JP2024022022A - 無線送電装置、無線電力伝送システム、制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送電アンテナパネル間の構造誤差（段差＝距離差）に対する送電用マイクロ波の位相補正を行うことができる無線送電装置を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る無線送電装置は、送電アンテナパネル群を具備する。送電アンテナパネル群は、パイロット信号受信アンテナと、送電アンテナモジュールと、パイロット信号を検波する復調器とをそれぞれ有する複数の送電アンテナパネルを含む。複数の送電アンテナパネルは、パネル位置や位相補正の基準となる第１の送電アンテナパネルと、位相補正を行う対象となる第２の送電アンテナパネルとにより構成される。第２の送電アンテナパネルは、第１の送電アンテナパネルで検波されたパイロット信号の復調波である第１の復調波と、第２の送電アンテナパネルで検波されたパイロット信号の復調波である第２の復調波との間の位相差を算出し、その位相差に基づき送電マイクロ波の位相補正値を計算する。【選択図】図４

Description

本発明は、無線送電装置に関し、さらに詳しくは、マイクロ波による長距離無線電力伝送のために必要となる、大口径（アンテナパネルの多数結合により構成）送電用フェーズドアレイアンテナの構造系誤差を補正する制御方法、並びに、これを用いたマイクロ波ビーム制御装置、及びこれを備えたマイクロ波無線電力伝送システムに関する。

宇宙空間において巨大なソーラーパネルを展開して太陽光発電を行い、発電した電気エネルギーをマイクロ波の電波により地上に伝送する、『宇宙太陽光発電システム（Space Solar Power Systems；SSPS）』というシステムコンセプトがある。このコンセプトは、1968年に米国のグレーザー博士により初めて提案され（非特許文献１）、その後、米国特許が発行された（特許文献１）。SSPSの基本構成としては、太陽光発電パネルと送電アンテナを備えた宇宙空間の太陽発電衛星（Solar Power Satellite: SPS）と、受電アンテナアレイ等を備えた地上の受電設備から構成される。SSPSは、太陽発電衛星を高度約36,000Kmの静止軌道上に配置することで昼夜問わず発電が可能となり、その電気エネルギーを概ね10GHz以下のマイクロ波（雲や降雨の水分子によるエネルギー吸収の影響が殆どない「電波の窓」と言われる周波数帯域）に変換し、地上の受電設備に向けてマイクロ波無線電力伝送を行うことから、概念上、天候に左右されることなく安定的に再生可能エネルギーを地上に供給できる『持続可能な新たな電源』として期待できる。
このSSPS実現に向け、これまでマイクロ波による長距離無線電力伝送のための技術開発が進められている。この技術では、軌道上の太陽発電衛星から地上の受電設備までの『長距離無線電力伝送』を行う際、受電設備（受電アンテナ側）から太陽発電衛星（送電アンテナ側）に向けてパイロット信号を送信し、その到来方向を太陽発電衛星（送電アンテナ側）にて高精度に検知し、それと同方向に打ち返すようにマイクロ波送電ビームを指向させる手法（レトロディレクティブ方式と言われる）が有力と考えられている。

また、宇宙から地上までの長距離無線電力伝送を実用に見合う相応の高い効率で行うためには、マイクロ波を放射する送電アンテナの開口径は、電波の特質上、必然的にKmの大規模なサイズとなる（非特許文献２）。これ程の大口径送電アンテナは、フェーズドアレイアンテナを搭載した剛体アンテナパネルを多数結合させた一つの平面構造のフェーズドアレイアンテナ（＝送電アンテナパネル群）として構築されることが考えられるが、宇宙空間においては、重力傾斜トルクや熱歪み等の外乱の影響を受けることにより、送電アンテナ全体として構造的に完全な平面を維持することはできない。したがって、個々の送電アンテナパネルの位置が基準から変動してしまうことは避けられず、送電マイクロ波のビームを高精度に指向制御するにあたっては、この点を踏まえたマイクロ波位相補正は必須となる。

複数の送電アンテナパネル間における構造誤差（段差＝距離差）を補正する手段の一つに、素子電界ベクトル回転法（Rotating-element Electric-field Vector Method：ＲＥＶ法）（非特許文献３）を応用する手法が考えられている（非特許文献４）。ＲＥＶ法は、本来はアンテナ素子や給電回路の電気的特性のばらつきのキャリブレーションに用いられる手法であり、フェーズドアレイアンテナの各素子に接続された可変移相器に着目し、アレイ動作状態で一つの素子の位相を０度から３６０度まで変化させたときのアレイアンテナ合成電界の振幅変化を測定して、当該素子から放射されるマイクロ波の必要な振幅と位相を求める手法である。送電アンテナパネル間の構造誤差がある状態で各送電アンテナパネル単位の電界が余弦的に変化することを利用して、受電設備側にて送電マイクロ波の合成電界が最大となる位相を補正値として読み、これを各送電アンテナパネル内の初段高出力増幅器の前段にある移相器に与えることで、構造誤差を電気的に補正する。

米国特許明細書第３７８１６４７号

Peter E. Glaser, "Power from the Sun: It's Future", Science, Vol.162, pp.857-886, 1968 William C. Brown, "Beamed Microwave Power Transmission and its Application to Space", IEEE trans. on Microwave Theory and Techniques., Vol.40, No.6, pp.1239-1250, 1992. 真野清司, 片木孝至, "フェイズドアレーアンテナの素子振幅位相測定法‐素子電界ベクトル回転法‐", 電子通信学会論文誌, vol.J65-B, no.5, pp.555-560, March 1982. 牧野克省, 上土井大助, 中台光洋, 谷島正信, 大橋一夫, 高橋智宏, 佐々木拓郎, 本間幸洋, "SSPSの実現に向けた高精度マイクロ波ビーム方向制御装置の開発とその技術実証試験", 電子情報通信学会技報, SANE 2015-22, pp.37-42, June 2015.

マイクロ波による長距離無線電力伝送を実用に見合う高い効率で行うには伝送距離に応じた相応の送電アンテナの大口径化が必須であるが、送電アンテナの大口径化は多数の剛体アンテナパネルの結合（アンテナパネル群）によって構成される。そのため、宇宙空間においては、重力傾斜トルクや熱歪み等の外乱の影響を受けてアンテナパネル間に段差等の構造的な誤差が生じる。このような大口径送電アンテナ（平面構造のフェーズドアレイアンテナ）の構造誤差に対する位相補正にＲＥＶ法を適用すると、剛体アンテナパネル毎に（シーケンシャルに）上述の操作を行う必要があるため、送電アンテナが大規模であればある程、相当の時間を要することになる。この間、実効的なマイクロ波無線電力伝送は休止することとなり、システム稼働率は低下する。
また、ＲＥＶ法を用いる位相補正法は、移相器のビット数相応の精緻な位相補正は可能であるものの、軌道上の発電衛星と地上の受電設備間の相対的位置関係が変化しない静止軌道上の発電衛星を想定した手法であるため、中軌道等の地球周回軌道上にある発電衛星には原理上、適用は難しい。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、実効的なマイクロ波無線電力伝送を休止させることなく、また、中軌道等の地球周回軌道上にある発電衛星においても特定の時間間隔にて、送電アンテナパネル間の構造誤差（段差＝距離差）に対する送電用マイクロ波の位相補正を行うことができる無線送電装置、無線電力伝送システム、制御装置および制御方法を提供することにある。

本発明の一形態に係る無線送電装置は、平面構造の送電アンテナパネル群を具備する。
前記送電アンテナパネル群は、受電装置から変調波として送信されるパイロット信号を受信するパイロット信号受信アンテナと、マイクロ波を放射する複数の送電アンテナモジュールと、前記パイロット信号受信アンテナで受信した前記パイロット信号を検波する復調器とをそれぞれ有する複数の送電アンテナパネルを含む。複数の送電アンテナパネルは、第１の信号処理装置を有しパネル位置や位相補正の基準となる第１の送電アンテナパネルと、第２の信号処理装置を有し位相補正を行う対象となる第２の送電アンテナパネルとにより構成される。
前記第２の信号処理装置は、位相補正演算部と、位相制御信号生成部とを含む。
前記位相補正演算部は、前記第１の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第１の復調波と、前記第２の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第２の復調波との間の位相差を算出し、その位相差に基づき送電マイクロ波の位相補正値を計算する。
前記位相制御信号生成部は、前記位相補正値に基づいて、当該第２の送電アンテナパネルにおける前記複数のアンテナモジュールから放射されるマイクロ波の位相を制御する。

本発明の一形態に係るマイクロ波無線電力伝送システムは、受電装置と、無線送電装置とを具備する。
前記受電装置は、レクテナアレイと、変調波として送信されるパイロット信号を送信するパイロット信号送信アンテナとを有する。
前記無線送電装置は、前記パイロット信号を受信するパイロット信号受信アンテナと、前記レテクナアレイへマイクロ波を放射する複数の送電アンテナモジュールと、前記パイロット信号受信アンテナで受信した前記パイロット信号を検波する復調器とをそれぞれ有する複数の送電アンテナパネルを含む平面構造の送電アンテナパネル群を有する。前記送電アンテナパネル群は、パネル位置や位相補正の基準となる第１の送電アンテナパネルと、位相補正を行う対象となる第２の送電アンテナパネルとにより構成される。
前記第２の送電アンテナパネルは、信号処理装置を含む。前記信号処理装置は、位相補正演算部と、位相制御信号生成部とを有する。
前記位相補正演算部は、前記第１の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第１の復調波と、前記第２の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第２の復調波との間の位相差を算出し、その位相差に基づき送電マイクロ波の位相補正値を計算する。
前記位相制御信号生成部は、前記位相補正値に基づいて、当該第２の送電アンテナパネルにおける前記複数の送電アンテナモジュールから放射されるマイクロ波の位相を制御する。

本発明の一形態に係る制御装置は、受電装置から変調波として送信されるパイロット信号を受信するパイロット信号受信アンテナと、マイクロ波を放射する複数の送電アンテナモジュールと、前記パイロット信号受信アンテナで受信した前記パイロット信号を検波する復調器とをそれぞれ有する複数の送電アンテナパネルを含み、前記複数の送電アンテナパネルが、パネル位置や位相補正の基準となる第１の送電アンテナパネルと、位相補正を行う対象となる第２の送電アンテナパネルとにより構成された、平面構造の送電アンテナパネル群の構造誤差に対する放射マイクロ波の位相補正を行う制御装置であって、位相補正演算部と、位相制御信号生成部とを具備する。
前記位相補正演算部は、前記第１の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第１の復調波と、前記第２の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第２の復調波との間の位相差を算出し、その位相差に基づき送電マイクロ波の位相補正値を算出する。
前記位相制御信号生成部は、前記位相補正値に基づいて、当該第２の送電アンテナパネルにおける前記複数のアンテナモジュールから放射されるマイクロ波の位相を制御する。

本発明の一形態に係る制御方法は、受電装置から変調波として送信されるパイロット信号を受信するパイロット信号受信アンテナと、マイクロ波を放射する複数の送電アンテナモジュールと、前記パイロット信号受信アンテナで受信した前記パイロット信号を検波する復調器とをそれぞれ有する複数の送電アンテナパネルを含み、前記複数の送電アンテナパネルが、パネル位置や位相補正の基準となる第１の送電アンテナパネルと、位相補正を行う対象となる第２の送電アンテナパネルとにより構成された、平面構造の送電アンテナパネル群の構造誤差に対する放射マイクロ波の位相補正を行う制御方法であって、
前記第１の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第１の復調波と、前記第２の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第２の復調波との間の位相差を算出し、
前記位相差に基づいて、当該第２の送電アンテナパネルにおける前記複数のアンテナモジュールから放射されるマイクロ波の位相補正値を算出する。

本発明によれば、実効的なマイクロ波無線電力伝送を休止させることなく、例えば中軌道を周回する太陽発電衛星と地上受電設備との間の位置関係のように、送受間の相対的位置関係が変化する状況下においても送受のアンテナが正対する（AZ＝0となる）タイミングにて、平面構造の送電用フェーズドアレイアンテナ（送電アンテナパネル群）の構造誤差（段差＝距離差）に対するマイクロ波の位相補正を高速に（同時並行的に）行うことができる。

本発明の一実施形態（宇宙太陽光発電システム）に係るマイクロ波長距離無線電力伝送システムの構成を示す基本ブロック図である。 本発明の一実施形態（宇宙太陽光発電システム）に係るマイクロ波長距離無線電力伝送システムの概略図であるとともに、大規模な平面構造の送電用フェーズドアレイアンテナ（送電アンテナパネル群）を構成する各送電アンテナパネルが基準面から段差等の構造誤差（距離差）が生じている状態を示す模式図である。 送電アンテナパネル、及びそれを構成する送電アンテナアレイ等の概略図である。 第１の送電アンテナパネル、及び第２の送電アンテナパネルに搭載されるビーム制御装置の構成を示す基本ブロック図である。 送電アンテナパネルに搭載されるビーム制御装置の回路構成の概略を示す基本ブロック図である。 第１の送電アンテナパネル、及び第２の送電アンテナパネルに搭載されるビーム制御装置で実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。 各送電アンテナパネルにおけるマイクロ波位相補正について説明する概念図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

［システム概要］
図１は、本発明の一実施形態に係るマイクロ波長距離無線電力伝送システム１００（宇宙太陽光発電システム）の構成を示す基本ブロック図である。図２は、マイクロ波長距離無線電力伝送システム１００の概略図であって、平面構造の送電用フェーズドアレイアンテナ（送電アンテナパネル群）１２を構成する各送電アンテナパネル４０が基準面から構造誤差（段差＝距離差）が生じている状態を示す模式図である。

本実施形態のマイクロ波長距離無線電力伝送システム１００は、無線送電装置１０と、受電装置２０と、ビーム制御統制装置３０とを備える。

受電装置２０は、地上の受電サイトに設置される。受電装置２０は、無線送電装置１０から送電されるマイクロ波ビームＢを受電する受電アンテナ（レクテナアレイ）２１と、無線送電装置１０へパイロット信号Ｐを送信するパイロット信号送信アンテナ６５とを有する。

受電アンテナ（レクテナアレイ）２１は、マイクロ波ビームＢを受信するアンテナ部と、受信したマイクロ波ビームＢを直流電力に変換する整流回路とを備えたレクテナのアレイで構成される。
パイロット信号送信アンテナ６５は、パイロット信号Ｐ（例えば、周波数２．４５ＧＨｚ）を放射する。ビーム制御装置８０Ｃは、パイロット信号Ｐをキャリア波とした変調波（例えば、変調周波数１００ＭＨｚで振幅変調した振幅変調波）を送信することが可能に構成される。キャリア波の周波数、及び変調方式、変調周波数は勿論、これらの例に限られない。パイロット信号送信アンテナ６５は、受電アンテナ２１を構成するレクテナアレイの中央部に配置されるが、これに限られない。

無線送電装置１０は、太陽光発電機能を備えた発送電一体型の宇宙機（発電衛星）である。無線送電装置１０は、太陽光を電力に変換する発電部１１と、受電装置２０の受電アンテナ（レクテナアレイ）２１に向けてマイクロ波ビームを形成、指向する大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２とを有する。無線送電装置１０は静止軌道上の発電衛星であってもよいし、静止軌道以外を地球周回する発電衛星であってもよい。本実施形態において無線送電装置１０は、例えば赤道上空を周回する低軌道から中軌道上の発電衛星として構成される。図２に示すように、無線送電装置１０と受電装置２０との間の距離はフレネル領域内であり、より具体的には、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２の開口径をＡ、送受電されるマイクロ波の波長をλとすると、概ね、２Ａ²／λ以下である。

大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２は、図１及び図２に示すように、複数の送電アンテナパネル４０（４０Ａ，４０Ｂ）の結合体で構成される。各送電アンテナパネル４０は、後述するように、パイロット信号Ｐを受信する受信アンテナ素子（パイロット信号受信アンテナ）と、マイクロ波を放射する複数の送電アンテナモジュールとを含む送電アンテナサブアレイ５１を有する（図３参照）。これら複数の送電アンテナパネル４０が所定の基準平面上において互いに柔軟結合されることで、一辺の長さがｋｍ級の矩形の大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２が構成される。

発電部１１は、太陽光発電モジュールを有する。太陽光発電モジュールは、複数の送電アンテナパネル４０にそれぞれ配置される。典型的には、太陽光発電モジュールは、マイクロ波を放射するアンテナ素子が実装されるアンテナ形成面とは反対側の送電アンテナパネル４０の表面に配置されるが、マイクロ波を放射するアンテナ素子が実装される面にも混在して配置される、つまり送電アンテナパネル４０の両面に配置されることもある。これにより、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２と面積と同等の広い発電面を得る。

ビーム制御統制装置３０は、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２とともに地球周回軌道を回る発電装置（無線送電装置１０）の一部である。ビーム制御統制装置３０は、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２と相互に無線通信可能であり、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２を構成する各送電アンテナパネル４０に対して、時刻同期、位相同期など、マイクロ波ビームＢを形成するのに必要な基本的な情報を送信する。

［大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）］
続いて、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２の詳細について説明する。大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２は、図２に示すように複数の送電アンテナパネル４０の結合体で構成される。
図３は、送電アンテナパネル４０の一方側の表面（地球側の表面）であるアンテナ形成面の概略構成図である。

各送電アンテナパネル４０は、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２が１つの平面として形成されるように、アジマス方向（図３においてＸ軸方向）とエレベーション方向（同Ｙ軸方向）にマトリクス状に配列される。重力傾斜トルクや熱歪み等の外乱から大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２を保護するため、隣接する２つの送電アンテナパネル４０間の連結は、互いに所定量の相対変位が可能な柔軟結合とする。

各送電アンテナパネル４０は、それぞれ同様の構成を有し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にマトリクス状に配列された複数の送電アンテナサブアレイの集合体で構成される送電アンテナアレイである（以下、送電アンテナパネル４０を送電アンテナアレイ４０ともいう）。また、各送電アンテナアレイ４０は剛体（完全な平面）であり、構造変形が無い最小構成要素である。

送電アンテナアレイ４０は、図３に示すようにマトリクス状に配列された複数（本例では１５×１５）の送電アンテナサブアレイ５１で構成される。この例では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ１５の送電アンテナサブアレイ５１がマトリクス状に配列されることで、１つの送電アンテナアレイ４０が構成される。各送電アンテナサブアレイ５１は、マトリクス状に配列された複数（本例では９（３×３））の送電アンテナモジュール（本例ではアンテナ４素子で一つのモジュール）５３で構成される。

複数の送電アンテナサブアレイ５１のうち１つは、パイロット信号Ｐを受信することが可能なパイロット信号受信アンテナ６０を含む送受信アンテナサブアレイ５２で構成される。送受信アンテナサブアレイ５２の位置は送電アンテナアレイ４０の中央が望ましい。図３に示す例では、送電アンテナアレイ４０の中央に配置される送電アンテナサブアレイ５１が、送受信アンテナサブアレイ５２として構成される。

図３に示すように、送受信アンテナサブアレイ５２は、マトリクス状に配列された複数のアンテナ素子で構成される。より具体的に、送受信アンテナサブアレイ５２は、４つの送電アンテナモジュール（本例ではアンテナ４素子で一つのモジュール）５３と、５つのパイロット信号受信アンテナ６０とを有する。各送電アンテナモジュール５３は、送受信アンテナサブアレイ５２の４隅の位置に配置される。

５つのパイロット信号受信アンテナ６０は、パイロット信号Ｐを受信するためのアンテナ素子であり、図２に示すように、アジマス方向（Ｘ方向）に配列された一対の第１受信アンテナ素子（６０Ａ、６０Ｂ）と、エレベーション方向（Ｙ軸方向）に配列された一対の第２受信アンテナ素子（６０Ａ、６０Ｂ）とを含む。第１受信アンテナ素子（６０Ａ、６０Ｂ）および第２受信アンテナ素子（６０Ａ、６０Ｂ）は、図２に示すように、中心に位置する受信アンテナ素子６０Ｃを挟んでＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ互いに対向して配置される。

なお、５つのパイロット信号受信アンテナ６０の位置に送電アンテナモジュール５３（本例ではアンテナ４素子で一つのモジュール）が配置されたものが、送電アンテナサブアレイ５１に相当する。

本実施形態では、以上のように構成される複数の送電アンテナパネル４０が第１の送電アンテナパネル４０Ａおよび第２の送電アンテナパネル４０Ｂの２つに分類される。
第１の送電アンテナパネル４０Ａは、複数の送電アンテナパネル４０のうち、パネル位置や位相補正の基準となる送電アンテナパネルであり、一枚のみ存在する。第２の送電アンテナパネル４０Ｂは、位相補正を行う対象となる送電アンテナパネルであり、本実施形態では、第１の送電アンテナパネル４０Ａ以外の全ての送電アンテナパネルである。第１の送電アンテナパネル４０Ａは、例えば、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２の中央部に位置される。
第１の送電アンテナパネル４０Ａと第２の送電アンテナパネル４０Ｂは互いに基本構成を共通とするが、後述するようにビーム制御装置８０における信号処理装置９０の構成が異なる。

図５は、各送電アンテナパネル４０に搭載されるビーム制御装置８０の回路構成の概略を示す基本ブロック図である。
各送電アンテナパネル４０に搭載されるビーム制御装置８０は、同図に示すように、マイクロ波発振器７１と、第１の移相器７２と、第１の増幅器７３と、第２の移相器７４と、第２の増幅器７５とを有する。

マイクロ波発振器７１は、例えば、３ＧＨｚ～３０ＧＨｚのマイクロ波帯で、周波数５．８ＧＨｚ（波長５．１７ｃｍ）のマイクロ波を発振する。第１の移相器７２は、各送電アンテナモジュール５３のアンテナ素子から放射されるマイクロ波の位相を送電アンテナパネル単位にて一括的に調整する。第２の移相器７４は、各送電アンテナモジュール５３のアンテナ素子から放射されるマイクロ波の位相を個別に調整する複数の移相器で構成される。第２の増幅器７５は、各送電アンテナモジュール５３のアンテナ素子から放射されるマイクロ波を増幅する。

ビーム制御装置８０は、パイロット信号受信アンテナ６０で受信したパイロット信号Ｐに基づいて、第１の移相器７２および第２の移相器７４を制御する。ビーム制御装置８０は、パイロット信号受信アンテナ６０で受信したパイロット信号Ｐから、次の２つの目的の情報を得る。

第１の情報は、パイロット信号Ｐの到来方向を算出するための情報である。ビーム制御装置８０は、受信アンテナ素子６０Ａと６０Ｂの和信号Σ（Ａ＋Ｂ）と、受信アンテナ素子６０Ａと６０Ｂとの間の差信号Δ（Ａ－Ｂ）とを、Ｘ軸方向については第１受信アンテナ素子（６０Ａ、６０Ｂ）、Ｙ軸方向については第２受信アンテナ素子（６０Ａ、６０Ｂ）にて得た信号から算出する。和信号Σと差信号Δの正規化誤差信号（Δ／Σ）は、角度関数として表される。

ビーム制御装置８０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについて正規化誤差信号を生成することで、アジマス方向およびエレベーション方向についてパイロット信号Ｐの到来方向を検出する。続いて、ビーム制御装置８０は、各送電アンテナモジュール５３のアンテナ素子から放射されるマイクロ波により形成されるビームがパイロット信号Ｐの到来方向と同じ方向に指向するように、第２の移相器７４を制御する。この制御は、ビーム制御統制装置３０から送信される時刻同期信号および位相同期信号に基づいて、各送電アンテナパネル４０にて実行される。

第２の情報は、各送電アンテナパネル４０間の構造誤差（段差＝距離差）を補正するための位相補正値を算出するための情報である。

大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２は、多数の送電アンテナパネル４０の柔軟結合により構築される。そのため、重力傾斜トルクや熱歪み等の外乱を受け、その許容レベルを超えてしまうと、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２のフェーズドアレイアンテナとしてのアンテナ形成面は、完全な平面構造を維持することができなくなる（図２参照）。送電マイクロ波のビーム方向を極めて高精度に制御するには、個々の送電アンテナパネル４０は基準位置から変動することも考慮に入れ、これを踏まえた電気的な補正制御（マイクロ波の位相補正制御）が必要とされる。

そこで本実施形態では、後述するように、パイロット信号受信アンテナ素子６０にて受信したパイロット信号Ｐから変調信号を検波（復調）し、復調波全波整流波形の積分値と各送電アンテナパネル４０の構造誤差（段差＝距離差）相当の時間積分値との比から積分時間を算出し、積分時間から位相差を求めるとともに、これを距離差に置き換えて送電マイクロ波の位相補正値を算出する。

ビーム制御装置８０は、算出した上記正規化誤差信号（Δ／Σ）に基づき、第２の移相器７４を制御する。これにより、当該送電アンテナパネル４０の各送電アンテナモジュール５３のアンテナ素子から放射されるマイクロ波により形成されるビームを受電装置２０の受電アンテナ（レクテナアレイ）２１へ向けることができる。

ビーム制御装置８０はさらに、算出した上記補正値に基づき、第１の移相器７１を制御する。これにより、送電アンテナパネル４０間の構造誤差（段差＝距離差）を補償する位相補正が実現可能となる。

以下、ビーム制御装置８０の詳細について説明する。ここでは、第１の送電アンテナパネル４０Ａに搭載されたビーム制御装置８０を第１のビーム制御装置８０Ａとし、第２の送電アンテナパネル４０Ｂに搭載されたビーム制御装置８０を第２のビーム制御装置８０Ｂとする。また、受電装置２０に搭載されたビーム制御装置８０を第３のビーム制御装置８０Ｃとする。

［第１のビーム制御装置］
図４は、第１のビーム制御装置８０Ａ、及び第２のビーム制御装置８０Ｂの構成を示すブロック図である。第１のビーム制御装置８０Ａは、パイロット信号受信アンテナ６０、追尾受信機８１Ａと、復調器８２Ａと、無線送受信部８３Ａと、信号処理装置９０Ａ（第１の信号処理装置）とを有する。

無線送受信部８３Ａは、ビーム制御統制装置３０との間で時刻同期信号や位相補正同期信号などを送受信するための無線通信モジュールである。

復調器８２Ａは、第１の送電アンテナパネル４０Ａの受信アンテナ素子６０で受信したパイロット信号Ｐから変調信号を復調（検波）する検波回路等を構成する。復調器８２Ａは、パイロット信号Ｐから検波した復調波を全波整流する整流回路を含む。復調器８２Ａは、ハードウェアで構成されてもよいし、ソフトウェアで構成されてもよい。復調器８２Ａがソフトウェアで構成される場合、復調器８２Ａは信号処理装置９０Ａの一部として構成されてもよい。

追尾受信機８１Ａは、パイロット信号受信アンテナ６０で受信したパイロット信号Ｐから上述の第１の情報としてパイロット信号Ｐの和信号と差信号を得て、これを基にパイロット信号Ｐの到来方向を算定するための各種演算処理を実行するように構成される。算定したパイロット信号Ｐの到来方向の情報を信号処理装置９０Ａの位相制御信号生成部９３Ａへ出力する。

信号処理装置９０Ａは、ＣＰＵやメモリを有するコンピュータで構成され、その機能ブロックとして、基準信号生成部９１と、位相制御信号生成部９３Ａとを有する。

基準信号生成部９１は、第１の送電アンテナパネル４０Ａにのみ搭載される。基準信号生成部９１は、典型的には、ＣＰＵやメモリを有するコンピュータで構成され、復調器８２Ａの出力に基づいて、後述する基準時刻信号（トリガー信号）を生成する。

位相制御信号生成部９３Ａは、パイロット信号Ｐの到来方向の情報を基に、送電マイクロ波のビーム中心をパイロット信号Ｐの到来方向と同じ方向に指向させるための、当該第１の送電アンテナパネル４０Ａに実装されたアンテナ素子（複数の送電アンテナモジュール５３）から放射されるマイクロ波の位相値を生成、指示する。

［第２のビーム制御装置］
一方、第２のビーム制御装置８０Ｂは、図４に示すとおり、パイロット信号受信アンテナ素子６０、追尾受信機８１Ｂと、復調器８２Ｂと、無線送受信部８３Ｂと、信号処理装置９０Ｂ（第２の信号処理装置）とを有する。

無線送受信部８３Ｂは、ビーム制御統制装置３０との間で時刻同期信号や位相補正同期信号などを送受信するための無線通信モジュールである。

復調器８２Ｂは、第２の送電アンテナパネル４０Ｂの受信アンテナ素子６０で受信したパイロット信号Ｐから変調信号を復調（検波）する検波回路等を構成する。復調器８２Ｂは、パイロット信号Ｐから検波した復調波を全波整流する整流回路を含む。復調器８２Ｂは、ハードウェアで構成されてもよいし、ソフトウェアで構成されてもよい。復調器８２Ｂがソフトウェアで構成される場合、復調器８２Ｂは信号処理装置９０Ｂの一部として構成されてもよい。

追尾受信機８１Ｂは、受信アンテナ素子６０で受信したパイロット信号Ｐから上述の第１の情報としてパイロット信号Ｐの和信号と差信号を得て、これを基にパイロット信号Ｐの到来方向を算定するための各種演算処理を実行するように構成される。算定したパイロット信号Ｐの到来方向の情報を信号処理装置９０Ｂの位相制御信号生成部９３Ｂへ出力する。

信号処理装置９０Ｂは、ＣＰＵやメモリを有するコンピュータで構成され、その機能ブロックとして、位相補正演算部９２と、位相制御信号生成部９３Ｂとを有する。

位相補正演算部９２は、第１のビーム制御装置８０Ａで生成した上記基準時刻信号（トリガー信号）を基に、第１のビーム制御装置８０Ａの復調器８２Ａで検波された復調波（第１の復調波）と、第２のビーム制御装置８０Ｂの復調器８２Ｂで検波された復調波（第２の復調波）との間の位相差を算出し、この位相差に基づき送電マイクロ波の位相補正値を算出するための各種演算処理を実行するように構成される。位相補正演算部９２は、算出した送電マイクロ波の位相補正値の情報を位相制御信号生成部９３Ｂへ出力する。

位相制御信号生成部９３Ｂは、追尾受信機８１Ｂで算出されたパイロット信号Ｐの到来方向の情報、及び、位相補正演算部９２で算出された送電マイクロ波の位相補正値の情報に基づいて、当該第２の送電アンテナパネル４０Ｂに実装されたアンテナ素子（複数の送電アンテナモジュール５３）から放射されるマイクロ波の位相を制御する位相制御信号を生成し、生成した位相制御信号に対応する位相差を第１の移相器７２へ指示する。

以下、ビーム制御装置８０の詳細について、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２の動作とともに説明する。
なお以下の説明では、第１の送電アンテナパネル４０Ａを基準パネル４０Ａともいい、第２の送電アンテナパネル４０Ｂをパネル４０Ｂ₁、…４０Ｂ_ｎともいう。

［大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）の動作］
図６は、ビーム制御装置８０で実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。

第１のビーム制御装置８０Ａおよび第２のビーム制御装置８０Ｂは、第３のビーム制御装置８０Ｃから送信されたパイロット信号Ｐの受信の有無を検知する。
パイロット信号の受信の有無は、例えば、パイロット信号受信アンテナ６０の和信号Σ（Ａ＋Ｂ）または受信アンテナ素子６０Ｃの出力（受信レベル）が所定以上か否かにより検知する。

ここで、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２は、空間を伝播するパイロット信号Ｐの波面が平面波に近似されるパイロット信号送信アンテナの遠方界領域に配置される。このため、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２の各送電アンテナパネル４０（４０Ａ、４０Ｂ₁、…４０Ｂ_ｎ）のアンテナ形成面が基準平面上に整列しているときは、各送電アンテナパネル４０（４０Ａ、４０Ｂ₁、…４０Ｂ_ｎ）のパイロット信号受信アンテナ６０は、パイロット信号Ｐを同相（等位相面）で受信する（ステップ１０１）。

また、各送電アンテナパネル４０（４０Ａ、４０Ｂ₁、…４０Ｂ_ｎ）のパイロット信号受信アンテナ６０でパイロット信号Ｐが同相（等位相面）で受信されるためには、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２の法線方向が地上の受電装置２０に向けられている必要がある。したがって、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２が周回衛星である場合、受電装置２０（パイロット信号送信アンテナ６５）は、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２が天頂方向に位置する瞬間に（アジマス方向の角度がゼロの位置関係になるタイミングで）、パイロット信号Ｐを受信するよう天頂方向に向けて送信する。

第１のビーム制御装置８０Ａおよび第２のビーム制御装置８０Ｂは、パイロット信号Ｐを受信したとき、パイロット信号Ｐから変調信号を復調（検波）し、復調波全波整流波形をモニタする（ステップ１０２）。

図７は、第１の送電アンテナパネル４０Ａおよび第２の送電アンテナパネル４０Ｂにおいて検波したパイロット信号Ｐの復調波波形を示している。ここでは、基準パネルである第１の送電アンテナパネル４０Ａと、複数の第２の送電アンテナパネル４０Ｂ（４０Ｂ₁、…４０Ｂ_ｎ）として任意の２つのパネル（以下それぞれ、パネル４０Ｂ_１、パネル４０Ｂ_２ともいう）の復調波波形を示している。

第１のビーム制御装置８０Ａは、基準パネル４０Ａがパイロット信号Ｐを受信したとき、その復調波波形の瞬時値がゼロとなる時刻のタイミングを示す基準時刻信号を、ビーム制御統制装置３０に送信する（ステップ１０３）。基準時刻信号は、時刻情報ではなくトリガー信号である。基準時刻信号を受信したビーム制御統制装置３０は、パネル４０Ｂ_１，４０Ｂ_２を含む全ての第２の送電アンテナパネル４０Ｂへ基準時刻信号を一斉に無線配信する。これにより、第１の送電アンテナパネル４０Ａからの距離によらず、全ての第２の送電アンテナパネル４０Ｂは基準時刻信号を同時に受信できる。
基準パネル４０Ａは、パイロット信号Ｐを受信している間、基準時刻信号（時刻情報ではなくトリガー信号）を連続的に配信する。

第２のビーム制御装置８０Ｂは、基準時刻信号を取得する（ステップ１０４）。基準時刻信号は、無線送受信部８３Ｂを介して位相補正演算部９２で取得される（図４参照）。第２のビーム制御装置８０Ｂ（信号処理装置９０Ｂ）は、取得した基準時刻信号に基づき、位相差算出処理を実行する。この位相差算出処理では、基準パネル４０Ａ（第１の送電アンテナパネル４０Ａ）にてパイロット信号Ｐから検波された第１の復調波波形と、第２の各送電アンテナパネル４０Ｂにてパイロット信号Ｐから検波された第２の復調波波形との間の位相差が算出される。

（位相差算出処理）
位相差算出処理に際しては、本実施形態では、第２の送電アンテナパネル４０Ｂ（各パネル４０Ｂ_１，４０Ｂ_２，… ４０Ｂ_ｎ）において、基準時刻信号を受けてから第２の復調波波形の瞬時値がゼロになる時刻まで第２の復調波波形を積分することで得られる積分値に基づき、送電マイクロ波の１波長分（本例ではλ_P＝５．１７ｃｍ、周波数５．８ＧＨｚ）に相当する物理空間（距離）ＰＳにおける第１の復調波波形と第２の復調波波形との間の位相差を算出する。

図７の模式図を参照して説明すると、物理空間（距離）ＰＳの横軸方向の長さは送電マイクロ波の１波長分（本例ではλ_P＝５.１７ｃｍ）に相当し、図中の二点鎖線で囲んだ時間領域に相当する。また、この物理空間（距離）ＰＳの横軸方向の長さ（＝λ_P）は、復調波波形λ_mを用いるとλ_m／ｋで表される。例えば、復調波波形が１００ＭＨｚの正弦波である場合、ｋ＝５８となる。なお、λ_m／２＝１５０ｃｍに対し、λ_P＝λ_m／５８＝５．１７ｃｍであることから、図７に示す物理空間（距離）ＰＳの時間的分解能は、それより左側の時間領域よりも高い。

物理空間（距離）ＰＳに示す第２の送電アンテナパネル４０Ｂ（パネル４０Ｂ_１，４０Ｂ_２）では、第２の復調波波形の瞬時値がゼロになるタイミングは、基準時刻（基準時刻信号を取得する時刻）と時間差があり、パネル４０Ｂ_１については基準時刻信号を取得した後に上記瞬時値がゼロになり、パネル４０Ｂ_２については基準時刻信号を取得する前に上記瞬時値がゼロとなっている。これは、パネル４０Ｂ_１における復調波波形は基準パネル４０Ａの復調波波形に対して遅れ位相（＝ωΔｔ₁＝2πｆ_mΔｔ_B1）であり、パネル４０Ｂ_２においては基準パネル４０Ａの復調波波形に対して進み位相（＝ωΔｔ_B2＝2πｆ_mΔｔ_B2）であることを意味する。これら復調波波形の位相差を復調波波形の波長λ_mを基に物理空間（距離）ＰＳにおける微小距離差ΔＬ_B1、ΔＬ_B2に置き換え、この微小距離差に相当する送電マイクロ波波長の位相差を位相補正値とする。

以下、位相差ΔＬ_B1、ΔＬ_B2の算出方法について説明する。

まず、復調波波形半周期分の時間積分値Ｓ_all（時間０～Ｔ／２、Ｔは復調波波形の周期）と、復調波波形が送電マイクロ波１波長分（本例ではλ_P＝５.１７ｃｍ）の物理空間（距離）ＰＳを通過する０～Ｔ／ｋ（瞬時値が０となる時間からＴ／ｋ後の振幅レベルまで）の時間の積分値Ｓ₀を予め算出しておく（既知とする）。

基準パネル４０Ａの復調波波形に対して遅れ位相となるパネル４０Ｂ_１における復調波波形の時間積分については、基準時刻信号を受けて積分を開始し（ステップ１０４）、復調波波形の瞬時値がゼロになれば積分終了とする（ステップ１０５）。そのときの積分時間をｔ_B1、積分値をＳ_B1とすると、積分値Ｓ_B1、Ｓ₀およびＳ_allは、復調波波形の振幅をＶ_m、周波数をｆ_mとすると、それぞれ次の式（１）～（３）で算出される。

ここで、ｔ_B1＜（Ｔ／４）の場合、積分比Ｓ_B1／Ｓ₀（Ｓ₀は既知、Ｓ_B1は実測）より積分時間ｔ_B1を割り出すことで（ステップ１０６）、基準パネル４０Ａの復調波波形の位相差２πｆ_mｔ_B1が求まる（ステップ１０７）。次いで、この位相差２πｆ_mｔ_B1を復調波波形の波長λ_mを基に距離差ΔＬ_B1に置き換える（ステップ１０８）。
また、ｔ_B1＞（Ｔ／４）の場合は、基準パネル４０Ａの復調波波形に対して進み位相となるパネル４０Ｂ_２における復調波波形の積分時間ｔ_B2の場合に相当する。積分比Ｓ_B2／Ｓ₀＝（Ｓ_all－Ｓ_all'）／Ｓ₀（Ｓ_all，Ｓ₀は既知、Ｓ_all'は実測）より積分時間ｔ_B2を割り出すことで（ステップ１０６）、基準パネル４０Ａの復調波波形との位相差２πｆ_mｔ_B2が求まる（ステップ１０７）。次いで、この位相差２πｆ_mｔ_B2を復調波波形の波長λ_mを基に距離差ΔＬ_B2に置き換える（ステップ１０８）。

基準パネル４０Ａの復調波波形に対して進み位相となるパネル４０Ｂ_２における復調波波形の時間積分についても、基準時刻信号を受けて開始し、復調波波形の瞬時値がゼロになれば終了とする。先述の通り、ｔ_B1＞（Ｔ／４）の場合に相当し、積分時間ｔ_B2を割り出し、基準パネル４０Ａの復調波波形との位相差２πｆ_mｔ_B2を復調波波形の波長λ_mを基に距離差ΔＬ_B2に置き換える（ステップ１０８）。

そして、第２のビーム制御装置８０Ｂは、距離差ΔＬ_B1、ΔＬ_B2を送電マイクロ波波長における位相差に変換し（ステップ１０９）、この値を送電アンテナパネル４０の段差等の構造誤差に対する位相補正値とする。そして、第１の移相器７２へ当該位相補正値を指示する（ステップ１１０）。
つまり、パネル４０Ｂ_１については、基準パネル４０Ａから放射されるマイクロ波との位相差がΔＬ_B1に相当する位相差となるようにパネル４０Ｂ_１の第１の移相器７２を制御し、パネル４０Ｂ_２については、基準パネル４０Ａから放射されるマイクロ波との位相差がΔＬ_B2に相当する位相差となるようにパネル４０Ｂ_２の第１の移相器７２を制御する。
その他のパネル４０Ｂについても上述と同様にしてパネル４０Ｂの構造誤差（段差＝距離差）に相当する位相差をそれぞれ算出し、算出された位相補正値に基づいて各パネル４０Ｂの第１の移相器７２をそれぞれ制御する。

以上により、第１の送電アンテナパネル４０Ａの位置を基準として第２の送電アンテナパネル４０Ｂの構造誤差（段差＝距離差）を電気的に補正する。第２の送電アンテナパネル４０Ｂの位置が基準となる第１の送電アンテナパネル４０Ａとの間で段差が生じた場合でも、送電アンテナパネル４０の単位で放射マイクロ波の位相補正を行うことで、大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２から放射されるマイクロ波ビームＢの中心を受電装置２０に向けて高い精度で指向することが可能となる。

以上のようにして実行される一連のマイクロ波位相補正の処理は、アジマス方向（地球周回の発電衛星においては、その進行方向に相当。以下、ＡＺ方向）およびエレベーション方向（地球周回の発電衛星においては、進行方向と直交する方向に相当。以下、ＥＬ方向）の各々について実施される。

ＡＺ方向の位相補正は、無線送電装置１０（発電衛星）が移動している（周回している）状況下においては、検知しているパイロット信号Ｐの到来方向がＡＺ方向で角度ゼロとなるタイミングに行う。

また、ＥＬ方向の位相補正については、パイロット信号Ｐの到来方向がＡＺ方向で角度ゼロとなる瞬時におけるＥＬ方向の到来角をθ_EL（第３のビーム制御装置８０Ｃからのパイロット信号のＥＬ到来角）とすると、隣接する送電アンテナパネル４０（中央に実装するパイロット信号受信アンテナ６０Ｃ）同士の間隔をｄとして、パイロット信号の到来角方向においてｄsinθ_ELの距離差が生じることに留意する。

以上のように本実施形態によれば、第１のアンテナパネル４０Ａにおいて検波される復調波と、第２のアンテナパネル４０Ｂにおいて検波される復調波との位相差（第１のアンテナパネル４０Ａにおいて配信される基準時刻信号をトリガーとして求める）を基に、第２のアンテナパネル４０Ｂ全てにおいて放射マイクロ波の位相補正制御（位相指令更新）を同時並列的に行うため、送電アンテナパネル群１２が大規模であっても高速制御が可能となる。また、従来のＲＥＶ法による位相制御と比較して、遥かに短時間で大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２から放射されるマイクロ波ビームの位相補正が可能となる。

さらに、送電マイクロ波の位相補正に関する制御は変調信号を重畳したパイロット信号波を用いることから、実効的なマイクロ波無線送電（無線電力伝送）のオペレーションを休止させることなく、位相補正が可能となる。
加えて、無線送電装置（発電衛星）を静止軌道上に配置するなど、無線送電装置と受電装置の相対的位置関係（方向）が変化しない場合においては、各送電アンテナパネル４０間の構造誤差（段差＝距離差）の常時モニタリング、あるいは変位変化量の即時検知が可能となり、リアルタイムでの位相補正が可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば以上の実施形態では、パイロット信号Ｐの変調方式として振幅変調を例に挙げたが、これに限られず、送電アンテナパネル４０における復調波波形に周期があり、その瞬時値がゼロとなるタイミングをもって、第１の送電アンテナパネル４０Ａにおける復調波と第２の送電アンテナパネル４０Ｂにおける復調波との位相が求められれば、どのような変調方式も適用できる。

また、以上の実施形態では、長距離無線電力伝送を行う宇宙太陽光発電システムに本発明を適用した例について説明したが、これに限られず、例えば、地上や洋上に設置する大口径送電アンテナとその上空を滞空する飛翔体との間の長距離マイクロ波無線電力伝送システムなどにも本発明は適用可能である。

さらに以上の実施形態では、位相補正の基準となる基準パネル（第１の送電アンテナパネル）４０Ａで生成された基準時刻信号（トリガー信号）を位相補正の対象となる各パネル（第２の送電アンテナパネル）４０Ｂへビーム統制制御装置３０を介して一斉に無線配信するように構成されたが、これに限られず、ビーム統制制御装置３０を介さずに基準パネル４０Ａから隣接する各パネル４０Ｂへ、さらに各パネル４０Ｂからこれらに隣接する他のパネル４０Ｂへと基準時刻信号が順次中継配信されてもよい。この場合、例えば、各パネルに設けられた無線通信モジュールを介して、あるいは、各パネル間に設けられたフレキシブル配線部材などの電気的コンタクトを介して、基準時刻信号が送信することができる。

さらに大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２の平面形状は矩形に限られず、その他の多角形や円形であってもよい。大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）１２を形成する複数の送電アンテナパネル（第１の送電アンテナパネル４０Ａ、第２の送電アンテナパネル４０Ｂ）の平面形状も同様に矩形以外の多角形で形成されてもよく、この場合は例えば六角形がこのましく、これにより各送電アンテナモジュール５３の間隔を一定にすることができる。

１０…無線送電装置（太陽発電衛星）
１１…発電部
１２…大口径送電アンテナ（送電アンテナパネル群）
２０…受電装置（受電設備）
２１…受電アンテナ（レクテナアレイ）
３０…ビーム制御統制装置
４０…送電アンテナパネル
４０Ａ…第１の送電アンテナパネル
４０Ｂ…第２の送電アンテナパネル
５１…送電アンテナサブアレイ
５２…送受信アンテナサブアレイ
５３…送電アンテナモジュール
６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ…パイロット信号受信アンテナ（受信アンテナ素子）
６５…パイロット信号送信アンテナ
７１…マイクロ波発振器
７２…第１の移相器
７３…第１の増幅器
７４…第２の移相器
７５…第２の増幅器
８０…ビーム制御装置
８０Ａ…第１のビーム制御装置（送電アンテナパネル４０Ａ（基準パネル内））
８０Ｂ…第２のビーム制御装置（送電アンテナパネル４０Ｂ内）
８０Ｃ…第３のビーム制御装置（受電装置２０内）
８１Ａ，８１Ｂ…追尾受信機
８２Ａ，８２Ｂ…復調器（検波回路）
８３Ａ，８３Ｂ…無線送受信部
９０Ａ，９０Ｂ…信号処理装置
９１…基準信号生成部
９２…位相補正演算部
９３Ａ，９３Ｂ…位相制御信号生成部
１００…マイクロ波無線電力伝送システム

Claims (12)

1. 受電装置から変調波として送信されるパイロット信号を受信するパイロット信号受信アンテナと、マイクロ波を放射する複数の送電アンテナモジュールと、前記パイロット信号受信アンテナで受信した前記パイロット信号を検波する復調器とをそれぞれ有する複数の送電アンテナパネルを含み、前記複数の送電アンテナパネルが、第１の信号処理装置を有しパネル位置や位相補正の基準となる第１の送電アンテナパネルと、第２の信号処理装置を有し位相補正を行う対象となる第２の送電アンテナパネルとにより構成された、平面構造の送電アンテナパネル群を具備し、
   前記第２の信号処理装置は、
   前記第１の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第１の復調波と、前記第２の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第２の復調波との間の位相差を算出し、その位相差に基づき送電マイクロ波の位相補正値を計算する位相補正演算部と、
   前記位相補正値に基づいて、当該第２の送電アンテナパネルにおける前記複数のアンテナモジュールから放射されるマイクロ波の位相を制御する位相制御信号生成部と
   を含む
   無線送電装置。
2. 請求項１に記載の無線送電装置であって、
   前記第１の信号処理装置は、前記第１の復調波波形の瞬時値がゼロとなる時刻のタイミングを示す基準時刻信号を生成する基準信号生成部を有し、
   前記位相補正演算部は、前記第２の復調波の半周期の時間積分の値と前記基準時刻信号を受信するタイミングから前記第２の復調波波形の瞬時値がゼロになる時刻までの前記第２の復調波波形の時間積分の値との比から前記第２の復調波波形の積分時間を割り出し、前記第１の復調波と前記第２の復調波との間の位相差を前記積分時間より算出する
   無線送電装置。
3. 請求項１に記載の無線送電装置であって、
   前記第２の信号処理装置は、
   前記複数の送電アンテナモジュールから放射されるマイクロ波の位相を前記第２の送電アンテナパネル単位で一括的に調整する第１の移相器と、
   前記複数の送電アンテナモジュールから放射されるマイクロ波の位相を個別に調整する第２の移相器と、をさらに有し、
   前記位相制御信号生成部は、前記位相補正値に基づき前記第１の移相器を制御する
   無線送電装置。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載の無線送電装置であって、
   前記第２の送電アンテナパネルは、位相補正を行う対象となる複数の送電アンテナパネルである
   無線送電装置。
5. 請求項４に記載の無線送電装置であって、
   前記第１の送電アンテナパネルから前記基準時刻信号を受信し、前記複数の第２の送電アンテナパネルへ前記基準時刻信号を一斉に無線配信するビーム制御統制装置をさらに具備する
   無線送電装置。
6. 請求項４に記載の無線送電装置であって、
   前記第１の送電アンテナパネルは、前記送電アンテナパネル群の中央部に位置する送電アンテナパネルである
   無線送電装置。
7. 請求項１に記載の無線送電装置であって、
   前記送電アンテナパネル群は、前記複数の送電アンテナパネルにそれぞれ配置された太陽光発電モジュールをさらに有する
   無線送電装置。
8. レクテナアレイと、変調波として送信されるパイロット信号を送信するパイロット信号送信アンテナとを有する受電装置と、
   前記パイロット信号を受信するパイロット信号受信アンテナと、前記レテクナアレイへマイクロ波を放射する複数の送電アンテナモジュールと、前記パイロット信号受信アンテナで受信した前記パイロット信号を検波する復調器とをそれぞれ有する複数の送電アンテナパネルを含み、前記複数の送電アンテナパネルが、パネル位置や位相補正の基準となる第１の送電アンテナパネルと、位相補正を行う対象となる第２の送電アンテナパネルとにより構成された、平面構造の送電アンテナパネル群、を有する無線送電装置とを具備し、
   前記第２の送電アンテナパネルは、
   前記第１の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第１の復調波と、前記第２の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第２の復調波との間の位相差を算出し、その位相差に基づき送電マイクロ波の位相補正値を計算する位相補正演算部と、
   前記位相補正値に基づいて、当該第２の送電アンテナパネルにおける前記複数のアンテナモジュールから放射されるマイクロ波の位相を制御する位相制御信号生成部と、を有する信号処理装置
   を含む
   無線電力伝送システム。
9. 請求項８に記載の無線電力伝送システムであって、
   前記受電装置は地上に設置され、
   前記無線送電装置は、発電部を備えた、宇宙空間にある太陽発電衛星である
   無線電力伝送システム。
10. 請求項９に記載の無線電力伝送システムであって、
    前記受電装置は、前記無線送電装置がアジマス方向の角度がゼロの位置関係になるタイミングで前記パイロット信号を送信する
    無線電力伝送システム。
11. 受電装置から変調波として送信されるパイロット信号を受信するパイロット信号受信アンテナと、マイクロ波を放射する複数の送電アンテナモジュールと、前記パイロット信号受信アンテナで受信した前記パイロット信号を検波する復調器とをそれぞれ有する複数の送電アンテナパネルを含み、前記複数の送電アンテナパネルが、パネル位置や位相補正の基準となる第１の送電アンテナパネルと、位相補正を行う対象となる第２の送電アンテナパネルとにより構成された、平面構造の送電アンテナパネル群の構造誤差に対する放射マイクロ波の位相補正を行う制御装置であって、
    前記第１の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第１の復調波と、前記第２の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第２の復調波との間の位相差を算出し、その位相差に基づき送電マイクロ波の位相補正値を算出する位相補正演算部と、
    前記位相補正値に基づいて、当該第２の送電アンテナパネルにおける前記複数のアンテナモジュールから放射されるマイクロ波の位相を制御する位相制御信号生成部と
    を具備する制御装置。
12. 受電装置から変調波として送信されるパイロット信号を受信するパイロット信号受信アンテナと、マイクロ波を放射する複数の送電アンテナモジュールと、前記パイロット信号受信アンテナで受信した前記パイロット信号を検波する復調器とをそれぞれ有する複数の送電アンテナパネルを含み、前記複数の送電アンテナパネルが、パネル位置や位相補正の基準となる第１の送電アンテナパネルと、位相補正を行う対象となる第２の送電アンテナパネルとにより構成された、平面構造の送電アンテナパネル群の構造誤差に対する放射マイクロ波の位相補正を行う制御方法であって、
    前記第１の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第１の復調波と、前記第２の送電アンテナパネルで検波された前記パイロット信号の復調波である第２の復調波との間の位相差を算出し、
    前記位相差に基づいて、当該第２の送電アンテナパネルにおける前記複数のアンテナモジュールから放射されるマイクロ波の位相補正値を算出する
    制御方法。

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