which illustrates the variation about arrangement | positioning. FIG. 4 shows an outline of a state where the power receiving connector 400 is viewed from the upper surface of the power receiving conductor 410.

また、図4(a)は、ほぼ正方形形状の受電コネクタ400aの全周囲に、ほぼ等間隔でSMAコネクタ470を配置し、全周囲に渉る辺縁部分を電力取り出し端部430aとした模式図である。すなわち、受電コネクタ400aにおいては、全周囲の辺縁部分から電力を取り出すことも可能である。   FIG. 4A is a schematic diagram in which the SMA connectors 470 are arranged at almost equal intervals around the substantially square shape of the power receiving connector 400a, and the edge portion extending around the entire periphery is the power extraction end portion 430a. It is. That is, in the power receiving connector 400a, it is also possible to take out electric power from the entire peripheral edge portion.

また、図4(b)は、ほぼ円形形状の受電コネクタ400bの全周囲に、ほぼ等間隔でSMAコネクタ470を配置し、全円周に渉る辺縁部分を電力取り出し端部430bとした模式図である。すなわち、受電コネクタ400bにおいては、全周囲の辺縁部分から電力を取り出すことも可能である。 FIG. 4B is a schematic diagram in which the SMA connectors 470 are arranged at almost equal intervals around the entire circumference of the substantially circular power receiving connector 400b, and the edge portion extending around the entire circumference is the power extraction end portion 430b. FIG. That is, in the power receiving connector 400b, it is also possible to take out electric power from the entire peripheral edge portion.

また、図4(c)は、ほぼ正方形形状の受電コネクタ400cの一辺に、ほぼ等間隔でSMAコネクタ470を配置し、受電コネクタ400cの当該一辺の辺縁部分を電力取り出し端部430cとした模式図である。すなわち、受電コネクタ400cにおいては、当該一辺の辺縁部分から電力を取り出すことが可能である。   FIG. 4C is a schematic diagram in which the SMA connectors 470 are arranged at substantially equal intervals on one side of the substantially square shaped power receiving connector 400c, and the edge portion of the one side of the power receiving connector 400c is used as the power extraction end 430c. FIG. That is, in the power receiving connector 400c, it is possible to extract power from the edge portion of the one side.

また、図4(d)は、ほぼ円形形状の受電コネクタ400dの周囲の約半分に、ほぼ等間隔でSMAコネクタ470を配置し、受電コネクタ400dの周囲の当該約半分を電力取り出し端部430dとした模式図である。すなわち、受電コネクタ400dにおいては、当該半周部分の辺縁部分から電力を取り出すことが可能である。   In FIG. 4D, the SMA connectors 470 are arranged at approximately equal intervals around the periphery of the substantially circular power receiving connector 400d, and the approximately half of the periphery of the power receiving connector 400d is connected to the power extraction end 430d. FIG. That is, in the power receiving connector 400d, it is possible to extract electric power from the edge portion of the half circumference portion.

電力取り出し端部430とする受電コネクタ400の辺縁部分は、電磁波伝達媒体100内を進行する電磁波の伝搬方向に対して平行ではないことが好ましく、典型的には垂直方向であることが、効率良い電力取り出しの観点からは好ましい。このため、図4(a)に示す受電コネクタ400aにおいては、ほぼあらゆる方向の電磁波に対して概ね効率良く受電することが可能であり、特に正方形の各辺に各々垂直な方向の電磁波に対して、高効率に受電することが可能である。   The edge portion of the power receiving connector 400 serving as the power extraction end portion 430 is preferably not parallel to the propagation direction of the electromagnetic wave traveling in the electromagnetic wave transmission medium 100, and is typically in the vertical direction. It is preferable from the viewpoint of good power extraction. For this reason, in the power receiving connector 400a shown in FIG. 4A, it is possible to receive power almost efficiently with respect to electromagnetic waves in almost all directions, and particularly with respect to electromagnetic waves in directions perpendicular to each side of the square. It is possible to receive power with high efficiency.

また、図4(b)に示す受電コネクタ400bにおいては、あらゆる方向の電磁波に対して概ね効率良く受電することが可能であり、どの方向の電磁波に対してもほぼ等しい効率で受電機能を発揮することが可能である。また、図4(b)に示す受電コネクタ400bにおいては、電力取り出し端部430bの当該辺縁部分の接線方向に対して垂直方向の電磁波に対しては、当該辺縁部分に位置する電力取り出し端部430bから特に効率的に電力取り出しが可能である。   In addition, in the power receiving connector 400b shown in FIG. 4B, it is possible to substantially efficiently receive electromagnetic waves in all directions, and the power receiving function is exhibited with almost equal efficiency with respect to electromagnetic waves in any direction. It is possible. Further, in the power receiving connector 400b shown in FIG. 4B, for the electromagnetic wave in the direction perpendicular to the tangential direction of the edge portion of the power extraction end portion 430b, the power extraction end positioned at the edge portion. The power can be extracted particularly efficiently from the section 430b.

また、図4(c)は、図中に矢印4cで示す方向の成分を有する電磁波に対して、その矢印4c方向からの電磁波を効率良く受電できる受電コネクタ400cを示すものである。また、図4(d)は同図中、主として左の方向からの電磁波成分に対して有効に受電機能を発揮できる受電コネクタ400dである。また、図4(d)に示す受電コネクタ400dにおいては、電力取り出し端部430dが配置された当該辺縁部分の接線方向に対して、垂直方向の電磁波に対して、当該辺縁部分に位置するSMAコネクタ470から特に効率的に電力を取り出すことができる。   FIG. 4C shows a power receiving connector 400c that can efficiently receive the electromagnetic wave from the direction of the arrow 4c with respect to the electromagnetic wave having a component in the direction shown by the arrow 4c in the drawing. FIG. 4D shows a power receiving connector 400d that can effectively perform a power receiving function with respect to an electromagnetic wave component mainly from the left direction in FIG. Further, in the power receiving connector 400d shown in FIG. 4 (d), the power receiving connector 400d is positioned at the peripheral portion with respect to the electromagnetic wave in the vertical direction with respect to the tangential direction of the peripheral portion where the power extraction end portion 430d is disposed. Electric power can be taken out from the SMA connector 470 particularly efficiently.

ここで、図4(a)と図4(b)とに例示する受電コネクタ400aと受電コネクタ400bとは、電磁波の伝搬方向に対してフレキシブルに対応可能であるので、典型的にはどの方向から電磁波が進行してくるか不明な場合においても、適するものである。また、図4(d)に例示する受電コネクタ400dは、大まかな電磁波の進行方向は判明しているが、他の方向成分も多く含まれる場合等に適するものである。   Here, the power receiving connector 400a and the power receiving connector 400b illustrated in FIG. 4A and FIG. 4B can flexibly correspond to the propagation direction of electromagnetic waves. Even if it is unclear whether electromagnetic waves are traveling, it is suitable. In addition, the power receiving connector 400d illustrated in FIG. 4D is suitable for a case where the traveling direction of the rough electromagnetic wave is known but many other direction components are included.

また、図5は、受電コネクタ500と電磁波の波源5との関係を概念的に例示する図である。正方形形状の受電コネクタ500は、波源5に対して受電コネクタ500の第一受電導電体530を挟んで対向するように、第一受電導電体530の波源5の反対側の辺縁部分に、電力取り出し端部540を備える。   FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating the relationship between the power receiving connector 500 and the electromagnetic wave source 5. The square-shaped power receiving connector 500 is connected to the power source 5 at the edge portion of the first power receiving conductor 530 opposite to the wave source 5 so as to face the wave source 5 with the first power receiving conductor 530 interposed therebetween. A take-out end 540 is provided.

換言すれば、電力取り出し端部540は、波源5から不図示の電磁波伝達媒体に供給された電磁波の伝搬方向に対して、垂直方向であってかつ第一受電導電体530の前方方向の辺縁部分にあるものとする。また、電力取り出し端部540の垂直二等分線上に波源5を配置することにより、受電コネクタ500は波源5から供給された電磁波を偏り無く、かつ効率的に受電することが可能となる。   In other words, the power extraction end portion 540 is perpendicular to the propagation direction of the electromagnetic wave supplied from the wave source 5 to the electromagnetic wave transmission medium (not shown) and is an edge in the forward direction of the first power receiving conductor 530. It shall be in the part. Further, by arranging the wave source 5 on the vertical bisector of the power extraction end portion 540, the power receiving connector 500 can receive the electromagnetic waves supplied from the wave source 5 efficiently without being biased.

ここで、波源5から電磁波伝達媒体に供給された電磁波は、反射等により様々な方向に向かいつつ主として放射状に伝搬されるとも考えられる。しかし、波源5から供給された電磁波を受電コネクタ500で受電するという、波源5と受電コネクタ500との間での相対的な関係を鑑みると、電磁波は波源5から受電コネクタ500に向けて伝搬されるものと理解できる。従って、電磁波の伝搬向きとは、典型的には波源5から受電コネクタ500に向かう向きであるものとする。   Here, it is considered that the electromagnetic wave supplied from the wave source 5 to the electromagnetic wave transmission medium is mainly propagated radially while being directed in various directions by reflection or the like. However, in view of the relative relationship between the wave source 5 and the power receiving connector 500 that the electromagnetic wave supplied from the wave source 5 is received by the power receiving connector 500, the electromagnetic wave is propagated from the wave source 5 toward the power receiving connector 500. Can be understood. Therefore, the propagation direction of the electromagnetic wave is typically a direction from the wave source 5 toward the power receiving connector 500.

また、受電コネクタ500は、電力取り出し端部540に、複数の電力取り出し部542を所定の間隔wで備えるものとする。典型的には、受電コネクタ500は、電力取り出し端部540に、複数のSMAコネクタ570を、所定の間隔wで備えるものとする。   The power receiving connector 500 includes a plurality of power extraction units 542 at a predetermined interval w at the power extraction end 540. Typically, the power receiving connector 500 includes a plurality of SMA connectors 570 at a predetermined interval w at the power extraction end portion 540.

ここで、受電コネクタ500の受電誘電体の厚みをH1(m)、誘電率をε1(F/m)、透磁率をμ1(H/m)、電力取り出し部542と接続される不図示の整流回路への入力インピーダンスを純抵抗Z(Ω)とすると、インピーダンスが整合する電力取り出し部542の配置間隔w(m)は、次の式(1)で与えられる。   Here, the thickness of the power receiving dielectric of the power receiving connector 500 is H1 (m), the dielectric constant is ε1 (F / m), the magnetic permeability is μ1 (H / m), and rectification (not shown) connected to the power extraction unit 542 is performed. Assuming that the input impedance to the circuit is a pure resistance Z (Ω), the arrangement interval w (m) of the power extraction unit 542 whose impedance is matched is given by the following equation (1).

w=(H1/Z)(√(μ1/ε1))・・・式(1)   w = (H1 / Z) (√ (μ1 / ε1)) (1)

例えば、受電コネクタ500の受電誘電体の厚みH1=2×10−3(m)、誘電率ε1=1.4×8.9×10−12(F/m)、透磁率μ1=1×4π×10−7(H/m)、インピーダンスZ=50(Ω)としたとき、SMAコネクタ570の配置間隔はw=1.23(cm)と算出できる。 For example, the thickness H1 = 2 × 10 −3 (m) of the power receiving dielectric of the power receiving connector 500, the dielectric constant ε1 = 1.4 × 8.9 × 10 −12 (F / m), and the magnetic permeability μ1 = 1 × 4π. When × 10 −7 (H / m) and impedance Z = 50 (Ω), the arrangement interval of the SMA connectors 570 can be calculated as w = 1.23 (cm).

また、式(1)で示す関係を満たすように電力取り出し部542を配置間隔w(m)とした場合には、最も効率良く電力を取り出すことが可能となる。換言すれば、通信シート上に配置された受電コネクタ500に対し、電磁波を最も効率的に取り出し易い典型的な電力取り出し部542の配置間隔が、上記式(1)を満たす間隔となる。   Further, when the power extraction unit 542 is set to the arrangement interval w (m) so as to satisfy the relationship represented by the expression (1), it is possible to extract the power most efficiently. In other words, with respect to the power receiving connector 500 arranged on the communication sheet, a typical arrangement interval of the power extraction units 542 that most easily extract electromagnetic waves is an interval that satisfies the above formula (1).

なお、上述の式(1)は、受電コネクタ500の第一受電導電体530と、通信シートとの間に挟まれる空間において、インピーダンスの整合条件から導き出した下記の式(6)の関係が成り立つものと仮定して導出した。   In addition, the above-mentioned formula (1) holds the relationship of the following formula (6) derived from the impedance matching condition in the space sandwiched between the first power receiving conductor 530 of the power receiving connector 500 and the communication sheet. Derived assuming that.

Z=V/I=H√(μ/ε)・・・式(6)
ここで、上述の式(6)は、厚みH(m)、誘電率ε(F/m)、透磁率μ(H/m)の誘電体を2層の導電体で挟んだ空間S内を、面に沿う方向に電磁波が伝搬している場合に、波面に垂直な方向に流れる電流密度(単位長さを横切る電流)をI(A/m)とし、その地点における導電体板間電圧をV(V/m)とし、その比がZ(Ω)に等しいものとして導いた。
Z = V / I = H√ (μ / ε) (6)
Here, the above-described formula (6) is obtained in the space S in which a dielectric having a thickness H (m), a dielectric constant ε (F / m), and a magnetic permeability μ (H / m) is sandwiched between two layers of conductors. When the electromagnetic wave is propagating in the direction along the plane, the current density (current crossing the unit length) flowing in the direction perpendicular to the wavefront is defined as I (A / m), and the voltage between the conductor plates at that point is V (V / m), and the ratio was derived as being equal to Z (Ω).

そして、式(6)が成立する場合には、理論的に電力取り出し端部540での電磁波反射が低減され、電力取り出し部542を介して効率良く電力が取り出される。但し、式(6)においては、誘電体の厚みHが電磁波の波長よりも十分に小さいものであるとして計算した。   When Equation (6) is satisfied, theoretically, reflection of electromagnetic waves at the power extraction end 540 is reduced, and power is efficiently extracted via the power extraction unit 542. However, in Formula (6), it calculated as the thickness H of a dielectric material being sufficiently smaller than the wavelength of electromagnetic waves.

また、受電コネクタ500の電磁波伝搬方向の長さL5は、不図示の通信シート内を伝搬する電磁波の波長より極端に小さくしないことが好ましい。典型的には、受電コネクタ500の第一受電導電体530の長さを、通信シート内を伝搬する電磁波の波長以上の長さとすることが好ましい。また、受電コネクタ500の長さL5を、電磁波の波長以上の長さとすることで、受電コネクタ500の第一受電導電体530等で、電磁波のエネルギーを十分に受領することができるので、効率良く受電できる受電コネクタ500となる。   Moreover, it is preferable that the length L5 of the power receiving connector 500 in the electromagnetic wave propagation direction is not extremely smaller than the wavelength of the electromagnetic wave propagating in the communication sheet (not shown). Typically, it is preferable that the length of the first power receiving conductor 530 of the power receiving connector 500 is equal to or longer than the wavelength of the electromagnetic wave propagating in the communication sheet. In addition, by setting the length L5 of the power receiving connector 500 to be equal to or longer than the wavelength of the electromagnetic wave, the first power receiving conductor 530 of the power receiving connector 500 can sufficiently receive the energy of the electromagnetic wave. The power receiving connector 500 can receive power.

なお、さらに好ましい受電コネクタ500の長さL5については、後述にシミュレーション結果として説明することとする。また、図6は、電力取り出し端部640の配置関係について、模式的に説明する図である。   A more preferable length L5 of the power receiving connector 500 will be described later as a simulation result. FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the arrangement relationship of the power extraction end portion 640.

図6(a)は、通信シートへの給電点となる波源650から供給され伝搬される電磁波に対して、受電コネクタ600の電磁波取り出し端部640が、不図示の通信シート面方向において、垂直方向に配置された状態を示す図である。これにより、受電コネクタ600は、第一受電導電体630の面全部を用いて効率良く通信シートから受電し、かつその端の電磁波取り出し端部640から効率良く電力を取り出すことが可能となる。   FIG. 6A shows that the electromagnetic wave extraction end 640 of the power receiving connector 600 is perpendicular to the communication sheet surface direction (not shown) with respect to the electromagnetic wave supplied and propagated from the wave source 650 serving as a feeding point to the communication sheet. It is a figure which shows the state arrange | positioned. As a result, the power receiving connector 600 can efficiently receive power from the communication sheet using the entire surface of the first power receiving conductor 630 and efficiently extract power from the electromagnetic wave extraction end 640 at the end.

また、図6(b)は、通信シート6100の上に搭載された受電コネクタ600の断面を、模式的に示す断面図である。受電コネクタ600は、第一導電体層6110の上に、不図示の保護フィルムを介して載置される。受電コネクタ600は、その上面全体を覆うように第一受電導電体630を備え、電力取り出し端部640に第二受電導電体610を備える。   FIG. 6B is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the power receiving connector 600 mounted on the communication sheet 6100. The power receiving connector 600 is placed on the first conductor layer 6110 via a protective film (not shown). The power receiving connector 600 includes a first power receiving conductor 630 so as to cover the entire upper surface thereof, and includes a second power receiving conductor 610 at the power extraction end 640.

第二受電導電体610は、受電コネクタ600の底面側では所望の広がりを有する帯状であってもよい。また、電力取り出し端部640の端面641では所望の矩形間隔で設けることとし、その間隙部分には不図示のSMAコネクタを配設して、SMAコネクタの鍔部分も第二受電導電体610として機能させてもよい。   The second power receiving conductor 610 may have a strip shape having a desired spread on the bottom surface side of the power receiving connector 600. Further, the end face 641 of the power extraction end portion 640 is provided at a desired rectangular interval, and an unillustrated SMA connector is provided in the gap portion, and the flange portion of the SMA connector also functions as the second power receiving conductor 610. You may let them.

また、端面641は通信シート6100の面に対して、平行ではなく典型的には垂直に設けられるものとする。これにより、受電コネクタ600は、第一受電導電体630の面全部を用いて効率良く通信シートから受電し、かつ電磁波取り出し端部640から効率良く電力を取り出すことが可能となる。   Further, the end face 641 is provided not perpendicularly to the face of the communication sheet 6100 but typically perpendicularly. As a result, the power receiving connector 600 can efficiently receive power from the communication sheet using the entire surface of the first power receiving conductor 630 and can efficiently extract power from the electromagnetic wave extraction end 640.

また、図7は、受電コネクタ700を複数配置した場合の配置例を模式的に示す図である。図7(a)において、受電コネクタ700の左方向に不図示の波源があり、その波源から受電コネクタ700に向けて主として矢印7aの向きに電磁波が伝搬されているものとする。   FIG. 7 is a diagram schematically showing an arrangement example when a plurality of power receiving connectors 700 are arranged. In FIG. 7A, it is assumed that there is a wave source (not shown) on the left side of the power receiving connector 700, and electromagnetic waves are propagated from the wave source toward the power receiving connector 700 mainly in the direction of the arrow 7a.

図7(a)に示すように受電コネクタ700は、電磁波の伝搬方向に縦列に2個配置され、各々の受電コネクタ700において、電磁波の伝搬方向に対して略垂直方向であって、かつ電磁波の伝搬方向に対して前方側(矢印7aの向き側)の辺縁部分に、電力取り出し端部740が配置される。これにより、不図示の通信シート内を狭い広がり角度内に集約されたナローな電磁波について、特に効率よく受電することが可能となる。なお、電力取り出し端部740には、SMAコネクタ770が所定の間隔で設けられているものとする。   As shown in FIG. 7 (a), two power receiving connectors 700 are arranged in tandem in the propagation direction of electromagnetic waves, and each power receiving connector 700 is substantially perpendicular to the propagation direction of electromagnetic waves and A power extraction end portion 740 is disposed at the edge portion on the front side (the direction of the arrow 7a) with respect to the propagation direction. As a result, it is possible to receive power particularly efficiently for narrow electromagnetic waves collected within a narrow spread angle in a communication sheet (not shown). It is assumed that SMA connectors 770 are provided at the power extraction end 740 at predetermined intervals.

また、図7(b)において、受電コネクタ700の左方向に不図示の波源があり、その波源から受電コネクタ700に向けて矢印7bの向きに電磁波が伝搬されているものとする。受電コネクタ700は、電磁波の伝搬方向に対して、並列に配置され、すなわち電磁波の伝搬方向に対して、略垂直方向に二個横並びに配置される。   In FIG. 7B, it is assumed that there is a wave source (not shown) on the left side of the power receiving connector 700, and electromagnetic waves are propagated from the wave source toward the power receiving connector 700 in the direction of the arrow 7b. The power receiving connectors 700 are arranged in parallel to the propagation direction of the electromagnetic wave, that is, two power receiving connectors 700 are arranged side by side in a substantially vertical direction with respect to the propagation direction of the electromagnetic wave.

また、図7(b)に示す各々の受電コネクタ700において、電磁波の伝搬方向に対して、概ね垂直方向であってかつその前方側(矢印7bの向き側)の第一受電導電体730の辺縁部分に、電力取り出し端部740が設けられる。これにより、図7(a)に比して通信シート内で二次元空間的に広角に広がったような電磁波に対しても、電磁波を拾うことができ効率的に受電することが可能となる。なお、図7(a)においても図7(b)においても、受電コネクタ700は、2個以上の任意の複数個を配置することができる。   Further, in each of the power receiving connectors 700 shown in FIG. 7B, the side of the first power receiving conductor 730 that is substantially perpendicular to the propagation direction of the electromagnetic wave and on the front side (the direction of the arrow 7b). A power extraction end 740 is provided at the edge portion. As a result, it is possible to pick up electromagnetic waves and efficiently receive power even with respect to electromagnetic waves that are two-dimensionally spatially widened in the communication sheet as compared to FIG. 7A. Note that, in both FIG. 7A and FIG. 7B, two or more arbitrary power receiving connectors 700 can be arranged.

また、図8は、受電コネクタ800の電力取り出し端部840を、端面841側から観察した状態を模式的に示す図である。図8(a)が正面図を示すものであり、図8(b)が斜視図を示すものである。受電コネクタ800は、通信シート8100の第一導電体層8110の上に載置される。また、端面841には、第二受電導電体810とSMAコネクタ870の鍔部とが交互に配置される。このため、図8(a)に示すように、端面841から不図示の受電誘電体は見えない。   FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a state where the power extraction end portion 840 of the power receiving connector 800 is observed from the end face 841 side. FIG. 8A shows a front view, and FIG. 8B shows a perspective view. The power receiving connector 800 is placed on the first conductor layer 8110 of the communication sheet 8100. Further, the second power receiving conductor 810 and the flange portion of the SMA connector 870 are alternately arranged on the end surface 841. For this reason, as shown in FIG. 8A, the power receiving dielectric not shown is not visible from the end face 841.

また、端面841において、SMAコネクタ870の鍔部は、第二受電導電体810として機能を発揮する。また、SMAコネクタ870の鍔部は、その両隣に近接して配置された二つの第二受電導電体810と電気的に接続されているものとする。なお、上述した受電コネクタ200、300、400、500、600、700、800は、その特徴部分の説明を容易にする為に別個の符号を付して各個別的に説明した。しかし、典型的には全ての特徴を備えた同一の受電コネクタとして構成してもよく、また任意の一又は複数の特徴を備えた受電コネクタとして組み合わせ適用してもよい。   In addition, on the end surface 841, the flange portion of the SMA connector 870 functions as the second power receiving conductor 810. In addition, it is assumed that the flange portion of the SMA connector 870 is electrically connected to the two second power receiving conductors 810 disposed adjacent to both sides thereof. The power receiving connectors 200, 300, 400, 500, 600, 700, and 800 described above are individually described with separate reference numerals for easy description of the characteristic portions. However, typically, it may be configured as the same power receiving connector having all the characteristics, or may be combined and applied as a power receiving connector having any one or a plurality of characteristics.

(第二の実施形態)
次に、図9を用いて誘電体層等が複数の層構造を有する第二の実施形態について詳述する。図9は、第一の実施形態の受電誘電体と誘電体層とが、各々複数の層構造を有する電力伝達システム9000について模式的に示す図である。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment in which the dielectric layer has a plurality of layer structures will be described in detail with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram schematically showing the power transmission system 9000 in which the power receiving dielectric and the dielectric layer of the first embodiment each have a plurality of layer structures.

電力伝達システム9000は、第一受電導電体9930と第二受電導電体9910と、(n−1)層の受電誘電体9920と、を有する受電コネクタ9900が、第二導電体層9120と、m層の誘電体層9130と、第一導電体層9110と、保護フィルム9190とを順に備える通信シート9100の上に載置されているものとする。   The power transmission system 9000 includes a power receiving connector 9900 having a first power receiving conductor 9930, a second power receiving conductor 9910, and a (n-1) layer power receiving dielectric 9920, and a second conductor layer 9120, m It is assumed that a dielectric layer 9130, a first conductor layer 9110, and a protective film 9190 are sequentially placed on a communication sheet 9100.

すなわち、電力伝達システム9000は、第一導電体層9110を基準として、受電コネクタ9900側に、各々誘電率がε11〜ε1nであって、各々厚みがH1〜Hnであるn層の誘電体で構成された層構成を有する。また、電力伝達システム9000は、第一導電体層9110を基準として、第二導電体層9120との間に、各々誘電率がε21〜ε2mであって、各々厚みがh1〜hmのm層の誘電体で構成された層構成を有する。   That is, the power transmission system 9000 is configured with n layers of dielectrics having dielectric constants of ε11 to ε1n and thicknesses of H1 to Hn, respectively, on the power receiving connector 9900 side with respect to the first conductor layer 9110. It has a layered structure. In addition, the power transmission system 9000 includes m layers each having a dielectric constant of ε21 to ε2m and a thickness of h1 to hm between the second conductor layer 9120 and the first conductor layer 9110 as a reference. It has a layer structure made of a dielectric.

この場合には、電力伝達システム9000は、整流回路9950等での反射を低減して低損失に電磁波を取り込みできるマッチングの観点から、下記式(5)を大凡満たすことが好ましい。   In this case, it is preferable that the power transmission system 9000 generally satisfies the following expression (5) from the viewpoint of matching that can reduce the reflection at the rectifier circuit 9950 or the like and take in the electromagnetic waves with low loss.

なお、式(5)の計算上は、第一導電体層9110は誘導性(Inductive)であり、第二導電体層9120と第一受電導電体9930とは、完全導体であるものと仮定した。   In the calculation of Expression (5), it is assumed that the first conductor layer 9110 is inductive, and the second conductor layer 9120 and the first power receiving conductor 9930 are perfect conductors. .

ここで、通信シート9100と受電コネクタ9900とは、各々上述した電磁波伝達媒体100、通信シート8100、6100と、受電コネクタ200、300、400、500、600、700、800と、の典型例を示すものである。   Here, the communication sheet 9100 and the power receiving connector 9900 show typical examples of the electromagnetic wave transmission medium 100, the communication sheets 8100, 6100, and the power receiving connectors 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, respectively. Is.

また例えば、通信シート9100の誘電体層9130が一層からなり(m=1)、かつ受電誘電体9920が一層からなりかつ通信シート9100が保護フィルムを備えない(n=1)電力伝達システム9000であると仮定すれば、上記式(5)は下記式(3−2)のようになり、このような構成をとる場合には、式(5)を大凡満たすような特性を有する電力伝達システム9000とすることが好ましいこととなる。   Further, for example, in the power transmission system 9000, the dielectric layer 9130 of the communication sheet 9100 includes one layer (m = 1), the power receiving dielectric 9920 includes one layer, and the communication sheet 9100 does not include a protective film (n = 1). Assuming that there is, the above formula (5) becomes the following formula (3-2). When such a configuration is adopted, the power transmission system 9000 having characteristics that generally satisfy the formula (5). It is preferable that

(H1/ε11)=(h1/ε21)・・・式(3−2)
この式(3−2)の関係を満たす場合には理論上、低損失かつ高効率な電磁波の受け渡しを、受電コネクタ9900と通信シート9100との間で行なうことが可能である。なお、式(3−2)の関係は、理論的に算出したものであって、実際には厳密に左辺と右辺との値が同一である必要は必ずしもなく、右辺と左辺との値が同等程度であればよい。従って、現実には例えば50%程度のオーダで、右辺と左辺との値が異なっていても電磁波の送受は可能である。また、式(3−2)は、実質的に上述した式(3)に対応する関係式である。
(H1 / ε11) = (h1 / ε21) Expression (3-2)
When satisfying the relationship of the expression (3-2), it is theoretically possible to transfer electromagnetic waves between the power receiving connector 9900 and the communication sheet 9100 with low loss and high efficiency. Note that the relationship of the expression (3-2) is theoretically calculated, and actually, the values of the left side and the right side are not necessarily exactly the same, and the values of the right side and the left side are equal. Any degree is acceptable. Therefore, in reality, for example, on the order of about 50%, electromagnetic waves can be transmitted and received even if the values on the right and left sides are different. Expression (3-2) is a relational expression that substantially corresponds to Expression (3) described above.

また、通信シート9100が、第一導電体層9110を被覆して一定の耐水性や耐摩耗性を発揮する保護フィルム等をさらに備える場合には、式(5)は下記式(4)となる。   Further, when the communication sheet 9100 further includes a protective film or the like that covers the first conductor layer 9110 and exhibits a certain level of water resistance and wear resistance, the formula (5) becomes the following formula (4). .

(H1/ε11)+(H2/ε12)=(h1/ε21)・・・式(4)
この式(4)の関係を満たす場合には理論上、低損失かつ高効率な電磁波の受け渡しを、受電コネクタ9900と通信シート9100との間で行なうことが可能である。なお、式(4)の関係は、理論的に算出したものであって、実際には厳密に左辺と右辺との値が同一である必要は必ずしもなく、右辺と左辺との値が同等程度であればよい。従って、現実には例えば50%程度のオーダで、右辺と左辺との値が異なっていてもよい。
(H1 / ε11) + (H2 / ε12) = (h1 / ε21) Equation (4)
In the case of satisfying the relationship of the formula (4), it is theoretically possible to transfer electromagnetic waves between the power receiving connector 9900 and the communication sheet 9100 with low loss and high efficiency. Note that the relationship of Equation (4) is theoretically calculated, and actually, the values on the left side and the right side do not necessarily have to be exactly the same, and the values on the right side and the left side are approximately the same. I just need it. Therefore, in reality, the values on the right side and the left side may be different, for example, on the order of about 50%.

(確認実験)
次に、上述した電力伝達システム等の特性を確認した実験結果について下記に説明する。下記に説明する確認実験では、通信シートに接触する端末にワイヤレス電力伝送を行う新しい手法を検討したものである。また、二次元通信シートに形成する集束ビームを高効率で吸収する受電コネクタの提案を行い、8Wの電力を取得する実験を行ったものである。
(Confirmation experiment)
Next, experimental results for confirming the characteristics of the above-described power transmission system and the like will be described below. In the confirmation experiment described below, a new method for wireless power transmission to a terminal in contact with a communication sheet was examined. In addition, a power receiving connector that absorbs the focused beam formed on the two-dimensional communication sheet with high efficiency is proposed, and an experiment for acquiring 8 W of power is performed.

図10に示す構造の通信シート1100内の+x方向に電磁波を伝搬させる電力伝達システムのモデルを考える。厚みhの通信シート1100上のx≧0において、通信シート1100の上方Hのところまで受電コネクタ1000を配置した。このとき、通信シート1100に導入した電磁波の挙動について、マクスウェル方程式を解いた。   Consider a model of a power transmission system that propagates electromagnetic waves in the + x direction in the communication sheet 1100 having the structure shown in FIG. When x ≧ 0 on the communication sheet 1100 having a thickness h, the power receiving connector 1000 is disposed up to the position H above the communication sheet 1100. At this time, the Maxwell equation was solved for the behavior of the electromagnetic wave introduced into the communication sheet 1100.

ここで、受電コネクタ1000内部(h<z<h+H)の誘電率をε1、透磁率をμ1、通信シート1100内部(0<z<h)の誘電率をε2、透磁率をμ2とし、受電コネクタ1000は、図10においてx方向に沿うように配置したものとする。   Here, the dielectric constant inside the power receiving connector 1000 (h <z <h + H) is ε1, the magnetic permeability is μ1, the dielectric constant inside the communication sheet 1100 (0 <z <h) is ε2, and the magnetic permeability is μ2. 1000 is arranged along the x direction in FIG.

ここで、1185は通信シート1100の電磁波入力ポートであり、1120は第二導電層であり、1130は誘電層であり、1110はメッシュ状導電層(第一導電体層に対応)である。また、1020は受電コネクタ1000の誘電体であり、1030は導電体(第一受電導電体に対応)である。   Here, 1185 is an electromagnetic wave input port of the communication sheet 1100, 1120 is a second conductive layer, 1130 is a dielectric layer, and 1110 is a mesh-like conductive layer (corresponding to the first conductive layer). Reference numeral 1020 denotes a dielectric of the power receiving connector 1000, and reference numeral 1030 denotes a conductor (corresponding to the first power receiving conductor).

まず、通信シート1100の第二導電体層1120と受電コネクタ1000の導電体1030とは損失の無い完全導体であるものとし、メッシュ状導電層1110は有限なインピーダンスを有する層であるものとする。   First, the second conductor layer 1120 of the communication sheet 1100 and the conductor 1030 of the power receiving connector 1000 are assumed to be perfect conductors without loss, and the mesh-like conductive layer 1110 is assumed to be a layer having a finite impedance.

また、メッシュ状導電層1110は十分に薄く、x方向及びy方向について等方性を有するものとする。通信シート1100のメッシュ状導電層1110のシートインピーダンスZは、下記式(7)のように定義する.   The mesh-like conductive layer 1110 is sufficiently thin and is isotropic in the x direction and the y direction. The sheet impedance Z of the mesh-like conductive layer 1110 of the communication sheet 1100 is defined as the following formula (7).

ここで、Ex(V/m)はメッシュ状導電層1110におけるx方向の電界であり、Ix(A/m)は同じ場所での電流密度のx成分であり、y軸に沿った単位長さを横切る電荷量であるものとする。なお、Ex、Ixは、メッシュ1周期当りの平均値である。   Here, Ex (V / m) is the electric field in the x direction in the mesh-like conductive layer 1110, Ix (A / m) is the x component of the current density at the same place, and the unit length along the y-axis. It is assumed that the amount of charge crosses. Ex and Ix are average values per mesh period.

また、以下においてはy方向の幅が十分長いものとする2次元問題を仮定し、マクスウェル方程式の解を示す。この解は、2つの独立なモードを含む。ここで、A:=(μ2ε2−μ1ε1)ω、受電コネクタ1000内および通信シート1100内の電界のz成分をそれぞれE 、E とし、受電コネクタ1000内および通信シート1100内の磁束密度のy成分をそれぞれB y、B y、とし、定数をCとした。また、時間項exp(jwt)は省略した。 In the following, the solution of the Maxwell equation is shown assuming a two-dimensional problem in which the width in the y direction is sufficiently long. This solution includes two independent modes. Here, A: = (μ2ε2−μ1ε1) ω 2 , and z components of the electric field in the power receiving connector 1000 and the communication sheet 1100 are E 1 z and E 2 z , respectively, and the magnetic fluxes in the power receiving connector 1000 and the communication sheet 1100. The y component of the density was B 1 y and B 2 y , respectively, and the constant was C. Also, the time term exp (jwt) is omitted.

式(7)の抵抗分Rは十分小さいとすると、マクスウェル方程式の解として、下記式(8)の場合と下記式(9)の場合と、   Assuming that the resistance component R of the equation (7) is sufficiently small, as a solution of the Maxwell equation, the following equation (8), the following equation (9),

に場合分けをして、それぞれに対し、独立な2つのモードを求めることができる。また、有意に通信シート1100内の電磁波を受電コネクタ1000に吸い出せる条件は式(8)のときのみであるが、詳細説明は冗長になるのでここでは省略する。従って、以下では、式(8)を満たす場合についての解のみを示す。 In each case, two independent modes can be obtained for each. In addition, the condition that the electromagnetic wave in the communication sheet 1100 can be significantly sucked out to the power receiving connector 1000 is only in the case of Expression (8), but detailed description thereof is redundant and is omitted here. Therefore, in the following, only the solution for the case where Expression (8) is satisfied is shown.

上記式(8)を満たす場合には、電磁波のモード(i−1)については、下記式(10)を満たすものとなる。   When the above equation (8) is satisfied, the electromagnetic wave mode (i-1) satisfies the following equation (10).

但し、上記式(10)においては、下記式(11)を満たすものとする。 However, in the above formula (10), the following formula (11) is satisfied.

また、電磁波のモード(i−2)については、下記式(12)を満たすものである。 The electromagnetic wave mode (i-2) satisfies the following formula (12).

但し、上記式(12)においては、下記式(13)を満たすものとする。 However, in the above formula (12), the following formula (13) is satisfied.

上記の解は、|kH|≪1および|kh|≪1を仮定したものである。電磁波モード(i−1)の波数ki−1と、電磁波モード(i−2)の波数ki−2と、が異なる。このため、それらが同時に存在して干渉するとx方向に沿って、上述の式(2)を満たすような長さLの周期で、電磁エネルギ密度が変化することとなる。なお、+x方向に進行する波動の場合、ki−1とki−2とは、共に正数となる。 The above solution assumes | k 1 H | << 1 and | k 2 h | << 1 . The wave number k i-1 of the electromagnetic wave mode (i-1) is different from the wave number k i-2 of the electromagnetic wave mode (i-2). For this reason, when they are present and interfere with each other, the electromagnetic energy density changes in the period of the length L so as to satisfy the above formula (2) along the x direction. In the case of a wave traveling in the + x direction, both k i−1 and k i−2 are positive numbers.

すなわち電磁波は、通信シート1100内部(0<z<h)と、通信シート1100外部(h<z<h+H)と、を周期Lで出入りしながら進行することが理解できる。特に、x<0において、通信シート1100内のみに局在する電磁波が、x≧0において完全に通信シート1100外へと出はらってしまう地点が存在するための条件として、下記式(14)を導くことができる。   That is, it can be understood that the electromagnetic wave travels in and out of the communication sheet 1100 (0 <z <h) and the communication sheet 1100 outside (h <z <h + H) with a period L. In particular, when x <0, the following equation (14) is satisfied as a condition for the existence of a point where electromagnetic waves localized only in the communication sheet 1100 come out of the communication sheet 1100 completely when x ≧ 0. Can lead.

(H/h)=(ε1/ε2)・・・式(14)
また、各パラメータが、式(14)の関係を満たすような特性の値を用いたシミュレーションにより、通信シート1100内の電磁波が受電コネクタに吸い上げられることを確認した。なお、式(14)は、式(3)に実質的に相当するものである。次に、シミュレーションモデルの仕様を示す。
(H / h) = (ε1 / ε2) (14)
In addition, it was confirmed that electromagnetic waves in the communication sheet 1100 were sucked up by the power receiving connector by a simulation using values of characteristics such that each parameter satisfies the relationship of Expression (14). Equation (14) substantially corresponds to Equation (3). Next, the specification of the simulation model is shown.

図10に示すモデルにおいて、通信シート1100の誘電層1130と受電コネクタ1000の誘電体1020とは、上記式(14)を満たすように厚さを共に2mm(H=h=2mm)、比誘電率を共に1.5(ε1=ε2=1.5)とした。   In the model shown in FIG. 10, the dielectric layer 1130 of the communication sheet 1100 and the dielectric 1020 of the power receiving connector 1000 both have a thickness of 2 mm (H = h = 2 mm) and a relative dielectric constant so as to satisfy the above formula (14). Were 1.5 (ε1 = ε2 = 1.5).

また、メッシュ状導電層1110および第二導電体層1120、及び導電体1030は、厚さが10μmの導体とした。通信シート1100のメッシュ状導電層1110は、メッシュが7mm周期であり、その線幅が1mmの導体を用いた。また、図10に示すように、通信シート1100の端部の電磁波入力ポート1185から電磁波を印加したときの電磁波の挙動を確認した。   The mesh-like conductive layer 1110, the second conductor layer 1120, and the conductor 1030 were conductors having a thickness of 10 μm. For the mesh-like conductive layer 1110 of the communication sheet 1100, a conductor having a mesh of 7 mm period and a line width of 1 mm was used. Further, as shown in FIG. 10, the behavior of the electromagnetic wave when the electromagnetic wave was applied from the electromagnetic wave input port 1185 at the end of the communication sheet 1100 was confirmed.

ここで、シミュレーション結果から、通信シート1100の内部の高さz=h/2での電界強度および受電コネクタ1000内の高さz=h+H/2における電界強度を+x方向沿って示したものが図11である。図11において、実線1は受電コネクタ1000内での長さ方向xに対する電界の大きさの変化を示し、破線2は通信シート1100内での長さ方向xに対する電界の大きさの変化を示すものである。   Here, from the simulation results, the electric field strength at the height z = h / 2 inside the communication sheet 1100 and the electric field strength at the height z = h + H / 2 inside the power receiving connector 1000 are shown along the + x direction. 11. In FIG. 11, the solid line 1 indicates the change in the electric field magnitude with respect to the length direction x in the power receiving connector 1000, and the broken line 2 indicates the change in the electric field magnitude with respect to the length direction x in the communication sheet 1100. It is.

図11に示す結果から、受電コネクタ1000の長さを大凡280mmとし、受電コネクタ1000の端部において電磁波を吸収すると理論上96%程度の割合で、通信シート1100から電磁波を吸い出すことができることがわかる。   From the results shown in FIG. 11, it is understood that when the length of the power receiving connector 1000 is approximately 280 mm and electromagnetic waves are absorbed at the end of the power receiving connector 1000, the electromagnetic waves can be sucked out from the communication sheet 1100 at a theoretical rate of about 96%. .

また、以下の実験では、受電コネクタの端部に接続された全波倍整流回路によって電磁波を直流に変換し、どの程度の電力が得られるかを確認した。図12(a)は、実験に用いた電力伝達システムの計測システムを示す図である。   In the following experiment, the electromagnetic wave was converted into direct current by a full wave doubler rectifier circuit connected to the end of the power receiving connector, and it was confirmed how much power can be obtained. Fig.12 (a) is a figure which shows the measurement system of the electric power transmission system used for experiment.

図12(a)に示す計測システムにおいて、発振器1200は、2.4GHz帯であって、5W/端子出力の出力部を8個有しており、またそれぞれの端子は45度ずつ位相が可変であって、これを通信シート1220に固定した送信電極アレイ1210と接続するものとする。また、通信シート1220の三つの端面1260には、電磁波の反射を低減させる終端処理を行なった。   In the measurement system shown in FIG. 12A, the oscillator 1200 is in the 2.4 GHz band, has eight output units of 5 W / terminal output, and the phase of each terminal is variable by 45 degrees. It is assumed that this is connected to the transmission electrode array 1210 fixed to the communication sheet 1220. Further, the three end surfaces 1260 of the communication sheet 1220 were subjected to termination treatment for reducing the reflection of electromagnetic waves.

また、受電コネクタ1230は、整流回路1240に使用した回路素子の定格の関係から、長さ10cm、幅20cmの大きさのものを使用し、これらを電磁波の伝搬方向に対して幅20cmの長辺が略直交するように配置した。また、受電コネクタ1230の電磁波の伝搬向き前方の端面には、全波倍整流回路(整流回路1240)を、上述した所定の間隔wで配置した。   Also, the power receiving connector 1230 has a length of 10 cm and a width of 20 cm due to the rating of the circuit elements used in the rectifier circuit 1240, and these are long sides with a width of 20 cm with respect to the propagation direction of electromagnetic waves. Are arranged so as to be substantially orthogonal. Further, a full wave rectifier circuit (rectifier circuit 1240) is arranged at the above-described predetermined interval w on the front end surface of the power receiving connector 1230 in the propagation direction of electromagnetic waves.

また図12(a)において、整流回路1240は、受電コネクタ1230に15個使用した。整流回路1240からの出力端子は、すべて並列接続とし、これを負荷1250と接続した。また、図12(b)は、受電コネクタ1230を2枚用いて受電する例を示すものである。図12(b)に示す例では、2枚の受電コネクタ1230を電磁波の伝搬方向に対して縦列に配置するものとする。また図12(b)において、整流回路1240は、受電コネクタ1230毎に各々15個使用し、合計30個用いるものとする。図12(b)に示すように受電コネクタ1230を2枚用いると、より受電効率の高い受電コネクタシステムとできるので好ましい。   In FIG. 12A, 15 rectifier circuits 1240 are used for the power receiving connector 1230. All output terminals from the rectifier circuit 1240 were connected in parallel, and this was connected to the load 1250. FIG. 12B shows an example of receiving power using two power receiving connectors 1230. In the example shown in FIG. 12B, it is assumed that two power receiving connectors 1230 are arranged in tandem with respect to the propagation direction of electromagnetic waves. In FIG. 12B, 15 rectifier circuits 1240 are used for each power receiving connector 1230, and a total of 30 rectifier circuits 1240 are used. As shown in FIG. 12B, it is preferable to use two power receiving connectors 1230 because a power receiving connector system with higher power receiving efficiency can be obtained.

また、図13は、送信電極アレイ1210を構成する単一の送信電極1600を示す模式図である。図13(a)が平面図、図13(b)が断面図、図13(c)が底面図である。図13(b)に示すように、送信電極1600は、2mmの距離を隔てて配置した二つの導電体と、その間に配置される比誘電率1.4の誘電体とを具備するものとする。   FIG. 13 is a schematic diagram showing a single transmission electrode 1600 constituting the transmission electrode array 1210. FIG. 13A is a plan view, FIG. 13B is a cross-sectional view, and FIG. 13C is a bottom view. As shown in FIG. 13 (b), the transmission electrode 1600 includes two conductors arranged at a distance of 2 mm and a dielectric having a relative dielectric constant of 1.4 arranged therebetween. .

また、受電コネクタ1230の概要を図14に示す。図14(a)は受電コネクタ1230の一枚の正面図であり、図14(b)は受電コネクタ1230の二枚の正面図であり、図14(c)は整流回路1240単体での等価回路を示すものである。   An outline of the power receiving connector 1230 is shown in FIG. 14A is a front view of one power receiving connector 1230, FIG. 14B is a front view of two power receiving connectors 1230, and FIG. 14C is an equivalent circuit of the rectifier circuit 1240 alone. Is shown.

また、図14(a)に示すように整流回路1240は、上述の式(1)を満たす所定の間隔wを隔てて配置されているものとする。また、整流回路1240は、SMAコネクタ1370を介して、受電コネクタ1230に電気的に接続されるものとする。   Further, as shown in FIG. 14A, it is assumed that the rectifier circuit 1240 is arranged with a predetermined interval w satisfying the above-described formula (1). The rectifier circuit 1240 is electrically connected to the power receiving connector 1230 via the SMA connector 1370.

また、送信電極アレイ1210と受電コネクタ1230との間隔は、50cmとし、発振器1200は、受電コネクタ1230に電力が集束するように位相の調節を行った。   The interval between the transmission electrode array 1210 and the power receiving connector 1230 was 50 cm, and the oscillator 1200 adjusted the phase so that the power was focused on the power receiving connector 1230.

続いて図15に、実験結果を示す。ここで、負荷1250(R(Ω))の両端に発生する電圧Vpp(V)を計測し、これと負荷1250の値とから、電力P(W)は、P:=Vpp2/Rによって求めた。図15に示す結果から、40Wの入力に対し、8W程度の電力を取り出せることが確認できた。この実験結果から、受電コネクタ1230の電磁波伝搬方向の長さが、好ましいと算出された280mmより小さな100mm程度であっても、有意な電力取得が行えることが理解できる。すなわち、受電コネクタ1230の電磁波伝搬方向の長さは、上述した式(2)を満たすLの半分程度(典型的には280mm)より極端に短いものでない限りは、有意な電力取得が行えるものと理解できる。 Next, FIG. 15 shows the experimental results. Here, the voltage Vpp (V) generated at both ends of the load 1250 (R (Ω)) is measured, and from this and the value of the load 1250, the power P (W) is obtained by P: = Vpp 2 / R. It was. From the results shown in FIG. 15, it was confirmed that about 8 W of power can be taken out with respect to 40 W input. From this experimental result, it can be understood that significant power acquisition can be performed even if the length of the power receiving connector 1230 in the electromagnetic wave propagation direction is about 100 mm, which is smaller than 280 mm calculated as preferable. In other words, unless the length of the power receiving connector 1230 in the electromagnetic wave propagation direction is extremely shorter than about half of L (typically 280 mm) that satisfies the above-described equation (2), significant power acquisition can be performed. Understandable.

上述した確認実験では、二次元通信を用いた電力伝送について検討と確認とを行った。ここでは、通信シート1220から電力を取得するための受電コネクタ1230の提案を行い、実験により通信シート1220に2.4GHz帯のマイクロ波40Wを印加したとき、通信シート1220上でおよそ8W程度を取得できることが確認できた。   In the confirmation experiment described above, power transmission using two-dimensional communication was examined and confirmed. Here, when a power receiving connector 1230 for acquiring power from the communication sheet 1220 is proposed and a 2.4 GHz band microwave 40 W is applied to the communication sheet 1220 through an experiment, about 8 W is acquired on the communication sheet 1220. I was able to confirm that it was possible.

なお、上述のように構成した計測システムでの実験に関連して、整流回路1240単体での変換効率を測定した結果を図16に示す。図16は、整流回路1240単体に、周波数2.4GHzで1.67ワットの電磁波を印加した場合に、整流回路1240に接続した負荷とその両端の電圧との関係から、効率ηを算出した結果である。   FIG. 16 shows the result of measuring the conversion efficiency of the rectifier circuit 1240 alone in relation to the experiment with the measurement system configured as described above. FIG. 16 shows the result of calculating the efficiency η from the relationship between the load connected to the rectifier circuit 1240 and the voltage at both ends when an electromagnetic wave of 1.67 watts at a frequency of 2.4 GHz is applied to the rectifier circuit 1240 alone. It is.

また、図16に示す変換効率η(%)は、整流回路1240への印加電力Pin(W:ワット)に対し、整流回路1240の出力端子に接続された負荷R(Ω)の両端に発生した電圧V(V)から、次の式(15)に従って求めた。   Further, the conversion efficiency η (%) shown in FIG. 16 occurs at both ends of the load R (Ω) connected to the output terminal of the rectifier circuit 1240 with respect to the applied power Pin (W: watts) applied to the rectifier circuit 1240. It calculated | required according to following Formula (15) from voltage V (V).

η=100×(V/R)/Pin・・・式(15)
図16から明らかなように、整流回路1240単体では、最大60%程度の変換効率となることが確認できた。
η = 100 × (V 2 / R) / Pin ··· formula (15)
As is apparent from FIG. 16, it was confirmed that the rectifier circuit 1240 alone has a conversion efficiency of about 60% at the maximum.

さらに、上記実験は、その前提として下記の条件の下で実施したものであるので、確認の為に前提条件をまとめて記載する。   Furthermore, since the said experiment was implemented on condition of the following as the premise, a precondition is collectively described for confirmation.

二次元状の通信シート1220の辺縁部分には、八個の送信電極からなる送信電極アレイ1210が配置されているものとする。また、発振器1200の各出力端子は、通信シート1220の辺縁部分に固定された各送信電極アレイ1210と接続する。   It is assumed that a transmission electrode array 1210 composed of eight transmission electrodes is arranged on the edge portion of the two-dimensional communication sheet 1220. Further, each output terminal of the oscillator 1200 is connected to each transmission electrode array 1210 fixed to the edge portion of the communication sheet 1220.

また、発振器1200の各々の出力端子において位相を変化させ、二次元状の通信シート1220における送信電極アレイ1210から50cmのところに電磁波を収束させるものとする。また、発振器1200の各出力端子からは、5Wの2.4GHzの周波数で電磁波を出力するものとする。   In addition, the phase is changed at each output terminal of the oscillator 1200, and the electromagnetic wave is converged at a position 50 cm from the transmission electrode array 1210 in the two-dimensional communication sheet 1220. In addition, it is assumed that electromagnetic waves are output from each output terminal of the oscillator 1200 at a frequency of 2.4 W of 5 W.

また、通信シート1220の辺縁部分のうち、送信電極アレイ1210を配置した辺縁部分以外の他の三つの辺縁部分の端面1260において、通信シート1220当該辺縁部分での電磁波の反射を低減するため、終端処理を行なった。また、受電コネクタ1230は二枚使用し、整流回路1240は、各受電コネクタ1230に15個ずつ使用した(つまり整流回路1240は、全部で30個使用した)。   Further, among the edge portions of the communication sheet 1220, the reflection surface of the communication sheet 1220 other than the edge portion where the transmission electrode array 1210 is arranged has reduced reflection of electromagnetic waves at the edge portion. Therefore, termination processing was performed. Two power receiving connectors 1230 were used, and 15 rectifier circuits 1240 were used for each power receiving connector 1230 (that is, 30 rectifier circuits 1240 were used in total).

また、整流回路1240の出力端子をすべて並列接続とし、そこに負荷1250(R(Ω))を接続し、負荷1250(R(Ω))の両端に発生する電圧V(V)を計測し、そこから消費電力P(W)を算出した。   Further, all the output terminals of the rectifier circuit 1240 are connected in parallel, a load 1250 (R (Ω)) is connected to the output terminal, and a voltage V (V) generated at both ends of the load 1250 (R (Ω)) is measured. The power consumption P (W) was calculated from there.

上述の条件の下に計測した結果、図15に示すような結果が取得できた。図15は、負荷を変更した場合の当該負荷での消費電力を示す図である。すなわち、5(W)×8個=40(W)に相当する電磁波の入力に対して、図15の消費電力Pとして示すように、概ね8(W)程度の電力が取り込み受電できた。   As a result of measurement under the above conditions, a result as shown in FIG. 15 was obtained. FIG. 15 is a diagram illustrating the power consumption at the load when the load is changed. That is, about 8 (W) of electric power was received and received as shown by the power consumption P in FIG. 15 for the input of electromagnetic waves corresponding to 5 (W) × 8 = 40 (W).

また、本発明にかかる受電コネクタ、電磁波伝達媒体や電力伝達システムは、上述の各実施形態での説明に限られず、自明な範囲で適宜その構成を変更し、また形状や素材や部材等を変更して用いることが可能である。より具体的には、例えば上述した第一の実施形態と第二の実施形態と確認実験とにおける各受電コネクタや電極構造や構成・構造等は、開示される各々の技術思想の下で自由に組み合わせて適用し、併合し又は簡略化して用いることができる。   In addition, the power receiving connector, the electromagnetic wave transmission medium, and the power transmission system according to the present invention are not limited to the description in each of the above-described embodiments, and the configuration thereof is appropriately changed within the obvious range, and the shape, material, member, and the like are changed. Can be used. More specifically, for example, each power receiving connector, electrode structure, configuration, structure, and the like in the first embodiment, the second embodiment, and the confirmation experiment described above are freely set according to each disclosed technical idea. They can be applied in combination, merged or simplified.

また、各実施形態等で例示した受電コネクタの第一受電導電体及び第二受電導電体は、メッシュ状導体でもよく、平板状ベタ導体でもよく、開示した技術思想の範囲内で任意の形状、材質の導体を利用することができる。また、上述の実施形態の説明に用いた各部材の間に、適宜他の任意の部材を含ませ、かつ介在させることを何ら妨げるものではない。   Further, the first power receiving conductor and the second power receiving conductor of the power receiving connector exemplified in each embodiment or the like may be a mesh-like conductor or a flat solid conductor, and any shape within the scope of the disclosed technical idea, Material conductors can be used. Moreover, it does not prevent any other members from being appropriately included and interposed between the members used in the description of the above-described embodiment.

また、各実施形態と確認実験とで示される複数の関係式は、理想的な解析モデル等における理論的な近似計算等であるので、現実には大凡その関係式が満たされる程度の特性関係を有し、その特性関係に起因する作用効果を奏するものであればよい。   In addition, since the plurality of relational expressions shown in each embodiment and the confirmation experiment are theoretical approximate calculations in an ideal analysis model or the like, in reality, the characteristic relations to the extent that the relational expressions are satisfied are about. As long as it has an effect due to the characteristic relationship.

(a)は電磁波伝達媒体の平面図であり、(b)は電磁波伝達媒体の断面図である。(A) is a top view of an electromagnetic wave transmission medium, (b) is sectional drawing of an electromagnetic wave transmission medium. 受電コネクタの典型例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the typical example of a receiving connector. SMAコネクタを介して電力を取り出すように構成した模式的断面図である。It is typical sectional drawing comprised so that electric power might be taken out via an SMA connector. 受電コネクタの形状と電力取り出し部の配置についてのバリエーションを例示する図である。It is a figure which illustrates the variation about the shape of a receiving connector and arrangement | positioning of an electric power extraction part. 受電コネクタと電磁波の波源との関係を概念的に例示する図である。It is a figure which illustrates notionally the relation between a receiving connector and a wave source of electromagnetic waves. 電力取り出し端部の配置関係について、模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the arrangement | positioning relationship of an electric power taking-out edge part. 受電コネクタを複数配置した場合の配置例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the example of arrangement | positioning at the time of arrange | positioning two or more power receiving connectors. 受電コネクタの電力取り出し部を、端面側から観察した状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which observed the electric power extraction part of the receiving connector from the end surface side. 受電コネクタの電力取り出し部を、端面側から観察した状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which observed the electric power extraction part of the receiving connector from the end surface side. 第一の実施形態の受電誘電体と誘電体層とが、各々複数の層構造を有する場合について模式的に示す図である。It is a figure which shows typically about the case where the receiving dielectric material and dielectric material layer of 1st embodiment each have a some layer structure. 構造の通信シート内のx方向に電磁波を伝搬させる電力伝達システムのモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of the electric power transmission system which propagates an electromagnetic wave to the x direction in the communication sheet of a structure. 電界強度の長さ方向での変化についてのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result about the change in the length direction of an electric field strength. 電力伝達システムの計測システムを示す図である。It is a figure which shows the measurement system of an electric power transmission system. 送信電極アレイを構成する単一の送信電極を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the single transmission electrode which comprises a transmission electrode array. 受電コネクタについての概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary about a power receiving connector. 確認実験の結果示す図である。It is a figure which shows the result of a confirmation experiment. 整流回路単体に負荷を接続した場合の、負荷と効率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between load and efficiency at the time of connecting a load to the rectifier circuit single-piece | unit.

符号の説明Explanation of symbols

100・・電磁波伝達媒体、110・・第一導電体層、120・・第二導電体層、130・・誘電体層、140・・浸出領域、200・・受電コネクタ、210・・第二受電導電体、220・・受電誘電体、230・・第一受電導電体、240・・電力取り出し端部、241・・端面、242・・電力取り出し部、250・・整流回路、260・・負荷、300・・受電コネクタ、310・・第二受電導電体、330・・第一受電導電体。   100..Electromagnetic wave transmission medium, 110..First conductor layer, 120..Second conductor layer, 130..Dielectric layer, 140..Leaching area, 200..Power receiving connector, 210..Second power receiving Conductor, 220 .. Power receiving dielectric, 230 .. First power receiving conductor, 240 .. Power extraction end, 241 .. End face, 242 .. Power extraction, 250 .. Rectifier circuit, 260. 300... Power receiving connector, 310... Second power receiving conductor, 330... First power receiving conductor.

Claims (9)

メッシュ状の第一導電体層と、前記第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、前記第一導電体層と前記第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有する電磁波伝達媒体から電力を取り出す受電装置であって、
前記第一導電体層に対向して平行に配置される第一受電導電体と、
前記第一受電導電体と前記第一導電体層との間に設けられる受電誘電体と、
前記電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、前方側かつ平行でない方向に配置される電力取り出し端部と、
前記電力取り出し端部に設けられた第二受電導電体と、
前記第一受電導電体と前記第二受電導電体とから電力を取り出すことができるように、前記電力取り出し端部の端面に、下記式(1)の関係を満たすようなw程度の間隔で設けられた複数の電力取り出し部と、を備える、
ことを特徴とする受電装置。
w=(H1/Z)(√(μ1/ε1))・・・式(1)
但し、前記受電誘電体の厚みをH1、誘電率をε1、透磁率をμ1とし、前記電力取り出し部からの出力インピーダンスをZとする。
A mesh-shaped first conductor layer; a planar second conductor layer disposed in parallel opposite the first conductor layer; and the first conductor layer and the second conductor layer. A power receiving device for extracting power from an electromagnetic wave transmission medium having a dielectric layer disposed therebetween,
A first power receiving conductor disposed parallel to the first conductor layer;
A power receiving dielectric provided between the first power receiving conductor and the first conductor layer;
A power extraction end disposed in a front side and in a non-parallel direction with respect to the propagation direction of the electromagnetic wave transmitted through the electromagnetic wave transmission medium;
A second power receiving conductor provided at the power extraction end,
Provided on the end face of the power extraction end portion at intervals of about w so as to satisfy the relationship of the following formula (1) so that power can be extracted from the first power receiving conductor and the second power receiving conductor. A plurality of power extraction units provided,
A power receiving device.
w = (H1 / Z) (√ (μ1 / ε1)) (1)
However, the thickness of the power receiving dielectric is H1, the dielectric constant is ε1, the magnetic permeability is μ1, and the output impedance from the power extraction unit is Z.
請求項1に記載の受電装置において、
前記第一受電導電体は、前記電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、前記電力取り出し端部の後方側に、下記式(2)の関係を満たすようなLの半分程度の長さを有する、
ことを特徴とする受電装置。
但し、k(i−1)、k(i−2)は、それぞれ電磁波のモード(i−1)、(i−2)の波数であるものとする。
The power receiving device according to claim 1,
The first power receiving conductor has a length about half of L that satisfies the relationship of the following formula (2) on the rear side of the power extraction end portion with respect to the propagation direction of the electromagnetic wave transmitted through the electromagnetic wave transmission medium. Having
A power receiving device.
However, k (i-1) and k (i-2) are wave numbers of electromagnetic wave modes (i-1) and (i-2), respectively.
請求項1又は請求項2に記載の受電装置において、
前記受電誘電体は、前記受電誘電体の厚みをH1、誘電率をε1とし、前記誘電体層の厚みをh、誘電率をε2とすると、下記式(3)の関係を大凡満たす
ことを特徴とする受電装置。
(ε1/ε2)=(H1/h)・・・式(3)
The power receiving device according to claim 1 or 2,
The power receiving dielectric material generally satisfies the relationship of the following formula (3), where the power receiving dielectric material has a thickness H1, a dielectric constant ε1, a dielectric layer thickness h, and a dielectric constant ε2. Power receiving device.
(Ε1 / ε2) = (H1 / h) (3)
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の受電装置において、
前記誘電体層の誘電率と、前記受電誘電体の誘電率と、は同程度である
ことを特徴とする受電装置。
The power receiving device according to any one of claims 1 to 3,
The dielectric constant of the said dielectric material layer and the dielectric constant of the said receiving power dielectric material are comparable, The electric power receiving apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の受電装置において、
前記誘電体層の厚みと、前記受電誘電体の厚みと、は同程度である
ことを特徴とする受電装置。
The power receiving device according to any one of claims 1 to 4,
The thickness of the said dielectric material layer and the thickness of the said power receiving dielectric material are comparable, The power receiving apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項3に記載の受電装置において、
前記電磁波伝達媒体は、前記第一導電体層と前記受電誘電体との間に、第二誘電体層を備え、
前記受電誘電体の厚みをH1、誘電率をε11とし、前記誘電体層の厚みをh、誘電率をε2とし、前記第二誘電体層の厚みをH2、誘電率をε12とすると、下記式(4)を大凡満たす
ことを特徴とする受電装置。
(H1/ε11)+(H2/ε12)=(h/ε2)・・・式(4)
The power receiving device according to claim 3,
The electromagnetic wave transmission medium includes a second dielectric layer between the first conductor layer and the power receiving dielectric,
When the thickness of the power receiving dielectric is H1, the dielectric constant is ε11, the thickness of the dielectric layer is h, the dielectric constant is ε2, the thickness of the second dielectric layer is H2, and the dielectric constant is ε12, A power receiving device characterized by satisfying (4) in general.
(H1 / ε11) + (H2 / ε12) = (h / ε2) (4)
メッシュ状の第一導電体層と、前記第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、前記第一導電体層と前記第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有する電磁波伝達媒体から電力を取り出す受電装置であって、
前記第一導電体層に対向して平行に配置される受電導電体と、
前記受電導電体と前記第一導電体層との間に設けられる受電誘電体と、
前記電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、前方側かつ平行でない方向に配置される電力取り出し端部と、を備え
前記受電導電体は、前記電磁波伝達媒体を伝わる電磁波の伝搬向きに対して、前記電力取り出し端部の後方側に、下記式(2)の関係を満たすようなLの半分程度の長さを有する、
ことを特徴とする受電装置。
但し、k(i−1)、k(i−2)は、それぞれ電磁波のモード(i−1)、(i−2)の波数であるものとする。
A mesh-shaped first conductor layer; a planar second conductor layer disposed in parallel opposite the first conductor layer; and the first conductor layer and the second conductor layer. A power receiving device for extracting power from an electromagnetic wave transmission medium having a dielectric layer disposed therebetween,
A power receiving conductor disposed parallel to the first conductor layer;
A power receiving dielectric provided between the power receiving conductor and the first conductor layer;
A power extraction end disposed in a front side and in a non-parallel direction with respect to the propagation direction of the electromagnetic wave transmitted through the electromagnetic wave transmission medium. And having a length of about half of L so as to satisfy the relationship of the following formula (2) on the rear side of the power extraction end,
A power receiving device.
However, k (i-1) and k (i-2) are wave numbers of electromagnetic wave modes (i-1) and (i-2), respectively.
メッシュ状の第一導電体層と、前記第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、前記第一導電体層と前記第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有し、電磁波を伝達する電磁波伝達装置と、
請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の受電装置と、を備える
ことを特徴とする電力伝達システム。
A mesh-shaped first conductor layer; a planar second conductor layer disposed in parallel opposite the first conductor layer; and the first conductor layer and the second conductor layer. An electromagnetic wave transmission device having a dielectric layer disposed therebetween and transmitting electromagnetic waves;
A power transmission system comprising: the power receiving device according to any one of claims 1 to 7.
メッシュ状の第一導電体層と、前記第一導電体層に対向して平行に配置された平面状の第二導電体層と、前記第一導電体層と前記第二導電体層との間に配置された誘電体層とを有する電磁波伝達媒体と、
前記第一導電体層に対向して平行に配置される受電導電体と、前記受電導電体と前記第一導電体層との間に設けられる受電誘電体とを有し、前記電磁波伝達媒体から電力を取り出す受電装置と、を備える電力伝達システムにおいて、
前記誘電体層は、各々誘電率がε2i、各々高さがhiであるm層(mは自然数かつiは1乃至mの自然数)からなる誘電体層であり、
前記第一導電体層と前記受電導電体との間の前記受電誘電体を含めた誘電体は、各々誘電率がε1j、各々高さがHjであるn層(nは自然数かつjは1乃至nの自然数)からなる誘電体層であって、
下記式(5)を大凡満たす
ことを特徴とする電力伝達システム。
A mesh-shaped first conductor layer; a planar second conductor layer disposed in parallel opposite the first conductor layer; and the first conductor layer and the second conductor layer. An electromagnetic wave transmission medium having a dielectric layer disposed therebetween;
A power receiving conductor disposed parallel to the first conductor layer, and a power receiving dielectric provided between the power receiving conductor and the first conductor layer, and from the electromagnetic wave transmission medium In a power transmission system comprising a power receiving device that extracts power,
The dielectric layers are dielectric layers composed of m layers (m is a natural number and i is a natural number of 1 to m) each having a dielectric constant of ε2i and a height of hi.
The dielectrics including the power receiving dielectric between the first conductor layer and the power receiving conductor are each an n layer (n is a natural number and j is 1 to 1) having a dielectric constant of ε1j and a height of Hj. n is a natural number),
An electric power transmission system characterized by satisfying the following formula (5).
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