JP6406167B2 - パッチアレイアンテナおよび送電システム - Google Patents

Description

本発明は、複数のアンテナ素子が並べられて成るパッチアレイアンテナ、およびパッチアレイアンテナを備える送電システムに関する。

平面アンテナにおいて、単一のアンテナ素子を同一面に並べて配置して高い指向性を実現したパッチアレイアンテナがある。パッチアレイアンテナは一般的に知られた半導体製造プロセスを用いて比較的安価に且つ大量に生産することが可能であるうえ、平面という形状特性から狭所への設置が可能である。したがって、近年、例えば車両や衛星などの移動体に供される通信用のアンテナあるいはレーダーとして注目されている。

ところで、特許文献１記載の送電装置のように、非接触による電力伝送が研究されている。非接触による電力伝送は送電のためのワイヤーハーネスを不要とすることができ、送電システムの重量の軽減やコストダウンに有利である。

特開２０１２−１７５７９８号公報

特許文献１記載の送電装置は、電力を送電する送電部と、パラメータ情報を通信する通信部がそれぞれ独立した通信装置として機能している。このような送電装置では、送電に用いられる無線機と、通信に用いられる無線機とを別個に用意しなければならず、限られた空間に無線機を配置する場合の妨げとなっていた。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、送電とデータの通信の両方を可能としつつ省スペース化が可能なパッチアレイアンテナを提供すること、ならびに、該パッチアレイアンテナを備える送電システムを提供することを目的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明は、基板（１０）と、複数のアンテナ素子（１１）とを備え、複数のアンテナ素子が基板上に配列したパッチアレイアンテナであって、各々のアンテナ素子に対応して設けられ、アンテナ素子の受電量をそれぞれ計測する複数の電力計（１３）と、アンテナ素子が受信した通信用電波に含まれる情報を処理する通信モジュール（１４）と、電力計に接続されアンテナ素子の受電量に基づいて、電力計および通信モジュールと、アンテナ素子と、の間の相互接続のオンオフを制御する制御部（１５）と、をさらに備え、制御部は、複数のアンテナ素子のうち受電量が相対的に少ないアンテナ素子を通信モジュールに接続し、残りのアンテナ素子を電力計に接続することを特徴としている。

これによれば、ひとつのパッチアレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子のうち、一部を通信用のアンテナに割り当て、残りを送電用のアンテナに割り当てることができる。このため、単一のパッチアレイアンテナにおいて、送電とデータの通信の両方を行うことができる。したがって、アンテナ設置の際の省スペース化を実現することができる。

また、開示された別の発明は、上記パッチアレイアンテナを備える受電アンテナ（１００）と、受電アンテナと対をなし、複数のアンテナ素子が配列して成る送電アンテナ（２００）と、を備えることを特徴とする送電システムであり、送電アンテナを構成する複数のアンテナ素子のうち、少なくとも一つが通信用電波を出力することが好ましい。

これによれば、送電とデータの通信の両方を、一対のパッチアレイアンテナだけで行うことができるので、受電アンテナと送電アンテナのいずれもが省スペース化の効果を奏する。

第１実施形態に係る送電システムの概略構成を示すブロック図である。 送受電およびデータ通信に用いる電波におけるアンテナ利得スペクトルと、周波数フィルタの透過特性を示す図である。 送電システムの動作を示すフロー図である。 第２実施形態に係る送電アンテナの概略構成を示すブロック図である。 送電システムの動作を示すフロー図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。

（第１実施形態）
最初に、図１および図２を参照して、本実施形態に係る送電システムの概略構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態における送電システム１０００は、受電アンテナ１００と送電アンテナ２００とを備えた非接触電力伝送システムである。この送電システム１０００は送電アンテナ２００から受電アンテナ１００へ無線方式による電力の供給を行うシステムであると同時に、後述するように同一のアンテナ１００，２００との間でデータの通信を行う。

図１に示す受電アンテナ１００に接続される負荷とは、例えば車載の圧力センサや温度センサである。また、送電アンテナ２００に接続される電源は、例えば車載のバッテリやソーラーパネルである。すなわち、この送電システム１０００においては、電源から供給されるエネルギーが電磁波（電波）に変換されて送電アンテナ２００から受電アンテナ１００に出力され、受電アンテナ１００が受信した電磁波がふたたびエネルギーに変換されて負荷に供給されている。

同時に、受電アンテナ１００および送電アンテナ２００にそれぞれ接続された外部ＥＣＵの間で電波によるデータ通信が可能になっている。このような送電システム１０００は、例えばエンジンルーム内に配置されたバッテリとセンサとをワイアレスで通信可能かつ給電可能に相互に接続するものである。

以下、受電アンテナ１００および送電アンテナ２００の構成について説明する。

本実施形態における受電アンテナ１００は、図１に示すように、基板１０と基板１０上に規則正しく配列したアンテナ素子１１と、を備えている。アンテナ素子１１は例えば銅製であり、所定の形状にパターニングされている。アンテナ素子１１は基板１０上に例えば４×４の行列状に配置されており、パッチアレイアンテナを構成している。図１においてはそのうち４つのアンテナ素子１１ａ〜１１ｄを図示している。アンテナ素子１１は後述の送電アンテナ２００が送信する送電用電波を受信して電力を負荷に供給するとともに、データ通信用の通信用電波を受信可能になっている。アンテナ素子１１の形状や大きさ、隣り合うアンテナ素子１１との間隔および配線パターンは、この送電システム１０００が用いられる状況に応じて最適化されているものとし、ここでは詳細の説明を省略する。

さらに受電アンテナ１００は、三路スイッチＳＷ、整流回路１２、電力計１３、受電側通信モジュール１４および制御部１５を備えている。

三路スイッチＳＷは各アンテナ素子１１に接続されている。三路スイッチＳＷはアンテナ素子１１の接続先を整流回路１２あるいは受電側通信モジュール１４のいずれかに切り替えるスイッチであり、一般的に知られたリレーを採用しても良いし、半導体基板上にＸＯＲゲートを構成することで実現しても良い。なお、図１においては、アンテナ素子１１ａ〜１１ｄに三路スイッチＳＷ１〜ＳＷ４がそれぞれ対応している。

整流回路１２は、三路スイッチＳＷを介して、各アンテナ素子１１にそれぞれ接続されている。三路スイッチＳＷはアンテナ素子１１が電波を受けて生じる電流を整流する回路であり、一般的に知られた回路として構成することができる。

電力計１３は、整流回路１２の後段に取り付けられ、対応した各アンテナ素子１１が受電した受電量を計測している。電力計１３も一般的に知られたものを採用することができるので、回路に関する詳しい説明を省略する。すべての電力計１３は後述する制御部１５に通信可能に接続されており、対応するアンテナ素子１１が受電した受電量を制御部１５に対して出力している。センサ等の負荷は、三路スイッチＳＷ、整流回路１２および電力計１３を介してアンテナ素子１１に接続されつつ電力が供給されている。

受電側通信モジュール１４は、三路スイッチＳＷを介してすべてのアンテナ素子１１に接続されている。三路スイッチＳＷは、アンテナ素子１１を整流回路１２と受電側通信モジュール１４のいずれとを接続するかを切り替えるスイッチであり、アンテナ素子１１が整流回路１２に接続されている場合、受電側通信モジュール１４はアンテナ素子１１との接続が切断されている。逆にいえば、アンテナ素子１１が受電側通信モジュール１４に接続されている場合、整流回路１２はアンテナ素子１１との接続が切断されている。

受電側通信モジュール１４とアンテナ素子１１とが接続されているとき、受電側通信モジュール１４は、アンテナ素子１１が受信した通信用電波に含まれる情報を処理して外部のＥＣＵに出力している。なお、本実施形態における受電側通信モジュール１４は、単体のモジュールとして構成され、すべてのアンテナ素子１１から延びた配線がひとつの受電側通信モジュール１４に入力されている。受電側通信モジュール１４が特許請求の範囲に記載の通信モジュールに相当する。

制御部１５は三路スイッチＳＷのオンオフを制御している。具体的には、電力計１３により計測される各アンテナ素子１１に対応する受電量に基づいて、アンテナ素子１１の接続先を、整流回路１２と受電側通信モジュール１４とで切り替えている。制御部１５はすべての電力計１３と通信可能に接続され、電力計１３により計測された各アンテナ素子１１の受電量を保持する。そして、すべてのアンテナ素子１１のうち、最も受電量が少ないアンテナ素子１１に対応する三路スイッチＳＷについて、アンテナ素子１１の接続先を受電側通信モジュール１４に設定する。一方、残りのアンテナ素子１１の接続先は整流回路１２に接続する。

これにより、受電アンテナ１００にあっては、各アンテナ素子１１の受電量が計測された所定条件において、最も受電量が少ないアンテナ素子１１は受電側通信モジュール１４に接続されて通信用アンテナとして機能する。残りのアンテナ素子１１は整流回路１２や電力計１３を介して負荷に接続されて送電に供される。図１においてはアンテナ素子１１ｄに接続された三路スイッチＳＷ４が受電側通信モジュール１４側にオンされており、アンテナ素子１１ａ〜１１ｃに接続された三路スイッチＳＷ１〜３が整流回路１２側にオンされている。つまり、アンテナ素子１１ｄが通信用アンテナとして機能している。

一方、本実施形態における送電アンテナ２００は、図１に示すように、基板２０と基板２０上に規則正しく配列したアンテナ素子２１と、を備えている。アンテナ素子２１は例えば銅製であり、所定の形状にパターニングされている。アンテナ素子２１は基板２０上に例えば４×４の行列状に配置されており、パッチアレイアンテナを構成している。図１においてはそのうち４つのアンテナ素子２１ａ〜２１ｄを図示している。アンテナ素子２１は受電アンテナ１００に向けて送電用電波を送信して電力を非接触で供給するとともに、データ通信用の通信用電波を送信可能になっている。アンテナ素子２１の形状や大きさ、隣り合うアンテナ素子２１との間隔および配線パターンは、この送電システム１０００が用いられる状況に応じて最適化されているものとし、ここでは詳細の説明を省略する。

なお、本実施形態における送電アンテナ２００では、送電用電波を出力するアンテナ素子２１は固定であり、図１に示すアンテナ素子２１ａ〜２１ｃが送電用のアンテナ素子２１に割り当てされている。換言すれば、通信用電波を出力するアンテナ素子２１も固定であって、図１に示すアンテナ素子２１ｄがデータ通信用のアンテナ素子２１に割り当てられている。

送電アンテナ２００は、発振器２２、アンプ２３、送電側通信モジュール２４および周波数フィルタ２５を備えている。

発振器２２はバッテリ等の電源に接続され、所定の周波数Ｆでアンテナ利得が最大値となる高周波を生成している。発振器２２は一般的に知られた種々の発振器を採用することができる。例えば水晶振動子やセラミック発振子を利用して発振させる固体振動型の発振器を用いても良いし、ＣＲ回路やＬＣ回路により発振を実現しても良い。発振周波数は送電システム１０００の用途によって適宜設定されるべきであるが、例えばＳバンドのマイクロ波を採用する場合には、Ｆ≒２．４５ＧＨｚである。

アンプ２３は発振器２２に接続され、発振された電源電圧を増幅している。増幅された電圧はアンテナ素子２１ａ〜２１ｃに入力され、送電用電波としてアンテナ素子２１から出力される。

一方、アンテナ素子２１ｄには周波数フィルタ２５を介して送電側通信モジュール２４が接続されている。送電側通信モジュール２４は、図１に示すように、外部ＥＣＵに接続されており、アンテナ素子２１ｄから出力すべき通信用電波に重畳させるデータを生成している。送電側通信モジュール２４により生成されたデータは、周波数フィルタ２５において、発振器２２により発振した電圧に重畳された後にアンテナ素子２１ｄに入力され、通信用電波として出力される。

ここで、周波数フィルタ２５は、発振器２２が規定するアンテナ利得が最大となる周波数Ｆを除く周波数のいずれかを抽出するナローバンドフィルタの機能を有している。具体的には、図２に示すように、発振器２２により生成される信号のスペクトルは、周波数Ｆをアンテナ利得のピークをとる周波数としつつ裾を引くような形状となる。すなわち、周波数Ｆを中心にアンテナ利得が比較的高い周波数が存在する。送電用電波には利得が最大となる周波数Ｆを用いるが、通信用電波としては、図２に示す通史可能利得以上を確保できればよいから、周波数の下限Ｘ以上、上限Ｙ以下であれば良い。周波数フィルタ２５は、周波数Ｆを除く、Ｘ以上Ｙ以下の所定の周波数を選択的に透過させるナローバンドフィルタである。送電側通信モジュール２４によって生成された通信用のデータは、周波数フィルタ２５によって所定周波数に設定された通信用電波に重畳してアンテナ素子２１から出力される。

次に、図３を参照して、本実施形態にかかる送電システム１０００の動作フローについて説明する。

まず、図３に示すように、ステップＳ１０が実行される。ステップＳ１０は、送電アンテナ２００が例えばＳバンドの送電用電波を、アンテナ素子２１ｄを除くすべてのアンテナ素子２１から出力するステップである。

次いで、ステップＳ１１が実行される。ステップＳ１１は、受電アンテナ１００における制御部１５が、送電アンテナ２００から送電終了の旨を通知する送電終了通知を受信しているか否かを判定するステップである。送電アンテナ２００がデータ通信用のアンテナ素子２１ｄから送電終了通知を出力している場合はステップＳ１１においてＹＥＳ判定となる。この場合、送電アンテナ２００は送電用電波の出力を停止して本フローは終了する。

一方、ＮＯ判定の場合はステップＳ１２が実行される。ステップＳ１２は、制御部１５が、受電アンテナ１００におけるすべての三路スイッチＳＷを、整流回路１２側にオンするステップである。すなわち、ステップにより、受電アンテナ１００におけるすべてのアンテナ素子１１が整流回路１２ひいては電力計１３に接続される。

次いで、ステップＳ１３が実行される。ステップＳ１３は、送電アンテナ２００が出力する送電用電波を受電アンテナ１００におけるすべてのアンテナ素子１１で受信し、電力計１３がその各アンテナ素子１１における受電量を計測するステップである。

次いで、ステップＳ１４が実行される。ステップＳ１４は、制御部１５が、受電量の最小になるアンテナ素子１１を決定するステップである。制御部１５にはすべての電力計１３が接続されており、各電力計１３に対応するアンテナ素子１１が受電する電力量に関する情報が入力されている。制御部１５は、最小の受電量が計測された電力計１３を割り出し、対応するアンテナ素子１１を決定する。この説明では、例えば図１に示すアンテナ素子１１ｄにおいて、最小の受電量が計測されたと仮定する。

次いで、ステップＳ１５が実行される。ステップＳ１５は、受電量が最小になるアンテナ素子１１（この例ではアンテナ素子１１ｄに相当する）の接続先を受電側通信モジュール１４に切り替えるステップである。具体的には、制御部１５が、ステップＳ１２において整流回路１２側にオンされていた三路スイッチＳＷ４を、受電側通信モジュール１４側にオンするように制御する。これにより、アンテナ素子１１ｄは受電側通信モジュール１４に接続された状態となり、受電用電波を受信できる状態となる。

次いで、ステップＳ１６が実行される。ステップＳ１６は送電アンテナ２００が通信用電波を出力するステップである。なお、ステップＳ１６は必ずしもステップＳ５の後に実行されるべきステップではなく、ステップＳ１１と同時であっても良い。ステップＳ１５において受電アンテナ１００が通信用電波を受信できる状態になっていればステップＳ１６に示す通信用電波の出力はどのタイミングで実行されても良い。

次いで、ステップＳ１７が実行される。ステップＳ１７は、制御部１５が、ステップＳ１５の実行後の経過時間を計測し、所定の時間が経過したか否かを判定するステップである。ステップＳ１７実行時に、ステップＳ１５終了後、予め決められた一定の時間が経過していない場合にはＮＯ判定となるステップＳ１７を繰り返す。一方、一定の時間が経過している場合にはステップＳ１０に戻る。ステップＳ１２〜Ｓ１５が実行されることによって、再び受電量が最小になるアンテナ素子１１が決定されて、該当するアンテナ素子１１がデータ通信用のアンテナ素子１１として選択されることになる。

次に、本実施形態に係る送電システム１０００を採用することによる作用効果について説明する。

この送電システム１０００においては、受電アンテナ１００および送電アンテナ２００において、ひとつのパッチアレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子１１，２１のうち、一部を通信用のアンテナに割り当て、残りを送電用のアンテナに割り当てることができる。このため、単一のパッチアレイアンテナにおいて、送電とデータの通信の両方を行うことができる。したがって、アンテナ設置の際の省スペース化を実現することができる。

また、この送電システム１０００においては、通信用に割り当てられるアンテナ素子１１について、一定時間の経過毎に改めて受電量の最小となるアンテナ素子１１を選定するようになっている。換言すれば、制御部１５は、アンテナ素子１１の受電量を定期的に取得し、受電量が最小となるアンテナ素子１１を都度選択して、該当するアンテナ素子１１を受電側通信モジュール１４に接続する。

各アンテナ素子１１における受電量は、外乱ノイズや送電システム１０００が置かれる状況によって一定しないことが普通である。本実施形態における送電システム１０００では、受電量が最小となるアンテナ素子１１を都度選択して通信用に切り替えるので、状況に応じて通信用のアンテナ素子１１を選択できる。換言すれば、送電システム１０００の受電量を最大に維持しつつデータ通信と送受電の両方を行うことができる。

また、この送電システム１０００においては、送電用電波の周波数として、アンテナ利得が極大となる周波数Ｆを選択する。そして、通信用電波の周波数として、図２に示す周波数Ｆを除くＸ以上Ｙ以下の周波数が選択される。これによれば、送電には最大のアンテナ利得を確保しつつ、通信においてもアンテナ利得が通信可能利得以上を確保することができるので、送電システム１０００の受電量を最大に維持しつつデータ通信と送受電の両方を行うことができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、送電アンテナ２００について、予めデータ通信に用いられるアンテナ素子２１ｄが決められた例を説明したが、受電アンテナ１００と同様に、送電システム１０００が置かれた状況によって都度選択されるようにしても良い。

具体的には、本実施形態における送電アンテナ２１０は、図４に示すように、各アンテナ素子２１ａ〜２１ｄにそれぞれ対応する三路スイッチＲＬ５〜ＲＬ８を有している。この三路スイッチＲＬは、アンテナ素子２１の接続先として、アンプ２３と周波数フィルタ２５のいずれかが選択されるように構成されている。三路スイッチＲＬのオンオフの切り替えは図示しないマイコンにより制御される。マイコンは自身が有するプログラムもしくは外部ＥＣＵからの指令により三路スイッチＲＬのオンオフの制御と送電側通信モジュール２４の動作の制御を行う。アンテナ素子２１がアンプ２３に接続される状態では該当するアンテナ素子２１は送電用であり、アンテナ素子２１が周波数フィルタ２５ひいては送電側通信モジュール２４に接続される状態では該当するアンテナ素子２１は通信用となる。なお、受電アンテナ１００は第１実施形態と同一の構成である。

図５を参照して送電アンテナ２１０を備える送電システム１１００の動作フローを説明する。

まず、図５に示すように、ステップＳ２０が実行される。ステップＳ２０は、第１実施形態におけるステップＳ１１に相当し、受電アンテナ１００における制御部１５が、送電アンテナ２１０から送電終了の旨を通知する送電終了通知を受信しているか否かを判定するステップである。送電アンテナ２１０がデータ通信用のアンテナ素子２１ｄから送電終了通知を出力している場合はステップＳ２０においてＹＥＳ判定となる。この場合、送電アンテナ２１０は送電用電波の出力を停止して本フローは終了する。

一方、ステップＳ２０がＮＯ判定の場合は、ステップＳ２１が実行される。ステップＳ２１は送電アンテナ２１０の有するアンテナ素子２１のうち、任意のひとつを送電側通信モジュール２４に接続して通信用に設定するステップである。例えば図４に示すように、アンテナ素子２１ｄに対応する三路スイッチＲＬ８が周波数フィルタ２５側にオンしてアンテナ素子２１ｄと送電側通信モジュール２４とを接続する。

次いで、ステップＳ２２が実行される。ステップＳ２２は、第１実施形態において図３で説明したステップＳ１２およびステップＳ１３に相当する。

次いで、ステップＳ２３が実行される。ステップＳ２３は、第１実施形態において図３で説明したステップＳ１４に相当する。ステップＳ２３の終了時点において、ステップＳ２１で任意のひとつのアンテナ素子を通信用に設定した状態において、受電量が最小になる受電アンテナ１００におけるアンテナ素子１１が決定される。

次いで、ステップＳ２４が実行される。ステップＳ２４は、送電アンテナ２１０におけるアンテナ素子２１の全てについて、各アンテナ素子２１がそれぞれ通信用に設定された状態での受電アンテナ１００の受電量の計測が、全アンテナ素子２１に対して完了したか否かを判定するステップである。

全てのアンテナ素子２１に対して受電量の計測が完了していない場合はＮＯ判定となり、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５は送電アンテナ２１０における通信用のアンテナ素子２１を別のアンテナ素子２１に切り替えるステップである。具体的には、図４に示すようにアンテナ素子２１ｄが通信用に設定されているところを、三路スイッチＲＬが制御されて、例えばアンテナ素子２１ａが通信用に設定されつつ、アンテナ素子２１ｄは送電用に切り替わる。そしてステップＳ２２に戻って受電量の計測が実行される。

ステップＳ２４において、受電量の計測が、全アンテナ素子２１に対して完了している場合はＹＥＳ判定となり、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６は、送電アンテナ２１０における各アンテナ素子２１が通信用に設定された状態での受電量の値のうち、最小となるアンテナ素子１１，２１の組み合わせを決定するステップである。ステップＳ２３において決定された受電アンテナ１００側のアンテナ素子１１は、通信用に設定された送電アンテナ２１０側の各アンテナ素子２１に対応して１つずつ存在する。ステップＳ２６は、これら全ての組み合わせにおいて、最も受電量が小さくなる受電アンテナ１００側のアンテナ素子１１と送電アンテナ２１０側のアンテナ素子２１との組み合わせを決定するステップである。

次いで、ステップＳ２７が実行される。ステップＳ２７は、ステップＳ２６により決定された組み合わせに該当するアンテナ素子１１，２１を通信用に切り替えるステップである。具体的には、受電アンテナ１００側の該当するアンテナ素子１１の接続先を受電側通信モジュール１４に切り替え、且つ、送電アンテナ２１０側の該当するアンテナ素子２１の接続先を送電側通信モジュール２４に切り替えるステップである。

次いで、ステップＳ２８が実行される。ステップＳ２８は送電アンテナ２１０が通信用電波を出力するステップである。

次いで、ステップＳ２９が実行される。ステップＳ２９は、制御部１５が、ステップＳ２７の実行後の経過時間を計測し、所定の時間が経過したか否かを判定するステップである。ステップＳ２９実行時に、ステップＳ２７終了後、予め決められた一定の時間が経過していない場合にはＮＯ判定となるステップＳ２９を繰り返す。一方、一定の時間が経過している場合にはステップＳ２０に戻る。一定時間ごとにステップＳ２０〜Ｓ２７が繰り返し実行されることによって、再び受電量が最小になるアンテナ素子１１，２１の組み合わせが決定されて、該当するアンテナ素子１１，２１がデータ通信用のアンテナ素子として選択されることになる。

このような構成では、送電アンテナ２００側において通信用に設定されるアンテナ素子２１を固定した態様である第１実施形態に比較して、本実施形態における送電システムの置かれた状況に応じて、柔軟に受電量が最小となるようなアンテナ素子１１，２１の組み合わせを選択することができる。換言すれば、受電量が最大となるように送電用のアンテナ素子を組み合わせて送電を行うことができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

上記した第１実施形態では、受電量が最小となるアンテナ素子１１を一つ選んで通信用とする例を示したが、通信用とするアンテナ素子１１は必ずしも一つでなくても良い。例えば、受電量が相対的に小さくなる２つあるいは３つのアンテナ素子１１を通信用に選択するようにしても良い。同様に、第２実施形態では、受電量が最小となるアンテナ素子１１および２１の組み合わせを選択する例を示したが、受電アンテナ１００および送電アンテナ２１０それぞれにおいて選択されるアンテナ素子１１，２１は一つでなくても良い。

また、上記した各実施形態では、送電システム１０００がエンジンルーム内に設置される例について説明したが、この例に限定されない。例えば、送電アンテナ２００，２１０は車両内に設置されており、受電アンテナ１００は携帯電話やタブレット端末などの携帯機器に搭載されていても良い。さらに、例えばこの送電システム１０００を電子料金収受システムに採用できる。送電アンテナ２００，２１０は車両外部に設置され、受電アンテナ１００を電子料金収受システムにおける車載器に搭載するようにできる。また、一つの車両に送電アンテナ２００，２１０と受電アンテナ１００を備えて、他の車両との間でデータを通信する車車間通信や、道路に設置された所定の情報端末との間でデータを通信する路車間通信にも適用することができる。さらに、車両に限定されず、例えばパッチアレイアンテナとして、受電アンテナ１００をＩＣカードによる決済システムにも適用することができる。

また、送受電およびデータ通信に利用する電波はＳバンドに限定されるものではなく、アンテナ利得が極大となる２．４５ＧＨｚもあくまで一例である。

１０…基板，１１…アンテナ素子，１２…整流回路，１３…電力計，１４…受電側通信モジュール，１５…制御部，２２…発振器，２３…アンプ，２４…送電側通信モジュール，２５…周波数フィルタ，１００…受電アンテナ（パッチアレイアンテナ），２００…送電アンテナ

Claims (10)

1. 基板（１０）と、複数のアンテナ素子（１１）とを備え、複数の前記アンテナ素子が前記基板上に配列したパッチアレイアンテナであって、
   各々の前記アンテナ素子に対応して設けられ、前記アンテナ素子の受電量をそれぞれ計測する複数の電力計（１３）と、
   前記アンテナ素子が受信した通信用電波に含まれる情報を処理する通信モジュール（１４）と、
   前記電力計に接続され前記アンテナ素子の受電量に基づいて、前記電力計および前記通信モジュールと、前記アンテナ素子と、の間の相互接続のオンオフを制御する制御部（１５）と、をさらに備え、
   前記制御部は、複数の前記アンテナ素子のうち受電量が相対的に少ない前記アンテナ素子を前記通信モジュールに接続し、残りの前記アンテナ素子を前記電力計に接続することを特徴とするパッチアレイアンテナ。
2. 前記制御部は、前記アンテナ素子の受電量を定期的に取得し、受電量が相対的に少ない前記アンテナ素子を都度選択して、該当する前記アンテナ素子を前記通信モジュールに接続することを特徴とする請求項１に記載のパッチアレイアンテナ。
3. 前記通信用電波の周波数は、
   電力の送受信に供される電力用電波の周波数Ｆをピークとするアンテナ利得スペクトルにおいて、アンテナ利得が予め決められた通信可能利得以上となる範囲であって、且つ、周波数Ｆを除く周波数が選択されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパッチアレイアンテナ。
4. 車両に搭載されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパッチアレイアンテナ。
5. 携帯機器に搭載されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパッチアレイアンテナ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のパッチアレイアンテナを備える受電アンテナ（１００）と、前記受電アンテナと対をなし、複数のアンテナ素子が配列して成る送電アンテナ（２００，２１０）と、を備えることを特徴とする送電システム。
7. 前記送電アンテナを構成する複数の前記アンテナ素子のうち、少なくとも一つが前記通信用電波を出力することを特徴とする請求項６に記載の送電システム。
8. 前記送電アンテナにおいて前記通信用電波を出力するアンテナ素子は、予め設定されていることを特徴とする請求項７に記載の送電システム。
9. 前記通信用電波を出力する前記送電アンテナにおけるアンテナ素子と、
   前記通信用電波を受信する前記受電アンテナにおけるアンテナ素子と、の組み合わせは、
   前記送電アンテナおよび前記受電アンテナにおけるそれぞれの前記アンテナ素子のすべての組み合わせにおいて、受電量が相対的に最小となる組み合わせが選択されることを特徴とする請求項７に記載の送電システム。
10. 前記受電アンテナと前記送電アンテナの少なくとも一方が車両に搭載されることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の送電システム。

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