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整流天线装置实用新型专利

更新时间:2024-11-01
整流天线装置实用新型专利 专利申请类型:实用新型专利;
源自:日本高价值专利检索信息库;

专利名称:整流天线装置

专利类型:实用新型专利

专利申请号:CN201980085804.7

专利申请(专利权)人:三菱电机株式会社
权利人地址:日本东京

专利发明(设计)人:田中俊行,高桥智宏,和田雅司,小坂田宽,本间幸洋

专利摘要:整流天线装置包括天线部(210)、对输入到天线部(210)的高频进行整流的第1整流部(31)、天线部(220)、对输入到天线部(220)的高频进行整流的第2整流部(32)和容性耦合部(5)。容性耦合部(5)对直流成为开路,对基波成为短路。第1整流部(31)具有成为基准电位的GND导体(410),第2整流部(32)具有成为基准电位的GND导体(420)。GND导体(410)和GND导体(420)经由容性耦合部(5)连接。整流天线装置的特征在于,第1整流部(31)和第2整流部(32)串联连接。

主权利要求:
1.一种整流天线装置,其特征在于,包括:第1天线部;第1整流部,对输入到所述第1天线部的高频进行整流;第2天线部;第
2整流部,对输入到所述第2天线部的高频进行整流;以及第1容性耦合部,对直流设为开路并对基波设为短路,所述第1整流部具有成为基准电位的第1导体,所述第2整流部具有成为基准电位的第2导体,所述第1导体和所述第2导体经由所述第1容性耦合部连接,所述第1整流部和所述第2整流部串联连接。
2.如权利要求1所述的整流天线装置,其特征在于,所述第1容性耦合部具有至少一个叉指电容器。
3.如权利要求1或2所述的整流天线装置,其特征在于,所述第1容性耦合部具有至少一个贴片电容器。
4.如权利要求1至3的任一项所述的整流天线装置,其特征在于,还包括第3天线部、对输入到所述第3天线部的高频进行整流的第3整流部、以及对直流设为开路并对基波设为短路的第2容性耦合部,所述第3整流部具有成为基准电位的第3导体,所述第2导体和所述第3导体经由所述第2容性耦合部连接,所述第2整流部和所述第3整流部串联连接。
5.如权利要求4所述的整流天线装置,其特征在于,所述第2容性耦合部具有至少一个叉指电容器。
6.如权利要求4或5所述的整流天线装置,其特征在于,所述第2容性耦合部具有至少一个贴片电容器。
7.如权利要求1至6的任一项所述的整流天线装置,其特征在于,所述第1整流部包括多个并联连接的第1整流电路,多个所述第1整流电路分别连接到所述第1导体。
8.如权利要求1至7的任一项所述的整流天线装置,其特征在于,所述第2整流部包括多个并联连接的第2整流电路,多个所述第2整流电路分别连接到所述第2导体。 说明书 : 整流天线装置技术领域[0001] 本发明涉及将高频转换为直流电的整流天线装置。背景技术[0002] 整流天线(rectena:rectifyingantenna)装置是带有整流电路的天线装置。整流天线装置在整流电路中对输入到天线装置的高频进行高频(RF:RadioFrequencyWave,射频波)‑直流(DC:DirectCurrent,直流电)转换。近年来,整流天线装置被安装到宇宙太阳能发电系统(SSPS:SpaceSolarPowerSystems)的受电部的结构正在开发。将整流天线元件配置成阵列状的整流天线装置适合于通过天线接收大功率的高频并通过整流电路高效率地进行RF‑DC转换后向负载提供大功率的直流,并且整流天线装置需要高效率且轻量化的结构。[0003] 在现有的整流天线元件和整流天线装置中,天线接合到电介质的一个表面,整流电路通过接地(GND:Ground)导体接合到另一个表面。设置在整流电路背面与电介质的接合面的GND导体构成为起到作为天线和整流电路之间的公共GND的功能。这样的整流天线元件和整流天线装置具有为了获得高天线增益而共用所有整流天线元件的GND、且GND导体的面积大的结构(例如,记载于专利文献1中)。[0004] 现有技术文献[0005] 专利文献[0006] 专利文献1:日本专利特开2018-107562号公报发明内容[0007] 发明所要解决的技术问题[0008] 然而,在专利文献1的整流天线元件和整流天线装置的结构中,由于是GND导体的面积较大的结构,因此,虽然可以获得高天线增益,但是各整流电路的GND成为公共电位。因此,由于各整流电路的输出功率受到并联连接的限制,输出合成时的DC合成电流变高。其结果是存在效率伴随着DC布线中的压降增大而降低的问题。[0009] 本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于获得一种在维持较高的基波天线增益的同时减少DC布线中的压降量的整流天线装置。[0010] 用于解决技术问题的技术手段[0011] 本发明所涉及的整流天线装置包括:第1天线部;第1整流部,对输入到第1天线部的高频进行整流;第2天线部;第2整流部,对输入到第2天线部的高频进行整流;以及第1容性耦合部,对直流设为开路并对基波设为短路,第1整流部具有成为基准电位的第1接地导体,第2整流部具有成为基准电位的第2接地导体,第1接地导体和第2接地导体经由第1容性耦合部连接,第1整流部和第2整流部串联连接。[0012] 发明效果[0013] 根据本发明,可获得一种能够在维持较高的基波天线增益的同时减少DC布线中的压降量的整流天线装置。附图说明[0014] 图1是本发明的实施方式1所涉及的整流天线装置的结构图。[0015] 图2是本发明的实施方式1所涉及的第1整流部的电路结构的一个示例的框图。[0016] 图3是本发明的实施方式1所涉及的第2整流部的电路结构的一个示例的框图。[0017] 图4是本发明的实施方式1所涉及的整流天线装置中的整流电路的连接的示意图。[0018] 图5是不具有容性耦合部的情况下的天线部与GND导体之间产生的基波的电力线概念图。[0019] 图6是具有容性耦合部的情况下的天线部与GND导体之间产生的基波的电力线概念图。[0020] 图7是本发明的实施方式1所涉及的整流天线装置的整流部为3个时的结构图。[0021] 图8是本发明的实施方式2所涉及的整流天线装置的结构图。[0022] 图9是本发明的实施方式2所涉及的整流天线装置的其他结构图。[0023] 图10是本发明的实施方式3所涉及的整流天线装置的结构图。[0024] 图11是本发明的实施方式3所涉及的整流天线装置中的整流电路的连接的示意图。[0025] 图12是本发明的实施方式3所涉及的整流天线装置的整流部为3个时的结构图。具体实施方式[0026] 下面,使用附图来详细说明本发明的整流天线装置的优选实施方式。另外,对图中相同或等同的部分标注相同的标号。[0027] 实施方式1[0028] 图1示出本发明的实施方式1所涉及的整流天线装置的结构图。图1~图6示出整流部为2个时的整流天线装置。图7示出整流部为3个时的整流天线装置。图1~图6的整流天线装置包括天线部210(第1天线部)、天线部220(第2天线部)、第1整流部31、第2整流部32、电介质1和容性耦合部5(第1容性耦合部)。第1整流部31具有整流电路(第1整流电路)310和接地(GND:Ground)导体410(第1接地导体)。第2整流部32具有整流电路(第2整流电路)320和GND导体420(第2接地导体)。第1整流部31和第2整流部32相邻配置。[0029] 天线部210和天线部220接收所输入的高频。此处,输入包含微波频带的高频。如图1所示,天线部210和天线部220相邻地形成在天线基板200上。电介质1接合到天线基板200的一个表面。[0030] 整流电路310和整流电路320执行RF‑DC转换,该RF‑DC转换将分别输入到天线部210和天线部220的高频(RF:RadioFrequencyWave,射频波)转换为直流(DC:DirectCurrent,直流电)。整流电路310和整流电路320形成在整流电路基板300上。此外,在整流电路基板300上形成有用于取出由整流电路310产生的直流的DC负电极311和DC正电极312。例如,如图1所示,整流电路310配置在DC负电极311和DC正电极312之间,但是配置不限于此。此外,在整流电路基板300上形成有用于取出由整流电路320产生的直流的DC负电极321和DC正电极322。例如,如图1所示,整流电路320配置在DC负电极321和DC正电极322之间,但是配置不限于此。[0031] GND导体410是成为针对天线部210和整流电路310的基准电位的接地导体。GND导体410形成在整流电路基板300的与形成有整流电路310的表面相反侧的表面。GND导体420是成为针对天线部220和整流电路320的基准电位的接地导体。GND导体420形成在整流电路基板300的与形成有整流电路320的表面相反侧的表面。[0032] 通孔313形成于整流电路基板300。整流电路310的DC负电极311经由通孔313连接到GND导体410。整流电路310的输出功率被输出至DC负电极311和DC正电极312之间,DC正电极312的电位高于DC负电极311的电位。通孔323形成于整流电路基板300。整流电路320的DC负电极321经由通孔323连接到GND导体420。整流电路320的输出功率被输出至DC负电极321和DC正电极322之间,DC正电极322的电位高于DC负电极321的电位。[0033] 天线基板200的接合有电介质1的表面与整流电路基板300的形成有GND导体410和GND导体420的表面相对配置。即,天线基板200接合到电介质1的一个表面,整流电路310和320分别经由GND导体410和GND导体420接合到另一个表面。[0034] 在GND导体410的与天线部210相对的部分形成有贯穿GND导体410的孔即槽411。天线部210和整流电路310通过槽411进行槽耦合。在GND导体420的与天线部220相对的部分形成有贯穿GND导体420的孔即槽421。天线部220和整流电路320通过槽421进行槽耦合。[0035] 容性耦合部5是对直流成为开路且对基波成为短路的耦合单元。容性耦合部5设置在GND导体410和GND导体420之间。即,GND导体410和GND导体420经由容性耦合部5连接。[0036] 图2示出实施方式1所涉及的整流电路310的电路结构的一个示例。这里,整流电路310如图2所示那样设为单分流型。整流电路310在输入端子315和DC正电极312之间设置有输入滤波器316、整流元件314和输出滤波器317。整流元件314的一端连接在输入滤波器316和输出滤波器317之间,另一端连接到GND导体410。整流元件314以输出正直流电压的极性连接。整流元件314例如是二极管。DC负电极311经由通孔313连接到GND导体410。DC正电极312的电位高于DC负电极311的电位。输入滤波器316是用于抑制整流时产生的谐波的滤波器。输出滤波器317是用于抑制整流时产生的谐波和用于平滑的滤波器。[0037] 图3示出实施方式1所涉及的整流电路320的电路结构的一个示例。这里,整流电路320如图3所示那样设为单分流型。整流电路320在输入端子325和DC正电极322之间设置有输入滤波器326、整流元件324和输出滤波器327。整流元件324的一端连接在输入滤波器326和输出滤波器327之间,另一端连接到GND导体420。整流元件324以输出正直流电压的极性连接。整流元件324例如是二极管。DC负电极321经由通孔323连接到GND导体420。DC正电极322的电位高于DC负电极321的电位。输入滤波器326是用于抑制整流时产生的谐波的滤波器。输出滤波器327是用于抑制整流时产生的谐波和用于平滑的滤波器。[0038] 图4示出串联连接第1整流部31和第2整流部32的整流天线装置的示意图。如图4所示,整流电路310的DC正电极312和整流电路320的DC负电极321通过DC布线600连接。整流电路310的DC负电极311通过DC布线601连接到负载7的一端,整流电路320的DC正电极322通过DC布线602连接到负载7的另一端。因此,整流电路310和整流电路320串联连接。即,第1整流部31和第2整流部32串联连接。[0039] 此时,由于容性耦合部5被设定为对直流开路,所以GND导体410和GND导体420在直流下完全电气分离。换言之,GND导体410和GND导体420的电位为不同电位。因此,整流电路310(第1整流部31)和整流电路320(第2整流部32)可以串联连接。[0040] 接着,说明本发明的实施方式1所涉及的整流天线装置的动作。照射到整流天线装置的高频由天线部210和天线部220接收,并分别向整流电路310和整流电路320进行槽馈电。具体而言,由天线部210接收的高频经由槽411向整流电路310进行槽馈电。另一方面,由天线部220接收的高频经由槽421向整流电路320进行槽馈电。[0041] 若高频被输入到图2所示的整流电路310的输入端子315,则整流元件314每半个周期重复导通和关断从而产生高次谐波,并且在与整流元件314的极性相对应的方向上产生偏移电压。可知该偏移电压为直流,通过对电压波形进行傅里叶变换,从而产生直流和高次谐波。此时,通过输入滤波器316和输出滤波器317进行谐波抑制处理。由此,能够使整流元件314以F级进行动作,实现RF‑DC转换效率的高效率化。此外,GND导体410和整流电路310的DC负电极311经由通孔313连接。因此,通过输出滤波器317对整流元件314中产生的电压的波进行平滑,从而在整流电路310的DC负电极311和DC正电极312之间输出正的直流电压VDC1。[0042] 图3所示的整流电路320具有与整流电路310相同的动作原理。若高频被输入到整流电路320的输入端子345,则整流元件344每半个周期重复导通和关断从而产生高次谐波,并且在与整流元件344的极性相对应的方向上产生偏移电压。可知该偏移电压为直流,通过对电压波形进行傅里叶变换,从而产生直流和高次谐波。此时,通过输入滤波器346和输出滤波器347进行谐波抑制处理。由此,能够使整流元件344以F级进行动作,实现RF‑DC转换效率的高效率化。此外,GND导体420和整流电路320的DC负电极321经由通孔323连接。因此,通过输出滤波器347对整流元件344中产生的电压的波进行平滑,从而在整流电路320的DC负电极321和DC正电极322之间输出正的直流电压VDC2。[0043] 如图4所示,由于整流电路310和整流电路320串联连接,所以在第1整流部31的整流电路310中经过RF‑DC转换的DC电压VDC1和在第2整流部32的整流电路320中经过RF‑DC转换的DC电压VDC2的合计值(VDC1+VDC2)被施加到负载7。[0044] 与将整流电路310和整流电路320并联连接的结构相比,将整流电路310和整流电路320串联连接的结构可以使得虽然提供给负载7的电力相等,但负载7的施加电压成为2倍,且流过负载7的电流成为1/2倍。与并联连接的情况相比,由于能够减小DC电流,因此可以减小DC布线600~602中输出的压降量,实现整流天线装置的高效率化。[0045] 并且,由于可以减小提供给负载7的DC电流,因此可以将具有小电流容量的DC布线应用于DC布线600~602。由于导体面积小,因此可以应用轻量的DC布线,从而可以实现整流天线装置的轻量化。[0046] 接着,对天线特性进行叙述。为了在整流天线装置中获得高天线增益,需要利用GND导体全部吸收从天线部朝向GND导体产生的基波的电力线。因此,为了吸收更多基波的电力线,GND导体的面积越宽越好。[0047] 图5示出不具有容性耦合部5的情况下的天线部210与GND导体410之间产生的基波的电力线概念图。图5中,为了使电力线清晰,未图示出电介质1。[0048] 如图5所示,可知在天线部210和GND导体410之间产生的基波的电力线不仅扩展到GND导体410,而且扩展到GND导体420的区域。然而,当不包括容性耦合部5时,GND导体410和GND导体420的电位不同。因此,从天线部210产生的基波仅被GND导体410吸收。因此,由于不能吸收所产生的基波的所有电力线,所以天线部210的基波天线增益减小。[0049] 同样地,在天线部220中,从天线部220产生的基波的电力线也不仅扩展到GND导体420,而且扩展到GND导体410的区域。然而,当不包括容性耦合部5时,GND导体410和GND导体420的电位不同。因此,从天线部220产生的基波仅被GND导体420吸收。因此,由于不能吸收所产生的基波的所有电力线,所以天线部220的基波天线增益减小。[0050] 图6示出具有容性耦合部5的情况下的天线部210与GND导体410及GND导体420之间产生的基波的电力线概念图。图6中,为了使电力线清晰,未图示出电介质1。[0051] 如图6所示,可知在天线部210和GND导体410之间产生的基波的电力线不仅扩展到GND导体410,而且扩展到GND导体420的区域。这里,由于容性耦合部5在基波中被设定为短路,所以GND导体410和GND导体420在基波中假想地成为等电位。因此,如图6所示,基波中的GND导体可以假想地视为向一个表面扩展。即,可以视为GND导体410和GND导体420在基波中假想地电连接。其结果是,相对于天线部210的GND导体的面积明显变大。因此,从天线部210产生的基波被GND导体410和GND导体420吸收。因此,天线部210可以获得高的基波天线增益。[0052] 同样地,从天线部220产生的基波的电力线也不仅扩展到GND导体420,而且扩展到GND导体410的区域。同样地,相对于天线部220的GND导体的面积明显变大。因此,从天线部220产生的基波被GND导体410和GND导体420吸收。因此,天线部220可以获得高的基波天线增益。[0053] 根据本发明的实施方式1所涉及的整流天线装置,由于能够在维持较高的基波天线增益的同时减少DC布线600~602中的压降量,因此能够实现高效率化。此外,可以实现DC布线600~602的轻量化。[0054] 此外,在图1~图6中记述了整流部为2个的情况,但整流部也可以设为3个以上。图7示出整流部为3个时的整流天线装置的结构图。如图7所示,整流天线装置还包括第3整流部33、天线部230(第3天线部)和容性耦合部5(第2容性耦合部)。第3整流部33和第2整流部32相邻设置。第3整流部33的结构与第1整流部31、第2整流部32的结构相同,因此省略详细说明。[0055] 第3整流部33具有整流电路330、GND导体430(第3接地导体)。GND导体430成为天线部230和整流电路330的基准电位。整流电路330的DC负电极331、DC正电极332形成于整流电路基板300。DC负电极331经由通孔333连接到GND导体430。在GND导体430的与天线部230相对的部分形成有贯穿GND导体430的孔即槽431。GND导体420(第2接地导体)和GND导体430(第3接地导体)经由容性耦合部5(第2容性耦合部)连接。整流电路320和整流电路330串联连接。即,第2整流部32和第3整流部33串联连接。[0056] 由此,在设置3个以上的整流部的情况下,在相邻的整流部的GND导体之间设置容性耦合部5。即,相邻的整流部的GND导体(接地导体)经由容性耦合部5连接。通过该结构,能够对多个整流部进行直流连接。[0057] 即使在如上述那样具有3个以上的整流部的整流天线装置中,通过在各GND导体410、420、430之间设置对直流开路且对基波短路的容性耦合部5,从而成为能够串联连接多个整流部的结构。因此,能够在维持较高的基波天线增益的同时降低DC布线中的压降量,从而实现高效率化。此外,可以实现DC布线的轻量化。在具有多个整流部的整流天线装置的情况下,高效率化、轻量化的效果变得更大。例如,包括SSPS(SpaceSolarPowerSystems:太空太阳能发电系统)且输出功率为数千kW的大规模整流天线装置由于具有多个整流部,因此是优选的。[0058] 实施方式2[0059] 图8示出本发明的实施方式2所涉及的整流天线装置的结构图。本实施方式具有涉及容性耦合部5的结构的特征。具体地,容性耦合部5由叉指电容器(interdigitalcapacitor)510构成。其他点由于是与实施方式1所涉及的整流天线装置实质上相同的结构,在此省略说明。相同的部分标注相同的标号。[0060] 如图8所示,叉指电容器510是具有配置在彼此相邻的GND导体410和GND导体420之间的细长金属图案的耦合单元。即,GND导体410和GND导体420经由叉指电容器510连接。叉指电容器510中,多个针状金属交替地配置在GND导体410和GND导体420附近。由此,可以在针状的细长金属图案之间产生电容。通过改变针状的图案的间隔、图案的长度和针数,可以将该电容值设定为所期望的电容值。这里,叉指电容器510具有在基波中GND导体410和GND导体420之间成为短路的图案。[0061] 由于叉指电容器510被针状的图案物理分离,所以GND导体410和GND导体420在直流中成为开路。另一方面,在基波下电容值被设定为GND导体410和GND导体420成为短路的值。因此,与实施方式1的整流天线装置同样,可以对第1整流部31的整流电路310和第2整流部32的整流电路320进行串联连接。[0062] 因此,实施方式2所涉及的整流天线装置能够在维持较高的基波天线增益的同时减少DC布线中的压降量,从而实现高效率化。此外,可以实现DC布线的轻量化。[0063] 图9示出实施方式2所涉及的整流天线装置的其他结构图。图9的整流天线装置中,容性耦合部5由贴片电容器520构成。即,是将图8的整流天线装置的叉指电容器510替换为贴片电容器520的结构。[0064] 如图9所示,贴片电容器520设置在彼此相邻的GND导体410和GND导体420之间。即,GND导体410和GND导体420经由贴片电容器520连接。贴片电容器520可以使GND导体410和GND导体420在直流下成为开路。另一方面,在基波下贴片电容器520的电容值被设定为GND导体410和GND导体420成为短路的值。因此,与实施方式1的整流天线装置同样,可以对第1整流部31的整流电路310和第2整流部32的整流电路320进行串联连接。[0065] 因此,由此构成的整流天线装置也与图8的整流天线装置同样,能够在维持较高的基波天线增益的同时减少DC布线中的压降量,从而实现高效率化。此外,可以实现DC布线的轻量化。[0066] 此外,在图9所示的整流天线装置中,设置了1个贴片电容器520,但也可以设置多个。[0067] 此外,在图8所示的整流天线装置中,容性耦合部5设有一个叉指电容器510,在图9所示的整流天线装置中,容性耦合部5设有一个贴片电容器520。但是,容性耦合部5也可以设置至少一个叉指电容器510或贴片电容器520。也可以设为叉指电容器510和贴片电容器520分别设置一个的结构。或者也可以分别组合设置多个。[0068] 实施方式3[0069] 图10示出本发明的实施方式3所涉及的整流天线装置的结构图。本发明的实施方式3的整流天线装置中,整流部具备多个整流电路。图10所示的整流天线装置是第2整流部32包括多个整流电路320、324的结构。具体地,整流天线装置包括天线部210(第1天线部)、天线部220(第2天线部)、天线部221(第2天线部)、第1整流部31、第2整流部32、电介质1和容性耦合部5。第1整流部31具有整流电路310(第1整流电路)和GND导体(第1接地导体)410。第2整流部32具有整流电路320(第2整流电路)、整流电路324(第2整流电路)和GND导体420(第2接地导体)。第1整流部31和第2整流部32相邻配置。[0070] 与实施方式1的不同点在于,第2整流部32包括两个整流电路320、324。即,与实施方式1的不同点在于还包括天线部221和整流电路324。其它结构是与实施方式1实质上相同的结构,省略说明。相同的部分标注相同的标号。[0071] 天线部221接收被输入的高频。如图10所示,天线部221形成在天线基板200上与天线部220相邻的位置。[0072] 整流电路324执行将输入到天线部221的高频转换为直流的RF‑DC转换。整流电路324形成在整流电路基板300上与整流电路320相邻的位置。此外,在整流电路基板300上形成有用于取出由整流电路324产生的直流的DC负电极325和DC正电极326。例如,如图10所示,整流电路324配置在DC负电极325和DC正电极326之间,但是并不限于此。成为DC正电极326的电位高于DC负电极325的电位的结构。[0073] GND导体420是除了天线部220和整流电路320之外,还成为针对天线部221和整流电路324的基准电位的接地导体。GND导体420形成在整流电路基板300的与形成有整流电路320、整流电路324的表面相反侧的表面。通孔327形成于整流电路基板300。整流电路324的DC负电极325经由通孔327连接到GND导体420。即,整流电路320的DC负电极321和整流电路324的DC负电极325经由GND导体420成为等电位。[0074] 天线基板200的接合有电介质1的表面与整流电路基板300的形成有GND导体410和GND导体420的表面相对配置。即,天线基板200接合到电介质1的一个表面,整流电路310和整流电路320以及整流电路324经由GND导体410和GND导体420接合到另一个表面。[0075] 在GND导体420的与天线部221相对的部分形成有贯穿GND导体420的孔即槽422。天线部221和整流电路324通过槽422进行槽耦合。[0076] 整流电路324虽然未图示,但与整流电路310和整流电路320同样,是单分流型,具有相同的结构。[0077] 图11示出了实施方式3所涉及的整流天线装置中的整流电路310、整流电路320和整流电路324的连接的示意图。如图11所示,作为整流电路320和整流电路324的公共基准电极的DC负电极321和整流电路310的DC正电极312通过DC布线600连接。整流电路320的DC正电极322和整流电路324的DC正电极326通过DC布线603连接。整流电路310的DC负电极311通过DC布线601连接到负载7的一端,整流电路324的DC正电极326通过DC布线602连接到负载7的另一端。由于整流电路320和整流电路324的基准电位是公共GND导体420,所以整流电路320和整流电路324被限制为并联连接。即,整流电路320和整流电路324并联连接,并且并联连接的整流电路320和整流电路324与整流电路310串联连接。[0078] 此时,由于容性耦合部5被设定为对直流开路,所以GND导体410和GND导体420在直流下完全电气分离。换言之,GND导体410和GND导体420的电位为不同电位。由此,第1整流部31的整流电路310与第2整流部32的整流电路320及整流电路324可以串联连接。[0079] 接着,说明本发明的实施方式3所涉及的整流天线装置的动作。照射到整流天线装置的高频由天线部210、天线部220和天线部221接收,并且经由槽411、槽421和槽422分别向整流电路310、整流电路320和整流电路324进行槽馈电。具体而言,由天线部210接收的高频经由槽411向整流电路310进行槽馈电。由天线部220接收的高频经由槽421向整流电路320进行槽馈电。由天线部221接收的高频经由槽422向整流电路324进行槽馈电。[0080] 与实施方式1相同,对向整流电路310进行槽馈电的高频进行RF‑DC转换,在DC负电极311和DC正电极312之间输出正的直流电压VDC1。即,第1整流部31输出整流电路310的直流电压VDC1。[0081] 对向整流电路320进行槽馈电的高频进行RF‑DC转换,在DC负电极321和DC正电极322之间输出正的直流电压VDC2。同样地,对向整流电路324进行槽馈电的高频进行RF‑DC转换,在DC负电极321和DC正电极326之间输出正的直流电压VDC3。如图11所示,由于将整流电路320和整流电路324进行并联连接,在DC负电极321和DC正电极326之间输出整流电路320的DC输出电压VDC2和整流电路324的DC输出电压VDC3的平均电压(VDC2+VDC3)/2。即,第2整流部32输出整流电路320的DC输出电压VDC2和整流电路324的DC输出电压VDC3的平均电压(VDC2+VDC3)/2。[0082] 另一方面,如图11所示,整流电路310与并联连接的整流电路320和整流电路324串联连接。因此,向负载7施加由第1整流部31的整流电路310进行了RF‑DC转换的DC电压VDC1和由第2整流部32的整流电路320和整流电路324进行了RF‑DC转换的平均电压(VDC2+VDC3)/2的总和值(VDC1+(VDC2+VDC3)/2)的直流电压。[0083] 因此,将第1整流部31的整流电路310与并联连接的第2整流部32的整流电路320和整流电路324串联连接的结构与整流电路310、整流电路320和整流电路324全部并联连接的结构相比,可以减小流过负载的电流。由于可以减小流过负载的直流电流,因此可以减小DC布线600~603中的输出的压降量,并且可以实现整流天线装置的高效率化。[0084] 并且,由于导体面积小,因此可以将轻量的DC布线应用于DC布线600~603,从而可以实现整流天线装置的轻量化。[0085] 接着,对天线特性进行叙述。与实施方式1同样地,虽然GND导体410和GND导体420因容性耦合部5而在物理上分离,但是由于设定为在基波下短路,所以GND导体410和GND导体420在基波中假想地成为等电位。即,可以视为GND导体410和GND导体420在基波中假想地电连接。[0086] 其结果是,相对于天线部210的GND导体的面积明显变大。因此,从天线部210产生的基波被GND导体410和GND导体420吸收。因此,天线部210可以获得高的基波天线增益。同样地,天线部220和天线部221可以获得高基波天线增益。[0087] 根据本发明的实施方式3所涉及的整流天线装置,由于能够在天线部210、天线部220和天线部221中维持较高的基波天线增益的同时减少DC布线600~603中的压降量,因此能够实现高效率化。此外,可以实现DC布线600~603的轻量化。[0088] 另外,实施方式3的整流天线装置记述了第2整流部32具备并联连接的2个整流电路的情况,但并联连接的整流电路也可以是3个以上。此外,也可以设为第1整流部31具备并联连接的多个整流电路的结构。此外,也可以设为第1整流部31和第2整流部32均具备并联连接的多个整流电路的结构。[0089] 另外,与实施方式1同样,整流部也可以设置3个以上。图12示出整流部为3个时的结构图。如图12所示,整流天线装置还包括第3整流部33、天线部230(第3天线部)和容性耦合部5(第2容性耦合部)。第3整流部33和第2整流部32相邻设置。第3整流部33的结构与第1整流部31、第2整流部32的结构相同。[0090] 第3整流部33具有整流电路330、GND导体430(第3接地导体)。GND导体430成为天线部230和整流电路330的基准电位。整流电路330的DC负电极331、DC正电极332形成于整流电路基板300。DC负电极331经由通孔333连接到GND导体430。在GND导体430的与天线部230相对的部分形成有贯穿GND导体430的孔即槽431。GND导体420(第2接地导体)和GND导体430(第3接地导体)经由容性耦合部5(第2容性耦合部)连接。整流电路320和整流电路330串联连接。即,第2整流部32和第3整流部33串联连接。[0091] 由此,在设置3个以上的整流部的情况下,在相邻的整流部的GND导体之间设置容性耦合部5。即,相邻的整流部的GND导体(接地导体)经由容性耦合部5连接。通过该结构,能够对多个整流部进行直流连接。若存在至少一个以上的整流电路的串联连接,则可以以任何方式组合整流电路的串联连接或并联连接的个数。[0092] 即使在如上述那样具有3个以上的整流部的整流天线装置中,通过在各GND导体之间设置对直流开路且对基波短路的容性耦合部5,从而能够串联连接多个整流部。因此,能够在维持较高的基波天线增益的同时降低DC布线中的压降量,从而实现高效率化。此外,可以实现DC布线的轻量化。在具有多个整流部的整流天线装置的情况下,高效率化、轻量化的效果变得更大。例如,包含SSPS且输出功率为数千kW的大规模整流天线装置由于具有多个整流部,因此是优选的。[0093] 此外,与实施方式2同样地,容性耦合部5可以使用图8所示的叉指电容器510来实现,或者可以使用图9所示的贴片电容器520来实现。或者,也可以设为叉指电容器510和贴片电容器520分别设置一个的结构。或者也可以分别组合设置多个。[0094] 另外,本发明在不脱离本发明的广义思想与范围的情况下,可实现各种实施方式和变形。此外,上述实施方式用于对本发明进行说明,而不对本发明的范围进行限定。即,本发明的范围由权利要求书的范围来表示,而不是由实施方式来表示。并且,在权利要求的范围内及与其同等发明意义的范围内实施的各种变形也视为在本发明的范围内。[0095] 本申请基于2018年12月28日提出申请的日本专利申请特愿2018‑247271号。本说明书中参照并引入日本专利申请特愿2018‑247271号的说明书、权利要求书、以及全部附图。[0096] 标号说明[0097] 1电介质,31第1整流部,32第2整流部,33第3整流部,200天线基板,210天线部(第1天线部),220天线部(第2天线部),221天线部(第2天线部),230天线部(第3天线部),300整流电路基板,310整流电路(第1整流电路),311DC负电极,312DC正电极,313通孔,314整流元件,315输入端子,316输入滤波器,317输出滤波器,320整流电路(第2整流电路),321DC负电极,322DC正电极,323通孔,324整流电路(第2整流电路),325DC负电极,326DC正电极,327通孔,330整流电路,331DC负电极,332DC正电极,333通孔,344整流元件,345输入端子,346输入滤波器,347输出滤波器,410GND导体(第1接地导体),411槽,420GND导体(第2接地导体),421槽,422槽,430GND导体(第3接地导体),431槽,5容性耦合部(第1容性耦合部,第2容性耦合部),510叉指电容器,520贴片电容器,600DC布线,601DC布线,602DC布线,603DC布线,7负载。

专利地区:日本

专利申请日期:2019-09-11

专利公开日期:2024-08-30

专利公告号:CN113228465B


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