JP7201722B2

JP7201722B2 - Antenna Connection Circuit, Rectenna, Power Receiving Antenna Device, Airborne Mobile and Wireless Power Transmission System

Info

Publication number: JP7201722B2
Application number: JP2021030199A
Authority: JP
Inventors: 直輝長谷川; 喜元太田; 悠太中本
Original assignee: SoftBank Corp
Current assignee: SoftBank Corp
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2023-01-10
Anticipated expiration: 2041-02-26
Also published as: JP2022131317A

Description

特許法第３０条第２項適用令和３年２月２３日に、２０２１年電子情報通信学会総合大会講演論文集（ＤＶＤ及びＷＥＢ公開），Ｂ－２０－２５（一般社団法人電子情報通信学会）にて公開Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act On February 23, 2021, the Proceedings of the 2021 Institute of Electronics, Information and Communication Engineers General Conference (published on DVD and WEB), B-20-25 (The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers) )

本発明は、電波を受信するアンテナ素子に接続されるアンテナ接続回路、レクテナ、受電アンテナ装置、受電アンテナ装置を備えた上空移動体及び無線電力伝送システムに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an antenna connection circuit connected to an antenna element for receiving radio waves, a rectenna, a power receiving antenna device, an aerial mobile body provided with the power receiving antenna device, and a wireless power transmission system.

従来、航空機、ドローン、気球、飛行船、ソーラープレーン、飛行型ラジコン玩具など、電力を消費する機器を搭載した種々の上空移動体が知られている。特許文献１には、地上に設置された送電装置から送信された送電電波を受信する受電アンテナを備え、受電アンテナが受信した電波から得られる電力を貯蔵及び利用するドローンが開示されている。また、特許文献２には、電波を受信するアンテナと、前記アンテナから出力される交流電圧を直流電圧に変換する整流器とを備えるレクテナが開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, various aerial mobile objects equipped with power-consuming devices, such as aircraft, drones, balloons, airships, solar planes, and flying radio-controlled toys, are known. Patent Document 1 discloses a drone that includes a power receiving antenna that receives power transmission radio waves transmitted from a power transmission device installed on the ground, and that stores and uses power obtained from the radio waves received by the power receiving antenna. Further, Patent Literature 2 discloses a rectenna including an antenna for receiving radio waves and a rectifier for converting AC voltage output from the antenna to DC voltage.

特開２０１９－０５４７２３号公報JP 2019-054723 A 特開２０１９－２１３３１３号公報JP 2019-213313 A

上記ドローンなどの上空移動体にレクテナを備える場合、上空移動体に搭載されるレクテナから干渉の原因となる電波が再放射されるのを防止したい、という課題がある。 When a rectenna is provided in a flying object such as a drone, there is a problem of preventing re-radiation of radio waves that cause interference from the rectenna mounted on the flying object.

本発明の第１態様に係るアンテナ接続回路は、アンテナ素子に接続されるアンテナ接続回路である。このアンテナ接続回路は、前記アンテナ素子の第１出力端に接続される第１線路と前記アンテナ素子の第２出力端に接続される第２線路とが所定間隔で誘電体の基板の片面に形成されたＣＰＳ（コプレーナストリップ）伝送回路と、前記ＣＰＳ伝送回路の第１線路の出力端に接続された主線路と接地導体層とが所定の間隔で前記基板の前記片面に形成された第１の片側接地型のＣＰＷ（コプレーナウェーブガイド）伝送回路と、前記ＣＰＳ伝送回路の第２線路の出力端に接続された主線路と接地導体層とが所定の間隔で前記基板の前記片面に形成された、前記主線路の出力端に第２整流器が接続される第２の片側接地型のＣＰＷ伝送回路と、前記第１の片側接地型のＣＰＷ伝送回路の主線路の出力端に一端部が接続され、第１整流器に他端部が接続されるように、前記基板の前記片面に形成された第１の両側接地型のＣＰＷ伝送回路と、前記第２の片側接地型のＣＰＷ伝送回路の主線路の出力端に一端部が接続され、第２整流器に他端部が接続されるように、前記基板の前記片面に形成された第２の両側接地型のＣＰＷ伝送回路と、を備える。前記第１の両側接地型のＣＰＷ伝送回路の位相変化量Δθ１と前記第２の両側接地型のＣＰＷ伝送回路の位相変化量Δθ２とは位相差を有する。 An antenna connection circuit according to a first aspect of the present invention is an antenna connection circuit connected to an antenna element. In this antenna connection circuit, a first line connected to the first output end of the antenna element and a second line connected to the second output end of the antenna element are formed on one side of a dielectric substrate with a predetermined spacing. a CPS (coplanar strip) transmission circuit, a main line connected to the output end of the first line of the CPS transmission circuit, and a ground conductor layer are formed on the one side of the substrate at predetermined intervals. A one-sided grounded CPW (coplanar waveguide) transmission circuit, a main line connected to the output end of the second line of the CPS transmission circuit, and a ground conductor layer are formed on the one side of the substrate at a predetermined interval. a second one-sided grounded CPW transmission circuit having a second rectifier connected to the output end of the main line; and one end connected to the output end of the main line of the first one-sided grounded CPW transmission circuit. , a first double-side grounded CPW transmission circuit formed on the one side of the substrate such that the other end is connected to the first rectifier; and a main line of the second single-side grounded CPW transmission circuit. and a second double-side-grounded CPW transmission circuit formed on the one side of the substrate such that one end is connected to the output end of the second rectifier and the other end is connected to the second rectifier. There is a phase difference between the phase change amount Δθ1 of the first both-sides-grounded CPW transmission circuit and the phase change amount Δθ2 of the second both-sides-grounded CPW transmission circuit.

前記第１態様に係るアンテナ接続回路において、前記位相差Δθ１－Δθ２は４５°よりも大きく且つ１３５°よりも小さくてもよい。 In the antenna connection circuit according to the first aspect, the phase difference Δθ1−Δθ2 may be larger than 45° and smaller than 135°.

前記第１態様に係るアンテナ接続回路において、前記位相差Δθ１－Δθ２は８０°以上且つ１００°以下であってもよい。 In the antenna connection circuit according to the first aspect, the phase difference Δθ1−Δθ2 may be 80° or more and 100° or less.

前記第１態様に係るアンテナ接続回路において、前記位相差Δθ１－Δθ２は９０°であってもよい。 In the antenna connection circuit according to the first aspect, the phase difference Δθ1−Δθ2 may be 90°.

前記第１態様に係るアンテナ接続回路において、前記第１の片側接地型のＣＰＷ伝送回路及び前記第２の片側接地型のＣＰＷ伝送回路はそれぞれ、前記電波の波長λの１／４の線路長を有するλ／４マッチング回路であってもよい。 In the antenna connection circuit according to the first aspect, each of the first single-side grounded CPW transmission circuit and the second single-side grounded CPW transmission circuit has a line length of 1/4 of the wavelength λ of the radio wave. It may be a λ/4 matching circuit having

本発明の第２態様に係るレクテナは、前記いずれかの第１態様に係るアンテナ接続回路と、前記アンテナ接続回路に接続される平衡型のアンテナ素子と、前記アンテナ接続回路に接続される第１整流器及び第２整流器と、を備える。 A rectenna according to a second aspect of the present invention includes the antenna connection circuit according to any one of the first aspects, a balanced antenna element connected to the antenna connection circuit, and a first antenna connected to the antenna connection circuit. a rectifier and a second rectifier.

前記第２態様に係るレクテナにおいて、前記第１整流器及び前記第２整流器はそれぞれ、前記基板の前記片面に形成された両側接地型のＣＰＷ伝送回路と、前記ＣＰＷ伝送回路の主線路と両側の接地導体層との間に前記電波の波長λの１／４の間隔で設けられたダイオード及び平滑キャパシタとを有してもよい。 In the rectenna according to the second aspect, the first rectifier and the second rectifier are respectively a double-side grounded CPW transmission circuit formed on the one side of the substrate, and the main line and both sides of the CPW transmission circuit are grounded. A diode and a smoothing capacitor may be provided between the conductive layer and the conductor layer at an interval of 1/4 of the wavelength λ of the radio waves.

前記第２態様に係るレクテナにおいて、前記アンテナ素子は、前記基板の前記片面に形成された薄膜アンテナ素子であってもよい。 In the rectenna according to the second aspect, the antenna element may be a thin-film antenna element formed on one side of the substrate.

本発明の第３態様に係るアンテナ接続回路は、アンテナ素子に接続されるアンテナ接続回路である。このアンテナ接続回路は、前記アンテナ素子から入力される第１位相差Δψ１を有する２つの受信信号を出力端に向けて伝送し、前記出力端から入力される前記第１位相差Δψ１とは異なる第２位相差Δψ２を有する２つの反射信号の伝送を阻止する方向性フィルター伝送回路と、前記方向性フィルター伝送回路の出力端に一端部が接続され、第１整流器に他端部が接続される第１出力伝送回路と、前記方向性フィルター伝送回路の出力端に一端部が接続され、第２整流器に他端部が接続される第２出力伝送回路と、を備える。前記第１出力伝送回路の位相変化量Δθ１と前記第２出力伝送回路の位相変化量Δθ２とは位相差を有する。 An antenna connection circuit according to a third aspect of the present invention is an antenna connection circuit connected to an antenna element. This antenna connection circuit transmits two received signals having a first phase difference Δψ1 input from the antenna element toward an output end, and transmits two received signals having a first phase difference Δψ1 input from the output end. a directional filter transmission circuit for blocking transmission of two reflected signals having a two-phase difference Δψ2; and a second output transmission circuit having one end connected to the output end of the directional filter transmission circuit and having the other end connected to a second rectifier. A phase change amount Δθ1 of the first output transmission circuit and a phase change amount Δθ2 of the second output transmission circuit have a phase difference.

前記第３態様に係るアンテナ接続回路において、前記第１位相差Δψ１は１３５°よりも大きく且つ２２５°よりも小さく、前記第２位相差Δψ２は－４５°よりも大きく且つ４５°よりも小さく、前記第１出力伝送回路の位相変化量Δθ１と前記第２出力伝送回路の位相変化量Δθ１との位相差Δθ１－Δθ２は４５°よりも大きく且つ１３５°よりも小さくてもよい。 In the antenna connection circuit according to the third aspect, the first phase difference Δψ1 is larger than 135° and smaller than 225°, the second phase difference Δψ2 is larger than -45° and smaller than 45°, A phase difference Δθ1−Δθ2 between the phase change amount Δθ1 of the first output transmission circuit and the phase change amount Δθ1 of the second output transmission circuit may be larger than 45° and smaller than 135°.

また、前記第３態様に係るアンテナ接続回路において、前記第１位相差Δψ１は１７０°以上且つ１９０°よりも小さく、前記第２位相差Δψ２は－１０°以上且つ１０°よりも小さく、前記第１出力伝送回路の位相変化量Δθ１と前記第２出力伝送回路の位相変化量Δθ１との位相差Δθ１－Δθ２は４５°よりも大きく且つ１３５°よりも小さくてもよい。 Further, in the antenna connection circuit according to the third aspect, the first phase difference Δψ1 is 170° or more and less than 190°, the second phase difference Δψ2 is −10° or more and less than 10°, A phase difference Δθ1−Δθ2 between the phase change amount Δθ1 of the one output transmission circuit and the phase change amount Δθ1 of the second output transmission circuit may be larger than 45° and smaller than 135°.

また、前記第３態様に係るアンテナ接続回路において、前記第１位相差Δψ１は１８０°であり、前記第２位相差Δψ２は０°であり、前記位相差Δθ１－Δθ２は９０°であってもよい。 Further, in the antenna connection circuit according to the third aspect, even if the first phase difference Δψ1 is 180°, the second phase difference Δψ2 is 0°, and the phase difference Δθ1−Δθ2 is 90° good.

前記第３態様に係るアンテナ接続回路において、前記方向性フィルター伝送回路、前記第１出力伝送回路及び前記第２出力伝送回路は、誘電体の基板の片面に形成してもよい。 In the antenna connection circuit according to the third aspect, the directional filter transmission circuit, the first output transmission circuit, and the second output transmission circuit may be formed on one side of a dielectric substrate.

本発明の第４態様に係るレクテナは、前記いずれかの第３態様のアンテナ接続回路と、前記アンテナ接続回路に接続される平衡型のアンテナ素子と、前記第１出力伝送回路の出力端に接続される第１整流器と、前記第２出力伝送回路の出力端に接続される第２整流器と、を備える。 A rectenna according to a fourth aspect of the present invention is any one of the antenna connection circuits of the third aspect, a balanced antenna element connected to the antenna connection circuit, and connected to the output terminal of the first output transmission circuit. and a second rectifier connected to the output terminal of the second output transmission circuit.

前記第４態様のレクテナにおいて、前記第１整流器及び前記第２整流器はそれぞれ、誘電体の基板の片面に形成された両側接地型のＣＰＷ（コプレーナウェーブガイド）伝送回路と、前記ＣＰＷ伝送回路の主線路と両側の接地導体層との間に前記電波の波長λの１／４の間隔で設けられたダイオード及び平滑キャパシタとを有してもよい。 In the rectenna of the fourth aspect, the first rectifier and the second rectifier are respectively a double-sided grounded CPW (coplanar waveguide) transmission circuit formed on one side of a dielectric substrate, and a main component of the CPW transmission circuit. A diode and a smoothing capacitor may be provided between the line and the ground conductor layers on both sides at intervals of 1/4 of the wavelength λ of the radio wave.

前記第４態様のレクテナにおいて、前記アンテナ素子は薄膜アンテナ素子であってもよい。 In the rectenna of the fourth aspect, the antenna element may be a thin film antenna element.

本発明の第５態様に係る電波を受信して電力を出力する受電アンテナ装置は、前記いずれかのレクテナを複数備える。 A power receiving antenna device that receives radio waves and outputs power according to a fifth aspect of the present invention includes a plurality of any one of the rectennas.

本発明の第６態様に係る上空を移動する上空移動体は、前記いずれかの受電アンテナ装置と、前記受電アンテナ装置で受信した電波から得られた電力で駆動される電気機器と、を備える。 According to a sixth aspect of the present invention, an aerial mobile object that moves in the sky includes any one of the power receiving antenna devices described above and an electric device driven by electric power obtained from radio waves received by the power receiving antenna device.

前記上空移動体は、回転駆動されるプロペラと、前記プロペラをガードする枠体とを備えたドローンであり、前記枠体の表面に、前記受電アンテナ装置のアンテナ素子部を一又は複数配置したものであってもよい。 The flying object is a drone that includes a propeller that is driven to rotate and a frame that guards the propeller, and one or more antenna elements of the power receiving antenna device are arranged on the surface of the frame. may be

本発明の第７態様に係る無線電力伝送システムは、上空を移動する上空移動体に設けられた前記いずれかの受電アンテナ装置と、前記上空移動体の前記受電アンテナ装置に対して送電電波を送信する送電装置と、を備える。 A wireless power transmission system according to a seventh aspect of the present invention transmits power transmission radio waves to any of the power receiving antenna devices provided in a moving body moving in the sky, and to the power receiving antenna device of the moving body in the sky. and a power transmission device.

本発明によれば、上空移動体に搭載されるレクテナから干渉の原因となる電波が再放射されるのを防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent re-radiation of radio waves that cause interference from a rectenna mounted on a mobile object in the sky.

本発明の一実施形態に係る無線電力伝送システムの全体構成の一例を示す概略構成図。1 is a schematic configuration diagram showing an example of the overall configuration of a wireless power transmission system according to one embodiment of the present invention; FIG. 実施形態に係るドローンの主要構成の一例を示す機能ブロック図。1 is a functional block diagram showing an example of the main configuration of a drone according to an embodiment; FIG. 実施形態に係るドローンの一例を示す底面図。The bottom view which shows an example of the drone which concerns on embodiment. 実施形態に係るレクテナの構成の一例を示すブロック図。1 is a block diagram showing an example of a configuration of a rectenna according to an embodiment; FIG. 実施形態に係るレクテナのコプレーナ構成の一例を示すブロック図。1 is a block diagram showing an example of a coplanar configuration of a rectenna according to an embodiment; FIG. （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、実施形態に係るレクテナにおけるＣＰＳ（コプレーナストリップ）伝送回路の一例を示す平面図及び側面図。(a) and (b) are respectively a plan view and a side view showing an example of a CPS (coplanar strip) transmission circuit in the rectenna according to the embodiment. （ａ）は逆位相の２信号が入力されるＣＰＳ伝送回路の説明図。（ｂ）は同ＣＰＳ伝送回路の反射率及び透過率の特性の一例を示すグラフ。(a) is an explanatory diagram of a CPS transmission circuit to which two opposite-phase signals are input. (b) is a graph showing an example of reflectance and transmittance characteristics of the same CPS transmission circuit; （ａ）は同位相の２信号が入力されるＣＰＳ伝送回路の説明図。（ｂ）は同ＣＰＳ伝送回路の反射率及び透過率の特性の一例を示すグラフ。(a) is an explanatory diagram of a CPS transmission circuit to which two signals having the same phase are input. (b) is a graph showing an example of reflectance and transmittance characteristics of the same CPS transmission circuit; （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、実施形態に係るレクテナにおける両側接地型のＣＰＷ（コプレーナウェーブガイド）伝送回路の一例を示す平面図及び側面図。(a) and (b) are respectively a plan view and a side view showing an example of a both-side grounded CPW (Coplanar Waveguide) transmission circuit in the rectenna according to the embodiment. （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、実施形態に係るレクテナにおける片側接地型のＣＰＷ（コプレーナウェーブガイド）伝送回路の一例を示す平面図及び側面図。4A and 4B are a plan view and a side view, respectively, showing an example of a one-side-grounded CPW (coplanar waveguide) transmission circuit in the rectenna according to the embodiment; FIG. 実施形態に係るレクテナにおけるコプレーナ型の整流器の実装の一例を示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing an example of mounting a coplanar rectifier in the rectenna according to the embodiment; （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、比較参考例に係るマイクロストリップ伝送回路の一例を示す平面図及び側面図。(a) and (b) are a plan view and a side view, respectively, showing an example of a microstrip transmission circuit according to a comparative reference example. 実施形態に係るレクテナの実装の一例を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing an example of mounting of the rectenna according to the embodiment; （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、実施形態に係るレクテナからの水平偏波の電波の再放射特性を示すコンピュータシミュレーションの結果の一例を示す特性図。4A and 4B are characteristic diagrams showing an example of computer simulation results showing re-radiation characteristics of horizontally polarized radio waves from the rectenna according to the embodiment; FIG. （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、実施形態に係るレクテナからの垂直偏波の電波の再放射特性を示すコンピュータシミュレーションの結果の一例を示す特性図。4A and 4B are characteristic diagrams showing an example of computer simulation results showing re-radiation characteristics of vertically polarized radio waves from the rectenna according to the embodiment; FIG. 図１４及び図１５のコンピュータシミュレーションにおける座標、方位角φ、天頂角θ及び偏波面の説明図。Explanatory drawing of the coordinates, the azimuth angle φ, the zenith angle θ, and the plane of polarization in the computer simulation of FIGS. 14 and 15 .

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本書に記載された実施形態に係るレクテナは、ドローンに要求される要求電力を満たしつつレクテナの整流器に要求される耐圧特性を低く抑えるとともに、レクテナから干渉の原因となる電波が再放射されるのを抑制又は防止することができるアンテナ接続回路を有する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The rectenna according to the embodiment described in this document keeps the withstand voltage characteristic required for the rectenna of the rectenna low while satisfying the required electric power required for the drone, and prevents re-radiation of radio waves that cause interference from the rectenna. It has an antenna connection circuit that can suppress or prevent

図１は、本発明の一実施形態に係る無線電力伝送システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。図１において、無線電力伝送システムは、上空を移動する上空移動体としてのドローン１０に設けられた受電アンテナ装置１００と、ドローン１０の受電アンテナ装置１００に対して送電電波３０を送信する送電アンテナ２００を有する送電装置２０とを備える。本実施形態の無線電力伝送システムでは、地上の送電アンテナ２００からのマクロ波無線電力伝送によりドローン１０を給電することができる。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of the overall configuration of a wireless power transmission system according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, the wireless power transmission system includes a power receiving antenna device 100 provided on a drone 10 as an aerial mobile body that moves in the sky, and a power transmitting antenna 200 that transmits a power transmitting radio wave 30 to the power receiving antenna device 100 of the drone 10. and a power transmission device 20 having In the wireless power transmission system of this embodiment, power can be supplied to the drone 10 by microwave wireless power transmission from the power transmission antenna 200 on the ground.

ドローン１０の受電アンテナ装置１００は複数のレクテナを備える。各レクテナは、送電電波３０を受信するアンテナ素子と、アンテナ素子から出力される交流（ＡＣ）の電圧（電流）を直流（ＤＣ）の電圧（電流）に変換する整流器とを有する。 A power receiving antenna device 100 of the drone 10 includes a plurality of rectennas. Each rectenna has an antenna element that receives the transmission radio wave 30 and a rectifier that converts an alternating current (AC) voltage (current) output from the antenna element into a direct current (DC) voltage (current).

なお、本実施形態における送電電波３０はマイクロ波であるが、マイクロ波以外の電磁波であってもよい。送電装置２０は、図示のように地上に設置されていてもよいし、又は、海上などの水上に設置されていてもよい。また、送電装置２０は、自動車、バス、トラックなどの車両、電車、船舶等の移動体に設け、移動中又は移動停止中の移動体からドローン１０に向けて電力伝送するようにしてもよい。 Although the transmission radio wave 30 in this embodiment is a microwave, it may be an electromagnetic wave other than the microwave. The power transmission device 20 may be installed on the ground as shown, or may be installed on water such as the sea. Also, the power transmission device 20 may be installed in a vehicle such as an automobile, a bus, a truck, a train, a ship, or the like, and power may be transmitted from the moving body, which is moving or stopped, to the drone 10 .

ドローン１０は、操縦者が搭乗しないで外部からの遠隔制御又は自律制御により上空（大気圏外の宇宙空間を含む）における飛行が制御される航空機等の上空移動体である。ドローン１０は、例えば、トライコプター（ローター３個）、クアッドコプター(ローター４個)、ヘキサコプター(ローター６個)、オクトコプター(ローター８個)等のマルチコプター（マルチローター）型ドローンのほか、一般的なヘリコプター、固定翼型ドローンでもよい。ドローン１０は一般的には無人であるが、有人であってもよい。 The drone 10 is a flying object such as an aircraft whose flight in the sky (including space outside the atmosphere) is controlled by remote control or autonomous control from the outside without an operator on board. The drone 10 is, for example, a multicopter (multirotor) type drone such as a tricopter (three rotors), a quadcopter (four rotors), a hexacopter (six rotors), an octocopter (eight rotors), Ordinary helicopters or fixed-wing drones are acceptable. Drone 10 is typically unmanned, but may be manned.

また、送電装置２０から送電する送電対象は、上空（大気圏外の宇宙空間を含む）を移動する移動体であれば、ドローン以外の上空移動体であってもよい。例えば、送電対象は、上空を移動可能な空中浮揚型の通信中継装置（無線中継装置）としての高高度プラットフォーム局（ＨＡＰＳ）（「高高度疑似衛星」、「成層圏プラットフォーム」ともいう。）であってもよい。ＨＡＰＳは、無人飛行船タイプのＨＡＰＳでもよいし、ソーラープレーンタイプのＨＡＰＳでもよい。また、送電対象は、航空機、気球、飛行型ラジコン玩具など、電力を消費する機器を搭載した種々の上空移動体であってもよい。 In addition, a power transmission object to which power is transmitted from the power transmission device 20 may be a moving object other than a drone as long as it moves in the sky (including outer space outside the atmosphere). For example, the power transmission target is a high altitude platform station (HAPS) (also referred to as a “high altitude pseudo satellite” or “stratospheric platform”) as a floating communication relay device (radio relay device) capable of moving in the sky. may The HAPS may be an unmanned airship type HAPS or a solar plane type HAPS. Also, power transmission targets may be various aerial mobile objects equipped with power-consuming equipment, such as aircraft, balloons, and flying radio-controlled toys.

図２は、実施形態に係るドローン１０の主要構成の一例を示す機能ブロック図である。ドローン１０は、本体１１と、複数のローター１２と、各ローター１２を駆動するローター駆動部１３と、受電アンテナ装置１００とを備える。本体１１は、制御用アンテナ１４ａを介して、ドローン１０を操縦するための操縦装置（以下「プロポ」ともいう。）と通信する飛行制御部（ＦＣ）１４と、各部を制御する制御部１５と、バッテリー１６ａを有する電源部１６とを備える。制御部１５は、例えば、飛行制御部（ＦＣ）１４がプロポから受信した制御信号に基づいてローター駆動部１３を制御することにより、ドローン１０の飛行開始及び停止、上昇、下降、飛行方向、飛行速度、飛行姿勢などを制御することができる。また、電源部１６は、受電アンテナ装置１００で受電して直流に変換された電力によりバッテリー１６ａを充電するともに、飛行制御部（ＦＣ）１４、制御部１５、ローター駆動部１３などの各部に電力を供給する。なお、飛行制御部（ＦＣ）１４は、通信網を介してサーバから操縦指示を受信し、その操縦指示に基づいてローター駆動部１３を制御してもよい。 FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of the main configuration of the drone 10 according to the embodiment. The drone 10 includes a main body 11 , a plurality of rotors 12 , a rotor driving section 13 that drives each rotor 12 , and a power receiving antenna device 100 . The main body 11 includes a flight control unit (FC) 14 that communicates with a control device (hereinafter also referred to as a “propo”) for controlling the drone 10 via a control antenna 14a, and a control unit 15 that controls each part. , and a power supply unit 16 having a battery 16a. For example, the control unit 15 controls the rotor driving unit 13 based on the control signal received by the flight control unit (FC) 14 from the radio, thereby controlling the flight start and stop, ascent, descent, flight direction, and flight direction of the drone 10. You can control the speed, flight attitude, etc. In addition, the power supply unit 16 charges the battery 16a with electric power received by the power receiving antenna device 100 and converted into direct current, and supplies electric power to each unit such as the flight control unit (FC) 14, the control unit 15, the rotor driving unit 13, and the like. supply. Note that the flight control unit (FC) 14 may receive steering instructions from a server via a communication network, and may control the rotor driving unit 13 based on the steering instructions.

図３は、実施形態に係るドローン１０の一例を示す底面図である。図３において、ドローン１０は、本体１１と、下向きの気流である風を発生させて浮力を発生させるための複数のローター（「プロペラ」ともいう。）１２と、受電アンテナ装置１００とを備える。受電アンテナ装置１００は、本体１１に支持アームで連結された中央部が中空の板状部材からなる枠体１０１に設けられ、ローター（プロペラ）１２を保護するガード部材として兼用されている。受電アンテナ装置１００を構成する枠体１０１は、軽量化を図るとともに空気抵抗を軽減できるようにメッシュ状の部材で形成してもよい。 FIG. 3 is a bottom view showing an example of the drone 10 according to the embodiment. In FIG. 3 , the drone 10 includes a main body 11 , a plurality of rotors (also referred to as “propellers”) 12 for generating buoyancy by generating wind, which is downward airflow, and a power receiving antenna device 100 . The power receiving antenna device 100 is provided on a frame body 101 made of a plate-shaped member with a hollow central portion connected to a main body 11 by a support arm, and is also used as a guard member for protecting a rotor (propeller) 12 . The frame 101 that constitutes the power receiving antenna device 100 may be made of a mesh member so as to reduce the weight and air resistance.

受電アンテナ装置１００は、枠体１０１の下面（図３の手前側の面）に分散配置された複数のアンテナ素子部１１０を有する。 The power receiving antenna device 100 has a plurality of antenna element units 110 dispersedly arranged on the lower surface of the frame 101 (the front surface in FIG. 3).

各アンテナ素子部１１０は、第１偏波面の電波を主に受信して第１交流電圧を出力し、第１偏波面に直交する第２偏波面の電波を主に受信して第２交流電圧を出力する。図示の例では、各アンテナ素子部１１０は、第１偏波面の電波を主に受信するアンテナ素子としての第１ダイポールアンテナ１２０（１）と、第１偏波面と直交する第２偏波面の電波を主に受信するアンテナ素子としての第２ダイポールアンテナ１２０（２）とを有する。第１ダイポールアンテナ１２０（１）及び第２ダイポールアンテナ１２０（２）のそれぞれの背面側には、金属などの導電性材料で構成した反射器を設けてもよい。反射器はメッシュ状の部材であってもよい。 Each antenna element unit 110 mainly receives radio waves of a first polarization plane and outputs a first AC voltage, mainly receives radio waves of a second polarization plane orthogonal to the first polarization plane, and outputs a second AC voltage. to output In the illustrated example, each antenna element unit 110 includes a first dipole antenna 120 (1) as an antenna element that mainly receives radio waves with a first polarization plane, and radio waves with a second polarization plane orthogonal to the first polarization plane. and a second dipole antenna 120 (2) as an antenna element that mainly receives the . A reflector made of a conductive material such as metal may be provided on the rear side of each of the first dipole antenna 120(1) and the second dipole antenna 120(2). The reflector may be a mesh member.

なお、本実施形態において、電波の「偏波面」は、電波の電界が振動する方向と伝搬方向とを含む面である。この偏波面が時間によらず一定の電波を直線偏波の電波といい、偏波面が時間によって回転する電波を円偏波の電波という。 In this embodiment, the "polarization plane" of the radio wave is a plane including the direction in which the electric field of the radio wave oscillates and the direction of propagation. A radio wave whose plane of polarization is constant regardless of time is called a linearly polarized wave, and a radio wave whose plane of polarization rotates with time is called a circularly polarized wave.

上記構成のドローン１０に電波を送信して電力を伝送する無線電力伝送システムにおいて、複数のアンテナ素子部１１０のアンテナ素子（ダイポールアンテナ）のそれぞれに整流器が接続されて複数のレクテナを構成している。ドローン１０の要求電力Ｐｄを数１０［Ｗ］と想定すると、複数のレクテナそれぞれの整流器に要求される耐圧は数［Ｗ］であり、一般的なダイオードの耐圧をオーバーする。そこで、本実施形態では、複数のレクテナのそれぞれにおいて、複数の整流器の並列接続した複数並列化（例えば、２並列化）の構成にすることにより、各整流器に要求される耐圧特性を低く抑えている。 In the wireless power transmission system that transmits electric power by transmitting radio waves to the drone 10 configured as described above, a rectifier is connected to each of the antenna elements (dipole antennas) of the plurality of antenna element units 110 to form a plurality of rectennas. . Assuming that the required power Pd of the drone 10 is several tens [W], the withstand voltage required for the rectifier of each of the plurality of rectennas is several [W], which exceeds the withstand voltage of a general diode. Therefore, in the present embodiment, each of the plurality of rectennas has a configuration in which a plurality of rectifiers are connected in parallel to form a plurality of parallel connections (for example, two parallel connections). there is

また、上記構成のドローン１０に電波を送信して電力を伝送する無線電力伝送システムにおいて、受電アンテナ装置１００の複数のレクテナのそれぞれにおいて、地上の送電アンテナ２００からの送信電波を受信したとき、その一部がレクテナから再放射されるという課題がある。例えば、受電アンテナ装置１００の全体で受信した電力が４０［Ｗ］である場合、その受信した電力の１％が受電アンテナ装置１００から再放射されると、４００［ｍＷ］程度の再放射となり、他の電子機器への大きな干渉になり得る。 Further, in the wireless power transmission system that transmits electric power by transmitting radio waves to the drone 10 configured as described above, when each of the plurality of rectennas of the power receiving antenna device 100 receives a transmission radio wave from the power transmission antenna 200 on the ground, There is a problem that part of it is re-radiated from the rectenna. For example, when the power received by the power receiving antenna device 100 as a whole is 40 [W], if 1% of the received power is re-radiated from the power receiving antenna device 100, the re-radiation is about 400 [mW]. It can cause significant interference to other electronic equipment.

そこで、本実施形態では、以下に説明するように、受電アンテナ装置１００の複数のレクテナのそれぞれにおいて、アンテナ素子と２並列化の整流器とを接続するアンテナ接続回路に再放射防止機能を持たせるように構成している。 Therefore, in the present embodiment, as described below, in each of the plurality of rectennas of the power receiving antenna device 100, the antenna connection circuit that connects the antenna element and the two-parallel rectifier is provided with a re-radiation prevention function. It consists of

図４は、本実施形態に係るレクテナ１５０の構成の一例を示すブロック図である。図４中の実線は、アンテナ素子１２０で受信された高周波の受信信号ＲＦの流れを示し、破線は整流器１４０（１）、１４０（２）で反射された高周波の反射信号ＲＦの流れを示している。また、図４中のＲＦ（－９０）、ＲＦ（＋９０）等における括弧内の数値は、各高周波の信号の相対的な位相［°］を示している。 FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the rectenna 150 according to this embodiment. The solid line in FIG. 4 indicates the flow of the high-frequency reception signal RF received by the antenna element 120, and the dashed line indicates the flow of the high-frequency reflected signal RF reflected by the rectifiers 140(1) and 140(2). there is Also, the numerical values in parentheses for RF (-90), RF (+90), etc. in FIG. 4 indicate the relative phase [°] of each high-frequency signal.

図４において、レクテナ１５０は、平衡型のアンテナ素子１２０と、アンテナ接続回路１３０と、整流用のダイオードの耐圧を考慮して２並列化された複数の整流器１４０（１）、１４０（１）とを備える。アンテナ素子１２０は、互いに逆位相の高周波の受信信号を出力する。アンテナ素子１２０が不平衡型のアンテナ素子である場合は、バラン等が追加されて平衡型のアンテナ素子として構成される。アンテナ素子は、ダイポールアンテナ（例えば、折り返し型のバイポールアンテナ）でもよいし、パッチアンテナでもよい。 In FIG. 4, the rectenna 150 includes a balanced antenna element 120, an antenna connection circuit 130, and a plurality of rectifiers 140(1) and 140(1) paralleled in consideration of the withstand voltage of the diodes for rectification. Prepare. The antenna elements 120 output high-frequency received signals having phases opposite to each other. If the antenna element 120 is an unbalanced antenna element, a balun or the like is added to configure it as a balanced antenna element. The antenna element may be a dipole antenna (for example, a folded bipole antenna) or a patch antenna.

アンテナ接続回路１３０は、方向性フィルター伝送回路１３１と出力伝送回路１３２とを備える。方向性フィルター伝送回路１３１は、アンテナ素子１２０から入力される第１位相差Δψ１を有する２つの受信信号を出力端に向けて伝送し、前記出力端から入力される第１位相差Δψ１とは異なる第２位相差Δψ２を有する２つの反射信号の伝送を阻止する機能を有する。この反射波の伝送阻止により、反射信号がアンテナ素子１２０から再放射されるのを抑制又は防止することができる。 The antenna connection circuit 130 includes a directional filter transmission circuit 131 and an output transmission circuit 132 . The directional filter transmission circuit 131 transmits the two received signals having the first phase difference Δψ1 input from the antenna element 120 toward the output terminal, and the first phase difference Δψ1 input from the output terminal is different from the first phase difference Δψ1. It has a function of blocking transmission of two reflected signals having a second phase difference Δψ2. By blocking the transmission of the reflected wave, it is possible to suppress or prevent the reflected signal from being re-radiated from the antenna element 120 .

アンテナ素子１２０から入力される２つの受信信号の位相差（第１位相差）Δψ１は例えば１３５°よりも大きく且つ２２５°よりも小さく、方向性フィルター伝送回路１３１の出力端側から入力される２つの反射信号の位相差（第２位相差）Δψ２は例えば－４５°よりも大きく且つ４５°よりも小さい。好ましくは、第１位相差Δψ１は１７０°以上且つ１９０°よりも小さい範囲にあり、第２位相差Δψ２は－１０°以上且つ１０°よりも小さい範囲にある。より好ましくは、前記２つの受信信号は、第１位相差Δψ１が１８０°又はほぼ１８０°である逆位相の受信信号であり、前記２つの反射信号は、第２位相差Δψ２が０°又はほぼ０°である同位相の反射信号である。 The phase difference (first phase difference) Δψ1 between the two received signals input from the antenna element 120 is, for example, greater than 135° and less than 225°, and the 2 input from the output end side of the directional filter transmission circuit 131 A phase difference (second phase difference) Δψ2 between the two reflected signals is, for example, greater than −45° and less than 45°. Preferably, the first phase difference Δψ1 is in the range of 170° or more and less than 190°, and the second phase difference Δψ2 is in the range of -10° or more and less than 10°. More preferably, the two received signals are opposite phase received signals with a first phase difference Δψ1 of 180° or approximately 180°, and the two reflected signals have a second phase difference Δψ2 of 0° or approximately In-phase reflected signals at 0°.

なお、以下の実施形態の例では、２つの受信信号の第１位相差Δψ１が１８０°又はほぼ１８０°（逆位相）であり、２つの反射信号第２位相差Δψ２が０°又はほぼ０°（同位相）の場合について説明する。また、以下の実施形態の例では、一例として、アンテナ素子１２０から入力される逆位相の２つの受信信号の組み合わせがＲＦ（－９０）及びＲＦ（＋９０）の場合について説明するが、他の組み合わせであってもよい。例えば、アンテナ素子１２０から入力される逆位相の２つの受信信号の組み合わせは、ＲＦ（＋９０）及びＲＦ（－９０）、ＲＦ（０）及びＲＦ（＋１８０）、又は、ＲＦ（＋１８０）及びＲＦ（０）であってもよい。すなわち、本発明において、アンテナ素子１２０からの反射信号の再放射を抑制又は防止し得るのであれば、２つの受信信号の組み合わせは特に限定されない。つまり、再放射を抑制又は防止し得る位相差であれば、２つの受信信号のそれぞれの位相は特に限定されない。 Note that in the following embodiment examples, the first phase difference Δψ1 between the two received signals is 180° or approximately 180° (opposite phase), and the second phase difference Δψ2 between the two reflected signals is 0° or approximately 0°. The case of (same phase) will be described. In addition, in the following embodiments, as an example, a case where the combination of two reception signals with opposite phases input from the antenna element 120 is RF (-90) and RF (+90) will be described, but other combinations may be For example, the combination of the two antiphase received signals input from the antenna element 120 may be RF(+90) and RF(−90), RF(0) and RF(+180), or RF(+180) and RF( 0). That is, in the present invention, the combination of two received signals is not particularly limited as long as re-radiation of the reflected signal from the antenna element 120 can be suppressed or prevented. In other words, the phases of the two received signals are not particularly limited as long as they have a phase difference that can suppress or prevent reradiation.

方向性フィルター伝送回路１３１は、アンテナ素子１２０から入力される逆位相の２つの受信信号ＲＦ（－９０）、ＲＦ（＋９０）を出力端に向けて伝送し、前記出力端から入力される同位相の２つの反射信号ＲＦ（－９０）、ＲＦ（－９０）の伝送を抑制又は阻止する機能を有する。この反射波の伝送阻止により、反射信号がアンテナ素子１２０から再放射されるのを抑制又は防止することができる。 The directional filter transmission circuit 131 transmits two opposite-phase received signals RF(−90) and RF(+90) input from the antenna element 120 toward the output end, and transmits the same-phase signals input from the output end. has a function of suppressing or blocking the transmission of the two reflected signals RF(-90) and RF(-90). By blocking the transmission of the reflected wave, it is possible to suppress or prevent the reflected signal from being re-radiated from the antenna element 120 .

出力伝送回路１３２は、第１出力伝送回路１３３と第２出力伝送回路１３４とを備える。第１出力伝送回路１３３の入力側の一端部は方向性フィルター伝送回路１３１の出力端に接続され、他端部は第１整流器１４０（１）に接続される。第２出力伝送回路１３４の入力側の一端部は方向性フィルター伝送回路の出力端に一端部が接続され、他端部は第２整流器１４０（２）に接続される。 The output transmission circuit 132 includes a first output transmission circuit 133 and a second output transmission circuit 134 . One end of the input side of the first output transmission circuit 133 is connected to the output end of the directional filter transmission circuit 131, and the other end is connected to the first rectifier 140(1). One end of the input side of the second output transmission circuit 134 is connected at one end to the output end of the directional filter transmission circuit, and the other end is connected to the second rectifier 140(2).

第１出力伝送回路１３３の位相変化量（Δθ１）と第２出力伝送回路１３４の位相変化量（Δθ２）との位相差Δθ１－Δθ２は、例えば４５°よりも大きく且つ１３５°よりも小さく、好ましくは８０°以上且つ１００°以下であり、より好ましくは９０°又はほぼ９０°である。なお、以下の実施形態の例では、位相差Δθ１－Δθ２が９０°又はほぼ９０°の場合について説明する。 The phase difference Δθ1−Δθ2 between the phase change amount (Δθ1) of the first output transmission circuit 133 and the phase change amount (Δθ2) of the second output transmission circuit 134 is preferably larger than 45° and smaller than 135°, for example. is greater than or equal to 80° and less than or equal to 100°, more preferably 90° or approximately 90°. In the following embodiments, the case where the phase difference Δθ1−Δθ2 is 90° or approximately 90° will be described.

例えば、図４の例では、第１出力伝送回路１３３の位相変化量（Δθ１）は１８０°であり、第２出力伝送回路１３４の位相変化量（Δθ２）は９０°であり、それらの位相差は９０°である。第１出力伝送回路１３３に入力された高周波の受信信号ＲＦ（－９０）は、位相が１８０°変化して高周波の受信信号ＲＦ（＋９０）として第１整流器１４０（１）側に出力され、第１整流器１４０（１）で反射して第１出力伝送回路１３３に入力された高周波の反射信号ＲＦ（－９０）は、位相が１８０°変化して高周波の反射信号ＲＦ（－９０）として方向性フィルター伝送回路１３１に出力される。また、第２出力伝送回路１３４に入力された高周波の受信信号ＲＦ（＋９０）は、位相が９０°変化して高周波の受信信号ＲＦ（＋１８０）として第２整流器１４０（２）側に出力され、第２整流器１４０（２）で反射して第２出力伝送回路１３４に入力された高周波の反射信号ＲＦ（＋１８０）は、位相が９０°変化して高周波の反射信号ＲＦ（＋２７０）、つまりは－９０°の位相を持つ信号、として方向性フィルター伝送回路１３１に出力される。結果的に、第１出力伝送回路１３３及び第２出力伝送回路１３４から方向性フィルター伝送回路１３１に出力される２つの反射信号ＲＦ（－９０）、ＲＦ（－９０）の位相は同位相になる。なお、整流器１４０での反射時に位相シフトが生じた場合であっても方向性フィルター伝送回路１３１は反射波を遮断することができる。 For example, in the example of FIG. 4, the phase change amount (Δθ1) of the first output transmission circuit 133 is 180°, the phase change amount (Δθ2) of the second output transmission circuit 134 is 90°, and their phase difference is is 90°. The high-frequency reception signal RF (-90) input to the first output transmission circuit 133 is output to the first rectifier 140 (1) side as a high-frequency reception signal RF (+90) with a phase change of 180°. The high-frequency reflected signal RF(-90) reflected by the 1 rectifier 140(1) and input to the first output transmission circuit 133 changes its phase by 180° and changes directionality as the high-frequency reflected signal RF(-90). It is output to the filter transmission circuit 131 . Further, the high-frequency reception signal RF (+90) input to the second output transmission circuit 134 is output to the second rectifier 140 (2) side as a high-frequency reception signal RF (+180) with a phase change of 90°. The high-frequency reflected signal RF (+180) reflected by the second rectifier 140 (2) and input to the second output transmission circuit 134 changes its phase by 90° to produce a high-frequency reflected signal RF (+270), that is, - It is output to the directional filter transmission circuit 131 as a signal having a phase of 90°. As a result, the two reflected signals RF(-90) and RF(-90) output from the first output transmission circuit 133 and the second output transmission circuit 134 to the directional filter transmission circuit 131 are in phase. . The directional filter transmission circuit 131 can cut off the reflected wave even if a phase shift occurs during reflection at the rectifier 140 .

整流器１４０での反射時に位相シフトがないと仮定すると、第１整流器１４０（１）に高周波の受信信号ＲＦ（＋９０）が入力されると、その一部が反射信号ＲＦ（＋９０）として第１出力伝送回路１３３側に戻される。また、第２整流器１４０（２）に高周波の受信信号ＲＦ（＋１８０）が入力されると、その一部が反射信号ＲＦ（＋１８０）として第２出力伝送回路１３４側に戻される。なお、第１整流器１４０（１）の出力端と、第２整流器１４０（２）の出力端とは、直列に接続されてよい。または、第１整流器１４０（１）の出力端と、第２整流器１４０（２）の出力端とは、並列に接続されてよい。 Assuming that there is no phase shift during reflection at the rectifier 140, when the high-frequency received signal RF(+90) is input to the first rectifier 140(1), a part of it is reflected as the reflected signal RF(+90) from the first output It is returned to the transmission circuit 133 side. Also, when the high-frequency reception signal RF (+180) is input to the second rectifier 140(2), part of it is returned to the second output transmission circuit 134 side as a reflected signal RF (+180). Note that the output terminal of the first rectifier 140(1) and the output terminal of the second rectifier 140(2) may be connected in series. Alternatively, the output end of the first rectifier 140(1) and the output end of the second rectifier 140(2) may be connected in parallel.

図４のレクテナ１５０によれば、アンテナ素子１２０から入力される逆位相の２つの受信信号ＲＦ（－９０）、ＲＦ（＋９０）を、方向性フィルター伝送回路１３１及び出力伝送回路１３２を介して、第１整流器１４０（１）及び第２整流器１４０（２）に伝送することができる。また、第１整流器１４０（１）及び第２整流器１４０（２）で反射した２つの反射信号ＲＦ（＋９０）、ＲＦ（＋１８０）を、出力伝送回路１３２で同位相の反射信号ＲＦ（－９０）、ＲＦ（－９０）に変換して方向性フィルター伝送回路１３１に入力することにより、反射信号がアンテナ素子１２０側に伝送されるのを抑制又は阻止できるので、反射信号がアンテナ素子１２０から再放射されるのを抑制又は防止することができる。 According to the rectenna 150 of FIG. 4, the two reception signals RF(−90) and RF(+90) with opposite phases inputted from the antenna element 120 are transmitted through the directional filter transmission circuit 131 and the output transmission circuit 132, It can be transmitted to the first rectifier 140(1) and the second rectifier 140(2). In addition, the two reflected signals RF(+90) and RF(+180) reflected by the first rectifier 140(1) and the second rectifier 140(2) are converted to the in-phase reflected signal RF(-90) by the output transmission circuit 132. , RF (-90) and input to the directional filter transmission circuit 131, the reflected signal can be suppressed or prevented from being transmitted to the antenna element 120 side, so that the reflected signal can be re-radiated from the antenna element 120. be suppressed or prevented.

図５は、本実施形態に係るレクテナ１５０のコプレーナ構成の一例を示すブロック図である。図５の構成例は、線路長非対称な２分配アンテナの例である。図５の構成例では、前述の図４の方向性フィルター伝送回路１３１及び出力伝送回路１３２を、誘電体の基板の片面に形成されたＣＰＳ（コプレーナストリップ）伝送回路及びＣＰＷ（コプレーナウェーブガイド）伝送回路を用いたコプレーナ構成にすることよりインピーダンス整合を行うとともに、回路基板厚を薄膜化できるためレクテナ１５０の軽量化を図ることができる。 FIG. 5 is a block diagram showing an example of the coplanar configuration of the rectenna 150 according to this embodiment. The configuration example of FIG. 5 is an example of a dual-distribution antenna with asymmetrical line lengths. In the configuration example of FIG. 5, the directional filter transmission circuit 131 and the output transmission circuit 132 of FIG. By adopting a coplanar structure using a circuit, impedance matching can be performed, and the thickness of the circuit board can be reduced, so that the weight of the rectenna 150 can be reduced.

図５において、前述の方向性フィルター伝送回路１３１はＣＰＳ（コプレーナストリップ）伝送回路（以下「ＣＰＳ」ともいう。）１３１０により構成されている。ＣＰＳ１３１０は、例えば図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、アンテナ素子１２０の第１出力端に接続される第１線路１３１１とアンテナ素子１２０の第２出力端に接続される第２線路１３１２とが所定間隔で誘電体の基板１３１３の片面に形成された構成を有する。ＣＰＳ１３１０の特性インピーダンスは、アンテナ素子１２０の出力側からみた出力インピーダンスと同じ１００［Ω］である。 In FIG. 5, the aforementioned directional filter transmission circuit 131 is composed of a CPS (coplanar strip) transmission circuit (hereinafter also referred to as “CPS”) 1310 . The CPS 1310 includes a first line 1311 connected to the first output end of the antenna element 120 and a second line connected to the second output end of the antenna element 120, as shown in FIGS. 6A and 6B, for example. 2 lines 1312 are formed on one side of a dielectric substrate 1313 at predetermined intervals. The characteristic impedance of CPS 1310 is 100 [Ω], which is the same as the output impedance seen from the output side of antenna element 120 .

また、ＣＰＳ１３１０は、図７及び図８に示すように方向性フィルター伝送回路としての機能を有する。例えば図７（ａ）に示すように逆位相の２つの信号が入力された場合、ＣＰＳ１３１０は、図７（ｂ）に示すように周波数によらず反射率Ｓ１１が低く、且つ、高い透過率Ｓ２１を示す。一方、図８（ａ）に示すように同位相の２つの信号が入力された場合、ＣＰＳ１３１０は、図８（ｂ）に示すように反射率Ｓ１１が大幅に増加し、且つ、透過率Ｓ２１が低下する傾向を示す。このようにＣＰＳは同じ形状の線路であっても位相条件によりフィルターの機能をする。 The CPS 1310 also functions as a directional filter transmission circuit as shown in FIGS. For example, when two signals having opposite phases are input as shown in FIG. indicates On the other hand, when two signals having the same phase are input as shown in FIG. showing a downward trend. In this way, even if the lines have the same shape, the CPS functions as a filter depending on the phase conditions.

図５において、第１出力伝送回路１３３は、位相変化量θ１が９０°の第１の片側接地型のＣＰＷ（コプレーナウェーブガイド）伝送回路（以下、「片側ＣＰＷ」ともいう。）１３３１と、位相変化量θがそれぞれ０°及び９０°の第１の両側接地型のＣＰＷ伝送回路（以下、単に「ＣＰＷ」ともいう。）１３３２及び１３３３とから構成されている。また、第２出力伝送回路１３４は、位相変化量θ２が９０°の第２の片側ＣＰＷ１３４１と、位相変化量θが０°の第２のＣＰＷ１３４２とから構成されている。 In FIG. 5, the first output transmission circuit 133 includes a first single-sided grounded CPW (coplanar waveguide) transmission circuit (hereinafter also referred to as “single-sided CPW”) 1331 having a phase change amount θ1 of 90°, and a phase 1332 and 1333 of the first both-side-grounded CPW transmission circuits (hereinafter also simply referred to as "CPW") having variations θ of 0° and 90°, respectively. The second output transmission circuit 134 is composed of a second one-sided CPW 1341 with a phase change amount θ2 of 90° and a second CPW 1342 with a phase change amount θ of 0°.

ＣＰＷ１３３２，１３３３，１３４２は、例えば図９に示すように、主線路１３３５と２つの接地導体層１３３６，１３３７とが所定の間隔で基板１３３０の片面に形成された構成を有している。また、片側ＣＰＷ１３３１，１３４１は、例えば図１０に示すように、主線路１３３５と１つの接地導体層１３３６とが所定の間隔で基板１３３０の片面に形成された構成を有している。 CPWs 1332, 1333, and 1342 have a configuration in which a main line 1335 and two ground conductor layers 1336 and 1337 are formed on one side of a substrate 1330 at predetermined intervals, as shown in FIG. 9, for example. 10, one-sided CPWs 1331 and 1341 have a configuration in which a main line 1335 and one ground conductor layer 1336 are formed on one side of a substrate 1330 at predetermined intervals.

第１の片側ＣＰＷ１３３１の主線路１３３５の一端部は前述のＣＰＳ１３１０の第１線路１３１１の出力端に接続され、主線路１３３５の他端部はＣＰＷ１３３３の入力端に接続されている。また、第２の片側ＣＰＷ１３３２の主線路１３３５の一端部はＣＰＳ１３１０の第２線路１３１２の出力端に接続され、主線路１３３５の他端部はＣＰＷ１３４２の入力端に接続されている。第１の片側ＣＰＷ１３３１及び第２の片側ＣＰＷ１３３２はそれぞれ、ＣＰＳ１３１０と同じ特性インピーダンス１００［Ω］を有し、ＣＰＳ１３１０と、後段の特性インピーダンスが５０［Ω］ＣＰＷ１３３３、１３４２のとの間のインピーダンスを整合させるλ／４マッチング回路の機能を有する。 One end of the main line 1335 of the first one-sided CPW 1331 is connected to the output end of the first line 1311 of the CPS 1310 described above, and the other end of the main line 1335 is connected to the input end of the CPW 1333 . One end of the main line 1335 of the second one-side CPW 1332 is connected to the output end of the second line 1312 of the CPS 1310, and the other end of the main line 1335 is connected to the input end of the CPW 1342. The first one-sided CPW 1331 and the second one-sided CPW 1332 each have the same characteristic impedance of 100 [Ω] as the CPS 1310, and the impedance between the CPS 1310 and the subsequent stage characteristic impedance of 50 [Ω] CPWs 1333 and 1342 is matched. It has the function of a λ/4 matching circuit that allows

ＣＰＷ１３３３は、位相変化量θは９０°であり、特性インピーダンスが５０［Ω］である。ＣＰＷ１３３３の一端部は、第１の片側ＣＰＷ１３３１の主線路１３３５に接続され、他端部はＣＰＷ１３３２の主線路１３３５に接続されている。ＣＰＷ１３３２は、位相変化量θは０°であり、特性インピーダンスが５０［Ω］である。ＣＰＷ１３３２の一端部はＣＰＷ１３３３に接続され、他端部は、入力インピーダンスが５０［Ω］の第１整流器１４０（１）に接続されている。 The CPW 1333 has a phase change amount θ of 90° and a characteristic impedance of 50 [Ω]. One end of CPW 1333 is connected to main line 1335 of first one-sided CPW 1331 and the other end is connected to main line 1335 of CPW 1332 . The CPW 1332 has a phase change amount θ of 0° and a characteristic impedance of 50 [Ω]. One end of the CPW 1332 is connected to the CPW 1333, and the other end is connected to the first rectifier 140(1) with an input impedance of 50[Ω].

ＣＰＷ１３４２は、位相変化量θは０°であり、特性インピーダンスが５０［Ω］である。ＣＰＷ１３４２の一端部は、第２の片側ＣＰＷ１３４１の主線路１３３５に接続され、他端部は、入力インピーダンスが５０［Ω］の第２整流器１４０（２）に接続されている。 The CPW 1342 has a phase change amount θ of 0° and a characteristic impedance of 50 [Ω]. One end of the CPW 1342 is connected to the main line 1335 of the second one-side CPW 1341, and the other end is connected to the second rectifier 140(2) with an input impedance of 50 [Ω].

ＣＰＷ１３３３、１３３２の位相変化量とＣＰＷ１３４２の位相変化量との間の位相差は９０°である。 The phase difference between the phase change amount of CPWs 1333 and 1332 and the phase change amount of CPW 1342 is 90°.

図５のレクテナ１５０において、第１整流器１４０（１）及び第２整流器１４０（２）で反射された２つの反射信号Ｒ１，Ｒ２は、第１出力伝送回路１３３（片側ＣＰＷ１３３１、ＣＰＷ１３３２、１３３３）及び第２出力伝送回路１３４（片側ＣＰＷ１３４１、ＣＰＷ１３４２）を介して、同位相の高周波の反射信号として１３１０に到達する。 In the rectenna 150 of FIG. 5, the two reflected signals R1 and R2 reflected by the first rectifier 140(1) and the second rectifier 140(2) are transmitted to the first output transmission circuit 133 (one-side CPW 1331, CPW 1332, 1333) and Through the second output transmission circuit 134 (one-sided CPW 1341, CPW 1342), it reaches 1310 as a high-frequency reflected signal of the same phase.

図１１は、本実施形態に係るレクテナ１５０におけるコプレーナ型の整流器１４０の実装の一例を示す平面図である。図１１において、整流器１４０（第１整流器１４０（１）及び第２整流器１４０（２））は、前述のアンテナ接続回路１３０と同様に誘電体の基板の片面に形成されている。整流器１４０は、両側接地型のＣＰＷ伝送回路１４００と、ＣＰＷ伝送回路１４００の主線路１４０１と両側の接地導体層１４０２、１４０３との間に電波の波長λの１／４の間隔で設けられたダイオード及び平滑キャパシタとが接続された構成を有している。 FIG. 11 is a plan view showing an example of mounting the coplanar rectifier 140 in the rectenna 150 according to this embodiment. In FIG. 11, the rectifiers 140 (the first rectifier 140(1) and the second rectifier 140(2)) are formed on one side of a dielectric substrate in the same manner as the antenna connection circuit 130 described above. The rectifier 140 is a double-side grounded CPW transmission circuit 1400, and diodes are provided between the main line 1401 of the CPW transmission circuit 1400 and the ground conductor layers 1402 and 1403 on both sides at intervals of 1/4 of the wavelength λ of the radio wave. and a smoothing capacitor are connected.

図５～図１１に示したレクテナ１５０によれば、アンテナ接続回路１３０及び整流器１４０（１），１４０（２）を基板の片面に形成したコプレーナ構成を有し、基板の片面の１レイヤのみで回路を構成することができ、レクテナ１５０の軽量化を図ることができる。また、基板の厚さに依存せずにアンテナ接続回路１３０及び整流器１４０（１），１４０（２）を構成することができ、回路基板として、可撓性を有する薄膜基板（フレキブル基板）を用いることができるので、レクテナ１５０の軽量化を図ることができるとともに、レクテナ１５０の配置構成の自由度が高くなる。 The rectenna 150 shown in FIGS. 5 to 11 has a coplanar structure in which the antenna connection circuit 130 and the rectifiers 140(1) and 140(2) are formed on one side of the substrate. A circuit can be configured, and the weight of the rectenna 150 can be reduced. In addition, the antenna connection circuit 130 and the rectifiers 140(1) and 140(2) can be configured without depending on the thickness of the substrate, and a flexible thin film substrate (flexible substrate) is used as the circuit substrate. Therefore, the weight of the rectenna 150 can be reduced, and the degree of freedom of arrangement of the rectenna 150 is increased.

図１２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、比較参考例に係るマイクロストリップ伝送回路９００の一例を示す平面図及び側面図である。このマイクロストリップ伝送回路９００では、基板９０１のおもて面に主線路９０２が形成され、裏面に接地導体層９０３が形成されている。マイクロストリップ伝送回路９００は、受信対象の電波の周波数がマイクロ波帯になると、基板９０１の厚さが数１０［μｍ］になり、加工が難しく、高コストになる。また、主線路９０２の線路幅も数１０［μｍ］になり、主線路９０２への電子素子のチップの実装が難しい。 12A and 12B are a plan view and a side view, respectively, showing an example of a microstrip transmission circuit 900 according to a comparative reference example. In this microstrip transmission circuit 900, a main line 902 is formed on the front surface of a substrate 901, and a ground conductor layer 903 is formed on the back surface. In the microstrip transmission circuit 900, when the frequency of radio waves to be received is in the microwave band, the thickness of the substrate 901 becomes several tens [μm], which makes processing difficult and increases cost. Moreover, the line width of the main line 902 is several tens [μm], and it is difficult to mount a chip of an electronic element on the main line 902 .

図１３は、本実施形態に係るレクテナ１５０の実装の一例を示す平面図である。図１３は、前述の図１２のコプレーナ構成のレクテナ１５０の実装例である。図１３において。誘電体の共通の薄膜基板１５００の片面（上面）の図中上側領域は、表面が露出した露出面１５０１になっている。薄膜基板１５００の片面（上面）の図中下側のグレー領域には、接地導体層１５０２が形成されている。 FIG. 13 is a plan view showing an example of mounting of the rectenna 150 according to this embodiment. FIG. 13 is an example implementation of the rectenna 150 in the coplanar configuration of FIG. 12 described above. in FIG. An exposed surface 1501 is formed in the upper region of one side (upper surface) of the dielectric common thin film substrate 1500 in the figure. A ground conductor layer 1502 is formed on one side (upper surface) of the thin film substrate 1500 in the lower gray area in the figure.

図１３において、薄膜基板１５００の片面（上面）の露出面１５０１には、アンテナ素子１２０としての折り返しダイポールアンテナ（特性インピーダンス：１００［Ω］）と、方向性フィルター伝送回路としてのＣＰＳ１３１０（特性インピーダンス：１００［Ω］）が形成されている。ＣＰＳ１３１０の第１線路１３１１及び第２線路１３１２にはそれぞれ、特性インピーダンスが１００［Ω］のλ／４マッチング回路として機能する第１の片側ＣＰＷ１３３１の主線路の入力端及び第２の片側ＣＰＷ１３４１の主線路の入力端が接続されている。第１の片側ＣＰＷ１３３１及び第２の片側ＣＰＷ１３４１はそれぞれ、接地導体層１５０２の上端縁に沿って、接地導体層１５０２の上端縁との間に所定の間隙を有するように形成されている。 In FIG. 13, an exposed surface 1501 on one side (upper surface) of a thin film substrate 1500 includes a folded dipole antenna (characteristic impedance: 100 [Ω]) as an antenna element 120 and a CPS 1310 (characteristic impedance: 100 [Ω]) as a directional filter transmission circuit. 100 [Ω]) is formed. The first line 1311 and the second line 1312 of the CPS 1310 are respectively connected to the input end of the main line of the first one-side CPW 1331 and the main line of the second one-side CPW 1341 that function as a λ/4 matching circuit with a characteristic impedance of 100 [Ω]. The input end of the line is connected. The first one-side CPW 1331 and the second one-side CPW 1341 are formed along the upper edge of the ground conductor layer 1502 so as to have a predetermined gap from the upper edge of the ground conductor layer 1502 .

第１の片側ＣＰＷ１３３１の主線路の出力端には、第１のＣＰＷ１３３２，１３３３（特性インピーダンス：５０［Ω］）の主線路が接続され、第２の片側ＣＰＷ１３４１の主線路の出力端には、第２のＣＰＷ１３４２（特性インピーダンス：５０［Ω］）の主線路が接続されている。ＣＰＷ１３３２，１３３３の主線路及びＣＰＷ１３４２の主線路はそれぞれ、薄膜基板１５００の露出面上に、接地導体層１５０２との間に所定の間隙を有するように形成されている。ＣＰＷ１３３２，１３３３とＣＰＷ１３４２の回路は、受信対象の電波に対して位相変化量の差が９０°になるように線路長が非対称の２分配回路になっている。 The main line of the first CPW 1332, 1333 (characteristic impedance: 50 [Ω]) is connected to the output end of the main line of the first one-side CPW 1331, and the output end of the main line of the second one-side CPW 1341 is connected to A main line of the second CPW 1342 (characteristic impedance: 50 [Ω]) is connected. The main lines of the CPWs 1332 and 1333 and the main line of the CPW 1342 are each formed on the exposed surface of the thin film substrate 1500 with a predetermined gap from the ground conductor layer 1502 . The circuits CPW 1332, 1333 and CPW 1342 are 2-dividing circuits with asymmetrical line lengths so that the difference in the amount of phase change with respect to the radio wave to be received is 90°.

第１のＣＰＷ１３３２，１３３３の出力端に第１整流器１４１（１）が接続され、第２のＣＰＷ１３４２の出力端に第２整流器１４１（２）が接続されている。 A first rectifier 141 ( 1 ) is connected to the output ends of the first CPWs 1332 and 1333 , and a second rectifier 141 ( 2 ) is connected to the output end of the second CPW 1342 .

図１３のレクテナ１５０の構成例によれば、アンテナ接続回路１３０及び整流器１４０（１），１４０（２）だけでなくアンテナ素子１２０も薄膜基板１５００の片面に形成したコプレーナ構成を有し、薄膜基板１５００の片面の１レイヤのみで回路を構成することができるので、レクテナ１５０の軽量化を更に図ることができる。また、薄膜基板１５００の厚さに依存せずに、アンテナ素子１２０、アンテナ接続回路１３０及び整流器１４０（１），１４０（２）を構成することができ、可撓性を有する薄膜基板（フレキブル基板）を用いているので、レクテナ１５０の軽量化を図ることができるとともに、レクテナ１５０の配置構成の自由度が高くなる。 According to the structural example of the rectenna 150 of FIG. 13, not only the antenna connection circuit 130 and the rectifiers 140(1) and 140(2) but also the antenna element 120 are formed on one side of the thin film substrate 1500 to have a coplanar structure. Since the circuit can be configured with only one layer on one side of the 1500, the weight of the rectenna 150 can be further reduced. In addition, the antenna element 120, the antenna connection circuit 130, and the rectifiers 140(1) and 140(2) can be formed without depending on the thickness of the thin film substrate 1500. ) is used, the weight of the rectenna 150 can be reduced, and the degree of freedom in the arrangement of the rectenna 150 is increased.

図１４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係るレクテナ１５０からの水平偏波の電波の再放射特性を示すコンピュータシミュレーションの結果の一例を示す特性図である。図１５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係るレクテナ１５０からの垂直偏波の電波の再放射特性を示すコンピュータシミュレーションの結果の一例を示す特性図である。図１６は図１４及び図１５のコンピュータシミュレーションにおける座標ｘ，ｙ，ｚ、方位角φ、天頂角θ及び偏波面Ｈ，Ｖの説明図である。 FIGS. 14A and 14B are characteristic diagrams showing an example of computer simulation results showing re-radiation characteristics of horizontally polarized radio waves from the rectenna 150 according to the present embodiment. 15A and 15B are characteristic diagrams showing an example of computer simulation results showing re-radiation characteristics of vertically polarized radio waves from the rectenna 150 according to the present embodiment. FIG. 16 is an explanatory diagram of coordinates x, y, z, azimuth angle φ, zenith angle θ, and planes of polarization H and V in the computer simulation of FIGS. 14 and 15 .

図１４及び図１５において、実施例の曲線は、前述の図１３のレクテナ１５０から再放射される電波の利得を示す再放射特性である。一方、比較例の曲線は、前述の図１３のレクテナ１５０における第１のＣＰＷ１３３２，１３３３の部分を第２のＣＰＷ１３４２と同様に形成した構成のレクテナから再放射される電波の利得を示す再放射特性である。コンピュータシミュレーションで用いた解析周波数は５．８ＧＨｚである。 In FIGS. 14 and 15, the curve of the example is the reradiation characteristic showing the gain of the radio wave reradiated from the rectenna 150 of FIG. 13 described above. On the other hand, the curve of the comparative example shows the reradiation characteristic showing the gain of radio waves reradiated from a rectenna having a configuration in which the first CPWs 1332 and 1333 in the rectenna 150 of FIG. is. The analysis frequency used in the computer simulation is 5.8 GHz.

図１４及び図１５に示すように、実施例のレクテナ１５０の場合、水平偏波及び垂直偏波のいずれの電波についてもレクテナ１５０からの再放射を、－１０ｄＢ以上の利得差で比較例よりも抑制できることがわかる。 As shown in FIGS. 14 and 15, in the case of the rectenna 150 of the embodiment, the re-radiation from the rectenna 150 for both horizontal and vertical polarized radio waves is greater than that of the comparative example with a gain difference of -10 dB or more. It turns out that it can be suppressed.

以上、本実施形態によれば、レクテナ１５０から干渉の原因となる電波が再放射されるのを抑制又は防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress or prevent re-radiation of radio waves that cause interference from the rectenna 150 .

また、本実施形態によれば、レクテナ１５０の軽量化を図ることができる。 Moreover, according to this embodiment, the weight of the rectenna 150 can be reduced.

また、本実施形態によれば、ドローン１０に要求される要求電力を満たしつつレクテナ１５０の整流器１４０（１），１４０（２）に要求される耐圧特性を低く抑えることができる。 Further, according to the present embodiment, it is possible to keep the withstand voltage characteristics required for the rectifiers 140(1) and 140(2) of the rectenna 150 low while satisfying the required power required for the drone 10 .

なお、上述した実施形態で示した受電アンテナ装置１００を用いる無線電力伝送システムは、ドローン１０に設置されるものに限られず、ＨＡＰＳ、気球、飛行船、飛行型ラジコン玩具など、電力を消費する機器を搭載した他の上空移動体（飛行体）にも適用することができる。 It should be noted that the wireless power transmission system using the power receiving antenna device 100 shown in the above-described embodiment is not limited to being installed in the drone 10, and can be used for power-consuming devices such as HAPS, balloons, airships, and flying radio-controlled toys. It can also be applied to other mounted aerial mobile objects (flying objects).

なお、本明細書で説明された処理工程並びにドローンの本体、送電装置、ＨＡＰＳ等の通信中継装置の中継通信局、フィーダ局、ゲートウェイ局、管理装置、監視装置、遠隔制御装置、サーバ、端末装置（ユーザ装置、移動局、通信端末）、基地局及び基地局装置の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。 In addition, the processing steps described in this specification, the main body of the drone, the power transmission device, the relay communication station of the communication relay device such as HAPS, the feeder station, the gateway station, the management device, the monitoring device, the remote control device, the server, the terminal device Components of (user equipment, mobile stations, communication terminals), base stations and base station equipment can be implemented by various means. For example, these processes and components may be implemented in hardware, firmware, software, or any combination thereof.

ハードウェア実装については、実体（例えば、ドローンの本体、送電装置、無線中継局、フィーダ局、ゲートウェイ局、基地局、基地局装置、無線中継局装置、端末装置（ユーザ装置、移動局、通信端末）、管理装置、監視装置、遠隔制御装置、サーバ、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において前記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。 For hardware implementation, entities (for example, drone main body, power transmission device, radio relay station, feeder station, gateway station, base station, base station device, radio relay station device, terminal device (user device, mobile station, communication terminal ), a management device, a monitoring device, a remote control device, a server, a hard disk drive device, or an optical disk drive device), the means such as a processing unit used to implement the steps and components are one or more of: Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processors (DSPDs), Programmable Logic Devices (PLDs), Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), Processors, Controllers, Microcontrollers, It may be implemented in a microprocessor, electronic device, other electronic unit designed to perform the functions described herein, computer, or a combination thereof.

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、前記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された前記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。 Also, for firmware and/or software implementations, means such as processing units used to implement said components may be programs (e.g. procedures, functions, modules, instructions) that perform the functions described herein. , etc.). In general, any computer/processor readable medium tangibly embodying firmware and/or software code means, such as a processing unit, used to implement the steps and components described herein. may be used to implement For example, firmware and/or software code may be stored in memory and executed by a computer or processor, such as in a controller. The memory may be implemented within the computer or processor, or external to the processor. The firmware and/or software code may also be, for example, random access memory (RAM), read only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read only memory (PROM), electrically erasable PROM (EEPROM). ), flash memory, floppy disk, compact disk (CD), digital versatile disk (DVD), magnetic or optical data storage devices, etc. good. The code may be executed by one or more computers or processors and may cause the computers or processors to perform certain aspects of the functionality described herein.

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であればよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。 Also, the medium may be a non-temporary recording medium. Also, the code of the program is not limited to a specific format as long as it can be read and executed by a computer, processor, or other device or machine. For example, the program code may be source code, object code, or binary code, or may be a mixture of two or more of these codes.

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。 Moreover, the description of the embodiments disclosed herein is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to this disclosure will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein are applicable to other variations without departing from the spirit or scope of this disclosure. This disclosure, therefore, is not to be limited to the examples and designs described herein, but is to be accorded the broadest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

１０：ドローン
１１：本体
１２：ローター
１３：ローター駆動部
１４ａ：制御用アンテナ
１５：制御部
１６：電源部
１６ａ：バッテリー
２０：送電装置
３０：送電電波
１００：受電アンテナ装置
１０１：枠体
１１０：アンテナ素子部
１２０：アンテナ素子
１３０：アンテナ接続回路
１３１：方向性フィルター伝送回路
１３２：出力伝送回路
１３３：第１出力伝送回路
１３４：第２出力伝送回路
１４０：整流器
１４０（１）：第１整流器
１４０（２）：第２整流器
１５０：レクテナ
２００：送電アンテナ
１３１１：第１線路
１３１２：第２線路
１３１３：基板
１３３０：基板
１３３１：第１の片側ＣＰＷ
１３３２：ＣＰＷ
１３３３：ＣＰＷ
１３３５：主線路
１３３６：接地導体層
１３３７：接地導体層
１３４１：第２の片側ＣＰＷ
１４００：ＣＰＷ伝送回路
１４０１：主線路
１４０２：接地導体層
１４０３：接地導体層
１５００：薄膜基板
１５０１：露出面
１５０２：接地導体層 10: drone 11: main body 12: rotor 13: rotor driving unit 14a: control antenna 15: control unit 16: power supply unit 16a: battery 20: power transmission device 30: power transmission radio wave 100: power receiving antenna device 101: frame 110: antenna Element unit 120: antenna element 130: antenna connection circuit 131: directional filter transmission circuit 132: output transmission circuit 133: first output transmission circuit 134: second output transmission circuit 140: rectifier 140 (1): first rectifier 140 ( 2) : Second rectifier 150 : Rectenna 200 : Power transmission antenna 1311 : First line 1312 : Second line 1313 : Substrate 1330 : Substrate 1331 : First one-sided CPW
1332: CPW
1333: CPW
1335: main line 1336: ground conductor layer 1337: ground conductor layer 1341: second one-sided CPW
1400: CPW transmission circuit 1401: main line 1402: ground conductor layer 1403: ground conductor layer 1500: thin film substrate 1501: exposed surface 1502: ground conductor layer

Claims

アンテナ素子に接続されるアンテナ接続回路であって、
前記アンテナ素子の第１出力端に接続される第１線路と前記アンテナ素子の第２出力端に接続される第２線路とが所定間隔で誘電体の基板の片面に形成され、前記アンテナ素子の第１出力端及び第２出力端から前記第１線路及び前記第２線路に入力される第１位相差Δψ１を有する２つの受信信号を出力端に向けて伝送し、前記出力端から前記第１線路及び前記第２線路に入力される前記第１位相差Δψ１とは異なる第２位相差Δψ２を有する２つの反射信号の伝送を阻止するＣＰＳ（コプレーナストリップ）伝送回路と、
前記ＣＰＳ伝送回路の第１線路の出力端に接続された主線路と接地導体層とが所定の間隔で前記基板の前記片面に形成された第１の片側接地型のＣＰＷ（コプレーナウェーブガイド）伝送回路と、
前記ＣＰＳ伝送回路の第２線路の出力端に接続された主線路と接地導体層とが所定の間隔で前記基板の前記片面に形成された、前記主線路の出力端に第２整流器が接続される第２の片側接地型のＣＰＷ伝送回路と、
前記第１の片側接地型のＣＰＷ伝送回路の主線路の出力端に一端部が接続され、第１整流器に他端部が接続されるように、前記基板の前記片面に形成された第１の両側接地型のＣＰＷ伝送回路と、
前記第２の片側接地型のＣＰＷ伝送回路の主線路の出力端に一端部が接続され、第２整流器に他端部が接続されるように、前記基板の前記片面に形成された第２の両側接地型のＣＰＷ伝送回路と、を備え、
前記第１の片側接地型のＣＰＷ伝送回路及び前記第１の両側接地型のＣＰＷ伝送回路により構成された第１出力伝送回路の位相変化量Δθ１と前記第２の片側接地型のＣＰＷ伝送回路及び前記第２の両側接地型のＣＰＷ伝送回路により構成された第２出力伝送回路の位相変化量Δθ２とは位相差を有する、ことを特徴とするアンテナ接続回路。 An antenna connection circuit connected to an antenna element,
A first line connected to a first output end of the antenna element and a second line connected to a second output end of the antenna element are formed on one side of a dielectric substrate at a predetermined interval, and the antenna element two received signals having a first phase difference Δψ1 input to the first line and the second line from the first output end and the second output end of the output end, and transmit the two received signals having the first phase difference Δψ1 to the output end; a CPS (coplanar strip) transmission circuit that blocks transmission of two reflected signals having a second phase difference Δψ2 different from the first phase difference Δψ1 input to the first line and the second line ;
A first one-side-grounded CPW (coplanar waveguide) transmission in which a main line connected to the output end of the first line of the CPS transmission circuit and a ground conductor layer are formed on the one side of the substrate at a predetermined interval. a circuit;
A main line connected to the output end of the second line of the CPS transmission circuit and a ground conductor layer are formed on the one side of the substrate at a predetermined interval, and a second rectifier is connected to the output end of the main line. a second single-sided CPW transmission circuit that
A first conductor formed on the one side of the substrate such that one end is connected to the output terminal of the main line of the first one-sided grounded CPW transmission circuit and the other end is connected to the first rectifier. a double-side grounded CPW transmission circuit;
The second one-side grounded CPW transmission circuit has one end connected to the output end of the main line of the CPW transmission circuit and the other end connected to the second rectifier. a double-side grounded CPW transmission circuit,
A phase change amount Δθ1 of a first output transmission circuit configured by the first single-side-grounded CPW transmission circuit and the first double -side-grounded CPW transmission circuit and the second single-side-grounded CPW transmission circuit and 2. An antenna connection circuit having a phase difference from a phase change amount .DELTA..theta.2 of a second output transmission circuit composed of said second both-side grounded CPW transmission circuit.

請求項１のアンテナ接続回路において、
前記位相差Δθ１－Δθ２は４５°よりも大きく且つ１３５°よりも小さいことを特徴とするアンテナ接続回路。 The antenna connection circuit of claim 1,
The antenna connection circuit, wherein the phase difference Δθ1−Δθ2 is larger than 45° and smaller than 135°.

請求項２のアンテナ接続回路において、
前記位相差Δθ１－Δθ２は８０°以上且つ１００°以下であることを特徴とするアンテナ接続回路。 In the antenna connection circuit of claim 2,
The antenna connection circuit, wherein the phase difference Δθ1−Δθ2 is 80° or more and 100° or less.

請求項３のアンテナ接続回路において、
前記位相差Δθ１－Δθ２は９０°であることを特徴とするアンテナ接続回路。 In the antenna connection circuit of claim 3,
The antenna connection circuit, wherein the phase difference Δθ1−Δθ2 is 90°.

請求項１乃至４のいずれかのアンテナ接続回路において、
前記第１の片側接地型のＣＰＷ伝送回路及び前記第２の片側接地型のＣＰＷ伝送回路はそれぞれ、受信電波の波長λの１／４の線路長を有するλ／４マッチング回路である、ことを特徴とするアンテナ接続回路。 In the antenna connection circuit according to any one of claims 1 to 4,
The first single-side-grounded CPW transmission circuit and the second single-side-grounded CPW transmission circuit are λ/4 matching circuits each having a line length of 1/4 of the wavelength λ of the received radio wave. An antenna connection circuit characterized by:

請求項１乃至５のいずれかのアンテナ接続回路と、前記アンテナ接続回路に接続される平衡型のアンテナ素子と、前記アンテナ接続回路に接続される第１整流器及び第２整流器と、を備えることを特徴とするレクテナ。 An antenna connection circuit according to any one of claims 1 to 5, a balanced antenna element connected to the antenna connection circuit, and a first rectifier and a second rectifier connected to the antenna connection circuit. Characterized rectenna.

請求項６のレクテナにおいて、
前記第１整流器及び前記第２整流器はそれぞれ、前記基板の前記片面に形成された両側接地型のＣＰＷ伝送回路と、前記ＣＰＷ伝送回路の主線路と両側の接地導体層との間に受信電波の波長λの１／４の間隔で設けられたダイオード及び平滑キャパシタとを有する、ことを特徴とするレクテナ。 In the rectenna of claim 6,
The first rectifier and the second rectifier are respectively a double-sided grounded CPW transmission circuit formed on one side of the substrate, and a received radio wave between the main line of the CPW transmission circuit and the ground conductor layers on both sides. A rectenna comprising a diode and a smoothing capacitor spaced apart by a quarter of the wavelength λ.

請求項６又は７のレクテナにおいて、
前記アンテナ素子は、前記基板の前記片面に形成された薄膜アンテナ素子である、ことを特徴とするレクテナ。 In the rectenna of claim 6 or 7,
A rectenna according to claim 1, wherein said antenna element is a thin film antenna element formed on said one side of said substrate.

アンテナ素子に接続されるアンテナ接続回路であって、
前記アンテナ素子から入力される第１位相差Δψ１を有する２つの受信信号を出力端に向けて伝送し、前記出力端から入力される前記第１位相差Δψ１とは異なる第２位相差Δψ２を有する２つの反射信号の伝送を阻止する方向性フィルター伝送回路と、
前記方向性フィルター伝送回路の出力端に一端部が接続され、第１整流器に他端部が接続される第１出力伝送回路と、
前記方向性フィルター伝送回路の出力端に一端部が接続され、第２整流器に他端部が接続される第２出力伝送回路と、を備え、
前記第１出力伝送回路の位相変化量Δθ１と前記第２出力伝送回路の位相変化量Δθ２とは位相差を有する、ことを特徴とするアンテナ接続回路。 An antenna connection circuit connected to an antenna element,
Two received signals having a first phase difference Δψ1 input from the antenna element are transmitted toward an output end, and have a second phase difference Δψ2 different from the first phase difference Δψ1 input from the output end. a directional filter transmission circuit that blocks transmission of the two reflected signals;
a first output transmission circuit having one end connected to the output end of the directional filter transmission circuit and having the other end connected to the first rectifier;
a second output transmission circuit having one end connected to the output end of the directional filter transmission circuit and having the other end connected to a second rectifier;
1. An antenna connection circuit, wherein a phase change amount .DELTA..theta.1 of said first output transmission circuit and a phase change amount .DELTA..theta.2 of said second output transmission circuit have a phase difference.

請求項９のアンテナ接続回路において、
前記第１位相差Δψ１は１３５°よりも大きく且つ２２５°よりも小さく、
前記第２位相差Δψ２は－４５°よりも大きく且つ４５°よりも小さく、
前記第１出力伝送回路の位相変化量Δθ１と前記第２出力伝送回路の位相変化量Δθ１との位相差Δθ１－Δθ２は４５°よりも大きく且つ１３５°よりも小さい、ことを特徴とするアンテナ接続回路。 In the antenna connection circuit of claim 9,
the first phase difference Δψ1 is greater than 135° and less than 225°;
the second phase difference Δψ2 is greater than −45° and less than 45°;
A phase difference Δθ1−Δθ2 between the phase change amount Δθ1 of the first output transmission circuit and the phase change amount Δθ1 of the second output transmission circuit is larger than 45° and smaller than 135°. circuit.

請求項１０のアンテナ接続回路において、
前記第１位相差Δψ１は１７０°以上且つ１９０°よりも小さく、
前記第２位相差Δψ２は－１０°以上且つ１０°よりも小さく、
前記第１出力伝送回路の位相変化量Δθ１と前記第２出力伝送回路の位相変化量Δθ１との位相差Δθ１－Δθ２は４５°よりも大きく且つ１３５°よりも小さい、ことを特徴とするアンテナ接続回路。 In the antenna connection circuit of claim 10,
the first phase difference Δψ1 is 170° or more and less than 190°,
the second phase difference Δψ2 is −10° or more and less than 10°;
A phase difference Δθ1−Δθ2 between the phase change amount Δθ1 of the first output transmission circuit and the phase change amount Δθ1 of the second output transmission circuit is larger than 45° and smaller than 135°. circuit.

請求項１１のアンテナ接続回路において、
前記第１位相差Δψ１は１８０°であり、
前記第２位相差Δψ２は０°であり、
前記位相差Δθ１－Δθ２は９０°である、ことを特徴とするアンテナ接続回路。 In the antenna connection circuit of claim 11,
The first phase difference Δψ1 is 180°,
The second phase difference Δψ2 is 0°,
The antenna connection circuit, wherein the phase difference Δθ1−Δθ2 is 90°.

請求項９乃至１２のいずれかのアンテナ接続回路において、
前記方向性フィルター伝送回路、前記第１出力伝送回路及び前記第２出力伝送回路は、誘電体の基板の片面に形成されていることを特徴とするアンテナ接続回路。 In the antenna connection circuit according to any one of claims 9 to 12,
The antenna connection circuit, wherein the directional filter transmission circuit, the first output transmission circuit, and the second output transmission circuit are formed on one side of a dielectric substrate.

請求項９乃至１３のいずれかのアンテナ接続回路と、前記アンテナ接続回路に接続される平衡型のアンテナ素子と、前記第１出力伝送回路の出力端に接続される第１整流器と、前記第２出力伝送回路の出力端に接続される第２整流器と、を備えることを特徴とするレクテナ。 14. The antenna connection circuit according to any one of claims 9 to 13, a balanced antenna element connected to the antenna connection circuit, a first rectifier connected to the output end of the first output transmission circuit, and the second antenna connection circuit. and a second rectifier connected to the output terminal of the output transmission circuit.

請求項１４のレクテナにおいて、
前記第１整流器及び前記第２整流器はそれぞれ、誘電体の基板の片面に形成された両側接地型のＣＰＷ（コプレーナウェーブガイド）伝送回路と、前記ＣＰＷ伝送回路の主線路と両側の接地導体層との間に受信電波の波長λの１／４の間隔で設けられたダイオード及び平滑キャパシタとを有する、ことを特徴とするレクテナ。 In the rectenna of claim 14,
Each of the first rectifier and the second rectifier includes a double-sided grounded CPW (coplanar waveguide) transmission circuit formed on one side of a dielectric substrate, a main line of the CPW transmission circuit, and ground conductor layers on both sides. A rectenna having a diode and a smoothing capacitor provided therebetween at an interval of 1/4 of the wavelength λ of a received radio wave.

請求項１４又は１５のレクテナにおいて、
前記アンテナ素子は薄膜アンテナ素子である、ことを特徴とするレクテナ。 In the rectenna of claim 14 or 15,
A rectenna, wherein the antenna element is a thin film antenna element.

電波を受信して電力を出力する受電アンテナ装置であって、
請求項６、７、８、１４、１５又は１６のレクテナを複数備えることを特徴とする受電アンテナ装置。 A power receiving antenna device that receives radio waves and outputs power,
A power receiving antenna device comprising a plurality of rectennas according to claim 6, 7, 8, 14, 15 or 16.

上空を移動する上空移動体であって、
請求項１７の受電アンテナ装置と、
前記受電アンテナ装置で受信した電波から得られた電力で駆動される電気機器と、を備えることを特徴とする上空移動体。 A sky moving body that moves in the sky,
a power receiving antenna device according to claim 17;
and an electric device driven by electric power obtained from radio waves received by the power receiving antenna device.

請求項１８の上空移動体において、
当該上空移動体は、回転駆動されるプロペラと、前記プロペラをガードする枠体とを備えたドローンであり、
前記枠体の表面に、前記受電アンテナ装置のアンテナ素子部を一又は複数配置したことを特徴とする上空移動体。 In the sky moving body according to claim 18,
The flying object is a drone comprising a rotationally driven propeller and a frame that guards the propeller,
An aerial mobile body, wherein one or a plurality of antenna element portions of the power receiving antenna device are arranged on the surface of the frame.

上空を移動する上空移動体に設けられた請求項１７の受電アンテナ装置と、
前記上空移動体の前記受電アンテナ装置に対して送電電波を送信する送電装置と、を備えることを特徴とする無線電力伝送システム。 a power receiving antenna device according to claim 17 provided on an aerial mobile body that moves in the sky;
and a power transmitting device that transmits a power transmission radio wave to the power receiving antenna device of the mobile in the sky.