JPH04112635A - 平面レクテナ装置 - Google Patents
平面レクテナ装置Info
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- JPH04112635A JPH04112635A JP2231340A JP23134090A JPH04112635A JP H04112635 A JPH04112635 A JP H04112635A JP 2231340 A JP2231340 A JP 2231340A JP 23134090 A JP23134090 A JP 23134090A JP H04112635 A JPH04112635 A JP H04112635A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１）技術の分野
本発明はマイクロ波電波を受信し、それを直流電力に変
換する、いわゆるレクテナ装置に関するもので、特に素
子数が多い場合に適した簡易で経済的なレクテナや、人
工衛星や航空機等の移動体搭載に適する薄′形、軽量の
平面構造のレクテナ装置に関するものである。
換する、いわゆるレクテナ装置に関するもので、特に素
子数が多い場合に適した簡易で経済的なレクテナや、人
工衛星や航空機等の移動体搭載に適する薄′形、軽量の
平面構造のレクテナ装置に関するものである。
（２）従来技術
宇宙に大規模な太陽電池を張りめぐらして太陽エネルギ
ーを集め、これをマイクロ波に変換した後、鋭いビーム
にして地上に伝送し、地上では広い面積にアンテナを配
置してその電波を受信し、直流電力に変換してエネルギ
ーを得る太“陽発電衛星構想が２０年程前米国ＮＡＳＡ
で提案され、□その後各国でも検討が続けられている。
ーを集め、これをマイクロ波に変換した後、鋭いビーム
にして地上に伝送し、地上では広い面積にアンテナを配
置してその電波を受信し、直流電力に変換してエネルギ
ーを得る太“陽発電衛星構想が２０年程前米国ＮＡＳＡ
で提案され、□その後各国でも検討が続けられている。
また、地上からマイクロ波ビームを発射し、これを動力
源として無燃料で長期間はぼ一定地点の回りを飛行する
無人航空機を成層圏に打ち上げ、広域のデータ中継や放
送、各種観測に利用しようとする計画がＮＡＳＡやカナ
ダ及び日本で検討されている。さらに、宇宙において人
工衛星間でマイクロ波伝送によって電力を供給するシス
テムの検討も進められている。
源として無燃料で長期間はぼ一定地点の回りを飛行する
無人航空機を成層圏に打ち上げ、広域のデータ中継や放
送、各種観測に利用しようとする計画がＮＡＳＡやカナ
ダ及び日本で検討されている。さらに、宇宙において人
工衛星間でマイクロ波伝送によって電力を供給するシス
テムの検討も進められている。
このようなシステムにおいては、マイクロ波を受信しそ
れを整流して直流電力に変換するいわゆるレクテナ装置
が必要である。太陽発電衛星システムではレクテナは地
上に設置されるため、構造的制約はあまり伴わないので
、通常、反射板付ダイポールアンテナのような立体的ア
ンテナとフィルター、ダイオード等で構成されるレクテ
ナ素子を多数配列して用いる。しかし、航空機や衛星な
ど移動体に搭載する場合には立体的アンテナや厚さの大
きいアンテナは不適当であり、薄形で平面構造のアンテ
ナが必要となる。
れを整流して直流電力に変換するいわゆるレクテナ装置
が必要である。太陽発電衛星システムではレクテナは地
上に設置されるため、構造的制約はあまり伴わないので
、通常、反射板付ダイポールアンテナのような立体的ア
ンテナとフィルター、ダイオード等で構成されるレクテ
ナ素子を多数配列して用いる。しかし、航空機や衛星な
ど移動体に搭載する場合には立体的アンテナや厚さの大
きいアンテナは不適当であり、薄形で平面構造のアンテ
ナが必要となる。
このような平面レクテナに関する従来技術としては、薄
い誘電体フィルム上に半波長ダイポール、伝送線路、フ
ィルター等をプリント形成し、それに整流用ダイオード
を取り付はレクテナ素子とし、これを多数配列してアレ
ーとしたものが作られている。ただしこのレクテナは単
向性にして利得を高めるため、１／４波長の深さに反射
板を置いて用いるので、構造が厚くなり、移動体に適さ
ない。また、一般に到来波の偏波とダイポールの方向が
一致しないので、ダイポールアレーが互いに直交するよ
うに２層のレクテナフィルムを重ねて使うことになるた
め、レクテナ素子が２倍必要となることや、上面のレク
テナの伝送線路によって入射波が散乱され、下面のレク
テナで受信されるべき偏波の電波が減衰するという問題
もある。
い誘電体フィルム上に半波長ダイポール、伝送線路、フ
ィルター等をプリント形成し、それに整流用ダイオード
を取り付はレクテナ素子とし、これを多数配列してアレ
ーとしたものが作られている。ただしこのレクテナは単
向性にして利得を高めるため、１／４波長の深さに反射
板を置いて用いるので、構造が厚くなり、移動体に適さ
ない。また、一般に到来波の偏波とダイポールの方向が
一致しないので、ダイポールアレーが互いに直交するよ
うに２層のレクテナフィルムを重ねて使うことになるた
め、レクテナ素子が２倍必要となることや、上面のレク
テナの伝送線路によって入射波が散乱され、下面のレク
テナで受信されるべき偏波の電波が減衰するという問題
もある。
薄形で効率の良いレクテナを得る方法の一つとしてマイ
クロストリップアンテナの利用が考えられる。第１図は
このような従来技術の例を示したもので、この例は円偏
波で使用する２素子のレクテナの場合である。円偏波を
用いてマイクロ波を送電し、円偏波のレクテナで受信す
れば、直線偏波の場合のように偏波追尾をしたり、前述
のように直交２直線偏波成分を別々に受信する必要がな
く、簡易で効率的な電力伝送が行なえる。
クロストリップアンテナの利用が考えられる。第１図は
このような従来技術の例を示したもので、この例は円偏
波で使用する２素子のレクテナの場合である。円偏波を
用いてマイクロ波を送電し、円偏波のレクテナで受信す
れば、直線偏波の場合のように偏波追尾をしたり、前述
のように直交２直線偏波成分を別々に受信する必要がな
く、簡易で効率的な電力伝送が行なえる。
第１図（ａ）は電波が到来する方向から見たマイクロス
トリップアンテナアレ一部で、図中、１は薄い誘電体基
板、２は地板導体、３は単向性の指向性を持つ素子アン
テナ、４−１．４−２は給電点、５は円偏波を発生させ
るためのポラライザである。第１図（ｂ）はレクテナを
背面から見た図で、入・出力フィルターやダイオード、
接続線路で構成される整流回路部を示している。この図
で６−１．６−２、はそれぞれ素子アンテナの給電点４
−１．４−２と接続ビンで導通させる端子、７は入力フ
ィルターで、ダイオードで発生する高調波が素子アンテ
ナから再放射されるのを抑えるための低域フィルターで
ある。８はダイオード、９はダイオードの負極側を地板
導体２に接続する端子であり、また１０は出力フィルタ
ーで、次段のレクテナ素子との高周波の結合を遮断する
ためのものである。１１は直流出力を取り出す出力線路
、１２は直流電力出力端子である。この従来技術の場合
には、素子アンテナ給電端と整流回路部の入力端を基板
を貫通させてビンで接続させると共にダイオードの負極
側を接続ビンを用いて地板導体に接地する必要がある。
トリップアンテナアレ一部で、図中、１は薄い誘電体基
板、２は地板導体、３は単向性の指向性を持つ素子アン
テナ、４−１．４−２は給電点、５は円偏波を発生させ
るためのポラライザである。第１図（ｂ）はレクテナを
背面から見た図で、入・出力フィルターやダイオード、
接続線路で構成される整流回路部を示している。この図
で６−１．６−２、はそれぞれ素子アンテナの給電点４
−１．４−２と接続ビンで導通させる端子、７は入力フ
ィルターで、ダイオードで発生する高調波が素子アンテ
ナから再放射されるのを抑えるための低域フィルターで
ある。８はダイオード、９はダイオードの負極側を地板
導体２に接続する端子であり、また１０は出力フィルタ
ーで、次段のレクテナ素子との高周波の結合を遮断する
ためのものである。１１は直流出力を取り出す出力線路
、１２は直流電力出力端子である。この従来技術の場合
には、素子アンテナ給電端と整流回路部の入力端を基板
を貫通させてビンで接続させると共にダイオードの負極
側を接続ビンを用いて地板導体に接地する必要がある。
通常のレクテナは非常に多くの素子を配列するので各基
板の眉間をビンで接続するのは非常に複雑でコスト高に
なるという欠点があった。また、直流出力もマイクロス
トリップ基板を挟んで取り出す必要があった。
板の眉間をビンで接続するのは非常に複雑でコスト高に
なるという欠点があった。また、直流出力もマイクロス
トリップ基板を挟んで取り出す必要があった。
（３）本発明の目的
本発明は上記従来技術の欠点を克服するため、アンテナ
素子と整流回路部間で眉間ビン接続を行わず、またダイ
オードの一端を地板導体に接地させることなく同一平面
上に整流回路部を構成させるものである。
素子と整流回路部間で眉間ビン接続を行わず、またダイ
オードの一端を地板導体に接地させることなく同一平面
上に整流回路部を構成させるものである。
（４）本発明の詳細な説明
以下、図面により本発明の詳細な説明する。
第２図は本発明の第一の実施例で、素子アンテナと整流
回路部を同一基板上に形成するものである。素子アンテ
ナ３は単向性の指向性を有するマイクロストリップアン
テナで、通常、方形マイクロストリップアンテナではＴ
ＭＩＯモード、円形マイクロストリップアンテナではＴ
Ｍｌｌモード等基本モードで動作するものである。基
本モードの場合、アンテナ素子上の対称な２つの給電点
４−ａ、４−ｂでは等振幅・逆位相となる。１３−ａ、
１３−ｂは同一電気長のマイクロストリップ線路て各給
電点で受信した電波を後段の整流回路部に伝送する。こ
の部分では電界は線路と地板導体の間、即ち誘電体基板
の厚み方向に形成される。１４は結合マイクロストリッ
プ線路である。結合マイクロストリップ線路には２つの
線路で対称な電磁界分布となる偶モードと反対称な分布
となる奇モードの２つの伝送モードがあるが、本発明の
場合には前述の理由から結合マイクロストリップ線路の
２つの入力は等振幅・逆位相となるので奇モードの伝送
となる。その結果、１３−ａ、１３−ｂのマイクロスト
リップ線路では電界が誘電体の厚み方向に形成されてい
た伝送モードが、２本の結合マイクロストリップ線路間
に集中する伝送モードに変換される。したかって、ダイ
オードを結合マイクロストリップ線路間に接続すること
が可能となり平面構造のレクテナを実現できるようにな
る。また、直流出力線路の対も同一平面上に得ることが
できるようになる。
回路部を同一基板上に形成するものである。素子アンテ
ナ３は単向性の指向性を有するマイクロストリップアン
テナで、通常、方形マイクロストリップアンテナではＴ
ＭＩＯモード、円形マイクロストリップアンテナではＴ
Ｍｌｌモード等基本モードで動作するものである。基
本モードの場合、アンテナ素子上の対称な２つの給電点
４−ａ、４−ｂでは等振幅・逆位相となる。１３−ａ、
１３−ｂは同一電気長のマイクロストリップ線路て各給
電点で受信した電波を後段の整流回路部に伝送する。こ
の部分では電界は線路と地板導体の間、即ち誘電体基板
の厚み方向に形成される。１４は結合マイクロストリッ
プ線路である。結合マイクロストリップ線路には２つの
線路で対称な電磁界分布となる偶モードと反対称な分布
となる奇モードの２つの伝送モードがあるが、本発明の
場合には前述の理由から結合マイクロストリップ線路の
２つの入力は等振幅・逆位相となるので奇モードの伝送
となる。その結果、１３−ａ、１３−ｂのマイクロスト
リップ線路では電界が誘電体の厚み方向に形成されてい
た伝送モードが、２本の結合マイクロストリップ線路間
に集中する伝送モードに変換される。したかって、ダイ
オードを結合マイクロストリップ線路間に接続すること
が可能となり平面構造のレクテナを実現できるようにな
る。また、直流出力線路の対も同一平面上に得ることが
できるようになる。
次に第２の発明について説明する。これは第１の発明で
は素子アンテナと整流回路部が同一のマイクロストリッ
プ基板上に形成されていたのに対し、アンテナ部と整流
回路部を別々の基板上に形成し、両者を電磁的に結合さ
せた２層構造のレクテナである。この場合もアンテナ素
子と整流回路部をビンで接続したり、ダイオードの一端
を地板導体に接地する必要がなく、２層構造ではあるが
、簡易な平面構造のレクテナが得られるのは第１の発明
と同様である。
は素子アンテナと整流回路部が同一のマイクロストリッ
プ基板上に形成されていたのに対し、アンテナ部と整流
回路部を別々の基板上に形成し、両者を電磁的に結合さ
せた２層構造のレクテナである。この場合もアンテナ素
子と整流回路部をビンで接続したり、ダイオードの一端
を地板導体に接地する必要がなく、２層構造ではあるが
、簡易な平面構造のレクテナが得られるのは第１の発明
と同様である。
第３図は第２の発明の実施例を示す図で、（ａ）はアン
テナアレ一部、（ｂ）はアンテナアレー部の下に配置さ
れる整流回路部の構成で、アンテナアレ一部を取り除い
たときの図である。図中の点線はその上部に配置される
素子アンテナを示している。この実施例では素子アンテ
ナ３はスロットアンテナでその周辺は地板導体である。
テナアレ一部、（ｂ）はアンテナアレー部の下に配置さ
れる整流回路部の構成で、アンテナアレ一部を取り除い
たときの図である。図中の点線はその上部に配置される
素子アンテナを示している。この実施例では素子アンテ
ナ３はスロットアンテナでその周辺は地板導体である。
スロットアンテナが基本モードで動作する場合には対称
な２点では等振幅・逆位相の電磁界分布となる。
な２点では等振幅・逆位相の電磁界分布となる。
このアンテナアレ一部と適当な間隔をおいて整流回路部
を配置する。このときマイクロストリップ線路１３−ａ
、１３−ｂの先端が素子アンテナの対称な２点で電磁的
に結合するよう配置する。そうすると、第１の実施例と
同じく、各点で励振される電波は等振幅・逆位相となる
ので、入力フィルターの通過後、結合マイクロストリッ
プ線路では電界が２つの線路間に集中して形成される伝
送モードに変換されるので、ダイオードを結合マイクロ
ストリップ線路間に接続することが可能となり、平面構
造レクテナを実現できるようになる。
を配置する。このときマイクロストリップ線路１３−ａ
、１３−ｂの先端が素子アンテナの対称な２点で電磁的
に結合するよう配置する。そうすると、第１の実施例と
同じく、各点で励振される電波は等振幅・逆位相となる
ので、入力フィルターの通過後、結合マイクロストリッ
プ線路では電界が２つの線路間に集中して形成される伝
送モードに変換されるので、ダイオードを結合マイクロ
ストリップ線路間に接続することが可能となり、平面構
造レクテナを実現できるようになる。
この第２の発明では、２層構造とすることにより素子ア
ンテナの選択の自由が増え、例えば本実施例のようにス
ロットアンテナを使えばアンテナ素子周辺の地板導体に
よって、内部のダイオードなどを入射電波や周囲環境に
直接曝さずにすむといった実用的効果をもたらすことが
できる。
ンテナの選択の自由が増え、例えば本実施例のようにス
ロットアンテナを使えばアンテナ素子周辺の地板導体に
よって、内部のダイオードなどを入射電波や周囲環境に
直接曝さずにすむといった実用的効果をもたらすことが
できる。
以上の実施例では、方形のマイクロストリップアンテナ
や方形のスロットアンテナを示したが、素子アンテナと
しては単向性の指向性を有するものであれば、円形やそ
の他の形状のものでもよいことは言うまでもない。また
、実施例では図面の煩雑を避けるため、２素子のレクテ
ナアレーを示したが、より多素子のレクテナアレーに適
用できることは当然で、むしろ素子数が増加するにつれ
、簡易で経済的な構成を可能にする本発明はその効果を
増してくるものである。
や方形のスロットアンテナを示したが、素子アンテナと
しては単向性の指向性を有するものであれば、円形やそ
の他の形状のものでもよいことは言うまでもない。また
、実施例では図面の煩雑を避けるため、２素子のレクテ
ナアレーを示したが、より多素子のレクテナアレーに適
用できることは当然で、むしろ素子数が増加するにつれ
、簡易で経済的な構成を可能にする本発明はその効果を
増してくるものである。
第１図は従来技術によるマイクロストリップアンテナを
用いたレクテナの構成を示す図で、（ａ）は電波の到来
方向から見たアンテナアレ一部、（ｂ）はレクテナを背
面から見たときの整流回路部の構成を示す図、第２図は
本発明の第１の実施例であるアンテナ部と整流回路部が
同一平面上に構成された平面構造レクテナの構成を示す
図、第３図は本発明の第２の実施例である２層構造のレ
クテナで（ａ）はアンテナアレ一部、（ｂ）はその下に
配置される整流回路部の構成を示す図である。■−−−
−誘電体基板、２−−−一地板導体、３− 素子アンテ
ナ、４−１．４−２．４− ａ、４− ｂ−−−一給電
点、５−・−ポラライザ、６−１．６−２−一一一整流
回路部入力端、７−−−−人カフイルター ８−一−−
ダイオード９−・ダイオード接地点、１０−−−一出力
フイルター１１−−−−出力線路、１２−・直流電力出
力端、１３−ａ、”１３−ｂ−−−−マイクロストリッ
プ線路、１４−結合マイクロストリップ線路である。 なお、図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示しである。 特許出願人 郵政省通信総合研究所長（ａ） （ｂ）
用いたレクテナの構成を示す図で、（ａ）は電波の到来
方向から見たアンテナアレ一部、（ｂ）はレクテナを背
面から見たときの整流回路部の構成を示す図、第２図は
本発明の第１の実施例であるアンテナ部と整流回路部が
同一平面上に構成された平面構造レクテナの構成を示す
図、第３図は本発明の第２の実施例である２層構造のレ
クテナで（ａ）はアンテナアレ一部、（ｂ）はその下に
配置される整流回路部の構成を示す図である。■−−−
−誘電体基板、２−−−一地板導体、３− 素子アンテ
ナ、４−１．４−２．４− ａ、４− ｂ−−−一給電
点、５−・−ポラライザ、６−１．６−２−一一一整流
回路部入力端、７−−−−人カフイルター ８−一−−
ダイオード９−・ダイオード接地点、１０−−−一出力
フイルター１１−−−−出力線路、１２−・直流電力出
力端、１３−ａ、”１３−ｂ−−−−マイクロストリッ
プ線路、１４−結合マイクロストリップ線路である。 なお、図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示しである。 特許出願人 郵政省通信総合研究所長（ａ） （ｂ）
Claims (2)
- （１）電波を受信し、それを直流電力に変換するレクテ
ナ装置において、単向性の指向性を有するマイクロスト
リップアンテナ上で、等振幅・逆位相の電波が励振され
る２点に、素子アンテナと同一平面上に形成された電気
長の等しい２本のマイクロストリップ線路を接続して受
信電波を伝送させ、同一の入力フィルターを通した後、
結合マイクロストリップ線路を接続し、整流用ダイオー
ドを上記結合マイクロストリップ線路間に接続すること
により、ダイオード、入・出力フィルター及び接続線路
で構成される整流回路部を一つの基板上に構成すること
を特徴とする平面レクテナ装置。 - （２）単向性の指向性を有するマイクロストリップアン
テナまたはスロットアンテナ上で等振幅・逆位相の電波
が励振される２点に、素子アンテナと異なる平面上に形
成された電気長の等しい２本のマイクロストリップ線路
の先端部を電磁的に結合させて受信電波を伝送させ、同
一の入力フィルターを通した後、結合マイクロストリッ
プ線路を接続し、整流用ダイオードを上記結合マイクロ
ストリップ線路間に接続することにより、ダイオード、
入・出力フィルター及び接続線路で構成される整流回路
部を一つの基板上に構成することを特徴とする第一項記
載の平面レクテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2231340A JP2726815B2 (ja) | 1990-09-01 | 1990-09-01 | 平面レクテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2231340A JP2726815B2 (ja) | 1990-09-01 | 1990-09-01 | 平面レクテナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04112635A true JPH04112635A (ja) | 1992-04-14 |
| JP2726815B2 JP2726815B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=16922101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2231340A Expired - Lifetime JP2726815B2 (ja) | 1990-09-01 | 1990-09-01 | 平面レクテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2726815B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005104331A1 (ja) * | 2004-03-30 | 2005-11-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | レクテナ太陽電池ハイブリッドパネル、及びハイブリッド太陽光発電システム |
| US8629576B2 (en) | 2008-03-28 | 2014-01-14 | Qualcomm Incorporated | Tuning and gain control in electro-magnetic power systems |
| JP2014180210A (ja) * | 2006-01-18 | 2014-09-25 | Qualcomm Inc | ワイヤレスリンクを介して電子デバイスに電力供給するための方法およびシステム |
| US9124120B2 (en) | 2007-06-11 | 2015-09-01 | Qualcomm Incorporated | Wireless power system and proximity effects |
| US9130602B2 (en) | 2006-01-18 | 2015-09-08 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for delivering energy to an electrical or electronic device via a wireless link |
| US9774086B2 (en) | 2007-03-02 | 2017-09-26 | Qualcomm Incorporated | Wireless power apparatus and methods |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106532985A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-03-22 | 电子科技大学 | 一种大功率的2.45GHz微波无线输电系统 |
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| JPS58134512A (ja) * | 1982-02-04 | 1983-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | ダイポ−ルアレ−アンテナ |
| JPH01202127A (ja) * | 1987-11-23 | 1989-08-15 | Canadian Patents & Dev Ltd | 二重分極型電磁波エネルギー送受信変換システム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4079268A (en) | 1976-10-06 | 1978-03-14 | Nasa | Thin conformal antenna array for microwave power conversion |
-
1990
- 1990-09-01 JP JP2231340A patent/JP2726815B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2726815B2 (ja) | 1998-03-11 |
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