JP7350961B1 - Power receiving device, receiving device, terminal device, wireless power transmission system and communication system - Google Patents

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Abstract

【課題】高いアンテナゲインと広い指向性角度範囲の両立を図ることができるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置は、受信対象の電波の波長の0.5倍以上の間隔で複数のアンテナ素子がそれぞれ配置された複数のアンテナユニットと、前記複数のアンテナユニットの指向性ビームの角度方向が互いに異なるように、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに互いに異なる経路長で接続された複数の接続経路を有する接続回路と、を備える。アンテナユニットが複数の指向性ビームを有するように複数のアンテナ素子は受信対象の電波の波長の1倍以上の間隔で配置され、複数の接続経路の経路長は、複数のアンテナユニットの間で複数の指向性ビームの角度方向が互いに異なるように設定されていてもよい。
【選択図】図16

The present invention provides an antenna device that can achieve both high antenna gain and a wide directivity angle range.
An antenna device includes a plurality of antenna units each having a plurality of antenna elements arranged at intervals of 0.5 times or more the wavelength of a radio wave to be received, and an angular direction of a directional beam of the plurality of antenna units. a connection circuit having a plurality of connection paths connected to each of the plurality of antenna units with mutually different path lengths such that the antenna units have different path lengths. The plurality of antenna elements are arranged at intervals of one or more times the wavelength of the radio waves to be received so that the antenna unit has a plurality of directional beams, and the path lengths of the plurality of connection paths are The angular directions of the directional beams may be set to be different from each other.
[Selection diagram] Figure 16

Description

本発明は、無線電力伝送、通信等における電波の受信に用いることができるアンテナ装置、並びに、アンテナ装置を備えた受電装置、受信装置、端末装置、無線電力伝送システム及び通信システムに関するものである。 The present invention relates to an antenna device that can be used for receiving radio waves in wireless power transmission, communication, etc., as well as a power receiving device, a receiving device, a terminal device, a wireless power transmission system, and a communication system including the antenna device.

従来、この種のアンテナ装置として、複数のアンテナ素子で構成されたアレイアンテナを備えたアンテナ装置が知られている。例えば、特許文献1には、パッチアンテナなどのアンテナ素子が複数個並んだ無線電力送受信用アレイアンテナが開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an antenna device of this type, an antenna device including an array antenna composed of a plurality of antenna elements is known. For example, Patent Document 1 discloses an array antenna for wireless power transmission and reception in which a plurality of antenna elements such as patch antennas are lined up.

特開2016-213927号公報JP2016-213927A

上記無線電力伝送や通信において電波を受信可能なアンテナ装置において、高いアンテナゲインと広い指向性角度範囲を両立したい、という課題がある。 In an antenna device capable of receiving radio waves in the above-mentioned wireless power transmission or communication, there is a problem of wanting to achieve both high antenna gain and a wide directivity angle range.

本発明の一態様に係るアンテナ装置は、受信対象の電波の波長の0.5倍以上の間隔で複数のアンテナ素子がそれぞれ配置された複数のアンテナユニットと、前記複数のアンテナユニットの指向性ビームの角度方向が互いに異なるように、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに互いに異なる経路長で接続された複数の接続経路を有する接続回路と、を備える。 An antenna device according to one aspect of the present invention includes a plurality of antenna units each having a plurality of antenna elements arranged at intervals of 0.5 times or more the wavelength of radio waves to be received, and a directional beam of the plurality of antenna units. and a connection circuit having a plurality of connection paths connected to each of the plurality of antenna units with mutually different path lengths so that the angular directions of the antenna units are different from each other.

前記アンテナ装置において、前記アンテナユニットが複数の指向性ビームを有するように前記複数のアンテナ素子は受信対象の電波の波長の1倍以上の間隔で配置され、前記複数の接続経路の経路長は、前記複数のアンテナユニットの間で前記複数の指向性ビームの角度方向が互いに異なるように設定されていてもよい。 In the antenna device, the plurality of antenna elements are arranged at intervals of one or more times the wavelength of the radio waves to be received so that the antenna unit has a plurality of directional beams, and the path lengths of the plurality of connection paths are: The angular directions of the plurality of directional beams may be set to be different from each other among the plurality of antenna units.

前記アンテナ装置において、前記アンテナユニットの複数のアンテナ素子の間に当該アンテナユニット以外の他のアンテナユニットのアンテナ素子が位置するように、前記複数のアンテナユニットが配置されていてもよい。 In the antenna device, the plurality of antenna units may be arranged such that an antenna element of an antenna unit other than the antenna unit is located between the plurality of antenna elements of the antenna unit.

前記アンテナ装置において、前記複数のアンテナユニットにおける前記複数のアンテナ素子は1次元配置又は2次元配置されていてもよい。 In the antenna device, the plurality of antenna elements in the plurality of antenna units may be arranged one-dimensionally or two-dimensionally.

前記アンテナ装置において、前記受信対象の電波はミリ波であってもよい。 In the antenna device, the radio waves to be received may be millimeter waves.

本発明の他の態様に係る無線電力伝送に用いられる受電装置は、前記いずれかのアンテナ装置と、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに前記複数の接続経路からなる接続回路を介して接続された複数の整流回路と、前記複数の整流回路から出力された複数の直流電力を合成して出力する直流合成回路と、を備える。 According to another aspect of the present invention, a power receiving device used for wireless power transmission includes one of the antenna devices and a plurality of antenna units connected to each of the plurality of antenna units via a connection circuit including the plurality of connection paths. and a DC combining circuit that combines and outputs a plurality of DC powers output from the plurality of rectifier circuits.

本発明の更に他の態様に係る無線電力伝送システムは、前記受電装置と、前記受電装置に向けて無線電力伝送の電波を送信する送電装置と、を備える。 A wireless power transmission system according to still another aspect of the present invention includes the power receiving device and a power transmitting device that transmits radio waves for wireless power transmission toward the power receiving device.

本発明の更に他の態様に係る通信に用いられる受信装置は、前記いずれかのアンテナ装置と、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに前記複数の接続経路からなる接続回路を介して接続された複数の位相調整回路と、前記複数の位相調整回路から出力された複数の受信信号を同相で合成して出力する合成回路と、を備える。 A receiving device used for communication according to still another aspect of the present invention includes any one of the antenna devices and a plurality of antenna units connected to each of the plurality of antenna units via a connection circuit including the plurality of connection paths. It includes a phase adjustment circuit and a combining circuit that combines the plurality of received signals outputted from the plurality of phase adjustment circuits in the same phase and outputs the same.

本発明の更に他の態様に係る通信に用いられる受信装置は、前記いずれかのアンテナ装置と、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに前記複数の接続経路からなる接続回路を介して接続された複数のA/D変換器と、前記複数のA/D変換器から出力された複数の受信信号をデジタル処理で同相合成して出力する合成回路と、を備える。 A receiving device used for communication according to still another aspect of the present invention includes any one of the antenna devices and a plurality of antenna units connected to each of the plurality of antenna units via a connection circuit including the plurality of connection paths. The device includes an A/D converter and a combining circuit that performs in-phase combining of a plurality of received signals outputted from the plurality of A/D converters using digital processing and outputs the resultant signal.

本発明の更に他の態様に係る通信に用いられる受信装置は、前記いずれかのアンテナ装置と、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに前記複数の接続経路からなる接続回路を介して接続された複数の受信機と、前記複数の受信機から出力された複数の受信信号に対してMIMO信号処理を行う信号処理部と、を備える。 A receiving device used for communication according to still another aspect of the present invention includes any one of the antenna devices and a plurality of antenna units connected to each of the plurality of antenna units via a connection circuit including the plurality of connection paths. The device includes a receiver and a signal processing unit that performs MIMO signal processing on a plurality of received signals output from the plurality of receivers.

本発明の更に他の態様に係る通信に用いられる受信装置は、前記いずれかのアンテナ装置を有する受信装置と、前記受信装置との間で無線通信を行う送信装置と、を備える。 A receiving device used for communication according to still another aspect of the present invention includes a receiving device having any of the antenna devices described above, and a transmitting device that performs wireless communication with the receiving device.

本発明の更に他の態様に係る端末装置は、前記いずれかのアンテナ装置を有する受電装置又は受信装置を備える。 A terminal device according to still another aspect of the present invention includes a power receiving device or a receiving device having any of the antenna devices described above.

前記端末装置は、インターネットに接続可能なIoTであってもよい。 The terminal device may be an IoT connectable to the Internet.

本発明によれば、高いアンテナゲインと広い指向性角度範囲の両立を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to achieve both high antenna gain and a wide directivity angle range.

実施形態に係るアンテナ装置を適用可能な無線電力伝送システムの一例を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a wireless power transmission system to which the antenna device according to the embodiment can be applied. 参考例に係るアンテナ素子単体の指向性パターンの一例を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a directivity pattern of a single antenna element according to a reference example. 実施形態に係る複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナの斜視図。FIG. 1 is a perspective view of an array antenna having a plurality of antenna elements according to an embodiment. (a)~(d)はそれぞれ、図3のアレイアンテナにおいて素子間隔が0.5λ、2λ、4λ及び8λの場合の指向性パターンの一例を示す説明図である。(a) to (d) are explanatory diagrams showing examples of directivity patterns when the element spacing is 0.5λ, 2λ, 4λ, and 8λ in the array antenna of FIG. 3, respectively. 実施形態に係るアンテナ装置の複数のアンテナユニットを含む1次元アレイアンテナの一例を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a one-dimensional array antenna including a plurality of antenna units of the antenna device according to the embodiment. (a)~(d)はそれぞれ、複数のアンテナユニットそれぞれの素子配列の説明図である。(a) to (d) are explanatory diagrams of the element arrangement of each of a plurality of antenna units. (a)~(d)はそれぞれ、図5の複数のアンテナユニットの指向性パターンの一例を示す説明図である。(a) to (d) are explanatory diagrams showing examples of directivity patterns of a plurality of antenna units in FIG. 5, respectively. 図7(a)~図7(d)の指向性パターンを重ね合わせて表示した説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram showing the directivity patterns of FIGS. 7(a) to 7(d) superimposed. 図8の指向性パターンの効果の説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of the effect of the directivity pattern of FIG. 8; 実施形態に係るアンテナ装置の複数のアンテナユニットを構成する2次元アレイアンテナの一例を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a two-dimensional array antenna that constitutes a plurality of antenna units of the antenna device according to the embodiment. 図10の2次元アレイアンテナの一部の説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram of a part of the two-dimensional array antenna of FIG. 10. 図10の2次元アレイアンテナにおける第1アンテナユニットを構成する複数のアンテナ素子の配列の説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram of an arrangement of a plurality of antenna elements forming a first antenna unit in the two-dimensional array antenna of FIG. 10; (a)~(p)はそれぞれ、図10の2次元アレイアンテナにおける第1アンテナユニット~第16アンテナユニットそれぞれの3次元指向性パターンの一例を示す説明図である。(a) to (p) are explanatory diagrams showing examples of three-dimensional directivity patterns of the first to sixteenth antenna units in the two-dimensional array antenna of FIG. 10, respectively. 図13(a)~図13()の3次元指向性パターンを重ね合わせて表示した説明図。An explanatory diagram in which the three-dimensional directivity patterns of FIGS. 13(a) to 13( p ) are superimposed and displayed. 図3のアレイアンテナからなるアンテナユニットに対する接続回路の一例を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a connection circuit for the antenna unit including the array antenna of FIG. 3; 図5のアレイアンテナを有する無線電力伝送用の受電装置の構成の一例を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a power receiving device for wireless power transmission having the array antenna of FIG. 5; 図10のアレイアンテナを有する無線電力伝送用の受電装置の構成の一例を示す説明図。11 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a power receiving device for wireless power transmission having the array antenna of FIG. 10. FIG. 実施形態に係るアンテナ装置を有する通信用の受信装置の構成の一例を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a communication receiving device having an antenna device according to an embodiment. 実施形態に係るアンテナ装置を有する通信用の受信装置の構成の他の例を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram showing another example of the configuration of a communication receiving device having an antenna device according to an embodiment. 実施形態に係るアンテナ装置を有する通信用の受信装置の構成の更に他の例を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram showing still another example of the configuration of a communication receiving device having an antenna device according to an embodiment. 実施形態に係るアンテナ装置を適用可能なシステムの他の例を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing another example of a system to which the antenna device according to the embodiment can be applied. 図21のシステムを構成する基地局及び端末装置の構成の一例を示すブロック図 22 is a block diagram illustrating an example of the configuration of a base station and a terminal device that constitute the system of FIG. 21. FIG . 実施形態に係るアンテナ装置を適用可能なシステムの更に他の例を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram showing still another example of a system to which the antenna device according to the embodiment can be applied.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本書に記載された実施形態に係るアンテナ装置は、所定間隔(例えば、受信対象の電波の波長の0.5倍以上又は1倍以上の間隔)で複数のアンテナ素子がそれぞれ配置されたアンテナユニットを複数備え、その複数のアンテナユニットの指向性ビームの角度方向が互いに異なるように複数のアンテナユニットに接続される複数の接続経路の経路長を設定することにより、高いアンテナゲインと広い指向性角度範囲(広角の指向性)の両立を図ることができる簡易な構成のアンテナ装置である。特に、実施形態に係るアンテナ装置は、ミリ波の電波を用いる無線電力伝送(WPT)システムの受電装置(「受電レクテナ装置」ともいう。)のアンテナ装置に適する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The antenna device according to the embodiment described in this document includes an antenna unit in which a plurality of antenna elements are arranged at predetermined intervals (for example, intervals of 0.5 times or more or 1 times or more the wavelength of the radio wave to be received). High antenna gain and a wide directional angle range can be achieved by providing multiple antenna units and setting the path lengths of multiple connection paths connected to the multiple antenna units so that the angular directions of the directional beams of the multiple antenna units are different from each other. This is an antenna device with a simple configuration that can achieve both (wide-angle directivity). In particular, the antenna device according to the embodiment is suitable as an antenna device for a power receiving device (also referred to as a “power receiving rectenna device”) of a wireless power transmission (WPT) system that uses millimeter wave radio waves.

図1は、本実施形態に係るアンテナ装置を適用可能な無線電力伝送システムの一例を示す説明図である。本実施形態の無線電力伝送システム10は、送電信号の電波を送信する送電装置20と、送電装置20から送信された電波を受信して直流の電力を出力する受電装置(直流電力)30とを備える。無線電力伝送の電波は例えばマイクロ波又はミリ波である。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a wireless power transmission system to which the antenna device according to the present embodiment can be applied. The wireless power transmission system 10 of the present embodiment includes a power transmitting device 20 that transmits radio waves of power transmission signals, and a power receiving device (DC power) 30 that receives the radio waves transmitted from the power transmitting device 20 and outputs DC power. Be prepared. Radio waves for wireless power transmission are, for example, microwaves or millimeter waves.

送電装置20は、複数のアンテナ素子が2次元配列したアレイアンテナからなるアンテナ装置21を有する。送電装置20のアレイアンテナは複数のアンテナが1次元又は3次元に配置されたものであってもよい。 The power transmission device 20 includes an antenna device 21 that is an array antenna in which a plurality of antenna elements are two-dimensionally arranged. The array antenna of the power transmission device 20 may be one in which a plurality of antennas are arranged one-dimensionally or three-dimensionally.

受電装置30は、複数のアンテナ素子311が2次元配列したアレイアンテナからなるアンテナ装置31を有する。アンテナ素子311は例えばパッチアンテナである。受電装置30のアレイアンテナは複数のアンテナが1次元又は3次元配置されたものであってもよい。また、受電装置30は、アンテナ装置31の複数のアンテナ素子311に対応するように設けられた複数の整流回路(整流器)からなる整流回路群32と、整流回路群32の複数の整流回路の出力を合成して直流電力を出力する直流合成回路33とを備える。 The power receiving device 30 includes an antenna device 31 including an array antenna in which a plurality of antenna elements 311 are two-dimensionally arranged. The antenna element 311 is, for example, a patch antenna. The array antenna of the power receiving device 30 may be one in which a plurality of antennas are arranged one-dimensionally or three-dimensionally. The power receiving device 30 also includes a rectifier circuit group 32 including a plurality of rectifier circuits (rectifiers) provided to correspond to the plurality of antenna elements 311 of the antenna device 31, and outputs of the plurality of rectifier circuits of the rectifier circuit group 32. and a DC synthesis circuit 33 that synthesizes the signals and outputs DC power.

上記構成の無線電力伝送システム10において、送電装置20は例えば移動通信システムの基地局が兼用され、電力を受ける受電装置30が搭載される端末装置はインターネットなどの通信網に接続可能な各種センサデバイス等のIoTデバイスであってもよい。このようなIoTデバイス向けの無線電力伝送(WPT)に用いる電波として、干渉回避のための細いビーム(「ペンシルビーム」とも呼ばれる。)の形成が容易なミリ波(30GHz帯から300GHz帯の電波)が検討されている。このミリ波を用いた無線電力伝送(WPT)では、送電距離の延伸と整流回路で高いRF-DC変換効率を得るために整流回路への入力電力を高くする必要がある。そのため、受電装置のアンテナ装置として高い利得のアンテナ装置が必要である。アンテナ装置の高利得化として、アンテナ装置で形成される指向性のメインビームのビーム幅を狭くする狭ビーム化及び大開口化が考えられる。しかし、狭ビームを用いる場合、受電装置側のアンテナ装置のビームを送電装置に向けるビーム制御を行う必要があるが、端末装置側で電力を要するビーム制御を行うのは非現実的である。無指向性のアンテナを用いればビーム制御を行うことなく送電装置からの電波を受けることができるが、無指向性のアンテナでは高利得化が難しい。また、大開口のアンテナを用いるとIoTデバイス等の端末装置のサイズが大きくなってしまう。 In the wireless power transmission system 10 configured as described above, the power transmitting device 20 also serves as a base station of a mobile communication system, for example, and the terminal device equipped with the power receiving device 30 that receives power is various sensor devices that can be connected to a communication network such as the Internet. It may be an IoT device such as. Millimeter waves (radio waves in the 30 GHz to 300 GHz band), which can easily form thin beams (also called "pencil beams") to avoid interference, are used as radio waves for wireless power transfer (WPT) for such IoT devices. is being considered. In wireless power transmission (WPT) using millimeter waves, it is necessary to increase the input power to the rectifier circuit in order to extend the power transmission distance and obtain high RF-DC conversion efficiency in the rectifier circuit. Therefore, an antenna device with high gain is required as an antenna device for the power receiving device. In order to increase the gain of the antenna device, it is possible to make the beam narrower by narrowing the beam width of the directional main beam formed by the antenna device and to make the aperture larger. However, when using a narrow beam, it is necessary to perform beam control to direct the beam of the antenna device on the power receiving device side toward the power transmitting device, but it is unrealistic to perform beam control that requires power on the terminal device side. If an omnidirectional antenna is used, it is possible to receive radio waves from a power transmission device without performing beam control, but it is difficult to achieve high gain with an omnidirectional antenna. Furthermore, if an antenna with a large aperture is used, the size of a terminal device such as an IoT device will increase.

そこで、本実施形態では、以下に示すように所定間隔(例えば、受信対象の電波の波長の0.5倍以上又は1倍以上の間隔)で複数のアンテナ素子がそれぞれ配置されたアンテナユニットを複数備え、その複数のアンテナユニットの指向性ビームの角度方向が互いに異なるように複数のアンテナユニットに接続される複数の接続経路の経路長を設定することにより、簡易な構成で高いアンテナゲインと広い指向性角度範囲の両立を図っている。 Therefore, in this embodiment, as shown below, a plurality of antenna units each having a plurality of antenna elements arranged at predetermined intervals (for example, an interval of 0.5 times or more or 1 times or more the wavelength of the radio wave to be received) are provided. By setting the path lengths of the multiple connection paths connected to the multiple antenna units so that the angular directions of the directional beams of the multiple antenna units are different from each other, high antenna gain and wide directivity can be achieved with a simple configuration. We aim to balance both sexual and angle ranges.

図2は、参考例に係るアンテナ素子単体の指向性パターン310Dの一例を示す説明図である。パッチアンテナなどのアンテナ素子の単体では、図2に例示するように、指向性パターン310Dの水平方向のピーク電力の半値(-3dB)の点の全幅である水平ビーム幅(θ)及び垂直方向のピーク電力の半値(-3dB)の点の全幅である垂直ビーム幅(φ)はいずれも65°と広くなっているが、指向性パターン310Dのピークの利得G(8.6dBi)が低い。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a directivity pattern 310D of a single antenna element according to a reference example. In the case of a single antenna element such as a patch antenna, as illustrated in FIG. The vertical beam width (φ), which is the full width at the half-value (−3 dB) of the peak power, is wide at 65° in both cases, but the peak gain G (8.6 dBi) of the directional pattern 310D is low.

図3は、実施形態に係る複数のアンテナ素子311(1)~311(4)を有するアレイアンテナ310の斜視図である。図3の例は、4つのアンテナ素子311(1)~311(4)が所定の間隔dで1次元配列された4素子のリニアアレイアンテナの例である。 FIG. 3 is a perspective view of an array antenna 310 having a plurality of antenna elements 311(1) to 311(4) according to the embodiment. The example in FIG. 3 is an example of a four-element linear array antenna in which four antenna elements 311(1) to 311(4) are one-dimensionally arranged at a predetermined interval d.

図4(a)~図4(d)はそれぞれ、図3のアレイアンテナ310において素子間隔が0.5λ、2λ、4λ及び8λの場合の指向性パターンの一例を示す説明図である。ここで、「λ」は受信対象電波の波長である。図4(a)の素子間隔が0.5λの場合、指向性パターン310Dの指向性ビーム(以下「ビーム」ともいう。)の数は一つであり、そのビーム幅が単一素子の場合よりも狭いが、利得Gは単一素子の場合よりも高い12.9dBiである。素子間隔が2λ、4λ、8λと広くなってくると、図4(b)~図4(d)に示すように、指向性パターン310Dのビームが分かれて3個、7個、15個のビームが形成され、しかもピークの利得Gは14.6dbi~14.7dBiと高い。 FIGS. 4A to 4D are explanatory diagrams showing examples of directivity patterns when the element spacing is 0.5λ, 2λ, 4λ, and 8λ in the array antenna 310 of FIG. 3, respectively. Here, "λ" is the wavelength of the radio wave to be received. When the element spacing in FIG. 4(a) is 0.5λ, the number of directional beams (hereinafter also referred to as "beams") of the directional pattern 310D is one, and the beam width is greater than that of a single element. is also narrower, but the gain G is 12.9 dBi, which is higher than in the single element case. As the element spacing increases to 2λ, 4λ, and 8λ, the beams of the directional pattern 310D are divided into 3, 7, and 15 beams, as shown in FIGS. 4(b) to 4(d). is formed, and the peak gain G is as high as 14.6 dBi to 14.7 dBi.

本実施形態のアンテナ装置31の一構成例では、例えば、図3の4つのアンテナ素子311(1)~311(4)を有するアレイアンテナ310を1単位としたアンテナユニットを複数備えるように構成する。そして、その複数のアンテナユニットに接続する複数の接続経路を有する接続回路を、指向性ビームの角度方向が互いに異なるように、複数のアンテナユニットのそれぞれに互いに異なる経路長で接続されるように構成する。 In one configuration example of the antenna device 31 of this embodiment, for example, it is configured to include a plurality of antenna units each including an array antenna 310 having four antenna elements 311(1) to 311(4) shown in FIG. . Then, a connection circuit having a plurality of connection paths connecting to the plurality of antenna units is configured to be connected to each of the plurality of antenna units with mutually different path lengths so that the angular directions of the directional beams are different from each other. do.

例えば、図4(a)の素子間隔が0.5λの4素子のアレイアンテナからなるアンテナユニットを4ユニット備える場合、各アンテナユニットの指向性パターン310Dのビームの方向が所定角度(例えば30°)ずつずれるように、複数のアンテナユニットに接続する複数の接続経路を有する接続回路を、指向性ビームの角度方向が互いに異なるよう、複数のアンテナユニットのそれぞれに互いに異なる経路長で接続されるように接続回路を構成する。 For example, when four antenna units each consisting of a four-element array antenna with an element spacing of 0.5λ as shown in FIG. A connection circuit having a plurality of connection paths connecting to a plurality of antenna units so as to be staggered by each other is connected to each of the plurality of antenna units with different path lengths so that the angular directions of the directional beams are different from each other. Configure the connection circuit.

また、例えば、図4(b)、(c)又は(d)の素子間隔が波長λの1倍以上である2λ、4λ又は8λの4素子のアレイアンテナからなるアンテナユニットを4ユニット備える場合、その4つのアンテナユニットの間で複数のビームの角度方向が互いに異なるよう、複数のアンテナユニットのそれぞれに互いに異なる経路長の接続経路で接続されるように接続回路を構成する。この場合、アンテナユニットのビームのヌル部分を当該アンテナユニット以外の他のアンテナユニットのビームが埋めるように接続回路を構成してもよい。 Further, for example, when four antenna units are provided, each consisting of a four-element array antenna of 2λ, 4λ, or 8λ, in which the element spacing shown in FIG. 4(b), (c), or (d) is one or more times the wavelength λ, The connection circuit is configured to be connected to each of the plurality of antenna units through connection paths having different path lengths so that the angular directions of the plurality of beams are different among the four antenna units. In this case, the connection circuit may be configured so that the null portion of the beam of the antenna unit is filled with the beam of another antenna unit other than the antenna unit.

図5は、実施形態に係るアンテナ装置の複数のアンテナユニットを含む1次元アレイアンテナ310の一例を示す説明図である。図6(a)~図6(d)はそれぞれ、図5の1次元アレイアンテナを構成する複数のアンテナユニット310(1)~310(4)の説明図である。図5において、1次元アレイアンテナ310は図中のy方向に16個のアンテナ(例えばパッチアンテナ)が配列したリニアアレイアンテナであり、互いに隣合うアンテナの素子間隔d0は0.5λであり、4つのアンテナユニットが構成されている。図6(a)の第1アンテナユニット310(1)は素子間隔がd1である4つのアンテナ素子311(1)を有する。図6(b)の第2アンテナユニット310(2)は素子間隔がd2である4つのアンテナ素子311(2)を有する。図6(c)の第3アンテナユニット310(3)は素子間隔がd3である4つのアンテナ素子311(3)を有する。図6(d)の第4アンテナユニット310(4)は素子間隔がd4である4つのアンテナ素子311(4)を有する。各アンテナユニット310(1)~310(4)における素子間隔d1,d2,d3,d4はそれぞれ2λである。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a one-dimensional array antenna 310 including a plurality of antenna units of the antenna device according to the embodiment. FIGS. 6(a) to 6(d) are explanatory diagrams of a plurality of antenna units 310(1) to 310(4) forming the one-dimensional array antenna of FIG. 5, respectively. In FIG. 5, a one-dimensional array antenna 310 is a linear array antenna in which 16 antennas (for example, patch antennas) are arranged in the y direction in the figure, and the element spacing d0 between adjacent antennas is 0.5λ, and 4 It consists of two antenna units. The first antenna unit 310(1) in FIG. 6(a) has four antenna elements 311(1) with an element spacing of d1. The second antenna unit 310(2) in FIG. 6(b) has four antenna elements 311(2) with an element spacing of d2. The third antenna unit 310(3) in FIG. 6(c) has four antenna elements 311(3) with an element spacing of d3. The fourth antenna unit 310(4) in FIG. 6(d) has four antenna elements 311(4) with an element spacing of d4. The element spacings d1, d2, d3, and d4 in each antenna unit 310(1) to 310(4) are each 2λ.

また、図5の1次元アレイアンテナ310において、アンテナユニットの複数のアンテナの間に当該アンテナユニット以外の他のアンテナユニットのアンテナ素子が位置するように、複数のアンテナユニットが配置されている。例えば、第1アンテナユニットの2つのアンテナ素子311(1)の間に他の第2、第3及び第4アンテナユニットのアンテナ素子311(2)、311(3)、311(4)が一つずつ位置するように、4つのアンテナユニットが配置されている。 Further, in the one-dimensional array antenna 310 of FIG. 5, a plurality of antenna units are arranged such that an antenna element of an antenna unit other than the antenna unit is located between the plurality of antennas of the antenna unit. For example, between two antenna elements 311(1) of the first antenna unit, there are one antenna element 311(2), 311(3), and 311(4) of the other second, third, and fourth antenna units. Four antenna units are arranged so that each antenna unit is located at a different location.

図7(a)~図7(d)はそれぞれ、図5の複数のアンテナユニット310(1)~310(4)の指向性パターン310D(1)~310D(4)の一例を示す説明図である。各アンテナユニットの指向性パターン310D(1)~310D(4)はそれぞれ4つのビーム310B(1)~310B(4)を有し、ビーム間の角度は約30°である。そして、アンテナユニットのビームのヌル部分を他のアンテナユニットのビームが埋めるように、アンテナユニット310(1)~310(4)に接続される複数の接続経路(接続線)を有する接続回路を構成している。例えば、図7(a)に示す第1アンテナユニット310(1)の指向性パターン310D(1)のヌル部分の角度範囲を、図7(b)~図7(d)に示す他の第2、第3、第4アンテナユニット310(2)~310(4)の指向性パターン310D(2)~310D(4)のビームで埋めるように、接続回路における各アンテナユニットへの接続経路(接続線)の経路長を異ならせて設定している。これにより、各アンテナユニットで受信される電力の受信信号の位相調整を行っている。この位相調整により、図7(a)のアンテナユニット310(1)の指向性パターン310D(1)基準にして、図7(b)~図7(d)のアンテナユニット310(2)~310(4)の指向性パターン310D(2)~310D(4)はそれぞれ、x-y面においてθ=+7.5°、+15°及び-7.5°だけ傾いた指向性パターンになっている。 7(a) to 7(d) are explanatory diagrams showing examples of directivity patterns 310D(1) to 310D(4) of the plurality of antenna units 310(1) to 310(4) in FIG. 5, respectively. be. Directivity patterns 310D(1) to 310D(4) of each antenna unit each have four beams 310B(1) to 310B(4), and the angle between the beams is about 30°. Then, a connection circuit having a plurality of connection paths (connection lines) connected to the antenna units 310(1) to 310(4) is configured so that the null portion of the beam of the antenna unit is filled with the beam of other antenna units. are doing. For example, the angular range of the null portion of the directivity pattern 310D(1) of the first antenna unit 310(1) shown in FIG. , the connection path (connection line) to each antenna unit in the connection circuit is filled with beams of directional patterns 310D(2) to 310D(4) of the third and fourth antenna units 310(2) to 310(4). ) are set with different route lengths. Thereby, the phase of the power reception signal received by each antenna unit is adjusted. With this phase adjustment, the antenna units 310(2) to 310() in FIGS. 7(b) to 7(d) are based on the directivity pattern 310D(1) of the antenna unit 310(1) in FIG. 7(a). The directivity patterns 310D(2) to 310D(4) in 4) are directivity patterns tilted by θ=+7.5°, +15°, and −7.5° in the xy plane, respectively.

図8は、図7(a)~図7(d)の指向性パターンを重ね合わせて表示した説明図である。図8に示すアンテナ装置31のアレイアンテナ310全体の指向性パターン310Dは、図7(a)~図7(d)の指向性パターン310D(1)~310D(4)を重ね合わせたパターンになる。従って、図9に示すように送電装置からの電波900がある程度広がりをもって到来しても、その電波を効率よく受信することができる。また、送電装置からの電波901がマルチパスで到来しても、その複数のパスを介して到来した複数の電波901を効率よく受信することができる。 FIG. 8 is an explanatory diagram in which the directivity patterns of FIGS. 7(a) to 7(d) are displayed in a superimposed manner. The directivity pattern 310D of the entire array antenna 310 of the antenna device 31 shown in FIG. 8 is a pattern obtained by superimposing the directivity patterns 310D(1) to 310D(4) of FIGS. 7(a) to 7(d). . Therefore, even if the radio waves 900 from the power transmission device arrive with a certain degree of spread as shown in FIG. 9, the radio waves can be efficiently received. Further, even if the radio waves 901 from the power transmission device arrive via multiple paths, the plurality of radio waves 901 arriving via the plurality of paths can be efficiently received.

図10は、実施形態に係るアンテナ装置の複数のアンテナユニットを構成する2次元アレイアンテナ310'の一例を示す説明図である。図11は、図10の2次元アレイアンテナ310'の一部の説明図である。図12は、図10の2次元アレイアンテナ310'における第1アンテナユニットを構成する複数のアンテナ素子311(1)の配列の説明図である。 FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a two-dimensional array antenna 310' that constitutes a plurality of antenna units of the antenna device according to the embodiment. FIG. 11 is an explanatory diagram of a part of the two-dimensional array antenna 310' of FIG. 10. FIG. 12 is an explanatory diagram of an arrangement of a plurality of antenna elements 311(1) constituting the first antenna unit in the two-dimensional array antenna 310' of FIG. 10.

図10において、2次元アレイアンテナ310'は図中のy方向に16個のアンテナ及びz方向に16のアンテナの合計256個のアンテナ(例えばパッチアンテナ)が配列したアレイアンテナであり、図11に示すようにy方向及びz方向で互いに隣合うアンテナの素子間隔dy0、dz0は0.5λであり、16つのアンテナユニットが構成されている。また、第1、第2、・・・、第16アンテナユニットはそれぞれ、素子間隔がd1,d2,・・・d16である16個のアンテナ素子311(1)、311(2),・・・311(16)を有する。例えば、図12に示すように、第1アンテナユニットは、y方向の素子間隔がdy1、z方向の素子間隔がdz1である16個のアンテナ素子311(1)を有する。 In FIG. 10, a two-dimensional array antenna 310' is an array antenna in which a total of 256 antennas (for example, patch antennas), 16 antennas in the y direction and 16 antennas in the z direction, are arranged. As shown, the element spacing dy0, dz0 of antennas adjacent to each other in the y direction and the z direction is 0.5λ, and 16 antenna units are configured. Further, the first, second, . . . , and 16th antenna units each include 16 antenna elements 311(1), 311(2), . 311 (16). For example, as shown in FIG. 12, the first antenna unit has 16 antenna elements 311(1) with an element spacing in the y direction of dy1 and an element spacing in the z direction of dz1.

また、図10に示すように、アンテナユニットの複数のアンテナの間に当該アンテナユニット以外の他のアンテナユニットのアンテナ素子が位置するように、複数の第1、第2、・・・、第16アンテナユニットが配置されている。例えば、第1アンテナユニットの複数のアンテナ素子311(1)の間に他の第2、第3、・・・第16アンテナユニットのアンテナ素子311(2)、311(3)、・・・311(16)が位置するように、16個のアンテナユニットが配置されている。 Moreover, as shown in FIG. 10, a plurality of first, second, ..., sixteenth Antenna unit is installed. For example, between the plurality of antenna elements 311(1) of the first antenna unit, the antenna elements 311(2), 311(3), . Sixteen antenna units are arranged so that (16) is located.

図13(a)~図13(p)はそれぞれ、図10の複数のアンテナユニットの指向性パターン310D(1)~310D(16)の一例を示す説明図である。各アンテナユニットで形成される3次元の指向性パターン310D(1)~310D(16)はそれぞれ複数のビームを有る。そして、アンテナユニットのビームのヌル部分を他のアンテナユニットのビームが埋めるように接続回路を構成している。例えば、図13(a)に示す第1アンテナユニットの指向性パターン310D(1)のヌル部分の範囲を、図13(b)~図13(p)に示す他の第2、第3、・・・第16アンテナユニットの指向性パターン310D(2)~310D(16)のビームで埋めるように、接続回路における各アンテナユニットへの経路長を異ならせることにより、各アンテナユニットで受信される電力信号の位相調整を行っている。この位相調整により、図13(a)のアンテナユニット310(1)の指向性パターン310D(1)基準にして、図13(b)~図13(p)のアンテナユニット310(2)~310(16)の指向性パターン310D(2)~310D(16)はそれぞれ、x-y面における角度θ及びx-z平面における角度φが所定の角度だけ傾いた指向性パターンになっている。 FIGS. 13(a) to 13(p) are explanatory diagrams showing examples of directivity patterns 310D(1) to 310D(16) of the plurality of antenna units in FIG. 10, respectively. Each of the three-dimensional directivity patterns 310D(1) to 310D(16) formed by each antenna unit has a plurality of beams. The connection circuit is configured so that the null portion of the beam of the antenna unit is filled with the beam of another antenna unit. For example, the range of the null portion of the directivity pattern 310D(1) of the first antenna unit shown in FIG. 13(a) may be changed to the other second, third, . ...The power received by each antenna unit is varied by varying the path length to each antenna unit in the connection circuit so that the beams of the directional patterns 310D(2) to 310D(16) of the 16th antenna unit are filled. Adjusting the phase of the signal. With this phase adjustment, the antenna units 310(2) to 310() in FIGS. 13(b) to 13(p) are based on the directivity pattern 310D(1) of the antenna unit 310(1) in FIG. 13(a). The directivity patterns 310D(2) to 310D(16) of 16) are each a directivity pattern in which the angle θ in the xy plane and the angle φ in the xz plane are inclined by a predetermined angle.

図14は、図13(a)~図13(p)の指向性パターン310D(1)~310D(16)を3次元空間で重ね合わせて表示した説明図である。図14に示すように、アンテナ装置31の2次元アレイアンテナ310'全体の3次元の指向性パターン310Dは、互いに角度がずれた図13(a)~図13(p)の指向性パターン310D(1)~310D(16)を重ね合わせたパターンになる。従って、送電装置からの電波が3次元空間である程度広がりをもって到来しても、その電波を効率よく受信することができる。また、送電装置からの電波が3次元空間のマルチパスで到来しても、その複数のパスを介して到来した複数の電波を効率よく受信することができる。 FIG. 14 is an explanatory diagram in which the directivity patterns 310D(1) to 310D(16) of FIGS. 13(a) to 13(p) are displayed superimposed in a three-dimensional space. As shown in FIG. 14, the three-dimensional directivity pattern 310D of the entire two-dimensional array antenna 310' of the antenna device 31 is the directivity pattern 310D of FIGS. The pattern is a superposition of 1) to 310D (16). Therefore, even if the radio waves from the power transmission device arrive with a certain degree of spread in three-dimensional space, the radio waves can be efficiently received. Furthermore, even if the radio waves from the power transmission device arrive through multiple paths in three-dimensional space, the multiple radio waves arriving via the multiple paths can be efficiently received.

図15は、図3のアレイアンテナ310からなるアンテナユニットに対する接続回路312の一例を示す説明図である。図15において、アンテナ装置31は、アンテナユニットを構成する4素子のアンテナ素子311(1)~311(4)を有するアレイアンテナ310と、そのアレイアンテナ310と整流回路321とを接続する接続回路312とを備える。接続回路312は、アンテナ素子311(1)~311(4)それぞれに接続された接続経路の一部の接続線313(1)~313(4)と、接続線313(1)~313(4)を2段の並列回路を介して単一の整流回路321に接続する合成接続回路314(1)とを用いて構成されている。 FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of the connection circuit 312 for the antenna unit consisting of the array antenna 310 of FIG. 3. In FIG. 15, the antenna device 31 includes an array antenna 310 having four antenna elements 311(1) to 311(4) constituting an antenna unit, and a connection circuit 312 that connects the array antenna 310 and a rectifier circuit 321. Equipped with. The connection circuit 312 connects connection lines 313(1) to 313(4), which are part of the connection paths connected to antenna elements 311(1) to 311(4), respectively, and connection lines 313(1) to 313(4). ) is connected to a single rectifier circuit 321 via a two-stage parallel circuit.

接続回路312において、4つのアンテナ素子311(1)~311(4)のぞれぞれと整流回路321との間の接続線の経路長L1は、ビーム方向が0°の場合は同一長であるが、ビーム方向を変える場合、各アンテナ素子311(1)~311(4)に接続される接続回路312の経路長は変わる。各アンテナ素子311(1)~311(4)に接続される接続回路312の経路長が異なるアンテナユニット310を複数接続して全体としてブロードなビームを形成することになる。 In the connection circuit 312, the path length L1 of the connection line between each of the four antenna elements 311(1) to 311(4) and the rectifier circuit 321 is the same length when the beam direction is 0°. However, when changing the beam direction, the path length of the connection circuit 312 connected to each antenna element 311(1) to 311(4) changes. A plurality of antenna units 310 having different path lengths of connection circuits 312 connected to each antenna element 311(1) to 311(4) are connected to form a broad beam as a whole.

図16は、図5のアレイアンテナ310を有する無線電力伝送用の受電装置30の構成の一例を示す説明図である。図16において、受電装置30は、4つのアンテナユニットで構成された図5の1次元アレイアンテナからなるアンテナ装置31と、4つのアンテナユニットのそれぞれに複数の接続経路(接続線)からなる接続回路312(図15参照)を介して接続された4個の整流回路321(1)~321(4)からなる整流回路群32と、4個の整流回路321(1)~321(4)から出力された複数の直流電力を合成して出力する直流(DC)合成回路33と、を備える。接続回路312は、前述の図7(a)~図7(d)及び図8に例示したように、アンテナユニットのビームのヌル部分を他のアンテナユニットのビームが埋めるよう、アンテナユニット310(1)~310(4)に接続される複数の接続経路(接続線)の経路長が設定されている。すなわち、接続経路(接続線)の経路長が異なるアンテナユニット310(1)~310(4)を同一線路長の接続線で束ねて接続し、全体としてブロードなビームを形成する。 FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a power receiving device 30 for wireless power transmission having the array antenna 310 of FIG. 5. As shown in FIG. In FIG. 16, the power receiving device 30 includes an antenna device 31 consisting of the one-dimensional array antenna of FIG. 5 configured of four antenna units, and a connection circuit consisting of a plurality of connection paths (connection lines) for each of the four antenna units. The rectifier circuit group 32 consists of four rectifier circuits 321(1) to 321(4) connected via 312 (see FIG. 15), and the output from the four rectifier circuits 321(1) to 321(4). and a direct current (DC) combining circuit 33 that combines and outputs the plurality of DC powers. As illustrated in FIGS. 7(a) to 7(d) and FIG. 8, the connection circuit 312 connects the antenna unit 310 (one ) to 310(4) are set. That is, the antenna units 310(1) to 310(4) whose connection paths (connection lines) have different path lengths are bundled and connected by connection lines having the same line length to form a broad beam as a whole.

図17は、図10のアレイアンテナを有する無線電力伝送用の受電装置30の構成の一例を示す説明図である。図17の受電装置30は、16個のアンテナユニットで構成された2次元アレイアンテナ(図10参照)からなるアンテナ装置31と、16個のアンテナユニットのそれぞれに複数の接続経路(接続線)からなる接続回路312を介して接続された16個の整流回路321(1)~321(16)からなる整流回路群32と、16個の整流回路321(1)~321(16)から出力された複数の直流電力を合成して出力する直流(DC)合成回路33と、を備える。接続回路312は、前述の図13(a)~図13(p)及び図14に例示したように、アンテナユニットのビームのヌル部分を他のアンテナユニットのビームが埋めるよう、アンテナユニット310(1)~310(16)に接続される複数の接続経路(接続線)の経路長が設定されている。すなわち、接続経路(接続線)の経路長が異なるアンテナユニット310(1)~310(16)を同一線路長の接続線で束ねて接続し、全体としてブロードなビームを形成する。 FIG. 17 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a power receiving device 30 for wireless power transmission having the array antenna of FIG. 10. The power receiving device 30 in FIG. 17 includes an antenna device 31 consisting of a two-dimensional array antenna (see FIG. 10) made up of 16 antenna units, and a plurality of connection paths (connection lines) connected to each of the 16 antenna units. A rectifier circuit group 32 consisting of 16 rectifier circuits 321(1) to 321(16) connected via a connection circuit 312, and outputs from the 16 rectifier circuits 321(1) to 321(16). A direct current (DC) combining circuit 33 that combines and outputs a plurality of direct current powers is provided. As illustrated in FIGS. 13(a) to 13(p) and FIG. 14, the connection circuit 312 connects the antenna unit 310 (one ) to 310(16) are set. That is, the antenna units 310(1) to 310(16) whose connection paths (connection lines) have different path lengths are bundled and connected by connection lines having the same line length to form a broad beam as a whole.

図18は、実施形態に係るアンテナ装置31を有する通信用の受信装置45の構成の一例を示す説明図である。図18はアナログ信号処理を行う受信装置45の構成例を示している。なお、図18の受信装置45のアンテナ装置31については、前述の図16の受電装置30におけるアンテナ装置31と同じ構成を有するため、説明を省略する。 FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a communication receiving device 45 having the antenna device 31 according to the embodiment. FIG. 18 shows a configuration example of a receiving device 45 that performs analog signal processing. Note that the antenna device 31 of the receiving device 45 in FIG. 18 has the same configuration as the antenna device 31 in the power receiving device 30 in FIG. 16 described above, and therefore a description thereof will be omitted.

図18において、受信装置45は、4個のアンテナユニットで構成された1次元アレイアンテナ(図5参照)からなるアンテナ装置31と、4個の複数のアンテナユニットのそれぞれに複数の接続経路(接続線)からなる接続回路312を介して接続された複数の位相調整回路341(1)~341(4)からなる位相調整回路群34と、4個の位相調整回路341(1)~341(4)から出力された複数の受信信号を同相で合成して出力する合成回路35と、を備える。 In FIG. 18, the receiving device 45 includes an antenna device 31 consisting of a one-dimensional array antenna (see FIG. 5) made up of four antenna units, and a plurality of connection paths (connections) for each of the four plurality of antenna units. A phase adjustment circuit group 34 consisting of a plurality of phase adjustment circuits 341(1) to 341(4) connected via a connection circuit 312 consisting of a ), the combining circuit 35 combines the plurality of received signals outputted from ) in the same phase and outputs the same.

図19は、実施形態に係るアンテナ装置を31有する通信用の受信装置46の構成の他の例を示す説明図である。図19はデジタル信号処理を行う受信装置46の構成例を示している。なお、図19の受信装置46のアンテナ装置31については、前述の図16の受電装置30におけるアンテナ装置31と同じ構成を有するため、説明を省略する。 FIG. 19 is an explanatory diagram showing another example of the configuration of the communication receiving device 46 including the antenna device 31 according to the embodiment. FIG. 19 shows a configuration example of a receiving device 46 that performs digital signal processing. Note that the antenna device 31 of the receiving device 46 in FIG. 19 has the same configuration as the antenna device 31 in the power receiving device 30 in FIG. 16 described above, and therefore a description thereof will be omitted.

図19において、受信装置46は、4個のアンテナユニットで構成された1次元アレイアンテナ(図5参照)からなるアンテナ装置31と、4個の複数のアンテナユニットのそれぞれに複数の接続経路からなる接続回路312を介して接続された複数のA/D変換器371(1)~371(4)からなるA/D変換器群37と、4個のA/D変換器371(1)~371(4)から出力された複数の受信信号をデジタル処理で同相合成して出力するデジタル合成回路38と、を備える。 In FIG. 19, the receiving device 46 includes an antenna device 31 consisting of a one-dimensional array antenna (see FIG. 5) composed of four antenna units, and a plurality of connection paths for each of the four plurality of antenna units. An A/D converter group 37 consisting of a plurality of A/D converters 371(1) to 371(4) connected via a connection circuit 312, and four A/D converters 371(1) to 371 (4) A digital synthesis circuit 38 that digitally processes and outputs the in-phase synthesis of the plurality of received signals output from the apparatus.

図20は、実施形態に係るアンテナ装置31を有する通信用の受信装置47の構成の更に他の例を示す説明図である。図20はMIMO信号処理を行う受信装置47の構成例を示している。図20の受信装置47のアンテナ装置31については、前述の図16の受電装置30におけるアンテナ装置31と同じ構成を有するため、説明を省略する。 FIG. 20 is an explanatory diagram showing still another example of the configuration of the communication receiving device 47 having the antenna device 31 according to the embodiment. FIG. 20 shows a configuration example of a receiving device 47 that performs MIMO signal processing. The antenna device 31 of the receiving device 47 in FIG. 20 has the same configuration as the antenna device 31 in the power receiving device 30 in FIG. 16 described above, and therefore a description thereof will be omitted.

図20において、受信装置47は、4個のアンテナユニットで構成された1次元アレイアンテナ(図5参照)からなるアンテナ装置31と、4個の複数のアンテナユニットのそれぞれに複数の接続経路からなる接続回路312を介して接続された複数の受信機391(1)~391(4)からなる受信機群390と、4個の受信機391(1)~391(4)から出力された複数の受信信号に対してMIMO信号処理を行うMIMO信号処理部39と、を備える。 In FIG. 20, the receiving device 47 includes an antenna device 31 consisting of a one-dimensional array antenna (see FIG. 5) composed of four antenna units, and a plurality of connection paths for each of the four plurality of antenna units. A receiver group 390 consisting of a plurality of receivers 391(1) to 391(4) connected via a connection circuit 312, and a plurality of receivers output from the four receivers 391(1) to 391(4). A MIMO signal processing unit 39 that performs MIMO signal processing on the received signal is provided.

なお、図18、図19及び図20に示した受信装置45、46、47はそれぞれ、アンテナ装置31が4個のアンテナユニットで構成された1次元アレイアンテナである場合の構成例であるが、アンテナ装置31は、1次元アレイアンテナに代えて、前述の図17の受電装置と同様に16個のアンテナユニットで構成された2次元アレイアンテナ(図10参照)を備えるように構成してもよい。 Note that the receiving devices 45, 46, and 47 shown in FIGS. 18, 19, and 20 are configuration examples in which the antenna device 31 is a one-dimensional array antenna composed of four antenna units. Instead of the one-dimensional array antenna, the antenna device 31 may be configured to include a two-dimensional array antenna (see FIG. 10) made up of 16 antenna units, similar to the power receiving device of FIG. 17 described above. .

図21は、実施形態に係るアンテナ装置31を適用可能なシステムの他の例を示す説明図である。図21のシステムは、通信エリア(セル)25Aを形成するセルラー方式の基地局25と、通信エリア25Aに在圏しているときに基地局25に接続して基地局25と無線通信可能な給電対象の端末装置(以下「UE」(ユーザ装置)ともいう。)40と、を有する。基地局25は、UE40との間で無線通信可能な送信装置としても機能する。 FIG. 21 is an explanatory diagram showing another example of a system to which the antenna device 31 according to the embodiment can be applied. The system of FIG. 21 includes a cellular base station 25 that forms a communication area (cell) 25A, and a power supply that enables wireless communication with the base station 25 by connecting to the base station 25 when located in the communication area 25A. It has a target terminal device (hereinafter also referred to as "UE" (user equipment)) 40. The base station 25 also functions as a transmitting device capable of wireless communication with the UE 40.

UE40は、移動通信システムの移動局でもよいし、通信装置(例えば移動通信モジュール)と各種デバイスとを組み合わせたものであってもよい。UE40は、複数のアンテナ素子を有する上記構成のアンテナ装置31と同様なアレイアンテナを有するアンテナ装置を備える。UE40はIoTデバイス(「IoT機器」ともいう。)であってもよい。 The UE 40 may be a mobile station of a mobile communication system, or may be a combination of a communication device (for example, a mobile communication module) and various devices. The UE 40 includes an antenna device having an array antenna similar to the antenna device 31 having the above configuration having a plurality of antenna elements. UE 40 may be an IoT device (also referred to as "IoT equipment").

図21において、基地局25は、多数のアンテナ素子を有する複数のアレイアンテナを有するアンテナ251を備え、複数のUE40との間でmassive MIMO(以下「mMIMO」ともいう。)伝送方式の通信を行うことができる。mMIMOは、アンテナ251を用いてデータ送受信を行うことにより大容量・高速通信を実現する無線伝送技術である。また、複数のUE40のそれぞれに対して時分割で又は同時にビーム25Bを形成するビームフォーミングを行うMU(Multi User)-MIMO伝送方式で通信を行うことができる。多素子のアレーアンテナを用いてMU-MIMO伝送を行うことにより、各UE40の通信環境に応じてUE20ごとに適切なビームを向けて通信できるため、セル全体の通信品質を改善できる。また、同一の無線リソース(時間・周波数リソース)を用いて複数のUE40との通信ができるため、システム容量を拡大することができる。 In FIG. 21, the base station 25 is equipped with an antenna 251 having a plurality of array antennas each having a large number of antenna elements, and performs communication using a massive MIMO (hereinafter also referred to as "mMIMO") transmission method with a plurality of UEs 40. be able to. mMIMO is a wireless transmission technology that achieves high-capacity, high-speed communication by transmitting and receiving data using the antenna 251. Further, communication can be performed using a MU (Multi User)-MIMO transmission method that performs beamforming to form beams 25B in time division or simultaneously for each of the plurality of UEs 40. By performing MU-MIMO transmission using a multi-element array antenna, it is possible to direct and communicate an appropriate beam to each UE 20 according to the communication environment of each UE 40, thereby improving the communication quality of the entire cell. Moreover, since communication with a plurality of UEs 40 can be performed using the same radio resource (time/frequency resource), system capacity can be expanded.

また、図21において、通信エリア25A内の一部は、基地局25から端末装置40に向けて無線電力伝送を行う無線電力伝送エリア(以下「WPTエリア」という。)25A'になっている。WPTエリア25A'は図示のように通信エリア25Aよりも狭いエリアでもよいし、通信エリア25Aと同じ又はほぼ同じサイズ及び位置のエリアであってもよい。 Further, in FIG. 21, a part of the communication area 25A is a wireless power transmission area (hereinafter referred to as "WPT area") 25A' where wireless power transmission is performed from the base station 25 to the terminal device 40. The WPT area 25A' may be smaller than the communication area 25A as shown in the figure, or may have the same or approximately the same size and location as the communication area 25A.

WPTエリア25A'では、基地局25からの下りリンクの無線フレームを構成する複数の無線リソース(時間・周波数リソース)であるリソースブロックのうち通信に用いられていない通信未使用の無線リソース(リソースブロック)を無線電力伝送ブロックとして活用している。基地局25は、UE40への下りリンクの無線フレームにおいて、通信未使用の無線リソースである無線電力伝送ブロック(WPTブロック)に無線電力伝送用のダミー信号(以下「WPT用ダミー信号」ともいう。)を割り当てた送信信号を生成してUE40に送信する。 In the WPT area 25A', unused radio resources (resource blocks) that are not used for communication among resource blocks that are a plurality of radio resources (time/frequency resources) constituting a downlink radio frame from the base station 25 are ) is used as a wireless power transmission block. In the downlink radio frame to the UE 40, the base station 25 sends a dummy signal for wireless power transmission (hereinafter also referred to as "WPT dummy signal") to a wireless power transmission block (WPT block) which is a wireless resource that is not used for communication. ) is generated and transmitted to the UE 40.

特に、第5世代又はそれ以降の世代の移動通信システムにおいては、無線フレームの一部のサブキャリアのみに必要最小限の参照信号(RS)や制御信号を配置するリーンキャリアという技術が提案されており、無線フレームにおける通信未使用の無線リソースの部分を有効活用してUE40への無線電力伝送を行うことが期待される。 In particular, in 5th generation or later generation mobile communication systems, a technology called lean carrier has been proposed in which the minimum necessary reference signals (RS) and control signals are placed only on some subcarriers of a radio frame. Therefore, it is expected that wireless power transmission to the UE 40 will be performed by effectively utilizing the unused radio resources in the radio frame.

基地局25とUE40との間で送受信される通信の信号の電波及び基地局25からUE40に送信されるWPT用ダミー信号を割り当てた送信信号の電波は、例えば、ミリ波又はマイクロ波である。 The radio wave of the communication signal transmitted and received between the base station 25 and the UE 40 and the radio wave of the transmission signal to which the WPT dummy signal is assigned, which is transmitted from the base station 25 to the UE 40, are, for example, millimeter waves or microwaves.

図22は、図21のシステムを構成する基地局25及び端末装置(UE)40の主要構成の一例を示すブロック図である。基地局25は、基地局装置250とアンテナ251とを備える。アンテナ251は、例えば、図21に示すように多数のアンテナ素子を有するアレーアンテナである。アンテナ251は単数でもよいし複数であってもよい。例えば、アンテナ251は複数のセクタセルに対応させて複数配置してもよい。 FIG. 22 is a block diagram showing an example of the main configurations of the base station 25 and the terminal equipment (UE) 40 that make up the system of FIG. 21. The base station 25 includes a base station device 250 and an antenna 251. The antenna 251 is, for example, an array antenna having a large number of antenna elements as shown in FIG. 21. The antenna 251 may be single or plural. For example, a plurality of antennas 251 may be arranged corresponding to a plurality of sector cells.

基地局装置250は、通信信号処理部260と無線処理部270とを備える。通信信号処理部260は、UE40との間で送受信される各種のユーザデータや制御情報等の信号を処理する。 Base station device 250 includes a communication signal processing section 260 and a radio processing section 270. The communication signal processing unit 260 processes signals such as various user data and control information transmitted and received with the UE 40.

通信信号処理部260は、UE40に対する下りリンクの通信の際に、複数の無線リソースのうち通信に使用されていない通信未使用の無線リソースを用いたWPT用ダミー信号を含む下りリンクの送信信号を生成する。 During downlink communication to the UE 40, the communication signal processing unit 260 generates a downlink transmission signal including a WPT dummy signal using an unused radio resource that is not used for communication among a plurality of radio resources. generate.

無線処理部270は、通信信号処理部260で生成した送信信号をアンテナ251からUE40に送信したり、UE40からアンテナ251を介して受信した受信信号を通信信号処理部260に出力したりする。 The radio processing unit 270 transmits the transmission signal generated by the communication signal processing unit 260 from the antenna 251 to the UE 40, and outputs the reception signal received from the UE 40 via the antenna 251 to the communication signal processing unit 260.

また、無線処理部270は、BF制御信号に基づいてアンテナ251で形成される一又は複数のビームを制御する。また、無線処理部270は、通信信号処理部260で生成されたWPT用ダミー信号を含む下りリンクの送信信号を、アンテナ251を介してUE40に送信する。 Furthermore, the wireless processing unit 270 controls one or more beams formed by the antenna 251 based on the BF control signal. Furthermore, the radio processing unit 270 transmits a downlink transmission signal including the WPT dummy signal generated by the communication signal processing unit 260 to the UE 40 via the antenna 251.

図22において、UE40は、前述の本実施形態に係るアンテナ装置と同様な構成のアンテナ装置410と無線処理部420と通信信号処理部430と電力出力部440と電池450とを備える。アンテナ装置410は、例えば複数のアンテナ素子を有する小型のアレーアンテナを有する。無線処理部420は、通信信号処理部430で生成したフィードバック情報やユーザデータ等の送信信号をアンテナ装置410から基地局25に送信したり、基地局25からアンテナ装置410を介して受信した受信信号を通信信号処理部430に出力したりする。 In FIG. 22, the UE 40 includes an antenna device 410, a wireless processing section 420, a communication signal processing section 430, a power output section 440, and a battery 450, which have the same configuration as the antenna device according to the present embodiment described above. Antenna device 410 has, for example, a small array antenna having a plurality of antenna elements. The wireless processing unit 420 transmits transmission signals such as feedback information and user data generated by the communication signal processing unit 430 from the antenna device 410 to the base station 25, and transmits received signals received from the base station 25 via the antenna device 410. is output to the communication signal processing section 430.

無線処理部420は、基地局25から送信されたWPT用ダミー信号を含む送信信号を受信する。電力出力部440は、例えば整流回路を有し、基地局25からのWPT用ダミー信号を含む送信信号を受信した受信信号の電力を、電池充電用の受電電力として出力する。電力出力部440から出力された受電電力により、電池450を充電することができる。 The wireless processing unit 420 receives the transmission signal including the WPT dummy signal transmitted from the base station 25. The power output unit 440 has, for example, a rectifier circuit, and outputs the power of the received signal that has received the transmission signal including the WPT dummy signal from the base station 25 as received power for battery charging. The battery 450 can be charged by the received power output from the power output unit 440.

図23は、実施形態に係るアンテナ装置31を適用可能なシステムの更に他の例を示す説明図。 図23のシステムは、基地局25から複数のUE40へのビームフォーミングによるUE毎の給電を行うことができる。通信エリア25A内のWPTエリア25A'(前述の図21参照)に複数のUE40(1)~40(3)が在圏し、UE毎に形成したビーム25B(1)~25B(3)を介して各UE40(1)~40(3)に給電してもよい。ビーム25B(1)~25B(3)は、例えば時分割で切り替えて形成してもよい。 FIG. 23 is an explanatory diagram showing still another example of a system to which the antenna device 31 according to the embodiment can be applied. The system in FIG. 23 can feed power to each UE by beamforming from the base station 25 to a plurality of UEs 40. A plurality of UEs 40(1) to 40(3) are located in the WPT area 25A' (see FIG. 21 described above) within the communication area 25A, and each UE communicates via beams 25B(1) to 25B(3) formed by each UE. Power may be supplied to each of the UEs 40(1) to 40(3). The beams 25B(1) to 25B(3) may be formed, for example, by being switched in a time-division manner.

以上、本実施形態によれば、無線電力伝送システムの受電装置及び通信システムの受信装置に用いることができるアンテナ装置において、高いアンテナゲインと広い指向性角度範囲の両立を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to achieve both high antenna gain and a wide directivity angle range in an antenna device that can be used in a power receiving device of a wireless power transmission system and a receiving device of a communication system.

特に、本実施形態によれば、アンテナ装置を構成する複数のアンテナユニット間の位相の調整を、複数のアンテナユニットに接続する接続回路の複数の接続経路長で行っているため、アンテナユニット間の位相を制御する位相制御装置が不要であり、アンテナ装置の構成を簡易にすることができる。 In particular, according to the present embodiment, the phase adjustment between the plurality of antenna units constituting the antenna device is performed using the plurality of connection path lengths of the connection circuits that connect to the plurality of antenna units. A phase control device for controlling the phase is not required, and the configuration of the antenna device can be simplified.

なお、複数のアンテナユニットのそれぞれに設定する複数の接続経路長(位相調整量)は機械学習を用いて決定してもよい。また、本実施形態のアンテナ装置、受電装置及び受信装置で用いられるプログラムは機械学習済みモデルを含んでもよい。 Note that the plurality of connection path lengths (phase adjustment amounts) set for each of the plurality of antenna units may be determined using machine learning. Furthermore, the program used in the antenna device, power receiving device, and receiving device of this embodiment may include a machine learned model.

また、本発明は、IoTデバイス等の受電装置への無線電力伝送(WPT)の効率化を図ることが可能になるため、持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「産業と技術革新の基盤をつくろう」の達成に貢献できる。 In addition, the present invention makes it possible to improve the efficiency of wireless power transfer (WPT) to power receiving devices such as IoT devices, so it is possible to improve the efficiency of wireless power transfer (WPT) to power receiving devices such as IoT devices. We can contribute to the achievement of "Let's create something."

なお、本明細書で説明された処理工程並びにアンテナ装置、受電装置、受信装置、端末装置、無線電力伝送システム及び通信システムの構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。 Note that the processing steps and the components of the antenna device, power receiving device, receiving device, terminal device, wireless power transmission system, and communication system described in this specification can be implemented by various means. For example, these steps and components may be implemented in hardware, firmware, software, or a combination thereof.

ハードウェア実装については、実体(例えば、各種無線通信装置、Node B、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置)において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、1つ又は複数の、特定用途向けIC(ASIC)、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、デジタル信号処理装置(DSPD)、プログラマブル・ロジック・デバイス(PLD)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。 Regarding hardware implementation, means such as processing units used to realize the above steps and components in an entity (e.g., various wireless communication devices, Node B, terminal, hard disk drive device, or optical disk drive device) are: one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), processors , a controller, a microcontroller, a microprocessor, an electronic device, other electronic unit designed to perform the functions described herein, a computer, or a combination thereof.

また、ファームウェア及び/又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム(例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード)で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び/又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ/プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)、プログラマブルリードオンリーメモリ(PROM)、電気的消去可能PROM(EEPROM)、フラッシュメモリ、フロッピー(登録商標)ディスク、コンパクトディスク(CD)、デジタルバーサタイルディスク(DVD)、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、1又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。 Additionally, for firmware and/or software implementations, the means used to implement the components described above, such as processing units, may include programs (e.g., procedures, functions, modules, instructions) that perform the functions described herein. , etc.). In general, any computer/processor readable medium tangibly embodying firmware and/or software code, such as a processing unit, may be used to implement the above steps and components described herein. may be used for implementation. For example, the firmware and/or software code may be stored in memory and executed by a computer or processor, eg, in a controller. The memory may be implemented within the computer or processor, or external to the processor. The firmware and/or software code may also be stored in, for example, random access memory (RAM), read-only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read-only memory (PROM), electrically erasable PROM (EEPROM), etc. ), flash memory, floppy disks, compact disks (CDs), digital versatile disks (DVDs), magnetic or optical data storage devices, etc. good. The code may be executed by one or more computers or processors and may cause the computers or processors to perform certain aspects of the functionality described herein.

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であればよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの2以上が混在したものであってもよい。 Further, the medium may be a non-temporary recording medium. Further, the code of the program may be read and executed by a computer, processor, or other device or apparatus, and its format is not limited to a specific format. For example, the code of the program may be a source code, an object code, or a binary code, or may be a mixture of two or more of these codes.

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。 The description of the embodiments disclosed herein is also provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to this disclosure will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other variations without departing from the spirit or scope of this disclosure. Therefore, this disclosure is not to be limited to the examples and designs described herein, but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

10 :無線電力伝送システム
20 :送電装置
21 :アンテナ装置
30 :受電装置
31 :アンテナ装置
32 :整流回路群
33 :直流合成回路
34 :位相調整回路群
35 :合成回路
37 :A/D変換器群
38 :デジタル合成回路
39 :MIMO信号処理部
40 :端末装置
45 :受信装置
46 :受信装置
47 :受信装置
310 :アレイアンテナ(1次元アレイアンテナ)
310(1)~310(16) :アンテナユニット
310' :2次元アレイアンテナ
310B :ビーム
310D :指向性パターン
311 :アンテナ素子
312 :接続回路
313 :接続線
314 :合成接続回路
321 :整流回路
341 :位相調整回路
371 :A/D変換器
390 :受信機群
391 :受信機
10: Wireless power transmission system 20: Power transmission device 21: Antenna device 30: Power receiving device 31: Antenna device 32: Rectifier circuit group 33: DC synthesis circuit 34: Phase adjustment circuit group 35: Synthesis circuit 37: A/D converter group 38: Digital synthesis circuit 39: MIMO signal processing unit 40: Terminal device 45: Receiving device 46: Receiving device 47: Receiving device 310: Array antenna (one-dimensional array antenna)
310(1) to 310(16): Antenna unit 310': Two-dimensional array antenna 310B: Beam 310D: Directional pattern 311: Antenna element 312: Connection circuit 313: Connection line 314: Synthetic connection circuit 321: Rectifier circuit 341: Phase adjustment circuit 371: A/D converter 390: Receiver group 391: Receiver

Claims (18)

無線電力伝送に用いられる受電装置であって、
アンテナ装置と複数の整流回路と直流合成回路とを備え、
前記アンテナ装置は、
受信対象の電波の波長の0.5倍以上の間隔で複数のアンテナ素子がそれぞれ配置された複数のアンテナユニットと、
前記複数のアンテナユニットの指向性ビームの角度方向が互いに異なるように、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに互いに異なる経路長で接続された複数の接続経路を有する接続回路と、を備え、
前記複数の整流回路は、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに前記複数の接続経路からなる接続回路を介して接続され、
前記直流合成回路は、前記複数の整流回路から出力された複数の直流電力を合成して出力する、
ことを特徴とする受電装置。
A power receiving device used for wireless power transmission,
Equipped with an antenna device, a plurality of rectifier circuits, and a DC combining circuit,
The antenna device includes:
a plurality of antenna units each having a plurality of antenna elements arranged at intervals of 0.5 times or more the wavelength of the radio waves to be received;
a connection circuit having a plurality of connection paths connected to each of the plurality of antenna units with mutually different path lengths so that the angular directions of the directional beams of the plurality of antenna units are different from each other;
The plurality of rectifier circuits are connected to each of the plurality of antenna units via a connection circuit consisting of the plurality of connection paths,
The DC combining circuit combines and outputs a plurality of DC powers output from the plurality of rectifier circuits,
A power receiving device characterized by:
請求項1の受電装置において、
前記アンテナユニットが複数の指向性ビームを有するように前記複数のアンテナ素子は受信対象の電波の波長の1倍以上の間隔で配置され、
前記複数の接続経路の経路長は、前記複数のアンテナユニットの間で前記複数の指向性ビームの角度方向が互いに異なるように設定されている、
ことを特徴とする受電装置。
In the power receiving device according to claim 1,
The plurality of antenna elements are arranged at intervals of one or more times the wavelength of the radio wave to be received so that the antenna unit has a plurality of directional beams,
The path lengths of the plurality of connection paths are set such that the angular directions of the plurality of directional beams are different from each other among the plurality of antenna units.
A power receiving device characterized by:
請求項2の受電装置において、
前記アンテナユニットの複数のアンテナ素子の間に当該アンテナユニット以外の他のアンテナユニットのアンテナ素子が位置するように、前記複数のアンテナユニットが配置されている、
ことを特徴とする受電装置。
In the power receiving device according to claim 2,
The plurality of antenna units are arranged such that an antenna element of an antenna unit other than the antenna unit is located between the plurality of antenna elements of the antenna unit.
A power receiving device characterized by:
請求項3の受電装置において、
前記複数のアンテナユニットにおける前記複数のアンテナ素子は1次元配置されている、
ことを特徴とする受電装置。
In the power receiving device according to claim 3,
The plurality of antenna elements in the plurality of antenna units are arranged one-dimensionally,
A power receiving device characterized by:
請求項3の受電装置において、
前記複数のアンテナユニットにおける前記複数のアンテナ素子は2次元配置されている、
ことを特徴とする受電装置。
In the power receiving device according to claim 3,
The plurality of antenna elements in the plurality of antenna units are two-dimensionally arranged,
A power receiving device characterized by:
請求項1の受電装置において、
前記受信対象の電波はミリ波である、ことを特徴とする受電装置。
In the power receiving device according to claim 1,
A power receiving device characterized in that the radio waves to be received are millimeter waves.
無線電力伝送システムであって、
請求項1乃至6のいずれかの受電装置と、
前記受電装置に向けて無線電力伝送の電波を送信する送電装置と、
を備える、ことを特徴とする無線電力伝送システム。
A wireless power transmission system,
The power receiving device according to any one of claims 1 to 6,
a power transmission device that transmits radio waves for wireless power transmission toward the power receiving device;
A wireless power transmission system comprising:
通信に用いられる受信装置であって、
アンテナ装置と複数の位相調整回路と合成回路とを備え、
前記アンテナ装置は、
受信対象の電波の波長の0.5倍以上の間隔で複数のアンテナ素子がそれぞれ配置された複数のアンテナユニットと、
前記複数のアンテナユニットの指向性ビームの角度方向が互いに異なるように、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに互いに異なる経路長で接続された複数の接続経路を有する接続回路と、を備え、
前記複数の位相調整回路は、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに前記複数の接続経路からなる接続回路を介して接続され、
前記合成回路は、前記複数の位相調整回路から出力された複数の受信信号を同相で合成して出力する、
ことを特徴とする受信装置。
A receiving device used for communication,
Equipped with an antenna device, a plurality of phase adjustment circuits, and a synthesis circuit,
The antenna device includes:
a plurality of antenna units each having a plurality of antenna elements arranged at intervals of 0.5 times or more the wavelength of the radio waves to be received;
a connection circuit having a plurality of connection paths connected to each of the plurality of antenna units with mutually different path lengths so that the angular directions of the directional beams of the plurality of antenna units are different from each other;
The plurality of phase adjustment circuits are connected to each of the plurality of antenna units via a connection circuit consisting of the plurality of connection paths,
The combining circuit combines the plurality of received signals outputted from the plurality of phase adjustment circuits in the same phase and outputs the combined signal.
A receiving device characterized by:
通信に用いられる受信装置であって、
アンテナ装置と複数のA/D変換器と合成回路とを備え、
前記アンテナ装置は、
受信対象の電波の波長の0.5倍以上の間隔で複数のアンテナ素子がそれぞれ配置された複数のアンテナユニットと、
前記複数のアンテナユニットの指向性ビームの角度方向が互いに異なるように、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに互いに異なる経路長で接続された複数の接続経路を有する接続回路と、を備え、
前記複数のA/D変換器は、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに前記複数の接続経路からなる接続回路を介して接続され、
前記合成回路は、前記複数のA/D変換器から出力された複数の受信信号をデジタル処理で同相合成して出力する、
ことを特徴とする受信装置。
A receiving device used for communication,
Comprising an antenna device, a plurality of A/D converters, and a combining circuit,
The antenna device includes:
a plurality of antenna units each having a plurality of antenna elements arranged at intervals of 0.5 times or more the wavelength of the radio waves to be received;
a connection circuit having a plurality of connection paths connected to each of the plurality of antenna units with mutually different path lengths so that the angular directions of the directional beams of the plurality of antenna units are different from each other;
The plurality of A/D converters are connected to each of the plurality of antenna units via a connection circuit consisting of the plurality of connection paths,
The combining circuit performs in-phase combining of the plurality of received signals output from the plurality of A/D converters by digital processing and outputs the resultant signal.
A receiving device characterized by:
通信に用いられる受信装置であって、
アンテナ装置と複数の受信機と信号処理部とを備え、
前記アンテナ装置は、
受信対象の電波の波長の0.5倍以上の間隔で複数のアンテナ素子がそれぞれ配置された複数のアンテナユニットと、
前記複数のアンテナユニットの指向性ビームの角度方向が互いに異なるように、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに互いに異なる経路長で接続された複数の接続経路を有する接続回路と、を備え、
前記複数の受信機は、前記複数のアンテナユニットのそれぞれに前記複数の接続経路からなる接続回路を介して接続され、
前記信号処理部は、前記複数の受信機から出力された複数の受信信号に対してMIMO信号処理を行う、
ことを特徴とする受信装置。
A receiving device used for communication,
Comprising an antenna device, a plurality of receivers, and a signal processing section,
The antenna device includes:
a plurality of antenna units each having a plurality of antenna elements arranged at intervals of 0.5 times or more the wavelength of the radio waves to be received;
a connection circuit having a plurality of connection paths connected to each of the plurality of antenna units with mutually different path lengths so that the angular directions of the directional beams of the plurality of antenna units are different from each other;
The plurality of receivers are connected to each of the plurality of antenna units via a connection circuit consisting of the plurality of connection paths,
The signal processing unit performs MIMO signal processing on the plurality of received signals output from the plurality of receivers,
A receiving device characterized by:
請求項8乃至10のいずれかの受信装置において、
前記アンテナユニットが複数の指向性ビームを有するように前記複数のアンテナ素子は受信対象の電波の波長の1倍以上の間隔で配置され、
前記複数の接続経路の経路長は、前記複数のアンテナユニットの間で前記複数の指向性ビームの角度方向が互いに異なるように設定されている、
ことを特徴とする受信装置。
The receiving device according to any one of claims 8 to 10,
The plurality of antenna elements are arranged at intervals of one or more times the wavelength of the radio wave to be received so that the antenna unit has a plurality of directional beams,
The path lengths of the plurality of connection paths are set such that the angular directions of the plurality of directional beams are different from each other among the plurality of antenna units.
A receiving device characterized by:
請求項11の受信装置において、
前記アンテナユニットの複数のアンテナ素子の間に当該アンテナユニット以外の他のアンテナユニットのアンテナ素子が位置するように、前記複数のアンテナユニットが配置されている、
ことを特徴とする受信装置。
The receiving device according to claim 11,
The plurality of antenna units are arranged such that an antenna element of an antenna unit other than the antenna unit is located between the plurality of antenna elements of the antenna unit.
A receiving device characterized by:
請求項12の受信装置において、
前記複数のアンテナユニットにおける前記複数のアンテナ素子は1次元配置されている、
ことを特徴とする受信装置。
The receiving device according to claim 12,
The plurality of antenna elements in the plurality of antenna units are arranged one-dimensionally,
A receiving device characterized by:
請求項12の受信装置において、
前記複数のアンテナユニットにおける前記複数のアンテナ素子は2次元配置されている、
ことを特徴とする受信装置。
The receiving device according to claim 12,
The plurality of antenna elements in the plurality of antenna units are two-dimensionally arranged,
A receiving device characterized by:
請求項8乃至10のいずれかの受信装置において、
前記受信対象の電波はミリ波である、ことを特徴とする受信装置。
The receiving device according to any one of claims 8 to 10,
A receiving device characterized in that the radio waves to be received are millimeter waves.
請求項8乃至10のいずれかの受信装置と、
前記受信装置との間で無線通信を行う送信装置と、
を備える、ことを特徴とする通信システム。
A receiving device according to any one of claims 8 to 10 ,
a transmitting device that performs wireless communication with the receiving device;
A communication system comprising:
端末装置であって、
請求項1乃至のいずれかの受電装置又は請求項8乃至10のいずれかの受信装置を備える、
ことを特徴とする端末装置。
A terminal device,
comprising the power receiving device according to any one of claims 1 to 6 or the receiving device according to any one of claims 8 to 10 ,
A terminal device characterized by:
請求項17の端末装置において、
当該端末装置は、IoTデバイスである、ことを特徴とする端末装置。
The terminal device according to claim 17,
A terminal device characterized in that the terminal device is an IoT device.
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