JPH0833241A - Microwave transmitter/receiver - Google Patents

Microwave transmitter/receiver

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Publication number
JPH0833241A
JPH0833241A JP6165537A JP16553794A JPH0833241A JP H0833241 A JPH0833241 A JP H0833241A JP 6165537 A JP6165537 A JP 6165537A JP 16553794 A JP16553794 A JP 16553794A JP H0833241 A JPH0833241 A JP H0833241A
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JP
Japan
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dielectric
antenna
layer
conductor
ground conductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP6165537A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Kunimi
見 真 志 國
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0833241A publication Critical patent/JPH0833241A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a microwave transmitter/receiver in which variation is suppressed in the performance while reducing the weight and thickness by employing a multilayer laminate, where an antenna layer, a ground conductor layer, and a high frequency are laminated in this order, as a basic constitution. CONSTITUTION:The microwave transmitter/receiver, i.e., a multilayer laminate 1, comprises an antenna part layer 4 including an antenna element 2 formed of a microstrip line of a conductor and a dielectric antenna board 3 made of Teflon glass fiber, an aluminum plate 5 of ground conductor layer, and a high frequency module part layer 8 including a dielectric circuit board 6 of Teflon glass fiber and a high frequency module circuit 7 containing a phase shifter, an amplifier, etc. laminated in this order. An electromagnetic coupling slot 5a is made on the aluminum plate 5 and a pattern on the high frequency module circuit 7 is coupled electromagnetically with the antenna element 2. This structure suppresses vibration in the performance thus stabilizing the operation while reducing the weight and the thickness.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、宇宙空間、飛行船また
は飛行機等の移動物体、孤立物体等へマイクロ波で電力
を送電し、また、マイクロ波で送られてきた電力を受電
するマイクロ波送受電装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to microwave transmission for transmitting electric power to a moving object such as outer space, an airship or an airplane, or an isolated object by microwave, and for receiving the electric power sent by microwave. The present invention relates to a power receiving device.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロ波による電力の送受電技術は、
宇宙空間をはじめとする電力線の引けない場所や、飛行
船または飛行機等の飛翔する移動物体、孤立物体へエネ
ルギーを送ることを可能とする。
2. Description of the Related Art Microwave power transmission and reception technology
Energy can be sent to places such as outer space where power lines cannot be drawn, flying moving objects such as airships and airplanes, and isolated objects.

【0003】現在、このマイクロ波による電力の送受電
技術の確立のために様々な研究開発が行なわれている
が、例えば、図2に示すように、受電物体である飛行機
にマイクロ波送電装置から電力を送電して、飛行機の底
面に設けられたマイクロ波受電装置により電力を受電し
て整流直流化することにより飛行に必要な動力エネルギ
ーを飛行機に送って飛行させるというような技術があ
る。
Currently, various researches and developments are being carried out to establish a technique for transmitting and receiving electric power by microwaves. For example, as shown in FIG. There is a technique in which electric power is transmitted and electric power is received by a microwave power receiving device provided on the bottom surface of an airplane to rectify and rectify it to send power energy necessary for flight to the airplane for flight.

【0004】このような飛行機等の飛翔体に電力を送電
するマイクロ波送電装置としては、図3に示すようなも
のが知られている。
As a microwave power transmission device for transmitting electric power to such a flying object such as an airplane, a device as shown in FIG. 3 is known.

【0005】図3のマイクロ波送電装置は、マイクロ波
を送信する導電体であるアンテナ素子101が上面に貼
り付けられている誘電体であるアンテナ基板102,お
よび電圧基準として用いられる導電体である地導体10
3からアンテナ部100が構成されており、また、導電
体である地導体104および外部から供給された電力を
増幅してアンテナ素子101から放射する高周波信号を
発生するのに必要な回路よりなる高周波モジュール10
5から高周波モジュール部109が構成されている。
The microwave power transmission device shown in FIG. 3 is an antenna substrate 102 which is a dielectric having an antenna element 101 which is a conductor for transmitting microwaves adhered on the upper surface, and a conductor which is used as a voltage reference. Ground conductor 10
The antenna unit 100 is composed of 3 and a high frequency wave including a ground conductor 104 which is a conductor and a circuit necessary for amplifying electric power supplied from the outside and generating a high frequency signal radiated from the antenna element 101. Module 10
The high frequency module unit 109 is composed of 5.

【0006】そして、上記アンテナ部100と高周波モ
ジュール部109との電気的接続は、地導体103の下
部に設けられたコネクタ106と,地導体103の上部
に設けられたコネクタ108とを接続用ケーブル107
で接続することによってなされており、さらに、アンテ
ナ用基板102と地導体103との貼り合わせおよび地
導体104と高周波モジュール105との貼り合わせ固
定は、ねじ等の締め付け手段によって行なわれている。
The electric connection between the antenna section 100 and the high frequency module section 109 is made by connecting a connector 106 provided below the ground conductor 103 and a connector 108 provided above the ground conductor 103 with a connecting cable. 107
The antenna substrate 102 and the ground conductor 103 are bonded to each other and the ground conductor 104 and the high frequency module 105 are bonded and fixed to each other by tightening means such as a screw.

【0007】このマイクロ波送電装置おいて、外部から
高周波モジュール105に供給された電力は、高周波モ
ジュール105内の移相器、高出力増幅器等によって高
周波の信号に変換され、この高周波の信号は直接、コネ
クタ108,接続用ケーブル107およびコネクタ10
6を通ってアンテナ素子101へ送られ、アンテナ素子
101から受電物体としての目標物体に向かって放射さ
れ、受電物体に設けられたマイクロ波受電装置によって
受電されることにより、電力の送電が可能となる。
In this microwave power transmission device, the electric power supplied from the outside to the high frequency module 105 is converted into a high frequency signal by a phase shifter, a high output amplifier, etc. in the high frequency module 105, and this high frequency signal is directly transmitted. , Connector 108, connecting cable 107 and connector 10
6 is transmitted to the antenna element 101, is radiated from the antenna element 101 toward the target object as the power receiving object, and is received by the microwave power receiving device provided in the power receiving object, whereby power can be transmitted. Become.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のコネクタ106,接続用ケーブル107およ
びコネクタ108を介して高周波の信号に変換された電
力を直接アンテナ素子101へ供給する直接給電方式の
マイクロ波送電装置においては、接続用ケーブル107
の曲げ、コネクタ106,108を地導体103,10
4へ取り付ける条件、等によりアンテナ素子101から
放射される高周波信号の位相が変動したり、高周波信号
の伝送ロスが生じて出力が低下したり、電磁干渉を生じ
たりすることがあり、このため電力の送電効率の低下お
よびビームステアリング特性が悪くなってしまうことが
あるという問題があった。
However, the direct power feeding type micro-device which directly supplies the antenna element 101 with the electric power converted into the high frequency signal through the conventional connector 106, the connecting cable 107 and the connector 108 as described above. In the wave power transmission device, the connection cable 107
Bend the connector 106, 108 to the ground conductor 103, 10
4 may change the phase of the high-frequency signal radiated from the antenna element 101 depending on the conditions of attachment to the antenna 4, the transmission loss of the high-frequency signal may cause a reduction in output, and may cause electromagnetic interference. However, there is a problem in that the power transmission efficiency may deteriorate and the beam steering characteristics may deteriorate.

【0009】また、マイクロ波送電装置は、宇宙空間に
おける人工衛星、飛行機または飛行船等の飛翔体に用い
られるようにするために、従来よりその軽薄化の要請が
強いが、前記従来のマイクロ波送電装置においては、ア
ンテナ部100と高周波モジュール部109とが別々に
独立しており、その電気的接続にコネクタ106,接続
用ケーブル107およびコネクタ108を用いているた
め軽量化および薄型化が困難であり、また、アンテナ用
基板102と地導体103との貼り合わせおよび地導体
104部と高周波モジュール105との貼り合わせ固定
がねじ等の締め付け手段によって行なわれているため、
軽量化および性能の安定化が困難であり、これらの問題
を解決することが課題であった。
Further, the microwave power transmission device is required to be lighter and thinner than before in order to be used for a flying object such as an artificial satellite, an airplane or an airship in outer space. In the device, the antenna unit 100 and the high-frequency module unit 109 are independent of each other, and the connector 106, the connecting cable 107, and the connector 108 are used for their electrical connection, so that it is difficult to reduce the weight and the thickness. Since the antenna substrate 102 and the ground conductor 103 are bonded and the ground conductor 104 and the high frequency module 105 are bonded and fixed by a fastening means such as a screw,
It is difficult to reduce the weight and stabilize the performance, and it has been a problem to solve these problems.

【0010】一方、マイクロ波送電装置における高周波
モジュール部をアンテナ素子101により受信した高周
波信号の電力を整流して直流出力に変換するのに必要な
整流回路からなる整流回路部に変更することによりマイ
クロ波受電装置として使用できるが、このようなマイク
ロ波受電装置においても上記のような問題は同様に存在
しており、これらの問題を解決することも課題であっ
た。
On the other hand, by changing the high-frequency module section of the microwave power transmission device to a rectifier circuit section composed of a rectifier circuit necessary for rectifying the power of the high-frequency signal received by the antenna element 101 and converting it into a DC output, Although it can be used as a wave power receiving device, the above-mentioned problems also exist in such a microwave power receiving device, and it has been a problem to solve these problems.

【0011】[0011]

【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたもので、性能のばらつきが少なく軽量薄
型化されたマイクロ波送受電装置を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a microwave power transmission / reception device which has a small variation in performance and is thin and lightweight.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロ波
送電装置は、電力をマイクロ波で受電物体としての目標
物体へ送電するマイクロ波送電装置において、導電体で
あるアンテナ素子および誘電体であるアンテナ用基板か
らなるアンテナ部層と、導電体であって電圧基準となり
かつ電磁結合用スロットが形成された地導体層と、誘電
体である回路用基板および外部から供給された電力を増
幅してアンテナ素子から放射する高周波信号を発生する
のに必要な回路からなる高周波モジュール部層とがこの
順序で積層された多層積層板により基本的に構成されて
いるものとしたことを特徴としている。
A microwave power transmission device according to the present invention is a microwave power transmission device for transmitting power to a target object as a power receiving object by a microwave, which is an antenna element and a dielectric. The antenna part layer composed of the antenna substrate, the ground conductor layer which is a conductor and serves as a voltage reference and in which the electromagnetic coupling slot is formed, the circuit substrate which is a dielectric, and amplifies electric power supplied from the outside. It is characterized in that a high-frequency module section layer composed of a circuit necessary for generating a high-frequency signal radiated from the antenna element is basically constituted by a multi-layer laminated plate laminated in this order.

【0013】本発明に係るマイクロ波送電装置の実施態
様においては、誘電体であるアンテナ用基板と導電体で
ある地導体層とが誘電体接着シート(例えば、圧着シー
ト)によって接着(例えば、熱圧着)されているものと
することができ、同じく実施態様において、導電体であ
る地導体層と誘電体である回路用基板とが誘電体接着シ
ートによって熱圧着されているものとすることができ、
同じく実施態様において、導電体であって電圧基準とな
りかつ電磁結合用スロットが形成された地導体層をアル
ミニウム製(合金を含む)の板とすることができる。
In the embodiment of the microwave power transmission device according to the present invention, the antenna substrate, which is a dielectric, and the ground conductor layer, which is a conductor, are bonded (for example, heat-bonded) by a dielectric adhesive sheet (for example, a pressure-bonding sheet). In the embodiment, the ground conductor layer which is a conductor and the circuit board which is a dielectric may be thermocompression-bonded by a dielectric adhesive sheet. ,
Similarly, in the embodiment, the ground conductor layer which is a conductor and serves as a voltage reference and on which the electromagnetic coupling slot is formed may be a plate made of aluminum (including alloy).

【0014】本発明に係るマイクロ波受電装置は、マイ
クロ波で送られてきた電力を受電するマイクロ波受電装
置において、導電体であるアンテナ素子および誘電体で
あるアンテナ用基板からなるアンテナ部層と、導電体で
あって電圧基準となりかつ電磁結合用スロットが形成さ
れた地導体層と、誘電体である回路用基板およびアンテ
ナ素子により受電した高周波信号を整流するのに必要な
整流回路からなる整流回路部層とをこの順序で積層した
多層積層板により基本的に構成されているものとしたこ
とを特徴としている。
A microwave power receiving device according to the present invention is a microwave power receiving device which receives electric power sent by microwaves, and an antenna part layer comprising an antenna element which is a conductor and an antenna substrate which is a dielectric. , A rectifier composed of a ground conductor layer which is a conductor and serves as a voltage reference and in which an electromagnetic coupling slot is formed, and a rectifier circuit necessary for rectifying a high frequency signal received by a circuit board and an antenna element which are dielectric bodies. It is characterized in that it is basically configured by a multi-layer laminated plate in which the circuit part layers are laminated in this order.

【0015】本発明に係るマイクロ波受電装置の実施態
様においては、誘電体であるアンテナ用基板と導電体で
ある地導体層とを誘電体接着シート(例えば、圧着シー
ト)を用いて接着(例えば、熱圧着)しているものとす
ることができ、同じく実施態様において、導電体である
地導体層と誘電体である回路用基板とを誘電体接着シー
トを用いて熱圧着しているものとすることができ、同じ
く実施態様において、導電体であって電圧基準となりか
つ電磁結合用スロットが形成された地導体層をアルミニ
ウム製(合金含む)の板とするものとすることができ
る。
In the embodiment of the microwave power receiving device according to the present invention, the antenna substrate, which is a dielectric, and the ground conductor layer, which is a conductor, are bonded using a dielectric adhesive sheet (for example, a pressure bonding sheet). , Thermocompression bonding), and in the same embodiment, the ground conductor layer that is a conductor and the circuit board that is a dielectric are thermocompression bonded using a dielectric adhesive sheet. Similarly, in the embodiment, the ground conductor layer, which is a conductor and serves as a voltage reference and in which the electromagnetic coupling slot is formed, may be a plate made of aluminum (including alloy).

【0016】[0016]

【発明の作用】本発明に係るマイクロ波送電装置は、上
記した構成としており、導電体であるアンテナ素子およ
び誘電体であるアンテナ用基板からなるアンテナ部層
と、導電体であって電圧基準となりかつ電磁結合用スロ
ットが形成された地導体層と、誘電体である回路用基板
および外部から供給された電力を増幅してアンテナ素子
から放射する高周波信号を発生するのに必要な回路から
なる高周波モジュール部層とがこの順序で積層された多
層積層板により基本的に構成されているものとしたこと
により、アンテナ部と高周波モジュール部との電気的接
続が電磁結合用スロットが形成された地導体層を介して
電磁結合によりおこなわれることにより、接続用ケーブ
ル、コネクタが不要となり、また、アンテナ部層、地導
体層、および高周波モジュール部層を積層することによ
り、多層積層板アンテナ部と高周波モジュール部とが表
裏一体構造となって薄型化および軽量化されることとな
り、また、アンテナ素子より放射される高周波信号の位
相が変動したり、高周波信号の伝送ロスが生じたり、そ
の出力が低下したり、電磁干渉が生じたりすること等に
起因する電力の送電効率の低下およびビームステアリン
グ特性変動がなくなることとなる。
The microwave power transmission device according to the present invention has the above-mentioned structure, and the antenna section layer including the antenna element which is a conductor and the antenna substrate which is a dielectric, and the conductor which serves as a voltage reference. And a high frequency wave composed of a ground conductor layer in which a slot for electromagnetic coupling is formed, a circuit board which is a dielectric, and a circuit necessary for amplifying electric power supplied from the outside to generate a high frequency signal radiated from an antenna element. Since the module part layer and the module part layer are basically composed of a multilayer laminated plate laminated in this order, the grounding conductor in which the electromagnetic coupling slot is formed for electrical connection between the antenna part and the high frequency module part. By using electromagnetic coupling through the layers, connection cables and connectors are not required, and the antenna layer, ground conductor layer, and high frequency By stacking the Joule part layers, the multilayer laminated plate antenna part and the high-frequency module part become a front and back integrated structure to be thin and lightweight, and the phase of the high-frequency signal radiated from the antenna element fluctuates. In addition, the transmission loss of high frequency signals, the output of the high frequency signal, the electromagnetic interference, and the like, and the reduction of the power transmission efficiency of electric power and the fluctuation of the beam steering characteristic are eliminated.

【0017】さらに、誘電体であるアンテナ用基板と導
電体である地導体層とが誘電体接着シート(例えば、圧
着シート)によって接着(例えば、熱圧着)されている
構成および導電体である地導体層と誘電体である回路用
基板とが誘電体接着シート(例えば、圧着シート)によ
って接着(例えば、熱圧着)されている構成とすること
により、組み立て工程が簡素化されて、アレイ化や量産
化が容易となり、基板の接合にねじ等の締め付け手段が
必要でなくなることにより、より軽量化されることとな
り、さらに、多層積層板の剥離強度が増すこととなり、
また、アンテナ部と高周波モジュール部との電磁結合の
際に誘電体接着シートにより均一な層が形成されること
によって、多層積層板内の誘電率にばらつきが生じにく
くなり、その結果安定して高周波信号である電力が伝達
されることとなる。
Further, the antenna substrate as a dielectric and the ground conductor layer as a conductor are adhered (for example, thermocompression bonded) by a dielectric adhesive sheet (for example, thermocompression bonding) and the ground as a conductor. By using a configuration in which the conductor layer and the circuit board that is a dielectric are adhered (for example, thermocompression bonded) by a dielectric adhesive sheet (for example, a pressure bonding sheet), the assembly process is simplified and arrayed or Mass production is facilitated, and because tightening means such as screws is not required for joining the substrates, the weight is further reduced, and the peel strength of the multilayer laminated plate is further increased.
Further, since a uniform layer is formed by the dielectric adhesive sheet during electromagnetic coupling between the antenna section and the high frequency module section, the dielectric constant in the multilayer laminated plate is less likely to vary, resulting in stable high frequency Electric power, which is a signal, is transmitted.

【0018】また、導電体であって電圧基準となりかつ
電磁結合用スロットが形成された地導体層をアルミニウ
ム製の板とすることにより、多層積層板の強度が確保さ
れることになると共に多層積層板に発生する熱の基板や
半導体部品への影響を軽減することとなる。
Further, the ground conductor layer, which is a conductor and serves as a voltage reference and in which the electromagnetic coupling slots are formed, is a plate made of aluminum, so that the strength of the multi-layer laminated plate can be secured and the multi-layer laminated plate can be secured. This reduces the influence of heat generated on the plate on the substrate and semiconductor components.

【0019】本発明に係るマイクロ波受電装置は、マイ
クロ波送電装置における高周波モジュール部をアンテナ
素子により受信した高周波信号の電力を整流して直流出
力に変換するのに必要な整流回路からなる整流回路部に
変更することにより、マイクロ波受電装置となり、上記
した本発明に係るマイクロ波送電装置と同様の作用を奏
することとなる。
A microwave power receiving device according to the present invention is a rectifier circuit comprising a rectifying circuit necessary for rectifying the power of a high frequency signal received by an antenna element in a high frequency module section of the microwave power transmitting device and converting it into a direct current output. By changing to a part, it becomes a microwave power receiving device, and the same operation as that of the microwave power transmitting device according to the present invention described above is achieved.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】図1は、本発明に係るマイクロ波送電装置
の一実施例を示す多層積層板の断面構造図である。
FIG. 1 is a sectional structural view of a multi-layer laminated board showing an embodiment of a microwave power transmission device according to the present invention.

【0022】図1において、マイクロ波送電装置である
多層積層板1は、導電体であるマイクロストリップライ
ンで形成した通常パッチアンテナと呼ばれるアンテナ素
子2と誘電体であるテフロングラスファイバ製のアンテ
ナ用基板3とからなるアンテナ部層4と、電圧基準とな
る地導体層(グラウンド)であるアルミニウム製の板5
と、誘電体であるテフロングラスファイバ製の回路用基
板6および外部より供給された電力を高出力の高周波信
号に変換するのに必要な移相器、増幅器等を含んだ高周
波モジュール回路7からなる高周波モジュール部層8と
がこの順序で積層されている。
In FIG. 1, a multi-layer laminated board 1 which is a microwave power transmission device comprises an antenna element 2 usually called a patch antenna formed by a microstrip line which is a conductor and a Teflon glass fiber antenna substrate which is a dielectric. And an aluminum plate 5 which is a ground conductor layer (ground) serving as a voltage reference.
And a circuit board 6 made of Teflon glass fiber, which is a dielectric, and a high frequency module circuit 7 including a phase shifter, an amplifier and the like necessary for converting an electric power supplied from the outside into a high output high frequency signal. The high frequency module section layer 8 is laminated in this order.

【0023】そして、アンテナ用基板3とアルミニウム
製の板5、アルミニウム製の板5と回路用基板6とがそ
れぞれ誘電体接着シート(この実施例では、圧着シー
ト)9を用いて熱圧着されている。また、アルミニウム
製の板5には、高周波モジュール部で発生した高周波信
号をアンテナ素子2に送るために電磁結合用スロット5
aが形成されており、高周波モジュール回路7上のパタ
ーンとアンテナ素子2とがこれにより電磁的に結合され
る電磁結合方式を採っている。
Then, the antenna substrate 3 and the aluminum plate 5, and the aluminum plate 5 and the circuit substrate 6 are thermocompression-bonded to each other using a dielectric adhesive sheet (compression sheet in this embodiment) 9. There is. Further, the aluminum plate 5 is provided with an electromagnetic coupling slot 5 for transmitting a high frequency signal generated in the high frequency module section to the antenna element 2.
a is formed, and the pattern on the high-frequency module circuit 7 and the antenna element 2 are electromagnetically coupled by the electromagnetic coupling method.

【0024】高周波モジュール回路7において、外部よ
り供給した電力を高出力の高周波信号に変換するする際
に、電圧基準(グラウンド)が必ず必要であるが、ここ
ではアルミニウム製の板5がグラウンドとなる。この場
合、アルミニウム製の板5と高周波モジュール回路7と
の接続は、図1に示すように、回路用基板6および誘電
体接着シート9に穴を形成して電力増幅用の半導体10
を挿入し、アルミニウム製の板5に一方端を直接ボンデ
ィングし他端を半田付け部11によって高周波モジュー
ル回路7のパターンに固定するか、あるいは、回路用基
板6にスルーホールめっきを形成し、高周波モジュール
回路7にグラウンドパターンを設けてこれと接続し、回
路用基板6の前記グラウンドパターン上に電力増幅用の
半導体10を表面実装することが可能である。
In the high frequency module circuit 7, a voltage reference (ground) is always necessary when converting the power supplied from the outside into a high output high frequency signal, but the aluminum plate 5 serves as the ground here. . In this case, the aluminum plate 5 and the high frequency module circuit 7 are connected to each other by forming holes in the circuit board 6 and the dielectric adhesive sheet 9 as shown in FIG.
Insert one side and directly bond one end to the aluminum plate 5 and fix the other end to the pattern of the high frequency module circuit 7 by the soldering portion 11, or form through-hole plating on the circuit board 6 and It is possible to provide a ground pattern on the module circuit 7 and connect it to the ground pattern, and surface mount the semiconductor 10 for power amplification on the ground pattern of the circuit board 6.

【0025】図1のマイクロ波送電装置において、アン
テナ部層4,アルミニウム製の板5および高周波モジュ
ール部層8を積層してアンテナと高周波モジュール回路
とが表裏一体構造となった多層積層板1とし、かつ、高
周波モジュール回路7上のパターンとアンテナ素子2と
がアルミニウム製の板5に形成された電磁結合用スロッ
ト5aによって電磁的に結合されることにより、従来に
比較して、電気的に接続するケーブル,コネクタ等が不
要なため、マイクロ波送電装置の大幅な薄型化と軽量化
が可能となり、また、アンテナ素子2より放射される高
周波信号の伝送ロス、位相変動、電磁干渉等の問題が改
善でき、構造が簡素化されたためアレイ化や量産化が容
易となる。
In the microwave power transmission device of FIG. 1, the antenna part layer 4, the aluminum plate 5 and the high frequency module part layer 8 are laminated to form a multilayer laminated plate 1 in which the antenna and the high frequency module circuit are integrated into the front and back surfaces. Moreover, the pattern on the high frequency module circuit 7 and the antenna element 2 are electromagnetically coupled by the electromagnetic coupling slot 5a formed in the plate 5 made of aluminum, so that the antenna element 2 is electrically connected as compared with the conventional case. Since a microwave cable, a connector, etc. are not required, the microwave power transmitting device can be made significantly thinner and lighter, and there are problems such as transmission loss of high frequency signals radiated from the antenna element 2, phase fluctuation, and electromagnetic interference. Since it can be improved and the structure is simplified, arraying and mass production are easy.

【0026】また、電気的に接続するケーブル,コネク
タ等が不要なため低コストでマイクロ波送電装置を製作
することができる。
Further, since a cable, a connector and the like for electrically connecting are unnecessary, the microwave power transmitting device can be manufactured at low cost.

【0027】さらに、アンテナ用基板3とアルミニウム
製の板5とを誘電体接着シート9を用いて熱圧着するこ
とにより、組み立て工程が簡素化されて、アレイ化や量
産化が容易となり、また、基板の接合を行なうのに相対
位置精度が出しやすくなり、さらに、多層積層板1の剥
離強度を増すことが可能となり、また、アンテナ部と高
周波モジュール部との電磁結合の際に誘電体接着シート
9により均一な層が形成されることにより、多層積層板
1内の誘電率にばらつきが生じにくくなり、その結果、
安定して高周波信号である電力を送電することが可能と
なる。
Further, by thermocompression-bonding the antenna substrate 3 and the aluminum plate 5 using the dielectric adhesive sheet 9, the assembly process is simplified, arraying and mass production are facilitated, and Relative positional accuracy can be easily obtained when joining the substrates, and further, the peeling strength of the multilayer laminated plate 1 can be increased, and the dielectric adhesive sheet can be used when electromagnetically coupling the antenna part and the high frequency module part. By forming a uniform layer by 9, it becomes difficult for the dielectric constant in the multilayer laminate 1 to vary, and as a result,
It becomes possible to stably transmit electric power which is a high frequency signal.

【0028】また、高周波モジュール回路7上のパター
ンとアンテナ素子2とを電磁的に結合するのに、電磁結
合用スロット5aが形成されたアルミニウム製の板5を
用いているため、多層積層板1の強度を確保することが
でき、また、アルミニウムは比重が小さいために軽量化
に寄与すると共に、熱伝導率が比較的高いため、電磁的
に結合した際に発生する熱を放出する効果が高いことに
より、マイクロ波送電装置における熱による劣化の促進
を抑制できる。
Further, since the aluminum plate 5 having the electromagnetic coupling slot 5a is used to electromagnetically couple the pattern on the high frequency module circuit 7 and the antenna element 2, the multilayer laminated plate 1 is used. The aluminum has a small specific gravity and contributes to weight reduction, and since it has a relatively high thermal conductivity, it has a high effect of releasing the heat generated when electromagnetically coupled. As a result, promotion of deterioration due to heat in the microwave power transmission device can be suppressed.

【0029】なお、高周波モジュール回路7をアンテナ
素子2により受信した高周波信号をDC出力に変換する
ための整流用回路に変え、電力増幅用の半導体10を整
流用の半導体に変えることにより、マイクロ波受電装置
とすることができる。
The high frequency module circuit 7 is replaced with a rectifying circuit for converting a high frequency signal received by the antenna element 2 into a DC output, and the power amplifying semiconductor 10 is replaced with a rectifying semiconductor, whereby It can be a power receiving device.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
マイクロ波送電装置によれば、導電体であるアンテナ素
子および誘電体であるアンテナ用基板からなるアンテナ
部層と、導電体であって電圧基準となりかつ電磁結合用
スロットが形成された地導体層と、誘電体である回路用
基板および外部から供給された電力を増幅してアンテナ
素子から放射する高周波信号を発生するのに必要な回路
からなる高周波モジュール部層とをこの順序で積層した
多層積層板により基本的に構成されているものとしたこ
とにより、アンテナ部と高周波モジュール部との電気的
接続が電磁結合用スロットが形成された地導体層を介し
て電磁結合によりおこなわれることにより、接続用ケー
ブル、コネクタが不必要となり、また、アンテナ部層、
地導体層、および高周波モジュール部層を積層すことに
より、多層積層板のアンテナ部と高周波モジュール部と
が表裏一体構造となり薄型化および軽量化が可能とな
り、さらにまた、アンテナ素子より放射される高周波信
号の位相が変動したり、高周波信号の伝送ロスが生じた
り、その出力が低下したり、電磁干渉が生じたりするこ
と等に起因する電力の送電効率の低下を防止することが
可能であるという優れた効果が得られる。
As described above, according to the microwave power transmitting device of the present invention, the antenna section layer including the antenna element which is a conductor and the antenna substrate which is a dielectric, and the conductor A ground conductor layer serving as a voltage reference and having an electromagnetic coupling slot formed therein, a circuit board as a dielectric, and a circuit necessary for amplifying electric power supplied from the outside to generate a high frequency signal radiated from an antenna element. Since the high-frequency module part layer consisting of is basically composed of a multi-layer laminated plate laminated in this order, an electromagnetic coupling slot is formed for electrical connection between the antenna part and the high-frequency module part. By performing the electromagnetic coupling through the ground conductor layer, connection cables and connectors are unnecessary, and the antenna layer,
By stacking the ground conductor layer and the high-frequency module part layer, the antenna part and the high-frequency module part of the multi-layer laminated plate can be made into a front and back integrated structure, and can be made thinner and lighter. It is possible to prevent a reduction in power transmission efficiency due to fluctuations in the signal phase, high-frequency signal transmission loss, reduced output, electromagnetic interference, etc. Excellent effect can be obtained.

【0031】さらに、誘電体であるアンテナ用基板と導
電体である地導体層とを誘電体接着シートを用いて接着
する構成および導電体である地導体層と誘電体である回
路用基板とを誘電体接着シートを用いて接着する構成と
することにより、組み立て工程が簡素化でき、アレイ化
や量産化が容易となり、基板の接合にねじ等の締め付け
手段が必要でなくなることにより軽量化が可能となり、
さらに、多層積層板の剥離強度を増加させることがで
き、また、アンテナ部と高周波モジュール部との電磁結
合の際に誘電体接着シートにより均一な層を形成するこ
とが可能となり、、多層積層板内の誘電率のばらつきを
低減することが可能となり、その結果安定して高周波信
号である電力の送電または受電が可能となる。
Further, the structure in which the antenna substrate as a dielectric and the ground conductor layer as a conductor are adhered using a dielectric adhesive sheet, and the ground conductor layer as a conductor and the circuit substrate as a dielectric are provided. By using a dielectric adhesive sheet for bonding, the assembly process can be simplified, arraying and mass production are easy, and it is possible to reduce the weight by eliminating the need for tightening means such as screws to join the boards. Next to
Furthermore, it is possible to increase the peel strength of the multilayer laminated plate, and it is possible to form a uniform layer by the dielectric adhesive sheet during electromagnetic coupling between the antenna part and the high frequency module part. It is possible to reduce the variation of the dielectric constant inside, and as a result, it is possible to stably transmit or receive electric power which is a high frequency signal.

【0032】また、導電体であって電圧基準となりかつ
電磁結合用スロットが形成された地導体層がアルミニウ
ム製の板よりなるものとすることにより、多層積層板の
強度が確保でき、また、軽量化に寄与すると共に、アル
ミニウムは熱伝導率が高いことにより多層積層板に発生
する熱の基板や半導体部品への影響を軽減することがで
き、マイクロ波送受電装置の熱による劣化の促進を抑制
することが可能となる。
Further, since the ground conductor layer, which is a conductor and serves as a voltage reference and in which the electromagnetic coupling slot is formed, is made of an aluminum plate, the strength of the multilayer laminated plate can be ensured and the weight is light. In addition to contributing to the realization of aluminum, the high thermal conductivity of aluminum can reduce the influence of heat generated in the multilayer laminated plate on the substrate and semiconductor components, and suppress the acceleration of deterioration of the microwave power transmitting and receiving device due to heat. It becomes possible to do.

【0033】さらに、本発明に係るマイクロ波送電装置
の高周波モジュール回路および電力増幅用半導体を整流
用回路および整流用半導体へ交換した本発明に係るマイ
クロ波受電装置においても、上記と同様の効果が得られ
る。
Further, also in the microwave power receiving device according to the present invention in which the high frequency module circuit of the microwave power transmitting device according to the present invention and the power amplifying semiconductor are replaced with the rectifying circuit and the rectifying semiconductor, the same effects as above can be obtained. can get.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るマイクロ波送電装置の一実施例を
示す断面説明図である。
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view showing an embodiment of a microwave power transmission device according to the present invention.

【図2】飛行機におけるマイクロ波送受電装置による送
受電の様子を示した説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state of power transmission / reception by a microwave power transmission / reception device in an airplane.

【図3】従来のマイクロ波送電装置を示す断面説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view showing a conventional microwave power transmission device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 多層積層板 (マイクロ波送(受)電装置) 2 受電素子 3 アンテナ用基板 4 アンテナ部層 5 地導体層(グラウンド) 6 回路用基板 7 高周波モジュール回路 8 高周波モジュール部層 9 誘電体接着シート 10 電力増幅用半導体 11 半田付け部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multilayer laminated board (microwave transmission (power receiving) device) 2 Power receiving element 3 Antenna substrate 4 Antenna part layer 5 Ground conductor layer (Ground) 6 Circuit board 7 High frequency module circuit 8 High frequency module part layer 9 Dielectric adhesive sheet 10 Power amplification semiconductor 11 Soldering part

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電力をマイクロ波で受電物体としての目
標物体へ送電するマイクロ波送電装置において、導電体
であるアンテナ素子および誘電体であるアンテナ用基板
からなるアンテナ部層と、導電体であって電圧基準とな
りかつ電磁結合用スロットが形成された地導体層と、誘
電体である回路用基板および外部から供給された電力を
増幅してアンテナ素子から放射する高周波信号を発生す
るのに必要な高周波モジュール回路からなる高周波モジ
ュール部層とがこの順序で積層された多層積層板により
基本的に構成されていることを特徴とするマイクロ波送
電装置。
1. A microwave power transmitting device for transmitting power to a target object as a power receiving object by microwaves, comprising: an antenna part layer comprising an antenna element which is a conductor and an antenna substrate which is a dielectric; and a conductor. Required to generate a high-frequency signal radiated from the antenna element by amplifying the electric power supplied from the ground conductor layer that is the voltage reference and the electromagnetic coupling slot is formed, the circuit board that is a dielectric, and the outside. A microwave power transmission device, characterized in that a high-frequency module section layer composed of a high-frequency module circuit is basically constituted by a multilayer laminated plate laminated in this order.
【請求項2】 誘電体であるアンテナ用基板と導電体で
ある地導体層とが誘電体接着シートによって接着されて
いることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波送電
装置。
2. The microwave power transmission device according to claim 1, wherein the antenna substrate, which is a dielectric, and the ground conductor layer, which is a conductor, are bonded by a dielectric adhesive sheet.
【請求項3】 導電体である地導体層と誘電体である回
路用基板とが誘電体接着シートによって接着されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載のマイクロ波
送電装置。
3. The microwave power transmission device according to claim 1, wherein the ground conductor layer that is a conductor and the circuit board that is a dielectric are bonded by a dielectric adhesive sheet.
【請求項4】 導電体であって電圧基準となりかつ電磁
結合用スロットが形成された地導体層をアルミニウム製
の板とすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれ
かに記載のマイクロ波送電装置。
4. The microwave according to claim 1, wherein the ground conductor layer, which is a conductor and serves as a voltage reference and in which a slot for electromagnetic coupling is formed, is a plate made of aluminum. Power transmission equipment.
【請求項5】 マイクロ波で送られてきた電力を受電す
るマイクロ波受電装置において、導電体であるアンテナ
素子および誘電体であるアンテナ用基板からなるアンテ
ナ部層と、導電体であって電圧基準となりかつ電磁結合
用スロットが形成された地導体層と、誘電体である回路
用基板およびアンテナ素子により受電した高周波信号を
整流するのに必要な整流回路からなる整流回路部層とが
この順序で積層された多層積層板により基本的に構成さ
れていることを特徴とするマイクロ波受電装置。
5. In a microwave power receiving device for receiving electric power sent by microwaves, an antenna section layer comprising an antenna element which is a conductor and an antenna substrate which is a dielectric, and a voltage reference which is a conductor. In this order, the ground conductor layer in which the slot for electromagnetic coupling is formed and the rectifier circuit section layer including the rectifier circuit necessary for rectifying the high frequency signal received by the circuit substrate and the antenna element which are dielectrics are arranged in this order. A microwave power receiving device, which is basically configured by a laminated multilayer plate.
【請求項6】 誘電体であるアンテナ用基板と導電体で
ある地導体層とが誘電体接着シートによって接着されて
いることを特徴とする請求項5に記載のマイクロ波受電
装置。
6. The microwave power receiving device according to claim 5, wherein the antenna substrate, which is a dielectric, and the ground conductor layer, which is a conductor, are adhered by a dielectric adhesive sheet.
【請求項7】 導電体である地導体層と誘電体である回
路用基板とが誘電体接着シートによって接着されている
ことを特徴とする請求項5または6に記載のマイクロ波
受電装置。
7. The microwave power receiving device according to claim 5, wherein the ground conductor layer which is a conductor and the circuit board which is a dielectric are adhered by a dielectric adhesive sheet.
【請求項8】 導電体であって電圧基準となりかつ電磁
結合用スロットが形成された地導体層をアルミニウム製
の板とすることを特徴とする請求項5ないし7のいずれ
かに記載のマイクロ波受電装置。
8. The microwave according to claim 5, wherein the ground conductor layer which is a conductor and serves as a voltage reference and in which a slot for electromagnetic coupling is formed is a plate made of aluminum. Power receiving device.
JP6165537A 1994-07-18 1994-07-18 Microwave transmitter/receiver Pending JPH0833241A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020191781A (en) * 2014-07-23 2020-11-26 デイヴィッド ハイランド System and method for collection and distribution of space-based solar energy

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