WO2023073817A1 - 受電アンテナ - Google Patents

Abstract

無線給電に用いられる受電アンテナであって、長方体状の第１の導電板と、前記第１の導電板に対向する第２の導電板と、前記第１の導電板の第１端部と、前記第１端部に対向する前記第２の導電板の第２端部とを接続するフィーダーと、前記第１端部の反対側の第１他端部と、前記第２端部の反対側の第２他端部とを接続する導電性部材と、を備える。

Description

受電アンテナ

　本開示は、ワイヤレス給電による電力を受電するための受電アンテナに関する。

　近年、ワイヤレスによる給電が行われており、各種の電子装置の充電や稼働を実現している。特許文献１及び特許文献２には、ワイヤレス給電を行うための受電アンテナの構成について開示されている。

特開２０１６－０２５５０２号公報 特開２０２０－１８４７１８号公報

　ところで、近年、様々なＩｏＴ機器が開発され利用されており、このようなＩｏＴ機器の多くは、各種のセンサ装置として用いられるものが含まれる。このようなセンサ装置にあっては、長く稼働することが望まれるものの電池による稼働には時間的制限がある。これらのセンサ装置にあっては実際の稼働に必要な電力はそれほど多くなく、ワイヤレス給電により給電される電力でも十分に稼働できる。とはいえ、送信された電力を効率よく受電できるに越したことはなく、効率よく受電できる受電アンテナの開発が望まれる。また、センサ等においては、遠く離れた位置からの送電でも受電できて稼働することが求められる。特許文献１に係る受電アンテナは、送電側が近しい位置に配置される必要があるという問題がある。また、受電アンテナは、様々な機器に搭載されて用いられることから、様々な形状に合わせる必要があるという問題もある。

　そこで、本開示は、ある程度離れた位置にある送電機から送信された電力を効率よく受電でき、そのサイズについてある程度の範囲を許容できる受電アンテナを提供することを目的とする。

　本発明の一態様に係る受電アンテナは、長方体状の第１の導電板と、第１の導電板に対向する第２の導電板と、第１の導電板の第１端部と、第１端部に対向する第２の導電板の第２端部とを接続するフィーダーと、第１端部の反対側の第１他端部と、第２端部の反対側の第２他端部とを接続する導電性部材と、を備える。

　上記受電アンテナにおいて、導電性部材は、第１の導電板の第１他端部と、第２の導電板の第２他端部と、を接続する板状の部材であることとしてもよい。

　上記受電アンテナにおいて、第１の導電板と、第２の導電板と、板状の導電性部材と、は一体成型されていることとしてもよい。

　上記受電アンテナにおいて、第１の導電板と、第２の導電板と、板状の導電性部材とは、１枚の導電板を折り曲げた状態で構成されていることとしてもよい。

　上記受電アンテナにおいて、１枚の導電板を、端部から所定距離内を切り欠いた状態で構成されていることとしてもよい。

　上記受電アンテナにおいて、第１の導電板は、長さ方向において中央部が段状に、第２の導電板に向けて突出しているとともに、第２の導電板は、長さ方向において中央部が段状に、第１の導電板に向けて突出していることとしてもよい。

　上記受電アンテナにおいて、板状の導電板は、端部から所定距離内を切り欠いた状態で構成されていることとしてもよい。

　上記受電アンテナにおいて、第１の導電板と第２の導電板には、スロットが設けられていることとしてもよい。

　上記受電アンテナにおいて、第１の導電板の中央近傍の幅方向の端部から、第２の導電板に向けて、第１の導電板の一部が突出した突出部を備えることとしてもよい。

　上記受電アンテナにおいて、突出部の先端と、第２の導電板との間にはギャップが設けられていることとしてもよい。

　本発明の一態様に係る無線給電に用いられる受電アンテナは、長方体状の第１の導電板と、第１の導電板に対向する第２の導電板と、第１の導電板の第１端部と、第１端部に対向する第２の導電板の第２端部とを接続するフィーダーと、第１端部の反対側の第１他端部と、第２端部の反対側の第２他端部とを接続する導電性部材と、を備えることで効率よく電力を受電し、受電アンテナが接続される装置等に供給することができる。

図１は、本発明に係るアンテナの構成例を示す図である。 図２は、図１に示すアンテナの通信周波数に応じた放射効率の推移を示すグラフである。 図３は、図１に示すアンテナの通信周波数に応じたＳパラメータの推移を示すグラフである。 図４は、図１に示すアンテナの基板サイズを変更した場合の通信周波数に応じた放射効率の推移を示すグラフである。 図５は、図１に示すアンテナとは異なるサイズのアンテナの通信周波数に応じた放射効率の推移を示すグラフである。 図６は、図１に示すアンテナとは異なるサイズのアンテナの通信周波数に応じたＳパラメータの推移を示すグラフである。 図７は、図１に示すアンテナとは異なるサイズのアンテナの通信周波数に応じた各Ｓパラメータの推移を示すグラフである。 図８は、図１に示すアンテナとは異なるサイズのアンテナの通信周波数に応じた垂直方向の各Ｓパラメータの推移を示すグラフである。 図９は、図１に示すアンテナとは異なるサイズのアンテナの通信周波数に応じた放射効率の推移を示すグラフである。 図１０は、アンテナの平面方向のサイズと、放射効率の関係を示すグラフである。 図１１は、図１とは異なる構成のアンテナの構成例を示す図である。 図１２上図は、アンテナの高さを変更した場合の通信周波数に応じた放射効率の推移を示すグラフである。図１２下図は、アンテナの幅を変更した場合の通信周波数に応じた放射効率の推移を示すグラフである。 図１３は、アンテナの高さを変更した場合のアンテナパターン（指向性）を示す図である。 図１４（ａ）～（ｆ）は、各種のアンテナの構成例を示す図である。 図１５は、図１４（ｆ）に示すアンテナと、その一部拡大図である。 図１６は、図１４に示す各アンテナの通信周波数に応じた放射効率の推移を示すグラフである。 図１７は、図１４に示す各アンテナのアンテナパターン（指向性）を示す図である。 図１８は、図１４（ｆ）に示すアンテナが複合アンテナとして機能することを示す図である。 図１９は、図１４（ｆ）に示すアンテナの突出部と第２導電板との間のギャップを変更した場合のアンテナの通信周波数に応じた放射効率を示すグラフである。 図２０は、図１４（ｆ）に示すアンテナの突出部と第２導電板との間のギャップを変更した場合のアンテナのアンテナパターン（指向性）を示す図である。 図２１は、アンテナを球状に構成した場合の構成例を示す図である。 図２２は、図２１に示すアンテナの通信周波数に応じた放射効率を示すグラフである。 図２３は、図２１に示すアンテナのアンテナパターン（指向性）を示す図である。 図２４は、アンテナを柱状に構成した場合の構成例を示す図である。 図２５は、図２４に示すアンテナの通信周波数に応じた放射効率を示すグラフである。 図２６は、図２４に示すアンテナのアンテナパターン（指向性）を示す図である。 図２７は、導電板の一方に受電回路を設けた場合のアンテナの構成例を示す図である。 図２８は、図２７に示すアンテナの通信周波数に応じた放射効率を示すグラフである。 図２９は、図２７に示すアンテナのアンテナパターン（指向性）を示す図である。 図３０は、本実施形態に係るアンテナの一利用形態を示す図である。 図３１は、図３０に示すパッケージの展開斜視図である。

　以下、本実施形態に係るワイヤレス給電（無線給電）に係る受電アンテナについて、図面を参照しながら説明する。

　本実施形態に係るアンテナ１は、図１に示すように、長尺板状の第１導電板１０ａと、長尺板状の第２導電板１０ｂとが互いに対向し、その一端部において、フィーダー１１（整流器）を介して互いに接続されるとともに、導電性部材１０ｃ（ショートピン）により接続されてなる無線給電における受電側の装置に用いられるアンテナである。アンテナ１は、無線給電に係る９２０メガヘルツ帯にて利用されるアンテナであるが、使用する通信帯域は、９２０メガヘルツ帯に限定するものではなく、２．４ギガヘルツ、５．７ギガヘルツであってもよい。本明細書においては使用する通信帯域を９２０メガヘルツ帯として説明する。アンテナ１は、遠距離ワイヤレス給電を行うための受電アンテナであり、様々なIoT機器が動作するための電力を受電して、供給する。そのため、アンテナ１は、様々な機器に搭載あるいは接続される可能性があり、なるべく様々な形状や大きさに対応できることが望ましい。また、アンテナ１にあっては、アンテナはインダクティブであり、フィーダー１１（整流器）をキャパシティブにすることで、損失を有するインピーダンスマッチング回路がなくともマッチングをとることができ、高効率な受電アンテナシステムとして機能する。

　第１導電板１０ａ、１０ｂは、共に、長さＬ１、幅Ｗ１の平板状の薄板である。

　また、導電性部材１０ｃは、図１においては、棒状にした例を示しているが、第１導電板１０ａ、１０ｂを接続できれば棒状に限定するものではなく、板状であってもよい。

　フィーダー１１は、所謂給電線であり、アンテナ１の一端において、第１導電板１０ａと第２導電板１０ｂとを接続するように設けられる。即ち、フィーダー１１は、第１導電板１０ａの端部に接続するとともに、第１導電板１０ａに対向する第２導電板１０ｂの端部に接続する。図１において、導電性部材１０ｃは、フィーダー１１寄りの位置に設けている例を示しているが、この導電性部材１０ｃは、フィーダー１１が設けられている端部とは逆側の端部に設けられていることが好ましい。ここでいう逆側の端部とは、フィーダー１１が接続している第１導電板１０ａと第２導電板１０ｂの端部から見て、第１導電板１０ａ、第２導電板１０ｂの長手方向での反対側の端部のことをいう。以下、この理由について、図２、図３を用いて説明する。

　図２は、導電性部材１０ｃの位置を様々な位置に配した場合のアンテナ１の放射効率を示しており、各周波数における放射効率を示している。図３は、アンテナ１の各周波数におけるＳパラメータの変化を示している。アンテナ１は、ワイヤレス給電における受電アンテナとして用いられるアンテナであり、放射効率は、放射源から放射された電力をどれだけ効率よく電力として受電できるかを示す指標となる。

　図２、図３に示すデータは、アンテナ１において、Ｗ１＝３０ｍｍ、Ｌ１＝６０ｍｍ、Ｈ１＝１０ｍｍとし、導電性部材１０ｃの配置箇所を、アンテナ１の長さ方向の中心からの距離ｄを変化させていったときのデータである。また、距離ｄについては、フィーダー１１に近づく方向を正方向として、ｄ＝－３０、ｄ＝－２３．３３３３、ｄ＝－１６．６６６７、ｄ＝－１０、ｄ＝－３．３３３３、ｄ＝３．３３３３、ｄ＝１０、ｄ＝１６．６６６７とした場合それぞれでシミュレーションを行った結果を示している。ｄ＝０は、アンテナ１の長尺方向における中心位置であり、ｄ＝－３０は、フィーダー１１が設けられている位置とは反対側の第１導電板１０ａ（第２導電板１０ｂ）の端部の位置である。

　図２からは、アンテナ１の放射効率は、９２０メガヘルツ帯においては、導電性部材１０ｃの位置には大きく依存しないことが理解できる。図２は、横軸に通信周波数、縦軸に、放射効率を示している。具体的には、９２０メガヘルツ帯において、ｄ＝－３０とした場合の放射効率は、０．９２４９２２６４であり、ｄ＝－２３．３３３３とした場合の放射効率は、０．９１８４８８３９であり、ｄ＝－１６．６６６７とした場合の放射効率は、０．９０６５３６６４であり、ｄ＝－１０とした場合の放射効率は、０．８９３０２６８８であり、ｄ＝－３．３３３３とした場合の放射効率は、０．８８０１３３６２であり、ｄ＝３．３３３３とした場合の放射効率は、０．８７３００８３であり、ｄ＝１０とした場合の放射効率は、０．８７８７８１３９であり、ｄ＝１６．６６６７とした場合の放射効率は、０．９００７０５９である。このように、いずれの場合も９２０メガヘルツ帯においては、０．８５以上の放射効率は担保できることが理解できる。また、ｄ＝２３．３３３３の場合を除いて、導電性部材１０ｃをフィーダー１１から遠ざけた方が、アンテナ１の放射効率が高いことが理解できる。これらの情報は、出願人らがシミュレーションにより得た値である。これらの値の中で、ｄ＝－３０、即ち、導電性部材１０ｃをフィーダー１１の反対側に設けた場合の放射効率は、シミュレーションした配置の中では比較的高い放射効率を有することが理解できる。図２からすると、導電性部材１０ｃは、フィーダー１１が設けられている第１導電板１０ａ及び第２導電板１０ｂの端部とは、長尺方向において、反対側の端部で、第１導電板１０ａと第２導電板１０ｂとを接続するように設けられることが好ましい。

　図３は、導電性部材１０ｃの中央からの配置位置に応じた周波数帯域ごとの、アンテナ１のＳパラメータ、より厳密にはＳ１１パラメータの推移を示しているグラフである。図３ｂのグラフでは、横軸に通信周波数を示し、縦軸には、デシベル値を示している。Ｓ１１は、アンテナ１に対する入力反射係数であり、反射は少ない方が、効率がよいといえることから、デシベル値としては低い方が好ましいと言える。したがって、図３において、給電に用いる９２０メガヘルツ帯においては、ｄ＝－３０とすることが好ましいと言える。また、導電性部材１０ｃをフィーダー１１に近づけるとＳパラメータが９２０メガヘルツ帯において落ち込むことから、導電性部材１０ｃは、フィーダー１１からなるべく遠ざける位置とすることが好ましいことが理解できる。

　なお、図３において、導電性部材１０ｃの各配置位置に応じた９２０メガヘルツ帯のＳパラメータの値は、ｄ＝－３０、即ち、導電性部材１０ｃをフィーダー１１から最も遠ざけた位置に配置した場合のＳ１１パラメータ（単にＳ１１とのみ記載することもある）は、－０．１１５９８８９８である。同様に、ｄ＝－２３．３３３３の場合に、Ｓ１１＝－０．１２１２４５５３、ｄ＝－１６．６６６７の場合に、Ｓ１１＝－０．１３１２１９３８、ｄ＝－１０の場合に、Ｓ１１＝－０．１４７９４４６６、ｄ＝－３．３３３３の場合に、Ｓ１１＝－０．１７４８４５７１、ｄ＝３．３３３３の場合に、Ｓ１１＝－０．２１９６９５２１、ｄ＝１０の場合に、Ｓ１１＝－０．３０２９１５、ｄ＝１６．６６６７の場合に、Ｓ１１＝－０．５０７５０５５９であるとの情報を、出願人らは、シミュレーションにより取得した。この値からすると、ｄ＝１６．６６６７とした方が、反射率からするとアンテナ１にとって好ましいことが理解できるものの、前述の通り、アンテナパターン（アンテナの指向性）において、導電性部材１０ｃをフィーダー１１から離れた位置に配置した方が無指向性に近づくため、受電アンテナとして、送電機に対してどの位置に置いたとしても受電できることが望ましいことを考慮すると、アンテナパターンは無指向性であるに越したことはなく、放射効率と相まって、ｄ＝－３０、即ち、導電性部材１０ｃが、フィーダー１１が設けられている第１導電板１０ａと第２導電板１０ｂの端部とは、長尺方向における反対側の端部において、第１導電板１０ａと第２導電板１０ｂとを接続するように設けられることが好ましい。

　以上、図２、図３に示すパラメータ並びにアンテナパターン、アンテナ１の使用場面から考慮すると、導電性部材１０ｃは、フィーダー１１とは、第１導電板１０ａと第２導電板１０ｂの長さ方向の反対側の端部で第１導電板１０ａと第２導電板１０ｂとを接続するようにアンテナ１を構成することが好ましい。したがって、アンテナ１は、第１導電板１０ａと、第１導電板１０ａに対向する第２導電板１０ｂが、所定の距離を離して、一方の端部でフィーダー１１により接続し、他方の端部で導電性部材１０ｃにより接続する構成とするのが好ましいと言える。

　図４は、アンテナ１において、Ｗ１とＬ１との組み合わせをそれぞれ、（Ｗ１，Ｌ１）＝（３０ｍｍ，６０ｍｍ）、（Ｗ１，Ｌ１）＝（６０ｍｍ，１２０ｍｍ）、（Ｗ１，Ｌ１）＝（１２０ｍｍ，２４０ｍｍ）とした場合の、アンテナ１のＳパラメータの変化を示している。なお、図４の例は、電力の送電元から、アンテナ１までの距離を１ｍとして測定したものである。

　図４に示すように、給電に用いる周波数として、９２０メガヘルツ帯において、最も良好なＳパラメータを示した（最も高い受信レベル（デシベル値）を示した）のは、（Ｗ１，Ｌ１）＝（３０ｍｍ，６０ｍｍ）とした場合であり、次点が（Ｗ１，Ｌ１）＝（１２０ｍｍ，２４０ｍｍ）とした場合であり、最も低かったのは、（Ｗ１，Ｌ１）＝（６０ｍｍ，１２０ｍｍ）とした場合であった。しかし、その数値は、実質的には大きな差異はなく、いずれの場合も実用に耐える値であるといえる。そのことから、実際の電力を要する何らかの装置において、アンテナ１が占める割合は、なるべく小さい方がよいこと、受信精度が最も高いことを考慮すると、図４に示す３種類の導電板（第１導電板１０ａ，第２導電板１０ｂ）の中では、その大きさを、（Ｗ１，Ｌ１）＝（３０ｍｍ，６０ｍｍ）とすることが好ましいといえる。

　図２、図３においては、導電性部材１０ｃの配置位置を変更した場合、並びに、第１導電板１０ａ、第２導電板１０ｂのサイズを変更した場合の性能比較を行った。ここから、図５、図６を用いて、図２、図３の場合と比較して、第１導電板１０ａ、第２導電板１０ｂのサイズを異ならせた上で、導電性部材１０ｃの配置位置を変更した場合のアンテナ性能について検討する。即ち、形状は、図１と同じで、Ｗ１＝１５ｍｍ、Ｌ１＝４０ｍｍ、Ｈ１＝１０ｍｍとした場合のアンテナにおいて、導電性部材１０ｃの接続位置を変更した場合のアンテナ性能について説明する。つまり、図５、図６における性能を示すアンテナは、図２、図３において特性を示したアンテナよりも、第１導電板１０ａ、第２導電板１０ｂの面積が小さいアンテナの特性について説明する。また、導電性部材１０ｃの配置位置としては、第１導電板１０ａ、第２導電板１０ｂの中心位置からの距離をｄとし、フィーダー１１に近づく方向をプラスとして、ｄ＝－２０、ｄ＝－１３．３３３３、ｄ＝－６．６６６７、ｄ＝０、ｄ＝６．６６６７、ｄ＝１３．３３３３とした場合の、性能について示すこととする。

　図５は、図１に示すアンテナとは異なるサイズのアンテナの通信周波数に応じた放射効率の推移を示すグラフである。図５に示すように、９２０メガヘルツ帯においては、ｄ＝－２０とした場合に最も放射効率が高く、導電性部材１０ｃの位置が、フィーダー１１に近づくほど、落ちていることがわかる。より具体的には、ｄ＝－２０とした場合の放射効率は、０．８２０４１５３４であり、ｄ＝－１３．３３３３とした場合の放射効率は、０．７８１６１０９７であり、ｄ＝－６．６６６７とした場合の放射効率は、０．７１８４６７０５であり、ｄ＝０とした場合の放射効率は、０．６３１８８０９であり、ｄ＝６．６６６７とした場合の放射効率は、０．５２８３９６３４であり、ｄ＝１３．３３３３とした場合の放射効率は、０．４３９１４５１９である。これらの値からも、ｄ＝－２０、即ち、導電性部材１０ｃをフィーダー１１の反対側に設けた場合の放射効率は、シミュレーションした配置の中では最も高い放射効率を有することが理解できる。その一方で、Ｌ１＝４０ｍｍ、Ｗ１＝１５ｍｍとした場合、Ｌ１＝６０ｍｍ、Ｗ１＝３０ｍｍとした場合に比して、放射効率の面では劣ることが理解できるものの、Ｌ１＝４０、Ｗ１＝１５ｍｍとした場合でも、無線給電を実行するにあたって問題ない程度の放射効率を発揮することが理解できる。

　図６は、Ｌ１＝４０ｍｍ、Ｗ１＝１５ｍｍとしたアンテナ１の通信周波数に応じたＳパラメータの推移を示すグラフである。図７によれば、９２０メガヘルツ帯においては、Ｓパラメータに差異はほとんどないといえ、導電性部材１０ｃの配置位置による変動はないことが理解できる。より具体的には、ｄ＝－２０とした場合のＳパラメータは、－０．０２３１５２８６７であり、ｄ＝－１３．３３３３とした場合のＳパラメータは、－０．０２５０１１７９２であり、ｄ＝－６．６６６７とした場合のＳパラメータは、－０．０２５７８４８２４であり、ｄ＝０とした場合のＳパラメータは、－０．０２０４２０９１８であり、ｄ＝６．６６６７とした場合のＳパラメータは、－０．０２０８７００５８であり、ｄ＝１３．３３３３とした場合のＳパラメータは、－０．０２１０２６１５２であり、これらの値からも差違がないことが理解できる。

　図６のグラフに示すＳパラメータは、５０Ωに対する反射損を示している。Ｓパラメータは、基本的に使用する周波数帯で、デシベル値において低い値を示す方が反射率が低いことを意味し、好ましいとされる。図６のグラフからすると、この場合のアンテナは、導電性部材１０ｃがどの位置に配されていても、９２０メガヘルツ帯においては、50Ωに対する反射損に対してはあまり好ましくないことが理解できる。

　図７は、図１に示すアンテナのサイズをＷ１＝１５ｍｍ、Ｌ１＝４０ｍｍとしたアンテナの通信周波数に応じた各Ｓパラメータの推移であって、送電側との間の距離を１ｍとした場合の推移を示すグラフである。また、図８は、同アンテナの通信周波数に応じた垂直方向の各Ｓパラメータの推移であって、送電側との間の距離を１ｍとした場合の推移を示すグラフである。

　図７において、９２０メガヘルツ帯における（Ｓ１，１、Ｓ１，２、Ｓ２，１、Ｓ２，２）はそれぞれ、（－４６．７０３１１、－２１．２７１５２４、－２１．１６４３９９、－４２．５４８００９）を示した。また、図８において、９２０メガヘルツ帯における（Ｓ１，１、Ｓ１，２、Ｓ２，１、Ｓ２，２）はそれぞれ、（－６７．６５５７７１、－５８．３９１２１２、－６４．４４２０４７、－８７．９３８０２３）を示した。いずれの場合であっても、アンテナ１は、９２０メガヘルツ帯において、マッチングされた条件下においてはアンテナ１のＳパラメータ（Ｓ１，１）は大きなマイナスのデシベル値を示し、Ｓ２１（伝送特性）は改善され、１ｍの距離において問題なく給電できることを示している。

　図９は、Ｗ１＝２０ｍｍ、Ｌ１＝５０ｍｍ、Ｈ１＝１０ｍｍとした場合のアンテナ１の津伸周波数毎の放射効率を示すグラフである。また、導電性部材１０ｃの配置位置としては、第１導電板１０ａ、第２導電板１０ｂの長手方向の中心位置からの距離をｄとし、フィーダー１１に近づく方向をプラスとして、ｄ＝－２５、ｄ＝－１９．４４４４、ｄ＝－１３．８８８９、ｄ＝－８．３３３３、ｄ＝－２．７７７８、ｄ＝２．７７７８、ｄ＝８．３３３３、ｄ＝１３．８８８９、ｄ＝１９．４４４４とした場合の、性能について示すこととする。

　図９に示すように、Ｗ１＝２０ｍｍ、Ｌ１＝５０ｍｍとした場合においても、ｄ＝－２５、即ち、導電性部材１０ｃを、フィーダー１１が設けられている第１導電板１０ａ、第２導電板１０ｂの端部とは、長手方向において、反対側の端部に設けられている場合が、９２０メガヘルツ帯において、最も放射効率が高く、基本的には、導電性部材１０ｃがフィーダー１１に近づけば近づくほど放射効率が低下することが理解できる。より具体的には、ｄ＝－２５とした場合の放射効率は、０．８８３３４６８８であり、ｄ＝－１９．４４４４とした場合の放射効率は、０．８７００４８８５であり、ｄ＝－１３．８８８９とした場合の放射効率は、０．８４６９５０７３であり、ｄ＝－８．３３３３とした場合の放射効率は、０．８１７９６３９２であり、ｄ＝－２．７７７８とした場合の放射効率は、０．７８３０２７６９であり、ｄ＝２．７７７８とした場合の放射効率は、０．７４５２５８３５であり、ｄ＝８．３３３３とした場合の放射効率は、０．７１３９９８７であり、ｄ＝１３．８８８９とした場合の放射効率は、０．７０４１３１０４であり、ｄ＝１９．４４４４とした場合の放射効率は、０．７１８５３２３８である。即ち、Ｗ１＝２０ｍｍ、Ｌ１＝５０ｍｍとした場合においても、導電性部材１０ｃの配置位置を、フィーダー１１から遠ざけるほど、アンテナ１としての放射効率は向上することが理解できる。また、Ｗ１＝２０ｍｍ、Ｌ１＝５０ｍｍとした場合においても導電性部材１０ｃをどこに配置したとしても、９２０メガヘルツ帯においては、０．７以上の放射効率を示すことから、無線給電において、十分な性能を発揮するといえる。

　図２～図９からすると、図１０に示すように、Ｗ１＝３０ｍｍ、Ｌ１＝６０ｍｍとしたアンテナと、Ｗ１＝２０ｍｍ、Ｌ１＝５０ｍｍとしたアンテナと、Ｗ１＝１５ｍｍ、Ｌ１＝４０ｍｍとしたアンテナと、では、前者の方が放射効率は高いと言える。その一方で、アンテナ面積を広くしていく過程において、Ｗ１＝１５ｍｍ、Ｌ１＝４０ｍｍとした辺りから、アンテナの放射効率が横ばい傾向を示すようになっており、それらの間に大きな性能差はあまりないともいえる。事実、Ｗ１＝１５ｍｍ、Ｌ１＝４０ｍｍとした場合でも無線給電における受電アンテナとして十分な性能を発揮する。その一方で、アンテナを搭載する対象を比較的小型なＩｏＴ機器であることを想定した場合には、アンテナとしてのサイズが小さい方がＩｏＴ機器としては望ましいと言えるため、アンテナ１のサイズを１５×４０ｍｍと小さくした方が好ましいと言えるが、いずれのサイズであっても、本発明に係るアンテナ１は、無線給電における受電アンテナとして一定以上の性能を発揮するといえる。

　図１１は、図１とは異なる構成のアンテナの構成例を示す図である。図１１に示すアンテナ１Ａは、アンテナ１における導電性部材１０ｃを１枚の導電板として構成した例を示している。即ち、アンテナ１Ａは、第１導電板１０ａと第２導電板１０ｂとが、その一端において、フィーダー１１により接続され、他端において、導電性の板である導電板１０ｃにより接続している例を示している。第１導電板１０ａと第２導電板１０ｂと導電板１０ｃとは、それぞれ個別の板により形成されて、互いに通電可能に接続されるように構成してもよいし、一枚の導電板を折り曲げることで、第１導電板１０ａ～１０ｃを構成するようにしてもよい。

　図１２上図は、アンテナの高さを変更した場合の通信周波数に応じた放射効率の推移を示すグラフである。図１２下図は、アンテナの幅を変更した場合の通信周波数に応じた放射効率の推移を示すグラフである。

　図１２上図は、第１導電板１０ａ、１０ｂの長さと幅を固定（例えば、Ｌ２＝６０ｍｍ、Ｗ２＝３０ｍｍ）し、Ｈ２を変動させていった場合のアンテナ１Ａの放射効率の推移を示している。図１２上図に示されるように、アンテナ１Ａにおいて高さＨ２を長くしていくほど放射効率が高くなっていることが理解できる。ただ、図１２上図に示されるように、高さＨ２が５ｍｍを超えたあたりから、放射効率は横ばいになっていっており、１０ｍｍ付近では大きな放射効率の向上は望めないことも理解できる。アンテナ１Ａとしては、小型の装置にも搭載することを考慮すると、可能であればそのサイズは小さいことが望ましいと言える。そのため、サイズと放射効率との双方を考慮すると、高さＨ２は、５～１０ｍｍ程度にするのがよいと言える。なお、この点は、図１のアンテナ１における高さＨ１についても同様のことが言える。

　図１２下図は、第１導電板１０ａ、１０ｂの長さと高さを固定（例えば、Ｌ２＝６０ｍｍ、Ｈ２＝８ｍｍ）し、Ｗ２を変動させていった場合のアンテナ１Ａの放射効率の推移を示している。図１２下図に示されるように、アンテナ１Ａにおいて幅Ｗ２を長くしていくほど放射効率が高くなっていることが理解できる。ただ、幅についても高さと同様に、ある一定以上の長さから放射効率の向上率が低下することが図１２下図から理解できる。具体的には、幅Ｗ２の長さが、１０ｍｍを超えた当たりから、放射効率は横ばいになっていっている。したがって、サイズと放射効率との双方を考慮すると、幅Ｗ２は、１０～３０ｍｍ程度にするのがよいと言えるが、アンテナ１Ａを搭載したい装置のサイズによって制限されてよい。

　図１３は、アンテナの高さを変更した場合のアンテナパターン（指向性）を示す図である。本実施形態においては、アンテナ１の中心を原点とし、第１導電板１０ａ、第２導電板１０ｂと平行で原点を通る面をＸＹ平面とし、アンテナ１の短尺方向（図１のＷ１方向）をＸ軸とし、アンテナ１の長尺方向（図１のＬ１方向）をＹ軸とし、それらのＸ軸とＹ軸に対して垂直な軸をＺ軸とし、Ｚ軸のＸＹ平面に対する角度をＴｈｅｔａ（θ）、Ｚ軸回りの方位角をＰｈｉ（Φ）としたときに、ＴｈｅｔａとＰｈｉの角度で示される方向から見た場合のアンテナパターンを示すものとする。図１３に示すアンテナパターンは、アンテナ１Ａを正面から見た（フィーダー１１を右に、導電性部材１０ｃを左に、第１導電板１０ａを上、第２導電板１０ｂを下とした場合の正面図）場合におけるアンテナ１を中心としたアンテナパターンを示している。つまり、Ｔｈｅｔａ＝９０°、Ｐｈｉ＝０°とした場合のアンテナパターンであり、ＹＺ平面におけるアンテナパターンを示している。アンテナ１Ａは、ワイヤレス給電における受電アンテナとして利用される関係上、また、アンテナ１Ａを搭載するセンサ等の装置がどこに配置されるか推定できない以上、アンテナ１Ａの指向性はなるべく均一になっていることが、望ましい。図１３には、アンテナ１Ａの第１導電板１０ａ、１０ｂの面積を固定し、高さＨ１を、２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍとした場合のアンテナパターン（指向性）を示している。

　図１３に示されるように、高さＨ２が２ｍｍの場合に、０度及び１８０度においてアンテナパターンに大きく凹みがあるといえる。そして、高さＨ２を高くしていくごとに、その凹みが少なくなり、Ｈ２＝１０ｍｍの場合には、凹みは少なくアンテナパターンが円に近くなる（無指向性に近くなる）ことから、これらの高さの中では、Ｈ２＝１０ｍｍとすることが、受電アンテナとして好ましいということが理解できる。Ｈ２は、高ければ高いほど良いというものではなく、また、アンテナ１Ａを搭載する装置の積載量にも依存するとともに、Ｈ２を高くしていった際に、アンテナパターンが歪まない高さとすることが好ましい。

　以上の図２～図１３に示す内容から、図１に示す長尺板状の第１導電板１０ａと第２導電板１０ｂとが互いに対向してフィーダー１１により一端部が接続され、更に、導電性部材１０ｃとで接続されるアンテナ１において、第１導電板１０ａと第２導電板１０ｂとの間の距離、即ち、アンテナ１の高さは、１０ｍｍ程度とすることが好ましく、導電性部材１０ｃは、フィーダー１１からなるべく離れた位置、即ち、フィーダー１１が配置されている端部とは反対側の他端部において第１導電板１０ａと第２導電板１０ｂとを接続することが好ましいと言える。また、第１導電板１０ａ、第２導電板１０ｂのサイズとしても、上述した各種のサイズの中では、１５ｍｍ×４０ｍｍを中心とする範囲とすることが好ましいといえるが、いずれのサイズのアンテナであっても、図１、図１１に示す形状でアンテナ長が９２０メガヘルツの１／２に近ければ、十分に受電アンテナとして機能する。

　図１４（ａ）～（ｆ）は、本発明に係るアンテナの種々のバリエーションを示しており、各種のアンテナの構成例を示している。図１４（ａ）～（ｆ）においては符号としては示していないが、図１１に示したようにベースとしましては、第１導電板１０ａと、第２導電板１０ｂと、導電板１０ｃがコの字型に配され、第１導電板１０ａと導電板１０ｃとの端部がフィーダー１１により接続される構成になっているという認識のもと、以降の説明を行う。

　図１４（ａ）に示すアンテナ１ａは、図１１に示したアンテナ１Ａと同一である。図１４には、他の態様と比較するために示している。

　図１４（ｂ）に示すアンテナ１ｂは、アンテナ１ａの変形例である。図１４（ｂ）に示すアンテナ１ｂは、アンテナ１ａの第１導電板１０ａの中央部において第２導電板１０ｂの方に突出する凸部が設けられるとともに、第２導電板１０ｂの中央部において第１導電板１０ａの方に突出する凸部が設けられた形状をしている。即ち、アンテナ１ｂは、第１導電板１０ａと、第１導電板１０ａに対向する第２導電板１０ｂと、導電板１０ｃと、フィーダー１１と、を備え、導電板１０ｃは、第１導電板１０ａの一端と、第２導電板１０ｂの第１導電板１０ａの一端に対向する一端とを接続し、フィーダー１１は、第１導電板１０ａの他端と、第２導電板１０ｂの第１導電板１０ａの他端に対向する他端とを接続して成る。

　図１４（ｃ）に示すアンテナ１ｃは、アンテナ１ａの他の変形例である。図１４（ｃ）に示すように、アンテナ１ａの第１導電板１０ａ～１０ｃの外縁部を残した形状をしている。換言すると、アンテナ１ｃは、第１導電板１０ａ～１０ｃを１枚の導電板で形成して、各辺の端部から所定距離だけ内側を切り欠いた状態の導電板を、図１４（ｃ）に示す状態になるように折り曲げて端部をフィーダー１１で接続している構成を有する。コの字型の第１導電板１０ａと、第１導電板１０ａに対向するコの字型の第２導電板１０ｂと、枠状の導電板１０ｃと、フィーダー１１と、を備え、導電板１０ｃは、第１導電板１０ａの一端と、第２導電板１０ｂの第１導電板１０ａの一端に対向する一端とを接続し、フィーダー１１は、第１導電板１０ａの他端と、第２導電板１０ｂの第１導電板１０ａの他端に対向する他端とを接続して成る。

　図１４（ｄ）に示すアンテナ１ｄは、アンテナ１ａにおいて、導電板１０ｃの内部を切り欠いて、枠状にしたアンテナである。即ち、アンテナ１ｄは、第１導電板１０ａと、第１導電板１０ａに対向する第２導電板１０ｂと、枠状の導電板１０ｃと、フィーダー１１と、を備え、導電板１０ｃは、第１導電板１０ａの一端と、第２導電板１０ｂの第１導電板１０ａの一端に対向する一端とを接続し、フィーダー１１は、第１導電板１０ａの他端と、第２導電板１０ｂの第１導電板１０ａの他端に対向する他端とを接続して成る。

　図１４（ｅ）に示すアンテナ１ｅは、アンテナ１ｄに対して、更に、第１導電板１０ａ及び第２導電板１０ｂにスロットを設けた構成になっている。即ち、アンテナ１ｅは、長手方向に延伸するスロットが設けられた第１導電板１０ａと、長手方向に延伸するスロットが設けられた第２導電板１０ｂと、が互いに対向し、一方の端部でフィーダー１１により接続され、他方の端部で板状の導電性部材１０ｃとにより接続されて成る。

　図１４（ｆ）に示すアンテナ１ｆは、アンテナ１ｅに対して、更に、第１導電板１０ａの長手方向中央付近で、Ｗ２方向の両端から、第２導電板１０ｂに向けて突出部１０ｄを有する構成を有する。即ち、アンテナ１ｆは、長手方向に延伸するスロットが設けられた第２導電板１０ｂと、長手方向に延伸するスロットが設けられるとともに、長手方向中央付近の幅方向の端部において垂直に延伸する突出部１０ｄを有する第１導電板１０ａとが互いに対向し、一方の端部でフィーダー１１により接続され、他方の端部で板状の導電性部材１０ｃとにより接続されて成る。

　図１５は、図１４（ｆ）に示すアンテナ１ｆと、その一部拡大図である。図１５の一部拡大図に示されるように、第１導電板１０ａの幅（Ｗ）方向の端部であって、長さ（Ｌ）方向の中央近傍から突出する突出部１０ｄは、第２導電板１０ｂに向けて第１導電板１０ａから延伸しているものの、第２導電板１０ｂには接続しない。即ち、第２導電板１０ｂと突出部１０ｄとの間には所定のギャップが設けられている。このギャップの長さによってもアンテナ１ｆの性能が変動する。この点については、図１９を用いて後述する。

　以下、図１４に示した各アンテナについて、それらの性能比較を行うことでアンテナ１として望ましい形状について検討する。

　図１６は、図１４に示す各アンテナの通信周波数に応じた放射効率の推移を示すグラフである。図１６に示すように、９２０メガヘルツ帯においては、アンテナ１ｆ、アンテナ１ａ、アンテナ１ｄ、アンテナ１ｂ、アンテナ１ｅ、アンテナ１ｃの順に、高い放射効率を示している。より具体的には、アンテナ１ｆの９２０メガヘルツ帯における放射効率は、０．９９０１００６８、アンテナ１ａの９２０メガヘルツ帯における放射効率は、０．９３００２３５６、アンテナ１ｄの９２０メガヘルツ帯における放射効率は、０．９０７０９８８９、アンテナ１ｂの９２０メガヘルツ帯における放射効率は、０．９０５３２４２６、アンテナ１ｅの９２０メガヘルツ帯における放射効率は、０．９０４７５９５９、アンテナ１ｃの９２０メガヘルツ帯における放射効率は、０．７９９２８９０６であることがシミュレーションにより得られた。このことから、９２０メガヘルツ帯に最も適したアンテナは、放射効率からすると、アンテナ１ｆの形状であるということになるが、いずれの形状であっても、０．７以上の放射効率を有することから、受電アンテナとしての要件は満たすと言える。

　図１７は、図１４に示す各アンテナのアンテナパターン（指向性）を示す図である。

　図１７の右側のアンテナパターンは、図１４に示す各アンテナを、天面（第１導電板１０ａ側）から見て、上端にフィーダー１１が位置するようにして測定したアンテナパターンを示している。即ち、θ＝９０°としたときのＸＹ平面上のアンテナパターンを示している。天面から見たアンテナパターンは、図１４に示す各アンテナのいずれの場合もほぼ真円に近い円を描くことがシミュレーションによりわかった。したがって、天面から見たアンテナパターンについては、いずれのアンテナにも大きな差異はないと言える。

　一方で、図１７の左側のアンテナパターンは、図１４に示す各アンテナを、導電性部材１０ｃ側から見た場合のアンテナパターンを示している。即ち、Φ＝９０°としたときのＸＺ平面上のアンテナパターンを示している。図１７に示すアンテナパターンでは、いずれのアンテナパターンも９０度方向に長軸半径、０度、１８０度方向に短軸半径を有する楕円状になっている。そして、アンテナ１ｆのアンテナパターンの短軸半径が最も長く、アンテナ１ｆが描くアンテナパターンが最も円に近いことになる。アンテナパターンの短軸半径は、図示するように、アンテナ１ｆに次いで、アンテナ１ｅ、アンテナ１ｃ、アンテナ１ａ、アンテナ１ｂの順に短くなっている。図１４に示すアンテナは上述の通りワイヤレス給電における受電アンテナとして用いられることを想定しており、一例として、ＩｏＴ機器としての小型センサ等への搭載が想定されている。この場合、ＩｏＴ機器は、どこに設置されるかわかっていない以上、アンテナパターンとしては、いずれの方向からの電波であっても受信して受電できるようになっていることが好ましいことから、アンテナ１ａ～アンテナ１ｆに示すアンテナの中では、アンテナパターンとしては、アンテナ１ｆが最も好ましいということになる。

　図１６、図１７からすると、図１４に示すアンテナ群の中では、アンテナ１ｆの形状が、ワイヤレス給電に用いる受電アンテナとして最も適していると推察される。アンテナ１ｆが高い適性を示した理由について図１８を用いて説明する。

　図１８は、図１４（ｆ）に示すアンテナが複合アンテナとして機能することを示す図である。図１６、１７からすると、アンテナ１ｆが受電アンテナとして効率がよいと考えられるが、これは、アンテナ１ｆが、図１８に示すように複合アンテナとして機能していると推察されるためである。

　図１８に示すように、アンテナ１ｆは、二つのループアンテナ、二つのスロットアンテナ、三つのダイポールアンテナとして機能していると推定される。即ち、アンテナ１ｆは、導電性部材１０ｃの枠の周囲から成るループアンテナ１８ｇ、第１導電板１０ａ－導電性部材１０ｃ－第２導電板１０ｂ－フィーダー１１の端部により形成されるループアンテナ１８ｆ、第１導電板１０ａに設けられているスロットにより形成されるスロットアンテナ１８ｄ、第２導電板１０ｂに設けられているスロットにより形成されるスロットアンテナ１８ｅ、フィーダー１１－第１導電板１０ａの中央まで－突出部１０ｄからなるダイポールアンテナ１８ａ、１８ｃ、第１導電板１０ａ－フィーダー１１からなるダイポールアンテナ１８ｂの６種類のアンテナとして機能する部位を有する複合アンテナとして見做すことができ、その結果、優れたアンテナ性能を示すこととなった。

　図１９は、図１４（ｆ）に示すアンテナの突出部１０ｄと第２導電板１０ｂとの間のギャップを変更した場合のアンテナの通信周波数に応じた放射効率を示すグラフである。図１９に示すグラフは、横軸に周波数を、縦軸にデシベル値をとっており、デシベル値が低い方が、効率が低いことになる。

　図１９には、突出部１０ｄと第２導電板１０ｂとの間の距離（ギャップ）が、０～２．４８ｍｍの範囲でギャップを変更した場合の放射効率を示している。図１９に示すように、ギャップがない場合（０ｍｍの場合）と、それ以外の場合とで、放射効率は異なり、ギャップがない構成の場合、ギャップがある構成に比して、放射効率が大きく劣ることが理解できる。より具体的には、ギャップが０ｍｍ以外の場合であれば、いずれのギャップであっても、放射効率は９０％付近を示した。このことから、アンテナ１ｆにおいては、第１導電板１０ａからの突出部と、第２導電板１０ｂとの間には、ギャップを設けた方がよいことになる。

　図２０は、図１４（ｆ）に示すアンテナの突出部と第２導電板との間のギャップを変更した場合のアンテナのアンテナパターン（指向性）を示す図である。図２０においては、ギャップを、０．０２ｍｍ、０．１３ｍｍ、０．２ｍｍ、０．６ｍｍとした場合のアンテナパターンの例を示している。図２０の左側は、アンテナ１ｆを天面側から見た場合であってアンテナ１ｆの長尺方向を図面左右方向とした場合のアンテナパターンであり、図２０の右側は、アンテナ１ｆを端部、即ち、フィーダー１１の方から見た場合のアンテナパターンを示している。即ち、図２０の左側は、Φ＝０°としたときのＹＺ平面上のアンテナパターンを示している。また、図２０の右側は、Φ＝９０°としたときのＸＺ平面上のアンテナパターンを示している。

　図２０に示すように、ギャップを０．１３ｍｍとした場合が最も円に近いアンテナパターンを形成することなり、次いで、ギャップを０．０２ｍｍ、０．６ｍｍ、０．２ｍｍの順に、アンテナパターンが小さく、楕円に近い形状となることがシミュレーションによりわかった。前述の通り、本実施形態に係るアンテナは、ワイヤレス給電における受電アンテナとして用いられ、どこに設置されるか製作段階ではわからないことから、アンテナパターンは、なるべく広範囲の無指向性のアンテナパターンを形成することが望ましい。

　そうすると、図２０に示されるように、（ｉ）アンテナパターンが最も真円に近いこと、（ｉｉ）放射効率が最もよかったギャップが２．４８ｍｍの場合に比して、ギャップをより狭くした場合でもの放射効率が大きく劣るものではないこと、（ｉｉｉ）放射効率が最もよかったギャップが０．６ｍｍの場合のアンテナパターンが、ギャップがより狭い０．１３ｍｍや０．０２ｍｍの場合のアンテナパターンよりも大きく劣ること（アンテナパターンが楕円になっていること）、を考慮すると、以上、図１９、図２０から、アンテナ１ｆの場合、突出部と第２導電板１０ｂとの間にはギャップを設けた方がよく、そのギャップの距離はアンテナ１ｆが形成するアンテナパターンが無指向性に近くなるように、なるべく短い方がよいといえる。

　図２１は、アンテナを球状に構成した場合の構成例を示す図である。より、具体的には、図２１に示すアンテナは、図１４（ｆ）に示すアンテナ１ｆを曲面状（図示では球状）に構成した場合の例を示している。図２１に示すように、アンテナ１ｇは、スロットが設けられた第１導電板１０ａと、スロットが設けられた第２導電板１０ｂとを、内部を切り欠いた枠状の導電性部材１０ｃにより一方の端部を接続し、フィーダー１１により他方の端部を接続してなる。第１導電板１０ａ、第２導電板１０ｂ、導電性部材１０ｃは、図示するように、全体で球状に湾曲させている。また、第１導電板１０ａの中程から、第２導電板１０ｂに向けて突出する板状の突出部を設けており、この突出部は図示の通り、第２導電板１０ｂには接触しない。

　図２２は、図２１に示すアンテナの通信周波数に応じた放射効率を示すグラフである。

　図２２に示されるように、図２１に示す形状のアンテナ１ｇは、９２０メガヘルツ帯において、０．９５７５１０３３と、高い放射効率を示しており、受電アンテナとして十分な性能を示すことが理解できる。

　図２３は、図２１に示すアンテナのアンテナパターン（指向性）を示す図である。図２３の左図は、アンテナ１ｇを天面方向、即ち、図２１に示す矢印２１Ａの方から見た場合のアンテナパターンを示す図であり、図２３の中央図は、アンテナ１ｇを側面方向、即ち、図２１に示す矢印２１Ｂの方から見た場合のアンテナパターンを示す図であり、図２３の右図は、アンテナ１ｇを正面方向、即ち、図２１に示す矢印２１Ｃの方から見た場合のアンテナパターンを示す図である。換言すると、図２３の左側は、Φ＝０°としたときのＸＹ平面上のアンテナパターンを示しており、図２３の中央は、θ＝９０°としたときのＸＺ平面上のアンテナパターンを示しており、また、図２３の右側は、Φ＝９０°としたときのＹＺ平面上のアンテナパターンを示している。

　図２３に示されるように、アンテナ１ｇのアンテナパターンは、図２３の左図及び右図では多少楕円状になっているもののほぼ真円に近い形状をしており、中央図は、ほぼ真円に等しい形状をしていることが理解でき、無指向性のアンテナとして、ほぼ理想的な形状のアンテナパターンを有していることが理解できる。

　従って、アンテナ１ｆを、図２１に示すように湾曲させて構成したアンテナ１ｇも、受電アンテナとして使用できることがわかった。

　図２４は、アンテナを柱状（環状）に構成した場合の構成例を示す図である。より、具体的には、図２１に示すアンテナは、図１４（ｆ）に示すアンテナ１ｆを柱状に構成した場合の例を示している。図２４に示すように、アンテナ１ｈは、アンテナ１ｆを長手方向に湾曲させて柱状に構成した例を示しており、スロットが設けられ、長尺方向に湾曲させた長尺板状の第１導電板１０ａと、スロットが設けられ長尺方向に湾曲させた長尺板状の第２導電板１０ｂと、が、それぞれ一方の端部で内部を切り欠いた枠状で湾曲させた導電性部材１０ｃにより接続され、他端でフィーダー１１により接続された構成を成す。

　図２５は、図２４に示すアンテナ１ｈの通信周波数に応じた放射効率を示すグラフである。図２５に示されるように、図２４に示す形状のアンテナ１ｈは、９２０メガヘルツ帯において、０．９５７６１５５１と高い放射効率を示しており、受電アンテナとして十分に高い性能を示すことが理解できる。

　図２６は、図２４に示すアンテナ１ｈのアンテナパターン（指向性）を示す図である。図２６の左図は、アンテナ１ｈを矢印２４Ａの方から見た場合のアンテナパターンを示しており、図２６の中央図は、アンテナ１ｈを矢印２４Ｂの方から見た場合のアンテナパターンを示しており、図２６の右図は、アンテナ１ｈを矢印２４Ｃの方から見た場合のアンテナパターンを示している。換言すると、図２６の左側は、Φ＝９０°としたときのＹＺ平面上のアンテナパターンを示しており、図２６の中央は、Φ＝０°としたときのＸＹ平面上のアンテナパターンを示しており、また、図２６の右側は、θ＝０°としたときのＸＺ平面上のアンテナパターンを示している。図２６に示されるように、矢印２４Ａ及び２４Ｂの方から見た場合のアンテナパターンは楕円状になっているものの、歪みは大きくなく、また、矢印２４Ｃの方から見た場合のアンテナパターンはほぼ円形と言えるので、アンテナ１ｈは、十分に無指向性の受電アンテナとしての使用に耐える受電アンテナであるといえる。

　図２１～図２６に示したように、アンテナ１ｆを球状あるいは柱状に構成した場合には、アンテナ１ｆを図１４（ｆ）に示すように箱状に構成した場合と比してもワイヤレス給電における受電アンテナとして一定の適性を有することが理解できる。このような形状のアンテナ１ｆとしては、一例として、人感センサに接続して、例えば柱状のペン立てに取り付けるようにして自然な形で、アンテナ１ｆを搭載したＩｏＴ機器を、人に意識させない態様で設置することができる。このＩｏＴ機器は、アンテナ１Ｆが受電した電力を用いて動作してセンシングを行って、センシングにより得られたデータを送信することとしてよい。

　図２７は、導電板の一方に受電回路を設けた場合のアンテナの構成例を示す図である。

　図２７に示すように構成することで、アンテナ１を構成しやすく、かつ、アンテナ１の剛性を、図１や図１１等に示す場合よりも向上させることができる。図２８、図２９を用いて図２７に示すアンテナの性能に説明する。

　図２８は、図２７に示すアンテナの通信周波数に応じた放射効率を示すグラフである。図２８に示されるように、図２８に示すアンテナの放射効率は、第１導電板１０ａと受電、蓄電回路、センサ、蓄電装置、マイクロコントローラを含むＰＣＢ（Printed Circuit Board）と併せた薄さに応じたアンテナの放射効率を示している。具体的には、第１導電板１０ａとＰＣＢとを合わせた厚みを０．３ｍｍとした場合、第１導電板１０ａとＰＣＢとを合わせた厚みを１ｍｍとした場合、そして、第１導電板１０ａとＰＣＢとを接着して併せて厚みを０．３ｍｍとした場合の３通りでシミュレーションを行ったところ、図２８に示す放射効率を示すグラフが得られた。このグラフによれば、９２０メガヘルツ帯における各アンテナの放射効率は、第１導電板１０ａとＰＣＢとを接着して併せて厚みを０．３ｍｍとした場合のアンテナが０．７９２２８２７３であり、第１導電板１０ａとＰＣＢとを合わせた厚みを１ｍｍとした場合のアンテナが０．６２７８２３８７であり、第１導電板１０ａとＰＣＢとを接着せずに厚みを０．３ｍｍとした場合のアンテナが０．５９７９６３６７であり、この順に高かったことが理解できる。

　図２８に示す放射効率からすると、アンテナの第１導電板１０ａとＰＣＢとは接着した方がよく、厚みは薄い方がよいと推察される。

　図２９は、図２７に示すアンテナのアンテナパターン（指向性）を示す図である。図２９に示すアンテナパターンは、図２７に示すアンテナを天面から見たときのアンテナパターンを示しており、図示するようにいずれの場合も楕円形状をしており、大きな差異はないと言える。

　したがって、図２８、図２９を総合すると、アンテナの第１導電板１０ａとＰＣＢとは接着した方がよく、厚みは薄い方がよいと推察される。

　なお、図示はしていないが前述したように、本実施形態に係るアンテナ１（１Ａ、１ａ～１ｈ）はワイヤレス給電における受電アンテナとして構成されてよく、コンデンサ等を備えて送信機から送信された電力を受電して蓄積し、センサ等を動作させる電力として供給するＩｏＴ機器として構成されてよい。なお、アンテナ１で受電した電力は、直接センサ等に供給されてよく、センシングにより得られたセンシングデータは別途通信回路からアンテナ１により受電した電力を用いて、外部のサーバ装置等に送信されてよい。このとき、アンテナ１は、必要に応じて通信可能であれば、データを送受信する通信アンテナとして共用されてもよい。

　図３０は、本実施形態に係るアンテナ１をケーシングして、ＩｏＴ機器として形成した例を示す模式図である。図３０（ａ）は、ＩｏＴ機器の外観図であり、図３０（ｂ）は、ＩｏＴ機器の内部透視図である。また、図３１は、図３０（ａ）に示したＩｏＴ機器の分解斜視図である。

　図３０（ａ）に示すように、一例としてＩｏＴ機器は、箱状の筐体３０００として提供されてよい。図３０（ｂ）に示すように、筐体３０００内には、本実施形態に係るアンテナの一例としてアンテナ１ｆと、アンテナ１ｆ上に設けられて、アンテナ１ｆに接続されたＰＣＢ３００１を内蔵した例を示している。なお、筐体３０００は、内部にアンテナ１とＰＣＢ３００１とを内蔵した態様であれば、箱状に限定するものではなく、例えば、柱状であってもよいし、錐状であってもよいし、球状であってもよい。

　図３１は、筐体３０００を分解した分解斜視図である。図３１に示すように、アンテナ１ｆ上には、ＰＣＢ３００１が設けられて接続される。ＰＣＢ３００１には図示していないが、ＩｏＴ機器として実行するセンシングに対応するセンサや、受電回路、蓄電回路、蓄電装置、マイクロコントローラ等のＩｏＴ機器として実現すべき機能を実現する各種回路が搭載される。そして、ＰＣＢ３００１を搭載したアンテナ１ｆを、上部筐体３１００と、下部筐体３１０１とで、挟み込んで内蔵することで、ＩｏＴ機器を形成する。このように、本実施形態に係るアンテナ１は、ＩｏＴ機器の一部として提供されてもよい。ＩｏＴ機器として提供する場合には、ＩｏＴ機器のサイズに応じた最も適切なサイズかつ受電性能の高いアンテナ１を選定し、搭載することで、所望の機能を実現しつつ、送電機からの電力を受電できる限り、動作し続けることができるＩｏＴ機器を提供することができる。このＩｏＴ機器の場合には、ＩｏＴ機器を動作させるために必要となる大型のバッテリーを搭載する必要がないため、そのサイズを相対的に小型にすることができるとともに大型のバッテリーを搭載することによって伴うコスト増を抑制することができる。なお、図３１においては、アンテナ１ｆに合わせて、ＰＣＢにもスロットを入れた態様を示しているが、ＰＣＢにスロットは設けなくともよい。

　また、アンテナ１は、可変構造をとってもよい。例えば、導電性部材１０ｃとフィーダー１１とを伸縮性の部材（例えば、スライド機構等により伸縮可能な部材）により長さを変える構造によって、アンテナ長を変えられるように構成されてもよい。

＜まとめ＞
　本発明に係る受電アンテナは、一定以上の距離（例えば、１ｍであるが、１ｍに限定するものではなく、１ｍ以上であってもよい）から離れた送電機から送電された電力を効率よく受電できる。また、本発明に係る受電アンテナは、一般的なワイヤレス給電によく用いられる平面ループアンテナよりも、平面面積を小さくすることができ、センサ装置を備えたＩｏＴ機器等に用いやすい受電アンテナとして提供することができる。また、本実施形態に係るアンテナは、様々なサイズに変更したとしても、一定以上の放射効率を得ることができるので、様々なサイズの機器に内蔵して用いる場合に、その機器に応じた寸法としつつも、一定以上の受電性能を有するアンテナとして提供することができる。また、本実施形態に係るアンテナは、全方位に渡って指向性がほぼ０ｄｂｉとなる放射パターンを有するアンテナであり、当該アンテナを搭載した機器は、電力を送電する送電機から所定の距離内で、間に無線送電を妨害する物体がなければ、どこに配置しても受電でき、作動することができる。

１、１Ａ、１ａ－１ｈ　アンテナ
１０ａ　第１導電板
１０ｂ　第２導電板
１０ｃ　導電性部材
１０ｄ　突出部
１１　フィーダー

Claims (10)

1. 　長方体状の第１の導電板と、
   　前記第１の導電板に対向する第２の導電板と、
   　前記第１の導電板の第１端部と、前記第１端部に対向する前記第２の導電板の第２端部とを接続するフィーダーと、
   　前記第１端部の反対側の第１他端部と、前記第２端部の反対側の第２他端部とを接続する導電性部材と、
   　を備える無線給電に用いられる受電アンテナ。
2. 　前記導電性部材は、前記第１の導電板の第１他端部と、前記第２の導電板の第２他端部と、を接続する板状の部材である
   　ことを特徴とする請求項１に記載の受電アンテナ。
3. 　前記第１の導電板と、前記第２の導電板と、板状の前記導電性部材と、は一体成型されている
   　ことを特徴とする請求項２に記載の受電アンテナ。
4. 　前記第１の導電板と、前記第２の導電板と、板状の前記導電性部材とは、１枚の導電板を折り曲げた状態で構成されている
   　ことを特徴とする請求項２に記載の受電アンテナ。
5. 　前記１枚の導電板を、端部から所定距離内を切り欠いた状態で構成されている
   　ことを特徴とする請求項４に記載の受電アンテナ。
6. 　前記第１の導電板は、長さ方向において中央部が段状に、前記第２の導電板に向けて突出しているとともに、
   　前記第２の導電板は、長さ方向において中央部が段状に、前記第１の導電板に向けて突出している
   　ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の受電アンテナ。
7. 　板状の前記導電板は、端部から所定距離内を切り欠いた状態で構成されている
   　ことを特徴とする請求項４に記載の受電アンテナ。
8. 　前記第１の導電板と前記第２の導電板には、スロットが設けられている
   　ことを特徴とする請求項７に記載の受電アンテナ。
9. 　前記第１の導電板の中央近傍の幅方向の端部から、前記第２の導電板に向けて、前記第１の導電板の一部が突出した突出部を備える
   　ことを特徴とする請求項８に記載の受電アンテナ。
10. 　前記突出部の先端と、前記第２の導電板との間にはギャップが設けられている
    　ことを特徴とする請求項９に記載の受電アンテナ。

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