JP2020145790A - Wireless power transmission system, wireless power transmission method, and wireless power transmission device - Google Patents

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耕大 伊藤
Kota Ito
耕大 伊藤
白戸 裕史
Yushi Shirato
裕史 白戸
暢朗 大槻
Nobuaki Otsuki
暢朗 大槻
直樹 北
Naoki Kita
直樹 北
西方 敦博
Atsuhiro Nishikata
敦博 西方
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Abstract

To provide a technology for realizing a power transmitter having a compact and simple structure and being capable of saving power and following a power transmission beam at high speed even under an environment in which wireless communication and wireless power transmission are simultaneously used.SOLUTION: A wireless power transmission system includes a power reception device including a reception unit that receives a radio wave, a power conversion unit that converts the radio wave received by the reception unit to power, and a transmission unit that transmits a beacon which is a radio wave having a prescribed waveform, and a power transmission device that is a Van Atta array or PON array which receives the beacon and radiates a radio wave having the same frequency as that of the beacon and having an amplitude equal to or larger than that of the beacon. The power transmission device includes a filter that allows a radio wave having the frequency of the beacon to pass therethrough and does not allow a radio wave having a frequency different from the frequency of the beacon to pass therethrough, and an amplifier that amplifies the radio wave having passed through the filter.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、無線電力伝送システム、無線電力伝送方法及び無線電力伝送装置に関する。 The present invention relates to a wireless power transmission system, a wireless power transmission method, and a wireless power transmission device.

近年、通信機器や家電等の電気機器に対して無線で電力供給を行う技術である無線電力伝送技術に対する関心が高まっている。
<従来技術:フェーズド・アレーによる無線電力伝送>
無線電力伝送技術の実用例として、特許文献1がある。図16は特許文献1に開示された技術における動作フローを示したものである。特許文献1に開示された技術は、図16に示すように、電力受信機から電力送信機にビーコンを送信すると、電力送信機がそのビーコンの到来方向、つまり電力受信機のある方向に向けて電力を送信するという技術である。特許文献1では、電力送信機にフェーズド・アレーを採用している。
In recent years, there has been increasing interest in wireless power transmission technology, which is a technology for wirelessly supplying electric power to electric devices such as communication devices and home appliances.
<Previous technology: Wireless power transmission by phased array>
Patent Document 1 is a practical example of wireless power transmission technology. FIG. 16 shows an operation flow in the technique disclosed in Patent Document 1. In the technique disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 16, when a beacon is transmitted from a power receiver to a power transmitter, the power transmitter directs the beacon in the direction of arrival, that is, in the direction of the power receiver. It is a technology that transmits electric power. In Patent Document 1, a phased array is used for the power transmitter.

<従来技術:レトロディレクティブ・アレー>
電波の到来方向に電波を送信する技術としてレトロディレクティブ・アレー(retrodirective array)がある。レトロディレクティブ・アレーには、バン・アッタ・アレー(Van Atta array)とポン・アレー(Pon array)の大きく2種類がある(非特許文献1)。
<Previous technology: Retro directive array>
There is a retrodirective array as a technology for transmitting radio waves in the direction of arrival of radio waves. There are two main types of retrodirective arrays, the Van Atta array and the Pon array (Non-Patent Document 1).

バン・アッタ・アレーは、最も構造が簡単なレトロディレクティブ・アレーのひとつである。図17は、4素子バン・アッタ・アレーを示したものである。バン・アッタ・アレーは、複数のアンテナ素子を等間隔で配列し、アレーの中心について対称の位置にあるアンテナ素子同士を等経路長の結線で接続する。バン・アッタ・アレーに入射した平面波がアンテナ素子#4、#3、#2、#1の順に受信されると、結線を通って一定時間経過後にアンテナ素子#1、#2、#3、#4の順に再放射される。このとき、再放射波が平面波の到来方向に対して同相で強め合う。図17ではリニアアレーの例を示しているが、同様にして平面アレーも実現することができる。 The Van Atta Array is one of the simplest retro directive arrays. FIG. 17 shows a 4-element van-atter array. In the van-atter array, a plurality of antenna elements are arranged at equal intervals, and the antenna elements located symmetrically with respect to the center of the array are connected by a wire having an equal path length. When a plane wave incident on the van-atter array is received in the order of antenna elements # 4, # 3, # 2, and # 1, the antenna elements # 1, # 2, # 3, and # are passed through the connection after a certain period of time. It is re-radiated in the order of 4. At this time, the re-radiated wave strengthens each other in phase with respect to the arrival direction of the plane wave. Although FIG. 17 shows an example of a linear array, a planar array can be realized in the same manner.

ポン・アレーは、ヘトロダイン方式のレトロディレクティブ・アレーとも呼ばれる。図18は、2素子ポン・アレーの実施例を示したものである。ポン・アレーでは、受信した信号に対し、混合器を利用して位相共役信号を生成する。 The Pon array is also known as the Hetrodyne retrodirective array. FIG. 18 shows an embodiment of a two-element pong array. In the pong array, a top-conjugated signal is generated by using a mixer for the received signal.

図18の1つのアンテナ素子について、受信信号の周波数をfr,位相をφとすると、受信信号の波形はcos(2πft+φ)と表すことができる。なお、tは所定の時刻からの経過時間を表す。発振器の周波数がfL0である場合、受信信号の波形は混合器によって以下の式(1)で表される波形に変調される。 For one antenna element of FIG. 18, frequency f r of the received signal, when the phase phi, the waveform of the received signal can be expressed as cos (2πf r t + φ) . In addition, t represents the elapsed time from a predetermined time. When the frequency of the oscillator is f L0 , the waveform of the received signal is modulated by the mixer into the waveform represented by the following equation (1).

Figure 2020145790
Figure 2020145790

そのため、フィルタによって高周波成分を除去すれば、以下の式(2)で表される信号のみを取り出すことができる。フィルタは、例えば、バンドパスフィルタ(Band Pass Filter:BPF)やローパスフィルタ(Low Pass Filter:LPF)である。 Therefore, if the high frequency component is removed by the filter, only the signal represented by the following equation (2) can be extracted. The filter is, for example, a band pass filter (Band Pass Filter: BPF) or a low pass filter (Low Pass Filter: LPF).

Figure 2020145790
Figure 2020145790

特に、fL0=2fである場合には、フィルタによって取り出された信号は、以下の数(3)で表される信号である。 Particularly, in the case of f L0 = 2f r, the signal taken out by the filter is a signal represented by following equation (3).

Figure 2020145790
Figure 2020145790

式(3)は、受信信号cos(2πft+φ)の位相共役である。そのため、フィルタによって取り出された信号は、受信信号の位相共役信号である。 Equation (3) is a phase conjugate of the received signal cos (2πf r t + φ) . Therefore, the signal extracted by the filter is a phase-conjugated signal of the received signal.

ポン・アレーは、式(3)で表される位相共役信号をアンテナ素子から再放射する。複数のアンテナ素子から再放射された位相共役信号は、受信信号の到来方向において互いに同相で強め合い、受信信号の到来方向に伝搬するビームを形成する。形成されたビームによって電力が伝送される。以下、電力を伝送するビームを電力伝送ビームという。 The pong array re-radiates the phase-conjugated signal represented by the equation (3) from the antenna element. The phase-conjugated signals re-radiated from the plurality of antenna elements intensify each other in the arrival direction of the received signal in the same phase to form a beam propagating in the arrival direction of the received signal. Electric power is transmitted by the formed beam. Hereinafter, the beam that transmits electric power is referred to as a power transmission beam.

バン・アッタ・アレーやポン・アレーなどのレトロディレクティブ・アレーは、電波の到来方向への電力伝送ビーム形成のために、フェーズド・アレーのような信号処理を行う必要がない。そのため、電波の到来方向に対する電力伝送ビームの形成を自動的に、瞬時に行うことができ、電波を受信してからその到来方向に電力伝送ビームを形成するまでの時間は、フェーズド・アレーのそれと比較して圧倒的に短い。 Retrodirective arrays such as van-atter arrays and pong arrays do not require signal processing like phased arrays to form power transmission beams in the direction of arrival of radio waves. Therefore, the power transmission beam can be formed automatically and instantly in the direction of arrival of the radio wave, and the time from the reception of the radio wave to the formation of the power transmission beam in the direction of arrival is that of the phased array. Overwhelmingly short in comparison.

特にバン・アッタ・アレーは、フェーズド・アレーのような信号処理部や移相器を必要としない。そのため、アレーの構造を大幅に簡易化させることができ、アレーの小型化や低コスト化を実現することができる。また、上記のような信号処理、移相器を必要としないことから、それらにかかる電力を削減することができ、省電力化も実現することができる。 In particular, the van-atter array does not require a signal processor or phase shifter like a phased array. Therefore, the structure of the array can be significantly simplified, and the array can be miniaturized and reduced in cost. Further, since the signal processing and the phase shifter as described above are not required, the power required for them can be reduced and the power saving can be realized.

ポン・アレーについては、発振器、混合器、およびフィルタを必要とするが、フェーズド・アレーのような信号処理部や移相器を必要としない。そのため、バン・アッタ・アレーほどではないにせよ、アレーの構造を簡易化させることができ、アレーの小型化や低コスト化を実現することができる。また、信号処理、移相器を必要としないことから、バン・アッタ・アレー同様、省電力化も実現できる。 For a Pong array, you need an oscillator, a mixer, and a filter, but you don't need a signal processor or phase shifter like a phased array. Therefore, the structure of the array can be simplified, though not as much as the van-atter array, and the array can be miniaturized and reduced in cost. In addition, since signal processing and a phase shifter are not required, power saving can be realized as in the case of van-atter array.

<従来例:バン・アッタ・アレーによる無線電力伝送>
バン・アッタ・アレーを無線電力伝送に適用した例として非特許文献2がある。非特許文献2に開示された技術における動作フローは特許文献1と同様である。すなわち、非特許文献2に開示された技術においては、電力受信機が電力送信機にビーコンを送信すると、電力送信機がそのビーコンの到来方向、つまり電力受信機のある方向に向けて電力を送信するする。非特許文献2では、電力送信機に、結線に双方向増幅器が付加されたバン・アッタ・アレーを採用している。
<Conventional example: Wireless power transmission by van-atter array>
Non-Patent Document 2 is an example of applying the van-atter array to wireless power transmission. The operation flow in the technique disclosed in Non-Patent Document 2 is the same as that in Patent Document 1. That is, in the technique disclosed in Non-Patent Document 2, when a power receiver transmits a beacon to a power transmitter, the power transmitter transmits power in the direction of arrival of the beacon, that is, in the direction of the power receiver. To do. Non-Patent Document 2 employs a van-atter array in which a bidirectional amplifier is added to the wiring for the power transmitter.

図19は、非特許文献2のバン・アッタ・アレーにおいて、アレーの中心について対称な2つのアンテナ素子と、それら2つのアンテナ素子間の結線とを抜粋したものである。図19において、アンテナ素子#2、#1の順にビーコンが受信されたとする。アンテナ素子#2で受信されたビーコンは、サーキュレータによって下側の結線に送られ、増幅器により電力が増幅された後、サーキュレータによってアンテナ素子#1に送られ再放射される。アンテナ素子#1で受信されたビーコンは、サーキュレータによって上側の結線に送られ、増幅器により電力が増幅された後、サーキュレータによってアンテナ素子#2に送られ再放射される。このとき、再放射された複数のビーコンは、ビーコンの到来方向において互いに同相で強め合う。そのため、再放射された複数のビーコンは、ビーコンの到来方向に伝搬する電力伝送ビームを形成する。 FIG. 19 is an excerpt of two antenna elements symmetrical with respect to the center of the array and the connection between the two antenna elements in the van-atter array of Non-Patent Document 2. In FIG. 19, it is assumed that beacon elements # 2 and # 1 are received in this order. The beacon received by the antenna element # 2 is sent to the lower connection by the circulator, the power is amplified by the amplifier, and then sent to the antenna element # 1 by the circulator and re-radiated. The beacon received by the antenna element # 1 is sent to the upper connection by the circulator, the power is amplified by the amplifier, and then sent to the antenna element # 2 by the circulator and re-radiated. At this time, the plurality of re-radiated beacons strengthen each other in phase with each other in the direction of arrival of the beacon. Therefore, the plurality of re-radiated beacons form a power transmission beam propagating in the direction of arrival of the beacon.

<従来例:ポン・アレーによる無線電力伝送>
ポン・アレーも、例えば非特許文献3に示すように無線電力伝送に適用されている。非特許文献3に開示された技術において、動作フローは特許文献1、非特許文献2と同様である。非特許文献3では、電力送信機に増幅器が付加されたポン・アレーを採用している。
<Conventional example: Wireless power transmission by Pon array>
Pong array is also applied to wireless power transmission, for example, as shown in Non-Patent Document 3. In the technique disclosed in Non-Patent Document 3, the operation flow is the same as in Patent Document 1 and Non-Patent Document 2. Non-Patent Document 3 employs a pong array in which an amplifier is added to a power transmitter.

図20は、ポン・アレーを用いた電力送信機の従来例を示したものであり、図18のポン・アレーに増幅器を付加した電力伝送機である。図20の1つのアンテナ素子について、アンテナ素子が受信したビーコンの周波数をf、位相をφとすると、受信したビーコンの波形はcos(2πft+φ)と表すことができる。発振器の周波数がfL0である場合、ビーコンの波形は混合器によって式(1)で表される波形に変調される。 FIG. 20 shows a conventional example of a power transmitter using a pong array, and is a power transmitter in which an amplifier is added to the pong array of FIG. For one antenna element of FIG. 20, the frequency of the beacon antenna element receives f r, When the phase phi, the waveform of the received beacon can be expressed as cos (2πf r t + φ) . When the frequency of the oscillator is f L0 , the beacon waveform is modulated by the mixer into the waveform represented by the equation (1).

そのため、フィルタによって高周波成分を除去すれば、式(2)で表される信号のみを取り出すことができる。フィルタは、例えば、バンドパスフィルタ(Band Pass Filter:BPF)やローパスフィルタ(Low Pass Filter:LPF)である。 Therefore, if the high frequency component is removed by the filter, only the signal represented by the equation (2) can be extracted. The filter is, for example, a band pass filter (Band Pass Filter: BPF) or a low pass filter (Low Pass Filter: LPF).

特に、fL0=2fである場合には、フィルタによって取り出された信号は、数(3)で表される信号である。そのため、フィルタによって取り出された信号の振幅を増幅器でA倍すれば、再放射する信号の波形は以下の式(4)で表される。 Particularly, in the case of f L0 = 2f r, the signal taken out by the filter is a signal represented by the number (3). Therefore, if the amplitude of the signal extracted by the filter is multiplied by A by the amplifier, the waveform of the re-radiated signal is represented by the following equation (4).

Figure 2020145790
Figure 2020145790

式(4)は、振幅をA倍した受信したビーコンcos(2πft+φ)の位相共役である。そのため、フィルタによって取り出された信号は、ビーコンの位相共役信号の振幅を増幅した信号である。 Equation (4) is a phase conjugate of the beacon amplitude received and A times cos (2πf r t + φ) . Therefore, the signal extracted by the filter is a signal obtained by amplifying the amplitude of the phase conjugate signal of the beacon.

ポン・アレーは、式(4)で表される信号をアンテナ素子から再放射する。複数のアンテナ素子から再放射された信号は、ビーコンの到来方向において互いに同相で強め合い、ビーコンの到来方向に伝搬する電力伝送ビームを形成する。 The pong array re-radiates the signal represented by the equation (4) from the antenna element. The signals re-radiated from the plurality of antenna elements strengthen each other in phase in the direction of arrival of the beacon to form a power transmission beam propagating in the direction of arrival of the beacon.

米国特許第8854176号明細書U.S. Pat. No. 8,854,176

Vincent Fusco, and Neil Buchanan “Developments in retrodirective array technology” IET Microwaves, Antennas & Propagation, 2013, Vol. 7, Iss. 2, pp. 131-140Vincent Fusco, and Neil Buchanan “Developments in retrodirective array technology” IET Microwaves, Antennas & Propagation, 2013, Vol. 7, Iss. 2, pp. 131-140 Ying Li, and Vikram Jandhyala “Design of retrodirective antenna arrays for short-range wireless power transmission” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 60, No. 1, (2012), pp. 206-211Ying Li, and Vikram Jandhyala “Design of retrodirective antenna arrays for short-range wireless power transmission” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 60, No. 1, (2012), pp. 206-211 Alan J. Sangster “Electromagnetic Foundations of Solar Radiation Collection” Springer, (2014), pp. 207-240Alan J. Sangster “Electromagnetic Foundations of Solar Radiation Collection” Springer, (2014), pp. 207-240

<フェーズド・アレーによる従来例の課題>
<フェーズド・アレーにおける課題1:電力伝送ビームの高速追従>
特許文献1では、ビーコンの到来方向に電力を送信するためにフェーズド・アレーが利用されている。そのため、電力送信機がビーコンの到来方向推定などの信号処理を行うことが必須となる。信号処理が必須であるため、電力送信機がビーコンを受信してからビーコンの到来方向に電力伝送ビームを形成するまでに遅延が発生する。そのため、素早く小刻みに移動するドローンに対する無線電力伝送など、電力受信機への電力伝送ビームの高速追従が要求される場合には、フェーズド・アレーでは適切な無線電力伝送を行うことができない場合がある。
<Problems of conventional examples by phased array>
<Issue 1: High-speed tracking of power transmission beam in phased array>
In Patent Document 1, a phased array is used to transmit power in the direction of arrival of the beacon. Therefore, it is essential that the power transmitter performs signal processing such as estimating the arrival direction of the beacon. Since signal processing is essential, there is a delay between the power transmitter receiving the beacon and the formation of the power transmission beam in the direction of arrival of the beacon. Therefore, when high-speed tracking of the power transmission beam to the power receiver is required, such as wireless power transfer to a drone that moves quickly and in small steps, the phased array may not be able to perform appropriate wireless power transmission. ..

<フェーズド・アレーにおける課題2:簡易化及び小型化>
電力送信機の設置場所としては、多くの例で天井や壁面が検討されており、天井や壁面へ電力送信機を設置するためには電力送信機の構造簡易化、小型化が必要である。しかしながら、特許文献1では電力送信機にフェーズド・アレーが利用されているため、電力送信機に移相器を付加することが必要である。そのため、特許文献1に開示された技術においては、電力送信機の構造が複雑化し、天井や壁面等の所定の設置場所に電力送信機を設置可能な大きさにまで小型化できない場合がある。
<Issue 2: Simplification and Miniaturization in Phased Array>
As the installation location of the power transmitter, the ceiling and the wall surface are considered in many examples, and in order to install the power transmitter on the ceiling and the wall surface, it is necessary to simplify the structure and miniaturize the power transmitter. However, in Patent Document 1, since a phased array is used for the power transmitter, it is necessary to add a phase shifter to the power transmitter. Therefore, in the technique disclosed in Patent Document 1, the structure of the power transmitter becomes complicated, and the power transmitter may not be miniaturized to a size that can be installed in a predetermined installation place such as a ceiling or a wall surface.

<フェーズド・アレーにおける課題3:省電力化>
無線電力伝送の技術の普及のためには、省電力性も要求される。しかしながら、特許文献1では、電力送信機にフェーズド・アレーを利用していることから、上記の信号処理、移相器の動作のために多くの電力を消費する。
<Issue 3: Power Saving in Phased Array>
Power saving is also required for the spread of wireless power transmission technology. However, in Patent Document 1, since a phased array is used for the power transmitter, a large amount of power is consumed for the above signal processing and operation of the phase shifter.

非特許文献2では、電力送信機にバン・アッタ・アレーを用いることで、電力伝送ビームの形成に信号処理や移相器を不要としており、特許文献1と比較して電力伝送ビームの追従速度の向上、構造の簡易化、小型化、省電力化が図られている。
しかし、非特許文献2では、電力送信機において、アンテナ素子間を接続する結線には双方向増幅器のみが付加されているため、電力送信機は受信した任意の周波数の電波を増幅して再放射してしまう。
In Non-Patent Document 2, by using a van-atter array for the power transmitter, signal processing and a phase shifter are not required to form the power transmission beam, and the tracking speed of the power transmission beam is compared with that of Patent Document 1. Improvement, simplification of structure, miniaturization, and power saving have been achieved.
However, in Non-Patent Document 2, in the power transmitter, only a bidirectional amplifier is added to the connection connecting the antenna elements, so that the power transmitter amplifies the received radio wave of an arbitrary frequency and re-radiates it. Resulting in.

<バン・アッタ・アレーによる従来例の課題>
<バン・アッタ・アレーにおける課題1:無線通信との共用>
図21は、非特許文献2の電力送信機が受信した電波の周波数スペクトルと送信した電波の周波数スペクトルとの関係性を示す。図21は、非特許文献2の電力送信機が受信した電波の周波数スペクトルの一例を示す。具体的には、電力受信機からのビーコンの周波数スペクトルと、ビーコン以外の電波の周波数スペクトルとの一例を示す。図22は、非特許文献2の電力送信機が送信する信号の周波数スペクトルの一例を示す。非特許文献2の電力送信機が送信する信号は、非特許文献2の電力送信機が受信した図21の電波の振幅が増幅された信号である。
<Problems of conventional examples by Van Atta Array>
<Issue 1: Sharing with wireless communication in Van Atta Array>
FIG. 21 shows the relationship between the frequency spectrum of the radio wave received by the power transmitter of Non-Patent Document 2 and the frequency spectrum of the transmitted radio wave. FIG. 21 shows an example of the frequency spectrum of the radio wave received by the power transmitter of Non-Patent Document 2. Specifically, an example of the frequency spectrum of the beacon from the power receiver and the frequency spectrum of the radio wave other than the beacon will be shown. FIG. 22 shows an example of the frequency spectrum of the signal transmitted by the power transmitter of Non-Patent Document 2. The signal transmitted by the power transmitter of Non-Patent Document 2 is a signal in which the amplitude of the radio wave of FIG. 21 received by the power transmitter of Non-Patent Document 2 is amplified.

このように、非特許文献2の電力送信機が通信用途の信号を受信した場合、非特許文献2の電力送信機は、その通信用途の信号を、その周波数のまま増幅して通信端末に送信してしまう。そのため、通信端末への干渉を及ぼしてしまう。このことから、非特許文献2の電力送信機は無線通信が行われていない環境で利用することが前提となる。 In this way, when the power transmitter of Non-Patent Document 2 receives the signal for communication use, the power transmitter of Non-Patent Document 2 amplifies the signal for communication use at that frequency and transmits it to the communication terminal. Resulting in. Therefore, it interferes with the communication terminal. For this reason, it is a prerequisite that the power transmitter of Non-Patent Document 2 is used in an environment where wireless communication is not performed.

近年はスマートフォンなどの無線通信端末への無線電力伝送などが数多く検討、実用化されており、近い将来、無線通信と無線電力伝送を同時に利用できる環境が必須になると考えられている。しかし、非特許文献2の電力送信機は、通信端末への干渉を及ぼしてしまうため、無線通信と無線電力伝送を同時に利用できる環境においての利用が困難な場合がある。 In recent years, many studies and practical applications of wireless power transmission to wireless communication terminals such as smartphones have been studied and put into practical use, and it is considered that an environment in which wireless communication and wireless power transmission can be used at the same time will be essential in the near future. However, since the power transmitter of Non-Patent Document 2 interferes with the communication terminal, it may be difficult to use it in an environment where wireless communication and wireless power transmission can be used at the same time.

<バン・アッタ・アレーにおける課題2:省電力化>
非特許文献2の電力送信機は、ビーコンのみを増幅すればよいにもかかわらず、ビーコン以外の電波も増幅させてしまう。そのため、非特許文献2の電力送信機は、ビーコン以外の電波を増幅することで、本来は不要な電力を消費してしまう。
<Issue 2: Power Saving in Van Atta Array>
Although the power transmitter of Non-Patent Document 2 only needs to amplify the beacon, it also amplifies radio waves other than the beacon. Therefore, the power transmitter of Non-Patent Document 2 consumes originally unnecessary power by amplifying radio waves other than the beacon.

<ポン・アレーによる従来例の課題>
<ポン・アレーにおける課題1:無線通信との共用>
非特許文献3では、電力送信機にポン・アレーを用いる。非特許文献3に開示された技術では、ポン・アレーを用いるため、電力伝送ビームの形成に発振器、混合器、およびフィルタを必要とするものの、信号処理や移相器が不要である。そのため、非特許文献3に開示された技術は、特許文献1に開示された技術と比較して電力伝送ビームの追従速度の向上、構造の簡易化、小型化、省電力化が図られている。
<Problems of the conventional example by Pon Array>
<Issue 1: Sharing with wireless communication in Pon Array>
In Non-Patent Document 3, a pong array is used as a power transmitter. In the technique disclosed in Non-Patent Document 3, since a pong array is used, an oscillator, a mixer, and a filter are required to form a power transmission beam, but no signal processing or a phase shifter is required. Therefore, the technology disclosed in Non-Patent Document 3 is improved in tracking speed of the power transmission beam, simplified in structure, downsized, and reduced in power consumption as compared with the technology disclosed in Patent Document 1. ..

しかし、非特許文献3などでは、付加されるフィルタについて、混合器により生成される高周波数成分の除去のみが言及されており、そのフィルタが除去する周波数によっては、無線電力伝送に無関係な周波数の電波を増幅させてしまう。 However, Non-Patent Document 3 and the like mention only the removal of high frequency components generated by the mixer for the added filter, and depending on the frequency removed by the filter, the frequency is irrelevant to wireless power transmission. It amplifies the radio waves.

図23〜図26は、fL0=2fの発振器を用いたポン・アレーによる電力送信機が電波を受信してから再放射するまでの周波数スペクトルの変化を示す図である。図23は、電力受信機からのビーコン(周波数f)とビーコン以外の電波(周波数f)との周波数スペクトルを示す。 23 to 26 are diagrams showing changes in the frequency spectrum up to the power transmitter according Pont Array Using oscillator f L0 = 2f r is reradiated from the reception of the radio waves. FIG. 23 shows the frequency spectra of the beacon (frequency fr ) from the power receiver and the radio waves (frequency f n ) other than the beacon.

図24は、電力送信機が受信した電波であって周波数スペクトルが図23である電波が混合器により周波数混合された後の電波の周波数スペクトルを示す。図24は、周波数f、2f―f、2f+f及び3fの電波が生成されたことを示す。 FIG. 24 shows the frequency spectrum of the radio wave received by the power transmitter and having the frequency spectrum of FIG. 23 after the radio wave is frequency-mixed by the mixer. Figure 24 shows that the frequency f r, the radio wave 2f r -f n, 2f r + f n and 3f r generated.

図25は、混合器により生成された図24の電波から、LPFかBPFにより高周波数成分が除去された後の電波の周波数スペクトルを示す。
図25は、LPF又はBPFの特性によっては、ビーコン以外の電波(すなわち、周波数2f−fの電波)がLPF又はBPFを透過してしまうことを示す。
図26は、図25の電波の振幅が増幅器により増幅された後の電波の周波数スペクトルを示す。
FIG. 25 shows the frequency spectrum of the radio wave after the high frequency component is removed by LPF or BPF from the radio wave of FIG. 24 generated by the mixer.
FIG. 25 shows that radio waves other than the beacon (that is, radio waves having a frequency of 2 fr- f n ) pass through the LPF or BPF depending on the characteristics of the LPF or BPF.
FIG. 26 shows the frequency spectrum of the radio wave after the amplitude of the radio wave of FIG. 25 is amplified by the amplifier.

このように、非特許文献3に記載の電力送信機は、ポン・アレーに付加されるフィルタによっては、電力送信機が周波数fの信号を受信した場合にその到来方向に周波数2f−fの信号を送信する。そのため、周波数2f−fの信号が通信用途の信号の周波数と一致してしまった場合には、周波数2f−fの信号は通信への干渉を及ぼす。 As described above, the power transmitter described in Non-Patent Document 3 has a frequency of 2 fr r −f in the direction of arrival when the power transmitter receives a signal of frequency f n , depending on the filter added to the pong array. The signal of n is transmitted. Therefore, when the signal of the frequency 2f r -f n is accidentally matches the frequency of the signal of the communication applications, the signal of the frequency 2f r -f n exerts interference to communications.

通信への干渉の可能性があるため、非特許文献3に記載の電力送信機は、電力送信機のポン・アレーに付加されるフィルタによっては、無線通信が行われていない環境で利用することを前提とする技術である。 Since there is a possibility of interference with communication, the power transmitter described in Non-Patent Document 3 should be used in an environment where wireless communication is not performed depending on the filter added to the pong array of the power transmitter. It is a technology that presupposes.

<ポン・アレーにおける課題2:省電力化>
非特許文献3に記載の電力送信機は、ビーコン以外の電波(すなわち、周波数2f−fの電波)がLPF又はBPFを透過してしまう場合がある。非特許文献3に記載の電力送信機は、LPF又はBPFを透過したビーコン以外の電波も増幅する。そのため、非特許文献3に記載の電力送信機は、不要な電力を消費してしまう。
<Issue 2: Power Saving in Pon Array>
In the power transmitter described in Non-Patent Document 3, radio waves other than beacons (that is, radio waves having a frequency of 2 fr- f n ) may pass through the LPF or BPF. The power transmitter described in Non-Patent Document 3 also amplifies radio waves other than beacons transmitted through LPF or BPF. Therefore, the power transmitter described in Non-Patent Document 3 consumes unnecessary power.

上記事情に鑑み、本発明は、無線通信と無線電力伝送を同時に利用する環境下であっても、省電力かつ電力伝送ビームの高速追従が可能な電力送信機を小型かつ簡易な構造で実現することができる技術を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, the present invention realizes a power transmitter capable of saving power and high-speed tracking of a power transmission beam even in an environment in which wireless communication and wireless power transmission are used at the same time, with a compact and simple structure. The purpose is to provide technology that can be used.

本発明の一態様は、電波を受信する受信部と、前記受信部によって受信した電波を電力に変換する電力変換部と、所定の波形の電波であるビーコンを送信する送信部と、を備える電力受信装置と、前記ビーコンを受信し、周波数が前記ビーコンと同じ電波であって振幅が前記ビーコンの振幅以上の電波を放射するバン・アッタ・アレー又はポン・アレーである電力送信装置と、を備え、前記電力送信装置は、前記ビーコンの周波数の電波を透過させ前記ビーコンの周波数以外の周波数の電波を透過させないフィルタと、前記フィルタを透過した電波を増幅する増幅器と、を備える、無線電力伝送システムである。 One aspect of the present invention includes a receiving unit that receives radio waves, a power conversion unit that converts radio waves received by the receiving unit into electric waves, and a transmitting unit that transmits a beacon that is a radio wave having a predetermined waveform. A receiving device and a power transmitting device that is a van-atter array or a pon array that receives the beacon and emits a radio wave having the same frequency as the beacon and emitting a radio wave having an amplitude equal to or higher than the amplitude of the beacon. The power transmission device includes a filter that transmits radio waves of the beacon frequency and does not transmit radio waves of frequencies other than the beacon frequency, and an amplifier that amplifies the radio waves that have passed through the filter. Is.

本発明の一態様は、上記の無線電力伝送システムであって、前記電力送信装置は、前記ビーコンを受信する2つのアンテナ素子を備え、前記2つのアンテナ素子の一方を第1アンテナ素子とし、他方を第2アンテナ素子として、前記電力送信装置は、前記フィルタとして、前記第uアンテナ素子(uは1又は2)が受信した前記ビーコンを透過させる第uフィルタを備え、前記電力送信装置は、前記増幅器として、前記第uフィルタを透過した前記ビーコンを増幅する第u増幅器を備え、前記第1増幅器によって増幅された前記ビーコンは前記第2アンテナ素子から放射され、前記第2増幅器によって増幅された前記ビーコンは前記第1アンテナ素子から放射され、前記第1アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第2アンテナ素子が前記増幅された前記ビーコンを放射するまでの時間を第1経過時間とし、前記第2アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第1アンテナ素子が前記増幅された前記ビーコンを放射するまでの時間を第2経過時間として、前記第1経過時間と前記第2経過時間とは同一である。 One aspect of the present invention is the wireless power transmission system, wherein the power transmission device includes two antenna elements that receive the beacon, one of the two antenna elements is the first antenna element, and the other. The power transmitting device includes, as the filter, a u filter that transmits the beacon received by the u antenna element (u is 1 or 2), and the power transmitting device is described. As an amplifier, a u-amplifier that amplifies the beacon that has passed through the u-filter is provided, and the beacon amplified by the first amplifier is radiated from the second antenna element and amplified by the second amplifier. The beacon is emitted from the first antenna element, and the time from when the first antenna element receives the beacon to when the second antenna element emits the amplified beacon is defined as the first elapsed time. The first elapsed time and the second elapsed time are defined as the time from when the second antenna element receives the beacon to when the first antenna element emits the amplified beacon as the second elapsed time. It is the same.

本発明の一態様は、上記の無線電力伝送システムであって、前記第uアンテナ素子と、前記第uフィルタと、前記第u増幅器とを備える回路を高周波回路として、前記電力送信装置は、複数の前記高周波回路を備える。 One aspect of the present invention is the wireless power transmission system, wherein the circuit including the u-antenna element, the u-filter, and the u-amplifier is a high-frequency circuit, and the power transmission device is plural. The high frequency circuit of the above is provided.

本発明の一態様は、上記の無線電力伝送システムであって、前記電力送信装置は、前記ビーコンを受信する2つのアンテナ素子を備え、前記電力送信装置は、さらに、前記ビーコンの周波数の2倍の周波数の正弦波である発振器正弦波を出力する発振器を備え、前記2つのアンテナ素子の一方を第1アンテナ素子とし、他方を第2アンテナ素子として、前記電力送信装置は、さらに、前記第uアンテナ素子(uは1又は2)が受信した前記ビーコンと前記発振器正弦波とを混合することで前記ビーコンの波形に位相共役な波形の電波を生成する第u混合器を備え、前記電力送信装置は、前記フィルタとして、前記第uアンテナ素子(uは1又は2)が受信した前記ビーコンの周波数の電波を透過させる第uフィルタを備え、前記電力送信装置は、前記増幅器として、前記第uフィルタを透過した前記電波を増幅する第u増幅器を備え、前記第u増幅器によって増幅された前記電波を第u被増幅位相共役ビーコンとして、前記第u被増幅位相共役ビーコンは前記第uアンテナ素子から放射され、前記第1アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第1アンテナ素子が前記第1被増幅位相共役ビーコンを放射するまでの時間は、前記第2アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第2アンテナ素子が前記第2被増幅位相共役ビーコンを放射するまでの時間と同一である。 One aspect of the present invention is the wireless power transmission system, wherein the power transmitting device includes two antenna elements for receiving the beacon, and the power transmitting device further has twice the frequency of the beacon. The power transmitting device further comprises an oscillator that outputs a sinusoidal wave having a frequency of, one of the two antenna elements is a first antenna element, and the other is a second antenna element. The power transmission device includes a u-th mixer that generates a radio wave having a waveform phase-coupled to the waveform of the beacon by mixing the beacon received by the antenna element (u is 1 or 2) with the oscillator sinusoidal wave. The u-filter includes a u-filter that transmits radio waves of the frequency of the beacon received by the u-antenna element (u is 1 or 2), and the power transmission device serves as the amplifier. A u-amplifier for amplifying the radio wave transmitted through the antenna is provided, and the radio wave amplified by the u-amplifier is used as a u-amplified phase-conjugated beacon, and the u-amplified phase-conjugated beacon is emitted from the u-antenna element. The time from when the first antenna element receives the beacon to when the first antenna element emits the first amplified phase conjugate beacon is after the second antenna element receives the beacon. It is the same as the time until the second antenna element emits the second amplified phase conjugate beacon.

本発明の一態様は、前記第uアンテナ素子と、前記第u混合器と、前記第uフィルタと、前記第u増幅器とを備える回路を高周波回路として、前記電力送信装置は、複数の前記高周波回路を備える。 In one aspect of the present invention, a circuit including the u-antenna element, the u-mixer, the u-filter, and the u-amplifier is used as a high-frequency circuit, and the power transmission device comprises a plurality of the high-frequency circuits. It has a circuit.

本発明の一態様は、上記の無線電力伝送システムが行う電力伝送方法であって、前記無線電力伝送システムが備える電力受信装置が、所定の波形の電波であるビーコンを送信する送信ステップと、前記無線電力伝送システムが備える電力送信装置が、前記ビーコンを受信する第1受信ステップと、前記電力送信装置が、前記ビーコンの周波数の電波を増幅する増幅ステップと、前記電力送信装置が、前記増幅ステップにおいて増幅された前記電波を放射する放射ステップと、前記電力受信装置が、前記放射ステップにおいて放射された前記電波を受信する第2受信ステップと、を有する無線電力伝送方法。 One aspect of the present invention is the power transmission method performed by the wireless power transmission system, wherein the power receiving device included in the wireless power transmission system transmits a beacon which is a radio wave having a predetermined waveform, and the transmission step. A first reception step in which the power transmission device included in the wireless power transmission system receives the beacon, an amplification step in which the power transmission device amplifies a radio wave having a frequency of the beacon, and an amplification step in which the power transmission device amplifies the radio wave of the frequency of the beacon. A wireless power transmission method comprising a radiation step for radiating the radio wave amplified in the above and a second reception step for the power receiving device to receive the radio wave radiated in the radiation step.

本発明の一態様は、所定の波形の電波であるビーコンを受信する2つのアンテナ素子を備え、前記ビーコンの周波数の2倍の周波数の正弦波である発振器正弦波を出力する発振器と、前記2つのアンテナ素子の一方を第1アンテナ素子とし、他方を第2アンテナ素子として、前記第uアンテナ素子(uは1又は2)が受信した前記ビーコンと前記発振器正弦波とを混合することで前記ビーコンの波形に位相共役な波形の電波を生成する第u混合器と、前記第uアンテナ素子(uは1又は2)が受信した前記ビーコンの周波数の電波を透過させる第uフィルタと、前記第uフィルタを透過した前記電波を増幅する第u増幅器と、を備え、前記第u増幅器によって増幅された前記電波を第u被増幅位相共役ビーコンとして、前記第u被増幅位相共役ビーコンは前記第uアンテナ素子から放射され、前記第1アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第1アンテナ素子が前記第1被増幅位相共役ビーコンを放射するまでの時間は、前記第2アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第2アンテナ素子が前記第2被増幅位相共役ビーコンを放射するまでの時間と同一である、無線電力伝送装置。 One aspect of the present invention includes an oscillator having two antenna elements for receiving a beacon which is a radio wave having a predetermined waveform and outputting a sinusoidal wave having a frequency twice the frequency of the beacon, and the above-mentioned 2 One of the two antenna elements is used as the first antenna element, and the other is used as the second antenna element. The beacon received by the u antenna element (u is 1 or 2) and the oscillator sinusoid are mixed to form the beacon. A u-mixer that generates radio waves having a waveform phase-coupled to the waveform of the above, a u-filter that transmits radio waves of the frequency of the beacon received by the u-antenna element (u is 1 or 2), and the u-th A u-amplifier that amplifies the radio wave that has passed through the filter is provided, and the radio wave amplified by the u-amplifier is used as a u-amplified phase-conjugated beacon, and the u-amplified phase-conjugated beacon is the u-antenna. The time from when the first antenna element receives the beacon to when the first antenna element emits the first amplified phase-coupled beacon when it is radiated from the element is such that the second antenna element receives the beacon. A wireless power transmission device having the same time as the time from when the second antenna element is emitted until the second antenna element emits the second amplified phase conjugate beacon.

本発明により、無線通信と無線電力伝送を同時に利用する環境下であっても、省電力かつ電力伝送ビームの高速追従が可能な電力送信機を小型かつ簡易な構造で実現することができる技術を提供することが可能となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a technology capable of realizing a power transmitter capable of saving power and high-speed tracking of a power transmission beam with a small size and a simple structure even in an environment in which wireless communication and wireless power transmission are used at the same time It will be possible to provide.

第1の実施形態の無線電力伝送システム1のシステム構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the system configuration of the wireless power transmission system 1 of 1st Embodiment. 第1の実施形態における電力送信装置20の機能構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the functional structure of the electric power transmission device 20 in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるビーコンの第1アンテナ素子201−1と第2アンテナ素子201−2とにおける強度の時間変化とを示す図。The figure which shows the time change of the intensity in the 1st antenna element 211-1 and the 2nd antenna element 201-2 of the beacon in 1st Embodiment. 第1アンテナ素子201−1における第1被増幅ビーコンの強度の時間変化と第2アンテナ素子201−2における第2被増幅ビーコンの強度の時間変化とを示す図。The figure which shows the time change of the intensity of the 1st amplified beacon in the 1st antenna element 211-1 and the time change of the intensity of the 2nd amplified beacon in the 2nd antenna element 201-2. 第1の実施形態における電力送信装置20が受信する電波の周波数スペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of the frequency spectrum of the radio wave received by the power transmission apparatus 20 in 1st Embodiment. 第1の実施形態における電力送信装置20が送信する電波の周波数スペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of the frequency spectrum of the radio wave transmitted by the power transmission apparatus 20 in 1st Embodiment. 第1の実施形態の無線電力伝送システム1における処理の流れの一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the processing flow in the wireless power transmission system 1 of 1st Embodiment. 第2の実施形態の無線電力伝送システム1aのシステム構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the system configuration of the wireless power transmission system 1a of 2nd Embodiment. 第2の実施形態における電力送信装置20aの機能構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the functional structure of the electric power transmission device 20a in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における電力送信装置20aが受信する電波の周波数スペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of the frequency spectrum of the radio wave received by the power transmission apparatus 20a in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における第u混合器206−uによって混合された電波の周波数スペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of the frequency spectrum of the radio wave mixed by the u-th mixer 206-u in the 2nd Embodiment. 第2の実施形態における第uフィルタ203a−uを透過後の電波の周波数スペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of the frequency spectrum of the radio wave after passing through the u-filter 203a-u in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における電力送信装置20aが送信する電波の周波数スペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of the frequency spectrum of the radio wave transmitted by the power transmission apparatus 20a in the 2nd Embodiment. 第2の実施形態の無線電力伝送システム1aにおける処理の流れの一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the processing flow in the wireless power transmission system 1a of 2nd Embodiment. 実施形態の無線電力伝送システム1又は1aの適用例を示す図。The figure which shows the application example of the wireless power transmission system 1 or 1a of embodiment. 従来の無線電力伝送の動作を説明する説明図。Explanatory drawing explaining the operation of the conventional wireless power transmission. 従来の4素子バン・アッタ・アレーを説明する説明図。Explanatory drawing explaining the conventional 4-element van atter array. 従来の2素子ポン・アレーを説明する説明図。Explanatory drawing explaining the conventional two-element pon array. 従来の電力送信機の構造を説明する第1の説明図。The first explanatory diagram explaining the structure of the conventional power transmitter. 従来の電力送信機の構造を説明する第2の説明図。The second explanatory diagram explaining the structure of the conventional power transmitter. 従来の電力送信機の受信スペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of the reception spectrum of the conventional power transmitter. 従来の電力送信機の送信スペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of the transmission spectrum of the conventional power transmitter. 従来の電力送信機の受信時の電波の周波数スペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of the frequency spectrum of the radio wave at the time of reception of a conventional power transmitter. 従来の電力送信機の周波数混合時の電波の周波数スペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of the frequency spectrum of the radio wave at the time of frequency mixing of a conventional power transmitter. 従来の電力送信機のフィルタ通過時の電波の周波数スペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of the frequency spectrum of the radio wave when passing through a filter of a conventional power transmitter. 従来の電力送信機の送信時の電波の周波数スペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of the frequency spectrum of the radio wave at the time of transmission of the conventional power transmitter.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の無線電力伝送システム1のシステム構成の一例を示す図である。無線電力伝送システム1は、電力受信装置10及び電力送信装置20を備える。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of a system configuration of the wireless power transmission system 1 of the first embodiment. The wireless power transmission system 1 includes a power receiving device 10 and a power transmitting device 20.

電力受信装置10は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行することによって装置として機能する。
電力受信装置10は、プログラムの実行によって、受信部101、電力変換部102及び送信部103を備える装置として機能する。
The power receiving device 10 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, an auxiliary storage device, and the like connected by a bus, and functions as a device by executing a program.
The power receiving device 10 functions as a device including a receiving unit 101, a power conversion unit 102, and a transmitting unit 103 by executing a program.

受信部101は、電波を受信する。
電力変換部102は、受信部101が受信した電波を電力に変換する。
送信部103は、ビーコンを送信する。ビーコンは、所定の波形の電波である。
The receiving unit 101 receives radio waves.
The power conversion unit 102 converts the radio wave received by the reception unit 101 into electric power.
The transmission unit 103 transmits a beacon. A beacon is a radio wave having a predetermined waveform.

電力受信装置10は、ビーコンを送信可能であり電波を受信可能な位置であればどのような位置に位置してもよい。電力受信装置10は、例えば、通信端末や家電等の電気機器に内蔵されてもよい。このような場合、電力受信装置10は、電力を電気機器に給電してもよい。電力受信装置10はドローンに内蔵されてもよい。 The power receiving device 10 may be located at any position as long as it can transmit a beacon and can receive radio waves. The power receiving device 10 may be built in, for example, an electric device such as a communication terminal or a home appliance. In such a case, the power receiving device 10 may supply electric power to the electric device. The power receiving device 10 may be built in the drone.

図2は、第1の実施形態における電力送信装置20の機能構成の一例を示す図である。
電力送信装置20は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行することによって装置として機能する。電力送信装置20は、プログラムの実行によって、高周波回路200を備える装置として機能する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the functional configuration of the power transmission device 20 according to the first embodiment.
The power transmission device 20 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, an auxiliary storage device, and the like connected by a bus, and functions as a device by executing a program. The power transmission device 20 functions as a device including the high frequency circuit 200 by executing the program.

高周波回路200は、第1アンテナ素子201−1、第2アンテナ素子201−2、第1サーキュレータ202−1、第2サーキュレータ202−2、第1フィルタ203−1、第2フィルタ203−2、第1増幅器204−1及び第2増幅器204−2を備える回路である。 The high frequency circuit 200 includes a first antenna element 201-1, a second antenna element 201-2, a first circulator 202-1, a second circulator 202-2, a first filter 203-1 and a second filter 203-2. It is a circuit including 1 amplifier 204-1 and 2nd amplifier 204-2.

第1アンテナ素子201−1及び第2アンテナ素子201−2は、ビーコンとビーコン以外の電波とを受信する。第1アンテナ素子201−1及び第2アンテナ素子201−2は、電波を放射する。 The first antenna element 211-1 and the second antenna element 201-2 receive the beacon and radio waves other than the beacon. The first antenna element 211-1 and the second antenna element 201-2 radiate radio waves.

第1サーキュレータ202−1及び第2サーキュレータ202−2は、電子部品のサーキュレータである。第1サーキュレータ202−1及び第2サーキュレータ202−2は、第1ポート、第2ポート及び第3ポートの3つのポートを含む3以上のポートを備える。第1ポート、第2ポート及び第3ポートは、それぞれ接続先が異なる。 The first circulator 202-1 and the second circulator 202-2 are circulators for electronic components. The first circulator 202-1 and the second circulator 202-2 include three or more ports including three ports, a first port, a second port, and a third port. The connection destinations of the first port, the second port, and the third port are different from each other.

具体的には、第1サーキュレータ202−1の第1端子は、第1アンテナ素子201−1に結線される。第1サーキュレータ202−1の第2端子は、第1フィルタ203−1に結線される。第1サーキュレータ202−1の第3端子は、第2増幅器204−2に結線される。 Specifically, the first terminal of the first circulator 202-1 is connected to the first antenna element 201-1. The second terminal of the first circulator 202-1 is connected to the first filter 203-1. The third terminal of the first circulator 202-1 is connected to the second amplifier 204-2.

第2サーキュレータ202−2の第1端子は、第2アンテナ素子201−2に結線される。第2サーキュレータ202−2の第2端子は、第2フィルタ203−2に結線される。第2サーキュレータ202−2の第3端子は、第1増幅器204−1に結線される。 The first terminal of the second circulator 202-2 is connected to the second antenna element 201-2. The second terminal of the second circulator 202-2 is connected to the second filter 203-2. The third terminal of the second circulator 202-2 is connected to the first amplifier 204-1.

第1フィルタ203−1及び第2フィルタ203−2は、ビーコンの周波数の電波を透過させビーコンの周波数以外の周波数の電波を透過させない。第1フィルタ203−1及び第2フィルタ203−2は、ビーコンの周波数の電波を透過させビーコンの周波数以外の周波数の電波を透過させないフィルタであればどのようなフィルタであってもよい。第1フィルタ203−1及び第2フィルタ203−2は、例えば、ビーコンの周波数の電波を透過させるバンドパスフィルタ(Band Pass Filter:BPF)であってもよい。第1フィルタ203−1及び第2フィルタ203−2は、例えば、ビーコンの周波数の電波を透過させるローパスフィルタ(Low Pass Filter:LPF)であってもよい。 The first filter 203-1 and the second filter 203-2 transmit radio waves of the beacon frequency and do not transmit radio waves of frequencies other than the beacon frequency. The first filter 203-1 and the second filter 203-2 may be any filter as long as they transmit radio waves of the beacon frequency and do not transmit radio waves of frequencies other than the beacon frequency. The first filter 203-1 and the second filter 203-2 may be, for example, a band pass filter (BPF) that transmits radio waves having a beacon frequency. The first filter 203-1 and the second filter 203-2 may be, for example, a low-pass filter (LPF) that transmits radio waves having a beacon frequency.

第1フィルタ203−1は、第1サーキュレータ202−1の第2端子と、第1増幅器204−1とに結線される。第2フィルタ203−2は、第2サーキュレータ202−2の第2端子と、第2増幅器204−2とに結線される。 The first filter 203-1 is connected to the second terminal of the first circulator 202-1 and the first amplifier 204-1. The second filter 203-2 is connected to the second terminal of the second circulator 202-2 and the second amplifier 204-2.

第1増幅器204−1は、第1フィルタ203−1を透過した電波の振幅を増幅する。第1増幅器204−1は、第1フィルタ203−1と第2サーキュレータ202−2の第3端子とに結線される。 The first amplifier 204-1 amplifies the amplitude of the radio wave transmitted through the first filter 203-1. The first amplifier 204-1 is connected to the first filter 203-1 and the third terminal of the second circulator 202-2.

第2増幅器204−2は、第2フィルタ203−2を透過した電波の振幅を増幅する。第2増幅器204−2は、第2フィルタ203−2と第1サーキュレータ202−1の第3端子とに結線される。 The second amplifier 204-2 amplifies the amplitude of the radio wave transmitted through the second filter 203-2. The second amplifier 204-2 is connected to the second filter 203-2 and the third terminal of the first circulator 202-1.

(配線の長さ)
ここで、電力送信装置20が備える各機能部間の配線の長さについて説明する。電力送信装置20において、第1アンテナ素子201−1から第2サーキュレータ202−2までの配線の長さと、第2アンテナ素子201−2から第1サーキュレータ202−1までの配線の長さとは略同一である。より具体的には、第1経路と第2経路との経路長は略同一である。第1経路は、第1アンテナ素子201−1から第1サーキュレータ202−1、第1フィルタ203−1及び第1増幅器204−1を経由して第2サーキュレータ202−2に至る経路である。第2経路は、第2アンテナ素子201−2から第2サーキュレータ202−2、第2フィルタ203−2及び第2増幅器204−2を経由して第1サーキュレータ202−1に至る経路である。
(Wiring length)
Here, the length of the wiring between each functional unit included in the power transmission device 20 will be described. In the power transmission device 20, the length of the wiring from the first antenna element 201-1 to the second circulator 202-2 is substantially the same as the length of the wiring from the second antenna element 201-2 to the first circulator 202-1. Is. More specifically, the route lengths of the first route and the second route are substantially the same. The first path is a path from the first antenna element 201-1 to the second circulator 202-2 via the first circulator 202-1, the first filter 203-1 and the first amplifier 204-1. The second path is a path from the second antenna element 201-2 to the first circulator 202-1 via the second circulator 202-2, the second filter 203-2, and the second amplifier 204-2.

また、第1サーキュレータ202−1と第1アンテナ素子201−1との間の配線の長さと第2サーキュレータ202−2と第2アンテナ素子201−2との間の配線の長さとは、略同一である。以下、第1サーキュレータ202−1と第1アンテナ素子201−1との間の配線の長さを第1アンテナ配線長という。以下、第2サーキュレータ202−2と第2アンテナ素子201−2との間の配線の長さを第2アンテナ配線長という。 Further, the length of the wiring between the first circulator 202-1 and the first antenna element 201-1 and the length of the wiring between the second circulator 202-2 and the second antenna element 201-2 are substantially the same. Is. Hereinafter, the length of the wiring between the first circulator 202-1 and the first antenna element 201-1 is referred to as the first antenna wiring length. Hereinafter, the length of the wiring between the second circulator 202-2 and the second antenna element 201-2 is referred to as the second antenna wiring length.

(伝搬の経路について)
電力送信装置20によって受信された電波の電力送信装置20における伝搬の経路について説明する。
(About the propagation path)
The propagation path of the radio wave received by the power transmission device 20 in the power transmission device 20 will be described.

まず、第1アンテナ素子201−1によって受信された電波の伝搬の経路を説明する。第1アンテナ素子201−1によって受信された電波は、第1サーキュレータ202−1まで伝搬する。第1サーキュレータ202−1まで伝搬した電波は、第1サーキュレータ202−1から第1フィルタ203−1まで伝搬する。
以下、説明の簡単のため、第1アンテナ素子201−1及び第2アンテナ素子201−2が受信する電波において、ビーコンの周波数の電波はビーコンのみであると仮定する。
First, the propagation path of the radio wave received by the first antenna element 2011-1 will be described. The radio wave received by the first antenna element 201-1 propagates to the first circulator 202-1. The radio wave propagated to the first circulator 202-1 propagates from the first circulator 202-1 to the first filter 203-1.
Hereinafter, for the sake of simplicity, it is assumed that among the radio waves received by the first antenna element 211-1 and the second antenna element 201-2, the radio wave having the beacon frequency is only the beacon.

第1フィルタ203−1まで伝搬した電波のうち、ビーコンの周波数の電波のみが第1フィルタ203−1を透過する。第1フィルタ203−1を透過したビーコンは、第1フィルタ203−1から第1増幅器204−1まで伝搬する。 Of the radio waves propagated to the first filter 203-1, only the radio waves having the beacon frequency pass through the first filter 203-1. The beacon that has passed through the first filter 203-1 propagates from the first filter 203-1 to the first amplifier 204-1.

第1増幅器204−1まで伝搬したビーコンは振幅が増幅される。第1増幅器204−1によって振幅が増幅されたビーコン(以下「第1被増幅ビーコン」という。)は、第1増幅器204−1から第2サーキュレータ202−2まで伝搬する。第2サーキュレータ202−2まで伝搬した第1被増幅ビーコンは、第2サーキュレータ202−2から第2アンテナ素子201−2まで伝搬し、第2アンテナ素子201−2から放射される。 The amplitude of the beacon propagating to the first amplifier 204-1 is amplified. The beacon whose amplitude is amplified by the first amplifier 204-1 (hereinafter referred to as “first amplified beacon”) propagates from the first amplifier 204-1 to the second circulator 202-2. The first amplified beacon propagated to the second circulator 202-2 propagates from the second circulator 202-2 to the second antenna element 201-2 and is emitted from the second antenna element 201-2.

次に、第2アンテナ素子201−2によって受信された電波の伝搬の経路を説明する。第2アンテナ素子201−2によって受信された電波は、第2サーキュレータ202−2まで伝搬する。第2サーキュレータ202−2まで伝搬した電波は、第2サーキュレータ202−2から第2フィルタ203−2まで伝搬する。 Next, the propagation path of the radio wave received by the second antenna element 201-2 will be described. The radio wave received by the second antenna element 201-2 propagates to the second circulator 202-2. The radio wave propagated to the second circulator 202-2 propagates from the second circulator 202-2 to the second filter 203-2.

第2フィルタ203−2まで伝搬した電波のうち、ビーコンの周波数の電波のみが第2フィルタ203−2を透過する。第2フィルタ203−2を透過したビーコンは、第2フィルタ203−2から第2増幅器204−2まで伝搬する。 Of the radio waves propagated to the second filter 203-2, only the radio waves having the beacon frequency pass through the second filter 203-2. The beacon that has passed through the second filter 203-2 propagates from the second filter 203-2 to the second amplifier 204-2.

第2増幅器204−2まで伝搬したビーコンは振幅が増幅される。第2増幅器204−2によって振幅が増幅されたビーコン(以下「第2被増幅ビーコン」という。)は、第2増幅器204−2から第1サーキュレータ202−1まで伝搬する。第1サーキュレータ202−1まで伝搬した第2被増幅ビーコンは、第1サーキュレータ202−1から第1アンテナ素子201−1まで伝搬し、第1アンテナ素子201−1から放射される。 The amplitude of the beacon propagating to the second amplifier 204-2 is amplified. The beacon whose amplitude is amplified by the second amplifier 204-2 (hereinafter referred to as “second amplified beacon”) propagates from the second amplifier 204-2 to the first circulator 202-1. The second amplified beacon propagated to the first circulator 202-1 propagates from the first circulator 202-1 to the first antenna element 211-1 and is radiated from the first antenna element 201-1.

(電力送信装置20が放射する電波について)
電力送信装置20が放射する電波について説明する。
以下、時刻t0に電力受信装置10からビーコンが放射されると仮定する。
時刻t0に電力受信装置10から放射されたビーコンが第1アンテナ素子201−1に到達した時刻を第1到達時刻t_in_1とする。時刻t0に電力受信装置10から放射されたビーコンが第2アンテナ素子201−2に到達した時刻を第2到達時刻t_in_2とする。
(About radio waves emitted by the power transmitter 20)
The radio wave emitted by the power transmission device 20 will be described.
Hereinafter, it is assumed that the beacon is emitted from the power receiving device 10 at time t0.
The time when the beacon radiated from the power receiving device 10 reaches the first antenna element 211-1 at time t0 is defined as the first arrival time t_in_1. The time when the beacon emitted from the power receiving device 10 reaches the second antenna element 201-2 at the time t0 is defined as the second arrival time t_in_2.

第1光路長と第2光路長とが等しい場合、第1到達時刻t_in_1と第2到達時刻t_in_2とは同じである。第1光路長は、電力受信装置10と第1アンテナ素子201−1との間の距離である。第2光路長は、電力受信装置10と第2アンテナ素子201−2との間の距離である。
一方、第1光路長と第2光路長とが異なる場合、第1到達時刻t_in_1と第2到達時刻t_in_2とは異なる。
When the first optical path length and the second optical path length are equal, the first arrival time t_in_1 and the second arrival time t_in_2 are the same. The first optical path length is the distance between the power receiving device 10 and the first antenna element 201-1. The second optical path length is the distance between the power receiving device 10 and the second antenna element 201-2.
On the other hand, when the first optical path length and the second optical path length are different, the first arrival time t_in_1 and the second arrival time t_in_2 are different.

第1経路の経路長と第2経路の経路長とが略同一であり第1アンテナ配線長と第2アンテナ配線長とが略同一であるため、第1到達時刻t_in_1と第2到達時刻t_in_2とが異なる場合に第1変調信号と第2変調信号とは、放射され始める時刻が異なる。具体的には、第1到達時刻t_in_1が第2到達時刻t_in_2よりも時間Δtだけ遅い時刻である場合、第1放射時刻t_out_1は第2放射時刻t_out_2よりも時間Δtだけ早い時刻である。第1放射時刻t_out_1は、第1変調信号が第1アンテナ素子201−1から放射され始める時刻である。第2放射時刻t_out_2は、第2変調信号が第2アンテナ素子201−2から放射され始める時刻である。 Since the path length of the first path and the path length of the second path are substantially the same, and the wiring length of the first antenna and the wiring length of the second antenna are substantially the same, the first arrival time t_in_1 and the second arrival time t_in_2 The first modulated signal and the second modulated signal are different in the time when they start to be emitted. Specifically, when the first arrival time t_in_1 is later than the second arrival time t_in_2 by the time Δt, the first radiation time t_out_1 is a time Δt earlier than the second radiation time t_out_2. The first radiation time t_out_1 is the time when the first modulation signal starts to be emitted from the first antenna element 211-1. The second radiation time t_out_2 is the time when the second modulation signal starts to be emitted from the second antenna element 201-2.

このように、第1経路の経路長と第2経路の経路長とが略同一であり第1アンテナ配線長と第2アンテナ配線長とが略同一であるため、第1到達時刻t_in_1から第2到達時刻t_in_2を引いた値と、第2放射時刻t_out_2から第1放射時刻t_out_1を引いた値とが等しい。そのため、電力送信装置20はバン・アッタ・アレー・アンテナである。 In this way, since the path length of the first path and the path length of the second path are substantially the same, and the wiring length of the first antenna and the wiring length of the second antenna are substantially the same, the first arrival time t_in_1 to the second The value obtained by subtracting the arrival time t_in_2 is equal to the value obtained by subtracting the first radiation time t_out_1 from the second radiation time t_out_2. Therefore, the power transmission device 20 is a van-atter array antenna.

以下、第1の実施形態において、第1アンテナ素子201−1がビーコンを受信してから第2アンテナ素子201−2が増幅されたビーコンを放射するまでの時間を第1経過時間という。以下、第1の実施形態において、第2アンテナ素子201−2がビーコンを受信してから第1アンテナ素子201−1が増幅されたビーコンを放射するまでの時間を第2経過時間という。 Hereinafter, in the first embodiment, the time from when the first antenna element 201-1 receives the beacon to when the second antenna element 201-2 emits the amplified beacon is referred to as the first elapsed time. Hereinafter, in the first embodiment, the time from when the second antenna element 201-2 receives the beacon to when the first antenna element 201-1 emits the amplified beacon is referred to as a second elapsed time.

第1経路の経路長と第2経路の経路長とは同一であり、第1アンテナ配線長と第2アンテナ配線長とは同一である。そのため、第1経過時間と第2経過時間とは同一である。 The path length of the first path and the path length of the second path are the same, and the wiring length of the first antenna and the wiring length of the second antenna are the same. Therefore, the first elapsed time and the second elapsed time are the same.

図3は、第1の実施形態における電力送信装置20に入射するビーコンの第1アンテナ素子201−1における強度の時間変化と電力送信装置20に入射するビーコンの第2アンテナ素子201−2における強度の時間変化とを示す図である。なお、説明の簡単のため、図3及び図4においてビーコンは正弦波であると仮定する。 FIG. 3 shows the time variation of the intensity of the beacon incident on the power transmitting device 20 in the first antenna element 201-1 and the intensity of the beacon incident on the power transmitting device 20 in the second antenna element 201-2 in the first embodiment. It is a figure which shows the time change of. For the sake of simplicity, it is assumed that the beacon is a sine wave in FIGS. 3 and 4.

図3は、第1アンテナ素子201−1にビーコンが到達する時刻は、第2アンテナ素子201−2にビーコンが到達する時刻よりも、L/cだけ遅いことを示す。Lは、第1光路長と第2光路長との差である。以下、Lを光路差という。cは、光速を表す。L/cの差は、2πL/λの位相差があることを意味する。λは、ビーコンが伝搬する空間中のビーコンの波長である。λは、より具体的には、真空における波長をλ0として、λ0をビーコンが伝搬する空間の誘電率で割り算した値である。 FIG. 3 shows that the time when the beacon arrives at the first antenna element 201-1 is later than the time when the beacon arrives at the second antenna element 201-2 by L / c. L is the difference between the first optical path length and the second optical path length. Hereinafter, L is referred to as an optical path difference. c represents the speed of light. The difference in L / c means that there is a phase difference of 2πL / λ. λ is the wavelength of the beacon in the space where the beacon propagates. More specifically, λ is a value obtained by dividing λ0 by the dielectric constant of the space in which the beacon propagates, where λ0 is the wavelength in vacuum.

図4は、第1アンテナ素子201−1における第1被増幅ビーコンの強度の時間変化と第2アンテナ素子201−2における第2被増幅ビーコンの強度の時間変化とを示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a time change of the intensity of the first amplified beacon in the first antenna element 211-1 and a time change of the intensity of the second amplified beacon in the second antenna element 201-2.

図4は、第1被増幅ビーコンが第1アンテナ素子201−1によって放射され始める時刻は、第2被増幅ビーコンが第2アンテナ素子201−2によって放射され始める時刻よりもL/cだけ早いことを示す。 FIG. 4 shows that the time when the first amplified beacon starts to be emitted by the first antenna element 211-1 is L / c earlier than the time when the second amplified beacon starts to be emitted by the second antenna element 201-2. Is shown.

第1到達時刻は、第2到達時刻よりもL/cだけ遅いため、第1放射時刻は、第2放射時刻よりもL/cだけ早い。そのため、第1被増幅ビーコンと第2被増幅ビーコンとは、電力受信装置10に伝搬する方向(すなわち、ビーコンの到来方向)について同相で強め合う。第1被増幅ビーコンと第2被増幅ビーコンとは互いに同相で強め合うため、電力受信装置10に向けて伝搬するビームが形成される。形成されたビームは、第1被増幅ビーコンと第2被増幅ビーコンとの合成波である。以下、形成されたビームを電力伝送ビームという。電力伝送ビームは、電波である。 Since the first arrival time is L / c later than the second arrival time, the first radiation time is L / c earlier than the second radiation time. Therefore, the first amplified beacon and the second amplified beacon strengthen each other in phase in the direction of propagation to the power receiving device 10 (that is, the direction of arrival of the beacon). Since the first amplified beacon and the second amplified beacon strengthen each other in phase with each other, a beam propagating toward the power receiving device 10 is formed. The formed beam is a composite wave of the first amplified beacon and the second amplified beacon. Hereinafter, the formed beam is referred to as a power transmission beam. The power transmission beam is a radio wave.

電力伝送ビームは、電力受信装置10に向けて伝搬し、電力受信装置10によって受信される。受信された電力伝送ビームは、電力受信装置10によって電力に変換される。 The power transmission beam propagates toward the power receiving device 10 and is received by the power receiving device 10. The received power transmission beam is converted into electric power by the electric power receiving device 10.

このように構成された電力送信装置20は、第1フィルタ203−1と、第2フィルタ203−2とを備える。そのため、このように構成された電力送信装置20は、ビーコン以外の電波を増幅することなく、ビーコンの電波を増幅することができる。 The power transmission device 20 configured in this way includes a first filter 203-1 and a second filter 203-2. Therefore, the power transmission device 20 configured in this way can amplify the radio wave of the beacon without amplifying the radio wave other than the beacon.

第1フィルタ203−1と、第2フィルタ203−2とを備えることで、ビーコン以外の電波が増幅されずビーコンの電波が増幅される理由を説明する。 The reason why the radio waves other than the beacon are not amplified and the radio waves of the beacon are amplified by providing the first filter 203-1 and the second filter 203-2 will be described.

仮に、電力送信装置20がビーコンの周波数以外の周波数の電波を受信したとしても、受信されたビーコンの周波数以外の周波数の電波は、第1フィルタ203−1又は第2フィルタ203−2によりカットされる。そのため、ビーコンの周波数以外の周波数の電波は、第1増幅器204−1又は第2増幅器204−2によって増幅されることも、第1アンテナ素子201−1又は第2アンテナ素子201−2から再放射されることもない。このため、電力送信装置20は、ビーコンの周波数以外の周波数の電波を増幅して電力受信装置10に送信することはない。 Even if the power transmitting device 20 receives a radio wave having a frequency other than the beacon frequency, the received radio wave having a frequency other than the beacon frequency is cut by the first filter 203-1 or the second filter 203-2. To. Therefore, radio waves having a frequency other than the beacon frequency may be amplified by the first amplifier 204-1 or the second amplifier 204-2, and may be re-radiated from the first antenna element 201-1 or the second antenna element 201-2. It will not be done. Therefore, the power transmitting device 20 does not amplify radio waves having a frequency other than the beacon frequency and transmit the radio waves to the power receiving device 10.

図5は、第1の実施形態における電力送信装置20が受信する電波の周波数スペクトルの一例を示す図である。
図5は、電力送信装置20が電波として、ビーコンと、周波数がビーコンと異なる電波とを受信することを示す。図5は、電力送信装置20が受信するビーコンの強度が強度E0であることを示す。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the frequency spectrum of the radio wave received by the power transmission device 20 in the first embodiment.
FIG. 5 shows that the power transmission device 20 receives a beacon and a radio wave having a frequency different from that of the beacon as radio waves. FIG. 5 shows that the intensity of the beacon received by the power transmission device 20 is the intensity E0.

図6は、第1の実施形態における電力送信装置20が送信する電波の周波数スペクトルの一例を示す図である。
図6は、電力送信装置20が送信する電波の周波数がビーコンの周波数であって強度が強度E0以上であることを示す。図6は、電力送信装置20が増幅されたビーコンを送信することを示す。また、図6は、電力送信装置20は、ビーコンの周波数以外の周波数の電波を送信しないことを示す。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the frequency spectrum of the radio wave transmitted by the power transmission device 20 in the first embodiment.
FIG. 6 shows that the frequency of the radio wave transmitted by the power transmission device 20 is the frequency of the beacon and the intensity is E0 or more. FIG. 6 shows that the power transmitter 20 transmits an amplified beacon. Further, FIG. 6 shows that the power transmission device 20 does not transmit radio waves having a frequency other than the beacon frequency.

図5及び図6が示すように、電力送信装置20は、ビーコン以外の通信用途の信号を受信しても、受信した通信用途の信号を増幅しない。また、電力送信装置20は、ビーコン以外の通信用途の信号を受信しても、受信した通信用途の信号を送信しない。そのため、電力送信装置20は、ビーコン以外の通信用途の信号を送受信する通信端末への電力送信装置20による干渉の影響を抑制することができる。 As shown in FIGS. 5 and 6, the power transmission device 20 does not amplify the received signal for communication use even if it receives a signal for communication use other than the beacon. Further, even if the power transmission device 20 receives a signal for communication use other than the beacon, the power transmission device 20 does not transmit the received signal for communication use. Therefore, the power transmission device 20 can suppress the influence of interference by the power transmission device 20 on the communication terminal that transmits / receives signals for communication purposes other than the beacon.

また、このように構成された無線電力伝送システム1の電力送信装置20は、第1経路の経路長と第2経路の経路長とが略同一であり、第1アンテナ配線長と第2アンテナ配線長とが略同一である。そのため、電力送信装置20は、バン・アッタ・アレーであり、ビーコンの到来方向への電力伝送ビームの形成のための信号処理を必要としない。電力送信装置20は、ビーコンを受信すると、ビーコンの到来方向に対して自動的かつ短時間で電力伝送ビームを形成することができる。そのため、無線電力伝送システム1は、ドローンに対する無線電力伝送などの電力受信機への電力伝送ビームの高速追従が要求される場合であっても、ドローンに電力受信装置10が内蔵されていれば、適切な無線電力伝送を行える。 Further, in the power transmission device 20 of the wireless power transmission system 1 configured in this way, the path length of the first path and the path length of the second path are substantially the same, and the first antenna wiring length and the second antenna wiring The length is almost the same. Therefore, the power transmission device 20 is a van-atter array and does not require signal processing for forming a power transmission beam in the direction of arrival of the beacon. Upon receiving the beacon, the power transmission device 20 can automatically and in a short time form a power transmission beam in the direction of arrival of the beacon. Therefore, even when the wireless power transmission system 1 is required to follow the power transmission beam to the power receiver such as wireless power transmission to the drone at high speed, if the drone has the power receiving device 10 built-in, the wireless power transmission system 1 can be used. Appropriate wireless power transmission can be performed.

また、このように構成された無線電力伝送システム1の電力送信装置20は、バン・アッタ・アレーであるため、信号処理部や移相器を必要としない。そのため、このように構成された無線電力伝送システム1は、電力送信装置20を小型化することができる。また、このように構成された無線電力伝送システム1は、電力送信装置20に係るコストを低くすることができる。 Further, since the power transmission device 20 of the wireless power transmission system 1 configured in this way is a van-atter array, it does not require a signal processing unit or a phase shifter. Therefore, the wireless power transmission system 1 configured in this way can reduce the size of the power transmission device 20. Further, the wireless power transmission system 1 configured in this way can reduce the cost related to the power transmission device 20.

また、このように構成された無線電力伝送システム1の電力送信装置20においては、ビーコンの増幅のための電力のみが必要とされる。そのため、このように構成された無線電力伝送システム1の電力送信装置20は、電力消費を削減することができる。 Further, in the power transmission device 20 of the wireless power transmission system 1 configured in this way, only the power for amplifying the beacon is required. Therefore, the power transmission device 20 of the wireless power transmission system 1 configured in this way can reduce the power consumption.

また、このように構成された無線電力伝送システム1の電力送信装置20は、ビーコンの周波数以外の周波数の電波を増幅しない。そのため、このように構成された無線電力伝送システム1の電力送信装置20は、電力消費を削減することができる。 Further, the power transmission device 20 of the wireless power transmission system 1 configured in this way does not amplify radio waves having a frequency other than the beacon frequency. Therefore, the power transmission device 20 of the wireless power transmission system 1 configured in this way can reduce the power consumption.

(第1の実施形態におけるフローチャート)
図7は、第1の実施形態の無線電力伝送システム1における処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(Flowchart in the first embodiment)
FIG. 7 is a flowchart showing an example of a processing flow in the wireless power transmission system 1 of the first embodiment.

電力受信装置10がビーコンを送信する(ステップS101)。電力送信装置20がビーコンを受信する(ステップS102)。具体的には、第uアンテナ素子201−uにビーコンが到達し、第uアンテナ素子201−uによってビーコンが受信される。 The power receiving device 10 transmits a beacon (step S101). The power transmission device 20 receives the beacon (step S102). Specifically, the beacon reaches the u-antenna element 201-u, and the beacon is received by the u-antenna element 201-u.

電力送信装置20が、ビーコンを増幅する(ステップS103)。具体的には、第uアンテナ素子201−uが受信したビーコンが第uフィルタ203−uを透過し、第uフィルタ203−uを透過した電波が、第u増幅器204−uによって増幅される。 The power transmission device 20 amplifies the beacon (step S103). Specifically, the beacon received by the u-antenna element 201-u passes through the u-filter 203-u, and the radio wave transmitted through the u-th filter 203-u is amplified by the u-amplifier 204-u.

電力送信装置20が、第u増幅器204−uによって増幅された後の電波を放射する(ステップS104)。具体的には、第1増幅器204−1によって増幅された後の電波が第2アンテナ素子201−2から放射される。また、具体的には、第2増幅器204−2によって増幅された後の電波が第1アンテナ素子201−1から放射される。 The power transmission device 20 emits radio waves after being amplified by the u-th amplifier 204-u (step S104). Specifically, the radio wave after being amplified by the first amplifier 204-1 is radiated from the second antenna element 201-2. Specifically, the radio wave after being amplified by the second amplifier 204-2 is radiated from the first antenna element 201-1.

電力受信装置10が、電力送信装置20から放射された電波を受信する(ステップS105)。具体的には、電力受信装置10は、ステップS104において電力送信装置20が放射した電波を受信する。 The power receiving device 10 receives the radio wave radiated from the power transmitting device 20 (step S105). Specifically, the power receiving device 10 receives the radio wave radiated by the power transmitting device 20 in step S104.

このように構成された無線電力伝送システム1は、電力受信装置10と電力送信装置20とを備える。電力送信装置20は、第1フィルタ203−1と、第2フィルタ203−2と、第1増幅器204−1と、第2増幅器204−2とを備え、第1経路の経路長と第2経路の経路長とが略同一であり、第1アンテナ配線長と第2アンテナ配線長とが略同一である。そのため、このように構成された無線電力伝送システム1は、無線通信と無線電力伝送を同時に利用する環境下であっても、省電力かつ電力伝送ビームの高速追従が可能な電力送信機を小型かつ簡易な構造で実現することができる技術を提供することができる。 The wireless power transmission system 1 configured in this way includes a power receiving device 10 and a power transmitting device 20. The power transmission device 20 includes a first filter 203-1, a second filter 203-2, a first amplifier 204-1 and a second amplifier 204-2, and has a path length of the first path and a second path. The path lengths of the above are substantially the same, and the wiring length of the first antenna and the wiring length of the second antenna are substantially the same. Therefore, the wireless power transmission system 1 configured in this way is a compact power transmitter capable of power saving and high-speed tracking of the power transmission beam even in an environment where wireless communication and wireless power transmission are used at the same time. It is possible to provide a technology that can be realized with a simple structure.

(第1の実施形態の変形例)
なお、電力送信装置20は、必ずしも1つの高周波回路200だけを備える必要は無い。電力送信装置20は、複数の高周波回路200を備えてもよい。このような場合、電力送信装置20は、2つ以上の第1アンテナ素子201−1と第1アンテナ素子201−1と同数の第2アンテナ素子201−2とを備える。第1アンテナ素子201−1及び第2アンテナ素子201−2の全てはアレー状に等間隔に位置する。各高周波回路200が備える第1アンテナ素子201−1及び第2アンテナ素子201−2は、アレーの中心について対称な位置に位置する。
(Modified example of the first embodiment)
The power transmission device 20 does not necessarily have to include only one high frequency circuit 200. The power transmission device 20 may include a plurality of high frequency circuits 200. In such a case, the power transmission device 20 includes two or more first antenna elements 201-1 and the same number of second antenna elements 201-2 as the first antenna element 201-1. All of the first antenna element 211-1 and the second antenna element 201-2 are located at equal intervals in an array shape. The first antenna element 201-1 and the second antenna element 201-2 included in each high frequency circuit 200 are located at positions symmetrical with respect to the center of the array.

なお、電力送信装置20において、アンテナ素子の配置は、リニアアレー状だけでなく、平面アレー状であってもよい。 In the power transmission device 20, the antenna elements may be arranged not only in a linear array shape but also in a plane array shape.

(第2の実施形態)
図8は、第2の実施形態の無線電力伝送システム1aのシステム構成の一例を示す図である。無線電力伝送システム1aは、電力受信装置10及び電力送信装置20aを備える。
以下、無線電力伝送システム1と同様の機能を有するものについては、図1と同じ符号を付すことで説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing an example of the system configuration of the wireless power transmission system 1a of the second embodiment. The wireless power transmission system 1a includes a power receiving device 10 and a power transmitting device 20a.
Hereinafter, those having the same functions as the wireless power transmission system 1 will be designated by the same reference numerals as those in FIG. 1, and the description thereof will be omitted.

図9は、第2の実施形態における電力送信装置20aの機能構成の一例を示す図である。
電力送信装置20aは、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行することによって装置として機能する。電力送信装置20aは、プログラムの実行によって、高周波回路200a及び発振器205を備える装置として機能する。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the functional configuration of the power transmission device 20a according to the second embodiment.
The power transmission device 20a includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, an auxiliary storage device, and the like connected by a bus, and functions as a device by executing a program. The power transmission device 20a functions as a device including the high frequency circuit 200a and the oscillator 205 by executing the program.

高周波回路200aは、第1アンテナ素子201a−1、第2アンテナ素子201a−2、第1サーキュレータ202a−1、第2サーキュレータ202a−2、第1混合器206−1、第2混合器206−2、第1フィルタ203a−1、第2フィルタ203a−2、第1増幅器204a−1及び第2増幅器204a−2を備える。 The high frequency circuit 200a includes a first antenna element 201a-1, a second antenna element 201a-2, a first circulator 202a-1, a second circulator 202a-2, a first mixer 206-1, and a second mixer 206-2. , A first filter 203a-1, a second filter 203a-2, a first amplifier 204a-1, and a second amplifier 204a-2.

第uアンテナ素子201a−uは、ビーコンとビーコン以外の電波とを受信する。第uアンテナ素子201a−uは、電波を放射する。 The u-antenna element 201a-u receives the beacon and radio waves other than the beacon. The u-th antenna element 201a-u radiates radio waves.

第uサーキュレータ202a−u(uは1以上2以下の整数)は、電子部品のサーキュレータである。第uサーキュレータ202a−uは、第1ポート、第2ポート及び第3ポートの3つのポートを含む3以上のポートを備える。第1ポート、第2ポート及び第3ポートは、それぞれ接続先が異なる。 The u-th circulator 202a-u (u is an integer of 1 or more and 2 or less) is a circulator of an electronic component. The u-th circulator 202a-u includes three or more ports including three ports, a first port, a second port, and a third port. The connection destinations of the first port, the second port, and the third port are different from each other.

具体的には、第uサーキュレータ202a−uの第1端子は、第uアンテナ素子201a−uに結線される。第uサーキュレータ202a−uの第2端子は、第u混合器206−uに結線される。第uサーキュレータ202a−uの第3端子は、第u増幅器204a−uに結線される。第uサーキュレータ202a−uは、第uアンテナ素子201a−uが受信したビーコンを第u混合器206−uに出力する。 Specifically, the first terminal of the u-circulator 202a-u is connected to the u-antenna element 201a-u. The second terminal of the u-th circulator 202a-u is connected to the u-th mixer 206-u. The third terminal of the u-th circulator 202a-u is connected to the u-amplifier 204a-u. The u-th circulator 202a-u outputs the beacon received by the u-antenna element 201a-u to the u-th mixer 206-u.

発振器205は、ビーコンの周波数の2倍の周波数の正弦波を出力する。具体的には、発振器205は、ビーコンの周波数をfとして、以下の式(5)で表される正弦波を第u混合器206−uに出力する。以下、発振器205が出力する正弦波を発振器正弦波という。 The oscillator 205 outputs a sine wave having a frequency twice the frequency of the beacon. Specifically, the oscillator 205 outputs the frequency of the beacon as f r, the sine wave represented by the following formula (5) to the u mixer 206-u. Hereinafter, the sine wave output by the oscillator 205 is referred to as an oscillator sine wave.

Figure 2020145790
Figure 2020145790

なお、frは第uアンテナ素子201a−uが受信した電波の周波数を表す。tは所定の時刻からの経過時間を表す。 Incidentally, f r represents the frequency of the radio wave received by the first u antenna elements 201a-u. t represents the elapsed time from a predetermined time.

第u混合器206−uは、第uサーキュレータ202a−uが第u混合器206−uに出力した電波と発振器正弦波とを混合し混合電波を生成する。混合電波は、第uサーキュレータ202a−uが第u混合器206−uに出力した電波と発振器正弦波とが混合された電波である。混合電波は、具体的には、以下の式(6)及び式(7)で表される電波である。 The u-th mixer 206-u mixes the radio wave output by the u-circulator 202a-u to the u-mixer 206-u and the oscillator sine wave to generate a mixed radio wave. The mixed radio wave is a radio wave obtained by mixing a radio wave output by the u-circulator 202a-u to the u-mixer 206-u and an oscillator sine wave. Specifically, the mixed radio wave is a radio wave represented by the following formulas (6) and (7).

Figure 2020145790
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Figure 2020145790
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式(6)は、ビーコンの周波数の電波と発振器正弦波とが混合された混合電波の波形を表す。なお、ビーコンの周波数の電波は、cos(2πft+φ)の波形の電波である。式(7)は、ビーコンの周波数以外の周波数の電波と発振器正弦波とが混合された混合電波の波形を表す。以下、説明の簡単のため、ビーコンの周波数の電波は、ビーコンのみであると仮定する。 Equation (6) represents a waveform of a mixed radio wave in which a radio wave having a beacon frequency and an oscillator sine wave are mixed. Incidentally, the radio wave of the frequency of the beacon is a radio wave of the waveform of cos (2πf r t + φ) . Equation (7) represents a waveform of a mixed radio wave in which a radio wave having a frequency other than the beacon frequency and an oscillator sine wave are mixed. Hereinafter, for the sake of brevity, it is assumed that the radio wave of the beacon frequency is only the beacon.

なお、φは、第uアンテナ素子201a−uが受信した電波の位相を表す。fは、ビーコンの周波数以外の周波数を表す。 Note that φ represents the phase of the radio wave received by the u-th antenna element 201a-u. f n represents a frequency other than the beacon frequency.

第uフィルタ203a−uは、ビーコンの周波数の電波を透過させビーコンの周波数以外の周波数の電波を透過させない。第uフィルタ203a−uは、ビーコンの周波数の電波を透過させビーコンの周波数以外の周波数の電波を透過させないフィルタであればどのようなフィルタであってもよい。第uフィルタ203a−uは、例えば、ビーコンの周波数の電波を透過させるバンドパスフィルタ(Band Pass Filter:BPF)であってもよい。第uフィルタ203a−uは、例えば、ビーコンの周波数の電波を透過させるローパスフィルタ(Low Pass Filter:LPF)であってもよい。 The u-th filter 203a-u transmits radio waves of the beacon frequency and does not transmit radio waves of frequencies other than the beacon frequency. The u-th filter 203a-u may be any filter as long as it transmits radio waves of the beacon frequency and does not transmit radio waves of frequencies other than the beacon frequency. The u-th filter 203a-u may be, for example, a band pass filter (BPF) that transmits radio waves having a beacon frequency. The u-th filter 203a-u may be, for example, a low-pass filter (LPF) that transmits radio waves having a beacon frequency.

第uフィルタ203a−uに入力される電波は式(6)及び式(7)で表される。そのため、式(7)で表される電波は第uフィルタ203a−uを透過しない。また、式(6)の右辺第1項が表す電波も第uフィルタ203a−uを透過しない。そのため、第uフィルタ203a−uが出力する電波は式(6)の右辺第2項が表す電波であり、ビーコンの波形に位相共役な波形の電波である。以下、第uフィルタ203a−uが出力する電波を、第u位相共役ビーコンという。第u位相共役ビーコンは、具体的には、以下の式(8)で表される電波である。 The radio waves input to the u-th filter 203a-u are represented by the equations (6) and (7). Therefore, the radio wave represented by the equation (7) does not pass through the u-th filter 203a-u. Further, the radio wave represented by the first term on the right side of the equation (6) does not pass through the u-filter 203a-u. Therefore, the radio wave output by the u-filter 203a-u is the radio wave represented by the second term on the right side of the equation (6), and is a radio wave having a waveform phase-conjugated to the beacon waveform. Hereinafter, the radio wave output by the u-th filter 203a-u is referred to as a u-phase conjugated beacon. Specifically, the u-top-conjugated beacon is a radio wave represented by the following equation (8).

Figure 2020145790
Figure 2020145790

第uフィルタ203−uは、第u混合器206−uと第u増幅器204a−uと、に結線される。 The u-th filter 203-u is connected to the u-th mixer 206-u and the u-amplifier 204a-u.

第u増幅器204a−uは、第uフィルタ203a−uを透過した電波の振幅を増幅する。以下、第u増幅器204a−uによる増幅後の第u位相共役ビーコンを、第u被増幅位相共役ビーコンという。第u増幅器204a−uが第u位相共役ビーコンの振幅をA倍にする場合、第u被増幅位相共役ビーコンは具体的には、以下の式(9)で表される電波である。 The u-th amplifier 204a-u amplifies the amplitude of the radio wave transmitted through the u-th filter 203a-u. Hereinafter, the u-th phase-conjugated beacon after amplification by the u-amplifier 204a-u is referred to as a u-amplified top-conjugated beacon. When the u-amplifier 204a-u increases the amplitude of the u-th phase conjugated beacon by A times, the u-th amplified phase-conjugated beacon is specifically a radio wave represented by the following equation (9).

Figure 2020145790
Figure 2020145790

第u増幅器204a−uは、第uフィルタ203a−uと第uサーキュレータ202a−uの第3端子とに結線される。 The u-amplifier 204a-u is connected to the u-filter 203a-u and the third terminal of the u-th circulator 202a-u.

(伝搬の経路について)
電力送信装置20aによって受信された電波の電力送信装置20aにおける伝搬の経路について説明する。
(About the propagation path)
The propagation path of the radio wave received by the power transmission device 20a in the power transmission device 20a will be described.

第uアンテナ素子201a−uによって受信された電波の伝搬の経路を説明する。第uアンテナ素子201a−uによって受信された電波は、第uサーキュレータ202a−uまで伝搬する。第uサーキュレータ202a−uまで伝搬した電波は、第uサーキュレータ202a−uから第u混合器206−uまで伝搬する。第u混合器206−uまで伝搬した電波は、第u混合器206−uによって発振器正弦波と混合される。 The propagation path of the radio wave received by the u-antenna element 201a-u will be described. The radio wave received by the u-antenna element 201a-u propagates to the u-circulator 202a-u. The radio wave propagated to the u-th circulator 202a-u propagates from the u-th circulator 202a-u to the u-th mixer 206-u. The radio wave propagated to the u-th mixer 206-u is mixed with the oscillator sine wave by the u-mixer 206-u.

第u混合器206−uによって混合された電波は、第u混合器206−uから第uフィルタ203a−uまで伝搬する。第uフィルタ203a−uまで伝搬した電波のうち、ビーコンの周波数の電波のみが第uフィルタ203a−uを透過する。第uフィルタ203a−uを透過した電波は、第uフィルタ203a−uから第u増幅器204a−uまで伝搬する。第u増幅器204a−uまで伝搬した電波は、第u増幅器204a−uによって増幅される。 The radio waves mixed by the u-th mixer 206-u propagate from the u-mixer 206-u to the u-filter 203a-u. Of the radio waves propagated to the u-th filter 203a-u, only the radio waves having the beacon frequency pass through the u-filter 203a-u. The radio wave transmitted through the u-th filter 203a-u propagates from the u-th filter 203a-u to the u-amplifier 204a-u. The radio wave propagated to the u amplifier 204a-u is amplified by the u amplifier 204a-u.

第u増幅器204a−uによって増幅された電波は、第u増幅器204a−uから第uサーキュレータ202a−uまで伝搬する。第u増幅器204a−uから第uサーキュレータ202a−uまで伝搬した電波は、第uサーキュレータ202a−uから第uアンテナ素子201a−uまで伝搬し、第uアンテナ素子201a−uから放射される。 The radio wave amplified by the u-th amplifier 204a-u propagates from the u-amplifier 204a-u to the u-th circulator 202a-u. The radio wave propagated from the u amplifier 204a-u to the u circulator 202a-u propagates from the u circulator 202a-u to the u antenna element 201a-u and is radiated from the u antenna element 201a-u.

(配線の長さ)
ここで、電力送信装置20aが備える各機能部間の配線の長さについて説明する。電力送信装置20aにおいて、第uアンテナ素子201a−uと第uサーキュレータ202a−uとを結線する配線の長さはuに依らず同じである。第uサーキュレータ202a−uと第u混合器206−uとを結線する配線の長さはuに依らず同じである。第u混合器206−uと第uフィルタ203a−uとを結線する配線の長さはuに依らず同じである。第uフィルタ203a−uと第u増幅器204a−uとを結線する配線の長さはuに依らず同じである。第u増幅器204a−uと第uサーキュレータ202a−uとを結線する配線の長さはuに依らず同じである。また、発振器205と第u混合器206−uとを結線する配線の長さはuに依らず同じである。そのため、第uアンテナ素子201a−uによってビーコンが受信されてから第u被増幅位相共役ビーコンが第uアンテナ素子201a−uによって放射されるまでの時間は、uに依らず同一である。すなわち、第3経過時間と第4経過時間とは同一である。第3経過時間とは、第1アンテナ素子201a−1がビーコンを受信してから第1アンテナ素子201a−1が第1被増幅位相共役ビーコンを放射するまでの時間である。第4経過時間とは、第2アンテナ素子201a−2がビーコンを受信してから第2アンテナ素子201a−2が第2被増幅位相共役ビーコンを放射するまでの時間である。
(Wiring length)
Here, the length of the wiring between each functional unit included in the power transmission device 20a will be described. In the power transmission device 20a, the length of the wiring connecting the u-antenna element 201a-u and the u-th circulator 202a-u is the same regardless of u. The length of the wiring connecting the u-th circulator 202a-u and the u-th mixer 206-u is the same regardless of u. The length of the wiring connecting the u-th mixer 206-u and the u-filter 203a-u is the same regardless of u. The length of the wiring connecting the u-th filter 203a-u and the u-amplifier 204a-u is the same regardless of u. The length of the wiring connecting the u-th amplifier 204a-u and the u-th circulator 202a-u is the same regardless of u. Further, the length of the wiring connecting the oscillator 205 and the u-th mixer 206-u is the same regardless of u. Therefore, the time from the reception of the beacon by the u-antenna element 201a-u to the emission of the u-amplified top-conjugated beacon by the u-antenna element 201a-u is the same regardless of u. That is, the third elapsed time and the fourth elapsed time are the same. The third elapsed time is the time from when the first antenna element 201a-1 receives the beacon to when the first antenna element 201a-1 emits the first amplified phase conjugate beacon. The fourth elapsed time is the time from when the second antenna element 201a-2 receives the beacon until the second antenna element 201a-2 emits the second amplified phase conjugate beacon.

以下、第uアンテナ素子201a−uによってビーコンが受信されてから第u被増幅位相共役ビーコンが第uアンテナ素子201a−uによって放射されるまでの時間は、uに依らず同一であることを、時間同一性という。 Hereinafter, the time from the reception of the beacon by the u-antenna element 201a-u to the emission of the u-amplified top-conjugated beacon by the u-antenna element 201a-u is the same regardless of u. It is called time identity.

(電力送信装置20aが放射する電波について)
電力送信装置20aは時間同一性を有するため、電力送信装置20と同様に、第1被増幅位相共役ビーコンと第2被増幅位相共役ビーコンとは、電力受信装置10に伝搬する方向(すなわち、ビーコンの到来方向)について互いに同相で強め合う。第1被増幅位相共役ビーコンと第2被増幅位相共役ビーコンとは同相で強め合うため、電力受信装置10に向けて伝搬するビーム(電力伝送ビーム)が形成される。
(About radio waves emitted by the power transmitter 20a)
Since the power transmitting device 20a has time identity, the first amplified phase conjugate beacon and the second amplified phase conjugate beacon propagate in the power receiving device 10 (that is, the beacon) as in the power transmitting device 20. (Direction of arrival) will be strengthened in phase with each other. Since the first amplified phase conjugated beacon and the second amplified phase conjugated beacon strengthen each other in the same phase, a beam (power transmission beam) propagating toward the power receiving device 10 is formed.

このように構成された電力送信装置20aは、第1フィルタ203a−1と、第2フィルタ203a−2とを備える。そのため、このように構成された電力送信装置20aは、ビーコン以外の電波を増幅することなく、ビーコンの電波を増幅することができる。 The power transmission device 20a configured in this way includes a first filter 203a-1 and a second filter 203a-2. Therefore, the power transmission device 20a configured in this way can amplify the radio wave of the beacon without amplifying the radio wave other than the beacon.

第1フィルタ203a−1と、第2フィルタ203a−2とを備えることで、ビーコン以外の電波が増幅されずビーコンの電波が増幅される理由を説明する。 The reason why the radio waves other than the beacon are not amplified and the radio waves of the beacon are amplified by providing the first filter 203a-1 and the second filter 203a-2 will be described.

仮に、電力送信装置20aがビーコンの周波数以外の周波数の電波を受信したとしても、受信されたビーコンの周波数以外の周波数の電波は、第1フィルタ203a−1又は第2フィルタ203a−2によりカットされる。そのため、ビーコンの周波数以外の周波数の電波は、第1増幅器204a−1又は第2増幅器204a−2によって増幅されることも、第1アンテナ素子201a−1又は第2アンテナ素子201a−2から再放射されることもない。このため、電力送信装置20aは、ビーコンの周波数以外の周波数の電波を増幅して電力受信装置10に送信することはない。 Even if the power transmitting device 20a receives radio waves having a frequency other than the beacon frequency, the received radio waves having a frequency other than the beacon frequency are cut by the first filter 203a-1 or the second filter 203a-2. To. Therefore, radio waves having a frequency other than the beacon frequency may be amplified by the first amplifier 204a-1 or the second amplifier 204a-2, and may be re-radiated from the first antenna element 201a-1 or the second antenna element 201a-2. It will not be done. Therefore, the power transmitting device 20a does not amplify radio waves having a frequency other than the beacon frequency and transmit the radio waves to the power receiving device 10.

図10〜図13によって、電力送信装置20aが電波を受信してから放射するまでの周波数スペクトルの変化を説明する。
図10は、第2の実施形態における電力送信装置20aが受信する電波の周波数スペクトルの一例を示す図である。
図10は、電力送信装置20aが電波として、周波数fの電波と、周波数がfの電波とを受信することを示す。周波数fの電波はビーコンである。周波数がfの電波はビーコン以外の電波である。図10は、電力送信装置20aが受信する周波数fの電波の強度が強度E0であることを示す。
10 to 13 show a change in the frequency spectrum from the reception of the radio wave to the radiation of the power transmission device 20a.
FIG. 10 is a diagram showing an example of the frequency spectrum of the radio wave received by the power transmission device 20a in the second embodiment.
FIG. 10 shows that the power transmission device 20a receives radio waves having a frequency of f n and radio waves having a frequency of fr as radio waves. Radio waves of frequency f n are beacons. Radio waves with a frequency of fr are radio waves other than beacons. Figure 10 shows that the intensity of the radio wave of frequency f n to receive the power transmission device 20a is strength E0.

図11は、第2の実施形態における第u混合器206−uによって混合された電波の周波数スペクトルの一例を示す図である。
図11は、第u混合器206−uによって、周波数f、周波数(2×f−f)、周波数(2×f+f)及び周波数(3×f)の電波が生成されたことを示す。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the frequency spectrum of the radio waves mixed by the u-th mixer 206-u in the second embodiment.
11, the second u mixer 206-u, the frequency f r, the frequency (2 × f r -f n) , the radio frequency (2 × f r + f n ) and frequency (3 × f r) is generated Indicates that.

図12は、第2の実施形態における第uフィルタ203a−uを透過後の電波の周波数スペクトルの一例を示す図である。
図12は、周波数fの電波のみが第uフィルタ203a−uを透過したことを示す。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the frequency spectrum of the radio wave after passing through the u-filter 203a-u in the second embodiment.
Figure 12 shows that only radio waves of the frequency f r is transmitted through the first u filter 203a-u.

図13は、第2の実施形態における電力送信装置20aが送信する電波の周波数スペクトルの一例を示す図である。
図13は、電力送信装置20aが送信する電波の周波数が周波数fであって強度が強度E0以上であることを示す。図13は、電力送信装置20aが増幅されたビーコンを送信することを示す。また、図13は、電力送信装置20aは、ビーコンの周波数以外の周波数の電波を送信しないことを示す。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the frequency spectrum of the radio wave transmitted by the power transmission device 20a in the second embodiment.
Figure 13 shows that the radio frequency power transmitter 20a transmits it strength a frequency f r strength E0 more. FIG. 13 shows that the power transmission device 20a transmits the amplified beacon. Further, FIG. 13 shows that the power transmission device 20a does not transmit radio waves having a frequency other than the beacon frequency.

図10〜図13が示すように、電力送信装置20aは、ビーコン以外の通信用途の信号を受信しても、受信した通信用途の信号を増幅しない。また、電力送信装置20aは、ビーコン以外の通信用途の信号を受信しても、受信した通信用途の信号を送信しない。そのため、電力送信装置20aは、ビーコン以外の通信用途の信号を送受信する通信端末への電力送信装置20aによる干渉の影響を抑制することができる。 As shown in FIGS. 10 to 13, the power transmission device 20a does not amplify the received signal for communication use even if it receives a signal for communication use other than the beacon. Further, even if the power transmission device 20a receives a signal for communication use other than the beacon, the power transmission device 20a does not transmit the received signal for communication use. Therefore, the power transmission device 20a can suppress the influence of interference by the power transmission device 20a on the communication terminal that transmits / receives signals for communication purposes other than the beacon.

このよう構成された電力送信装置20aは、第u混合器206−uによって受信した電波に位相共役な信号を生成する。そのため、電力送信装置20aは、ポン・アレーである。電力送信装置20aはポン・アレーであるため、ビーコンの到来方向へのビームの形成のために信号処理を必要としない。そのため、無線電力伝送システム1aにおいて、電力送信装置20aは、ビーコンを受信すると、ビーコンの到来方向に対して自動的かつ短時間で電力伝送ビームを形成することができる。 The power transmission device 20a configured in this way generates a signal that is phase-conjugated to the radio wave received by the u-th mixer 206-u. Therefore, the power transmission device 20a is a pong array. Since the power transmission device 20a is a pong array, no signal processing is required to form a beam in the direction of arrival of the beacon. Therefore, in the wireless power transmission system 1a, when the power transmission device 20a receives the beacon, the power transmission beam can be automatically formed in a short time with respect to the arrival direction of the beacon.

このように構成された無線電力伝送システム1aは、電力受信装置10及び電力送信装置20aを備える。そのため、無線電力伝送システム1aは、ドローンに対する無線電力伝送などの電力受信機への電力伝送ビームの高速追従が要求される場合であっても、ドローンに電力受信装置10が内蔵されていれば、適切な無線電力伝送を行える。 The wireless power transmission system 1a configured in this way includes a power receiving device 10 and a power transmitting device 20a. Therefore, even when the wireless power transmission system 1a is required to follow the power transmission beam to the power receiver such as wireless power transmission to the drone at high speed, if the drone has the power receiving device 10 built-in, Appropriate wireless power transmission can be performed.

また、このように構成された無線電力伝送システム1aの電力送信装置20aは、ポン・アレーであるため、発振器、混合器、フィルタを必要とするが、フェーズド・アレー等の信号処理部や移相器を必要としない。そのため、このように構成された無線電力伝送システム1aは、電力送信装置20aを小型化することができる。また、このように構成された無線電力伝送システム1aは、電力送信装置20aに係るコストを低くすることができる。さらに、このように構成された無線電力伝送システム1aは、電力送信装置20aが消費する電力を削減することができる。 Further, since the power transmission device 20a of the wireless power transmission system 1a configured in this way is a pong array, it requires an oscillator, a mixer, and a filter, but it requires a signal processing unit such as a phased array and a phase shift. Does not require a vessel. Therefore, the wireless power transmission system 1a configured in this way can reduce the size of the power transmission device 20a. Further, the wireless power transmission system 1a configured in this way can reduce the cost related to the power transmission device 20a. Further, the wireless power transmission system 1a configured in this way can reduce the power consumed by the power transmission device 20a.

(第2の実施形態におけるフローチャート)
図14は、第2の実施形態の無線電力伝送システム1aにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(Flowchart in the second embodiment)
FIG. 14 is a flowchart showing an example of a processing flow in the wireless power transmission system 1a of the second embodiment.

電力受信装置10がビーコンを送信する(ステップS201)。電力送信装置20aがビーコンを受信する(ステップS202)。具体的には、第uアンテナ素子201a−uにビーコンが到達し、第uアンテナ素子201a−uによってビーコンが受信される。 The power receiving device 10 transmits a beacon (step S201). The power transmission device 20a receives the beacon (step S202). Specifically, the beacon reaches the u-antenna element 201a-u, and the beacon is received by the u-antenna element 201a-u.

電力送信装置20aが、ビーコンと発振器正弦波とを混合する(ステップS203)。具体的には、第u混合器206−uが、発振器正弦波と第uアンテナ素子201a−uが受信したビーコンとを混合し混合電波を生成する。 The power transmission device 20a mixes the beacon and the oscillator sine wave (step S203). Specifically, the u-th mixer 206-u mixes the oscillator sine wave with the beacon received by the u-antenna element 201a-u to generate a mixed radio wave.

電力送信装置20aが、ビーコンの周波数の電波を増幅する(ステップS204)。具体的には、第u混合器206−uによって生成された混合電波のうち、第uフィルタ203a−uを透過した電波が、第u増幅器204a−uによって増幅される。 The power transmission device 20a amplifies radio waves having a beacon frequency (step S204). Specifically, of the mixed radio waves generated by the u-mixer 206-u, the radio waves that have passed through the u-filter 203a-u are amplified by the u-amplifier 204a-u.

電力送信装置20aが、第u増幅器204a−uによって増幅された後の電波を放射する(ステップS205)。具体的には、第u増幅器204a−uによって増幅された後の電波が第uアンテナ素子201a−uから放射される。 The power transmission device 20a radiates radio waves after being amplified by the u-th amplifier 204a-u (step S205). Specifically, the radio wave after being amplified by the u-amplifier 204a-u is radiated from the u-antenna element 201a-u.

電力受信装置10が、電力送信装置20aから放射された電波を受信する(ステップS206)。具体的には、電力受信装置10は、ステップS205において電力送信装置20aが放射した電波を受信する。 The power receiving device 10 receives the radio wave radiated from the power transmitting device 20a (step S206). Specifically, the power receiving device 10 receives the radio wave radiated by the power transmitting device 20a in step S205.

このように構成された無線電力伝送システム1は、電力受信装置10と電力送信装置20とを備える。電力送信装置20は、第1フィルタ203−1と、第2フィルタ203−2と、第1増幅器204−1と、第2増幅器204−2とを備え、第1経路の経路長と第2経路の経路長とが略同一であり、第1アンテナ配線長と第2アンテナ配線長とが略同一である。そのため、このように構成された無線電力伝送システム1は、無線通信と無線電力伝送を同時に利用する環境下であっても、省電力かつ電力伝送ビームの高速追従が可能な電力送信機を小型かつ簡易な構造で実現することができる技術を提供することができる。 The wireless power transmission system 1 configured in this way includes a power receiving device 10 and a power transmitting device 20. The power transmission device 20 includes a first filter 203-1, a second filter 203-2, a first amplifier 204-1 and a second amplifier 204-2, and has a path length of the first path and a second path. The path lengths of the above are substantially the same, and the wiring length of the first antenna and the wiring length of the second antenna are substantially the same. Therefore, the wireless power transmission system 1 configured in this way is a compact power transmitter capable of power saving and high-speed tracking of the power transmission beam even in an environment where wireless communication and wireless power transmission are used at the same time. It is possible to provide a technology that can be realized with a simple structure.

(第2の実施形態の変形例)
なお、電力送信装置20aは、必ずしも1つの高周波回路200aだけを備える必要は無い。電力送信装置20aは、複数の高周波回路200aを備えてもよい。このような場合、電力送信装置20aは、2つ以上の第1アンテナ素子201a−1と第1アンテナ素子201a−1と同数の第2アンテナ素子201a−2とを備える。第1アンテナ素子201a−1及び第2アンテナ素子201a−2の全てはアレー状に等間隔に位置する。各高周波回路200aが備える第1アンテナ素子201a−1及び第2アンテナ素子201a−2は、アレーの中心について対称な位置に位置する。
(Modified example of the second embodiment)
The power transmission device 20a does not necessarily have to include only one high frequency circuit 200a. The power transmission device 20a may include a plurality of high frequency circuits 200a. In such a case, the power transmission device 20a includes two or more first antenna elements 201a-1 and the same number of second antenna elements 201a-2 as the first antenna element 201a-1. All of the first antenna element 201a-1 and the second antenna element 201a-2 are located at equal intervals in an array shape. The first antenna element 201a-1 and the second antenna element 201a-2 included in each high-frequency circuit 200a are located symmetrically with respect to the center of the array.

なお、電力送信装置20aにおいて、アンテナ素子の配置は、リニアアレー状だけでなく、平面アレー状であってもよい。 In the power transmission device 20a, the antenna elements may be arranged not only in a linear array shape but also in a plane array shape.

(第1実施形態及び第2実施形態の適用例)
図15は、実施形態の無線電力伝送システム1又は1aの適用例を示す図である。
図15において、通信端末100Dは、通信端末と電力受信機とが一体に構成された装置であって、電力受信装置10の一例である。通信端末200Dは、電力受信機を備えない通信端末である。図15において、電力送信機300Dは、電力送信装置20又は20aの一例である。
(Application example of the first embodiment and the second embodiment)
FIG. 15 is a diagram showing an application example of the wireless power transmission system 1 or 1a of the embodiment.
In FIG. 15, the communication terminal 100D is a device in which a communication terminal and a power receiver are integrally configured, and is an example of the power receiving device 10. The communication terminal 200D is a communication terminal that does not have a power receiver. In FIG. 15, the power transmitter 300D is an example of the power transmitter 20 or 20a.

図15は、電力送信機300Dがビーコンの到来方向にのみ電力伝送ビームを形成しており、通信用途の信号の到来方向には電力形成ビームを形成していないことを示す。 FIG. 15 shows that the power transmitter 300D forms a power transmission beam only in the direction of arrival of the beacon and does not form a power formation beam in the direction of arrival of the signal for communication use.

なお、電力送信装置20及び電力送信装置20aは、無線電力伝送装置の一例である。なお、ステップS101及びS201は、送信ステップの一例である。なお、ステップS102及びS202は、第1受信ステップの一例である。なお、ステップS103及びS204は、増幅ステップの一例である。なお、ステップS104及びS205は、放射ステップの一例である。なお、ステップS105及びS206は、第2受信ステップの一例である。なお、ステップS104及びS205において放射される電波は、ビーコンの振幅以上の電波の一例である。 The power transmission device 20 and the power transmission device 20a are examples of wireless power transmission devices. Note that steps S101 and S201 are examples of transmission steps. Note that steps S102 and S202 are examples of the first receiving step. Note that steps S103 and S204 are examples of amplification steps. Note that steps S104 and S205 are examples of radiation steps. Note that steps S105 and S206 are examples of the second reception step. The radio waves radiated in steps S104 and S205 are examples of radio waves having an amplitude or more of the beacon.

なお、電力受信装置10と、電力送信装置20及び20aとの各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。 All or part of the functions of the power receiving device 10 and the power transmitting devices 20 and 20a are hardware such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit), PLD (Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable Gate Array). It may be realized by using hardware. The program may be recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium is, for example, a flexible disk, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM or a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system. The program may be transmitted over a telecommunication line.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the design and the like within a range not deviating from the gist of the present invention are also included.

1、1a…無線電力伝送システム、 10…電力受信装置、 101…受信部、 102…電力変換部、 103…送信部、 20、20a…電力送信装置、 201、201a…アンテナ素子、 202、202a…サーキュレータ、 203、203a…フィルタ、 204、204a…増幅器、 205…発振器、 206…混合器 1, 1a ... wireless power transmission system, 10 ... power receiving device, 101 ... receiving unit, 102 ... power conversion unit, 103 ... transmitting unit, 20, 20a ... power transmitting device, 201, 201a ... antenna element, 202, 202a ... Circulator, 203, 203a ... Filter, 204, 204a ... Amplifier, 205 ... Antenna, 206 ... Mixer

Claims (8)

電波を受信する受信部と、前記受信部によって受信した電波を電力に変換する電力変換部と、所定の波形の電波であるビーコンを送信する送信部と、を備える電力受信装置と、
前記ビーコンを受信し、周波数が前記ビーコンと同じ電波であって振幅が前記ビーコンの振幅以上の電波を放射するバン・アッタ・アレー又はポン・アレーである電力送信装置と、
を備え、
前記電力送信装置は、
前記ビーコンの周波数の電波を透過させ前記ビーコンの周波数以外の周波数の電波を透過させないフィルタと、
前記フィルタを透過した電波を増幅する増幅器と、
を備える、
無線電力伝送システム。
A power receiving device including a receiving unit that receives radio waves, a power conversion unit that converts radio waves received by the receiving unit into electric power, and a transmitting unit that transmits a beacon that is a radio wave having a predetermined waveform.
A power transmission device that receives the beacon and emits a radio wave having the same frequency as the beacon and radiating a radio wave having an amplitude equal to or higher than the amplitude of the beacon, and a van-atter array or a pong array.
With
The power transmission device is
A filter that transmits radio waves of the beacon frequency and does not transmit radio waves of frequencies other than the beacon frequency.
An amplifier that amplifies the radio waves that have passed through the filter,
To prepare
Wireless power transfer system.
前記電力送信装置は、前記ビーコンを受信する2つのアンテナ素子を備え、
前記2つのアンテナ素子の一方を第1アンテナ素子とし、他方を第2アンテナ素子として、
前記電力送信装置は、前記フィルタとして、前記第uアンテナ素子(uは1又は2)が受信した前記ビーコンを透過させる第uフィルタを備え、
前記電力送信装置は、前記増幅器として、前記第uフィルタを透過した前記ビーコンを増幅する第u増幅器を備え、
前記第1増幅器によって増幅された前記ビーコンは前記第2アンテナ素子から放射され、
前記第2増幅器によって増幅された前記ビーコンは前記第1アンテナ素子から放射され、
前記第1アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第2アンテナ素子が前記増幅された前記ビーコンを放射するまでの時間を第1経過時間とし、前記第2アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第1アンテナ素子が前記増幅された前記ビーコンを放射するまでの時間を第2経過時間として、前記第1経過時間と前記第2経過時間とは同一である、
請求項1に記載の無線電力伝送システム。
The power transmitting device includes two antenna elements that receive the beacon.
One of the two antenna elements is used as the first antenna element, and the other is used as the second antenna element.
The power transmission device includes, as the filter, a u-filter that transmits the beacon received by the u-antenna element (u is 1 or 2).
The power transmission device includes, as the amplifier, a u-amplifier that amplifies the beacon that has passed through the u-th filter.
The beacon amplified by the first amplifier is emitted from the second antenna element.
The beacon amplified by the second amplifier is emitted from the first antenna element.
The time from when the first antenna element receives the beacon to when the second antenna element emits the amplified beacon is defined as the first elapsed time, and the second antenna element receives the beacon. The first elapsed time and the second elapsed time are the same, with the time from when the first antenna element emits the amplified beacon as the second elapsed time.
The wireless power transmission system according to claim 1.
前記第uアンテナ素子と、前記第uフィルタと、前記第u増幅器とを備える回路を高周波回路として、
前記電力送信装置は、複数の前記高周波回路を備える、
請求項2に記載の無線電力伝送システム。
A circuit including the u-antenna element, the u-filter, and the u-amplifier is used as a high-frequency circuit.
The power transmission device includes a plurality of the high frequency circuits.
The wireless power transmission system according to claim 2.
前記電力送信装置は、前記ビーコンを受信する2つのアンテナ素子を備え、
前記電力送信装置は、さらに、前記ビーコンの周波数の2倍の周波数の正弦波である発振器正弦波を出力する発振器を備え、
前記2つのアンテナ素子の一方を第1アンテナ素子とし、他方を第2アンテナ素子として、前記電力送信装置は、さらに、前記第uアンテナ素子(uは1又は2)が受信した前記ビーコンと前記発振器正弦波とを混合することで前記ビーコンの波形に位相共役な波形の電波を生成する第u混合器を備え、
前記電力送信装置は、前記フィルタとして、前記第uアンテナ素子(uは1又は2)が受信した前記ビーコンの周波数の電波を透過させる第uフィルタを備え、
前記電力送信装置は、前記増幅器として、前記第uフィルタを透過した前記電波を増幅する第u増幅器を備え、
前記第u増幅器によって増幅された前記電波を第u被増幅位相共役ビーコンとして、前記第u被増幅位相共役ビーコンは前記第uアンテナ素子から放射され、
前記第1アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第1アンテナ素子が前記第1被増幅位相共役ビーコンを放射するまでの時間は、前記第2アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第2アンテナ素子が前記第2被増幅位相共役ビーコンを放射するまでの時間と同一である、
請求項1に記載の無線電力伝送システム。
The power transmitting device includes two antenna elements that receive the beacon.
The power transmitter further comprises an oscillator that outputs an oscillator sine wave, which is a sine wave having a frequency twice the frequency of the beacon.
With one of the two antenna elements as the first antenna element and the other as the second antenna element, the power transmitter further comprises the beacon and the oscillator received by the u antenna element (u is 1 or 2). A u-th mixer that generates a radio wave having a waveform phase-coupled to the waveform of the beacon by mixing with a sine wave is provided.
The power transmitting device includes, as the filter, a u-filter that transmits radio waves of the beacon frequency received by the u-antenna element (u is 1 or 2).
The power transmission device includes, as the amplifier, a u-amplifier that amplifies the radio wave that has passed through the u-th filter.
The radio wave amplified by the u-amplifier is used as the u-amplified phase-conjugated beacon, and the u-amplified phase-conjugated beacon is radiated from the u-antenna element.
The time from when the first antenna element receives the beacon to when the first antenna element emits the first amplified phase conjugate beacon is the time from when the second antenna element receives the beacon to the first. It is the same as the time until the two antenna elements emit the second amplified phase conjugate beacon.
The wireless power transmission system according to claim 1.
前記第uアンテナ素子と、前記第u混合器と、前記第uフィルタと、前記第u増幅器とを備える回路を高周波回路として、
前記電力送信装置は、複数の前記高周波回路を備える、
請求項4に記載の無線電力伝送システム。
A circuit including the u-antenna element, the u-mixer, the u-filter, and the u-amplifier is used as a high-frequency circuit.
The power transmission device includes a plurality of the high frequency circuits.
The wireless power transmission system according to claim 4.
請求項1に記載の無線電力伝送システムが行う電力伝送方法であって、
前記無線電力伝送システムが備える電力受信装置が、所定の波形の電波であるビーコンを送信する送信ステップと、
前記無線電力伝送システムが備える電力送信装置が、前記ビーコンを受信する第1受信ステップと、
前記電力送信装置が、前記ビーコンの周波数の電波を増幅する増幅ステップと、
前記電力送信装置が、前記増幅ステップにおいて増幅された前記電波を放射する放射ステップと、
前記電力受信装置が、前記放射ステップにおいて放射された前記電波を受信する第2受信ステップと、
を有する無線電力伝送方法。
A power transmission method performed by the wireless power transmission system according to claim 1.
A transmission step in which the power receiving device included in the wireless power transmission system transmits a beacon which is a radio wave having a predetermined waveform, and
The first reception step in which the power transmission device included in the wireless power transmission system receives the beacon,
An amplification step in which the power transmission device amplifies a radio wave having a frequency of the beacon.
A radiation step in which the power transmission device emits the radio wave amplified in the amplification step,
A second receiving step in which the power receiving device receives the radio wave radiated in the radiating step, and
A wireless power transmission method having.
所定の波形の電波であるビーコンを受信する2つのアンテナ素子を備え、
前記2つのアンテナ素子の一方を第1アンテナ素子とし、他方を第2アンテナ素子として、
前記第uアンテナ素子(uは1又は2)が受信した前記ビーコンを透過させる第uフィルタと、
前記第uフィルタを透過した前記ビーコンを増幅する第u増幅器と、
を備え、
前記第1増幅器によって増幅された前記ビーコンは前記第2アンテナ素子から放射され、
前記第2増幅器によって増幅された前記ビーコンは前記第1アンテナ素子から放射され、
前記第1アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第2アンテナ素子が前記増幅された前記ビーコンを放射するまでの時間を第1経過時間とし、前記第2アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第1アンテナ素子が前記増幅された前記ビーコンを放射するまでの時間を第2経過時間として、前記第1経過時間と前記第2経過時間とは同一である、
無線電力伝送装置。
It is equipped with two antenna elements that receive beacons that are radio waves with a predetermined waveform.
One of the two antenna elements is used as the first antenna element, and the other is used as the second antenna element.
A u-th filter that transmits the beacon received by the u-th antenna element (u is 1 or 2) and
A u-amplifier that amplifies the beacon that has passed through the u-th filter,
With
The beacon amplified by the first amplifier is emitted from the second antenna element.
The beacon amplified by the second amplifier is emitted from the first antenna element.
The time from when the first antenna element receives the beacon to when the second antenna element emits the amplified beacon is defined as the first elapsed time, and the second antenna element receives the beacon. The first elapsed time and the second elapsed time are the same, with the time from when the first antenna element emits the amplified beacon as the second elapsed time.
Wireless power transmission device.
所定の波形の電波であるビーコンを受信する2つのアンテナ素子を備え、
前記ビーコンの周波数の2倍の周波数の正弦波である発振器正弦波を出力する発振器と、
前記2つのアンテナ素子の一方を第1アンテナ素子とし、他方を第2アンテナ素子として、前記第uアンテナ素子(uは1又は2)が受信した前記ビーコンと前記発振器正弦波とを混合することで前記ビーコンの波形に位相共役な波形の電波を生成する第u混合器と、
前記第uアンテナ素子(uは1又は2)が受信した前記ビーコンの周波数の電波を透過させる第uフィルタと、
前記第uフィルタを透過した前記電波を増幅する第u増幅器と、
を備え、
前記第u増幅器によって増幅された前記電波を第u被増幅位相共役ビーコンとして、前記第u被増幅位相共役ビーコンは前記第uアンテナ素子から放射され、
前記第1アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第1アンテナ素子が前記第1被増幅位相共役ビーコンを放射するまでの時間は、前記第2アンテナ素子が前記ビーコンを受信してから前記第2アンテナ素子が前記第2被増幅位相共役ビーコンを放射するまでの時間と同一である、
無線電力伝送装置。
It is equipped with two antenna elements that receive beacons that are radio waves with a predetermined waveform.
An oscillator that outputs a sine wave that is twice the frequency of the beacon.
By using one of the two antenna elements as the first antenna element and the other as the second antenna element, the beacon received by the u antenna element (u is 1 or 2) and the oscillator sine wave are mixed. A u-th mixer that generates radio waves with a waveform that is phase-coupled to the waveform of the beacon, and
A u-filter that transmits radio waves of the beacon frequency received by the u-antenna element (u is 1 or 2) and
A u-amplifier that amplifies the radio waves that have passed through the u-th filter,
With
The radio wave amplified by the u-amplifier is used as the u-amplified top-conjugated beacon, and the u-amplified top-conjugated beacon is radiated from the u antenna element.
The time from when the first antenna element receives the beacon to when the first antenna element emits the first amplified phase conjugate beacon is the time from when the second antenna element receives the beacon to the first. It is the same as the time until the two antenna elements emit the second amplified phase conjugate beacon.
Wireless power transmission device.
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