(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電源から直流負荷に対し高周波電力を供給するための高周波整流回路であって、
並列に接続される二つの整流要素と、該整流要素の一方の入力端子に装荷される１／４波長線路とを備える単位回路が形成されており、
前記単位回路をひとつの整流要素とみなして、その入力端子に１／４波長線路を装荷して次順位の単位回路とし、さらに次順位の単位回路をひとつの整流要素とみなすことを繰り返すことにより、複数の単位回路が段階的に構成されていることを特徴とする高周波整流回路。
【請求項２】
高周波電源から直流負荷に対し高周波電力を供給するための高周波整流回路であって、
並列に接続される二つの整流要素と、該整流要素の一方の入力端子に装荷される１／４波長線路とを備える単位回路が形成されており、
前記単位回路を並列に接続される前記二つの整流要素とみなして、該みなされた整流要素の一方の入力端子に１／４波長線路を装荷して次順位の単位回路とし、さらに次順位の単位回路を二つの整流要素とみなすことを繰り返すことにより、複数の単位回路が段階的かつ並列に構成されていることを特徴とする高周波整流回路。
【請求項３】
高周波電源から直流負荷に対し高周波電力を供給するための高周波整流回路であって、
並列に接続される二つの整流要素と、該整流要素の一方の入力端子に装荷される１／４波長線路とを備える二つの単位回路を形成し、
これらの二つの単位回路の一方の入力端子にのみ１／４波長線路を装荷するとともに、これらを並列に接続してなる第２の単位回路を形成し、
同種の第２の単位回路を複数並列に接続してなることを特徴とする高周波整流回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電力を伝送するシステムに用いる整流回路に関するものである。とくに、抵抗値が時間変動する直流負荷へ装荷する高周波整流回路である。
【背景技術】
【０００２】
無線電力伝送システムにより様々な負荷に高周波（以下、ＲＦと記すことがある。）電力を送ることができる。負荷には電気自動車のモーターやバッテリーなどの直流（以下、ＤＣと記すことがある。）電力を必要とするＤＣ負荷も多い（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００３】
ＲＦ電力でＤＣ負荷を動作させるにはＲＦ整流回路が必須である。一般によく使われるＲＦ整流回路のＲＦ入力インピーダンスはＤＣ負荷抵抗値と線形の関係にある（例えば、非特許文献２を参照）。モーターなどＤＣ負荷の抵抗値が時間変動するシステムでは、ＲＦ整流回路のＲＦ入力インピーダンスも時間変動する。つまり、ＲＦ整流回路の反射損失もＤＣ負荷抵抗値の時間変動に追従して変動する。
【０００４】
非特許文献３は、倍電流整流回路に関するものであり、入力されたＲＦ電力をＤＣ電力に変換する回路が示されている。当該回路では、電源の内部抵抗がＲＦ入力インピーダンスと一致しないとき、該電源からの入力電力に対して反射電力が生じる。該反射電力は電力変換効率の低下や、電源の破壊の原因となる。したがって、当該回路の課題は、負荷の変動による入力インピーダンスの変動で反射電力が生じることである。
【０００５】
前記ＤＣ負荷抵抗値の変動を解決する技術として、ＲＦ整流回路とＤＣ負荷の間にＤＣ／ＤＣコンバータ回路を装荷した回路が、非特許文献４に示されている。前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路により、ＤＣ負荷の変動に対し、該ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の入力インピーダンスは常に一定となる。したがって、ＤＣ負荷抵抗値の変動によらず、ＲＦ整流回路のＲＦ入力インピーダンスは一定となる。前記ＤＣ負荷抵抗値の変動を解決する技術は、半導体素子を含むＤＣ／ＤＣコンバータ回路が必要であり、該ＤＣ／ＤＣコンバータ回路による電力損失が課題である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】S．Choi，J．Huh，W．Y．Lee，S．W．Lee，C．T．Rim，“New Cross-Segmented Power Supply Rails for Roadway-Powered Electric Vehicles” IEEE Trans．on Power Electronics，vol．28，no．12，Dec．2013．
【非特許文献２】T．Ohira，“Power efficiency and optimum load formulas on RF rectifiers featuring flow-angle equations” IEICE Electronics Express，ELEX，vol．10，no．11，pp．1-9，June 2013．
【非特許文献３】大平孝，“高周波整流回路の最適負荷と電力効率の理論式：半波および全波流通角方程式の導出と活用，”信学技法，ｖｏｌ．１１３，ＭＷ２０１３−１０，ｐｐ．１−６、Ｍａｙ  ２０１３．
【非特許文献４】森脇悠介，他，“磁界共振結合を用いたワイヤレス電力伝送のＤＣ／ＤＣコンバータを用いた負荷変動時の反射電力抑制に関する検討，”平成２３年電気学会産業応用部門大会講演論文集，ｎｏ．２−１０，ｐｐ．４０３−４０６，Ｓｅｐ．２０１１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の通り、高周波整流回路を常に高い高周波／直流変換効率で動作させるには、直流負荷抵抗値の変動に対する反射損失の変動に関する課題を解決することが重要である。
【０００８】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、直流負荷変動による高周波整流回路の入力インピーダンス変動問題を、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの複雑な回路を装荷することなく解決する高周波整流回路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る第１の態様の高周波整流回路は、
高周波電源から直流負荷に対し高周波電力を供給するための高周波整流回路であって、
並列に接続される二つの整流要素と、該整流要素の一方の入力端子に装荷される１／４波長線路とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る第２の態様の高周波整流回路は、
高周波電源から直流負荷に対し高周波電力を供給するための高周波整流回路であって、
並列に接続される二つの整流要素と、該整流要素の一方の入力端子に装荷される１／４波長線路とを備える単位回路が形成されており、
前記単位回路に対して並列に接続される少なくとも一つの整流手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る第３の態様の高周波整流回路は、
第２の態様における高周波整流回路であって、
前記整流手段は、整流要素のみを備える第２の整流手段と、整流要素および１／４波長線路を直列に接続してなる第３の整流手段とに区分され、
前記単位回路と第２の整流手段との間に複数の第３の整流手段を順次並列に接続してなり、
前記単位回路の入力端子は、第３の整流手段における整流要素と１／４波長線路の間に接続されるとともに、
第３の整流手段の入力端子は、次順位の第３の整流手段における整流要素と１／４波長線路の間に接続されるものであることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る第４の態様の高周波整流回路は、
第２の態様における高周波整流回路であって、
前記整流手段は、前記単位回路と同じ構造の単位回路であり、いずれかの単位回路の入力端子に１／４波長線路が装荷されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る第５の態様の高周波整流回路は、
第２の態様における高周波整流回路であって、
前記整流手段は、前記単位回路と同じ構造の単位回路であり、両単位線路の入力端子のそれぞれに１／４波長線路が介在されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る第６の態様の高周波整流回路は、
高周波電源から直流負荷に対し高周波電力を供給するための高周波整流回路であって、
並列に接続される二つの整流要素と、該整流要素の一方の入力端子に装荷される１／４波長線路とを備える二つの単位回路を形成し、
これらの二つの単位回路の一方の入力端子にのみ１／４波長線路を装荷するとともに、これらを並列に接続してなる第２の単位回路を形成し、
同種の第２の単位回路を複数並列に接続してなることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る第７の態様の高周波整流回路は、
第４の態様または第５の態様における高周波整流回路であって、
前記１／４波長線路は、直列に接続されるインダクタと、該インダクタの両端におけるグラウンド配線に介在される二つのキャパシタとの組み合わせによって構成されるものであり、
前記単位回路の入力側に介在される１／４波長線路を構成する出力側キャパシタと、該キャパシタを前記回路構成中に装荷される１／４波長線路を構成する入力側キャパシタとのいずれか一方を、他のキャパシタによって代替させるものであることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る第８の態様の高周波整流回路は、
第４の態様、第５の態様または第７の態様における高周波整流回路であって、
複数の前記単位回路が並列に接続されている入力端子には代替キャパシタが備えられており、前記単位回路の入力側に介在される１／４波長線路を構成する入力側キャパシタを、前記代替キャパシタによって代替させるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る高周波整流回路によれば、高周波電力を直流電力に変換するとき、直流負荷の変動に対して、反射電力の損失を自律的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】逆ドハティ整流回路の基本トポロジー
【図２】連分数逆ドハティ整流回路のトポロジー
【図３】広義フラクタル逆ドハティ整流回路のトポロジー
【図４】狭義フラクタル逆ドハティ整流回路のトポロジー
【図５】本発明の実施例１に係る逆ドハティ整流回路
【図６】逆ドハティ整流回路のＲＦ入力インピーダンスのＤＣ負荷抵抗値特性
【図７】逆ドハティ整流回路の反射係数のＤＣ負荷抵抗値特性
【図８】逆ドハティ整流回路のＤＣ負荷抵抗値特性のシミュレーション解析
【図９】本発明の実施例２に係る逆ドハティ整流回路
【図１０】本発明の実施例３に係る逆ドハティ整流回路
【図１１】本発明の実施例４に係る連分数逆ドハティ整流回路
【図１２】連分数逆ドハティ整流回路のＤＣ負荷抵抗値特性のシミュレーション解析
【図１３】本発明の実施例５に係る広義フラクタル逆ドハティ整流回路
【図１４】広義フラクタル逆ドハティ整流回路のＤＣ負荷抵抗値特性のシミュレーション解析
【図１５】本発明の実施例６に係る広義フラクタル逆ドハティ整流回路
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施する形態について以下に説明する。なお、本発明では、整流回路の出力端子に接続する直流（以下、ＤＣと記す。）負荷抵抗値が変動した場合にも、高周波（以下、ＲＦと記す。）入力インピーダンスの変動が小さい該整流回路を逆ドハティ整流回路と記す。
【００２０】
また、説明の便宜上、ＲＦ入力インピーダンスとＤＣ負荷抵抗値が単調増加の関係にあるＲＦ整流回路をＲＦ整流要素と記すことがある。
【００２１】
＜逆ドハティ整流回路＞
逆ドハティ整流回路は、同一のＲＦ整流要素二つからなり、該ＲＦ整流要素の一つの入力端子に１／４波長線路（以下、λ／４線路と記し、λは波長を表す。）を装荷し、並列接続されている。ＤＣ負荷抵抗値により、前記ＲＦ整流要素が自律的に切り替わることが特徴である。ＲＦ整流要素の切り替えは、ＲＦ入力インピーダンスとＤＣ負荷抵抗値が単調増加、あるいは単調減少の関係にある二つの整流要素を並列に接続することで実現する。
【００２２】
以下、図および式を用いて、具体的に逆ドハティ整流回路の動作原理を説明する。一般に整流要素のＲＦ入力インピーダンスとＤＣ負荷抵抗値は比例の関係にある（例えば、非特許文献３を参照）。
【００２３】
同一の整流要素の入力側にλ／４線路を装荷すると、ＲＦ入力インピーダンスとＤＣ負荷抵抗値の関係は反比例になる。この現象を使って、図１に示すように整流要素Ａと、λ／４線路を装荷した整流要素Ｂを並列接続する。ＤＣ負荷抵抗値Ｒが小さいときには、整流要素ＡのＲＦ入力インピーダンスＺｉｎＡ１と比べ、整流要素ＢのＲＦ入力インピーダンスＺｉｎＢ１が大きい。結果、ＲＦ電流ｉｉｎは整流要素Ａに多く流れる。つまり、整流要素Ａが動作し、整流要素Ｂはほとんど動作しない。
【００２４】
逆に，前記Ｒが大きいときには、ＺｉｎＢ１と比べ、ＺｉｎＡ１が大きい。結果、ｉｉｎは整流要素Ｂに多く流れる。つまり、整流要素Ｂが動作し、整流要素Ａはほとんど動作しない。
【００２５】
以上をまとめると、前記Ｒが小さいとき、逆ドハティ整流回路全体は、整流要素Ａと等価な動作をする。前記Ｒが大きいとき、前記逆ドハティ整流回路全体は、λ／４線路を装荷した整流要素Ｂと等価な動作を示す。
【００２６】
前記逆ドハティ整流回路のＲＦ入力インピーダンスに対するＤＣ負荷抵抗値の特性を理論式により導く。
【００２７】
まず、逆ドハティ整流回路のＲＦ入力インピーダンスとＤＣ負荷の関係を示す理論式を導出する。
【００２８】
一般に整流要素のＲＦ入力インピーダンスとＤＣ負荷抵抗値は比例の関係にある。図１の整流要素ＡのＲＦ入力インピーダンスＺｉｎＡ１とＤＣ負荷抵抗値ＲＡの関係は、
【００２９】
【数１】
0006475021.tif 000002
となる。ここでρはＺｉｎＡ１とＲＡの比例係数であり、整流要素のトポロジーにより一意に決まるものである。数１より、ＺｉｎＡ１は正の実数である。
【００３０】
整流要素Ａと同じ整流要素Ｂに特性インピーダンスＺ０、電気長λ／４の分布定数線路を装荷する。得られる入力インピーダンスＺｉｎＢ１は、
【００３１】
【数２】
0006475021.tif 000003
となり、ＤＣ負荷抵抗値ＲＢと反比例の関係になる。
【００３２】
前記２種類の整流要素を並列に接続して得られる入力インピーダンスＺｉｎは、
【００３３】
【数３】
0006475021.tif 000004
となる。
【００３４】
次に、前記ＲＡおよびＲＢと、前記ＤＣ負荷抵抗値Ｒの関係を導出すると、
【００３５】
【数４】
0006475021.tif 000005
が得られる。ここで、αはＩＡとＩＢの比であり、α＞０である。数３および数４から次式が導出できる。
【００３６】
【数５】
0006475021.tif 000006
が得られる。上式でαのみ未知数である。
【００３７】
次に、前記αとＲの関係を導出する。前記整流要素Ａの入力電力ＰｉｎＡと出力電力ＰｏｕｔＡの関係より、
【００３８】
【数６】
0006475021.tif 000007
が得られる。ηは整流要素のＲＦ／ＤＣ変換効率であり、回路トポロジーにより一意に決まるものである。
【００３９】
整流要素Ｂも同じ式が導ける。数６に数１を代入し、ＩＡおよびＩＢを導くと、
【００４０】
【数７】
0006475021.tif 000008
となる。
【００４１】
さらに、ＩＢ２はλ／４伝送線路のＦパラメータより、
【００４２】
【数８】
0006475021.tif 000009
と示せる。
【００４３】
数４、数７および数８から、
【００４４】
【数９】
0006475021.tif 000010
となる。上式、数１および数６から、αについて解くと、
【００４５】
【数１０】
0006475021.tif 000011
となる。αは正の実数より、０＜Ｒ≦Ｚ０ρのＤＣ負荷範囲で適用できる。
【００４６】
従って、０＜Ｒ≦Ｚ０ρの範囲におけるＺｉｎは、数５に数１０を代入することで
【００４７】
【数１１】
0006475021.tif 000012
となる。ＤＣ負荷抵抗値Ｒ＝Ｚ０ρの時、数１０よりα＝∞となる。
【００４８】
一方、ＩＡおよびＩＢは有限より、ＩＡ＝０とわかる。つまり、Ｒ＞Ｚ０ρの範囲では整流要素Ｂが動作し、整流要素Ａはほとんど動作しない。このときのＺｉｎは、数２より、
【００４９】
【数１２】
0006475021.tif 000013
である。
【００５０】
以上をまとめると、逆ドハティ整流回路のＺｉｎは、
【００５１】
【数１３】
0006475021.tif 000014
のように振る舞う。
【００５２】
＜連分数逆ドハティ整流回路＞
ここでは、逆ドハティ整流回路の応用である、連分数逆ドハティ整流回路について説明する。連分数逆ドハティ整流回路のトポロジーを図２に示す。連分数逆ドハティ整流回路は、図２に示すように連なる各整流要素のＲＦ入力端子をλ／４線路で接続された回路である。あるいは、逆ドハティ整流回路（図２中＃Ａで示す。）もしくは、連分数逆ドハティ整流回路（図２中＃Ｂおよび＃Ｃで示す。）にλ／４線路を装荷した回路と整流要素を並列接続した回路である。換言すれば、逆ドハティ整流回路を単位回路とする場合、この単位回路に対し、複数の整流手段（少なくとも整流要素を有する回路）が並列に接続された構成となっている。ＤＣ負荷抵抗値の変動に対し、三つ以上の整流要素が自律的に順次動作を切り替える。三つ以上の整流要素を駆使するため、逆ドハティ整流回路より広いＤＣ負荷抵抗値範囲で低反射損失を示す。
【００５３】
連分数逆ドハティ整流回路の動作原理を説明するとともに、入力インピーダンスとＤＣ負荷抵抗値の関係を示す理論式を導出する。導出の際に，逆ドハティ整流回路で述べたＤＣ負荷抵抗値Ｒによって、一つの整流要素が動作し、他の整流要素はほとんど動作しないという結論を用いる。
【００５４】
図２において、並列接続された整流要素＃１と＃２は逆ドハティ整流回路である。そのＲＦ入力インピーダンスＺｉｎ２は数１３より、
【００５５】
【数１４】
0006475021.tif 000015
である。Ｒ＜Ｚ１ρの範囲においては整流要素＃２が動作する。
【００５６】
次に、Ｒ＜＜Ｚ１ρにおいて、整流要素＃２から＃３へ整流回路が切り替わるよう設計する。上述の逆ドハティ整流回路の入力端子に、特性インピーダンスＺ２のλ／４線路を装荷する。数２より得られるＲＦ入力インピーダンスＺｉｎ２ａは、
【００５７】
【数１５】
0006475021.tif 000016
となる。
【００５８】
これに整流要素＃３を並列接続する。すると、Ｚｉｎ３ａ＝Ｚｉｎ２ａとなるＤＣ負荷抵抗値Ｒ＝Ｚ２ρを境に、Ｒ＜Ｚ２ρのとき、Ｚｉｎ３ａ＜Ｚｉｎ２ａとなる。一方、Ｒ＞Ｚ２ρのとき、Ｚｉｎ３ａ＞Ｚｉｎ２ａを示す。つまり、上述の逆ドハティ整流回路と同じ現象により、整流要素＃３と逆ドハティ整流回路は、ＤＣ負荷抵抗値Ｒにより自律的に動作が切り替わる。ただしＺ１２＜Ｚ２２の場合、前記Ｒの値によらずＺｉｎ３ａ＜Ｚｉｎ２ａが常に成り立つため、自律的な動作の切り替わりが起こらない。
【００５９】
従って、ＲＦ入力インピーダンスＺｉｎ３は、
【００６０】
【数１６】
0006475021.tif 000017
となる。
【００６１】
前記連分数逆ドハティ整流回路の整流要素の数が増えても、同じ手順でＲＦ入力インピーダンスＺｉｎを導出することができる。
【００６２】
図２に示す整流要素が四つの場合の連分数逆ドハティ整流回路のＺｉｎは、
【００６３】
【数１７】
0006475021.tif 000018
となる。
【００６４】
＜広義フラクタル逆ドハティ整流回路＞
さらに、ここでは逆ドハティ整流回路の応用である、広義フラクタル逆ドハティ整流回路について説明する。広義フラクタル逆ドハティ整流回路は、同じトポロジーの逆ドハティ整流回路、もしくは、広義フラクタル逆ドハティ整流回路を二つ用意し，それらのＲＦ入力端子を並列接続した回路である。換言すれば、逆ドハティ整流回路を単位回路とする場合、１以上の同じ構成の単位回路が並列に接続されたものである。ＤＣ負荷抵抗値の変動に対し、四つ以上の整流要素が自律的に順次動作を切り替える。
【００６５】
広義フラクタル逆ドハティ回路の動作原理を説明するとともに、入力インピーダンスとＤＣ負荷抵抗値の関係を示す理論式を導出する。対象とする広義フラクタル逆ドハティ回路のトポロジーを図３に示す。導出の際に、逆ドハティ整流回路で述べたＤＣ負荷抵抗値Ｒによって、一つの整流要素が動作し、他の整流要素はほとんど動作しないという結論を用いる。
【００６６】
図３のように、λ／４線路を装荷した逆ドハティ整流回路を二つ（図３中＃Ａおよび＃Ｂと示す。）を用意する。二つの逆ドハティ整流回路のＲＦ入力インピーダンスは、数１７より、
【００６７】
【数１８】
0006475021.tif 000019
である。
【００６８】
Ｚ１＜Ｚ３であるならば、Ｒ＜Ｚ１Ｚ４ρ／Ｚ２において、Ｚｉｎ１＜Ｚｉｎ２を示す。逆に、Ｒ＞Ｚ１Ｚ４ρ／Ｚ２のとき、Ｚｉｎ１＞Ｚｉｎ２である。Ｚ１Ｚ４ρ／Ｚ２はＺｉｎ１＝Ｚｉｎ２となるＤＣ負荷抵抗値Ｒの値である。つまり、上述の逆ドハティ整流回路と同じ現象により、図３中、上段の逆ドハティ整流回路と下段の逆ドハティ整流回路は、ＤＣ負荷抵抗値Ｒにより自律的に動作が切り替わる。
【００６９】
以上をまとめると、広義フラクタル逆ドハティ整流回路の入力インピーダンスは、
【００７０】
【数１９】
0006475021.tif 000020
となる。
【００７１】
また，同じトポロジーの逆ドハティ整流回路、もしくは、広義フラクタル逆ドハティ整流回路を三つ並列接続しても同様の効果を得ることが期待できる。
【００７２】
さらに，図４に示すように２ｎ個の整流素子を用いて、同じトポロジーの逆ドハティ整流回路を自己相似的に接続していくことで、同様の効果を得ることが期待できる。このような回路を狭義フラクタル逆ドハティ整流回路と記す。
【実施例１】
【００７３】
本発明に係る第１の実施例を図５に示す。整流要素ＡおよびＢに、シングルシャント整流回路（ＲＦ入力インピーダンスとＤＣ負荷抵抗値の比例定数ρ＝１である。以下、シングルシャント整流要素と呼ぶ。）を用いた逆ドハティ整流回路である。この例ではＺ１は７０Ωとする。
【００７４】
実施例１のＺｉｎのＤＣ負荷特性（理論）を図６に、反射係数｜Γ｜のＤＣ負荷特性（理論）を図７に示す。結果より、反射係数｜Γ｜＜１／６となるＤＣ負荷抵抗値Ｒの範囲は、シングルシャント整流回路で３０＜Ｒ＜７０となる。逆ドハティ整流回路は３０＜Ｒ＜１６３である。つまり，逆ドハティ整流回路はシングルシャント整流回路より反射係数｜Γ｜＜１／６となる前記Ｒの範囲が約３．３倍広い結果が得られた。
【００７５】
また、数１４の確からしさを回路シミュレーションにより検証した結果を図８に示す。結果より、理論値と解析値の相対誤差の平均２乗平方根は０．２８を示した。
【実施例２】
【００７６】
本発明に係る第２の実施例を図９に示す。実施例２は、様々な整流要素を用いた逆ドハティ整流回路である。図９に示す整流要素は既存技術を適用でき、非特許文献３から引用した。図９中、左上の回路図がシングルシャント整流要素を用いた逆ドハティ整流回路、同左下の回路図が倍電流整流要素を用いた逆ドハティ整流回路、同右下の回路図がフルブリッジ整流要素を用いた逆ドハティ整流回路である。
【実施例３】
【００７７】
本発明に係る第３の実施例を図１０に示す。実施例３は、λ／４線路の代わりにコンデンサやコイルで構成される線形回路を用いた逆ドハティ整流回路である。λ／４線路の代わりとなる線形回路例を図１０中、右上に示す。同左上の回路図が実施例１、同左下の回路図がＴ型トポロジーを用いた逆ドハティ整流回路、同右下の回路図がΠ型トポロジーを用いた逆ドハティ整流回路である。該Π型トポロジーを用いた逆ドハティ整流回路が、実施例１と同じ性能を示すためのコイルとコンデンサの値を図１０に明記した。
【実施例４】
【００７８】
本発明に係る第４の実施例を図１１に示す。実施例４は、シングルシャント整流要素を用いた連分数逆ドハティ整流回路である。伝送線路の特性インピーダンスは、それぞれＺ３＝７０，Ｚ２＝１６３，Ｚ１＝３８０である。
【００７９】
実施例４の連分数逆ドハティ整流回路のＺｉｎのＤＣ負荷特性の理論およびシミュレーション結果を図１１に示す。図１１より、反射係数｜Γ｜＜１／６となるＤＣ負荷抵抗値Ｒの範囲は３０＜Ｒ＜５００が得られた。シミュレーション、理論共に逆ドハティ整流回路より前記Ｒの範囲が拡がることを示した。
【００８０】
解析値と理論値のＺｉｎのＤＣ負荷特性は、前記Ｒが大きくなるに従い、誤差が大きくなる傾向が見られた。これは、前記Ｒが大きくなるにつれ、シングルシャント整流回路の前記比例係数ρの理論値と解析値の差が大きくなる傾向があるためと考える。理論値と解析値の相対誤差の平均２乗平方根は０．３である。
【実施例５】
【００８１】
本発明に係る第５の実施例を図１３に示す。実施例５は、シングルシャント整流要素を用いた広義フラクタル逆ドハティ整流回路である。伝送線路の特性インピーダンスは、それぞれＺ１＝２０、Ｚ２＝２４．５、Ｚ３＝１０９，Ｚ４＝５７である。
【００８２】
実施例５の広義フラクタル逆ドハティ整流回路のＺｉｎのＤＣ負荷特性の理論およびシミュレーション結果を図１４に示す。図１４より、反射係数｜Γ｜＜１／６となるＤＣ負荷抵抗値Ｒの範囲は、理論で９＜Ｒ＜２００、解析で４＜Ｒ＜２００を示しており、シミュレーション、理論共に逆ドハティ整流回路より前記Ｒの範囲が拡がることがわかる。理論値と解析値の相対誤差の平均２乗平方根は０．２２である。
【実施例６】
【００８３】
本発明に係る第６の実施例を図１５に示す。実施例６は、λ／４線路の代わりにコンデンサやコイルで構成されたΠ型トポロジー回路を用いた、広義フラクタル逆ドハティ整流回路について示す。図１５より、３箇所の節点においてコンデンサが並列に接続されていることがわかる。それらコンデンサを一つのコンデンサとみなすことで、本来の必要なコンデンサの数を三つ減らすことができる。
【図１】
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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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