JP5974834B2 - Rectenna circuit and power receiver - Google Patents
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Description
本発明は、レクテナ回路及び電力受信装置に関し、特に無線電力伝送技術における電力受信に用いるレクテナ回路及び電力受信装置に関する。 The present invention relates to a rectenna circuit and a power reception device, and more particularly to a rectenna circuit and a power reception device used for power reception in wireless power transmission technology.
近年、無線の利便性を活かした無線電力伝送技術の応用が期待されている。応用例は、数ＭＨｚの電波で磁気共鳴現象（または磁界結合）を利用したものから、数ＧＨｚの電波で宇宙から地球へ電力を送電するものまである。無線電力伝送の電力受信側（受電側）には、レクテナ回路（「ＲＦ−ＤＣ変換回路」とも称される）が使われる。レクテナ回路とは、コイルやアンテナで受電した交流電力を直流電力に変換する回路である。無線電力伝送全体の効率を上げるためには、レクテナ回路における高周波電力を直流電力に変換する効率を高くする必要がある。 In recent years, application of wireless power transmission technology utilizing the convenience of wireless is expected. Examples of applications range from using magnetic resonance phenomenon (or magnetic field coupling) with radio waves of several MHz to transmitting power from space to the earth with radio waves of several GHz. A rectenna circuit (also referred to as “RF-DC conversion circuit”) is used on the power reception side (power reception side) of wireless power transmission. A rectenna circuit is a circuit that converts AC power received by a coil or antenna into DC power. In order to increase the efficiency of the entire wireless power transmission, it is necessary to increase the efficiency of converting high-frequency power into DC power in the rectenna circuit.
従来、整流ダイオードを一つ用いたレクテナ回路や、ウィルキンソン分配回路を用いて電力を等分配しダイオードを２ｎ個用いたレクテナ回路が知られている。電力を分配する機能を備えたレクテナ回路に関し、従来、例えば、下記の特許文献１（特許第３３８５４７２号公報）には、ウィルキンソン分配回路を用いる技術が知られている。
なお、レクテナ回路に関する文献ではないが、特許文献２乃至６にはそれぞれ高周波回路における位相器、減衰回路、増幅器等において９０度ハイブリッド回路やラットレース回路を用いる各種公知の回路構成が開示されている。
Conventionally, a rectenna circuit using one rectifier diode and a rectenna circuit using 2n diodes by equally distributing power using a Wilkinson distribution circuit are known. Regarding a rectenna circuit having a function of distributing power, for example, the following Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3385472) discloses a technique using a Wilkinson distribution circuit.
Although not related to the rectenna circuit,
整流ダイオードを一つ用いるにすぎないレクテナ回路や、特許文献１にかかるウィルキンソン分配回路で電力を分配した回路では、整流ダイオードで反射した電力が有効活用されていなかった。この反射電力分が有効活用されないことで、高い変換効率を得ることができないという問題があった。
In a rectenna circuit that uses only one rectifier diode or a circuit that distributes power using the Wilkinson distribution circuit according to
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電力変換効率を高めることのできるように改善されたレクテナ回路及び電力受信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an improved rectenna circuit and a power receiving apparatus that can be improved in power conversion efficiency.
本発明にかかるレクテナ回路は、
高周波電力の入力を受ける入力端子と、１つ以上の出力端子と、アイソレーション端子と、を備え、前記入力端子からの高周波電力を前記１つ以上の出力端子に出力するように前記入力端子、前記１つ以上の出力端子および前記アイソレーション端子を電気的に接続する電力分配器と、
前記１つ以上の出力端子および前記アイソレーション端子にそれぞれ電気的に接続された、複数の整流素子と、
前記整流素子で整流された直流電力を取り出す出力回路部と、
を備え、
前記１つ以上の出力端子側からの反射波が、前記電力分配器を経由して前記アイソレーション端子に入力されて前記整流素子で直流電力に変換され、
前記電力分配器が、
第１端子と、前記入力端子からの高周波電力を分配する２つの第１分配端子とを備えた第１分配回路と、
前記２つの第１分配端子の一方と電気的に接続する第１接続端子と、２つの第２分配端子と、第１アイソレーション端子と、を有し、前記第１接続端子からの高周波電力を前記２つの第２分配端子に分配するように前記第１接続端子、前記２つの第２分配端子および前記第１アイソレーション端子を電気的に接続しかつ前記２つの第２分配端子側からの反射波が前記第１アイソレーション端子に入力される９０度ハイブリッド回路またはラットレース回路を備えた第２分配回路と、
前記２つの第１分配端子の他方と電気的に接続する第２接続端子と、２つの第３分配端子と、第２アイソレーション端子と、を有し、前記第２接続端子からの高周波電力を前記２つの第３分配端子に分配するように前記第２接続端子、前記２つの第３分配端子および前記第２アイソレーション端子を電気的に接続しかつ前記２つの第３分配端子側からの反射波が前記第２アイソレーション端子に入力される９０度ハイブリッド回路またはラットレース回路を備えた第３分配回路と、
を含み、
前記第１端子が、前記入力端子であり、
前記１つ以上の出力端子は、前記２つの第２分配端子および前記２つの第３分配端子と電気的に接続しており、
前記アイソレーション端子は、前記第１アイソレーション端子および前記第２アイソレーション端子を含み、
前記第１および第２アイソレーション端子と前記整流素子との間に介在し、第２端子および第３端子を有し、前記第２端子が前記第１アイソレーション端子と接続し、前記第３端子が前記第２アイソレーション端子と接続し、前記第２端子からの高周波電力と前記第３端子からの高周波電力を合成して前記整流素子に出力する結合器を、
さらに含むことを特徴とする。
The rectenna circuit according to the present invention is
An input terminal for receiving an input of high-frequency power, one or more output terminals, and an isolation terminal, wherein the input terminal is configured to output high-frequency power from the input terminal to the one or more output terminals, A power distributor electrically connecting the one or more output terminals and the isolation terminal;
A plurality of rectifying elements electrically connected to each of the one or more output terminals and the isolation terminal;
An output circuit unit for extracting DC power rectified by the rectifying element;
With
The reflected wave from the one or more output terminals is input to the isolation terminal via the power distributor and converted to DC power by the rectifier element ,
The power distributor is
A first distribution circuit comprising a first terminal and two first distribution terminals for distributing high-frequency power from the input terminal;
A first connection terminal electrically connected to one of the two first distribution terminals, two second distribution terminals, and a first isolation terminal, wherein high-frequency power from the first connection terminal is generated. The first connection terminal, the two second distribution terminals, and the first isolation terminal are electrically connected so as to be distributed to the two second distribution terminals, and reflected from the two second distribution terminal sides A second distribution circuit comprising a 90 degree hybrid circuit or a rat race circuit in which a wave is input to the first isolation terminal;
A second connection terminal electrically connected to the other of the two first distribution terminals; two third distribution terminals; and a second isolation terminal; and high-frequency power from the second connection terminal The second connection terminal, the two third distribution terminals, and the second isolation terminal are electrically connected to be distributed to the two third distribution terminals, and reflected from the two third distribution terminal sides A third distribution circuit comprising a 90 degree hybrid circuit or a rat race circuit in which a wave is input to the second isolation terminal;
Including
The first terminal is the input terminal;
The one or more output terminals are electrically connected to the two second distribution terminals and the two third distribution terminals;
The isolation terminal includes the first isolation terminal and the second isolation terminal,
The second terminal is interposed between the first and second isolation terminals and the rectifying element, has a second terminal and a third terminal, the second terminal is connected to the first isolation terminal, and the third terminal Is coupled to the second isolation terminal, and combines a high-frequency power from the second terminal and a high-frequency power from the third terminal to output to the rectifier element,
It is further characterized by including .
本発明にかかる電力受信装置は、
アンテナまたはコイルと、
前記アンテナまたは前記コイルが受信した高周波電力の入力を受ける、本発明にかかるレクテナ回路と、
前記レクテナ回路の直流電力を集電する集電回路と、
を備えることを特徴とする。
The power receiving apparatus according to the present invention is:
An antenna or coil;
A rectenna circuit according to the present invention that receives an input of high-frequency power received by the antenna or the coil;
A current collecting circuit for collecting DC power of the rectenna circuit;
It is characterized by providing.
本発明によれば、電力変換効率を高めることのできるレクテナ回路及び電力受信装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rectenna circuit and electric power receiver which can improve power conversion efficiency are provided.
各実施形態における共通の構成．
図１は、本発明の各実施の形態において共通する電力受信装置２の構成を模式的に示すブロック図である。電力受信装置２は、複数のレクテナ１０を備えている。複数のレクテナ１０は、集電回路１２に並列に接続されている。レクテナ１０は、無線電力伝送技術において、無線で電力を受信する役割を果たす構成である。集電回路１２は、さらにＤＣ−ＡＣ変換部１４と接続している。
Common configuration in each embodiment.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a
図２は、本発明の各実施の形態において共通するレクテナ１０の構成を模式的に示すブロック図である。レクテナ１０は、アンテナ２０、レクテナ回路ＲＥＣ１をその構成要素としている。アンテナ２０で受信された高周波電力が、レクテナ回路ＲＥＣ１において直流電力に変換されるものである。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the
図３は、本発明の各実施の形態において共通するレクテナ回路ＲＥＣ１の構成を概念的に示す図である。レクテナ回路ＲＥＣ１は、電力分配器３２を有している。電力分配器３２は、１つの入力端子＃０を備えている。入力端子＃０は、配線２２を介してアンテナ２０と電気的に接続している。電力分配器３２は、ｎ個の出力端子＃１〜＃Ｎ（主分配端子＃１〜＃Ｎ）を備えている。Ｎは正の整数である。以下、これらの複数の出力端子をまとめて「出力端子群」とも称する。
FIG. 3 is a diagram conceptually showing the configuration of rectenna circuit REC1 common to the respective embodiments of the present invention. The rectenna circuit REC1 has a
電力分配器３２は、Ｍ−Ｎ個のアイソレーション端子＃Ｎ＋１〜＃Ｍを有している。Ｍは、Ｎよりも大きい正の整数である。以下、これらの複数のアイソレーション端子をまとめて「アイソレーション端子群」とも称す。また、以下の各符号において、Ｎ、Ｎ＋１、Ｍ等の文字を付記している場合、これはそれぞれ上記の出力端子やアイソレーション端子に付した文字と同様の意味であり、正の整数を意味している。
The
レクテナ回路ＲＥＣ１は、Ｍ個の整流器（整流ダイオードＤ１〜ＤＭ）が、電力分配器の出力端子群およびアイソレーション端子群にそれぞれ接続された構造を有している。すなわち、出力端子＃１〜＃Ｎには、それぞれ、整合回路ＭＣ１〜ＭＣＮを介して、整流ダイオードＤ１〜ＤＮが接続されている。出力端子＃１〜＃Ｎに至った高周波電力は、この整流ダイオードＤ１〜ＤＮでそれぞれ直流電力に変換される。
The rectenna circuit REC1 has a structure in which M rectifiers (rectifier diodes D1 to DM) are connected to the output terminal group and the isolation terminal group of the power distributor, respectively. That is, rectifier diodes D1 to DN are connected to
アイソレーション端子＃Ｎ＋１〜＃Ｍにも、それぞれ、整合回路ＭＣＮ＋１〜ＭＣＭを介して、整流ダイオードＤＮ＋１〜ＤＭが接続されている。アイソレーション端子＃Ｎ＋１〜＃Ｍに至った高周波電力を、この整流ダイオードＤＮ＋１〜ＤＭでそれぞれ直流電力に変換することができる。 Rectifier diodes DN + 1 to DM are also connected to isolation terminals # N + 1 to #M via matching circuits MCN + 1 to MCM, respectively. The high-frequency power reaching the isolation terminals # N + 1 to #M can be converted into DC power by the rectifier diodes DN + 1 to DM, respectively.
電力分配器３２は、入力端子からの高周波電力を１つ以上の出力端子にそれぞれ分配するように、入力端子、１つ以上の出力端子およびアイソレーション端子とを電気的に接続しているものである。また、電力分配器３２においては、１つ以上の出力端子側からの反射波が、アイソレーション端子に入力される。実施の形態にかかるレクテナ回路によれば、この反射波である高周波電力を、整流ダイオードＤＮ＋１〜ＤＭでそれぞれ直流電力に変換することができる。従って、本実施の形態によれば、電力変換効率を高めることのできるレクテナ回路ＲＥＣ１および電力受信装置２が提供される。
The
レクテナ回路ＲＥＣ１は、出力回路部３３を備えている。出力回路部３３は、入力端子と電気的に接続し、整流素子で整流された直流電力を選択的に取り出すものである。これはすなわち、アンテナ２０から電力分配器３２へと入力される高周波電力は通過させ、その逆に、電力分配器３２からアンテナ２０側へ向かう直流電力を選択的に取り出して直流負荷（Ｒ０）へと供給するフィルタ回路である。
The rectenna circuit REC1 includes an
以下に説明する各実施の形態では、上記のレクテナ回路ＲＥＣ１の具体的構成において相違点がある。
なお、上記の概念図の説明では、出力端子の数が正の整数Ｎ個設けられることができる説明をしている。このように、任意の数だけ出力端子数を増加させることができる実施の形態としては、後述する実施の形態４、５および６を参照されたい。
In each embodiment described below, there is a difference in the specific configuration of the rectenna circuit REC1.
In the above description of the conceptual diagram, it is described that the number of output terminals can be provided as a positive integer N. As described above, refer to
実施の形態１．
［実施の形態１にかかる装置、回路の構成］
図４は、本発明の実施の形態１にかかるレクテナ回路ＲＥＣ１０の構成を示す等価回路図である。レクテナ回路ＲＥＣ１０では、電力分配器３２として、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ１０を用いている。
[Configuration of Device and Circuit According to First Embodiment]
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of the rectenna circuit REC10 according to the first embodiment of the present invention. In the rectenna circuit REC10, a 90-degree hybrid circuit HBD10 is used as the
９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ１０は、図４に示すように１／４波長伝送線路を用いて矩形状に構成されたいわゆるブランチライン回路である。９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ１０の端子＃０は高周波電力を入力端子で、端子＃１，＃２が出力端子、端子＃３がアイソレーション端子である。入力端子＃０と出力端子＃１の間の伝送線路と、出力端子＃２とアイソレーション端子＃３との間の伝送線路は、それぞれ、相対的に太くなっており、非対称性を有し、特性インピーダンスが調節されている。９０度ハイブリッド回路の構成、動作は、既に公知技術であるため、ここではこれ以上の説明は省略する。
The 90-degree hybrid circuit HBD10 is a so-called branch line circuit configured in a rectangular shape using a quarter wavelength transmission line as shown in FIG.
レクテナ回路ＲＥＣ１０では、出力回路部３３として、コンデンサＣ０およびコイルＬ０とを用いた回路を設けている。コンデンサＣ０は、アンテナ２０（配線２２）と入力端子＃０との間に直列に挿入されている。コイルＬ０の一方の端子は、コンデンサＣ０の端子と入力端子＃０との間に接続されており、コイルＬ０の他方の端子は、抵抗Ｒ０に接続している。実施の形態１では、高周波に直接影響を及ぼさずに直流電力を取り出すために、大容量コンデンサＣ０とコイルＬ０とを用いている。
In the rectenna circuit REC10, a circuit using a capacitor C0 and a coil L0 is provided as the
図５は、直流電力と交流電力に対するコンデンサおよびコイル（インダクタ）の動作を表すように整理された表である。一般に、コイルのインピーダンスはＺＬ＝ｊ２πｆＬであり、コンデンサのインピーダンスはＺＣ＝１／ｊ２πｆＬで表されることが知られている。ｆは周波数である。コイルＬ０は直流電力（ｆ＝０）に対しては短絡となり、交流電力（ｆ＝∞）では開放となる。一方、コンデンサＣ０は直流電力（ｆ＝０）に対しては開放となり、交流電力（ｆ＝∞）では短絡となる。その結果、コンデンサＣ０は直流電流を防ぐが、交流電流は通過させる性質を持ち、その一方で、コイルＬ０は直流電流を通過させるが、交流電流は防ぐという性質を持つ。これらの性質により、アンテナ２０から電力分配器３２へと入力される高周波電力は通過させ、その逆に、電力分配器３２からアンテナ２０側へ向かう直流電力を選択的に取り出して直流負荷（Ｒ０）へと供給することができる。
FIG. 5 is a table arranged so as to represent the operation of capacitors and coils (inductors) with respect to DC power and AC power. Generally, it is known that the impedance of the coil is ZL = j2πfL, and the impedance of the capacitor is represented by ZC = 1 / j2πfL. f is a frequency. The coil L0 is short-circuited with respect to DC power (f = 0) and is opened with AC power (f = ∞). On the other hand, the capacitor C0 is open to DC power (f = 0) and short-circuited to AC power (f = ∞). As a result, the capacitor C0 has a property of preventing a direct current but passing an alternating current, while the coil L0 has a property of passing a direct current but preventing an alternating current. Due to these properties, high-frequency power input from the
取り出した直流電力を消費する負荷を等価的に抵抗Ｒ０で示した。抵抗Ｒ０は、集電回路１２に相当している。
A load that consumes the extracted DC power is equivalently indicated by a resistor R0. The resistor R0 corresponds to the
［実施の形態１にかかる装置、回路の動作］
図６は、本発明の実施の形態１にかかるレクテナ回路ＲＥＣ１０における回路動作（電力変換）を時系列的に説明するためのフローチャートである。
まず、アンテナ２０を介して入力端子＃０に高周波電力が入力される（ステップＳ１００）。
[Operation of Device and Circuit According to First Embodiment]
FIG. 6 is a flowchart for time-sequentially explaining the circuit operation (power conversion) in the rectenna circuit REC10 according to the first embodiment of the present invention.
First, high frequency power is input to the
次に、入力端子＃０から入力された高周波電力は一度出力端子＃１，＃２から出力され、出力端子＃１，＃２から出力された高周波電力は、非線形素子である整流ダイオードＤ１，Ｄ２に入力される（ステップＳ１０２）。
Next, the high-frequency power inputted from the
整流ダイオードＤ１、Ｄ２において、一部の高周波電力が直流電力に変換される（ステップＳ１０４）。ダイオードの整流作用によるものである。 In the rectifier diodes D1 and D2, a part of the high frequency power is converted into DC power (step S104). This is due to the rectifying action of the diode.
整流ダイオードＤ１，Ｄ２において変換された直流電力については、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ１０を介して直流電力が直流負荷Ｒ０で消費されることとなる（ステップＳ１１２）。 The DC power converted by the rectifier diodes D1 and D2 is consumed by the DC load R0 via the 90-degree hybrid circuit HBD10 (step S112).
ステップＳ１０４で直流電力に変換されず、整流ダイオードＤ１、Ｄ２で反射された高周波電力は、次に、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ１０により合成される（ステップＳ１０６）。 The high-frequency power that is not converted to DC power in step S104 and reflected by the rectifier diodes D1 and D2 is then synthesized by the 90-degree hybrid circuit HBD10 (step S106).
反射、合成された高周波電力は、アイソレーション端子＃３に集約され、整流ダイオードＤ３に入力される（ステップＳ１０８）。
The reflected and synthesized high frequency power is collected at the
整流ダイオードＤ３に入力された高周波電力は、整流ダイオードＤ３で再び直流電力に変換される機会を与えられ、直流電力に変換される（ステップＳ１１０）。 The high-frequency power input to the rectifier diode D3 is given an opportunity to be converted to DC power again by the rectifier diode D3, and is converted to DC power (step S110).
整流ダイオードＤ３で再変換された直流電力については、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ１０を介して直流電力が直流負荷Ｒ０で消費されることとなる（ステップＳ１１２）。 For the DC power reconverted by the rectifier diode D3, the DC power is consumed by the DC load R0 via the 90-degree hybrid circuit HBD10 (step S112).
［実施の形態１における効果］
（従来回路との比較）
図３２は、従来回路として示すレクテナ回路ＣＲＥＣ１を示す回路図である。図３３は、従来回路にかかるレクテナ回路ＣＲＥＣ１の変換効率特性例を、周波数５．８ＧＨｚにおいてシミュレーションした結果を示す図である。図３３（ａ）は、負荷抵抗特性、図３３（ｂ）は、入力電力特性である。
[Effect in Embodiment 1]
(Comparison with conventional circuit)
FIG. 32 is a circuit diagram showing a rectenna circuit CREC1 shown as a conventional circuit. FIG. 33 is a diagram illustrating a simulation result of a conversion efficiency characteristic example of the rectenna circuit CREC1 according to the conventional circuit at a frequency of 5.8 GHz. FIG. 33A shows load resistance characteristics, and FIG. 33B shows input power characteristics.
レクテナ回路ＣＲＥＣ１は、図に模式的に示されているように伝送線路を用いて構成されたウィルキンソン分配器ＷＤ１００を備えている。ウィルキンソン分配器ＷＤ１００の２つの出力端子の間を繋ぐ１００Ωの抵抗Ｒ１０１を有している。アイソレーション端子を有さないことを除き、出力回路部としてのコンデンサＣ１００、コイルＬ１００、直流負荷Ｒ１００、および整合回路ＭＣ１００、ＭＣ２００、整流ダイオードＤ１、Ｄ２を有する点は、実施の形態１にかかるレクテナ回路ＲＥＣ１０と類似している。 The rectenna circuit CREC1 includes a Wilkinson distributor WD100 configured by using a transmission line as schematically shown in the drawing. A 100Ω resistor R101 is connected between the two output terminals of the Wilkinson distributor WD100. The rectenna according to the first embodiment is that the capacitor C100, the coil L100, the DC load R100, and the matching circuits MC100, MC200, and the rectifier diodes D1, D2 as the output circuit unit are provided except that the isolation terminal is not provided. Similar to circuit REC10.
この従来回路にかかるレクテナ回路ＣＲＥＣ１では、非線形素子によって反射された高周波電力は捨てられてきた。この点、本実施の形態によれば、アイソレーション端子＃３における高周波電力の収集、変換により、反射された高周波電力を利用することができ、効率を改善できる。
In the rectenna circuit CREC1 according to this conventional circuit, the high frequency power reflected by the nonlinear element has been discarded. In this regard, according to the present embodiment, the reflected high frequency power can be used by collecting and converting the high frequency power at the
図７は、本発明の実施の形態１にかかるレクテナ回路ＲＥＣ１０の変換効率特性例を、周波数５．８ＧＨｚにおいてシミュレーションした結果を示す図である。図７（ａ）は、負荷抵抗特性、図７（ｂ）は、入力電力特性である。直流負荷の変動や、入射電力の変動に対して、変換効率が従来回路ＣＲＥＣ１（図３３）より数パーセント高いことが分かる。 FIG. 7 is a diagram illustrating a simulation result of the conversion efficiency characteristic example of the rectenna circuit REC10 according to the first embodiment of the present invention at a frequency of 5.8 GHz. FIG. 7A shows load resistance characteristics, and FIG. 7B shows input power characteristics. It can be seen that the conversion efficiency is several percent higher than that of the conventional circuit CREC1 (FIG. 33) with respect to fluctuations in DC load and fluctuations in incident power.
なお、整流ダイオードを一つ用いたレクテナ回路や、ウィルキンソン分配回路で電力を等分配した従来回路では、本実施の形態のようにアイソレーション端子による再度の整流作用が無いため、反射した電力はアンテナから再放射されてしまう。このアンテナからの再放射が、受電システム近傍に悪影響を及ぼす可能性があった。この点、本実施の形態によれば、反射電力が抑制される為、受電システム近傍に悪影響を及ぼしにくくなるという効果もある。 In the rectenna circuit using one rectifier diode and the conventional circuit in which the power is equally distributed by the Wilkinson distribution circuit, there is no re-rectification action by the isolation terminal as in this embodiment, so the reflected power is the antenna. Will be emitted again. This re-radiation from the antenna may adversely affect the vicinity of the power receiving system. In this regard, according to the present embodiment, since the reflected power is suppressed, there is an effect that it is difficult to adversely affect the vicinity of the power receiving system.
［実施の形態１における変形例］
（整合回路の構成）
図８乃至１２は、本発明の実施の形態１にかかるレクテナ回路ＲＥＣ１０の変形例を説明するための図であり、レクテナ回路ＲＥＣ１０における整合回路ＭＣのバリエーションを示す図である。整合回路ＭＣの構成は一般的にローパス型といわれるものであればよく、様々な構成を適用可能である。図８は、定数分布型の整合回路ＭＣとしての伝送線路を用いた構成を示すものである。マイクロストリップライン等の特性インピーダンスＺ０、線路長ｌの伝送線路によって整合を行う整合回路ＭＣである。
[Modification in Embodiment 1]
(Configuration of matching circuit)
8 to 12 are diagrams for explaining modifications of the rectenna circuit REC10 according to the first embodiment of the present invention, and are diagrams showing variations of the matching circuit MC in the rectenna circuit REC10. The configuration of the matching circuit MC may be anything generally referred to as a low-pass type, and various configurations can be applied. FIG. 8 shows a configuration using a transmission line as a constant distribution type matching circuit MC. This is a matching circuit MC that performs matching using a transmission line having a characteristic impedance Z0 such as a microstrip line and a line length l.
図９は、定数分布型（テーパ型）の整合回路ＭＣの変形例であり、マイクロストリップライン等の特性インピーダンスＺ０を段階的に変化させた伝送線路によって整合を行う構成である。 FIG. 9 shows a modified example of the constant distribution type (taper type) matching circuit MC, in which matching is performed by a transmission line in which the characteristic impedance Z0 such as a microstrip line is changed stepwise.
図１０は、定数分布型（オープンスタブ付き）の整合回路ＭＣの変形例であり、マイクロストリップライン等の特性インピーダンスＺ０１、線路長ｌ１の伝送線路の主線路に対して、特性インピーダンスＺ０２、線路長ｌ２の伝送線路のオープンスタブを設けた構成である。 Figure 10 is a modification of the matching circuit MC constants distributed (with open stub), characteristic impedance Z01 of such a microstrip line, the main line of the transmission line of the line length l 1, the characteristic impedance Z02, line it is a structure in which an open stub transmission line length l 2.
図１１は、集中定数型の整合回路ＭＣの変形例であり、インダクタンス、キャパシタンスを組み合わせてインピーダンス変換を行う構成である。 FIG. 11 shows a modified example of the lumped constant type matching circuit MC, in which impedance conversion is performed by combining inductance and capacitance.
図１２は、集中定数・分布定数組み合わせ型の整合回路ＭＣの変形例であり、インダクタンス、キャパシタンス等の集中定数素子と、伝送線路を組み合わせてインピーダンス変換を行う構成である。 FIG. 12 shows a modified example of the lumped constant / distributed constant combination type matching circuit MC, in which impedance conversion is performed by combining a lumped constant element such as an inductance and a capacitance with a transmission line.
（整合回路、整流ダイオードの組み合わせ）
整流ダイオードＤ１，Ｄ２、およびＤ３で、素子構造および半導体材料の少なくとも一方が異なるものとしてもよい。この場合、下記の（１）および（２）の少なくとも一方が成立するように、素子構造および半導体材料の少なくとも一方についてダイオードを異ならしめる。
（１）Ｄ１，Ｄ２に比べて、Ｄ３を立ち上がり電圧の低いものする。
（２）Ｄ１，Ｄ２に比べて、Ｄ３を接合容量の小さいものにする。
図１３は、本発明の実施の形態１にかかるレクテナ回路の変形例としてのレクテナ回路ＲＥＣ１１を示す図である。本変形例では、整流ダイオードＤ１，Ｄ２、およびＤ３で、半導体材料を互いに異なるものとしている。具体的には、整流ダイオードＤ１、Ｄ２はＧａＮダイオードであり、整流ダイオードＤ３はＳｉダイオードを使用している。これにより、整流ダイオードＤ１，Ｄ２からの反射電力が小さい場合でも、変換効率の向上が可能である。
すなわち、このようにするのは、ダイオードの立ち上がり電圧に加え、インピーダンスを異ならしめるである。レクテナ回路における、入力電力に対する効率の感度を作用する要素の一つとして、ダイオードの立ち上がり電圧がある。立ち上がり電圧は左下図に示した。ＧａＮダイオードの立ちあがり電圧は大きく、Ｓｉダイオードの立ち上がり電圧は小さいのが一般的である。立ち上がり電圧の低いダイオードを使用したレクテナ回路は、入力電力が小さい場合でも、高効率に動作する性質があるのである。
また、素子構造を異ならしめる例としては、接合面積を相違させてもよい。接合面積を小さくすると、ダイオード等価回路の接合容量が小さくなると考えられる。接合容量が小さくなると、省電力時の整合が容易になり変換効率が上昇する。
(Combination of matching circuit and rectifier diode)
The rectifier diodes D1, D2, and D3 may be different in at least one of the element structure and the semiconductor material. In this case, the diodes are made different for at least one of the element structure and the semiconductor material so that at least one of the following (1) and (2) is established.
(1) Compared with D1 and D2, D3 has a lower rising voltage.
(2) Compared with D1 and D2, D3 is made smaller in junction capacitance.
FIG. 13 is a diagram illustrating a rectenna circuit REC11 as a modification of the rectenna circuit according to the first embodiment of the present invention. In this modification, the semiconductor materials are different from each other in the rectifier diodes D1, D2, and D3. Specifically, the rectifier diodes D1 and D2 are GaN diodes, and the rectifier diode D3 is a Si diode. Thereby, even when the reflected power from the rectifier diodes D1 and D2 is small, the conversion efficiency can be improved.
That is, this is done by making the impedance different in addition to the rising voltage of the diode. One factor that affects the sensitivity of the efficiency to the input power in the rectenna circuit is the rising voltage of the diode. The rising voltage is shown in the lower left figure. In general, the rising voltage of the GaN diode is large, and the rising voltage of the Si diode is small. A rectenna circuit using a diode having a low rising voltage has the property of operating with high efficiency even when the input power is small.
Further, as an example of making the element structures different, the junction areas may be different. If the junction area is reduced, the junction capacitance of the diode equivalent circuit is considered to be reduced. When the junction capacitance is reduced, matching at the time of power saving is facilitated and conversion efficiency is increased.
図１４は、本発明の実施の形態１にかかるレクテナ回路の変形例としてのレクテナ回路ＲＥＣ１２を示す図である。整合回路ＭＣ１および整合回路ＭＣ２と、整合回路ＭＣ３とで異なるものを使用している。つまり、整合回路ＭＣ１および整合回路ＭＣ２は、上記の図８乃至１２に記載した整合回路の具体的構成のうちの１つであり、整合回路ＭＣ３は図８乃至１２に記載した整合回路の具体的構成のうちの１つで、ＭＣ１およびＭＣ２とは異なる定数とした回路である。これにより、整流ダイオードＤ１，Ｄ２からの反射電力が小さい場合でも変換効率の向上が可能である。 FIG. 14 is a diagram illustrating a rectenna circuit REC12 as a modification of the rectenna circuit according to the first embodiment of the present invention. The matching circuit MC1 and the matching circuit MC2 are different from the matching circuit MC3. That is, the matching circuit MC1 and the matching circuit MC2 are one of the specific configurations of the matching circuit described in FIGS. 8 to 12, and the matching circuit MC3 is the specific configuration of the matching circuit described in FIGS. This is a circuit having a constant different from MC1 and MC2 in one of the configurations. Thereby, even when the reflected power from the rectifier diodes D1 and D2 is small, the conversion efficiency can be improved.
（出力回路部の変形例）
実施の形態１では、出力回路部３３が、入力端子＃０と接続している。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。図２９乃至３１は、本発明の実施の形態１にかかるレクテナ回路ＲＣＥ１０の変形例を示す図である。図２９に示すレクテナ回路ＲＥＣ１０ａのように出力端子＃１と接続する出力回路部３３ａとしてもよく、図３０に示すレクテナ回路ＲＥＣ１０ｂのように出力端子＃２と接続する出力回路部３３ｂとしてもよく、図３１に示すレクテナ回路ＲＥＣ１０ｃのようにアイソレーション端子＃３と接続する出力回路部３３ｃとしてもよい。
(Modification of output circuit section)
In the first embodiment, the
実施の形態２．
［実施の形態２にかかる装置、回路の構成］
図１５は、本発明の実施の形態２にかかるレクテナ回路ＲＥＣ２０の等価回路図である。反射した高周波電力を収集する為の端子を有する電力分配器に、集中定数素子を応用した９０度ハイブリッド回路を用いている。実施の形態２にかかる９０度ハイブリッド回路は、コイルＬ２１、Ｌ２２，Ｌ２３，およびＬ２４を矩形環状に接続して、それらの各コイルの接続点に、それぞれコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ２４の一方の端子を接続したものである。コンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ２４の他方の端子は、いずれも接地されている。この点を除き、実施の形態１にかかるレクテナ回路ＲＥＣ１０と同様の構成を有するものであるから、これ以上の詳細な説明は省略する。
[Configuration of Device and Circuit According to Second Embodiment]
FIG. 15 is an equivalent circuit diagram of the rectenna circuit REC20 according to the second embodiment of the present invention. A 90-degree hybrid circuit using a lumped constant element is used for a power distributor having a terminal for collecting reflected high-frequency power. In the 90-degree hybrid circuit according to the second embodiment, the coils L21, L22, L23, and L24 are connected in a rectangular ring shape, and one of capacitors C21, C22, C23, and C24 is connected to the connection point of each of the coils. The terminal is connected. The other terminals of the capacitors C21, C22, C23, and C24 are all grounded. Except for this point, it has the same configuration as the rectenna circuit REC10 according to the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
［実施の形態２にかかる装置、回路の動作］
無線電力伝送に使われる周波数は、低周波数も存在し例えば１３．６５ＭＨｚという周波数もある。実施の形態１にかかる定数分布回路で構成する場合には、回路面積の一辺を、電磁波の波長の四分の１波長（λ／４）程度にする必要がある。上記の１３．６５ＭＨｚという周波数に対応するためには、回路面積の一辺をその波長に応じた長さにする必要があることから、回路面積がおおよそ数ｍ四方となってしまう。
[Operation of Device and Circuit According to Second Embodiment]
The frequency used for wireless power transmission also includes a low frequency, for example, a frequency of 13.65 MHz. When the constant distribution circuit according to the first embodiment is used, one side of the circuit area needs to be about a quarter wavelength (λ / 4) of the wavelength of the electromagnetic wave. In order to cope with the above-mentioned frequency of 13.65 MHz, one side of the circuit area needs to have a length corresponding to the wavelength, and therefore the circuit area is approximately several square meters.
しかし、集中定数素子を用いた場合であれば、回路面積が波長に拘束されず、数ｃｍ四方程度で実現可能となる。このように、定数分布回路では回路面積が波長に拘束されるが、集中定数回路だと波長による拘束が無くなるため、実施の形態２にかかる集中定数回路を用いたレクテナ回路ＲＥＣ２０によれば、小型化が達成できる。 However, if a lumped constant element is used, the circuit area is not limited by the wavelength, and can be realized in a few cm square. As described above, in the constant distribution circuit, the circuit area is restricted by the wavelength. However, in the case of the lumped constant circuit, there is no restriction due to the wavelength. Therefore, the rectenna circuit REC20 using the lumped constant circuit according to the second embodiment is small. Can be achieved.
［実施の形態２における効果］
図３６は、従来回路として示すレクテナ回路ＣＲＥＣ３を示す回路図である。図３７は、従来回路にかかるレクテナ回路ＣＲＥＣ３の変換効率特性例を、周波数５．８ＧＨｚにおいてシミュレーションした結果を示す図である。図３７（ａ）は、負荷抵抗特性、図３７（ｂ）は、入力電力特性である。
[Effects of Embodiment 2]
FIG. 36 is a circuit diagram showing a rectenna circuit CREC3 shown as a conventional circuit. FIG. 37 is a diagram illustrating a simulation result of a conversion efficiency characteristic example of the rectenna circuit CREC3 according to the conventional circuit at a frequency of 5.8 GHz. FIG. 37A shows load resistance characteristics, and FIG. 37B shows input power characteristics.
レクテナ回路ＣＲＥＣ３は、回路図として図３６に示されているように集中定数素子（コンデンサＣ３０１、Ｃ３０２、Ｃ３０３，コイルＬ３０１，Ｌ３０２）を用いて構成されたウィルキンソン分配器を備えている。ウィルキンソン分配器の２つの出力端子の間を繋ぐ１００Ωの抵抗Ｒ３０１が設けられている。アイソレーション端子を有さないことを除き、出力回路部としてのコンデンサ、コイル、直流負荷、および整合回路ＭＣ１００、ＭＣ２００、整流ダイオードＤ１、Ｄ２を有する点は、実施の形態２にかかるレクテナ回路ＲＥＣ２０と類似している。 As shown in FIG. 36 as a circuit diagram, the rectenna circuit CREC3 includes a Wilkinson distributor configured using lumped constant elements (capacitors C301, C302, C303, coils L301, L302). A 100Ω resistor R301 is provided between the two output terminals of the Wilkinson distributor. Except not having an isolation terminal, the output circuit unit includes a capacitor, a coil, a DC load, and matching circuits MC100 and MC200, and rectifier diodes D1 and D2. The rectenna circuit REC20 according to the second embodiment is the same as the rectenna circuit REC20 according to the second embodiment. It is similar.
図１６は、実施の形態２にかかるレクテナ回路ＲＥＣ２０の変換効率特性例を１３．６５ＭＨｚにおいてシミュレーションした結果を示す図である。図１６（ａ）は、負荷抵抗特性、図１６（ｂ）は、入力電力特性である。直流負荷の変動や、入射電力の変動に対して、変換効率が従来回路ＣＲＥＣ３（図３７）より数パーセント高いことが分かる。 FIG. 16 is a diagram illustrating a simulation result of the conversion efficiency characteristic example of the rectenna circuit REC20 according to the second embodiment at 13.65 MHz. FIG. 16A shows load resistance characteristics, and FIG. 16B shows input power characteristics. It can be seen that the conversion efficiency is several percent higher than that of the conventional circuit CREC3 (FIG. 37) with respect to fluctuations in DC load and fluctuations in incident power.
実施の形態３．
［実施の形態３にかかる装置、回路の構成］
図１７は、本発明の実施の形態３にかかるレクテナ回路ＲＥＣ３０の等価回路図である。レクテナ回路ＲＥＣ３０では、電力分配器３２として、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ１０を用いている点等、実施の形態１と共通の構成を備えている。実施の形態１と共通の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
[Configuration of Device and Circuit According to Third Embodiment]
FIG. 17 is an equivalent circuit diagram of the rectenna circuit REC30 according to the third embodiment of the present invention. The rectenna circuit REC30 has the same configuration as that of the first embodiment in that a 90-degree hybrid circuit HBD10 is used as the
レクテナ回路ＲＥＣ３０には、アイソレーション出力回路部１３３が設けられている。アイソレーション出力回路部１３３は、実施の形態１における電力分配器３２と同様に、コイルＬ３０、コンデンサＣ３０を備えており、これらは直流負荷Ｒ３０に接続している。コンデンサＣ３０は、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ１０のアイソレーション端子＃３と、整合回路ＭＣ３との間に、直列に挿入されている。コイルＬ３０の一方の端子は、コンデンサＣ３０の端子とアイソレーション端子＃３との間に接続されており、コイルＬ３０の他方の端子は、抵抗Ｒ３０に接続している。
The rectenna circuit REC30 is provided with an isolation
これにより、出力回路部３３と同様の動作原理により、アイソレーション出力回路部１３３はアイソレーション端子＃３側の整流ダイオードＤ３で整流された直流電力を選択的に取り出すことができる。
Accordingly, the isolation
［実施の形態３にかかる装置、回路の動作］
図１８は、本発明の実施の形態３にかかるレクテナ回路ＲＥＣ３０における回路動作（電力変換）を時系列的に説明するためのフローチャートである。
[Operation of Device and Circuit According to Third Embodiment]
FIG. 18 is a flowchart for time-sequentially explaining the circuit operation (power conversion) in the rectenna circuit REC30 according to the third embodiment of the present invention.
まず、アンテナ２０を介して入力端子＃０に高周波電力が入力される（ステップＳ３００）。
First, high frequency power is input to the
次に、入力端子＃０から入力された高周波電力は一度出力端子＃１，＃２から出力され、出力端子＃１，＃２から出力された高周波電力は、非線形素子である整流ダイオードＤ１，Ｄ２に入力される（ステップＳ３０２）。
Next, the high-frequency power inputted from the
整流ダイオードＤ１、Ｄ２において、一部の高周波電力が直流電力に変換される（ステップＳ３０４）。ダイオードの整流作用によるものである。 In the rectifier diodes D1 and D2, some high-frequency power is converted into DC power (step S304). This is due to the rectifying action of the diode.
整流ダイオードＤ１，Ｄ２において変換された直流電力については、図１７における「直流電力Ｐ１」として、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ１０を介して直流電力が直流負荷Ｒ０で消費されることとなる（ステップＳ３１２）。 With respect to the DC power converted by the rectifier diodes D1 and D2, the DC power is consumed by the DC load R0 via the 90-degree hybrid circuit HBD10 as “DC power P1” in FIG. 17 (step S312).
ステップＳ３０４で直流電力に変換されず、整流ダイオードＤ１、Ｄ２で反射された高周波電力は、次に、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ１０により合成される（ステップＳ３０６）。 The high-frequency power that is not converted to DC power in step S304 and reflected by the rectifier diodes D1 and D2 is then synthesized by the 90-degree hybrid circuit HBD10 (step S306).
反射、合成された高周波電力は、アイソレーション端子＃３に集約され、整流ダイオードＤ３に入力される（ステップＳ３０８）。
The reflected and synthesized high frequency power is collected at the
整流ダイオードＤ３に入力された高周波電力は、整流ダイオードＤ３で再び直流電力に変換される機会を与えられ、直流電力に変換される（ステップＳ３１０）。 The high frequency power input to the rectifier diode D3 is given an opportunity to be converted to DC power again by the rectifier diode D3, and is converted to DC power (step S310).
整流ダイオードＤ３で再変換された直流電力については、図１７における「直流電力Ｐ２」として、アイソレーション出力回路部１３３を介して直流負荷Ｒ３０にて消費されることとなる（ステップＳ３１４）。
The DC power reconverted by the rectifier diode D3 is consumed by the DC load R30 through the isolation
［実施の形態３における効果］
実施の形態３にかかるレクテナ回路ＲＥＣ３０によれば、実施の形態１にかかるレクテナ回路ＲＥＣ１０との比較において、直流電圧を二系統得られるという利点がある。これにより、二つの異なる電圧が得られるという利点がある。また、整流ダイオードＤ１またはＤ２が故障した場合と、整流ダイオードＤ３が故障した場合との二つのケースにおいて、２系統あるうちのどちらか一方の電力系統は正常動作することができるという利点がある。
[Effect in Embodiment 3]
According to the rectenna circuit REC30 according to the third embodiment, there is an advantage that two systems of DC voltages can be obtained in comparison with the rectenna circuit REC10 according to the first embodiment. This has the advantage that two different voltages can be obtained. In addition, there are advantages that either one of the two power systems can operate normally in the two cases of when the rectifier diode D1 or D2 fails and when the rectifier diode D3 fails.
実施の形態４．
［実施の形態４にかかる装置、回路の構成および動作］
図１９は、本発明の実施の形態４にかかるレクテナ回路ＲＥＣ４０を示す等価回路図である。レクテナ回路ＲＥＣ４０は、電力分配器３２として、３つの９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３１、ＨＢＤ３２、ＨＢＤ３３を接続したものを用いている点が、実施の形態１にかかるレクテナ回路ＲＥＣ１０と異なっている。
[Configuration and Operation of Device, Circuit According to Fourth Embodiment]
FIG. 19 is an equivalent circuit diagram showing a rectenna circuit REC40 according to the fourth embodiment of the present invention. The rectenna circuit REC40 is different from the rectenna circuit REC10 according to the first embodiment in that the rectenna circuit REC40 uses a
図１９に示すように、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３１は、アンテナ２０と接続して高周波電力を受ける入力端子＃０を備えている。入力端子＃０には、実施の形態１と同様に出力回路部３３としてのコンデンサＣ０、コイルＬ４０および直流負荷Ｒ０が接続している。
As shown in FIG. 19, the 90-degree hybrid circuit HBD31 includes an
図１９に示すように、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３１は、２つの出力端子のうち一方の出力端子が９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３２の４端子のうちの１つに接続している。また、図１９に示すように、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３１は、２つの出力端子のうち他方の出力端子が９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３３の４端子のうちの１つに接続している。 As shown in FIG. 19, in the 90-degree hybrid circuit HBD31, one of the two output terminals is connected to one of the four terminals of the 90-degree hybrid circuit HBD32. Further, as shown in FIG. 19, in the 90-degree hybrid circuit HBD31, the other output terminal of the two output terminals is connected to one of the four terminals of the 90-degree hybrid circuit HBD33.
これにより、入力端子＃０から高周波電力が入力されると、その高周波電力が分配されて、分配された電力が９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３２およびＨＢＤ３３にそれぞれ入力されることになる。一方、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３１はアイソレーション端子＃７を備えており、ここには整合回路ＭＣ７および整流ダイオードＤ７が直列に接続している。
Thus, when high frequency power is input from the
９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３２、ＨＢＤ３３は、それぞれ個別に、実施の形態１にかかる９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ１０と同様の動作をする。その結果、さらに電力が分配され、合計で４つの出力端子＃１、＃２、＃３、＃４が設けられている。出力端子＃１、＃２、＃３、＃４には、それぞれ整合回路ＭＣ１、ＭＣ２、ＭＣ３、ＭＣ４が電気的に直列接続され、さらに整流ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が電気的に直列接続されている。これにより高周波電力を直流電力に整流することができる。
The 90-degree hybrid circuits HBD32 and HBD33 individually operate in the same manner as the 90-degree hybrid circuit HBD10 according to the first embodiment. As a result, power is further distributed, and a total of four
レクテナ回路ＲＥＣ４０では、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３２の端子＃５および９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３３の端子＃６が、それぞれ、アイソレーション端子として機能する。これは既に公知のとおり、９０度ハイブリッド回路の対称性により、入力端子、出力端子およびアイソレーション端子の関係性が決まるものだからである。９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３２のアイソレーション端子＃５および９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３３のアイソレーション端子＃６において、実施の形態１にかかるアイソレーション端子＃３と同様の反射波収集、変換機能が実現されている。
In the rectenna circuit REC40, the
以上説明したように、レクテナ回路ＲＥＣ４０は、アイソレーション端子＃５、＃６、および＃７を備えている。これらのアイソレーション端子において、実施の形態１にかかるアイソレーション端子＃３と同様に、反射した高周波電力の収集、変換を行うことができる。
As described above, the rectenna circuit REC40 includes the
実施の形態４にかかるレクテナ回路ＲＥＣ４０では、反射した高周波電力を分配する電力分配器を、「９０度ハイブリッド回路を２段用いることにより複数段階の電力分配を行う構成」としている。これにより、実施の形態１にかかるレクテナ回路ＲＥＣ１０に比べて、整流ダイオード一つ当たりが担う電力を小さくすることができる。これにより、大電力動作が可能となる。
In the rectenna circuit REC40 according to the fourth embodiment, the power distributor that distributes the reflected high-frequency power is “a configuration that performs power distribution in a plurality of stages by using two stages of 90-degree hybrid circuits”. Thereby, compared with the rectenna circuit
（従来回路との比較）
図３４は、従来回路として示すレクテナ回路ＣＲＥＣ２を示す回路図である。図３５は、従来回路にかかるレクテナ回路ＣＲＥＣ２の変換効率特性例を、周波数５．８ＧＨｚにおいてシミュレーションした結果を示す図である。図３５（ａ）は、負荷抵抗特性、図３５（ｂ）は、入力電力特性である。
(Comparison with conventional circuit)
FIG. 34 is a circuit diagram showing a rectenna circuit CREC2 shown as a conventional circuit. FIG. 35 is a diagram illustrating a simulation result of a conversion efficiency characteristic example of the rectenna circuit CREC2 according to the conventional circuit at a frequency of 5.8 GHz. FIG. 35A shows the load resistance characteristic, and FIG. 35B shows the input power characteristic.
レクテナ回路ＣＲＥＣ２は、３つのウィルキンソン分配器ＷＤ１００、ＷＤ１０２、ＷＤ１０４を用いて、２段階の電力分配を行っている。３つのウィルキンソン分配器ＷＤ１００、ＷＤ１０２、ＷＤ１０４は、図に模式的に示されているように伝送線路を用いて構成されたウィルキンソン分配器である。 The rectenna circuit CREC2 performs two-stage power distribution using three Wilkinson distributors WD100, WD102, and WD104. The three Wilkinson distributors WD100, WD102, and WD104 are Wilkinson distributors configured using transmission lines as schematically shown in the figure.
ウィルキンソン分配器ＷＤ１００、ＷＤ１０２、ＷＤ１０４は、各々の２つの出力端子の間を繋ぐ１００Ωの抵抗を有している。アイソレーション端子を有さないことを除き、出力回路部としてのコンデンサＣ１００、コイルＬ１００、直流負荷Ｒ１００、および整合回路ＭＣ１００、ＭＣ２００、整流ダイオードＤ１、Ｄ２を有する点は、実施の形態４にかかるレクテナ回路ＲＥＣ４０と類似している。 The Wilkinson distributors WD100, WD102, and WD104 have a resistance of 100Ω that connects between the two output terminals. The rectenna according to the fourth embodiment is that a capacitor C100, a coil L100, a DC load R100, and matching circuits MC100 and MC200, and rectifier diodes D1 and D2 as output circuit units are provided except that no isolation terminal is provided. Similar to circuit REC40.
この従来回路にかかるレクテナ回路ＣＲＥＣ２では、非線形素子によって反射された高周波電力は捨てられてきた。この点、本実施の形態によれば、アイソレーション端子＃５、＃６、および＃７における高周波電力の収集、変換により、反射された高周波電力を利用することができ、効率を改善できる。
In the rectenna circuit CREC2 according to this conventional circuit, the high-frequency power reflected by the nonlinear element has been discarded. In this regard, according to the present embodiment, the reflected high frequency power can be used by collecting and converting the high frequency power at the
図２０は、本発明の実施の形態４にかかるレクテナ回路ＲＥＣ４０の変換効率特性例を、周波数５．８ＧＨｚにおいてシミュレーションした結果を示す図である。図２０（ａ）は、負荷抵抗特性、図２０（ｂ）は、入力電力特性である。直流負荷の変動や、入射電力の変動に対して、変換効率が従来回路ＣＲＥＣ２（図３５）より数パーセント高いことが分かる。 FIG. 20 is a diagram illustrating a simulation result of a conversion efficiency characteristic example of the rectenna circuit REC40 according to the fourth embodiment of the present invention at a frequency of 5.8 GHz. FIG. 20A shows load resistance characteristics, and FIG. 20B shows input power characteristics. It can be seen that the conversion efficiency is several percent higher than that of the conventional circuit CREC2 (FIG. 35) with respect to fluctuations in the DC load and fluctuations in incident power.
［実施の形態４における変形例］
なお、実施の形態４では、３つの９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３１、ＨＢＤ３２、ＨＢＤ３３を用いて、２段階に電力分配を行った。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、３段階以上に電力分配を行っても良い。つまり、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３２、ＨＢＤ３３をそれぞれ９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３１に見立てて、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３２、ＨＢＤ３３のそれぞれの出力端子に一つずつ９０度ハイブリッド回路を接続しても良い。こうすると、３段目の９０度ハイブリッド回路として、４つの９０度ハイブリッド回路を接続させることとなり出力端子数は８つになる。
[Modification in Embodiment 4]
In the fourth embodiment, power distribution is performed in two stages using three 90-degree hybrid circuits HBD31, HBD32, and HBD33. However, the present invention is not limited to this, and power distribution may be performed in three or more stages. That is, the 90-degree hybrid circuits HBD32 and HBD33 may be regarded as the 90-degree hybrid circuit HBD31, and the 90-degree hybrid circuits may be connected to the output terminals of the 90-degree hybrid circuits HBD32 and HBD33 one by one. In this way, four 90 degree hybrid circuits are connected as the third stage 90 degree hybrid circuit, and the number of output terminals is eight.
なお、レクテナ回路ＲＥＣ４０のように電力分配回路の構成を対称の構成にしなくともよい。つまり９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３２は設けるものの９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３３は設けなくともよい。９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３３を接続している端子を実施の形態１にかかるレクテナ回路ＲＥＣ１０と同様に出力端子として用いても良い。つまり、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３３に変えて、整合回路および整流ダイオードを接続してもよい。この場合、出力端子数は３つとなり、奇数個とすることができる。 Note that the configuration of the power distribution circuit does not have to be symmetric as in the case of the rectenna circuit REC40. That is, although the 90 degree hybrid circuit HBD32 is provided, the 90 degree hybrid circuit HBD33 may not be provided. A terminal connected to the 90-degree hybrid circuit HBD33 may be used as an output terminal similarly to the rectenna circuit REC10 according to the first embodiment. That is, a matching circuit and a rectifier diode may be connected instead of the 90-degree hybrid circuit HBD33. In this case, the number of output terminals is three and can be an odd number.
実施の形態５．
［実施の形態５にかかる装置、回路の構成］
図２１は、本発明の実施の形態５にかかるレクテナ回路ＲＥＣ５０の等価回路図である。レクテナ回路ＲＥＣ５０では、電力分配器３２として、ウィルキンソン分配器ＷＤ１、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ５１、ＨＢＤ５２を用いている。レクテナ回路ＲＥＣ５０は、実施の形態４にかかるレクテナ回路ＲＥＣ４０の９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ３１に代えて、１段目の電力分配回路としてウィルキンソン分配器ＷＤ１を用いている。この点を除き、実施の形態４と共通の構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態５にかかるレクテナ回路ＲＥＣ５０によれば、回路構成の小型化が容易であるという利点がある。
[Configuration of Device and Circuit According to Fifth Embodiment]
FIG. 21 is an equivalent circuit diagram of the rectenna circuit REC50 according to the fifth embodiment of the present invention. In the rectenna circuit REC50, the Wilkinson distributor WD1, 90-degree hybrid circuits HBD51, HBD52 are used as the
レクテナ回路ＲＥＣ５０においては、アイソレーション端子＃５、＃６において、実施の形態４にかかるレクテナ回路ＲＥＣ４０の場合と同様に、反射した高周波電力の収集、変換を行うことができる。
In the rectenna circuit REC50, the reflected high frequency power can be collected and converted at the
図２２は、レクテナ回路ＲＥＣ５０の変換効率特性例を、周波数５．８ＧＨｚにおいてシミュレーションした結果を示す図である。図２２（ａ）は、負荷抵抗特性、図２２（ｂ）は、入力電力特性である。負荷抵抗の変動や、入射電力の変動に対して、変換効率が従来回路より数パーセント高いことが分かる。 FIG. 22 is a diagram illustrating a simulation result of the conversion efficiency characteristic example of the rectenna circuit REC50 at a frequency of 5.8 GHz. FIG. 22A shows load resistance characteristics, and FIG. 22B shows input power characteristics. It can be seen that the conversion efficiency is several percent higher than the conventional circuit with respect to fluctuations in load resistance and fluctuations in incident power.
［実施の形態５における変形例］
なお、実施の形態５では、２段階に電力分配を行った。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、３段階以上に電力分配を行うように変形しても良い。つまり、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ５１、ＨＢＤ５２のそれぞれの出力端子にさらに一つずつ９０度ハイブリッド回路を接続しても良い。こうすると、３段目の９０度ハイブリッド回路として、４つの９０度ハイブリッド回路を接続させることとなり出力端子数は８つになる。
[Modification in Embodiment 5]
In the fifth embodiment, power distribution is performed in two stages. However, the present invention is not limited to this, and it may be modified to perform power distribution in three or more stages. That is, one 90 degree hybrid circuit may be connected to each output terminal of the 90 degree hybrid circuits HBD51 and HBD52. In this way, four 90 degree hybrid circuits are connected as the third stage 90 degree hybrid circuit, and the number of output terminals is eight.
実施の形態６．
［実施の形態６にかかる装置、回路の構成および動作］
図２３は、本発明の実施の形態６にかかるレクテナ回路ＲＥＣ６０の構成を示す等価回路図である。レクテナ回路ＲＥＣ６０は、ウィルキンソン結合器ＷＤ６２、整合回路ＭＣ５、および整流ダイオードＤ５を備えている点を除き、実施の形態５にかかるレクテナ回路ＲＥＣ５０と同様の構成を備えている。
[Configuration and Operation of Device and Circuit According to Sixth Embodiment]
FIG. 23 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a rectenna circuit REC60 according to the sixth embodiment of the present invention. The rectenna circuit REC60 has the same configuration as the rectenna circuit REC50 according to the fifth embodiment except that it includes a Wilkinson coupler WD62, a matching circuit MC5, and a rectifier diode D5.
一般に、ウィルキンソン結合器は２つの結合用入力端子および１つの出力端子を備えており、２つの結合用入力端子には結合すべき高周波電力がそれぞれ入力され、これが結合（合成）されたものが出力端子に出力されるものである。ウィルキンソン結合器ＷＤ６２では、その２つの結合用入力端子の一方を、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ５１のアイソレーション端子（実施の形態５におけるアイソレーション端子＃５）と電気的に接続している。また、ウィルキンソン結合器ＷＤ６２では、その２つの結合用入力端子の他方を、９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ５２のアイソレーション端子（実施の形態５におけるアイソレーション端子＃６）と電気的に接続している。こうすることで、ウィルキンソン結合器ＷＤ６２は、２つの結合用入力端子からの高周波電力を合成してアイソレーション端子＃５に出力する。
In general, the Wilkinson coupler has two coupling input terminals and one output terminal. The two coupling input terminals receive high-frequency powers to be coupled, and the combined (synthesized) outputs. Is output to the terminal. In the Wilkinson coupler WD62, one of the two coupling input terminals is electrically connected to the isolation terminal (
実施の形態６にかかるレクテナ回路ＲＥＣ６０によれば、実施の形態５にかかるレクテナ回路ＲＥＣ５０のように複数のアイソレーション端子で個別に整流ダイオードによる整流を実施する構成と比べて、アイソレーション端子＃５に電気的に接続された整流ダイオードＤ５への入力電力を大きくすることができる。これにより、変換効率を向上させることができる。
According to the rectenna circuit REC60 according to the sixth embodiment, the rectenna circuit REC50 according to the fifth embodiment has the
［実施の形態６における効果］
図２４は、本発明の実施の形態６にかかるレクテナ回路ＲＥＣ６０の変換効率特性例を、周波数５．８ＧＨｚにおいてシミュレーションした結果を示す図である。図２４（ａ）は、負荷抵抗特性、図２４（ｂ）は、入力電力特性である。負荷抵抗の変動や、入射電力の変動に対して、変換効率が従来回路ＣＲＥＣ２（図３５）より数パーセント高いことが分かる。
[Effects of Embodiment 6]
FIG. 24 is a diagram illustrating a simulation result of the conversion efficiency characteristic example of the rectenna circuit REC60 according to the sixth embodiment of the present invention at a frequency of 5.8 GHz. FIG. 24A shows load resistance characteristics, and FIG. 24B shows input power characteristics. It can be seen that the conversion efficiency is several percent higher than that of the conventional circuit CREC2 (FIG. 35) with respect to variations in load resistance and variations in incident power.
実施の形態７．
［実施の形態７にかかる装置、回路の構成および動作］
図２５は、本発明の実施の形態７にかかるレクテナ回路ＲＥＣ７０を示す等価回路図である。実施の形態１にかかるレクテナ回路ＲＥＣ１０は電力分配器３２としての９０度ハイブリッド回路ＨＢＤ１０を備えていたが、実施の形態７にかかるレクテナ回路ＲＥＣ７０は電力分配器３２としてのラットレース回路ＲＲを備えている。
[Apparatus, Circuit Configuration and Operation According to Embodiment 7]
FIG. 25 is an equivalent circuit diagram showing a rectenna circuit REC70 according to the seventh embodiment of the present invention. The rectenna circuit REC10 according to the first embodiment includes the 90-degree hybrid circuit HBD10 as the
ラットレース回路は、４つの端子を備え、端子が互いに伝送線路等で結ばれている点で、９０度ハイブリッド回路（ブランチライン回路）と類似の回路構成を備えている。しかしながら、これらの大きな違いは、ラットレース回路は伝送線路長が３λ／４の区間を備えている点である。ラットレース回路ＲＲでは、入力端子＃０と出力端子＃２とを結ぶ相対的に長い伝送線路が、３λ／４の区間である。それ以外の区間は、λ／４の区間である。ラットレース回路ＲＲは、アイソレーション端子＃３を備えている。ラットレース回路自体は既に公知であり、入力端子、出力端子およびアイソレーション端子がいずれの端子になるかは、いずれの端子に高周波電力を入力するかに応じて位相の関係上決まるものであるから、これ以上の詳細な説明は省略する。
The rat race circuit has four terminals, and has a circuit configuration similar to that of a 90-degree hybrid circuit (branch line circuit) in that the terminals are connected to each other by a transmission line or the like. However, the major difference is that the rat race circuit has a section with a transmission line length of 3λ / 4. In the rat race circuit RR, a relatively long transmission line connecting the
ラットレース回路ＲＲにおいても、アイソレーション端子＃３に、出力端子＃１、＃２側からの反射波が合成されることとなり、整流ダイオードＤ３においてこの反射した高周波電力を直流電力に整流（変換）することができる。
In the rat race circuit RR, the reflected waves from the
なお、ラットレース分配器では、９０度ハイブリッド回路に比べて、定数分布回路部の特性インピーダンスを高くできる。これにより、使用する回路基板を薄くでき、材料費の削減可能となる。 In the rat race distributor, the characteristic impedance of the constant distribution circuit unit can be made higher than that of the 90-degree hybrid circuit. Thereby, the circuit board to be used can be made thin, and material cost can be reduced.
図２６は、本発明の実施の形態７にかかるレクテナ回路ＲＥＣ７０の変換効率特性例を、周波数５．８ＧＨｚにおいてシミュレーションした結果を示す図である。図２６（ａ）は、負荷抵抗特性、図２６（ｂ）は、入力電力特性である。負荷抵抗の変動や、入射電力の変動に対して、変換効率が従来回路ＣＲＥＣ１（図３３）より数パーセント高いことが分かる。 FIG. 26 is a diagram illustrating a simulation result of the conversion efficiency characteristic example of the rectenna circuit REC70 according to the seventh embodiment of the present invention at a frequency of 5.8 GHz. FIG. 26A shows the load resistance characteristic, and FIG. 26B shows the input power characteristic. It can be seen that the conversion efficiency is several percent higher than that of the conventional circuit CREC1 (FIG. 33) with respect to fluctuations in load resistance and fluctuations in incident power.
実施の形態８．
［実施の形態８にかかる装置、回路の構成および動作］
図２７は、本発明の実施の形態８にかかるレクテナ回路ＲＥＣ８０を示す等価回路図である。レクテナ回路ＲＥＣ８０は、電力分配器３２として、ウィルキンソン分配器ＷＤ８０およびサーキュレータＣＬＴを含む構成である。入力端子＃０は、サーキュレータＣＬＴを介して、ウィルキンソン分配器ＷＤ８０に電気的に接続している。ウィルキンソン分配器ＷＤ８０は、サーキュレータＣＬＴからの高周波電力の入力を受けて、その電力を、出力端子＃１、＃２に分配する。分配された高周波電力は、整合回路ＭＣ１、ＭＣ２をそれぞれ介して、整流ダイオードＤ１、Ｄ２に到達し、ここで整流される。
Embodiment 8 FIG.
[Configuration and Operation of Device and Circuit According to Eighth Embodiment]
FIG. 27 is an equivalent circuit diagram showing a rectenna circuit REC80 according to the eighth embodiment of the present invention. The rectenna circuit REC80 includes a Wilkinson distributor WD80 and a circulator CLT as the
本発明の実施の形態８にかかるレクテナ回路ＲＥＣ８０は、出力回路部２３３として、実施の形態１における出力回路部３３と同様の構成（コンデンサＣ０、コイルＬ０）に加えて、コンデンサＣ８０およびコイルＬ８０を備えている。コンデンサＣ８０は、一方の端子がサーキュレータＣＬＴと電気的に接続し、他方の端子が整合回路ＭＣ３と電気的に接続している。コイルＬ８０の一方の端子は、コンデンサＣ８０と整合回路ＭＣ３の間に接続している。コイルＬ８０の他方の端子は、コンデンサＣ０とウィルキンソン分配器ＷＤ８０との間に接続されている。
The rectenna circuit REC80 according to the eighth embodiment of the present invention includes a capacitor C80 and a coil L80 as an
図５を用いて前述したように、コイルＬ０は直流電力（ｆ＝０）に対しては短絡となるとともに交流電力（ｆ＝∞）では開放となり、その一方で、コンデンサＣ０は直流電力（ｆ＝０）に対しては開放となるとともに交流電力（ｆ＝∞）では短絡となる。その結果、コンデンサＣ０は直流電流を防ぐが、交流電流は通過させる性質を持ち、その一方で、コイルＬ０は直流電流を通過させるが、交流電流は防ぐという性質を持つ。 As described above with reference to FIG. 5, the coil L0 is short-circuited with respect to DC power (f = 0) and opened with AC power (f = ∞), while the capacitor C0 has DC power (f = 0) and open circuit and AC power (f = ∞) is a short circuit. As a result, the capacitor C0 has a property of preventing a direct current but passing an alternating current, while the coil L0 has a property of passing a direct current but preventing an alternating current.
これらの性質により、アンテナ２０からサーキュレータＣＬＴを介してアイソレーション端子＃３側（整合回路ＭＣ３、整流ダイオードＤ３）へと高周波電力は通過させられる。その一方で、整流ダイオードＤ３での整流により得られた直流電力は、コイルＬ８０を介して、直流負荷Ｒ０側へと伝達される。これにより、整流ダイオードＤ３における直流電力を選択的に取り出すことが可能となっている。
Due to these properties, high-frequency power is allowed to pass from the
サーキュレータは、入射波と反射波を分離することができるコンポーネントである。レクテナ回路ＲＥＣ８０では、このサーキュレータの機能を用いて、反射波を選択的に整流ダイオードＤ３に入射させるものである。サーキュレータＣＬＴは、アンテナ２０からの入射波を選択的にウィルキンソン分配器ＷＤ８０に供給する。
A circulator is a component that can separate incident and reflected waves. In the rectenna circuit REC80, the reflected wave is selectively incident on the rectifier diode D3 by using the function of the circulator. The circulator CLT selectively supplies the incident wave from the
さらに、サーキュレータＣＬＴは、ウィルキンソン分配器ＷＤ８０からの反射波を、選択的にアイソレーション端子＃３へと供給する。すなわち、サーキュレータＣＬＴに入力された反射波は、サーキュレータの有する機能によって、選択的にアイソレーション端子＃３へと出力される。サーキュレータの＃３から出力された高周波の電力はＤ３に入力され直流電力に変換される。これによって実施の形態１と同様の効果が期待できる。
Furthermore, the circulator CLT selectively supplies the reflected wave from the Wilkinson distributor WD80 to the
図２８は、本発明の実施の形態８にかかるレクテナ回路ＲＥＣ８０の変換効率特性例を、周波数５．８ＧＨｚにおいてシミュレーションした結果を示す図である。図２８（ａ）は、負荷抵抗特性、図２８（ｂ）は、入力電力特性である。負荷抵抗の変動や、入射電力の変動に対して、変換効率が従来回路ＣＲＥＣ１（図３３）より数パーセント高いことが分かる。 FIG. 28 is a diagram illustrating a simulation result of the conversion efficiency characteristic example of the rectenna circuit REC80 according to the eighth embodiment of the present invention at a frequency of 5.8 GHz. FIG. 28A shows load resistance characteristics, and FIG. 28B shows input power characteristics. It can be seen that the conversion efficiency is several percent higher than that of the conventional circuit CREC1 (FIG. 33) with respect to variations in load resistance and variations in incident power.
２ 電力受信装置、１０ レクテナ、１２ 集電回路、１４ ＤＣ−ＡＣ変換部、２０ アンテナ、２２、２４ 配線、３２ 電力分配器、３３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 出力回路部、１３３ アイソレーション出力回路部、２３３ 出力回路部、Ｄ１〜ＤＮ 整流ダイオード、ＨＢＤ１０ ９０度ハイブリッド回路、ＨＢＤ３１、ＨＢＤ３２、ＨＢＤ３３、ＨＢＤ５１、ＨＢＤ５２ ９０度ハイブリッド回路、ＭＣ１〜ＭＣＮ 整合回路、ＲＥＣ１、ＲＥＣ１０、ＲＥＣ１１、ＲＥＣ１２、ＲＥＣ２０、ＲＥＣ３０、ＲＥＣ４０、ＲＥＣ５０、ＲＥＣ６０、ＲＥＣ７０、ＲＥＣ８０ レクテナ回路、ＷＤ ウィルキンソン分配器、ＲＲ ラットレース回路、ＣＬＴ サーキュレータ
2 power receiving device, 10 rectenna, 12 current collector circuit, 14 DC-AC conversion unit, 20 antenna, 22, 24 wiring, 32 power distributor, 33, 33a, 33b, 33c output circuit unit, 133 isolation
Claims (5)
前記１つ以上の出力端子および前記アイソレーション端子にそれぞれ電気的に接続された、複数の整流素子と、
前記整流素子で整流された直流電力を取り出す出力回路部と、
を備え、
前記１つ以上の出力端子側からの反射波が、前記電力分配器を経由して前記アイソレーション端子に入力されて前記整流素子で直流電力に変換され、
前記電力分配器が、
第１端子と、前記入力端子からの高周波電力を分配する２つの第１分配端子とを備えた第１分配回路と、
前記２つの第１分配端子の一方と電気的に接続する第１接続端子と、２つの第２分配端子と、第１アイソレーション端子と、を有し、前記第１接続端子からの高周波電力を前記２つの第２分配端子に分配するように前記第１接続端子、前記２つの第２分配端子および前記第１アイソレーション端子を電気的に接続しかつ前記２つの第２分配端子側からの反射波が前記第１アイソレーション端子に入力される９０度ハイブリッド回路またはラットレース回路を備えた第２分配回路と、
前記２つの第１分配端子の他方と電気的に接続する第２接続端子と、２つの第３分配端子と、第２アイソレーション端子と、を有し、前記第２接続端子からの高周波電力を前記２つの第３分配端子に分配するように前記第２接続端子、前記２つの第３分配端子および前記第２アイソレーション端子を電気的に接続しかつ前記２つの第３分配端子側からの反射波が前記第２アイソレーション端子に入力される９０度ハイブリッド回路またはラットレース回路を備えた第３分配回路と、
を含み、
前記第１端子が、前記入力端子であり、
前記１つ以上の出力端子は、前記２つの第２分配端子および前記２つの第３分配端子と電気的に接続しており、
前記アイソレーション端子は、前記第１アイソレーション端子および前記第２アイソレーション端子を含み、
前記第１および第２アイソレーション端子と前記整流素子との間に介在し、第２端子および第３端子を有し、前記第２端子が前記第１アイソレーション端子と接続し、前記第３端子が前記第２アイソレーション端子と接続し、前記第２端子からの高周波電力と前記第３端子からの高周波電力を合成して前記整流素子に出力する結合器を、
さらに含むことを特徴とするレクテナ回路。 An input terminal for receiving an input of high-frequency power, one or more output terminals, and an isolation terminal, wherein the input terminal is configured to output high-frequency power from the input terminal to the one or more output terminals, A power distributor electrically connecting the one or more output terminals and the isolation terminal;
A plurality of rectifying elements electrically connected to each of the one or more output terminals and the isolation terminal;
An output circuit unit for extracting DC power rectified by the rectifying element;
With
The reflected wave from the one or more output terminals is input to the isolation terminal via the power distributor and converted to DC power by the rectifier element ,
The power distributor is
A first distribution circuit comprising a first terminal and two first distribution terminals for distributing high-frequency power from the input terminal;
A first connection terminal electrically connected to one of the two first distribution terminals, two second distribution terminals, and a first isolation terminal, wherein high-frequency power from the first connection terminal is generated. The first connection terminal, the two second distribution terminals, and the first isolation terminal are electrically connected so as to be distributed to the two second distribution terminals, and reflected from the two second distribution terminal sides A second distribution circuit comprising a 90 degree hybrid circuit or a rat race circuit in which a wave is input to the first isolation terminal;
A second connection terminal electrically connected to the other of the two first distribution terminals; two third distribution terminals; and a second isolation terminal; and high-frequency power from the second connection terminal The second connection terminal, the two third distribution terminals, and the second isolation terminal are electrically connected to be distributed to the two third distribution terminals, and reflected from the two third distribution terminal sides A third distribution circuit comprising a 90 degree hybrid circuit or a rat race circuit in which a wave is input to the second isolation terminal;
Including
The first terminal is the input terminal;
The one or more output terminals are electrically connected to the two second distribution terminals and the two third distribution terminals;
The isolation terminal includes the first isolation terminal and the second isolation terminal,
The second terminal is interposed between the first and second isolation terminals and the rectifying element, has a second terminal and a third terminal, the second terminal is connected to the first isolation terminal, and the third terminal Is coupled to the second isolation terminal, and combines a high-frequency power from the second terminal and a high-frequency power from the third terminal to output to the rectifier element,
A rectenna circuit further comprising:
前記アイソレーション端子に電気的に接続され、前記アイソレーション側整流素子で整流された直流電力を取り出すアイソレーション出力回路部を、更に備えることを特徴とする請求項１に記載のレクテナ回路。 The plurality of rectifying elements include an isolation-side rectifying element electrically connected to the isolation terminal,
The electrically connected to the isolated terminal, the rectenna circuit of claim 1, wherein the isolation output circuit for taking out the direct-current power rectified by the isolation-side rectifier element, and further comprising.
前記１つ以上の出力端子にそれぞれ電気的に接続する１つ以上の第１整流ダイオード素子と、
前記アイソレーション端子に電気的に接続する第２整流ダイオード素子と、
を含み、
前記第１整流ダイオード素子よりも前記第２整流ダイオード素子は立ち上がり電圧が低い、または、前記第１整流ダイオード素子よりも前記第２整流ダイオード素子は接合容量の小さいものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のレクテナ回路。 The plurality of rectifying elements are:
One or more first rectifier diode elements each electrically connected to the one or more output terminals;
A second rectifier diode element electrically connected to the isolation terminal;
Including
The second rectifier diode element has a lower rising voltage than the first rectifier diode element, or the second rectifier diode element has a smaller junction capacitance than the first rectifier diode element. Item 3. The rectenna circuit according to Item 1 or 2 .
前記アイソレーション端子と前記整流素子との間に介在する第２整合回路と、
を備え、
前記第１整合回路と前記第２整合回路は、高周波特性が異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレクテナ回路。 A first matching circuit interposed between the one or more output terminals and the rectifying element;
A second matching circuit interposed between the isolation terminal and the rectifying element;
With
The rectenna circuit according to any one of claims 1 to 3 , wherein the first matching circuit and the second matching circuit have different high-frequency characteristics.
前記アンテナが受信した高周波電力の入力を受ける、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレクテナ回路と、
前記レクテナ回路の直流電力を集電する集電回路と、
を備えることを特徴とする電力受信装置。 An antenna,
The rectenna circuit according to any one of claims 1 to 4 , which receives an input of high-frequency power received by the antenna;
A current collecting circuit for collecting DC power of the rectenna circuit;
A power receiving apparatus comprising:
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