(57)【要約】【課題】スルーホール基板のような製造に複雑な工程を必要とする基板を使わずに、同一基板上に設けた多数のレクテナ素子を直列接続して出力電圧の高いレクテナ装置を作製することをその課題とした。【解決手段】レクテナ装置を、電磁波を受けて高周波電流を生成する受波手段と、これによって供給される高周波電流を整流する整流手段とを備えたレクテナ素子を複数個直列に接続して作成する。ここで用いる整流手段としては二つの出力端子を基板の同一面に形成できる倍圧整流回路を用い、それぞれのレクテナ素子はすべて独立しており、レクテナ素子の出力を直列接続する接続線以外にそれぞれのレクテナ素子を直流的に接続する部分がないようにすることによってレクテナ素子間の干渉を防止し課題を解決した。【選択図】図１
2011050171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を受けて高周波電流を生成する受波手段と該受波手段によって供給される高周波電流を整流する整流手段とを備えたレクテナ素子を複数個もち、これらを直列に接続したレクテナ装置であって、整流手段として第一出力端子と第二出力端子を基板の同一面に形成できる倍圧整流回路を用い、それぞれのレクテナ素子をすべて独立したものとして作り、レクテナ素子の出力を直列接続する接続線以外にそれぞれのレクテナ素子を直流的に接続する部分がないことを特長とするレクテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁波（主としてマイクロ波）を直流電力に変換する装置に関するものであ    
【背景技術】
【０００２】
最近、電線を使わない電力輸送手段を求められることが多くなっている。その一例として地球を回る衛星軌道上に太陽電池を置き発生した電力をマイクロ波として地球上に送ることが検討されている。本発明はこの衛星から送出されるマイクロ波を含め、電力輸送を目的として送出される電磁波を受波し、これを直流電力に変換する効率的な装置として開発したものである。
【０００３】
電磁波を直流電力に変換する電磁波変換装置はできるだけ出力電圧が高いほうが望ましく多数の素子を直列に接続して出力電圧を高くする方法が用いられることがある。この場合スルーホール等を使用することなく簡単に接続する方法が望まれる。このような目的で開発された公知の技術が「レクテナ装置」として特許文献１に開示されている。このレクテナ装置のレクテナとは  ｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇ  ａｎｔｅｎｎａ  に由来するものである。本発明においてもこの用語を使用することとし、アンテナとフィルタ及び整流回路を一体としたものをレクテナ素子、複数個のレクテナ素子を組み合わせて一つの電磁波変換装置としたものをレクテナ装置と呼ぶものとする。なお、レクテナ素子内のフィルタは条件によっては省略することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７８８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に開示されているレクテナ装置には重大な誤認があり、このレクテナ装置はレクテナ素子間の干渉によって特許文献１の発明者が意図したようには作動してくれないように思われる。本発明はこのような現況を踏まえ、スルーホール基板のような製造に複雑な工程を必要とする基板を使わずして、多数のレクテナ素子を直列接続して高い出力電圧を得ることができるレクテナ装置を作製することをその課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明においては複数のレクテナ素子が直列に接続され、相互に干渉することなく個々のレクテナ素子の出力電圧の合計電圧が出力として得られることが特徴である。そのためにはそれぞれのレクテナ素子を干渉させないための対策を講ずることが必要であり、この対策によって課題を解決した。その具体的な方法については「発明を実施するための形態」のところで説明する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によってレクテナ装置からレクテナ素子の接続数に応じた高電圧の直流電力が出力されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明になるレクテナ装置を示すブロック図である。
【図２】整流回路を示す回路図である。
【図３】第二入力端子を共通接続したレクテナ装置の整流回路部分の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明になる電磁波変換装置の詳細な実施形態及び公知の技術が抱える問題点を図面およびこれらに付した符号を引用して具体的に説明する。
【００１０】
図１は本発明になる電磁波変換装置であるレクテナ装置１０の全体構成を示すブロック図である。レクテナ装置１０は電波を受けるアンテナ１２を含む受波装置１３からなる受波手段、フィルタ１４、整流回路１５からなる整流手段によって構成されるレクテナ素子１１を接続線１６によって複数個直列に接続したものである。フィルタ１４は絶対に必要であるというものではないが、高周波電流がダイオードのような非線形素子を通る際に発生する高調波がアンテナ１２から放射されるのを防ぐのに有効である。
【００１１】
ここで注意しなければならない点は複数のレクテナ素子１１を接続した場合に発生する一種の回路間の干渉である。この干渉を避けるためには、それぞれのレクテナ素子１１をすべて独立したものとして作り、レクテナ素子１１の出力を直列接続する接続線１６以外にそれぞれのレクテナ素子１１を直流的に接続する部分がないことが重要である。
【００１２】
図２はレクテナ素子１１の整流手段として用いる整流回路１５を具体的に示す回路図である。この回路は古くから倍圧整流方式あるいは倍圧検波方式として知られているものである。一対の入力端子の一方である第一入力端子２１には順方向のダイオード２３と逆方向のダイオード２４が接続されており、順方向のダイオード２３の他端はコンデンサ２５に接続されている。このダイオード２３とコンデンサ２５との接続点は出力の＋極となる第一出力端子２７に接続されている。コンデンサ２５の他端は入力端子の他方である第二入力端子２２に接続されている。ダイオード２３によって整流された高周波電流（脈流）はコンデンサ２５に蓄えられる。
【００１３】
逆方向のダイオード２４の他端も同様に別のコンデンサ２６に接続されており、このダイオード２４とコンデンサ２６との接続点は出力の−極となる第二出力端子２８に接続されている。このコンデンサ２６の他端もまた第二入力端子２２につながっている。ダイオード２４によって整流された逆向きの高周波電流（脈流）はコンデンサ２６に蓄えられる。コンデンサ２５とコンデンサ２６は直列接続され、出力はこの直列接続されたコンデンサの両端から取り出される形となっている。この整流回路の特徴はコンデンサが直列に接続されているため出力電圧が片波整流の場合の２倍になることと、第一出力端子と第二出力端子を基板の同一面に形成できることである。
【００１４】
この回路は集中定数回路として構成することも分布定数回路として構成することも可能であるが、分布定数回路として構成した場合には直列接続されたコンデンサの中間点となる背面導体が他のレクテナ素子のコンデンサの中間点とつながることが無いように、レクテナ素子ごとに背面導体を絶縁することが重要である。
【００１５】
以上のように作製されたレクテナ装置１０は、集中定数回路、分布定数回路のいずれによって構成した場合でも基板製造に複雑な行程を必要とするスルーホールを用いることなしに多数のレクテナ素子１１を直列接続して製造することが可能となり、レクテナ素子１１の接続数に応じた高電圧の直流電力が出力されるようになった。
【００１６】
本発明においては、それぞれのレクテナ素子は互いに絶縁されており整流手段によって得られる出力を直列接続する接続線以外にそれぞれのレクテナ素子を直流的に接続する部分がないことを特長とするものであるが、今、仮にレクテナ素子の整流回路の第二入力端子を互いに共通接続すると如何なる問題が発生するかという点について説明する。
【００１７】
図３は参考図として示したもので、各整流回路の第二入力端子を共通の平面導体３１に接続し、さらに各整流回路の出力端子を接続線３２によってレクテナ素子が直列接続となるように接続したレクテナ装置の整流回路部分である。この図では整流回路をブロック図ではなく実際の回路をはめ込んで記している。
このように実際の回路をはめ込んでみると、直列接続用の接続線３２と第二入力端子が共通接続されている平面導体３１によって一個のレクテナ素子の回路と次のレクテナ素子の回路とが一種の干渉を引き起こし、点線で示した予期せざるループ回路が形成されることが明白になる。このループによって最上端と最下端のコンデンサを除く中間のコンデンサが二個ずつ組になって短絡されることになる。したがって整流回路を何個直列に接続しても中間部分の整流回路の出力は０であり全体の出力はレクテナ素子一個の場合と変わることはない。
【００１８】
整流回路の第二入力端子を共通接続する場合には、トランスや相互誘導コイル等で入力と出力とを直流的に完全に切り離さない限りコンデンサがショートされ、レクテナ素子一個分の電圧しか得られないことになる。特許文献１に開示されているレクテナ装置はまさにこの状態であり、レクテナ素子一個分の電圧しか得られないものと推測される。
【符号の説明】
【００１９】
１０  レクテナ装置
１１  レクテナ素子
１２  アンテナ
１３  受波装置
１４  フィルタ
１５  整流回路
１６  接続線
２１  第１入力端子
２２  第２入力端子
２３  ダイオード
２４  ダイオード
２５  コンデンサ
２６  コンデンサ
２７  第１出力端子
２８  第２出力端子
３１  平面導体
３２  接続線
【図１】
2011050171.tif 000003
【図２】
2011050171.tif 000004
【図３】
2011050171.tif 000005