JP2016201766A - フェーズドアレーアンテナの設計方法、フェーズドアレーアンテナおよび電力伝送システム - Google Patents
フェーズドアレーアンテナの設計方法、フェーズドアレーアンテナおよび電力伝送システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016201766A JP2016201766A JP2015082503A JP2015082503A JP2016201766A JP 2016201766 A JP2016201766 A JP 2016201766A JP 2015082503 A JP2015082503 A JP 2015082503A JP 2015082503 A JP2015082503 A JP 2015082503A JP 2016201766 A JP2016201766 A JP 2016201766A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electromagnetic field
- phased array
- array antenna
- spherical
- power transmission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 102
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 115
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 86
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 30
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 30
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 42
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 28
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 16
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 5
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
Description
本発明の第1実施形態に係るフェーズドアレーアンテナの設計方法について説明する。図1は、フェーズドアレーアンテナの設計方法の概要を示す模式図である。図2は、フェーズドアレーアンテナの設計方法の概要を示すフローチャートである。まず、球面波による平面波の展開係数を用いて球面放射波および球面吸収波を合成することにより、理想的なビーム電磁界(設計電磁界)の分布を得る(S11)。次に、設計電磁界の断面の振幅分布および位相分布を抽出する(S12)。
送受電アンテナの直径 Da=50m
送電距離 LT=10km
ビーム開き角 θ=0.57°
合成された球面波の最大次数 lmax=1508
ビームウェストの直径 Dw=24.81m
調整変数 σ=3
周波数 5.8GHz
ここで、図15(B)に示すように、第1サイドローブレベルを−40dBまで抑圧するために、調整変数σ=3としている。また、メインローブのヌル点間の角度をビーム開き角としている。
本発明の第2の実施形態に係るフェーズドアレーアンテナの設計方法について説明する。第2の実施形態では、次数mの高次モードの球面波を合成して球面波合成ビームを得る。図17は、次数m=1からm=4までの球面波合成ビームの電力密度分布を示している。図18は、次数m=1からm=4までの球面波合成ビームにおける電力密度分布のXY断面(ビームウェストでの断面)を示している。ここで、次数mの球面波合成ビームは、動径部分が球ベッセル関数である次数mの球面波を次数l=mからl=lmaxまで合成したものである。次数l,mのTEモードおよびTMモードの球面波に対する合成係数は展開係数alである。
本発明の第3の実施形態に係るフェーズドアレーアンテナの設計方法について説明する。第3の実施形態では、次数mが異なる球面波を合成して球面波合成ビームを得る。図20は、次数m=1からm=4までのTEモードの球面波合成ビームの電力密度分布を示している。図21は、次数m=1からm=4までのTEモードの球面波合成ビームにおける電力密度分布のXY断面を示している。ここでは、TEモードの球面波のみを合成して球面波合成ビームを形成している。他の条件は図17における条件と同様である。
図22は電力伝送システム20の模式図である。送電アンテナ21は上記の設計方法で設計されたフェーズドアレーアンテナである。受電アンテナ22は、送電アンテナ21から出力されるビーム電磁界23のビームウェストに配置されている。受電アンテナ22の受電面のサイズは実効的なビームウェストのサイズで規定されている。電力伝送システム20では、ビーム収集効率を低下させずに、受電アンテナ22の受電面のサイズを小さくすることができる。
11…アンテナ素子
12…可変増幅器
13…可変移相器
14…分配器
15…発振器
20,30,40…電力伝送システム
21,31,41…送電アンテナ
22,32,42…受電アンテナ
23,33,43…ビーム電磁界
44A,44B…マイクロ波ミラー
Claims (14)
- 複数の球面波を目的に応じて最適合成することにより設計電磁界の分布を得るステップと、
前記設計電磁界の断面における振幅分布および位相分布を得るステップと、
前記振幅分布および前記位相分布をフェーズドアレーアンテナに入力することにより、前記フェーズドアレーアンテナから出力される出力電磁界の分布を得るステップと、
前記出力電磁界の分布が前記設計電磁界の分布に近づくように前記フェーズドアレーアンテナの構成を調整するステップと、を備える、フェーズドアレーアンテナの設計方法。 - 前記設計電磁界の分布を得るステップで、球面波による平面波の展開係数に基づく合成係数を用いて、動径部分がjl(kr)のみで与えられる球ベッセル関数である球面波を合成する、請求項1に記載のフェーズドアレーアンテナの設計方法。
- 前記球面波の合成において、次数m=1の球面波を次数l=1からl=lmaxまで合成する、請求項2に記載のフェーズドアレーアンテナの設計方法。
- 前記球面波の合成において、次数m≧2の球面波を次数l=mからl=lmaxまで合成する、請求項2に記載のフェーズドアレーアンテナの設計方法。
- 前記球面波の合成において、次数mが異なる球面波を合成する、請求項2に記載のフェーズドアレーアンテナの設計方法。
- 前記合成係数は、球面波による平面波の展開係数に調整係数を乗じたものであり、
次数lの球面波に対する前記調整係数は、次数lが高次になるほど小さくなる、請求項2から5のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナの設計方法。 - 前記断面の法線は前記設計電磁界の伝搬方向に対して斜め方向を向く、請求項1から6のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナの設計方法。
- 請求項1から7のいずれかに記載のフェーズドアレーアンテナの設計方法を用いて設計される、フェーズドアレーアンテナ。
- 送電アンテナおよび受電アンテナを備え、
前記送電アンテナから前記受電アンテナに向けてビーム電磁界が出力され、
前記送電アンテナとして請求項8に記載のフェーズドアレーアンテナが使用される、電力伝送システム。 - 前記ビーム電磁界の分布はビームウェストを中心として対称な形状を有する、請求項9に記載の電力伝送システム。
- 前記ビーム電磁界の分布はビームウェストを有し
前記受電アンテナは前記ビームウェストに配置される、請求項9に記載の電力伝送システム。 - 前記ビーム電磁界の断面において、中心の電力密度は周辺の電力密度より低い、請求項9から11のいずれかに記載の電力伝送システム。
- 前記ビーム電磁界の断面の分布は制御に応じて変化する、請求項9から12のいずれかに記載の電力伝送システム。
- 前記送電アンテナの送電面または前記受電アンテナの受電面の法線のうち少なくとも一方は、前記ビーム電磁界の伝搬方向に対して斜め方向を向く、請求項9から13のいずれかに記載の電力伝送システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015082503A JP6554686B2 (ja) | 2015-04-14 | 2015-04-14 | フェーズドアレーアンテナの設計方法、フェーズドアレーアンテナおよび電力伝送システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015082503A JP6554686B2 (ja) | 2015-04-14 | 2015-04-14 | フェーズドアレーアンテナの設計方法、フェーズドアレーアンテナおよび電力伝送システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016201766A true JP2016201766A (ja) | 2016-12-01 |
JP6554686B2 JP6554686B2 (ja) | 2019-08-07 |
Family
ID=57423120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015082503A Active JP6554686B2 (ja) | 2015-04-14 | 2015-04-14 | フェーズドアレーアンテナの設計方法、フェーズドアレーアンテナおよび電力伝送システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6554686B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019113161A1 (en) * | 2017-12-05 | 2019-06-13 | Searete Llc | Non-gaussian beamforming for wireless power transfer optimization |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002095189A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Mitsubishi Electric Corp | 宇宙太陽光発電方法、そのシステム、発電衛星及び電力基地 |
JP2013211841A (ja) * | 2012-02-29 | 2013-10-10 | Kyoto Univ | 擬似多重極アンテナ |
-
2015
- 2015-04-14 JP JP2015082503A patent/JP6554686B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002095189A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Mitsubishi Electric Corp | 宇宙太陽光発電方法、そのシステム、発電衛星及び電力基地 |
JP2013211841A (ja) * | 2012-02-29 | 2013-10-10 | Kyoto Univ | 擬似多重極アンテナ |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019113161A1 (en) * | 2017-12-05 | 2019-06-13 | Searete Llc | Non-gaussian beamforming for wireless power transfer optimization |
US11183887B2 (en) | 2017-12-05 | 2021-11-23 | Searete Llc | Non-Gaussian beamforming for wireless power transfer optimization |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6554686B2 (ja) | 2019-08-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10727607B2 (en) | Horn antenna | |
CN108539417B (zh) | 一种圆极化轨道角动量反射阵天线 | |
JP6274295B1 (ja) | 電力伝送システム | |
Bhattacharyya et al. | A novel horn radiator with high aperture efficiency and low cross-polarization and applications in arrays and multibeam reflector antennas | |
CN107732464B (zh) | 一种多变量赋形波束天线的设计方法、系统和介质 | |
Blanco et al. | On the use of leaky wave phased arrays for the reduction of the grating lobe level | |
US5995057A (en) | Dual mode horn reflector antenna | |
JP6554686B2 (ja) | フェーズドアレーアンテナの設計方法、フェーズドアレーアンテナおよび電力伝送システム | |
Agastra et al. | Genetic algorithm optimization of high-efficiency wide-band multimodal square horns for discrete lenses | |
Abdrakhmanova et al. | Ultra-wideband vortex antenna array design for high capacity radio links | |
Matsumuro et al. | Effective beam forming of phased array antenna for efficient microwave power transmission | |
KR102418087B1 (ko) | 반사형 안테나 장치 및 그 설계방법 | |
Dong et al. | Generation of plane spiral orbital angular momentum microwave with ring dielectric resonator antenna | |
US10741917B2 (en) | Power division in antenna systems for millimeter wave applications | |
CN111403906B (zh) | 一种聚束型多模电磁涡旋发生器 | |
Zhang et al. | Structured radio beam for radar detection | |
Guo et al. | Analysis and design of leaky-wave antenna with low SLL based on half-mode SIW structure | |
Karim et al. | Strategies for selecting common elements excitations to configure multiple array patterns | |
Bhattacharyya et al. | Step-horn antenna with high aperture efficiency and low cross-polarisation | |
Bagheri et al. | Stable phase‐centre horn antenna using 3D printed dielectric rod for aperture efficiency improvement of space‐fed antennas | |
Li et al. | Spatial power combining of VLF umbrella antenna arrays with multi-delay lines | |
KR20130093985A (ko) | 개구면 변형 다중 모드 혼 안테나 및 이의 설계 방법 | |
CN113871898B (zh) | 多馈源共口径多模态轨道角动量涡旋电磁波复用产生方法 | |
US9543659B2 (en) | Reflector antenna device | |
Podilchak et al. | New leaky-wave antennas using surface-wave launchers and planar metallic grating lenses |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180413 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180419 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180611 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190419 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190514 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190613 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6554686 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |