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JP2008199857A - Rectenna equipment - Google Patents

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JP2008199857A
JP2008199857A JP2007035252A JP2007035252A JP2008199857A JP 2008199857 A JP2008199857 A JP 2008199857A JP 2007035252 A JP2007035252 A JP 2007035252A JP 2007035252 A JP2007035252 A JP 2007035252A JP 2008199857 A JP2008199857 A JP 2008199857A
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JP
Japan
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rectenna
output voltage
substrate
switch
power
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007035252A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuya Takada
拓也 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
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Abstract

【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
Output power is efficiently obtained even when incorporated in a moving body.
When a microwave is received by an antenna, a switch change control unit switches the changeover switch to a second rectenna substrate. The output voltage of the second rectenna substrate 22 is detected by the output voltage detection unit 25, and the output voltage detection result is input to the switch switching control unit 27. The switch switching control unit 27 obtains microwave input power based on the output voltage detection result and the data table 50. The switch switching control unit 27 selects the rectenna board having the highest conversion efficiency based on the microwave input power and the data table 50, and switches the changeover switch 20 to the selected rectenna board. In particular, when it is built in a mobile body, output power can be obtained efficiently even if the microwave transmission / reception distance changes.
[Selection] Figure 3

Description

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。   The present invention relates to a rectenna device that converts a microwave received by an antenna into DC power by a rectifier circuit.

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。   A rectenna device that converts microwaves received by an antenna into DC power by a rectifier circuit is known (see Patent Document 1). This rectenna device is a space solar satellite (SPS) project that sends power generated by an artificial satellite equipped with a solar panel to the earth by microwaves, and a micro that can be used for remote islands and mountaintops where wired power transmission is difficult. It is expected to be used for wave transmission plans.

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。   In recent years, a rectenna apparatus has also been built in a responder such as an RFID (Radio Frequency Identification) tag (see Patent Document 2). When the RFID tag approaches the interrogator, microwaves are transmitted from the interrogator to the RFID tag. In the RFID tag, the microwave transmitted from the interrogator is converted into drive power by the rectenna device, and thereby the RFID tag is activated. Information stored in advance in the RFID tag is returned to the interrogator as a response signal.

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)。
特開2002−84685号公報 特開2001−86666号公報 特開2003−348773号公報 特開平11−69667号公報
In such a rectenna apparatus, various proposals have been made in order to realize highly efficient and stable power supply. For example, when the input power of a microwave received by an RFID tag decreases, a method is known in which the output on the interrogator side is increased by notifying the interrogator side that the input power has decreased (Patent Document). 3). Moreover, the conversion efficiency (output power) is increased as much as possible by separately incorporating a rectenna device for harmonic conversion that converts harmonics generated when microwaves are converted into DC power into DC power. A method is also known (see Patent Document 4).
JP 2002-84585 A JP 2001-86666 A JP 2003-348773 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-69667

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。   By the way, the conversion efficiency with which the rectenna device converts microwaves into DC power varies according to the input power of the microwaves. The conversion efficiency increases in a specific input power range, and decreases in other input power ranges (see FIG. 6A). For this reason, when the input power of the microwave changes, the output power of the rectenna device may be significantly reduced.

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。   When the rectenna device is built in a moving body such as an RFID tag, the transmission / reception distance of microwaves changes unlike the transmission / reception of microwaves between fixed points such as the SPS described above. When the transmission / reception distance is long, the microwave input power (reception power) is low, and conversely, when the transmission / reception distance is short, the microwave input power is high (see FIG. 2). Even if the transmission / reception distance is short, the input power of the microwave is reduced when the transmission / reception direction is changed. For this reason, if the transmission / reception distance becomes long or the transmission / reception direction changes, the rectenna apparatus may not be able to obtain the power necessary to drive the RFID tag.

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。   Such a problem cannot be solved by the methods described in Patent Documents 3 and 4 above. In the method described in Patent Document 3, when the input power of the microwave is extremely reduced or when the change of the input power is large, the power required to drive the RFID tag cannot be obtained, and the interrogator side There is a possibility that the information notifying that the input power has decreased is not transmitted.

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。   Even if the harmonics are converted into DC power as described in Patent Document 4, the conversion efficiency basically improves only by a few percent (less than 10%). For this reason, when input power falls or fluctuates, there exists a possibility that the electric power required for driving an RFID tag may not be obtained.

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。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rectenna device that can efficiently obtain output power even when incorporated in a mobile object such as an RFID tag.

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。   The present invention includes an antenna that receives microwaves, a plurality of rectifier circuits that convert the microwaves to DC power, a changeover switch that selectively connects any of the plurality of rectifier circuits to the antenna, and the switching A switch switching control unit that controls the operation of the switch; and a voltage detection unit that detects an output voltage of the DC power, wherein the plurality of rectifier circuits have conversion efficiencies of the DC power with respect to the input power by the microwaves. The switch switching control unit selects a rectification circuit that maximizes the conversion efficiency from the plurality of rectification circuits based on the detection result of the output voltage, and the selected rectification circuit The changeover switch is operated so as to be connected to the antenna.

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。   Each of the plurality of rectifier circuits includes a storage unit that stores the relationship between the input power, the conversion efficiency, and the output voltage, and the switch switching control unit includes the input power, the conversion efficiency, It is preferable that the input power corresponding to the detection result is obtained by referring to the relationship between the output voltage and the rectifier circuit that maximizes the conversion efficiency at the obtained input power.

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。   The switch switching control unit compares the detection result with an upper limit value and a lower limit value of the output voltage that are set in advance for each of the plurality of rectifier circuits and have a higher conversion efficiency than other rectifier circuits. When the voltage detection result is within the range between the upper limit value and the lower limit value, the rectifier circuit selected by the changeover switch at that time is selected, and the detection result is the upper limit value, or When the lower limit value is exceeded, it is preferable to select a rectifier circuit in which the upper limit value and the lower limit value range are set high, or a rectifier circuit in which the upper limit value and the lower limit value range are set low.

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。   The switch switching control unit preferably compares the detection results of the plurality of rectifier circuits and selects a rectifier circuit having the largest detection result.

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。   The switch switching control unit preferably operates the selector switch so that a rectifier circuit having the highest conversion efficiency with the lowest input power among the plurality of rectifier circuits is connected to the antenna at the time of startup. .

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。   When the detection result exceeds a rated voltage, the switch switching control unit is connected to the antenna with a rectifier circuit having the same input power and lower conversion efficiency than the rectifier circuit selected by the selector switch at that time. It is preferable to operate the changeover switch so as to operate.

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。   The plurality of rectifier circuits are preferably provided on a plurality of substrates each having the same circuit pattern.

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。   It is preferable that a plurality of diode mounting portions having different numbers of diodes for converting the microwaves into DC power are formed in the circuit pattern.

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。   The diode mounting part is preferably formed so that the diodes are connected in series with the common anode.

前記複数の基板は、積層されていることが好ましい。   The plurality of substrates are preferably stacked.

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。   The present invention selects a rectifier circuit having the maximum conversion efficiency from a plurality of rectifier circuits based on detection results of DC power (output power) output from a plurality of rectifier circuits, and the selected rectifier circuit is used as an antenna. Because it is connected, even when the input power (transmission / reception distance and transmission / reception direction) of the microwave changes, especially when the rectenna device is built in the mobile body, the output power can be obtained efficiently. it can.

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。   Further, by storing the relationship between input power, conversion efficiency, and output voltage for each of the plurality of rectifier circuits, based on the result of detecting any one output voltage of the plurality of rectifier circuits, The selection of the rectifier circuit can be performed quickly and reliably. Furthermore, it is not necessary to detect all output voltages of the plurality of rectifier circuits.

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。   In addition, by setting the upper limit value and the lower limit value of the output voltage in advance for each of the plurality of rectifier circuits, the range of the upper limit value and the lower limit value corresponding to the detection result of the output power of each rectifier circuit, respectively. Similarly, the selection of the rectifier circuit can be surely executed based on whether or not it is within.

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。   In addition, since the detection results of the output voltages of the plurality of rectifier circuits are compared and the rectifier circuit having the largest detection result is selected, the selection of the rectifier circuit can be executed in a similar manner.

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。   In addition, since the rectifier circuit with the highest conversion efficiency at the lowest input power among the multiple rectifier circuits is connected to the antenna at startup, the rectenna device can be securely connected even when the microwave input power is low. Can be operated.

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。   In addition, when the output voltage detection result exceeds the rated voltage, a rectifier circuit with the same input power and lower conversion efficiency than the rectifier circuit selected by the changeover switch is connected to the antenna. The output voltage is prevented from exceeding the breakdown voltage of a capacitor or a diode mounted on the rectifier circuit.

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。   Further, since the circuit patterns of the plurality of rectifier circuits are made common, it is not necessary to design rectifier circuits having different conversion efficiencies each time. As a result, the manufacturing cost can be reduced.

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。   In addition, since a plurality of diode mounting portions having different numbers of mounted diodes are formed in the circuit pattern, the number of diodes mounted in each circuit pattern of each rectifier circuit can be changed by simply changing the number of diodes mounted on each rectifier circuit. Mutual conversion efficiency can be made different. As a result, similarly, it is not necessary to design rectifier circuits with different conversion efficiencies each time, and the manufacturing cost can be reduced.

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。   Further, since the substrates are stacked, the wiring length between the substrates can be shortened. Thereby, the loss at the time of converting a microwave into direct-current power can be suppressed. Further, the rectenna device can be downsized.

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。   As shown in FIG. 1, an RFID tag 10 corresponding to the rectenna device of the present invention is incorporated in a mobile body such as a portable electronic device or a card (not shown), and is roughly divided into an antenna 11 and a direction. The coupler 12, the rectifier circuit 13, the changeover switch 14, the power supply stabilization circuit 15, the load circuit 16, the demodulation circuit 17, and the modulation circuit 18.

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。   The antenna 11 receives the microwave transmitted from the interrogator when the RFID tag 10 approaches the interrogator (not shown). Note that the fundamental frequency of the microwave used in the present embodiment is the 2.45 GHz band that is an ISM (Industry Science Medical) band. The microwave received by the antenna 11 is input to the directional coupler 12.

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。   The directional coupler 12 outputs a part of the microwave (for example, about −10 dB) input from the antenna 11 to the rectifier circuit 13 for driving power, and outputs the rest to the changeover switch 14 as a question signal. The rectifier circuit 13 converts the input microwave into DC power and outputs it. The DC power output from the rectifier circuit 13 is input to the load circuit 16 through the power supply stabilization circuit 15. The power supply stabilization circuit 15 suppresses voltage fluctuation and noise of the DC power output from the rectifier circuit 13.

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。   The changeover switch 14 outputs the microwave (question signal) input from the directional coupler 12 toward the demodulation circuit 17 and the microwave (response signal) input from the modulation circuit 18 to the directional coupler 12. Output toward. The demodulation circuit 17 demodulates the modulated microwave (question signal). The demodulated interrogation signal is input to the load circuit 16.

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。   The load circuit 16 operates using DC power input through the power supply stabilization circuit 15 as drive power. When an interrogation signal is input, the load circuit 16 inputs a response signal stored in advance to the modulation circuit 18. The modulation circuit 18 modulates the response signal into a microwave. The modulated microwave is output from the antenna 11 via the changeover switch 14 and the directional coupler 12.

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。   The interrogator (not shown) receives the microwave (response signal) transmitted from the RFID tag 10 and demodulates the mobile object in which the RFID tag 10 is incorporated or a person who owns this mobile object. recognize.

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。   As shown in FIG. 2, when the transmission / reception distance between the RFID tag 10 (moving body) and the interrogator (not shown) changes, the input power of the microwave input through the antenna 11 also changes. As described above, the input power increases as the transmission / reception distance decreases, and the input power decreases as the transmission / reception distance increases. Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, input power changes also when a transmission / reception direction changes. When the RFID tag 10 is incorporated in a moving body, the transmission / reception distance and the transmission / reception direction are not constant, so that the microwave input power is not constant. For this reason, in this embodiment, output power is efficiently obtained by the above-described rectifier circuit 13 regardless of microwave input power.

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。   As shown in FIG. 3, the rectifier circuit 13 according to the first embodiment of the present invention includes a changeover switch 20, first to third rectenna substrates 21 to 23 corresponding to a plurality of rectifier circuits of the present invention, and a power storage function unit. 24, an output voltage detection unit 25, and a switch switching control unit 27.

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。   As the changeover switch 20, a high-frequency switch such as an SP3T (single pole three throw) type GaAs MMIC (monolithic microwave integrated circuit) switch used for a triple mode mobile phone such as CDMA / PCS / GPS is used. A changeover switch including a diode, a field effect transistor (FET), a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), or the like may be used. The changeover switch 20 includes an input port 28 to which a microwave is input from the directional coupler 12 and first to third output ports 30a to 30c. The changeover switch 20 is switch-controlled by the switch changeover control unit 27 and selectively outputs the input microwave from any one of the output ports 30a to 30c.

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。   The first to third output ports 30a to 30c of the changeover switch 20 are connected to the first to third rectenna boards 21 to 23, respectively. Therefore, the rectenna substrate to which the microwave is input can be switched by switching the switch 20 described above. The changeover switch 20 is adjusted so that impedance matching with the rectenna substrates 21 to 23 can be achieved in order to suppress microwave power loss.

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。   As shown in FIG. 4, the first to third rectenna boards 21 to 23 are circuit boards of the same size that convert input microwaves into DC power, and the third rectenna board 23 → second rectenna board from below. The layers 22 are stacked in the order of the first rectenna substrate 21. Note that the order of stacking the rectenna substrates 21 to 23 is not particularly limited.

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。   As shown in FIGS. 5A to 5C, the same circuit pattern 31 is formed on each of the first to third rectenna substrates 21 to 23. The circuit pattern 31 includes a microwave input unit 32, a capacitor mounting unit 33, first to third diode mounting units 35 a to 35 c, a low-pass filter (LPF) 36, and a DC power output unit 37. They are formed in order from the input side. The microwave input unit 32 is connected to output ports 30a to 30c (see FIG. 3) corresponding to the rectenna substrates 21 to 23, respectively.

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。   The capacitor mounting portion 33 is mounted with a direct current (DC) cut capacitor 38. In this embodiment, a chip ceramic capacitor (10 pF) is used as the capacitor 38. The capacitor 38 prevents the DC power rectified by the diode (rectifier element) 39 from being output to the changeover switch 20 side (antenna 11 side). The capacitor 38 preferably has a sufficiently low impedance so that the input microwave harmonic signal is efficiently transmitted to the diode 39.

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。   A diode 39 that rectifies microwaves and converts them into direct current is mounted on the first to third diode mounting portions 35a to 35c. In the present embodiment, a UHF band high-frequency detection / mixing Schottky barrier diode is used as the diode 39. One to three diodes 39 are mounted on each of the diode mounting portions 35a to 35c. The diodes 39 mounted on the rectenna substrates 21 to 23 may all be the same type, or different types may be mixed.

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。   The second diode mounting portion 35b is mounted so as to form a diode row 40 (see FIG. 5B) in which two diodes 39 are connected in series with a common anode. Similarly, the third diode mounting portion 35c is mounted so as to form a diode row 41 (see FIG. 5C) in which three diodes 39 are connected in series with a common anode.

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。   Further, in the present embodiment, the circuit pattern 31 so that the diode 39 mounted on each of the diode mounting portions 35a to 35c and the anode side of the diode arrays 40 and 41 are grounded via the via (plated through hole) 42. Is formed. The cathode side of the diode 39 and the diode arrays 40 and 41 is connected to a line between the microwave input unit 32 and the DC power output unit 37. As a result, a potential is generated between the anode and the cathode, and the diode 39 is switched by this potential difference to perform rectification.

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。   In the first rectenna substrate 21, one diode 39 is mounted only on the first diode mounting portion 35a (see FIG. 5A). In the second rectenna substrate 22, two diodes 39 are mounted only on the second diode mounting portion 35b (see FIG. 5B). In the third rectenna substrate 23, three diodes 39 are mounted only on the third diode mounting portion 35c (see FIG. 5C). That is, in this embodiment, the circuit pattern 31 of each rectenna board | substrate 35a-35c is made common, and the mounting number of the diode 39 is changed by which of each diode mounting part 35a-35c mounts the diode 39. FIG.

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)。   In this way, by changing the number of diodes 39 mounted on each of the rectenna boards 35a to 35c, as will be described in detail later, the conversion efficiency for converting microwaves to DC power (hereinafter simply referred to as conversion efficiency) is varied. (See FIG. 6A).

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。   The LPF 36 is formed by an open stub of the circuit pattern 31. The LPF 36 blocks the fundamental frequency signal leaking from the output of the diode 39 (diode arrays 40 and 41) and the harmonic component signal generated during rectification to prevent the harmonic signal from flowing into the load circuit 16. To do. The LPF 36 smoothes the direct current rectified by the diode 39. The DC power smoothed by the LPF 36 is output from the DC power output unit 37. In the present embodiment, the case where the input filter is not provided in the circuit pattern 31 of each rectenna substrate 21 to 23 has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the circuit An input filter may be provided in the pattern 31.

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。   As shown in FIG. 3, the first rectenna substrate 21 is connected to the power storage function unit 24 via the first wiring 45a, and the output voltage detection unit via the first wiring 45b branched from the first wiring 45a. 25. The second rectenna substrate 22 is connected to the first wiring 45 b (the power storage function unit 24 and the output voltage detection unit 25) via the second wiring 46. The third rectenna substrate 23 is connected to the first wiring 45 a (the power storage function unit 24 and the output voltage detection unit 25) via the third wiring 47.

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。   The DC power output from each of the rectenna substrates 21 to 23 is output to the power supply stabilization circuit 15 (see FIG. 1) via the power storage function unit 24. The power storage function unit 24 includes, for example, a capacitor, and suppresses voltage fluctuations of the DC power output from the rectifier circuit 13 when the changeover switch 20 is switched.

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。   Next, a method for selecting / switching the rectenna substrate according to the input power of the microwave will be described. As described above, since the number of diodes 39 mounted on each rectenna substrate 21 to 23 is different, the conversion efficiency of each rectenna substrate 21 to 23 is also different.

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。   For example, as shown in FIG. 6A, the conversion efficiency of each rectenna substrate 21 to 23 changes so as to draw a substantially parabola according to the input power of the microwave. As the number of mounted diodes 39 increases, the peak height of the conversion efficiency decreases and the peak position shifts toward the higher input power value. The conversion efficiency (marked with ●) of the first rectenna substrate 21 has a peak (about 65%) around an input power of 10 mW. The conversion efficiency (▲) of the second rectenna substrate 22 has a peak (about 50%) around the input power of 50 mW. Further, the conversion efficiency (x mark) of the third rectenna substrate 23 has a peak (about 43%) around the input power of 100 mW.

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。   In this way, the rectenna substrates 21 to 23 have different microwave input powers at which the conversion efficiency peaks. Therefore, when the microwave input power is within the range W1, the conversion efficiency of the first rectenna substrate 21 is the highest, and when the input power is within the range W2, the conversion efficiency of the second rectenna substrate 22 is the highest. Thus, when the input power is within the range W3, the conversion efficiency of the third rectenna substrate 23 is the highest. Therefore, the one having the maximum conversion efficiency is selected from the rectenna substrates 21 to 23 in accordance with the input power of the microwave.

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)/RL}/PinRF
When selecting the one having the maximum conversion efficiency from among the rectenna substrates 21 to 23, the selection is performed based on the voltage detection result of the DC power output from the rectenna substrate. Here, when the load resistance of each of the rectenna substrates 21 to 23 is RL, the microwave input power PinRF, the conversion efficiency η (× 100%), the DC power PoutDC, and the DC power voltage (hereinafter, The relationship with VoutDC (simply called output voltage) is expressed by the following equation (1).
Η = PoutDC / PinRF = {(VoutDC) 2 / RL} / PinRF

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。   Based on the relationship of the above equation (1), the relationship between the conversion efficiency (%) and the output voltage (V) is shown in FIG. 6B in which the vertical axis in FIG. 6A is replaced with “output voltage (V)”. Indicated by

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。   As shown in FIG. 6B, the output voltage of each rectenna substrate 21 to 23 also changes according to the microwave input power. Similar to the above-described conversion efficiency, when the microwave input power is within the range W1, the output voltage of the first rectenna substrate 21 is the highest, and when the input power is within the range W2, the second rectenna substrate 22 When the output voltage is the highest and the input power is within the range W3, the output voltage of the third rectenna substrate 23 is the highest.

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。   As described above, the relationship between the input power of the microwave and the output voltage from each rectenna substrate 21 to 23 is expressed, and by detecting the output voltage of each rectenna substrate 21 to 23, the micro voltage is detected. Wave input power can be determined. Then, based on the relationship between the microwave input power as shown in FIG. 6A and the conversion efficiency of each of the rectenna substrates 21 to 23, the conversion efficiency is maximized with the current microwave input power. A rectenna substrate can be selected. In this embodiment, based on the voltage detection result of the DC power output from the second rectenna substrate 22, the microwave input power and the selection / switching of the rectenna substrate that maximizes the conversion efficiency are performed.

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。   As shown in FIG. 3, the output voltage of the second rectenna substrate 22 is detected by an output voltage detection unit 25 equipped with a voltage detection circuit (A / D circuit or the like) not shown. Since the output voltage detection unit 25 is connected in parallel with the power storage function unit 24, the output voltage of each rectenna substrate 21 to 23 can be detected. When the rectifier circuit 13 is activated by the microwave input, the changeover switch 20 is switched to the second rectenna substrate 22 to output DC power from the second rectenna substrate 22. At this time, the output voltage detection unit 25 detects the output voltage of the second rectenna substrate 22 and inputs the output voltage detection result to the switch switching control unit 27.

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。   As the switch switching control unit 27, for example, a CPU or a comparator is used. The switch switching control unit 27 collates (compares) the input output voltage detection result with the data table 50 stored in advance.

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。   As shown in FIG. 7, the data table 50 represents the relationship between the microwave “input power”, “conversion efficiency”, and “output voltage” for each of the rectenna substrates 21 to 23. For example, it is created based on the above-described FIGS. In this figure, only five typical input powers (1.0 mW, 10.0 mW, 30.0 mW, 100 mW, and 200 mW) are stored as “input power”, but in actuality, every few mW. Input power may be stored.

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。   The switch switching control unit 27 obtains the current microwave input power based on the voltage detection result by the output voltage detection unit 25 and the data table 50. For example, if the output voltage of the second rectenna substrate 22 is 2.14 V, the microwave input power is 30 mW.

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。   Next, the switch switching control unit 27 selects a rectenna substrate having the highest conversion efficiency from the rectenna substrates 21 to 23 based on the obtained microwave input power and the data table 50. For example, when the output voltage of the second rectenna substrate 22 is 1.12 V, the input power is 10.0 mW. Therefore, the first rectenna substrate 21 (66%) having the maximum conversion efficiency when the input power is 10 mW. ) Is selected. As a result, as shown in FIG. 6A described above, the first rectenna substrate 21 is selected if the microwave input power is within the above-described range W1, and the second is selected if the input power is within the range W2. If the rectenna substrate 22 is selected and the input power is within the range W3, the third rectenna substrate 23 is selected.

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。   Next, the switch change control unit 27 switches the changeover switch 20 to the selected rectenna board. Thereby, a microwave can be converted into direct-current power using the rectenna board | substrate from which the conversion efficiency becomes the maximum with the input power of the present microwave among each rectenna board | substrates 21-23.

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。   Next, the selection / switching process of the rectenna substrate will be described with reference to the flowchart of FIG. When the microwave is received by the antenna 11 and the rectifier circuit 13 is activated by the microwave input from the antenna 11 (directional coupler 12), the switch switching control unit 27 sets the changeover switch 20 to the second rectenna substrate 22. Switch. Thereby, the microwave input to the rectifier circuit 13 is rectified and smoothed by the second rectenna substrate 22 and converted to DC power.

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。   The DC power converted by the second rectenna substrate 22 is input to the power storage function unit 24 through the second wiring 46, the first wiring 45b, and the first wiring 45a. At the same time, the output voltage detection unit 25 detects the output voltage of the second rectenna substrate 22, and the output voltage detection result is input to the switch switching control unit 27.

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。   The switch switching control unit 27 first obtains microwave input power based on the input output voltage detection result and the data table 50. Next, the switch switching control unit 27 selects a rectenna substrate having the maximum conversion efficiency with the current microwave input power, based on the obtained microwave input power and the data table 50.

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。   When the “first rectenna substrate 21” is selected, the switch switching control unit 27 switches the changeover switch 20 to the first rectenna substrate 21. Further, when the “second rectenna substrate 22” is selected, the changeover switch 20 is maintained in the state of being switched to the second rectenna substrate 22, and when the “third rectenna substrate 23” is selected, the changeover switch 22 is switched to the third rectenna substrate 23. . Thereby, the microwave is converted into DC power by the selected rectenna substrate. The converted DC power is output to the power supply stabilization circuit 15 (load circuit 16) via the power storage function unit 24.

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。   The output voltage detection unit 25 detects the output voltage of the newly switched rectenna board and inputs it to the switch switching control unit 27. The switch switching control unit 27 constantly or periodically monitors the microwave input power based on the output voltage detection result input from the output voltage detection unit 25 and the data table 50. Then, the switch switching control unit 27 selects a new rectenna substrate according to the above-described procedure based on the microwave input power. These series of processes (output voltage measurement, input power derivation, rectenna board selection, and switch switching) are repeated repeatedly until no microwave is received.

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。   As described above, in the present embodiment, the output voltage of any one of the rectenna substrates 21 to 23 (in this embodiment, the second rectenna substrate 22) is detected, and based on the output voltage detection result and the data table. Since the rectenna substrate having the maximum conversion efficiency with the current microwave input power is selected, and the changeover switch 20 is switched to the selected rectenna substrate, the microwave input power (transmission / reception distance) like the RFID tag 10 is selected. The output power can be obtained efficiently even with a mobile object whose transmission / reception direction is not constant.

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。   Further, by storing in advance a data table 50 representing the relationship between the “input power”, “conversion efficiency”, and “output voltage” of the microwave for each of the rectenna substrates 21 to 23, each rectenna. Based on the result of detecting any one of the output voltages of the substrates 21 to 23, the rectenna substrate having the maximum conversion efficiency with the current input power can be selected quickly and reliably. Furthermore, there is an advantage that the output voltages of all the rectenna substrates 21 to 23 need not be detected.

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。   Also, the conversion efficiency can be easily changed by simply changing the number of diodes 39 (the number of series connections) mounted on each of the rectenna substrates 21 to 23 by sharing the circuit pattern 31 of each of the rectenna substrates 21 to 23. A rectenna substrate is obtained. This eliminates the need to design rectenna substrates with different conversion efficiencies each time. As a result, the manufacturing cost can be reduced.

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。   Further, by stacking the rectenna substrates 35a to 35c, the wiring length between the substrates can be made shorter than when each rectenna substrate is formed by a single substrate. Thereby, the loss at the time of converting a microwave into direct-current power can be suppressed. Further, the rectenna substrates 35a to 35c can be stacked to reduce the size. Thereby, it can be incorporated in a small responder such as the RFID tag 10.

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。   In the above embodiment, the case where the output voltage of the second rectenna substrate 22 is first detected has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, based on the output voltage detection result of the first rectenna substrate 21 or the third rectenna substrate 23 and the data table 50, a rectenna substrate having the maximum conversion efficiency with the current input power may be selected.

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。   Moreover, in the said embodiment, although it is made to memorize | store beforehand the data table 50 showing the relationship between the input power of microwave, conversion efficiency, and an output voltage with respect to each of each rectenna board | substrates 21-23, The present invention is not limited to this. For example, an arithmetic expression representing the relationship among microwave input power, conversion efficiency, and output voltage may be stored instead of the data table 50.

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。   Next, the rectifier circuit 60 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The rectifier circuit 60 has basically the same configuration as the rectifier circuit 13 of the first embodiment described above. However, the rectifier circuit 60 is provided with a switch switching control unit 61 different from the switch switching control unit 27. In the following description, the same components as those of the rectifier circuit 13 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

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Vth(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Vthは、例えば上述の図6(B)より求められる。 The switch switching control unit 61 outputs, for each of the rectenna boards 21 to 23, an output voltage range V N th (N = 1 to 3) in which the output voltage is higher than the other rectenna boards with the same microwave input power. Is remembered. The output voltage range V N th of each rectenna substrate 21 to 23 is obtained, for example, from FIG. 6B described above.

第1レクテナ基板21の出力電圧範囲Vth(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Vthmin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Vthmax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Vthは、その下限値VthminがVthmaxと同じ値になり、その上限値Vthmax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Vthは、その下限値VthminがVthmaxと同じ値になり、その上限値VthmaxがRFIDタグ10の定格電圧となる。 The output voltage range V 1 th (see FIG. 6B) of the first rectenna substrate 21 is when the microwave input power is within the range W1, that is, the conversion efficiency of the first rectenna substrate 21 is another rectenna substrate. The lower limit value V 1 thmin is the minimum value for the load circuit 16 to operate, and the upper limit value upper limit value V 1 thmax is the boundary between the input power ranges W1 and W2. It becomes the value of. Similarly, the output voltage range V 2 th of the second rectenna substrate 22 has a lower limit value V 2 thmin that is the same as V 1 thmax, and an upper limit value V 2 thmax of the input power ranges W2 and W3. It becomes a boundary. The output voltage range V 3 th of the third rectenna substrate 23 has a lower limit value V 3 thmin that is the same as V 2 thmax, and an upper limit value V 3 thmax that is the rated voltage of the RFID tag 10.

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Vが出力電圧範囲Vthの範囲内であるか否かを判定する。そして、出力電圧範囲Vth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。 Switch control unit 61, when the changeover switch 20 is switched to the first rectenna substrate 21, the output voltage detection result V 1 is output voltage range V 1 of the first rectenna substrate 21 by the output voltage detection unit 25 of the above It is determined whether it is within the range of th. Then, when it is judged to be within the output voltage range V 1 th, the input power of the microwave is within the range W1. For this reason, the switch switching control unit 61 selects the first rectenna substrate 21 as the rectenna substrate having the maximum conversion efficiency.

また、出力電圧検出結果Vが出力電圧範囲Vthの範囲外(V>Vthmax)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、V<Vthmax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。 Further, if it is determined that the output voltage detection result V 1 is the output voltage range V 1 th range of (V 1> V 1 thmax) , the input power of the microwave is in the range W1 outside. Accordingly, the switch change control unit 61 switches the changeover switch 20 to the second rectenna substrate 22. Note that when V 1 <V 1 thmax, the load circuit 16 (RFID tag 10) does not operate, so the changeover switch 20 is not switched.

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Vが出力電圧範囲Vth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。 When it is determined that the output voltage detection result V 2 of the second rectenna substrate 22 is within the output voltage range V 2 th when the changeover switch 20 is switched to the second rectenna substrate 22, the microwave Input power is within the range W2. At this time, the switch switching control unit 61 selects the second rectenna substrate 22 as the rectenna substrate having the maximum conversion efficiency.

また、出力電圧検出結果Vが下限値Vthmin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Vが上限値Vthmax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Vが下限値Vthmin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Vが上限値Vthmax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。 Further, the output voltage detection result V 2 is the case where it is determined that the lower limit V 2 thmin the input power of the microwave has a value lower than the range W2. When the reversed output voltage detection result V 2 is determined to exceed the upper limit value V 2 thmax has a higher value than the input power range W2 of the microwave. Thus, switch control unit 61, when the output voltage detection result V 2 is less than the lower limit V 2 thmin switches the changeover switch 20 to the first rectenna substrate 21, the output voltage detection result V 2 is the upper limit value V 2 When it exceeds thmax, the changeover switch 20 is switched to the third rectenna substrate 23.

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Vが出力電圧範囲Vth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。 Once Similarly, when the changeover switch 20 is switched to the third rectenna substrate 23, the third output voltage detection result V 3 rectenna substrate 23 is determined to be within the range of the output voltage range V 3 th, The input power of the microwave is within the range W3. At this time, the switch switching control unit 61 selects the third rectenna substrate 23 as the rectenna substrate having the maximum conversion efficiency.

また、出力電圧検出結果Vが出力電圧範囲Vthの範囲外(V<Vthmin)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、V>Vthmax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)。 Further, the output When the voltage detection result V 3 is determined to be the output voltage range V 3 th range of (V 3 <V 3 thmin) , the input power of the microwave is in the range W3 outside. Accordingly, the switch change control unit 61 switches the changeover switch 20 to the second rectenna substrate 22. When V 3 > V 3 thmax, the rated voltage is exceeded and the operation of the rectifier circuit 13 is stopped. Further, as will be described later, the changeover switch 20 may be switched to the second rectenna substrate 22 (see FIG. 13).

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V〜Vと、出力電圧範囲Vth〜Vth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。 Thus, based on the output voltage detection results V 1 to V 3 of the rectenna substrates 21 to 23 and the output voltage ranges V 1 th to V 3 th, conversion efficiency is selected from the rectenna substrates 21 to 23. It is possible to select a rectenna substrate that maximizes. In the present embodiment, when the microwave is input, the changeover switch 20 is first switched to the second rectenna substrate 22. Accordingly, it is possible to select a rectenna substrate that maximizes the conversion efficiency with one voltage detection.

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Vが出力電圧検出部25より検出されて、出力電圧検出結果Vがスイッチ切替制御部61に入力される。 Next, the selection / switching process of the rectenna substrate in the second embodiment of the present invention will be described using the flowchart of FIG. When the microwave is received by the antenna 11 and the rectifier circuit 60 is activated by the microwave input from the antenna 11, the switch switching control unit 61 switches the changeover switch 20 to the second rectenna substrate 22. Accordingly, as described above, the output voltage V 2 of the DC power converted by the second rectenna substrate 22 is detected by the output voltage detection unit 25, and the output voltage detection result V 2 is input to the switch switching control unit 61. The

スイッチ切替制御部61は、入力された出力電圧検出結果Vが出力電圧範囲Vthの範囲内、つまり、Vthmin<V<Vthmaxを満たすか否かを判定する。そして、出力電圧検出結果Vが出力電圧範囲Vth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。 Switch control unit 61 determines, within the range of the output voltage detection result V 2 which is input the output voltage range V 2 th, that is, whether or not satisfy V 2 thmin <V 2 <V 2 thmax. If it is determined that the output voltage detection result V 2 is within the output voltage range V 2 th, the switch switching control unit 61 maximizes the conversion efficiency of the second rectenna substrate 22 with the current microwave input power. Select as rectenna board. The switch control unit 27 maintains the changeover switch 20 in a state where the changeover switch 20 is switched to the second rectenna substrate 22.

また、スイッチ切替制御部61はV<Vthmin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。V<Vthmin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。 Further, when the switch switching control unit 61 determines that V 2 <V 2 thmin, the switch 20 is switched to the first rectenna substrate 21. In the case of V 2 <V 2 thmin, the microwave input power is within the range W1, so that the conversion efficiency of the first rectenna substrate 21 is maximized.

逆にスイッチ切替制御部61がV>Vthmax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。V>Vthmax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。 Conversely, when the switch switching control unit 61 determines that V 2 > V 2 thmax, the switch switching control unit 27 switches the changeover switch 20 to the third rectenna substrate 23. When V 2 > V 2 thmax, the microwave input power is within the range W 3, so that the conversion efficiency of the third rectenna substrate 23 is maximized.

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。
Note that the switch switching control unit 61 constantly or periodically monitors whether or not the output voltage detection result of the newly switched rectenna board is within the corresponding output voltage range. When the output voltage detection result is outside the corresponding output voltage range, a new rectenna substrate is selected by the above-described procedure. A series of these processes (output voltage measurement, monitoring whether the output voltage is within the range, switch switching) is repeated until microwaves are not received.

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V〜Vが、それぞれ対応する出力電圧範囲Vth〜Vth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。 As described above, in the second embodiment of the present invention, by setting the lower limit value and the upper limit value (output voltage range) of the output voltage in advance for each of the rectenna substrates 21 to 23, each rectenna substrate is set. Based on whether the output voltage detection results V 1 to V 3 of 21 to 23 are within the corresponding output voltage ranges V 1 th to V 3 th, the conversion efficiency is the current microwave input power. The largest rectenna substrate can be selected reliably. As a result, similarly to the first embodiment described above, output power can be obtained efficiently regardless of microwave input power (transmission / reception distance and transmission / reception direction).

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。   Further, in the present embodiment, when the microwave is input, the changeover switch 20 is first switched to the second rectenna substrate 22, so that the rectenna substrate having the highest conversion efficiency can be quickly selected by one voltage detection. be able to. It is to be noted that the rectenna having the maximum conversion efficiency is detected by sequentially detecting the output voltage from the rectenna substrate having the lowest or highest voltage range and determining whether or not the output voltage detection result is within the corresponding output voltage range. A substrate may be selected.

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。   Next, the rectifier circuit 65 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The rectifier circuit 65 has basically the same configuration as the rectifier circuit 13 of the first embodiment described above. However, the rectifier circuit 65 is provided with a switch switching control unit 66 different from the switch switching control units 27 and 61. The switch switching control unit 66 stores the output voltage measurement results of the rectenna substrates 21 to 23 and selects the rectenna substrate having the highest output voltage.

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。   When the microwave received by the antenna 11 is input to the rectifier circuit 65, the switch switching control unit 66 sequentially switches the changeover switch 20 from the first rectenna substrate 21 to the second rectenna substrate 22 to the third rectenna substrate 23. Thereby, the output voltage of each rectenna substrate 21 to 23 is sequentially detected by the output voltage detection unit 25. These output voltage detection results are stored in the switch switching control unit 66.

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。   The switch switching control unit 66 compares the stored output voltage measurement results of the rectenna substrates 21 to 23. At this time, the output voltage of the rectenna substrate having the maximum conversion efficiency is the highest (see FIGS. 6A and 6B). Accordingly, the switch switching control unit 66 selects the rectenna board having the highest output voltage from the rectenna boards 21 to 23, and switches the changeover switch 20 to the selected rectenna board.

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。   Next, the selection / switching process of the rectenna substrate according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. When the microwave is received by the antenna 11 and the rectifier circuit 65 is activated by the microwave input from the antenna, the switch switching control unit 66 switches the switch 20 to the first rectenna substrate 21. As a result, the output voltage of the DC power converted by the first rectenna substrate 21 is detected by the output voltage detector 25. This output voltage detection result is stored in the switch switching control unit 66.

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。   Next, the switch change control unit 66 switches the changeover switch 20 to the second rectenna substrate 22. Similarly, the output voltage of the second rectenna substrate 22 is detected, and the output voltage detection result is stored in the switch switching control unit 66. When the switch change control unit 66 switches the changeover switch 20 to the third rectenna substrate 23, the output voltage detection result of the third rectenna substrate 23 is stored in the switch change control unit 66.

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。   The switch switching control unit 66 compares the output voltage measurement results of the rectenna substrates 21 to 23, selects the rectenna substrate having the highest output voltage, and switches the changeover switch 20 to the selected rectenna substrate. Thereby, the changeover switch 20 is switched to the rectenna substrate having the highest output voltage, that is, the maximum conversion efficiency, with the current microwave input power.

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。   The switch switching control unit 66 periodically switches the changeover switch 20 to each of the rectenna boards 21 to 23 periodically. As a result, new output voltage measurement results of the rectenna substrates 21 to 23 are detected and overwritten on the previously stored output voltage measurement results. Then, the switch switching control unit 67 selects the rectenna substrate having the highest output voltage based on the newly stored output voltage measurement result. A series of these processes (output voltage measurement / comparison of each rectenna board, switch switching) is continuously repeated until microwaves are not received.

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。   As described above, in the third embodiment of the present invention, the output voltage measurement results of the rectenna substrates 21 to 23 are compared, and the rectenna substrate having the highest output voltage is selected from the rectenna substrates 21 to 23. Thus, it is possible to select a rectenna substrate that maximizes the conversion efficiency with the current microwave input power. As a result, similarly to the first embodiment described above, output power can be obtained efficiently regardless of microwave input power (transmission / reception distance and transmission / reception direction). In this case, since it is necessary to sequentially detect the output voltage of each rectenna substrate 21 to 23, it is preferable to apply the first and second embodiments of the present invention, more preferably the first embodiment.

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。   In the first to third embodiments, when the microwave is input (when the microwave is received by the antenna 11), the changeover switch 20 switches to any of the first to third rectenna substrates 21 to 23. There is no particular limitation as to whether or not it is. For this reason, when the input power of the microwave received first is low, if the changeover switch 20 is switched to the second and third rectenna boards 22 and 23, the DC power necessary for the operation of the load circuit 16 is increased. The RFID tag 10 itself may not operate. Therefore, when microwaves are input, the changeover switch 20 switches to the first rectenna substrate 21 (see FIG. 6A) that has the highest conversion efficiency at the lowest input power among the rectenna substrates 21 to 23. Initialize as possible.

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。   As an example of this initial setting method, in the first to third embodiments, when the load circuit 16 operates and a microwave (response signal) is output, the switch switching control units 27, 61, and 66 The changeover switch 20 is switched to the first rectenna substrate 21 before the processing of the tag 10 is closed. Thereby, when microwaves are input, the changeover switch 20 is switched to the first rectenna substrate 21.

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。   As described above, when microwaves are input (at start-up), microwave input is performed by initial setting so that the selector switch is switched to the rectenna board that maximizes conversion efficiency with the lowest input power. Even if the power is low, the load circuit 16 (RFID tag 10) can be reliably operated.

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Vthmax、つまり、RFIDタグ10の定格電圧を記憶している。 In the first to third embodiments, when the output voltage of the DC power becomes too high, the withstand voltage of the capacitor 38 and the diode 39 (see FIGS. 5A to 5C) mounted on the rectenna substrate is reduced. May be a problem. Therefore, each switch switching control unit 27, 61, 66 stores the upper limit value V 3 thmax of the output voltage of the third rectenna substrate 23, that is, the rated voltage of the RFID tag 10.

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。   As shown in FIG. 13, when the microwave is received and the changeover switch 20 is switched to the third rectenna substrate 23, the output voltage detection unit 25 always detects the output voltage of the third rectenna substrate 23 and outputs it. The voltage detection result is input to the switch switching control units 27, 61, and 66. Then, when the output voltage detection result exceeds the rated voltage, the switch switching control units 27, 61, and 66 switch to the second rectenna substrate 22 having a lower conversion efficiency than the third rectenna substrate 23 with the current microwave input power. Switch 20 is switched.

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。   As described above, when the output voltage of the third rectenna board 23 exceeds the rated voltage, the changeover switch 20 is switched to the rectenna board having a low conversion efficiency, so that the output voltage exceeds the breakdown voltage of the capacitor or the diode. Is prevented.

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。   In the first embodiment (the same applies to the second and third embodiments), the second rectenna substrate 22 is connected to the output voltage detection unit 25 via the first wiring 45b, and the third rectenna substrate 23 is Although connected to the output voltage detection unit 25 via the first wirings 45a and 45b, the present invention is not limited to this.

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。   Therefore, as in the rectifier circuit 70 shown in FIG. 14, the second rectenna substrate 22 is connected to the first wiring 45a (the power storage function unit 24) via the second wiring 71a and is branched from the second wiring 71a. The output voltage detection unit 25 may be connected via the two wires 71b. Similarly, even if the third rectenna substrate 23 is connected to the first wiring 45a (the power storage function unit 24) via the third wiring 72a, it is connected to the output voltage detection unit 25 via the third wiring 72b. Good. Also in this case, the output voltage of each rectenna substrate 21 to 23 can be detected by the output voltage detection unit 25 as in the above-described rectifier circuit 13.

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。   Further, as another embodiment of the rectifier circuit 70 described above, a changeover switch 76 different from the changeover switch 20 may be provided, for example, as a rectifier circuit 75 shown in FIG. The changeover switch 76 includes three first to third switch portions 76a to 76c of SPST type that are connected in parallel to each other and can be individually turned on and off.

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。   The first to third switch portions 76a to 76c are connected to the first to third rectenna substrates 21 to 23, respectively. Then, by individually turning on / off each of the switch sections 76a to 76c, a microwave can be selectively input to any one of the rectenna substrates 21 to 23 in the same manner as the changeover switch 20 described above. Furthermore, microwaves can be input to any two or all of the rectenna substrates 21 to 23 as necessary.

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。   In each rectifier circuit unit described above, only one changeover switch 20 is provided on the microwave input side of each rectenna substrate 21 to 23, but the present invention is not limited to this. For example, like the rectifier circuit 78 shown in FIG. 16, a changeover switch 79 may be provided on the DC power output side of each rectenna substrate 21 to 23.

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。   The changeover switch 79 includes first to third input ports 80 a to 80 c to which DC power output from the rectenna boards 21 to 23 is input, and an output port 81. The changeover switch 79 is integrated with a power storage function unit 82 having the same function as the power storage function unit 24.

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。   The first to third rectenna substrates 21 to 23 are connected to the first to third input ports 80a to 80c through first to third wirings 83, 84a, and 85, respectively. In the rectifier circuit 78, only the second rectenna substrate 22 is connected to the output voltage detection unit 25 via the second wiring 84b branched from the second wiring 84a.

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。   The switch change control unit 27 switches both the changeover switches 20 and 79 in conjunction with each other. For example, at the same time when the changeover switch 20 is switched to the first rectenna substrate 21, the changeover switch 79 is also switched to the first rectenna substrate 21. Similarly, when the changeover switch 20 is switched to the second and third rectenna boards 22 and 23, the changeover switch 79 is switched to the second and third rectenna boards 22 and 23. Therefore, similarly to the rectifier circuit 13, any one of the rectenna substrates 21 to 23 can be selectively connected to the directional coupler 12 (antenna 11) and the power supply stabilization circuit 15 (load circuit 16).

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。   In the rectifier circuit 78 described above, only the second rectenna substrate 22 is connected to the output voltage detector 25. For this reason, since the output voltages of the first and third rectenna substrates 21 and 23 cannot be detected, the rectifier circuit 78 cannot be used in the second and third embodiments. Therefore, for example, like the rectifier circuit 87 shown in FIG. 17, all output voltages of the rectenna substrates 21 to 23 may be detected. When the rectifier circuit 78 is used in the first embodiment, the switch switching control unit 27 switches the changeover switch 20 to the second rectenna substrate 22 at regular time intervals to perform the above-described series of processing (output voltage measurement, Input power derivation, rectenna board selection and switch switching).

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。   The rectifier circuit 87 has basically the same configuration as the rectifier circuit 78. However, in the rectifier circuit 87, the first rectenna substrate 21 and the first input port 80a are connected via the first wiring 88a, and the third rectenna substrate 23 and the third input port 80c connect the third wiring 89a. Connected through. The first rectenna substrate 21 is connected to the output voltage detector 25 via the first wiring 88b branched from the first wiring 88a, and the third rectenna substrate 23 is connected to the third wiring 89b branched from the third wiring 89a. Is connected to the output voltage detection unit 25. Thereby, since the output voltage of each rectenna board | substrate 21-23 can be detected by the output voltage detection part 25, the rectifier circuit 87 can be used for the said 1st-3rd embodiment.

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。   Further, as another embodiment of the rectifier circuit 87, for example, as in the rectifier circuit 91 shown in FIG. 18, the above-described selector switch 76 is provided instead of the selector switch 20, and the selector switch 92 is provided instead of the selector switch 79. It may be provided.

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。   The changeover switch 92 is basically the same as the changeover switch 76 except that the power storage function unit 82 is integrated. The changeover switch 92 includes a first switch portion 92a connected to the first rectenna substrate 21 via the first wiring 89a, and a second switch portion 92b connected to the second rectenna substrate 22 via the second wiring 84a. And a third switch portion 92c connected to the third rectenna substrate 23 via the third wiring 89a.

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。   The switch switching control unit 27 turns ON / OFF the switch units 76a to 76c of the switch 76 and the switch units 92a to 92c of the switch 92 in conjunction with each other. As a result, any one of the rectenna substrates 21 to 23 can be selectively connected to the directional coupler 12 (antenna 11) and the power supply stabilization circuit 15 (load circuit 16). Further, if necessary, any two or all of the rectenna substrates 21 to 23 can be simultaneously connected to the directional coupler 12 and the power supply stabilization circuit 15.

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。   In the above embodiment, the case where three rectenna substrates (first to third rectenna substrates 21 to 23) are provided in each rectifier circuit has been described as an example, but the present invention is limited to this. The rectifier circuit may be provided with two or four or more rectenna substrates. In this case, diode mounting portions corresponding to the number of rectenna substrates are formed in the circuit pattern 31.

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。   In the above-described embodiment, the rectenna substrate that maximizes the conversion efficiency at the current input power is selected. However, the present invention is not limited to this, and a predetermined conversion efficiency that is set in advance is used. A rectenna substrate that matches or is close to may be selected.

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。   In the above embodiment, the RFID tag 10 has been described as an example of the rectenna apparatus of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and the direct current is received by receiving microwaves such as microwaves. The present invention can be applied to various rectenna devices that convert power.

RFIDタグの電気的構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the electrical structure of the RFID tag. 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。It is a graph showing an example of the relationship between the transmission / reception distance between the RFID tag and the interrogator and the input power of the microwave. 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。It is a block diagram which shows the electric constitution of the rectifier circuit of 1st Embodiment. 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。It is an external appearance perspective view which shows the laminated | stacked 1st-3rd rectenna board | substrate. (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。(A) is a top view of the first rectenna substrate, (B) is a top view of the second rectenna substrate, and (C) is a top view of the third rectenna substrate. (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。(A) is a graph showing an example of the relationship between microwave input power and conversion efficiency, and (B) is a graph showing an example of the relationship between microwave input power and output voltage. データテーブルの一例を説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating an example of a data table. 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。It is a flowchart for demonstrating the rectenna board | substrate selection and switching process in 1st Embodiment. 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。It is a block diagram which shows the electric constitution of the rectifier circuit of 2nd Embodiment. 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。It is a flowchart for demonstrating the rectenna board | substrate selection and switching process in 2nd Embodiment. 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。It is a block diagram which shows the electric constitution of the rectifier circuit of 3rd Embodiment. 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。It is a flowchart for demonstrating the rectenna board | substrate selection and switching process in 3rd Embodiment. 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。10 is a flowchart for explaining a rectenna substrate selection / switching process by a rectifier circuit capable of preventing an output voltage from exceeding a withstand voltage of a capacitor or a diode. 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。It is a block diagram of the rectifier circuit of other embodiment from which the connection of each rectenna board | substrate and an output voltage detection part differs. 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。It is a block diagram of the rectifier circuit of other embodiment provided with a different changeover switch. 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。It is a block diagram of the rectifier circuit of other embodiment provided with two changeover switches. 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。The rectifier circuit of FIG. 16 is a block diagram of a rectifier circuit of another embodiment in which the connection between each rectenna substrate and the changeover switch is different. 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。It is a block diagram of the rectifier circuit of other embodiment provided with the changeover switch different from the rectifier circuit of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 RFID tag 11 Antenna 13,60,65,70,75,78,87,91 Rectifier circuit 20,76,79,92 Changeover switch 21 1st rectenna board | substrate 22 2nd rectenna board | substrate 23 3rd rectenna board | substrate 24 Electric storage function part 25 Output voltage detection unit 27, 61, 66 Switch switching control unit 31 Circuit pattern 35a to 35c First to third diode mounting unit 39 Diode 50 Data table

Claims (10)

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。
An antenna for receiving microwaves;
A plurality of rectifier circuits for converting the microwaves into DC power;
A selector switch that selectively connects any of the plurality of rectifier circuits to the antenna;
A switch change control unit for controlling the operation of the changeover switch;
A voltage detector for detecting an output voltage of the DC power,
The plurality of rectifier circuits are configured such that conversion efficiency of the DC power with respect to input power by the microwave is different from each other.
The switch switching control unit selects a rectifier circuit that maximizes the conversion efficiency from the plurality of rectifier circuits based on the detection result of the output voltage, and the selected rectifier circuit is connected to the antenna. A rectenna device for operating the changeover switch.
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。
For each of the plurality of rectifier circuits, a storage unit storing the relationship between the input power, the conversion efficiency, and the output voltage is provided.
The switch switching control unit obtains input power corresponding to the detection result with reference to the relationship between the input power, the conversion efficiency, and the output voltage, and the conversion efficiency is maximized in the obtained input power. The rectenna device according to claim 1, wherein a rectifier circuit is selected.
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。   The switch switching control unit compares the detection result with an upper limit value and a lower limit value of the output voltage that are set in advance for each of the plurality of rectifier circuits and have a higher conversion efficiency than other rectifier circuits. When the voltage detection result is within the range between the upper limit value and the lower limit value, the rectifier circuit selected by the changeover switch at that time is selected, and the detection result is the upper limit value, or When the lower limit value is exceeded, the rectifier circuit in which the upper limit value and the range of the lower limit value are set high or the rectifier circuit in which the upper limit value and the range of the lower limit value are set low is selected. The rectenna device according to claim 1. 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。   The rectenna device according to claim 1, wherein the switch switching control unit compares the detection results of the plurality of rectifier circuits and selects a rectifier circuit having the largest detection result. 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。   The switch switching control unit operates the changeover switch so that a rectifier circuit having the highest conversion efficiency with the lowest input power among the plurality of rectifier circuits is connected to the antenna at the time of startup. The rectenna device according to any one of claims 1 to 4. 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。   When the detection result exceeds a rated voltage, the switch switching control unit is connected to the antenna with a rectifier circuit having the same input power and lower conversion efficiency than the rectifier circuit selected by the selector switch at that time. The rectenna device according to claim 1, wherein the changeover switch is operated as described above. 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。   The rectenna device according to claim 1, wherein the plurality of rectifier circuits are provided on a plurality of substrates each having the same circuit pattern. 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。   8. The rectenna device according to claim 7, wherein a plurality of diode mounting portions having different numbers of diodes for converting the microwaves into DC power are formed in the circuit pattern. 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。   9. The rectenna device according to claim 7, wherein the diode mounting portion is formed so that the diodes are connected in series in common with the anode. 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。   The rectenna device according to claim 7, wherein the plurality of substrates are stacked.
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