JP2017041946A - Patch array antenna and power transmission system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a patch array antenna and a power transmission system that enable both power transmission and data communication and enable space saving.SOLUTION: A patch array antenna comprises a base plate and a plurality of antenna elements. The patch array antenna further comprises: a plurality of power meters provided corresponding to the respective antenna elements and measuring the amounts of received power of the respective antenna elements; a communication module for processing information included in communication radio waves received by the antenna elements; and a control unit for performing control to turn on/off interconnection between the power meters and communication module and the antenna elements on the basis of the amounts of received power of the antenna elements connected with the power meters. Then, the control unit connects an antenna element of which the amount of received power is relatively low among the plurality of antenna elements to the communication module and connects the remaining antenna elements to the power meters.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、複数のアンテナ素子が並べられて成るパッチアレイアンテナ、およびパッチアレイアンテナを備える送電システムに関する。   The present invention relates to a patch array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged, and a power transmission system including the patch array antenna.

平面アンテナにおいて、単一のアンテナ素子を同一面に並べて配置して高い指向性を実現したパッチアレイアンテナがある。パッチアレイアンテナは一般的に知られた半導体製造プロセスを用いて比較的安価に且つ大量に生産することが可能であるうえ、平面という形状特性から狭所への設置が可能である。したがって、近年、例えば車両や衛星などの移動体に供される通信用のアンテナあるいはレーダーとして注目されている。   As a planar antenna, there is a patch array antenna that realizes high directivity by arranging a single antenna element on the same plane. The patch array antenna can be produced at a relatively low cost and in large quantities by using a generally known semiconductor manufacturing process, and can be installed in a narrow space due to the shape characteristic of a plane. Therefore, in recent years, it has been attracting attention as a communication antenna or radar used for mobile objects such as vehicles and satellites.

ところで、特許文献１記載の送電装置のように、非接触による電力伝送が研究されている。非接触による電力伝送は送電のためのワイヤーハーネスを不要とすることができ、送電システムの重量の軽減やコストダウンに有利である。   By the way, like the power transmission device described in Patent Document 1, non-contact power transmission has been studied. Non-contact power transmission can eliminate the need for a wire harness for power transmission, which is advantageous for reducing the weight of the power transmission system and reducing costs.

特開２０１２−１７５７９８号公報JP 2012-175798 A

特許文献１記載の送電装置は、電力を送電する送電部と、パラメータ情報を通信する通信部がそれぞれ独立した通信装置として機能している。このような送電装置では、送電に用いられる無線機と、通信に用いられる無線機とを別個に用意しなければならず、限られた空間に無線機を配置する場合の妨げとなっていた。   In the power transmission device described in Patent Literature 1, a power transmission unit that transmits power and a communication unit that communicates parameter information function as independent communication devices. In such a power transmission device, a radio device used for power transmission and a radio device used for communication must be prepared separately, which has been an obstacle to arranging the radio devices in a limited space.

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、送電とデータの通信の両方を可能としつつ省スペース化が可能なパッチアレイアンテナを提供すること、ならびに、該パッチアレイアンテナを備える送電システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a patch array antenna capable of saving space while enabling both power transmission and data communication, and power transmission including the patch array antenna. The purpose is to provide a system.

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。   The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate a corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope of the invention. Not what you want.

上記目的を達成するために、本発明は、基板（１０）と、複数のアンテナ素子（１１）とを備え、複数のアンテナ素子が基板上に配列したパッチアレイアンテナであって、各々のアンテナ素子に対応して設けられ、アンテナ素子の受電量をそれぞれ計測する複数の電力計（１３）と、アンテナ素子が受信した通信用電波に含まれる情報を処理する通信モジュール（１４）と、電力計に接続されアンテナ素子の受電量に基づいて、電力計および通信モジュールと、アンテナ素子と、の間の相互接続のオンオフを制御する制御部（１５）と、をさらに備え、制御部は、複数のアンテナ素子のうち受電量が相対的に少ないアンテナ素子を通信モジュールに接続し、残りのアンテナ素子を電力計に接続することを特徴としている。   In order to achieve the above object, the present invention is a patch array antenna comprising a substrate (10) and a plurality of antenna elements (11), wherein the plurality of antenna elements are arranged on the substrate, and each antenna element A plurality of wattmeters (13) that respectively measure the amount of power received by the antenna elements, a communication module (14) that processes information included in the communication radio waves received by the antenna elements, and a wattmeter And a control unit (15) for controlling on / off of interconnection between the power meter and the communication module and the antenna element based on the amount of power received by the connected antenna element, and the control unit includes a plurality of antennas. Among the elements, an antenna element that receives a relatively small amount of power is connected to a communication module, and the remaining antenna elements are connected to a power meter.

これによれば、ひとつのパッチアレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子のうち、一部を通信用のアンテナに割り当て、残りを送電用のアンテナに割り当てることができる。このため、単一のパッチアレイアンテナにおいて、送電とデータの通信の両方を行うことができる。したがって、アンテナ設置の際の省スペース化を実現することができる。   According to this, some of the plurality of antenna elements constituting one patch array antenna can be assigned to the communication antenna, and the rest can be assigned to the power transmission antenna. For this reason, it is possible to perform both power transmission and data communication in a single patch array antenna. Therefore, space saving at the time of antenna installation can be realized.

また、開示された別の発明は、上記パッチアレイアンテナを備える受電アンテナ（１００）と、受電アンテナと対をなし、複数のアンテナ素子が配列して成る送電アンテナ（２００）と、を備えることを特徴とする送電システムであり、送電アンテナを構成する複数のアンテナ素子のうち、少なくとも一つが通信用電波を出力することが好ましい。   Further, another disclosed invention includes a power receiving antenna (100) including the patch array antenna, and a power transmitting antenna (200) which is paired with the power receiving antenna and includes a plurality of antenna elements arranged. The power transmission system is characterized in that at least one of a plurality of antenna elements constituting the power transmission antenna outputs a communication radio wave.

これによれば、送電とデータの通信の両方を、一対のパッチアレイアンテナだけで行うことができるので、受電アンテナと送電アンテナのいずれもが省スペース化の効果を奏する。   According to this, since both power transmission and data communication can be performed with only a pair of patch array antennas, both the power receiving antenna and the power transmitting antenna have an effect of space saving.

第１実施形態に係る送電システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing a schematic structure of a power transmission system concerning a 1st embodiment. 送受電およびデータ通信に用いる電波におけるアンテナ利得スペクトルと、周波数フィルタの透過特性を示す図である。It is a figure which shows the antenna gain spectrum in the electromagnetic wave used for power transmission / reception and data communication, and the transmission characteristic of a frequency filter. 送電システムの動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of a power transmission system. 第２実施形態に係る送電アンテナの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the power transmission antenna which concerns on 2nd Embodiment. 送電システムの動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of a power transmission system.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts.

（第１実施形態）
最初に、図１および図２を参照して、本実施形態に係る送電システムの概略構成について説明する。 (First embodiment)
Initially, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, schematic structure of the power transmission system which concerns on this embodiment is demonstrated.

図１に示すように、本実施形態における送電システム１０００は、受電アンテナ１００と送電アンテナ２００とを備えた非接触電力伝送システムである。この送電システム１０００は送電アンテナ２００から受電アンテナ１００へ無線方式による電力の供給を行うシステムであると同時に、後述するように同一のアンテナ１００，２００との間でデータの通信を行う。   As shown in FIG. 1, a power transmission system 1000 according to this embodiment is a non-contact power transmission system including a power receiving antenna 100 and a power transmitting antenna 200. The power transmission system 1000 is a system that supplies power from the power transmitting antenna 200 to the power receiving antenna 100 by a wireless method, and at the same time, performs data communication with the same antennas 100 and 200 as described later.

図１に示す受電アンテナ１００に接続される負荷とは、例えば車載の圧力センサや温度センサである。また、送電アンテナ２００に接続される電源は、例えば車載のバッテリやソーラーパネルである。すなわち、この送電システム１０００においては、電源から供給されるエネルギーが電磁波（電波）に変換されて送電アンテナ２００から受電アンテナ１００に出力され、受電アンテナ１００が受信した電磁波がふたたびエネルギーに変換されて負荷に供給されている。   The load connected to the power receiving antenna 100 illustrated in FIG. 1 is, for example, a vehicle-mounted pressure sensor or temperature sensor. Moreover, the power supply connected to the power transmission antenna 200 is, for example, an in-vehicle battery or a solar panel. That is, in the power transmission system 1000, energy supplied from the power source is converted into electromagnetic waves (radio waves) and output from the power transmission antenna 200 to the power receiving antenna 100, and the electromagnetic waves received by the power receiving antenna 100 are converted again into energy and loaded. Has been supplied to.

同時に、受電アンテナ１００および送電アンテナ２００にそれぞれ接続された外部ＥＣＵの間で電波によるデータ通信が可能になっている。このような送電システム１０００は、例えばエンジンルーム内に配置されたバッテリとセンサとをワイアレスで通信可能かつ給電可能に相互に接続するものである。   At the same time, data communication by radio waves is possible between the external ECUs connected to the power receiving antenna 100 and the power transmitting antenna 200, respectively. Such a power transmission system 1000 connects, for example, a battery and a sensor arranged in an engine room so that they can communicate wirelessly and can supply power.

以下、受電アンテナ１００および送電アンテナ２００の構成について説明する。   Hereinafter, configurations of the power receiving antenna 100 and the power transmitting antenna 200 will be described.

本実施形態における受電アンテナ１００は、図１に示すように、基板１０と基板１０上に規則正しく配列したアンテナ素子１１と、を備えている。アンテナ素子１１は例えば銅製であり、所定の形状にパターニングされている。アンテナ素子１１は基板１０上に例えば４×４の行列状に配置されており、パッチアレイアンテナを構成している。図１においてはそのうち４つのアンテナ素子１１ａ〜１１ｄを図示している。アンテナ素子１１は後述の送電アンテナ２００が送信する送電用電波を受信して電力を負荷に供給するとともに、データ通信用の通信用電波を受信可能になっている。アンテナ素子１１の形状や大きさ、隣り合うアンテナ素子１１との間隔および配線パターンは、この送電システム１０００が用いられる状況に応じて最適化されているものとし、ここでは詳細の説明を省略する。   As shown in FIG. 1, the power receiving antenna 100 in the present embodiment includes a substrate 10 and antenna elements 11 regularly arranged on the substrate 10. The antenna element 11 is made of copper, for example, and is patterned into a predetermined shape. The antenna elements 11 are arranged on the substrate 10 in a 4 × 4 matrix, for example, and constitute a patch array antenna. In FIG. 1, four of the antenna elements 11a to 11d are shown. The antenna element 11 receives a power transmission radio wave transmitted by a power transmission antenna 200 described later, supplies power to a load, and can receive a communication radio wave for data communication. The shape and size of the antenna element 11, the distance between adjacent antenna elements 11, and the wiring pattern are optimized according to the situation in which the power transmission system 1000 is used, and detailed description thereof is omitted here.

さらに受電アンテナ１００は、三路スイッチＳＷ、整流回路１２、電力計１３、受電側通信モジュール１４および制御部１５を備えている。   The power receiving antenna 100 further includes a three-way switch SW, a rectifier circuit 12, a power meter 13, a power receiving side communication module 14, and a control unit 15.

三路スイッチＳＷは各アンテナ素子１１に接続されている。三路スイッチＳＷはアンテナ素子１１の接続先を整流回路１２あるいは受電側通信モジュール１４のいずれかに切り替えるスイッチであり、一般的に知られたリレーを採用しても良いし、半導体基板上にＸＯＲゲートを構成することで実現しても良い。なお、図１においては、アンテナ素子１１ａ〜１１ｄに三路スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がそれぞれ対応している。   The three-way switch SW is connected to each antenna element 11. The three-way switch SW is a switch for switching the connection destination of the antenna element 11 to either the rectifier circuit 12 or the power receiving side communication module 14, and a generally known relay may be adopted, or an XOR on a semiconductor substrate. You may implement | achieve by comprising a gate. In FIG. 1, the three-way switches SW1 to SW4 correspond to the antenna elements 11a to 11d, respectively.

整流回路１２は、三路スイッチＳＷを介して、各アンテナ素子１１にそれぞれ接続されている。三路スイッチＳＷはアンテナ素子１１が電波を受けて生じる電流を整流する回路であり、一般的に知られた回路として構成することができる。   The rectifier circuit 12 is connected to each antenna element 11 via a three-way switch SW. The three-way switch SW is a circuit that rectifies a current generated when the antenna element 11 receives radio waves, and can be configured as a generally known circuit.

電力計１３は、整流回路１２の後段に取り付けられ、対応した各アンテナ素子１１が受電した受電量を計測している。電力計１３も一般的に知られたものを採用することができるので、回路に関する詳しい説明を省略する。すべての電力計１３は後述する制御部１５に通信可能に接続されており、対応するアンテナ素子１１が受電した受電量を制御部１５に対して出力している。センサ等の負荷は、三路スイッチＳＷ、整流回路１２および電力計１３を介してアンテナ素子１１に接続されつつ電力が供給されている。   The wattmeter 13 is attached to the subsequent stage of the rectifier circuit 12 and measures the amount of power received by the corresponding antenna element 11. Since the wattmeter 13 can adopt a generally known one, a detailed description of the circuit is omitted. All wattmeters 13 are communicably connected to a control unit 15 described later, and output the amount of power received by the corresponding antenna element 11 to the control unit 15. A load such as a sensor is supplied with power while being connected to the antenna element 11 via the three-way switch SW, the rectifier circuit 12 and the wattmeter 13.

受電側通信モジュール１４は、三路スイッチＳＷを介してすべてのアンテナ素子１１に接続されている。三路スイッチＳＷは、アンテナ素子１１を整流回路１２と受電側通信モジュール１４のいずれとを接続するかを切り替えるスイッチであり、アンテナ素子１１が整流回路１２に接続されている場合、受電側通信モジュール１４はアンテナ素子１１との接続が切断されている。逆にいえば、アンテナ素子１１が受電側通信モジュール１４に接続されている場合、整流回路１２はアンテナ素子１１との接続が切断されている。   The power receiving side communication module 14 is connected to all the antenna elements 11 via the three-way switch SW. The three-way switch SW is a switch for switching between the rectifier circuit 12 and the power receiving side communication module 14 to which the antenna element 11 is connected. When the antenna element 11 is connected to the rectifying circuit 12, the power receiving side communication module 14 is disconnected from the antenna element 11. Conversely, when the antenna element 11 is connected to the power receiving side communication module 14, the rectifier circuit 12 is disconnected from the antenna element 11.

受電側通信モジュール１４とアンテナ素子１１とが接続されているとき、受電側通信モジュール１４は、アンテナ素子１１が受信した通信用電波に含まれる情報を処理して外部のＥＣＵに出力している。なお、本実施形態における受電側通信モジュール１４は、単体のモジュールとして構成され、すべてのアンテナ素子１１から延びた配線がひとつの受電側通信モジュール１４に入力されている。受電側通信モジュール１４が特許請求の範囲に記載の通信モジュールに相当する。   When the power receiving side communication module 14 and the antenna element 11 are connected, the power receiving side communication module 14 processes information included in the communication radio wave received by the antenna element 11 and outputs the information to an external ECU. In addition, the power receiving side communication module 14 in this embodiment is comprised as a single module, and the wiring extended from all the antenna elements 11 is input into the one power receiving side communication module 14. FIG. The power receiving side communication module 14 corresponds to the communication module recited in the claims.

制御部１５は三路スイッチＳＷのオンオフを制御している。具体的には、電力計１３により計測される各アンテナ素子１１に対応する受電量に基づいて、アンテナ素子１１の接続先を、整流回路１２と受電側通信モジュール１４とで切り替えている。制御部１５はすべての電力計１３と通信可能に接続され、電力計１３により計測された各アンテナ素子１１の受電量を保持する。そして、すべてのアンテナ素子１１のうち、最も受電量が少ないアンテナ素子１１に対応する三路スイッチＳＷについて、アンテナ素子１１の接続先を受電側通信モジュール１４に設定する。一方、残りのアンテナ素子１１の接続先は整流回路１２に接続する。   The control unit 15 controls on / off of the three-way switch SW. Specifically, the connection destination of the antenna element 11 is switched between the rectifier circuit 12 and the power-receiving-side communication module 14 based on the amount of power received corresponding to each antenna element 11 measured by the wattmeter 13. The control unit 15 is communicably connected to all the wattmeters 13 and holds the amount of power received by each antenna element 11 measured by the wattmeter 13. And the connection destination of the antenna element 11 is set to the power receiving side communication module 14 about the three-way switch SW corresponding to the antenna element 11 with the least power reception amount among all the antenna elements 11. On the other hand, the remaining antenna elements 11 are connected to the rectifier circuit 12.

これにより、受電アンテナ１００にあっては、各アンテナ素子１１の受電量が計測された所定条件において、最も受電量が少ないアンテナ素子１１は受電側通信モジュール１４に接続されて通信用アンテナとして機能する。残りのアンテナ素子１１は整流回路１２や電力計１３を介して負荷に接続されて送電に供される。図１においてはアンテナ素子１１ｄに接続された三路スイッチＳＷ４が受電側通信モジュール１４側にオンされており、アンテナ素子１１ａ〜１１ｃに接続された三路スイッチＳＷ１〜３が整流回路１２側にオンされている。つまり、アンテナ素子１１ｄが通信用アンテナとして機能している。   Thereby, in the power receiving antenna 100, the antenna element 11 having the smallest power receiving amount is connected to the power receiving side communication module 14 and functions as a communication antenna under a predetermined condition in which the power receiving amount of each antenna element 11 is measured. . The remaining antenna elements 11 are connected to a load via a rectifier circuit 12 and a wattmeter 13 and used for power transmission. In FIG. 1, the three-way switch SW4 connected to the antenna element 11d is turned on to the power receiving side communication module 14, and the three-way switches SW1 to SW3 connected to the antenna elements 11a to 11c are turned on to the rectifier circuit 12 side. Has been. That is, the antenna element 11d functions as a communication antenna.

一方、本実施形態における送電アンテナ２００は、図１に示すように、基板２０と基板２０上に規則正しく配列したアンテナ素子２１と、を備えている。アンテナ素子２１は例えば銅製であり、所定の形状にパターニングされている。アンテナ素子２１は基板２０上に例えば４×４の行列状に配置されており、パッチアレイアンテナを構成している。図１においてはそのうち４つのアンテナ素子２１ａ〜２１ｄを図示している。アンテナ素子２１は受電アンテナ１００に向けて送電用電波を送信して電力を非接触で供給するとともに、データ通信用の通信用電波を送信可能になっている。アンテナ素子２１の形状や大きさ、隣り合うアンテナ素子２１との間隔および配線パターンは、この送電システム１０００が用いられる状況に応じて最適化されているものとし、ここでは詳細の説明を省略する。   On the other hand, as shown in FIG. 1, the power transmitting antenna 200 in the present embodiment includes a substrate 20 and antenna elements 21 regularly arranged on the substrate 20. The antenna element 21 is made of copper, for example, and is patterned into a predetermined shape. The antenna elements 21 are arranged on the substrate 20 in a 4 × 4 matrix, for example, and constitute a patch array antenna. In FIG. 1, four of the antenna elements 21a to 21d are shown. The antenna element 21 transmits a power transmission radio wave toward the power receiving antenna 100 to supply power in a contactless manner, and can transmit a communication radio wave for data communication. The shape and size of the antenna element 21, the distance between adjacent antenna elements 21, and the wiring pattern are optimized according to the situation in which the power transmission system 1000 is used, and detailed description thereof is omitted here.

なお、本実施形態における送電アンテナ２００では、送電用電波を出力するアンテナ素子２１は固定であり、図１に示すアンテナ素子２１ａ〜２１ｃが送電用のアンテナ素子２１に割り当てされている。換言すれば、通信用電波を出力するアンテナ素子２１も固定であって、図１に示すアンテナ素子２１ｄがデータ通信用のアンテナ素子２１に割り当てられている。   In the power transmission antenna 200 according to the present embodiment, the antenna element 21 that outputs a radio wave for power transmission is fixed, and the antenna elements 21a to 21c illustrated in FIG. 1 are assigned to the antenna element 21 for power transmission. In other words, the antenna element 21 that outputs a communication radio wave is also fixed, and the antenna element 21d shown in FIG. 1 is assigned to the antenna element 21 for data communication.

送電アンテナ２００は、発振器２２、アンプ２３、送電側通信モジュール２４および周波数フィルタ２５を備えている。   The power transmission antenna 200 includes an oscillator 22, an amplifier 23, a power transmission side communication module 24, and a frequency filter 25.

発振器２２はバッテリ等の電源に接続され、所定の周波数Ｆでアンテナ利得が最大値となる高周波を生成している。発振器２２は一般的に知られた種々の発振器を採用することができる。例えば水晶振動子やセラミック発振子を利用して発振させる固体振動型の発振器を用いても良いし、ＣＲ回路やＬＣ回路により発振を実現しても良い。発振周波数は送電システム１０００の用途によって適宜設定されるべきであるが、例えばＳバンドのマイクロ波を採用する場合には、Ｆ≒２．４５ＧＨｚである。   The oscillator 22 is connected to a power source such as a battery, and generates a high frequency at which the antenna gain becomes a maximum value at a predetermined frequency F. Various commonly known oscillators can be adopted as the oscillator 22. For example, a solid vibration type oscillator that oscillates using a crystal resonator or a ceramic resonator may be used, or oscillation may be realized by a CR circuit or an LC circuit. The oscillation frequency should be set as appropriate depending on the application of the power transmission system 1000. For example, when an S-band microwave is employed, F≈2.45 GHz.

アンプ２３は発振器２２に接続され、発振された電源電圧を増幅している。増幅された電圧はアンテナ素子２１ａ〜２１ｃに入力され、送電用電波としてアンテナ素子２１から出力される。   The amplifier 23 is connected to the oscillator 22 and amplifies the oscillated power supply voltage. The amplified voltage is input to the antenna elements 21a to 21c and output from the antenna element 21 as a power transmission radio wave.

一方、アンテナ素子２１ｄには周波数フィルタ２５を介して送電側通信モジュール２４が接続されている。送電側通信モジュール２４は、図１に示すように、外部ＥＣＵに接続されており、アンテナ素子２１ｄから出力すべき通信用電波に重畳させるデータを生成している。送電側通信モジュール２４により生成されたデータは、周波数フィルタ２５において、発振器２２により発振した電圧に重畳された後にアンテナ素子２１ｄに入力され、通信用電波として出力される。   On the other hand, the power transmission side communication module 24 is connected to the antenna element 21d through the frequency filter 25. As shown in FIG. 1, the power transmission side communication module 24 is connected to an external ECU, and generates data to be superimposed on a communication radio wave to be output from the antenna element 21d. The data generated by the power transmission side communication module 24 is superimposed on the voltage oscillated by the oscillator 22 in the frequency filter 25, then input to the antenna element 21 d and output as communication radio waves.

ここで、周波数フィルタ２５は、発振器２２が規定するアンテナ利得が最大となる周波数Ｆを除く周波数のいずれかを抽出するナローバンドフィルタの機能を有している。具体的には、図２に示すように、発振器２２により生成される信号のスペクトルは、周波数Ｆをアンテナ利得のピークをとる周波数としつつ裾を引くような形状となる。すなわち、周波数Ｆを中心にアンテナ利得が比較的高い周波数が存在する。送電用電波には利得が最大となる周波数Ｆを用いるが、通信用電波としては、図２に示す通史可能利得以上を確保できればよいから、周波数の下限Ｘ以上、上限Ｙ以下であれば良い。周波数フィルタ２５は、周波数Ｆを除く、Ｘ以上Ｙ以下の所定の周波数を選択的に透過させるナローバンドフィルタである。送電側通信モジュール２４によって生成された通信用のデータは、周波数フィルタ２５によって所定周波数に設定された通信用電波に重畳してアンテナ素子２１から出力される。   Here, the frequency filter 25 has a function of a narrow band filter that extracts any frequency except the frequency F at which the antenna gain defined by the oscillator 22 is maximized. Specifically, as shown in FIG. 2, the spectrum of the signal generated by the oscillator 22 is shaped so as to have a tail while the frequency F is a frequency at which the antenna gain is peaked. That is, there is a frequency with a relatively high antenna gain centered on the frequency F. The frequency F at which the gain is maximized is used for the power transmission radio wave. However, as the radio wave for communication, it is only necessary to ensure a history gain or higher shown in FIG. The frequency filter 25 is a narrow band filter that selectively transmits a predetermined frequency of X or more and Y or less excluding the frequency F. The communication data generated by the power transmission side communication module 24 is output from the antenna element 21 while being superimposed on the communication radio wave set to a predetermined frequency by the frequency filter 25.

次に、図３を参照して、本実施形態にかかる送電システム１０００の動作フローについて説明する。   Next, an operation flow of the power transmission system 1000 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、図３に示すように、ステップＳ１０が実行される。ステップＳ１０は、送電アンテナ２００が例えばＳバンドの送電用電波を、アンテナ素子２１ｄを除くすべてのアンテナ素子２１から出力するステップである。   First, as shown in FIG. 3, step S10 is executed. Step S10 is a step in which the power transmission antenna 200 outputs, for example, S-band power transmission radio waves from all the antenna elements 21 except the antenna element 21d.

次いで、ステップＳ１１が実行される。ステップＳ１１は、受電アンテナ１００における制御部１５が、送電アンテナ２００から送電終了の旨を通知する送電終了通知を受信しているか否かを判定するステップである。送電アンテナ２００がデータ通信用のアンテナ素子２１ｄから送電終了通知を出力している場合はステップＳ１１においてＹＥＳ判定となる。この場合、送電アンテナ２００は送電用電波の出力を停止して本フローは終了する。   Next, step S11 is executed. Step S <b> 11 is a step of determining whether or not the control unit 15 in the power receiving antenna 100 has received a power transmission end notification for notifying the end of power transmission from the power transmitting antenna 200. If the power transmission antenna 200 has output a power transmission end notification from the antenna element 21d for data communication, a YES determination is made in step S11. In this case, the power transmission antenna 200 stops the output of the power transmission radio wave and this flow ends.

一方、ＮＯ判定の場合はステップＳ１２が実行される。ステップＳ１２は、制御部１５が、受電アンテナ１００におけるすべての三路スイッチＳＷを、整流回路１２側にオンするステップである。すなわち、ステップにより、受電アンテナ１００におけるすべてのアンテナ素子１１が整流回路１２ひいては電力計１３に接続される。   On the other hand, if the determination is NO, step S12 is executed. Step S12 is a step in which the control unit 15 turns on all the three-way switches SW in the power receiving antenna 100 to the rectifier circuit 12 side. That is, according to the step, all the antenna elements 11 in the power receiving antenna 100 are connected to the rectifier circuit 12 and thus to the wattmeter 13.

次いで、ステップＳ１３が実行される。ステップＳ１３は、送電アンテナ２００が出力する送電用電波を受電アンテナ１００におけるすべてのアンテナ素子１１で受信し、電力計１３がその各アンテナ素子１１における受電量を計測するステップである。   Next, step S13 is executed. Step S <b> 13 is a step in which power transmission radio waves output from the power transmission antenna 200 are received by all the antenna elements 11 in the power receiving antenna 100, and the wattmeter 13 measures the amount of power received by each antenna element 11.

次いで、ステップＳ１４が実行される。ステップＳ１４は、制御部１５が、受電量の最小になるアンテナ素子１１を決定するステップである。制御部１５にはすべての電力計１３が接続されており、各電力計１３に対応するアンテナ素子１１が受電する電力量に関する情報が入力されている。制御部１５は、最小の受電量が計測された電力計１３を割り出し、対応するアンテナ素子１１を決定する。この説明では、例えば図１に示すアンテナ素子１１ｄにおいて、最小の受電量が計測されたと仮定する。   Next, step S14 is executed. Step S14 is a step in which the control unit 15 determines the antenna element 11 that minimizes the amount of power received. All wattmeters 13 are connected to the control unit 15, and information regarding the amount of power received by the antenna element 11 corresponding to each wattmeter 13 is input. The control unit 15 determines the wattmeter 13 in which the minimum amount of received power is measured, and determines the corresponding antenna element 11. In this description, for example, it is assumed that the minimum power reception amount is measured in the antenna element 11d shown in FIG.

次いで、ステップＳ１５が実行される。ステップＳ１５は、受電量が最小になるアンテナ素子１１（この例ではアンテナ素子１１ｄに相当する）の接続先を受電側通信モジュール１４に切り替えるステップである。具体的には、制御部１５が、ステップＳ１２において整流回路１２側にオンされていた三路スイッチＳＷ４を、受電側通信モジュール１４側にオンするように制御する。これにより、アンテナ素子１１ｄは受電側通信モジュール１４に接続された状態となり、受電用電波を受信できる状態となる。   Next, step S15 is executed. Step S15 is a step of switching the connection destination of the antenna element 11 (corresponding to the antenna element 11d in this example) that minimizes the power reception amount to the power-receiving-side communication module 14. Specifically, the control unit 15 controls the three-way switch SW4 that has been turned on to the rectifier circuit 12 side in step S12 to be turned on to the power receiving side communication module 14 side. As a result, the antenna element 11d is connected to the power-receiving-side communication module 14, and can receive the power-receiving radio waves.

次いで、ステップＳ１６が実行される。ステップＳ１６は送電アンテナ２００が通信用電波を出力するステップである。なお、ステップＳ１６は必ずしもステップＳ５の後に実行されるべきステップではなく、ステップＳ１１と同時であっても良い。ステップＳ１５において受電アンテナ１００が通信用電波を受信できる状態になっていればステップＳ１６に示す通信用電波の出力はどのタイミングで実行されても良い。   Next, step S16 is executed. Step S16 is a step in which the power transmission antenna 200 outputs communication radio waves. Note that step S16 is not necessarily performed after step S5, and may be performed simultaneously with step S11. If the power receiving antenna 100 is ready to receive communication radio waves in step S15, the communication radio wave output shown in step S16 may be executed at any timing.

次いで、ステップＳ１７が実行される。ステップＳ１７は、制御部１５が、ステップＳ１５の実行後の経過時間を計測し、所定の時間が経過したか否かを判定するステップである。ステップＳ１７実行時に、ステップＳ１５終了後、予め決められた一定の時間が経過していない場合にはＮＯ判定となるステップＳ１７を繰り返す。一方、一定の時間が経過している場合にはステップＳ１０に戻る。ステップＳ１２〜Ｓ１５が実行されることによって、再び受電量が最小になるアンテナ素子１１が決定されて、該当するアンテナ素子１１がデータ通信用のアンテナ素子１１として選択されることになる。   Next, step S17 is executed. Step S17 is a step in which the control unit 15 measures the elapsed time after the execution of step S15 and determines whether or not a predetermined time has elapsed. When step S17 is executed, step S17, which is a NO determination, is repeated when a predetermined time has not elapsed after step S15. On the other hand, if a certain time has elapsed, the process returns to step S10. By executing steps S12 to S15, the antenna element 11 that minimizes the amount of power received is determined again, and the corresponding antenna element 11 is selected as the antenna element 11 for data communication.

次に、本実施形態に係る送電システム１０００を採用することによる作用効果について説明する。   Next, the effect by employ | adopting the power transmission system 1000 which concerns on this embodiment is demonstrated.

この送電システム１０００においては、受電アンテナ１００および送電アンテナ２００において、ひとつのパッチアレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子１１，２１のうち、一部を通信用のアンテナに割り当て、残りを送電用のアンテナに割り当てることができる。このため、単一のパッチアレイアンテナにおいて、送電とデータの通信の両方を行うことができる。したがって、アンテナ設置の際の省スペース化を実現することができる。   In the power transmission system 1000, in the power receiving antenna 100 and the power transmitting antenna 200, a part of the plurality of antenna elements 11 and 21 constituting one patch array antenna is assigned to a communication antenna, and the rest is a power transmission antenna. Can be assigned to. For this reason, it is possible to perform both power transmission and data communication in a single patch array antenna. Therefore, space saving at the time of antenna installation can be realized.

また、この送電システム１０００においては、通信用に割り当てられるアンテナ素子１１について、一定時間の経過毎に改めて受電量の最小となるアンテナ素子１１を選定するようになっている。換言すれば、制御部１５は、アンテナ素子１１の受電量を定期的に取得し、受電量が最小となるアンテナ素子１１を都度選択して、該当するアンテナ素子１１を受電側通信モジュール１４に接続する。   In this power transmission system 1000, the antenna element 11 that minimizes the amount of power received is selected every time a certain period of time has passed for the antenna elements 11 assigned for communication. In other words, the control unit 15 periodically acquires the received power amount of the antenna element 11, selects the antenna element 11 having the smallest received power amount each time, and connects the corresponding antenna element 11 to the power receiving side communication module 14. To do.

各アンテナ素子１１における受電量は、外乱ノイズや送電システム１０００が置かれる状況によって一定しないことが普通である。本実施形態における送電システム１０００では、受電量が最小となるアンテナ素子１１を都度選択して通信用に切り替えるので、状況に応じて通信用のアンテナ素子１１を選択できる。換言すれば、送電システム１０００の受電量を最大に維持しつつデータ通信と送受電の両方を行うことができる。   Normally, the amount of power received by each antenna element 11 is not constant depending on the disturbance noise and the situation where the power transmission system 1000 is placed. In the power transmission system 1000 according to the present embodiment, the antenna element 11 that minimizes the amount of received power is selected and switched for communication, so that the communication antenna element 11 can be selected according to the situation. In other words, both data communication and power transmission / reception can be performed while maintaining the power reception amount of the power transmission system 1000 to the maximum.

また、この送電システム１０００においては、送電用電波の周波数として、アンテナ利得が極大となる周波数Ｆを選択する。そして、通信用電波の周波数として、図２に示す周波数Ｆを除くＸ以上Ｙ以下の周波数が選択される。これによれば、送電には最大のアンテナ利得を確保しつつ、通信においてもアンテナ利得が通信可能利得以上を確保することができるので、送電システム１０００の受電量を最大に維持しつつデータ通信と送受電の両方を行うことができる。   In the power transmission system 1000, the frequency F at which the antenna gain is maximized is selected as the frequency of the power transmission radio wave. Then, as the frequency of the communication radio wave, a frequency not less than X and not more than Y excluding the frequency F shown in FIG. According to this, since it is possible to ensure the maximum antenna gain for power transmission and also ensure that the antenna gain is equal to or greater than the communicable gain in communication, it is possible to perform data communication while maintaining the power reception amount of the power transmission system 1000 at the maximum. Both power transmission and reception can be performed.

（第２実施形態）
第１実施形態では、送電アンテナ２００について、予めデータ通信に用いられるアンテナ素子２１ｄが決められた例を説明したが、受電アンテナ１００と同様に、送電システム１０００が置かれた状況によって都度選択されるようにしても良い。 (Second Embodiment)
In the first embodiment, an example in which the antenna element 21d used for data communication is determined in advance for the power transmission antenna 200 has been described. You may do it.

具体的には、本実施形態における送電アンテナ２１０は、図４に示すように、各アンテナ素子２１ａ〜２１ｄにそれぞれ対応する三路スイッチＲＬ５〜ＲＬ８を有している。この三路スイッチＲＬは、アンテナ素子２１の接続先として、アンプ２３と周波数フィルタ２５のいずれかが選択されるように構成されている。三路スイッチＲＬのオンオフの切り替えは図示しないマイコンにより制御される。マイコンは自身が有するプログラムもしくは外部ＥＣＵからの指令により三路スイッチＲＬのオンオフの制御と送電側通信モジュール２４の動作の制御を行う。アンテナ素子２１がアンプ２３に接続される状態では該当するアンテナ素子２１は送電用であり、アンテナ素子２１が周波数フィルタ２５ひいては送電側通信モジュール２４に接続される状態では該当するアンテナ素子２１は通信用となる。なお、受電アンテナ１００は第１実施形態と同一の構成である。   Specifically, as shown in FIG. 4, the power transmission antenna 210 in the present embodiment includes three-way switches RL5 to RL8 corresponding to the antenna elements 21a to 21d, respectively. The three-way switch RL is configured such that either the amplifier 23 or the frequency filter 25 is selected as the connection destination of the antenna element 21. The on / off switching of the three-way switch RL is controlled by a microcomputer (not shown). The microcomputer controls the on / off of the three-way switch RL and the operation of the power transmission side communication module 24 in accordance with a program owned by the microcomputer or a command from an external ECU. When the antenna element 21 is connected to the amplifier 23, the corresponding antenna element 21 is for power transmission. When the antenna element 21 is connected to the frequency filter 25 and thus to the power transmission side communication module 24, the corresponding antenna element 21 is for communication. It becomes. The power receiving antenna 100 has the same configuration as that of the first embodiment.

図５を参照して送電アンテナ２１０を備える送電システム１１００の動作フローを説明する。   An operation flow of the power transmission system 1100 including the power transmission antenna 210 will be described with reference to FIG.

まず、図５に示すように、ステップＳ２０が実行される。ステップＳ２０は、第１実施形態におけるステップＳ１１に相当し、受電アンテナ１００における制御部１５が、送電アンテナ２１０から送電終了の旨を通知する送電終了通知を受信しているか否かを判定するステップである。送電アンテナ２１０がデータ通信用のアンテナ素子２１ｄから送電終了通知を出力している場合はステップＳ２０においてＹＥＳ判定となる。この場合、送電アンテナ２１０は送電用電波の出力を停止して本フローは終了する。   First, as shown in FIG. 5, step S20 is executed. Step S20 corresponds to step S11 in the first embodiment, and is a step of determining whether or not the control unit 15 in the power receiving antenna 100 has received a power transmission end notification from the power transmitting antenna 210 to notify the end of power transmission. is there. If the power transmission antenna 210 outputs a power transmission end notification from the antenna element 21d for data communication, a YES determination is made in step S20. In this case, the power transmission antenna 210 stops the output of the power transmission radio wave and this flow ends.

一方、ステップＳ２０がＮＯ判定の場合は、ステップＳ２１が実行される。ステップＳ２１は送電アンテナ２１０の有するアンテナ素子２１のうち、任意のひとつを送電側通信モジュール２４に接続して通信用に設定するステップである。例えば図４に示すように、アンテナ素子２１ｄに対応する三路スイッチＲＬ８が周波数フィルタ２５側にオンしてアンテナ素子２１ｄと送電側通信モジュール２４とを接続する。   On the other hand, if step S20 is NO, step S21 is executed. Step S21 is a step in which any one of the antenna elements 21 of the power transmission antenna 210 is connected to the power transmission side communication module 24 and set for communication. For example, as shown in FIG. 4, the three-way switch RL8 corresponding to the antenna element 21d is turned on to the frequency filter 25 side to connect the antenna element 21d and the power transmission side communication module 24.

次いで、ステップＳ２２が実行される。ステップＳ２２は、第１実施形態において図３で説明したステップＳ１２およびステップＳ１３に相当する。   Next, step S22 is executed. Step S22 corresponds to step S12 and step S13 described in FIG. 3 in the first embodiment.

次いで、ステップＳ２３が実行される。ステップＳ２３は、第１実施形態において図３で説明したステップＳ１４に相当する。ステップＳ２３の終了時点において、ステップＳ２１で任意のひとつのアンテナ素子を通信用に設定した状態において、受電量が最小になる受電アンテナ１００におけるアンテナ素子１１が決定される。   Next, step S23 is executed. Step S23 corresponds to step S14 described in FIG. 3 in the first embodiment. At the end of step S23, the antenna element 11 in the power receiving antenna 100 that minimizes the amount of power received is determined in a state where any one antenna element is set for communication in step S21.

次いで、ステップＳ２４が実行される。ステップＳ２４は、送電アンテナ２１０におけるアンテナ素子２１の全てについて、各アンテナ素子２１がそれぞれ通信用に設定された状態での受電アンテナ１００の受電量の計測が、全アンテナ素子２１に対して完了したか否かを判定するステップである。   Next, step S24 is executed. In step S24, for all the antenna elements 21 in the power transmitting antenna 210, has the measurement of the amount of power received by the power receiving antenna 100 in a state where each antenna element 21 is set for communication completed for all the antenna elements 21? This is a step of determining whether or not.

全てのアンテナ素子２１に対して受電量の計測が完了していない場合はＮＯ判定となり、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５は送電アンテナ２１０における通信用のアンテナ素子２１を別のアンテナ素子２１に切り替えるステップである。具体的には、図４に示すようにアンテナ素子２１ｄが通信用に設定されているところを、三路スイッチＲＬが制御されて、例えばアンテナ素子２１ａが通信用に設定されつつ、アンテナ素子２１ｄは送電用に切り替わる。そしてステップＳ２２に戻って受電量の計測が実行される。   If measurement of the amount of received power has not been completed for all the antenna elements 21, the determination is NO and the process proceeds to step S25. Step S25 is a step of switching the communication antenna element 21 in the power transmission antenna 210 to another antenna element 21. Specifically, as shown in FIG. 4, when the antenna element 21d is set for communication, the three-way switch RL is controlled, for example, while the antenna element 21a is set for communication, the antenna element 21d Switch to power transmission. And it returns to step S22 and the measurement of the amount of received electric power is performed.

ステップＳ２４において、受電量の計測が、全アンテナ素子２１に対して完了している場合はＹＥＳ判定となり、ステップＳ２６に進む。   In step S24, if the measurement of the amount of received power has been completed for all the antenna elements 21, a YES determination is made, and the process proceeds to step S26.

ステップＳ２６は、送電アンテナ２１０における各アンテナ素子２１が通信用に設定された状態での受電量の値のうち、最小となるアンテナ素子１１，２１の組み合わせを決定するステップである。ステップＳ２３において決定された受電アンテナ１００側のアンテナ素子１１は、通信用に設定された送電アンテナ２１０側の各アンテナ素子２１に対応して１つずつ存在する。ステップＳ２６は、これら全ての組み合わせにおいて、最も受電量が小さくなる受電アンテナ１００側のアンテナ素子１１と送電アンテナ２１０側のアンテナ素子２１との組み合わせを決定するステップである。   Step S26 is a step of determining the combination of the antenna elements 11 and 21 that is the smallest among the values of the amount of power received when each antenna element 21 in the power transmission antenna 210 is set for communication. There is one antenna element 11 on the power receiving antenna 100 side determined in step S23 corresponding to each antenna element 21 on the power transmission antenna 210 side set for communication. Step S26 is a step of determining a combination of the antenna element 11 on the power receiving antenna 100 side and the antenna element 21 on the power transmission antenna 210 side with the smallest power reception amount in all of these combinations.

次いで、ステップＳ２７が実行される。ステップＳ２７は、ステップＳ２６により決定された組み合わせに該当するアンテナ素子１１，２１を通信用に切り替えるステップである。具体的には、受電アンテナ１００側の該当するアンテナ素子１１の接続先を受電側通信モジュール１４に切り替え、且つ、送電アンテナ２１０側の該当するアンテナ素子２１の接続先を送電側通信モジュール２４に切り替えるステップである。   Next, step S27 is executed. Step S27 is a step of switching the antenna elements 11 and 21 corresponding to the combination determined in step S26 for communication. Specifically, the connection destination of the corresponding antenna element 11 on the power receiving antenna 100 side is switched to the power reception side communication module 14, and the connection destination of the corresponding antenna element 21 on the power transmission antenna 210 side is switched to the power transmission side communication module 24. It is a step.

次いで、ステップＳ２８が実行される。ステップＳ２８は送電アンテナ２１０が通信用電波を出力するステップである。   Next, step S28 is executed. Step S28 is a step in which the power transmission antenna 210 outputs communication radio waves.

次いで、ステップＳ２９が実行される。ステップＳ２９は、制御部１５が、ステップＳ２７の実行後の経過時間を計測し、所定の時間が経過したか否かを判定するステップである。ステップＳ２９実行時に、ステップＳ２７終了後、予め決められた一定の時間が経過していない場合にはＮＯ判定となるステップＳ２９を繰り返す。一方、一定の時間が経過している場合にはステップＳ２０に戻る。一定時間ごとにステップＳ２０〜Ｓ２７が繰り返し実行されることによって、再び受電量が最小になるアンテナ素子１１，２１の組み合わせが決定されて、該当するアンテナ素子１１，２１がデータ通信用のアンテナ素子として選択されることになる。   Next, step S29 is executed. Step S29 is a step in which the control unit 15 measures the elapsed time after the execution of step S27 and determines whether or not a predetermined time has elapsed. When step S29 is executed, step S29, which is a NO determination, is repeated if a predetermined time has not elapsed after step S27 ends. On the other hand, if a certain time has elapsed, the process returns to step S20. By repeatedly executing Steps S20 to S27 at regular intervals, the combination of the antenna elements 11 and 21 that minimizes the amount of power received is determined again, and the corresponding antenna elements 11 and 21 are used as antenna elements for data communication. Will be selected.

このような構成では、送電アンテナ２００側において通信用に設定されるアンテナ素子２１を固定した態様である第１実施形態に比較して、本実施形態における送電システムの置かれた状況に応じて、柔軟に受電量が最小となるようなアンテナ素子１１，２１の組み合わせを選択することができる。換言すれば、受電量が最大となるように送電用のアンテナ素子を組み合わせて送電を行うことができる。   In such a configuration, compared to the first embodiment, which is a mode in which the antenna element 21 set for communication is fixed on the power transmission antenna 200 side, according to the situation where the power transmission system in this embodiment is placed, A combination of antenna elements 11 and 21 that can flexibly minimize the amount of received power can be selected. In other words, power transmission can be performed by combining power transmission antenna elements so as to maximize the amount of power received.

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 (Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

上記した第１実施形態では、受電量が最小となるアンテナ素子１１を一つ選んで通信用とする例を示したが、通信用とするアンテナ素子１１は必ずしも一つでなくても良い。例えば、受電量が相対的に小さくなる２つあるいは３つのアンテナ素子１１を通信用に選択するようにしても良い。同様に、第２実施形態では、受電量が最小となるアンテナ素子１１および２１の組み合わせを選択する例を示したが、受電アンテナ１００および送電アンテナ２１０それぞれにおいて選択されるアンテナ素子１１，２１は一つでなくても良い。   In the first embodiment described above, an example has been shown in which one antenna element 11 that minimizes the amount of power received is selected for communication. However, the number of antenna elements 11 for communication is not necessarily one. For example, two or three antenna elements 11 having a relatively small amount of received power may be selected for communication. Similarly, in the second embodiment, the example in which the combination of the antenna elements 11 and 21 that minimizes the amount of power received is selected. However, the antenna elements 11 and 21 that are selected in each of the power receiving antenna 100 and the power transmitting antenna 210 are one. It doesn't have to be one.

また、上記した各実施形態では、送電システム１０００がエンジンルーム内に設置される例について説明したが、この例に限定されない。例えば、送電アンテナ２００，２１０は車両内に設置されており、受電アンテナ１００は携帯電話やタブレット端末などの携帯機器に搭載されていても良い。さらに、例えばこの送電システム１０００を電子料金収受システムに採用できる。送電アンテナ２００，２１０は車両外部に設置され、受電アンテナ１００を電子料金収受システムにおける車載器に搭載するようにできる。また、一つの車両に送電アンテナ２００，２１０と受電アンテナ１００を備えて、他の車両との間でデータを通信する車車間通信や、道路に設置された所定の情報端末との間でデータを通信する路車間通信にも適用することができる。さらに、車両に限定されず、例えばパッチアレイアンテナとして、受電アンテナ１００をＩＣカードによる決済システムにも適用することができる。   Moreover, although each above-described embodiment demonstrated the example in which the power transmission system 1000 was installed in an engine room, it is not limited to this example. For example, the power transmission antennas 200 and 210 may be installed in a vehicle, and the power reception antenna 100 may be mounted on a mobile device such as a mobile phone or a tablet terminal. Further, for example, the power transmission system 1000 can be employed in an electronic fee collection system. The power transmitting antennas 200 and 210 are installed outside the vehicle, and the power receiving antenna 100 can be mounted on the vehicle-mounted device in the electronic toll collection system. Also, one vehicle is equipped with the power transmission antennas 200 and 210 and the power receiving antenna 100, and the vehicle-to-vehicle communication for communicating data with other vehicles and the data with a predetermined information terminal installed on the road. It can also be applied to road-to-vehicle communication for communication. Furthermore, the present invention is not limited to a vehicle, and the power receiving antenna 100 can be applied to a settlement system using an IC card, for example, as a patch array antenna.

また、送受電およびデータ通信に利用する電波はＳバンドに限定されるものではなく、アンテナ利得が極大となる２．４５ＧＨｚもあくまで一例である。   In addition, radio waves used for power transmission and reception and data communication are not limited to the S band, and 2.45 GHz where the antenna gain is maximized is just an example.

１０…基板，１１…アンテナ素子，１２…整流回路，１３…電力計，１４…受電側通信モジュール，１５…制御部，２２…発振器，２３…アンプ，２４…送電側通信モジュール，２５…周波数フィルタ，１００…受電アンテナ（パッチアレイアンテナ），２００…送電アンテナ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Board | substrate, 11 ... Antenna element, 12 ... Rectifier circuit, 13 ... Wattmeter, 14 ... Power receiving side communication module, 15 ... Control part, 22 ... Oscillator, 23 ... Amplifier, 24 ... Power transmission side communication module, 25 ... Frequency filter , 100: Power receiving antenna (patch array antenna), 200: Power transmitting antenna

Claims (10)

基板（１０）と、複数のアンテナ素子（１１）とを備え、複数の前記アンテナ素子が前記基板上に配列したパッチアレイアンテナであって、
各々の前記アンテナ素子に対応して設けられ、前記アンテナ素子の受電量をそれぞれ計測する複数の電力計（１３）と、
前記アンテナ素子が受信した通信用電波に含まれる情報を処理する通信モジュール（１４）と、
前記電力計に接続され前記アンテナ素子の受電量に基づいて、前記電力計および前記通信モジュールと、前記アンテナ素子と、の間の相互接続のオンオフを制御する制御部（１５）と、をさらに備え、
前記制御部は、複数の前記アンテナ素子のうち受電量が相対的に少ない前記アンテナ素子を前記通信モジュールに接続し、残りの前記アンテナ素子を前記電力計に接続することを特徴とするパッチアレイアンテナ。 A patch array antenna comprising a substrate (10) and a plurality of antenna elements (11), wherein the plurality of antenna elements are arranged on the substrate;
A plurality of wattmeters (13) provided corresponding to each of the antenna elements and respectively measuring the amount of power received by the antenna elements;
A communication module (14) for processing information contained in communication radio waves received by the antenna element;
And a control unit (15) for controlling on / off of interconnection between the power meter and the communication module and the antenna element based on an amount of power received by the antenna element connected to the power meter. ,
The control unit connects the antenna element having a relatively small amount of power received among the plurality of antenna elements to the communication module, and connects the remaining antenna elements to the wattmeter. . 前記制御部は、前記アンテナ素子の受電量を定期的に取得し、受電量が相対的に少ない前記アンテナ素子を都度選択して、該当する前記アンテナ素子を前記通信モジュールに接続することを特徴とする請求項１に記載のパッチアレイアンテナ。   The control unit periodically acquires the received power amount of the antenna element, selects the antenna element having a relatively small received power amount each time, and connects the corresponding antenna element to the communication module. The patch array antenna according to claim 1. 前記通信用電波の周波数は、
電力の送受信に供される電力用電波の周波数Ｆをピークとするアンテナ利得スペクトルにおいて、アンテナ利得が予め決められた通信可能利得以上となる範囲であって、且つ、周波数Ｆを除く周波数が選択されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパッチアレイアンテナ。 The frequency of the communication radio wave is
In the antenna gain spectrum having the peak at the frequency F of the power radio wave used for power transmission / reception, a range in which the antenna gain is equal to or greater than a predetermined communicable gain and a frequency excluding the frequency F is selected. The patch array antenna according to claim 1 or 2, wherein 車両に搭載されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパッチアレイアンテナ。   The patch array antenna according to claim 1, wherein the patch array antenna is mounted on a vehicle. 携帯機器に搭載されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパッチアレイアンテナ。   The patch array antenna according to claim 1, wherein the patch array antenna is mounted on a portable device. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のパッチアレイアンテナを備える受電アンテナ（１００）と、前記受電アンテナと対をなし、複数のアンテナ素子が配列して成る送電アンテナ（２００，２１０）と、を備えることを特徴とする送電システム。   A power receiving antenna (100) comprising the patch array antenna according to any one of claims 1 to 5, a power transmitting antenna (200, 210) comprising a pair of the power receiving antenna and a plurality of antenna elements arranged. A power transmission system comprising: 前記送電アンテナを構成する複数の前記アンテナ素子のうち、少なくとも一つが前記通信用電波を出力することを特徴とする請求項６に記載の送電システム。   The power transmission system according to claim 6, wherein at least one of the plurality of antenna elements constituting the power transmission antenna outputs the communication radio wave. 前記送電アンテナにおいて前記通信用電波を出力するアンテナ素子は、予め設定されていることを特徴とする請求項７に記載の送電システム。   The power transmission system according to claim 7, wherein an antenna element that outputs the communication radio wave in the power transmission antenna is set in advance. 前記通信用電波を出力する前記送電アンテナにおけるアンテナ素子と、
前記通信用電波を受信する前記受電アンテナにおけるアンテナ素子と、の組み合わせは、
前記送電アンテナおよび前記受電アンテナにおけるそれぞれの前記アンテナ素子のすべての組み合わせにおいて、受電量が相対的に最小となる組み合わせが選択されることを特徴とする請求項７に記載の送電システム。 An antenna element in the power transmission antenna that outputs the communication radio wave;
The combination with the antenna element in the power receiving antenna that receives the communication radio wave is:
8. The power transmission system according to claim 7, wherein, for all combinations of the antenna elements in the power transmission antenna and the power receiving antenna, a combination that receives a relatively small amount of power reception is selected. 前記受電アンテナと前記送電アンテナの少なくとも一方が車両に搭載されることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の送電システム。   The power transmission system according to any one of claims 6 to 9, wherein at least one of the power receiving antenna and the power transmitting antenna is mounted on a vehicle.
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