JP6150329B2 - Resonant frequency variable antenna, electromagnetic wave energy recovery device including the same, and method for adjusting resonant frequency variable antenna - Google Patents

Resonant frequency variable antenna, electromagnetic wave energy recovery device including the same, and method for adjusting resonant frequency variable antenna Download PDF

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本発明は、電磁波エネルギーを回収するためのアレイアンテナに関し、特に、アレイアンテナを構成する各アンテナの共振周波数を一度に調整することができる共振周波数可変アンテナ、それを備えた電磁波エネルギー回収装置、及び共振周波数可変アンテナの調整方法に関する。   The present invention relates to an array antenna for recovering electromagnetic wave energy, and in particular, a resonant frequency variable antenna capable of adjusting the resonant frequency of each antenna constituting the array antenna at once, an electromagnetic wave energy recovery apparatus including the same, and The present invention relates to a method for adjusting a resonant frequency variable antenna.

アンテナの共振周波数を調整するための種々の方法が知られている。例えば、下記特許文献1及び2には、ループアンテナのループ中に可変容量コンデンサ(キャパシタ)を配置し、コンデンサの容量を変化させることで、共振周波数を調整し、所望の周波数の電波を送信又は受信できるようにする技術が開示されている。可変容量コンデンサとしては、バラクタダイオード等の、電圧の印加によって電気的に容量を制御するものが知られている。また、トリマコンデンサ等の、コンデンサの電極を機械的に移動(回転)させて、両電極の対向面積を変化させることによって容量を制御するものも知られている。   Various methods for adjusting the resonant frequency of an antenna are known. For example, in Patent Documents 1 and 2 below, a variable capacitor (capacitor) is arranged in a loop of a loop antenna, and the resonance frequency is adjusted by changing the capacitance of the capacitor, and radio waves having a desired frequency are transmitted or transmitted. A technique for enabling reception is disclosed. As the variable capacitor, a capacitor such as a varactor diode that controls the capacitance electrically by applying a voltage is known. Also known is a trimmer capacitor or the like that controls the capacitance by mechanically moving (rotating) the electrode of the capacitor to change the opposing area of both electrodes.

マイクロストリップアンテナに関して、例えば、下記特許文献3及び4には、印加電界によって誘電率が変化する可変誘電率材料を用いた誘電体層の第1面にアンテナ放射素子を設け、第2面に接地導体を設けることによって、共振周波数を調整できるアンテナが開示されている。アンテナ放射素子と接地導体との間に印加される電界の強度によって可変誘電率材料の誘電率が変化するため、アンテナ放射素子の電気長が変化し、共振周波数を調整することができる。   Regarding the microstrip antenna, for example, in Patent Documents 3 and 4 below, an antenna radiating element is provided on the first surface of a dielectric layer using a variable dielectric constant material whose dielectric constant changes depending on an applied electric field, and the second surface is grounded. An antenna that can adjust the resonance frequency by providing a conductor is disclosed. Since the dielectric constant of the variable dielectric constant material changes depending on the strength of the electric field applied between the antenna radiating element and the ground conductor, the electrical length of the antenna radiating element changes and the resonance frequency can be adjusted.

また、下記特許文献5には、放射素子を備えた誘電体板と、接地導体を備えた誘電体板との間の距離を変化させるための調整手段を有するアンテナが開示されている。両誘電体板間の距離を変化させると、放射素子と接地導体との間の容量が変化するので、アンテナの共振周波数を調整することができる。   Patent Document 5 below discloses an antenna having adjusting means for changing the distance between a dielectric plate having a radiating element and a dielectric plate having a ground conductor. When the distance between the two dielectric plates is changed, the capacitance between the radiating element and the ground conductor is changed, so that the resonance frequency of the antenna can be adjusted.

このような共振周波数の調整が必要な分野として、広い周波数帯域で実施されている地上デジタル放送の電波を受信するための携帯端末(携帯電話又はスマートフォン等)用の受信アンテナが挙げられる。地上デジタル放送の搬送波周波数は日本の地域によって異なるので、携帯端末が使用される場所で、アンテナの共振周波数を調整することにより、その地域の放送を携帯端末で視聴することが可能になる。   As a field that requires such adjustment of the resonance frequency, there is a receiving antenna for a mobile terminal (such as a mobile phone or a smartphone) for receiving radio waves of terrestrial digital broadcasting implemented in a wide frequency band. Since the carrier frequency of terrestrial digital broadcasting varies depending on the region of Japan, it is possible to view the broadcast in that region on the mobile terminal by adjusting the resonant frequency of the antenna at the place where the mobile terminal is used.

近年、環境中に存在する放送又は通信の電波を電力として回収するための研究がなされている。このような電磁波エネルギー回収用のアンテナに関しても、効率的に電波を受信するためには、回収を実施する地域の電波環境に応じて、アンテナの共振周波数を調整することが必要になる。   In recent years, research has been conducted to recover broadcast or communication radio waves existing in the environment as electric power. Also for such an electromagnetic wave energy recovery antenna, in order to efficiently receive radio waves, it is necessary to adjust the resonance frequency of the antenna according to the radio wave environment of the region where the recovery is performed.

特開平6−177636号公報JP-A-6-177636 特開2009−89148号公報JP 2009-89148 A 特開2012−85145号公報JP 2012-85145 A 特開平5−90827号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-90827 特開平9−162632号公報JP-A-9-162632

電磁波エネルギーの回収において、環境中に存在する放送又は通信の電波は電力としては微弱であり、1つのアンテナだけでは十分な電力を回収することはできない。多くの電力を回収するためには、複数のアンテナをアレイ状に配列して、各アンテナ(コイル)によって回収される微小電力を合成する必要がある。その場合、各アンテナの受信周波数(共振周波数)を調整する必要があり、アンテナの数が多いと、調整作業が煩雑であり、調整に長時間を要する問題がある。   In the collection of electromagnetic wave energy, broadcast or communication radio waves existing in the environment are weak as power, and sufficient power cannot be collected with only one antenna. In order to recover a large amount of power, it is necessary to arrange a plurality of antennas in an array and synthesize the minute power recovered by each antenna (coil). In that case, it is necessary to adjust the reception frequency (resonance frequency) of each antenna. When the number of antennas is large, the adjustment work is complicated, and there is a problem that adjustment takes a long time.

また、共振周波数の調整方法のうち、特許文献1〜4に開示されているような電気的な調整方法では、調整のために電力を消費することになり、電磁波エネルギー回収の趣旨に反することになる。回収した電力を調整のために使用することも考えられるが、目的とする電気回路(以下、単に回路という)への供給量が少なくなる問題がある。また、可変素子及び可変素子を制御するための回路がアンテナ毎に必要となるため、構造が複雑になりコスト高となる問題がある。このように、電気的な調整方法によっては、電磁波エネルギーの効率的な回収を実現できない問題がある。   In addition, among the adjustment methods of the resonance frequency, the electrical adjustment methods disclosed in Patent Documents 1 to 4 consume power for adjustment, which is contrary to the purpose of electromagnetic wave energy recovery. Become. Although it is conceivable to use the collected electric power for adjustment, there is a problem that the supply amount to a target electric circuit (hereinafter simply referred to as a circuit) is reduced. Moreover, since a variable element and a circuit for controlling the variable element are required for each antenna, there is a problem that the structure is complicated and the cost is increased. Thus, depending on the electrical adjustment method, there is a problem that efficient recovery of electromagnetic wave energy cannot be realized.

一方、特許文献5に開示されているような機械的な調整方法であれば、調整時に電力を消費することがなく、回収した電力の全てを目的の回路へ供給することができる。しかし、アレイ状に配置された各アンテナについて、手動で共振周波数を調整する必要があるので、アンテナの数が多いと、調整に時間及び手間がかかりコスト高となる問題がある。   On the other hand, the mechanical adjustment method disclosed in Patent Document 5 does not consume power during adjustment and can supply all of the recovered power to a target circuit. However, since it is necessary to manually adjust the resonance frequency for each antenna arranged in an array, if there are a large number of antennas, there is a problem that adjustment takes time and labor, and the cost is high.

したがって、本発明は、配列された複数のアンテナ(以下、複数のアンテナ全体をアレイアンテナともいう)の各共振周波数を、電力を消費することなく、一度に容易に調整することができる共振周波数可変アンテナ、それを備えた電磁波エネルギー回収装置、及び共振周波数可変アンテナの調整方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a variable resonance frequency that can easily adjust each resonance frequency of a plurality of arranged antennas (hereinafter, the plurality of antennas are also referred to as array antennas) at a time without consuming power. An object of the present invention is to provide an antenna, an electromagnetic wave energy recovery device including the antenna, and a method for adjusting a resonant frequency variable antenna.

本発明の第1の局面に係る共振周波数可変アンテナは、電磁波エネルギーの回収に使用される共振周波数可変アンテナである。この共振周波数可変アンテナは、誘電体で形成され、複数の同じ形状のアンテナが一方の面に配置された第1の板状体と、誘電体で形成され、第1の板状体の一方の面の側に配置された第2の板状体と、第1の板状体の一方の面に対向する第2の板状体の一方の面、及び第1の板状体の一方の面の間隔が一定になるように、第1の板状体及び第2の板状体を保持する保持部とを備える。   The resonance frequency variable antenna according to the first aspect of the present invention is a resonance frequency variable antenna used for recovery of electromagnetic wave energy. This resonant frequency variable antenna is formed of a dielectric, a first plate-like body in which a plurality of antennas having the same shape are arranged on one surface, and a dielectric, and one of the first plate-like bodies is formed. A second plate disposed on the surface side, one surface of the second plate opposed to one surface of the first plate, and one surface of the first plate The holding | maintenance part which hold | maintains a 1st plate-shaped body and a 2nd plate-shaped body is provided.

第1の板状体及び第2の板状体の間隔を、板状体の場所によらずに一定に維持することにより、各コイルの共振周波数を同じ周波数に設定することができるので、共振周波数可変アンテナにより電磁波エネルギーを選択的且つ効率的に回収することが可能になる。   Since the resonance frequency of each coil can be set to the same frequency by keeping the distance between the first plate and the second plate constant regardless of the location of the plate, The variable frequency antenna can selectively and efficiently recover electromagnetic energy.

好ましくは、保持部は、間隔を変化させる第1の調整部を備える。   Preferably, the holding unit includes a first adjustment unit that changes the interval.

第1の板状体及び第2の板状体の間隔を調整することにより、各アンテナの共振周波数を、回収目標の電磁波の周波数に合わせることができる。したがって、共振周波数可変アンテナが設置される場所に応じて、電磁波エネルギーを効率的に回収することができる。   By adjusting the distance between the first plate and the second plate, the resonance frequency of each antenna can be adjusted to the frequency of the electromagnetic wave to be collected. Therefore, electromagnetic wave energy can be efficiently recovered according to the place where the resonant frequency variable antenna is installed.

より好ましくは、アンテナは、ギャップを有するループアンテナであり、第2の板状体は、第2の板状体の一方の面又は他方の面における、複数のギャップの各々に対応する位置に金属板を有する。   More preferably, the antenna is a loop antenna having a gap, and the second plate-like body is metal at a position corresponding to each of the plurality of gaps on one surface or the other surface of the second plate-like body. With a plate.

ループアンテナのギャップの近傍に金属板を配置することにより、ループアンテナの共振周波数を変化させることができ、共振周波数可変アンテナにより電磁波エネルギーを効率的に回収することが可能になる。   By disposing a metal plate in the vicinity of the gap of the loop antenna, the resonance frequency of the loop antenna can be changed, and electromagnetic wave energy can be efficiently recovered by the resonance frequency variable antenna.

さらに好ましくは、第1の板状体及び第2の板状体は平板状であり、保持部は、第1の板状体の一方の面に沿って変位させる第2の調整部を備える。   More preferably, the first plate-like body and the second plate-like body have a flat plate shape, and the holding portion includes a second adjustment portion that is displaced along one surface of the first plate-like body.

第1の板状体に対して第2の板状体を平行に変位させることにより、各ループアンテナのギャップと各金属板との相対位置を変化させることができ、これによって、各アンテナの共振周波数を、回収目標の電磁波の周波数に合わせることができる。したがって、共振周波数可変アンテナが設置される場所に応じて、電磁波エネルギーを効率的に回収することができる。   By displacing the second plate-like body in parallel with the first plate-like body, it is possible to change the relative position between the gap of each loop antenna and each metal plate, and thereby the resonance of each antenna. The frequency can be adjusted to the frequency of the electromagnetic wave to be collected. Therefore, electromagnetic wave energy can be efficiently recovered according to the place where the resonant frequency variable antenna is installed.

好ましくは、第1の板状体及び第2の板状体は、平板状であり、相互に密着して配置される。   Preferably, the first plate-like body and the second plate-like body have a flat plate shape and are arranged in close contact with each other.

これにより、各コイルの共振周波数が同じ周波数に設定された状態を安定に維持することができるので、共振周波数可変アンテナにより電磁波エネルギーを選択的且つ効率的に回収することが可能になる。   As a result, the state in which the resonance frequency of each coil is set to the same frequency can be stably maintained, and electromagnetic energy can be selectively and efficiently recovered by the resonance frequency variable antenna.

より好ましくは、第1の板状体及び第2の板状体はそれぞれ、1種類の単体又は混合物により一様に形成された、厚さが一定の平板である。   More preferably, each of the first plate-like body and the second plate-like body is a flat plate having a constant thickness, which is uniformly formed of one kind of simple substance or mixture.

これにより、共振周波数可変アンテナを簡単な構成にすることができ、安定して電磁波エネルギーを回収することが可能になる。   As a result, the resonant frequency variable antenna can have a simple configuration, and electromagnetic wave energy can be stably recovered.

さらに好ましくは、共振周波数可変アンテナは、第2の板状体に代替される、誘電率又は厚さが第2の板状体と異なる第3の板状体をさらに備える。   More preferably, the resonant frequency variable antenna further includes a third plate-like body having a dielectric constant or thickness different from that of the second plate-like body, which is substituted for the second plate-like body.

これにより、簡単に共振周波数の調整を行なうことができ、共振周波数可変アンテナの設定が容易になる。   Accordingly, the resonance frequency can be easily adjusted, and the setting of the resonance frequency variable antenna becomes easy.

本発明の第2の局面に係る電磁波エネルギー回収装置は、上記共振周波数可変アンテナと、複数のアンテナの各々に1対1に接続され、アンテナと電磁波との相互作用により生成された交流信号を整流して出力する整流部と、複数の整流部の出力信号を合成して出力する合成部とを備える。   An electromagnetic wave energy recovery device according to a second aspect of the present invention is connected to the resonance frequency variable antenna and each of the plurality of antennas on a one-to-one basis, and rectifies an AC signal generated by the interaction between the antenna and the electromagnetic wave. And a rectifying unit for outputting and a combining unit for combining and outputting the output signals of the plurality of rectifying units.

これにより、電磁波エネルギーを選択的且つ効率的に回収することが可能になる。   Thereby, electromagnetic wave energy can be selectively and efficiently recovered.

本発明の第3の局面に係る共振周波数可変アンテナの調整方法は、誘電体で形成され、複数の同じ形状のアンテナが一方の面に配置された第1の板状体と、誘電体で形成され、第1の板状体の一方の面の側に配置された第2の板状体とを備え、電磁波エネルギーの回収に使用される共振周波数可変アンテナの調整方法である。この調整方法は、第2の板状体に代えて、誘電率又は厚さが第2の板状体と異なる第3の板状体を配置するステップを含む。   The method for adjusting a resonant frequency variable antenna according to the third aspect of the present invention is formed of a dielectric, a first plate-like body in which a plurality of antennas having the same shape are arranged on one surface, and a dielectric. And a second plate-like body disposed on one surface side of the first plate-like body, and a method for adjusting a resonant frequency variable antenna used for collecting electromagnetic energy. This adjustment method includes a step of arranging a third plate-like body having a dielectric constant or thickness different from that of the second plate-like body, instead of the second plate-like body.

第1の板状体に対して所定の誘電率の板状体を配置することにより、簡単に共振周波数の調整を行なうことができ、共振周波数可変アンテナの設定が容易になる。   By disposing a plate having a predetermined dielectric constant with respect to the first plate, the resonance frequency can be easily adjusted, and the setting of the resonance frequency variable antenna is facilitated.

本発明の第4の局面に係る共振周波数可変アンテナの調整方法は、誘電体で形成され、複数の同じ形状のアンテナが一方の面に配置された第1の板状体と、誘電体で形成され、第1の板状体の一方の面の側に配置された第2の板状体とを備え、電磁波エネルギーの回収に使用される共振周波数可変アンテナの調整方法である。この調整方法は、第1の板状体の一方の面に対向する第2の板状体の一方の面、及び第1の板状体の一方の面と間隔を変化させるステップを含む。   A method for adjusting a resonant frequency variable antenna according to a fourth aspect of the present invention is formed of a dielectric, a first plate-like body in which a plurality of antennas having the same shape are arranged on one surface, and a dielectric. And a second plate-like body disposed on one surface side of the first plate-like body, and a method for adjusting a resonant frequency variable antenna used for collecting electromagnetic energy. The adjustment method includes a step of changing the distance between the one surface of the second plate-like body facing the one surface of the first plate-like body and the one surface of the first plate-like body.

第1の板状体及び第2の板状体の間隔を調整することにより、各アンテナの共振周波数を、回収目標の電磁波の周波数に合わせることができる。したがって、共振周波数可変アンテナが設置される場所に応じて、電磁波エネルギーを効率的に回収することができる。   By adjusting the distance between the first plate and the second plate, the resonance frequency of each antenna can be adjusted to the frequency of the electromagnetic wave to be collected. Therefore, electromagnetic wave energy can be efficiently recovered according to the place where the resonant frequency variable antenna is installed.

本発明の第5の局面に係る共振周波数可変アンテナの調整方法は、誘電体で形成され、ギャップを有する複数の同じ形状のループアンテナが一方の面に配置された平板状の第1の板状体と、第1の板状体の一方の面の側に配置され、誘電体で形成され、且つ、複数のギャップの各々に対応する金属板を何れか一方の面に配置された平板状の第2の板状体とを備え、電磁波エネルギーの回収に使用される共振周波数可変アンテナの調整方法である。この調整方法は、第1の板状体の一方の面に沿って第2の板状体を変位させるステップを含む。   The resonant frequency variable antenna adjustment method according to the fifth aspect of the present invention is a flat plate-like first plate shape in which a plurality of loop antennas having the same shape and formed of a dielectric are disposed on one surface. And a plate-like plate disposed on one surface of the first plate-like body, formed of a dielectric, and a metal plate corresponding to each of the plurality of gaps. A method for adjusting a resonant frequency variable antenna including a second plate-like body and used for collecting electromagnetic wave energy. This adjustment method includes a step of displacing the second plate-shaped body along one surface of the first plate-shaped body.

第1の板状体に対して第2の板状体を平行に変位させることにより、各ループアンテナのギャップと各金属板との相対位置を変化させることができ、これによって、各アンテナの共振周波数を、回収目標の電磁波の周波数に合わせることができる。したがって、共振周波数可変アンテナが設置される場所に応じて、電磁波エネルギーを効率的に回収することができる。   By displacing the second plate-like body in parallel with the first plate-like body, it is possible to change the relative position between the gap of each loop antenna and each metal plate, and thereby the resonance of each antenna. The frequency can be adjusted to the frequency of the electromagnetic wave to be collected. Therefore, electromagnetic wave energy can be efficiently recovered according to the place where the resonant frequency variable antenna is installed.

本発明によれば、各アンテナの共振周波数を、電力を消費することなく、一度に容易に所定の値に調整可能な共振周波数可変アンテナを実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a variable resonance frequency antenna that can easily adjust the resonance frequency of each antenna to a predetermined value at one time without consuming electric power.

この共振周波数可変アンテナを使用すれば、設置場所の電波環境に応じて電磁波エネルギーを選択的且つ効率的に回収することが可能な、電磁波エネルギー回収装置を実現することができる。この電磁波エネルギー回収装置は、設置場所での共振周波数の調整に時間及び手間がかからず、コストを低減することができる。   If this resonant frequency variable antenna is used, an electromagnetic wave energy recovery device capable of recovering electromagnetic wave energy selectively and efficiently according to the radio wave environment at the installation site can be realized. This electromagnetic wave energy recovery device takes less time and effort to adjust the resonance frequency at the installation location, and can reduce costs.

本発明の実施の形態に係る電磁波エネルギー回収装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the electromagnetic wave energy recovery apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る共振周波数可変アンテナを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the resonant frequency variable antenna which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る共振周波数可変アンテナの一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of resonant frequency variable antenna which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図3に示した共振周波数可変アンテナにおける共振周波数の調整機構を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the adjustment mechanism of the resonant frequency in the resonant frequency variable antenna shown in FIG. 図4に示した調整機構によりアレイアンテナパネルに誘電体板が装着された状態を表す正面図である。FIG. 5 is a front view illustrating a state in which a dielectric plate is attached to the array antenna panel by the adjustment mechanism illustrated in FIG. 4. 図4とは別の共振周波数の調整機構を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a resonance frequency adjusting mechanism different from FIG. 4. 本発明の第2の実施の形態に係る共振周波数可変アンテナを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the resonant frequency variable antenna which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図7に示した共振周波数可変アンテナのアレイアンテナパネルの一部を示す正面図である。It is a front view which shows a part of array antenna panel of the resonant frequency variable antenna shown in FIG. 図7に示した共振周波数可変アンテナの一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of resonant frequency variable antenna shown in FIG. 図7に示した共振周波数可変アンテナにおける共振周波数の調整機構を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the adjustment mechanism of the resonant frequency in the resonant frequency variable antenna shown in FIG. 図10に示した調整機構によりアレイアンテナパネルに誘電体板が装着された状態を表す正面図である。FIG. 11 is a front view illustrating a state in which a dielectric plate is attached to the array antenna panel by the adjustment mechanism illustrated in FIG. 10. 図7とは別の共振周波数可変アンテナを示す正面図である。It is a front view which shows the resonant frequency variable antenna different from FIG. シミュレーションを行なったダイポールアンテナを示す平面図である。It is a top view which shows the dipole antenna which performed the simulation. シミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows a simulation result. 実験に使用した共振周波数可変アンテナを示す正面図及び側面図である。It is the front view and side view which show the resonant frequency variable antenna used for experiment. 実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows an experimental result. 図15とは共振周波数が異なる状態の共振周波数可変アンテナを示す正面図である。FIG. 16 is a front view showing a variable resonance frequency antenna in a state where the resonance frequency is different from that in FIG.

以下の実施の形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。   In the following embodiments, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

図1を参照して、本発明の実施の形態に係る電磁波エネルギー回収装置は、複数のアンテナ100、複数の整流部102、合成部104、及び出力部106を備えている。複数のアンテナ100は所定位置に配列されて、アレイアンテナを構成する。各整流部102は、各アンテナ100の近傍に接続され、アンテナ100と電磁波との相互作用によって発生する交流電圧を直流電圧に変換(整流)する。整流には公知技術を使用すればよく、整流部は公知回路により実現することができる。   Referring to FIG. 1, the electromagnetic wave energy recovery device according to the embodiment of the present invention includes a plurality of antennas 100, a plurality of rectifying units 102, a combining unit 104, and an output unit 106. The plurality of antennas 100 are arranged at predetermined positions to constitute an array antenna. Each rectifier 102 is connected in the vicinity of each antenna 100 and converts (rectifies) an AC voltage generated by the interaction between the antenna 100 and the electromagnetic wave into a DC voltage. A known technique may be used for the rectification, and the rectification unit can be realized by a known circuit.

合成部104は、整流部102から出力される直流電力(直流電圧又は直流電流)を合成する。複数の整流部102の相互接続は、直列接続であっても、並列接続であっても、さらには、直列接続と並列接続とを混在させた接続であってもよい。交流の場合(特に高周波である場合)には、配線パターンによる影響を受けるが、整流部102の出力は直流であるので、配線パターンの影響をほとんど受けず、任意の配線が可能である。   The synthesizer 104 synthesizes the DC power (DC voltage or DC current) output from the rectifier 102. The interconnection of the plurality of rectifying units 102 may be a serial connection, a parallel connection, or a connection in which a series connection and a parallel connection are mixed. In the case of alternating current (especially in the case of high frequency), it is affected by the wiring pattern. However, since the output of the rectifying unit 102 is direct current, it is hardly affected by the wiring pattern, and arbitrary wiring is possible.

出力部106は、合成部104の出力電力を、目的の負荷108に応じた電圧又は電流に変換して負荷108に供給する。出力部106は、目的の負荷108に応じた電圧及び電流を供給するための回路であればよく、公知の電圧変換回路及び電流変換回路によって構成すればよい。出力部106は、コンデンサ又は2次電池等の蓄電装置を備えてもよい。   The output unit 106 converts the output power of the synthesis unit 104 into a voltage or current corresponding to the target load 108 and supplies the converted voltage or current to the load 108. The output unit 106 may be a circuit for supplying a voltage and a current according to the target load 108, and may be configured by a known voltage conversion circuit and current conversion circuit. The output unit 106 may include a power storage device such as a capacitor or a secondary battery.

(共振周波数可変アンテナの第1の実施の形態)
以下、本発明の共振周波数可変アンテナに係る第1の実施の形態に関して、図2〜図6を参照して説明する。上記したように、共振周波数可変アンテナは複数のアンテナ100により構成される。ここでは、アンテナ100は、公知のダイポールアンテナであるとする。
(First Embodiment of Resonant Frequency Variable Antenna)
Hereinafter, a first embodiment of the resonant frequency variable antenna of the present invention will be described with reference to FIGS. As described above, the resonant frequency variable antenna is constituted by a plurality of antennas 100. Here, it is assumed that the antenna 100 is a known dipole antenna.

図2及び図3を参照して、共振周波数可変アンテナは、アレイアンテナパネル120と、誘電体板200とを備えている。アレイアンテナパネル120は、材質が一様な樹脂(即ち、誘電率が空間的に一様)により形成された基板122と、基板122の一方の表面にアレイ状に配置された、同じ形状の複数のダイポールアンテナ124とを備えている。リード部126は、ダイポールアンテナ124の給電点(受電点)に配置されている。各リード部126には各整流部102(図2において図示せず)が接続される。   Referring to FIGS. 2 and 3, the variable resonant frequency antenna includes an array antenna panel 120 and a dielectric plate 200. The array antenna panel 120 includes a substrate 122 formed of a resin having a uniform material (that is, a dielectric constant is spatially uniform), and a plurality of the same shape arranged in an array on one surface of the substrate 122. The dipole antenna 124 is provided. The lead part 126 is disposed at a feeding point (power receiving point) of the dipole antenna 124. Each rectifier 102 (not shown in FIG. 2) is connected to each lead portion 126.

誘電体板200は、材質が一様な樹脂により形成されている。誘電体板200は、基板122の両面のうちダイポールアンテナ124が配置された面の側に、基板122と平行に、基板122から所定の間隔dをあけて配置(d=0の場合を含む)されている。   The dielectric plate 200 is made of a uniform resin. The dielectric plate 200 is disposed on the side of the surface of the substrate 122 where the dipole antenna 124 is disposed, in parallel with the substrate 122, with a predetermined distance d from the substrate 122 (including the case where d = 0). Has been.

便宜上、図2及図3には、直交するX軸、Y軸、及びZ軸(以下、これら3軸を直交軸ともいう)を表示している。Z軸は基板122の面に垂直であり、誘電体板200から基板122に向かう方向がZ軸の正方向である。X軸及びY軸は、Z軸に直交し、基板122の面に平行に設定されている。   For convenience, FIGS. 2 and 3 show an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other (hereinafter, these three axes are also referred to as orthogonal axes). The Z axis is perpendicular to the surface of the substrate 122, and the direction from the dielectric plate 200 toward the substrate 122 is the positive direction of the Z axis. The X axis and the Y axis are set orthogonal to the Z axis and parallel to the surface of the substrate 122.

基板122には、例えば公知のプリント配線基板用の板(ガラスエポキシ板、ガラスコンポジット板、紙エポキシ板、又は紙フェノール板等)を使用することができる。その場合、ダイポールアンテナ124は、エッチング等により、銅等の金属箔として基板122上に形成することができる。   For the substrate 122, for example, a known printed wiring board plate (a glass epoxy plate, a glass composite plate, a paper epoxy plate, a paper phenol plate, or the like) can be used. In that case, the dipole antenna 124 can be formed on the substrate 122 as a metal foil such as copper by etching or the like.

誘電体板200がダイポールアンテナ124の近くに配置されていない場合、ダイポールアンテナ124の共振周波数は、主に基板122の誘電率及び厚さと、ダイポールアンテナ124の長さとで決まる。誘電体板200をアレイアンテナパネル120に近づけると(密着させてもよい)、誘電体板200の誘電率の影響でダイポールアンテナ124の波長短縮効果が変化することにより、ダイポールアンテナ124の電気長が長くなる。このため、ダイポールアンテナ124の共振周波数を下げることができる。波長短縮効果は誘電体板200の誘電率によって変わるため、異なる誘電率の複数の誘電体板を用意しておき、適切な誘電体板を選択することで、所望の共振周波数に調整することができる。誘電体板の誘電率が大きいほど、ダイポールアンテナ124の共振周波数を、より一層低減することができる。   When the dielectric plate 200 is not disposed near the dipole antenna 124, the resonance frequency of the dipole antenna 124 is mainly determined by the dielectric constant and thickness of the substrate 122 and the length of the dipole antenna 124. When the dielectric plate 200 is brought closer to the array antenna panel 120 (may be brought into close contact), the wavelength shortening effect of the dipole antenna 124 changes due to the influence of the dielectric constant of the dielectric plate 200, so that the electrical length of the dipole antenna 124 is increased. become longer. For this reason, the resonant frequency of the dipole antenna 124 can be lowered. Since the wavelength shortening effect varies depending on the dielectric constant of the dielectric plate 200, a plurality of dielectric plates having different dielectric constants are prepared, and an appropriate dielectric plate can be selected to adjust to a desired resonance frequency. it can. The resonance frequency of the dipole antenna 124 can be further reduced as the dielectric constant of the dielectric plate increases.

図4及び図5を参照して、アレイアンテナパネル120に誘電体板を装着する機構、及び、共振周波数可変アンテナの共振周波数の調整方法に関して説明する。図4には、図2及び図3に示したのと同じ直交軸を表示している。アレイアンテナパネル120に誘電体板を装着する機構は、支柱部400、スペーサ402、及び固定部404をそれぞれ同数(図4では4つ)備えている。   With reference to FIGS. 4 and 5, a mechanism for mounting a dielectric plate on the array antenna panel 120 and a method for adjusting the resonance frequency of the resonance frequency variable antenna will be described. In FIG. 4, the same orthogonal axes as shown in FIGS. 2 and 3 are displayed. The mechanism for attaching the dielectric plate to the array antenna panel 120 includes the same number (four in FIG. 4) of the support column 400, the spacer 402, and the fixing unit 404.

支柱部400の一方の端部は、支柱部400の中心軸がアレイアンテナパネル120の表面に垂直になるように、アレイアンテナパネル120の表面に固定されている。支柱部400は、外周表面に所定ピッチの螺旋の溝(図示せず)が形成され、ボルトとして機能する。支柱部400をアレイアンテナパネル120の表面に固定する方法には、接着剤、又はアレイアンテナパネル120の背面からのネジ固定等を使用することができる。スペーサ402は、支柱部400が貫通可能な穴を有する、所定の長さの柱体(長さが外径よりも小さい板状体を含む)である。固定部404は、穴の内壁に、支柱部400に形成された螺旋の溝に対応する螺旋の溝が形成されており、ボルトとして機能する支柱部400に対してナットとして機能する。   One end of the support column 400 is fixed to the surface of the array antenna panel 120 so that the central axis of the support column 400 is perpendicular to the surface of the array antenna panel 120. The support column 400 has a spiral groove (not shown) having a predetermined pitch on the outer peripheral surface, and functions as a bolt. As a method of fixing the column part 400 to the surface of the array antenna panel 120, an adhesive, screw fixing from the back surface of the array antenna panel 120, or the like can be used. The spacer 402 is a column (having a plate-like body whose length is smaller than the outer diameter) having a predetermined length and having a hole through which the support column 400 can pass. The fixing portion 404 has a spiral groove formed on the inner wall of the hole corresponding to the spiral groove formed in the support column 400, and functions as a nut for the support column 400 functioning as a bolt.

支柱部400、スペーサ402、及び固定部404は、ダイポールアンテナ124の共振周波数を変化させない程度の大きさであり、且つ、ダイポールアンテナ124の共振周波数を変化させない程度にダイポールアンテナ124から離隔して配置されていれば、金属で形成されていても、樹脂で形成されていてもよい。   The column part 400, the spacer 402, and the fixing part 404 are sized so as not to change the resonance frequency of the dipole antenna 124, and are separated from the dipole antenna 124 so as not to change the resonance frequency of the dipole antenna 124. As long as it is made, it may be made of metal or resin.

このように構成された機構により、支柱部400が貫通可能な穴222が形成されている誘電体板220を、アレイアンテナパネル120に対して固定することができる。先ず、支柱部400の各々に同じ長さのスペーサ402を装着する。次に、支柱部400が誘電体板220の穴222を関通するように、誘電体板220を装着する。最後に、固定部404を支柱部400に装着して、ネジ固定する。これによって、図5に示したように、誘電体板220は、アレイアンテナパネル120に対して、スペーサの長さに対応する所定距離だけ離隔して固定される。   With the mechanism configured as described above, the dielectric plate 220 in which the hole 222 through which the support column 400 can penetrate can be fixed to the array antenna panel 120. First, the spacer 402 having the same length is attached to each of the support columns 400. Next, the dielectric plate 220 is mounted so that the support column 400 passes through the hole 222 of the dielectric plate 220. Finally, the fixing portion 404 is attached to the support column 400 and fixed with screws. As a result, as shown in FIG. 5, the dielectric plate 220 is fixed to the array antenna panel 120 at a predetermined distance corresponding to the length of the spacer.

これによって、アレイアンテナパネル120上の複数のダイポールアンテナ124の共振周波数を、一括して一度に所定の値に設定することができる。そして、異なる高さのスペーサを使用することによって、誘電体板220とアレイアンテナパネル120との距離を変更することができるので、ダイポールアンテナ124の共振周波数を変化させることができる(後述のシミュレーション結果を参照)。よって、アレイアンテナパネル120上の複数のダイポールアンテナ124の共振周波数の調整に要する作業量及び時間を、アンテナ毎に調整する場合に比べて、著しく低減することができる。   Thus, the resonance frequencies of the plurality of dipole antennas 124 on the array antenna panel 120 can be set to a predetermined value at once. Since the distance between the dielectric plate 220 and the array antenna panel 120 can be changed by using different height spacers, the resonance frequency of the dipole antenna 124 can be changed (the simulation result described later). See). Therefore, the work amount and time required for adjusting the resonance frequency of the plurality of dipole antennas 124 on the array antenna panel 120 can be significantly reduced as compared with the case of adjusting each antenna.

誘電体板220が1種類であっても、高さの異なる複数種類のスペーサを予め用意しておけば、設置場所の電波環境に応じて、回収可能な電波の周波数に、ダイポールアンテナ124の共振周波数を合わせることが可能である。高さがより低いスペーサを使用することにより、ダイポールアンテナ124の共振周波数をより低くすることができる。スペーサを使用しなければ、誘電体板220をアレイアンテナパネル120に密着させて固定することができ、ダイポールアンテナ124の共振周波数を最も低くすることができる。したがって、近傍に誘電体板200がない状態で、アレイアンテナパネル120の各ダイポールアンテナ124の共振周波数が比較的高くなるように設計しておけば、設置場所の電波環境に応じて、ダイポールアンテナ124の共振周波数を低く調整することができ、設置場所での電磁波エネルギー回収を効率的に行なうことができる。   Even if there is only one type of dielectric plate 220, if a plurality of types of spacers having different heights are prepared in advance, the resonance of the dipole antenna 124 can be recovered to the frequency of the recoverable radio wave according to the radio wave environment at the installation location. It is possible to adjust the frequency. By using a spacer having a lower height, the resonance frequency of the dipole antenna 124 can be lowered. If no spacer is used, the dielectric plate 220 can be fixed in close contact with the array antenna panel 120, and the resonance frequency of the dipole antenna 124 can be minimized. Therefore, if the dipole antenna 124 of the array antenna panel 120 is designed to have a relatively high resonance frequency in the absence of the dielectric plate 200 in the vicinity, the dipole antenna 124 can be used according to the radio wave environment at the installation location. Can be adjusted to be low, and electromagnetic energy recovery at the installation location can be performed efficiently.

誘電率の異なる複数種類の誘電体板を予め用意しておき、アレイアンテナパネル120に装着する誘電体板を適宜変更することにより、ダイポールアンテナ124の共振周波数を調整してもよい。   A plurality of types of dielectric plates having different dielectric constants may be prepared in advance, and the resonant frequency of the dipole antenna 124 may be adjusted by appropriately changing the dielectric plate attached to the array antenna panel 120.

また、厚さの異なる複数の誘電体板を予め用意しておき、アレイアンテナパネル120に装着する誘電体板を適宜変更することにより、ダイポールアンテナ124の共振周波数を調整してもよい。厚さを大きくすると、より共振周波数を下げることができる。   Alternatively, a plurality of dielectric plates having different thicknesses may be prepared in advance, and the resonance frequency of the dipole antenna 124 may be adjusted by appropriately changing the dielectric plate attached to the array antenna panel 120. If the thickness is increased, the resonance frequency can be further lowered.

また、複数の誘電体板を重ねてアレイアンテナパネル120に装着して、ダイポールアンテナ124の共振周波数を調整してもよい。   Alternatively, the resonance frequency of the dipole antenna 124 may be adjusted by attaching a plurality of dielectric plates to the array antenna panel 120.

また、誘電率の異なる複数種類の誘電体板、及び厚さの異なる複数の誘電体板を予め用意しておき、アレイアンテナパネル120に装着する、1枚又は複数枚の誘電体板を適宜変更することにより、ダイポールアンテナ124の共振周波数を調整してもよい。   In addition, a plurality of types of dielectric plates having different dielectric constants and a plurality of dielectric plates having different thicknesses are prepared in advance, and one or more dielectric plates to be mounted on the array antenna panel 120 are appropriately changed. By doing so, the resonance frequency of the dipole antenna 124 may be adjusted.

このように、高さの異なる複数種類のスペーサ、誘電率の異なる複数種類の誘電体板、及び厚さの異なる複数の誘電体板を用意しておき、適宜1枚又は複数枚の誘電体板とスペーサとを選択することにより、ダイポールアンテナ124の共振周波数を、精度よく目的の値に調整することができる。   As described above, a plurality of types of spacers having different heights, a plurality of types of dielectric plates having different dielectric constants, and a plurality of dielectric plates having different thicknesses are prepared, and one or more dielectric plates are appropriately prepared. And the spacer are selected, the resonance frequency of the dipole antenna 124 can be accurately adjusted to a target value.

アレイアンテナパネル120と誘電体板とを所定の間隔をあけて配置するための機構は、図4に示した機構に限定されず、任意の機構を用いることができる。例えば、図6に示すような機構であってもよい。支持部420は、基部422、第1側部424、及び第2側部246を備えている。第1側部424及び第2側部426の対向する面には、それぞれ複数の所定幅のスリット428及び430が形成されている。対応するスリットの隣接間隔d1及びd2は等しい。   The mechanism for arranging the array antenna panel 120 and the dielectric plate at a predetermined interval is not limited to the mechanism shown in FIG. 4, and any mechanism can be used. For example, a mechanism as shown in FIG. 6 may be used. The support part 420 includes a base part 422, a first side part 424, and a second side part 246. A plurality of slits 428 and 430 having a predetermined width are formed on the opposing surfaces of the first side portion 424 and the second side portion 426, respectively. The adjacent spacings d1 and d2 of the corresponding slits are equal.

支持部420のスリットには、図6に示したように、アレイアンテナパネル120及び誘電体板200を装着することができる。スリット428及び430の幅は、アレイアンテナパネル120又は誘電体板200を少ない遊びで保持できるように、アレイアンテナパネル120及び誘電体板200の厚さにほぼ等しいことが好ましい。支持部420は、上記のように構成されているので、装着されたアレイアンテナパネル120及び誘電体板200を、所定の間隔をあけて平行に保持することができる。アレイアンテナパネル120及び誘電体板200をそれぞれ装着するスリットを適宜変更することによって、アレイアンテナパネル120及び誘電体板200の間隔を調整することができるので、アレイアンテナパネル120上の各ダイポールアンテナ124の共振周波数を、一括して一度に調整することができる。   As shown in FIG. 6, the array antenna panel 120 and the dielectric plate 200 can be attached to the slit of the support portion 420. The widths of the slits 428 and 430 are preferably substantially equal to the thicknesses of the array antenna panel 120 and the dielectric plate 200 so that the array antenna panel 120 or the dielectric plate 200 can be held with little play. Since the support part 420 is configured as described above, the mounted array antenna panel 120 and the dielectric plate 200 can be held in parallel at a predetermined interval. Since the distance between the array antenna panel 120 and the dielectric plate 200 can be adjusted by appropriately changing the slits for mounting the array antenna panel 120 and the dielectric plate 200, the dipole antennas 124 on the array antenna panel 120 can be adjusted. Can be adjusted at once.

対応するスリットの隣接間隔d1及びd2に関しては、上記したようにd1=d2であることが好ましいが、第1側部424に形成されたスリットの隣接間隔d1(即ち、第2側部426に形成されたスリットの隣接間隔d2)は一定でなくてもよい。例えば、アレイアンテナパネル120及び誘電体板200の厚さが同じである場合、複数のスリット428の中から、アレイアンテナパネル120及び誘電体板200を装着するスリットを適宜選択することにより、アレイアンテナパネル120及び誘電体板200の間隔を、d1の最小値からアレイアンテナパネル120の板厚tを減算した値から、ほぼ連続的に増大するように、複数の隣接間隔d1を設計することができる。   As described above, the adjacent distances d1 and d2 of the corresponding slits are preferably d1 = d2, but the adjacent distance d1 of the slits formed in the first side part 424 (that is, formed in the second side part 426). The adjacent interval d2) between the slits may not be constant. For example, when the thicknesses of the array antenna panel 120 and the dielectric plate 200 are the same, by appropriately selecting a slit for mounting the array antenna panel 120 and the dielectric plate 200 from the plurality of slits 428, the array antenna can be obtained. A plurality of adjacent intervals d1 can be designed such that the interval between the panel 120 and the dielectric plate 200 increases substantially continuously from a value obtained by subtracting the plate thickness t of the array antenna panel 120 from the minimum value of d1. .

支持部420を構成する基部422、第1側部424、第2側部426は、ダイポールアンテナ124の共振周波数を変化させなければ、金属で形成されていても、樹脂で形成されていてもよい。   The base part 422, the first side part 424, and the second side part 426 constituting the support part 420 may be made of metal or resin as long as the resonance frequency of the dipole antenna 124 is not changed. .

(共振周波数可変アンテナの第2の実施の形態)
以下、本発明の第2の実施の形態に係る共振周波数可変アンテナに関して、図7〜図10を参照して説明する。こでは、本実施の形態の共振周波数可変アンテナを構成する複数のアンテナ100は、ループアンテナであるとする。
(Second Embodiment of Resonant Frequency Variable Antenna)
Hereinafter, a variable resonance frequency antenna according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, it is assumed that the plurality of antennas 100 constituting the resonant frequency variable antenna of the present embodiment are loop antennas.

図7〜図9を参照して、共振周波数可変アンテナは、アレイアンテナパネル140と、板状の誘電体板240とを備えている。アレイアンテナパネル140は、材質が一様な樹脂により形成された基板142と、基板142の一方の面にアレイ状に配置された、同じ形状の複数のループアンテナ144とを備えている。図8に示すように、リード部146は、ループアンテナ144の給電点(受電点)に配置されている。各リード部146には各整流部102(図7及び図8において図示せず)が接続される。ループアンテナ144には、中心0を挟んで給電点に対向する位置に、ギャップ部148が形成されている。   Referring to FIGS. 7 to 9, the variable resonant frequency antenna includes an array antenna panel 140 and a plate-shaped dielectric plate 240. The array antenna panel 140 includes a substrate 142 made of a uniform resin material and a plurality of loop antennas 144 having the same shape and arranged in an array on one surface of the substrate 142. As shown in FIG. 8, the lead portion 146 is disposed at the feeding point (power receiving point) of the loop antenna 144. Each lead part 146 is connected to each rectifying part 102 (not shown in FIGS. 7 and 8). In the loop antenna 144, a gap portion 148 is formed at a position facing the feeding point across the center 0.

誘電体板240は、材質が一様な樹脂により形成され、基板142の両面のうちループアンテナ144が配置された面に密着させて配置される。図7では便宜上、基板142と誘電体板240とを離隔させて示している。誘電体板240の両面のうち、基板142に密着していない面には、各ギャップ部148に対応させて矩形の金属板242が配置されている。即ち、基板142上における複数のギャップ部148の相対的位置関係は、誘電体板240上における複数の金属板242の相対的位置関係と同じになっている。   The dielectric plate 240 is formed of a uniform resin, and is disposed in close contact with the surface of the substrate 142 on which the loop antenna 144 is disposed. In FIG. 7, for convenience, the substrate 142 and the dielectric plate 240 are shown separated from each other. A rectangular metal plate 242 is arranged on each surface of the dielectric plate 240 that is not in close contact with the substrate 142 so as to correspond to each gap portion 148. That is, the relative positional relationship between the plurality of gap portions 148 on the substrate 142 is the same as the relative positional relationship between the plurality of metal plates 242 on the dielectric plate 240.

なお、図7〜図9に表示された直交軸は、基板142に対して、図2と同様に設定されており、図9は、ギャップ部148における断面図である。   7 to 9 are set in the same manner as in FIG. 2 with respect to the substrate 142, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the gap portion 148.

基板142には、例えば公知のプリント配線基板用の板を使用することができる。その場合、ループアンテナ144は、エッチング等により、銅等の金属箔として基板142上に形成することができる。同様に、金属板242も、銅等の金属箔として誘電体板240上に形成することができる。誘電体板240にも、プリント配線基板用の板を用いてもよいが、通常、回路を形成するためのプリント基板は比誘電率が比較的小さいので、より誘電率の大きい樹脂等の板を使用することが好ましい。   For the substrate 142, for example, a known printed wiring board plate can be used. In that case, the loop antenna 144 can be formed on the substrate 142 as a metal foil such as copper by etching or the like. Similarly, the metal plate 242 can be formed on the dielectric plate 240 as a metal foil such as copper. A printed wiring board may also be used as the dielectric plate 240. Usually, a printed circuit board for forming a circuit has a relatively low relative dielectric constant, and therefore a plate of resin or the like having a higher dielectric constant is used. It is preferable to use it.

誘電体板240がループアンテナ144の近くに配置されていない場合、ループアンテナ144の共振周波数は、主に基板142の誘電率及び厚さと、ループアンテナ144の長さ(円周長)と、ギャップ部148のコンデンサ容量で決まる。誘電体板240をアレイアンテナパネル140に密着させると、誘電体板240の誘電率の影響で、ループアンテナ144のギャップ部148に形成されるコンデンサ容量が変化するとともに、波長短縮効果によりループアンテナ144の電気長が変化し、共振周波数を変化させることができる。即ち、ループアンテナ144の共振周波数を下げることができる。   When the dielectric plate 240 is not disposed near the loop antenna 144, the resonance frequency of the loop antenna 144 mainly includes the dielectric constant and thickness of the substrate 142, the length (circumferential length) of the loop antenna 144, and the gap. It is determined by the capacitor capacity of the part 148. When the dielectric plate 240 is brought into close contact with the array antenna panel 140, the capacitance of the capacitor formed in the gap portion 148 of the loop antenna 144 changes due to the dielectric constant of the dielectric plate 240, and the loop antenna 144 is reduced due to the wavelength shortening effect. The electrical length of the can be changed, and the resonance frequency can be changed. That is, the resonance frequency of the loop antenna 144 can be lowered.

さらに、ループアンテナ144のギャップ部148の近傍に金属板242を配置することによっても、ループアンテナ144の共振周波数を下げることができる。誘電体板240をアレイアンテナパネル140に密着させた状態で、誘電体板240の位置をずらせて、金属板242をループアンテナ144のギャップ部148に近づけるほど、ループアンテナ144の共振周波数は下がる(後述の実験結果参照)。   Furthermore, the resonant frequency of the loop antenna 144 can also be lowered by disposing the metal plate 242 in the vicinity of the gap portion 148 of the loop antenna 144. With the dielectric plate 240 in close contact with the array antenna panel 140, the resonance frequency of the loop antenna 144 decreases as the position of the dielectric plate 240 is shifted to bring the metal plate 242 closer to the gap portion 148 of the loop antenna 144 ( (See experimental results below).

図10を参照して、アレイアンテナパネル140に誘電体板を装着する機構、及び、共振周波数可変アンテナの共振周波数の調整方法に関して説明する。図10には、図7〜図9に示したのと同じ直交軸を表示している。アレイアンテナパネル140に誘電体板を装着する機構は、図4と同様に、支柱部400及び固定部404をそれぞれ同数(図10では4つ)備えている。ここでは、アレイアンテナパネル140と誘電体板とを密着させるので、図4に示したスペーサ402は使用しない。   With reference to FIG. 10, a mechanism for attaching a dielectric plate to array antenna panel 140 and a method for adjusting the resonance frequency of the resonance frequency variable antenna will be described. In FIG. 10, the same orthogonal axes as shown in FIGS. 7 to 9 are displayed. The mechanism for attaching the dielectric plate to the array antenna panel 140 includes the same number (four in FIG. 10) of the supporting column portions 400 and the fixing portions 404 as in FIG. Here, since the array antenna panel 140 and the dielectric plate are brought into close contact with each other, the spacer 402 shown in FIG. 4 is not used.

支柱部400をアレイアンテナパネル140の表面に固定する方法、支柱部400及び固定部404の機能、並びに、支柱部400及び固定部404によって誘電体板260をアレイアンテナパネル140に装着する方法等は、第1の実施の形態と同様である。但し、図4の誘電体板220には円形の穴222が形成されていたが、誘電体板260には、支柱部400が貫通可能な長穴262が形成されている点が、第1の実施の形態と異なる。   The method of fixing the column 400 to the surface of the array antenna panel 140, the function of the column 400 and the fixing unit 404, the method of attaching the dielectric plate 260 to the array antenna panel 140 by the column 400 and the fixing unit 404, etc. This is the same as in the first embodiment. However, although the circular hole 222 was formed in the dielectric plate 220 in FIG. 4, the first feature is that the dielectric plate 260 has a long hole 262 through which the support column 400 can pass. Different from the embodiment.

誘電体板260がアレイアンテナパネル140に装着された状態を図11に示す。長穴262により、アレイアンテナパネル140と誘電体板260との相対位置をY軸方向に変化させることができる。したがって、ギャップ部148と金属板242とのY軸方向の相対位置を変化させることができ、上記したようにループアンテナ144の共振周波数を調整することができる。図11は、金属板242がギャップ部148に対して、少し上(Y軸の負方向)にずれた状態を示す。金属板242をギャップ部148に対して適切な位置に配置し、固定部404を締付けることにより、アレイアンテナパネル140に誘電体板260を固定し、共振周波数を特定の値に固定することができる。   A state in which the dielectric plate 260 is attached to the array antenna panel 140 is shown in FIG. The long hole 262 can change the relative position between the array antenna panel 140 and the dielectric plate 260 in the Y-axis direction. Therefore, the relative position in the Y-axis direction between the gap portion 148 and the metal plate 242 can be changed, and the resonance frequency of the loop antenna 144 can be adjusted as described above. FIG. 11 shows a state in which the metal plate 242 is shifted slightly upward (in the negative direction of the Y axis) with respect to the gap portion 148. By disposing the metal plate 242 at an appropriate position with respect to the gap portion 148 and tightening the fixing portion 404, the dielectric plate 260 can be fixed to the array antenna panel 140, and the resonance frequency can be fixed to a specific value. .

上記では、アレイアンテナパネル140と誘電体板260とを密着させる場合を説明したが、これに限定されない。第1の実施の形態に関して説明したように、スペーサ402を用いて、アレイアンテナパネル140と誘電体板260とを所定の間隔をあけて配置してもよい。例えば、高さの異なる複数種類のスペーサを予め用意しておき、アレイアンテナパネル140と誘電体板260との間隔を調整し、さらに、金属板242とギャップ部148との面内方向(Y軸方向)の相対位置を調整することにより、各ループアンテナ144の共振周波数を調整して、目的とする値により精度よく合わせることができる。   Although the case where the array antenna panel 140 and the dielectric plate 260 are brought into close contact with each other has been described above, the present invention is not limited to this. As described with respect to the first embodiment, the array antenna panel 140 and the dielectric plate 260 may be arranged with a predetermined interval using the spacer 402. For example, a plurality of types of spacers having different heights are prepared in advance, the distance between the array antenna panel 140 and the dielectric plate 260 is adjusted, and the in-plane direction between the metal plate 242 and the gap portion 148 (Y-axis) By adjusting the relative position of the (direction), it is possible to adjust the resonance frequency of each loop antenna 144 so as to match the target value more accurately.

また、第1の実施の形態に関して説明したダイポールアンテナ124の共振周波数の調整方法は、ループアンテナ144に関しても同様に用いることができる。例えば、誘電率の異なる複数種類の誘電体板、及び、厚さの異なる複数の誘電体板を用意して、1枚又は複数枚の誘電体板を使用してループアンテナ144の共振周波数を調整してもよい。なお、この場合、金属板を備えた誘電体板は1枚あればよく、他の誘電体板は金属板が配置されている必要はない。   In addition, the method for adjusting the resonance frequency of the dipole antenna 124 described with respect to the first embodiment can be similarly used for the loop antenna 144. For example, a plurality of types of dielectric plates having different dielectric constants and a plurality of dielectric plates having different thicknesses are prepared, and the resonance frequency of the loop antenna 144 is adjusted using one or a plurality of dielectric plates. May be. In this case, the number of dielectric plates provided with a metal plate may be one, and the other dielectric plates need not be provided with metal plates.

上記では、1つのループアンテナ144の共振周波数の調整に1つの金属板242を使用する場合説明したが、これに限定されない。1つのループアンテナ144の共振周波数の調整に、例えば図12に示すように、複数の金属板を使用してもよい。図12では、ループアンテナ144のギャップ部に対応する、誘電体板280上の金属板配置領域282には、長さの異なる3つの金属板284、286、及び288が配置されている。この場合にも、Y軸方向に誘電体板280を移動させることによって、ループアンテナの共振周波数を変化させることができる。長さの異なる複数の金属板を配置することによって、ギャップ部の近傍に位置させる金属板の長さを変更することにより、ループアンテナの共振周波数を変化させることができる。したがって、共振周波数を調整するためのパラメータが増えるので、共振周波数をより精度よく目的の周波数に合わせることが可能になる。   Although the case where one metal plate 242 is used for adjusting the resonance frequency of one loop antenna 144 has been described above, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 12, a plurality of metal plates may be used for adjusting the resonance frequency of one loop antenna 144. In FIG. 12, three metal plates 284, 286, and 288 having different lengths are arranged in the metal plate arrangement region 282 on the dielectric plate 280 corresponding to the gap portion of the loop antenna 144. Also in this case, the resonance frequency of the loop antenna can be changed by moving the dielectric plate 280 in the Y-axis direction. By arranging a plurality of metal plates having different lengths, the resonance frequency of the loop antenna can be changed by changing the length of the metal plate positioned in the vicinity of the gap portion. Therefore, since the parameter for adjusting the resonance frequency increases, the resonance frequency can be adjusted to the target frequency with higher accuracy.

上記では、誘電体板240の金属板242が配置されていない面と、アレイアンテナパネル140のループアンテナ144が配置された面とが対向する場合を説明したが、これに限定されない。誘電体板240の金属板242が配置された面と、アレイアンテナパネル140のループアンテナ144が配置された面とが対向するように配置されて、共振周波数可変アンテナが形成されてもよい。その場合にも、上記と同様に、アレイアンテナパネル140及び誘電体板240の相対位置を面に沿って変化させること、アレイアンテナパネル140及び誘電体板240の間隔を変化させること等により、ループアンテナ144の共振周波数を変化させることができる。   Although the case where the surface of the dielectric plate 240 where the metal plate 242 is not disposed and the surface of the array antenna panel 140 where the loop antenna 144 is disposed is described above, the present invention is not limited to this. The resonant frequency variable antenna may be formed by disposing the surface of the dielectric plate 240 on which the metal plate 242 is disposed and the surface of the array antenna panel 140 on which the loop antenna 144 is disposed. Even in such a case, similarly to the above, the relative position of the array antenna panel 140 and the dielectric plate 240 is changed along the surface, the interval between the array antenna panel 140 and the dielectric plate 240 is changed, and the like. The resonance frequency of the antenna 144 can be changed.

上記では、アレイアンテナパネルに円形のループアンテナを配置する場合を説明したが、これに限定されない。アンテナを形成する電気導体が、給電部以外の所定位置(定常波を形成可能な位置)にギャップを有し、電気導体の全体的形状が環状であればよく、円形以外のループアンテナであってもよい。例えば、矩形又は矩形に近い形状のループアンテナを使用してもよい。また、1周のループアンテナ以外に、RFIDチップに使用されるアンテナのように複数周のループアンテナを使用してもよい。   Although the case where a circular loop antenna is arranged on the array antenna panel has been described above, the present invention is not limited to this. The electric conductor that forms the antenna may have a gap at a predetermined position (position where a standing wave can be formed) other than the feeding portion, and the entire shape of the electric conductor may be an annular shape. Good. For example, a loop antenna having a rectangular shape or a shape close to a rectangular shape may be used. In addition to a loop antenna having a single turn, a loop antenna having a plurality of turns, such as an antenna used for an RFID chip, may be used.

上記では、複数のアンテナ(ダイポールアンテナ又はループアンテナ)が、同じ方向を向くように格子状に配列される場合を説明したが、これに限定されない。アンテナの向き及びアンテナ相互の配置は、各アンテナの共振周波数が影響を受けず、リード部に整流部102を接続することができ、整流部102から合成部104に直流電圧(直流電流)を伝送する配線を適切に配置することができる配置であればよい。例えば、図2又は図7において、偶数番目の列(Y軸方向)のアンテナの位置を、奇数番目の列のアンテナに対して、列方向に隣接するアンテナの間隔の1/2だけずらして配列してもよい。また、図2又は図7において、偶数番目の行(X軸方向)のアンテナの位置を、奇数番目の行のアンテナに対して、行方向に隣接するアンテナの間隔の1/2だけずらして配列してもよい。また、図2において、一部のアンテナを、列方向に反転させて配置してもよい。また、図7において、一部のアンテナを、行方向に反転させて配置してもよい。   In the above description, a case where a plurality of antennas (dipole antennas or loop antennas) are arranged in a lattice shape so as to face the same direction is described, but the present invention is not limited to this. The antenna orientation and the mutual arrangement of the antennas are not affected by the resonance frequency of each antenna, and the rectifier 102 can be connected to the lead portion, and a DC voltage (DC current) is transmitted from the rectifier 102 to the synthesizer 104. Any arrangement can be used as long as the wiring to be arranged can be appropriately arranged. For example, in FIG. 2 or FIG. 7, the positions of the antennas in the even-numbered columns (Y-axis direction) are shifted from the antennas in the odd-numbered columns by ½ of the interval between adjacent antennas in the column direction. May be. Also, in FIG. 2 or FIG. 7, the positions of the antennas in the even-numbered rows (X-axis direction) are shifted from the antennas in the odd-numbered rows by a half of the spacing between the adjacent antennas in the row direction. May be. In FIG. 2, some of the antennas may be arranged so as to be inverted in the column direction. Further, in FIG. 7, some antennas may be arranged by being inverted in the row direction.

上記では、アレイアンテナパネルを構成するアンテナが、ダイポールアンテナ又はループアンテナである場合を説明したが、これに限定されない。即ち、アレイアンテナパネルは、同じ共振周波数を有する、同じ形状のアンテナにより構成されていればよい。   Although the case where the antenna which comprises an array antenna panel is a dipole antenna or a loop antenna was demonstrated above, it is not limited to this. That is, the array antenna panel only needs to be composed of antennas having the same resonance frequency and the same shape.

上記では、誘電体板が、穴等が形成されていない一様な平板である場合について説明したが、これに限定されない。軽量化するために、アンテナに重ならない部分に穴をあけた誘電体板、又は、アンテナに重ならない部分の厚さを薄くした誘電体板等であってもよい。基板についても、同様である。一般に、波長短縮効果の大きさは、アンテナを形成する金属の近傍の電界が集中する付近に存在する誘電体に依存する。このため、アンテナを形成する金属からある程度離れた部分(十分離れた部分であることが好ましい)の誘電体板の一部に穴をあけても、波長短縮効果にはあまり影響がなく、共振周波数の調整機能を保つことができる。これによって、誘電体板の軽量化、及び材料の節約が可能となる。   In the above description, the case where the dielectric plate is a uniform flat plate in which no hole or the like is formed has been described. However, the present invention is not limited to this. In order to reduce the weight, a dielectric plate in which a hole is not formed so as not to overlap with the antenna, or a dielectric plate in which the thickness of a portion not overlapping with the antenna is thinned may be used. The same applies to the substrate. In general, the magnitude of the wavelength shortening effect depends on the dielectric existing in the vicinity of the electric field in the vicinity of the metal forming the antenna. For this reason, even if a hole is made in a part of the dielectric plate that is a part away from the metal forming the antenna (preferably a part far enough away), the wavelength shortening effect is not significantly affected, and the resonance frequency The adjustment function can be kept. This makes it possible to reduce the weight of the dielectric plate and save material.

上記では、誘電体板及び基板が平板である場合を説明したがこれに限定されない。誘電体板及び基板を密着させることができる形状であればよく、例えば、誘電体板及び基板の接する面が、単一の曲率の面、又は複数の曲率の面で構成された面等であってもよい。そのような形状であっても、誘電体板及び基板の間隔を調整することにより、各アンテナの共振周波数を同じ値に設定することができる。   Although the case where the dielectric plate and the substrate are flat plates has been described above, the present invention is not limited to this. The shape is sufficient as long as the dielectric plate and the substrate can be brought into close contact with each other. For example, the surface in contact with the dielectric plate and the substrate is a single curvature surface or a surface composed of a plurality of curvature surfaces. May be. Even in such a shape, the resonance frequency of each antenna can be set to the same value by adjusting the distance between the dielectric plate and the substrate.

上記では、誘電体板が1種類の単体又は混合物で一様に形成される場合を説明したが、これに限定されない。誘電体板は、液体又はゾル状物質を外形が板状の容器に収容した構造体であってもよい。また、誘電体板は、ゲル状物質を2枚のフィルム等で挟んだ構造体等であってもよい。   In the above description, the case where the dielectric plate is uniformly formed of one kind of single substance or mixture has been described, but the present invention is not limited to this. The dielectric plate may be a structure in which a liquid or sol-like substance is housed in a plate-like container. The dielectric plate may be a structure in which a gel material is sandwiched between two films or the like.

なお、共振周波数可変アンテナの設置場所及び設置方法は任意であり、共振周波数可変アンテナを単独で設置することができる。また、例えば、建築物の壁面(外壁面、屋根、室内の壁面、又は天井等)に設置してもよい。共振周波数可変アンテナを、壁面内に埋込んでもよい。共振周波数可変アンテナを、壁面を形成するためのパネルと一体に形成してもよい。   In addition, the installation location and installation method of a resonant frequency variable antenna are arbitrary, and a resonant frequency variable antenna can be installed independently. For example, you may install in the wall surface (outside wall surface, roof, indoor wall surface, or ceiling etc.) of a building. The resonant frequency variable antenna may be embedded in the wall surface. The resonant frequency variable antenna may be formed integrally with a panel for forming the wall surface.

以下に、シミュレーション結果及び実験結果を示し、本発明の有効性を示す。   Below, simulation results and experimental results are shown to show the effectiveness of the present invention.

ダイポールアンテナの共振周波数に関して、数値計算によるシミュレーションを行なった。図13に示すように、2つの金属板180及び182からなるダイポールアンテナが基板の表面に配置され、その基板に平行に誘電体板が配置された状態(誘電体板は、ダイポールアンテナが配置された面の側に配置される)を仮定して、入力信号の周波数を所定範囲で変化させて、給電部(金属板180及び182が相互に近接する部分)における反射率(dB)を計算した。反射率|S11|は、入射信号強度で反射信号強度を除して得られる値である。|S11|が小さいほど、給電部に入射した信号が反射されずに通過することになる。これは、アンテナを受信に使用する場合も同じである。   A numerical simulation was performed on the resonant frequency of the dipole antenna. As shown in FIG. 13, a dipole antenna composed of two metal plates 180 and 182 is disposed on the surface of the substrate, and a dielectric plate is disposed in parallel to the substrate (the dipole antenna is disposed on the dielectric plate). The reflectance (dB) at the power feeding part (the part where the metal plates 180 and 182 are close to each other) was calculated by changing the frequency of the input signal within a predetermined range. . The reflectance | S11 | is a value obtained by dividing the reflected signal intensity by the incident signal intensity. As | S11 | is smaller, the signal incident on the power feeding section passes without being reflected. This is the same when the antenna is used for reception.

ダイポールアンテナは、金属板180及び182の幅wが10mm、間隔gが10mm、全体長Lが230.7mmであるとした。基板は、比誘電率3.5、1辺の長さ300mm、厚さ0.75mmの正方形の平板であるとした。誘電体板は、比誘電率9.8、1辺の長さ300mm、厚さ0.75mmの正方形の平板であるとした。   In the dipole antenna, the metal plates 180 and 182 have a width w of 10 mm, a gap g of 10 mm, and an overall length L of 230.7 mm. The substrate was a square flat plate having a relative dielectric constant of 3.5, a side length of 300 mm, and a thickness of 0.75 mm. The dielectric plate was assumed to be a square flat plate having a relative dielectric constant of 9.8, a side length of 300 mm, and a thickness of 0.75 mm.

基板単独(誘電体板なし)の場合、及び、基板と誘電体板との間隔(対向する2つの面間の距離)を0〜10mmの範囲で、2mm間隔で変化させた場合において、0.3〜0.7GHzの周波数範囲で、反射率|S11|を計算した。その結果を図14に示す。何れの場合においても、反射率|S11|は、ある周波数で極小値をとるように変化する。反射率|S11|が極小値になるときの周波数が共振周波数である。   In the case of a single substrate (without a dielectric plate), and when the interval between the substrate and the dielectric plate (distance between two opposing surfaces) is changed in the range of 0 to 10 mm at intervals of 2 mm, 0. The reflectance | S11 | was calculated in the frequency range of 3 to 0.7 GHz. The result is shown in FIG. In any case, the reflectance | S11 | changes so as to take a minimum value at a certain frequency. The frequency at which the reflectance | S11 | becomes the minimum value is the resonance frequency.

表1に、基板と誘電体板との間隔に対応させて、グラフから得られた共振周波数を示す。   Table 1 shows the resonance frequencies obtained from the graph in correspondence with the distance between the substrate and the dielectric plate.

Figure 0006150329
表1から分かるように、ダイポールアンテナの共振周波数は、近くに誘電体板がない状態が最も高く、誘電体板を基板(ダイポールアンテナ)に近づけるにしたがって単調に低下し、誘電体板と基板とが密着した状態において最も低くなることが分かる。
Figure 0006150329
As can be seen from Table 1, the resonance frequency of the dipole antenna is highest when there is no dielectric plate nearby, and decreases monotonously as the dielectric plate approaches the substrate (dipole antenna). As can be seen from FIG.

したがって、アレイアンテナを構成する、ダイポールアンテナ、基板、及び誘電体板を用いて、予めシミュレーション又は実験により、基板及び誘電体板との間隔に対応する共振周波数を取得しておけば、アレイアンテナを設置する場所で、共振周波数を所望の値に容易に設定することができる。   Therefore, if the resonance frequency corresponding to the distance between the substrate and the dielectric plate is obtained in advance by simulation or experiment using the dipole antenna, the substrate, and the dielectric plate constituting the array antenna, the array antenna can be used. The resonance frequency can be easily set to a desired value at the installation location.

なお、アレイアンテナの設置場所によってアレイアンテナの周囲環境が異なるので、このような調整方法では、十分でない場合がある。その場合には、目的の共振周波数に粗く調整した後、さらに、アンテナの受信信号強度をモニターしながら、基板と誘電体板との間隔を微調整すれば、最も効率的に電波エネルギーを回収できるように、アレイアンテナを調整することができる。   In addition, since the surrounding environment of an array antenna changes with the installation location of an array antenna, such an adjustment method may not be enough. In that case, radio wave energy can be recovered most efficiently if the distance between the substrate and the dielectric plate is finely adjusted after coarse adjustment to the target resonance frequency and further monitoring the received signal strength of the antenna. Thus, the array antenna can be adjusted.

ループアンテナの共振周波数に関して実験を行なった。図15に示すように、銅箔のループアンテナ162を表面に配置した基板160と、銅箔片302を表面に配置した誘電体板300とを密着させて、ループアンテナ162に接続した端子170及び172を介して、信号の反射率を測定した。   Experiments were conducted on the resonant frequency of the loop antenna. As shown in FIG. 15, a substrate 160 having a copper foil loop antenna 162 disposed on the surface thereof and a dielectric plate 300 having a copper foil piece 302 disposed on the surface thereof are brought into close contact, and terminals 170 connected to the loop antenna 162 and The signal reflectivity was measured via 172.

ループアンテナは、幅wが10mm、幅の中央を通る円の半径rが97mm、ギャップ長gが5mmである。銅箔片302は、長さ20mm、幅10mmである。基板160及び誘電体板300は何れも、比誘電率3.5、厚さ0.75mmである。   The loop antenna has a width w of 10 mm, a radius r of a circle passing through the center of the width of 97 mm, and a gap length g of 5 mm. The copper foil piece 302 has a length of 20 mm and a width of 10 mm. Each of the substrate 160 and the dielectric plate 300 has a relative dielectric constant of 3.5 and a thickness of 0.75 mm.

ループアンテナ162を配置した基板160単独(誘電体板300なし)の場合、及び、基板160と誘電体板300との相対位置を変化させた場合において、端子170及び172を介して高周波信号を入力し、その反射信号を測定して反射率を求めた。入力信号の周波数は、0.3〜0.9GHzの範囲で変化させた。   In the case of the substrate 160 having the loop antenna 162 alone (without the dielectric plate 300) and when the relative position between the substrate 160 and the dielectric plate 300 is changed, a high frequency signal is input via the terminals 170 and 172. The reflectance was obtained by measuring the reflected signal. The frequency of the input signal was changed in the range of 0.3 to 0.9 GHz.

測定結果の反射率|S11|を図16に示す。破線のグラフが実測結果である。実線のグラフは、実験条件と同じ条件で数値計算によって得られたシミュレーション結果である。   The reflectance | S11 | of the measurement results is shown in FIG. The broken line graph is the actual measurement result. The solid line graph is a simulation result obtained by numerical calculation under the same conditions as the experimental conditions.

図16の右端の破線のグラフは、ループアンテナ162を配置した基板160単独(誘電体板300なし)の場合に得られた結果である。左端の破線のグラフは、図15のように、銅箔片302が、ループアンテナ162のギャップ部に最も近く位置した状態で得られた結果である。中央の破線のグラフは、図17に示すように、銅箔片302の下端が、ギャップ部の上端に位置した状態で得られた結果である。   The broken line graph at the right end of FIG. 16 is a result obtained in the case of the substrate 160 alone (without the dielectric plate 300) on which the loop antenna 162 is arranged. The broken line graph at the left end is a result obtained in a state where the copper foil piece 302 is positioned closest to the gap portion of the loop antenna 162 as shown in FIG. The broken line graph in the center is a result obtained in a state where the lower end of the copper foil piece 302 is positioned at the upper end of the gap portion as shown in FIG.

図16から、何れの場合においても、反射率|S11|は、ある周波数で極小値をとるように変化することが分かる。そして、反射率|S11|が極小値になるときの周波数である共振周波数は、近くに誘電体板がない状態が最も高く、誘電体板を基板(ループアンテナ)に密着させると低下し、その状態で銅箔片302をギャップ部に近づけるとさらに低くなることが分かる。即ち、図17の状態から、ギャップ部と銅箔片とが重なる部分の面積が大きくなるように、銅箔片302を移動させると、ループアンテナ162の共振周波数は単調に減少し、図15の状態において最小となる。   FIG. 16 shows that in any case, the reflectance | S11 | changes so as to take a minimum value at a certain frequency. The resonance frequency, which is the frequency at which the reflectance | S11 | becomes the minimum value, is highest when there is no dielectric plate nearby, and decreases when the dielectric plate is brought into close contact with the substrate (loop antenna). It can be seen that when the copper foil piece 302 is brought closer to the gap portion in this state, it is further lowered. That is, when the copper foil piece 302 is moved from the state of FIG. 17 so that the area of the portion where the gap portion and the copper foil piece overlap is increased, the resonance frequency of the loop antenna 162 decreases monotonously. Minimal in state.

なお、図16に示したように、実験結果によって得られる共振周波数は、シミュレーションによってほぼ再現可能である。   As shown in FIG. 16, the resonance frequency obtained by the experimental result can be substantially reproduced by simulation.

以上のように、ループアンテナによってアレイアンテナを構成する場合にも、ループアンテナ、基板、誘電体板、及び金属板を用いて、予め実験又はシミュレーションにより、金属板とギャップ部との相対位置に応じた共振周波数を取得しておけば、アレイアンテナを設置する場所で、共振周波数を所望の値に容易に設定することができる。   As described above, even when an array antenna is configured by a loop antenna, the loop antenna, the substrate, the dielectric plate, and the metal plate are used, and in accordance with the relative position between the metal plate and the gap portion through experiments or simulations in advance. If the resonance frequency is acquired, the resonance frequency can be easily set to a desired value at the place where the array antenna is installed.

今回開示された実施の形態は単に例示であって、本発明が上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。   The embodiment disclosed herein is merely an example, and the present invention is not limited to the above-described embodiment. The scope of the present invention is indicated by each claim of the claims after taking into account the description of the detailed description of the invention, and all modifications within the meaning and scope equivalent to the wording described therein are included. Including.

100 アンテナ
102 整流部
104 合成部
106 出力部
108 負荷
120、140 アレイアンテナパネル
122、142、160 基板
124 ダイポールアンテナ
126、146 リード部
144、162 ループアンテナ
148 ギャップ部
170、172 端子
180、182 金属板
200、220、240、260、280、300 誘電体板
222 穴
242、284、286、288 金属板
262 長穴
282 金属板配置領域
302 銅箔片
400 支柱部
402 スペーサ
404 固定部
420 支持部
422 基部
424 第1側部
426 第2側部
428、430 スリット
100 antenna 102 rectifier 104 synthesizer 106 output 108 load 120, 140 array antenna panel 122, 142, 160 substrate 124 dipole antenna 126, 146 lead 144, 162 loop antenna 148 gap 170, 172 terminals 180, 182 metal plate 200, 220, 240, 260, 280, 300 Dielectric plate 222 Holes 242, 284, 286, 288 Metal plate 262 Long hole 282 Metal plate placement area 302 Copper foil piece 400 Supporting part 402 Spacer 404 Fixing part 420 Supporting part 422 Base 424 First side portion 426 Second side portion 428, 430 Slit

Claims (7)

電磁波エネルギーの回収に使用される共振周波数可変アンテナであって、
誘電体で形成され、複数の同じ形状のアンテナが一方の面に配置された第1の板状体と、
誘電体で形成され、前記第1の板状体の前記一方の面の側に配置された第2の板状体と、
前記第1の板状体の前記一方の面に対向する前記第2の板状体の一方の面、及び前記第1の板状体の前記一方の面の間隔が一定になるように、前記第1の板状体及び前記第2の板状体を保持する保持手段とを備え
前記アンテナは、ギャップを有するループアンテナであり、
前記第2の板状体は、前記第2の板状体の前記一方の面又は他方の面における、複数の前記ギャップの各々に対応する位置に金属板を有し、
前記第1の板状体及び前記第2の板状体は平板状であり、
前記保持手段は、前記第1の板状体の前記一方の面に沿って前記第2の板状体を変位させる第1の調整手段を備える、共振周波数可変アンテナ。
A resonant frequency variable antenna used for collecting electromagnetic energy,
A first plate-like body formed of a dielectric and having a plurality of antennas having the same shape arranged on one surface;
A second plate formed of a dielectric and disposed on the one surface side of the first plate;
The one surface of the second plate-like body facing the one surface of the first plate-like body and the distance between the one surface of the first plate-like body are constant. Holding means for holding the first plate-like body and the second plate-like body ,
The antenna is a loop antenna having a gap;
The second plate has a metal plate at a position corresponding to each of the plurality of gaps on the one surface or the other surface of the second plate.
The first plate and the second plate are flat.
The holding means comprises a variable resonance frequency antenna comprising first adjusting means for displacing the second plate-like body along the one surface of the first plate-like body .
前記保持手段は、前記間隔を変化させる第の調整手段をさらに備える、請求項1に記載の共振周波数可変アンテナ。 Said holding means further comprises a second adjusting device for changing the spacing, the resonance frequency variable antenna according to claim 1. 前記第1の板状体及び前記第2の板状体は、平板状であり、相互に密着して配置される、請求項1又は2に記載の共振周波数可変アンテナ。 Said first plate body and said second plate-like member is a flat plate shape, is disposed in close contact with each other, the resonance frequency variable antenna according to claim 1 or 2. 前記第1の板状体及び前記第2の板状体はそれぞれ、1種類の単体又は混合物により一様に形成された、厚さが一定の平板である、請求項1からの何れか1項に記載の共振周波数可変アンテナ。 Each of said first plate body and said second plate-like body, one alone or a mixture by which is uniformly formed, a flat plate thickness is constant, any one of claims 1 to 3 1 The resonance frequency variable antenna according to item. 前記第2の板状体に代替される、誘電率又は厚さが前記第2の板状体と異なる第3の板状体をさらに備える、請求項1からの何れか1項に記載の共振周波数可変アンテナ。 Wherein is replaced by the second plate-like member, the dielectric constant or thickness further comprises a third plate member which is different from the second plate-like member, according to any one of claims 1 4 Resonant frequency variable antenna. 請求項1からの何れかの共振周波数可変アンテナと、
複数の前記アンテナの各々に1対1に接続され、前記アンテナと電磁波との相互作用により生成された交流信号を整流して出力する整流手段と、
複数の前記整流手段の出力信号を合成して出力する合成手段とを備える、電磁波エネルギー回収装置。
A resonant frequency variable antenna according to any one of claims 1 to 5 ,
Rectifying means connected to each of the plurality of antennas in a one-to-one relationship and rectifying and outputting an AC signal generated by the interaction between the antenna and an electromagnetic wave;
An electromagnetic wave energy recovery device comprising: a combining unit that combines and outputs output signals of the plurality of rectifying units.
誘電体で形成され、ギャップを有する複数の同じ形状のループアンテナが一方の面に配置された平板状の第1の板状体と、前記第1の板状体の前記一方の面の側に配置され、誘電体で形成され、且つ、複数の前記ギャップの各々に対応する金属板を何れか一方の面に配置された平板状の第2の板状体とを備え、電磁波エネルギーの回収に使用される共振周波数可変アンテナの調整方法であって、
前記第1の板状体の前記一方の面に沿って前記第2の板状体を変位させるステップを含む、共振周波数可変アンテナの調整方法。
A flat plate-like first plate body formed of a dielectric material and having a gap and having a plurality of loop antennas having the same shape arranged on one surface, and on the one surface side of the first plate material A plate-like second plate-like member that is disposed, formed of a dielectric material, and arranged on one of the surfaces of a metal plate corresponding to each of the plurality of gaps, for collecting electromagnetic energy A method for adjusting a resonant frequency variable antenna used,
A method for adjusting a resonant frequency variable antenna, comprising: displacing the second plate-like body along the one surface of the first plate-like body.
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