JP7544374B2 - Receiving circuit, starting circuit, and wireless system - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロ波を用いたワイヤレス電力伝送の受電回路、並びにそれを備えた起動回路及び無線システムに関する。 The present invention relates to a receiving circuit for wireless power transmission using microwaves, as well as a starting circuit and a wireless system equipped with the same.
従来の受電回路として、例えば、特許文献１に開示された電子機器がある。当該電子機器は、受信アンテナ、線路、２つのスタブ、ダイオード、及び負荷回路を備える。ダイオード及びスタブは整流器を構成する。線路の一方端には受信アンテナが接続され、線路の他方端には負荷回路が接続される。ダイオードのカソードは線路に接続され、ダイオードのアノードは接地される。スタブは、ダイオードを挟むように配置され、線路に接続される。
An example of a conventional power receiving circuit is the electronic device disclosed in
特許文献１に開示されたような電子機器では、受信アンテナが受けた電力が微弱になると、受信アンテナから見た整流器側の回路の入力電圧が低くなる。その結果、負荷回路を動作させるために必要な電圧を負荷回路に印加できなくなる。
In electronic devices such as that disclosed in
また、当該電子機器は、電力を受けるために受信アンテナ及び整流器を備え、データ送信を行うために送信アンテナ及び送信回路を備えるので、多くの構成要素を要する。 In addition, the electronic device requires many components, since it has a receiving antenna and a rectifier to receive power, and a transmitting antenna and a transmitting circuit to transmit data.
本発明の目的は、微弱な電力を受けても適切な電圧を負荷回路に印加可能であり、かつ簡易な構成でデータ送信可能な受電回路、並びにそれを備えた起動回路及び無線システムを提供することにある。 The object of the present invention is to provide a power receiving circuit that can apply an appropriate voltage to a load circuit even when receiving weak power and can transmit data with a simple configuration, as well as a starter circuit and a wireless system that include the same.
本発明の受電回路は、マイクロ波が入力される入力端、出力端、及び可変容量部を有する共振器と、前記共振器の出力端に接続された整流平滑回路と、前記可変容量部のインピーダンスを変化させることで、前記マイクロ波の反射波を変調し、前記反射波の振幅を定める変調制御部と、を備え、前記共振器は、前記マイクロ波が前記共振器の入力端に入力されることで前記共振器の入力端に励起された電圧の振幅より大きい振幅を有する電圧を前記共振器の出力端に励起し、前記変調制御部は、制御信号を出力して前記可変容量部に制御電圧を印加することで、前記可変容量部のインピーダンスを変化させ、前記変調制御部は、前記反射波に乗せるデータを前記制御信号に乗せ、反射させる電力に応じて前記制御信号の電圧の大きさを定める。 The power receiving circuit of the present invention comprises a resonator having an input end, an output end, and a variable capacitance section to which microwaves are input, a rectifying and smoothing circuit connected to the output end of the resonator, and a modulation control section that modulates the reflected wave of the microwave by changing the impedance of the variable capacitance section and determines the amplitude of the reflected wave. The resonator excites a voltage at the output end of the resonator having an amplitude greater than the amplitude of the voltage excited at the input end of the resonator when the microwave is input to the input end of the resonator, the modulation control section changes the impedance of the variable capacitance section by outputting a control signal and applying a control voltage to the variable capacitance section, and the modulation control section places data to be placed on the reflected wave on the control signal and determines the magnitude of the voltage of the control signal according to the power to be reflected.
あるいは、本発明の受電回路は、マイクロ波が入力される伝送路、出力端、及び可変容量部を有する共振器と、前記共振器の出力端に接続された整流平滑回路と、前記可変容量部のインピーダンスを変化させることで、前記マイクロ波の反射波を変調し、前記反射波の振幅を定める変調制御部と、を備え、前記共振器の出力端及び前記可変容量部は前記伝送路に接続され、前記伝送路は、接地導体、及び前記接地導体に対向する線路導体を有し、前記線路導体は、アンテナとして働くように、前記接地導体から離れて配置され、前記変調制御部は、制御信号を出力して前記可変容量部に制御電圧を印加することで、前記可変容量部のインピーダンスを変化させ、前記変調制御部は、前記反射波に乗せるデータを前記制御信号に乗せ、反射させる電力に応じて前記制御信号の電圧の大きさを定める。 Alternatively, the power receiving circuit of the present invention includes a resonator having a transmission line to which microwaves are input, an output terminal, and a variable capacitance unit, a rectifying and smoothing circuit connected to the output terminal of the resonator, and a modulation control unit that modulates the reflected wave of the microwave by changing the impedance of the variable capacitance unit and determines the amplitude of the reflected wave, the output terminal of the resonator and the variable capacitance unit are connected to the transmission line, the transmission line has a ground conductor and a line conductor facing the ground conductor, and the line conductor is arranged away from the ground conductor so as to function as an antenna, the modulation control unit changes the impedance of the variable capacitance unit by outputting a control signal and applying a control voltage to the variable capacitance unit, and the modulation control unit places data to be placed on the reflected wave on the control signal and determines the magnitude of the voltage of the control signal according to the power to be reflected.
本発明の起動回路及び無線システムは本発明の受電回路を備える。 The starter circuit and wireless system of the present invention are equipped with the power receiving circuit of the present invention.
本発明によれば、微弱な電力を受けても適切な電圧を負荷回路に印加可能であり、かつ簡易な構成でデータ送信可能な受電回路、並びにそれを備えた起動回路及び無線システムを実現できる。 The present invention makes it possible to realize a power receiving circuit that can apply an appropriate voltage to a load circuit even when receiving weak power and that can transmit data with a simple configuration, as well as a starter circuit and a wireless system that include the same.
以降、本発明を実施するための複数の形態を示す。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能である。各々の実施形態では、その実施形態以前に説明した点と異なる点について説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。 The following describes several embodiments for implementing the present invention. Each embodiment is an example, and partial substitution or combination of configurations shown in different embodiments is possible. In each embodiment, differences from those described in the previous embodiment are described. In particular, similar effects resulting from similar configurations will not be mentioned in each embodiment.
《第１の実施形態》
図１は本発明の第１の実施形態に係る受電回路１０の回路図である。受電回路１０はマイクロ波によるワイヤレス電力伝送システムに使用される。本明細書において、マイクロ波は３００ＭＨｚ～３００ＧＨｚの周波数を有する電磁波である。受電回路１０は、後述のように、整流動作、通信動作、及び入力電力制御を行う。受電回路１０で用いられる通信方式はbackscatter通信である。
First Embodiment
1 is a circuit diagram of a
受電回路１０は、共振器１１、整流平滑回路１２、変調器２１、及び変調制御部２２を備える。共振器１１は入力端Ｐ１及び出力端Ｐ２を有する。共振器１１の入力端Ｐ１は伝送路２３を介してアンテナ（図示せず）に接続される。共振器１１の入力端Ｐ１には、アンテナが受けたマイクロ波が入力される。受電回路１０の入力インピーダンスは、使用周波数において、後述のバラクタダイオードＤ１に制御電圧が印加されていない状態で、伝送路２３の特性インピーダンス（例えば５０Ω）に整合している。使用周波数は、送電装置から、受電回路１０を備える電子機器へのワイヤレス電力伝送に使用されるマイクロ波の周波数である。共振器１１の出力端Ｐ２は整流平滑回路１２を介して受電回路１０の出力端Ｐ３に接続される。受電回路１０の出力端Ｐ３は負荷回路（図示せず）に接続される。
The
共振器１１は、ＬＣ共振回路であり、キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３、バラクタダイオードＤ１、及びインダクタＬ１を有する。キャパシタＣ１は本発明の「第１キャパシタ」の一例である。キャパシタＣ２は本発明の「第２キャパシタ」の一例である。バラクタダイオードＤ１は本発明の「可変容量部」の一例である。
The
共振器１１は、バラクタダイオードＤ１に制御電圧が印加されていない状態で、使用周波数に等しい共振周波数を有する。キャパシタＣ１とキャパシタＣ２とは直列に接続されて直列回路を構成し、当該直列回路とインダクタＬ１は並列に接続される。キャパシタＣ１とキャパシタＣ２との接続点は、共振器１１の入力端Ｐ１に接続されると共に、キャパシタＣ３を介してバラクタダイオードＤ１に接続される。キャパシタＣ１とインダクタＬ１との接続点は共振器１１の出力端Ｐ２に接続される。キャパシタＣ２とインダクタＬ１との接続点は接地される。バラクタダイオードＤ１のカソードはキャパシタＣ３に接続され、バラクタダイオードＤ１のアノードは接地される。共振器１１は、マイクロ波が共振器１１の入力端Ｐ１に入力されることで共振器１１の入力端Ｐ１に励起された電圧の振幅より大きい振幅を有する電圧を共振器１１の出力端Ｐ２に励起する。
The
なお、バラクタダイオードＤ１に代えて他の可変容量素子が設けられてもよい。 In addition, other variable capacitance elements may be provided instead of the varactor diode D1.
整流平滑回路１２は、ダイオードＤ２、キャパシタＣ４、及びインダクタＬ２を有する。ダイオードＤ２のアノードは共振器１１の出力端Ｐ２に接続される。ダイオードＤ２のカソードは、インダクタＬ２を介して受電回路１０の出力端Ｐ３に接続されると共に、キャパシタＣ４を介して接地される。
The rectifying and smoothing
なお、ダイオードＤ２はシャント接続されてもよい。 Diode D2 may be shunt-connected.
変調器２１は、キャパシタＣ３、バラクタダイオードＤ１、及び抵抗Ｒ１を有する。変調制御部２２は抵抗Ｒ１を介してバラクタダイオードＤ１のカソードに接続される。
The
変調制御部２２は、制御信号を出力してバラクタダイオードＤ１に制御電圧を印加することで、バラクタダイオードＤ１の静電容量を変化させ、バラクタダイオードＤ１のインピーダンスを変化させる。これにより、変調制御部２２は、入力端Ｐ１に入力されるマイクロ波の反射波を変調すると共に、反射させる電力を定める。変調制御部２２は、反射波に乗せるデータを制御信号に乗せ、反射させる電力に応じて制御信号の電圧の大きさを定める。
The
変調制御部２２は、電子回路で構成され、処理回路（図示せず）から出力されたデータに基づいて制御信号を生成する。変調制御部２２の少なくとも一部の構成要素は処理回路の一部として設けられてもよい。
The
変調制御部２２は、受電回路１０の出力端Ｐ３から出力される直流電力で動作するが、一次電池又は二次電池等の別の電源から得られる直流電力で動作してもよい。
The
次に、受電回路１０による整流動作について説明する。
Next, we will explain the rectification operation of the
図２は共振器１１の等価回路図である。キャパシタＣｄはバラクタダイオードＤ１の静電容量を表す。抵抗Ｒ２は共振器１１の抵抗成分を表す。抵抗Ｒ３は共振器１１の出力端Ｐ２に接続された負荷抵抗を表す。共振器１１の共振周波数は、キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃｄの合成静電容量をＣとし、インダクタＬ１のインダクタンスをＬとして、（２π）-1（ＬＣ）-1/2で表される。
2 is an equivalent circuit diagram of the
共振器１１の共振周波数をｆとし、抵抗Ｒ２，Ｒ３の合成抵抗をＲとして、２πｆＣＲで表されるＱ値を高くすることで、共振器１１の昇圧比を高くできる。
Let f be the resonant frequency of
共振器１１の入力端Ｐ１を特性インピーダンス５０Ωの伝送路に接続し、共振器１１の出力端Ｐ２を開放した条件で、次の実験結果が得られた。
入力電力：－５ｄＢｍ（０．３２ｍＷ）
入力電圧の実効値：０．１２６Ｖ
出力電圧の実効値：１．８９Ｖ
ここで、入力電力は共振器１１の入力端Ｐ１に入力される電力であり、入力電圧は共振器１１の入力端Ｐ１の電圧であり、出力電圧は共振器１１の出力端Ｐ２の電圧である。
The following experimental results were obtained under the condition that the input end P1 of the
Input power: -5dBm (0.32mW)
Effective value of input voltage: 0.126V
Effective value of output voltage: 1.89V
Here, the input power is the power input to the
整流平滑回路１２は、ダイオードＤ２で整流を行い、キャパシタＣ４及びインダクタＬ２で平滑化を行うことで、交流を一定平滑な直流に変換する。
The rectifying and smoothing
このようにして、受電回路１０は、共振器１１で昇圧を行い、整流平滑回路１２で整流及び平滑化を行う。これにより、受電回路１０は、微弱な電力を受けても適切な直流電圧を負荷回路に印加して負荷回路に直流電力を供給する。
In this way, the
次に、受電回路１０による通信動作について説明する。
Next, we will explain the communication operation of the
図３は共振器１１の共振特性を示す図である。制御電圧がバラクタダイオードＤ１に印加されていない場合、即ち制御電圧がローレベルである場合、共振器１１の共振周波数はｆ０である。制御電圧がバラクタダイオードＤ１に印加されている場合、即ち制御電圧がハイレベルである場合、共振器１１の共振周波数はｆ１である。制御電圧がローレベルである場合、使用周波数が共振器１１の共振周波数と一致し、インピーダンス整合が取られ、アンテナに入力されたマイクロ波の全ては共振器１１に入力される。一方、制御電圧がハイレベルである場合、使用周波数が共振器１１の共振周波数から離調し、受電回路１０側と伝送路２３側との間にインピーダンス不整合が生じ、アンテナに入力されたマイクロ波の一部が入力端Ｐ１で反射される。
Figure 3 is a diagram showing the resonance characteristics of the
図４（Ａ）は、変調制御部２２が生成及び出力する制御信号の一例を示す図である。図４（Ｂ）は、制御信号で変調された反射波の一例を示す図である。図４（Ａ）に示すように、変調制御部２２は、例えば、副搬送波に相当する矩形波をＢＰＳＫ方式で変調することで制御信号を生成する。変調制御部２２は、制御信号を出力して、制御信号の電圧変化に応じた制御電圧を変調器２１のバラクタダイオードＤ１に印加する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、変調制御部２２は、主搬送波に相当する反射波を制御信号で変調する。このようにして、変調制御部２２は、変調器２１を制御して、反射波に送信データを乗せる。
Figure 4 (A) is a diagram showing an example of a control signal generated and output by the
次に、受電回路１０による入力電力制御について説明する。上記のように、バラクタダイオードＤ１に制御電圧が印加されると、受電回路１０側と伝送路２３側との間にインピーダンス不整合が生じる。制御電圧が大きくなるにつれて、受電回路１０側と伝送路２３側との間のインピーダンス不整合が大きくなるので、反射される電力が大きくなり、受電回路１０に入力される電力が小さくなる。このため、制御信号の電圧の大きさＶｃが大きくなると、送信に使用される電力が大きくなり、負荷回路に供給される電力が小さくなる。変調制御部２２は、制御信号の電圧の大きさＶｃを変化させることで、入力電力に対する送信用の電力及び負荷回路用の電力の割合を制御する。
Next, input power control by the
第１の実施形態によれば、受電回路１０は、その入力端Ｐ１に印加された電圧を共振器１１で昇圧し、昇圧した電圧を整流平滑回路１２で直流電圧に変換し、当該直流電圧を負荷回路に供給する。このため、受電回路１０は、微弱な電力を受けても適切な直流電圧を負荷回路に印加できる。
According to the first embodiment, the
また、変調制御部２２は、制御信号を出力してバラクタダイオードＤ１に制御電圧を印加することで、受電回路１０側と伝送路２３側との間にインピーダンス不整合を生じさせる。これにより、変調制御部２２は、制御信号で反射波を変調し、反射波に送信データを乗せる。このため、別途送信アンテナ及び送信回路を設ける必要がなく、データ送信可能な受電回路を簡素に構成することができる。
The
また、制御信号の電圧の大きさを変化させることで、入力電力に対する送信用の電力及び負荷回路用の電力の割合を制御できる。例えば、送信用の電力の割合を増やせば、送信距離を伸ばすことができる。負荷回路用の電力の割合を増やせば、より高効率のワイヤレス電力伝送を行うことができる。 In addition, by changing the magnitude of the voltage of the control signal, the ratio of the power for transmission and the power for the load circuit to the input power can be controlled. For example, by increasing the ratio of the power for transmission, the transmission distance can be extended. By increasing the ratio of the power for the load circuit, more efficient wireless power transmission can be achieved.
《第２の実施形態》
図５は本発明の第２の実施形態に係る受電回路６０の回路図である。受電回路６０は第１の実施形態に係る受電回路１０と次の点で異なる。受電回路６０は、キャパシタＣ１，Ｃ２及びインダクタＬ１を有する共振器１１に代えて、伝送路２４を有する共振器６１を備える。
Second Embodiment
5 is a circuit diagram of a
伝送路２４は第１端及び第２端を有する。伝送路２４の第２端は短絡端である。共振器６１の入力端Ｐ１は例えば伝送路２４の第２端に近接するように伝送路２４に接続される。共振器６１の出力端Ｐ２は例えば伝送路２４の第１端に接続される。バラクタダイオードＤ１のカソードはキャパシタＣ３を介して伝送路２４に接続される。共振器６１の入力端Ｐ１、共振器６１の出力端Ｐ２、及びバラクタダイオードＤ１が伝送路２４に接続される位置は、上記のものに限定されず、インピーダンス整合、昇圧比、及びその他の条件を満たすように、適宜定められる。受電回路６０の入力インピーダンスは、使用周波数において、バラクタダイオードＤ１に制御電圧が印加されていない状態で、伝送路２３の特性インピーダンスに整合する。共振器６１は、バラクタダイオードＤ１に制御電圧が印加されてない状態で、使用周波数に等しい共振周波数を有する。伝送路２４の線路長は、キャパシタＣ３及びバラクタダイオードＤ１を含む共振器６１が使用周波数で共振するように、１／４波長の奇数倍より幾分長く又は短く調整される。
The
第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。 The second embodiment provides the same effects as the first embodiment.
《第３の実施形態》
図６は本発明の第３の実施形態に係る受電回路７０の回路図である。受電回路７０は第３の実施形態に係る受電回路６０と次の点で異なる。受電回路７０は、伝送路２４を有する共振器６１に代えて、伝送路２５を有する共振器７１を備える。
Third Embodiment
6 is a circuit diagram of a
伝送路２５は第１端及び第２端を有する。伝送路２５の第２端は短絡端である。共振器７１の出力端Ｐ２は例えば伝送路２５の第１端に接続される。バラクタダイオードＤ１のカソードはキャパシタＣ３を介して伝送路２５に接続される。共振器７１の出力端Ｐ２及びバラクタダイオードＤ１が伝送路２５に接続される位置は、インピーダンス整合、共振器７１の出力端Ｐ２の電圧、及びその他の条件を満たすように、適宜定められる。共振器７１に入力端は設けられていない。共振器７１は、バラクタダイオードＤ１に制御電圧が印加されてない状態で、使用周波数に等しい共振周波数を有する。
The
図７は伝送路２５の断面図である。図７には、伝送路２５の延伸方向に直交する断面を示している。伝送路２５はマイクロストリップ線路の構造を有する。伝送路２５は、誘電体基材２５１、接地導体２５２、及び線路導体２５３を有する。接地導体２５２は誘電体基材２５１の一方面に形成される。線路導体２５３は、接地導体２５２に対向するように誘電体基材２５１の他方面に形成される。線路導体２５３は、アンテナとして働くように、接地導体２５２から離れて配置される。
Figure 7 is a cross-sectional view of the
第３の実施形態によれば、大きい振幅を有する電圧が共振器７１の出力端Ｐ２に励起されるので、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、伝送路２５の線路導体２５３がアンテナとしても働く。このため、受電回路７０は、伝送路を介してアンテナに接続されなくても、マイクロ波を受けることができる。
According to the third embodiment, a voltage with a large amplitude is excited at the output end P2 of the
《第４の実施形態》
図８は本発明の第４の実施形態に係る受電回路８０の回路図である。受電回路８０は第１の実施形態に係る受電回路１０と次の点で異なる。受電回路８０は、整流平滑回路１２の後段（出力側）に接続されたDC-DCコンバータ２６をさらに備える。
Fourth embodiment
8 is a circuit diagram of a
DC-DCコンバータ２６は整流平滑回路１２から出力された直流電圧を昇圧する。また、DC-DCコンバータ２６は整流平滑回路１２側と負荷回路側との間のインピーダンス整合をとる。DC-DCコンバータ２６は、負荷回路側ではなく、整流平滑回路１２側から供給された電力（入力端Ｐ１に入力された電力）を電源として動作する。
The DC-
なお、負荷回路への供給電力を犠牲しても負荷回路の入力電圧を高くしたい場合、整流平滑回路１２側と負荷回路側との間のインピーダンス整合をとらなくてもよい。
If you want to increase the input voltage of the load circuit even at the expense of the power supplied to the load circuit, you do not need to match the impedance between the
第４の実施形態によれば、受電回路８０は、DC-DCコンバータ２６で昇圧するので、より微弱な電力を受けても適切な直流電圧を負荷回路に印加できる。
According to the fourth embodiment, the
《第５の実施形態》
図９は本発明の第５の実施形態に係る受電回路９０の回路図である。受電回路９０は第４の実施形態に係る受電回路８０と次の点で異なる。受電回路９０は、DC-DCコンバータ２６の後段にシャント接続されたキャパシタＣ５、及びキャパシタＣ５の後段に接続されたスイッチＳＷ１をさらに備える。キャパシタＣ５は本発明の「第３キャパシタ」の一例である。スイッチＳＷ１は本発明の「第１スイッチ」の一例である。キャパシタＣ５の第１端はDC-DCコンバータ２６の出力端に接続され、キャパシタＣ５の第２端は接地される。スイッチＳＷ１はキャパシタＣ５の第１端と受電回路９０の出力端Ｐ３の間に接続される。
Fifth embodiment
9 is a circuit diagram of a
スイッチＳＷ１は、キャパシタＣ５の端子間の電圧に応じてオン／オフし、キャパシタＣ５への蓄電と負荷回路への直流電力の供給とを周期的に切替える。これにより、負荷回路には間欠的に直流電力が供給される。スイッチＳＷ１は、負荷回路側ではなく、整流平滑回路１２側から供給された電力（入力端Ｐ１に入力された電力）を電源として動作する。
Switch SW1 turns on/off depending on the voltage between the terminals of capacitor C5, periodically switching between storing electricity in capacitor C5 and supplying DC power to the load circuit. This causes DC power to be intermittently supplied to the load circuit. Switch SW1 operates using power supplied from the rectifying and smoothing
第５の実施形態によれば、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、受電回路９０は、キャパシタＣ５に蓄電された電力を負荷回路に供給するので、負荷回路の消費電力が大きくても負荷回路に適切な直流電力を供給できる。
According to the fifth embodiment, the same effect as the fourth embodiment can be obtained. Furthermore, since the
《第６の実施形態》
図１０は本発明の第６の実施形態に係る電子機器のブロック図である。第６の実施形態に係る電子機器は、アンテナ２７、伝送路２３、起動回路１３、及び処理回路２８を備える。起動回路１３は受電回路１００及び電子スイッチ１４を備える。電子スイッチ１４は本発明の「第２スイッチ」の一例である。受電回路１００は伝送路２３を介してアンテナ２７に接続される。電子スイッチ１４は受電回路１００の後段に接続され、処理回路２８は電子スイッチ１４の後段に接続される。
Sixth embodiment
10 is a block diagram of an electronic device according to a sixth embodiment of the present invention. The electronic device according to the sixth embodiment includes an
処理回路２８は、例えばマイクロプロセッサを含み、所定の処理を行うことを要しないときにはスリープモードにある。アンテナ２７がマイクロ波を受け、起動回路１３が処理回路２８に電圧を印加すると、処理回路２８はウェイクアップして動作モードに移行する。そして、処理回路２８は、データ送信を含む所定の処理を終了すると、スリープモードに移行する。処理回路２８は電子機器に内蔵された直流電圧源（図示せず）で動作する。
The
図１１は起動回路１３の回路図である。上記のように、起動回路１３は受電回路１００及び電子スイッチ１４を備える。
Figure 11 is a circuit diagram of the start-up
受電回路１００は第１の実施形態に係る受電回路１０と次の点で異なる。受電回路１００は共振器１１に代えて共振器１０１を備える。共振器１０１は、入力端Ｐ１、出力端Ｐ２、キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３、バラクタダイオードＤ１、及びインダクタＬ１を有する。キャパシタＣ１とキャパシタＣ２とは直列に接続されて直列回路を構成し、当該直列回路とインダクタＬ１は並列に接続される。キャパシタＣ１とキャパシタＣ２との接続点は、共振器１１の入力端Ｐ１に接続される。キャパシタＣ１とインダクタＬ１との接続点は共振器１１の出力端Ｐ２に接続されると共に、キャパシタＣ３を介してバラクタダイオードＤ１に接続される。キャパシタＣ２とインダクタＬ１との接続点は接地される。バラクタダイオードＤ１のカソードはキャパシタＣ３に接続され、バラクタダイオードＤ１のアノードは接地される。
The
変調制御部２２は、処理回路２８から出力されたデータに基づいて、制御信号を生成する。変調制御部２２の少なくとも一部の構成要素は処理回路２８の一部として設けられてもよい。
The
受電回路１００は整流平滑回路１２に代えて整流平滑回路１０２を備える。整流平滑回路１０２は、ダイオードＤ２、キャパシタＣ４、及び抵抗Ｒ４を有する。ダイオードＤ２のアノードは共振器１１の出力端Ｐ２に接続され、ダイオードＤ２のカソードはキャパシタＣ４の第１端に接続され、キャパシタＣ４の第２端は接地される。抵抗Ｒ４はダイオードＤ２に並列に接続される。抵抗Ｒ４は、逆バイアスの過電圧がダイオードＤ２に印加されることを防止する。
The
電子スイッチ１４は、コンパレータ３１、フリップフロップ３２、ＦＥＴ３３、電源端子Ｐ４、出力端子Ｐ５、及び信号入力端子Ｐ６を備える。コンパレータ３１には受電回路１００の出力が入力される。フリップフロップ３２にはコンパレータ３１の出力が入力され、フリップフロップ３２はコンパレータ３１の出力に応じた状態を保持する。ＦＥＴ３３はフリップフロップ３２の出力に応じてオン／オフする。出力端子Ｐ５はＦＥＴ３３を介して直流電圧源に接続される。
The
より具体的には、コンパレータ３１の非反転入力端子はキャパシタＣ４の第１端に接続され、コンパレータ３１の反転入力端子はキャパシタＣ４の第２端に接続される。コンパレータ３１の入力端子間には受電回路１００の出力電圧が印加される。コンパレータ３１の出力端子はフリップフロップ３２のセット端子Ｓに接続される。フリップフロップ３２の出力端子ＱはＦＥＴ３３のゲートに接続される。ＦＥＴ３３のソースは電源端子Ｐ４に接続され、ＦＥＴ３３のドレインは出力端子Ｐ５に接続される。フリップフロップ３２のリセット端子Ｒは信号入力端子Ｐ６に接続される。電源端子Ｐ４は正の直流電圧源に接続される。出力端子Ｐ５及び信号入力端子Ｐ６は処理回路２８に接続される。処理回路２８は、出力端子Ｐ５から出力された電力を電力源として動作する。処理回路２８は信号入力端子Ｐ６にリセット信号を入力する。
More specifically, the non-inverting input terminal of the
なお、受電回路１００及び電子スイッチ１４の設計上の変形に応じて、コンパレータ３１の反転入力端子がキャパシタＣ４の第１端に接続され、コンパレータ３１の非反転入力端子がキャパシタＣ４の第２端に接続されてもよい。
Depending on the design variations of the
フリップフロップ３２は、ＲＳフリップフロップであるが、受電回路１００及び電子スイッチ１４の設計上の変形に応じて、他の種類のフリップフロップで実現されてもよい。ＦＥＴ３３は、Ｎチャネルのディプレッション型ＭＯＳＦＥＴであるが、受電回路１００及び電子スイッチ１４の変形に応じて、他の種類のＦＥＴでもよい。
The flip-
直流電圧源は、正電圧を提供するが、受電回路１００及び電子スイッチ１４の設計上の変形に応じて負電圧を提供してもよい。
The DC voltage source provides a positive voltage, but may provide a negative voltage depending on design variations of the
受電回路１００の出力電圧が所定値（例えば０．３Ｖ）以上になると、コンパレータ３１の出力電圧が所定値以上になり、フリップフロップ３２の出力がハイレベルにセットされ、ＦＥＴ３３がオンし、出力端子Ｐ５に直流電圧が印加される。これにより、処理回路２８は、電力を供給され、動作モードに移行する。
When the output voltage of the
処理回路２８は、所定の処理を終了すると、リセット端子Ｒをハイレベルにする。これにより、フリップフロップ３２の出力がローレベルにリセットされ、ＦＥＴ３３がオフし、出力端子Ｐ５に直流電圧が印加されなくなる。処理回路２８は、電力を供給されなくなり、スリープモードに移行する。
When the
なお、処理回路２８は、リセット端子Ｒをハイレベルにする前に、データ送信を行ってマイクロ波の入力を終了させる。
Before setting the reset terminal R to a high level, the
第６の実施形態によれば、マイクロ波によって運ばれる微弱な電力で処理回路２８を起動できる。また、処理回路２８は処理を行わないときに電力を消費せず、電子スイッチ１４も僅かな電力しか消費しないので、電子機器の電力消費を抑制できる。さらに、電子機器からのデータ送信時に、マイクロ波で運ばれた電力の略全てを送信に用いるので、送信距離を伸ばすことができる。
According to the sixth embodiment, the
《第７の実施形態》
図１２は本発明の第７の実施形態に係る起動回路６３の回路図である。起動回路６３は受電回路１１０及び電子スイッチ１４を備える。受電回路１１０は第６の実施形態に係る受電回路１００と次の点で異なる。受電回路１１０は抵抗Ｒ５，Ｒ６及びキャパシタＣ６を備える。抵抗Ｒ５，Ｒ６は、直流電圧源に接続された入力端、及び整流平滑回路１０２に接続された出力端を有する分圧回路を構成する。より具体的には、抵抗Ｒ５の第１端は正の直流電圧源に接続され、抵抗Ｒ５の第２端は共振器１０１と整流平滑回路１０２との間に接続される。抵抗Ｒ６の第１端は抵抗Ｒ５の第２端に接続され、抵抗Ｒ６の第２端は接地される。キャパシタＣ６の第１端は共振器１０１の出力端Ｐ２に接続され、キャパシタＣ６の第２端は抵抗Ｒ５の第２端に接続される。キャパシタＣ６は、その第２端側の回路をその第１端側の回路から直流的に分離する。
Seventh embodiment
FIG. 12 is a circuit diagram of a start-up
なお、抵抗Ｒ５，Ｒ６の分圧回路の出力端が接続される位置は、整流平滑回路１０２の設計上の変形に応じて適宜定められる。例えば、ダイオードＤ２がシャント接続される場合、抵抗Ｒ５，Ｒ６の分圧回路の出力端は、ダイオードＤ２とキャパシタＣ４との間に接続されてもよい。
The position where the output terminal of the voltage divider circuit of resistors R5 and R6 is connected is determined appropriately according to the design modification of the
抵抗Ｒ５，Ｒ６は、正の電源電圧を分圧し、バイアス電圧を生成する。共振器１０１の出力電圧とバイアス電圧とは加算されてダイオードＤ２のアノードに印加される。これにより、受電回路１１０の出力電圧はより高くなる。
Resistors R5 and R6 divide the positive power supply voltage to generate a bias voltage. The output voltage of
第７の実施形態によれば、バイアス電圧が受電回路１１０に提供されるので、受電回路１１０の出力電圧はより高くなる。その結果、マイクロ波がより遠方から放射され、受電回路１１０の入力電圧がより低くなっても、受電回路１１０の出力電圧が十分に高くなり、電子スイッチ１４がオンし、処理回路２８（図１０参照）が起動する。このため、より遠方から電子スイッチ１４をオンして処理回路２８を起動できる。
According to the seventh embodiment, a bias voltage is provided to the
《第８の実施形態》
図１３は本発明の第８の実施形態に係る起動回路７３の回路図である。起動回路７３は受電回路１００及び電子スイッチ６４を備える。電子スイッチ６４は第６の実施形態に係る電子スイッチ１４と次の点で異なる。コンパレータ３１の非反転入力端子には受電回路１００の出力電圧が印加される。コンパレータ３１の反転入力端子には基準電圧Ｖ１が印加される。コンパレータ３１の非反転入力端子は本発明の「第１入力端子」の一例である。コンパレータ３１の反転入力端子は本発明の「第２入力端子」の一例である。基準電圧Ｖ１の正負の符号は受電回路１００の出力電圧の正負の符号とは異なる。受電回路１００の出力電圧は正の値をとり、基準電圧Ｖ１は負の値をとる。
Eighth embodiment
13 is a circuit diagram of a start-up
なお、受電回路１００の出力電圧が負の値をとり、基準電圧Ｖ１が正の値をとってもよい。
In addition, the output voltage of the
第８の実施形態によれば、コンパレータ３１の入力端子間の電圧が電子スイッチ６４の入力電圧より大きくなる。このため、電子スイッチ６４はより低い入力電圧でオンする。その結果、マイクロ波がより遠方から放射され、受電回路１１０の入力電圧がより低くなり、電子スイッチ６４の入力電圧がより低くなっても、電子スイッチ６４がオンし、処理回路２８（図１０参照）が起動する。このため、第７の実施形態と同様に、より遠方から電子スイッチ６４をオンして処理回路２８を起動できる。
According to the eighth embodiment, the voltage between the input terminals of the
《第９の実施形態》
図１４及び図１５は本発明の第９の実施形態に係る無線システムの概念図である。第９の実施形態に係る無線システムはドローン４０及び通信端末５０を備える。ドローン４０は本発明の「飛行体」の一例である。
Ninth embodiment
14 and 15 are conceptual diagrams of a wireless system according to a ninth embodiment of the present invention. The wireless system according to the ninth embodiment includes a
図１４に示すように、ドローン４０は、ＧＮＳＳ受信機及び気圧高度計（共に図示せず）を備え、例えばウェイポイント（waypoint）方式で自律飛行する。通信端末５０は、例えば地上に設置される。ドローン４０は、出発地点から通信端末５０の真上に到達するまで、ＧＮＳＳ受信機から得られる自機の水平位置（緯度及び経度）、及び気圧高度計から得られる自機の高度を使用して自律飛行する。ドローン４０は、通信端末５０の真上に到達すると、気圧高度計から得られる自機の高度に代えて、通信端末５０から受信される自機の通信端末５０に対する相対高度を使用して自律飛行する。ドローン４０は、グランドエフェクトの影響が避けられない高度まで、自機の水平位置及び相対高度を使用した飛行制御を行って降下する。そして、ドローン４０は、グランドエフェクトの影響が避けられない高度に到達した後、飛行制御をオフし、非制御状態で降下してタッチダウンする。図１５に示すように、ドローン４０は折り畳み脚４１を開いて着陸する。そして、ドローン４０は、マイクロ波によるワイヤレス電力伝送で通信端末５０に給電すると共に、通信端末５０から観測データを回収する。
As shown in FIG. 14, the
なお、ドローン４０は、通信端末５０から得られる自機の相対高度を使用してホバリング状態を制御してもよい。
The
ドローン４０は、通信端末５０から自機の相対高度を取得するために、通信端末５０に向けてマイクロ波を放射する。通信端末５０は、後述するように、受け取ったマイクロ波を使用して、ドローン４０の相対高度、即ちドローン４０と通信端末５０間の距離を検知し、その距離にかかる距離情報をデータ信号に乗せ、そのデータ信号をドローン４０に送信する。
The
例えば、無線システムは火山活動を観測及び監視するシステムである。通信端末５０は、火山の山麓付近に複数配置され、火山活動を観測する。ドローン４０は、定期的に通信端末５０の設置場所まで飛行して通信端末５０から観測データを回収する。
For example, the wireless system is a system for observing and monitoring volcanic activity.
図１６はドローン４０の送受信系の構成を示すブロック図である。ドローン４０は、制御部４２、送信部４３、受信部４４、アンテナ４５、及びサーキュレータ４６を備える。送信部４３は本発明の「送電部」の一例である。
Figure 16 is a block diagram showing the configuration of the transmission and reception system of the
制御部４２は、電子回路で構成され、ドローン４０の飛行制御を含めてドローン４０の動作全体を制御する。
The
送信部４３は制御部４２の制御に従ってアンテナ４５からマイクロ波を放射する。送信部４３は、ドローン４０がデータ送信を行う場合、変調されたマイクロ波（被変調波）をアンテナ４５から放射する。送信部４３は、ドローン４０が自動着陸又は給電を行う場合、変調されていないマイクロ波（搬送波）をアンテナ４５から放射する。
The
受信部４４は、通信端末５０から送信されたデータ信号をアンテナ４５で受信し、当該データ信号を復調する。この際、受信部４４は、送信部４３で分波されたマイクロ波の分波信号を使用してホモダイン検波を行う。受信部４４は当該データ信号から抽出したデータを制御部４２に出力する。
The receiving
サーキュレータ４６は、送信部４３、受信部４４、及びアンテナ４５に接続される。サーキュレータ４６は、送信部４３側のポートに入力された信号をアンテナ４５側のポートから出力し、アンテナ４５側のポートに入力された信号を受信部４４側のポートから出力する。
The
図１７は通信端末５０の主要な構成を示すブロック図である。通信端末５０は、アンテナ２７、伝送路２３、受電回路１０、充電制御回路５１、電力密度対応値検知部５２、距離検知部５３、及び蓄電池５４を備える。受電回路１０は本発明の「受電部」の一例である。
Figure 17 is a block diagram showing the main components of a
アンテナ２７は伝送路２３を介して受電回路１０に接続される。受電回路１０の出力端Ｐ３は、充電制御回路５１を介して蓄電池５４に接続されると共に、電力密度対応値検知部５２に接続される。充電制御回路５１は受電回路１０の出力電力で蓄電池５４を充電する。電力密度対応値検知部５２は、電子回路で構成され、受電回路１０の出力電圧に基づいて、アンテナ２７の位置におけるマイクロ波の電力密度に対応する電力密度対応値を検知する。距離検知部５３は、電子回路で構成され、ドローン４０と通信端末５０間の距離と電力密度対応値の関係及び検知された電力密度対応値に基づいて、ドローン４０と通信端末５０間の距離を検知する。距離検知部５３はドローン４０と通信端末５０間の距離と電力密度対応値の関係を示すテーブルを保持している。
The
アンテナ２７の位置におけるマイクロ波の電力密度と受電回路１０の出力電圧はある範囲内で一対一に対応する。このため、電力密度対応値は受電回路１０の出力電圧に基づいて定めることができる。例えば、電力密度対応値は受電回路１０の出力電圧の検出値の平均である。
The microwave power density at the position of the
図１８は、電力密度対応値と、ドローン４０と通信端末５０間の距離との関係を示す図である。図１８において、横軸は電力密度対応値であり、縦軸はドローン４０と通信端末５０間の距離である。電力密度対応値と、ドローン４０と通信端末５０間の距離との関係は事前の測定により求められる。アンテナから放射されたマイクロ波の電力密度は、そのアンテナの位置からの距離の２乗に反比例して減衰する。このため、電力密度対応値と、ドローン４０と通信端末５０間の距離とは一対一に対応させることができる。
Figure 18 is a diagram showing the relationship between the power density correspondence value and the distance between the
変調制御部２２はドローン４０と通信端末５０間の距離にかかる距離情報を制御信号に乗せる。これにより、通信端末５０は距離情報をドローン４０に送信する。
The
なお、変調制御部２２は、反射波の振幅を所定の値に定めてもよいし、距離情報に基づいて反射波の振幅を定めてもよい。
The
通信端末５０は、さらに、電子回路で構成されて通信端末５０の動作全体を制御する制御部、ドローン４０から送信されたデータ信号を受信する受信部、観測値（測定値）を出力するセンサ（何れも図示せず）等を備える。
The
図１９は、第９の実施形態に係るドローン４０の自動着陸中におけるドローン４０の処理を示すフローチャートである。まず、送信部４３が、制御部４２の制御に従って、距離情報の送信開始指令を通信端末５０に送信し、マイクロ波の放射を開始する（Ｓ１１）。次に、受信部４４が、通信端末５０から送信されたデータ信号を受信し、そのデータ信号から距離情報を抽出する（Ｓ１２）。制御部４２は、ＧＮＳＳ受信機から得られるドローン４０の水平位置、及び距離情報に含まれるドローン４０と通信端末５０間の距離を使用して飛行制御を行う（Ｓ１３）。また、制御部４２は、ドローン４０が所定の高度に到達したかどうかを判断する（Ｓ１４）。ドローン４０は、所定の高度に到達するまで（Ｓ１４：Ｎｏ）、ステップＳ１２，Ｓ１３を一定期間毎に繰り返す。ドローン４０が所定の高度に到達すると（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、送信部４３が、制御部４２の制御に従って、距離情報の送信終了指令を通信端末５０に送信し、マイクロ波の放射を終了する（Ｓ１５）。同時に、制御部４２が飛行制御を停止する（Ｓ１５）。その後、ドローン４０は非制御状態で降下して着陸する。
Figure 19 is a flowchart showing the processing of the
図２０は、第９の実施形態に係るドローン４０の自動着陸中における通信端末５０の処理を示すフローチャートである。まず、通信端末５０の受信部がドローン４０から距離情報の送信開始指令を受信する（Ｓ２１）。次に、電力密度対応値検知部５２が受電回路１０の出力電圧に基づいて電力密度対応値を検知する（Ｓ２２）。続いて、距離検知部５３が、ドローン４０と通信端末５０間の距離と電力密度対応値の関係を示すテーブルを参照して、検知された電力密度対応値に基づいて、ドローン４０と通信端末５０間の距離を検知する（Ｓ２３）。その後、変調制御部２２が、アンテナ２７で受け取られたマイクロ波の反射波を変調し、ドローン４０と通信端末５０間の距離にかかる距離情報を反射波に乗せる（Ｓ２４）。通信端末５０は、その受信部が距離情報の送信終了指令を受信するまで、ステップＳ２２～Ｓ２４を一定期間毎に繰り返す（Ｓ２５）。
Figure 20 is a flowchart showing the processing of the
なお、通信端末５０の制御部は、ドローン４０から受け取る距離情報の送信開始指令及び距離情報の送信終了指令に基づく必要な処理を適宜行う。
The control unit of the
ドローン４０の水平位置が通信端末５０の水平位置と一致しない場合、通信端末５０はドローン４０と通信端末５０間の直線距離を検知するが、ドローン４０はドローン４０と通信端末５０間の鉛直距離を必要とする。このため、通信端末５０は、検知した直線距離を鉛直距離に変換し、その鉛直距離にかかる距離情報をドローン４０に送信してもよい。あるいは、通信端末５０は検知した直線距離にかかる距離情報をドローン４０に送信し、ドローン４０は受信した直線距離を鉛直距離に変換してもよい。
If the horizontal position of the
ドローン４０の着陸後、ドローン４０は通信端末５０に給電を行い、通信端末５０はセンサから得られた観測データをドローン４０に送信する。
After the
ドローンの自動着陸制御では、グランドエフェクトを回避するために高精度な相対高度情報が必要とされる。相対高度の測定には、ＧＮＳＳ、気圧高度計等の使用が考えられる。しかし、ＧＮＳＳでは高さ方向の測位精度が充分ではない。また、気圧高度計では、離陸地点と着陸地点に高度差がある場合、着地地点の気圧情報が必要とされるが、気圧は、大気の状態、気温、風速等によって左右されるため、予め測定しておくことは難しく、グランドエフェクトを回避するために要求される高精度な相対高度情報は得られない。 Automatic landing control for drones requires highly accurate relative altitude information to avoid ground effect. GNSS, barometric altimeters, etc. can be used to measure relative altitude. However, GNSS does not provide sufficient positioning accuracy in the vertical direction. Furthermore, with a barometric altimeter, if there is an altitude difference between the takeoff point and the landing point, barometric pressure information at the landing point is required. However, because barometric pressure is affected by atmospheric conditions, temperature, wind speed, etc., it is difficult to measure it in advance, and the highly accurate relative altitude information required to avoid ground effect cannot be obtained.
第９の実施形態によれば、マイクロ波によってドローン４０から通信端末５０に供給された電力に基づいて、ドローン４０と通信端末５０間の距離が検知される。これにより、ドローン４０の通信端末５０に対する相対高度が高精度で得られ、自動着陸又はホバリングが適正になされる。
According to the ninth embodiment, the distance between the
《第１０の実施形態》
本発明の第１０の実施形態に係る無線システムについて説明する。ドローン４０及び通信端末５０の基本的な構成は第９の実施形態に示されたものと同様である。但し、第１０の実施形態では、通信端末５０は距離検知部５３を有せず、ドローン４０の制御部４２がドローン４０と通信端末５０間の距離を検知する。ドローン４０の制御部４２はドローン４０と通信端末５０間の距離と電力密度対応値の関係を示すテーブルを保持している。
Tenth embodiment
A wireless system according to a tenth embodiment of the present invention will be described. The basic configurations of the
図２１は、第１０の実施形態に係るドローン４０の自動着陸中におけるドローン４０の処理を示すフローチャートである。まず、送信部４３が、制御部４２の制御に従って、電力密度対応値の情報の送信開始指令を通信端末５０に送信し、マイクロ波の放射を開始する（Ｓ３１）。次に、受信部４４が、通信端末５０から送信されたデータ信号を受信し、そのデータ信号から電力密度対応値の情報を抽出する（Ｓ３２）。続いて、制御部４２が、ドローン４０と通信端末５０間の距離と電力密度対応値の関係を示すテーブルを参照して、受信された電力密度対応値に基づいて、ドローン４０と通信端末５０間の距離を検知する（Ｓ３３）。制御部４２は、ＧＮＳＳ受信機から得られるドローン４０の水平位置、及び検知したドローン４０と通信端末５０間の距離を使用して飛行制御を行う（Ｓ３４）。また、制御部４２は、ドローン４０が所定の高度に到達したかどうかを判断する（Ｓ３５）。ドローン４０は、所定の高度に到達するまで（Ｓ３５：Ｎｏ）、ステップＳ３２～Ｓ３４を繰り返す。ドローン４０が所定の高度に到達すると（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、送信部４３が、制御部４２の制御に従って、電力密度対応値の情報の送信終了指令を通信端末５０に送信し、マイクロ波の放射を終了する（Ｓ３６）。同時に、制御部４２は飛行制御を停止する（Ｓ３６）。その後、ドローン４０は非制御状態で降下して着陸する。
Figure 21 is a flowchart showing the processing of the
図２２は、第１０の実施形態に係るドローン４０の自動着陸中における通信端末５０の処理を示すフローチャートである。まず、通信端末５０の受信部が電力密度対応値の情報の送信開始指令を受信する（Ｓ４１）。次に、電力密度対応値検知部５２が受電回路１０の出力電圧に基づいて電力密度対応値を検知する（Ｓ４２）。その後、変調制御部２２が、アンテナ２７で受け取られたマイクロ波の反射波を変調し、電力密度対応値の情報を反射波に乗せる（Ｓ４３）。通信端末５０は、その受信部が電力密度対応値の情報の送信終了指令を受信するまで、ステップＳ４２，Ｓ４３を一定期間毎に繰り返す（Ｓ４４）。
Figure 22 is a flowchart showing the processing of the
第１０の実施形態によれば、第９の実施形態と同様に、ドローン４０の通信端末５０に対する相対高度が高精度で得られる。
According to the tenth embodiment, as in the ninth embodiment, the relative altitude of the
最後に、上記の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形及び変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上記の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。 Finally, the above description of the embodiments is illustrative in all respects and is not restrictive. Those skilled in the art may make appropriate modifications and changes. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above embodiments. Furthermore, the scope of the present invention includes modifications from the embodiments within the scope of the claims and the scope equivalent thereto.
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃｄ…キャパシタ
Ｄ１…バラクタダイオード
Ｄ２…ダイオード
Ｌ１，Ｌ２…インダクタ
Ｐ１…入力端
Ｐ２，Ｐ３…出力端
Ｐ４…電源端子
Ｐ５…出力端子
Ｐ６…信号入力端子
Ｑ…出力端子
Ｒ…リセット端子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６…抵抗
Ｓ…セット端子
ＳＷ１…スイッチ
Ｖ１…基準電圧
１０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０…受電回路
１１，６１，７１，１０１…共振器
１２，１０２…整流平滑回路
１３，６３，７３…起動回路
１４，６４…電子スイッチ
２１…変調器
２２…変調制御部
２３，２４，２５…伝送路
２６…DC-DCコンバータ
２７…アンテナ
２８…処理回路
３１…コンパレータ
３２…フリップフロップ
３３…ＦＥＴ
４０…ドローン
４１…折り畳み脚
４２…制御部
４３…送信部
４４…受信部
４５…アンテナ
４６…サーキュレータ
５０…通信端末
５１…充電制御回路
５２…電力密度対応値検知部
５３…距離検知部
５４…蓄電池
２５１…誘電体基材
２５２…接地導体
２５３…線路導体
C1, C2, C3, C4, C5, C6, Cd...capacitor D1...varactor diode D2...diode L1, L2...inductor P1...input terminal P2, P3...output terminal P4...power supply terminal P5...output terminal P6...signal input terminal Q...output terminal R...reset terminal R1, R2, R3, R4, R5, R6...resistor S...set terminal SW1...switch V1...
40...
Claims (11)
前記共振器の出力端に接続された整流平滑回路と、
前記可変容量部のインピーダンスを変化させることで、前記マイクロ波の反射波を変調し、前記反射波の振幅を定める変調制御部と、を備え、
前記共振器は、前記マイクロ波が前記共振器の入力端に入力されることで前記共振器の入力端に励起された電圧の振幅より大きい振幅を有する電圧を前記共振器の出力端に励起し、
前記変調制御部は、制御信号を出力して前記可変容量部に制御電圧を印加することで、前記可変容量部のインピーダンスを変化させ、
前記変調制御部は、前記反射波に乗せるデータを前記制御信号に乗せ、反射させる電力に応じて前記制御信号の電圧の大きさを定める、受電回路。 a resonator having an input end to which a microwave is input, an output end, and a variable capacitance section;
a rectifying and smoothing circuit connected to an output end of the resonator;
a modulation control unit that modulates the reflected microwave by changing the impedance of the variable capacitance unit and determines the amplitude of the reflected wave,
The resonator excites a voltage having an amplitude greater than an amplitude of a voltage excited at the input end of the resonator by inputting the microwave to the input end of the resonator, at an output end of the resonator;
the modulation control unit outputs a control signal to apply a control voltage to the variable capacitance unit, thereby changing the impedance of the variable capacitance unit;
The modulation control unit is a power receiving circuit that puts data to be placed on the reflected wave on the control signal and determines the magnitude of the voltage of the control signal depending on the power to be reflected.
前記共振器の出力端に接続された整流平滑回路と、
前記可変容量部のインピーダンスを変化させることで、前記マイクロ波の反射波を変調し、前記反射波の振幅を定める変調制御部と、を備え、
前記共振器の出力端及び前記可変容量部は前記伝送路に接続され、
前記伝送路は、接地導体、及び前記接地導体に対向する線路導体を有し、
前記線路導体は、アンテナとして働くように、前記接地導体から離れて配置され、
前記変調制御部は、制御信号を出力して前記可変容量部に制御電圧を印加することで、前記可変容量部のインピーダンスを変化させ、
前記変調制御部は、前記反射波に乗せるデータを前記制御信号に乗せ、反射させる電力に応じて前記制御信号の電圧の大きさを定める、受電回路。 a resonator having a transmission line to which a microwave is input, an output end, and a variable capacitance section;
a rectifying and smoothing circuit connected to an output end of the resonator;
a modulation control unit that modulates the reflected microwave by changing the impedance of the variable capacitance unit and determines the amplitude of the reflected wave,
an output end of the resonator and the variable capacitance unit are connected to the transmission line,
the transmission line includes a ground conductor and a line conductor facing the ground conductor;
the line conductor is spaced apart from the ground conductor so as to act as an antenna;
the modulation control unit outputs a control signal to apply a control voltage to the variable capacitance unit, thereby changing the impedance of the variable capacitance unit;
The modulation control unit is a power receiving circuit that puts data to be placed on the reflected wave on the control signal and determines the magnitude of the voltage of the control signal depending on the power to be reflected.
前記ＬＣ共振回路は、前記可変容量部、第１キャパシタ、第２キャパシタ、及びインダクタを有し、
前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとは直列に接続されて直列回路を構成し、前記直列回路と前記インダクタは並列に接続され、
前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとの接続点は前記共振器の入力端に接続され、前記第１キャパシタと前記インダクタとの接続点は前記共振器の出力端に接続され、前記第２キャパシタと前記インダクタとの接続点は接地される、請求項１に記載の受電回路。 The resonator includes an LC resonant circuit,
the LC resonant circuit includes the variable capacitance unit, a first capacitor, a second capacitor, and an inductor,
the first capacitor and the second capacitor are connected in series to form a series circuit, and the series circuit and the inductor are connected in parallel,
2. The power receiving circuit according to claim 1, wherein a connection point between the first capacitor and the second capacitor is connected to an input end of the resonator, a connection point between the first capacitor and the inductor is connected to an output end of the resonator, and a connection point between the second capacitor and the inductor is grounded.
前記共振器の入力端、前記共振器の出力端、及び前記可変容量部は前記伝送路に接続される、請求項１に記載の受電回路。 The resonator has a transmission line,
The power receiving circuit according to claim 1 , wherein an input end of the resonator, an output end of the resonator, and the variable capacitance section are connected to the transmission line.
前記第３キャパシタの後段に接続された第１スイッチと、を備える、請求項５に記載の受電回路。 a third capacitor connected in shunt to a downstream of the DC-DC converter;
The power receiving circuit according to claim 5 , further comprising: a first switch connected to a downstream stage of the third capacitor.
前記受電回路の後段に接続された第２スイッチと、を備え、
前記第２スイッチは、
前記受電回路の出力が入力されるコンパレータと、
前記コンパレータの出力が入力され、前記コンパレータの出力に応じた状態を保持するフリップフロップと、
前記フリップフロップの出力に応じてオン／オフするＦＥＴと、
前記ＦＥＴを介して直流電圧源に接続された出力端と、を備える、起動回路。 A power receiving circuit according to any one of claims 1 to 6;
a second switch connected to a downstream stage of the power receiving circuit;
The second switch is
a comparator to which an output of the power receiving circuit is input;
a flip-flop that receives the output of the comparator and holds a state according to the output of the comparator;
an FET that is turned on/off in response to an output of the flip-flop;
an output terminal connected to a DC voltage source via the FET.
前記基準電圧の正負の符号は前記受電回路の出力電圧の正負の符号とは異なる、請求項７又は８に記載の起動回路。 the comparator has a first input terminal to which the output voltage of the power receiving circuit is applied, and a second input terminal to which a reference voltage is applied;
9. The start-up circuit according to claim 7, wherein the sign of the reference voltage is different from the sign of the output voltage of the power receiving circuit.
前記マイクロ波を受ける受電部、電力密度対応値検知部、及び距離検知部を有する通信端末と、を備え、
前記受電部は、請求項１から６の何れかに記載の受電回路で構成され、
前記電力密度対応値検知部は、前記受電部の出力に基づいて、前記通信端末のアンテナの位置における前記マイクロ波の電力密度に対応する電力密度対応値を検知し、
前記距離検知部は、前記飛行体と前記通信端末の間の距離と前記電力密度対応値の関係及び前記検知された電力密度対応値に基づいて、前記飛行体と前記通信端末の間の距離を検知し、
前記変調制御部は、前記飛行体と前記通信端末の間の距離にかかる距離情報を前記制御信号に乗せ、
前記受信部は前記距離情報を受信し、
前記制御部は前記飛行体と前記通信端末の間の距離を使用して飛行制御を行う、無線システム。 An aircraft having a power transmission unit that emits microwaves, a receiving unit that receives signals, and a control unit that performs flight control;
a communication terminal including a power receiving unit for receiving the microwave, a power density corresponding value detection unit, and a distance detection unit;
The power receiving unit is configured with the power receiving circuit according to any one of claims 1 to 6,
the power density correspondence value detection unit detects a power density correspondence value corresponding to the power density of the microwave at a position of an antenna of the communication terminal based on an output of the power receiving unit;
The distance detection unit detects a distance between the aircraft and the communication terminal based on a relationship between the distance between the aircraft and the communication terminal and the power density correspondence value and the detected power density correspondence value;
The modulation control unit includes distance information relating to the distance between the aircraft and the communication terminal in the control signal,
The receiving unit receives the distance information,
A wireless system in which the control unit performs flight control using the distance between the aircraft and the communication terminal.
前記マイクロ波を受ける受電部、及び電力密度対応値検知部を有する通信端末と、を備え、
前記受電部は、請求項１から６の何れかに記載の受電回路で構成され、
前記電力密度対応値検知部は、前記受電部の出力に基づいて、前記通信端末のアンテナの位置における前記マイクロ波の電力密度に対応する電力密度対応値を検知し、
前記変調制御部は前記電力密度対応値の情報を前記制御信号に乗せ、
前記受信部は前記電力密度対応値の情報を受信し、
前記制御部は、前記飛行体と前記通信端末の間の距離と前記電力密度対応値の関係及び前記受信された電力密度対応値に基づいて、前記飛行体と前記通信端末の間の距離を検知し、前記飛行体と前記通信端末の間の距離を使用して飛行制御を行う、無線システム。 An aircraft having a power transmission unit that emits microwaves, a receiving unit that receives signals, and a control unit that performs flight control;
a communication terminal having a power receiving unit for receiving the microwave and a power density corresponding value detection unit,
The power receiving unit is configured with the power receiving circuit according to any one of claims 1 to 6,
the power density correspondence value detection unit detects a power density correspondence value corresponding to the power density of the microwave at a position of an antenna of the communication terminal based on an output of the power receiving unit;
The modulation control unit transmits information of the power density corresponding value to the control signal,
The receiving unit receives information about the power density correspondence value,
A wireless system in which the control unit detects the distance between the aircraft and the communication terminal based on the relationship between the distance between the aircraft and the communication terminal and the power density correspondence value and the received power density correspondence value, and performs flight control using the distance between the aircraft and the communication terminal.
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Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| JP2011525723A (en) | 2008-05-13 | 2011-09-22 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | Reverse link signaling via receive antenna impedance modulation |
| JP2014011878A (en) | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Ihi Aerospace Co Ltd | Rectenna |
| JP2016532423A (en) | 2013-08-09 | 2016-10-13 | ドレイソン テクノロジーズ （ヨーロッパ） リミテッド | RF energy collector |
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| JP2018170549A (en) | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | Starter and radio communication device |
| JP2018182913A (en) | 2017-04-13 | 2018-11-15 | 株式会社豊田中央研究所 | Transmitter and microwave power transmission system |
| JP2020097336A (en) | 2018-12-18 | 2020-06-25 | コネクシオ株式会社 | Data collection autonomous unmanned aerial vehicle, control method and control program therefor |
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|---|---|---|---|---|
| JPH087059A (en) * | 1994-06-21 | 1996-01-12 | Sony Chem Corp | Noncontact information card |
-
2020
- 2020-10-30 JP JP2020182507A patent/JP7544374B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011525723A (en) | 2008-05-13 | 2011-09-22 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | Reverse link signaling via receive antenna impedance modulation |
| JP2014011878A (en) | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Ihi Aerospace Co Ltd | Rectenna |
| JP2016532423A (en) | 2013-08-09 | 2016-10-13 | ドレイソン テクノロジーズ （ヨーロッパ） リミテッド | RF energy collector |
| JP2017022949A (en) | 2015-07-15 | 2017-01-26 | 国立大学法人京都大学 | Wireless power supply system |
| JP2018170549A (en) | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | Starter and radio communication device |
| JP2018182913A (en) | 2017-04-13 | 2018-11-15 | 株式会社豊田中央研究所 | Transmitter and microwave power transmission system |
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