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レクテナ装置

国内特許コード P140010857
整理番号 2950
掲載日 2014年8月11日
出願番号 特願2010-216742
公開番号 特開2012-075227
登録番号 特許第5540284号
出願日 平成22年9月28日(2010.9.28)
公開日 平成24年4月12日(2012.4.12)
登録日 平成26年5月16日(2014.5.16)
発明者
  • 西川 健二郎
  • 関 智弘
  • 平賀 健
  • 篠原 真毅
出願人
  • 日本電信電話株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 レクテナ装置
発明の概要 【課題】ミリ波等の高周波においても高効率なレクテナ装置を提供することを課題としている。
【解決手段】電波を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した電波を整流する整流手段と、前記整流手段で整流された電波の偶数次高調波ではインピーダンスが零、奇数次高調波ではインピーダンスが無限大となる共振回路とを備える。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



マイクロ波無線電力伝送に用いられるレクテナ(受電整流アンテナ;Rectenna(rectifying antennaの略))は、1960年代に発明されて以来、様々な方式のものが開発され、公表されてきた。レクテナは、整流回路部とアンテナ部に別れる。公知のレクテナ整流回路は、基本となるシングルシャント整流回路と、それ以外の整流回路に大別される。





図14は、シングルシャント整流回路を用いたレクテナ装置900の等価回路図である。図15は、シングルシャント整流回路の動作を説明する図である。

図14のように、シングルシャント整流回路910は、ダイオード911と、λg/4線路912と、キャパシタ913とを有している。シングルシャント整流回路910は、簡単な構成ながら、図13のように、λg/4線路912とキャパシタ913で構成される出力フィルタが高調波処理と平滑を同時に行うため、全波整流が可能であり、理論効率100%となる。





レクテナ装置において、キャパシタを用い、λg/4線路の最適化によって高効率化を図ることが提案されている。

例えば、特許文献1では、レクテナ装置においてシングルシャント整流回路の基本構成であるダイオード、λg/4線路、及びキャパシタのうち、λg/4線路をλg/22.5からλg/14の範囲とすることで最適化し、弱いマイクロ波強度での高効率化を図っている。





シングルシャント整流回路で必須のキャパシタは、理論上100%変換効率を実現するためには容量が無限大である必要がある。さらに、実際のキャパシタは、ある周波数まではキャパシタとして動作するが、さらに高周波においてはインダクタとして動作することもある。





また、特許文献2に記載の従来技術では、受信信号において発生する高調波のうち、1波のみ、例えば2次高調波を遮断している。入力段に2次高調波を遮断するために、2次高調波の波長λの1/4のオープンスタブが形成され、整流器を結ぶ線路によりフィルタが形成されている。また当該線路の先に、整流器と基本波λgの1/4の線路が接続され、1/4の線路にはキャパシタが接続されている。この構成により、出力手段で反射されて逆相で戻ってきた基本波と同相で合成されて整流手段に入射することになるため、半波整流時よりも倍の波高値で整流できるので、交流-直流変換効率が向上する。

さらに特許文献2に記載の従来技術では、入力フィルタ部で複数の高周波を遮断するように、各高調波に合わせた1/4のオープンスタブを形成することで、ダイオードから発生する複数の高調波に対してインピーダンスを零として高効率化を図っている。

産業上の利用分野



本発明は、レクテナ装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
電波を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した電波を整流する整流手段と、
前記整流手段が整流した電波の高調波のインピーダンスが、偶数次高調波では零、奇数次高調波では無限大となる共振回路と、
を備え
前記共振回路は、
前記整流手段に一端が接続され、前記受信手段が受信した電波の基本波の伝送線路上の波長λの1/4の長さの第1伝送路と、
前記第1伝送路の他端に一端が接続され、他端が負荷に接続され、前記受信手段が受信した電波の基本波の伝送線路上の波長λの1/4の長さの第2伝送路と、
前記第1伝送線路と前記第2伝送線路との接続点に互いに並列に接続された複数の第1の分布定数線路と、
前記第1伝送線路と前記第2伝送線路との接続点に互いに並列に接続された複数の第2の分布定数線路と、
を備え、
前記第1の分布定数線路は、L=λ/(4m)(mは2以上nまでの整数)で表される伝送線路長Lであり、mは互いに異なり、
前記第2の分布定数線路は、L=λ(2m-1)/(4m)(mは2以上nまでの整数)で表される伝送線路長Lであり、mは互いに異なる
ことを特徴とするレクテナ装置。

【請求項2】
記共振回路と前記負荷と接続点に一端が接続され、他端が接地されているキャパシタを備える
ことを特徴とする請求項1に記載のレクテナ装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010216742thum.jpg
出願権利状態 登録
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