JP5769371B2 - 電磁波を直流電圧に変換する変換器 - Google Patents
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Description
このような装置は、リモートで電気器具に給電するのに使用される。この場合、マイクロ波源によって生成されたマイクロ波が変換装置で受け取られ、変換装置は、受け取ったマイクロ波を直流電圧に変換する。この直流電圧を用いて、負荷、たとえば充電可能電気器具に給電することができる。
電磁波を入力電気信号に変換可能な少なくとも1つのアンテナと、
入力電気信号をフィルタし、フィルタ信号を生成可能な第1のフィルタと、
フィルタ信号を整流し、出力電圧を生成可能な整流器と、
出力電圧をフィルタして直流電圧を生成可能な第2のフィルタと
を備え、整流器が全波整流器であることを記載している。
本発明の他の目的は、電磁波を直流電圧に変換する変換器に供給する電磁波のエネルギー・レベルを制限しつつ、十分な電気エネルギーを維持することにある。
電磁波を入力電気信号に変換可能な少なくとも1つのアンテナと、
入力電気信号をフィルタして、フィルタ信号を生成可能な第1のフィルタと、
フィルタ信号を整流して、出力電圧を生成可能な全波整流器と、
出力電圧をフィルタして直流電圧を生成可能な第2のフィルタと
を備え、第1のフィルタおよび第2のフィルタが、整流器(5)を介した、それらの電流ソースと電圧ソースとの連結を満たすように配置されている。
この原理は、低周波電力電子工学の分野で知られているが、電磁波を直流電圧に変換する変換器の観点で使用されたことはこれまでない。しかしながら、本発明では、電気エネルギーの静的変換の原理に従ったこのような構成により、電力電子工学の意味の範囲内において、変換効率の損失が著しく制限されることが立証されている。
第2の実施形態では、整流器が直接整流器であり、第1のフィルタが、整流器から見て電流発生器であり、第2のフィルタが、整流器から見て電圧発生器である。
このように、電磁波を直流電圧に変換する装置の整流器としてグレーツブリッジなどの全波整流器を使用することにより、アンテナが受け取るすべてのエネルギーが整流され、直流エネルギーに変換される。したがって変換器の効率が改善される。
マイクロ波を入力電気信号に変換可能な少なくとも1つのアンテナと、
入力電気信号をフィルタし、フィルタ信号を生成可能な第1のフィルタと、
フィルタ信号を整流し、出力電圧を生成可能な整流器と、
出力電圧をフィルタして直流電圧を生成可能な第2のフィルタと
を備え、整流器が全波整流器、詳細にはスイッチング・モードのダイオードのみからなるブリッジ、たとえばグレーツブリッジである。
したがって、上記説明したようなソース間の連結によれば、レクテナ・タイプのマイクロ波変換器の場合、変換効率をさらに改善することができる。
これによれば、整流器は直接整流器であり、整流器内にはエネルギー蓄積エレメントは存在していないため、ソース間連結、つまり電圧発生器そしてその次の電流発生器という連結が電力伝達を改善している。
図1に示されているように、電磁波11を直流電圧に変換する装置1はアンテナ3を備えている。アンテナ3は、電磁波11を交流電気信号に変換する。受信表面を広くするために複数のアンテナ3の連携を使用することができる。次に、交流電気信号が、高周波フィルタ4、交流信号を整流信号に変換する全波整流器5、および直流フィルタ6を介して装置1へ連続的に送信される。直流フィルタ6の出力部において直流電圧が生成される。次に、この直流電圧が負荷7に印加される。
アンテナ3は、電圧発生器E1および抵抗性インピーダンスR1によってモデル化することができる。インピーダンスR1は、たとえば50オームに等しい。
負荷7の値は、装置1によって供給されるコンポーネントの消費に基づいて計算される。たとえば、5ボルトで10mWを消費するコンポーネントの場合、2500オームの抵抗R2が取られることになる。
電力電子工学のこの公知の原理は、性質が異なるソースのみを直接、あるいは直接変換器を介して接続することができるということ、つまり、エネルギー蓄積器を必要とすることなく接続することができるということを意味している。この条件を満たさない場合、それは電力伝達が最適ではない、ということが分かっている。
L1=3.5nH
C1=48pF
L2=6.2nH
C2=0.3pF
これらの値は、2.45GHzの周波数で入射する電波11で機能し、かつ、負荷7のR2の値が500オームで機能するように決定された。アンテナにおける入射波11が130V/mである場合、負荷7で得られる電力は73mWである。
図4の曲線13は、130V/mのアンテナ3の入射場11に対応している。曲線14は、100V/mのアンテナ3における入射場11に対応している。曲線15は、75V/mのアンテナ3における入射場11に対応している。曲線16は、50V/mのアンテナ3における入射場11に対応している。
C1=48pF
L2=6.2nH
C2=0.3pF
これらの値は、2.45GHzの周波数で入射する電波11で機能するように決定された。
本発明は、とりわけリモート給電に適用することができ、また、ローミング装置のエネルギー・ターミナルまたはリモートで充電するためのエネルギー・ターミナルに挿入することができる。また、本発明は、マイクロシステムの電源に適用することができる。
Claims (2)
- マイクロ波の電磁波(11)を直流電圧に変換する装置(1)であって、予め設定された負荷インピーダンスを有する負荷(7)に接続された前記装置(1)において、
第1の抵抗を有する電圧源としての、前記マイクロ波の電磁波(11)を入力電気信号に変換可能な少なくとも1つのアンテナ(3)であって、前記電磁波(11)は、マイクロ波レンジの波であり、前記少なくとも1つのアンテナが前記マイクロ波を変換するように構成される、前記少なくとも1つのアンテナ(3)と、
前記少なくとも1つのアンテナ(3)に接続され、前記入力電気信号をフィルタし、フィルタ信号を生成する第1の高周波低域通過フィルタ(4)であって、第1のフィルタインピーダンスを有する前記第1の高周波低域通過フィルタ(4)と、
前記第1の高周波低域通過フィルタ(4)に接続され、前記フィルタ信号を整流し、出力電圧を生成する全波整流器(5)であって、スイッチングモードで機能するダイオードで構成されたグレーツブリッジである前記全波整流器(5)と、
前記全波整流器(5)に接続され、第2のフィルタインピーダンスを有する第2の低域通過フィルタ(6)であって、前記出力電圧をフィルタして前記直流電圧を、第1のフィルタおよび第2のフィルタが配置され、且つ前記負荷(7)に対して生成する第2の低域通過フィルタ(6)と
を備え、
前記第1のフィルタ(4)が前記全波整流器に対して電圧発生器であり、
前記第2のフィルタ(6)が前記全波整流器に対して電流発生器であり、
前記第1のフィルタインピーダンスおよび前記第2のフィルタインピーダンスの大きさは、前記全波整流器以外の前記第1のフィルタ、前記第2のフィルタ、および負荷のアセンブリの等価抵抗が前記第1の抵抗と等しくなるように設定される、装置(1)。 - 前記マイクロ波の電磁波(11)を直流電圧に変換する請求項1に記載の装置と、予め設定された負荷インピーダンスを有する負荷(7)とを備える電気機器であって、
前記直流電圧によって前記負荷(7)に給電可能であり、前記第1のフィルタインピーダンスおよび前記第2のフィルタインピーダンスの大きさは、前記全波整流器以外の前記第1のフィルタ、前記第2のフィルタ、および負荷のアセンブリの等価抵抗が前記第1の抵抗と等しくなるように設定される、電気機器。
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