JP2021190537A - 圧電トランス - Google Patents
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Abstract
Description
a) 第1の厚さd1を有し第1の圧電材料製であって分極が所定の第1方向を向いている入力側圧電膜と、
b) 前記入力側圧電膜に隣接して設けられた、第2の厚さd2を有し第2の圧電材料製の圧電膜であって、該第2の圧電材料の誘電率ε2が前記第1の圧電材料の誘電率ε1の(d2/d1)倍よりも小さく、該第2の厚さd2が該圧電膜内の音速v2、前記入力側圧電膜内の音速v1を用いて0.5×(v2/v1)d1≦d2≦2.0×(v2/v1)d1で表される範囲内であり、分極が所定の第2方向を向いている出力側圧電膜と、
c) 前記入力側圧電膜の両面に設けられた1対の入力電極と、
d) 前記出力側圧電膜の両面に設けられた1対の出力電極と
を備えることを特徴とする。
本発明に係る圧電トランスと、
前記入力電極に接続され、50MHz〜30GHzの範囲に含まれる周波数帯の電磁波を受信するアンテナと、
前記出力電極に接続され、該出力電極から出力される電力を直流に整流する整流回路と
を備えることを特徴とする。
図1は、本実施形態の圧電トランス10を示す断面図である。この圧電トランス10は、入力側圧電膜11と、出力側圧電膜12と、第1入力電極131と、第2出力電極142と、共通電極15とを備える。これら各構成要素は、図1の下側から順に、第1入力電極131、入力側圧電膜11、共通電極15、出力側圧電膜12、第2出力電極142の順に積層されている。
図3及び図4を用いて、本実施形態の圧電トランス10の製造方法の例を説明する。
圧電トランス10を使用する際には、第1入力電極131と共通電極15(第2入力電極132)の間に交流電圧を入力(印加)する。交流電圧を入力するための交流電力を環境電磁波から得る場合、環境電磁波は互いに周波数が異なる多数の電磁波が重畳しているため、圧電トランス10に入力される交流電圧もまた、周波数が異なる多数の高周波電圧が重畳したものとなる。
νn×d1×2/((2(n-1)+1)=v1 …(A)
の関係を満たしている。従って、電磁波に含まれる多数の周波数のうち、この関係を満たす周波数のみが振動に変換される。この振動周波数νnには通常、nの値が異なる複数の周波数が含まれる。すなわち、入力側圧電膜11の振動は複数の振動周波数が重畳したものとなる。
νn×d2×2/((2(n-1)+1)=v2 …(B)
となる。(B)式は、出力側圧電膜12に厚さd2の半整数分の1(2/1=2, 2/3, 2/5,…2/((2(n-1)+1):nは自然数)の波長λ2を有する振動が生じることを意味している。
図5〜図7を用いて、本実施形態の圧電トランス10を作製したうえで実験を行った結果、及び作製した圧電トランス10における誘電率や厚さ等のパラメータを用いて計算を行った結果を説明する。
上記実施形態は一例であって、本発明の主旨の範囲内で変形することが可能である。
11…入力側圧電膜
12…出力側圧電膜
131…第1入力電極
132、132A…第2入力電極
141、141A…第1出力電極
142…第2出力電極
15…共通電極(兼基板)
15B…共通電極
15A…介在層
16…基板
17…音響ブラッグ反射器
171、172…音響ブラッグ反射器を構成する層
20…レクテナ
21…アンテナ
22…整流回路
221…入力端子
222…ローパスフィルタ
223…ダイオード
224…1/4波長線路
225…コンデンサ
226…出力端子
90…マグネトロンスパッタ装置
91…基板ホルダ
92…ターゲットホルダ
Claims (4)
- a) 第1の厚さd1を有し第1の圧電材料製であって分極が所定の第1方向を向いている入力側圧電膜と、
b) 前記入力側圧電膜に隣接して設けられた、第2の厚さd2を有し第2の圧電材料製の圧電膜であって、該第2の圧電材料の誘電率ε2が前記第1の圧電材料の誘電率ε1の(d2/d1)倍よりも小さく、該第2の厚さd2が該圧電膜内の音速v2、前記入力側圧電膜内の音速v1を用いて0.5×(v2/v1)d1≦d2≦2.0×(v2/v1)d1で表される範囲内であり、分極が所定の第2方向を向いている出力側圧電膜と、
c) 前記入力側圧電膜の両面に設けられた1対の入力電極と、
d) 前記出力側圧電膜の両面に設けられた1対の出力電極と
を備えることを特徴とする圧電トランス。 - さらに、前記入力側圧電膜又は前記出力側圧電膜を支持する、該入力側圧電膜及び該出力側圧電膜よりも厚い基板を備えることを特徴とする請求項1に記載の圧電トランス。
- 前記基板が音響ブラッグ反射器であることを特徴とする請求項2に記載の圧電トランス。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧電トランスと、
前記入力電極に接続され、50MHz〜30GHzの範囲に含まれる周波数帯の電磁波を受信するアンテナと、
前記出力電極に接続され、該出力電極から出力される電力を直流に整流する整流回路と
を備えることを特徴とするレクテナ。
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