JPH0837743A - マイクロ波送電装置 - Google Patents
マイクロ波送電装置Info
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- JPH0837743A JPH0837743A JP6171347A JP17134794A JPH0837743A JP H0837743 A JPH0837743 A JP H0837743A JP 6171347 A JP6171347 A JP 6171347A JP 17134794 A JP17134794 A JP 17134794A JP H0837743 A JPH0837743 A JP H0837743A
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- microwave
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロ波のビームの指向性が良好で、効率
良く送電を行なうことができるマイクロ波送電装置を提
供する。 【構成】 バンドパスフィルタ７およびＡＧＣアンプ８
から構成される受信回路５における位相変動を位相差検
出回路１０によって検出し、この情報および角度検出回
路１８によって検出されたパイロット信号の到来方向の
情報に基づいて、送電アンテナから送電されるマイクロ
波が受電物体に集束するような位相差を演算処理部１９
において演算し、送電されるマイクロ波の位相を制御す
る構成のマイクロ波送電装置とした。
良く送電を行なうことができるマイクロ波送電装置を提
供する。 【構成】 バンドパスフィルタ７およびＡＧＣアンプ８
から構成される受信回路５における位相変動を位相差検
出回路１０によって検出し、この情報および角度検出回
路１８によって検出されたパイロット信号の到来方向の
情報に基づいて、送電アンテナから送電されるマイクロ
波が受電物体に集束するような位相差を演算処理部１９
において演算し、送電されるマイクロ波の位相を制御す
る構成のマイクロ波送電装置とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽発電等によって得
られた電気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等の受電物体として
の目標物体に送電するのに利用されるマイクロ波送電装
置に関するものである。
られた電気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等の受電物体として
の目標物体に送電するのに利用されるマイクロ波送電装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波送電装置としては、例えば、
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
陽発電衛星が太陽エネルギを収集し、この収集した太陽
エネルギをマイクロ波送電装置によりマイクロ波に変換
し、そして、マイクロ波送電装置に備わった送電アンテ
ナによりこのマイクロ波を受電物体から送られてくるパ
イロット信号の到来方向に送ることによって、太陽発電
衛星から電気エネルギを受電物体に送電するといったも
のがある。
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
陽発電衛星が太陽エネルギを収集し、この収集した太陽
エネルギをマイクロ波送電装置によりマイクロ波に変換
し、そして、マイクロ波送電装置に備わった送電アンテ
ナによりこのマイクロ波を受電物体から送られてくるパ
イロット信号の到来方向に送ることによって、太陽発電
衛星から電気エネルギを受電物体に送電するといったも
のがある。
【０００３】このようなマイクロ波送電装置において、
送電する際に、マイクロ波のビームを受電物体の受電ア
ンテナに正確に収束させないと、電力の送電効率が低下
してしまうため、送電する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
に送ることを可能ならしめるようにした、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
と呼ばれる方式が試みられている。
送電する際に、マイクロ波のビームを受電物体の受電ア
ンテナに正確に収束させないと、電力の送電効率が低下
してしまうため、送電する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
に送ることを可能ならしめるようにした、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
と呼ばれる方式が試みられている。
【０００４】つまり、レトロディレクティブ方式とは、
受電物体としての目標物体から送られてくるパイロット
信号からの共役位相をとり、そのまま受電物体に送電す
る方式である。
受電物体としての目標物体から送られてくるパイロット
信号からの共役位相をとり、そのまま受電物体に送電す
る方式である。
【０００５】レトロディレクティブ方式の原理について
説明すると、図２において、送電波を集中したい受電側
の目標点をＡとし、この目標点Ａから送電側に向けて周
波数ωi なるパイロット信号を放射するものとする。さ
らに、送電側では、このパイロット信号を受信すると共
に、周波数ωt なる送電波を受電側の目標点Ａに向けて
放射するものとする。目標点Ａから発せられたパイロッ
ト信号が、ｔ0 時間後に距離Ｘ0 離れた送電側の基準点
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φ0 は、 φ0 ＝ωi （ｔ0 −ｘ0 ／ｃ） （１） となる。ただし、ｃは光速である。
説明すると、図２において、送電波を集中したい受電側
の目標点をＡとし、この目標点Ａから送電側に向けて周
波数ωi なるパイロット信号を放射するものとする。さ
らに、送電側では、このパイロット信号を受信すると共
に、周波数ωt なる送電波を受電側の目標点Ａに向けて
放射するものとする。目標点Ａから発せられたパイロッ
ト信号が、ｔ0 時間後に距離Ｘ0 離れた送電側の基準点
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φ0 は、 φ0 ＝ωi （ｔ0 −ｘ0 ／ｃ） （１） となる。ただし、ｃは光速である。
【０００６】同様に、目標点Ａから距離Ｘ1 離れた送電
側の一点Ｐ1 における位相φ1 は、 φ1 ＝ωi （ｔ0 −ｘ1 ／ｃ） （２） となる。したがって、２点Ｐ0 ，Ｐ1 間の位相差φ
i は、 φi ＝φ1 −φ0 ＝−ωi ・ｒ／ｃ （３） となる。ただし、ｒ＝ｘ1 −ｘ0 今、送電側の２点Ｐ0 ，Ｐ1 から同相で送電波を放射し
たとすれば、目標点Ａで受信されるこれらの送電波の位
相差は、送電波の周波数がωt であるから、（３）式に
より、 φt ＝−ωt ／ｃ （４） となる。したがって、２点Ｐ0 ，Ｐ1 からの送電波の位
相を目標点Ａにおいて等しくするためには、点Ｐ1 から
放射される送電波の位相を、 φc ＝ωt ・ｒ／ｃ （５） だけ補償してやればよい。つまり、送電側の基準点Ｐ0
以外の点において（５）式の位相補償を行なうことによ
り、送電側から発せられたすべての送電波の位相が目標
点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。上記のレトロディレクティブ方式を採
用したマイクロ波送電装置として、例えば、特願平４−
２５９２０５号明細書および図面に記載されたものがあ
る。
側の一点Ｐ1 における位相φ1 は、 φ1 ＝ωi （ｔ0 −ｘ1 ／ｃ） （２） となる。したがって、２点Ｐ0 ，Ｐ1 間の位相差φ
i は、 φi ＝φ1 −φ0 ＝−ωi ・ｒ／ｃ （３） となる。ただし、ｒ＝ｘ1 −ｘ0 今、送電側の２点Ｐ0 ，Ｐ1 から同相で送電波を放射し
たとすれば、目標点Ａで受信されるこれらの送電波の位
相差は、送電波の周波数がωt であるから、（３）式に
より、 φt ＝−ωt ／ｃ （４） となる。したがって、２点Ｐ0 ，Ｐ1 からの送電波の位
相を目標点Ａにおいて等しくするためには、点Ｐ1 から
放射される送電波の位相を、 φc ＝ωt ・ｒ／ｃ （５） だけ補償してやればよい。つまり、送電側の基準点Ｐ0
以外の点において（５）式の位相補償を行なうことによ
り、送電側から発せられたすべての送電波の位相が目標
点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。上記のレトロディレクティブ方式を採
用したマイクロ波送電装置として、例えば、特願平４−
２５９２０５号明細書および図面に記載されたものがあ
る。
【０００７】このマイクロ波送電装置の構成を図３に示
す。
す。
【０００８】図３において、受信回路１０２は、受信ア
ンテナ１０３により受信したパイロット信号を所定のレ
ベルになるように増幅または減衰させ、得られた信号を
位相共役回路１１２へ出力する。位相共役回路１１２
は、入力されたパイロット信号と位相が共役なｎ倍周波
数の基準マイクロ波信号を生成して分波回路１１３へ出
力する。
ンテナ１０３により受信したパイロット信号を所定のレ
ベルになるように増幅または減衰させ、得られた信号を
位相共役回路１１２へ出力する。位相共役回路１１２
は、入力されたパイロット信号と位相が共役なｎ倍周波
数の基準マイクロ波信号を生成して分波回路１１３へ出
力する。
【０００９】ここで、図２に示す送電側の基準点Ｐ0 に
おける入力信号の位相をωi ・ｔとすると、（３）式に
より点Ｐ1 における位相φi は、 φi ＝ωi ・ｔ−ωi ・ｒ／ｃ ＝ωi （ｔ−ｒ／ｃ） （６） となる。また、点Ｐ1 において位相を補償した後の出力
信号の位相φは、（５）式により、 φ＝ωｔ・ｔ−ωｔ・ｒ／ｃ ＝ωｔ（ｔ＋ｒ／ｃ） （７） とならなければならない。つまり、位相共役回路１１２
は、（６）式に示すパイロット信号の位相φi を（７）
式に示す位相φに変換する。
おける入力信号の位相をωi ・ｔとすると、（３）式に
より点Ｐ1 における位相φi は、 φi ＝ωi ・ｔ−ωi ・ｒ／ｃ ＝ωi （ｔ−ｒ／ｃ） （６） となる。また、点Ｐ1 において位相を補償した後の出力
信号の位相φは、（５）式により、 φ＝ωｔ・ｔ−ωｔ・ｒ／ｃ ＝ωｔ（ｔ＋ｒ／ｃ） （７） とならなければならない。つまり、位相共役回路１１２
は、（６）式に示すパイロット信号の位相φi を（７）
式に示す位相φに変換する。
【００１０】分波回路１１３は、入力された基準マイク
ロ波信号を分波してｎ個の可変位相器１１４ａ，１１４
ｂ，...,１１４ｎへ出力する。なお、可変位相器１１４
ａ，．．．，ｎは複数に分割されたサブアレイの送電ア
ンテナのｎ個のマイクロストリップ送電アンテナ素子１
２０ａ，１２０ｂ，...,１２０ｎにそれぞれ対応してい
る。
ロ波信号を分波してｎ個の可変位相器１１４ａ，１１４
ｂ，...,１１４ｎへ出力する。なお、可変位相器１１４
ａ，．．．，ｎは複数に分割されたサブアレイの送電ア
ンテナのｎ個のマイクロストリップ送電アンテナ素子１
２０ａ，１２０ｂ，...,１２０ｎにそれぞれ対応してい
る。
【００１１】一方、受信回路１１５〜１１７は、それぞ
れ受信アンテナ１０４〜１０６により受信したパイロッ
ト信号を所定のレベルに増幅または減衰して角度検出回
路１１８へ出力する。
れ受信アンテナ１０４〜１０６により受信したパイロッ
ト信号を所定のレベルに増幅または減衰して角度検出回
路１１８へ出力する。
【００１２】角度検出回路１１８は、ＲＦ干渉計を備え
ており、３個の受信アンテナ１０４〜１０６により受信
したパイロット信号の位相差を計ることにより受電物体
の方向を求め、その方向を示す角度信号を演算処理部１
１９へ出力する。
ており、３個の受信アンテナ１０４〜１０６により受信
したパイロット信号の位相差を計ることにより受電物体
の方向を求め、その方向を示す角度信号を演算処理部１
１９へ出力する。
【００１３】演算処理部１１９は、マイクロコンピュー
タを備えており、入力された角度信号に基づいて送電ア
ンテナの各マイクロストリップ送電アンテナ素子１２０
ａ，１２０ｂ，...,１２０ｎから出力されるマイクロ波
が受電物体の図示しない受電アンテナに収束するような
マイクロ波の位相差を演算して可変位相器１１４ａ，１
１４ｂ，...,１１４ｎへ出力する。可変位相器１１４
ａ，１１４ｂ，...,１１４ｎはそれぞれ、演算処理回路
１１９から入力された位相差信号にしたがって分波回路
１１３から入力された基準位相のマイクロ波に位相差を
生じさせ、電力増幅器１２１ａ，１２１ｂ，...,１２１
ｎへ出力する。
タを備えており、入力された角度信号に基づいて送電ア
ンテナの各マイクロストリップ送電アンテナ素子１２０
ａ，１２０ｂ，...,１２０ｎから出力されるマイクロ波
が受電物体の図示しない受電アンテナに収束するような
マイクロ波の位相差を演算して可変位相器１１４ａ，１
１４ｂ，...,１１４ｎへ出力する。可変位相器１１４
ａ，１１４ｂ，...,１１４ｎはそれぞれ、演算処理回路
１１９から入力された位相差信号にしたがって分波回路
１１３から入力された基準位相のマイクロ波に位相差を
生じさせ、電力増幅器１２１ａ，１２１ｂ，...,１２１
ｎへ出力する。
【００１４】電力増幅器１２１ａ，１２１ｂ, ...,１２
１ｎは、送電アンテナの各マイクロストリップ送電アン
テナ素子１２０ａ，１２０ｂ, ...,１２０ｎにそれぞれ
対応して設けられ、外部電源１２２より供給された電力
を可変位相器１１４ａ，１１４ｂ, ...,１１４ｎから出
力される信号の位相および周波数のマイクロ波へ増幅
し、送電アンテナの各マイクロストリップ送電アンテナ
素子１２０ａ，１２０ｂ,..., １２０ｎへ出力する。
１ｎは、送電アンテナの各マイクロストリップ送電アン
テナ素子１２０ａ，１２０ｂ, ...,１２０ｎにそれぞれ
対応して設けられ、外部電源１２２より供給された電力
を可変位相器１１４ａ，１１４ｂ, ...,１１４ｎから出
力される信号の位相および周波数のマイクロ波へ増幅
し、送電アンテナの各マイクロストリップ送電アンテナ
素子１２０ａ，１２０ｂ,..., １２０ｎへ出力する。
【００１５】送電アンテナの各マイクロストリップ送電
アンテナ素子１２０ａ，１２０ｂ,..., １２０ｎはそれ
ぞれ、電力増幅された位相差を有するマイクロ波を受電
物体に向けて放射する。
アンテナ素子１２０ａ，１２０ｂ,..., １２０ｎはそれ
ぞれ、電力増幅された位相差を有するマイクロ波を受電
物体に向けて放射する。
【００１６】なお、受信アンテナ１０３，受信回路１１
１，位相共役回路１１２，分波回路１１３および可変位
相器１１４ａ，１１４ｂ,..., １１４ｎが位相制御部を
構成し、受信アンテナ１０４〜１０６，受信回路１１５
〜１１７，角度検出回路１１８および演算処理回路１１
９が信号処理部を構成する。
１，位相共役回路１１２，分波回路１１３および可変位
相器１１４ａ，１１４ｂ,..., １１４ｎが位相制御部を
構成し、受信アンテナ１０４〜１０６，受信回路１１５
〜１１７，角度検出回路１１８および演算処理回路１１
９が信号処理部を構成する。
【００１７】上記したマイクロ波送電装置を用いて電力
の送電を行なうことにより、マイクロ波ビームの指向性
が向上し、その結果、効率の良い電力の送電が可能とな
る。
の送電を行なうことにより、マイクロ波ビームの指向性
が向上し、その結果、効率の良い電力の送電が可能とな
る。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなマイクロ波送電装置においては、その前提として、
マイクロ波送電装置を構成する回路に信号の位相を変動
させる要素がないことが必要である。つまり、特に位相
制御部において、信号の位相に変動があると、レトロデ
ィレクティブ方式の本来の目的であるパイロット信号か
ら正確な送電位相を決定することができなくなってしま
う。
うなマイクロ波送電装置においては、その前提として、
マイクロ波送電装置を構成する回路に信号の位相を変動
させる要素がないことが必要である。つまり、特に位相
制御部において、信号の位相に変動があると、レトロデ
ィレクティブ方式の本来の目的であるパイロット信号か
ら正確な送電位相を決定することができなくなってしま
う。
【００１９】例えば、受信回路にフィルタ等の遅れ要素
が接続されており、この遅れ要素によってパイロット信
号に△φの位相遅れが生じたとすると、位相共役回路１
１２で（６）式に示すパイロット信号の位相φi を
（７）式に示す位相φに正確に変換したとしても、結果
的には、送電アンテナから所望の位相のマイクロ波が送
電されていないことになるが、フィルタによる位相の遅
れは、予めその遅れを求めておき、その情報に基づき演
算処理回路１１９においてマイクロ波が受電物体の受電
アンテナに収束するようなマイクロ波の位相差を補正演
算すれば、位相の遅れの問題を回避することができる。
が接続されており、この遅れ要素によってパイロット信
号に△φの位相遅れが生じたとすると、位相共役回路１
１２で（６）式に示すパイロット信号の位相φi を
（７）式に示す位相φに正確に変換したとしても、結果
的には、送電アンテナから所望の位相のマイクロ波が送
電されていないことになるが、フィルタによる位相の遅
れは、予めその遅れを求めておき、その情報に基づき演
算処理回路１１９においてマイクロ波が受電物体の受電
アンテナに収束するようなマイクロ波の位相差を補正演
算すれば、位相の遅れの問題を回避することができる。
【００２０】しかし、図４に示すように、通常、受信回
路１０２はパイロット信号の周波数帯域のみを通過させ
るバンドパスフィルタ１２３およびＡＧＣ（Active Gai
n Control)アンプ１２４からなっており、このＡＧＣア
ンプ１２４は、入力レベルの変動に対し、利得を可変に
して出力レベルを一定にする増幅器である。つまり、電
力増幅器１２１ａ，１２１ｂ,...，１２１ｎへの信号の
入力レベルを一定にするために、入力レベルの変動に対
し利得を可変にして出力レベルを一定にするアンプであ
って、ＡＧＣアンプ１２４内での信号の位相変動につい
ては補償されていないため、ＡＧＣアンプ１２４内で信
号は時間的に位相が変動する。
路１０２はパイロット信号の周波数帯域のみを通過させ
るバンドパスフィルタ１２３およびＡＧＣ（Active Gai
n Control)アンプ１２４からなっており、このＡＧＣア
ンプ１２４は、入力レベルの変動に対し、利得を可変に
して出力レベルを一定にする増幅器である。つまり、電
力増幅器１２１ａ，１２１ｂ,...，１２１ｎへの信号の
入力レベルを一定にするために、入力レベルの変動に対
し利得を可変にして出力レベルを一定にするアンプであ
って、ＡＧＣアンプ１２４内での信号の位相変動につい
ては補償されていないため、ＡＧＣアンプ１２４内で信
号は時間的に位相が変動する。
【００２１】このため、ＡＧＣアンプ１２４内で信号の
位相が時間的に変動すると、マイクロ波ビームの指向性
に大きな影響を及ぼし、マイクロ波受電装置に効率良く
送電が行なえなくなるといった問題が発生する。
位相が時間的に変動すると、マイクロ波ビームの指向性
に大きな影響を及ぼし、マイクロ波受電装置に効率良く
送電が行なえなくなるといった問題が発生する。
【００２２】
【発明の目的】本発明は、このような従来の課題に鑑み
てなされたもので、マイクロ波のビームの指向性が良好
で、効率良く送電を行なうことができるマイクロ波送電
装置を提供することを目的とする。
てなされたもので、マイクロ波のビームの指向性が良好
で、効率良く送電を行なうことができるマイクロ波送電
装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【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、受電物体から送られてきた所定の周波数を
持つパイロット信号を受信する複数の受信アンテナと、
受信アンテナで受信したパイロット信号を一定のレベル
になるように増幅または減衰する受信回路と、この受信
回路から出力されたパイロット信号と位相が共役でかつ
パイロット信号のｎ倍の周波数の信号を発生する位相共
役回路と、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パイロット
信号の到来方向を表す信号に基づいて送電アンテナから
送電されるマイクロ波が受電物体に集束する位相差を演
算する演算処理部と、この演算処理部から出力された信
号によって前記位相共役回路から出力された信号に位相
差を生じさせる可変位相器と、外部から供給された電力
を前記可変位相器から出力された信号の位相および周波
数のマイクロ波に増幅する電力増幅器と、この電力増幅
器から出力されたマイクロ波を受電物体へ送電する前記
送電アンテナとから基本的に構成されるマイクロ波送電
装置において、前記受信回路へ入力されるパイロット信
号と前記受信回路から出力されるパイロット信号との位
相差を検出する位相差検出回路をそなえ、かつ、この位
相差検出回路から出力された信号および前記角度検出回
路から出力されたパイロット信号の到来方向を表す信号
に基づいて送電アンテナから送電されるマイクロ波が受
電物体に集束する位相差を前記演算処理部において演算
する構成としたことを特徴としている。
送電装置は、受電物体から送られてきた所定の周波数を
持つパイロット信号を受信する複数の受信アンテナと、
受信アンテナで受信したパイロット信号を一定のレベル
になるように増幅または減衰する受信回路と、この受信
回路から出力されたパイロット信号と位相が共役でかつ
パイロット信号のｎ倍の周波数の信号を発生する位相共
役回路と、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パイロット
信号の到来方向を表す信号に基づいて送電アンテナから
送電されるマイクロ波が受電物体に集束する位相差を演
算する演算処理部と、この演算処理部から出力された信
号によって前記位相共役回路から出力された信号に位相
差を生じさせる可変位相器と、外部から供給された電力
を前記可変位相器から出力された信号の位相および周波
数のマイクロ波に増幅する電力増幅器と、この電力増幅
器から出力されたマイクロ波を受電物体へ送電する前記
送電アンテナとから基本的に構成されるマイクロ波送電
装置において、前記受信回路へ入力されるパイロット信
号と前記受信回路から出力されるパイロット信号との位
相差を検出する位相差検出回路をそなえ、かつ、この位
相差検出回路から出力された信号および前記角度検出回
路から出力されたパイロット信号の到来方向を表す信号
に基づいて送電アンテナから送電されるマイクロ波が受
電物体に集束する位相差を前記演算処理部において演算
する構成としたことを特徴としている。
【００２４】
【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、レトロディレクティブ方式を適用
した電気エネルギをマイクロ波で受電物体としての目標
物体に送電するマイクロ波送電装置において、パイロッ
ト信号の周波数帯域のみを通過させるバンドパスフィル
タおよびＡＧＣアンプからなる受信回路へ入力されるパ
イロット信号と前記受信回路から出力されるパイロット
信号との位相差を検出する位相差検出回路をそなえたこ
とにより、受信回路において発生する信号の位相変動が
位相差として検出されることとなり、この位相差と角度
検出回路によって検出されたパイロット信号の到来方向
との情報に基づいて、送電アンテナから送電されるマイ
クロ波が受電物体に集束するような位相差を演算処理部
において演算する構成としたことにより、送電アンテナ
から送電されるマイクロ波の位相が正確に制御されるた
め、マイクロ波のビームの指向性が良好なものとなり、
その結果、効率の良いマイクロ波送電がもたらされるこ
ととなると共に、マイクロ波ビームにずれが生じないマ
イクロ波送電装置がもたらされることとなる。
した構成としており、レトロディレクティブ方式を適用
した電気エネルギをマイクロ波で受電物体としての目標
物体に送電するマイクロ波送電装置において、パイロッ
ト信号の周波数帯域のみを通過させるバンドパスフィル
タおよびＡＧＣアンプからなる受信回路へ入力されるパ
イロット信号と前記受信回路から出力されるパイロット
信号との位相差を検出する位相差検出回路をそなえたこ
とにより、受信回路において発生する信号の位相変動が
位相差として検出されることとなり、この位相差と角度
検出回路によって検出されたパイロット信号の到来方向
との情報に基づいて、送電アンテナから送電されるマイ
クロ波が受電物体に集束するような位相差を演算処理部
において演算する構成としたことにより、送電アンテナ
から送電されるマイクロ波の位相が正確に制御されるた
め、マイクロ波のビームの指向性が良好なものとなり、
その結果、効率の良いマイクロ波送電がもたらされるこ
ととなると共に、マイクロ波ビームにずれが生じないマ
イクロ波送電装置がもたらされることとなる。
【００２５】
【実施例】以下、本発明に係るマイクロ波送電装置の実
施例を図面に基づいて説明する。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している。
施例を図面に基づいて説明する。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している。
【００２６】図１において、複数の送電アンテナのうち
の１つのマイクロストリップ送電アンテナ素子１４に対
し、図外の受電物体から送信されたパイロット信号を受
信するための受信アンテナ１，２，３，４が設けられて
おり、また、送電アンテナは、マイクロストリップアン
テナ素子１４が複数集まって形成される。
の１つのマイクロストリップ送電アンテナ素子１４に対
し、図外の受電物体から送信されたパイロット信号を受
信するための受信アンテナ１，２，３，４が設けられて
おり、また、送電アンテナは、マイクロストリップアン
テナ素子１４が複数集まって形成される。
【００２７】受信アンテナ１で受信した周波数ｆ0 （例
えば、８ＧＨｚ）のパイロット信号は、受信回路５にお
いて、分波器６によりバンドパスフィルタ７に入力され
る信号と位相検出回路１０に入力される信号とに分波さ
れる。
えば、８ＧＨｚ）のパイロット信号は、受信回路５にお
いて、分波器６によりバンドパスフィルタ７に入力され
る信号と位相検出回路１０に入力される信号とに分波さ
れる。
【００２８】バンドパスフィルタ７は、パイロット信号
の周波数帯域のみ通過させるフィルタであり、このバン
ドパスフィルタ７から出力された信号はＡＧＣアンプ８
に入力される。
の周波数帯域のみ通過させるフィルタであり、このバン
ドパスフィルタ７から出力された信号はＡＧＣアンプ８
に入力される。
【００２９】ＡＧＣアンプ８は、入力されたパイロット
信号を増幅または減衰して所定の振幅の信号にする。こ
れは、電力増幅器１３への入力レベルを一定に保つため
である。ＡＧＣアンプ８から出力された信号を分波器９
により分波して、一方の信号を位相共役回路１１に入力
し、他方の信号を位相差検出回路１０に入力する。
信号を増幅または減衰して所定の振幅の信号にする。こ
れは、電力増幅器１３への入力レベルを一定に保つため
である。ＡＧＣアンプ８から出力された信号を分波器９
により分波して、一方の信号を位相共役回路１１に入力
し、他方の信号を位相差検出回路１０に入力する。
【００３０】位相共役回路１１は、入力された信号と位
相が共役なｎ倍周波数の基準マイクロ波信号を生成して
可変位相器１２へ出力する。
相が共役なｎ倍周波数の基準マイクロ波信号を生成して
可変位相器１２へ出力する。
【００３１】位相検出回路１０は、入力された分波器６
および９により分波された２つの信号、すなわち、受信
回路５への入力信号と受信回路５からの出力信号との位
相差を検出し、その位相差を示す信号を演算処理部１９
に入力する。
および９により分波された２つの信号、すなわち、受信
回路５への入力信号と受信回路５からの出力信号との位
相差を検出し、その位相差を示す信号を演算処理部１９
に入力する。
【００３２】一方、残りの３つの受信アンテナ２，３，
４は、受信したパイロット信号をそれぞれ受信回路１
５，１６，１７へ出力する。
４は、受信したパイロット信号をそれぞれ受信回路１
５，１６，１７へ出力する。
【００３３】受信回路１５，１６，１７では、このパイ
ロット信号を所定のレベルに増幅または減衰して角度検
出回路１８へ出力する。なお、受信回路１５，１６，１
７の構成は、受信回路５の構成と同じである。
ロット信号を所定のレベルに増幅または減衰して角度検
出回路１８へ出力する。なお、受信回路１５，１６，１
７の構成は、受信回路５の構成と同じである。
【００３４】角度検出回路１８は、ＲＦ干渉計を備えて
おり、３個の受信アンテナ２〜４により受信したパイロ
ット信号の位相差を計ることにより受電物体の方向を求
め、その方向を示す角度信号を演算処理部１９へ出力す
る。
おり、３個の受信アンテナ２〜４により受信したパイロ
ット信号の位相差を計ることにより受電物体の方向を求
め、その方向を示す角度信号を演算処理部１９へ出力す
る。
【００３５】演算処理部１９は、マイクロコンピュータ
を備えており、位相差検出回路１０から入力された位相
差を示す信号および角度検出回路１８から入力された角
度信号に基づいて送電アンテナのアンテナ素子１４から
出力されるマイクロ波が受電物体の図示しない受電アン
テナに収束するようなマイクロ波の位相差を演算して可
変位相器１２へ出力する。
を備えており、位相差検出回路１０から入力された位相
差を示す信号および角度検出回路１８から入力された角
度信号に基づいて送電アンテナのアンテナ素子１４から
出力されるマイクロ波が受電物体の図示しない受電アン
テナに収束するようなマイクロ波の位相差を演算して可
変位相器１２へ出力する。
【００３６】可変位相器１２は、それぞれ、演算処理部
１９から入力された位相差信号にしたがって位相共役回
路１１から入力された基準位相のマイクロ波に位相差を
生じさせ、電力増幅器１３へ出力する。
１９から入力された位相差信号にしたがって位相共役回
路１１から入力された基準位相のマイクロ波に位相差を
生じさせ、電力増幅器１３へ出力する。
【００３７】電力増幅器１３は、外部電源２０より供給
された電力を可変位相器１２から出力される信号の位相
および周波数のマイクロ波に増幅し、送電アンテナのア
ンテナ素子１４へ出力する。
された電力を可変位相器１２から出力される信号の位相
および周波数のマイクロ波に増幅し、送電アンテナのア
ンテナ素子１４へ出力する。
【００３８】送電アンテナのアンテナ素子１４はそれぞ
れ、電力増幅された位相差を有する周波数ｎ・ｆ0 のマ
イクロ波を受電物体に向けて放射する。
れ、電力増幅された位相差を有する周波数ｎ・ｆ0 のマ
イクロ波を受電物体に向けて放射する。
【００３９】したがって、この実施例においては、受信
回路５を構成するバンドパスフィルタ７およびＡＧＣア
ンプ８によって発生するパイロット信号の位相の変動を
位相差検出回路１０によって２つの信号の位相差として
検出し、この位相差の情報を演算処理部１９へ送り、演
算処理部１９においては、パイロット信号の到来方向の
情報および前記受信回路内の位相差の情報に基づいて受
電アンテナに収束するようなマイクロ波の位相差を演算
してマイクロ波の位相を制御するため、指向性に優れた
マイクロ波ビームの送電が可能となり、この結果、効率
の良いマイクロ波による電力の送電が可能となる。
回路５を構成するバンドパスフィルタ７およびＡＧＣア
ンプ８によって発生するパイロット信号の位相の変動を
位相差検出回路１０によって２つの信号の位相差として
検出し、この位相差の情報を演算処理部１９へ送り、演
算処理部１９においては、パイロット信号の到来方向の
情報および前記受信回路内の位相差の情報に基づいて受
電アンテナに収束するようなマイクロ波の位相差を演算
してマイクロ波の位相を制御するため、指向性に優れた
マイクロ波ビームの送電が可能となり、この結果、効率
の良いマイクロ波による電力の送電が可能となる。
【００４０】上記の実施例においては、バンドパスフィ
ルタ７の前段に分波器６およびＡＧＣアンプ８の後段に
分波器９を設けて、分波器６および９からそれぞれ位相
検出回路１０に信号を入力しているが、バンドパスフィ
ルタ７によって発生する位相遅れ角をあらかじめ求めて
おき、この位相遅れ角の情報を演算処理部に保持してお
くことにより、分波器６をバンドパスフィルタ７の後段
に設けてＡＧＣアンプ８における位相変動のみを検出す
る構成とすることもできる。
ルタ７の前段に分波器６およびＡＧＣアンプ８の後段に
分波器９を設けて、分波器６および９からそれぞれ位相
検出回路１０に信号を入力しているが、バンドパスフィ
ルタ７によって発生する位相遅れ角をあらかじめ求めて
おき、この位相遅れ角の情報を演算処理部に保持してお
くことにより、分波器６をバンドパスフィルタ７の後段
に設けてＡＧＣアンプ８における位相変動のみを検出す
る構成とすることもできる。
【００４１】なお、図１において示したマイクロ波送電
装置は、１つの送電アンテナ素子１４につき４つの受信
アンテナ１，２，３，４を設ける構成のものとしたが、
図２に示したマイクロ波送電装置のように、複数の送電
アンテナ素子１４につき４つの受信アンテナ１，２，
３，４を設ける構成とすることも可能であることは言う
までもない。
装置は、１つの送電アンテナ素子１４につき４つの受信
アンテナ１，２，３，４を設ける構成のものとしたが、
図２に示したマイクロ波送電装置のように、複数の送電
アンテナ素子１４につき４つの受信アンテナ１，２，
３，４を設ける構成とすることも可能であることは言う
までもない。
【００４２】
【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、レトロディレクティブ方
式を適用した電気エネルギをマイクロ波で受電物体とし
ての目標物体に送電するマイクロ波送電装置において、
パイロット信号の周波数帯域のみを通過させるバンドパ
スフィルタおよびＡＧＣアンプからなる受信回路へ入力
されるパイロット信号と前記受信回路から出力されるパ
イロット信号との位相差を検出する位相差検出回路をそ
なえたことにより、受信回路において発生する信号の位
相変動が位相差として検出でき、この位相差情報と角度
検出回路によって検出されたパイロット信号の到来方向
の情報とに基づいて、送電アンテナから送電されるマイ
クロ波が受電物体に集束するような位相差を演算処理部
において演算する構成としたことにより、送電アンテナ
から送電されるマイクロ波の位相を正確に制御すること
が可能となり、マイクロ波のビームの指向性を良好なも
のとすることができ、その結果、効率の良いマイクロ波
による電力の送電ができるという優れた効果が得られる
と共に、マイクロ波ビームにずれが生じないマイクロ波
送電装置とすることができる。
マイクロ波送電装置によれば、レトロディレクティブ方
式を適用した電気エネルギをマイクロ波で受電物体とし
ての目標物体に送電するマイクロ波送電装置において、
パイロット信号の周波数帯域のみを通過させるバンドパ
スフィルタおよびＡＧＣアンプからなる受信回路へ入力
されるパイロット信号と前記受信回路から出力されるパ
イロット信号との位相差を検出する位相差検出回路をそ
なえたことにより、受信回路において発生する信号の位
相変動が位相差として検出でき、この位相差情報と角度
検出回路によって検出されたパイロット信号の到来方向
の情報とに基づいて、送電アンテナから送電されるマイ
クロ波が受電物体に集束するような位相差を演算処理部
において演算する構成としたことにより、送電アンテナ
から送電されるマイクロ波の位相を正確に制御すること
が可能となり、マイクロ波のビームの指向性を良好なも
のとすることができ、その結果、効率の良いマイクロ波
による電力の送電ができるという優れた効果が得られる
と共に、マイクロ波ビームにずれが生じないマイクロ波
送電装置とすることができる。
【図１】本発明に係るマイクロ波送電装置の一実施例の
構成を示す説明図である。
構成を示す説明図である。
【図２】マイクロ波送電装置におけるレトロディレクテ
ィブ方式の原理を示す説明図である。
ィブ方式の原理を示す説明図である。
【図３】従来のマイクロ波送電装置の構成を示す説明図
である。
である。
【図４】従来のマイクロ波送電装置における受信回路の
構成を示す説明図である。
構成を示す説明図である。
１〜４ 受信アンテナ ５ 受信回路（位相制御部側） ６ 分波器（入力側） ７ バンドパスフィルター ８ ＡＧＣアンプ ９ 分波器（出力側） １０ 位相差検出回路 １１ 位相共役回路 １２ 可変位相器 １３ 電力増幅器 １４ 送電アンテナ素子 １５〜１７ 受信回路（信号処理部側） １８ 角度検出回路 １９ 演算処理部 ２０ 外部電源
Claims (1)
- 【請求項１】受電物体から送られてきた所定の周波数を
持つパイロット信号を受信する複数の受信アンテナと、
受信アンテナで受信したパイロット信号を一定のレベル
になるように増幅または減衰する受信回路と、この受信
回路から出力されたパイロット信号と位相が共役でかつ
パイロット信号のｎ倍の周波数の信号を発生する位相共
役回路と、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パイロット
信号の到来方向を表す信号に基づいて送電アンテナから
送電されるマイクロ波が受電物体に集束する位相差を演
算する演算処理部と、この演算処理部から出力された信
号によって前記位相共役回路から出力された信号に位相
差を生じさせる可変位相器と、外部から供給された電力
を前記可変位相器から出力された信号の位相および周波
数のマイクロ波に増幅する電力増幅器と、この電力増幅
器から出力されたマイクロ波を受電物体へ送電する前記
送電アンテナとから基本的に構成されるマイクロ波送電
装置において、前記受信回路へ入力されるパイロット信
号と前記受信回路から出力されるパイロット信号との位
相差を検出する位相差検出回路をそなえ、かつ、この位
相差検出回路から出力された信号および前記角度検出回
路から出力されたパイロット信号の到来方向を表す信号
に基づいて送電アンテナから送電されるマイクロ波が受
電物体に集束する位相差を前記演算処理部において演算
する構成としたことを特徴とするマイクロ波送電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17134794A JP3339967B2 (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | マイクロ波送電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17134794A JP3339967B2 (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | マイクロ波送電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0837743A true JPH0837743A (ja) | 1996-02-06 |
| JP3339967B2 JP3339967B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=15921528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17134794A Expired - Fee Related JP3339967B2 (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | マイクロ波送電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3339967B2 (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009071966A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用給電装置 |
| WO2013099996A1 (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | 三菱重工業株式会社 | 送電装置及び無線電力伝送システム |
| JP2013538548A (ja) * | 2010-08-23 | 2013-10-10 | オムニレクトリック インコーポレイテッド | 無線電力送信システム |
| US9620996B2 (en) | 2015-04-10 | 2017-04-11 | Ossia Inc. | Wireless charging with multiple power receiving facilities on a wireless device |
| US9632554B2 (en) | 2015-04-10 | 2017-04-25 | Ossia Inc. | Calculating power consumption in wireless power delivery systems |
| JP2018501754A (ja) * | 2014-10-31 | 2018-01-18 | テスロニクス インコーポレイテッド | 電磁波のアライメントを用いた無線エネルギー伝送 |
| WO2018220996A1 (ja) * | 2017-05-29 | 2018-12-06 | 三菱電機株式会社 | 電波測定システム、および無線送電装置 |
| CN109696666A (zh) * | 2017-10-24 | 2019-04-30 | 洪习成 | 微波有源信标多点微位移测量方法及系统 |
| US10447092B2 (en) | 2014-07-31 | 2019-10-15 | Ossia Inc. | Techniques for determining distance between radiating objects in multipath wireless power delivery environments |
| WO2019224894A1 (ja) * | 2018-05-22 | 2019-11-28 | 合同会社パッチドコニックス | 通信システム及び信号処理方法 |
| KR20200005842A (ko) * | 2018-07-09 | 2020-01-17 | 경희대학교 산학협력단 | 초소형 가변이득 선형 공액위상 발생 장치 |
| JP2020048285A (ja) * | 2018-09-18 | 2020-03-26 | 株式会社東芝 | 無線電力伝送装置、無線電力伝送システム及び無線電力伝送方法 |
| JP2021518097A (ja) * | 2018-03-14 | 2021-07-29 | エナージャス コーポレイション | ワイヤレス電力信号の伝播パターンを制御するための選択的に起動される供給部を有するループアンテナ |
| US11264841B2 (en) | 2007-06-14 | 2022-03-01 | Ossia Inc. | Wireless power transmission system |
| US12025644B2 (en) | 2017-05-29 | 2024-07-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Wireless power transmission device and power transmission system to aerial moving body |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005176302A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-06-30 | Nec Access Technica Ltd | 携帯端末のアンテナ装置および放送波を受信可能な無線機 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5068669A (en) | 1988-09-01 | 1991-11-26 | Apti, Inc. | Power beaming system |
-
1994
- 1994-07-22 JP JP17134794A patent/JP3339967B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11264841B2 (en) | 2007-06-14 | 2022-03-01 | Ossia Inc. | Wireless power transmission system |
| US10008887B2 (en) | 2007-06-14 | 2018-06-26 | Ossia, Inc. | Wireless power transmission system |
| US11735961B2 (en) | 2007-06-14 | 2023-08-22 | Ossia Inc. | Wireless power transmission system |
| US10897161B2 (en) | 2007-06-14 | 2021-01-19 | Ossia Inc. | Wireless power transmission system |
| US8854176B2 (en) | 2007-06-14 | 2014-10-07 | Ossia, Inc. | Wireless power transmission system |
| US12051914B2 (en) | 2007-06-14 | 2024-07-30 | Ossia Inc. | Wireless power transmission system |
| US9142973B2 (en) | 2007-06-14 | 2015-09-22 | Ossia, Inc. | Wireless power transmission system |
| US11515734B2 (en) | 2007-06-14 | 2022-11-29 | Ossia Inc. | Wireless power transmission system |
| US10396602B2 (en) | 2007-06-14 | 2019-08-27 | Ossia Inc. | Wireless power transmission system |
| US10566846B2 (en) | 2007-06-14 | 2020-02-18 | Ossia Inc. | Wireless power transmission system |
| JP2009071966A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用給電装置 |
| JP2014223018A (ja) * | 2010-08-23 | 2014-11-27 | オッシア インコーポレイテッド | 無線電力送信システム |
| JP2013538548A (ja) * | 2010-08-23 | 2013-10-10 | オムニレクトリック インコーポレイテッド | 無線電力送信システム |
| JP2017139954A (ja) * | 2010-08-23 | 2017-08-10 | オッシア インコーポレイテッド | 無線電力送信システム |
| WO2013099996A1 (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | 三菱重工業株式会社 | 送電装置及び無線電力伝送システム |
| JP2013141343A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 送電装置及び無線電力伝送システム |
| US11081907B2 (en) | 2014-07-31 | 2021-08-03 | Ossia Inc. | Techniques for determining distance between radiating objects in multipath wireless power delivery environments |
| US10447092B2 (en) | 2014-07-31 | 2019-10-15 | Ossia Inc. | Techniques for determining distance between radiating objects in multipath wireless power delivery environments |
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| US10574081B2 (en) | 2015-04-10 | 2020-02-25 | Ossia Inc. | Calculating power consumption in wireless power delivery systems |
| US9632554B2 (en) | 2015-04-10 | 2017-04-25 | Ossia Inc. | Calculating power consumption in wireless power delivery systems |
| US10782333B2 (en) | 2017-05-29 | 2020-09-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Radio wave measurement system |
| US12025644B2 (en) | 2017-05-29 | 2024-07-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Wireless power transmission device and power transmission system to aerial moving body |
| US10962579B2 (en) | 2017-05-29 | 2021-03-30 | Mitsubishi Electric Corporation | Wireless power transmission device and power transmission system to aerial moving body |
| WO2018220996A1 (ja) * | 2017-05-29 | 2018-12-06 | 三菱電機株式会社 | 電波測定システム、および無線送電装置 |
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