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JP6691394B2 - Rectenna array - Google Patents
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Description

本発明は、専用のデバイスを使用せずに、高調波を抑制し、変換効率を高めることができるレクテナアレーに関する。   The present invention relates to a rectenna array capable of suppressing harmonics and improving conversion efficiency without using a dedicated device.

従来において、無線電力伝送システム等に用いられるレクテナアレーでは、各アンテナもしくはアンテナブロックごとに専用設計の高調波抑圧レクテナデバイスを用意したり、また、必要となる電力レベル分のデバイスを用意したりする必要がある。専用設計の高調波抑圧レクテナデバイスを使用することで、高調波が抑制され直流への変換効率を高めることができる。   Conventionally, in a rectenna array used in a wireless power transmission system, etc., a dedicated harmonic suppression rectenna device is prepared for each antenna or antenna block, or devices for the required power level are prepared. There is a need. By using a specially designed harmonic suppression rectenna device, harmonics can be suppressed and the conversion efficiency to DC can be increased.

特開2012−75227号公報JP 2012-75227 A 特開2013−165389号公報JP, 2013-165389, A

しかし、従来では、専用の高調波抑圧レクテナデバイスを設けることの困難性が高く、レクテナアレーにおいて、高調波を抑制して変換効率を高めることが難しかった。   However, conventionally, it is difficult to provide a dedicated harmonic suppression rectenna device, and it has been difficult to suppress harmonics and improve conversion efficiency in a rectenna array.

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、専用のデバイスを使用せずに、高調波を抑制し、変換効率を高めることができるレクテナアレーを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to provide a rectenna array that can suppress harmonics and enhance conversion efficiency without using a dedicated device.

上記課題を解決するために、第1の本発明のレクテナアレーは、2個のアンテナのそれぞれに対し、1個の整流回路の入力端が接続されるアンテナ回路と、一方の前記整流回路の出力端と他方の前記整流回路の出力端とが伝送線路で接続され、当該伝送線路にRF電力合成素子が接続される信号合成回路とを備え、前記RF電力合成素子は伝送線路の中間点でない接続点で伝送線路に接続されることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the rectenna array of the first aspect of the present invention is an antenna circuit to which an input terminal of one rectifier circuit is connected to each of two antennas, and an output of one of the rectifier circuits. A signal combining circuit in which an end and the output end of the other rectifier circuit are connected by a transmission line, and an RF power combining element is connected to the transmission line, wherein the RF power combining element is not a midpoint of the transmission line. It is characterized in that it is connected to the transmission line at a point.

第2の本発明のレクテナアレーは、2のn(nは2以上の整数)乗個のアンテナのそれぞれに対し、1個の整流回路の入力端が接続されるアンテナ回路と、2個の前記整流回路を1組として、各組の一方の整流回路の出力端と他方の整流回路の出力端とが伝送線路で接続され、当該伝送線路にRF電力合成素子が接続される第n段回路と、n>mを満たす自然数である各mについて設けられる第m段回路であって、第(m+1)段回路の2個の前記RF電力合成素子を1組として、各組の一方のRF電力合成素子の出力端と他方のRF電力合成素子の出力端とが伝送線路で接続され、当該伝送線路にRF電力合成素子が接続される第m段回路とを備え、n≧pを満たす自然数である少なくとも1つのpについて、第p段回路の少なくとも1つの組のRF電力合成素子は伝送線路の中間点でない接続点で伝送線路に接続されることを特徴とする。   The rectenna array according to the second aspect of the present invention includes an antenna circuit to which an input terminal of one rectifier circuit is connected to each of 2n (n is an integer of 2 or more) antennas and two antenna circuits. A pair of rectifier circuits is provided, and an output end of one rectifier circuit of each set and an output end of the other rectifier circuit are connected by a transmission line, and an n-th stage circuit in which an RF power combiner is connected to the transmission line. , N> m, a m-th stage circuit provided for each m that is a natural number, wherein the two RF power combiners of the (m + 1) th stage circuit are set as one set, and one of the RF power combiners of each set is combined. An output terminal of the element and an output terminal of the other RF power combining element are connected by a transmission line, and an m-th stage circuit in which the RF power combining element is connected to the transmission line is provided, which is a natural number satisfying n ≧ p. For at least one p, at least one of the p stage circuits Set of RF power combining device is characterized in that it is connected to the transmission line at the connection point is not the midpoint of the transmission line.

本発明によれば、RF電力合成素子は伝送線路の中間点でない接続点に接続されるので、専用のデバイスを使用せずに、高調波を抑制し、変換効率を高めることができる。   According to the present invention, since the RF power combiner is connected to the connection point which is not the intermediate point of the transmission line, it is possible to suppress harmonics and improve conversion efficiency without using a dedicated device.

本実施の形態のレクテナアレーの一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the rectenna array of this Embodiment. 別の整流回路2の例を示す図である。It is a figure which shows the example of another rectifier circuit 2. 変形例1のレクテナアレーの一部を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a part of a rectenna array of modification 1. 変形例2のレクテナアレーを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a rectenna array of Modification Example 2.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施の形態のレクテナアレーの一実施例を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing an example of a rectenna array according to the present embodiment.

図に示すように、レクテナアレーは、トーナメント表のような多段構成を有する。具体的には、レクテナアレーは、アンテナ回路10と、第1段回路11と、第2段回路12と、第3段回路13とを備える。   As shown in the figure, the rectenna array has a multistage structure like a tournament table. Specifically, the rectenna array includes an antenna circuit 10, a first stage circuit 11, a second stage circuit 12, and a third stage circuit 13.

(アンテナ回路10の構成)
2の3乗個(8個)のアンテナ1のそれぞれに対し、1個の整流回路2の入力端が接続される。すなわち、アンテナ1の数、整流回路2の数は、2のn乗個であり、nは2以上の整数である例えば3である。
(Structure of antenna circuit 10)
The input terminal of one rectifier circuit 2 is connected to each of the 2 to the third power (8) antennas 1. That is, the number of antennas 1 and the number of rectifier circuits 2 are 2 to the n-th power, and n is 3, which is an integer of 2 or more, for example.

各アンテナ1は、例えば、マイクロストリップアンテナ、スロットアンテナ、テーパースロットアンテナ、誘電体ロッドアンテナ、または、これらアンテナを複数接続したアンテナアレーである。   Each antenna 1 is, for example, a microstrip antenna, a slot antenna, a tapered slot antenna, a dielectric rod antenna, or an antenna array in which a plurality of these antennas are connected.

各整流回路2は、例えば、図1に示すように、シリーズ接続したダイオードである。図1の向きの場合、整流回路2の入力端はダイオードのアノードであり、出力端はカソードである。ダイオードの向きを逆にしてもよい。   Each rectifier circuit 2 is, for example, a series-connected diode as shown in FIG. In the case of the orientation of FIG. 1, the input end of the rectifier circuit 2 is the anode of the diode and the output end is the cathode. The direction of the diode may be reversed.

または、整流回路2は、図2(a)に示すように、シャント接続したダイオードでもよい。シャント接続したダイオードを用いる場合、整流回路2の入力端、出力端は共通となる。入力端、出力端は、例えば、図のように、ダイオードのアノードであり、ダイオードのカソードは接地される。ダイオードの向きを逆にしてもよい。   Alternatively, the rectifier circuit 2 may be a shunt-connected diode as shown in FIG. When a shunt-connected diode is used, the input terminal and the output terminal of the rectifier circuit 2 are common. The input end and the output end are, for example, as shown in the drawing, the anodes of the diodes, and the cathodes of the diodes are grounded. The direction of the diode may be reversed.

または、整流回路2は、図2(b)に示すように、シリーズ接続したダイオードとシャント接続したダイオードを組み合わせた回路でもよい。図の場合、整流回路2の入力端は、シリーズ接続したダイオードのアノードであり、出力端は、シリーズ接続したダイオードのカソードである。各ダイオードの向きを逆にしてもよい。   Alternatively, the rectifier circuit 2 may be a circuit in which a series-connected diode and a shunt-connected diode are combined, as shown in FIG. In the case of the figure, the input end of the rectifier circuit 2 is the anode of the series-connected diodes, and the output end is the cathode of the series-connected diodes. The direction of each diode may be reversed.

このように、整流回路2としては、様々な回路が採用できる。後述の変形例でも同様である。   As described above, various circuits can be adopted as the rectifier circuit 2. The same applies to modified examples described later.

アンテナ1は電波を受信し、整流回路2は、アンテナ1から出力される交流信号を直流に変換する。なお、整流回路2から出力される信号には、電波の基本周波数の高調波の成分が含まれる。   The antenna 1 receives a radio wave, and the rectifier circuit 2 converts the AC signal output from the antenna 1 into DC. The signal output from the rectifier circuit 2 contains a harmonic component of the fundamental frequency of the radio wave.

(第3段回路)
第3段回路13は、nが3の場合の第n段回路に相当するものである。
(Third stage circuit)
The third stage circuit 13 corresponds to the nth stage circuit when n is 3.

第3段回路13では、2個の整流回路2を1組として、各組の一方の整流回路2の出力端と他方の整流回路2の出力端とが伝送線路で接続され、伝送線路にRF電力合成素子3が接続される。   In the third-stage circuit 13, two rectifier circuits 2 are set as one set, and the output end of one rectifier circuit 2 of each set and the output end of the other rectifier circuit 2 are connected by a transmission line, and an RF line is connected to the transmission line. The power combiner 3 is connected.

RF電力合成素子3は、伝送線路の中間点P0でない接続点P1で伝送線路に接続される。伝送線路は、例えば、マイクロストリップ線路、スロット線路、コプレーナ線路であり、例えば、平面基板(図示せず)に形成される。このような伝送線路を単に伝送線路という。   The RF power combiner 3 is connected to the transmission line at a connection point P1 which is not the midpoint P0 of the transmission line. The transmission line is, for example, a microstrip line, a slot line, or a coplanar line, and is formed on, for example, a flat substrate (not shown). Such a transmission line is simply called a transmission line.

好ましくは、中間点P0と接続点P1の間の距離をdとすると、dは、   Preferably, when the distance between the intermediate point P0 and the connection point P1 is d, d is

Figure 0006691394
となっている。
Figure 0006691394
Has become.

ただし、kは、0以上の整数であり、λは、各アンテナ1で受信する電波の高調波のうちの当該中間点と接続点を含む伝送線路に接続されたRF電力合成素子3で抑制する高調波の波長である。   However, k is an integer of 0 or more, and λ is suppressed by the RF power combiner 3 connected to the transmission line including the intermediate point and the connection point of the harmonics of the radio wave received by each antenna 1. It is the wavelength of the harmonic.

各整流回路2から出力される信号は伝送線路を通り、RF電力合成素子3で合成される。このとき、整流回路2から出力される信号に含まれていた高調波が伝送線路の長さの違い(d)により抑制される。   The signal output from each rectifier circuit 2 passes through the transmission line and is combined by the RF power combiner 3. At this time, the harmonics contained in the signal output from the rectifier circuit 2 are suppressed by the difference (d) in the lengths of the transmission lines.

例えば、第3段回路13のRF電力合成素子3は第4高調波を抑制する。k=0、第4高調波の波長をλ(@4th harmonics)とすると、dは、λ(@4th harmonics)/4である。dをこのように設定すると、dにより接続点P1で第4高調波が相殺され、抑制できる。また、接続点P1でインピーダンス整合が維持できる。   For example, the RF power combiner 3 of the third stage circuit 13 suppresses the fourth harmonic. When k = 0 and the wavelength of the fourth harmonic is λ (@ 4th harmonics), d is λ (@ 4th harmonics) / 4. When d is set in this way, the fourth harmonic is canceled by d at the connection point P1 and can be suppressed. Further, impedance matching can be maintained at the connection point P1.

なお、上記式のようにdを設定しなくても、中間点P0でない接続点P1で信号を合成すれば、少なくとも第4高調波を小さくすることができる。   Even if d is not set as in the above equation, at least the fourth harmonic can be reduced by combining the signals at the connection point P1 other than the intermediate point P0.

(第2段回路)
第2段回路12は、n>mを満たす自然数の1つである2について設けられる第m段回路に相当するものである。
(Second stage circuit)
The second-stage circuit 12 corresponds to the m-th stage circuit provided for 2 which is one of natural numbers satisfying n> m.

第2段回路12では、第(m+1)段回路、つまり第3段回路13の2個のRF電力合成素子3を1組として、各組の一方のRF電力合成素子3の出力端と他方のRF電力合成素子3の出力端とが伝送線路で接続され、伝送線路に第2段回路12のRF電力合成素子3が接続される。   In the second stage circuit 12, the two (m + 1) th stage circuits, that is, the two RF power combiners 3 of the third stage circuit 13 are set as one set, and the output end of one RF power combiner 3 of each set and the other The output end of the RF power combiner 3 is connected by a transmission line, and the RF power combiner 3 of the second stage circuit 12 is connected to the transmission line.

RF電力合成素子3は、伝送線路の中間点P0でない接続点P1で伝送線路に接続される。   The RF power combiner 3 is connected to the transmission line at a connection point P1 which is not the midpoint P0 of the transmission line.

好ましくは、第2段回路12でも、中間点P0と接続点P1の間の距離dは上記式のようになっている。   Preferably, also in the second stage circuit 12, the distance d between the intermediate point P0 and the connection point P1 is as in the above equation.

第3段回路13の各RF電力合成素子3から出力される信号は伝送線路を通り、第2段回路12のRF電力合成素子3で合成される。このとき、第3段回路13の各RF電力合成素子3から出力される信号に含まれていた高調波が伝送線路の長さの違い(d)により抑制される。   The signal output from each RF power combiner 3 of the third stage circuit 13 passes through the transmission line and is combined by the RF power combiner 3 of the second stage circuit 12. At this time, the harmonic contained in the signal output from each RF power combiner 3 of the third stage circuit 13 is suppressed by the difference (d) in the length of the transmission line.

例えば、第2段回路12のRF電力合成素子3は第3高調波を抑制する。k=0、第3高調波の波長をλ(@3rd harmonics)とすると、dは、λ(@3rd harmonics)/4である。dをこのように設定すると、dにより接続点P1で第3高調波が相殺され、抑制できる。また、接続点P1でインピーダンス整合が維持できる。   For example, the RF power combiner 3 of the second stage circuit 12 suppresses the third harmonic. When k = 0 and the wavelength of the third harmonic is λ (@ 3rd harmonics), d is λ (@ 3rd harmonics) / 4. When d is set in this way, the third harmonic is canceled by d at the connection point P1 and can be suppressed. Further, impedance matching can be maintained at the connection point P1.

なお、上記式のようにdを設定しなくても、中間点P0でない接続点P1で信号を合成すれば、少なくとも第3高調波を小さくすることができる。   Even if d is not set as in the above equation, at least the third harmonic can be reduced by combining the signals at the connection point P1 other than the intermediate point P0.

また、n≧p>qを満たす自然数であるp、qを考える。nが3の場合、例えば、pは3、qは2である。   Also, consider p and q which are natural numbers that satisfy n ≧ p> q. When n is 3, for example, p is 3 and q is 2.

この場合、第3段回路13を第p段回路とすると、第2段回路12は第q段回路である。そして、λ(@4th harmonics)<λ(@3rd harmonics)なので、第p段回路で抑制する高調波の波長より、第q段回路で抑制する高調波の波長が長いことになる。   In this case, if the third-stage circuit 13 is the p-th stage circuit, the second-stage circuit 12 is the q-th stage circuit. Since λ (@ 4th harmonics) <λ (@ 3rd harmonics), the wavelength of the harmonic wave suppressed by the q-th stage circuit is longer than the wavelength of the harmonic wave suppressed by the p-th stage circuit.

これは、本実施の形態のレクテナアレーを製作する上でメリットとなる。   This is an advantage in manufacturing the rectenna array of this embodiment.

第p段回路のRF電力合成素子3の数は、第q段回路のRF電力合成素子3の数より多いので、前者の伝送線路が後者の伝送線路より短い方がレクテナアレーを製作しやすい。   Since the number of RF power combiner elements 3 in the p-th stage circuit is larger than the number of RF power combiner elements 3 in the q-th stage circuit, it is easier to fabricate a rectenna array when the former transmission line is shorter than the latter transmission line.

このように前者の伝送線路が比較的短くても、前者の回路(第p段回路)で抑制する高調波の波長が短ければ、dを上記式のように設定できる。   As described above, even if the former transmission line is relatively short, if the wavelength of the harmonic wave to be suppressed by the former circuit (p-th stage circuit) is short, d can be set as in the above equation.

また、後者の回路(第q段回路)で抑制する高調波の波長が比較的長くても、後者の伝送線路は比較的長いので、dを上記式のように設定できる。   Further, even if the wavelength of the harmonic wave to be suppressed in the latter circuit (qth stage circuit) is relatively long, the latter transmission line is relatively long, so d can be set as in the above equation.

よって、本実施の形態のレクテナアレーを容易に製作できる。   Therefore, the rectenna array of this embodiment can be easily manufactured.

(第1段回路)
第1段回路11は、n>mを満たす自然数の1つである1について設けられる第m段回路に相当するものである。
(First stage circuit)
The first-stage circuit 11 corresponds to the m-th stage circuit provided for 1 which is one of natural numbers satisfying n> m.

第1段回路11では、第(m+1)段回路、つまり第2段回路12の2個のRF電力合成素子3を1組として、各組の一方のRF電力合成素子3の出力端と他方のRF電力合成素子3の出力端とが伝送線路で接続され、伝送線路に第1段回路11のRF電力合成素子3が接続される。   In the first-stage circuit 11, the two (m + 1) -th stage circuits, that is, the two RF power combiners 3 of the second-stage circuit 12 are set as one set, and the output end of one RF power combiner 3 of each set and the other The output end of the RF power combiner 3 is connected by a transmission line, and the RF power combiner 3 of the first stage circuit 11 is connected to the transmission line.

RF電力合成素子3は、伝送線路の中間点P0でない接続点P1で伝送線路に接続される。   The RF power combiner 3 is connected to the transmission line at a connection point P1 which is not the midpoint P0 of the transmission line.

好ましくは、第1段回路11でも、中間点P0と接続点P1の間の距離dは上記式のようになっている。   Preferably, also in the first-stage circuit 11, the distance d between the intermediate point P0 and the connection point P1 is as in the above equation.

第2段回路12の各RF電力合成素子3から出力される信号は伝送線路を通り、第1段回路11のRF電力合成素子3で合成される。このとき、第2段回路12の各RF電力合成素子3から出力される信号に含まれていた高調波が伝送線路の長さの違い(d)により抑制される。   The signal output from each RF power combiner 3 of the second stage circuit 12 passes through the transmission line and is combined by the RF power combiner 3 of the first stage circuit 11. At this time, the harmonic contained in the signal output from each RF power combiner 3 of the second stage circuit 12 is suppressed by the difference (d) in the length of the transmission line.

例えば、第1段回路11のRF電力合成素子3は第2高調波を抑制する。k=0、第2高調波の波長をλ(@2nd harmonics)とすると、dは、λ(@2nd harmonics)/4である。dをこのように設定すると、dにより接続点P1で第2高調波が相殺され、抑制できる。また、接続点P1でインピーダンス整合が維持できる。   For example, the RF power combiner 3 of the first stage circuit 11 suppresses the second harmonic. When k = 0 and the wavelength of the second harmonic is λ (@ 2nd harmonics), d is λ (@ 2nd harmonics) / 4. When d is set in this way, the second harmonic is canceled by the connection point P1 due to d, and the second harmonic can be suppressed. Further, impedance matching can be maintained at the connection point P1.

なお、上記式のようにdを設定しなくても、中間点P0でない接続点P1でRF電力合成素子3を伝送線路に接続すれば、少なくとも第2高調波を小さくすることができる。   Even if d is not set as in the above equation, at least the second harmonic can be reduced by connecting the RF power combiner 3 to the transmission line at the connection point P1 other than the intermediate point P0.

また、n≧p>qを満たす自然数であるp、qを考える。nが3の場合、例えば、pは2、qは1である。   Also, consider p and q which are natural numbers that satisfy n ≧ p> q. When n is 3, for example, p is 2 and q is 1.

この場合、第2段回路12を第p段回路とすると、第1段回路11は第q段回路である。そして、λ(@3rd harmonics)<λ(@2nd harmonics)なので、第p段回路で抑制する高調波の波長より、第q段回路で抑制する高調波の波長が長いことになる。   In this case, assuming that the second-stage circuit 12 is the p-th stage circuit, the first-stage circuit 11 is the q-th stage circuit. Since λ (@ 3rd harmonics) <λ (@ 2nd harmonics), the wavelength of the harmonic wave suppressed by the q-th stage circuit is longer than the wavelength of the harmonic wave suppressed by the p-th stage circuit.

第p段回路のRF電力合成素子3の数は、第q段回路のRF電力合成素子3の数より多いので、前者の伝送線路が後者の伝送線路より短い方がレクテナアレーを製作しやすい。   Since the number of RF power combiner elements 3 in the p-th stage circuit is larger than the number of RF power combiner elements 3 in the q-th stage circuit, it is easier to fabricate a rectenna array when the former transmission line is shorter than the latter transmission line.

このように前者の伝送線路が比較的短くても、前者の回路(第p段回路)で抑制する高調波の波長が短ければ、dを上記式のように設定できる。   As described above, even if the former transmission line is relatively short, if the wavelength of the harmonic wave to be suppressed by the former circuit (p-th stage circuit) is short, d can be set as in the above equation.

また、後者の回路(第q段回路)で抑制する高調波の波長が比較的長くても、後者の伝送線路は比較的長いので、dを上記式のように設定できる。   Further, even if the wavelength of the harmonic wave to be suppressed in the latter circuit (qth stage circuit) is relatively long, the latter transmission line is relatively long, so d can be set as in the above equation.

よって、本実施の形態のレクテナアレーを容易に製作できる。   Therefore, the rectenna array of this embodiment can be easily manufactured.

また、文献”GaNHEMTを用いたSSPS用5.8GHz帯F級高効率増幅器,” 信学技報SPS2008-04.に示されるように、高調波成分を抑圧することにより、非線形デバイスの効率が改善されることが知られている。よって、本実施の形態では、高調波成分を抑圧することによって変換効率を改善できる。   In addition, as shown in the document “5.8GHz band class F high efficiency amplifier for SSPS using GaN HEMT,” IEICE Technical Report SPS2008-04. It is known that Therefore, in this embodiment, the conversion efficiency can be improved by suppressing the harmonic components.

(変形例1)
なお、図3に示すように、整流回路2の少なくとも1組において、両方の整流回路に、符号5で示す高周波チョークコイルまたは高インピーダンス線路または疑似地板を接続してもよい。
(Modification 1)
As shown in FIG. 3, in at least one set of the rectifier circuits 2, a high frequency choke coil, a high impedance line or a pseudo ground plane shown by reference numeral 5 may be connected to both rectifier circuits.

例えば、例えば、図3に示すように、高周波チョークコイルなど(5)は、2つの整流回路2のカソードの間に接続される。または、図示しないが、高周波チョークコイルなど(5)は、一方または両方の整流回路2についてそれぞれ設けられ、一方端を整流回路2のカソードに接続し、他方端を接地する。   For example, as shown in FIG. 3, a high frequency choke coil or the like (5) is connected between the cathodes of the two rectifier circuits 2. Alternatively, although not shown, a high frequency choke coil or the like (5) is provided for one or both of the rectifier circuits 2, one end of which is connected to the cathode of the rectifier circuit 2 and the other end of which is grounded.

仮に接続点P1において、基本波の整数倍の高調波以外の高調波が生じた場合であっても、高周波チョークコイル5などは、この整数倍以外の高調波を取り出し、除去する。これにより、接続点P1には整数倍の高調波のみが残る。整数倍の高調波は、上記のように、第3段回路13、第2段回路12、第1段回路11の各RF電力合成素子3による信号合成により抑制される。   Even if a harmonic other than an integral multiple of the fundamental wave occurs at the connection point P1, the high frequency choke coil 5 and the like take out and remove the harmonic other than the integral multiple. As a result, only integral multiple harmonics remain at the connection point P1. Harmonics that are integral multiples are suppressed by signal combining by the RF power combiners 3 of the third-stage circuit 13, the second-stage circuit 12, and the first-stage circuit 11, as described above.

すなわち、第n段回路の接続点P1に高周波チョークコイルまたは高インピーダンス線路または疑似地板を接続することよって、整数倍以外の高調波を抑制でき、変換効率をより高めることができる。   That is, by connecting the high frequency choke coil, the high impedance line, or the pseudo ground plane to the connection point P1 of the n-th stage circuit, it is possible to suppress harmonics other than integral multiples and further improve the conversion efficiency.

なお、変形例1の構成は、後述の変形例において採用してもよい。   The configuration of Modification 1 may be adopted in Modifications described later.

(変形例2)
本実施の形態ではnを3としたが、nは1でもよい。
(Modification 2)
Although n is 3 in the present embodiment, n may be 1.

つまり、図4に示すように、2個のアンテナ1のそれぞれに対し、1個の整流回路2の入力端が接続されるアンテナ回路100と、一方の整流回路2の出力端と他方の整流回路2の出力端とが伝送線路で接続され、伝送線路にRF電力合成素子3が接続される信号合成回路200とを備え、RF電力合成素子3は伝送線路の中間点P0でない接続点P1で伝送線路に接続されるレクテナアレーを構成してもよい。この場合、好ましくは、中間点P0と接続点P1の間の距離(d)は上記式で設定される。例えば、このレクテナアレーでは、第2高調波を抑制する。なお、他の高調波を抑制するように構成してもよい。   That is, as shown in FIG. 4, for each of the two antennas 1, the antenna circuit 100 to which the input end of one rectifier circuit 2 is connected, the output end of one rectifier circuit 2 and the other rectifier circuit 2 are connected. And a signal combining circuit 200 in which the RF power combiner 3 is connected to the output line, and the RF power combiner 3 transmits at a connection point P1 other than the midpoint P0 of the transmission line. You may comprise the rectenna array connected to a track. In this case, preferably, the distance (d) between the intermediate point P0 and the connection point P1 is set by the above formula. For example, this rectenna array suppresses the second harmonic. In addition, you may comprise so that other harmonics may be suppressed.

(変形例3)
また、nは2、4以上でもよい。nが2の場合、例えば、第2高調波と第3高調波を抑制する。なお、他の整数倍の高調波を抑制するように構成してもよい。nが4の場合、例えば、第2〜5高調波を抑制する。なお、他の整数倍の高調波を抑制するように構成してもよい。または、整数倍以外の高調波を抑制するように構成してもよい。
(Modification 3)
Further, n may be 2, 4 or more. When n is 2, for example, the second harmonic and the third harmonic are suppressed. In addition, you may comprise so that the harmonic of other integral multiple may be suppressed. When n is 4, for example, the second to fifth harmonics are suppressed. In addition, you may comprise so that the harmonic of other integral multiple may be suppressed. Alternatively, it may be configured to suppress harmonics other than integral multiples.

(変形例4)
また、nが2以上の場合、n≧p>qを満たす自然数であるp、qについて、第p段回路のλより、第q段回路のλが短くてもよい。レクテナアレーの製作のしやすさを犠牲にすれば、このような設定でもよい。
(Modification 4)
Further, when n is 2 or more, λ of the q-th stage circuit may be shorter than λ of the p-th stage circuit for natural numbers p and q that satisfy n ≧ p> q. This setting may be used at the expense of the ease of making the rectenna array.

(変形例5)
また、本実施の形態では、全ての伝送線路において、中間点でない接続点にRF電力合成素子を接続したが、いずれか1つの伝送線路において、中間点でない接続点にRF電力合成素子を接続してもよい。少なくとも当該伝送線路においては、高調波抑制の効果を得ることができる。すなわち、効果は小さいが少なくとも高調波抑制および変換効率向上の効果を得ることができる。
(Modification 5)
Further, in the present embodiment, the RF power combiner is connected to the connection point that is not the middle point in all the transmission lines, but the RF power combiner is connected to the connection point that is not the middle point in any one of the transmission lines. May be. At least in the transmission line, the effect of suppressing harmonics can be obtained. That is, although the effect is small, at least the effect of suppressing harmonics and improving the conversion efficiency can be obtained.

以上のように、本実施の形態のレクテナアレーは、2のn乗個のアンテナ1のそれぞれに対し、1個の整流回路2の入力端が接続されるアンテナ回路10と、2個の整流回路2を1組として、各組の一方の整流回路2の出力端と他方の整流回路2の出力端とが伝送線路で接続され、当該伝送線路にRF電力合成素子3が接続される第n段回路(13)と、n>mを満たす自然数である各mについて設けられる第m段回路(12、11)であって、第(m+1)段回路の2個のRF電力合成素子3を1組として、各組の一方のRF電力合成素子3の出力端と他方のRF電力合成素子3の出力端とが伝送線路で接続され、当該伝送線路にRF電力合成素子3が接続される第m段回路(12、11)とを備え、n≧pを満たす自然数である少なくとも1つのpについて、第p段回路の少なくとも1つの組のRF電力合成素子は伝送線路の中間点でない接続点で伝送線路に接続される。   As described above, in the rectenna array of this embodiment, the antenna circuit 10 to which the input terminal of one rectifier circuit 2 is connected and the two rectifier circuits are provided for each of the 2 n-th antennas 1. 2 as one set, the output end of one rectifier circuit 2 and the output end of the other rectifier circuit 2 of each set are connected by a transmission line, and the n-th stage in which the RF power combiner 3 is connected to the transmission line. A circuit (13) and an m-th stage circuit (12, 11) provided for each m which is a natural number that satisfies n> m, and includes one set of two RF power combining elements 3 of the (m + 1) th stage circuit. As the m-th stage in which the output end of one RF power combiner 3 and the output end of the other RF power combiner 3 of each set are connected by a transmission line, and the RF power combiner 3 is connected to the transmission line. Circuit (12, 11) and is a natural number that satisfies n ≧ p For one p, at least one set of RF power combining elements of the p-stage circuit is connected to the transmission line at the connection point is not the midpoint of the transmission line.

または、変形例2のように、レクテナアレーは、2個のアンテナのそれぞれに対し、1個の整流回路2の入力端が接続されるアンテナ回路と、一方の整流回路2の出力端と他方の整流回路2の出力端とが伝送線路で接続され、当該伝送線路にRF電力合成素子3が接続される回路とを備え、RF電力合成素子3は伝送線路の中間点でない接続点で伝送線路に接続される。   Alternatively, as in Modification 2, the rectenna array has an antenna circuit to which the input end of one rectifier circuit 2 is connected to each of the two antennas, an output end of one rectifier circuit 2 and an other end of the rectifier circuit 2. A circuit in which the output end of the rectifier circuit 2 is connected by a transmission line and the RF power combining element 3 is connected to the transmission line is provided, and the RF power combining element 3 is connected to the transmission line at a connection point which is not an intermediate point of the transmission line. Connected.

いずれのレクテナアレーでも、RF電力合成素子は伝送線路の中間点でない接続点に接続されるので、専用のデバイスを使用せずに、高調波を抑制し、変換効率を高めることができる。   In any of the rectenna arrays, the RF power combiner is connected to a connection point that is not the middle point of the transmission line, so that it is possible to suppress harmonics and improve conversion efficiency without using a dedicated device.

好ましくは、n≧pを満たす自然数である全てのpについて、第p段回路の全ての組のRF電力合成素子は伝送線路の中間点でない接続点で伝送線路に接続されるので、高調波抑制の効果を高め、変換効率をより高めることができる。   Preferably, for all p that is a natural number satisfying n ≧ p, all the sets of RF power combining elements of the p-th stage circuit are connected to the transmission line at a connection point that is not the midpoint of the transmission line, so that harmonic suppression is performed. The effect of can be enhanced and the conversion efficiency can be further enhanced.

また、中間点と接続点の間の距離dを上記式のように設定したので、高調波を相殺でき、変換効率をより高めることができる。   Moreover, since the distance d between the intermediate point and the connection point is set as in the above equation, the harmonics can be canceled and the conversion efficiency can be further improved.

また、n≧p>qを満たす自然数であるp、qについて、第p段回路のλ(上記式のλ)より、第q段回路のλ(上記式のλ)が長いので、高調波を相殺できるレクテナアレーの製作が容易となる。   Further, for p and q, which are natural numbers that satisfy n ≧ p> q, λ of the q-th stage circuit (λ of the above formula) is longer than λ of the p-th stage circuit (λ of the above formula), so that harmonics It is easy to make a rectenna array that can be offset.

また、変形例1のように、整流回路2の少なくとも1組において、一方の整流回路2または両方の整流回路2の出力端に高周波チョークコイルまたは高インピーダンス線路または疑似地板を接続することで、整数倍以外の高調波を抑制でき、変換効率をより高めることができる。   Further, as in the first modification, in at least one set of the rectifier circuits 2, by connecting a high frequency choke coil, a high impedance line, or a pseudo ground plane to the output terminals of one of the rectifier circuits 2 or both of the rectifier circuits 2, an integer Harmonics other than double can be suppressed, and conversion efficiency can be further improved.

1 アンテナ
2 整流回路
3 RF電力合成素子
P0 中間点
P1 接続点
10、100 アンテナ回路
11 第1段回路
12 第2段回路
13 第3段回路
200 信号合成回路
1 Antenna 2 Rectifier Circuit 3 RF Power Combining Element P0 Intermediate Point P1 Connection Point 10, 100 Antenna Circuit 11 First Stage Circuit 12 Second Stage Circuit 13 Third Stage Circuit 200 Signal Compositing Circuit

Claims (8)

2個のアンテナのそれぞれに対し、1個の整流回路の入力端が接続されるアンテナ回路と、
一方の前記整流回路の出力端と他方の前記整流回路の出力端とが伝送線路で接続され、当該伝送線路にRF電力合成素子が接続される信号合成回路とを備え、
前記RF電力合成素子は伝送線路の中間点でない接続点で伝送線路に接続され
少なくとも1個の前記整流回路に高周波チョークコイルまたは高インピーダンス線路または疑似地板が接続される
ことを特徴とするレクテナアレー。
An antenna circuit to which the input end of one rectifier circuit is connected to each of the two antennas,
A signal combining circuit in which an output end of the one rectifying circuit and an output end of the other rectifying circuit are connected by a transmission line, and an RF power combining element is connected to the transmission line;
The RF power combiner is connected to the transmission line at a connection point that is not the midpoint of the transmission line ,
A rectenna array , wherein a high frequency choke coil, a high impedance line, or a pseudo ground plane is connected to at least one of the rectifier circuits .
2のn(nは2以上の整数)乗個のアンテナのそれぞれに対し、1個の整流回路の入力端が接続されるアンテナ回路と、
2個の前記整流回路を1組として、各組の一方の整流回路の出力端と他方の整流回路の出力端とが伝送線路で接続され、当該伝送線路にRF電力合成素子が接続される第n段回路と、
n>mを満たす自然数である各mについて設けられる第m段回路であって、第(m+1)段回路の2個の前記RF電力合成素子を1組として、各組の一方のRF電力合成素子の出力端と他方のRF電力合成素子の出力端とが伝送線路で接続され、当該伝送線路にRF電力合成素子が接続される第m段回路とを備え、
n≧pを満たす自然数である少なくとも1つのpについて、第p段回路の少なくとも1つの組のRF電力合成素子は伝送線路の中間点でない接続点で伝送線路に接続され
少なくとも1個の前記整流回路に高周波チョークコイルまたは高インピーダンス線路または疑似地板が接続される
ことを特徴とするレクテナアレー。
An antenna circuit to which an input terminal of one rectifier circuit is connected to each of 2n (n is an integer of 2 or more) antennas,
The two rectifying circuits are set as one set, and the output end of one rectifying circuit of each set and the output end of the other rectifying circuit are connected by a transmission line, and an RF power combining element is connected to the transmission line. n-stage circuit,
An m-th stage circuit provided for each m that is a natural number satisfying n> m, wherein one of the two RF power combiners of the (m + 1) th stage circuit is one set, and one RF power combiner of each set is provided. And an output terminal of the other RF power combining element are connected by a transmission line, and the m-th stage circuit in which the RF power combining element is connected to the transmission line,
For at least one p that is a natural number satisfying n ≧ p, at least one set of RF power combining elements of the p-th stage circuit is connected to the transmission line at a connection point that is not the midpoint of the transmission line ,
A rectenna array , wherein a high frequency choke coil, a high impedance line, or a pseudo ground plane is connected to at least one of the rectifier circuits .
2個のアンテナのそれぞれに対し、1個の整流回路の入力端が接続されるアンテナ回路と、
一方の前記整流回路の出力端と他方の前記整流回路の出力端とが伝送線路で接続され、当該伝送線路にRF電力合成素子が接続される信号合成回路とを備え、
前記RF電力合成素子は伝送線路の中間点でない接続点で伝送線路に接続され
前記中間点と接続点の間の距離をdとすると、
Figure 0006691394
ただし、kは、0以上の整数であり、λは、前記各アンテナで受信する電波の高調波のうちの当該中間点と接続点を含む伝送線路に接続されたRF電力合成素子で抑制する高調波の波長である
ことを特徴とするレクテナアレー。
An antenna circuit to which the input end of one rectifier circuit is connected to each of the two antennas,
A signal combining circuit in which an output end of the one rectifying circuit and an output end of the other rectifying circuit are connected by a transmission line, and an RF power combining element is connected to the transmission line;
The RF power combiner is connected to the transmission line at a connection point that is not the midpoint of the transmission line ,
If the distance between the intermediate point and the connection point is d,
Figure 0006691394
Here, k is an integer of 0 or more, and λ is a harmonic suppressed by the RF power combiner connected to the transmission line including the intermediate point and the connection point among the harmonics of the radio wave received by each antenna. Rectenna array characterized by the wavelength of the waves .
2のn(nは2以上の整数)乗個のアンテナのそれぞれに対し、1個の整流回路の入力端が接続されるアンテナ回路と、
2個の前記整流回路を1組として、各組の一方の整流回路の出力端と他方の整流回路の出力端とが伝送線路で接続され、当該伝送線路にRF電力合成素子が接続される第n段回路と、
n>mを満たす自然数である各mについて設けられる第m段回路であって、第(m+1)段回路の2個の前記RF電力合成素子を1組として、各組の一方のRF電力合成素子の出力端と他方のRF電力合成素子の出力端とが伝送線路で接続され、当該伝送線路にRF電力合成素子が接続される第m段回路とを備え、
n≧pを満たす自然数である少なくとも1つのpについて、第p段回路の少なくとも1つの組のRF電力合成素子は伝送線路の中間点でない接続点で伝送線路に接続され
前記中間点と接続点の間の距離をdとすると、
Figure 0006691394
ただし、kは、0以上の整数であり、λは、前記各アンテナで受信する電波の高調波のうちの当該中間点と接続点を含む伝送線路に接続されたRF電力合成素子で抑制する高調波の波長である
ことを特徴とするレクテナアレー。
An antenna circuit to which an input terminal of one rectifier circuit is connected to each of 2n (n is an integer of 2 or more) antennas,
The two rectifying circuits are set as one set, and the output end of one rectifying circuit of each set and the output end of the other rectifying circuit are connected by a transmission line, and an RF power combining element is connected to the transmission line. n-stage circuit,
An m-th stage circuit provided for each m that is a natural number satisfying n> m, wherein one of the two RF power combiners of the (m + 1) th stage circuit is one set, and one RF power combiner of each set is provided. And an output terminal of the other RF power combining element are connected by a transmission line, and the m-th stage circuit in which the RF power combining element is connected to the transmission line,
For at least one p that is a natural number satisfying n ≧ p, at least one set of RF power combining elements of the p-th stage circuit is connected to the transmission line at a connection point that is not the midpoint of the transmission line ,
If the distance between the intermediate point and the connection point is d,
Figure 0006691394
Here, k is an integer of 0 or more, and λ is a harmonic suppressed by the RF power combiner connected to the transmission line including the intermediate point and the connection point among the harmonics of the radio wave received by each antenna. Rectenna array characterized by the wavelength of the waves .
n≧pを満たす自然数である全てのpについて、第p段回路の全ての組のRF電力合成素子は伝送線路の中間点でない接続点で伝送線路に接続される
ことを特徴とする請求項2または4記載のレクテナアレー。
The RF power combiner of all the sets of the p-th stage circuit is connected to the transmission line at a connection point that is not the midpoint of the transmission line for all p that are natural numbers that satisfy n ≧ p. Or the rectenna array described in 4 .
n≧p>qを満たす自然数であるp、qについて、第p段回路のλより、第q段回路のλが長い
ことを特徴とする請求項3または4記載のレクテナアレー。
The rectenna array according to claim 3 , wherein λ of the q-th stage circuit is longer than λ of the p-th stage circuit for natural numbers p and q satisfying n ≧ p> q.
前記アンテナは、マイクロストリップアンテナ、スロットアンテナ、テーパースロットアンテナ、誘電体ロッドアンテナ、または、これらを複数接続したアンテナアレーである
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のレクテナアレー。
The rectenna array according to any one of claims 1 to 6, wherein the antenna is a microstrip antenna, a slot antenna, a tapered slot antenna, a dielectric rod antenna, or an antenna array in which a plurality of these are connected.
前記整流回路は、シリーズ接続したダイオード、シャント接続したダイオード、または、シリーズ接続したダイオードとシャント接続したダイオードを組み合わせた回路である
ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のレクテナアレー。
The rectifier circuit is series connected with a diode shunt connected diodes or series connected diodes and rectenna array according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a circuit combining diodes shunt connection, .
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