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RECTENNA DEVICE

Patent code P140010857
File No. 2950
Posted date Aug 11, 2014
Application number P2010-216742
Publication number P2012-075227A
Patent number P5540284
Date of filing Sep 28, 2010
Date of publication of application Apr 12, 2012
Date of registration May 16, 2014
Inventor
  • (In Japanese)西川 健二郎
  • (In Japanese)関 智弘
  • (In Japanese)平賀 健
  • (In Japanese)篠原 真毅
Applicant
  • (In Japanese)日本電信電話株式会社
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title RECTENNA DEVICE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rectenna device having high efficiency even for a high-frequency wave such as a millimeter wave or the like.
SOLUTION: A rectenna device has: receiving means receiving a radio wave; rectifying means rectifying the radio wave received by the receiving means; and a resonance circuit whose impedance becomes zero for an even-order high harmonic wave of the radio wave rectified by the rectifying means, and becomes infinite for an odd-order high harmonic wave.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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λ2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。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、レクテナ装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2010216742thum.jpg
State of application right Registered
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