JP7015054B2 - Power converter and folded dipole antenna - Google Patents

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Description

本発明は、電力変換装置、及び、折返しダイポールアンテナに関する。 The present invention relates to a power conversion device and a folded dipole antenna.

従来より、基板の一主面上に、平衡二線型のアンテナと、平衡二線線路と、整流回路と、直流出力端子とを備え、前記平衡二線型のアンテナによりマイクロ波を受信し、このマイクロ波に基づき前記直流出力端子に直流電力を出力する平衡二線線路式レクテナがある。 Conventionally, a balanced two-wire antenna, a balanced two-wire line, a rectifier circuit, and a DC output terminal are provided on one main surface of the substrate, and microwaves are received by the balanced two-wire antenna, and the microwave is received by the balanced two-wire antenna. There is a balanced two-wire line type rectenna that outputs DC power to the DC output terminal based on waves.

前記平衡二線型のアンテナは、前記基板の一主面上に相対向する一対のアンテナ素子を有し、前記平衡二線線路は、前記基板の一主面上で前記各アンテナ素子の中央側端部に接続されそれらの各アンテナ素子の対向方向と直交する方向に延びる互いに平行な一対の線路を有する。 The balanced two-wire antenna has a pair of antenna elements facing each other on one main surface of the substrate, and the balanced two-wire line is a central end of each antenna element on one main surface of the substrate. It has a pair of parallel lines connected to the unit and extending in a direction orthogonal to the opposite direction of each of the antenna elements.

前記整流回路は、直流遮断用キャパシタと、前記一対の線路間に配置されたショットキーバリアダイオードと、このショットキーバリアダイオードの後段でこのショットキーバリアダイオードから所定間隔だけ離れて前記一対の線路間の配置された平滑用キャパシタとを有する。 The rectifier circuit has a DC cutoff capacitor, a Schottky barrier diode arranged between the pair of lines, and the pair of lines separated from the Schottky barrier diode at a predetermined stage after the Schottky barrier diode. It has a smoothing capacitor arranged in.

前記直流出力端子は、前記平滑用キャパシタの後段で前記一対の線路のそれぞれに接続されており、前記マイクロ波の波長をλgとして、前記所定間隔をλg/22.5からλg/14の範囲に設定したことを特徴とする。 The DC output terminal is connected to each of the pair of lines after the smoothing capacitor, and the wavelength of the microwave is λg, and the predetermined interval is in the range of λg / 22.5 to λg / 14. It is characterized by having been set.

前記平衡二線線路式レクテナは、さらに入力フィルタを備え、この入力フィルタは、前記平衡二線型のアンテナと前記ショットキーバリアダイオードとの間の前記一対の線路に設けられたことを特徴とする(例えば、特許文献1参照)。 The balanced two-wire rectenna further comprises an input filter, characterized in that the input filter is provided on the pair of lines between the balanced two-wire antenna and the Schottky barrier diode. For example, see Patent Document 1).

特開2007-116515号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-116515

従来の平衡二線線路式レクテナ(電力変換装置)は、平衡二線型のアンテナ(アンテナ)と整流回路との間に入力フィルタ(フィルタ)を設けている。これは、フィルタの誘導性成分で整流回路の容量性成分を相殺して、アンテナと整流回路とのインピーダンス整合を取るためである。 In the conventional balanced two-wire line type rectenna (power conversion device), an input filter (filter) is provided between the balanced two-wire type antenna (antenna) and the rectifier circuit. This is because the inductive component of the filter cancels out the capacitive component of the rectifier circuit to achieve impedance matching between the antenna and the rectifier circuit.

ところで、従来の電力変換装置は、フィルタにおける電力の損失が生じるため、損失が大きいという課題がある。 By the way, the conventional power conversion device has a problem that the loss is large because the power loss in the filter occurs.

そこで、損失を低減した電力変換装置、及び、折返しダイポールアンテナを提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a power conversion device having reduced loss and a folded dipole antenna.

本発明の実施の形態の電力変換装置は、受信する電波の周波数における自由空間波長における半波長に対応する長さを有する第1導体と、第1給電点から前記第1導体に沿って第1端部まで延在する第1素子と、前記第1給電点と平衡端子を構成する第2給電点から前記第1導体に沿って第2端部まで延在する第2素子とを有し、前記第1導体と折返しダイポールアンテナを構成する第2導体と、前記第1給電点及び前記第2給電点に接続される整流回路とを含み、前記第1導体の幅は、前記第2導体の幅よりも広く、前記第1端部と前記第2端部との間の長さは、前記周波数における波長の電気長をλeとすると、0.6λe~0.8λeに対応する長さである。 The power conversion device according to the embodiment of the present invention has a first conductor having a length corresponding to a half wavelength in the free space wavelength at the frequency of the received radio wave, and a first conductor from the first feeding point along the first conductor. It has a first element extending to the end and a second element extending from the first feeding point and the second feeding point constituting the balanced terminal to the second end along the first conductor. The width of the first conductor includes the first conductor, the second conductor constituting the folded dipole antenna, the first feeding point, and the rectifying circuit connected to the second feeding point, and the width of the first conductor is the same as that of the second conductor. Wider than the width, the length between the first end and the second end is a length corresponding to 0.6λe to 0.8λe, where λe is the electrical length of the radio wave at the frequency. ..

損失を低減した電力変換装置、及び、折返しダイポールアンテナを提供することができる。 It is possible to provide a power conversion device with reduced loss and a folded dipole antenna.

実施の形態の折返しダイポールアンテナ100を含む電力変換装置300を示す図である。It is a figure which shows the power conversion apparatus 300 including the folded dipole antenna 100 of embodiment. 図1の一部を拡大して示す図である。It is a figure which shows the part of FIG. 1 enlarged. 折返しダイポールアンテナ100のシミュレーションモデルを示す図である。It is a figure which shows the simulation model of the folded dipole antenna 100. 折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。It is a Smith chart which shows the frequency characteristic of the impedance of the folded dipole antenna 100. 折返しダイポールアンテナ100のシミュレーションモデルを示す図である。It is a figure which shows the simulation model of the folded dipole antenna 100. 折返しダイポールアンテナ100側から見た整流回路200のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。It is a Smith chart which shows the frequency characteristic of the impedance of the rectifier circuit 200 seen from the folded dipole antenna 100 side. 折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。It is a Smith chart which shows the frequency characteristic of the impedance of the folded dipole antenna 100. 実施の形態の変形例の折返しダイポールアンテナ100Mを示す図である。It is a figure which shows the folding dipole antenna 100M of the modification of embodiment. 折返しダイポールアンテナ100Mのインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。It is a Smith chart which shows the frequency characteristic of the impedance of the folded dipole antenna 100M. 長さLfが異なるシミュレーションモデルで得られたスミスチャートを示す図である。It is a figure which shows the Smith chart obtained by the simulation model with different length Lf. 長さLfが異なるシミュレーションモデルで得られたスミスチャートを示す図である。It is a figure which shows the Smith chart obtained by the simulation model with different length Lf. 折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスを示すスミスチャートである。It is a Smith chart which shows the impedance of a folded dipole antenna 100. 折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスを示すスミスチャートである。It is a Smith chart which shows the impedance of a folded dipole antenna 100. 折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスを示すスミスチャートである。It is a Smith chart which shows the impedance of a folded dipole antenna 100. 折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスを示すスミスチャートである。It is a Smith chart which shows the impedance of a folded dipole antenna 100. 折返しダイポールアンテナ100のシミュレーションモデルを示す図である。It is a figure which shows the simulation model of the folded dipole antenna 100. 折返しダイポールアンテナ100のシミュレーションモデルを示す図である。It is a figure which shows the simulation model of the folded dipole antenna 100. 折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。It is a Smith chart which shows the frequency characteristic of the impedance of the folded dipole antenna 100. 折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。It is a Smith chart which shows the frequency characteristic of the impedance of the folded dipole antenna 100. エレメント110及び120の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the element 110 and 120. エレメント110及び120の等価半径を説明する図である。It is a figure explaining the equivalent radius of elements 110 and 120.

以下、本発明の電力変換装置、及び、折返しダイポールアンテナを適用した実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment to which the power conversion device of the present invention and the folded dipole antenna are applied will be described.

<実施の形態>
図1は、実施の形態の折返しダイポールアンテナ100を含む電力変換装置300を示す図である。以下では、XYZ座標系を用いて説明する。
<Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a power conversion device 300 including a folded dipole antenna 100 of the embodiment. In the following, it will be described using the XYZ coordinate system.

電力変換装置300は、折返しダイポールアンテナ100と整流回路200とを含む。電力変換装置300は、折返しダイポールアンテナ100が受信した電波の高周波電力を整流回路200で直流電力に変換して出力する。ここでは、一例として、電波の周波数が540MHzである場合について説明する。 The power conversion device 300 includes a folded dipole antenna 100 and a rectifier circuit 200. The power conversion device 300 converts the high-frequency power of the radio wave received by the folded dipole antenna 100 into DC power by the rectifier circuit 200 and outputs it. Here, as an example, a case where the frequency of the radio wave is 540 MHz will be described.

折返しダイポールアンテナ100は、誘導性のインピーダンス特性を有する。このため、電力変換装置300は、折返しダイポールアンテナ100、及び整流回路200の他にフィルタを含まなくても、容量性のインピーダンスを示す整流回路200と折返しダイポールアンテナ100とのインピーダンス整合を取ることができる。以下、この詳細について説明する。 The folded dipole antenna 100 has an inductive impedance characteristic. Therefore, the power conversion device 300 can achieve impedance matching between the rectifier circuit 200 showing the capacitive impedance and the folded dipole antenna 100 without including a filter in addition to the folded dipole antenna 100 and the rectifier circuit 200. can. The details will be described below.

折返しダイポールアンテナ100は、基板101と、エレメント110及び120とを有する。基板101は、例えば、テフロン(登録商標)基板又はPPE(Polyphenylene Ether: ポリフェニレンエーテル)基板のように誘電体損失の低い基板である。また、基板101は、テフロン基板又はPPE基板に限らず、例えばFR-4(Flame Retardant type 4)規格の配線基板やその他の形式の基板やフレキシブル基板であってもよい。 The folded dipole antenna 100 has a substrate 101 and elements 110 and 120. The substrate 101 is a substrate having a low dielectric loss, such as a Teflon (registered trademark) substrate or a PPE (Polyphenylene Ether) substrate. Further, the substrate 101 is not limited to the Teflon substrate or the PPE substrate, and may be, for example, a FR-4 (Flame Retardant type 4) standard wiring board, a substrate of another type, or a flexible substrate.

折返しダイポールアンテナ100は、例えば、基板101の表面に設けられた銅箔をパターニングすることによって作製することができる。しかしながら、折返しダイポールアンテナ100は、銅以外の金属製であってもよい。 The folded dipole antenna 100 can be manufactured, for example, by patterning a copper foil provided on the surface of the substrate 101. However, the folded dipole antenna 100 may be made of a metal other than copper.

エレメント110は、端部111、112を有し、基板101の表面に設けられる。エレメント110は、第1導体の一例である。エレメント110は、端部111及び112を両端として、X軸に沿って延在している。エレメント110は、エレメント120と平行に配置されている。 The element 110 has ends 111 and 112 and is provided on the surface of the substrate 101. The element 110 is an example of the first conductor. The element 110 extends along the X-axis with the ends 111 and 112 at both ends. The element 110 is arranged in parallel with the element 120.

エレメント110の長さ(端部111と112との間の長さ)は、折返しダイポールアンテナ100が受信する電波の自由空間波長λの約半波長(約λ/2)に対応する長さに設定される。これは、エレメント110が折返しダイポールアンテナ100の全長(X軸方向の端から端までの長さ)に対応する部分だからである。 The length of the element 110 (the length between the ends 111 and 112) corresponds to about half the wavelength (about λ 0/2 ) of the free space wavelength λ 0 of the radio wave received by the folded dipole antenna 100. Is set to. This is because the element 110 is a portion corresponding to the total length (length from end to end in the X-axis direction) of the folded dipole antenna 100.

ここで、電波の自由空間波長λの半波長(λ/2)に対応する長さとは、厳密に電波の自由空間波長λの半波長(λ/2)には限らず、折返しダイポールアンテナ100として機能させるための調整において、半波長(λ/2)よりも少し短くされる場合の長さを含む意味である。ここでは、エレメント110の長さは、一例として、半波長(λ/2)に対応する長さとして、540MHzにおける0.44λに相当する244mmである。 Here, the length corresponding to the half wavelength (λ 0/2 ) of the free space wavelength λ 0 of the radio wave is not strictly limited to the half wavelength (λ 0/2 ) of the free space wavelength λ 0 of the radio wave, and is folded back. In the adjustment for functioning as the dipole antenna 100, it is meant to include the length when the wavelength is slightly shorter than the half wavelength (λ 0/2 ). Here, the length of the element 110 is, for example, 244 mm corresponding to 0.44λ 0 at 540 MHz as a length corresponding to a half wavelength (λ 0/2 ).

また、エレメント110の素子幅(Y軸方向の幅)は、エレメント120の素子幅よりも太くされている。折返しダイポールアンテナ100では、エレメント120の素子幅に対するエレメント110の素子幅でインピーダンスが決まる。エレメント120の素子幅よりもエレメント110の素子幅を太くすることにより、折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスを増大させることができる。 Further, the element width (width in the Y-axis direction) of the element 110 is made thicker than the element width of the element 120. In the folded dipole antenna 100, the impedance is determined by the element width of the element 110 with respect to the element width of the element 120. By making the element width of the element 110 wider than the element width of the element 120, the impedance of the folded dipole antenna 100 can be increased.

エレメント120は、エレメント120A及び120Bを有し、基板101の表面に設けられる。エレメント120は、第2導体の一例である。 The element 120 has elements 120A and 120B and is provided on the surface of the substrate 101. The element 120 is an example of the second conductor.

エレメント120Aは、給電点121A及び端部122Aを有する。エレメント120Aは、第1素子の一例である。給電点121Aは、第1給電点の一例である。端部122Aは、第1端部の一例である。エレメント120Aは、給電点121Aと端部122Aとの間でX軸に沿って延在しており、エレメント110に平行である。給電点121Aは、整流回路200の端子201に接続される。 The element 120A has a feeding point 121A and an end 122A. The element 120A is an example of the first element. The feeding point 121A is an example of the first feeding point. The end portion 122A is an example of the first end portion. The element 120A extends along the X-axis between the feeding point 121A and the end 122A and is parallel to the element 110. The feeding point 121A is connected to the terminal 201 of the rectifier circuit 200.

端部122Aと、給電点121A及び121Bの中間点との間の長さLaは、折返しダイポールアンテナ100が受信する540MHzの電波の電気長λeの0.3倍~0.4倍の長さ(0.3λe~0.4λe)に設定されている。 The length La between the end portion 122A and the intermediate point between the feeding points 121A and 121B is 0.3 to 0.4 times the electric length λe of the 540 MHz radio wave received by the folded dipole antenna 100 ( It is set to 0.3λe to 0.4λe).

ここで、電気長λeは、基板101に設けられるエレメント120Aのような伝送媒体中を伝送される電磁波の波長であり、基板101の比誘電率等によって短縮率が異なる。この短縮率によって電波の電気長λeの0.3倍~0.4倍の長さ(0.3λe~0.4λe)は短縮される。 Here, the electric length λe is the wavelength of an electromagnetic wave transmitted in a transmission medium such as the element 120A provided on the substrate 101, and the shortening rate varies depending on the relative permittivity of the substrate 101 and the like. Due to this shortening rate, the length (0.3λe to 0.4λe) of the electric wave length λe is shortened by 0.3 to 0.4 times.

エレメント120Bは、給電点121B及び端部122Bを有する。エレメント120Bは、第2素子の一例である。給電点121Bは、第2給電点の一例であり、エレメント110のX軸方向の中央を通りY軸方向に伸延する軸を対称軸として、給電点121Aと点対称になる位置に配置されている。このため、端部122Bと、給電点121A及び121Bの中間点との間の長さもLaである。また、端部122Bは、第2端部の一例である。 The element 120B has a feeding point 121B and an end 122B. The element 120B is an example of the second element. The feeding point 121B is an example of the second feeding point, and is arranged at a position symmetrical with the feeding point 121A with the axis extending in the Y-axis direction passing through the center of the element 110 in the X-axis direction as the axis of symmetry. .. Therefore, the length between the end portion 122B and the intermediate point between the feeding points 121A and 121B is also La. Further, the end portion 122B is an example of the second end portion.

給電点121A及び121Bは、平衡端子の一例である。給電点121A及び121Bには、整流回路200の端子201、202が接続される。給電点121A及び121Bと整流回路200の端子201、202との間は、例えば、最短距離で銅箔パターンにより接続すればよい。図1では、給電点121A及び121Bと整流回路200の端子201、202との接続部を2本の破線で示す。 The feeding points 121A and 121B are examples of balanced terminals. Terminals 201 and 202 of the rectifier circuit 200 are connected to the feeding points 121A and 121B. The feeding points 121A and 121B and the terminals 201 and 202 of the rectifier circuit 200 may be connected by a copper foil pattern at the shortest distance, for example. In FIG. 1, the connection portion between the feeding points 121A and 121B and the terminals 201 and 202 of the rectifier circuit 200 is shown by two broken lines.

エレメント120Bは、給電点121Bと端部122Bとの間でX軸に沿って延在しており、エレメント110に平行である。給電点121Bは、整流回路200の端子202に接続される。 The element 120B extends along the X-axis between the feeding point 121B and the end 122B and is parallel to the element 110. The feeding point 121B is connected to the terminal 202 of the rectifier circuit 200.

エレメント120Bは、平面視において、エレメント110のX軸方向の中央を通りY軸方向に伸延する軸を対称軸として、エレメント120Aと線対称になるように配置されている。 The element 120B is arranged so as to be axisymmetric with the element 120A with an axis extending in the Y-axis direction passing through the center of the element 110 in the X-axis direction as an axis of symmetry in a plan view.

エレメント120BのX軸方向の長さは、エレメント120AのX軸方向の長さと等しい。すなわち、端部122Bと、給電点121A及び121Bの中間点との間の長さは、電気長λeの0.3倍~0.4倍の長さ(0.3λe~0.4λe)に設定されている。 The length of the element 120B in the X-axis direction is equal to the length of the element 120A in the X-axis direction. That is, the length between the end portion 122B and the intermediate point between the feeding points 121A and 121B is set to a length of 0.3 to 0.4 times the electric length λe (0.3λe to 0.4λe). Has been done.

このため、エレメント120の端部122Aから端部122Bまでの長さは、電気長λeの0.6倍~0.8倍の長さ(0.6λe~0.8λe)である。なお、給電点121Aと給電点121Bとは、実際には、図1に示すよりも近接して配置される。 Therefore, the length from the end portion 122A to the end portion 122B of the element 120 is 0.6 to 0.8 times the electric length λe (0.6λe to 0.8λe). The feeding point 121A and the feeding point 121B are actually arranged closer to each other than shown in FIG.

整流回路200は、インピーダンスが高いため、整流回路200の容量性のインピーダンスと、折返しダイポールアンテナ100の誘導性のインピーダンスとを整合させるには、折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスを高くする必要がある。 Since the rectifier circuit 200 has a high impedance, it is necessary to increase the impedance of the folded dipole antenna 100 in order to match the capacitive impedance of the rectifier circuit 200 with the inductive impedance of the folded dipole antenna 100.

このため、エレメント110の素子幅(Y軸方向の幅)が、エレメント120の素子幅よりも太くなるようにしている。折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスと、整流回路200のインピーダンスとを共役整合させることにより、整流回路200での整流効率を増大させることができる。 Therefore, the element width (width in the Y-axis direction) of the element 110 is made larger than the element width of the element 120. By conjugate matching the impedance of the folded dipole antenna 100 and the impedance of the rectifier circuit 200, the rectification efficiency of the rectifier circuit 200 can be increased.

整流回路200は、端子201、202、キャパシタ211、212、213、214、ダイオード221、222、223、224、及び出力端子231、232を含む。整流回路200は、一例として、コッククロフト・ウォルトン型の整流回路である。 The rectifier circuit 200 includes terminals 201, 202, capacitors 211, 212, 213, 214, diodes 221, 222, 223, 224, and output terminals 231 and 232. The rectifier circuit 200 is, for example, a Cockcroft-Walton type rectifier circuit.

端子201には、キャパシタ211、212が直列に接続されており、端子202には、キャパシタ213、214が直列に接続されている。また、ダイオード221、222、223、224は、図1に示すように、キャパシタ211、212、213、214の間でたすき掛け状に接続されている。 Capacitors 211 and 212 are connected in series to the terminal 201, and capacitors 213 and 214 are connected in series to the terminal 202. Further, as shown in FIG. 1, the diodes 221, 222, 223, and 224 are connected in a cross-shaped manner between the capacitors 211, 212, 213, and 214.

整流回路200は、折返しダイポールアンテナ100から入力される高周波電力を直流電圧に変換して、出力端子231、232から出力する。このような整流回路200のインピーダンスはダイオード221、222、223、224の端子間容量の影響で容量性である。 The rectifier circuit 200 converts the high frequency power input from the folded dipole antenna 100 into a DC voltage and outputs it from the output terminals 231 and 232. The impedance of such a rectifier circuit 200 is capacitive due to the influence of the capacitance between the terminals of the diodes 221, 222, 223, and 224.

ここで、図2を用いて、以後の説明で用いる各部の寸法の名称について説明する。図2は、図1の一部を拡大して示す図である。以下の説明では、上述した長さLa、Lbに加えて、幅Wa、Wbと間隔dを用いる。 Here, with reference to FIG. 2, the names of the dimensions of each part used in the following description will be described. FIG. 2 is an enlarged view showing a part of FIG. 1. In the following description, in addition to the lengths La and Lb described above, the widths Wa and Wb and the interval d are used.

幅Waは、エレメント120の幅(Y軸方向の幅)であり、一例として0.2mmである。幅Wbは、エレメント110の幅(Y軸方向の幅)であり、一例として8.0mmである。間隔dは、エレメント110と120のY軸方向の間隔である。また、給電点121A及び121Bの間隔は、一例として2mmである。 The width Wa is the width (width in the Y-axis direction) of the element 120, and is 0.2 mm as an example. The width Wb is the width (width in the Y-axis direction) of the element 110, and is 8.0 mm as an example. The interval d is the interval between the elements 110 and 120 in the Y-axis direction. The distance between the feeding points 121A and 121B is 2 mm as an example.

図3は、折返しダイポールアンテナ100のシミュレーションモデル100A1~100F1を示す図である。図3では、各部の符号を省略する。 FIG. 3 is a diagram showing simulation models 100A1 to 100F1 of the folded dipole antenna 100. In FIG. 3, the reference numerals of the respective parts are omitted.

図3(A)~(F)に示すシミュレーションモデル100A1~100F1では、長さLaは、それぞれ、0.1λe、0.2λe、0.3λe、0.4λe、0.5λe、0.6λeに設定されている。シミュレーションモデル100D1~100F1では、基板のX軸方向の長さが図1に示す基板101よりも長くなっている。 In the simulation models 100A1 to 100F1 shown in FIGS. 3A to 3F, the length La is set to 0.1λe, 0.2λe, 0.3λe, 0.4λe, 0.5λe, and 0.6λe, respectively. Has been done. In the simulation models 100D1 to 100F1, the length of the substrate in the X-axis direction is longer than that of the substrate 101 shown in FIG.

なお、基板101の誘電率εrは3.4、高さ(Z軸方向の厚さ)hは0.75mm、エレメント110と120のY軸方向の間隔dは4mm、エレメント110のX軸方向の長さLbは244mmである。244mmは、折返しダイポールアンテナ100が受信する540MHzの電波の自由空間波長λの0.44倍の長さである。 The dielectric constant εr of the substrate 101 is 3.4, the height (thickness in the Z-axis direction) h is 0.75 mm, the distance d between the elements 110 and 120 in the Y-axis direction is 4 mm, and the element 110 is in the X-axis direction. The length Lb is 244 mm. 244 mm is 0.44 times as long as the free space wavelength λ 0 of the 540 MHz radio wave received by the folded dipole antenna 100.

図4は、折返しダイポールアンテナ100が受信する電波の周波数を変化させた場合のインピーダンスを示すスミスチャートである。図4に示すスミスチャートでは、横軸の中心(スミスチャートの中心点)における抵抗値は2kΩである。これは以下で示す他のスミスチャートにおいても同一である。 FIG. 4 is a Smith chart showing the impedance when the frequency of the radio wave received by the folded dipole antenna 100 is changed. In the Smith chart shown in FIG. 4, the resistance value at the center of the horizontal axis (center point of the Smith chart) is 2 kΩ. This is the same for the other Smith charts shown below.

図4(A)~(F)には、それぞれ、長さLaを0.1λe、0.2λe、0.3λe、0.4λe、0.5λe、0.6λeに設定し、電波の周波数を400MHzから700MHzまで変化させた場合のスミスチャートを示す。 In FIGS. 4A to 4F, the length La is set to 0.1λe, 0.2λe, 0.3λe, 0.4λe, 0.5λe, and 0.6λe, respectively, and the radio wave frequency is 400 MHz. The Smith chart when changed from to 700MHz is shown.

図4(A)に示す長さLaが0.1λeの場合は、周波数の増大に伴って、短絡点(横軸の左端)を通る等抵抗円の約-135度から約-160度まで移動する軌跡が得られた。 When the length La shown in FIG. 4 (A) is 0.1λe, the equivalence circle passing through the short-circuit point (left end of the horizontal axis) moves from about -135 degrees to about -160 degrees as the frequency increases. The trajectory to do was obtained.

図4(B)に示す長さLaが0.2λeの場合は、周波数の増大に伴って、短絡点を通る等抵抗円の約-166度から約173度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。 When the length La shown in FIG. 4B is 0.2λe, a locus of the equal resistance circle passing through the short-circuit point moving from about -166 degrees to about 173 degrees was obtained as the frequency increased. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle.

図4(C)に示す長さLaが0.3λeの場合は、周波数の増大に伴って、短絡点を通る等抵抗円の約180度から約140度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。 When the length La shown in FIG. 4C is 0.3λe, a locus of the equal resistance circle passing through the short-circuit point moving from about 180 degrees to about 140 degrees was obtained as the frequency increased. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle.

図4(D)に示す長さLaが0.4λeの場合は、周波数の増大に伴って、短絡点を通る等抵抗円の少し内側において、約165度から約180度まで円弧を描いた後に、約180度から約35度まで移動する軌跡が得られた。 When the length La shown in FIG. 4D is 0.4λe, an arc is drawn from about 165 degrees to about 180 degrees slightly inside the equal resistance circle passing through the short-circuit point as the frequency increases. , A locus was obtained that moved from about 180 degrees to about 35 degrees.

図4(E)に示す長さLaが0.5λeの場合は、周波数の増大に伴って、図4(D)に示す軌跡よりもさらに内側において、約-160度から約-130度まで円を描くような軌跡が得られた。 When the length La shown in FIG. 4 (E) is 0.5λe, a circle from about -160 degrees to about -130 degrees further inside the locus shown in FIG. 4 (D) as the frequency increases. A trajectory like drawing was obtained.

図4(F)に示す長さLaが0.6λeの場合は、図4(E)に示す軌跡をさらに内側に小さく収縮させて1回転するような軌跡が得られた。 When the length La shown in FIG. 4 (F) is 0.6λe, the locus shown in FIG. 4 (E) is further contracted inward to obtain a locus that makes one rotation.

以上の結果より、図4(C)、(D)に示す長さLaが0.3λe、0.4λeの場合に、スミスチャートの円の上半分の領域で、時計回りに回転し、誘導性を表す軌跡が得られた。このことから、折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスを誘導性にするには、長さLaは、0.3λe~0.4λeが適切な範囲であることが分かった。 From the above results, when the lengths La shown in FIGS. 4 (C) and 4 (D) are 0.3λe and 0.4λe, they rotate clockwise in the upper half region of the Smith chart circle and are inductive. A locus representing the above was obtained. From this, it was found that the length La is in an appropriate range of 0.3λe to 0.4λe in order to make the impedance of the folded dipole antenna 100 inductive.

図5は、折返しダイポールアンテナ100のシミュレーションモデル100A2~100E2を示す図である。図5では、各部の符号を省略する。 FIG. 5 is a diagram showing simulation models 100A2 to 100E2 of the folded dipole antenna 100. In FIG. 5, the reference numerals of the respective parts are omitted.

図5(A)~(E)に示すシミュレーションモデル100A2~100E2では、長さLaは、それぞれ、0.32λe、0.34λe、0.36λe、0.38λeに設定されている。 In the simulation models 100A2 to 100E2 shown in FIGS. 5A to 5E, the length La is set to 0.32λe, 0.34λe, 0.36λe, and 0.38λe, respectively.

なお、基板101の誘電率εrは3.4、高さ(Z軸方向の厚さ)hは0.75mm、エレメント110と120のY軸方向の間隔dは4mm、エレメント110のX軸方向の長さLbは244mmである。244mmは、折返しダイポールアンテナ100が受信する540MHzの電波の自由空間波長λの0.44倍の長さである。 The dielectric constant εr of the substrate 101 is 3.4, the height (thickness in the Z-axis direction) h is 0.75 mm, the distance d between the elements 110 and 120 in the Y-axis direction is 4 mm, and the element 110 is in the X-axis direction. The length Lb is 244 mm. 244 mm is 0.44 times as long as the free space wavelength λ 0 of the 540 MHz radio wave received by the folded dipole antenna 100.

ここで、図6を用いて、整流回路200のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートについて説明する。図6は、折返しダイポールアンテナ100側から見た整流回路200のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。図6には、電波の周波数を400MHzから700MHzまで変化させた場合のスミスチャートを示す。 Here, a Smith chart showing the frequency characteristics of the impedance of the rectifier circuit 200 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a Smith chart showing the frequency characteristics of the impedance of the rectifier circuit 200 as seen from the folded dipole antenna 100 side. FIG. 6 shows a Smith chart when the frequency of radio waves is changed from 400 MHz to 700 MHz.

図6に示すように、整流回路200のインピーダンスは、約-140度から約-153度まで移動する軌跡であり、容量性のインピーダンスを示すことが確認できた。 As shown in FIG. 6, the impedance of the rectifier circuit 200 is a locus that moves from about −140 degrees to about 153 degrees, and it was confirmed that the impedance exhibits capacitive impedance.

ここでは、図6に示すような周波数特性を示す容量性のインピーダンスを有する整流回路200と共役整合する誘導性のインピーダンスを有する折返しダイポールアンテナ100を実現することにより、整流回路200での整流効率を増大させる。なお、ここでいう共役整合とは、整流回路200のインピーダンスの容量性の成分と、折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスの誘導性の成分とが複素共役の関係になることによって、相殺されることをいう。 Here, the rectification efficiency in the rectifier circuit 200 is improved by realizing the folded dipole antenna 100 having an inductive impedance coupled with the rectifier circuit 200 having a capacitive impedance showing the frequency characteristics as shown in FIG. Increase. The conjugate matching here means that the capacitive component of the impedance of the rectifier circuit 200 and the inductive component of the impedance of the folded dipole antenna 100 are offset by having a complex conjugate relationship. ..

図7は、折返しダイポールアンテナ100が受信する電波の周波数を変化させた場合のインピーダンスを示すスミスチャートである。図7(A)~(E)には、それぞれ、長さLaを0.32λe、0.34λe、0.35λe、0.36λe、0.38λeに設定し、電波の周波数を400MHzから700MHzまで変化させた場合のスミスチャートを示す。また、図7(F)には、長さLaが0.4λeのシミュレーションモデル100D1(図3(D)参照)のスミスチャートを示す。これは、図4(D)に示すものと同一である。 FIG. 7 is a Smith chart showing the impedance when the frequency of the radio wave received by the folded dipole antenna 100 is changed. In FIGS. 7A to 7E, the length La is set to 0.32λe, 0.34λe, 0.35λe, 0.36λe, and 0.38λe, respectively, and the frequency of the radio wave is changed from 400 MHz to 700 MHz. The Smith chart when it is made to do is shown. Further, FIG. 7F shows a Smith chart of the simulation model 100D1 (see FIG. 3D) having a length La of 0.4λe. This is the same as that shown in FIG. 4 (D).

図7(A)に示す長さLaが0.32λeの場合は、周波数の増大に伴って、短絡点の近傍から、短絡点を通る等抵抗円の約180度から約170度まで少し内側に入った後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約120度まで移動した。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。 When the length La shown in FIG. 7 (A) is 0.32λe, the equivalence circle passing through the short-circuit point is slightly inward from about 180 degrees to about 170 degrees from the vicinity of the short-circuit point as the frequency increases. After entering, it moved up to about 120 degrees along an equal resistance circle through the short circuit point. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle.

図7(B)に示す長さLaが0.34λeの場合は、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約175度の点から、約170度でキンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約165度から約100度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。 When the length La shown in FIG. 7B is 0.34λe, the short-circuit point is formed after forming a kink vertex at about 170 degrees from the point near the short-circuit point at about 175 degrees as the frequency increases. A locus was obtained that moved from about 165 degrees to about 100 degrees along an equal resistance circle passing through. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle.

図7(C)に示す長さLaが0.35λeの場合は、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約175度の点から、約170度でキンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約160度から約95度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。キンク頂点は、長さLaが0.34λeの場合よりも大きかった。 When the length La shown in FIG. 7 (C) is 0.35λe, the short-circuit point is formed after forming a kink vertex at about 170 degrees from the point near the short-circuit point at about 175 degrees as the frequency increases. A locus was obtained that moved from about 160 degrees to about 95 degrees along an equal resistance circle passing through. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle. The kink vertices were larger than when the length La was 0.34λe.

図7(D)に示す長さLaが0.36λeの場合は、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約175度の点から、約170度でキンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約160度から約85度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。キンク頂点は、長さLaが0.34λe、0.35λeの場合よりも大きかった。 When the length La shown in FIG. 7 (D) is 0.36λe, the short-circuit point is formed after forming a kink vertex at about 170 degrees from the point near the short-circuit point at about 175 degrees as the frequency increases. A locus was obtained that moved from about 160 degrees to about 85 degrees along an equal resistance circle passing through. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle. The kink vertices were larger than those when the lengths La were 0.34λe and 0.35λe.

図7(E)に示す長さLaが0.38λeの場合は、周波数の増大に伴って、約170度の点から、キンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約160度から約65度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。 When the length La shown in FIG. 7 (E) is 0.38λe, a kink vertex is formed from a point of about 170 degrees with an increase in frequency, and then about along an equal resistance circle passing through a short-circuit point. A locus was obtained that moved from 160 degrees to about 65 degrees. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle.

図7(F)に示す長さLaが0.40λeの場合は、図7(E)に示す長さLaが0.38λeの軌跡と比べると、最初に描くキンクの軌跡がさらに広がり、周波数の増大に伴って、約165度の点から、キンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約160度から約35度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。 When the length La shown in FIG. 7 (F) is 0.40λe, the locus of the kink drawn first is further expanded as compared with the locus of the length La shown in FIG. 7 (E) of 0.38λe, and the frequency is increased. With the increase, a locus was obtained from a point of about 165 degrees, after forming a kink apex, moving from about 160 degrees to about 35 degrees along an equal resistance circle passing through the short circuit point. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle.

以上の結果より、図7(A)~(F)のすべての軌跡が、スミスチャートの円の上半分の領域で、時計回りに回転し、キンク頂点を有し、誘導性を示す軌跡である。例えば、周波数帯が広い通信への用途を考えると、スミスチャートの円の上半分の領域でキンク頂点を有するインピーダンス特性が有効的である。しかしながら、図6に示すような周波数特性を示す整流回路200の容量性インピーダンスと広帯域で共役整合が取れるという見地からは、これらの中では、図7(B)、(C)、(D)に示す長さLaが0.34λe~0.36λeの場合が特に良好であることが分かった。 From the above results, all the loci in FIGS. 7A to 7F are loci that rotate clockwise in the upper half of the circle of the Smith chart, have kink vertices, and show inductiveness. .. For example, considering the use for communication with a wide frequency band, an impedance characteristic having a kink vertex in the upper half region of the Smith chart circle is effective. However, from the viewpoint that conjugate matching can be obtained in a wide band with the capacitive impedance of the rectifier circuit 200 showing the frequency characteristics as shown in FIG. 6, among these, FIGS. 7 (B), (C), and (D) are shown. It was found that the case where the indicated length La was 0.34λe to 0.36λe was particularly good.

以上より、長さLaが0.32λe~0.4λeの範囲では、長さLaが0.34λe~0.36λeが特に良いことが分かった。 From the above, it was found that the length La of 0.34λe to 0.36λe is particularly good in the range of the length La of 0.32λe to 0.4λe.

以上、実施の形態の折返しダイポールアンテナ100は、誘導性のインピーダンスを有するため、折返しダイポールアンテナ100の誘導性のインピーダンスが整流回路200の容量性のインピーダンスと整合するように調節すれば、電力変換装置300がローパスフィルタを含まなく済む。換言すれば、折返しダイポールアンテナ100のインピーダンスと、整流回路200のインピーダンスとが共役の関係になるようにすればよい。 As described above, since the folded dipole antenna 100 of the embodiment has an inductive impedance, if the inductive impedance of the folded dipole antenna 100 is adjusted to match the capacitive impedance of the rectifying circuit 200, the power conversion device can be used. The 300 does not include the low-pass filter. In other words, the impedance of the folded dipole antenna 100 and the impedance of the rectifier circuit 200 may be in a conjugated relationship.

電力変換装置300は、折返しダイポールアンテナ100と整流回路200との間にローパスフィルタを含まないため、損失を低減することができる。すなわち、実施の形態によれば、損失を低減した折返しダイポールアンテナ100及び電力変換装置300を提供することができる。 Since the power conversion device 300 does not include a low-pass filter between the folded dipole antenna 100 and the rectifier circuit 200, the loss can be reduced. That is, according to the embodiment, it is possible to provide the folded dipole antenna 100 and the power conversion device 300 with reduced loss.

なお、以上では、整流回路200がコッククロフト・ウォルトン型の整流回路である形態について説明したが、整流回路200はコッククロフト・ウォルトン型に限られるものではない。折返しダイポールアンテナ100から出力される高周波電力を直流電力に整流できる整流回路であれば、どのような形式のものであってもよい。 Although the rectifier circuit 200 has been described above as a Cockcroft-Walton type rectifier circuit, the rectifier circuit 200 is not limited to the Cockcroft-Walton type. Any type of rectifier circuit can be used as long as it can rectify the high frequency power output from the folded dipole antenna 100 to DC power.

また、以上では、一例として、折返しダイポールアンテナ100が540MHzの電波を受信する形態について説明したが、周波数は540MHzに限られず、所望の周波数に応じて、折返しダイポールアンテナ100の誘導性のインピーダンスを調整すればよい。このような調整は、主に、エレメント110、120の長さや間隔を設計段階で設定することによって行うことができる。 Further, in the above, as an example, the mode in which the folded dipole antenna 100 receives a radio wave of 540 MHz has been described, but the frequency is not limited to 540 MHz, and the inductive impedance of the folded dipole antenna 100 is adjusted according to a desired frequency. do it. Such adjustments can be made mainly by setting the lengths and spacings of the elements 110 and 120 at the design stage.

図8は、実施の形態の変形例の折返しダイポールアンテナ100Mを示す図である。折返しダイポールアンテナ100Mは、基板101Mと、エレメント110及び120Mとを有する。ここでは、図1に示す折返しダイポールアンテナ100の構成要素と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 8 is a diagram showing a folded dipole antenna 100M of a modified example of the embodiment. The folded dipole antenna 100M has a substrate 101M and elements 110 and 120M. Here, the same components as those of the folded dipole antenna 100 shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

基板101Mは、図1に示す基板101よりもY軸方向の幅が広い。これは、エレメント120Mに対応したものである。 The substrate 101M has a wider width in the Y-axis direction than the substrate 101 shown in FIG. This corresponds to the element 120M.

エレメント120Mは、エレメント120MA及び120MBを有し、基板101Mの表面に設けられる。エレメント120Mは、第2導体の一例である。 The element 120M has elements 120MA and 120MB and is provided on the surface of the substrate 101M. The element 120M is an example of the second conductor.

エレメント120MA及び120MBは、それぞれ、図1に示すエレメント120A及び120Bに、延長部123A、123Bを追加したものである。延長部123A、123Bは、それぞれ、給電点121A、121Bに接続され、Y軸負方向側の端子123A1、123B1まで延在する。延長部123A、123Bは、互いに平行であり、Y軸に平行である。延長部123A、123Bは、平衡線路である。延長部123A、123Bの長さをLfとする。延長部123A、123Bは、それぞれ、第1延長線路、第2延長線路の一例である。 The elements 120MA and 120MB are elements 120A and 120B shown in FIG. 1, with extension portions 123A and 123B added, respectively. The extension portions 123A and 123B are connected to the feeding points 121A and 121B, respectively, and extend to the terminals 123A1 and 123B1 on the negative direction side of the Y axis, respectively. The extensions 123A and 123B are parallel to each other and parallel to the Y axis. Extensions 123A and 123B are balanced lines. Let Lf be the length of the extension portions 123A and 123B. The extension portions 123A and 123B are examples of the first extension line and the second extension line, respectively.

端子123A1、123B1は、基板101MのY軸負方向側でX軸方向に延在する長辺の手前に位置する。一例として、長さLaは0.35λeであり、延長部123A、123Bの長さは、20mmである。端子123A1、123B1は、整流回路200の端子201、202に接続される。 The terminals 123A1 and 123B1 are located on the negative side of the Y-axis of the substrate 101M and in front of the long side extending in the X-axis direction. As an example, the length La is 0.35λe, and the lengths of the extension portions 123A and 123B are 20 mm. The terminals 123A1 and 123B1 are connected to the terminals 201 and 202 of the rectifier circuit 200.

図9は、折返しダイポールアンテナ100Mが受信する電波の周波数を変化させた場合のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。図9(A)には、折返しダイポールアンテナ100Mが受信する電波の周波数を400MHzから700MHzまで変化させた場合のインピーダンスの周波数特性を示す。また、図9(B)には、シミュレーションモデル100C2(図5(C)参照)のインピーダンスの周波数特性を示す。これは、図7(C)に示すものと同一である。 FIG. 9 is a Smith chart showing the frequency characteristics of impedance when the frequency of the radio wave received by the folded dipole antenna 100M is changed. FIG. 9A shows the frequency characteristics of the impedance when the frequency of the radio wave received by the folded dipole antenna 100M is changed from 400 MHz to 700 MHz. Further, FIG. 9B shows the frequency characteristics of the impedance of the simulation model 100C2 (see FIG. 5C). This is the same as that shown in FIG. 7 (C).

図9(A)に示す折返しダイポールアンテナ100Mの軌跡は、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約170度の点から、約165度でキンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約160度から約-110度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。キンク頂点は、図9(B)に示すシミュレーションモデル100C2の軌跡よりも少し上側にシフトし、大きなキンク頂点が得られた。これは、折返しダイポールアンテナ100Mのキンク頂点は、シミュレーションモデル100C2のキンク頂点よりもさらに誘導性が強いことを表している。図9(B)に示すシミュレーションモデル100C2の軌跡の方が、図9(A)に示す折返しダイポールアンテナ100Mよりも整流回路200の入力インピーダンスと、より上手く共役整合が取れているが、図9(A)に示す折返しダイポールアンテナ100Mでも、十分に良好な軌跡が得られることが分かった。 The locus of the folded dipole antenna 100M shown in FIG. 9A passes through the short-circuit point after forming a kink apex at about 165 degrees from a point of about 170 degrees near the short-circuit point as the frequency increases. A locus was obtained that moved from about 160 degrees to about -110 degrees along the resistance circle. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle. The kink vertices were slightly shifted upward from the locus of the simulation model 100C2 shown in FIG. 9B, and a large kink vertex was obtained. This indicates that the kink vertices of the folded dipole antenna 100M are more inductive than the kink vertices of the simulation model 100C2. The trajectory of the simulation model 100C2 shown in FIG. 9B has better conjugate matching with the input impedance of the rectifying circuit 200 than the folded dipole antenna 100M shown in FIG. 9A. It was found that a sufficiently good trajectory can be obtained even with the folded dipole antenna 100M shown in A).

従って、損失を低減した電力変換装置、及び、折返しダイポールアンテナ100Mを提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a power conversion device with reduced loss and a folded dipole antenna 100M.

図10及び図11は、延長部123A、123Bの長さLfが異なる折返しダイポールアンテナ100Mのシミュレーションモデルで電波の周波数を400MHzから700MHzまで変化させた場合のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。具体的には、長さLfがλe/50からλe/6のシミュレーションモデルのスミスチャートを求めた。 10 and 11 are Smith charts showing the frequency characteristics of impedance when the frequency of radio waves is changed from 400 MHz to 700 MHz in a simulation model of a folded dipole antenna 100M having different lengths Lf of the extension portions 123A and 123B. Specifically, a Smith chart of a simulation model having a length Lf of λe / 50 to λe / 6 was obtained.

シミュレーションモデルの長さLaは、0.35λeであり、基板101の誘電率εrは3.4、高さ(Z軸方向の厚さ)hは0.75mm、エレメント110と120のY軸方向の間隔dは4mm、エレメント110のX軸方向の長さLbは244mmである。244mmは、540MHzの電波の自由空間波長λの0.44倍の長さである。なお、電気長λeと自由空間波長λは、540MHzにおける値である。 The length La of the simulation model is 0.35λe, the permittivity εr of the substrate 101 is 3.4, the height (thickness in the Z-axis direction) h is 0.75 mm, and the elements 110 and 120 are in the Y-axis direction. The interval d is 4 mm, and the length Lb of the element 110 in the X-axis direction is 244 mm. 244 mm is 0.44 times as long as the free space wavelength λ 0 of the radio wave of 540 MHz. The electric length λe and the free space wavelength λ 0 are values at 540 MHz.

また、図10(A)には、延長部123A、123Bを有さないシミュレーションモデル100C2(図5(C)参照)のインピーダンスの周波数特性(図7(C)と同一)を示す。ここでは説明の便宜上、シミュレーションモデル100C2(図5(C)参照)を長さLfが0mmのシミュレーションモデルとして示す。 Further, FIG. 10A shows the frequency characteristics (same as FIG. 7C) of the impedance of the simulation model 100C2 (see FIG. 5C) having no extension portions 123A and 123B. Here, for convenience of explanation, the simulation model 100C2 (see FIG. 5C) is shown as a simulation model having a length Lf of 0 mm.

図10(B)に示す長さLfがλe/50の場合は、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約170度の点から、約168度でキンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約160度から約-40度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。キンク頂点は、長さLfが0mmの場合よりも大きかった。 When the length Lf shown in FIG. 10B is λe / 50, a short-circuit point is formed after forming a kink vertex at about 168 degrees from a point near the short-circuit point at about 170 degrees as the frequency increases. A locus was obtained that moved from about 160 degrees to about -40 degrees along an equal resistance circle passing through. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle. The kink apex was larger than the case where the length Lf was 0 mm.

図10(C)~(F)に示す長さLfがλe/40、λe/30、λe/20、λe/18の場合は、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約170度の点から、約165度でキンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約160度から約-70度、約-105度、約-138度、約-145度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。キンク頂点は、長さLfが長くなるにつれて、徐々に等抵抗円に沿って横軸よりも上側に移動し、誘導性が強くなる傾向を示した。 When the lengths Lf shown in FIGS. 10 (C) to 10 (F) are λe / 40, λe / 30, λe / 20, and λe / 18, the degree is about 170 degrees near the short-circuit point as the frequency increases. After forming the kink apex at about 165 degrees from the point, it moves from about 160 degrees to about -70 degrees, about -105 degrees, about -138 degrees, about -145 degrees along the equi-resistance circle passing through the short circuit point. A trajectory was obtained. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle. The kink vertices gradually moved above the horizontal axis along the equi-resistance circle as the length Lf became longer, and tended to become more inductive.

図11(A)~(C)に示す長さLfがλe/16、λe/14、λe/12の場合は、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約165度の点から、約165度でキンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約160度から約-150度、約-155度、約-165度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、キンク頂点を描いた後の円弧状の軌跡が小さくなる傾向を示した。 When the lengths Lf shown in FIGS. 11A to 11C are λe / 16, λe / 14, and λe / 12, the point of about 165 degrees near the short-circuit point becomes about as the frequency increases. After forming the kink apex at 165 degrees, a locus was obtained that moved from about 160 degrees to about -150 degrees, about -155 degrees, and about -165 degrees along the equi-resistance circle passing through the short-circuit point. As the frequency increased, the arcuate locus after drawing the kink vertices tended to become smaller.

図11(D)~(F)に示す長さLfがλe/10、λe/8、λe/6の場合は、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約160度の点から、横軸の近くでキンク頂点が得られたものの、はっきりと誘導性を示す軌跡は得られなかった。 When the lengths Lf shown in FIGS. 11 (D) to 11 (F) are λe / 10, λe / 8, and λe / 6, the laterality is increased from a point of about 160 degrees near the short-circuit point as the frequency increases. Kink vertices were obtained near the axis, but no clearly inductive locus was obtained.

以上より、延長部123A、123Bを取り付ける場合には、長さLfがλe/20以下であることが好ましいことが分かった。 From the above, it was found that when the extension portions 123A and 123B are attached, the length Lf is preferably λe / 20 or less.

図12乃至図15は、折返しダイポールアンテナ100が受信する電波の周波数を変化させた場合のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。図12乃至図15には、エレメント110と120のY軸方向の間隔dをλe/10からλe/6000に設定し、電波の周波数を400MHzから700MHzまで変化させた場合のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。 12 to 15 are Smith charts showing the frequency characteristics of the impedance when the frequency of the radio wave received by the folded dipole antenna 100 is changed. 12 to 15 show the frequency characteristics of the impedance when the distance d between the elements 110 and 120 in the Y-axis direction is set from λe / 10 to λe / 6000 and the frequency of the radio wave is changed from 400 MHz to 700 MHz. Smith chart.

なお、基板101の誘電率εrは3.4、高さ(Z軸方向の厚さ)hは0.75mm、長さLaは0.35λe、Lbは244mm(0.44λ)である。なお、λe/100は5.56mmであり、λe/200は2.78mmであるため、間隔dが4mmになるのは、約λe/139である。 The dielectric constant εr of the substrate 101 is 3.4, the height (thickness in the Z-axis direction) h is 0.75 mm, the length La is 0.35λe, and the Lb is 244 mm (0.44λ 0 ). Since λe / 100 is 5.56 mm and λe / 200 is 2.78 mm, it is about λe / 139 that the interval d is 4 mm.

図12(A)~(C)に示す間隔dがλe/10、λe/20、λe/30の場合は、周波数の増大に伴って、約175度から短絡点を通る等抵抗円に沿って約-50度、約-25度、約0度まで移動する軌跡が得られた。周波数が400MHzから増大する際に、誘導性を示して内側に入る軌跡であるが、キンク頂点が得られなかった。 When the intervals d shown in FIGS. 12 (A) to 12 (C) are λe / 10, λe / 20, and λe / 30, as the frequency increases, the resistance circle from about 175 degrees passes through the short-circuit point. Trajectories were obtained that moved to about -50 degrees, about -25 degrees, and about 0 degrees. When the frequency increased from 400 MHz, it was a locus that showed inductiveness and entered inward, but no kink apex was obtained.

図12(D)~(F)に示す間隔dがλe/40、λe/50、λe/60の場合は、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約175度の点から、約165度でキンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約160度から約20度、約35度、約45度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。 When the intervals d shown in FIGS. 12 (D) to 12 (F) are λe / 40, λe / 50, and λe / 60, the distance increases from about 175 degrees near the short-circuit point to about 165 as the frequency increases. After forming the kink vertices at degrees, trajectories were obtained that traveled from about 160 degrees to about 20 degrees, about 35 degrees, and about 45 degrees along an equal resistance circle through the short circuit point. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle.

図13(A)~(F)に示す間隔dがλe/70、λe/80、λe/90、λe/100、λe/200、λe/300の場合は、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約175度の点から、約165度でキンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約160度から約55度、約60度、約67度、約72度、約95度、約104度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。 When the intervals d shown in FIGS. 13 (A) to 13 (F) are λe / 70, λe / 80, λe / 90, λe / 100, λe / 200, and λe / 300, a short circuit point occurs as the frequency increases. After forming a kink apex at about 165 degrees from a point near about 175 degrees, about 160 degrees to about 55 degrees, about 60 degrees, about 67 degrees, about 72 degrees along an equal resistance circle passing through the short circuit point. , A locus moving to about 95 degrees and about 104 degrees was obtained. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle.

図14(A)~(F)に示す間隔dがλe/400、λe/500、λe/600、λe/700、λe/800、λe/900の場合は、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約175度の点からキンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約110度、約113度、約115度、約118度、約118度、約123度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。 When the intervals d shown in FIGS. 14A to 14F are λe / 400, λe / 500, λe / 600, λe / 700, λe / 800, and λe / 900, a short circuit point is formed as the frequency increases. After forming a kink apex from a point near 175 degrees, up to about 110 degrees, about 113 degrees, about 115 degrees, about 118 degrees, about 118 degrees, about 123 degrees along an equal resistance circle through the short circuit point. A moving trajectory was obtained. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle.

図15(A)~(F)に示す間隔dがλe/1000、λe/2000、λe/3000、λe/4000、λe/5000、λe/6000の場合は、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約175度の点からキンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約125度、約135度、約142度、約128度、約150度、約152度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。 When the intervals d shown in FIGS. 15A to 15F are λe / 1000, λe / 2000, λe / 3000, λe / 4000, λe / 5000, and λe / 6000, a short circuit point is formed as the frequency increases. After forming a kink apex from a point near 175 degrees, up to about 125 degrees, about 135 degrees, about 142 degrees, about 128 degrees, about 150 degrees, about 152 degrees along an equal resistance circle through the short circuit point. A moving trajectory was obtained. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle.

以上より、間隔dがλe/40以下では、キンク頂点が得られ、かつ、誘導性の軌跡が得られていることが分かる。また、間隔dがλe/40からλe/1000あたりまでは、キンク頂点が得られ、かつ、はっきりと誘導性の軌跡が得られているため、特に良いことが分かる。また、λe/1000は0.56mmであり、λe/6000は0.09mmである。 From the above, it can be seen that when the interval d is λe / 40 or less, the kink vertices are obtained and the inductive locus is obtained. Further, it can be seen that it is particularly good because the kink vertices are obtained and the inductive locus is clearly obtained when the interval d is from λe / 40 to around λe / 1000. Further, λe / 1000 is 0.56 mm, and λe / 6000 is 0.09 mm.

間隔dは、λe/1000でもよいが、例えば、エレメント110及び120をエッチング処理で作製する場合には、エッチング処理の限界との関係で間隔dを設定すればよい。 The interval d may be λe / 1000, but for example, when the elements 110 and 120 are manufactured by an etching process, the interval d may be set in relation to the limit of the etching process.

図16及び図17は、折返しダイポールアンテナ100のシミュレーションモデル100A3~100F3及び100A4~100F4を示す図である。図16では、各部の符号を省略する。 16 and 17 are diagrams showing simulation models 100A3 to 100F3 and 100A4 to 100F4 of the folded dipole antenna 100. In FIG. 16, the reference numerals of the respective parts are omitted.

図16(A)~(E)及び図17(A)~(F)に示すシミュレーションモデル100A3~100F3及び100A4~100F4は、エレメント120の少なくとも一部がメアンダ形状になっている。 In the simulation models 100A3 to 100F3 and 100A4 to 100F4 shown in FIGS. 16A to 16E and FIGS. 17A to 17F, at least a part of the element 120 has a meander shape.

図16(A)に示すシミュレーションモデル100A3では、エレメント120の全体がメアンダ形状を有するメアンダ部になっており、長さLaは0.41λeである。メアンダ部は、X軸方向に6mm、Y軸方向に4mmであり、メアンダ部の周期数は、エレメント120A、120Bともに10である。 In the simulation model 100A3 shown in FIG. 16A, the entire element 120 is a meander portion having a meander shape, and the length La is 0.41λe. The meander portion is 6 mm in the X-axis direction and 4 mm in the Y-axis direction, and the number of cycles of the meander portion is 10 for both the elements 120A and 120B.

図16(B)~図16(F)及び図17(A)~(F)に示すシミュレーションモデル100B3~100F3及び100A4~100F4では、エレメント120の両端がメアンダ形状を有するメアンダ部になっている。エレメント120のうち、X軸方向においてエレメント110と平行な区間は直線状であり、X軸方向においてエレメント110よりも外側の区間がメアンダ形状になっている。 In the simulation models 100B3 to 100F3 and 100A4 to 100F4 shown in FIGS. 16 (B) to 16 (F) and FIGS. 17 (A) to 17 (F), both ends of the element 120 are meander portions having a meander shape. Of the elements 120, the section parallel to the element 110 in the X-axis direction is linear, and the section outside the element 110 in the X-axis direction has a meander shape.

シミュレーションモデル100B3~100F3のメアンダ部は、X軸方向に4mm、Y軸方向に2mmであり、メアンダ部の周期数は、それぞれ、エレメント120A、120Bともに、5、6、7、8、9である。シミュレーションモデル100B3~100F3の長さLaは、それぞれ、0.369λe、0.393λe、0.418λe、0.443λe、0.467λeである。 The meander portion of the simulation models 100B3 to 100F3 is 4 mm in the X-axis direction and 2 mm in the Y-axis direction, and the number of cycles of the meander portion is 5, 6, 7, 8, and 9 for the elements 120A and 120B, respectively. .. The lengths La of the simulation models 100B3 to 100F3 are 0.369λe, 0.393λe, 0.418λe, 0.443λe, and 0.467λe, respectively.

また、シミュレーションモデル100A4~100F4のメアンダ部は、X軸方向に4mm、Y軸方向に2mmであり、メアンダ部の周期数は、それぞれ、エレメント120A、120Bともに、10、11、12、13、14、15である。シミュレーションモデル100A4~100F4の長さLaは、それぞれ、0.492λe、0.516λe、0.541λe、0.566λe、0.590λe、0.615λeである。 The meander portion of the simulation models 100A4 to 100F4 is 4 mm in the X-axis direction and 2 mm in the Y-axis direction, and the number of cycles of the meander portion is 10, 11, 12, 13, 14 for the elements 120A and 120B, respectively. , 15. The lengths La of the simulation models 100A4 to 100F4 are 0.492λe, 0.516λe, 0.541λe, 0.566λe, 0.590λe, and 0.615λe, respectively.

なお、基板101の誘電率εrは3.4、高さ(Z軸方向の厚さ)hは0.75mm、エレメント110と120のY軸方向の間隔dは4mm、エレメント110のX軸方向の長さLbは244mm(0.44λ)である。 The dielectric constant εr of the substrate 101 is 3.4, the height (thickness in the Z-axis direction) h is 0.75 mm, the distance d between the elements 110 and 120 in the Y-axis direction is 4 mm, and the element 110 is in the X-axis direction. The length Lb is 244 mm (0.44λ 0 ).

図18及び図19は、折返しダイポールアンテナ100が受信する電波の周波数を変化させた場合のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。図18(A)~(F)及び図19(A)~(F)には、それぞれ、シミュレーションモデル100A3~100F3及び100A4~100F4において、電波の周波数を400MHzから700MHzまで変化させた場合のインピーダンスの周波数特性を示す。 18 and 19 are Smith charts showing the frequency characteristics of impedance when the frequency of the radio wave received by the folded dipole antenna 100 is changed. 18 (A) to (F) and 19 (A) to (F) show the impedances of the simulation models 100A3 to 100F3 and 100A4 to 100F4 when the radio wave frequency is changed from 400 MHz to 700 MHz, respectively. Shows frequency characteristics.

図18(A)に示すシミュレーションモデル100A3のスミスチャートでは、周波数の増大に伴って、短絡点の近傍から、短絡点を通る等抵抗円の約180度から、短絡点を通る等抵抗円に沿って約30度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、誘導性を示す軌跡であるが、キンク頂点を有さない軌跡であった。 In the Smith chart of the simulation model 100A3 shown in FIG. 18A, as the frequency increases, from the vicinity of the short-circuit point, from about 180 degrees of the equi-resistance circle passing through the short-circuit point, along the equi-resistance circle passing through the short-circuit point. A trajectory of movement up to about 30 degrees was obtained. It is a locus showing inductiveness as the frequency increases, but it has no kink apex.

図18(B)、(C)に示すシミュレーションモデル100B3、100C3のスミスチャートでは、周波数の増大に伴って、短絡点を通る等抵抗円の約180度から、少し内側に入るがキンク頂点を形成せずに、短絡点を通る等抵抗円に沿って約116度、約106まで移動する軌跡が得られた。 In the Smith charts of the simulation models 100B3 and 100C3 shown in FIGS. 18B and 18C, a kink vertex is formed slightly inward from about 180 degrees of the equal resistance circle passing through the short-circuit point as the frequency increases. A locus was obtained that moved to about 106 degrees at about 116 degrees along the equi-resistance circle passing through the short-circuit point.

図18(D)、(E)、(F)に示すシミュレーションモデル100D3、100E3、100F3のスミスチャートでは、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約175度の点からキンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約160度から約95度、約80度、約65度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。 In the Smith charts of the simulation models 100D3, 100E3, and 100F3 shown in FIGS. 18 (D), (E), and (F), kink vertices were formed from a point of about 175 degrees near the short-circuit point as the frequency increased. Later, a locus was obtained that traveled from about 160 degrees to about 95 degrees, about 80 degrees, and about 65 degrees along an equal resistance circle passing through the short circuit point. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle.

図19(A)、(B)に示すシミュレーションモデル100A4、100B4のスミスチャートでは、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約170度の点からキンク頂点を形成した後に、短絡点を通る等抵抗円に沿って約45度、約25度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。 In the Smith charts of the simulation models 100A4 and 100B4 shown in FIGS. 19A and 19B, as the frequency increases, a kink vertex is formed from a point of about 170 degrees near the short-circuit point and then passes through the short-circuit point. Trajectories were obtained that moved along the equal resistance circle to about 45 degrees and about 25 degrees. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle.

図19(C)、(D)、(E)、(F)に示すシミュレーションモデル100C4、100D4、100E4、100F4のスミスチャートでは、周波数の増大に伴って、短絡点の近くの約175度付近でキンク頂点を形成し、短絡点を通る等抵抗円に沿って約0度、約-30度、約-55度、約-80度まで移動する軌跡が得られた。周波数の増大に伴って、少しずつ短絡点を通る等抵抗円の内側に入る軌跡であった。 In the Smith charts of the simulation models 100C4, 100D4, 100E4, and 100F4 shown in FIGS. 19 (C), (D), (E), and (F), as the frequency increases, near the short-circuit point at about 175 degrees. Trajectories were obtained that formed the kink vertices and moved along the equi-resistance circle through the short-circuit point to about 0 degrees, about -30 degrees, about -55 degrees, and about -80 degrees. As the frequency increased, the locus gradually passed through the short-circuit point and entered the inside of the equal resistance circle.

以上より、図18(D)~(F)に示すシミュレーションモデル100D3、100E3、100F3と、図19(A)、(B)に示すシミュレーションモデル100A4、100B4とが、所望の周波数においてキンク頂点を有し、かつ、誘導性の軌跡を示すことが分かった。 From the above, the simulation models 100D3, 100E3, 100F3 shown in FIGS. 18D to 18F and the simulation models 100A4, 100B4 shown in FIGS. 19A, 19B have kink vertices at desired frequencies. However, it was found to show an inducible trajectory.

これらのシミュレーションモデル100D3、100E3、100F3、100A4、100B4の長さLaは、0.418λe~0.516λeであるため、エレメント110の両端にメアンダ部を設ける場合には、長さLaを約0.42λe~0.52λeに設定することが良いことが分かった。また、メアンダ部を設けることにより、同じ効果を得るために必要な基板のX方向の長さを短くできるため、折返しダイポールアンテナおよびそれを用いた電力変換装置のX方向の寸法を小さくすることができる。 Since the length La of these simulation models 100D3, 100E3, 100F3, 100A4, and 100B4 is 0.418λe to 0.516λe, when the meander portions are provided at both ends of the element 110, the length La is set to about 0. It was found that it is better to set it to 42λe to 0.52λe. Further, by providing the meander portion, the length of the substrate required to obtain the same effect in the X direction can be shortened, so that the dimensions of the folded dipole antenna and the power conversion device using the folded dipole antenna can be reduced in the X direction. can.

次に、図20及び図21を用いて、エレメント110と120における表皮効果と等価半径について説明する。 Next, the skin effect and the equivalent radius in the elements 110 and 120 will be described with reference to FIGS. 20 and 21.

図20は、エレメント110及び120の断面を示す図である。図20(A)、(B)には、Y軸に沿って得られるエレメント110及び120の断面を示す。図20(A)、(B)には、折返しダイポールアンテナ100を搭載する基板101を示す。また、図20(A)、(B)では、高周波の電流がエレメント110及び120に流れる部分をグレーで示す。グレーで示す部分には、一例として、540MHzの電流が表皮効果によって流れる。 FIG. 20 is a diagram showing a cross section of the elements 110 and 120. 20 (A) and 20 (B) show cross sections of elements 110 and 120 obtained along the Y axis. 20 (A) and 20 (B) show a substrate 101 on which the folded dipole antenna 100 is mounted. Further, in FIGS. 20A and 20B, the portion where the high frequency current flows through the elements 110 and 120 is shown in gray. As an example, a current of 540 MHz flows through the part shown in gray due to the skin effect.

図20(A)では、エレメント120の厚さをt1、素子幅をw1、エレメント110の厚さをt1、素子幅をw2とする。図20(B)では、エレメント120の厚さをt2、素子幅をw1、エレメント110の厚さをt2、素子幅をw2とする。厚さt1は、厚さt2よりも厚い。 In FIG. 20A, the thickness of the element 120 is t1, the element width is w1, the thickness of the element 110 is t1, and the element width is w2. In FIG. 20B, the thickness of the element 120 is t2, the element width is w1, the thickness of the element 110 is t2, and the element width is w2. The thickness t1 is thicker than the thickness t2.

一例として、図20(A)に示すエレメント120の厚さt1は18μm、素子幅w1は0.1mm~0.5mm、エレメント110の厚さをt1は18μm、素子幅w2は、2mm~8mmである。また、図20(B)に示すエレメント120の厚さt2は表皮深さの2倍、素子幅w1は0.1mm~0.5mm、エレメント110の厚さをt2は表皮深さの2倍、素子幅w2は、2mm~8mmである。また、折返しダイポールアンテナ100が受信する電磁波の周波数が540MHzである場合に、表皮深さは3μmであり、2.4GHzである場合には、表皮深さは1μmである。 As an example, the thickness t1 of the element 120 shown in FIG. 20 (A) is 18 μm, the element width w1 is 0.1 mm to 0.5 mm, the thickness of the element 110 is 18 μm for t1 and the element width w2 is 2 mm to 8 mm. be. Further, the thickness t2 of the element 120 shown in FIG. 20B is twice the skin depth, the element width w1 is 0.1 mm to 0.5 mm, and the thickness of the element 110 is t2 twice the skin depth. The element width w2 is 2 mm to 8 mm. Further, when the frequency of the electromagnetic wave received by the folded dipole antenna 100 is 540 MHz, the skin depth is 3 μm, and when the frequency is 2.4 GHz, the skin depth is 1 μm.

エレメント110及び120は、基板101の表面に形成された銅箔をウェットエッチングのようなエッチング処理によってパターニングすることによって作製される。エッチング処理では、エレメント110及び120の上面はマスクによって保護されるため、平滑であるが、エレメント110及び120の側面は、エッチング処理で削られているため、上面に比べると平滑性が低く、表面が粗い。このため、エレメント110及び120の側面は、上面よりも高周波抵抗が増えるので損失が増える。 The elements 110 and 120 are manufactured by patterning a copper foil formed on the surface of the substrate 101 by an etching process such as wet etching. In the etching process, the upper surfaces of the elements 110 and 120 are smooth because they are protected by a mask, but the side surfaces of the elements 110 and 120 are scraped by the etching process, so that the smoothness is lower than that of the upper surface, and the surface surface is smooth. Is rough. Therefore, the side surfaces of the elements 110 and 120 have higher high frequency resistance than the upper surface, so that the loss increases.

図20(A)に示すように、エレメント110及び120を厚くすると、図20(B)に示すようにエレメント110及び120を薄くした場合に比べて、エレメント110及び120の側面を流れる電流の割合が増える。特に、素子幅が狭いエレメント120では、この傾向が顕著である。 As shown in FIG. 20 (A), when the elements 110 and 120 are made thicker, the ratio of the current flowing on the side surfaces of the elements 110 and 120 is higher than when the elements 110 and 120 are made thinner as shown in FIG. 20 (B). Will increase. This tendency is particularly remarkable in the element 120 having a narrow element width.

図21は、エレメント110及び120の等価半径を説明する図である。ここで、エレメント120の等価半径をr1、エレメント110の等価半径をr2とし、エレメント110と120との間の間隔(エレメント110及び120の素子幅の中央同士の間隔)をd1とする。なお、エレメント120の厚さはt1、素子幅はw1、エレメント110の厚さはt1、素子幅はw2である。 FIG. 21 is a diagram illustrating the equivalent radii of the elements 110 and 120. Here, the equivalent radius of the element 120 is r1, the equivalent radius of the element 110 is r2, and the distance between the elements 110 and 120 (the distance between the centers of the element widths of the elements 110 and 120) is d1. The thickness of the element 120 is t1, the element width is w1, the thickness of the element 110 is t1, and the element width is w2.

等価半径r1、r2は、式(1)、(2)でそれぞれ表すことができ、インピーダンスのステップアップ比(n)は、式(3)で表すことができる。 The equivalent radii r1 and r2 can be expressed by the equations (1) and (2), respectively, and the impedance step-up ratio (n 2 ) can be expressed by the equation (3).

Figure 0007015054000001
Figure 0007015054000001

Figure 0007015054000002
Figure 0007015054000002

Figure 0007015054000003
Figure 0007015054000003

エレメント120の側面を流れる電流を低減して損失を減らすためには、側面を流れる電流が全体の20%未満であることが望ましい。式(1)で得られるエレメント120の等価半径r1について、側面を流れる電流との比を求めると、(0.34t1)/(0.34t1+0.25w1)<0.2を満たすことが望ましい。 In order to reduce the current flowing on the side surface of the element 120 and reduce the loss, it is desirable that the current flowing on the side surface is less than 20% of the total. When the ratio of the equivalent radius r1 of the element 120 obtained by the equation (1) to the current flowing on the side surface is obtained, it is desirable that (0.34t1) / (0.34t1 + 0.25w1) <0.2 is satisfied.

なお、ここでは、エレメント110と120の等価半径について説明したが、エレメント120と120は等しいサイズを有し、平面視で線対称に配置されるので、エレメント120の等価半径は、エレメント120の等価半径と等しい。 Although the equivalent radii of the elements 110 and 120 have been described here, since the elements 120 and 120 have the same size and are arranged line-symmetrically in a plan view, the equivalent radii of the elements 120 are equivalent to the elements 120. Equal to the radius.

以上、本発明の例示的な実施の形態の電力変換装置、及び、折返しダイポールアンテナについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 Although the power conversion device and the folded dipole antenna according to the exemplary embodiment of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments and is claimed for a patent. Various modifications and changes are possible without departing from the range.

100、100M 折返しダイポールアンテナ
101、101M 基板
110、120、120A、120B、120M、120MA、120MB エレメント
111、112 端部
121A、121B 給電点
122A、122B 端部
123A、123B 延長部
123A1、123B1 端子
200 整流回路
300 電力変換装置
100, 100M folded dipole antenna 101, 101M board 110, 120, 120A, 120B, 120M, 120MA, 120MB element 111, 112 end 121A, 121B feeding point 122A, 122B end 123A, 123B extension 123A1, 123B1 terminal 200 rectification Circuit 300 power converter

Claims (11)

受信する電波の周波数における自由空間波長における半波長に対応する長さを有する第1導体と、
第1給電点から前記第1導体に沿って第1端部まで延在する第1素子と、前記第1給電点と平衡端子を構成する第2給電点から前記第1導体に沿って第2端部まで延在する第2素子とを有し、前記第1導体と折返しダイポールアンテナを構成する第2導体と、
前記第1給電点及び前記第2給電点に接続される整流回路と
を含み、
前記第1導体の幅は、前記第2導体の幅よりも広く、
前記第1端部と前記第2端部との間の長さは、前記周波数における波長の電気長をλeとすると、0.6λe~0.8λeである、電力変換装置。
A first conductor having a length corresponding to a half wavelength in the free space wavelength at the frequency of the received radio wave, and
The first element extending from the first feeding point to the first end along the first conductor, and the second feeding point forming the equilibrium terminal with the first feeding point to the second along the first conductor. A second conductor having a second element extending to the end, the first conductor, and a second conductor constituting a folded dipole antenna,
Including the first feeding point and the rectifier circuit connected to the second feeding point.
The width of the first conductor is wider than the width of the second conductor.
A power conversion device having a length between the first end portion and the second end portion of 0.6λe to 0.8λe, where λe is the electrical length of the wavelength at the frequency.
前記第1導体と前記第2導体との間隔は、前記波長の電気長λeの1/40以下である、請求項1記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1, wherein the distance between the first conductor and the second conductor is 1/40 or less of the electric length λe of the wavelength. 前記第1給電点及び前記第2給電点にそれぞれ接続され、平面視で前記第2導体から離間する方向に延在する第1延長線路及び第2延長線路をさらに含む、請求項1又は2記載の電力変換装置。 The first or second aspect of the present invention further includes a first extension line and a second extension line connected to the first feeding point and the second feeding point, respectively, and extending in a direction away from the second conductor in a plan view. Power converter. 前記第1延長線路及び前記第2延長線路の長さは、前記波長の電気長λeの1/20以下である、請求項3記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 3, wherein the length of the first extension line and the second extension line is 1/20 or less of the electric length λe of the wavelength. 前記第2導体は、メアンダ部を有する、請求項1乃至4のいずれか一項記載の電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second conductor has a meander portion. 前記第2導体は、両端にメアンダ部を有する、請求項1乃至4のいずれか一項記載の電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second conductor has meander portions at both ends. 前記第1導体及び前記第2導体によって構成される折返しダイポールアンテナのインピーダンスは誘導性である、請求項1乃至6のいずれか一項記載の電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 6, wherein the impedance of the folded dipole antenna composed of the first conductor and the second conductor is inductive. 前記折返しダイポールアンテナのインピーダンスと、前記整流回路のインピーダンスとは、共役の関係にある、請求項1乃至7のいずれか一項記載の電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 7, wherein the impedance of the folded dipole antenna and the impedance of the rectifier circuit are in a conjugate relationship. 前記折返しダイポールアンテナのインピーダンスは、スミスチャートでキンク形状を有する、請求項1乃至8のいずれか一項記載の電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 8, wherein the impedance of the folded dipole antenna has a Kink shape in a Smith chart. 前記第1素子及び前記第2素子の厚さをt、前記第1素子及び前記第2素子の素子幅をwとすると、前記厚さt及び前記素子幅wは、(0.34t)/(0.34t+0.25w)<0.2を満たし、かつ、前記厚さtは、前記電波の周波数における表皮深さの2倍以上である、請求項1乃至9のいずれか一項記載の電力変換装置。 Assuming that the thickness of the first element and the second element is t and the element widths of the first element and the second element are w, the thickness t and the element width w are (0.34 t) / (. The power conversion according to any one of claims 1 to 9, wherein 0.34t + 0.25w) <0.2 is satisfied, and the thickness t is at least twice the skin depth at the frequency of the radio wave. Device. 受信する電波の周波数における自由空間波長における半波長に対応する長さを有する第1導体と、
第1給電点から前記第1導体に沿って第1端部まで延在する第1素子と、前記第1給電点と平衡端子を構成する第2給電点から前記第1導体に沿って第2端部まで延在する第2素子とを有し、前記第1導体と折返しダイポールアンテナを構成する第2導体と
を含み、
前記第1導体の幅は、前記第2導体の幅よりも広く、
前記第1端部と前記第2端部との間の長さは、前記周波数における波長の電気長をλeとすると、0.6λe~0.8λeである、折返しダイポールアンテナ。
A first conductor having a length corresponding to a half wavelength in the free space wavelength at the frequency of the received radio wave, and
The first element extending from the first feeding point to the first end along the first conductor, and the second feeding point forming the equilibrium terminal with the first feeding point to the second along the first conductor. It has a second element extending to the end, including the first conductor and a second conductor constituting a folded dipole antenna.
The width of the first conductor is wider than the width of the second conductor.
The folded dipole antenna has a length between the first end portion and the second end portion of 0.6λe to 0.8λe, where λe is the electrical length of the wavelength at the frequency.
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001251117A (en) 2000-03-02 2001-09-14 Mitsubishi Electric Corp Antenna device
JP2005092699A (en) 2003-09-19 2005-04-07 Brother Ind Ltd Radio tag and radio tag generation device
JP2006140789A (en) 2004-11-12 2006-06-01 Hitachi Cable Ltd Invisible antenna
JP2008244733A (en) 2007-03-27 2008-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Planar array antenna system and radio communication equipment with the same
WO2009011041A1 (en) 2007-07-18 2009-01-22 Fujitsu Limited Wireless tag and manufacturing method of the wireless tag
JP2009118406A (en) 2007-11-09 2009-05-28 Toshiba Corp Antenna device, radio tag reader, and article management system
JP2009188895A (en) 2008-02-08 2009-08-20 Mitsubishi Electric Corp Antenna device
JP2010220047A (en) 2009-03-18 2010-09-30 Mitsubishi Electric Corp Antenna device and array antenna device
JP2014107782A (en) 2012-11-29 2014-06-09 Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd Antenna
JP2016119836A (en) 2014-12-23 2016-06-30 パロ アルト リサーチ センター インコーポレイテッド Rectifier circuit for performing multi-band high frequency (rf) energy harvesting

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6025811A (en) * 1997-04-21 2000-02-15 International Business Machines Corporation Closely coupled directional antenna

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001251117A (en) 2000-03-02 2001-09-14 Mitsubishi Electric Corp Antenna device
JP2005092699A (en) 2003-09-19 2005-04-07 Brother Ind Ltd Radio tag and radio tag generation device
JP2006140789A (en) 2004-11-12 2006-06-01 Hitachi Cable Ltd Invisible antenna
JP2008244733A (en) 2007-03-27 2008-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Planar array antenna system and radio communication equipment with the same
WO2009011041A1 (en) 2007-07-18 2009-01-22 Fujitsu Limited Wireless tag and manufacturing method of the wireless tag
JP2009118406A (en) 2007-11-09 2009-05-28 Toshiba Corp Antenna device, radio tag reader, and article management system
JP2009188895A (en) 2008-02-08 2009-08-20 Mitsubishi Electric Corp Antenna device
JP2010220047A (en) 2009-03-18 2010-09-30 Mitsubishi Electric Corp Antenna device and array antenna device
JP2014107782A (en) 2012-11-29 2014-06-09 Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd Antenna
JP2016119836A (en) 2014-12-23 2016-06-30 パロ アルト リサーチ センター インコーポレイテッド Rectifier circuit for performing multi-band high frequency (rf) energy harvesting
KR20160076976A (en) 2014-12-23 2016-07-01 팔로 알토 리서치 센터 인코포레이티드 Rectifying circuit for multiband radio frequency (rf) energy harvesting

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