(57)【要約】【課題】無線通信装置のサイズや重量を大きく変えることなく無線による電力の送信が可能となる無線通信システムを提供する。【解決手段】情報の信号の送受信を行う基地局側アンテナと、前記基地局側アンテナを通じて電力の信号を送信する電力送信部と、を有する基地局無線通信装置と、前記基地局側アンテナとの間で情報の信号の送受信を行う端末側アンテナと、前記端末側アンテナを通じて前記電力の信号を受信する電力受信部と、を有する端末無線通信装置と、を備えることを特徴とする無線通信システム。【選択図】図１
2014128064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報の信号の送受信を行う基地局側アンテナと、
前記基地局側アンテナを通じて電力の信号を送信する電力送信部と、
を有する基地局無線通信装置と、
前記基地局側アンテナとの間で情報の信号の送受信を行う端末側アンテナと、
前記端末側アンテナを通じて前記電力の信号を受信する電力受信部と、
を有する端末無線通信装置と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記情報の信号の送受信は、前記基地局側アンテナ及び前記端末側アンテナのアンテナ素子を通じて行われ、
前記電力送信部は、前記アンテナ素子以外の前記基地局側アンテナの構造部材を通じて電力の信号を送信し、
前記電力受信部は、前記アンテナ素子以外の前記端末側アンテナの構造部材を通じて電力の信号を受信する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記基地局側アンテナ及び前記端末側アンテナは、平面アンテナであり、
前記アンテナ素子以外の前記基地局側アンテナの構造部材は、前記基地局側アンテナのグラウンド導体であり、
前記アンテナ素子以外の前記端末側アンテナの構造部材は、前記端末側アンテナのグラウンド導体であり、
前記基地局側アンテナのグラウンド導体面と、前記端末側アンテナのグラウンド導体面とが対向して配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記基地局側アンテナのグラウンド導体及び前記端末側アンテナのグラウンド導体は、それぞれ少なくとも２つ存在し、
基地局側の第１のグラウンド導体面は、端末側の第１のグラウンド導体面に対向して配置され、
基地局側の第２のグラウンド導体面は、端末側の第２のグラウンド導体面に対向して配置され、
前記電力送信部は、交流を出力する２つの出力端子を有し、
前記電力受信部は、交流が供給される２つの入力端子を有し、
前記電力送信部の第１の出力端子及び第２の出力端子は、それぞれ基地局側の前記第１のグラウンド導体及び前記第２のグラウンド導体に接続され、
前記電力受信部の第１の入力端子及び第２の入力端子は、それぞれ端末側の前記第１のグラウンド導体及び前記第２のグラウンド導体に接続される
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記基地局側アンテナ及び前記端末側アンテナは、平面アンテナであり、
前記基地局側アンテナのアンテナ素子面と、前記端末側アンテナのアンテナ素子面が対向して配置され、
前記情報の信号の送受信は、前記基地局側アンテナ及び前記端末側アンテナのアンテナ素子が用いて行われ、
前記電力送信部は、前記アンテナ素子を通じて電力の信号を送信し、
前記電力受信部は、前記アンテナ素子を通じて電力の信号を受信する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記基地局側アンテナのアンテナ素子及び前記端末側アンテナのアンテナ素子は、それぞれ少なくとも２つ存在し、
基地局側の第１のアンテナ素子面は、端末側の第１のアンテナ素子面に対向して配置され、
基地局側の第２のアンテナ素子面は、端末側の第２のアンテナ素子面に対向して配置され、
前記電力送信部は、交流を出力する２つの出力端子を有し、
前記電力受信部は、交流が供給される２つの入力端子を有し、
前記電力送信部の第１の出力端子及び第２の出力端子は、それぞれ基地局側の前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子に接続され、
前記電力受信部の第１の入力端子及び第２の入力端子は、それぞれ端末側の前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子に接続される
ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
基地局側において前記情報を送受信する基地局側情報送受信部と、
端末側において前記情報を送受信する端末側情報送受信部と、
前記基地局側アンテナと前記電力送信部と前記基地局側情報送受信部に接続され、前記電力送信部が出力する電力の信号及び前記基地局側情報送受信部が出力する情報の信号を前記基地局側アンテナに出力し、前記基地局側アンテナが受信した信号を前記電力送信部と前記基地局側情報送受信部とに振り分けて出力する基地局側アンテナ共用器と、
前記端末側アンテナと前記電力受信部と前記端末側情報送受信部に接続され、前記端末側アンテナが受信した信号を前記電力受信部と前記基地局側情報送受信部とに振り分けて出力し、前記端末側情報送受信部が出力する信号を前記端末側アンテナに出力する端末側アンテナ共用器と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記基地局側アンテナ共用器及び前記端末側アンテナ共用器は、
前記情報の信号と前記電力の信号に異なる無線周波数が適用されている場合、前記異なる無線周波数を分波する無線周波数フィルタであり、前記情報の信号と前記電力の信号が時間を区切って送受信される場合、前記区切られた時間ごとに切り替えを行う時間切り替えスイッチであり、前記情報の信号と前記電力の信号に異なる偏波が適用されている場合、前記異なる偏波を分波する偏波フィルタである
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電力の送信を行う無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
パッシブ無線タグなど、無線で電源用のエネルギー供給を受けることで、電池や電源供給用のケーブルを必要としない無線通信装置を利用する無線通信方式が実用化されている。このような無線通信方式は、電池寿命や電源供給用の配線を考慮する必要がなく、無線通信装置を配置する際の制約を軽減でき、また軽量化できる等の面でメリットが大きい。
近年、実用化が進展している近距離無線伝送においては、１ギガビット毎秒を超える高速データ伝送が実現されつつある。こうした高速データ伝送における信号処理を行うためには多くの電力量が必要となる。しかし、上記の無線タグでの方式、すなわちタグ読み取り機から送信された無線信号そのものから電力を取り出して信号処理にそれを利用する方式では、十分な電力量を得ることができなかった。
これに対して、特許文献１に示すような電力の無線伝送方法において高効率な電力伝送が実証されたのを発端とし、マイクロ波方式、電界結合方式、磁界結合方式、磁界共鳴方式などの無線電力伝送方式が提案されつつある。これらの電界結合型や磁界結合型などの無線電力伝送を用いることで高速データ伝送における信号処理に必要となる電力量を無線により伝送することが可能となってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５０１５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電力伝送と情報伝送を別系統で行う無線通信システムでは情報伝送用のアンテナとは別に、電力伝送用のアンテナまたは電磁的な作用を持つ構造物を備えて無線電力伝送を行うことが一般的である。そのため、動作周波数や結合状態の異なるアンテナを複数配置する必要があり、通信装置のサイズが大きくなり、また重くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、無線通信装置のサイズや重量を大きく変えることなく無線による電力の送信を可能とする無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、情報の信号の送受信を行う基地局側アンテナと、前記基地局側アンテナを通じて電力の信号を送信する電力送信部と、を有する基地局無線通信装置と、前記基地局側アンテナとの間で情報の信号の送受信を行う端末側アンテナと、前記端末側アンテナを通じて前記電力の信号を受信する電力受信部と、を有する端末無線通信装置と、を備えることを特徴とする無線通信システムである。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上記に記載の発明において、前記情報の信号の送受信は、前記基地局側アンテナ及び前記端末側アンテナのアンテナ素子を通じて行われ、前記電力送信部は、前記アンテナ素子以外の前記基地局側アンテナの構造部材を通じて電力の信号を送信し、前記電力受信部は、前記アンテナ素子以外の前記端末側アンテナの構造部材を通じて電力の信号を受信することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上記に記載の発明において、前記基地局側アンテナ及び前記端末側アンテナは、平面アンテナであり、前記アンテナ素子以外の前記基地局側アンテナの構造部材は、前記基地局側アンテナのグラウンド導体であり、前記アンテナ素子以外の前記端末側アンテナの構造部材は、前記端末側アンテナのグラウンド導体であり、前記基地局側アンテナのグラウンド導体面と、前記端末側アンテナのグラウンド導体面とが対向して配置されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記に記載の発明において、前記基地局側アンテナのグラウンド導体及び前記端末側アンテナのグラウンド導体は、それぞれ少なくとも２つ存在し、基地局側の第１のグラウンド導体面は、端末側の第１のグラウンド導体面に対向して配置され、基地局側の第２のグラウンド導体面は、端末側の第２のグラウンド導体面に対向して配置され、前記電力送信部は、交流を出力する２つの出力端子を有し、前記電力受信部は、交流が供給される２つの入力端子を有し、前記電力送信部の第１の出力端子及び第２の出力端子は、それぞれ基地局側の前記第１のグラウンド導体及び前記第２のグラウンド導体に接続され、前記電力受信部の第１の入力端子及び第２の入力端子は、それぞれ端末側の前記第１のグラウンド導体及び前記第２のグラウンド導体に接続されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記に記載の発明において、前記基地局側アンテナ及び前記端末側アンテナは、平面アンテナであり、前記基地局側アンテナのアンテナ素子面と、前記端末側アンテナのアンテナ素子面が対向して配置され、前記情報の信号の送受信は、前記基地局側アンテナ及び前記端末側アンテナのアンテナ素子が用いて行われ、前記電力送信部は、前記アンテナ素子を通じて電力の信号を送信し、前記電力受信部は、前記アンテナ素子を通じて電力の信号を受信することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上記に記載の発明において、前記基地局側アンテナのアンテナ素子及び前記端末側アンテナのアンテナ素子は、それぞれ少なくとも２つ存在し、基地局側の第１のアンテナ素子面は、端末側の第１のアンテナ素子面に対向して配置され、基地局側の第２のアンテナ素子面は、端末側の第２のアンテナ素子面に対向して配置され、前記電力送信部は、交流を出力する２つの出力端子を有し、前記電力受信部は、交流が供給される２つの入力端子を有し、前記電力送信部の第１の出力端子及び第２の出力端子は、それぞれ基地局側の前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子に接続され、前記電力受信部の第１の入力端子及び第２の入力端子は、それぞれ端末側の前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子に接続されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様は、上記に記載の発明において、基地局側において前記情報を送受信する基地局側情報送受信部と、端末側において前記情報を送受信する端末側情報送受信部と、前記基地局側アンテナと前記電力送信部と前記基地局側情報送受信部に接続され、前記電力送信部が出力する電力の信号及び前記基地局側情報送受信部が出力する情報の信号を前記基地局側アンテナに出力し、前記基地局側アンテナが受信した信号を前記電力送信部と前記基地局側情報送受信部とに振り分けて出力する基地局側アンテナ共用器と、前記端末側アンテナと前記電力受信部と前記端末側情報送受信部に接続され、前記端末側アンテナが受信した信号を前記電力受信部と前記基地局側情報送受信部とに振り分けて出力し、前記端末側情報送受信部が出力する信号を前記端末側アンテナに出力する端末側アンテナ共用器と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様は、上記に記載の発明において、前記基地局側アンテナ共用器及び前記端末側アンテナ共用器は、前記情報の信号と前記電力の信号に異なる無線周波数が適用されている場合、前記異なる無線周波数を分波する無線周波数フィルタであり、前記情報の信号と前記電力の信号が時間を区切って送受信される場合、前記区切られた時間ごとに切り替えを行う時間切り替えスイッチであり、前記情報の信号と前記電力の信号に異なる偏波が適用されている場合、前記異なる偏波を分波する偏波フィルタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、無線通信装置のサイズや重量を大きく変えることなく無線による電力の送信が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の無線通信システムを示す図である。
【図２】同実施形態の無線通信システムの変形例を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態の無線通信システムを示す図である。
【図４】同実施形態の無線通信システムの等価ブロック図である。
【図５】本発明の第３実施形態の無線通信システムを示す図（その１）である。
【図６】同実施形態の無線通信システムを示す図（その２）である。
【図７】同実施形態の無線通信システムの等価ブロック図である。
【図８】本発明の第４実施形態の無線通信システムを示す図である。
【図９】同実施形態の無線通信システムの等価ブロック図である。
【図１０】本発明の第５実施形態の無線通信システムを示す図である。
【図１１】本発明の第６実施形態の無線通信システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態による基地局無線通信装置１と端末無線通信装置２を備えた無線通信システムを示したブロック図である。無線通信システムは、例えば、アレーアンテナを用いた近距離MIMO(Multiple Input Multiple Output)システムなどの近距離無線通信システムである。基地局無線通信装置１において、電力送信部１０は、外部の電源等から供給される電力を無線周波数を有する交流電流に変換して出力する。情報入出力部１１は、外部から入力する情報を分割して情報送受信部１２−１、１２−２、…に出力し、また、情報送受信部１２−１、１２−２、…から出力される情報を合成して外部に出力する。情報送受信部１２−１、１２−２、…は、情報入出力部１１から出力される情報を電力送信部１０が使用する周波数とは異なる無線周波数を有する信号に変換してアンテナ共用器１３−１、１３−２、…に出力する。また、情報送受信部１２−１、１２−２、…は、アンテナ共用器１３−１、１３−２、…から出力される信号を情報に変換して情報入出力部１１に出力する。アンテナ共用器１３−１、１３−２、…は、例えば、周波数フィルタ（濾波器）を用いた分波器であり、電力送信部１０が出力する信号と、情報送受信部１２−１、１２−２、…が出力する信号を合成してアレーアンテナ１４に出力する。また、アンテナ共用器１３−１、１３−２、…は、アレーアンテナ１４が受信する信号から情報を含んだ無線周波数以外の周波数をフィルタリングして情報送受信部１２−１、１２−２、…に出力する。アレーアンテナ１４は、複数のアンテナ１５−１、１５−２、…を備えており、端末無線通信装置２のアレーアンテナ２４との間で無線信号の送受信を行う。
【００１７】
端末無線通信装置２において、アレーアンテナ２４は、複数のアンテナ２５−１、２５−２、…を備えており、基地局無線通信装置１のアレーアンテナ１４との間で無線信号の送受信を行う。アンテナ共用器２３−１、２３−２、…は、例えば、周波数フィルタ（濾波器）を用いた分波器であり、アンテナ２５−１、２５−２、…が受信した信号から情報を含む信号と、電力を含む信号とを内部の周波数フィルタを用いて振り分け、それぞれを情報送受信部２２−１、２２−２、…と電力受信部２０に出力する。また、アンテナ共用器２３−１、２３−２、…は、情報送受信部２２−１、２２−２、…から出力される信号をアンテナ２５−１、２５−２、…に出力する。情報送受信部２２−１、２２−２、…は、アンテナ共用器２３−１、２３−２、…から出力される信号を情報に変換して情報入出力部２１に出力する。また、情報送受信部２２−１、２２−２、…は、情報入出力部２１から出力される情報を情報送受信部１２−１、１２−２、…が使用する周波数と同一の無線周波数の信号に変換してアンテナ共用器２３−１、２３−２、…に出力する。情報入出力部２１は、情報送受信部２２−１、２２−２、…から出力される情報を合成して外部に出力し、また、外部から入力する情報を分割して情報送受信部２２−１、２２−２、…に出力する。電力受信部２０は、整流器を備えており、アンテナ共用器２３−１、２３−２、…から出力される無線周波数を有する交流電流を整流器で直流電流に変換して出力する。
上記の構成において、一般に、情報の送受信は高速であることが望ましく、電力の送信では必要な周波数帯域幅が小さくてもよく低エネルギー損失での送信が望ましいため、情報送受信部１２−１、１２−２、…、及び情報送受信部２２−１、２２−２、…が使用する無線周波数は、電力送信部１０が使用する無線周波数よりも高い周波数に設定される。情報の送受信と電力の送信で使用される無線周波数の設定については、以降の第２実施形態から第４実施形態においても同様であるとする。
【００１８】
次に、第１実施形態の無線通信システムの基地局無線通信装置１と端末無線通信装置２の動作について説明する。
基地局無線通信装置１において、電力送信部１０に外部の電源等から電力が供給されると、電力送信部１０は、供給された電力を、無線周波数を有する交流電流に変換し、アンテナ共用器１３−１、１３−２、…に出力してアンテナ１５−１、１５−２、…を通じて送信を行う。端末無線通信装置２は、アンテナ２５−１、２５−２、…を通じて無線周波数を有する電力を受信する。アンテナ共用器２３−１、２３−２、…は、電力を含む信号を周波数フィルタにより振り分け、電力を含む信号を電力受信部２０に出力する。電力受信部２０は、アンテナ共用器２３−１、２３−２、…から出力された無線周波数を有する交流電流を整流器により直流電流のエネルギーに変換する。電力受信部２０は、得られた直流の電力を情報送受信部２２−１、２２−２、…、情報入出力部２１、及び図示しない内部の機能部に対して供給する。
なお、内部の機能部等に対して電力を供給するだけでなく、端末無線通信装置２に、電池を備え、この電池に蓄電するようにしてもよい。
【００１９】
一方、情報の送受信については、基地局無線通信装置１の情報入出力部１１が、外部から情報を入力する。情報入出力部１１は、情報を分割して情報送受信部１２−１、１２−２、…のそれぞれに出力する。情報送受信部１２−１、１２−２、…は、アンテナ共用器１３−１、１３−２、…及びアンテナ１５−１、１５−２を通じて情報を含む無線信号を送信する。端末無線通信装置２のアンテナ２５−１、２５−２、…が、情報を含む無線信号を受信してアンテナ共用器２３−１、２３−２、…に出力する。アンテナ共用器２３−１、２３−２、…は、情報を含む信号を周波数フィルタにより振り分け、情報を含む信号を情報送受信部２２−１、２２−２、…に出力する。情報送受信部２２−１、２２−２、…は、信号を変換して情報を読み出し、情報入出力部２１に出力する。情報入出力部２１は、情報送受信部２２−１、２２−２、…から出力された情報を合成して外部に出力する。  端末無線通信装置２から基地局無線通信装置１に情報を送信する場合は、各々の構成において送信と受信が入れ替わった構成で、上記の手順が行われることになる。
上記の第１実施形態の構成により、アレーアンテナ１４及び２４で情報の送受信を無線で行うことに加えて、これらを共用して基地局無線通信装置１から端末無線通信装置２へ電力を無線で送信することが可能となる。これにより、端末無線通信装置２は、基地局無線通信装置１から無線送信により供給される電力だけで駆動することが可能となる。
また、アンテナ共用器１３−１、１３−２、…及びアンテナ共用器２３−１、２３−２、…という構成を加えることのみで、アレーアンテナ１４及び２４を情報の送受信と電力の送信で共用していることから、基地局無線通信装置１及び端末無線通信装置２のサイズや重量を大きく変えることなく無線による電力の送信が可能となる。
【００２０】
上記の第１実施形態の構成では、電力を送信する際にアレーアンテナ１４及び２４を共用するために、電力の信号と情報の信号に異なる無線周波数を用い、アンテナ共用器１３−１、１３−２、…に分波器を用いることにより構成しているが、例えば、以下に示すような構成にしても実現することができる。
１つ目は、アンテナ共用器１３−１、１３−２、…及びアンテナ共用器２３−１、２３−２、…を時間切り替えスイッチとし、情報を送受信する時間と電力を送信する時間を予め設定し、情報送受信部１２−１、１２−２、…と電力送信部１０を切り替えてアンテナ１５−１、１５−２、…に接続させる。このようにすることで、アンテナ１５−１、１５−２、…及びアンテナ２５−１、２５−２、…を共用して基地局無線通信装置１側が電力を送信し、また、端末無線通信装置２側で電力を受信することが可能となる。
２つ目は、電力の信号と情報の信号で異なる偏波を使用し、アンテナ共用器１３−１、１３−２、…及びアンテナ共用器２３−１、２３−２、…に、これらを振り分けることができる偏波フィルタを用いる構成である。なお、無線伝送路によっては、偏波面が回転することが多いため、この方式を用いる場合には、偏波回転が十分に小さい必要がある。
また、これら３つの方式を組み合わせてアレーアンテナ１４及び２４を情報の送受信と電力の送信で共用する構成を実現することも可能である。
【００２１】
図２は、第１実施形態の変形例であり、アレーアンテナ１４及び２４を情報の送受信と電力の送信で共用するために、アレーアンテナ１４及び２４を構成するアンテナ素子以外の構造部材を利用する構成を示した図である。上記の第１実施形態では、情報の送信と電力の送信を行う際、共にアンテナ１５−１、１５−２、…のアンテナ素子から送信するようにしていた。これに対して、図２に示す変形例は、近距離における無線通信では、送信機と受信機が近接して配置されることに着目してアンテナ素子以外の構造部材を電力の送信に活用する手法である。例えば、図２に示すアレーアンテナ１４及び２４が、マイクロストリップアンテナを素子として構成されるアレーアンテナとする。電力送信部１０をアレーアンテナ１４のグラウンド導体にアンテナ共用器１３’を介して接続し、また、電力受信部２０もアレーアンテナ２４のグラウンド導体にアンテナ共用器２３’を介して接続する。アンテナ共用器１３’及び２３’は、情報の送受信に使用される無線周波数の信号を遮断し、電力の送信に使用される無線周波数の信号を通過させるフィルタである。このように構成することで、このグラウンド導体を利用して電力の送信を行い、情報の送受信は、アンテナ素子を用いて行うことが可能となる。これにより、新たに電力送信用のアンテナや電磁的な作用を持つ構造物を加えることなくアンテナの構造を利用して、情報の送受信と電力の送信においてアレーアンテナ１４及び２４を共用することが可能となる。また、アレーアンテナ１４及び２４がホーンアンテナなどの場合、その金属構造部材や金属製指示構造部材、基地局無線通信装置１’や端末無線通信装置２’の筐体、またはその一部を電力送信部１０に接続することで同様にアレーアンテナ１４及び２４の共用を実現することが可能となる。
【００２２】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態による基地局無線通信装置１ａ及び端末無線通信装置２ａを備えた無線通信システムの構成を示したブロック図である。第２実施形態の無線通信システムは、例えば、平面アンテナを用いて近距離MIMO等の近距離無線通信を行うシステムである。図３において、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、以下、異なる構成について説明する。
基地局無線通信装置１ａにおいて、電力送信部１０ａは、大地に接地されており、外部の電源等から供給される電力を情報送受信部１２−１、１２−２が使用する無線周波数と異なる無線電力送信用の無線周波数を有する交流電流に変換して出力する。フィルタ１３ａは、電力送信部１０ａに接続し、情報の送受信に使用される無線周波数を遮断する。フィルタ１６ａは、基地局無線通信装置１ａの接地に接続し、電力の送信に使用される無線周波数を遮断する。アレーアンテナ１４ａは、マイクロストリップアンテナを素子とする平面アレーアンテナであり、アンテナ素子３３−１、３３−２、…、誘電体基板３２、及びアンテナ用接地導体（グラウンド導体）３１を有する。アンテナ素子３３−１、３３−２…は、誘電体基板３２の表面に設置され、情報送受信部１２−１、１２−２、…に接続される。アンテナ用接地導体３１は、誘電体基板３２の裏面に設置され、フィルタ１３ａとフィルタ１６ａに接続される。
なお、基地局無線通信装置１ａに備えられた情報送受信部１２−１および情報送受信部１２−２の各入力部に、電力の伝送に使用される無線周波数を遮断するためのフィルタを設けてもよい。これにより、電力の伝送に使用される無線周波数による例えばアンプ等の歪みが通信に与える影響を抑制することができ、通信を安定化させることができる。端末無線通信装置２ａに備えられた情報送受信部２２−１および情報送受信部２２−２についても同様に、その入力部に、電力の伝送に使用される無線周波数を遮断するフィルタを設けてもよい。
【００２３】
端末無線通信装置２ａにおいて、アレーアンテナ２４ａは、マイクロストリップアンテナを素子とする平面アレーアンテナであり、アンテナ素子４３−１、４３−２、…、誘電体基板４２、及びアンテナ用接地導体（グラウンド導体）４１を有する。アレーアンテナ２４ａは、アレーアンテナ１４ａの正面に対向して、平行、または、ほぼ平行になるように配置される。すなわち、アンテナ素子４３−１、４３−２、…、並びにアンテナ用接地導体４１は、それぞれアンテナ素子３３−１、３３−２、…、並びにアンテナ用接地導体３１の正面に対向して、平行、または、ほぼ平行になるように配置される。アンテナ素子４３−１、４３−２、…は、誘電体基板４２の表面に設置され、情報送受信部２２−１、２２−２に接続される。アンテナ用接地導体４１は、誘電体基板４２の裏面に設置される。フィルタ２３ａは、アンテナ用接地導体４１に接続し、情報の送受信に使用される無線周波数を遮断する。フィルタ２６ａは、アンテナ用接地導体４１と端末無線通信装置２ａの接地に接続し、電力の送信に使用される無線周波数を遮断する。電力受信部２０ａは、大地に接地されており、フィルタ２３ａに接続し、アレーアンテナ２４ａが受信した無線周波数を有する交流電流を整流して直流電流に変換して出力する。
【００２４】
上記のようにアレーアンテナ１４ａ及び２４ａを配置することで、平面アンテナのアンテナ用接地導体３１及び４１は、平行に配置された２枚の導体平板となり、平行平板型キャパシタとみなすことができる。
また、上述の通り、アンテナ用接地導体３１及び４１は、電力の送信に使用される無線周波数を遮断し、情報の送受信に使用される無線周波数を通過させるフィルタ１６ａ及び２６ａに接続されている。フィルタ１６ａ及び２６ａは、それぞれ基地局無線通信装置１ａの接地及び端末無線通信装置２ａの接地に接続している。そのため、アンテナ用接地導体３１及び４１は、情報の送受信に使用する無線周波数に対して、基地局無線通信装置１ａ及び端末無線通信装置２ａの接地と同電位となる。一方、アンテナ用接地導体３１及び４１は、電力送信に使用する無線周波数に対しては基地局無線通信装置１ａ及び端末無線通信装置２ａの接地とは電気的に絶縁されている。
したがって、情報を含んだ信号の影響を受けずに、電力送信に使用する無線周波数についてアンテナ用接地導体３１及び４１が平行平板型キャパシタを形成し、電解結合型の電力の送信を行うことが可能となる。
【００２５】
次に、第２実施形態の無線通信システムにおける電力の送信と、情報の送受信の動作について説明する。
基地局無線通信装置１ａの電力送信部１０ａに外部の電源等から電力が供給されると、供給された電力を無線周波数を有する交流電流に変換してフィルタ１３ａに出力する。フィルタ１３ａは、情報の送受信に使用される無線周波数を遮断するが、電力の送信に使用される無線周波数は通過させるフィルタであるため、電力送信部１０ａが出力した交流電流をアンテナ用接地導体３１に供給する。アンテナ用接地導体３１とアンテナ用接地導体４１は、上述の通りキャパシタを形成しているため、アンテナ用接地導体３１への交流電流の供給に伴いアンテナ用接地導体４１に交流電流が発生することになる。この場合、フィルタ１６ａは、電力の送信に使用される無線周波数を遮断するため、アンテナ接地導体３１は、基地局無線通信装置１ａの接地電位から電気的に絶縁される。アンテナ用接地導体４１において発生した交流電流は、フィルタ２３ａを介して電力受信部２０ａに供給される。電力受信部２０ａは、供給された交流電流を整流して直流電流に変換し、得られた電力を情報送受信部２２−１、２２−２、…、図示しない内部の機能部に供給する。
なお、内部の機能部等に対して電力を供給するだけでなく、端末無線通信装置２ａに、電池を備え、この電池に蓄電するようにしてもよい。
情報の送受信については、情報送受信部１２−１、１２−２、…は、それぞれが接続するアンテナ素子３３−１、３３−２、…を通じて送信を行う。端末無線通信装置２ａのアンテナ素子４３−１、４３−２、…は、基地局無線通信装置１ａから無線信号を受信し、それぞれ情報送受信部２２−１、２２−２に出力する。この場合、フィルタ１６ａを介してアンテナ用接地導体３１が基地局無線通信装置１ａの接地電位に接地される。これにより、アンテナ用接地導体３１は、アンテナ素子３３−１、３３−２、…に対して接地導体として機能する。なお、外部との情報の入出力については、第１実施形態と同様に情報入出力部を備え、入力する情報を情報入出力部に分割させて情報送受信部に出力させ、情報送受信部が受信した情報を合成して外部に出力するものとする。また、端末無線通信装置２ａから基地局無線通信装置１ａに情報を送信する場合は、各々の構成において送信と受信が入れ替わった構成で、上記の手順が行われることになる。
【００２６】
図４は、第２実施形態の無線通信システムの等価ブロック図である。基地局無線通信装置１ａと端末無線通信装置２ａは、アンテナ用接地導体３１及び４１により形成されるキャパシタで接続されている。このキャパシタを介して電力送信部１０ａと電力受信部２０ａの間で電力送信が行われ、アンテナ素子３３−１、３３−２、…及びアンテナ素子４３−１、４３−２、…により情報の送受信が行われていることになる。したがって、等価ブロック図では、情報の送受信と電力の送信は別系統であるが、実際には、図３に示すようにアレーアンテナ１４ａ及び２４ａを共用した構成となっている。これにより、基地局無線通信装置１ａ及び端末無線通信装置２ａのサイズや重量を大きく変えることなく無線による電力の送信が可能となり、端末無線通信装置２ａは、基地局無線通信装置１ａから供給された電力だけで駆動することが可能となる。
【００２７】
（第３実施形態）
図５及び図６は、第３実施形態による基地局無線通信装置１ｂ及び端末無線通信装置２ｂを備えた無線通信システムの構成を示した図である。図５は、第３実施形態の無線通信システムの内部構成を示したブロック図であり、図６は、アンテナ用接地導体とアンテナ素子の配置を分かりやすく概略的に示した図である。第３実施形態の構成は、第２実施形態の構成においてアンテナ用接地導体３１及び４１を２つに分割し、各々にアンテナ素子が８個ずつ対応するように配置した構成となっている。図５において、第１及び第２実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、以下、異なる構成について説明する。基地局無線通信装置１ｂにおいて、電力送信部１０ｂは、外部の電源等に接続され、正極と負極の２つの出力端子を有している。電力送信部１０ｂは、交流電流を出力するため、正極と負極の電圧の高低は時間的に入れ替わることになる。フィルタ１３ｂ−１及び１３ｂ−２は、それぞれ電力送信部１０ｂの正極と負極の出力端子に接続し、情報の送受信に使用される無線周波数を遮断する。フィルタ１６ｂ−１及び１６ｂ−２は、基地局無線通信装置１ｂの接地に接続し、電力の送信に使用される無線周波数を遮断する。アレーアンテナ１４ｂは、マイクロストリップアンテナを素子とする平面アレーアンテナであり、２個のアンテナ用接地導体（グラウンド導体）３１−１及び３１−２、１６個のアンテナ素子３３−１〜３３−１６、及び誘電体基板３２を有する。誘電体基板３２の裏面に、２つのアンテナ用接地導体３１−１及び３１−２が配置される。アンテナ用接地導体３１−１に対応する誘電体基板３２の表面には、アンテナ素子３３−１〜３３−８が配置され、アンテナ用接地導体３１−２に対応する誘電体基板３２の表面には、アンテナ素子３３−９〜３３−１６が配置される。なお、図５では、平面的に示しているため、アンテナ素子は、端の４個しか示されていない。実際には、図６に示すように、アンテナ用接地導体３１−１及び３１−２には、誘電体基板３２を挟んでそれぞれ８個のアンテナ素子が並べられている。各々のアンテナ素子３３−１〜３３−１６は、情報送受信部１２−１〜１２−１６に接続される。アンテナ用接地導体３１−１は、フィルタ１３ｂ−１及びフィルタ１６ｂ−１に接続され、アンテナ用接地導体３１−２は、フィルタ１３ｂ−２及びフィルタ１６ｂ−２に接続される。
【００２８】
端末無線通信装置２ｂにおいて、アレーアンテナ２４ｂは、マイクロストリップアンテナを素子とする平面アレーアンテナであり、２個のアンテナ用接地導体（グラウンド導体）４１−１及び４１−２、１６個のアンテナ素子４３−１〜４３−１６、及び誘電体基板４２を有する。誘電体基板４２の裏面に、２つのアンテナ用接地導体４１−１及び４１−２が配置される。アンテナ用接地導体４１−１に対応する誘電体基板４２の表面には、アンテナ素子４３−１〜４３−８が配置され、アンテナ用接地導体４１−２に対応する誘電体基板４２の表面には、アンテナ素子４３−９〜４３−１６が配置される。上述した通り、実際には、図６に示すように、アンテナ用接地導体４１−１及び４１−２には、誘電体基板４２を挟んでそれぞれ８個のアンテナ素子が並べられている。アレーアンテナ２４ｂは、アレーアンテナ１４ｂの正面に対向して、平行、または、ほぼ平行になるように配置される。すなわち、アンテナ素子４３−１〜４３−１６、アンテナ用接地導体４１−１、及びアンテナ用接地導体４１−２は、それぞれアンテナ素子３１−１〜３１−１６、アンテナ用接地導体３１−１、及びアンテナ用接地導体３１−２の正面に対向して、平行、または、ほぼ平行になるように配置される。アンテナ素子４３−１〜４３−１６は、それぞれ情報送受信部２２−１〜２２−１６に接続される。フィルタ２３ｂ−１及び２３ｂ−２は、それぞれアンテナ用接地導体４１−１及び４１−２に接続し、情報の送受信に使用される無線周波数を遮断する。フィルタ２６ｂ−１及び２６ｂ−２は、それぞれアンテナ用接地導体４１−１及び４１−２と端末無線通信装置２ｂの接地に接続し、電力の送信に使用される無線周波数を遮断する。電力受信部２０ｂは、正極と負極の入力端子を有し、正極は、フィルタ２３ｂ−１に接続され、負極は、フィルタ２３ｂ−２に接続される。また、電力受信部２０ｂは、アレーアンテナ２４ｂが受信した無線周波数を有する交流電流を整流して直流電流に変換して出力する。
また、第２実施形態と同様に、アンテナ用接地導体３１−１及び３１−２並びにアンテナ用接地導体４１−１及び４１−２は、電力の送信に使用される無線周波数を遮断し、情報の送受信に使用される無線周波数を通過させるフィルタ１６ｂ−１及び１６ｂ−２並びにフィルタ２６ｂ−１及び２６ｂ−２に接続されている。これらのフィルタ１６ｂ−１及び１６ｂ−２並びに２６ｂ−１及び２６ｂ−２は、それぞれ基地局無線通信装置１ｂの接地及び端末無線通信装置２ｂの接地に接続している。そのため、アンテナ用接地導体３１−１及び３１−２並びにアンテナ用接地導体４１−１及び４１−２は、情報の送受信に使用する無線周波数に対して、基地局無線通信装置１ｂ及び端末無線通信装置２ｂの接地と同電位となる。一方、アンテナ用接地導体３１−１及び３１−２並びにアンテナ用接地導体４１−１及び４１−２は、電力送信に使用する無線周波数に対しては基地局無線通信装置１ｂ及び端末無線通信装置２ｂの接地とは絶縁されている。
したがって、上記のようにアレーアンテナ１４ｂ及び２４ｂを配置することで、アンテナ用接地導体３１−１及び４１−１と、アンテナ用接地導体３１−２及び４１−２の２組の平行平板型キャパシタを形成することができ、電解結合型でかつ平衡型で電力を送信することが可能となる。
なお、上述の第２実施形態と同様に、基地局無線通信装置１ｂに備えられた情報送受信部１２−１，１２−２，１２−９，１２−１０の各入力部と、端末無線通信装置２ｂに備えられた情報送受信部２２−１，２２−２，２２−９，２２−１０の各入力部に、電力の伝送に使用される無線周波数を遮断するフィルタを設けてもよい。
【００２９】
次に、第３実施形態の無線通信システムの動作について説明する。第３実施形態の情報の送受信の動作については、第２実施形態の構成においてアンテナ素子が増えた構成と同じであるため、以下、電力の送信の動作について説明する。
基地局無線通信装置１ｂの電力送信部１０ｂに外部の電源等から電力が供給されると、供給された電力を無線周波数を有する交流電流に変換して正極と負極の出力端子からフィルタ１３ｂ−１及び１３ｂ−２に対して出力する。フィルタ１３ｂ−１及び１３ｂ−２は、情報の送受信に使用される無線周波数を遮断するが、電力の送信に使用される無線周波数は通過させるフィルタであるため、交流電流がアンテナ用接地導体３１−１及び３１−２に供給される。アンテナ用接地導体３１−１及び３１−２とアンテナ用接地導体４１−１及び４１−２は、上述の通りキャパシタを形成しているため、アンテナ用接地導体３１−１及び３１−２への交流電流の供給に伴いアンテナ用接地導体４１−１及び４１−２に交流電流が発生することになる。アンテナ用接地導体４１−１及び４１−２において発生した交流電流は、フィルタ２３ｂ−１及び２３ｂ−２を介してそれぞれ電力受信部２０ｂの正極と負極の入力端子に供給される。電力受信部２０ｂは、供給された交流電流を整流して直流電流に変換し、得られた電力を情報送受信部２２−１〜２２−１６及び図示しない内部の機能部に供給する。
なお、内部の機能部等に対して電力を供給するだけでなく、端末無線通信装置２ｂに、電池を備え、この電池に蓄電するようにしてもよい。
【００３０】
図７は、第３実施形態の無線通信システムの等価ブロック図である。基地局無線通信装置１ｂと端末無線通信装置２ｂは、アンテナ用接地導体３１−１及び４１−１並びにアンテナ用接地導体３１−２及び４１−２により形成される２つのキャパシタで接続されている。このキャパシタを介して電力送信部１０ｂと電力受信部２０ｂ間において平衡モードでの交流電流の送信が行われる一方、アンテナ素子３３−１〜３３−１６及び４３−１〜４３−１６により情報の送受信が行われていることになる。また、第３実施形態では、キャパシタを２つ備える構成としているため、電力送信部１０ｂ及び電力受信部２０ｂにおいて大地への接地がない状態でもキャパシタを介した電力の送信を行うことが可能となる。したがって、基地局無線通信装置１ｂと端末無線通信装置２ｂの設置場所に関する制約が、第２実施形態の無線通信システムに比べて軽減されることになる。
また、等価ブロック図では、情報の送受信と電力の送信は別系統であるが、実際には、図５及び図６に示すようにアレーアンテナ１４ｂ及び２４ｂを共用した構成となっている。これにより、基地局無線通信装置１ｂ及び端末無線通信装置２ｂのサイズや重量を大きく変えることなく無線による電力の送信が可能となり、端末無線通信装置２ｂは、基地局無線通信装置１ｂから供給された電力だけで駆動することが可能となる。
なお、上記の第３実施形態では、キャパシタの数を２個としたが、アンテナ用接地導体をさらに分割して３個以上のキャパシタが形成されてもよく、３個の場合に三相交流電流を送るようにしてもよい。また、アンテナ素子の個数も１つのアンテナ用接地導体に対して８個としているが、８個以上の数であっても、８個以下の数であってもよい。
【００３１】
（第４実施形態）
図８は、第４実施形態による基地局無線通信装置１ｃ及び端末無線通信装置２ｃを備えた無線通信システムの構成を示したブロック図である。第４実施形態の構成は、電力の送信にアンテナ用接地導体ではなく、アンテナ素子を用いる点で第２及び第３実施形態と異なる。図８において、第１、第２、及び第３実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、以下、異なる構成について説明する。基地局無線通信装置１ｃにおいて、電力送信部１０ｃは、第３実施形態の電力送信部１０ｂと同じ構成であり、外部の電源等に接続され、正極と負極の２つの出力端子から交流電流を出力する。出力される電流は交流電流であるため正極と負極の電圧の高低は時間的に入れ替わる。フィルタ１３ｃ−１及び１３ｃ−２は、それぞれ電力送信部１０ｃの正極と負極の出力端子に接続し、情報の送受信に使用される無線周波数を遮断する。アレーアンテナ１４ｃは、マイクロストリップアンテナを素子とする平面アレーアンテナであり、第２実施形態のアレーアンテナ１４ａと同じ構成でアンテナ用接地導体（グラウンド導体）３１、アンテナ素子３３−１、３３−２、及び誘電体基板３２を有する。アンテナ素子３３−１は、フィルタ１３ｃ−１及び情報送受信部１２−１に接続され、アンテナ素子３３−２は、フィルタ１３ｃ−２及び情報送受信部１２−２に接続される。
【００３２】
端末無線通信装置２ｃにおいて、アレーアンテナ２４ｃは、マイクロストリップアンテナを素子とする平面アレーアンテナであり、第２実施形態のアレーアンテナ２４ａと同じ構成でアンテナ用接地導体（グラウンド導体）４１、アンテナ素子４３−１、４３−２、及び誘電体基板４２を有する。アレーアンテナ２４ｃは、アレーアンテナ１４ｃの正面に対向して、平行、または、ほぼ平行になるように配置される。すなわち、アンテナ素子４３−１及び４３−２は、それぞれアンテナ素子３１−１及び３１−２の正面に対向して、平行、または、ほぼ平行になるように配置される。アンテナ素子４３−１及び４３−２は、それぞれ情報送受信部２２−１及び２２−２に接続される。フィルタ２３ｃ−１及び２３ｃ−２は、それぞれアンテナ素子４３−１及び４３−２に接続され、情報の送受信に使用される無線周波数を遮断する。電力受信部２０ｃは、正極と負極の入力端子を有し、正極は、フィルタ２３ｃ−１に接続され、負極は、フィルタ２３ｃ−２に接続される。また、電力受信部２０ｂは、アレーアンテナ２４ｃが受信した無線周波数を有する交流電流を整流して直流電流に変換する。
上記の構成において、アンテナ素子３１−１及び４３−１と、アンテナ素子３１−２及び４３−２は、平行に配置された２つの導体平板であるため、２つのキャパシタが形成されていることになり、このキャパシタを通じて、電解結合型でかつ平衡型で電力を送信することが可能となる。
なお、前述の第２実施形態と同様に、基地局無線通信装置１ｃに備えられた情報送受信部１２−１，１２−２の各入力部と、端末無線通信装置２ｃに備えられた情報送受信部２２−１，２２−２の各入力部に、電力の伝送に使用される無線周波数を遮断するフィルタを設けてもよい。
【００３３】
次に、第４実施形態の無線通信システムの動作について説明する。第４実施形態の情報の送受信の動作については、第２実施形態と同じであるため、以下、電力の送信の動作について説明する。
基地局無線通信装置１ｃの電力送信部１０ｃに外部の電源等から電力が供給されると、供給された電力を、無線周波数を有する交流電流に変換して正極と負極の出力端子からフィルタ１３ｃ−１及び１３ｃ−２に対して出力する。フィルタ１３ｃ−１及び１３ｃ−２は、情報の送受信に使用される無線周波数を遮断するが、電力の送信に使用される無線周波数は通過させるフィルタであるため、交流電流がアンテナ素子３３−１及び３３−２に供給される。アンテナ素子３３−１及び３３−２とアンテナ素子４３−１及び４３−２は、上述の通りキャパシタを形成しているため、アンテナ素子３３−１及び３３−２への交流電流の供給に伴いアンテナ素子４３−１及び４３−２に交流電流が発生することになる。アンテナ素子４３−１及び４３−２において発生した交流電流は、フィルタ２３ｃ−１及び２３ｃ−２を介してそれぞれ電力受信部２０ｃの正極と負極の入力端子に供給される。電力受信部２０ｃは、供給された交流電流を整流して直流電流に変換し、得られた電力を情報送受信部２２−１及び２２−２及び図示しない内部の機能部に供給する。
なお、内部の機能部等に対して電力を供給するだけでなく、端末無線通信装置２ｃに、電池を備え、この電池に蓄電するようにしてもよい。
【００３４】
図９は、第４実施形態の無線通信システムの等価ブロック図である。基地局無線通信装置１ｃと端末無線通信装置２ｃは、アンテナ素子３３−１及び４３−１並びにアンテナ素子３３−２及び４３−２により形成される２つのキャパシタで接続されている。このキャパシタを介して電力送信部１０ｃと電力受信部２０ｃ間において平衡モードでの交流電流の送信が行われるとともに、情報送受信部１２−１、１２−２及び情報送受信部２２−１、２２−２の間で情報の送受信が異なる無線周波数で行われることになる。また、第４実施形態においても、第３実施形態と同じく、キャパシタを２つ備える構成としているため、電力送信部１０ｃ及び電力受信部２０ｃにおいて大地への接地がない状態でもキャパシタを介した電力の送信を行うことが可能となる。したがって、基地局無線通信装置１ｃと端末無線通信装置２ｃの設置場所に関する制約が、第２実施形態の無線通信システムに比べて軽減されることになる。
また、等価ブロック図では、情報の送受信と電力の送信は別系統であるが、実際には、図８に示すようにアレーアンテナ１４ｃ及び２４ｃを共用した構成となっている。これにより、基地局無線通信装置１ｃ及び端末無線通信装置２ｃのサイズや重量を大きく変えることなく無線による電力の送信が可能となり、端末無線通信装置２ｃは、基地局無線通信装置１ｃから供給された電力だけで駆動することが可能となる。
なお、上記の第４実施形態では、キャパシタの数を２個としたが、アンテナ素子をさらに増やして３個以上のキャパシタが形成されてもよく、３個の場合に三相交流電流を送るようにしてもよい。
また、上記の第４実施形態では、２つのアンテナ素子を使用して平衡モードでの電力の送信を行うようにしているが、電力送信部１０ｃ及び電力受信部２０ｃにおいて大地への接地を行い、アンテナ素子を１つ、あるいは複数個にして等価的に１つのキャパシタを形成して電力の送信を行うようにしてもよい。
【００３５】
第２実施形態から第４実施形態は、平面アレーアンテナを用いた無線通信システムにおいて、電力送信のために新たに電極等を設けることなく基地局無線通信装置から端末無線通信装置に電力を送信するものである。ところで、以下の文献１に示されるように、平面構成のアレーアンテナを正面で対向させることにより近距離でMIMO伝送を行うシステムが提案されている。このシステムにおいて、例えば、壁面透過リピータ装置を利用して建物外壁の透過伝送を実施し屋内と屋外とを結ぶ場合、屋外装置側の電源を確保することが困難な場合がある。このような場合、第２実施形態から第４実施形態の無線通信システムを適用することで屋外装置側に電源を備えることなく、屋内側から電源を無線通信により供給することが可能となる。
【００３６】
文献１：T. Seki, K. Nishimori, K. Hiraga, and K. Nishikawa, ”Experimental Evaluation of High Speed Parallel Data Transmission Technology for Wireless Repeater System”, 2010 IEEE Radio and Wireless Symposium (RWS2010), Jan. 2010.
【００３７】
また、第３実施形態及び第４実施形態では、キャパシタを２つ備える構成としているため、電力送信部及び電力受信部において大地への接地がない状態でもキャパシタを介した平衡モードでの電力の送信を行うことが可能となる。ところで、以下の文献２では、道路側から車両に電力を伝送する際に、車両のタイヤに組み込まれた電極と、道路に設置された電極との間の静電容量を介して電力伝送を行う技術が開示されており、使用される場面においてグラウンド電位をとらない構成とされている。しかし、この文献２の技術では、車両のタイヤと道路側に電力伝送専用の電極導体を設ける必要がある。これに対して、第３実施形態及び第４実施形態の技術では、同様にグラウンド電位（大地への接地）をとらない構成でありながらアレーアンテナの接地導体の利用により電力送信専用の電極導体を新たに設けることなく信号送信に加えて電力送信を行うことが可能となる。
【００３８】
文献２：花澤、大平「タイヤ内スチールベルト道路埋設導体間の静電容量を用いた走行中給電」信学技報2011-10-AP-WPT
【００３９】
（第５実施形態）
図１０は、第５実施形態による基地局無線通信装置１ｄと端末無線通信装置２ｄを備えた無線通信システムの構成を示した図である。上記の実施形態と同じく、第５実施形態の無線通信システムもアレーアンテナが正面で対向する近距離無線通信を行う。第５実施形態の無線通信システムでは、基地局無線通信装置１ｄと端末無線通信装置２ｄのアレーアンテナ１４ｄ及び２４ｄの周囲に、それぞれ送電コイル及び受電コイルを設置する。送電コイルと受電コイルは磁界結合するように設計されている。送電コイルには基地局無線通信装置１ｄの電力送信部１０ｄが接続されており、受電コイルには端末無線通信装置２ｄの電力受信部２０ｄが接続されている。この構成により、送電コイルに交流電流を流すことで、受電コイルに交流電流が誘導され、基地局無線通信装置１ｄから端末無線通信装置２ｄへ電力を送ることが可能となる。一般に、アレーアンテナの周囲にある細い隙間に送電コイルまたは受電コイルの導線部分を配置することが可能であるので、コイルの配置面積を新たに確保する必要がなく、基地局無線通信装置１ｄと端末無線通信装置２ｄのサイズや重量を大きく変えることなく無線による電力の送信が可能となる。
【００４０】
（第６実施形態）
図１１は、第６実施形態による基地局無線通信装置１ｅと端末無線通信装置２ｅを備えた無線通信システムの構成を示したブロック図である。上記の実施形態と同じく、第６実施形態の無線通信システムもアレーアンテナが正面で対向する近距離無線通信を行う。第１実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、以下、異なる構成について説明する。基地局無線通信装置１ｅにおいて、アレーアンテナ１４ｅは、複数のアンテナ素子１５ｅ−１、１５ｅ−２、…を備える。これらのアンテナ素子のうち、電力送信部１０ｅに接続されるアンテナ素子１５ｅ−１、１５ｅ−３、…（以下、符号の枝番が奇数）は、垂直偏波を送受信する。また、情報送受信部１２−１、１２−２、…に接続されるアンテナ素子１５ｅ−２、１５ｅ−４、…（以下、符号の枝番が偶数）は、水平偏波を送受信する。これに対応するように、端末無線通信装置２ｅにおいて、アレーアンテナ２４ｅは、複数のアンテナ素子２５ｅ−１、２５ｅ−２、…を備えており、これらのアンテナ素子のうち、電力受信部２０ｅに接続されるアンテナ素子２５ｅ−１、２５ｅ−３、…（以下、符号の枝番が奇数）は、垂直偏波を送受信する。また、情報送受信部２２−１、２２−２、…に接続されるアンテナ素子２５ｅ−２、２５ｅ−４、…（以下、符号の枝番が偶数）は、水平偏波を送受信する。アンテナ素子２５ｅ−１、２５ｅ−２、…は、アンテナ素子１５ｅ−１、１５ｅ−２、…と正面で対向するように配置される。これにより、電力の送信は、垂直偏波で行われ、情報の送受信は、水平偏波で行われることになる。電力の送信と情報の送受信に使用される無線周波数は、同一でも異なっていてもよい。また、水平偏波と垂直偏波の関係は逆であってもよく、電力の送信と情報の送受信が交差する偏波が適用されていればよい。
なお、上記の構成では、異なる偏波にはそれぞれ個別のアンテナ素子を適用する例を示したが、アンテナ素子が偏波共用アンテナで構成されていても同様の動作を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  基地局無線通信装置
２  端末無線通信装置
１０  電力送信部
１１  情報入出力部
１２−１、１２−２  情報送受信部
１３−１、１３−２  アンテナ共用器
１４  アレーアンテナ
１５−１、１５−２  アンテナ
２０  電力受信部
２１  情報入出力部
２２−１、２２−２  情報送受信部
２３−１、２３−２  アンテナ共用器
２４  アレーアンテナ
２５−１、２５−２  アンテナ
【図１】
2014128064.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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