(57)【要約】【課題】移動体に内蔵されている場合でも効率よく出力電力を得る。【解決手段】アンテナ１１でマイクロ波が受信されたら、スイッチ切替制御部２７は切替スイッチ２０を第２レクテナ基板２２に切り替える。第２レクテナ基板２２の出力電圧を出力電圧検出部２５で検出して、この出力電圧検出結果をスイッチ切替制御部２７に入力する。スイッチ切替制御部２７は、出力電圧検出結果とデータテーブル５０とに基づき、マイクロ波の入力電力を求める。スイッチ切替制御部２７は、マイクロ波の入力電力とデータテーブル５０とに基づき、最も変換効率の高いレクテナ基板を選択し、選択したレクテナ基板に切替スイッチ２０を切り替える。特に移動体に内蔵されている場合において、マイクロ波の送受信距離が変化しても効率よく出力電力を得ることができる。【選択図】図３
2008199857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を受信するアンテナと、
前記マイクロ波を直流電力に変換する複数の整流回路と、
前記複数の整流回路のいずれかを選択的に前記アンテナに接続する切替スイッチと、
前記切替スイッチの動作を制御するスイッチ切替制御部と、
前記直流電力の出力電圧を検出する電圧検出部とを備え、
前記複数の整流回路は、前記マイクロ波による入力電力に対する前記直流電力の変換効率が互いに異なるように構成されており、
前記スイッチ切替制御部は、前記出力電圧の検出結果に基づき、前記複数の整流回路の中から前記変換効率が最大となる整流回路を選択し、選択した整流回路が前記アンテナに接続されるように、前記切替スイッチを動作させることを特徴とするレクテナ装置。
【請求項２】
前記複数の整流回路のそれぞれに対して、前記入力電力、前記変換効率、及び前記出力電圧の関係を記憶した記憶部を備えており、
前記スイッチ切替制御部は、前記入力電力、前記変換効率、及び前記出力電圧の関係を参照して、前記検出結果に対応する入力電力を求めるとともに、求めた入力電力において前記変換効率が最大となる整流回路を選択することを特徴とする請求項１記載のレクテナ装置。
【請求項３】
前記スイッチ切替制御部は、前記複数の整流回路のそれぞれに対して予め設定され、他の整流回路よりも前記変換効率が大きくなる前記出力電圧の上限値及び下限値と、前記検出結果とを比較し、前記電圧検出結果が前記上限値と前記下限値との範囲内であった場合は、そのとき前記切替スイッチで選択されている整流回路を選択するとともに、前記検出結果が前記上限値、または前記下限値を超えたら、前記上限値、及び前記下限値の範囲が高く設定された整流回路、または前記上限値、及び前記下限値の範囲が低く設定された整流回路を選択することを特徴とする請求項１記載のレクテナ装置。
【請求項４】
前記スイッチ切替制御部は、前記複数の整流回路のそれぞれの前記検出結果を比較し、前記検出結果が最も大きい整流回路を選択することを特徴とする請求項１記載のレクテナ装置。
【請求項５】
前記スイッチ切替制御部は、起動時、前記複数の整流回路の中で最も低い入力電力で変換効率が最大となる整流回路が前記アンテナに接続されるように、前記切替スイッチを動作させることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のレクテナ装置。
【請求項６】
前記スイッチ切替制御部は、前記検出結果が定格電圧を超えたときに、そのとき前記切替スイッチで選択されている整流回路よりも、同じ入力電力で変換効率の小さい整流回路が前記アンテナに接続されるように前記切替スイッチを動作させることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載のレクテナ装置。
【請求項７】
前記複数の整流回路は、それぞれ同一の回路パターンを有する複数の基板に設けられていることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載のレクテナ装置。
【請求項８】
前記回路パターンには、前記マイクロ波を直流電力に変換するダイオードの実装数が異なる複数のダイオード実装部が形成されていることを特徴とする請求項７記載のレクテナ装置。
【請求項９】
前記ダイオード実装部は、前記ダイオードがアノード共通で直列に接続されるように形成されていることを特徴とする請求項７または８記載のレクテナ装置。
【請求項１０】
前記複数の基板は、積層されていることを特徴する請求項７ないし９いずれか１項記載のレクテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナで受信したマイクロ波を整流回路で直流電力に変換するレクテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アンテナで受信したマイクロ波を整流回路で直流電力に変換するレクテナ装置が知られている（特許文献１参照）。このレクテナ装置は、太陽電池パネルを搭載した人工衛星で作られた電力をマイクロ波で地球に送る宇宙太陽光衛星（Ｓｏｌａｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｔａｔｉｏｎ：ＳＰＳ）計画や、有線送電が難しい離島や山頂などへのマイクロ波送電計画などへの利用が期待されている。
【０００３】
近年、レクテナ装置はＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグなどの応答器にも内蔵されている（特許文献２参照）。ＲＦＩＤタグが質問器に近づくと、質問器からＲＦＩＤタグにマイクロ波が送信される。ＲＦＩＤタグでは、質問器から送信されたマイクロ波がレクテナ装置により駆動電力に変換され、これによりＲＦＩＤタグが作動される。そして、ＲＦＩＤタグに予め記憶されている情報が応答信号として質問器に返送される。
【０００４】
このようなレクテナ装置では、高効率且つ安定した電力の供給を実現するために、種々の提案がなされている。例えばＲＦＩＤタグで受信されるマイクロ波の入力電力が低下した場合には、入力電力が低下したことを質問器側に伝えることで質問器側の出力を大きくする方法が知られている（特許文献３参照）。また、マイクロ波を直流電力に変換した際に生じる高調波を直流電力に変換する高調波変換用のレクテナ装置をＲＦＩＤタグに別途内蔵することで、可能な限り変換効率（出力電力）を高くする方法も知られている（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００２−８４６８５号公報
【特許文献２】特開２００１−８６６６６号公報
【特許文献３】特開２００３−３４８７７３号公報
【特許文献４】特開平１１−６９６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、レクテナ装置がマイクロ波を直流電力に変換する変換効率は、マイクロ波の入力電力に応じて変化する。変換効率は、特定の入力電力の範囲で大きくなり、それ以外の入力電力の範囲では小さくなる（図６（Ａ）参照）。このため、マイクロ波の入力電力が変化すると、レクテナ装置の出力電力が著しく低くなるおそれがある。
【０００６】
レクテナ装置がＲＦＩＤタグのような移動体に内蔵されている場合には、上述のＳＰＳのような定点間のマイクロ波の送受信とは異なり、マイクロ波の送受信距離が変化してしまう。送受信距離が長いとマイクロ波の入力電力（受信電力）が低くなり、逆に送受信距離が短いとマイクロ波の入力電力が高くなる（図２参照）。また、送受信距離が短くても送受信方向が変わるとマイクロ波の入力電力が低くなる。このため、送受信距離が長くなったり、送受信方向が変わったりすると、レクテナ装置はＲＦＩＤタグを駆動するのに必要な電力が得られないおそれがある。
【０００７】
このような問題は、上記特許文献３及び４記載の方法では解決できない。上記特許文献３記載の方法では、マイクロ波の入力電力が極端に低下した時や入力電力の変化が大きい時などに、ＲＦＩＤタグを駆動するのに必要な電力が得られず、質問器側に入力電力が低下したことを知らせる情報が伝わらない可能性がる。
【０００８】
また、上記特許文献４記載のように高調波を直流電力に変換したとしても、基本的に変換効率は数％（１０％未満）しか向上しない。このため、入力電力が低下したとき、或いは変動したときに、ＲＦＩＤタグを駆動するのに必要な電力が得られないおそれがある。
【０００９】
本発明は上記問題を解決するためのものであり、ＲＦＩＤタグのような移動体に内蔵されている場合でも効率よく出力電力を得ることができるレクテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、マイクロ波を受信するアンテナと、前記マイクロ波を直流電力に変換する複数の整流回路と、前記複数の整流回路のいずれかを選択的に前記アンテナに接続する切替スイッチと、前記切替スイッチの動作を制御するスイッチ切替制御部と、前記直流電力の出力電圧を検出する電圧検出部とを備え、前記複数の整流回路は、前記マイクロ波による入力電力に対する前記直流電力の変換効率が互いに異なるように構成されており、前記スイッチ切替制御部は、前記出力電圧の検出結果に基づき、前記複数の整流回路の中から前記変換効率が最大となる整流回路を選択し、選択した整流回路が前記アンテナに接続されるように、前記切替スイッチを動作させることを特徴とする。
【００１１】
前記複数の整流回路のそれぞれに対して、前記入力電力、前記変換効率、及び前記出力電圧の関係を記憶した記憶部を備えており、前記スイッチ切替制御部は、前記入力電力、前記変換効率、及び前記出力電圧の関係を参照して、前記検出結果に対応する入力電力を求めるとともに、求めた入力電力において前記変換効率が最大となる整流回路を選択することが好ましい。
【００１２】
前記スイッチ切替制御部は、前記複数の整流回路のそれぞれに対して予め設定され、他の整流回路よりも前記変換効率が大きくなる前記出力電圧の上限値及び下限値と、前記検出結果とを比較し、前記電圧検出結果が前記上限値と前記下限値との範囲内であった場合は、そのとき前記切替スイッチで選択されている整流回路を選択するとともに、前記検出結果が前記上限値、または前記下限値を超えたら、前記上限値、及び前記下限値の範囲が高く設定された整流回路、または前記上限値、及び前記下限値の範囲が低く設定された整流回路を選択することが好ましい。
【００１３】
前記スイッチ切替制御部は、前記複数の整流回路のそれぞれの前記検出結果を比較し、前記検出結果が最も大きい整流回路を選択することが好ましい。
【００１４】
前記スイッチ切替制御部は、起動時、前記複数の整流回路の中で最も低い入力電力で変換効率が最大となる整流回路が前記アンテナに接続されるように、前記切替スイッチを動作させることが好ましい。
【００１５】
前記スイッチ切替制御部は、前記検出結果が定格電圧を超えたときに、そのとき前記切替スイッチで選択されている整流回路よりも、同じ入力電力で変換効率の小さい整流回路が前記アンテナに接続されるように前記切替スイッチを動作させることが好ましい。
【００１６】
前記複数の整流回路は、それぞれ同一の回路パターンを有する複数の基板に設けられていることが好ましい。
【００１７】
前記回路パターンには、前記マイクロ波を直流電力に変換するダイオードの実装数が異なる複数のダイオード実装部が形成されていることが好ましい。
【００１８】
前記ダイオード実装部は、前記ダイオードがアノード共通で直列に接続されるように形成されていることが好ましい。
【００１９】
前記複数の基板は、積層されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、複数の整流回路から出力される直流電力（出力電力）の検出結果に基づき、複数の整流回路の中から変換効率が最大となる整流回路を選択し、選択した整流回路がアンテナに接続されるようにしたので、特にレクテナ装置が移動体に内蔵されている場合になどにおいて、マイクロ波の入力電力（送受信距離や送受信方向）が変化したとしても、効率よく出力電力を得ることができる。
【００２１】
また、複数の整流回路のそれぞれに対して、入力電力、変換効率、及び出力電圧との関係を記憶しておくことで、複数の整流回路のいずれか１つの出力電圧を検出した結果に基づき、整流回路の選択を迅速且つ確実に実行することができる。さらに、複数の整流回路の全ての出力電圧を検出する必要がなくなる。
【００２２】
また、複数の整流回路のそれぞれに対して、予め出力電圧の上限値及び下限値を設定しておくことで、各整流回路の出力電力の検出結果がそれぞれ対応する上限値と下限値との範囲内であるか否かに基いて、同様に整流回路の選択を確実に実行することができる。
【００２３】
また、複数の整流回路のそれぞれの出力電圧の検出結果を比較して、最も検出結果が大きい整流回路を選択するようにしたので、同様に整流回路の選択を確実に実行することができる。
【００２４】
また、起動時に、複数の整流回路の中で最も低い入力電力で変換効率が最大となる整流回路がアンテナに接続されるようにしたので、マイクロ波の入力電力が低くてもレクテナ装置を確実に作動させることができる。
【００２５】
また、出力電圧の検出結果が定格電圧を超えたときに、そのとき切替スイッチで選択されている整流回路よりも、同じ入力電力で変換効率の小さい整流回路がアンテナに接続されるようにしたので、出力電圧が整流回路に実装されているコンデンサやダイオードなどの耐圧を超えることが防止される。
【００２６】
また、複数の整流回路の回路パターンを共通化するようにしたので、変換効率が異なる整流回路をその都度設計する必要がなくなる。その結果、製造コストが抑えられる。
【００２７】
また、回路パターンに、ダイオードの実装数が異なる複数のダイオード実装部を形成するようにしたので、各整流回路の回路パターンにそれぞれに実装されるダイオードの数を変化させるだけで、各整流回路の互いの変換効率を異ならせることができる。その結果、同様に、変換効率が異なる整流回路をその都度設計する必要がなくなり、製造コストが抑えられる。
【００２８】
また、各基板を積層するようにしたので、各基板間の配線長を短くすることができる。これにより、マイクロ波を直流電力に変換する際の損失を抑えることができる。さらに、レクテナ装置の小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１に示すように本発明のレクテナ装置に相当するＲＦＩＤタグ１０は、携帯電子機器やカード（図示せず）等の移動体に組み込まれているものであり、大別して、アンテナ１１と、方向性結合器１２と、整流回路１３と、切替スイッチ１４と、電源安定回路１５と、負荷回路１６と、復調回路１７と、変調回路１８とから構成される。
【００３０】
アンテナ１１は、ＲＦＩＤタグ１０が質問器（図示せず）に近づいたときに、質問器から送信されるマイクロ波を受信する。なお、本実施形態で使用されるマイクロ波の基本周波数は、ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドである２．４５ＧＨｚ帯である。アンテナ１１で受信されたマイクロ波は、方向性結合器１２に入力される。
【００３１】
方向性結合器１２は、アンテナ１１から入力されるマイクロ波の一部（例えば−１０ｄＢ程度）を駆動電源用に整流回路１３に出力し、残りを質問信号として切替スイッチ１４に出力する。整流回路１３は、入力されたマイクロ波を直流電力に変換して出力する。この整流回路１３から出力された直流電力は、電源安定回路１５を経て負荷回路１６に入力される。電源安定回路１５は、整流回路１３から出力される直流電力の電圧変動やノイズを抑制する。
【００３２】
切替スイッチ１４は、方向性結合器１２より入力されるマイクロ波（質問信号）を復調回路１７に向けて出力し、変調回路１８より入力されるマイクロ波（応答信号）を方向性結合器１２に向けて出力する。復調回路１７は、変調されているマイクロ波（質問信号）を復調する。復調された質問信号は、負荷回路１６に入力される。
【００３３】
負荷回路１６は、電源安定化回路１５を経て入力される直流電力を駆動電力として作動する。この負荷回路１６は、質問信号が入力されたら、予め記憶している応答信号を変調回路１８に入力する。変調回路１８は、応答信号をマイクロ波に変調する。変調されたマイクロ波は、切替スイッチ１４、方向性結合器１２を経てアンテナ１１より出力される。
【００３４】
質問器（図示せず）は、ＲＦＩＤタグ１０より送信されるマイクロ波（応答信号）を受信・復調することで、ＲＦＩＤタグ１０が組み込まれた移動体またはこの移動体を所持している人を認識する。
【００３５】
図２に示すように、ＲＦＩＤタグ１０（移動体）と質問器（図示せず）との送受信距離が変化すると、アンテナ１１を介して入力されるマイクロ波の入力電力も変化する。上述したように、送受信距離が近くなるほど入力電力が高くなり、送受信距離が遠くなるほど入力電力が弱くなる。また、図示は省略するが、送受信方向が変化した場合にも入力電力は変化する。ＲＦＩＤタグ１０が移動体に組み込まれている場合には、送受信距離や送受信方向が一定にはならないので、マイクロ波の入力電力も一定にはならない。このため本実施形態では、マイクロ波の入力電力に関わらず、上述の整流回路１３により効率よく出力電力を得る。
【００３６】
図３に示すように、本発明の第１実施形態の整流回路１３は、切替スイッチ２０と、本発明の複数の整流回路に相当する第１〜第３レクテナ基板２１〜２３と、蓄電機能部２４と、出力電圧検出部２５と、スイッチ切替制御部２７とから構成される。
【００３７】
切替スイッチ２０としては、ＣＤＭＡ／ＰＣＳ／ＧＰＳ等のトリプル・モード携帯電話機などに使用されるＳＰ３Ｔ（単極三投）タイプのＧａＡｓＭＭＩＣ（モノリシックマイクロ波集積回路）スイッチなどの高周波スイッチが用いられる。なお、ダイオード、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）などからなる切替スイッチを用いてもよい。切替スイッチ２０は、方向性結合器１２からマイクロ波が入力される入力ポート２８と、第１〜第３出力ポート３０ａ〜３０ｃとを備えている。切替スイッチ２０は、スイッチ切替制御部２７により切替制御され、入力されたマイクロ波を各出力ポート３０ａ〜３０ｃのいずれかより選択的に出力する。
【００３８】
切替スイッチ２０の第１〜第３出力ポート３０ａ〜３０ｃは、第１〜第３レクテナ基板２１〜２３にそれぞれ接続されている。従って、上述の切替スイッチ２０を切り替えることで、マイクロ波が入力されるレクテナ基板を切り替えることができる。なお、切替スイッチ２０は、マイクロ波の電力損失を抑えるため、各レクテナ基板２１〜２３とのインピーダンス整合がとれるように調整されている。
【００３９】
図４に示すように、第１〜第３レクテナ基板２１〜２３はそれぞれ入力されたマイクロ波を直流電力に変換する同一サイズの回路基板であり、下から第３レクテナ基板２３→第２レクテナ基板２２→第１レクテナ基板２１の順に積層されている。なお、各レクテナ基板２１〜２３の積層順序は特に限定はされない。
【００４０】
図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１〜第３レクテナ基板２１〜２３には、それぞれ同一の回路パターン３１が形成されている。回路パターン３１には、マイクロ波入力部３２と、コンデンサ実装部３３と、第１〜第３ダイオード実装部３５ａ〜３５ｃと、ローパスフイルタ（ＬＰＦ）３６と、直流電力出力部３７とがマイクロ波の入力側から順に形成されている。マイクロ波入力部３２は、各レクテナ基板２１〜２３ごとにそれぞれ対応する出力ポート３０ａ〜３０ｃ（図３参照）に接続されている。
【００４１】
コンデンサ実装部３３には、直流（ＤＣ）カット用のコンデンサ３８が実装されている。コンデンサ３８としては、本実施形態ではチップセラミックコンデンサ（１０ｐＦ）が用いられる。このコンデンサ３８は、ダイオード（整流素子）３９により整流された直流電力が切替スイッチ２０側（アンテナ１１側）に出力されるのを防止する。なお、コンデンサ３８としては、入力されたマイクロ波の高調波信号がダイオード３９に効率良く伝送されるように、インピーダンスが充分に低いものを用いることが好ましい。
【００４２】
第１〜第３ダイオード実装部３５ａ〜３５ｃには、マイクロ波を整流して直流に変換するダイオード３９が実装される。本実施形態では、ダイオード３９として、ＵＨＦ帯の高周波検波・ミキサ用のショットキーバリアダイオードが使用される。各ダイオード実装部３５ａ〜３５ｃには、ダイオード３９が１〜３個それぞれ実装される。各レクテナ基板２１〜２３に実装されるダイオード３９は、全て同じ品種であってもよいし、異なる品種が混在されていてもよい。
【００４３】
また、第２ダイオード実装部３５ｂには、ダイオード３９がアノード共通で２個直列接続されたダイオード列４０（図５（Ｂ）参照）を形成するように実装される。同様に第３ダイオード実装部３５ｃには、ダイオード３９がアノード共通で３個直列接続されたダイオード列４１（図５（Ｃ）参照）を形成するように実装される。
【００４４】
また、本実施形態では、各ダイオード実装部３５ａ〜３５ｃに実装されたダイオード３９、及びダイオード列４０，４１のアノード側が、ビア（めっき付きスルーホール）４２を介して接地されるように回路パターン３１が形成されている。ダイオード３９、及びダイオード列４０，４１のカソード側は、マイクロ波入力部３２と直流電力出力部３７との間の線路に接続されている。これにより、アノード・カソード間に電位が生じ、この電位差でダイオード３９がスイッチングして整流が行われる。
【００４５】
第１レクテナ基板２１では、第１ダイオード実装部３５ａのみにダイオード３９が１個実装される（図５（Ａ）参照）。第２レクテナ基板２２では、第２ダイオード実装部３５ｂのみにダイオード３９が２個実装される（図５（Ｂ）参照）。第３レクテナ基板２３では、第３ダイオード実装部３５ｃのみにダイオード３９が３個実装される（図５（Ｃ）参照）。つまり、本実施形態では、各レクテナ基板３５ａ〜３５ｃの回路パターン３１を共通化して、各ダイオード実装部３５ａ〜３５ｃのいずれにダイオード３９を実装するかにより、ダイオード３９の実装数を変えている。
【００４６】
このように、各レクテナ基板３５ａ〜３５ｃのダイオード３９の実装数を変えることで、詳しくは後述するが、マイクロ波を直流電力に変換する変換効率（以下、単に変換効率という）をそれぞれ異ならせることができる（図６（Ａ）参照）。
【００４７】
ＬＰＦ３６は、回路パターン３１のオープンスタブにより形成されている。ＬＰＦ３６は、ダイオード３９（ダイオード列４０，４１）の出力から漏れ出してくる基本周波数の信号や、整流時に生じる高調波成分の信号を遮断して、負荷回路１６に高調波信号が流れることを防止する。ＬＰＦ３６は、ダイオード３９により整流された直流を平滑化する。ＬＰＦ３６で平滑化された直流電力は、直流電力出力部３７より出力される。なお、本実施形態では、各レクテナ基板２１〜２３の回路パターン３１に入力フィルタが設けられていない場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、回路パターン３１に入力フィルタが設けられていてもよい。
【００４８】
図３に示すように、第１レクテナ基板２１は、第１配線４５ａを介して蓄電機能部２４に接続されているとともに、第１配線４５ａから分岐した第１配線４５ｂを介して出力電圧検出部２５に接続されている。第２レクテナ基板２２は、第２配線４６を介して第１配線４５ｂ（蓄電機能部２４及び出力電圧検出部２５）に接続されている。第３レクテナ基板２３は、第３配線４７を介して第１配線４５ａ（蓄電機能部２４及び出力電圧検出部２５）に接続されている。
【００４９】
各レクテナ基板２１〜２３より出力される直流電力は、蓄電機能部２４を経て電源安定回路１５（図１参照）に出力される。蓄電機能部２４は、例えばコンデンサなどで構成されており、切替スイッチ２０の切り替え時に整流回路１３より出力される直流電力の電圧変動を抑える。
【００５０】
次に、マイクロ波の入力電力に応じたレクテナ基板の選択・切替方法について説明を行う。上述したように、各レクテナ基板２１〜２３に実装されているダイオード３９の数はそれぞれ異なっているため、各レクテナ基板２１〜２３の変換効率も異なっている。
【００５１】
例えば図６（Ａ）に示すように、各レクテナ基板２１〜２３の変換効率は、マイクロ波の入力電力に応じて略放物線を描くように変化する。そして、ダイオード３９の実装数が増えるに従い、変換効率のピークの高さが低くなるとともに、ピークの位置が入力電力の値が高くなる方にずれる。第１レクテナ基板２１の変換効率（●印）は、入力電力１０ｍＷ付近がピーク（約６５％）である。第２レクテナ基板２２の変換効率（▲印）は、入力電力５０ｍＷ付近がピーク（約５０％）である。また、第３レクテナ基板２３の変換効率（×印）は、入力電力１００ｍＷ付近がピーク（約４３％）である。
【００５２】
このように、各レクテナ基板２１〜２３は、互いに変換効率のピークとなるマイクロ波の入力電力が異なっている。このため、マイクロ波の入力電力が範囲Ｗ１内のときは、第１レクテナ基板２１の変換効率が最も大きくなり、入力電力が範囲Ｗ２内のときは、第２レクテナ基板２２の変換効率が最も大きくなり、入力電力が範囲Ｗ３内のときは、第３レクテナ基板２３の変換効率が最も大きくなる。従って、マイクロ波の入力電力に応じて、各レクテナ基板２１〜２３の中から変換効率が最大となるものを選択する。
【００５３】
各レクテナ基板２１〜２３の中から変換効率が最大となるものを選択する際には、レクテナ基板から出力される直流電力の電圧検出結果に基づいて選択を行う。ここで、各レクテナ基板２１〜２３の負荷抵抗をＲＬとしたときに、マイクロ波の入力電力ＰｉｎＲＦと、変換効率η（×１００で％）と、直流電力ＰｏｕｔＤＣと、直流電力の電圧（以下、単に出力電圧という）ＶｏｕｔＤＣとの関係は、下記（１）式で表される。
・  η＝ＰｏｕｔＤＣ／ＰｉｎＲＦ＝｛（ＶｏｕｔＤＣ）２  ／ＲＬ｝／ＰｉｎＲＦ
【００５４】
上記（１）式の関係に基づき、変換効率（％）と出力電圧（Ｖ）との関係は、図６（Ａ）の縦軸を「出力電圧（Ｖ）」に置き換えた図６（Ｂ）で示される。
【００５５】
図６（Ｂ）に示すように、各レクテナ基板２１〜２３の出力電圧も、マイクロ波の入力電力に応じて変化する。上述の変換効率と同様に、マイクロ波の入力電力が範囲Ｗ１内のときは、第１レクテナ基板２１の出力電圧が最も高くなり、入力電力が範囲Ｗ２内のときは、第２レクテナ基板２２の出力電圧が最も高くなり、入力電力が範囲Ｗ３内のときは、第３レクテナ基板２３の出力電圧が最も高くなる。
【００５６】
このように、マイクロ波の入力電力と、各レクテナ基板２１〜２３からの出力電圧との関係が表されることで、各レクテナ基板２１〜２３のいずれかの出力電圧を検出することにより、マイクロ波の入力電力を求めることができる。そして、上述の図６（Ａ）で示したようなマイクロ波の入力電力と、各レクテナ基板２１〜２３の変換効率との関係に基づき、現在のマイクロ波の入力電力で変換効率が最大となるレクテナ基板を選択することができる。本実施形態では、第２レクテナ基板２２から出力される直流電力の電圧検出結果に基づき、マイクロ波の入力電力と、変換効率が最大となるレクテナ基板の選択・切替とを行う。
【００５７】
図３に示すように、第２レクテナ基板２２の出力電圧は、図示しない電圧検出回路（Ａ／Ｄ回路など）を搭載した出力電圧検出部２５により検出される。この出力電圧検出部２５は、蓄電機能部２４と並列に接続されているので、各レクテナ基板２１〜２３の出力電圧を検出することができる。マイクロ波の入力により整流回路１３が作動したときに、切替スイッチ２０を第２レクテナ基板２２に切り替えることで、第２レクテナ基板２２から直流電力が出力される。このときに、出力電圧検出部２５は、第２レクテナ基板２２の出力電圧を検出して、この出力電圧検出結果をスイッチ切替制御部２７に入力する。
【００５８】
スイッチ切替制御部２７は、例えばＣＰＵやコンパレータなどが用いられる。スイッチ切替制御部２７は、入力された出力電圧検出結果と予め記憶されているデータテーブル５０とを照合（比較）する。
【００５９】
図７に示すように、データテーブル５０は、各レクテナ基板２１〜２３のそれぞれに対して、マイクロ波の「入力電力」と「変換効率」と「出力電圧」との関係を表すものであり、例えば上述の図６（Ａ），（Ｂ）に基づき作成される。なお、この図中では、「入力電力」は代表的な５つの入力電力（１．０ｍＷ、１０．０ｍＷ、３０．０ｍＷ、１００ｍＷ、２００ｍＷ）しか記憶されていないが、実際には数ｍＷ刻みで入力電力が記憶されていてもよい。
【００６０】
スイッチ切替制御部２７は、出力電圧検出部２５による電圧検出結果とデータテーブル５０とに基づき、現在のマイクロ波の入力電力を求める。例えば、第２レクテナ基板２２の出力電圧が２．１４Ｖであれば、マイクロ波の入力電力は３０ｍＷとなる。
【００６１】
次いで、スイッチ切替制御部２７は、求められたマイクロ波の入力電力とデータテーブル５０とに基づき、各レクテナ基板２１〜２３の中から最も変換効率が大きくなるレクテナ基板を選択する。例えば、第２レクテナ基板２２の出力電圧が１．１２Ｖであった場合、入力電力は１０．０ｍＷであるので、入力電力が１０ｍＷのときに変換効率が最大となる第１レクテナ基板２１（６６％）を選択する。これにより、先に説明した図６（Ａ）のように、マイクロ波の入力電力が上述の範囲Ｗ１内であれば第１レクテナ基板２１が選択され、入力電力が範囲Ｗ２内であれば第２レクテナ基板２２が選択され、入力電力が範囲Ｗ３内であれば第３レクテナ基板２３が選択される。
【００６２】
次いで、スイッチ切替制御部２７は、選択されたレクテナ基板に切替スイッチ２０を切り替える。これにより、各レクテナ基板２１〜２３の中から、現在のマイクロ波の入力電力で変換効率が最大となるレクテナ基板を用いてマイクロ波を直流電力に変換することができる。
【００６３】
次に、図８のフローチャートを用いてレクテナ基板の選択・切替処理について説明を行う。アンテナ１１でマイクロ波が受信されて、このアンテナ１１（方向性結合器１２）から入力されたマイクロ波により整流回路１３が作動すると、スイッチ切替制御部２７は切替スイッチ２０を第２レクテナ基板２２に切り替える。これにより、整流回路１３に入力されたマイクロ波は、第２レクテナ基板２２により整流・平滑化されて直流電力に変換される。
【００６４】
第２レクテナ基板２２で変換された直流電力は、第２配線４６、第１配線４５ｂ、第１配線４５ａを介して蓄電機能部２４に入力される。また、これと同時に出力電圧検出部２５により、第２レクテナ基板２２の出力電圧が検出されて、出力電圧検出結果がスイッチ切替制御部２７に入力される。
【００６５】
スイッチ切替制御部２７は、入力された出力電圧検出結果とデータテーブル５０とに基づき、最初にマイクロ波の入力電力を求める。次いで、スイッチ切替制御部２７は、求められたマイクロ波の入力電力とデータテーブル５０とに基づき、マイクロ波の現在の入力電力で変換効率が最大となるレクテナ基板を選択する。
【００６６】
スイッチ切替制御部２７は、「第１レクテナ基板２１」を選択したら切替スイッチ２０を第１レクテナ基板２１に切り替える。また、「第２レクテナ基板２２」を選択したら切替スイッチ２０を第２レクテナ基板２２に切り替えた状態で維持し、「第３レクテナ基板２３」を選択したら切替スイッチ２２を第３レクテナ基板２３に切り替える。これにより、選択されたレクテナ基板によりマイクロ波が直流電力に変換される。変換された直流電力は、蓄電機能部２４を経て電源安定回路１５（負荷回路１６）に出力される。
【００６７】
出力電圧検出部２５は、新たに切り替えられたレクテナ基板の出力電圧を検出して、スイッチ切替制御部２７に入力する。スイッチ切替制御部２７は、出力電圧検出部２５より入力される出力電圧検出結果と、データテーブル５０とに基づき、マイクロ波の入力電力を常時或いは定期的に監視する。そして、スイッチ切替制御部２７は、マイクロ波の入力電力に基づき、必要に応じて上述の手順で新たなレクテナ基板を選択する。これら一連の処理（出力電圧測定、入力電力導出、レクテナ基板選択及びスイッチ切替）は、マイクロ波が受信されなくなるまで繰り返し続行される。
【００６８】
以上のように本実施形態では、各レクテナ基板２１〜２３のいずれか１つ（本実施形態では第２レクテナ基板２２）の出力電圧を検出して、この出力電圧検出結果とデータテーブルとに基づき、現在のマイクロ波の入力電力で変換効率が最大となるレクテナ基板を選択し、選択したレクテナ基板に切替スイッチ２０を切り替えるようにしたので、ＲＦＩＤタグ１０のようなマイクロ波の入力電力（送受信距離や送受信方向）が一定にならない移動体でも、効率よく出力電力を得ることができる。
【００６９】
また、各レクテナ基板２１〜２３のそれぞれに対して、マイクロ波の「入力電力」と「変換効率」と「出力電圧」との関係を表すデータテーブル５０を予め記憶しておくことで、各レクテナ基板２１〜２３のいずれか１つの出力電圧を検出した結果に基づき、現在の入力電力で変換効率が最大となるレクテナ基板を迅速且つ確実に選択することができる。さらに、全ての各レクテナ基板２１〜２３の出力電圧を検出しなくてもよいという利点もある。
【００７０】
また、各レクテナ基板２１〜２３の回路パターン３１を共通化して、各レクテナ基板２１〜２３のそれぞれに実装されるダイオード３９の数（直列接続数）を変化させるだけで、簡単に変換効率の異なるレクテナ基板が得られる。これにより、変換効率が異なるレクテナ基板をその都度設計する必要がなくなる。その結果、製造コストが抑えられる。
【００７１】
また、各レクテナ基板３５ａ〜３５ｃを積層することで、各レクテナ基板を一枚の基板で形成する場合よりも各基板間の配線長を短くすることができる。これにより、マイクロ波を直流電力に変換する際の損失を抑えることができる。さらに、各レクテナ基板３５ａ〜３５ｃを積層することで小型化が可能となる。これにより、ＲＦＩＤタグ１０等の小型の応答器に内蔵可能となる。
【００７２】
なお、上記実施形態では、初めに第２レクテナ基板２２の出力電圧を検出する場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１レクテナ基板２１または第３レクテナ基板２３の出力電圧検出結果と、データテーブル５０とに基づき、現在の入力電力で変換効率が最大となるレクテナ基板を選択するようにしてもよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、各レクテナ基板２１〜２３のそれぞれに対して、マイクロ波の入力電力と変換効率と出力電圧との関係を表すデータテーブル５０を予め記憶しておくようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、マイクロ波の入力電力と変換効率と出力電圧との関係を表す演算式をデータテーブル５０の代わりに記憶しておいてもよい。
【００７４】
次に、図９を用いて本発明の第２実施形態の整流回路６０について説明を行う。この整流回路６０は、基本的には上述の第１実施形態の整流回路１３と同じ構成である。ただし、整流回路６０には、スイッチ切替制御部２７とは異なるスイッチ切替制御部６１が設けられている。なお、以下の説明では、上述の整流回路１３を構成する部品と同じものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
【００７５】
スイッチ切替制御部６１は、各レクテナ基板２１〜２３のそれぞれに対して、同じマイクロ波の入力電力で他のレクテナ基板よりも出力電圧が高くなる出力電圧範囲ＶＮ  ｔｈ（Ｎ＝１〜３）を記憶している。各レクテナ基板２１〜２３の出力電圧範囲ＶＮ  ｔｈは、例えば上述の図６（Ｂ）より求められる。
【００７６】
第１レクテナ基板２１の出力電圧範囲Ｖ１  ｔｈ（図６（Ｂ）参照）は、マイクロ波の入力電力が範囲Ｗ１内であるとき、つまり、第１レクテナ基板２１の変換効率が他のレクテナ基板２２，２３よりも大きくなるときであり、その下限値Ｖ１  ｔｈｍｉｎが負荷回路１６が動作するための最小の値となり、その上限値上限値Ｖ１  ｔｈｍａｘが入力電力の範囲Ｗ１とＷ２との境界の値となる。以下同様に、第２レクテナ基板２２の出力電圧範囲Ｖ２  ｔｈは、その下限値Ｖ２  ｔｈｍｉｎがＶ１  ｔｈｍａｘと同じ値になり、その上限値Ｖ２  ｔｈｍａｘが入力電力の範囲Ｗ２とＷ３との境界となる。また、第３レクテナ基板２３の出力電圧範囲Ｖ３  ｔｈは、その下限値Ｖ３  ｔｈｍｉｎがＶ２  ｔｈｍａｘと同じ値になり、その上限値Ｖ３  ｔｈｍａｘがＲＦＩＤタグ１０の定格電圧となる。
【００７７】
スイッチ切替制御部６１は、切替スイッチ２０が第１レクテナ基板２１に切り替えられているときに、上述の出力電圧検出部２５による第１レクテナ基板２１の出力電圧検出結果Ｖ１  が出力電圧範囲Ｖ１  ｔｈの範囲内であるか否かを判定する。そして、出力電圧範囲Ｖ１  ｔｈの範囲内であると判定されたら、マイクロ波の入力電力は範囲Ｗ１内である。このため、スイッチ切替制御部６１は、第１レクテナ基板２１を変換効率が最大となるレクテナ基板として選択する。
【００７８】
また、出力電圧検出結果Ｖ１  が出力電圧範囲Ｖ１  ｔｈの範囲外（Ｖ１  ＞Ｖ１  ｔｈｍａｘ）であると判定されたら、マイクロ波の入力電力は範囲Ｗ１外である。従って、スイッチ切替制御部６１は、切替スイッチ２０を第２レクテナ基板２２に切り替える。なお、Ｖ１  ＜Ｖ１  ｔｈｍａｘの場合には、負荷回路１６（ＲＦＩＤタグ１０）は動作しないため、切替スイッチ２０の切り替えは行われない。
【００７９】
切替スイッチ２０が第２レクテナ基板２２に切り替えられているときに、この第２レクテナ基板２２の出力電圧検出結果Ｖ２  が出力電圧範囲Ｖ２  ｔｈの範囲内であると判定されたら、マイクロ波の入力電力が範囲Ｗ２範囲内である。このとき、スイッチ切替制御部６１は第２レクテナ基板２２を変換効率が最大となるレクテナ基板として選択する。
【００８０】
また、出力電圧検出結果Ｖ２  が下限値Ｖ２  ｔｈｍｉｎを下回ると判定された場合には、マイクロ波の入力電力が範囲Ｗ２よりも低い値となっている。逆に出力電圧検出結果Ｖ２  が上限値Ｖ２  ｔｈｍａｘを上回ると判定された場合には、マイクロ波の入力電力が範囲Ｗ２よりも高い値となっている。従って、スイッチ切替制御部６１は、出力電圧検出結果Ｖ２  が下限値Ｖ２  ｔｈｍｉｎを下回る場合には、切替スイッチ２０を第１レクテナ基板２１に切り替え、出力電圧検出結果Ｖ２  が上限値Ｖ２  ｔｈｍａｘを上回る場合には、切替スイッチ２０を第３レクテナ基板２３に切り替える。
【００８１】
同様に、切替スイッチ２０が第３レクテナ基板２３に切り替えられているときに、この第３レクテナ基板２３の出力電圧検出結果Ｖ３  が出力電圧範囲Ｖ３  ｔｈの範囲内であると判定されたら、マイクロ波の入力電力が範囲Ｗ３内である。このとき、スイッチ切替制御部６１は第３レクテナ基板２３を変換効率が最大となるレクテナ基板として選択する。
【００８２】
また、出力電圧検出結果Ｖ３  が出力電圧範囲Ｖ３  ｔｈの範囲外（Ｖ３  ＜Ｖ３  ｔｈｍｉｎ）であると判定されたら、マイクロ波の入力電力は範囲Ｗ３外である。従って、スイッチ切替制御部６１は、切替スイッチ２０を第２レクテナ基板２２に切り替える。なお、Ｖ３  ＞Ｖ３  ｔｈｍａｘの場合には、定格電圧を超えてしまうため、整流回路１３の動作は停止される。また、後述するように切替スイッチ２０を第２レクテナ基板２２に切り替えるようにしてもよい（図１３参照）。
【００８３】
このように、各レクテナ基板２１〜２３のそれぞれの出力電圧検出結果Ｖ１  〜Ｖ３  と、出力電圧範囲Ｖ１  ｔｈ〜Ｖ３  ｔｈとに基づいて、各レクテナ基板２１〜２３の中から変換効率が最大となるレクテナ基板を選択することができる。なお、本実施形態では、マイクロ波が入力された時、最初に切替スイッチ２０を第２レクテナ基板２２に切り替える。これにより、１回の電圧検出で変換効率が最大となるレクテナ基板を選択することができる。
【００８４】
次に、図１０のフローチャートを用いて本発明の第２実施形態におけるレクテナ基板の選択・切替処理について説明を行う。アンテナ１１でマイクロ波が受信されて、このアンテナ１１から入力されたマイクロ波により整流回路６０が作動すると、スイッチ切替制御部６１は切替スイッチ２０を第２レクテナ基板２２に切り替える。これにより、上述したように、第２レクテナ基板２２で変換された直流電力の出力電圧Ｖ２  が出力電圧検出部２５より検出されて、出力電圧検出結果Ｖ２  がスイッチ切替制御部６１に入力される。
【００８５】
スイッチ切替制御部６１は、入力された出力電圧検出結果Ｖ２  が出力電圧範囲Ｖ２  ｔｈの範囲内、つまり、Ｖ２  ｔｈｍｉｎ＜Ｖ２  ＜Ｖ２  ｔｈｍａｘを満たすか否かを判定する。そして、出力電圧検出結果Ｖ２  が出力電圧範囲Ｖ２  ｔｈの範囲内にあると判定したら、スイッチ切替制御部６１は第２レクテナ基板２２を現在のマイクロ波の入力電力で変換効率が最大となるレクテナ基板として選択する。スイッチ制御部２７は、切替スイッチ２０を第２レクテナ基板２２に切り替えた状態で維持する。
【００８６】
また、スイッチ切替制御部６１はＶ２  ＜Ｖ２  ｔｈｍｉｎと判定したら、切替スイッチ２０を第１レクテナ基板２１に切り替える。Ｖ２  ＜Ｖ２  ｔｈｍｉｎの場合には、マイクロ波の入力電力は範囲Ｗ１内にあるため、第１レクテナ基板２１の変換効率が最大となる。
【００８７】
逆にスイッチ切替制御部６１がＶ２  ＞Ｖ２  ｔｈｍａｘと判定したら、スイッチ切替制御部２７は、切替スイッチ２０を第３レクテナ基板２３に切り替える。Ｖ２  ＞Ｖ２  ｔｈｍａｘの場合には、マイクロ波の入力電力は範囲Ｗ３内にあるため、第３レクテナ基板２３の変換効率が最大となる。
【００８８】
なお、スイッチ切替制御部６１は、新たに切り替えられたレクテナ基板の出力電圧検出結果が対応する出力電圧範囲内にあるか否かを常時或いは定期的に監視する。そして、出力電圧検出結果が対応する出力電圧範囲外になったとき、上述の手順で新たなレクテナ基板を選択する。これら一連の処理（出力電圧測定、出力電圧範囲内にあるか否かの監視、スイッチ切替）は、マイクロ波が受信されなくなるまで繰り返し続行される。
【００８９】
以上のように本発明の第２実施形態では、各レクテナ基板２１〜２３のそれぞれに対して、予め出力電圧の下限値及び上限値（出力電圧範囲）を設定しておくことで、各レクテナ基板２１〜２３の出力電圧検出結果Ｖ１  〜Ｖ３  が、それぞれ対応する出力電圧範囲Ｖ１  ｔｈ〜Ｖ３  ｔｈの範囲内であるか否かに基づき、現在のマイクロ波の入力電力で変換効率が最大となるレクテナ基板を確実に選択することができる。これにより、上述の第１実施形態と同様に、マイクロ波の入力電力（送受信距離や送受信方向）に関わらず、効率よく出力電力を得ることができる。
【００９０】
また、本実施形態ではマイクロ波が入力された時に、最初に切替スイッチ２０を第２レクテナ基板２２に切り替えるようにしたので、１回の電圧検出で最も変換効率が大きいレクテナ基板を迅速に選択することができる。なお、最も低い或いは高い電圧範囲のレクテナ基板から順次出力電圧を検出して、その出力電圧検出結果が対応する出力電圧範囲内にあるか否かを判定することで、変換効率が最大となるレクテナ基板を選択するようにしてもよい。
【００９１】
次に、図１１を用いて本発明の第３実施形態の整流回路６５について説明を行う。この整流回路６５は、基本的には上述の第１実施形態の整流回路１３と同じ構成である。ただし、整流回路６５には、スイッチ切替制御部２７，６１とは異なるスイッチ切替制御部６６が設けられている。スイッチ切替制御部６６は、各レクテナ基板２１〜２３の出力電圧測定結果を記憶して、最も出力電圧が高いレクテナ基板を選択する。
【００９２】
アンテナ１１で受信されたマイクロ波が整流回路６５に入力されたら、スイッチ切替制御部６６は、切替スイッチ２０を第１レクテナ基板２１→第２レクテナ基板２２→第３レクテナ基板２３に順次切り替える。これにより、各レクテナ基板２１〜２３の出力電圧が出力電圧検出部２５で順次検出される。これらの出力電圧検出結果は、スイッチ切替制御部６６に記憶される。
【００９３】
スイッチ切替制御部６６は、記憶した各レクテナ基板２１〜２３の出力電圧測定結果を比較する。この際に、変換効率が最大となるレクテナ基板は、その出力電圧も最も大きくなる（図６（Ａ），（Ｂ）参照）。従って、スイッチ切替制御部６６は、各レクテナ基板２１〜２３の中から最も出力電圧の高いレクテナ基板を選択し、選択したレクテナ基板に切替スイッチ２０を切り替える。
【００９４】
次に、図１２のフローチャートを用いて本発明の第３実施形態におけるレクテナ基板の選択・切替処理について説明を行う。アンテナ１１でマイクロ波が受信されて、このアンテナから入力されたマイクロ波により整流回路６５が作動すると、スイッチ切替制御部６６は、切替スイッチ２０を第１レクテナ基板２１に切り替える。これにより、第１レクテナ基板２１で変換された直流電力の出力電圧が出力電圧検出部２５より検出される。この出力電圧検出結果は、スイッチ切替制御部６６に記憶される。
【００９５】
次いで、スイッチ切替制御部６６は、切替スイッチ２０を第２レクテナ基板２２に切り替える。同様に第２レクテナ基板２２の出力電圧が検出されて、この出力電圧検出結果がスイッチ切替制御部６６に記憶される。そして、スイッチ切替制御部６６が、切替スイッチ２０を第３レクテナ基板２３に切り替えると、第３レクテナ基板２３の出力電圧検出結果がスイッチ切替制御部６６に記憶される。
【００９６】
スイッチ切替制御部６６は、各レクテナ基板２１〜２３の出力電圧測定結果を比較して最も出力電圧の高いレクテナ基板を選択し、選択したレクテナ基板に切替スイッチ２０を切り替える。これにより、現在のマイクロ波の入力電力で最も出力電圧の高い、つまり、変換効率が最大となるレクテナ基板に切替スイッチ２０が切り替えられる。
【００９７】
なお、スイッチ切替制御部６６は、定期的に切替スイッチ２０を各レクテナ基板２１〜２３に順次切り替える。これにより、各レクテナ基板２１〜２３の新たな出力電圧測定結果が検出されて、先に記憶されている出力電圧測定結果に上書きされる。そして、スイッチ切替制御部６７は、新たに記憶された出力電圧測定結果に基づき、最も出力電圧の高いレクテナ基板を選択する。これら一連の処理（各レクテナ基板の出力電圧測定・比較、スイッチ切替）は、マイクロ波が受信されなくなるまで繰り返し続行される。
【００９８】
以上のように、本発明の第３実施形態では、各レクテナ基板２１〜２３の出力電圧測定結果を比較して、各レクテナ基板２１〜２３の中から最も出力電圧の高いレクテナ基板を選択することで、現在のマイクロ波の入力電力で変換効率が最大となるレクテナ基板を選択することができる。これにより、上述の第１実施形態と同様に、マイクロ波の入力電力（送受信距離や送受信方向）に関わらず、効率よく出力電力を得ることができる。なお、この場合には、逐次各レクテナ基板２１〜２３の出力電圧を検出する必要があるため、本発明の第１及び第２実施形態、より好ましくは第１実施形態を適用することが好ましい。
【００９９】
なお、上記第１〜第３実施形態では、マイクロ波が入力される時（アンテナ１１でマイクロ波を受信した時）に、切替スイッチ２０が第１〜第３レクテナ基板２１〜２３のいずれに切り替えられているかは特に限定はされていない。このため、最初に受信したマイクロ波の入力電力が低かった場合に、切替スイッチ２０が第２、第３レクテナ基板２２，２３に切り替えられていると、負荷回路１６の動作に必要な直流電力が得られず、ＲＦＩＤタグ１０自体が動作しないおそれがある。そこで、マイクロ波が入力されたときに、各レクテナ基板２１〜２３の中で最も低い入力電力で変換効率が最大となる第１レクテナ基板２１（図６（Ａ）参照）に切替スイッチ２０が切り替えられるように初期設定する。
【０１００】
この初期設定の方法の一例としては、上記第１〜第３実施形態において、負荷回路１６が作動してマイクロ波（応答信号）が出力されたら、スイッチ切替制御部２７，６１，６６は、ＲＦＩＤタグ１０の処理がクローズされる前に切替スイッチ２０を第１レクテナ基板２１に切り替える。これにより、マイクロ波が入力されたときに、切替スイッチ２０は第１レクテナ基板２１に切り替えられている。
【０１０１】
以上のようにマイクロ波が入力された時（起動時）に、最も低い入力電力で変換効率が最大となるレクテナ基板に切替スイッチが切り替えられているように初期設定することで、マイクロ波の入力電力が低くても負荷回路１６（ＲＦＩＤタグ１０）を確実に動作させることができる。
【０１０２】
なお、上記第１〜第３実施形態において、直流電力の出力電圧が高くなり過ぎると、レクテナ基板に実装されているコンデンサ３８やダイオード３９（図５（Ａ）〜（Ｃ）参照）の耐圧が問題となるおそれがある。このため、各スイッチ切替制御部２７，６１，６６は、第３レクテナ基板２３の出力電圧の上限値Ｖ３  ｔｈｍａｘ、つまり、ＲＦＩＤタグ１０の定格電圧を記憶している。
【０１０３】
図１３に示すように、出力電圧検出部２５は、マイクロ波が受信されて切替スイッチ２０が第３レクテナ基板２３に切り替えられたら、この第３レクテナ基板２３の出力電圧を常時検出して、出力電圧検出結果をスイッチ切替制御部２７，６１，６６に入力する。そして、スイッチ切替制御部２７，６１，６６は、出力電圧検出結果が定格電圧を超えたら、現在のマイクロ波の入力電力で第３レクテナ基板２３よりも変換効率の小さい第２レクテナ基板２２に切替スイッチ２０を切り替える。
【０１０４】
以上のように、第３レクテナ基板２３の出力電圧が定格電圧を超えたときに、切替スイッチ２０を変換効率の小さいレクテナ基板に切り替えるようにしたので、出力電圧がコンデンサやダイオードの耐圧を超えることが防止される。
【０１０５】
なお、上記第１実施形態（第２及び第３実施形態も同様）では、第２レクテナ基板２２が第１配線４５ｂを介して出力電圧検出部２５に接続されるとともに、第３レクテナ基板２３が第１配線４５ａ，４５ｂを介して出力電圧検出部２５に接続されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０６】
そこで、図１４に示す整流回路７０のように、第２レクテナ基板２２が第２配線７１ａを介して第１配線４５ａ（蓄電機能部２４）に接続されるとともに、第２配線７１ａから分岐した第２配線７１ｂを介して出力電圧検出部２５に接続されていてもよい。同様に、第３レクテナ基板２３が第３配線７２ａを介して第１配線４５ａ（蓄電機能部２４）に接続されるとともに、第３配線７２ｂを介して出力電圧検出部２５に接続されていてもよい。この場合にも、上述の整流回路１３と同様に各レクテナ基板２１〜２３の出力電圧を出力電圧検出部２５で検出することができる。
【０１０７】
また、上述の整流回路７０の別の実施形態として、例えば図１５に示す整流回路７５のように、切替スイッチ２０とは異なる切替スイッチ７６が設けられていてもよい。この切替スイッチ７６は、互いに並列に接続され且つ個々にＯＮ・ＯＦＦ可能なＳＰＳＴタイプの３つの第１〜第３スイッチ部７６ａ〜７６ｃを備えている。
【０１０８】
第１〜第３スイッチ部７６ａ〜７６ｃは第１〜第３レクテナ基板２１〜２３にそれぞれ接続されている。そして、各スイッチ部７６ａ〜７６ｃを個々にＯＮ・ＯＦＦすることで、上述の切替スイッチ２０と同様に、各レクテナ基板２１〜２３のいずれかに選択的にマイクロ波を入力することができる。さらに、必要に応じて各レクテナ基板２１〜２３のいずれか２つまたは全てにマイクロ波を入力することができる。
【０１０９】
また、上述の各整流回路部では、各レクテナ基板２１〜２３のマイクロ波入力側に切替スイッチ２０が一つ設けられているだけであったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図１６に示す整流回路７８のように、各レクテナ基板２１〜２３の直流電力出力側にも切替スイッチ７９が設けられていてもよい。
【０１１０】
切替スイッチ７９は、各レクテナ基板２１〜２３より出力される直流電力が入力される第１〜第３入力ポート８０ａ〜８０ｃと、出力ポート８１とを備えている。また、この切替スイッチ７９には、蓄電機能部２４と同様の機能を有する蓄電機能部８２が一体化されている。
【０１１１】
第１〜第３入力ポート８０ａ〜８０ｃには、第１〜第３配線８３，８４ａ，８５を介して第１〜第３レクテナ基板２１〜２３がそれぞれ接続されている。なお、整流回路７８では、第２レクテナ基板２２のみが第２配線８４ａから分岐した第２配線８４ｂを介して出力電圧検出部２５に接続されている。
【０１１２】
スイッチ切替制御部２７は、両切替スイッチ２０，７９を連動して切り替える。例えば、切替スイッチ２０を第１レクテナ基板２１に切り替えるのと同時に、切替スイッチ７９も第１レクテナ基板２１に切り替える。同様にして、切替スイッチ２０が第２，第３レクテナ基板２２，２３に切り替えられたら、切替スイッチ７９が第２，第３レクテナ基板２２，２３に切り替えられる。従って、整流回路１３と同様に、各レクテナ基板２１〜２３のいずれかを方向性結合器１２（アンテナ１１）及び電源安定回路１５（負荷回路１６）に選択的に接続することができる。
【０１１３】
また、上述の整流回路７８では、第２レクテナ基板２２のみが出力電圧検出部２５に接続されている。このため、第１及び第３レクテナ基板２１，２３の出力電圧の検出ができないので、整流回路７８を第２及び第３実施形態に用いることができない。そこで、例えば図１７に示す整流回路８７のように、各レクテナ基板２１〜２３の全ての出力電圧が検出できるようにしてもよい。なお、整流回路７８を第１実施形態に用いる場合には、スイッチ切替制御部２７は、一定時間間隔で切替スイッチ２０を第２レクテナ基板２２に切り替えて、上述の一連の処理（出力電圧測定、入力電力導出、レクテナ基板選択及びスイッチ切替）を行う。
【０１１４】
整流回路８７は、基本的には整流回路７８と同じ構成である。ただし、整流回路８７では、第１レクテナ基板２１と第１入力ポート８０ａとが第１配線８８ａを介して接続されるとともに、第３レクテナ基板２３と第３入力ポート８０ｃとが第３配線８９ａを介して接続されている。そして、第１レクテナ基板２１は、第１配線８８ａから分岐した第１配線８８ｂを介して出力電圧検出部２５に接続され、第３レクテナ基板２３は、第３配線８９ａから分岐した第３配線８９ｂを介して出力電圧検出部２５に接続されている。これにより、各レクテナ基板２１〜２３の出力電圧を出力電圧検出部２５で検出できるため、整流回路８７を上記第１〜第３実施形態に用いることができる。
【０１１５】
また、整流回路８７の別の実施形態として、例えば図１８に示す整流回路９１のように、切替スイッチ２０の代わりに上述の切替スイッチ７６が設けられるとともに、切替スイッチ７９の代わりに切替スイッチ９２が設けられていてもよい。
【０１１６】
切替スイッチ９２は、蓄電機能部８２が一体化されている以外は、切替スイッチ７６と基本的に同じものである。切替スイッチ９２は、第１配線８９ａを介して第１レクテナ基板２１に接続される第１スイッチ部９２ａと、第２配線８４ａを介して第２レクテナ基板２２に接続される第２スイッチ部９２ｂと、第３配線８９ａを介して第３レクテナ基板２３に接続される第３スイッチ部９２ｃとから構成される。
【０１１７】
スイッチ切替制御部２７は、切替スイッチ７６の各スイッチ部７６ａ〜７６ｃと、切替スイッチ９２の各スイッチ部９２ａ〜９２ｃとを連動してＯＮ・ＯＦＦさせる。これにより、各レクテナ基板２１〜２３のいずれかを方向性結合器１２（アンテナ１１）及び電源安定回路１５（負荷回路１６）に選択的に接続することができる。また、必要に応じて各レクテナ基板２１〜２３のいずれか２つまたは全てを同時に方向性結合器１２及び電源安定回路１５に接続することができる。
【０１１８】
なお、上記実施形態では、各整流回路に３つのレクテナ基板（第１〜第３レクテナ基板２１〜２３）が設けられている場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、整流回路に２つ或いは４つ以上のレクテナ基板が設けられていても良い。この場合には、回路パターン３１にレクテナ基板の数に応じたダイオード実装部を形成する。
【０１１９】
なお、上記実施形態では、現在の入力電力で変換効率が最大となるレクテナ基板を選択するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、予め設定されている所望の変換効率に一致する或いは近いレクテナ基板を選択するようにしてもよい。
【０１２０】
また、上記実施形態では、本発明のレクテナ装置としてＲＦＩＤタグ１０を例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、マイクロ波等のマイクロ波を受信して直流電力に変換する各種レクテナ装置に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】ＲＦＩＤタグの電気的構成を示したブロック図である。
【図２】ＲＦＩＤタグと質問器と間の送受信距離と、マイクロ波の入力電力との関係の一例を表したグラフである。
【図３】第１実施形態の整流回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】積層された第１〜第３レクテナ基板を示す外観斜視図である。
【図５】（Ａ）は第１レクテナ基板の上面図、（Ｂ）は第２レクテナ基板の上面図、（Ｃ）は第３レクテナ基板の上面図である。
【図６】（Ａ）はマイクロ波の入力電力と変換効率との関係の一例を表すグラフであり、（Ｂ）はマイクロ波の入力電力と出力電圧との関係の一例を表すグラフである。
【図７】データテーブルの一例を説明するための表である。
【図８】第１実施形態におけるレクテナ基板選択・切替処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】第２実施形態の整流回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】第２実施形態におけるレクテナ基板選択・切替処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】第３実施形態の整流回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図１２】第３実施形態におけるレクテナ基板選択・切替処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】出力電圧がコンデンサやダイオードの耐圧を超えることを防止可能な整流回路によるレクテナ基板選択・切替処理を説明するためのフローチャートである。
【図１４】各レクテナ基板と出力電圧検出部との接続が異なる他の実施形態の整流回路のブロック図である。
【図１５】異なる切替スイッチが設けられた他の実施形態の整流回路のブロック図である。
【図１６】２つの切替スイッチが設けられた他の実施形態の整流回路のブロック図である。
【図１７】図１６の整流回路とは、各レクテナ基板と切替スイッチとの接続が異なる他の実施形態の整流回路のブロック図である。
【図１８】図１７の整流回路とは異なる切替スイッチが設けられている他の実施形態の整流回路のブロック図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１０  ＲＦＩＤタグ
１１  アンテナ
１３，６０，６５，７０，７５，７８，８７，９１  整流回路
２０，７６，７９，９２  切替スイッチ
２１  第１レクテナ基板
２２  第２レクテナ基板
２３  第３レクテナ基板
２４  蓄電機能部
２５  出力電圧検出部
２７，６１，６６  スイッチ切替制御部
３１  回路パターン
３５ａ〜３５ｃ  第１〜第３ダイオード実装部
３９  ダイオード
５０  データテーブル
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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