KR20180136558A - 고주파 정류기 - Google Patents

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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

피정류파인 고주파 RF의 전력을 분배하는 전력 분배기(2)와, 전력 분배기(2)와 제 1 정류기(10)의 사이에 흐르는 직류를 차단하는 커패시터(3)와, 전력 분배기(2)와 제 2 정류기(20)의 사이에 흐르는 직류를 차단하는 커패시터(4)를 구비하고, 제 1 정류기(10)가, 전력 분배기(2)로부터 출력된 고주파 RF1을 정류하여 직류 전압 DC1을 생성하고, 그 직류 전압 DC1을 부하(7)의 일단에 출력하고, 제 2 정류기(20)가, 전력 분배기(2)로부터 출력된 고주파 RF2를 정류하여, 그 직류 전압 DC1과 극성이 상이한 직류 전압 DC2를 생성하고, 그 직류 전압 DC2를 부하(7)의 타단에 출력하도록 구성한다.

Description

고주파 정류기
본 발명은, 고주파를 직류로 변환하는 고주파 정류기에 관한 것이다.
고주파 정류기로서, 싱글 션트(single-shunt)형 정류기가 알려져 있다.
싱글 션트형 정류기는, 예컨대, 애노드 단자가 접지 또는 기준 전위에 접속되어 있는 정류 소자인 쇼트키 다이오드와, 그 쇼트키 다이오드의 캐소드 단자와 신호원 또는 수신 안테나의 사이에 접속되어 있는 입력 필터와, 그 쇼트키 다이오드의 캐소드 단자와 부하 저항의 사이에 접속되어 있는 출력 필터로 구성되어 있다.
신호원 또는 수신 안테나로부터 싱글 션트형 정류기에 출력된 피정류파인 고주파는, 입력 필터를 거쳐서, 쇼트키 다이오드에 입력된다.
고주파가 쇼트키 다이오드에 입력되면, 쇼트키 다이오드의 비선형성에 의해, 쇼트키 다이오드에서 고조파가 생성된다.
쇼트키 다이오드에서 생성된 고조파 중, 짝수차(even-order)의 고조파가, 출력 필터 내의 커패시터에 의해 평활화됨으로써, 직류로 변환된다.
여기서, 고주파를 고효율로 직류로 변환하기 위해서는, 입력되는 소망하는 피정류파의 전력이 반사되는 일 없이, 쇼트키 다이오드에 전달되고, 쇼트키 다이오드에서 생기는 고조파가 재방사되지 않도록 갇혀 있을 필요가 있다. 이 때문에, 쇼트키 다이오드의 캐소드 단자로부터 본 입력 필터의 임피던스와, 쇼트키 다이오드의 캐소드 단자로부터 본 출력 필터의 임피던스가 일정한 조건을 만족하고 있을 필요가 있다.
예컨대, 이하의 특허문헌 1에 개시되어 있는 고주파 정류기는, 정류 소자인 다이오드의 입력측에, 임피던스 정합 회로와 고조파 필터를 구비함과 아울러, 다이오드의 출력측에, 출력 필터를 구비하고 있다.
이 출력 필터는, 부하와 병렬로 접속되어 있는 커패시터와, 그 커패시터와 다이오드를 접속하고 있는 전송 선로를 구비하고 있고, 이 전송 선로는, 피정류파에 있어서의 기본파의 주파수에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고 있다.
이 출력 필터의 입력 임피던스는, 기본파를 포함하는 홀수차(odd-order)의 고조파에서 개방이 되고, 짝수차의 고조파에서 단락이 된다. 이 때문에, 다이오드에 인가되는 고주파의 전압은 구형파에 가까워지고, 이론상, 전파 정류 파형이 되므로, 고주파로부터 직류로의 변환 효율인 RF-DC 변환 효율은 100%가 된다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2014-23069호 공보
종래의 고주파 정류기는 이상과 같이 구성되어 있으므로, 고효율의 RF-DC 변환을 얻을 수 있지만, 고주파의 입력 전력이 높아지고, 정류 소자인 다이오드에 인가되는 전압이 브레이크다운 전압에 도달하여 버리면, 역방향으로 전류가 흘러 버리기 때문에, RF-DC 변환 효율이 저하되고, 최악의 경우에는, 다이오드에 고장이 생겨 버리는 일이 있다고 하는 과제가 있었다.
또, 복수의 다이오드를 동일한 방향으로 직렬로 접속하도록 하면, 다이오드에 인가되는 전압이 브레이크다운 전압에 도달하기 어려워지지만, 복수의 다이오드 사이에 생기는 인덕턴스 등의 기생 성분에 의한 영향으로, 복수의 다이오드에 인가되는 전압에 언밸런스가 생기는 일이 있다. 그 결과, 복수의 다이오드에 있어서의 전압 전류 특성에 이상이 생겨 RF-DC 변환 효율이 저하되고, 최악의 경우에는, 다이오드에 고장이 생겨 버리는 일이 있다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 피정류파의 입력 전력이 높더라도, 고효율의 RF-DC 변환을 실현할 수 있는 고주파 정류기를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명과 관련되는 고주파 정류기는, 피정류파의 전력을 분배하고, 전력 분배 후의 피정류파로서 제 1 피정류파와 제 2 피정류파를 출력하는 전력 분배기와, 전력 분배기로부터 출력된 제 1 피정류파를 정류하여 제 1 직류 전압을 생성하고, 제 1 직류 전압을 부하의 일단에 출력하는 제 1 정류기와, 전력 분배기로부터 출력된 제 2 피정류파를 정류하여, 제 1 직류 전압과 극성이 상이한 제 2 직류 전압을 생성하고, 제 2 직류 전압을 부하의 타단에 출력하는 제 2 정류기와, 전력 분배기와 제 1 정류기의 사이에 흐르는 직류를 차단하는 제 1 직류 차단기와, 전력 분배기와 제 2 정류기의 사이에 흐르는 직류를 차단하는 제 2 직류 차단기를 구비하도록 한 것이다.
본 발명에 의하면, 피정류파의 전력을 분배하는 전력 분배기와, 전력 분배기와 제 1 정류기의 사이에 흐르는 직류를 차단하는 제 1 직류 차단기와, 전력 분배기와 제 2 정류기의 사이에 흐르는 직류를 차단하는 제 2 직류 차단기를 구비하고, 제 1 정류기가, 전력 분배기로부터 출력된 제 1 피정류파를 정류하여 제 1 직류 전압을 생성하고, 제 1 직류 전압을 부하의 일단에 출력하고, 제 2 정류기가, 전력 분배기로부터 출력된 제 2 피정류파를 정류하여, 제 1 직류 전압과 극성이 상이한 제 2 직류 전압을 생성하고, 제 2 직류 전압을 부하의 타단에 출력하도록 구성했으므로, 피정류파의 입력 전력이 높더라도, 고효율의 RF-DC 변환을 실현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 고주파 정류기를 나타내는 구성도이다.
도 2는 제 1 및 제 2 정류기(10, 20)에 포함되어 있는 입력 필터(11, 21)를 나타내는 구성도이다.
도 3은 제 1 및 제 2 정류기(10, 20)에 포함되어 있는 출력 필터(13, 23)를 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 고주파 정류기의 전력 분배기(2)를 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 고주파 정류기를 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 고주파 정류기를 나타내는 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 고주파 정류기의 전력 분배기(8)를 나타내는 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 고주파 정류기의 다른 전력 분배기(8)를 나타내는 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 고주파 정류기를 나타내는 구성도이다.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 고주파 정류기의 전력 분배기(9)를 나타내는 구성도이다.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 고주파 정류기의 다른 전력 분배기(9)를 나타내는 구성도이다.
도 12는 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 고주파 정류기의 다른 전력 분배기(9)를 나타내는 구성도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위해, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여, 첨부한 도면에 따라 설명한다.
실시의 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 고주파 정류기를 나타내는 구성도이다.
도 1에 있어서, 입력 단자(1)는 피정류파인 고주파 RF가 입력되는 단자이다.
전력 분배기(2)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF의 전력을 분배하고, 전력 분배 후의 고주파 RF로서, 고주파 RF1(제 1 피정류파)과 고주파 RF2(제 2 피정류파)를 출력한다.
본 실시의 형태 1에서는, 전력 분배기(2)가, 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF의 전력을 2등분하는 것을 상정하고 있지만, 전력 분배기(2)에 있어서의 전력의 분배비는 임의이다.
또한, 본 실시의 형태 1에서는, 전력 분배기(2)로서, 동상 분배기가 이용되고 있고, 전력 분배기(2)로부터 출력되는 고주파 RF1과 고주파 RF2의 위상이 동상인 것을 상정하고 있다.
커패시터(3)는 전력 분배기(2)와 제 1 정류기(10)의 사이에 흐르는 직류를 차단하는 제 1 직류 차단기이다.
커패시터(4)는 전력 분배기(2)와 제 2 정류기(20)의 사이에 흐르는 직류를 차단하는 제 2 직류 차단기이다.
여기서는, 제 1 및 제 2 직류 차단기가, 커패시터(3, 4)인 예를 나타내고 있지만, 전력 분배기(2)와 제 1 및 제 2 정류기(10, 20)의 사이에 흐르는 직류를 차단할 수 있으면 되고, 제 1 및 제 2 직류 차단기로서, 예컨대, 고주파 RF의 통과를 허가하고, 직류의 통과를 저지하는 결합 선로 등을 이용할 수 있다.
제 1 정류기(10)는 입력 필터(11), 정류부(12) 및 출력 필터(13)를 구비하고 있고, 전력 분배기(2)로부터 출력된 고주파 RF1을 정류하여 직류 전압 DC1(제 1 직류 전압)을 생성하고, 그 직류 전압 DC1을 출력 단자(5)에 출력한다.
제 2 정류기(20)는 입력 필터(21), 정류부(22) 및 출력 필터(23)를 구비하고 있고, 전력 분배기(2)로부터 출력된 고주파 RF2를 정류하여, 직류 전압 DC1과 극성이 상이한 직류 전압 DC2(제 2 직류 전압)를 생성하고, 그 직류 전압 DC2를 출력 단자(6)에 출력한다.
출력 단자(5)는 제 1 정류기(10)로부터 출력된 직류 전압 DC1을 부하(7)의 일단에 출력하기 위한 단자이다.
출력 단자(6)는 제 2 정류기(20)로부터 출력된 직류 전압 DC2를 부하(7)의 타단에 출력하기 위한 단자이다.
입력 필터(11)는 커패시터(3)와 정류부(12)의 사이의 임피던스 정합을 도모함과 아울러, 커패시터(3)에 대하여 정류부(12)에서 생긴 고조파의 전반을 차단하기 위한 필터이다.
정류부(12)는 다이오드(12a)를 갖고 있고, 입력 필터(11)를 통과하여 온 고주파 RF1을 정류하여 직류 전압 DC1을 생성하고, 그 직류 전압 DC1을 출력 필터(13)에 출력한다.
다이오드(12a)는 애노드 단자(양극)가 접지되고, 캐소드 단자(음극)가 입력 필터(11)의 출력측과 출력 필터(13)의 입력측에 접속되어 있는 제 1 정류 소자이다. 따라서, 다이오드(12a)의 캐소드 단자는, 입력 필터(11)를 거쳐서 커패시터(3)와 접속되고, 또한, 출력 필터(13)를 거쳐서 부하(7)의 일단과 접속되어 있다.
출력 필터(13)는 부하(7)에 대하여, 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF 및 정류부(12)에서 생긴 고조파의 전반을 차단하기 위한 필터이다.
여기서는, 정류부(12)가 다이오드(12a)를 갖고 있는 예를 나타내고 있지만, 고주파 RF1을 정류하여 직류 전압 DC1을 생성할 수 있으면 되고, 정류부(12)가, 다이오드(12a) 대신에, 예컨대, 사이리스터, 트랜지스터 등을 갖고 있는 것이더라도 좋다.
입력 필터(21)는 커패시터(4)와 정류부(22)의 사이의 임피던스 정합을 도모함과 아울러, 커패시터(4)에 대하여 정류부(22)에서 생긴 고조파의 전반을 차단하기 위한 필터이다.
정류부(22)는 다이오드(22a)를 갖고 있고, 입력 필터(21)를 통과하여 온 고주파 RF2를 정류하여, 직류 전압 DC1과 극성이 상이한 직류 전압 DC2를 생성하고, 그 직류 전압 DC2를 출력 필터(23)에 출력한다.
다이오드(22a)는 캐소드 단자(음극)가 접지되고, 애노드 단자(양극)가 입력 필터(21)의 출력측과 출력 필터(23)의 입력측에 접속되어 있는 제 2 정류 소자이다. 따라서, 다이오드(22a)의 애노드 단자는, 입력 필터(21)를 거쳐서 커패시터(4)와 접속되고, 또한, 출력 필터(23)를 거쳐서 부하(7)의 타단과 접속되어 있다.
출력 필터(23)는 부하(7)에 대하여, 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF 및 정류부(22)에서 생긴 고조파의 전반을 차단하기 위한 필터이다.
여기서는, 정류부(22)가 다이오드(22a)를 갖고 있는 예를 나타내고 있지만, 고주파 RF2를 정류하여 직류 전압 DC2를 생성할 수 있으면 되고, 정류부(22)가, 다이오드(22a) 대신에, 예컨대, 사이리스터, 트랜지스터 등을 갖고 있는 것이더라도 좋다.
도 2는 제 1 및 제 2 정류기(10, 20)에 포함되어 있는 입력 필터(11, 21)를 나타내는 구성도이다.
도 2에 있어서, 정합 회로(31)는 커패시터(3)(또는 4)와 정류부(12)(또는 22)의 사이의 임피던스 정합을 도모하는 회로이고, 전송 선로(32)와 개방 스터브(33)를 구비하고 있다.
전송 선로(32)는 일단이 커패시터(3)와 접속되어 있는 선로이다.
개방 스터브(33)는 일단이 커패시터(3)와 접속되어 있는 스터브이다.
고조파 처리 회로(34)는 커패시터(3)(또는 4)에 대하여 정류부(12)(또는 22)에서 생긴 고조파의 전반을 차단하는 회로이다.
전송 선로(35)는 일단이 전송 선로(32)의 타단과 접속되고, 타단이 정류부(12)(또는 22)와 접속되어 있고, 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고 있는 선로이다. 도 2에서는, 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 "λ/4＠f1"로 표기하고 있다.
개방 스터브(36)는 일단이 전송 선로(32)의 타단과 접속되고, 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 2차 고조파의 주파수 f2에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고 있는 스터브이다. 도 2에서는, 2차 고조파의 주파수 f2에서 4분의 1 파장의 길이를 "λ/4＠f2"로 표기하고 있다.
도 3은 제 1 및 제 2 정류기(10, 20)에 포함되어 있는 출력 필터(13, 23)를 나타내는 구성도이다.
도 3에 있어서, 전송 선로(41)는 일단이 정류부(12)(또는 22)와 접속되고, 타단이 출력 단자(5)(또는 6)와 접속되어 있고, 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고 있는 선로이다. 도 3에서는, 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 "λ/4＠f1"로 표기하고 있다.
커패시터(42)는 일단이 전송 선로(41)의 타단과 접속되고, 타단이 접지되어 있고, 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF 및 정류부(12)(또는 22)에서 생긴 고조파를 단락한다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 고주파 정류기의 전력 분배기(2)를 나타내는 구성도이다.
도 4에 있어서, 전송 선로(2a)는 일단이 입력 단자(1)와 접속되고, 타단이 커패시터(3)와 접속되어 있는 선로이고, 전송 선로(2a)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고, √2×Z0의 임피던스를 갖고 있다. 도 4에서는, 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 "λ/4＠f1"로 표기하고 있다.
전송 선로(2b)는 일단이 입력 단자(1)와 접속되고, 타단이 커패시터(4)와 접속되어 있는 선로이고, 전송 선로(2b)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고, √2×Z0의 임피던스를 갖고 있다.
저항(2c)은 일단이 전송 선로(2a)의 타단과 접속되고, 타단이 전송 선로(2b)의 타단과 접속되어 있다.
다음으로 동작에 대하여 설명한다.
전력 분배기(2)는, 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF의 전력을 2등분하고, 전력 분배 후의 고주파 RF로서, 고주파 RF1과 고주파 RF2를 출력한다.
전력 분배기(2)로부터 출력된 고주파 RF1은, 커패시터(3)를 거쳐서, 제 1 정류기(10)에 입력되고, 전력 분배기(2)로부터 출력된 고주파 RF2는, 커패시터(4)를 거쳐서, 제 2 정류기(20)에 입력된다.
제 1 및 제 2 정류기(10, 20)에 입력되는 고주파 RF1, 고주파 RF2의 전력은, 전력 분배기(2)에 의해, 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF의 전력이 2등분된 전력이기 때문에, 고주파 RF의 전력의 2분의 1로 저감되어 있다. 이 때문에, 다이오드(12a, 22a)에 인가되는 전압은, 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF가 직접 주어지는 경우보다, 브레이크다운 전압에 도달하기 어렵게 되어 있다.
제 1 정류기(10)에 입력된 고주파 RF1은, 입력 필터(11)를 거쳐서, 정류부(12)까지 전반된다.
정류부(12)가 갖는 다이오드(12a)는, 입력된 고주파 RF1에 의해 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 전환된다.
즉, 다이오드(12a)는, 교류인 고주파 RF1의 극성이 음인 기간 중, 고주파 RF1의 전압이 다이오드(12a)의 임계치 전압을 넘은 경우, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 온의 상태가 되고, 고주파 RF1의 전압이 다이오드(12a)의 임계치 전압을 넘지 않는 경우, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 오프의 상태가 된다.
또한, 다이오드(12a)는, 고주파 RF1의 극성이 양인 기간 중, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 오프의 상태가 된다.
다이오드(12a)의 도통 상태가 온의 상태인 경우, 즉, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이가 도통하고 있는 상태의 경우, 다이오드(12a)에는 순방향의 전류가 흘러, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압이 작아진다.
다이오드(12a)의 도통 상태가 오프의 상태인 경우, 즉, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이가 도통하고 있지 않은 상태의 경우, 다이오드(12a)에는 역방향의 전류가 흐르지 않고, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압이 커진다.
따라서, 다이오드(12a)에 있어서의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압은, 시간 평균하면, 역방향의 단자간 전압으로 오프셋되어 있고, 출력 필터(13)에서 평활화됨으로써 정류된다.
이것에 의해, 출력 필터(13)로부터 출력되는 직류 전압 DC1은, 출력 단자(5)를 거쳐서, 부하(7)의 일단에 출력된다.
다이오드(12a)는, 애노드 단자가 접지되어 있고, 입력 필터(11)를 통과하여 온 고주파 RF1이 캐소드 단자에 주어지기 때문에, 역방향의 단자간 전압은 양전위가 된다. 따라서, 출력 단자(5)로부터 출력되는 직류 전압 DC1은, 양전위 +Vout이다.
제 2 정류기(20)에 입력된 고주파 RF2는, 입력 필터(21)를 거쳐서, 정류부(22)까지 전반된다.
정류부(22)가 갖는 다이오드(22a)는, 입력된 고주파 RF2에 의해 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 전환된다.
즉, 다이오드(22a)는, 고주파 RF2의 극성이 양인 기간 중, 고주파 RF2의 전압이 다이오드(22a)의 임계치 전압을 넘은 경우, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 온의 상태가 되고, 고주파 RF2의 전압이 다이오드(22a)의 임계치 전압을 넘지 않는 경우, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 오프의 상태가 된다.
또한, 다이오드(22a)는, 고주파 RF2의 극성이 음인 기간 중, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 오프의 상태가 된다.
다이오드(22a)의 도통 상태가 온의 상태인 경우, 즉, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이가 도통하고 있는 상태의 경우, 다이오드(22a)에는 순방향의 전류가 흘러, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압이 작아진다.
다이오드(22a)의 도통 상태가 오프의 상태인 경우, 즉, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이가 도통하고 있지 않은 상태의 경우, 다이오드(22a)에는 역방향의 전류가 흐르지 않고, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압이 커진다.
따라서, 다이오드(22a)에 있어서의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압은, 시간 평균하면, 역방향의 단자간 전압으로 오프셋되어 있고, 출력 필터(23)에서 평활화됨으로써 정류된다.
이것에 의해, 출력 필터(23)로부터 출력되는 직류 전압 DC2는, 출력 단자(6)를 거쳐서, 부하(7)의 타단에 출력된다.
다이오드(22a)는, 캐소드 단자가 접지되고, 입력 필터(21)를 통과하여 온 고주파 RF2가 애노드 단자에 주어지기 때문에, 역방향의 단자간 전압은 음전위가 된다. 따라서, 출력 단자(6)로부터 출력되는 직류 전압 DC2는, 음전위 -Vout이다.
이때, 제 1 정류기(10)의 입력측에는 커패시터(3)가 접속되어 있기 때문에, 제 1 정류기(10)에 의해 생성된 직류 전압 DC1은, 커패시터(3)에 의해 차단되어, 전력 분배기(2)측으로는 흐르지 않는다.
또한, 제 2 정류기(20)의 입력측에는 커패시터(4)가 접속되어 있기 때문에, 제 2 정류기(20)에 의해 생성된 직류 전압 DC2는, 커패시터(4)에 의해 차단되어, 전력 분배기(2)측으로는 흐르지 않는다.
따라서, 서로 역극성인 직류 전압 DC1과 직류 전압 DC2는 쇼트되지 않고, 출력 단자(5)로부터 출력되는 양전위 +Vout의 직류 전압 DC1이 부하(7)의 일단에 출력되고, 출력 단자(6)로부터 출력되는 음전위 -Vout의 직류 전압 DC2가 부하(7)의 타단에 출력된다.
전력 분배기(2)에 의해 고주파 RF의 전력이 등분배되고, 다이오드(12a)와 다이오드(22a)의 극성을 제외하고, 제 1 정류기(10)와 제 2 정류기(20)가 동일한 구성이라고 하면, 정류기의 수가 1개인 경우와 비교하여, 2배의 직류 전압이 부하(7)에 공급된다.
즉, 부하(7)에는, 하기의 식 (1)에 나타내는 바와 같이, 직류 전압 DC1과 직류 전압 DC2의 전위차 ΔV인 높은 전압이 공급된다.
ΔV=DC1-DC2=+Vout-(-Vout)=2×Vout … (1)
이상에서 분명한 바와 같이, 본 실시의 형태 1에 의하면, 피정류파인 고주파 RF의 전력을 분배하고, 전력 분배 후의 고주파 RF로서, 고주파 RF1과 고주파 RF2를 출력하는 전력 분배기(2)와, 전력 분배기(2)와 제 1 정류기(10)의 사이에 흐르는 직류를 차단하는 커패시터(3)와, 전력 분배기(2)와 제 2 정류기(20)의 사이에 흐르는 직류를 차단하는 커패시터(4)를 구비하고, 제 1 정류기(10)가, 전력 분배기(2)로부터 출력된 고주파 RF1을 정류하여 직류 전압 DC1을 생성하고, 그 직류 전압 DC1을 부하(7)의 일단에 출력하고, 제 2 정류기(20)가, 전력 분배기(2)로부터 출력된 고주파 RF2를 정류하여, 직류 전압 DC1과 극성이 상이한 직류 전압 DC2를 생성하고, 그 직류 전압 DC2를 부하(7)의 타단에 출력하도록 구성했으므로, 피정류파인 고주파 RF의 입력 전력이 높더라도, 고효율의 RF-DC 변환을 실현할 수 있는 효과를 발휘한다. 또한, 부하(7)에 출력하는 직류 전압을 높일 수 있다.
또한, 본 실시의 형태 1에 의하면, 다이오드(12a)와 다이오드(22a)의 사이에 기생 인덕턴스 성분이 생겨 있더라도, 다이오드(12a, 22a)가 독립적으로 접지되어 있기 때문에, 다이오드(12a, 22a)의 전압 전류 특성에 이상이 생기는 일이 없고, 다이오드(12a, 22a)에 고장이 생기는 일도 없다.
실시의 형태 2.
상기 실시의 형태 1에서는, 제 1 정류기(10)의 정류부(12)가 다이오드(12a)를 갖고, 제 2 정류기(20)의 정류부(22)가 다이오드(22a)를 갖고 있는 예를 나타냈지만, 본 실시의 형태 2에서는, 제 1 정류기(10)의 정류부(14)가 2개의 다이오드(14a, 14b)를 갖고, 제 2 정류기(20)의 정류부(24)가 2개의 다이오드(24a, 24b)를 갖고 있는 예를 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 고주파 정류기를 나타내는 구성도이고, 도 5에 있어서, 도 1과 동일 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내므로 설명을 생략한다.
정류부(14)는 다이오드(14a, 14b)를 갖고 있고, 입력 필터(11)를 통과하여 온 고주파 RF1을 정류하여 직류 전압 DC1을 생성하고, 그 직류 전압 DC1을 출력 필터(13)에 출력한다.
다이오드(14a)는 애노드 단자(양극)가 접지되고, 캐소드 단자(음극)가 입력 필터(11)의 출력측과 접속되어 있는 제 1 정류 소자이다.
다이오드(14b)는 애노드 단자(양극)가 입력 필터(11)의 출력측과 접속되고, 캐소드 단자(음극)가 출력 필터(13)의 입력측에 접속되어 있는 제 2 정류 소자이다. 따라서, 다이오드(14a)의 캐소드 단자 및 다이오드(14b)의 애노드 단자는, 입력 필터(11)를 거쳐서 커패시터(3)와 접속되고, 다이오드(14b)의 캐소드 단자는, 출력 필터(13)를 거쳐서 부하(7)의 일단과 접속되어 있다.
여기서는, 정류부(14)가 다이오드(14a, 14b)를 갖고 있는 예를 나타내고 있지만, 고주파 RF1을 정류하여 직류 전압 DC1을 생성할 수 있으면 되고, 정류부(14)가, 다이오드(14a, 14b) 대신에, 예컨대, 사이리스터, 트랜지스터 등을 갖고 있는 것이더라도 좋다.
정류부(24)는 다이오드(24a, 24b)를 갖고 있고, 입력 필터(21)를 통과하여 온 고주파 RF2를 정류하여, 직류 전압 DC1과 극성이 상이한 직류 전압 DC2를 생성하고, 그 직류 전압 DC2를 출력 필터(23)에 출력한다.
다이오드(24a)는 캐소드 단자(음극)가 접지되고, 애노드 단자(양극)가 입력 필터(21)의 출력측과 접속되어 있는 제 3 정류 소자이다.
다이오드(24b)는 캐소드 단자(음극)가 입력 필터(21)의 출력측과 접속되고, 애노드 단자(양극)가 출력 필터(23)의 입력측에 접속되어 있는 제 4 정류 소자이다. 따라서, 다이오드(24a)의 애노드 단자 및 다이오드(24b)의 캐소드 단자는, 입력 필터(21)를 거쳐서 커패시터(4)와 접속되고, 다이오드(24b)의 애노드 단자는, 출력 필터(23)를 거쳐서 부하(7)의 타단과 접속되어 있다.
여기서는, 정류부(24)가 다이오드(24a, 24b)를 갖고 있는 예를 나타내고 있지만, 고주파 RF2를 정류하여 직류 전압 DC2를 생성할 수 있으면 되고, 정류부(24)가, 다이오드(24a, 24b) 대신에, 예컨대, 사이리스터, 트랜지스터 등을 갖고 있는 것이더라도 좋다.
본 실시의 형태 2에서는, 출력 필터(13, 23)에 있어서의 도 3의 전송 선로(41)가 실장되지 않는다.
다음으로 동작에 대하여 설명한다.
정류부(14, 24) 이외는, 상기 실시의 형태 1과 마찬가지이기 때문에, 여기서는, 정류부(14, 24)의 동작만을 설명한다.
정류부(14, 24)는, 배전압 정류 동작을 행함으로써, 직류 전압 2×DC1, 2×DC2를 출력 단자(5, 6)에 출력한다.
제 1 정류기(10)에 입력된 고주파 RF1은, 입력 필터(11)를 거쳐서, 정류부(14)까지 전반된다.
정류부(14)가 갖는 다이오드(14a, 14b)는, 도통 상태가 교대로 온의 상태가 되는 배전압 정류 동작을 행한다.
즉, 다이오드(14a)는, 교류인 고주파 RF1의 극성이 음인 기간 중, 고주파 RF1의 전압이 다이오드(14a)의 임계치 전압을 넘은 경우, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 온의 상태가 되고, 고주파 RF1의 전압이 다이오드(14a)의 임계치 전압을 넘지 않는 경우, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 오프의 상태가 된다.
또한, 다이오드(14a)는, 고주파 RF1의 극성이 양인 기간 중, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 오프의 상태가 된다.
한편, 다이오드(14b)는, 교류인 고주파 RF1의 극성이 양인 기간 중, 고주파 RF1의 전압이 다이오드(14b)의 임계치 전압을 넘은 경우, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 온의 상태가 되고, 고주파 RF1의 전압이 다이오드(14b)의 임계치 전압을 넘지 않는 경우, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 오프의 상태가 된다.
또한, 다이오드(14b)는, 고주파 RF1의 극성이 음인 기간 중, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 오프의 상태가 된다.
다이오드(14a, 14b)의 도통 상태가 온의 상태인 경우, 즉, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이가 도통하고 있는 상태의 경우, 다이오드(14a, 14b)에는 순방향의 전류가 흘러, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압이 작아진다.
다이오드(14a, 14b)의 도통 상태가 오프의 상태인 경우, 즉, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이가 도통하고 있지 않은 상태의 경우, 다이오드(14a, 14b)에는 역방향의 전류가 흐르지 않고, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압이 커진다.
따라서, 다이오드(14a, 14b)에 있어서의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압은, 시간 평균하면, 역방향의 단자간 전압으로 오프셋되지만, 어느 시간에 있어서도, 다이오드(14a, 14b) 중, 어느 한쪽의 다이오드에 있어서의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압이 커지기 때문에, 오프셋되는 전압이, 상기 실시의 형태 1에 있어서의 정류부(12)의 2배가 된다.
정류부(14)의 출력 전압은, 출력 필터(13)에서 평활화됨으로써 정류되고, 출력 필터(13)로부터 출력되는 직류 전압 2×DC1은, 출력 단자(5)를 거쳐서, 부하(7)의 일단에 출력된다.
다이오드(14a)의 애노드 단자가 접지되어 있고, 입력 필터(11)를 통과하여 온 고주파 RF1이 다이오드(14a)의 캐소드 단자 및 다이오드(14b)의 애노드 단자에 주어지기 때문에, 역방향의 단자간 전압은 양전위가 된다. 따라서, 출력 단자(5)로부터 출력되는 직류 전압 2×DC1은, 양전위 +Vout이 된다.
제 2 정류기(20)에 입력된 고주파 RF2는, 입력 필터(21)를 거쳐서, 정류부(24)까지 전반된다.
정류부(24)가 갖는 다이오드(24a, 24b)는, 도통 상태가 교대로 온의 상태가 되는 배전압 정류 동작을 행한다.
즉, 다이오드(24a)는, 교류인 고주파 RF2의 극성이 양인 기간 중, 고주파 RF2의 전압이 다이오드(24a)의 임계치 전압을 넘은 경우, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 온의 상태가 되고, 고주파 RF2의 전압이 다이오드(24a)의 임계치 전압을 넘지 않는 경우, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 오프의 상태가 된다.
또한, 다이오드(24a)는, 고주파 RF2의 극성이 음인 기간 중, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 오프의 상태가 된다.
한편, 다이오드(24b)는, 교류인 고주파 RF2의 극성이 음인 기간 중, 고주파 RF2의 전압이 다이오드(24b)의 임계치 전압을 넘은 경우, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 온의 상태가 되고, 고주파 RF2의 전압이 다이오드(24b)의 임계치 전압을 넘지 않는 경우, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 오프의 상태가 된다.
또한, 다이오드(24b)는, 고주파 RF2의 극성이 양인 기간 중, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 도통 상태가 오프의 상태가 된다.
다이오드(24a, 24b)의 도통 상태가 온의 상태인 경우, 즉, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이가 도통하고 있는 상태의 경우, 다이오드(24a, 24b)에는 순방향의 전류가 흘러, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압이 작아진다.
다이오드(24a, 24b)의 도통 상태가 오프의 상태인 경우, 즉, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이가 도통하고 있지 않은 상태의 경우, 다이오드(24a, 24b)에는 역방향의 전류가 흐르지 않고, 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압이 커진다.
따라서, 다이오드(24a, 24b)에 있어서의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압은, 시간 평균하면, 역방향의 단자간 전압으로 오프셋되지만, 어느 시간에 있어서도, 다이오드(24a, 24b) 중, 어느 한쪽의 다이오드에 있어서의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이의 전압이 커지기 때문에, 오프셋되는 전압이, 상기 실시의 형태 1에 있어서의 정류부(22)의 2배가 된다.
정류부(24)의 출력 전압은, 출력 필터(23)에서 평활화됨으로써 정류되고, 출력 필터(23)로부터 출력되는 직류 전압 2×DC2는, 출력 단자(6)를 거쳐서, 부하(7)의 타단에 출력된다.
다이오드(24a)의 캐소드 단자가 접지되어 있고, 입력 필터(21)를 통과하여 온 고주파 RF2가 다이오드(24a)의 애노드 단자 및 다이오드(24b)의 캐소드 단자에 주어지기 때문에, 역방향의 단자간 전압은 음전위가 된다. 따라서, 출력 단자(6)로부터 출력되는 직류 전압 2×DC2는, 음전위 -Vout이 된다.
이상에서 분명한 바와 같이, 본 실시의 형태 2에 의하면, 정류부(14)가, 애노드 단자가 접지되고, 캐소드 단자가 입력 필터(11)의 출력측과 접속되어 있는 다이오드(14a)와, 애노드 단자가 입력 필터(11)의 출력측과 접속되고, 캐소드 단자가 출력 필터(13)의 입력측에 접속되어 있는 다이오드(14b)를 갖고, 정류부(24)가, 캐소드 단자가 접지되고, 애노드 단자가 입력 필터(21)의 출력측과 접속되어 있는 다이오드(24a)와, 캐소드 단자가 입력 필터(21)의 출력측과 접속되고, 애노드 단자가 출력 필터(23)의 입력측에 접속되어 있는 다이오드(24b)를 갖도록 구성했으므로, 상기 실시의 형태 1과 마찬가지로, 피정류파인 고주파 RF의 입력 전력이 높더라도, 고효율의 RF-DC 변환을 실현할 수 있는 것 외에, 상기 실시의 형태 1보다 더욱, 부하(7)에 출력하는 직류 전압을 높일 수 있는 효과를 발휘한다.
실시의 형태 3.
상기 실시의 형태 1, 2에서는, 전력 분배기(2)로서, 동상 분배기가 이용되고 있는 예를 나타냈지만, 전력 분배기로서, 90도 분배기가 이용되고 있는 것이더라도 좋다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 고주파 정류기를 나타내는 구성도이고, 도 6에 있어서, 도 1과 동일 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내므로 설명을 생략한다.
전력 분배기(8)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF의 전력을 분배하고, 전력 분배 후의 고주파 RF로서, 고주파 RF1(제 1 피정류파)과 고주파 RF2(제 2 피정류파)를 출력한다.
본 실시의 형태 3에서는, 전력 분배기(8)가, 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF의 전력을 2등분하는 것을 상정하고 있지만, 전력 분배기(8)에 있어서의 전력의 분배비는 임의이다.
또한, 본 실시의 형태 3에서는, 전력 분배기(8)로서, 90도 분배기가 이용되고 있고, 전력 분배기(8)로부터 출력되는 고주파 RF1과 고주파 RF2의 위상차가 90도인 것을 상정하고 있다.
도 6의 고주파 정류기는, 도 1의 고주파 정류기에 있어서의 전력 분배기(2) 대신에, 전력 분배기(8)가 마련되어 있는 예를 나타내고 있지만, 도 5의 고주파 정류기에 있어서의 전력 분배기(2) 대신에, 전력 분배기(8)가 마련되어 있는 것이더라도 좋다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 고주파 정류기의 전력 분배기(8)를 나타내는 구성도이다.
도 7에 있어서, 전송 선로(8a)는 일단이 입력 단자(1)와 접속되고, 타단이 커패시터(3)와 접속되어 있는 선로이고, 전송 선로(8a)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고, √2×Z0의 임피던스를 갖고 있다. 도 7에서는, 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 "λ/4＠f1"로 표기하고 있다.
전송 선로(8b)는 일단이 입력 단자(1)와 접속되어 있는 선로이고, 전송 선로(8b)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고, √2×Z0의 임피던스를 갖고 있다.
저항(8c)은 일단이 전송 선로(8a)의 타단과 접속되고, 타단이 전송 선로(8b)의 타단과 접속되어 있다.
전송 선로(8d)는 일단이 전송 선로(8b)의 타단과 접속되고, 타단이 커패시터(4)와 접속되어 있는 선로이고, 전송 선로(8d)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고 있다.
본 실시의 형태 3에서는, 전력 분배기(8)로서, 90도 분배기가 이용되고 있기 때문에, 전력 분배기(8)로부터 출력되는 고주파 RF1과 고주파 RF2의 위상차가 90도이고, 전력 분배기(8)의 출력이 직교 출력으로 되어 있다.
이와 같이, 전력 분배기(8)로서, 90도 분배기를 이용함으로써, 입력 단자(1)로부터 전력 분배기(8)에 입력되는 고주파 RF의 반사가 억압되고, 도시하지 않는 다른 디바이스로의 영향을 저감할 수 있다.
본 실시의 형태 3에서는, 전력 분배기(8)로서, 도 7에 나타내는 90도 분배기가 이용되고 있는 예를 나타내고 있지만, 90도 분배기는 도 7의 구성에 한하는 것이 아니고, 도 8에 나타내는 바와 같은 90° 하이브리드이더라도 좋다.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 고주파 정류기의 다른 전력 분배기(8)를 나타내는 구성도이다.
도 8에 있어서, 전송 선로(8e)는 일단이 입력 단자(1)와 접속되고, 타단이 커패시터(3)와 접속되어 있는 선로이고, 전송 선로(8e)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고, Z0/√2의 임피던스를 갖고 있다. 도 8에서는, 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 "λ/4＠f1"로 표기하고 있다.
전송 선로(8f)는 일단이 저항(8h)을 거쳐서 접지되고, 타단이 커패시터(4)와 접속되어 있는 선로이고, 전송 선로(8f)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고, Z0/√2의 임피던스를 갖고 있다.
전송 선로(8g)는 일단이 입력 단자(1)와 접속되고, 타단이 저항(8h)을 거쳐서 접지되어 있는 선로이고, 전송 선로(8g)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고, Z0의 임피던스를 갖고 있다.
저항(8h)은 일단이 전송 선로(8f)의 일단 및 전송 선로(8g)의 타단과 접속되고, 타단이 접지되어 있다.
전송 선로(8i)는 일단이 전송 선로(8e)의 타단과 접속되고, 타단이 전송 선로(8f)의 타단과 접속되어 있는 선로이고, 전송 선로(8g)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고, Z0의 임피던스를 갖고 있다.
실시의 형태 4.
상기 실시의 형태 1, 2에서는, 전력 분배기(2)로서, 동상 분배기가 이용되고 있는 예를 나타냈지만, 전력 분배기로서, 180도 분배기가 이용되고 있는 것이더라도 좋다.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 고주파 정류기를 나타내는 구성도이고, 도 9에 있어서, 도 1과 동일 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내므로 설명을 생략한다.
전력 분배기(9)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF의 전력을 분배하고, 전력 분배 후의 고주파 RF로서, 고주파 RF1(제 1 피정류파)과 고주파 RF2(제 2 피정류파)를 출력한다.
본 실시의 형태 4에서는, 전력 분배기(9)가, 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF의 전력을 2등분하는 것을 상정하고 있지만, 전력 분배기(9)에 있어서의 전력의 분배비는 임의이다.
또한, 본 실시의 형태 4에서는, 전력 분배기(9)로서, 180도 분배기가 이용되고 있고, 전력 분배기(9)로부터 출력되는 고주파 RF1과 고주파 RF2의 위상차가 180도인 것을 상정하고 있다.
도 9의 고주파 정류기는, 도 1의 고주파 정류기에 있어서의 전력 분배기(2) 대신에, 전력 분배기(9)가 마련되어 있는 예를 나타내고 있지만, 도 5의 고주파 정류기에 있어서의 전력 분배기(2) 대신에, 전력 분배기(9)가 마련되어 있는 것이더라도 좋다.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 고주파 정류기의 전력 분배기(9)를 나타내는 구성도이다.
도 10에 있어서, 전송 선로(9a)는 일단이 입력 단자(1)와 접속되고, 타단이 커패시터(3)와 접속되어 있는 선로이고, 전송 선로(9a)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고, √2×Z0의 임피던스를 갖고 있다. 도 10에서는, 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 "λ/4＠f1"로 표기하고 있다.
전송 선로(9b)는 일단이 입력 단자(1)와 접속되어 있는 선로이고, 전송 선로(9b)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 갖고, √2×Z0의 임피던스를 갖고 있다.
저항(9c)은 일단이 전송 선로(9a)의 타단과 접속되고, 타단이 전송 선로(9b)의 타단과 접속되어 있다.
전송 선로(9d)는 일단이 전송 선로(9b)의 타단과 접속되고, 타단이 커패시터(4)와 접속되어 있는 선로이고, 전송 선로(9d)는 입력 단자(1)로부터 입력된 고주파 RF에 포함되어 있는 기본파의 주파수 f1에서 2분의 1 파장의 길이를 갖고 있다. 도 10에서는, 기본파의 주파수 f1에서 2분의 1 파장의 길이를 "λ/2＠f1"로 표기하고 있다.
본 실시의 형태 4에서는, 전력 분배기(9)로서, 180도 분배기가 이용되고 있기 때문에, 전력 분배기(9)로부터 출력되는 고주파 RF1과 고주파 RF2의 위상차가 180도이고, 전력 분배기(9)의 출력이 차동 출력으로 되어 있다.
이와 같이, 전력 분배기(9)로서, 180도 분배기를 이용함으로써, 부하(7)에 출력하는 직류 전압 DC1, DC2의 리플이, 출력 단자(5)와 출력 단자(6)에서 역상이 되어, 직류 전압 DC1, DC2의 리플이 상쇄되기 때문에, 안정된 직류 전압 DC1, DC2를 부하(7)에 공급할 수 있다.
본 실시의 형태 4에서는, 전력 분배기(9)로서, 도 10에 나타내는 180도 분배기가 이용되고 있는 예를 나타내고 있지만, 180도 분배기는 도 10의 구성에 한하는 것이 아니고, 도 11이나 도 12에 나타내는 바와 같은 구성이더라도 좋다.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 고주파 정류기의 다른 전력 분배기(9)를 나타내는 구성도이다. 도 11에 있어서, 도 10과 동일 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내므로 설명을 생략한다.
하이 패스 필터(9e)는 예컨대 커패시터 및 인덕터로 구성되어 있는 T형 필터이고, 일단이 전송 선로(9a)의 타단과 접속되고, 타단이 커패시터(3)와 접속되어 있다.
로우 패스 필터(9f)는 예컨대 인덕터 및 커패시터로 구성되어 있는 T형 필터이고, 일단이 전송 선로(9b)의 타단과 접속되고, 타단이 커패시터(4)와 접속되어 있다.
도 12는 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 고주파 정류기의 다른 전력 분배기(9)를 나타내는 구성도이다.
도 12의 예에서는, 전력 분배기(9)로서, 180° 하이브리드가 이용되고 있고, 둘레가 기본파의 주파수 f1에서 4분의 6 파장의 길이인 링 형상 선로(9g)를 갖고 있다.
링 형상 선로(9g)에 있어서, 입력 단자(1)와의 접속점(9g1)으로부터, 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 위치에 커패시터(3)와의 접속점(9g2)이 마련되고, 커패시터(3)와의 접속점(9g2)으로부터, 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 위치에 저항(9h)과의 접속점(9g3)이 마련되어 있다.
또한, 저항(9h)과의 접속점(9g3)으로부터, 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 위치에 커패시터(4)와의 접속점(9g4)이 마련되어 있다.
도 12에서는, 기본파의 주파수 f1에서 4분의 1 파장의 길이를 "λ/4＠f1"로 표기하고, 기본파의 주파수 f1에서 4분의 3 파장의 길이를 "3λ/4＠f1"로 표기하고 있다.
또, 본원 발명은 그 발명의 범위 내에 있어서, 각 실시의 형태의 자유로운 조합, 혹은 각 실시의 형태의 임의의 구성 요소의 변형, 또는 각 실시의 형태에 있어서 임의의 구성 요소의 생략이 가능하다.
(산업상 이용가능성)
본 발명은, 피정류파를 직류로 변환하는 고주파 정류기에 적합하다.
1 : 입력 단자
2 : 전력 분배기
2a, 2b : 전송 선로
2c : 저항
3 : 커패시터(제 1 직류 차단기)
4 : 커패시터(제 2 직류 차단기)
5, 6 : 출력 단자
7 : 부하
8 : 전력 분배기
8a, 8b, 8d, 8e, 8f, 8g, 8i : 전송 선로
8c, 8h : 저항
9 : 전력 분배기
9a, 9b, 9d : 전송 선로
9c : 저항
9e : 하이 패스 필터
9f : 로우 패스 필터
9g : 링 형상 선로
9g1~9g4 : 접속점
9h : 저항
10 : 제 1 정류기
11 : 입력 필터
12 : 정류부
12a : 다이오드(제 1 정류 소자)
13 : 출력 필터
14a : 다이오드(제 1 정류 소자)
14b : 다이오드(제 2 정류 소자)
20 : 제 2 정류기
21 : 입력 필터
22 : 정류부
22a : 다이오드(제 2 정류 소자)
23 : 출력 필터
24a : 다이오드(제 3 정류 소자)
24b : 다이오드(제 4 정류 소자)
31 : 정합 회로
32 : 전송 선로
33 : 개방 스터브
34 : 고조파 처리 회로
35 : 전송 선로
36 : 개방 스터브
41 : 전송 선로
42 : 커패시터

Claims (6)

  1. 피정류파의 전력을 분배하고, 전력 분배 후의 피정류파로서 제 1 피정류파와 제 2 피정류파를 출력하는 전력 분배기와,
    상기 전력 분배기로부터 출력된 제 1 피정류파를 정류하여 제 1 직류 전압을 생성하고, 상기 제 1 직류 전압을 부하의 일단에 출력하는 제 1 정류기와,
    상기 전력 분배기로부터 출력된 제 2 피정류파를 정류하여, 상기 제 1 직류 전압과 극성이 상이한 제 2 직류 전압을 생성하고, 상기 제 2 직류 전압을 상기 부하의 타단에 출력하는 제 2 정류기와,
    상기 전력 분배기와 상기 제 1 정류기의 사이에 흐르는 직류를 차단하는 제 1 직류 차단기와,
    상기 전력 분배기와 상기 제 2 정류기의 사이에 흐르는 직류를 차단하는 제 2 직류 차단기
    를 구비한 고주파 정류기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 정류기는, 양극이 접지되고, 음극이 상기 제 1 직류 차단기 및 상기 부하의 일단과 접속되어 있는 제 1 정류 소자를 갖고,
    상기 제 2 정류기는, 음극이 접지되고, 양극이 상기 제 2 직류 차단기 및 상기 부하의 타단과 접속되어 있는 제 2 정류 소자를 갖고 있는
    것을 특징으로 하는 고주파 정류기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 정류기는, 양극이 접지되고, 음극이 상기 제 1 직류 차단기와 접속되어 있는 제 1 정류 소자와, 양극이 상기 제 1 직류 차단기와 접속되고, 음극이 상기 부하의 일단과 접속되어 있는 제 2 정류 소자를 갖고,
    상기 제 2 정류기는, 음극이 접지되고, 양극이 상기 제 2 직류 차단기와 접속되어 있는 제 3 정류 소자와, 음극이 상기 제 2 직류 차단기와 접속되고, 양극이 상기 부하의 타단과 접속되어 있는 제 4 정류 소자를 갖고 있는
    것을 특징으로 하는 고주파 정류기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 분배기로서, 동상 분배기가 이용되고, 상기 전력 분배기로부터 출력되는 상기 제 1 피정류파와 상기 제 2 피정류파의 위상이 동상인 것을 특징으로 하는 고주파 정류기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 분배기로서, 90도 분배기가 이용되고, 상기 전력 분배기로부터 출력되는 상기 제 1 피정류파와 상기 제 2 피정류파의 위상차가 90도인 것을 특징으로 하는 고주파 정류기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 분배기로서, 180도 분배기가 이용되고, 상기 전력 분배기로부터 출력되는 상기 제 1 피정류파와 상기 제 2 피정류파의 위상차가 180도인 것을 특징으로 하는 고주파 정류기.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2558647B (en) * 2017-01-13 2019-01-02 Drayson Tech Europe Ltd RF to DC converter
CN109950696B (zh) 2018-04-25 2021-01-29 京东方科技集团股份有限公司 整流天线
JP6972349B2 (ja) * 2018-07-18 2021-11-24 三菱電機株式会社 レクテナ制御器及びそれを備えたレクテナ装置
JP7159943B2 (ja) * 2019-03-28 2022-10-25 富士通株式会社 電力変換装置
TWI716988B (zh) * 2019-08-30 2021-01-21 立積電子股份有限公司 對數功率偵測器
CN111370823B (zh) * 2020-03-09 2021-08-10 南京航空航天大学 二进制式带宽可重构的并联短截线带阻滤波器
JPWO2022269860A1 (ko) * 2021-06-24 2022-12-29

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5948110U (ja) * 1982-09-20 1984-03-30 三菱電機株式会社 ２逓倍器
JP2000278887A (ja) * 1999-03-19 2000-10-06 Denso Corp レクテナ装置
JP2012023857A (ja) * 2010-07-14 2012-02-02 Ihi Aerospace Co Ltd レクテナ及びこれを用いた受電システム
JP2014023069A (ja) 2012-07-20 2014-02-03 Univ Of Tokushima マイクロ波整流回路、それを備えたレクテナ回路および非接触コネクタ
JP2018156905A (ja) * 2017-03-21 2018-10-04 矢崎総業株式会社 端子金具

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61156905A (ja) 1984-12-28 1986-07-16 Fujitsu Ltd 周波数逓倍器
US5671132A (en) * 1996-03-13 1997-09-23 Spellman High Voltage Company High voltage bipolar CT scanner power supply
US20110062790A1 (en) * 2009-09-11 2011-03-17 Ammak Kouki System for wirelessly powering three-dimension glasses and wirelessly powered 3d glasses
US8876438B2 (en) * 2010-07-30 2014-11-04 Redi-Rock International, Llc Process for casting concrete wall blocks for use with geogrid
US8797771B1 (en) * 2011-08-31 2014-08-05 Alfred E. Mann Foundation For Scientific Research Capacitor based AC to DC step up converter
EP2812978B1 (en) * 2012-02-09 2018-08-08 Humavox Ltd. Energy harvesting system
JP2014045565A (ja) 2012-08-27 2014-03-13 Mitsubishi Electric Corp 切替形ダイオード及び高周波整流器
GB2517907B (en) * 2013-08-09 2018-04-11 Drayson Tech Europe Ltd RF Energy Harvester
FR3017752B1 (fr) * 2014-02-14 2017-10-13 Inst Mines Telecom Dispositif de conversion d'energie radiofrequence en courant continu et capteur correspondant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5948110U (ja) * 1982-09-20 1984-03-30 三菱電機株式会社 ２逓倍器
JP2000278887A (ja) * 1999-03-19 2000-10-06 Denso Corp レクテナ装置
JP2012023857A (ja) * 2010-07-14 2012-02-02 Ihi Aerospace Co Ltd レクテナ及びこれを用いた受電システム
JP2014023069A (ja) 2012-07-20 2014-02-03 Univ Of Tokushima マイクロ波整流回路、それを備えたレクテナ回路および非接触コネクタ
JP2018156905A (ja) * 2017-03-21 2018-10-04 矢崎総業株式会社 端子金具

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"A High-Efficiency Broadband Rectenna for Ambient Wireless Energy Harvesting",Chaoyun Song, IEEE tran. ANT. and propagation (2011.05.11. 공개) *
"Investigation of Rectenna Array Configurations for Enhanced RF Power Harvesting",Ugur Olgun, IEEE ANT. and Wireless propagation lett. (2011.04.05. 공개) *

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