JP7464981B2 - Rectenna Device - Google Patents
Rectenna Device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7464981B2 JP7464981B2 JP2020137485A JP2020137485A JP7464981B2 JP 7464981 B2 JP7464981 B2 JP 7464981B2 JP 2020137485 A JP2020137485 A JP 2020137485A JP 2020137485 A JP2020137485 A JP 2020137485A JP 7464981 B2 JP7464981 B2 JP 7464981B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- feed line
- feed
- shows
- antenna
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 40
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000005404 monopole Effects 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、アンテナと整流器の複合デバイスであるレクテナ装置に関する。 The present invention relates to a rectenna device, which is a combined device of an antenna and a rectifier.
ブリッジ型の整流器を用いるレクテナの構成例として非特許文献１，２に開示する例を図２６に示す。
レクテナは高周波の受電電力を直流電力に変換する機能を有し、アンテナ部分と整流器と有している。
図２６の上側に示した回路図は、整流用ダイオードにＤＣブロック，整合回路を有すると共にダイオードの容量をキャンセルするためにインダクタを接続してある。
また、ダイオードから発生する高調波を反射し、ダイオードに戻す高調波反射回路を有する。
FIG. 26 shows an example of the configuration of a rectenna using a bridge-type rectifier, which is disclosed in
The rectenna has the function of converting high-frequency received power into DC power, and has an antenna portion and a rectifier.
The circuit diagram shown in the upper part of FIG. 26 has a DC block and a matching circuit for the rectifier diode, and an inductor is connected to cancel the capacitance of the diode.
It also has a harmonic reflection circuit that reflects harmonics generated from the diode and returns them to the diode.
図２６の下段側に示した回路図は、高インピーダンスの折り返しダイポールアンテナを用いた例で有り、ブリッジダイオードをアンテナインピーダンスに整合させるためにＬ形ＬＰＦ（ローパスフィルター）を用い、高周波で開放となるようにしてあるとともに、ＤＣブロックを用いてアンテナへの直流電流の漏洩を抑制してある。
しかし、この回路では高調波反射機能が不充分であり、ＤＣカットやローパスフィルタのチップコンデンサやチップインダクタによる損失も認められた。
そこで本発明は、これらを改善すべく、なされたものである。
The circuit diagram shown in the lower part of Figure 26 is an example using a high impedance folded dipole antenna, in which an L-type LPF (low pass filter) is used to match the bridge diode to the antenna impedance and is open at high frequencies, and a DC block is used to suppress leakage of DC current to the antenna.
However, this circuit had an insufficient harmonic reflection function, and losses were also observed due to the chip capacitors and chip inductors of the DC cut and low-pass filters.
Therefore, the present invention has been made to improve these problems.
本発明は、無線電力伝送において、さらなる高効率化を図ったレクテナ装置の提供を目的とする。 The present invention aims to provide a rectenna device that achieves even greater efficiency in wireless power transmission.
本発明に係るレクテナ装置は、基板の一方の面に形成した主素子と、前記主素子から折り返し配置した一対の第１素子及び第２素子を有し、前記第１素子と第２素子にアンテナ給電点を形成してあり、前記基板の他方の面に形成し、前記第１素子に対向配置された第１給電線路と前記第２素子に対向配置された第２給電線路とを有し、前記第１給電線路と前記第２給電線路は、前記アンテナ給電点に概ね対向する位置に整流器給電点を有することを特徴とする。
ここで、アンテナ給電点と整流器給電点とが概ね対向する位置と表現したのは、必ずしも厳密に対向している必要はなく、電気的作用上、許容される範囲で相互にずれていてもよい趣旨である。
あるいは整合のため、リアクタンス挿入のため、設計上オフセットさせる場合もあってもよい。
The rectenna device of the present invention has a main element formed on one side of a substrate, and a pair of first and second elements folded back from the main element, with antenna feed points formed on the first and second elements, and a first feed line formed on the other side of the substrate and arranged opposite the first element and a second feed line arranged opposite the second element, with the first feed line and the second feed line having rectifier feed points at a position generally opposite the antenna feed point.
Here, the antenna feed point and the rectifier feed point are described as being roughly opposite to each other, but this does not mean that they necessarily have to be exactly opposite to each other, and they may be shifted from each other within an allowable range in terms of electrical action.
Alternatively, an offset may be used in design for matching or reactance insertion.
上記発明は、主素子から第１素子と第２素子とを折り返した、いわゆる折り返しダイポールアンテナとして構成したものであるが、本発明はダイポールアンテナとして、基板の一方の面に第１素子と第２素子とを左右対称、直線状に配置し、前記第１素子と第２素子にアンテナ給電点を形成してあり、前記基板の他方の面に前記第１素子に対向配置した第１給電線路と前記第２素子に対向配置された第２給電線路を有し、前記第１給電線路と前記第２給電線路は前記アンテナ給電点に概ね対向する位置に整流器給電点を有するようにしてもよい。 The above invention is configured as a so-called folded dipole antenna in which the first element and the second element are folded back from the main element, but the present invention may be configured as a dipole antenna in which the first element and the second element are arranged symmetrically and linearly on one side of a substrate, antenna feed points are formed on the first element and the second element, and the other side of the substrate has a first feed line arranged opposite the first element and a second feed line arranged opposite the second element, and the first feed line and the second feed line have rectifier feed points at positions roughly opposite the antenna feed point.
このようにすると、第１素子と第２素子とがそれぞれ第１給電線路及び第２給電線路に基板表裏で概ね対向しているので、直流的には接続されず、ＤＣカットと同様の効果を有する。
さらに具体的に説明すると、第１素子と第１給電線路で構成される伝送線路と、第２素子と第２給電線路で構成される伝送線路は、概ね電気長９０度に設計され、アンテナ給電点と整流器給電点の間は概ね短絡となり、低損失に接続することができる。
このようなＤＣカット構造は、低損失な分布定数線路となるのでアンテナ効率の低下を防ぐ。
In this way, the first element and the second element are substantially opposed to the first power supply line and the second power supply line on the front and back of the substrate, respectively, so that they are not connected in a direct current manner, and an effect similar to that of a DC cut is achieved.
More specifically, the transmission line configured by the first element and the first feed line, and the transmission line configured by the second element and the second feed line are designed to have an electrical length of approximately 90 degrees, and the space between the antenna feed point and the rectifier feed point is substantially short-circuited, allowing for a low-loss connection.
Such a DC cut structure serves as a low-loss distributed constant line, preventing a decrease in antenna efficiency.
本発明においては、さらに前記第１給電線路及び第２給電線路は、それぞれ第１インダクタと第２インダクタが挿入され、前記アンテナ給電点と整流器給電点の間にそれぞれ第１容量性スタブと第２容量性スタブを有するようにするのが好ましい。 In the present invention, it is further preferable that the first feed line and the second feed line have a first inductor and a second inductor inserted therein, respectively, and have a first capacitive stub and a second capacitive stub between the antenna feed point and the rectifier feed point, respectively.
このようにすると、第３高調波の周波数は整流器から見て開放端となり、高調波反射回路と同様の動作となる。
一方、所望の動作周波数において、前記第１インダクタを挿入した前記第１給電線路と、前記第２インダクタを挿入した前記第２給電線路を整流器給電点とアンテナ給電点の間が短絡となるように設計することで、低損失に接続することができる。
In this way, the third harmonic frequency appears as an open end when viewed from the rectifier, and the circuit operates in the same manner as a harmonic reflection circuit.
On the other hand, at a desired operating frequency, the first feed line into which the first inductor is inserted and the second feed line into which the second inductor is inserted can be designed so that a short circuit is formed between the rectifier feed point and the antenna feed point, thereby enabling a low-loss connection.
また、本発明においては、第１素子と第２素子の一対のアンテナ給電点の間又は前記第１給電線路と第２給電線路の一対の整流器給電点の間に並列インダクタが挿入されていてもよい。
本発明においては、前記主素子又は前記第１素子と第２素子の中心に対してその左右の一方を、地導体として形成されているようにすることもできる。
In the present invention, a parallel inductor may be inserted between a pair of antenna feed points of the first element and the second element or between a pair of rectifier feed points of the first feed line and the second feed line.
In the present invention, one of the left and right sides of the center of the main element or the first and second elements may be formed as a ground conductor.
本発明に係るレクテナ装置は、高インピーダンス動作により整流器の高電圧駆動が可能で、高効率動作が可能になる。
例えば、次のような作用効果を有している。
（１）折り返しダイポールアンテナあるいはダイポールアンテナの給電部を１／４波長スタブを用いた電磁界結合とし、ＤＣカットをアンテナ給電部に実装した分布定数回路となるので、ほぼ無損失である。
（２）第１及び第２給電線路にインダクタを挿入し、整流器給電点とアンテナ給電点の間に分布定数による容量を接続した場合に、第３高調波周波数で並列共振させ、開放とすることができる。
これにより、第３高調波反射回路を低損失に実現できる。
（３）折り返しダイポールアンテナは、短絡点位置を給電点に近づけた誘導性折り返しダイポールアンテナであってもよく、同様の効果を奏する。
（４）折り返しダイポールアンテナは、２導体や３導体あるいはＮ（整数）導体であってもよく、いずれに対しても効果を奏する。
（５）折り返しダイポールアンテナ又はダイポールアンテナの中心に対して、その一方の、片側の素子を地導体とするモノポールアンテナ形状であってもよく、同様の効果を奏する。
The rectenna device according to the present invention can drive the rectifier at a high voltage due to high impedance operation, enabling highly efficient operation.
For example, it has the following effects.
(1) The folded dipole antenna or the power feed section of the dipole antenna is electromagnetically coupled using a quarter-wave stub, and a distributed constant circuit with a DC cut implemented in the antenna power feed section is formed, so there is almost no loss.
(2) When an inductor is inserted in the first and second feed lines and a capacitance with a distributed constant is connected between the rectifier feed point and the antenna feed point, parallel resonance can be caused at the third harmonic frequency, resulting in an open circuit.
This makes it possible to realize a third harmonic reflection circuit with low loss.
(3) The folded dipole antenna may be an inductive folded dipole antenna in which the short-circuit point is located closer to the feed point, and the same effect can be achieved.
(4) The folded dipole antenna may have two conductors, three conductors, or N (an integer) conductors, and is effective for all of them.
(5) The antenna may have a monopole antenna shape in which one element of the folded dipole antenna or dipole antenna is a ground conductor with respect to the center thereof, and the same effect can be obtained.
本発明に係るレクテナ装置の例として、アンテナ部分をブリッジ型の整流器に直接接合した例で説明するが、整流器の構成としてはダイオード１つのシングルシャット型，ダイオード２つの倍電圧型、あるいはコッククロフト・ウォルトン型等、いろいろなものを採用できる。
図１、（ａ）～（ｃ）に実施例１を示し、（ａ）は基板の表面、（ｂ）は基板の裏面を示し（ｃ）は給電点に位置する基板の断面図を示す。
本発明の特徴を明確にするために、従来の折り返しダイポールアンテナを比較例として図１（ｄ）に示した。
比較例は主素子１０の両端から折り返した第１素子１１、第２素子１２を有し、主素子１０（概ね自由空間で１／２波長）を励振し、アンテナ動作する。
このときのアンテナ給電点をＡ１，Ａ２に示す。
本実施例１では、基板１の一方の面である表面に主素子１０の両側から短絡点１１ａ、１２ａを介して折り返した第１素子１１、第２素子１２に対向して基板１の他方の面である裏面にそれぞれ、第１給電線路２１，第２給電線路２２を形成し、整流器給電点Ｐ１，Ｐ２を有する。
第１給電線路２１、第２給電線路２２は基板上で第１素子１１、第２素子１２と対向し、伝送線路を構成していて、概ね基板上で１／４波長の長さを有する。
第１給電線路２１と第２給電線路２２は先端開放スタブとして動作し、基板表裏の整流器給電点とアンテナ給電点は短絡し、接続される。
ここで、第１給電線路２１と第２給電線路２２は第１素子１１、第２素子１２に基板表裏で対向しているので、直流的には接続されず、ＤＣカットと同様の効果を有する。
このＤＣカット構造は低損失な分布定数線路で構成され、アンテナ効率の低下を招かず、レクテナの高効率化に資する。
図２にスミスチャートを示し、（ａ）は実施例１、（ｂ）は比較例を示す。
（ａ）、（ｂ）に矢印で示した値は２．４ＧＨｚに対応し、約５００Ωにて共に整合していることがわかる。
As an example of a rectenna device according to the present invention, an example will be described in which the antenna portion is directly connected to a bridge-type rectifier. However, various rectifier configurations can be used, such as a single-shut type with one diode, a voltage doubler type with two diodes, or a Cockcroft-Walton type.
1(a) to (c) show Example 1, where (a) shows the front surface of the substrate, (b) shows the back surface of the substrate, and (c) shows a cross-sectional view of the substrate located at the power supply point.
In order to clarify the features of the present invention, a conventional folded dipole antenna is shown as a comparative example in FIG.
The comparative example has a
The antenna feed points at this time are shown as A 1 and A 2 .
In this
The
The
Here, since the
This DC cut structure is composed of a low-loss distributed constant line, which does not reduce the antenna efficiency and contributes to high efficiency of the rectenna.
FIG. 2 shows Smith charts, where (a) shows Example 1 and (b) shows a comparative example.
The values indicated by the arrows in (a) and (b) correspond to 2.4 GHz, and it can be seen that both are matched at approximately 500 Ω.
図３に示した実施例２は、次のような構成になっている。
本実施例２は先の実施例１において、第１給電線路２１、第２給電線路２２にそれぞれ第１インダクタ２１ｃ、第２インダクタ２２ｃを挿入し、さらに整流器給電点Ｐ１，Ｐ２とアンテナ給電点Ａ１，Ａ２の間に第１容量性スタブ（２１ｂ、１１ｂ）、第２容量性スタブ（２２ｂ、１２ｂ）を挿入している。
ここで、第１容量性スタブ（２１ｂ、１１ｂ）、第２容量性スタブ（２２ｂ、１２ｂ）はそれぞれ基板の表裏のパターンで構成されている。
第１インダクタ２１ｃ、第２インダクタ２２ｃを挿入した第１給電線路２１、第２給電線路２２は、動作周波数で概ね９０°の電気長（１／４波長に相当）となるよう設計される。
第３高調波の周波数では、第１インダクタ２１ｃ、第２インダクタ２２ｃが呈するリアクタンスは基本波周波数の３倍となる。
第１インダクタ２１ｃ、第２インダクタ２２ｃと給電点の間が第３高調波周波数で概ね１波長であれば、第３高調波周波数での給電点から第１給電線路２１、第２給電線路２２をみたインピーダンスは誘導性（Ｌ）となる。
これと並列接続となるよう容量性スタブを挿入すると、並列共振し、開放となる。
従い、第３高調波の周波数では、整流器からみて開放端となり、高調波反射回路と同様の動作となる。
基本波での給電点は短絡なので、容量性スタブは作用しないので、動作周波数（基本波周波数）では短絡となり、実施例１と同じ動作となる。
また、このＤＣカット構造、高調波反射構造は分布定数線路で構成されているので低損失である。
図４（ａ）にスミスチャートを示し、矢印で示したｍ１は２．４ＧＨｚ（５００Ω、ＶＳＷＲ＜２）、ｍ２は７．２ＧＨｚ（約２ｋΩ）に相当する。
図４（ｂ）にアンテナ効率を比較したグラフを示し、本発明の構成（２）は実施例２に相当し、従来の構成［１］は図１９に示したＬＰＦを用いた例、従来の構成［２］は、非特許文献２に開示する直接接合の例である。
このグラフからも本発明に係るレクテナ装置はアンテナ効率が向上していることがわかる。
The second embodiment shown in FIG. 3 has the following configuration.
In this second embodiment, a
Here, the first capacitive stubs (21b, 11b) and the second capacitive stubs (22b, 12b) are formed by patterns on the front and back of the substrate, respectively.
The
At the third harmonic frequency, the reactance exhibited by the
If the distance between the
If a capacitive stub is inserted in parallel with this, it will resonate in parallel and become open.
Therefore, at the frequency of the third harmonic, the rectifier appears as an open end, and operates in the same manner as a harmonic reflection circuit.
Since the feed point at the fundamental wave is short-circuited, the capacitive stub has no effect, and therefore it becomes short-circuited at the operating frequency (fundamental wave frequency), resulting in the same operation as in the first embodiment.
Furthermore, since the DC cut structure and the harmonic reflection structure are constructed using distributed constant lines, they have low loss.
FIG. 4A shows a Smith chart, in which m1 indicated by an arrow corresponds to 2.4 GHz (500Ω, VSWR<2) and m2 corresponds to 7.2 GHz (approximately 2 kΩ).
FIG. 4(b) shows a graph comparing antenna efficiency, in which the configuration (2) of the present invention corresponds to Example 2, the conventional configuration [1] is an example using the LPF shown in FIG. 19, and the conventional configuration [2] is an example of direct bonding disclosed in Non-Patent Document 2.
This graph also shows that the rectenna device according to the present invention has improved antenna efficiency.
図５に実施例２の回路図の等価回路を示し、図６（ａ）にインピーダンスＡ、（ｂ）に給電点から見たインピーダンスＢを参考に示す。 Figure 5 shows the equivalent circuit of the circuit diagram of Example 2, and for reference, Figure 6 (a) shows impedance A and (b) shows impedance B as seen from the power supply point.
図７に実施例３を示す。
本実施例は実施例１における短絡点を主素子１０の端部から内側に移動させた短絡点１１１ａ、１１２ａとした例である。
この場合、容量性のインピーダンスを呈する整流器との直接接合が可能となる。
図８にスミスチャートによる説明図を示す。
FIG. 7 shows a third embodiment.
This embodiment is an example in which the short-circuit points in the first embodiment are moved from the ends of the
In this case, a direct connection to the rectifier, which presents a capacitive impedance, is possible.
FIG. 8 shows an explanatory diagram using a Smith chart.
図９に実施例４を示し、本実施例は実施例２における短絡点を主素子１０の端部から内側に移動させた短絡点１１１ａ、１１２ａとした例である。
そのインピーダンスの計算例を図１０に示す。
FIG. 9 shows a fourth embodiment, which is an example in which the short-circuit points in the second embodiment are moved from the ends of the
An example of the impedance calculation is shown in FIG.
図１１に実施例５を示す。
本実施例は実施例１に示したアンテナが２導体で構成されていたのに対して第２主素子１０ａを形成し３導体とした例である。
図１２に示した実施例６は実施例２に対して３導体とした例である。
これらは給電線路に変化がなく、同様の動作を示し、導体の数に制限はない。
FIG. 11 shows the fifth embodiment.
In this embodiment, the antenna shown in the first embodiment is configured with two conductors, whereas in the first embodiment, a second
The sixth embodiment shown in FIG. 12 is an example in which three conductors are used in comparison with the second embodiment.
These have no change in feed line, exhibit similar behavior, and have no limit on the number of conductors.
図１３に実施例７、図１４に実施例８を示す。
これらは、実施例１，２の半分を地導体１３とし、その鏡像により動作させるモノポールアンテナ構造にした例である。
FIG. 13 shows the seventh embodiment, and FIG. 14 shows the eighth embodiment.
These are examples in which half of the first and second embodiments is used as a
次に、本発明を第１素子と第２素子とを左右対称となるように、概ね直線状に配置したダイポールアンテナに適用した例を説明する。
図１５は実施例９を示し、図１に示した実施例１の折り返しダイポールアンテナ構造の替わりに、基板１の表面に直線状のエレメントとして第１素子１１Ａと第２素子１２Ａとを左右対称に配置し、中央側にアンテナ給電点Ａ１，Ａ２を形成し、基板の裏面側に実施例１と同様に第１給電線路２１，第２給電線路２２を形成したものである。
この場合も表面のアンテナ給電点Ａ１，Ａ２にそれぞれ対向するように裏面側の第１給電線路２１と第２給電線路２２とに整流器給電点Ｐ１，Ｐ２を有している。
Next, an example will be described in which the present invention is applied to a dipole antenna in which a first element and a second element are arranged approximately linearly so as to be symmetrical on the left and right.
FIG. 15 shows a ninth embodiment, in which, instead of the folded dipole antenna structure of the first embodiment shown in FIG. 1, a
In this case as well, the
図１６は、実施例１０を示す。
本実施例は、図３に示した実施例２の折り返しダイポールアンテナの替わりに、第１素子１１Ａと第２素子１２Ａとからなるダイポールアンテナとしたものであり、実施例２と同様に第１給電線路２１，第２給電線路２２にそれぞれ第１インダクタ２１ｃ，第２インダクタ２２ｃを挿入し、アンテナ給電点Ａ１，Ａ２と整流器給電点Ｐ１，Ｐ２との間に容量性スタブを挿入した例である。
図１７は、実施例１１，図１８は実施例１２を示し、それぞれ図１５，図１６のうち半分を地導体１３としたものである。
なお、この場合には第２給電線路は地導体１３へのスルーホール接続であってもよい。
FIG. 16 shows Example 10.
In this embodiment, instead of the folded dipole antenna of the second embodiment shown in FIG. 3, a dipole antenna consisting of a
FIG. 17 shows an eleventh embodiment, and FIG. 18 shows a twelfth embodiment, in which half of the components shown in FIGS. 15 and 16 are replaced with
In this case, the second feed line may be connected to the
図１９は実施例１３を示し、図２０は実施例１４を示す。
図２１は、実施例１３又は１４のスミスチャートに示したインピーダンスの計算例を示す。
実施例１３はアンテナ給電点側に並列インダクタ１４を設けたものであり、実施例１４は整流器給電点側に並列インダクタ２３を設けた例を示す。
本実施例は、図７に示した実施例３に並列インダクタを追加したものである。
実施例３は、誘導性のアンテナインピーダンス特性を有するようにしたものであり、容量性のインピーダンスを呈する整流器との直接整合が可能となるものの、図２１に示すように放射特性との兼ね合いから短絡点に近い部分まで実現できてなかったが、並列のインダクタを設けることで可能になる。
FIG. 19 shows the thirteenth embodiment, and FIG. 20 shows the fourteenth embodiment.
FIG. 21 shows an example of calculation of impedance shown on the Smith chart of Example 13 or 14.
In the thirteenth embodiment, the
In this embodiment, a parallel inductor is added to the third embodiment shown in FIG.
The third embodiment has an inductive antenna impedance characteristic, which enables direct matching with a rectifier that exhibits capacitive impedance. However, as shown in FIG. 21, this could not be achieved up to the portion close to the short-circuit point due to the balance with the radiation characteristics. However, this can be achieved by providing a parallel inductor.
図２２は実施例１５を示し、図２３は実施例１６を示す。
本実施例は、ダイポールアンテナに並列インダクタ１４又は２３を設けた例である。
ダイポールアンテナの場合は、素子長，幅の設定により、ある程度の範囲のインビーダンスは実現できるが、並列インダクタを挿入することで、より広い範囲で実現できるとともに低損失である。
FIG. 22 shows the fifteenth embodiment, and FIG. 23 shows the sixteenth embodiment.
This embodiment is an example in which a
In the case of a dipole antenna, a certain range of impedance can be achieved by setting the element length and width, but by inserting a parallel inductor, a wider range can be achieved and loss is reduced.
図２４は、実施例１７を示す。
本実施例は、図１に示した実施例１の構成に対して第１給電線路２１，第２給電線路２２にそれぞれインダクタ２１ｃ，２２ｃを挿入した例である。
その等価回路を図２５に示す。
インダクタを挿入した給電線路は、動作周波数で概ね９０°の電気長（１／４波長に相当）となるよう設計される。
図２５（ａ）では８７度で概ね９０度であり、動作周波数で短絡となる。
第３高調波の周波数では、動作周波数と比較し線路の電気長が３倍、インダクタが呈するリアクタンスも３倍となり、線路の全電気長も概ね２７０度となる（図では２６１度）。
インダクタの値と挿入位置を動作周波数で短絡、第３高調波の周波数で開放となるよう設計することができる。
スミスチャートにその様子を示す。
動作周波数では給電点とアンテナ給電点は接続され、第３高調波の周波数で開放となる。
第３高調波の周波数では、整流器からみて開放端となり、高調波反射回路と同様の動作となる。
この構成は、折り返しダイポールアンテナ、ダイポールアンテナ、モノポール形状のアンテナの何れにも適用でき、また並列インダクタの接続も可能である。
FIG. 24 shows Example 17.
This embodiment is an example in which
The equivalent circuit is shown in FIG.
The feeder line into which the inductor is inserted is designed to have an electrical length of approximately 90° (corresponding to a quarter wavelength) at the operating frequency.
In FIG. 25(a), the angle is 87 degrees and is approximately 90 degrees, resulting in a short circuit at the operating frequency.
At the third harmonic frequency, the electrical length of the line is three times larger than at the operating frequency, the reactance of the inductor is also three times larger, and the total electrical length of the line is approximately 270 degrees (261 degrees in the figure).
The inductor value and insertion position can be designed to be a short circuit at the operating frequency and an open circuit at the third harmonic frequency.
The Smith chart shows this.
At the operating frequency, the feed point and the antenna feed point are connected, and at the third harmonic frequency, they are open.
At the third harmonic frequency, the rectifier appears as an open end, and operates in the same manner as a harmonic reflection circuit.
This configuration can be applied to any of folded dipole antennas, dipole antennas, and monopole antennas, and also allows the connection of a parallel inductor.
Claims (6)
前記第１素子と第２素子にアンテナ給電点を形成してあり、
前記基板の他方の面に形成し、前記第１素子に対向配置された第１給電線路と前記第２素子に対向配置された第２給電線路とを有し、
前記第１給電線路と前記第２給電線路は、前記アンテナ給電点に概ね対向する位置に整流器給電点を有することを特徴とするレクテナ装置。 A main element is formed on one surface of a substrate, and a pair of first and second elements are folded back from the main element,
An antenna feed point is formed on the first element and the second element,
a first feed line formed on the other surface of the substrate and arranged to face the first element and a second feed line arranged to face the second element,
A rectenna device, characterized in that the first feed line and the second feed line have a rectifier feed point at a position generally opposite the antenna feed point.
前記基板の他方の面に前記第１素子に対向配置した第１給電線路と前記第２素子に対向配置された第２給電線路を有し、
前記第１給電線路と前記第２給電線路は前記アンテナ給電点に概ね対向する位置に整流器給電点を有することを特徴とするレクテナ装置。 A first element and a second element are arranged symmetrically and linearly on one surface of a substrate, and an antenna feed point is formed on the first element and the second element;
a first feed line arranged to face the first element and a second feed line arranged to face the second element on the other surface of the substrate;
A rectenna device, characterized in that the first feed line and the second feed line have a rectifier feed point at a position generally opposite the antenna feed point.
前記アンテナ給電点と整流器給電点の間にそれぞれ第１容量性スタブと第２容量性スタブを有していることを特徴とする請求項１又は２記載のレクテナ装置。 a first inductor and a second inductor are inserted into the first feed line and the second feed line, respectively;
3. The rectenna device according to claim 1, further comprising a first capacitive stub and a second capacitive stub between the antenna feed point and the rectifier feed point, respectively.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020008813 | 2020-01-23 | ||
| JP2020008813 | 2020-01-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021118536A JP2021118536A (en) | 2021-08-10 |
| JP7464981B2 true JP7464981B2 (en) | 2024-04-10 |
Family
ID=77175333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020137485A Active JP7464981B2 (en) | 2020-01-23 | 2020-08-17 | Rectenna Device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7464981B2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005006345A (en) | 2000-10-25 | 2005-01-06 | Hitachi Ltd | Transponder for mobile unit identifying device |
| JP2011120303A (en) | 2011-03-07 | 2011-06-16 | Fujitsu Ltd | Tag antenna |
| JP2015092802A (en) | 2013-11-08 | 2015-05-14 | 三菱電機株式会社 | Rectenna device |
| US20190379134A1 (en) | 2018-06-07 | 2019-12-12 | Apple Inc. | Electronic Device Antenna Arrays Mounted Against a Dielectric Layer |
-
2020
- 2020-08-17 JP JP2020137485A patent/JP7464981B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005006345A (en) | 2000-10-25 | 2005-01-06 | Hitachi Ltd | Transponder for mobile unit identifying device |
| JP2011120303A (en) | 2011-03-07 | 2011-06-16 | Fujitsu Ltd | Tag antenna |
| JP2015092802A (en) | 2013-11-08 | 2015-05-14 | 三菱電機株式会社 | Rectenna device |
| US20190379134A1 (en) | 2018-06-07 | 2019-12-12 | Apple Inc. | Electronic Device Antenna Arrays Mounted Against a Dielectric Layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021118536A (en) | 2021-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10819031B2 (en) | Printed circuit board antenna and terminal | |
| US8223084B2 (en) | Antenna element | |
| US8436774B2 (en) | Mobile communication device | |
| US9502771B2 (en) | Loop antenna for mobile handset and other applications | |
| TWI488356B (en) | Communication electronic device and antenna structure therein | |
| JP6614363B2 (en) | ANTENNA DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE | |
| US20030103010A1 (en) | Dual-band antenna arrangement | |
| US8947315B2 (en) | Multiband antenna and mounting structure for multiband antenna | |
| US20190044237A1 (en) | Energy harvesting circuit board | |
| US7453402B2 (en) | Miniature balanced antenna with differential feed | |
| WO2010050278A1 (en) | Radio communication device | |
| US8643549B2 (en) | Multi-resonant antenna | |
| US9831546B2 (en) | Multi-antenna device and communication device | |
| US8207895B2 (en) | Shorted monopole antenna | |
| JP5582158B2 (en) | Multiband antenna device | |
| JP2018533274A (en) | RF-DC converter | |
| CN107453055A (en) | Antenna and mobile terminal | |
| US6795027B2 (en) | Antenna arrangement | |
| US20140094230A1 (en) | Portable communication apparatus and antenna switching method | |
| JP7464981B2 (en) | Rectenna Device | |
| EP1643588B1 (en) | Portable radio | |
| KR101193252B1 (en) | Wide band folded mushroom metamaterial antenna and method thereof | |
| WO2013103067A1 (en) | Antenna device and communication equipment | |
| JP2007288742A (en) | Small wideband antenna device | |
| JP2016054567A (en) | Antenna device and communication device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200828 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230523 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240228 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240318 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240322 |