JP4007932B2 - Microwave power transmission method, microwave power receiving apparatus and ID tag system - Google Patents

Microwave power transmission method, microwave power receiving apparatus and ID tag system Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波によって電力を伝送するマイクロ波送電法及びマイクロ波受電装置、この方法を適用したIDタグシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
電波からエネルギーを得ようというコンセプトの一つに宇宙太陽光発電衛星(Solar Power Station:以下、SPSという)計画がある。これは、地球の衛星軌道上に太陽電池パネルを並べた巨大な衛星を打ち上げ、そこで作った電力をマイクロ波で地球に送るものである。また、有線送電が難しい離島や山頂などへの送電にもマイクロ波送電を利用する計画がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロ波送電においては、発電量変動と負荷変動に対応して送電量を調整する必要がある。現在、SPS計画で使用が想定されているマイクロ波は連続波(Continuous Wave)であるので、送電量を調整するには送電電力を変化させなければならない。しかし、受電装置で使用される整流回路は、図4に示すように受電電力がP0の時、整流効率が最大になる特性があるため、送電電力を変化させると、整流効率が悪くなり、損失が大きくなってしまう。
【0004】
本発明は、このような事情に鑑み、整流効率を損なうことなく、送電量を調整することができるマイクロ波送電法及びマイクロ波受電装置、IDタグシステムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、請求項1に記載の発明は、送電側のアンテナからマイクロ波を放射し、受電側のアンテナでマイクロ波を捕らえて整流するマイクロ波送電法において、上記送電側のアンテナから放射されるマイクロ波を時間的に断続するパルスにし、該パルスのデューティ比を変化させて送電量を調整し、且つ上記送電側のアンテナから放射されるマイクロ波は、周波数がパルス継続時間内で単調に低くなっている一方、受電側では整流に先立って、周波数成分の高いものを遅延して周波数成分の低いものと干渉させることを特徴とする。
【0006】
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
請求項に記載の発明は、時間的に断続するマイクロ波パルスをアンテナで捕らえて整流するマイクロ波受電装置であって、上記マイクロ波パルスの整流出力が生じていない期間は、整流回路から蓄電用コンデンサを切り離すスイッチ手段を設け、且つ周波数が高くなるほど遅延時間が大きくなるディレイフィルタを上記アンテナと整流回路の間に設け、周波数がパルス継続時間内で単調に低くなっているマイクロ波パルスを、上記アンテナで捕らえて上記ディレイフィルタに通すようにしたことを特徴とする。
【0014】
請求項記載の発明は、周波数がパルス継続時間内で単調に低くなっているマイクロ波パルスをアンテナから放射するリーダと、アンテナで捕らえた上記マイクロ波パルスを、周波数が高くなるほど遅延時間が大きくなるディレイフィルタに通し、上記マイクロ波パルスを整流して二次電池を充電するタグとからなることを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項1に記載のマイクロ波送電法に用いるマイクロ波受電装置又は請求項2に記載のマイクロ波受電装置であって、周波数に対するディレイ量の異なる複数のディレイフィルタと、ディレイフィルタの切り換え手段とを有し、送信波のディレイ量に応じて該切り換え手段を用いて、ディレイフィルタを切り換えことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は本発明のマイクロ波受電装置を示している。
このマイクロ波受電装置には、図3(a)に示すような時間的に断続するマイクロ波パルスが送電装置(図示せず)から送られてくる。
【0016】
マイクロ波パルスはアンテナ1で捕らえられてフィルタ2に送られる。このフィルタ2はコンデンサ3,4とインダクタ5で構成されていて、後段の整流回路8で発生する高調波がアンテナ1から放射されるのを防止すべく高調波の通過を阻止する。フィルタ2を通過したマイクロ波パルスは、2つのショットキーバリアダイオード(以下、SBDという)6,7からなる整流回路8に送られる。この整流回路8は、半波・倍圧整流回路であり、4Di方式に比べて1Dしかドロップせず、全波整流が可能で、図3(b)に示すような直流パルスが出力される。
【0017】
整流回路8から出力された直流パルスは、スイッチ手段としてのスイッチドキャパシタ回路9に入力される。このスイッチドキャパシタ回路9は、複数のコンデンサCと、MOSFETで構成したスイッチSWと、インバータ10とで構成されている。すなわち、複数のコンデンサCの一端をそれぞれスイッチSWを介して並列接続すると共に、これら並列接続されたコンデンサCの両端をそれぞれスイッチSWを介して整流回路8と蓄電用コンデンサ11に接続してある。
【0018】
奇数番目のSWを構成するMOSFETのゲートには、クロック信号CKが入力される一方、偶数番目のSWを構成するMOSFETのゲートには、反転クロック信号CKバーが入力される。更に、奇数番目のコンデンC1、C3・・・には1つのインバータ10を介してクロック信号CKが入力される一方、偶数番目のコンデンサC2、C4・・・には2つのインバータ10を介してクロック信号CKが入力される。つまり、各コンデンサCにはブースト電圧が印加されるようになっているので、段数分だけ昇圧されて最終段の蓄電用コンデンサ11に蓄えられることになる。
【0019】
クロック信号CKがHレベルになると、図2(a)に示すように奇数番目のスイッチSW1、SW3・・・がONになると共に、偶数番目のコンデンサC2、C4・・・にブースト電圧が印加される。よって、先頭のコンデンサC1に整流回路6から電荷が流れ込むと共に、偶数番目のコンデンサC2、C4・・・の電荷が後段のコンデンサC3、C5・・・に汲み出される。
【0020】
クロック信号CKがLレベルになると、図2(b)に示すように偶数番目のスイッチSW2、SW4・・・がONになると共に、奇数番目のコンデンサC1、C3・・・にブースト電圧が印加される。よって、奇数番目のコンデンサC1、C3・・・の電荷が後段のコンデンサC2、C3・・・に汲み出される。このようにクロック信号CKに同期して、各コンデンサCの電荷が後段のコンデンサCに順次汲み出されていく。スイッチドキャパシタ回路9から汲み出された電荷は蓄電用コンデンサ11に一旦蓄えられ、出力端子12から負荷に供給される。
【0021】
クロック信号CKの周波数は、図3(b)に示す整流回路8からの出力パルスの周波数よりも高く設定されている。ただし、整流回路8からパルスが出力されない期間は、クロック信号CKと反転クロック信号CKバーのいずれもLレベルにして、全てのスイッチSWをOFFにする。
【0022】
この受電装置には、図3(a)に示すようなマイクロ波パルスが送電装置から送られてくるので、送電量の調整にあたっては、マイクロ波パルスのデューティ比t/Tを変化させればよい。ところで、整流回路8には図4に示すような効率特性があるため、受電電力をPoにして整流効率を最大にしてある。従来の連続波による送電法では、送電量を調整しようとする場合には、送電電力を変化させなければならないため、受電電力が最大効率となる値Poから外れて、整流効率が悪くなってしまう。
一方、本発明のパルス送電法では、PWM変調によってマイクロ波パルスのデューティ比t/Tを変化させるので、つまり、受電電力は変化しないので、整流効率を最大に保つことができる。
【0023】
ところで、スイッチドキャパシタ回路9を省いて、整流回路8と蓄電用コンデンサ11を直接接続すると、SBD6,7の逆方向リーク特性によって、蓄電用コンデンサ11からSBD6,7へ電流が逆流し、図3(c)に示すような整流波形になってしまう。このため、整流回路6から直流パルスが出力されない期間は、クロック信号CKの発生を停止して全てのSWをOFFにすることで、コンデンサCや蓄電用コンデンサ11からSBD6,7への逆流を阻止して、出力の低下を防止している。
【0024】
更に、スイッチドキャパシタ回路9の各コンデンサCにブースト電圧が印加されて、電荷の汲み出しが行われるようにしてあるので、蓄電用コンデンサに蓄えられる電荷が大きくなる。
【0025】
図3(a)に示すマイクロ波パルスは、パルス幅tを2〜18msec、周期Tを20msec、したがってデューティ比t/Tを10〜90%にするのが好ましい。また、クロック信号CKの周波数は10K〜500KHzにするのが好ましい。
【0026】
(第2の実施形態)
図5はマイクロ波送電システムを示している。
送電装置は、周波数掃引信号発生器20の出力信号をアンプ21で増幅してアンテナ22から放射させる。周波数掃引信号発生器20は、図6に示すようなマイクロ波のパルス信号を発生する。すなわち、周波数がパルス継続時間t内で単調に低くなっている信号を発生する。
【0027】
受電装置は、送電装置からのマイクロ波パルスをアンテナ23で捕らえてディレイフィルタ24に通す。このディレイフィルタ24は、図8に示すように周波数が高くなるほど遅延時間が大きくなる特性を持っている。図7は、マイクロ波パルスのディレイフィルタ24通過による波形変化を示している。すなわち、周波数の高い波形が遅延して周波数の低い波形と重なって干渉し、パルス幅が狭まって波高値を高くする。
【0028】
ディレイフィルタ24を通過したマイクロ波パルスは、整流回路25で整流されて直流パルスとなる。直流パルスはスイッチドキャパシタ回路26を経由して負荷27に供給される。尚、整流回路25,スイッチドキャパシタ回路26は第1の実施形態の整流回路8,スイッチドキャパシタ回路9と同じものである。
【0029】
図9はマイクロ波のパワー・スペクトラムの変化を示している。すなわち、送電装置から送られるマイクロ波は、スペクトラム成分が小さい振幅で広い帯域に分布している(同図aの曲線)。一方、ディレイフィルタ24を通過したマイクロ波は、スペクトラム成分が大きい振幅で狭い帯域に分布している(同図bの曲線)。つまり、送電側で広い帯域に拡散させておいたスペクトラム成分を、受電側で狭い帯域に圧縮することで、スペクトラム分布の振幅を大きくしている。
【0030】
マイクロ波送電においては、マイクロ波の生態系への影響や通信電波との干渉などを考慮すると、マイクロ波の電力密度を大きくすることには限界がある。つまり、受電装置の単位モジュールから得られる電力には限界がある。ところが、上述の送電方法によると、受電側での帯域圧縮によってスペクトラム分布の振幅を大きくしているので、マイクロ波の電力密度を大きくしなくても、送電電力を大きくすることができる。
【0031】
更に、整流回路25からは直流パルスが出力されることになるが、整流回路25の後段にはスイッチドキャパシタ回路26を設けてあるので、整流回路25のSBDへの電流リークを阻止することができ、出力の低下防止に役立つ。
【0032】
周波数掃引信号発生器20が発生する周波数は、例えば2.4〜2.5GHzのように100MHz程度の範囲で変化させるのが好ましい。また、パルス継続時間tは10msec位に、デューティ比は10〜90%するのが好ましい。
【0033】
(第3の実施形態)
次に、第2の実施形態のマイクロ波送電法をIDタグシステムに適用する場合について説明する。尚、第2の実施形態と同一の構成要素は同一の符号を付し説明を省略する。
【0034】
図10はリーダ側のブロック図である。
アンプ21とアンテナ22の間にはサーキュレータ28が設けてあり、このサーキュレータ28にはアンプ21を介して復調器29を接続してある。つまり、サーキュレータ28は、周波数掃引信号発生器20からアンテナ22への信号伝達と、アンテナ22から復調器29への信号伝達とを可能にするものである。尚、サーキュレータ28とアンプ21との間に整流回路25を設けてもよい。
【0035】
図11はタグ側のブロック図である。
整流回路25にはロードスイッチ30を介して負荷抵抗31を接続してあり、ロードスイッチ30はマイクロコンピュータ32からの信号によって開閉される。スイッチドキャパシタ回路26から出力される直流パルスは2次電池33を充電すると共に、マイクロコンピュータ32は2次電池33を電源として起動される。
【0036】
次に、このIDタグシステムの動作について説明する。
タグには、図6に示すようなマイクロ波パルスがリーダから送られる。リーダは、このマイクロ波パルスを整流回路26で整流し、直流パルスがスイッチドキャパシタ回路26を介して2次電池33に供給する。2次電池33の電圧が規定値に達すると、マイクロコンピュータ32が起動し、ロードスイッチ30をマイクロ波パルスに同期して開閉させる。つまり、このタグはマイクロ波送電によってリーダから電力を供給される電池レスタイプのものである。尚、ロードスイッチ30の開閉はリーダ側へ送信すべきシリアルデータに対応して行われる。
【0037】
ロードスイッチ30を開閉させると、整流回路25から負荷抵抗31へ流れる電流が断続されるが、ロードスイッチ30の開閉に伴なって、タグ側のアンテナ23で反射するマイクロ波の反射率が変化する。この反射波は入射波と干渉して定在波を生じるが、その波高値もロードスイッチ30の開閉によって変化することになる。つまり、リーダ側から見たVSWR(Voltage Standing Wave Ratio)が変化する。
【0038】
この定在波はリーダ側のアンテナ22で受信され、サーキュレータ28とアンプ21を通して復調器29に入力される。タグからリーダへのデータ送信はこのように行われる。図12(a)はリーダから送られるマイクロ波パルスを、同図(b)はリーダに戻ってくる定在波をそれぞれ模式的に示したものである。
この作用を本発明の目的の一つであるマイクロ波による電力の送電という用途で応用した場合、負荷側から送電側へなんらかの通信が行えることになる。例えば、充分な電力が供給されていない場合、送電量を増やすための要請信号を送ることができることになる。送電側は負荷側での消費状況が把握できるわけである。
【0039】
このIDタグシステムでは、図6に示すようなマイクロ波パルスによってタグ側への電力供給を行っているので、マイクロ波の電力密度を電波法の許容範囲に保っても、大きな電力の供給が可能になる。つまり、タグ側の2次電池33の充電時間を短くするためには、図3(a)に示すようなマイクロ波パルスを用いる場合、そのデューティ比をできるだけ大きくしなければならないが、図6に示すようなマイクロ波パルスを用いると、図7に示すように整流後はいずれにしてもパルスになり、大きな電力を得るためにデューティ比をできるだけ大きくとる必要がないので、このパルス巾をある範囲(10〜90%)で可変することが可能であり、デューティ比は小さくて済む。このデューティ比の変調でデジタル信号データのやりとりも可能になる。
【0040】
このため、パルス周波数を高くすることができ、通信速度が速くなる。
更に、ASK(Amplitude shift Keying)以外の変調方式を採用することができ、変調の自由度が高くなる。
また、電波の到達距離が画期的に長くなるという効果もある。
【0041】
以上、3つの実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
例えば、図13に示すように、整流回路8に複数のスイッチドキャパシタ回路9(又は26、以下同じ)をそれぞれ逆流防止ダイオード41とともに並列に配列して、スイッチング素子のON/OFFを制御するクロック信号の位相を各スイッチドキャパシタ回路9ごとにずらすものであっても良い。例えば、この回路では3つのスイッチドキャパシタ回路があるので、位相を90度ずつずらせばバランスが良い。そうすることで、スイッチのON/OFFによるデッドタイムを低減でき効率が良い。
【0042】
また、スイッチドキャパシタ回路9としては、図14及び図15に示すものであってもよい。このスイッチドキャパシタ回路9において、SW1〜SW2nはスイッチ、CPT1〜CPTnはキャパシタ(コンデンサ)である。その他、図14及び図15において、符号9b、9cは入力端子であり、9a、9fは出力端子である。
クロック入力端子9dにはスイッチSW1〜SW2nを各々“1”側(状態1)に切り換えるクロック信号が、反転クロック入力端子9eにはスイッチSW1〜SW2nを各々“2”側(状態2)に切り換える反転クロック信号が各々入力される。
【0043】
上記キャパシタCPT1〜CPTnは、状態1においては直列接続されてHV出力端子9a及びLV出力端子9f相互間に挿入され、状態2においては並列接続されてRF入力端子9b及び9c相互間に挿入されるようスイッチSW1〜SW2nに接続されている。またスイッチSW1〜SW2nは、キャパシタCPT1〜CPTnが上記のように接続されるよう、各端子9a,9b間に接続されている。
【0044】
このようなスイッチドキャパシタ回路9の動作を説明すると、状態1においては、直列接続されたキャパシタCPT1〜CPTnがHV出力端子9aを介して蓄電用コンデンサ11に接続されて放電し、また状態2においては、並列接続されたキャパシタCPT1〜CPTnにRF入力端子9b、9cを介して接続されて各キャパシタCPT1〜CPTnに蓄電する。
状態1,2は、クロック入力端子9d及び反転クロック入力端子9eに入力されるクロック信号,反転クロック信号により切り換え制御されるスイッチSW1〜SW2nにより所定の周波数(周期)で交互に繰り返される。従って、キャパシタCPT1〜CPTnの上述の充放電動作が所定の周波数で繰り返されて蓄電用コンデンサ11に電荷を汲み出す。
【0045】
図15は図14で説明したスイッチドキャパシタ回路9の具体的な回路構成例を示したものである。この図15において、NMOS1〜NMOS3n−1は各々Nチャンネル型MOSFETを示す。その他、図15において図14と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0046】
図16及び図17は、他の実施の形態を示すものであり、この実施の形態では上述したようなクロック制御をせずにスイッチング素子の切り換えを行うことでスイッチドキャパシタ回路9の各キャパシタで蓄電した電荷を蓄電用コンデンサに直接蓄電するものである。図16において、107はRF入力端子H、108はRF入力端子C、1300は1チップ(モノリシック)ICによる集積回路部、9はスイッチドキャパシタ回路、1307,1308は逆流阻止ダイオードである。
【0047】
スイッチドキャパシタ回路9,9は、RF入力端子107,108からRF入力を得て電圧出力HVOUTからを蓄電用コンデンサ11に蓄電するものである。
スイッチドキャパシタ回路9,9は、RFH入力端子9b;RFL入力端子9c、HV出力端子9a;LV出力端子9fを備えてなる。
このスイッチドキャパシタ回路9,9のRFH入力端子9b及びRFL入力端子9cは、RF入力に対して所謂たすき掛け接続されている。すなわち、一方のスイッチドキャパシタ回路9のRFH入力端子9b及び他方のスイッチドキャパシタ回路9のRFL入力端子9cは各々RF入力端子H108に、一方のスイチッドキャパシタ回路9のRFL入力端子9b及び他方のスイチッドキャパシタ回路9のRFH入力端子9cは各々RF入力端子107に接続されている。
【0048】
一方、スイッチドキャパシタ回路部9のHV出力端子9aは逆流阻止ダイオード1307を介して、スイッチドキャパシタ回路9のHV出力端子9aは逆流阻止ダイオード1308を介して、各々蓄電用コンデンサ11の一端に接続されている。
また、一方のスイッチドキャパシタ回路9のLV出力端子9f及び他方のスイッチドキャパシタ回路9のLV出力端子9fは共通接続され、蓄電用コンデンサ11の一端に接続されている。
【0049】
図17は図16で説明したスイッチドキャパシタ回路9の具体的な回路構成例を示しており、この図17は図15と略同様な構成であるが、スイッチのクロック制御が無い点が異なる。即ち、この実施の形態では、入力されるマイクロ波パルスがスイッチング素子であるMOSゲートを直接たたいてスイッチの開閉を行うので、上述したようなクロック制御が必要ないため、電荷消費量を少なくでき、効率がよい。その他、図17において図15と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0050】
図18は、更に他の実施の形態を示す回路図である。この実施の形態では、図1で示す第1実施の形態で用いたクロック信号(CK)を用いずに、受信回路51で受信したマイクロ波の周波数(RF信号)の振幅を利用して各スイッチSW1、SW2、SW3・・・の切り換えを行うものである。即ち、受信回路51受信したマイクロ波のRF信号は、全波整流回路53からクロックブースト回路9の各コンデンサC1、C2、C3・・・の一端に送られると共に、全波整流回路53の手前で半波整流回路55及び56を介してそれぞれ一つ置きに各コンデンサC1、C2、C3・・・に接続されており、且つ他方の半波整流回路56では遅延回路54によりRF信号の位相をπ(rad)、即ち180度、ずらしている。この実施の形態では、クロック発生回路が不用であるからその分電力消費が不用であり、電力の効率化を図ることができる。
【0051】
図19及び図20は、更に他の実施の形態を示す回路図であり、図20の(a)及び(b)は、それぞれ図19に示す回路の具体的構成図である。この実施の形態では、図18に示す実施の形態と同様に、クロック信号(CK)を用いずに、受信回路51で受信したマイクロ波の周波数(RF信号)の振幅を利用して各スイッチSW1、SW2、SW3・・・の切り換えを行うものであり、遅延回路54を設けずに、逆相の半端整流回路57を用いたものである。その他の点は上述の図18に示す実施の形態と同様である。尚、図20(b)のD1〜D8はMOSFETトランジスタである。
図21は図19に示す回路の更なる具体的構成図であり、図20(a)で示すR1とR2をMOSFETの構成で置き換えたものであり、この図21に示す回路によれば、自己消費電力が少なく、より高効率が得られる。
また、上述した第2実施の形態において、図6に示されるパルス継続時間に対する周波数の変化は、図22に示すような時間と周波数との関係になる。この場合に、図23に示すように、長い時間の中で周波数の変化量を変化させると、受電側では、図24に示すような周波数と遅延量との関係が必要になる。即ち、周波数に対する遅延時間を複数有する遅延回路を有し、かつ図24に示すような時間・周波数変化に対応した回路の切り換えを行わなければ良好な受電が行えない。これに対して、図25に示すようなディレイフィルタ回路を複数設けて、あらかじめ送電側と取り決められた時間に対する変化量に応じて、ディレイフィルタ回路を切り換えるようなシークエンスで動作するようにしておけば、良好な受電が可能となる。こうすることで、送受電における符丁性、暗号性の確保が可能となる。また、本発明の目的の一つである電力の送電と言う観点では、いわゆる契約者だけに送電するというスキームも達成可能となる(換言すれば、盗電防止)。ここで、上記時間に対する周波数変化は上述の説明ではリニアで説明したが、例えば、PWM変調で信号を送信する場合など本方式においてデューティが一定なので、PFWになってしまう。そうすると、データによって整流後のDCパルスの波高値が上下することになる。それを避けるためには、上記時間に対する周波数変化をステップ状にすることも良い。
【0052】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、整流効率を損なうことなく、送電量を調整することができる。
【0053】
【0054】
請求項1と請求項の発明によれば、マイクロ波の電力密度を大きくしなくても、送電電力を大きくすることができる。
【0055】
【0056】
【0057】
【0058】
【0059】
請求項の発明によれば、マイクロ波パルスのデューティ比を小さくできるので、通信速度が速くなると共に、変調の自由度が高くなり、電波の到達距離が画期的に長くなる。
請求項の発明によれば、時間・周波数変化に対応した良好な受電を行うことができる。また、所定の機能を備えた受電側にのみ送電することができるので、例えば、契約者以外の者が盗電するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態の受電装置を示す回路図。
【図2】 同受電装置のスイッチドキャパシタ回路の動作を説明する図。
【図3】 同受電装置の各部における波形を示す図。
【図4】 整流回路の効率特性を示す図。
【図5】 本発明の第2実施形態の送電システムを示すブロック図。
【図6】 同送電システムの周波数掃引信号発生器の出力波形を示す図。
【図7】 同送電システムのディレイフィルタ通過による波形変化を示す図。
【図8】 同ディレイフィルタの特性を示す図。
【図9】 同送電システムにおけるマイクロ波のパワー・スペクトラムを示す図。
【図10】 本発明の第3実施形態のIDタグシステムにおけるリーダのブロック図。
【図11】 同IDタグシステムのタグのブロック図。
【図12】 同IDタグシステムにおける定在波の波高値の変化を説明する図。
【図13】 本発明の他の実施の形態に係るマイクロ波受電装置の回路図。
【図14】 他の形態によるスイッチドキャパシタ回路の動作を説明する図。
【図15】 図14の具体的回路図。
【図16】 本発明の他の実施の形態に係るマイクロ波受電装置の回路図。
【図17】 図16の具体的回路図。
【図18】 本発明の他の実施の形態に係るマイクロ波受電装置の回路図。
【図19】 本発明の他の実施の形態に係るマイクロ波受電装置の回路図。
【図20】 図中の(a)及び(b)はそれぞれ図19の具体的回路図。
【図21】 図19の更なる具体的回路図。
【図22】 図6に示されるパルス継続時間に対する周波数の変化を示すグラフである。
【図23】 図22に示される周波数について、長い時間の中で周波数の変化量を変化させた状態を示すグラフである。
【図24】 図23に示される周波数について、遅延量と周波数との関係を示すグラフである。
【図25】 図24に示される周波数に対する遅延時間を複数有する回路図である。
【符号の説明】
1 アンテナ
2 フィルタ
6 SBD
7 SBD
8 整流回路
9 スイッチドキャパシタ回路
10 インバータ
11 蓄電用コンデンサ
12 出力端子
20 周波数掃引信号発生器
21 アンプ
22 アンテナ
23 アンテナ
24 ディレイフィルタ
25 整流回路
26 スイッチドキャパシタ回路
27 負荷
28 サーキュレータ
29 復調器
30 ロードスイッチ
31 負荷抵抗
32 マイクロコンピュータ
33 2次電池
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microwave power transmission method and a microwave power receiving apparatus that transmit power using microwaves, and an ID tag system to which this method is applied.
[0002]
[Prior art]
One concept for obtaining energy from radio waves is the Solar Power Station (SPS) project. This launches a huge satellite with solar panels arranged on the earth's satellite orbit, and sends the power generated there to the earth by microwaves. There are also plans to use microwave power transmission for power transmission to remote islands and mountain peaks where wired power transmission is difficult.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In microwave power transmission, it is necessary to adjust the power transmission amount in response to power generation fluctuation and load fluctuation. At present, the microwave that is assumed to be used in the SPS plan is a continuous wave. Therefore, the transmission power must be changed in order to adjust the transmission amount. However, the rectifier circuit used in the power receiving device has a characteristic that the rectification efficiency is maximized when the received power is P0 as shown in FIG. Will become bigger.
[0004]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a microwave power transmission method, a microwave power receiving apparatus, and an ID tag system that can adjust the amount of power transmission without impairing rectification efficiency.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is a microwave power transmission method in which microwaves are radiated from an antenna on a power transmission side, and the microwaves are captured and rectified by an antenna on a power reception side. The microwave radiated from the antenna is changed into a pulse intermittent in time, the duty ratio of the pulse is changed to adjust the amount of power transmission, and the microwave radiated from the antenna on the power transmission side has a frequency of pulse duration. On the other hand, the power receiving side is characterized in that, prior to rectification, the high frequency component is delayed to interfere with the low frequency component prior to rectification.
[0006]
[0007]
[0008]
[0009]
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a microwave power receiving apparatus that captures and rectifies a time-intermitted microwave pulse with an antenna, and stores power from the rectifier circuit during a period when the rectified output of the microwave pulse is not generated. A switching means for separating the capacitor for use, and a delay filter whose delay time increases as the frequency increases, is provided between the antenna and the rectifier circuit, and the microwave pulse whose frequency is monotonically lower within the pulse duration time, It is characterized by being captured by the antenna and passing through the delay filter.
[0014]
According to the third aspect of the present invention, the delay time increases as the frequency of the reader that radiates the microwave pulse whose frequency monotonously decreases within the pulse duration from the antenna and the microwave pulse captured by the antenna increases. And a tag for charging the secondary battery by rectifying the microwave pulse.
The invention according to claim 4 is the microwave power receiving apparatus used in the microwave power transmission method according to claim 1 or the microwave power receiving apparatus according to claim 2, wherein a plurality of delay filters having different delay amounts with respect to frequency are provided. When, and a switched with means lag filter, using該切Ri recombinant means in accordance with the delay amount of the transmission wave, wherein the Ru instead off delay filter.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a microwave power receiving apparatus of the present invention.
A microwave pulse intermittently transmitted as shown in FIG. 3A is sent to the microwave power receiving device from a power transmitting device (not shown).
[0016]
The microwave pulse is captured by the antenna 1 and sent to the filter 2. This filter 2 is composed of capacitors 3 and 4 and an inductor 5, and blocks the passage of harmonics in order to prevent the harmonics generated in the rectifier circuit 8 at the subsequent stage from being radiated from the antenna 1. The microwave pulse that has passed through the filter 2 is sent to a rectifier circuit 8 including two Schottky barrier diodes (hereinafter referred to as SBDs) 6 and 7. This rectifier circuit 8 is a half-wave / double-voltage rectifier circuit, which can drop only 1D as compared with the 4Di system, can perform full-wave rectification, and outputs a DC pulse as shown in FIG.
[0017]
The DC pulse output from the rectifier circuit 8 is input to a switched capacitor circuit 9 serving as a switch means. The switched capacitor circuit 9 includes a plurality of capacitors C, a switch SW composed of a MOSFET, and an inverter 10. That is, one end of each of the plurality of capacitors C is connected in parallel via the switch SW, and both ends of the parallel connected capacitors C are connected to the rectifier circuit 8 and the storage capacitor 11 via the switch SW.
[0018]
The clock signal CK is input to the gate of the MOSFET constituting the odd-numbered SW, while the inverted clock signal CK bar is input to the gate of the MOSFET constituting the even-numbered SW. Further, the clock signal CK is input to the odd-numbered capacitors C1, C3... Via one inverter 10, while the clocks are input to the even-numbered capacitors C2, C4. A signal CK is input. That is, since the boost voltage is applied to each capacitor C, the voltage is boosted by the number of stages and stored in the storage capacitor 11 at the final stage.
[0019]
When the clock signal CK becomes H level, as shown in FIG. 2A, the odd-numbered switches SW1, SW3,... Are turned on, and the boost voltage is applied to the even-numbered capacitors C2, C4,. The Therefore, the charge flows from the rectifier circuit 6 into the first capacitor C1, and the charges of the even-numbered capacitors C2, C4... Are pumped out to the capacitors C3, C5.
[0020]
When the clock signal CK becomes L level, the even-numbered switches SW2, SW4,... Are turned ON and the boost voltage is applied to the odd-numbered capacitors C1, C3,. The Therefore, the charges of the odd-numbered capacitors C1, C3,... Are pumped out to the capacitors C2, C3,. In this manner, the electric charge of each capacitor C is sequentially pumped out to the capacitor C at the subsequent stage in synchronization with the clock signal CK. The electric charge pumped out from the switched capacitor circuit 9 is temporarily stored in the storage capacitor 11 and supplied from the output terminal 12 to the load.
[0021]
The frequency of the clock signal CK is set higher than the frequency of the output pulse from the rectifier circuit 8 shown in FIG. However, during the period when no pulse is output from the rectifier circuit 8, both the clock signal CK and the inverted clock signal CK bar are set to L level, and all the switches SW are turned OFF.
[0022]
Since a microwave pulse as shown in FIG. 3A is sent to the power receiving apparatus from the power transmitting apparatus, the duty ratio t / T of the microwave pulse may be changed when adjusting the power transmission amount. . Incidentally, since the rectifier circuit 8 has the efficiency characteristics as shown in FIG. 4, the received power is set to Po to maximize the rectification efficiency. In the conventional continuous wave power transmission method, when the amount of power transmission is to be adjusted, the transmitted power must be changed. Therefore, the received power deviates from the value Po at which the maximum efficiency is achieved, and the rectification efficiency deteriorates. .
On the other hand, in the pulse power transmission method of the present invention, since the duty ratio t / T of the microwave pulse is changed by PWM modulation, that is, the received power does not change, the rectification efficiency can be kept at the maximum.
[0023]
By the way, when the switched capacitor circuit 9 is omitted and the rectifier circuit 8 and the storage capacitor 11 are directly connected, current flows backward from the storage capacitor 11 to the SBD 6, 7 due to the reverse leakage characteristics of the SBDs 6, 7. FIG. A rectified waveform as shown in FIG. For this reason, during the period when no DC pulse is output from the rectifier circuit 6, the generation of the clock signal CK is stopped and all the SWs are turned OFF, thereby preventing the reverse flow from the capacitor C or the storage capacitor 11 to the SBDs 6 and 7. Thus, the output is prevented from decreasing.
[0024]
Furthermore, since the boost voltage is applied to each capacitor C of the switched capacitor circuit 9 so as to pump out the charge, the charge stored in the storage capacitor increases.
[0025]
The microwave pulse shown in FIG. 3A preferably has a pulse width t of 2 to 18 msec, a period T of 20 msec, and a duty ratio t / T of 10 to 90%. The frequency of the clock signal CK is preferably 10 K to 500 KHz.
[0026]
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows a microwave power transmission system.
The power transmission device amplifies the output signal of the frequency sweep signal generator 20 by the amplifier 21 and radiates it from the antenna 22. The frequency sweep signal generator 20 generates a microwave pulse signal as shown in FIG. That is, a signal whose frequency is monotonically lower within the pulse duration t is generated.
[0027]
The power receiving apparatus captures the microwave pulse from the power transmitting apparatus with the antenna 23 and passes it through the delay filter 24. As shown in FIG. 8, the delay filter 24 has a characteristic that the delay time increases as the frequency increases. FIG. 7 shows a waveform change due to the passage of the microwave pulse through the delay filter 24. That is, a waveform having a high frequency is delayed and overlaps with a waveform having a low frequency to interfere with each other, and the pulse width is narrowed to increase the peak value.
[0028]
The microwave pulse that has passed through the delay filter 24 is rectified by the rectifier circuit 25 to become a DC pulse. The DC pulse is supplied to the load 27 via the switched capacitor circuit 26. The rectifier circuit 25 and the switched capacitor circuit 26 are the same as the rectifier circuit 8 and the switched capacitor circuit 9 of the first embodiment.
[0029]
FIG. 9 shows changes in the power spectrum of the microwave. That is, the microwave transmitted from the power transmission device is distributed in a wide band with a small amplitude of the spectrum component (curve in FIG. 3A). On the other hand, the microwave that has passed through the delay filter 24 is distributed in a narrow band with a large amplitude and a spectrum component (curve in FIG. 5B). That is, the spectrum component that has been spread over a wide band on the power transmission side is compressed into a narrow band on the power reception side, thereby increasing the amplitude of the spectrum distribution.
[0030]
In microwave power transmission, considering the influence of microwaves on ecosystems and interference with communication radio waves, there is a limit to increasing the power density of microwaves. That is, there is a limit to the power that can be obtained from the unit module of the power receiving apparatus. However, according to the power transmission method described above, the amplitude of the spectrum distribution is increased by band compression on the power receiving side, so that the transmitted power can be increased without increasing the power density of the microwave.
[0031]
Furthermore, a DC pulse is output from the rectifier circuit 25. Since the switched capacitor circuit 26 is provided at the subsequent stage of the rectifier circuit 25, current leakage to the SBD of the rectifier circuit 25 can be prevented. It helps to prevent the output from decreasing.
[0032]
The frequency generated by the frequency sweep signal generator 20 is preferably changed in a range of about 100 MHz, for example, 2.4 to 2.5 GHz. The pulse duration t is preferably about 10 msec and the duty ratio is 10 to 90%.
[0033]
(Third embodiment)
Next, a case where the microwave power transmission method of the second embodiment is applied to an ID tag system will be described. In addition, the same component as 2nd Embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description.
[0034]
FIG. 10 is a block diagram on the reader side.
A circulator 28 is provided between the amplifier 21 and the antenna 22, and a demodulator 29 is connected to the circulator 28 via the amplifier 21. That is, the circulator 28 enables signal transmission from the frequency sweep signal generator 20 to the antenna 22 and signal transmission from the antenna 22 to the demodulator 29. Note that a rectifier circuit 25 may be provided between the circulator 28 and the amplifier 21.
[0035]
FIG. 11 is a block diagram on the tag side.
A load resistor 31 is connected to the rectifier circuit 25 via a load switch 30, and the load switch 30 is opened and closed by a signal from the microcomputer 32. The DC pulse output from the switched capacitor circuit 26 charges the secondary battery 33, and the microcomputer 32 is activated with the secondary battery 33 as a power source.
[0036]
Next, the operation of this ID tag system will be described.
A microwave pulse as shown in FIG. 6 is sent from the reader to the tag. The reader rectifies the microwave pulse by the rectifier circuit 26 and supplies the DC pulse to the secondary battery 33 via the switched capacitor circuit 26. When the voltage of the secondary battery 33 reaches a specified value, the microcomputer 32 is activated to open and close the load switch 30 in synchronization with the microwave pulse. That is, this tag is of a battery-less type that is supplied with power from a reader by microwave power transmission. Note that the load switch 30 is opened and closed corresponding to serial data to be transmitted to the reader side.
[0037]
When the load switch 30 is opened and closed, the current flowing from the rectifier circuit 25 to the load resistor 31 is interrupted. However, as the load switch 30 is opened and closed, the reflectance of the microwave reflected by the tag-side antenna 23 changes. . The reflected wave interferes with the incident wave to generate a standing wave, and its peak value also changes depending on the opening / closing of the load switch 30. That is, the VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) seen from the reader side changes.
[0038]
This standing wave is received by the antenna 22 on the reader side, and input to the demodulator 29 through the circulator 28 and the amplifier 21. Data transmission from the tag to the reader is performed in this way. FIG. 12A schematically shows a microwave pulse sent from the reader, and FIG. 12B schematically shows a standing wave returning to the reader.
When this action is applied to the use of power transmission by microwaves, which is one of the objects of the present invention, some communication can be performed from the load side to the power transmission side. For example, when sufficient power is not supplied, a request signal for increasing the amount of power transmission can be sent. The power transmission side can grasp the consumption situation on the load side.
[0039]
In this ID tag system, power is supplied to the tag side by microwave pulses as shown in FIG. 6, so that even if the microwave power density is kept within the allowable range of the Radio Law, large power can be supplied. become. That is, in order to shorten the charging time of the secondary battery 33 on the tag side, when using a microwave pulse as shown in FIG. 3A, the duty ratio must be made as large as possible. When a microwave pulse as shown in FIG. 7 is used, it becomes a pulse anyway after rectification as shown in FIG. 7, and it is not necessary to set the duty ratio as large as possible in order to obtain a large electric power. (10 to 90%) can be varied, and the duty ratio can be small. Digital signal data can be exchanged by modulating the duty ratio.
[0040]
Therefore, the pulse frequency can be increased and the communication speed is increased.
Furthermore, a modulation method other than ASK (Amplitude shift Keying) can be adopted, and the degree of freedom in modulation is increased.
In addition, there is an effect that the reach distance of the radio wave is significantly increased.
[0041]
Although three embodiments have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
For example, as shown in FIG. 13, a plurality of switched capacitor circuits 9 (or 26, hereinafter the same) are arranged in parallel with a backflow prevention diode 41 in the rectifier circuit 8 to control ON / OFF of switching elements. The phase of the signal may be shifted for each switched capacitor circuit 9. For example, there are three switched capacitor circuits in this circuit, so that the balance is good if the phases are shifted by 90 degrees. By doing so, the dead time due to ON / OFF of the switch can be reduced, which is efficient.
[0042]
Moreover, as the switched capacitor circuit 9, what is shown to FIG.14 and FIG.15 may be used. In this switched capacitor circuit 9, SW1 to SW2n are switches, and CPT1 to CPTn are capacitors. 14 and 15, reference numerals 9b and 9c are input terminals, and 9a and 9f are output terminals.
Recombinant Ru clock signal switches off SW1~SW2n to each "1" side (state 1) to the clock input terminal 9d is each "2" side (state 2) the switch SW1~SW2n the inverted clock input terminal 9e inverted clock signal are respectively inputted Ru switched with.
[0043]
The capacitors CPT1 to CPTn are connected in series in the state 1 and inserted between the HV output terminal 9a and the LV output terminal 9f, and are connected in parallel and inserted between the RF input terminals 9b and 9c in the state 2. The switches SW1 to SW2n are connected. The switches SW1 to SW2n are connected between the terminals 9a and 9b so that the capacitors CPT1 to CPTn are connected as described above.
[0044]
The operation of the switched capacitor circuit 9 will be described. In state 1, capacitors CPT1 to CPTn connected in series are connected to the storage capacitor 11 via the HV output terminal 9a and discharged, and in state 2, Are connected to the capacitors CPT1 to CPTn connected in parallel via the RF input terminals 9b and 9c, and stored in the capacitors CPT1 to CPTn.
State 1 and 2, a clock signal input to the clock input terminal 9d and the inverted clock input terminal 9e, are alternately repeated at a predetermined frequency (period) by the switch SW1~SW2n controlled recombinant off by the inverted clock signal. Therefore, the above-described charging / discharging operation of the capacitors CPT1 to CPTn is repeated at a predetermined frequency, and the electric charge is pumped out to the storage capacitor 11.
[0045]
FIG. 15 shows a specific circuit configuration example of the switched capacitor circuit 9 described in FIG. In FIG. 15, NMOS1 to NMOS3n-1 each indicate an N channel type MOSFET. 15, the same reference numerals as those in FIG. 14 denote the same or corresponding parts.
[0046]
16 and FIG. 17 shows an another embodiment, each capacitor of the switched capacitor circuits 9 by performing the switched with the switching element without a clock control as described above in this embodiment The electric charge stored in (1) is directly stored in the storage capacitor. In FIG. 16, 107 is an RF input terminal H, 108 is an RF input terminal C, 1300 is an integrated circuit unit using a one-chip (monolithic) IC, 9 is a switched capacitor circuit, and 1307 and 1308 are reverse current blocking diodes.
[0047]
The switched capacitor circuits 9 and 9 are configured to obtain an RF input from the RF input terminals 107 and 108 and store the voltage output HVOUT in the storage capacitor 11.
The switched capacitor circuits 9 and 9 include an RFH input terminal 9b; an RFL input terminal 9c, an HV output terminal 9a, and an LV output terminal 9f.
The RFH input terminal 9b and the RFL input terminal 9c of the switched capacitor circuits 9 and 9 are so-called stake-connected to the RF input. That is, the RFH input terminal 9b of one switched capacitor circuit 9 and the RFL input terminal 9c of the other switched capacitor circuit 9 are respectively connected to the RF input terminal H108, the RFL input terminal 9b of the one switched capacitor circuit 9 and the other. RFH input terminals 9c of the switched capacitor circuit 9 are connected to the RF input terminal 107, respectively.
[0048]
On the other hand, the HV output terminal 9a of the switched capacitor circuit unit 9 is connected to one end of the storage capacitor 11 via the backflow prevention diode 1307, and the HV output terminal 9a of the switched capacitor circuit 9 is connected to the one end of the storage capacitor 11 via the backflow prevention diode 1308. Has been.
The LV output terminal 9 f of one switched capacitor circuit 9 and the LV output terminal 9 f of the other switched capacitor circuit 9 are connected in common and connected to one end of the storage capacitor 11.
[0049]
FIG. 17 shows a specific circuit configuration example of the switched capacitor circuit 9 described with reference to FIG. 16. FIG. 17 has substantially the same configuration as that of FIG. 15, except that there is no switch clock control. In other words, in this embodiment, since the input microwave pulse directly opens and closes the MOS gate, which is a switching element, to open and close the switch, the clock control as described above is not required, so that the charge consumption can be reduced. Efficient. In FIG. 17, the same reference numerals as those in FIG. 15 denote the same or corresponding parts.
[0050]
FIG. 18 is a circuit diagram showing still another embodiment. In this embodiment, each switch is utilized by using the amplitude of the microwave frequency (RF signal) received by the receiving circuit 51 without using the clock signal (CK) used in the first embodiment shown in FIG. SW1, SW2, SW3 is to perform a cut instead of .... That is, the microwave RF signal received by the receiving circuit 51 is sent from the full-wave rectifier circuit 53 to one end of each capacitor C1, C2, C3... Of the clock boost circuit 9 and before the full-wave rectifier circuit 53. The other half-wave rectifier circuit 56 is connected to the capacitors C1, C2, C3,... Via the half-wave rectifier circuits 55 and 56. (Rad), that is, shifted by 180 degrees. In this embodiment, since the clock generation circuit is unnecessary, power consumption is unnecessary, and power efficiency can be improved.
[0051]
19 and 20 are circuit diagrams showing still other embodiments, and FIGS. 20A and 20B are specific configuration diagrams of the circuit shown in FIG. 19, respectively. In this embodiment, similarly to the embodiment shown in FIG. 18, each switch SW <b> 1 is made using the amplitude of the microwave frequency (RF signal) received by the receiving circuit 51 without using the clock signal (CK). , which performs cutting recombination SW2, SW3 · · ·, without providing the delay circuit 54, in which using a half-wave rectifier circuit 57 of the reverse phase. Other points are the same as those of the embodiment shown in FIG. Note that D1 to D8 in FIG. 20B are MOSFET transistors.
FIG. 21 is a further specific configuration diagram of the circuit shown in FIG. 19, in which R1 and R2 shown in FIG. 20A are replaced with a MOSFET configuration. According to the circuit shown in FIG. Less power consumption and higher efficiency.
In the second embodiment described above, the change in frequency with respect to the pulse duration shown in FIG. 6 has a relationship between time and frequency as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 23, if the amount of change in frequency is changed over a long period of time, the power receiving side needs to have a relationship between the frequency and the amount of delay as shown in FIG. That is, a delay circuit having a plurality of delay time with respect to frequency, and unless a good power receiving can not be performed performed switched with a circuit such corresponding to the time-frequency change as shown in FIG. 24. In contrast, by providing a plurality of delay filter circuit as shown in FIG. 25, in accordance with the amount of change with respect to time negotiated with the advance power transmission side, and to work with so that a sequence recombination off delay filter circuit If so, good power reception is possible. In this way, it is possible to ensure the authenticity and encryption in power transmission / reception. In addition, from the viewpoint of power transmission, which is one of the objects of the present invention, a scheme of transmitting power only to a so-called contractor can be achieved (in other words, prevention of theft). Here, the frequency change with respect to time has been described linearly in the above description. However, since the duty is constant in this method, for example, when a signal is transmitted by PWM modulation, it becomes PFW. Then, the peak value of the DC pulse after rectification increases and decreases depending on the data. In order to avoid this, the frequency change with respect to the time may be stepped.
[0052]
【The invention's effect】
According to the invention of claim 1, the amount of power transmission can be adjusted without impairing the rectification efficiency.
[0053]
[0054]
According to the first and second aspects of the invention, the transmission power can be increased without increasing the microwave power density.
[0055]
[0056]
[0057]
[0058]
[0059]
According to the invention of claim 3 , since the duty ratio of the microwave pulse can be reduced, the communication speed is increased, the degree of freedom in modulation is increased, and the reach of the radio wave is significantly increased.
According to the invention of claim 4 , it is possible to perform good power reception corresponding to time and frequency changes. In addition, since power can be transmitted only to the power receiving side having a predetermined function, for example, it is possible to prevent a person other than the contractor from stealing power.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power receiving device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates an operation of a switched capacitor circuit of the power receiving device.
FIG. 3 is a diagram showing a waveform in each part of the power receiving device.
FIG. 4 is a graph showing efficiency characteristics of a rectifier circuit.
FIG. 5 is a block diagram showing a power transmission system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing an output waveform of a frequency sweep signal generator of the power transmission system.
FIG. 7 is a view showing a waveform change due to a delay filter passing through the power transmission system.
FIG. 8 is a view showing characteristics of the delay filter.
FIG. 9 is a view showing a microwave power spectrum in the power transmission system;
FIG. 10 is a block diagram of a reader in the ID tag system according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram of a tag of the ID tag system.
FIG. 12 is a diagram for explaining a change in peak value of a standing wave in the ID tag system.
FIG. 13 is a circuit diagram of a microwave power receiving apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating the operation of a switched capacitor circuit according to another embodiment.
FIG. 15 is a specific circuit diagram of FIG. 14;
FIG. 16 is a circuit diagram of a microwave power receiving apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a specific circuit diagram of FIG. 16;
FIG. 18 is a circuit diagram of a microwave power receiving apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a circuit diagram of a microwave power receiving apparatus according to another embodiment of the present invention.
20A and FIG. 20B are specific circuit diagrams of FIG. 19, respectively.
FIG. 21 is a further specific circuit diagram of FIG. 19;
FIG. 22 is a graph showing changes in frequency with respect to the pulse duration shown in FIG. 6;
23 is a graph showing a state in which the amount of change in frequency is changed in a long time with respect to the frequency shown in FIG.
24 is a graph showing the relationship between the delay amount and the frequency with respect to the frequency shown in FIG.
25 is a circuit diagram having a plurality of delay times with respect to the frequency shown in FIG. 24. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Antenna 2 Filter 6 SBD
7 SBD
8 Rectifier Circuit 9 Switched Capacitor Circuit 10 Inverter 11 Storage Capacitor 12 Output Terminal 20 Frequency Sweep Signal Generator 21 Amplifier 22 Antenna 23 Antenna 24 Delay Filter 25 Rectifier Circuit 26 Switched Capacitor Circuit 27 Load 28 Circulator 29 Demodulator 30 Load Switch 31 Load resistance 32 Microcomputer 33 Secondary battery

Claims (4)

送電側のアンテナからマイクロ波を放射し、受電側のアンテナでマイクロ波を捕らえて整流するマイクロ波送電法において、上記送電側のアンテナから放射されるマイクロ波を時間的に断続するパルスにし、該パルスのデューティ比を変化させて送電量を調整し、且つ上記送電側のアンテナから放射されるマイクロ波は、周波数がパルス継続時間内で単調に低くなっている一方、受電側では整流に先立って、周波数成分の高いものを遅延して周波数成分の低いものと干渉させることを特徴とするマイクロ波送電法。  In the microwave power transmission method that radiates microwaves from the antenna on the power transmission side and captures and rectifies the microwaves on the antenna on the power reception side, the microwave radiated from the antenna on the power transmission side is changed to a pulse that is intermittent in time, The microwave radiated from the antenna on the power transmission side is adjusted by changing the duty ratio of the pulse, and the frequency is monotonically lowered within the pulse duration, while the power receiving side is prior to rectification. A microwave power transmission method characterized by delaying a high frequency component to cause interference with a low frequency component. 時間的に断続するマイクロ波パルスをアンテナで捕らえて整流するマイクロ波受電装置であって、上記マイクロ波パルスの整流出力が生じていない期間は、整流回路から蓄電用コンデンサを切り離すスイッチ手段を設け、且つ周波数が高くなるほど遅延時間が大きくなるディレイフィルタを上記アンテナと整流回路の間に設け、周波数がパルス継続時間内で単調に低くなっているマイクロ波パルスを、上記アンテナで捕らえて上記ディレイフィルタに通すようにしたことを特徴とするマイクロ波受電装置。  A microwave power receiving device that captures and rectifies a microwave pulse that is intermittent in time with an antenna, and in a period when the rectified output of the microwave pulse is not generated, a switch unit that disconnects the storage capacitor from the rectifier circuit is provided, In addition, a delay filter whose delay time increases as the frequency increases is provided between the antenna and the rectifier circuit, and a microwave pulse whose frequency is monotonically lower within the pulse duration is captured by the antenna and applied to the delay filter. A microwave power receiving device characterized by being passed through. 周波数がパルス継続時間内で単調に低くなっているマイクロ波パルスをアンテナから放射するリーダと、アンテナで捕らえた上記マイクロ波パルスを、周波数が高くなるほど遅延時間が大きくなるディレイフィルタに通し、上記マイクロ波パルスを整流して二次電池を充電するタグとからなることを特徴とするIDタグシステム。  The microwave pulse whose frequency is monotonically lower within the pulse duration is radiated from the antenna, and the microwave pulse captured by the antenna is passed through a delay filter whose delay time increases as the frequency increases. An ID tag system comprising a tag that rectifies a wave pulse and charges a secondary battery. 請求項1に記載のマイクロ波送電法に用いるマイクロ波受電装置又は請求項2に記載のマイクロ波受電装置であって、周波数に対するディレイ量の異なる複数のディレイフィルタと、ディレイフィルタの切り換え手段とを有し、送信波のディレイ量に応じて該切り換え手段を用いて、ディレイフィルタを切り換えることを特徴とするマイクロ波受電装置。 A microwave powered device according to the microwave power receiving device or Claim 2 used in the microwave transmission method described in claim 1, and a plurality of delay filters having different amount of delay with respect to frequency, and switched with means lag filter the a, using該切Ri recombinant means in accordance with the delay amount of the transmission wave, microwave power receiving device according to claim Rukoto recombinant off delay filter.
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