JP2012023857A - Rectenna and power receiving system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レクテナ及びこれを用いた受電システムに係り、詳しくはマイクロ波を受信して整流し、直流電力に変換するレクテナ及びこれを用いた受電システムに関するものである。 The present invention relates to a rectenna and a power receiving system using the same, and more particularly to a rectenna that receives microwaves, rectifies them, and converts them into DC power, and a power receiving system using the same.
従来、アンテナで受信したマイクロ波を直流電力(以下、DC電力)に変換するレクテナ装置が知られており、様々な検討がなされている(非特許文献1参照)。このようなレクテナ装置は、近年検討されている宇宙太陽光発電システム等への利用が期待されている。
宇宙太陽光発電システムとは、人工衛星に搭載した太陽電池パネルで太陽光を集光し、そこで発電した電力をマイクロ波に変換して地上へ送信し、地上で受信したマイクロ波を電力に変換して商用電力として利用するものである。この宇宙太陽光発電システムで使用するレクテナ装置は、マイクロ波が照射される領域に多数のレクテナ、例えば数億個のレクテナを配列し、各レクテナからのDC電力を集電することにより大電力を得ることができる。ここで、マイクロ波の伝送に使用される周波数帯は、2.45GHz帯または5.8GHz帯である。
Conventionally, a rectenna apparatus that converts microwaves received by an antenna into direct current power (hereinafter referred to as DC power) is known, and various studies have been made (see Non-Patent Document 1). Such a rectenna device is expected to be used in a space solar power generation system and the like that have been studied in recent years.
A space solar power generation system is a solar panel that is mounted on an artificial satellite that collects sunlight, converts the generated power into microwaves, transmits them to the ground, and converts the microwaves received on the ground into power. And used as commercial power. The rectenna device used in this space solar power generation system arranges a large number of rectennas, for example, hundreds of millions of rectennas, in a region irradiated with microwaves, and collects DC power from each rectenna to collect large power Obtainable. Here, the frequency band used for microwave transmission is the 2.45 GHz band or the 5.8 GHz band.
従来のレクテナは、図4に示すように、マイクロ波を受信するアンテナ50と、高調波を遮断する入力フィルタ52と、マイクロ波を整流する整流回路54と、整流回路54で整流されたマイクロ波をDC電力に変換する出力フィルタ56とから構成される。
このように構成されたレクテナでは、整流回路54としてダイオードが一般的に使用されるが、整流回路54ではダイオードの非線形性による高調波が発生するため、入力フィルタ52で高調波を遮断することによりアンテナ50から高調波が再放射されることを防止している。また、出力フィルタ56では2.45GHz帯または5.8GHz帯の基本波及び整流回路54で発生した高調波を遮断することにより、DC電力の出力側に放射されることを防止している。
そしてレクテナ装置は、整流回路を直列または並列に接続することにより、所望のDC電力を取得することが可能となる。
As shown in FIG. 4, the conventional rectenna includes an
In the rectenna configured as described above, a diode is generally used as the
The rectenna device can acquire desired DC power by connecting rectifier circuits in series or in parallel.
一方、アンテナ50から入力された基本波の一部が入力フィルタ52や整流回路54で反射されることがある。
この点に関し、上述したような従来の構成では、入力フィルタ52は基本波を通過させる必要があるため、反射された基本波がアンテナ50から再放射されることを抑制することができないという問題がある。レクテナ装置では大電力を扱うため、反射された基本波の割合がわずかな場合でも、全体の電力が大きく、強い電磁波がアンテナから空間に再放射されるため周囲への影響が懸念され、好ましいことではない。
On the other hand, part of the fundamental wave input from the
In this regard, in the conventional configuration as described above, since the
また、レクテナの故障の要因として、主に整流回路54であるダイオードのオープン故障またはショート故障が挙げられ、DC電力の出力をモニタすることで故障を検出しているが、この場合に整流回路を並列接続している箇所でのオープン故障の検出ができないという問題がある。上述したように、レクテナ装置には数億個のレクテナを配列するため、故障を検知できないと受電システム全体の健全性確認が困難となり、好ましいことではない。
本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、アンテナに入射したマイクロ波がアンテナから再放射することを抑制しつつ、整流回路の故障を自動で検知することのできるレクテナ及びこれを用いた受電システムを提供することにある。
Further, the cause of the failure of the rectenna is mainly the open failure or short-circuit failure of the diode which is the
The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to automatically detect a failure of a rectifier circuit while suppressing re-radiation of microwaves incident on the antenna from the antenna. It is an object to provide a rectenna that can be used and a power receiving system using the rectenna.
上記の目的を達成するべく、請求項1のレクテナは、マイクロ波を受信する受信手段と、該受信手段で受信したマイクロ波を整流する第1及び第2整流回路と、前記受信手段と前記第1及び第2整流回路との間に介装され、前記受信手段と前記第1整流回路との間ではマイクロ波が同位相のまま流れる一方、前記受信手段と前記第2整流回路との間ではマイクロ波が位相を90°遅らせて流れるよう構成されたハイブリッド回路とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a rectenna according to claim 1 includes a receiving means for receiving a microwave, first and second rectifier circuits for rectifying the microwave received by the receiving means, the receiving means and the first rectifier. 1 and the second rectifier circuit is interposed between the receiving means and the first rectifier circuit, while the microwave flows in the same phase between the receiving means and the second rectifier circuit. And a hybrid circuit configured so that the microwave flows with a phase delayed by 90 °.
請求項2のレクテナは、請求項1において、前記ハイブリッド回路と前記第1整流回路との間に第1入力フィルタを介装するとともに、前記ハイブリッド回路と前記第2整流回路との間に第2入力フィルタを介装し、前記第1入力フィルタ及び前記第2入力フィルタは、偶数次の高調波を遮断することを特徴とする。 A rectenna according to a second aspect is the rectenna according to the first aspect, wherein a first input filter is interposed between the hybrid circuit and the first rectifier circuit, and a second is interposed between the hybrid circuit and the second rectifier circuit. An input filter is interposed, and the first input filter and the second input filter block even-order harmonics.
請求項3のレクテナは、請求項1または2において、前記ハイブリッド回路は、さらに検波回路に接続され、該検波回路と前記第2整流回路との間ではマイクロ波が同位相のまま流れる一方、該検波回路と前記第1整流回路との間ではマイクロ波が位相を90°遅らせて流れるよう構成されたことを特徴とする。 The rectenna according to a third aspect is the rectenna according to the first or second aspect, wherein the hybrid circuit is further connected to a detection circuit, and microwaves flow in the same phase between the detection circuit and the second rectifier circuit, The microwave is configured to flow between the detector circuit and the first rectifier circuit with a phase delayed by 90 °.
請求項4のレクテナを用いた受電システムは、請求項3において、単数または複数個の前記レクテナが配列されたレクテナ装置と、該レクテナ装置に接続され、前記各レクテナで変換された直流電力を集電する集電回路と、該集電回路に接続され、直流電力を交流電力に変換して商用電源網に送電するDC−AC変換手段と、前記各レクテナの前記検波回路が接続されるモニタ手段とを備え、前記モニタ手段は、前記各検波回路で前記第1及び第2整流回路から反射されたマイクロ波の基本波を合成した合成波から検出した電圧値から、前記各レクテナの第1及び第2整流回路の故障を検出することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a power receiving system using the rectenna according to the third aspect, wherein the rectenna device in which one or a plurality of the rectennas are arranged, and the DC power connected to the rectenna device and converted by the rectennas. Current collecting circuit, DC-AC converting means connected to the current collecting circuit, converting DC power to AC power and transmitting to the commercial power network, and monitoring means connected to the detection circuit of each rectenna The monitoring means includes first and second rectennas based on a voltage value detected from a synthesized wave obtained by synthesizing the fundamental waves of the microwaves reflected from the first and second rectifier circuits by the detector circuits. A failure of the second rectifier circuit is detected.
請求項1のレクテナによれば、受信手段と第1整流回路との間ではマイクロ波が同位相のまま流れる一方、受信手段と第2整流回路との間ではマイクロ波が位相を90°遅らせて流れるよう構成されたハイブリッド回路を備える。
従って、受信手段から入力されたマイクロ波の基本波が第1整流回路と第2整流回路とにおいて反射され、第2整流回路から反射された基本波は、ハイブリッド回路を通過して受信手段端において第1整流回路から反射された基本波に対して逆位相で合成され打ち消しあうため、基本波が受信手段から再放射されることが抑制され、周囲の環境に対して電磁波の影響を抑制することができる。
According to the rectenna of claim 1, the microwave flows in the same phase between the receiving means and the first rectifier circuit, while the microwave delays the phase by 90 ° between the receiving means and the second rectifier circuit. A hybrid circuit configured to flow;
Therefore, the fundamental wave of the microwave input from the receiving means is reflected by the first rectifier circuit and the second rectifier circuit, and the fundamental wave reflected from the second rectifier circuit passes through the hybrid circuit and is received at the receiving means end. Since the fundamental wave reflected from the first rectifier circuit is combined and canceled in opposite phases, the fundamental wave is prevented from being re-radiated from the receiving means, and the influence of electromagnetic waves on the surrounding environment is suppressed. Can do.
また、第1整流回路及び第2整流回路で発生する高調波のうち、第2整流回路で発生した奇数次の高調波はハイブリッド回路を通過して受信手段端において、第1整流回路で発生した同次の高調波に対して逆位相となり合成されることにより打ち消しあうので、奇数次の高調波が受信手段から再放射されることを抑制することができ、周囲の環境に対して電磁波の影響を抑制することができる。 Of the harmonics generated in the first rectifier circuit and the second rectifier circuit, odd-order harmonics generated in the second rectifier circuit pass through the hybrid circuit and are generated in the first rectifier circuit at the receiving means end. Since the opposite harmonics of the harmonics of the same order are combined and cancel each other out, odd harmonics can be prevented from being re-radiated from the receiving means, and the influence of electromagnetic waves on the surrounding environment can be suppressed. Can be suppressed.
請求項2のレクテナによれば、ハイブリッド回路と第1整流回路との間に第1入力フィルタを介装し、ハイブリッド回路と第2整流回路との間に第2入力フィルタを介装し、第1入力フィルタ及び第2入力フィルタは偶数次の高調波を遮断するので、第1及び第2入力フィルタの回路構成を簡素化することができる。
According to the rectenna of
請求項3のレクテナによれば、ハイブリッド回路は、さらに検波回路に接続され、検波回路と第2整流回路との間ではマイクロ波が同位相のまま流れる一方、検波回路と第1整流回路との間ではマイクロ波が位相を90°遅らせて流れるよう構成されているので、第1及び第2整流回路で反射された基本波がハイブリッド回路を介して検波回路に入力されて合成された合成波をRF−DC変換により電圧に変換する。 According to the rectenna of the third aspect, the hybrid circuit is further connected to the detection circuit, and the microwave flows between the detection circuit and the second rectification circuit while maintaining the same phase, while the detection circuit and the first rectification circuit Since the microwave flows between the first rectifier circuit and the second rectifier circuit through the hybrid circuit, the synthesized wave is synthesized by being input to the detector circuit through the hybrid circuit. The voltage is converted by RF-DC conversion.
即ち、第1及び第2整流回路が正常の場合は基本波の一部が反射され、第1または第2整流回路が異常の場合、基本波全体が反射されることになり、少なくとも第1及び第2整流回路のいずれか一方が異常の場合に検波回路で変換された電圧は正常の場合に比べて大きくなるので、第1及び第2整流回路の状態を電圧から判定することが可能になる。 That is, when the first and second rectifier circuits are normal, a part of the fundamental wave is reflected, and when the first or second rectifier circuit is abnormal, the entire fundamental wave is reflected, and at least the first and second rectifier circuits are reflected. Since the voltage converted by the detection circuit when either one of the second rectifier circuits is abnormal becomes larger than that when the detector circuit is normal, it is possible to determine the state of the first and second rectifier circuits from the voltage. .
請求項4のレクテナを用いた受電システムによれば、単数または複数個のレクテナが配列されたレクテナ装置と、各レクテナの検波回路が接続されるモニタ手段とを備え、モニタ手段は各検波回路で第1及び第2整流回路から反射された基本波を合成して検出した電圧の値から各レクテナの第1及び第2整流回路の故障を自動で検知するので、受電システムの健全性を容易に確認することができる。
According to the power receiving system using the rectenna according to
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係るレクテナが設置された受電システムを含む宇宙太陽光発電システムの概略構成図である。
図1に示すように、発電衛星1は例えば静止軌道上に投入され、宇宙空間において太陽光を集光して電気エネルギーを生成し、生成した電気エネルギーをマイクロ波に変換して発電衛星1に取り付けられた送信アンテナ2を使用して地上の電力基地4へ送信する。ここで、図1では発電衛星1を1機のみの構成としているが、発電衛星1は複数機から構成されてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a space solar power generation system including a power receiving system in which a rectenna according to the present invention is installed.
As shown in FIG. 1, the power generation satellite 1 is introduced into, for example, a geostationary orbit, collects sunlight in outer space to generate electric energy, and converts the generated electric energy into microwaves to generate the power generation satellite 1. It transmits to the
電力基地4には受電システム6が構成されており、受電システム6にはレクテナ装置8が備えられている。発電衛星1から送信されたRF電力であるマイクロ波をレクテナ装置8で受信し、受信したマイクロ波をDC電力へ変換して送電ケーブル10を介して既存の商用電力網へ送電する。なお、マイクロ波の伝送に使用される周波数帯は2.45GHz帯または5.8GHz帯である。
このように、発電衛星1から電力基地4までの距離が非常に長いため、送信アンテナ2の直径は数kmに及ぶ場合があり、電力基地4に配置されるレクテナ装置8の直径も数kmに及ぶ場合がある。
A
Thus, since the distance from the power generation satellite 1 to the
このような宇宙太陽光発電システムにおける受電システム6の構成について、図2に基づき説明する。
図2は、図1に示した受電システム6の構成を示したブロック図である。
レクテナ装置8はn個のレクテナ12が配列されて構成されており(nは1以上)、レクテナ装置8には集電回路14及びレクテナ装置8の動作状況を表示するモニタ部(モニタ手段)16が接続されている。集電回路14には直流電力から交流電力(以下、AC電力)に変換するDC−AC変換部18が接続されており、送電ケーブル10を介して商用電力網に接続されて送電される。
The configuration of the
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of
The
このように構成された受電システム6では、各レクテナ12で受信したマイクロ波を整流して変換されたDC電力が集電回路部14へ集電される。集電回路14に集電されたDC電力はDC−AC変換部18でAC電力に変換され、送電ケーブル10から商用電力網へ送電される。
In the
図3にレクテナ装置8に配列されたレクテナ12のブロック図を示す。
レクテナ12は、マイクロ波を受信する受信アンテナ(受信手段)20、3dBハイブリッド回路(ハイブリッド回路)22、コンデンサ24、26、28、第1入力フィルタ30、第2入力フィルタ32、第1整流回路34、第2整流回路36、第1出力フィルタ38、第2出力フィルタ40、及びモニタ回路(検波回路)42から構成される。
受信アンテナ20は3dBハイブリッド回路22の第1端子22aに接続され、マイクロ波を受信する。
FIG. 3 shows a block diagram of the rectennas 12 arranged in the
The
The receiving
3dBハイブリッド回路22は入力端子として第1端子22aと、出力端子として第2端子22b、第3端子22c、及び第4端子22dとを有しており、基本波の波長をλとすると、各辺がλ/4の長さの線路22eが正方形状に結合されて構成されている。第1端子22aから入力されたマイクロ波は線路22eを通過して等しく分割され、第2端子22b及び第3端子22cに出力される。第3端子22cに出力されるマイクロ波は第2端子22bに出力されるマイクロ波に対して90°位相が遅れる。第1端子22aから入力されたマイクロ波は、第4端子22dには出力されない。
The 3
第2端子22bと第1入力フィルタ30との間、及び第3端子22cと第2入力フィルタ32との間にはそれぞれDCカット用のコンデンサ24、26が接続されている。これは、後述する第1出力フィルタ38及び第2出力フィルタ40で変換されたDC電力が受信アンテナ20及びモニタ回路42側に出力されることを防止するためである。
DC cut
第1入力フィルタ30及び第2入力フィルタ32は、受信アンテナ20から入射したマイクロ波、つまり2.45GHz帯または5.8GHz帯の基本波を通過させ、第1整流回路34及び第2整流回路36で発生した高調波を遮断する。詳しくは、第1入力フィルタ30及び第2入力フィルタ32は、図示しないが、遮断する偶数次の高調波周波数において線路の電気長が1/4波長となる複数の開放スタブ、及び当該各開放スタブを接続する伝送線路から構成されており、当該開放スタブにより偶数次の高調波を遮断する。
The
第1整流回路34及び第2整流回路36は、第1入力フィルタ30及び第2入力フィルタ32を通過したマイクロ波を整流する。
第1整流回路34に接続されている第1出力フィルタ38と、第2整流回路36に接続されている第2出力フィルタ40とは、第1整流回路34及び第2整流回路36で整流されたマイクロ波をDC電力に変換して出力端子41へ出力する。また、基本波及び高調波を遮断する。第1出力フィルタ38及び第2出力フィルタ40で変換されたDC電力は出力端子41を介して集電回路14へ集電される。
The
The
第4端子22dとモニタ回路42とは、DCカット用のコンデンサ28を介して接続されている。モニタ回路42では、第1整流回路34及び第2整流回路36で反射された基本波を検出する。モニタ回路は整流方式に基づく検波回路であり、RF−DC変換により反射された基本波を検波電圧(電圧)に変換する。DCカット用のコンデンサ28は、モニタ回路42で変換された検波電圧が受信アンテナ20、第1整流回路34、及び第2整流回路36側に出力されることを防止するために設けられている。各モニタ回路42はモニタ部16に接続されており、モニタ部16でモニタすることができる。
The
このように接続された本発明に係るレクテナ12の作用について以下に説明する。
送信アンテナ2から送信されたマイクロ波は受信アンテナ20に照射される。受信アンテナ20から入力された基本波は、3dBハイブリッド回路22の第1端子22aから入力される。基本波は3dBハイブリッド回路22で2分割され、一方の基本波はコンデンサ24、第1入力フィルタ30を通過して第1整流回路34へ入力される。2分割された他方の基本波は、コンデンサ26、第2入力フィルタ32を通過して第2整流回路36へ入力される。ここで、第3端子22cには第1端子22aから各辺がλ/4の長さの線路22eを通過して出力されるので、第2整流回路36に入力される基本波の位相は第1整流回路34に入力される基本波に対して90°遅れる。
The operation of the
The microwave transmitted from the
第1整流回路34及び第2整流回路36へ入力された基本波はそれぞれ整流されて第1出力フィルタ38及び第2出力フィルタ40へ入力される。一方で、第1整流回路34及び第2整流回路36では基本波の反射や高調波が発生する。
まず、第1整流回路34及び第2整流回路36で反射された基本波は、第1入力フィルタ30及び第2入力フィルタ32を通過してそれぞれ第2端子22b及び第3端子22cから3dBハイブリッド回路22へ入力され、それぞれ2分割されて受信アンテナ20及びモニタ回路42へ出力される。第2端子22bから入力される反射された基本波の位相は受信アンテナ20端で変化しないが、第3端子22cから入力される反射された基本波はλ/4の長さの線路22eを通過するので、受信アンテナ20端では第1整流回路34で反射された基本波よりも位相が180°遅れる、つまり逆位相になり、受信アンテナ20端で反射された基本波が合成されて打ち消しあう。従って、受信アンテナ20からの再放射が抑制される。
The fundamental waves input to the
First, the fundamental wave reflected by the
次に、第1整流回路34及び第2整流回路36で発生した高調波は、第1入力フィルタ30及び第2入力フィルタ32で偶数次の高調波の通過が遮断されるので、奇数次の高調波が第1入力フィルタ30及び第2入力フィルタ32を通過して第2端子22b及び第3端子22cから3dBハイブリッド回路22へ入力され、それぞれ2分割されて受信アンテナ20及びモニタ回路42へ入力される。第2端子22bから入力された奇数次の高調波の位相は受信アンテナ20端で変化しないが、第3端子22cから入力された奇数次の高調波はλ/4の長さの線路22eを通過するので、受信アンテナ20端で第1整流回路34の同次の高調波よりも位相が180°遅れる、つまり逆位相になり受信アンテナ20端で合成されて打ち消しあうので、再放射が抑制される。
Next, the harmonics generated by the
第1整流回路34及び第2整流回路36で反射された基本波は3dBハイブリッド回路22で2分割されてモニタ回路42へ入力される。各モニタ回路42で検出した反射された基本波をモニタ部16に入力し、モニタ部16は各レクテナ12の故障検知を行う。ここで、モニタ回路42を使用した第1整流回路34及び第2整流回路36の故障検知について以下に説明する。
The fundamental wave reflected by the
第1整流回路34及び第2整流回路36が正常である場合、第1整流回路34から基本波の一部が反射され、反射された基本波はλ/4の線路22eを通過し、受信アンテナ20から入力された基本波に対して位相が90°遅れてモニタ回路42へ入力される。第2整流回路36から反射された一部の基本波の位相は変化しないので、モニタ回路42端で第1整流回路34及び第2整流回路36から反射された基本波は同位相となり、反射された基本波を合成した合成波の信号強度は、反射された全基本波の信号強度と略等しい大きさとなる。
When the
第1整流回路34または第2整流回路36がオープン故障またはショート故障した場合、第1整流回路34または第2整流回路36の故障した整流回路から全ての基本波が反射されるため、検波電圧は第1整流回路34及び第2整流回路36が正常の場合の検波電圧よりも大きくなる。
When the
また、第1整流回路34及び第2整流回路36がオープン故障またはショート故障した場合には、第1整流回路34及び第2整流回路36から全ての基本波が反射され、検波電圧は第1整流回路34及び第2整流回路36が正常の場合の検波電圧よりも大きくなる。
In addition, when the
モニタ部16では、モニタ回路42で検出された検波電圧が規定値よりも大きい場合に、整流回路の故障と判定して故障検知する。
第1整流回路34及び第2整流回路36で整流されたマイクロ波は第1出力フィルタ38及び第2出力フィルタ40でDC電力に変換され、集電回路14へ集電される。
When the detection voltage detected by the
The microwaves rectified by the
このように、本発明に係るレクテナによれば、3dBハイブリッド回路22の第1端子22aが接続された受信アンテナ20から入力されたマイクロ波が同位相で出力される第2端子22bに接続される第1整流回路34と、受信アンテナ20から入力されたマイクロ波の位相が90°遅れて出力される第3端子22cに接続される第2整流回路36とを備える。
Thus, according to the rectenna according to the present invention, the microwave input from the receiving
従って、受信アンテナ20から入力されたマイクロ波の基本波は3dBハイブリッド回路22で2分割されて第1整流回路34と第2整流回路36とに等しく入力され、第2整流回路36に入力される基本波の位相は第1整流回路34の位相に対して90°遅れ、第2整流回路36で反射された基本波は、3dBハイブリッド回路22を通過することにより受信アンテナ20端において第1整流回路34で反射される基本波に対して逆位相になり、合成されて打ち消しあうので、受信アンテナ20からの再放射は抑制される。
Therefore, the fundamental wave of the microwave input from the receiving
また、奇数次の高調波は第1入力フィルタ30及び第2入力フィルタ32を通過するが、第2整流回路36で発生した奇数次の高調波は3dBハイブリッド回路22を通過することにより第1整流回路34で発生した同次の高調波に対して受信アンテナ20端で逆位相となるため、受信アンテナ20端で合成されて打ち消しあい再放射が抑制される。
これにより、周囲の環境に対する電磁波の影響を抑制することができる。
The odd-order harmonics pass through the
Thereby, the influence of electromagnetic waves on the surrounding environment can be suppressed.
また、第1整流回路34及び第2整流回路36で発生する高調波のうち、奇数次の高調波は上述したようにハイブリッド回路22により合成されて打ち消されるので、第1入力フィルタ30及び第2入力フィルタ32は偶数次の高調波を遮断するだけでよく、第1入力フィルタ30及び第2入力フィルタ32を簡単な回路構成とすることができる。
Further, among the harmonics generated by the
さらに、3dBハイブリッド回路22の第4端子22dにモニタ回路42を接続することにより、第1整流回路34及び第2整流回路36で反射された基本波が3dBハイブリッド回路22を通過してモニタ回路42へ入力される。第1整流回路34または第2整流回路36がオープン故障またはショート故障している場合には故障した整流回路から全部の基本波が反射され、反射された基本波を合成した合成波を変換した検波電圧は、第1整流回路34及び第2整流回路36が正常な場合にモニタ回路42で検出される検波電圧よりも大きくなる。また、第1整流回路34及び第2整流回路36がオープン故障またはショート故障した場合、第1整流回路34及び第2整流回路36から全ての基本波が反射されるため、モニタ回路42で検出される検波電圧は、第1整流回路34及び第2整流回路36が正常な場合の検波電圧よりも大きくなる。
Further, by connecting the
従って、各モニタ回路42が接続されているモニタ部16では、各モニタ回路42で検出された検波電圧が入力されることにより、規定値より大きい検波電圧を出力したモニタ回路42を故障と判定するので、各レクテナ12に備えられている第1整流回路34及び第2整流回路36の自動故障検知が可能となり、受電システム6の健全性確認が容易となる。
Therefore, the
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では宇宙太陽光発電システムに使用される場合について説明したが、これに限られるものではない。
Although the description of the embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment.
For example, in the above embodiment, the case where it is used in a space solar power generation system has been described, but the present invention is not limited to this.
1 発電衛星
4 電力基地
6 受電システム
8 レクテナ装置
12 レクテナ
16 モニタ部(モニタ手段)
20 受信アンテナ(受信手段)
22 3dBハイブリッド回路(ハイブリッド回路)
22a 第1端子
22b 第2端子
22c 第3端子
22d 第4端子
30 第1入力フィルタ
32 第2入力フィルタ
34 第1整流回路
36 第2整流回路
42 モニタ回路(検波回路)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
20 Receiving antenna (receiving means)
22 3dB hybrid circuit (hybrid circuit)
Claims (4)
該受信手段で受信したマイクロ波を整流する第1及び第2整流回路と、
前記受信手段と前記第1及び第2整流回路との間に介装され、前記受信手段と前記第1整流回路との間ではマイクロ波が同位相のまま流れる一方、前記受信手段と前記第2整流回路との間ではマイクロ波が位相を90°遅らせて流れるよう構成されたハイブリッド回路と、
を備えたことを特徴とするレクテナ。 Receiving means for receiving microwaves;
First and second rectifier circuits for rectifying microwaves received by the receiving means;
Between the receiving means and the first and second rectifier circuits, microwaves flow in the same phase between the receiving means and the first rectifier circuit, while the receiving means and the second rectifier circuit. A hybrid circuit configured such that the microwave flows between the rectifier circuit and the phase delayed by 90 °;
Rectena, characterized by having
前記第1入力フィルタ及び前記第2入力フィルタは、偶数次の高調波を遮断することを特徴とする、請求項1に記載のレクテナ。 A first input filter is interposed between the hybrid circuit and the first rectifier circuit, and a second input filter is interposed between the hybrid circuit and the second rectifier circuit,
The rectenna according to claim 1, wherein the first input filter and the second input filter block even-order harmonics.
さらに検波回路に接続され、
該検波回路と前記第2整流回路との間ではマイクロ波が同位相のまま流れる一方、該検波回路と前記第1整流回路との間ではマイクロ波が位相を90°遅らせて流れるよう構成されたことを特徴とする、請求項1または2に記載のレクテナ。 The hybrid circuit is:
Furthermore, it is connected to the detection circuit,
The microwave flows in the same phase between the detection circuit and the second rectifier circuit, while the microwave flows between the detection circuit and the first rectifier circuit with a phase delayed by 90 °. The rectenna according to claim 1 or 2, characterized in that.
該レクテナ装置に接続され、前記各レクテナで変換された直流電力を集電する集電回路と、
該集電回路に接続され、直流電力を交流電力に変換して商用電源網に送電するDC−AC変換手段と、
前記各レクテナの前記検波回路が接続されるモニタ手段とを備え、
前記モニタ手段は、前記各検波回路で前記第1及び第2整流回路から反射されたマイクロ波の基本波を合成した合成波から検出した電圧値から、前記各レクテナの第1及び第2整流回路の故障を検出することを特徴とする、請求項3に記載のレクテナを用いた受電システム。 A rectenna device in which one or a plurality of the rectennas are arranged;
A current collecting circuit that is connected to the rectenna device and collects DC power converted by each rectenna;
DC-AC conversion means connected to the current collecting circuit, converting DC power to AC power and transmitting the AC power to a commercial power supply network;
Monitoring means to which the detection circuit of each rectenna is connected,
The monitoring means includes first and second rectifier circuits of each rectenna based on a voltage value detected from a combined wave obtained by combining the fundamental waves of the microwaves reflected from the first and second rectifier circuits by the detector circuits. The power receiving system using the rectenna according to claim 3, wherein a malfunction of the rectenna is detected.
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