JPH06327172A - 太陽発電の送電装置 - Google Patents
太陽発電の送電装置Info
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- JPH06327172A JPH06327172A JP4259205A JP25920592A JPH06327172A JP H06327172 A JPH06327172 A JP H06327172A JP 4259205 A JP4259205 A JP 4259205A JP 25920592 A JP25920592 A JP 25920592A JP H06327172 A JPH06327172 A JP H06327172A
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- JP
- Japan
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- phase
- signal
- power
- circuit
- pilot signal
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
- H01Q1/248—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set provided with an AC/DC converting device, e.g. rectennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
- H01Q3/2611—Means for null steering; Adaptive interference nulling
- H01Q3/2629—Combination of a main antenna unit with an auxiliary antenna unit
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
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- Signal Processing (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Transmitters (AREA)
- Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 太陽発電の送電装置において、受電効率を向
上し、かつ、構造を簡単にする。 【構成】 マイクロ波ビームを正確に目標物体に集める
ために、二つのビーム制御方式を併用した。一つは、サ
ブアレイ単位でのレトロディレクティブ方式である。こ
のレトロディレクティブ方式において、１つのパイロッ
ト信号のみを用い簡単な回路系で全く誤差のないビーム
制御方式を提案した。さらに、サブアレイ内では、全ア
ンテナ素子と移相器を組み合わせ、サブアレイの放射方
向をも変えることにより、より目標物体にマイクロ波エ
ネルギーを集中させることを可能とした。
上し、かつ、構造を簡単にする。 【構成】 マイクロ波ビームを正確に目標物体に集める
ために、二つのビーム制御方式を併用した。一つは、サ
ブアレイ単位でのレトロディレクティブ方式である。こ
のレトロディレクティブ方式において、１つのパイロッ
ト信号のみを用い簡単な回路系で全く誤差のないビーム
制御方式を提案した。さらに、サブアレイ内では、全ア
ンテナ素子と移相器を組み合わせ、サブアレイの放射方
向をも変えることにより、より目標物体にマイクロ波エ
ネルギーを集中させることを可能とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、収集した太陽エネルギ
をマイクロ波で地上や飛翔体または宇宙ステーションあ
るいは宇宙工場などの受電物体としての目標物体に送電
する太陽発電の送電装置に関する。
をマイクロ波で地上や飛翔体または宇宙ステーションあ
るいは宇宙工場などの受電物体としての目標物体に送電
する太陽発電の送電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽発電は、例えば、平成４年７月１４
日付け読売新聞（朝刊）１３版第１５面に掲載されてい
るものが提案されている。これは、図６に示すようにな
っている。図６において、発電装置として地球から静止
軌道上に打ち上げられた太陽発電衛星１０１が、太陽エ
ネルギを収集し、この太陽エネルギをマイクロ波に変換
し、このマイクロ波を図外の目標物体から送られてきた
パイロット信号の到来方向に送ることによって、太陽発
電衛星１０１から電気エネルギを目標物体に送電するも
のである。
日付け読売新聞（朝刊）１３版第１５面に掲載されてい
るものが提案されている。これは、図６に示すようにな
っている。図６において、発電装置として地球から静止
軌道上に打ち上げられた太陽発電衛星１０１が、太陽エ
ネルギを収集し、この太陽エネルギをマイクロ波に変換
し、このマイクロ波を図外の目標物体から送られてきた
パイロット信号の到来方向に送ることによって、太陽発
電衛星１０１から電気エネルギを目標物体に送電するも
のである。
【０００３】ところで、太陽発電の送電装置には、送電
波としてのマイクロ波の位相を制御して、マイクロ波を
パイロット信号の到来方向と同じ方向に送るために、フ
ェイズドアレイアンテナの一方式であるレトロディレク
ティブ方式が試みられている。レトロディレクティブ方
式を説明する。図７において、送電波を集中したい目標
点をＡとし、この目標点Ａから送電側に向けて周波数ω
iなるパイロット信号が放射され、このパイロット信号
を送電側の各アンテナ素子で受信し、周波数ωtの送電
波が目標点Ａに向けて放射されたものとする。このと
き、目標点Ａから発せられた送電波が時間ｔ後に、距離
Ｘ0離れた送電側の中心（基準点）Ｐ0に到達するものと
仮定すると、基準点Ｐ0におけるパイロット信号の位相
は、 φ0＝ωi（ｔ0−Ｘ0／Ｃ）………（１） となる。ただし、Ｃは光速である。同様に、目標点Ａか
ら距離Ｘ1離れた送電側の一点Ｐ1での位相は、 φ1＝ωi（ｔ0−Ｘ1／Ｃ）………（２） と表される。このときの二点間の位相差は、 Φi＝φ1−φ0＝−ωiｒ／Ｃ………（３） となる。ただし、ｒ＝Ｘ1−Ｘ0である。
波としてのマイクロ波の位相を制御して、マイクロ波を
パイロット信号の到来方向と同じ方向に送るために、フ
ェイズドアレイアンテナの一方式であるレトロディレク
ティブ方式が試みられている。レトロディレクティブ方
式を説明する。図７において、送電波を集中したい目標
点をＡとし、この目標点Ａから送電側に向けて周波数ω
iなるパイロット信号が放射され、このパイロット信号
を送電側の各アンテナ素子で受信し、周波数ωtの送電
波が目標点Ａに向けて放射されたものとする。このと
き、目標点Ａから発せられた送電波が時間ｔ後に、距離
Ｘ0離れた送電側の中心（基準点）Ｐ0に到達するものと
仮定すると、基準点Ｐ0におけるパイロット信号の位相
は、 φ0＝ωi（ｔ0−Ｘ0／Ｃ）………（１） となる。ただし、Ｃは光速である。同様に、目標点Ａか
ら距離Ｘ1離れた送電側の一点Ｐ1での位相は、 φ1＝ωi（ｔ0−Ｘ1／Ｃ）………（２） と表される。このときの二点間の位相差は、 Φi＝φ1−φ0＝−ωiｒ／Ｃ………（３） となる。ただし、ｒ＝Ｘ1−Ｘ0である。
【０００４】点Ｐ0，Ｐ1において、仮に、同相で送電波
を放射したとすれば、目標点Ａにおける位相差は、送電
波の周波数がωtであるから、（３）式より、 Φt＝−ωtｒ／Ｃ………（４） となる。したがって、二点Ｐ0，Ｐ1からの送電波の位相
が目標点Ａにおいて等しくなるためには、 Φc＝ωtｒ／Ｃ………（５） をＰ1点において補償してやるとよい。よって、送電側
の各点において（５）式の位相補償を行うことにより、
送電側から発せられた全ての送電波の位相が目標点Ａに
おいて等しくなる。これがレトロディレクティブ方式の
原理である。
を放射したとすれば、目標点Ａにおける位相差は、送電
波の周波数がωtであるから、（３）式より、 Φt＝−ωtｒ／Ｃ………（４） となる。したがって、二点Ｐ0，Ｐ1からの送電波の位相
が目標点Ａにおいて等しくなるためには、 Φc＝ωtｒ／Ｃ………（５） をＰ1点において補償してやるとよい。よって、送電側
の各点において（５）式の位相補償を行うことにより、
送電側から発せられた全ての送電波の位相が目標点Ａに
おいて等しくなる。これがレトロディレクティブ方式の
原理である。
【０００５】このレトロディレクティブ方式を太陽発電
の送電装置に採用するについては、送電アンテナ素子全
てにレトロディレクティブ方式に必要なパイロット受電
系と位相共役回路とを持たせると、莫大な数量および重
量になることから、送電アンテナ素子をいくつかのサブ
アレイなるブロックに分け、各サブアレイ毎に１つのパ
イロット受電系と１つの位相共役回路とを持たせる。そ
して、各サブアレイ内の送電アンテナ素子には、送電電
力が全て同位相で給電されている。また、レトロディレ
クティブ方式では、目標物体側からパイロット信号が発
せられるが、マイクロ波が大電力であることから、パイ
ロット信号の周波数が送電側のマイクロ波の周波数と同
一であると、パイロット信号を抽出するのが困難にな
る。このため、太陽発電の送電装置では、例えば、三菱
電気株式会社から「マイクロ波送電用アンテナのビーム
制御電力」に示すような非対称二周波方式が提案されて
いる（昭和６３年度宇宙基地利用基礎実験研究成果報告
書；宇宙科学研究所宇宙利用研究委員会の中に項目「マ
イクロ波無線エネルギー伝送システムの開発」によ
る）。
の送電装置に採用するについては、送電アンテナ素子全
てにレトロディレクティブ方式に必要なパイロット受電
系と位相共役回路とを持たせると、莫大な数量および重
量になることから、送電アンテナ素子をいくつかのサブ
アレイなるブロックに分け、各サブアレイ毎に１つのパ
イロット受電系と１つの位相共役回路とを持たせる。そ
して、各サブアレイ内の送電アンテナ素子には、送電電
力が全て同位相で給電されている。また、レトロディレ
クティブ方式では、目標物体側からパイロット信号が発
せられるが、マイクロ波が大電力であることから、パイ
ロット信号の周波数が送電側のマイクロ波の周波数と同
一であると、パイロット信号を抽出するのが困難にな
る。このため、太陽発電の送電装置では、例えば、三菱
電気株式会社から「マイクロ波送電用アンテナのビーム
制御電力」に示すような非対称二周波方式が提案されて
いる（昭和６３年度宇宙基地利用基礎実験研究成果報告
書；宇宙科学研究所宇宙利用研究委員会の中に項目「マ
イクロ波無線エネルギー伝送システムの開発」によ
る）。
【０００６】この非対称二周波レトロディレクティブ方
式の位相共役回路１１０は、図８に示すようになってい
る。図８において、分波器１１１が、太陽発電衛星側の
パイロットアンテナで受信されたθ1（ｔ）なるパイロ
ット信号と位相θ2（ｔ）なるパイロット信号とに分波
する。−１逓倍器１１２が、分波器１１１で分波された
θ1（ｔ）の出力を−１逓倍する。２逓倍器１１３が、
分波器１１１で分波されたθ2（ｔ）の出力を２逓倍す
る。そして、第１混合器１１４が、−１逓倍器１１２か
らの−θ1（ｔ）の−１逓倍出力と２逓倍器１１３から
の２θ2（ｔ）の２逓倍出力との２つの信号を混合し
て、第１バンドパスフィルタ１１５に出力する。バンド
パスフィルタ１１５は、第１混合器１１４で混合された
和信号と差信号とのうちのいずれか１つの信号を第２混
合器１１６に出力する。第２混合器１１６は、発信器１
１７からの周波数がパイロット信号の周波数とは異なる
ローカル信号とバンドパスフィルタ１１５からの出力信
号とを混合して第２バンドパスフィルタ１１８を通し、
θt（ｔ）なる信号を太陽発電衛星の送電アンテナ側に
出力する。
式の位相共役回路１１０は、図８に示すようになってい
る。図８において、分波器１１１が、太陽発電衛星側の
パイロットアンテナで受信されたθ1（ｔ）なるパイロ
ット信号と位相θ2（ｔ）なるパイロット信号とに分波
する。−１逓倍器１１２が、分波器１１１で分波された
θ1（ｔ）の出力を−１逓倍する。２逓倍器１１３が、
分波器１１１で分波されたθ2（ｔ）の出力を２逓倍す
る。そして、第１混合器１１４が、−１逓倍器１１２か
らの−θ1（ｔ）の−１逓倍出力と２逓倍器１１３から
の２θ2（ｔ）の２逓倍出力との２つの信号を混合し
て、第１バンドパスフィルタ１１５に出力する。バンド
パスフィルタ１１５は、第１混合器１１４で混合された
和信号と差信号とのうちのいずれか１つの信号を第２混
合器１１６に出力する。第２混合器１１６は、発信器１
１７からの周波数がパイロット信号の周波数とは異なる
ローカル信号とバンドパスフィルタ１１５からの出力信
号とを混合して第２バンドパスフィルタ１１８を通し、
θt（ｔ）なる信号を太陽発電衛星の送電アンテナ側に
出力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述の太陽発電におけ
るマイクロ波システムでは、サブアレイ単位でのレトロ
ディレクティブ方式によるビーム制御方式が採用されて
いる。この方式では、サブアレイの指向性の範囲内でし
かマイクロ波ビームを走査することができない。広い角
度範囲でマイクロ波ビームを走査するためには、サブア
レイをより小さく区切り、各サブアレイにレトロディレ
クティブのための共役回路を付加しなければならない。
るマイクロ波システムでは、サブアレイ単位でのレトロ
ディレクティブ方式によるビーム制御方式が採用されて
いる。この方式では、サブアレイの指向性の範囲内でし
かマイクロ波ビームを走査することができない。広い角
度範囲でマイクロ波ビームを走査するためには、サブア
レイをより小さく区切り、各サブアレイにレトロディレ
クティブのための共役回路を付加しなければならない。
【０００８】現在、誤差のない共役回路は前述の非対称
二周波方式とされるが、二周波を用いるため回路系は複
雑となり、各アンテナ素子に二周波方式の共役回路を組
み合わせることは非現実的である。ここでは、広い角度
範囲を走査する送電システムを簡単なシステムで誤差な
く実現することを課題としている。
二周波方式とされるが、二周波を用いるため回路系は複
雑となり、各アンテナ素子に二周波方式の共役回路を組
み合わせることは非現実的である。ここでは、広い角度
範囲を走査する送電システムを簡単なシステムで誤差な
く実現することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、発電部で収集
した太陽エネルギを電気エネルギに変換し、この電気エ
ネルギをマイクロ波に変換し、このマイクロ波の位相を
受電物体としての目標物体から送られてきたパイロット
信号によって制御し、このマイクロ波をパイロット信号
の到来方向に送電する太陽発電の送電装置において、入
力されたパイロット信号をｎ逓倍する位相共役回路と、
この位相共役回路から出力された信号を送電アンテナ素
子数に分波する分波回路と、前記パイロット信号の到来
方向を検出する角度検出回路と、この角度検出回路から
出力された信号から前記マイクロ波が前記目標物体に集
束する送電アンテナの給電位相差を演算する演算処理部
と、この演算処理部から出力された信号によって前記分
波回路から出力された信号に位相差を生じさせる可変移
相回路と、前記電気エネルギをこの可変移相回路から出
力された信号に基づく位相差を有するマイクロ波送電用
の電気エネルギに増幅する電力増幅器と、前記位相共役
回路に設けられ前記入力されたパイロット信号およびこ
のパイロット信号の中で送電基準点となる共通のパイロ
ット信号によって差信号を得る手段とを備えている。
した太陽エネルギを電気エネルギに変換し、この電気エ
ネルギをマイクロ波に変換し、このマイクロ波の位相を
受電物体としての目標物体から送られてきたパイロット
信号によって制御し、このマイクロ波をパイロット信号
の到来方向に送電する太陽発電の送電装置において、入
力されたパイロット信号をｎ逓倍する位相共役回路と、
この位相共役回路から出力された信号を送電アンテナ素
子数に分波する分波回路と、前記パイロット信号の到来
方向を検出する角度検出回路と、この角度検出回路から
出力された信号から前記マイクロ波が前記目標物体に集
束する送電アンテナの給電位相差を演算する演算処理部
と、この演算処理部から出力された信号によって前記分
波回路から出力された信号に位相差を生じさせる可変移
相回路と、前記電気エネルギをこの可変移相回路から出
力された信号に基づく位相差を有するマイクロ波送電用
の電気エネルギに増幅する電力増幅器と、前記位相共役
回路に設けられ前記入力されたパイロット信号およびこ
のパイロット信号の中で送電基準点となる共通のパイロ
ット信号によって差信号を得る手段とを備えている。
【００１０】
【作用】収集した太陽エネルギを電気エネルギに変換
し、この電気エネルギをマイクロ波に変換する。一方、
このマイクロ波の位相を受電物体としての目標物体から
送られてきたパイロット信号およびこのパイロット信号
の中で送電基準点となる共通のパイロット信号によって
差信号を得て、この差信号によって、入力されたパイロ
ット信号をｎ逓倍し、ｎ逓倍された信号を送電アンテナ
素子数に分波する。また、前記パイロット信号の到来方
向を検出し、この角度検出信号から前記マイクロ波が前
記目標物体に集束する送電アンテナの給電位相差を演算
し、この演算信号によって、前記分波信号に位相差を生
じさせる。そして、前記電気エネルギを可変移相信号に
基づく位相差を有するマイクロ波送電用の電気エネルギ
に増幅する。この増幅された電気エネルギによって、マ
イクロ波をパイロット信号の到来方向に送電する。
し、この電気エネルギをマイクロ波に変換する。一方、
このマイクロ波の位相を受電物体としての目標物体から
送られてきたパイロット信号およびこのパイロット信号
の中で送電基準点となる共通のパイロット信号によって
差信号を得て、この差信号によって、入力されたパイロ
ット信号をｎ逓倍し、ｎ逓倍された信号を送電アンテナ
素子数に分波する。また、前記パイロット信号の到来方
向を検出し、この角度検出信号から前記マイクロ波が前
記目標物体に集束する送電アンテナの給電位相差を演算
し、この演算信号によって、前記分波信号に位相差を生
じさせる。そして、前記電気エネルギを可変移相信号に
基づく位相差を有するマイクロ波送電用の電気エネルギ
に増幅する。この増幅された電気エネルギによって、マ
イクロ波をパイロット信号の到来方向に送電する。
【００１１】
【実施例】図１は、太陽発電の送電装置の一実施例を示
している。図１において、図外の目標物体から発せられ
たパイロット信号を受信するためのパイロットアンテナ
１，２，３，４が、１つの送電アンテナをブロックに分
けたサブアレイに対して４つ設けられている。この４つ
のパイロットアンテナ１〜４のうちの１つのパイロット
アンテナ１は、受信した例えば８ＧＨｚのパイロット信
号を、受信回路５を経て位相共役回路６に出力する。位
相共役回路６は、入力されたパイロット信号をｎ逓倍し
て分波回路７に出力する。分波回路７は、入力されたパ
イロット信号を分波して複数の可変移相器８ａ，８ｂ，
……，８ｎに出力する。一方、残りの３つのパイロット
アンテナ３，４，５は、３点配置され、受信したパイロ
ット信号それぞれを、受信回路９，１０，１１を経てＲ
Ｆ干渉計に構成された角度検出回路１２に出力する。角
度検出回路１２は、３つのパイロットアンテナ２〜４で
受信したパイロット信号の位相差を計ることにより目標
物体の方向を求め、この目標物体の方向なる角度信号を
マイクロコンピュータに構成された演算処理部１３に出
力する。演算処理部１３は、角度検出回路１２から入力
された角度信号により、太陽発電衛星の送電アンテナ１
５を構成する送信アンテナ素子１５ａ，１５ｂ，……，
１５ｎから出力されるマイクロ波が目標物体の受電アン
テナに集束するような送電アンテナのサブアレイ上の給
電位相差を演算してディジタル可変移相器なる可変移相
器８ａ，８ｂ，……，８ｎに出力する。可変移相器８
ａ，８ｂ，……，８ｎは、演算処理部１３から入力され
た給電位相差信号により分波回路７から入力された信号
に位相差を生じさせて複数の電力増幅器１４ａ，１４
ｂ，……，１４ｎに出力する。電力増幅器１４ａ，１４
ｂ，……，１４ｎは、太陽発電衛星の発電部１６から出
力された電力を、可変移相器８ａ，８ｂ，……，８ｎか
ら出力されたマイクロ波を増幅して、太陽発電衛星の送
電アンテナ１５ａ，１５ｂ，……，１５ｎに出力する。
送電アンテナ１５ａ，１５ｂ，……，１５ｎは、電力増
幅器１４ａ，１４ｂ，……，１４ｎからの給電位相差を
持った例えば２４ＧＨｚのマイクロ波を目標物体の受電
アンテナに向けて放射する。また、複数の可変移相器８
ａ，８ｂ，……，８ｎと複数の電力増幅器１４ａ，１４
ｂ，……，１４ｎとは、送信アンテナ素子１５ａ，１５
ｂ，……，１５ｎそれぞれに１個づつ配置されている。
また、受信回路５と位相共役回路５と分波回路７と可変
移相回路８ａ，８ｂ，……，８ｎとが位相制御部１７を
構成している。また、３つのパイロットアンテナ２，
３，４と３つの受信回路９，１０，１１と１つの角度検
出回路１２と１つの演算処理部１３とが、信号処理部１
８を構成している。
している。図１において、図外の目標物体から発せられ
たパイロット信号を受信するためのパイロットアンテナ
１，２，３，４が、１つの送電アンテナをブロックに分
けたサブアレイに対して４つ設けられている。この４つ
のパイロットアンテナ１〜４のうちの１つのパイロット
アンテナ１は、受信した例えば８ＧＨｚのパイロット信
号を、受信回路５を経て位相共役回路６に出力する。位
相共役回路６は、入力されたパイロット信号をｎ逓倍し
て分波回路７に出力する。分波回路７は、入力されたパ
イロット信号を分波して複数の可変移相器８ａ，８ｂ，
……，８ｎに出力する。一方、残りの３つのパイロット
アンテナ３，４，５は、３点配置され、受信したパイロ
ット信号それぞれを、受信回路９，１０，１１を経てＲ
Ｆ干渉計に構成された角度検出回路１２に出力する。角
度検出回路１２は、３つのパイロットアンテナ２〜４で
受信したパイロット信号の位相差を計ることにより目標
物体の方向を求め、この目標物体の方向なる角度信号を
マイクロコンピュータに構成された演算処理部１３に出
力する。演算処理部１３は、角度検出回路１２から入力
された角度信号により、太陽発電衛星の送電アンテナ１
５を構成する送信アンテナ素子１５ａ，１５ｂ，……，
１５ｎから出力されるマイクロ波が目標物体の受電アン
テナに集束するような送電アンテナのサブアレイ上の給
電位相差を演算してディジタル可変移相器なる可変移相
器８ａ，８ｂ，……，８ｎに出力する。可変移相器８
ａ，８ｂ，……，８ｎは、演算処理部１３から入力され
た給電位相差信号により分波回路７から入力された信号
に位相差を生じさせて複数の電力増幅器１４ａ，１４
ｂ，……，１４ｎに出力する。電力増幅器１４ａ，１４
ｂ，……，１４ｎは、太陽発電衛星の発電部１６から出
力された電力を、可変移相器８ａ，８ｂ，……，８ｎか
ら出力されたマイクロ波を増幅して、太陽発電衛星の送
電アンテナ１５ａ，１５ｂ，……，１５ｎに出力する。
送電アンテナ１５ａ，１５ｂ，……，１５ｎは、電力増
幅器１４ａ，１４ｂ，……，１４ｎからの給電位相差を
持った例えば２４ＧＨｚのマイクロ波を目標物体の受電
アンテナに向けて放射する。また、複数の可変移相器８
ａ，８ｂ，……，８ｎと複数の電力増幅器１４ａ，１４
ｂ，……，１４ｎとは、送信アンテナ素子１５ａ，１５
ｂ，……，１５ｎそれぞれに１個づつ配置されている。
また、受信回路５と位相共役回路５と分波回路７と可変
移相回路８ａ，８ｂ，……，８ｎとが位相制御部１７を
構成している。また、３つのパイロットアンテナ２，
３，４と３つの受信回路９，１０，１１と１つの角度検
出回路１２と１つの演算処理部１３とが、信号処理部１
８を構成している。
【００１２】図２は、上記位相共役回路６を示してい
る。図２において、混合器２０は、図１に示す１つのパ
イロットアンテナ１で受信されたパイロット信号と送電
側の基準点に位置する図外のパイロットアンテナで受信
されたパイロット信号から２逓倍器２１を通って生成さ
れた共通の基準位置信号なるパイロット信号との差信号
を、バンドパスフィルタ２２に出力する。バンドパスフ
ィルタ２２は、混合器２０から出力される和信号と差信
号から差信号すなわち共役位相成分だけを３逓倍器２３
に出力する。３逓倍器２３は、入力された共役位相成分
を３逓倍してパイロット信号に位相が共役な３倍周波数
の信号を図１に示す分波回路７に出力する。つまり、位
相共役回路６は、レトロディレクティブ方式での位相補
償を行う。具体的には、前述のレトロディレクティブ方
式において、送電側基準点Ｐ0での入力信号の位相ωiｔ
とすると、点Ｐ1では、前述の（３）式より、 ψ＝ωiｔ−ωiｒr／Ｃ ＝ωi（ｔ−ｒ／Ｃ）………（６） となる。点Ｐ1において位相を補償した後の出力信号の
位相は、前述の（５）式より、 ψ＝ωtｔ＋ωtｒ／Ｃ ＝ωt（ｔ＋ｒ／Ｃ）………（７） とならなければならない。したがって、位相共役回路６
は、（６）式の入力信号を（７）式の出力信号に変える
のである。
る。図２において、混合器２０は、図１に示す１つのパ
イロットアンテナ１で受信されたパイロット信号と送電
側の基準点に位置する図外のパイロットアンテナで受信
されたパイロット信号から２逓倍器２１を通って生成さ
れた共通の基準位置信号なるパイロット信号との差信号
を、バンドパスフィルタ２２に出力する。バンドパスフ
ィルタ２２は、混合器２０から出力される和信号と差信
号から差信号すなわち共役位相成分だけを３逓倍器２３
に出力する。３逓倍器２３は、入力された共役位相成分
を３逓倍してパイロット信号に位相が共役な３倍周波数
の信号を図１に示す分波回路７に出力する。つまり、位
相共役回路６は、レトロディレクティブ方式での位相補
償を行う。具体的には、前述のレトロディレクティブ方
式において、送電側基準点Ｐ0での入力信号の位相ωiｔ
とすると、点Ｐ1では、前述の（３）式より、 ψ＝ωiｔ−ωiｒr／Ｃ ＝ωi（ｔ−ｒ／Ｃ）………（６） となる。点Ｐ1において位相を補償した後の出力信号の
位相は、前述の（５）式より、 ψ＝ωtｔ＋ωtｒ／Ｃ ＝ωt（ｔ＋ｒ／Ｃ）………（７） とならなければならない。したがって、位相共役回路６
は、（６）式の入力信号を（７）式の出力信号に変える
のである。
【００１３】図３は、上記角度検出回路１２を示してい
る。図３において、角度検出回路１２は、図１に示す３
つのパイロットアンテナ２〜４に対応する３つのバンド
パスフィルタ３０，３１，３２と、３つの前置増幅器３
３，３４，３５と、３つの位相検出器３６，３７，３８
とを備えており、３つのパイロットアンテナ２〜４に入
力されるパイロット信号の位相差を検出して図１に示す
演算処理部１３に出力する。この角度検出回路１３の原
理は、基線上の二点におかれたアンテナに入る電波の位
相差を計ることによって電波の到来方向の角度を出そう
とするものである。つまり、図４において、位相差を
ψ、ＡＢを基線、Ｓを目標物とし、Ｒ，ａ，ｂ，Ｄを図
示の距離、λを波長とすると、 ψ＝２π（ａ−ｂ）／λ ………（８） ｂ2＝（Ｄ／２）2＋Ｒ2−ＤＲｃｏｓθ ａ2＝（Ｄ／２）2＋Ｒ2−ＤＲｃｏｓθ ａ2−ｂ2＝２ＤＲｃｏｓθ ａ−ｂ＝Ｄｃｏｓθ｛２Ｒ／（ａ＋ｂ）｝………（９） となる。ここで、もし、Ｒ＞Ｄで、ｂがＲにほとんど等
しい（２Ｒ＝ａ＋ｂ）とすると、 ａ−ｂ＝Ｄｃｏｓθ となる。故に、 ｃｏｓθ＝（ａ−ｂ）／Ｄ＝ψλ／２πＤ………（１０） となる。したがって、基線長Ｄが既知であれば、波長は
既知であるので、電波到来方向の角度θを測定すること
ができる。
る。図３において、角度検出回路１２は、図１に示す３
つのパイロットアンテナ２〜４に対応する３つのバンド
パスフィルタ３０，３１，３２と、３つの前置増幅器３
３，３４，３５と、３つの位相検出器３６，３７，３８
とを備えており、３つのパイロットアンテナ２〜４に入
力されるパイロット信号の位相差を検出して図１に示す
演算処理部１３に出力する。この角度検出回路１３の原
理は、基線上の二点におかれたアンテナに入る電波の位
相差を計ることによって電波の到来方向の角度を出そう
とするものである。つまり、図４において、位相差を
ψ、ＡＢを基線、Ｓを目標物とし、Ｒ，ａ，ｂ，Ｄを図
示の距離、λを波長とすると、 ψ＝２π（ａ−ｂ）／λ ………（８） ｂ2＝（Ｄ／２）2＋Ｒ2−ＤＲｃｏｓθ ａ2＝（Ｄ／２）2＋Ｒ2−ＤＲｃｏｓθ ａ2−ｂ2＝２ＤＲｃｏｓθ ａ−ｂ＝Ｄｃｏｓθ｛２Ｒ／（ａ＋ｂ）｝………（９） となる。ここで、もし、Ｒ＞Ｄで、ｂがＲにほとんど等
しい（２Ｒ＝ａ＋ｂ）とすると、 ａ−ｂ＝Ｄｃｏｓθ となる。故に、 ｃｏｓθ＝（ａ−ｂ）／Ｄ＝ψλ／２πＤ………（１０） となる。したがって、基線長Ｄが既知であれば、波長は
既知であるので、電波到来方向の角度θを測定すること
ができる。
【００１４】図５は、上記演算処理部１３での位相補正
を示している。図５において、演算処理部１３は、角度
検出回路１２で求められたパイロット信号の到来方向θ
により、位相差ｄｓｉｎθを各アンテナ素子に補償し、
送信すべきマイクロ波の位相が目標物体の受電アンテナ
において揃うようにしている。
を示している。図５において、演算処理部１３は、角度
検出回路１２で求められたパイロット信号の到来方向θ
により、位相差ｄｓｉｎθを各アンテナ素子に補償し、
送信すべきマイクロ波の位相が目標物体の受電アンテナ
において揃うようにしている。
【００１５】したがって、この実施例によれば、３つの
パイロットアンテナ２，３，４と３つの受信回路９，１
０，１１と１つの角度検出回路１２と１つの演算処理部
１３とからなる信号処理部１８および位相共役回路６に
よって、送電アンテナ素子１５ａ，１５ｂ，……，１５
ｎ毎に位相を制御しているので、送電アンテナと目標物
体とが、大きく方向がずれた場合でも、送電アンテナ素
子１５ａ，１５ｂ，……，１５ｎから発せられる全電波
の位相が、目標物体の受電アンテナに同位相で集束され
るので、受電効率が向上する。
パイロットアンテナ２，３，４と３つの受信回路９，１
０，１１と１つの角度検出回路１２と１つの演算処理部
１３とからなる信号処理部１８および位相共役回路６に
よって、送電アンテナ素子１５ａ，１５ｂ，……，１５
ｎ毎に位相を制御しているので、送電アンテナと目標物
体とが、大きく方向がずれた場合でも、送電アンテナ素
子１５ａ，１５ｂ，……，１５ｎから発せられる全電波
の位相が、目標物体の受電アンテナに同位相で集束され
るので、受電効率が向上する。
【００１６】また、この実施例によれば、位相共役回路
６が、１つのパイロットアンテナ１から入力されたパイ
ロット信号と送電側の基準点に位置する図外のパイロッ
トアンテナから入力された共通のパイロット信号とによ
って、差信号を得る構成になっているので、ローカル信
号が必要なく、したがって、送電側に発振器を必要とせ
ず、構造が簡単となる。
６が、１つのパイロットアンテナ１から入力されたパイ
ロット信号と送電側の基準点に位置する図外のパイロッ
トアンテナから入力された共通のパイロット信号とによ
って、差信号を得る構成になっているので、ローカル信
号が必要なく、したがって、送電側に発振器を必要とせ
ず、構造が簡単となる。
【００１７】また、この実施例によれば、パイロット信
号の周波数としてマイクロ波の周波数の１／ｎのものを
使用し、無変調のパイロット信号を受信するだけである
ので、受信回路５，９，１０，１１はバンドパスフィル
タと増幅器との直列回路のみで構成することができ、構
造が簡単となる。
号の周波数としてマイクロ波の周波数の１／ｎのものを
使用し、無変調のパイロット信号を受信するだけである
ので、受信回路５，９，１０，１１はバンドパスフィル
タと増幅器との直列回路のみで構成することができ、構
造が簡単となる。
【００１８】さらに、この実施例によれば、位相共役回
路６と受信回路５，９，１０，１１との構造が簡単にな
ることから、重量も軽減する。
路６と受信回路５，９，１０，１１との構造が簡単にな
ることから、重量も軽減する。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、角度検出回路と演算処
理部と位相共役回路とによって、送電アンテナ素子毎に
位相を制御しているので、太陽発電衛星と目標物体と
が、例えば数Ｋｍ程度というように、ある程度以上近い
ときでも、送電アンテナ素子から発せられる全電波の位
相を、目標物体の受電アンテナに同位相で集束すること
ができ、もって、受電効率を向上することができる。ま
た、位相共役回路が、１つのパイロットアンテナから入
力されたパイロット信号と送電側の基準点に位置する図
外のパイロットアンテナから入力された共通のパイロッ
ト信号とによって、差信号を得る手段を備えているの
で、ローカル信号が必要なく、したがって、送電側に発
振器を必要とせず、構造を簡素化することができ、小型
化および軽量化を図ることができる。
理部と位相共役回路とによって、送電アンテナ素子毎に
位相を制御しているので、太陽発電衛星と目標物体と
が、例えば数Ｋｍ程度というように、ある程度以上近い
ときでも、送電アンテナ素子から発せられる全電波の位
相を、目標物体の受電アンテナに同位相で集束すること
ができ、もって、受電効率を向上することができる。ま
た、位相共役回路が、１つのパイロットアンテナから入
力されたパイロット信号と送電側の基準点に位置する図
外のパイロットアンテナから入力された共通のパイロッ
ト信号とによって、差信号を得る手段を備えているの
で、ローカル信号が必要なく、したがって、送電側に発
振器を必要とせず、構造を簡素化することができ、小型
化および軽量化を図ることができる。
【図１】太陽発電の送電装置の一実施例を示す構成図。
【図２】一実施例の共役回路図。
【図３】一実施例の角度検出回路図。
【図４】一実施例の天文学上の干渉計の原理を説明する
図。
図。
【図５】一実施例の演算処理部での位相補正を説明する
図。
図。
【図６】太陽発電衛星を示す斜視図。
【図７】従来の太陽発電の送電装置のレトロディレクテ
ィブ方式を示す図。
ィブ方式を示す図。
【図８】従来の非対称二周波方式の位相共役回路図。
６…位相共役回路 ７…分波回路 ８ａ，８ｂ，…，８ｎ…可変移相回路 １２…角度検出回路 １３…演算処理部 １４ａ，１４ｂ，…，１４ｎ…電力増幅器 １６…発電部 １７…位相制御部 １８…信号処理部 ２１…結合器
フロントページの続き (72)発明者 河内山 治朗 東京都港区芝大門２−５−５ 株式会社ロ ケットシステム内 (72)発明者 賀谷 信幸 兵庫県神戸市灘区六甲台町１−１ 神戸大 学内 (72)発明者 藤原 暉雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 安井 英己 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 矢代 裕之 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 発電部で収集した太陽エネルギを電気エ
ネルギに変換し、この電気エネルギをマイクロ波に変換
し、このマイクロ波の位相を受電物体としての目標物体
から送られてきたパイロット信号によって制御し、この
マイクロ波をパイロット信号の到来方向に送電する太陽
発電の送電装置において、 入力されたパイロット信号をｎ逓倍する位相共役回路
と、 この位相共役回路から出力された信号を送電アンテナ素
子数に分波する分波回路と、 前記パイロット信号の到来方向を検出する角度検出回路
と、 この角度検出回路から出力された信号から前記マイクロ
波が前記目標物体に集束する送電アンテナの給電位相差
を演算する演算処理部と、 この演算処理部から出力された信号によって前記分波回
路から出力された信号に位相差を生じさせる可変移相回
路と、 前記電気エネルギをこの可変移相回路から出力された信
号に基づく位相差を有するマイクロ波送電用の電気エネ
ルギに増幅する電力増幅器と、 前記位相共役回路に設けられ前記入力されたパイロット
信号およびこのパイロット信号の中で送電基準点となる
共通のパイロット信号によって差信号を得る手段と、 を備えたことを特徴とする太陽発電の送電装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25920592A JP3420781B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 太陽発電の送電装置 |
| US08/128,286 US5400036A (en) | 1992-09-29 | 1993-09-29 | Energy transmission arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25920592A JP3420781B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 太陽発電の送電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06327172A true JPH06327172A (ja) | 1994-11-25 |
| JP3420781B2 JP3420781B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=17330853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25920592A Expired - Fee Related JP3420781B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 太陽発電の送電装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5400036A (ja) |
| JP (1) | JP3420781B2 (ja) |
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| JP2009184603A (ja) * | 2008-02-08 | 2009-08-20 | Mitsubishi Electric Corp | 衛星間基準信号同期システム、親衛星及び子衛星 |
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1992
- 1992-09-29 JP JP25920592A patent/JP3420781B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-09-29 US US08/128,286 patent/US5400036A/en not_active Expired - Lifetime
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