JPH0715230A - 太陽電池付マイクロストリップアンテナ - Google Patents

太陽電池付マイクロストリップアンテナ

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JPH0715230A
JPH0715230A JP4192618A JP19261892A JPH0715230A JP H0715230 A JPH0715230 A JP H0715230A JP 4192618 A JP4192618 A JP 4192618A JP 19261892 A JP19261892 A JP 19261892A JP H0715230 A JPH0715230 A JP H0715230A
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microstrip
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microstrip antenna
microstrip patch
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正人 田中
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽電池による電力発生とマイクロストリッ
プアンテナによる電波放射が可能なアンテナを提供す
る。 【構成】 マイクロストリップアンテナのマイクロスト
リップパッチ1上に絶縁層6を介して太陽電池8aを配
置し、また誘電体基板2上にはマイクロストリップパッ
チ1の外周縁部に沿う有効電波放射領域を除いて太陽電
池8bを配置する。マイクロストリップパッチ1上の太
陽電池8aと誘電体基板2上の太陽電池8bをマイクロ
ストリップアンテナの漏れ電界が零となる部分を通るリ
ード線10a、10bで接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電力発生能力を有するア
ンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】アンテナは電波放射や電波受信を行うた
め無線機器の表面に取り付ける必要があり、また、太陽
電池も太陽光を受光するため機器の表面に取り付ける必
要がある。例えば、人工衛星のように太陽電池とアンテ
ナの両方を取り付ける必要がある場合は、おのおの電波
放射や受光に障害を与えないために別々の取付場所を確
保する必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】機器にアンテナと太陽
電池の両方を取り付ける場合、取付可能な面積が限られ
ているとどちらかを縮小して機能低下せざるを得なくな
る。例えば、外表面に取り付けられる太陽電池で発生す
る電力を主な電力源とする人工衛星にアンテナを取り付
ける場合、太陽電池の取付面積を減らすと十分な発生電
力を確保できないという問題がある。
【0004】本発明は、この点に鑑み、マイクロストリ
ップアンテナの電波放射機構に着目し、電波放射特性を
損わないようにマイクロストリップアンテナ上に太陽電
池を配置した太陽電池付マイクロストリップアンテナを
提供し、アンテナと太陽電池を共に配置するのに必要な
面積を削減することを主たる目的としてなされたもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、一面側にはマイクロストリップパッチ
が、他面側には地導体が設けられた誘電体基板を有する
マイクロストリップアンテナに対する改良として、誘電
体基板の一面上において当該マイクロストリップパッチ
の上と、マイクロストリップパッチの外周縁部に沿う有
効電波放射領域を除く他の面積領域の上とに、それぞれ
少なくとも一つ以上の太陽電池を設ける。その上で、マ
イクロストリップパッチ上の太陽電池に対するリード線
は、当該マイクロストリップアンテナの電波放射に関与
する漏れ電界または内部電界が所定の強度以下となる部
分に沿って設ける。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例につき説明するが、図
7にはまず、本発明による太陽電池付マイクロストリッ
プアンテナの当該アンテナ部分を構成することのでき
る、この種のマイクロストリップアンテナの公知構造が
示されている。同図において、1は誘電体基板2の表面
に被着形成された銅箔による矩形マイクロストリップパ
ッチである。3も同じく、誘電体基板2の裏面に被着形
成された銅箔による地導体である。4は矩形マイクロス
トリップパッチ1と地導体3の間に高周波を印可するた
めの同軸コネクタであり、中心導体は給電点5に、外導
体は地導体3に接続されている。
【0007】マイクロストリップアンテナは共振する周
波数で給電すると矩形マイクロストリップパッチ1側に
電波を放射する。一例として、最小共振周波数で給電し
たときに、矩形マイクロストリップパッチ1と地導体3
の間にできる内部電界および漏れ電界15が図7に示さ
れている。漏れ電界15a、15b、15c、15dは
矩形マイクロストリップパッチ1の外側近傍に漏れた電
界である。マイクロストリップアンテナの電波放射は漏
れ電界15a、15b、15c、15dにより行なわれ
る。換言すれば、誘電体基板2の表面の面積領域にあっ
て、所定の強度以上の漏れ電界が生ずる面積領域が、有
効電波放射領域となる。
【0008】また、矩形マイクロストリップパッチ1の
中心点と給電点5を通る線に垂直で矩形マイクロストリ
ップパッチ1の中心点を通る線に沿った内部電界および
漏れ電界は零である。
【0009】本発明は、マイクロストリップアンテナの
このような電波放射機構に着目し、マイクロストリップ
アンテナの電波放射特性と太陽電池の電力発生機能が損
われないようにマイクロストリップアンテナ上に太陽電
池を貼り付けた太陽電池付マイクロストリップアンテナ
を提供するものであり、図1にその第1の実施例が示さ
れている。説明すると、図1において電波放射に寄与す
る漏れ電界15が存在する矩形マイクロストリップパッ
チ1の外周縁部に沿う有効電波放射領域を除くアンテナ
表面上に、すなわち、8aのように矩形マイクロストリ
ップパッチ1上に太陽電池を貼り付け、かつ、矩形マイ
クロストリップパッチ1の縁からわずかに距離をおいて
誘電体基板2上にも太陽電池8bを貼り付ける。特殊な
構造の太陽電池ではリード線が側面または表面側からの
み取出され、太陽電池裏面が絶縁被膜されているものも
あり、そうした太陽電池を用いるならば不要であるが、
一般に太陽電池の裏面には導電性の電極面が備えられて
いるので、矩形マイクロストリップパッチ1上の太陽電
池8aと矩形マイクロストリップパッチ1は絶縁層6に
より絶縁する。絶縁層6には例えば、薄いカプトンシー
トを用いる。
【0010】次に、矩形マイクロストリップパッチ1上
の太陽電池8aと誘電体基板2上の太陽電池8bを接続
するリード線10a、10bは漏れ電界15に問題とな
るような大きな乱れを生じさせないために、漏れ電界が
所定の強度以下、望ましくは零となる部分を通す。した
がって、図示実施例の場合には、矩形マイクロストリッ
プパッチ1の中心点と給電点5を通る線に垂直で矩形マ
イクロストリップパッチ1の中心点を通る線に沿って配
置している。なお、リード線10cは矩形マイクロスト
リップパッチ上の太陽電池8a、8a間の接続用であ
る。
【0011】図1に示した実施例は、直線偏波マイクロ
ストリップアンテナを構成するものであるが、図2に示
すように、本発明は円偏波マイクロストリップアンテナ
に対する改良として適用することもできる。図示実施例
における円偏波マイクロストリップアンテナとしては、
正方形マイクロストリップパッチ17を用い、これを9
0゜ハイブリッド回路21により90°位相差で2点給
電するものを使用している。2つの給電点は5a、5b
であり、5bは太陽電池8aの下にある。円偏波マイク
ロストリップアンテナの場合も、電波放射に寄与する部
分は正方形マイクロストリップパッチ17の外周縁近傍
であり、この部分を除いたアンテナ表面上、すなわち、
正方形マイクロストリップパッチ17に絶縁層を介して
太陽電池8aを貼り付けると共に、正方形マイクロスト
リップパッチ17の縁からわずかに距離をおいて誘電体
基板2上にも太陽電池8bを貼り付ける。リード線10
fは、正方形マイクロストリップパッチ17上の太陽電
池8a、8a間の接続用である。
【0012】円偏波マイクロストリップアンテナにおい
ては、正方形マイクロストリップパッチ17と地導体3
の間の電界が零となるのは正方形マイクロストリップパ
ッチ17の中心点のみであることから、誘電体基板2上
の太陽電池8bと正方形マイクロストリップパッチ17
上の太陽電池8aを接続するリード線10d、10e
は、電波放射に寄与しない部分で誘電体基板2および地
導体3を貫通して地導体3の外側に導かれ、かつ、正方
形マイクロストリップパッチ17の中心点の直下から地
導体3、誘電体基板2、正方形マイクロストリップパッ
チ17、絶縁層6および接着層7を貫通して、正方形マ
イクロストリップパッチ17上の太陽電池8aに接続さ
れる。リード線10d、10eは、絶縁被膜により絶縁
されている。
【0013】次に、本発明による太陽電池付マイクロス
トリップアンテナの電波放射に対する太陽電池とリード
線の影響、および電力発生に対する電波放射の影響を実
測例により説明する。
【0014】供試アンテナは、2GHz帯の太陽電池付
マイクロストリップアンテナ(本発明)と、太陽電池な
しマイクロストリップアンテナ(既存例)の2種類であ
る。太陽電池なしマイクロストリップアンテナとして
は、図7に示す直線偏波マイクロストリップアンテナの
矩形マイクロストリップパッチ1の表面に厚さ50μの
カプトンを接着したものを使用した。誘電体基板2の厚
さは1.6mm、比誘電率は2.6である。
【0015】太陽電池付マイクロストリップアンテナと
しては、前記の太陽電池なしマイクロストリップアンテ
ナの表面に図3に示すように23個の太陽電池を直列に
接続して貼り付けたものを使用した。矩形マイクロスト
リップパッチ1上の太陽電池8aはカプトンによる絶縁
層を介して貼り付けられている。このアンテナでは、矩
形マイクロストリップパッチ1の端部から誘電体基板2
上の太陽電池8bの端部までの距離Aを5.5mmとし
た。また、電波放射に寄与する漏れ電界部分を横切るリ
ード線10g、10hは、矩形マイクロストリップパッ
チ1の中心点と給電点5を通る線に垂直で矩形マイクロ
ストリップパッチ1の中心点を通る線に沿って配置し
た。使用した太陽電池はシリコン単結晶タイプのもので
ある。
【0016】図4は、これらのアンテナのリターンロス
特性を示す。太陽電池付マイクロストリップアンテナは
太陽電池に光を当て短絡電流を流した状態で測定した。
これらのアンテナを比較すると、リターンロス特性はほ
とんど差異がないことがわかる。
【0017】図5はこれらのアンテナの2.225GH
zでの放射パターンを示す。太陽電池付マイクロストリ
ップアンテナは太陽電池に光を当て短絡電流を流した状
態で測定した。これらのアンテナを比較すると放射パタ
ーンはほとんど差異がないことがわかる。
【0018】これらのアンテナがリターンロス特性と放
射パターンで有意な差異がないことから、本発明に従え
ば、マイクロストリップアンテナに太陽電池8とリード
線10を取り付ることによる電波放射特性への影響はな
いことがわかる。
【0019】図6は、太陽電池付マイクロストリップア
ンテナにおいてアンテナ入力電力を変えたときの太陽電
池の短絡電流および開放電圧の変化を示す。この図か
ら、電波放射が太陽電池の発生電力に影響しないことが
わかる。
【0020】以上、本発明を幾つかの実施例につき詳記
したが、本発明の要旨構成に従う限り、任意の改変は自
由である。また、図示実施例中では、マイクロストリッ
プパッチ上や誘電体基板の面積領域上にあって有効電波
放射領域を避けるように配された太陽電池群は、それら
全てが互いに直列に接続されているが、もちろん、必要
に応じ、幾つかの並列接続、並直列接続は自由である。
マイクロストリップパッチや地導体、及び各リード線を
構成する導電性材料についても、本発明が直接にこれを
規定するものではない。太陽電池自体の断面構造や、光
電変換に寄与する接合構造の組成関係ないしは種類(例
えばpn接合、ヘテロ接合、ショットキ接合等)につい
ても任意であり、公知既存の種々のタイプのものを使用
することができる。さらに、マイクロストリップパッチ
の形状についても任意であり、矩形、正方形以外に円形
など公知既存の種々のものを使用することができる。
【0021】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明による太陽
電池付マイクロストリップアンテナを用いることによ
り、同一面上で太陽電池による電力発生とマイクロスト
リップアンテナによる電波放射が実現でき、太陽電池と
アンテナを配置するのに必要な面積を削減できる。ま
た、限られた面積に太陽電池とアンテナを配置する必要
がある場合、配置の自由度が増す。
【0022】更に、本アンテナを単位のアンテナエレメ
ントとするアレーアンテナを構成すると、電力発生能力
を損うことなく、開口径が大きく利得の大きなアンテナ
が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例で矩形マイクロスト
リップパッチ1による直線偏波マイクロストリップアン
テナを使用した太陽電池付マイクロストリップアンテナ
の正面図、(b)は(a)の12−12線に沿う断面図
である。
【図2】(a)は本発明の一実施例で正方形マイクロス
トリップパッチ17による円偏波マイクロストリップア
ンテナを使用した太陽電池付マイクロストリップアンテ
ナの正面図、(b)は(a)の27−27線に沿う断面
図である。
【図3】本発明の一実施例で電波放射特性と電力発生能
力を実測するのに用いた太陽電池付マイクロストリップ
アンテナの正面図である。
【図4】本発明の太陽電池付マイクロストリップアンテ
ナと太陽電池なしマイクロストリッアンテナのリターン
ロス特性の測定値を比較した図である。
【図5】本発明の太陽電池付マイクロストリップアンテ
ナと太陽電池なしマイクロストリップアンテナの放射パ
ターンの測定値を比較した図である。
【図6】本発明の太陽電池付マイクロストリップアンテ
ナにおいてアンテナ入力電力を変えたときの太陽電池の
短絡電流および開放電圧の変化を示す図である。
【図7】(a)は矩形マイクロストリップパッチ1によ
る直線偏波マイクロストリップアンテナの正面図、
(b)は(a)の18−18線に沿う断面図で、矩形マ
イクロストリップパッチ1の内部電界と漏れ電界15も
示した図である。
【符号の説明】
1:矩形マイクロストリップパッチ 2:誘電体基板 3:地導体 4:同軸コネクタ 5:給電点 6:絶縁層 7:接着層 8:太陽電池 1:リード線 12:プラス電極端子 14:マイナス電極端子 15:漏れ電界 17:正方形マイクロストリップパッチ 21:90゜ハイブリッド回路 24:終端器 25:90°ハイブリッド回路入力端子 26:90゜ハイブリッド回路出力端子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一面側にはマイクロストリップパッチ
    が、他面側には地導体が設けられた誘電体基板を有する
    マイクロストリップアンテナであって、上記誘電体基板
    の上記一面上にあって、上記マイクロストリップパッチ
    の上と、当該マイクロストリップパッチの外周縁部に沿
    う有効電波放射領域を除く他の面積領域の上とに、それ
    ぞれ少なくとも一つ以上の太陽電池を設けると共に、上
    記マイクロストリップパッチ上の太陽電池に対するリー
    ド線は、上記マイクロストリップアンテナの電波放射に
    関与する漏れ電界または内部電界が所定の強度以下とな
    る部分に沿って設けたことを特徴とする太陽電池付マイ
    クロストリップアンテナ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の太陽電池付マイクロスト
    リップアンテナであって、上記マイクロストリップパッ
    チ上の太陽電池は、当該マイクロストリップパッチに臨
    む裏面に電極面が備えられており、当該マイクロストリ
    ップパッチの上面と当該太陽電池の電極面との間には絶
    縁層が介在していることを特徴とする太陽電池付マイク
    ロストリップアンテナ。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の太陽電池付マイ
    クロストリップアンテナであって、上記マイクロストリ
    ップパッチ上の太陽電池に対するリード線は、上記マイ
    クロストリップアンテナの電波放射に関与する漏れ電界
    または内部電界が零となる部分に沿って設けたことを特
    徴とする太陽電池付マイクロストリップアンテナ。
JP4192618A 1992-06-10 1992-06-10 太陽電池付マイクロストリップアンテナ Expired - Lifetime JPH0787293B2 (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2334624A (en) * 1998-02-20 1999-08-25 Motorola Israel Ltd Antenna
US7129493B2 (en) * 2001-10-10 2006-10-31 Ambient Control Systems, Inc. Method and apparatus for photovoltaic cells of solar powered radiation sensing system antenna
US7154095B2 (en) 2001-10-10 2006-12-26 Ambient Control Systems, Inc. Solar powered narrow band radiation sensing system for detecting and reporting forest fires
US7256401B2 (en) 2001-10-10 2007-08-14 Ambient Control Systems, Inc. System and method for fire detection
JP2008542768A (ja) * 2005-06-09 2008-11-27 マクドナルド,デットワイラー アンド アソシエイツ リミテッド 軽量の空間給電型能動フェーズドアレイアンテナシステム
JP2018084586A (ja) * 2018-01-12 2018-05-31 セイコーエプソン株式会社 電子腕時計
CN114865295A (zh) * 2022-05-23 2022-08-05 电子科技大学 一种光电能量一体化收集天线

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5569668B2 (ja) * 2008-10-20 2014-08-13 セイコーエプソン株式会社 電子腕時計
JP5609310B2 (ja) 2009-09-01 2014-10-22 セイコーエプソン株式会社 アンテナ内蔵式時計
CN102097503B (zh) * 2010-11-09 2013-04-17 李淑英 太阳能电池集成天线的装置
CN105846048A (zh) * 2016-04-11 2016-08-10 南京邮电大学 一种太阳能电池天线

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6486603A (en) * 1987-09-28 1989-03-31 Nec Corp Microstrip antenna
JPH0459644U (ja) * 1990-09-28 1992-05-21

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6486603A (en) * 1987-09-28 1989-03-31 Nec Corp Microstrip antenna
JPH0459644U (ja) * 1990-09-28 1992-05-21

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2334624A (en) * 1998-02-20 1999-08-25 Motorola Israel Ltd Antenna
US7129493B2 (en) * 2001-10-10 2006-10-31 Ambient Control Systems, Inc. Method and apparatus for photovoltaic cells of solar powered radiation sensing system antenna
US7154095B2 (en) 2001-10-10 2006-12-26 Ambient Control Systems, Inc. Solar powered narrow band radiation sensing system for detecting and reporting forest fires
US7256401B2 (en) 2001-10-10 2007-08-14 Ambient Control Systems, Inc. System and method for fire detection
JP2008542768A (ja) * 2005-06-09 2008-11-27 マクドナルド,デットワイラー アンド アソシエイツ リミテッド 軽量の空間給電型能動フェーズドアレイアンテナシステム
JP2018084586A (ja) * 2018-01-12 2018-05-31 セイコーエプソン株式会社 電子腕時計
CN114865295A (zh) * 2022-05-23 2022-08-05 电子科技大学 一种光电能量一体化收集天线
CN114865295B (zh) * 2022-05-23 2023-03-07 电子科技大学 一种光电能量一体化收集天线

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Publication number Publication date
JPH0787293B2 (ja) 1995-09-20

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