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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-02
(45)【発行日】2024-09-10
(54)【発明の名称】給電装置、及び、給電方法
(51)【国際特許分類】
H02J 50/80 20160101AFI20240903BHJP
H02J 50/40 20160101ALI20240903BHJP
H01Q 21/06 20060101ALI20240903BHJP
H01Q 3/36 20060101ALI20240903BHJP
H01Q 3/24 20060101ALI20240903BHJP
【ＦＩ】
H02J50/80
H02J50/40
H01Q21/06
H01Q3/36
H01Q3/24
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020127778
(22)【出願日】2020-07-28
(65)【公開番号】P2022024926
(43)【公開日】2022-02-09
【審査請求日】2023-05-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000114215
【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】藤井 正明
【審査官】赤穂 嘉紀
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－００４３２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－００６４８４０（ＫＲ，Ａ）
【文献】特表２０２２－５１９７４９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ５０／００－５０／９０
Ｈ０１Ｑ ３／００－３／４６
Ｈ０１Ｑ ２１／００－２５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力を送電可能な第１アンテナ素子から所定の周波数で所定の位相で送電している状態で、電力を送電可能な第２アンテナ素子から前記所定の周波数で位相差が等しいＮ（Ｎは２、３、又は４）個の位相でＮ回にわたってそれぞれ送電を行う送電制御部と、前記Ｎ回の送電を受電したデバイスから受信する前記Ｎ回分の受電電力を用いて、前記デバイスの受電電力が最大になる前記第２アンテナ素子の位相を推定する位相推定部と、
前記第２アンテナ素子の位相を前記位相推定部によって推定された位相に設定する位相設定部と
を含む、給電装置。
【請求項2】
前記位相推定部は、前記Ｎ個の位相と前記Ｎ回分の受電電力とを用いて放物線を補間する放物線補間式に基づいて前記デバイスの受電電力が最大になる前記第２アンテナ素子の第１位相を推定し、前記位相設定部は、前記第２アンテナ素子の位相を前記第１位相に設定する、請求項１に記載の給電装置。
【請求項3】
前記位相推定部は、前記送電制御部が前記第１アンテナ素子に前記所定の周波数で前記所定の位相で送電させている状態で、前記第２アンテナ素子に前記所定の周波数で前記第１位相で送電させたときに受電した受電電力と、前記第１位相と、前記Ｎ回分の受電電力のうち、最小の受電電力を除いたＮ－１個の受電電力と、前記Ｎ－１個の受電電力に対応するＮ－１個の位相とを用いて、放物線を補間する放物線補間式に基づいて前記デバイスの受電電力が最大になる第２位相を推定し、前記位相設定部は、前記第２アンテナ素子の位相を前記第２位相に設定する、請求項２に記載の給電装置。
【請求項4】
前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子を含むＭ（Ｍは２以上の整数）個のアンテナ素子が前記デバイスから受信した信号の受電電力のうちの最大の受電電力が得られたアンテナ素子を前記第１アンテナ素子として選択し、前記Ｍ個のアンテナ素子のうちの前記第１アンテナ素子を除いた残りのＭ－１個のアンテナ素子のうちの１つを前記第２アンテナ素子として選択するアンテナ素子選択部をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の給電装置。
【請求項5】
前記残りのＭ－１個のアンテナ素子のうちの１つは、前記残りのＭ－１個のアンテナ素子のうち最大の受電電力が得られたアンテナ素子である、請求項４に記載の給電装置。
【請求項6】
前記Ｍは３以上の整数であり、前記アンテナ素子選択部は、前記第１アンテナ素子及び前記第２アンテナ素子を選択してから前記位相設定部によって前記第２アンテナ素子の位相が設定されると、当該第２アンテナ素子を前記第１アンテナ素子として新たに選択するとともに、前記残りのＭ－１個のアンテナ素子から新たな前記第１アンテナ素子として選択されたアンテナ素子を除いた残りのＭ－２個のアンテナ素子のうちの１つのアンテナ素子を前記第２アンテナ素子として新たに選択する、請求項４又は５に記載の給電装置。
【請求項7】
前記残りのＭ－２個のアンテナ素子のうちの１つは、前記残りのＭ－２個のアンテナ素子のうち最大の受電電力が得られたアンテナ素子である、請求項６に記載の給電装置。
【請求項8】
前記送電制御部は、前記新たに選択された第１アンテナ素子から前記所定の周波数で当該第１アンテナ素子について前記位相推定部によって推定された位相で送電している状態で、前記新たに選択された第２アンテナ素子から前記所定の周波数で位相差が等しいＮ（Ｎは２、３、又は４）個の位相でＮ回にわたって送電を行い、前記新たに選択された第２アンテナ素子の前記Ｎ回の送電を受電したデバイスから受信する前記Ｎ回分の受電電力を用いて、前記デバイスの受電電力が最大になる前記新たに選択された第２アンテナ素子の位相を推定し、
前記位相設定部は、前記新たに選択された第２アンテナ素子の位相を前記位相推定部によって推定された位相に設定する、請求項６又は７に記載の給電装置。
【請求項9】
前記Ｎは３であり、前記位相差が等しいＮ個の位相は、互いに１２０度異なる位相である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の給電装置。
【請求項10】
電力を送電可能な第１アンテナ素子から所定の周波数で所定の位相で送電している状態で、電力を送電可能な第２アンテナ素子から前記所定の周波数で位相差が等しいＮ（Ｎは２、３、又は４）個の位相でＮ回にわたって送電を行うことと、前記Ｎ回の送電を受電したデバイスから受信する前記Ｎ回分の受電電力を用いて、前記デバイスの受電電力が最大になる位相を推定することと、
前記第２アンテナ素子の位相を前記推定された位相に設定することと
を含む、給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、給電装置、及び、給電方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、第１の電力アクセスポイント又は第２の電力アクセスポイントからデバイスに無線エネルギを伝達するシステムがある。第１の電力アクセスポイント又は第２の電力アクセスポイントは、デバイスへの無線エネルギを伝達する際に、位相シフタで位相をシフトさせて調整を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特表２０１９－５０６８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、従来のシステムは、デバイスに給電する際に送電信号の位相をシフト（例えば－１８０度から＋１８０度までシフト、又は、１度から３６０度シフト）させているため、送電信号の位相を設定するまでに演算回数が多くなり、設定に要する時間が長くなる。すなわち、従来のシステムは、送電信号の位相を容易に設定することが困難である。
【0005】
そこで、送電信号の位相を容易に設定可能な給電装置、及び、給電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の実施形態の給電装置は、電力を送電可能な第１アンテナ素子から所定の周波数で所定の位相で送電している状態で、電力を送電可能な第２アンテナ素子から前記所定の周波数で位相差が等しいＮ（Ｎは２以上の整数）個の位相でＮ回にわたってそれぞれ送電を行う送電制御部と、前記Ｎ回の送電を受電したデバイスから受信する前記Ｎ回分の受電電力を用いて、前記デバイスの受電電力が最大になる前記第２アンテナ素子の位相を推定する位相推定部と、前記第２アンテナ素子の位相を前記位相推定部によって推定された位相に設定する位相設定部とを含む。
【発明の効果】
【0007】
送電信号の位相を容易に設定可能な給電装置、及び、給電方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態の給電装置１００を示す図である。
【図2】制御装置１４０の構成を示す図である。
【図3】デバイス５０の受電信号の位相を示す図である。
【図4】実施形態の給電装置１００における合成受電電力Ｐの調整方法を説明する図である。
【図6】合成受電電力と位相の推定値とを示す図である。
【図7】合成受電電力と送電信号の位相との関係を示す図である。
【図8】合成受電電力と位相の推定値とを示す図である。
【図9】合成受電電力のベクトルを示す図である。
【図10】送電信号の位相の推定値の求め方を説明する図である。
【図11】制御装置が実行する処理を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の給電装置、及び、給電方法を適用した実施形態について説明する。
【0010】
＜実施形態＞
図１は、実施形態の給電装置１００を示す図である。以下では、ＸＹＺ座標系を用いて説明する。平面視とはＸＹ平面視のことである。
図１は、実施形態の給電装置１００を示す図である。以下では、ＸＹＺ座標系を用いて説明する。平面視とはＸＹ平面視のことである。
【0011】
給電装置１００は、一例として、スマート工場、大規模プラント、物流センタ、倉庫等の大規模な施設の領域１０に配置される。給電装置１００は、アレイアンテナ１１０、フェーズシフタ１２０、ＩＣチップ１２５、マイクロ波発生源１３０、及び制御装置１４０を含み、領域１０内に存在するデバイス５０に非接触で給電（マイクロ波給電）を行う。実施形態の給電方法は、給電装置１００によって実現される給電方法であり、特に制御装置１４０が実行する処理によって実現される。
【0012】
給電装置１００は、デバイス５０に給電を行う際に、アレイアンテナ１１０にビームフォーミングでの送電を行わせる。アレイアンテナ１１０は、一例として４つのアンテナ素子１１１を有する。アレイアンテナ１１０は、複数のアンテナ素子１１１を有していればよく、４つに限られるものではない。４つのアンテナ素子１１１は、制御装置１４０によって設定された位相で送電可能である。デバイス５０は、４つのアンテナ素子１１１の送電信号を受電可能な位置に存在する。なお、送電信号とは、アンテナ素子１１１から送電（送信）される信号であり、所定の電力を有する信号である。
【0013】
デバイス５０は、図１の下側に拡大して示すように、アンテナ５１、制御部５２、及び蓄電部５３を有する。
【0014】
アンテナ５１は、１又は複数のアンテナ素子１１１から電力を受電するためのアンテナである。アンテナ５１は、受電した電力を制御部５２及び蓄電部５３に出力する。
【0015】
制御部５２は、アンテナ５１を介してアンテナ素子１１１から電力を受電しているときに受電電力を蓄電部５３に充電する充電制御を行う。また、制御部５２は、一例としてＢＬＥ(Bluetooth Low Energy(登録商標))等の近距離無線通信部を含んでおり、ＢＬＥの通信信号に受電電力の強度を表すＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)値を書き込んで制御装置１４０にフィードバック信号として通信信号を送信する。
【0016】
蓄電部５３は、一例として二次電池又はキャパシタであり、アンテナ５１から供給される電力を充電する。蓄電部５３には、電力を消費する負荷が接続されていてもよい。例えば、負荷は、温度や湿度等を検出するセンサであってもよく、この場合にはデバイス５０をセンサデバイスとして取り扱うことができる。また、負荷は、モータやアクチュエータ等の動力源であってもよく、デバイス５０は動的な作業を行うデバイスであってもよい。
【0017】
また、デバイス５０が移動可能な移動体に取り付けられている場合には、蓄電部５３が充電する電力は、負荷としての移動体のモータ等の動力源や制御部等を駆動するための電力として利用することができる。
【0018】
アレイアンテナ１１０は、２次元アンテナグリッドの一例であり、一例として４つのアンテナ素子１１１を含む。４つのアンテナ素子１１１は、一例として、Ｘ方向に２個、Ｙ方向に２個配列されている。各アンテナ素子１１１は、一例として、上述したスマート工場等の大規模な施設の天井や柱等に取り付けられている。
【0019】
各アンテナ素子１１１の間の間隔は、どのような間隔であってもよく、等間隔ではなくてもよいが、４つのアンテナ素子１１１の送電信号をデバイス５０が受電可能であればよい。アンテナ素子１１１の通信周波数は、一例としてマイクロ波帯を想定しており、一例として９１５ＭＨｚである。
【0020】
各アンテナ素子１１１は、送電ケーブル１３０Ａを介してマイクロ波発生源１３０に接続されており、マイクロ波帯の電力が供給される。制御装置１４０によって制御されることにより、４つのアンテナ素子１１１は、デバイス５０に送電を行う。４つのアンテナ素子１１１の送電のオン／オフは、制御装置１４０によって独立的に制御可能である。アンテナ素子１１１は、平面視で矩形状のパッチアンテナである。アンテナ素子１１１は、－Ｚ方向側にグランド電位に保持されるグランド板を有していてもよい。
【0021】
フェーズシフタ１２０は、各アンテナ素子１１１に１個ずつ接続されており、各アンテナ素子１１１と送電ケーブル１３０Ａとの間に挿入されている。図１では、説明の便宜上、１個のアンテナ素子１１１、フェーズシフタ１２０、及びＩＣチップ１２５を拡大して示す。各フェーズシフタ１２０の位相は、制御装置１４０によって独立的に制御可能である。
【0022】
フェーズシフタ１２０は、マイクロ波発生源１３０から送電ケーブル１３０Ａを介して伝送される電力の送電位相をシフトしてアンテナ素子１１１に出力する。フェーズシフタ１２０は、位相調節部の一例である。ＩＣチップ１２５は、ＢＬＥの通信部と、アンテナ素子１１１の近傍に位置するとともにＢＬＥ通信によるビーコン信号の受信におけるＲＳＳＩ値を測定する測定部とを含み、測定したＲＳＳＩ値を表すデータを含む測定信号を通信ケーブル１３０Ｂを介して制御装置１４０に送信する。ＩＣチップ１２５の通信部は、ＢＬＥ通信用のアンテナを有する。
【0023】
マイクロ波発生源１３０は、４個のフェーズシフタ１２０に接続されており、所定の電力のマイクロ波を供給する。マイクロ波発生源１３０は、電波発生源の一例である。マイクロ波の周波数は、一例として９１５ＭＨｚである。なお、ここでは給電装置１００がマイクロ波発生源１３０を含む形態について説明するが、マイクロ波に限られるものではなく、所定の周波数の電波であればよい。
【0024】
制御装置１４０は、制御部の一例であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び不揮発性メモリ等を有するマイクロコンピュータであり、一例として、離散型ウェーブレット・マルチトーン(DWMT)を用いることができる。制御装置１４０は、一例としてＢＬＥ通信用のアンテナ１４０Ａを有する。
【0025】
制御装置１４０は、各アンテナ素子１１１に接続されたＩＣチップ１２５からＲＳＳＩ値が書き込まれた測定信号を受信するとともに、デバイス５０からＲＳＳＩ値が書き込まれたフィードバック信号を受信する。
【0026】
制御装置１４０がＩＣチップ１２５から受信する測定信号に書き込まれたＲＳＳＩ値は、ＩＣチップ１２５の通信部のアンテナがデバイス５０から受信したビーコン信号のＲＳＳＩ値であり、ＩＣチップ１２５によって取得される値である。ＩＣチップ１２５は、ＩＣチップ１２５の通信部がビーコン信号を受信するとＲＳＳＩ値を取得し、取得したＲＳＳＩ値を書き込んだ測定信号を通信ケーブル１３０Ｂを介して制御装置１４０に送信する。制御装置１４０は、ＩＣチップ１２５から送信される測定信号を通信ケーブル１３０Ｂを介して受信する。
【0027】
ＩＣチップ１２５の通信部のアンテナがデバイス５０から受信したビーコン信号のＲＳＳＩ値は、後述する４つのアンテナ素子１１１のランキングを決める際に利用される。デバイス５０が送信するビーコン信号の周波数は、アンテナ素子１１１の送電信号の周波数と同等の周波数（同一又は近い周波数）である。アンテナ素子１１１は送電用のアンテナであって、デバイス５０が送信するビーコン信号をアンテナ素子１１１の送電信号の周波数と同等の周波数にすることによって、ＩＣチップ１２５の通信部のアンテナにおける伝搬環境をアンテナ素子１１１と同等にしてビーコン信号を受信するためである。
【0028】
また、制御装置１４０がデバイス５０から受信したフィードバック信号に書き込まれたＲＳＳＩ値は、アンテナ素子１１１の送電信号を受信したデバイス５０が測定した送電信号のＲＳＳＩ値である。デバイス５０からＲＳＳＩ値が書き込まれたフィードバック信号を受信するのは、アンテナ素子１１１の送電信号の位相を決めるためにフィードバック制御を行うときである。デバイス５０は、送電信号を受信するとＲＳＳＩ値を測定し、ＲＳＳＩ値を書き込んだフィードバック信号を送信する。このフィードバック信号は、制御装置１４０のアンテナ１４０Ａで受信される。フィードバック信号は、一例として、ＩＣチップ１２５のＢＬＥの通信部が受信するビーコン信号とはデータ構造が異なるビーコン信号で実現され、制御装置１４０によってＲＳＳＩ値が読み取られる。
【0029】
制御装置１４０は、４個のフェーズシフタ１２０における位相の制御、及び、マイクロ波発生源１３０の電力の出力制御を行う。アンテナ素子１１１の送電信号の位相制御は、フェーズシフタ１２０における位相の制御によって実現される。
【0030】
図２は、制御装置１４０の構成を示す図である。制御装置１４０は、主制御部１４１、アンテナ素子選択部１４２、送電制御部１４３、位相推定部１４４、位相設定部１４５、及びメモリ１４６を有する。主制御部１４１、アンテナ素子選択部１４２、送電制御部１４３、位相推定部１４４、及び位相設定部１４５は、制御装置１４０が実行するプログラムの機能を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１４６は、制御装置１４０のメモリを機能的に表したものである。
【0031】
主制御部１４１は、制御装置１４０の処理を統括する処理部であり、アンテナ素子選択部１４２、送電制御部１４３、位相推定部１４４、及び位相設定部１４５が実行する処理以外の処理を実行する。
【0032】
アンテナ素子選択部１４２は、ＩＣチップ１２５から通信ケーブル１３０Ｂを介して受信する測定信号に書き込まれたＲＳＳＩ値に基づいて各アンテナ素子１１１のランキング付けを行い、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子を選択する。ＲＳＳＩ値は、ＩＣチップ１２５で測定され、測定信号に書き込まれて通信ケーブル１３０Ｂを介して制御装置１４０に伝送される。ランキング付けと、第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子の選択方法とについては後述する。
【0033】
送電制御部１４３は、すべてのアンテナ素子１１１の送電制御を行い、各アンテナ素子１１１に所定の周波数で所定の電力の送電信号を送信させる。送電制御部１４３は、各アンテナ素子１１１について位相設定部１４５によって送電信号の位相が設定されている場合には、設定されている送電信号の位相を用いて、所定の周波数で所定の電力の送電信号を送信させる。送電制御部１４３は、各アンテナ素子１１１について位相設定部１４５によって送電信号の位相が設定されていない場合には、各アンテナ素子１１１に接続されているフェーズシフタ１２０の（そのときの状態における）位相で送電を行う。送電制御部１４３によって行われる送電制御の詳細については後述する。
【0034】
位相推定部１４４は、デバイス５０から受信するフィードバック信号に書き込まれたＲＳＳＩ値に基づいて、送電信号の位相の設定対象になるアンテナ素子１１１について、デバイス５０の受電電力が最大になる位相を推定する。送電信号の位相の設定対象になるアンテナ素子１１１は、第２アンテナ素子の一例である。位相推定部１４４が送電信号の位相を推定する方法の詳細については後述する。
【0035】
位相設定部１４５は、送電信号の位相の設定対象になるアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相を位相推定部１４４によって推定された位相に設定する。この結果、送電信号の位相の設定対象になるアンテナ素子１１１の送電信号の位相が、位相推定部１４４によって推定された位相に設定される。位相設定部１４５による位相の設定処理については後述する。
【0036】
メモリ１４６は、主制御部１４１、アンテナ素子選択部１４２、送電制御部１４３、位相推定部１４４、及び位相設定部１４５が処理を実行する際に用いるデータやプログラム等を格納する。給電装置１００がデバイス５０から受信する測定信号およびフィードバック信号に含まれるＲＳＳＩ値を表すデータもメモリ１４６に格納される。
【0037】
図３は、デバイス５０の受電信号の位相を示す図である。Ｉ軸は実軸、Ｑ軸は虚軸である。図３には、４つのアンテナ素子１１１からデバイス５０に向けて放射される４つの送電信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のベクトルを実線の矢印で示す。一例として送電信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のベクトルの向きは互いに異なり、位相は互いに異なっている。送電信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の周波数は互いに等しく、一例として９１５ＭＨｚである。
【0038】
図３に示すように送電信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位相が揃っていない場合には、デバイス５０の合成受電電力Ｐのベクトルは、破線の矢印で示すように短くなる。合成受電電力Ｐのベクトルは、送電信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のベクトルの合成ベクトルであり、合成ベクトルの大きさは、合成受電電力Ｐの大きさを表す。デバイス５０の合成受電電力Ｐを最大化するには、送電信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位相を揃える必要がある。合成受電電力Ｐは、デバイス５０の受電電力であるが、複数の送電信号の受電電力を合成した電力であるため、ここでは合成受電電力と称す。
【0039】
図４は、実施形態の給電装置１００における合成受電電力Ｐの調整方法を説明する図である。図４に示す調整方法は、給電装置１００の制御装置１４０によって実行される。制御装置１４０は、図３に示すような位相と大きさを有する送電信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４がある場合に、一例として、送電信号のベクトルの大きさでランキング付けを行う。一例として、ベクトルの大きさが最大の送電信号（ランキングが１位の送電信号）と２番目に大きい送電信号（ランキングが２位の送電信号）とを選択する。ベクトルの大きさは、受電電力の大きさを表す。ここでは、一例として、送電信号Ｐ１の受電電力が最大であり、送電信号Ｐ２の受電電力が２番目に大きいため、制御装置１４０は、送電信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の中から送電信号Ｐ１及びＰ２を選択する。ベクトルの大きさが最大の送電信号と２番目に大きい送電信号とを選択するのは、受電電力が大きい送電信号を用いて調整を開始する方が、調整が容易だからである。
【0040】
制御装置１４０は、送電信号Ｐ１の位相を現在の位相に固定し、送電信号Ｐ２の位相をシフトさせる。送電信号Ｐ１の位相を現在の位相に固定するのは、最終的に得られる送電信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を合成した合成受電電力Ｐは、送電信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の位相が揃っていればよく、合成受電電力の位相は、どのような位相であっても構わないからである。
【0041】
制御装置１４０は、一例として、送電信号Ｐ２を放射するアンテナ素子１１１に接続されているフェーズシフタ１２０の位相を０度、１２０度、２４０度に設定し、各位相で送電信号Ｐ２を放射させる。ここでは、送電信号Ｐ２の位相を０度、１２０度、２４０度に設定する形態について説明するが、送電信号Ｐ２の３つの位相は、１２０度間隔であればよいため、相対的な角度であってもよい。例えば、送電信号Ｐ２を放射するアンテナ素子１１１に接続されているフェーズシフタ１２０の位相が初期状態で１０度である場合には、１０度、１３０度、２５０度の３つの位相に設定してもよい。
【0042】
一例として、位相が０度の送電信号Ｐ２（０度）が送電信号Ｐ１と略反対方向を向く場合には、送電信号Ｐ１と送電信号Ｐ２（０度）の合成ベクトルとして得られる合成受電電力Ｐ１２（０度）の大きさは小さい。これに対して、送電信号Ｐ１と位相が１２０度の送電信号Ｐ２（１２０度）の合成ベクトルとして得られる合成受電電力Ｐ１２（１２０度）の大きさは大きい。同様に、送電信号Ｐ１と位相が２４０度の送電信号Ｐ２（２４０度）の合成ベクトルとして得られる合成受電電力Ｐ１２（２４０度）の大きさは大きい。送電信号Ｐ１と送電信号Ｐ２の合成の合成受電電力Ｐ１２が最大になるのは、送電信号Ｐ２の位相が１２０度と２４０度の間であり、約２００度である。デバイス５０は、合成受電電力Ｐ１２（０度）、合成受電電力Ｐ１２（１２０度）、合成受電電力Ｐ１２（２４０度）を受電する度にＲＳＳＩ値を測定し、ＲＳＳＩ値を書き込んだフィードバック信号を送信する。フィードバック信号は、制御装置１４０のアンテナ１４０Ａによって受信される。
【0043】
図５は、図４に示す合成受電電力Ｐ１２（０度）、Ｐ１２（１２０度）、Ｐ１２（２４０度）と、送電信号Ｐ２の位相との関係を示す図である。図５において、横軸は送電信号Ｐ２の位相を表し、縦軸は合成受電電力を表す。図５には、送電信号Ｐ２の位相が０度から３６０度の範囲において、シミュレーションで送電信号Ｐ２の位相を変化させた場合の合成受電電力を破線で示す。
【0044】
合成受電電力Ｐ１２（０度）、Ｐ１２（１２０度）、Ｐ１２（２４０度）は、それぞれ、－１４．４ｄＢｍ、－３．９ｄＢｍ、－２．１ｄＢｍであり、３つの位相における合成受電電力の最大値は合成受電電力Ｐ１２（２４０度）で得られている。
【0045】
ここで、例えば送電信号Ｐ２の位相を１度刻みで３６０度シフトさせれば、送電信号Ｐ１と位相の一致する送電信号Ｐ２の位相を見つけることができるが、演算量は膨大なものになり、演算には長時間を要する。このため、制御装置１４０は、このような手法を採用せず、少ない演算量で容易に位相を推定する手法を採用する。
【0046】
正弦波の周期性によって、送電信号Ｐ２の位相を３６０度シフトさせると必ず極大値と極小値が得られる。このため、制御装置１４０は、送電信号Ｐ１及びＰ２の合成受電電力Ｐ１２が最大（極大）になる送電信号Ｐ２の位相を推定する際に、送電信号Ｐ２の位相の探索範囲を３つの合成受電電力Ｐ１２（０度）、Ｐ１２（１２０度）、Ｐ１２（２４０度）のうちの最大値が得られた位相の±１２０度の範囲に制限する。探索範囲を限定するためである。
【0047】
ここでは、合成受電電力Ｐ１２（２４０度）が最大であり、送電信号Ｐ２の位相が２４０度のときに得られているため、探索範囲を２４０度の±１２０度の範囲（１２０度～３６０度）に制限する。この範囲に、必ず極大値が存在するからである。なお、３６０度は０度と等しい。
【0048】
そして、制御装置１４０は、演算量を低減するために、次式（１）を用いて極大値を与える送電信号Ｐ２の位相を推定する。換言すれば、次式（１）を用いて極大値を与える送電信号Ｐ２の位相の推定値θハット（１）を求める。式（１）は、３点を通る放物線補間式において傾き（放物線補間式の微分）がゼロになる点を求める式であり、３６０度の範囲を３等分した位相である０度、１２０度、２４０度を用いる場合には、式（１）のように簡略化された式になる。
【0049】
【数1】
【0050】
ここで、３つの角度θ１、θ２、θ３は送電信号Ｐ２について設定される３つの位相であり、それぞれ、０度、１２０度、２４０度である。また、Ｐ１２（θ１）、Ｐ１２（θ２）、Ｐ１２（θ３）は、それぞれ、送電信号Ｐ２について３種類の位相を設定した場合に得られる合成受電電力である。ここでは、Ｐ１２（θ１）、Ｐ１２（θ２）、Ｐ１２（θ３）は、それぞれ、合成受電電力Ｐ１２（０度）、Ｐ１２（１２０度）、Ｐ１２（２４０度）に対応する。
【0051】
式（１）を解くと、送電信号Ｐ２の位相の推定値θハット（１）は１９５度である。このように、角度θ１、θ２、θ３とＰ１２（θ１）、Ｐ１２（θ２）、Ｐ１２（θ３）とを用いて推定される推定値θハット（１）は、第１位相の一例である。
【0052】
図６は、合成受電電力Ｐ１２（０度）、Ｐ１２（１２０度）、Ｐ１２（２４０度）と位相の推定値θハット（１）とを示す図である。図６において、横軸は送電信号Ｐ２の位相を表し、縦軸は合成受電電力を表す。図６には、図５に示す曲線と同一の曲線を破線で示す。また、合成受電電力Ｐ１２（０度）、Ｐ１２（１２０度）、Ｐ１２（２４０度）の３点について、１２０度から３６０度の探索範囲内において放物線補間式で当て嵌めた放物線状の曲線を実線で示す。制御装置１４０は、このような破線及び実線の曲線を求めないが、ここでは説明のために示す。
【0053】
図６に示すように、０度から３６０度の範囲内でシミュレーションで送電信号の位相を変化させた場合の合成受電電力の曲線（破線）と、１２０度から３６０度の探索範囲内で合成受電電力Ｐ１２（０度）、Ｐ１２（１２０度）、Ｐ１２（２４０度）の３点について当て嵌めた放物線状の曲線（実線）とは少しずれている。実線の曲線は、１２０度間隔の３点を用いて当て嵌めた曲線であるため、シミュレーションで求めた実際の受電電力を示す曲線（破線）へのフィッティングの精度が十分に高くない。
【0054】
実線の曲線上における推定値θハット（１）での合成受電電力は、白丸（○）のマーカで示すレベルであり、破線の曲線の極大値よりも少し左側に位置している。このため、破線の曲線の極大値は、推定値θハット（１）として得られた１９５度よりも少し大きいと考えられる。
【0055】
このように、１回の推定では極大値を与える位相からずれる場合が有り得るため、制御装置１４０は、推定値θハット（１）を用いて探索範囲をさらに狭めて２回目の位相の推定を行う。制御装置１４０は、送電信号Ｐ２の位相を推定値θハット（１）として得られた１９５度に設定して、送電信号Ｐ１に対応するアンテナ素子１１１から送電信号Ｐ１を放射させた状態で、送電信号Ｐ２に対応するアンテナ素子１１１から送電信号Ｐ２を放射させる。送電信号Ｐ１及びＰ２を受信したデバイス５０はＲＳＳＩ値を測定し、ＲＳＳＩ値を書き込んだフィードバック信号を送信する。制御装置１４０は、このフィードバック信号を受信し、位相を１９５度に設定したときのデバイス５０の合成受電電力Ｐ１２（１９５度）のＲＳＳＩ値を取得する。Ｐ１２（１９５度）は、－１．６３ｄＢｍであることとする。
【0056】
Ｐ１２（１９５度）が－１．６３ｄＢｍであり、合成受電電力Ｐ１２（１２０度）及びＰ１２（２４０度）よりも大きいことから、極大値は１２０度から２４０度の範囲内に必ず存在すると考えられる。このため、制御装置１４０は、探索範囲を２４０度から１２０度に絞って２回目の位相の推定を行う。
【0057】
図７は、合成受電電力Ｐ１２（１２０度）、Ｐ１２（１９５度）、及びＰ１２（２４０度）と、送電信号Ｐ２の位相との関係を示す図である。図７において、横軸は送電信号Ｐ２の位相を表し、縦軸は合成受電電力を表す。図７には、送電信号Ｐ２の位相が０度から３６０度の範囲において、シミュレーションで送電信号Ｐ２の位相を変化させた場合の合成受電電力の曲線を一点鎖線で示す。
【0058】
Ｐ１２（１９５度）は、－１．６３ｄＢｍであり、Ｐ１２（２４０度）よりも良好な値であるが、一点鎖線で示す曲線の極大値は、Ｐ１２（１９５度）よりも少し大きく、推定値θハット（１）として得られた１９５度よりも大きな角度で得られている。
【0059】
制御装置１４０は、次式（２）を用いて極大値を与える送電信号Ｐ２の位相の推定値θハット（２）を求める。推定値θハット（２）は、第２位相の一例である。式（２）は、放物線補間式において傾き（放物線補間式の微分）がゼロになる点を求める式であり、位相が１２０度、推定値θハット（１）、及び２４０度の３点で得られる合成受電電力Ｐ１２（１２０度）、Ｐ１２（θハット（１））、及びＰ１２（２４０度）に当て嵌まる放物線状の曲線における極大値を与える位相の推定値θハット（２）を求める式である。式（２）では、推定値θハット（１）を変数として用いている。
【0060】
式（２）を解くと、θハット（２）は２０１度である。なお、前述した式（１）は、１２０度間隔の３つの位相（０度、１２０度、２４０度）を用いるという前提の下に式（２）を簡略化した式である。
【0061】
【数2】
【0062】
図８は、合成受電電力Ｐ１２（１２０度）、Ｐ１２（１９５度）、Ｐ１２（２４０度）と位相の推定値θハット（２）とを示す図である。図８において、横軸は送電信号Ｐ２の位相を表し、縦軸は合成受電電力を表す。図８には、図７に示す一点鎖線の曲線と同一の曲線を示す。また、合成受電電力Ｐ１２（１２０度）、Ｐ１２（１９５度）、Ｐ１２（２４０度）の３点について、１２０度から２４０度の探索範囲内で放物線補間式で当て嵌めた放物線状の曲線を実線で示す。制御装置１４０は、このような一点鎖線及び実線の曲線を求めないが、ここでは説明のために示す。一点鎖線の曲線と実線の曲線とは略一致している。
【0063】
実線の曲線上において、θハット（２）として求めた２０１度の点に白丸（○）のマーカを示す。θハット（２）におけるＰ１２（θハット（２））をシミュレーションで求めると、－１．６２ｄＢｍであり、推定値θハット（１）として得られた１９５度における合成受電電力Ｐ１２（１９５度）が－１．６３ｄＢｍであるため、Ｐ１２（１９５度）よりも良好な値が得られたことになる。制御装置１４０は、このようにして求めた推定値θハット（２）を送電信号Ｐ２に設定する。
【0064】
図９は、送電信号Ｐ１と、位相を推定値θハット（２）に設定した送電信号Ｐ２との合成受電電力Ｐ１２（２０１度）のベクトルを示す図である。推定値θハット（２）として求められた２０１度の位相を有する送電信号Ｐ２のベクトルの向きは、送電信号Ｐ１のベクトルの向きと略同一であり、送電信号Ｐ１及びＰ２の合成受電電力は、合成受電電力Ｐ１２（２０１度）として最大化されていることが分かる。
【0065】
図１０は、送電信号Ｐ３及びＰ４の位相の推定値の求め方を説明する図である。図１０（Ａ）には、送電信号Ｐ１、Ｐ２（２０１度）、及びＰ３を示す。送電信号Ｐ３は、ランキングが３位の送電信号である。図４乃至図９を用いて説明した送電信号Ｐ１の位相を固定して送電信号Ｐ２の位相を推定する方法と同様に、送電信号Ｐ１の位相を固定するとともに送電信号Ｐ２の位相を２０１度に固定して送電信号Ｐ１及びＰ２に相当する２つのアンテナ素子１１１を送電状態に保持した状態で、送電信号Ｐ１～Ｐ３を受電するデバイス５０の合成受電電力Ｐ１２３が最大になるように、送電信号Ｐ３の位相を推定すればよい。送電信号Ｐ３の位相の推定値の求め方は、上述した送電信号Ｐ２の位相の推定値の求め方と同様である。
【0066】
制御装置１４０は、送電信号Ｐ２に相当するアンテナ素子１１１を新たな第１アンテナ素子として選択し、送電信号Ｐ３に相当するアンテナ素子１１１を新たな第２アンテナ素子として選択して、送電信号Ｐ１及びＰ２に相当する２つのアンテナ素子１１１を送電状態に保持した状態で、新たな第２アンテナ素子としてのアンテナ素子１１１の送電信号Ｐ３の位相の推定値を求める。図１０（Ａ）には、送電信号Ｐ３の位相を０度、１２０度、２４０度に設定した場合の送電信号Ｐ３（０度）、Ｐ３（１２０度）、Ｐ３（２４０度）を示す。送電信号Ｐ３（０度）の向きは、図３に示す送電信号Ｐ３の向きに等しい。一例として、送電信号Ｐ３の位相が最適値に近い値に設定されたこととし、送電信号Ｐ３と合成受電電力Ｐ１２３と示す。合成受電電力Ｐ１２３は、送電信号Ｐ１～Ｐ３を合成した電力である。
【0067】
また、制御装置１４０は、送電信号Ｐ３の位相の推定値を求めた後には、送電信号Ｐ３の位相の推定値と同様に、図１０（Ｂ）に示すように送電信号Ｐ４の位相の推定値を求めればよい。送電信号Ｐ４は、ランキングが４位の送電信号である。
【0068】
図１０（Ｂ）には、送電信号Ｐ１、Ｐ２（２０１度）、Ｐ３、及びＰ４を示す。送電信号Ｐ１の位相を固定するとともに送電信号Ｐ２及びＰ３の位相を推定によって求められた位相に固定して送電信号Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３に相当する３つのアンテナ素子１１１を送電状態に保持した状態で、送電信号Ｐ１～Ｐ４を受電するデバイス５０の合成受電電力Ｐ１２３４が最大になるように、送電信号Ｐ４の位相を推定すればよい。送電信号Ｐ４の位相の推定値の求め方は、上述した送電信号Ｐ２及びＰ３の位相の推定値の求め方と同様である。
【0069】
制御装置１４０は、送電信号Ｐ３に相当するアンテナ素子１１１を新たな第１アンテナ素子として選択し、送電信号Ｐ４に相当するアンテナ素子１１１を新たな第２アンテナ素子として選択して、送電信号Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３に相当する３つのアンテナ素子１１１を送電状態に保持した状態で、新たな第２アンテナ素子としてのアンテナ素子１１１の送電信号Ｐ４の位相の推定値を求める。図１０（Ｂ）には、送電信号Ｐ４の位相を０度、１２０度、２４０度に設定した場合の送電信号Ｐ４（０度）、Ｐ４（１２０度）、Ｐ４（２４０度）を示す。送電信号Ｐ４（０度）の向きは、図３に示す送電信号Ｐ４の向きに等しい。一例として、送電信号Ｐ４の位相が最適値に近い値に設定されたこととし、送電信号Ｐ４と合成受電電力Ｐ１２３４と示す。合成受電電力Ｐ１２３４は、送電信号Ｐ１～Ｐ４を合成した電力である。
【0070】
以上のようにして、４つの送電信号Ｐ１～Ｐ４の位相を最適値に設定することによって、受電信号の位相を揃えることができる。ここでは、一例として、送電信号Ｐ１～Ｐ４の位相がすべて完全に揃えられる形態について説明したが、送電信号Ｐ１～Ｐ４に対して受電信号の位相がすべて完全に一致するとは限らず、互いに近い値になる場合も有り得る。例えば、受電信号の位相同士に±５度程度の差が生じても、図３に示すような状態に比べれば、合成受電電力は大幅に増大する。このように、位相同士に差があっても同相化されれば、大きな合成受電電力が得られる。
【0071】
図１１は、制御装置１４０が実行する処理を表すフローチャートである。制御装置１４０は、処理がスタートすると、以下の処理を実行する。
【0072】
アンテナ素子選択部１４２は、デバイス５０からビーコン信号を受信したかどうかを判定する（ステップＳ１）。ビーコン信号を受信した場合に、図１１に示す処理を開始する。なお、ビーコン信号はデバイス５０の識別ＩＤ及びステップＳ１～Ｓ１３の処理を開始させる処理開始指示を含んでよい。
【0073】
アンテナ素子選択部１４２は、ビーコン信号を受信した（Ｓ１：ＹＥＳ）と判定すると、各アンテナ素子１１１の近傍に配置されたＩＣチップ１２５の通信部のアンテナで受信されＩＣチップ１２５で測定されたＲＳＳＩ値に基づいて、４つのアンテナ素子１１１のランキング付けを行う（ステップＳ２）。ＲＳＳＩ値が大きいほどランキングが高く、ＲＳＳＩ値が小さいほどランキングが低くなる。ＩＣチップ１２５で測定されたＲＳＳＩ値は、測定信号に書き込まれて通信ケーブル１３０Ｂを介してＩＣチップ１２５から制御装置１４０に伝送される。
【0074】
アンテナ素子選択部１４２は、ランキング１位のアンテナ素子１１１を第１アンテナ素子として選択し、現在の位相に固定する（ステップＳ３）。
【0075】
アンテナ素子選択部１４２は、残りのアンテナ素子１１１のうちランキングが最も高いアンテナ素子１１１を第２アンテナ素子として選択する（ステップＳ４）。ランキング１位のアンテナ素子１１１を第１アンテナ素子として選択された後には、ランキングが２位のアンテナ素子１１１が第２アンテナ素子として選択されることになる。また、後述するステップＳ１２において送電信号Ｐ２に相当するアンテナ素子１１１について位相の推定値が設定された後にフローが後述するステップＳ１２においてＮＯと判定されてステップＳ４にリターンした場合には、残りのアンテナ素子１１１である送電信号Ｐ３及びＰ４に相当する２つのアンテナ素子１１１のうちランキングが最も高い送電信号Ｐ３に相当するアンテナ素子１１１が第２アンテナ素子として選択されることになる。さらに、送電信号Ｐ３に相当するアンテナ素子１１１について位相の推定値が設定された後にフローが後述するステップＳ１２においてＮＯと判定されてステップＳ４にリターンした場合には、残りのアンテナ素子１１１である送電信号Ｐ４に相当するアンテナ素子１１１が第２アンテナ素子として選択されることになる。
【0076】
送電制御部１４３は、第１アンテナ素子として選択されたアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相を現在の位相に固定して送電させた状態で、第２アンテナ素子として選択されたアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相を０度、１２０度、２４０度に設定して順次送電させる（ステップＳ５）。具体的には、例えば、送電信号Ｐ１に相当するアンテナ素子１１１が第１アンテナ素子で、送電信号Ｐ２に相当するアンテナ素子１１１が第２アンテナ素子である場合には、送電信号Ｐ１に相当するアンテナ素子１１１を現在の位相に固定して送電させた状態で、送電信号Ｐ２に相当するアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相を０度、１２０度、２４０度に設定して順次送電させる。また、送電信号Ｐ２に相当するアンテナ素子１１１が第１アンテナ素子で、送電信号Ｐ３に相当するアンテナ素子１１１が第２アンテナ素子である場合には、送電信号Ｐ１に相当するアンテナ素子１１１を現在の位相に固定して送電するとともに送電信号Ｐ２に相当するアンテナ素子１１１をステップＳ１１で設定された位相の推定値θハット（２）に固定して送電させた状態で、送電信号Ｐ３に相当するアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相を０度、１２０度、２４０度に設定して順次送電させる。また、送電信号Ｐ３に相当するアンテナ素子１１１が第１アンテナ素子で、送電信号Ｐ４に相当するアンテナ素子１１１が第２アンテナ素子である場合には、送電信号Ｐ１に相当するアンテナ素子１１１を現在の位相に固定して送電するとともに送電信号Ｐ２及びＰ３に相当する２つのアンテナ素子１１１をステップＳ１１で設定された位相の推定値θハット（２）に固定して送電させた状態で、送電信号Ｐ４に相当するアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相を０度、１２０度、２４０度に設定して順次送電させる。
【0077】
位相推定部１４４は、アンテナ１４０Ａを介してデバイス５０Ａからフィードバック信号を受信したかどうかを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６の処理は、具体的には、第２アンテナ素子の送電信号の位相が０度、１２０度、２４０度に設定される度に、ＲＳＳＩ値が書き込まれたフィードバック信号を受信したかどうかを判定する処理である。ステップＳ６では、フィードバック信号を３回受信することで３つのＲＳＳＩ値が得られる。
【0078】
位相推定部１４４は、フィードバック信号を受信した（Ｓ６：ＹＥＳ）と判定すると、３つのフィードバック信号に書き込まれた３つのＲＳＳＩ値を用いて、式（１）に従って位相の推定値θハット（１）を求める（ステップＳ７）。すなわち、位相推定部１４４は、合成受電電力の極大値を与える第２アンテナ素子の第１位相を推定する。
【0079】
位相推定部１４４は、第１アンテナ素子として選択されたアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相を現在の位相に固定して送電を継続させた状態で、第２アンテナ素子として選択されたアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相を位相の推定値θハット（１）に設定して送電させる（ステップＳ８）。これにより、第２アンテナ素子の送電信号の位相を位相の推定値θハット（１）に設定した場合の合成受電電力を表すＲＳＳＩ値が得られる。具体的には、例えば、送電信号Ｐ１に相当するアンテナ素子１１１が第１アンテナ素子で、送電信号Ｐ２に相当するアンテナ素子１１１が第２アンテナ素子である場合には、送電信号Ｐ１に相当するアンテナ素子１１１を現在の位相に固定して送電を継続させた状態で、送電信号Ｐ２に相当するアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相を位相の推定値θハット（１）に設定して送電させる。また、送電信号Ｐ２に相当するアンテナ素子１１１が第１アンテナ素子で、送電信号Ｐ３に相当するアンテナ素子１１１が第２アンテナ素子である場合には、送電信号Ｐ１に相当するアンテナ素子１１１を現在の位相に固定して送電を継続させるとともに送電信号Ｐ２に相当するアンテナ素子１１１をステップＳ１１で設定された位相の推定値θハット（２）に固定して送電を継続させた状態で、送電信号Ｐ３に相当するアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相を位相の推定値θハット（１）に設定して送電させる。また、送電信号Ｐ３に相当するアンテナ素子１１１が第１アンテナ素子で、送電信号Ｐ４に相当するアンテナ素子１１１が第２アンテナ素子である場合には、送電信号Ｐ１に相当するアンテナ素子１１１を現在の位相に固定して送電を継続させるとともに送電信号Ｐ２及びＰ３に相当する２つのアンテナ素子１１１をステップＳ１１で設定された位相の推定値θハット（２）に固定して送電を継続させた状態で、送電信号Ｐ４に相当するアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相を位相の推定値θハット（１）に設定して送電させる。
【0080】
位相推定部１４４は、アンテナ１４０Ａがデバイス５０Ａからフィードバック信号を受信したかどうかを判定する（ステップＳ９）。ステップＳ９の処理は、具体的には、第２アンテナ素子の送電信号の位相がステップＳ８において位相の推定値θハット（１）に設定された状態でデバイス５０が受電した送電信号のＲＳＳＩ値が書き込まれたフィードバック信号を受信したかどうかを判定する処理である。
【0081】
位相推定部１４４は、フィードバック信号を受信した（Ｓ９：ＹＥＳ）と判定すると、フィードバック信号に書き込まれたＲＳＳＩ値と、ステップＳ６で得られた３つのＲＳＳＩ値のうち値が大きい２つのＲＳＳＩ値とを用いて、式（２）に従って位相の推定値θハット（２）を求める（ステップＳ１０）。すなわち、位相推定部１４４は、合成受電電力の極大値を与える第２アンテナ素子の位相の第２位相を推定する。ステップＳ６で得られた３つのＲＳＳＩ値のうち値が大きい２つのＲＳＳＩ値は、ステップＳ５で位相を０度、１２０度、２４０度に設定して順次送電させたときにステップＳ６で得られた３つのＲＳＳＩ値のうち、最も大きな値と、２番目に大きな値とに対応する２つの位相である。
【0082】
位相設定部１４５は、第２アンテナ素子としてのアンテナ素子１１１についてフェーズシフタ１２０の位相をステップＳ１０で求められた推定値θハット（２）に設定する（ステップＳ１１）。具体的には、例えば、送電信号Ｐ１に相当するアンテナ素子１１１が第１アンテナ素子で、送電信号Ｐ２に相当するアンテナ素子１１１が第２アンテナ素子である場合には、送電信号Ｐ２に相当するアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相が位相の推定値θハット（２）に設定される。また、送電信号Ｐ２に相当するアンテナ素子１１１が第１アンテナ素子で、送電信号Ｐ３に相当するアンテナ素子１１１が第２アンテナ素子である場合には、送電信号Ｐ３に相当するアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相が位相の推定値θハット（２）に設定される。また、送電信号Ｐ３に相当するアンテナ素子１１１が第１アンテナ素子で、送電信号Ｐ４に相当するアンテナ素子１１１が第２アンテナ素子である場合には、送電信号Ｐ４に相当するアンテナ素子１１１に接続されたフェーズシフタ１２０の位相が位相の推定値θハット（２）に設定される。
【0083】
位相推定部１４４は、ステップＳ３で選択したランキングが１位のアンテナ素子１１１以外のすべてのアンテナ素子１１１について位相の推定値を求めたかどうかを判定する（ステップＳ１２）。上述した送電信号Ｐ２の位相の推定値だけでなく、送電信号Ｐ３及びＰ４の位相の推定値も求めるためである。
【0084】
位相推定部１４４によって、ランキングが１位のアンテナ素子１１１以外のすべてのアンテナ素子１１１について位相の推定値を求めていない（Ｓ１２：ＮＯ）と判定されると、アンテナ素子選択部１４２は、現時点で第２アンテナ素子として選択されているアンテナ素子１１１を新たな第１アンテナ素子として選択して、フローをステップＳ４にリターンする（ステップＳ１３）。その後、新たな第１アンテナ素子と、ステップＳ４で新たに選択される第２アンテナ素子とについて、ステップＳ５以下の処理が同様に行われる。この結果、ランキングが２位から４位のアンテナ素子１１１についてフェーズシフタ１２０に設定する位相の推定値が求められる。
【0085】
位相推定部１４４によって、ランキングが１位のアンテナ素子１１１以外のすべてのアンテナ素子について位相の推定値を求めた（Ｓ１２：ＹＥＳ）と判定されると、制御装置１４０は処理を終了する。
【0086】
以上により、ランキング１位のアンテナ素子１１１の位相を現在の位相に固定するとともに、ランキングが２位から４位のアンテナ素子１１１についてフェーズシフタ１２０の位相を求められた位相の推定値に設定した状態で送電可能な状態になる。この状態で送電を行えば、図１０（Ｂ）に示すように、送電信号Ｐ１～Ｐ４の位相が揃って合成受電電力Ｐ１２３４のように最大化された合成受電電力が得られる。
【0087】
以上のように、４つのアンテナ素子１１１の送電信号の位相を設定する際に、ランキングが２位から４位のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をそれぞれ設定するために、位相を４回設定するだけで、位相の推定値θハット（２）を求めることができる。すなわち、位相を１２回設定してＲＳＳＩ値を１２回測定するだけで、ランキングが２位から４位のアンテナ素子１１１の送電信号について位相の推定値θハット（２）を求めることができる。このように、非常に少ない試行回数で合成受電電力を最大化可能な位相を推定することができる。
【0088】
したがって、送電信号の位相を容易に設定可能な給電装置１００、及び、給電方法を提供することができる。送電信号Ｐ２～Ｐ４の位相を決定する際に、送電信号Ｐ２～Ｐ４の位相をフェーズシフタ１２０でシフトさせながら探索を行う方法では、試行回数が膨大な数になる。例えば、送電信号Ｐ２の位相を決定するために１度刻みで位相をシフトさせると３６０回の試行が必要になり、送電信号Ｐ３及びＰ４についても同様に３６０回ずつの試行が必要になるからである。このような方法に対して、実施形態の給電方法は、非常に少ない試行回数で短時間に位相を決定することができる。
【0089】
なお、図４乃至図１０を用いた上述の説明では、制御装置１４０が位相の推定値（第１位相）を一度求め、求めた推定値（第１位相）を用いてもう一度位相の推定値（第２位相）を求める形態について説明したが、位相の推定値を２回求めずに、１回目の位相の推定値（第１位相）を第２アンテナ素子の位相として設定してもよい。特に、送電信号Ｐ３やＰ４について位相の推定値を求める場合には、送電信号Ｐ１及びＰ２の合成受電電力としてある程度の大きさの合成受電電力が得られているため、送電信号Ｐ１及びＰ２に対して送電信号Ｐ３が逆位相に近い位相になっても合成受電電力がゼロに近いような極めて小さな電力になることはない。同様に、送電信号Ｐ１～Ｐ３に対して送電信号Ｐ４が逆位相に近い位相になっても合成受電電力がゼロに近いような極めて小さな電力になることはない。このため、送電信号Ｐ３やＰ４について位相の推定値を求める場合には、位相の推定値θハット（１）を用いてもよい。この場合には、ランキングが３位と４位のアンテナ素子１１１の送電信号について位相の推定値を求めるための試行回数を１回ずつ減らせるため、位相を１０回設定して、ＲＳＳＩ値を１０回測定するだけで、ランキングが２位から４位のアンテナ素子１１１の送電信号について位相の推定値を求め、合成受電電力の最大化が可能である。
【0090】
また、以上では、一例として送電信号Ｐ２～Ｐ４の位相を決定する際に、送電信号Ｐ２～Ｐ４を放射するアンテナ素子１１１に接続されているフェーズシフタ１２０の位相を１２０度間隔の３つの位相（一例として０度、１２０度、２４０度）に設定する形態について説明した。すなわち、２以上の整数Ｎを３に設定し、３６０度／Ｎを１２０度に設定して図４に示すように３つの位相におけるＲＳＳＩ値を求める形態について説明した。しかしながら、Ｎは３に限られず、２又は４以上であってもよく、３６０度／Ｎずつ位相をずらしてＲＳＳＩ値を求め、徐々に探索範囲を狭めながら合成受電電力が最大になる位相を推定してもよい。また、この場合に、図４に示すようにＲＳＳＩ値を測定するためにずらす位相は、３６０度／Ｎに限られず、位相差が等しい複数の角度であってもよい。
【0091】
また、上述のように、Ｎは２以上の整数であれば幾つであってもよいが、試行回数の少なさと、推定値の求めやすさとの観点からは、３がベストである。Ｎが２である場合よりも極大値を見つけやすくて探索範囲を絞りやすく、Ｎが４以上である場合よりも試行回数が少なくて済むからである。
【0092】
また、以上では、４つのアンテナ素子１１１の送電信号の合成受電電力が最大になるように位相を推定する給電方法について説明したが、アンテナの数Ｍは、２以上であればよい。
【0093】
また、以上では、放物線補間式を用いて位相の推定値を求める給電方法について説明したが、複数の位相における複数のＲＳＳＩ値にフィットする曲線の極大値を求める方法であればよいため、放物線補間式に限られるものではない。
【0094】
また、以上では、デバイス５０が送信するビーコン信号を複数のＩＣチップ１２５の通信部のアンテナで受信し、受信したビーコン信号のＲＳＳＩ値で複数のアンテナ素子１１１のランキングを決める形態について説明したが、ランキング付けの手法はこのような手法には限られない。例えば、複数のアンテナ素子１１１から送電信号を順番に送信し、デバイス５０で受電した際のＲＳＳＩ値が大きい順にランキング付けを行ってもよい。また、アンテナ素子１１１が４つある場合に、３位と４位の位相を推定する順番は逆であってもよい。
【0095】
以上、本発明の例示的な実施形態の給電装置、及び、給電方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【0096】
５０ デバイス
１００ 給電装置
１１０ アレイアンテナ
１１１ アンテナ素子
１２０ フェーズシフタ
１３０ マイクロ波発生源
１４０ 制御装置
１４１ 主制御部
１４２ アンテナ素子選択部
１４３ 送電制御部
１４４ 位相推定部
１４５ 位相設定部
１４６ メモリ
１００ 給電装置
１１０ アレイアンテナ
１１１ アンテナ素子
１２０ フェーズシフタ
１３０ マイクロ波発生源
１４０ 制御装置
１４１ 主制御部
１４２ アンテナ素子選択部
１４３ 送電制御部
１４４ 位相推定部
１４５ 位相設定部
１４６ メモリ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】