KR102715680B1 - Wireless power transmitting/receiving system using polarization reconfigurable antenna - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선전력신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 파일럿 신호를 사용하는 무선전력 송신장치에 관한 것으로서, 미리 결정된 패턴으로 배열된 복수의 안테나 소자들을 포함하는 송신 배열 안테나; 상기 복수의 안테나 소자들 중 적어도 하나를 포함하는 편파 재구성 안테나의 기능을 주기적으로 전환시키는 편파 재구성 스위치; 및 상기 편파 재구성 스위치의 동작을 제어하기 위한 펄스 제어 신호를 생성하는 전송 제어부를 포함한다.The present invention relates to a wireless power transmission device that uses a pilot signal having the same frequency band as a wireless power signal, and comprises: a transmission array antenna including a plurality of antenna elements arranged in a predetermined pattern; a polarization reconfiguration switch that periodically switches the function of a polarization reconfiguration antenna including at least one of the plurality of antenna elements; and a transmission control unit that generates a pulse control signal for controlling the operation of the polarization reconfiguration switch.
Description
본 발명은 무선전력 송수신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선전력신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 파일럿 신호를 송수신하는 무선전력 송수신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission and reception system, and more specifically, to a wireless power transmission and reception system that transmits and receives a pilot signal having the same frequency band as a wireless power signal.
무선전력전송 기술은 전력 송신부와 전력 수신부 사이에 무선으로 전력을 전달하는 기술을 말한다. 이러한 무선전력전송 기술의 일 예로, 스마트폰이나 태블릿 등의 휴대 단말기에 무선으로 전력을 전송하여 배터리를 충전하는 경우를 들 수 있다. 이와 같은 무선전력전송 기술은 휴대 단말기의 무선 충전 이외에도, 전기 자동차, 지중 시설물, 건물, 휴대용 의료기기, 로봇, 드론, 레저 등의 다양한 분야에서 기존의 유선 전력 전송 환경을 대체할 것으로 전망된다.Wireless power transmission technology refers to a technology that wirelessly transmits power between a power transmitter and a power receiver. An example of this wireless power transmission technology is a case where power is wirelessly transmitted to a portable terminal such as a smartphone or tablet to charge the battery. This wireless power transmission technology is expected to replace the existing wired power transmission environment in various fields such as electric vehicles, underground facilities, buildings, portable medical devices, robots, drones, and leisure, in addition to wireless charging of portable terminals.
도 1은 종래 기술에 따른 무선전력 송수신 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 무선전력 송수신 시스템(10)은 무선전력을 전송하는 무선전력 송신장치(11)와 상기 무선전력을 수신하는 무선전력 수신장치(13)로 구성된다.Fig. 1 is a drawing showing the configuration of a wireless power transmission and reception system according to conventional technology. As shown in Fig. 1, the conventional wireless power transmission and reception system (10) is composed of a wireless power transmission device (11) that transmits wireless power and a wireless power reception device (13) that receives the wireless power.
무선전력 수신장치(13)는, 무선전력신호와의 상호 간섭을 최소화하기 위해, 상기 무선전력신호와 다른 주파수 대역(가령, 2.45GHz)을 갖는 파일럿 신호를 무선전력 송신장치(11)로 전송한다. 그러면, 무선전력 송신장치(11)는 파일럿 신호를 이용하여 전력 수신체의 위치를 검출하고, 상기 검출된 전력 수신체의 위치로 특정 주파수 대역(가령, 5.8GHz)을 갖는 무선전력신호를 무선전력 수신장치(13)로 전송한다. 이처럼, 종래의 무선전력 송수신 시스템(10)에서는 별도의 주파수 대역을 갖는 파일럿 신호를 송/수신하기 위해 추가적인 파일럿 안테나(pilot antenna)를 설치할 필요가 있다.The wireless power receiving device (13) transmits a pilot signal having a different frequency band (e.g., 2.45 GHz) from the wireless power signal to the wireless power transmitting device (11) in order to minimize mutual interference with the wireless power signal. Then, the wireless power transmitting device (11) detects the position of the power receiving body using the pilot signal, and transmits a wireless power signal having a specific frequency band (e.g., 5.8 GHz) to the wireless power receiving device (13) toward the position of the detected power receiving body. In this way, in the conventional wireless power transmission/reception system (10), it is necessary to install an additional pilot antenna in order to transmit/receive a pilot signal having a separate frequency band.
그런데, 기존 무선전력 송신장치(11)에 설치되는 파일럿 안테나의 배치는 전력송신을 위한 배열 안테나의 중심에 위치하거나 혹은 무선전력 송신부의 외부에 위치한다. 상기 파일럿 안테나가 배열 안테나의 중심에 위치하는 경우에는 전력송신을 위한 배열 안테나의 방사 특성이 크게 저하되는 문제가 있다. 또한, 상기 파일럿 안테나가 무선전력 송신부의 외부에 위치하는 경우에는 파일럿 신호를 이용한 위치 검출 정확성이 떨어져 최고 전력점이 발생되는 방향 탐지에 오차를 야기하는 문제가 있다.However, the pilot antenna installed in the existing wireless power transmitter (11) is positioned at the center of the array antenna for power transmission or at the outside of the wireless power transmitter. If the pilot antenna is positioned at the center of the array antenna, there is a problem that the radiation characteristics of the array antenna for power transmission are significantly reduced. In addition, if the pilot antenna is positioned at the outside of the wireless power transmitter, there is a problem that the accuracy of position detection using the pilot signal is reduced, causing an error in detecting the direction where the highest power point occurs.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 편파 재구성 안테나를 이용하여 무선전력신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 파일럿 신호를 송수신하는 무선전력 송수신 시스템을 제공함에 있다.The present invention aims to solve the above-mentioned problems and other problems. Another object is to provide a wireless power transmission and reception system that transmits and receives a pilot signal having the same frequency band as a wireless power signal by using a polarization reconfigurable antenna.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 미리 결정된 패턴으로 배열된 복수의 안테나 소자들을 포함하는 송신 배열 안테나; 상기 복수의 안테나 소자들 중 적어도 하나를 포함하는 편파 재구성 안테나의 기능을 주기적으로 전환시키는 편파 재구성 스위치; 및 상기 편파 재구성 스위치의 동작을 제어하기 위한 펄스 제어 신호를 생성하는 전송 제어부를 포함하는 무선전력 송신장치를 제공한다. 여기서, 상기 송신 배열 안테나는 제1 원형 편파를 사용하여 무선전력신호를 전송하는 것을 특징으로 한다. According to one aspect of the present invention to achieve the above or other purposes, a wireless power transmission device is provided, including: a transmitting array antenna including a plurality of antenna elements arranged in a predetermined pattern; a polarization reconfiguration switch that periodically switches a function of a polarization reconfiguration antenna including at least one of the plurality of antenna elements; and a transmitting control unit that generates a pulse control signal for controlling an operation of the polarization reconfiguration switch. Here, the transmitting array antenna is characterized in that it transmits a wireless power signal using a first circular polarization.
좀 더 바람직하게는, 상기 편파 재구성 안테나는 제1 원형 편파에 직교하는 제2 원형 편파를 사용하여 파일럿 신호를 수신하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 편파 재구성 안테나는, 편파 재구성 스위치의 동작에 따라, 제1 원형 편파를 사용하는 송신 안테나 기능과 제2 원형 편파를 사용하는 수신 안테나 기능을 번갈아 가면서 수행하는 것을 특징으로 한다. More preferably, the polarization reconfigurable antenna is characterized in that it receives a pilot signal using a second circular polarization orthogonal to the first circular polarization. In addition, the polarization reconfigurable antenna is characterized in that it alternately performs a transmitting antenna function using the first circular polarization and a receiving antenna function using the second circular polarization according to the operation of the polarization reconfiguration switch.
좀 더 바람직하게는, 상기 편파 재구성 안테나는 송신 배열 안테나의 가장 자리 영역에 배치되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 편파 재구성 스위치의 스위칭 동작은 무선전력 수신장치에 포함된 편파 재구성 스위치의 스위칭 동작과 서로 동기화되는 것을 특징으로 한다.More preferably, the polarization reconfiguration antenna is characterized in that it is arranged at the edge region of the transmitting array antenna. In addition, the switching operation of the polarization reconfiguration switch is characterized in that it is synchronized with the switching operation of the polarization reconfiguration switch included in the wireless power receiving device.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 미리 결정된 패턴으로 배열된 복수의 안테나 소자들을 포함하는 수신 배열 안테나; 상기 복수의 안테나 소자들 중 적어도 하나를 포함하는 편파 재구성 안테나의 기능을 주기적으로 전환시키는 편파 재구성 스위치; 및 상기 편파 재구성 스위치의 동작을 제어하기 위한 펄스 제어 신호를 생성하는 파일럿 신호 제어부를 포함하는 무선전력 수신장치를 제공한다. 여기서, 상기 수신 배열 안테나는 제1 원형 편파를 사용하여 무선전력신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a wireless power receiving device is provided, comprising: a receiving array antenna including a plurality of antenna elements arranged in a predetermined pattern; a polarization reconfiguration switch for periodically switching a function of a polarization reconfiguration antenna including at least one of the plurality of antenna elements; and a pilot signal control unit for generating a pulse control signal for controlling an operation of the polarization reconfiguration switch. Here, the receiving array antenna is characterized in that it receives a wireless power signal using a first circular polarization.
좀 더 바람직하게는, 상기 편파 재구성 안테나는 제1 원형 편파에 직교하는 제2 원형 편파를 사용하여 파일럿 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 편파 재구성 안테나는, 편파 재구성 스위치의 동작에 따라, 제1 원형 편파를 사용하는 수신 안테나 기능과 제2 원형 편파를 사용하는 송신 안테나 기능을 번갈아 가면서 수행하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 편파 재구성 안테나는 수신 배열 안테나의 중앙 영역에 배치되는 것을 특징으로 한다.More preferably, the polarization reconfigurable antenna is characterized in that it transmits a pilot signal using a second circular polarization orthogonal to the first circular polarization. In addition, the polarization reconfigurable antenna is characterized in that it alternately performs a receiving antenna function using the first circular polarization and a transmitting antenna function using the second circular polarization according to the operation of the polarization reconfiguration switch. In addition, the polarization reconfigurable antenna is characterized in that it is arranged in a central area of the receiving array antenna.
본 발명의 실시 예들에 따른 무선전력 송수신 시스템의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effects of the wireless power transmission and reception system according to embodiments of the present invention are described as follows.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 편파 재구성 안테나를 송신 배열 안테나의 가장자리 영역 및 수신 배열 안테나의 중앙 영역에 각각 구현함으로써, 무선전력신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 파일럿 신호를 이용하여 무선전력 수신장치의 중심점 위치를 정확하게 검출할 수 있다는 장점이 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, by implementing polarization reconfigurable antennas in the edge region of a transmitting array antenna and the center region of a receiving array antenna, respectively, there is an advantage in that the center point position of a wireless power receiving device can be accurately detected using a pilot signal having the same frequency band as a wireless power signal.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 편파 재구성 안테나를 송신 배열 안테나의 가장자리 영역 및 수신 배열 안테나의 중앙 영역에 각각 구현함으로써, 배열 안테나 소자를 최대한 활용할 수 있고, 배열 안테나의 최대 이득값을 획득할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, by implementing the polarization reconfigurable antennas in the edge region of the transmitting array antenna and the central region of the receiving array antenna, respectively, there is an advantage in that the array antenna elements can be utilized to the maximum extent and the maximum gain value of the array antenna can be obtained.
다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 무선전력 송수신 시스템이 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects that can be achieved by the wireless power transmission and reception system according to embodiments of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects that are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs from the description below.
도 1은 종래 기술에 따른 무선전력 송수신 시스템의 구성을 나타내는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 송수신 시스템의 구성을 나타내는 도면;
도 3은 도 2의 무선전력 송수신 시스템에서 사용되는 원형 편파의 종류를 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 송신장치의 구성을 나타내는 도면;
도 5 및 도 6은 도 4의 송신 배열 안테나 중 편파 재구성 안테나의 배치 구조를 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선전력 송신장치의 구성을 나타내는 도면;
도 8 및 도 9는 도 7의 수신 배열 안테나 중 편파 재구성 안테나의 배치 구조를 설명하기 위해 참조되는 도면.Figure 1 is a drawing showing the configuration of a wireless power transmission and reception system according to conventional technology;
FIG. 2 is a drawing showing the configuration of a wireless power transmission and reception system according to an embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a drawing referenced to explain the type of circular polarization used in the wireless power transmission and reception system of FIG. 2;
FIG. 4 is a drawing showing the configuration of a wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention;
FIG. 5 and FIG. 6 are drawings for reference to explain the arrangement structure of the polarization reconstruction antenna among the transmission array antennas of FIG. 4;
FIG. 7 is a drawing showing the configuration of a wireless power transmission device according to another embodiment of the present invention;
FIG. 8 and FIG. 9 are drawings referenced to explain the arrangement structure of the polarization reconstruction antenna among the receiving array antennas of FIG. 7.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the attached drawings. Regardless of the drawing symbols, identical or similar components will be given the same reference numerals and redundant descriptions thereof will be omitted. In addition, when describing embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a specific description of a related known technology may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the attached drawings are only intended to facilitate easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical ideas disclosed in this specification are not limited by the attached drawings, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
본 발명은 편파 재구성 안테나(Polarization Reconfigurable Antenna)를 이용하여 무선전력신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 파일럿 신호를 송수신하는 무선전력 송수신 시스템을 제안한다.The present invention proposes a wireless power transmission and reception system that transmits and receives a pilot signal having the same frequency band as a wireless power signal using a polarization reconfigurable antenna.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 송수신 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a wireless power transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 송수신 시스템(100)은 무선전력을 송신하는 무선전력 송신장치(200)와 상기 무선전력을 수신하는 무선전력 수신장치(300)를 포함한다.Referring to FIG. 2, a wireless power transmission/reception system (100) according to one embodiment of the present invention includes a wireless power transmission device (200) that transmits wireless power and a wireless power reception device (300) that receives the wireless power.
무선전력 송신장치(200)는 무선전력 수신장치(300)로부터 수신된 파일럿 신호를 이용하여 상기 무선전력 수신장치(300)의 위치를 검출할 수 있다. 무선전력 송신장치(200)는 상기 검출된 무선전력 수신장치(300)의 위치로 빔을 형성하여 미리 결정된 주파수 대역을 갖는 무선전력신호를 전송할 수 있다. 여기서, 상기 파일럿 신호는 무선전력신호와 동일한 주파수 대역을 사용할 수 있다. 일 예로, 상기 무선전력신호 및 파일럿 신호는 5.8 GHz 대역의 주파수를 사용할 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The wireless power transmitter (200) can detect the position of the wireless power receiver (300) using a pilot signal received from the wireless power receiver (300). The wireless power transmitter (200) can form a beam toward the position of the detected wireless power receiver (300) and transmit a wireless power signal having a predetermined frequency band. Here, the pilot signal can use the same frequency band as the wireless power signal. For example, the wireless power signal and the pilot signal can use a frequency of a 5.8 GHz band, but are not necessarily limited thereto.
무선전력 송신장치(200)는 복수의 안테나 소자들이 미리 결정된 패턴으로 배열된 송신 배열 안테나를 이용하여 무선전력신호를 전송할 수 있다. 이때, 상기 송신 배열 안테나는 동일 편파를 사용하여 무선전력신호를 전송할 수 있다. 일 실시 예로, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 송신 배열 안테나는 우 선회 원형 편파(Right Hand Circular Polarization, RHCP)를 사용하여 무선전력신호를 전송할 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The wireless power transmitter (200) can transmit a wireless power signal using a transmission array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged in a predetermined pattern. At this time, the transmission array antenna can transmit the wireless power signal using the same polarization. As an example, as shown in (a) of FIG. 3, the transmission array antenna can transmit the wireless power signal using right hand circular polarization (RHCP), but is not necessarily limited thereto.
무선전력 송신장치(200)는 송신 배열 안테나를 구성하는 복수의 안테나 소자들 중 적어도 하나를 포함하는 파일럿 수신 안테나를 통해 파일럿 신호를 수신할 수 있다. 이때, 상기 파일럿 수신 안테나는 무선전력신호와의 상호 간섭을 제거하기 위해 교차 편파를 사용하여 파일럿 신호를 수신할 수 있다. 일 실시 예로, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 파일럿 수신 안테나는 좌 선회 원형 편파(Left Hand Circular Polarization, LHCP)를 사용하여 파일럿 신호를 수신할 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The wireless power transmitter (200) can receive a pilot signal through a pilot receiving antenna including at least one of a plurality of antenna elements constituting a transmitting array antenna. At this time, the pilot receiving antenna can receive the pilot signal using cross polarization to eliminate mutual interference with the wireless power signal. As an example, as shown in (b) of FIG. 3, the pilot receiving antenna can receive the pilot signal using left hand circular polarization (LHCP), but is not necessarily limited thereto.
이러한 송신 배열 안테나를 구성하는 복수의 안테나 소자들 중 적어도 하나는, 스위치 소자의 스위칭 동작에 따라, RHCP를 사용하여 무선전력신호를 전송하는 송신 안테나 기능과 LHCP를 사용하여 파일럿 신호를 수신하는 수신 안테나 기능을 번갈아 가면서 수행할 수 있다. 이하 본 명세서에서는, 스위치 소자의 스위칭 동작에 따라 상술한 두 가지의 기능을 모두 수행하는 안테나를 '편파 재구성 안테나'라 지칭하도록 한다. At least one of the plurality of antenna elements constituting the transmitting array antenna can alternately perform a transmitting antenna function for transmitting a wireless power signal using RHCP and a receiving antenna function for receiving a pilot signal using LHCP, depending on the switching operation of the switching element. In the following specification, an antenna that performs both of the above-described functions depending on the switching operation of the switching element is referred to as a 'polarization reconfigurable antenna.'
무선전력 수신장치(300)는 복수의 안테나 소자들이 미리 결정된 패턴으로 배열된 수신 배열 안테나를 이용하여 무선전력신호를 수신할 수 있다. 이때, 상기 수신 배열 안테나는 동일 편파를 사용하여 무선전력신호를 수신할 수 있다. 일 실시 예로, 상기 수신 배열 안테나는 우 선회 원형 편파(RHCP)를 사용하여 무선전력신호를 수신할 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The wireless power receiving device (300) can receive a wireless power signal using a receiving array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged in a predetermined pattern. At this time, the receiving array antenna can receive the wireless power signal using the same polarization. In one embodiment, the receiving array antenna can receive the wireless power signal using right-hand circular polarization (RHCP), but is not necessarily limited thereto.
무선전력 수신장치(300)는 무선전력신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 파일럿 신호를 생성하여 무선전력 송신장치(200)로 전송할 수 있다. 이때, 상기 파일럿 신호는 무선전력 송신장치(200)에서 무선전력 수신장치(300)의 위치를 추적하기 위해 사용될 수 있다.The wireless power receiving device (300) can generate a pilot signal having the same frequency band as the wireless power signal and transmit it to the wireless power transmitting device (200). At this time, the pilot signal can be used by the wireless power transmitting device (200) to track the location of the wireless power receiving device (300).
무선전력 수신장치(300)는 수신 배열 안테나를 구성하는 복수의 안테나 소자들 중 적어도 하나를 포함하는 파일럿 송신 안테나를 이용하여 파일럿 신호를 전송할 수 있다. 이때, 상기 파일럿 송신 안테나는 무선전력신호와의 상호 간섭을 제거하기 위해 교차 편파를 사용하여 파일럿 신호를 전송할 수 있다. 일 실시 예로, 상기 파일럿 송신 안테나는 좌 선회 원형 편파(LHCP)를 사용하여 파일럿 신호를 전송할 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The wireless power receiving device (300) can transmit a pilot signal using a pilot transmitting antenna including at least one of a plurality of antenna elements constituting a receiving array antenna. At this time, the pilot transmitting antenna can transmit the pilot signal using cross polarization to eliminate mutual interference with the wireless power signal. In one embodiment, the pilot transmitting antenna can transmit the pilot signal using left-hand circular polarization (LHCP), but is not necessarily limited thereto.
이러한 수신 배열 안테나를 구성하는 복수의 안테나 소자들 중 적어도 하나는, 스위치 소자의 스위칭 동작에 따라, RHCP를 사용하여 무선전력신호를 수신하는 수신 안테나와 LHCP를 사용하여 파일럿 신호를 송신하는 송신 안테나의 기능을 번갈아 가면서 수행할 수 있다. 마찬가지로, 스위치 소자의 스위칭 동작에 따라 상술한 두 가지의 기능을 모두 수행하는 안테나를 '편파 재구성 안테나'라 지칭하도록 한다.At least one of the plurality of antenna elements constituting the receiving array antenna can alternately perform the functions of a receiving antenna for receiving a wireless power signal using RHCP and a transmitting antenna for transmitting a pilot signal using LHCP, depending on the switching operation of the switching element. Similarly, an antenna that performs both of the above-described functions depending on the switching operation of the switching element is referred to as a 'polarization reconfigurable antenna.'
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선전력 송수신 시스템은 편파 재구성 안테나를 송신 배열 안테나 및 수신 배열 안테나에 각각 구현함으로써, 무선전력신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 파일럿 신호를 이용하여 무선전력 수신장치의 위치를 정확하게 검출할 수 있다. 또한, 상기 무선전력 송수신 시스템은 편파 재구성 안테나를 송신 배열 안테나 및 수신 배열 안테나에 각각 구현함으로써, 배열 안테나 소자를 최대한 활용할 수 있고, 배열 안테나의 최대 이득값을 획득할 수 있다.As described above, the wireless power transmission and reception system according to the present invention can accurately detect the position of a wireless power receiving device by using a pilot signal having the same frequency band as a wireless power signal by implementing a polarization reconfiguration antenna in each of a transmitting array antenna and a receiving array antenna. In addition, the wireless power transmission and reception system can utilize the array antenna elements to the maximum extent and obtain the maximum gain value of the array antenna by implementing a polarization reconfiguration antenna in each of a transmitting array antenna and a receiving array antenna.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 송신장치의 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a drawing showing the configuration of a wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 송신장치(200)는 신호 발생기(210), 신호 전처리부(220), 신호 분배부(230), RF 신호 처리부(240), 송신 배열 안테나(250), 편파 재구성 스위치(260), 파일럿 빔 추적부(270), AD 컨버터(280) 및 전송 제어부(290)를 포함한다. 도 4에 도시된 구성요소들은 무선전력 송신장치를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 무선전력 송신장치는 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.Referring to FIG. 4, a wireless power transmission device (200) according to an embodiment of the present invention includes a signal generator (210), a signal preprocessing unit (220), a signal distribution unit (230), an RF signal processing unit (240), a transmission array antenna (250), a polarization reconfiguration switch (260), a pilot beam tracking unit (270), an AD converter (280), and a transmission control unit (290). The components illustrated in FIG. 4 are not essential for implementing the wireless power transmission device, and thus, the wireless power transmission device described in this specification may have more or fewer components than the components listed above.
신호 발생기(210)는 무선전력 수신장치(300)로 무선전력을 전송하기 위한 기준 무선전력신호를 생성할 수 있다. 이때, 상기 신호 발생기(210)는 미리 결정된 동작 주파수 대역(가령, 5.8GHz)을 갖는 기준 무선전력신호를 생성할 수 있다. 또한, 신호 발생기(210)는, 전송 제어부(290)의 전력 제어 명령에 따라, 미리 결정된 전력 세기를 갖는 기준 무선전력신호를 생성할 수 있다.The signal generator (210) can generate a reference wireless power signal for transmitting wireless power to the wireless power receiving device (300). At this time, the signal generator (210) can generate a reference wireless power signal having a predetermined operating frequency band (e.g., 5.8 GHz). In addition, the signal generator (210) can generate a reference wireless power signal having a predetermined power intensity according to a power control command of the transmission control unit (290).
신호 전처리부(220)는 위상 천이기(Phase Shifter, PS) 및 고출력 증폭기(High Power Amplifier, HPA)를 포함할 수 있다. 신호 전처리부(220)는 위상 천이기를 통해 신호 발생기(210)로부터 수신된 기준 무선전력신호의 위상을 변경할 수 있다. 이후, 신호 전처리부(220)는 고출력 증폭기를 통해 위상 천이된 기준 무선전력신호의 세기를 증폭할 수 있다. 한편, 상기 신호 전처리부(220)는 본 발명의 필수적인 구성요소는 아니며 실시 형태에 따라 생략 가능하도록 구성될 수 있다.The signal preprocessing unit (220) may include a phase shifter (PS) and a high power amplifier (HPA). The signal preprocessing unit (220) may change the phase of a reference wireless power signal received from a signal generator (210) through the phase shifter. Thereafter, the signal preprocessing unit (220) may amplify the intensity of the phase-shifted reference wireless power signal through the high power amplifier. Meanwhile, the signal preprocessing unit (220) is not an essential component of the present invention and may be configured to be omitted depending on the embodiment.
신호 분배기(230)는 신호 발생기(210) 또는 신호 전처리부(220)로부터 수신된 하나의 기준 무선전력신호를 복수 개의 무선전력신호로 분기하여 RF 신호 처리부(240)로 출력할 수 있다.A signal distributor (230) can divide one reference wireless power signal received from a signal generator (210) or a signal preprocessing unit (220) into multiple wireless power signals and output them to an RF signal processing unit (240).
RF 신호 처리부(240)는 송신 배열 안테나(250)를 구성하는 복수의 안테나 소자들에 각각 대응하는 복수 개의 RF 신호 처리 유닛들(245)을 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 RF 신호 처리 유닛(245)은 위상 천이기 및 고출력 증폭기를 포함할 수 있다.The RF signal processing unit (240) may include a plurality of RF signal processing units (245) each corresponding to a plurality of antenna elements constituting the transmitting array antenna (250). Here, each RF signal processing unit (245) may include a phase shifter and a high-power amplifier.
각각의 RF 신호 처리 유닛(245)은, 전송 제어부(290)의 위상 제어 명령에 따라, 위상 천이기를 통해 무선전력신호의 위상을 변경하여 특정 방향의 빔을 형성할 수 있다. 또한, 각각의 RF 신호 처리 유닛(245)은, 전송 제어부(290)의 전력 제어 명령에 따라, 고출력 증폭기를 통해 무선전력신호의 세기를 증폭할 수 있다.Each RF signal processing unit (245) can change the phase of a wireless power signal through a phase shifter according to a phase control command of a transmission control unit (290) to form a beam in a specific direction. In addition, each RF signal processing unit (245) can amplify the intensity of a wireless power signal through a high-power amplifier according to a power control command of a transmission control unit (290).
송신 배열 안테나(250)는 미리 결정된 패턴으로 배열된 복수의 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 상기 미리 결정된 패턴은 매트릭스 패턴일 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The transmitting array antenna (250) may include a plurality of antenna elements arranged in a predetermined pattern. The predetermined pattern may be, but is not necessarily limited to, a matrix pattern.
송신 배열 안테나(250)는 복수의 RF 신호 처리 유닛(245)으로부터 수신된 복수의 무선전력신호를 복수의 안테나 소자들을 통해 방사할 수 있다. 이때, 상기 송신 배열 안테나(250)는 우 선회 원형 편파(RHCP) 또는 좌 선회 원형 편파(LHCP)를 사용하여 무선전력신호를 전송할 수 있다. 이하, 본 실시 예에서는, 설명의 편의상, 우 선회 원형 편파(RHCP)를 사용하여 무선전력신호를 전송하는 것을 예시하여 설명하도록 한다.The transmitting array antenna (250) can radiate a plurality of wireless power signals received from a plurality of RF signal processing units (245) through a plurality of antenna elements. At this time, the transmitting array antenna (250) can transmit the wireless power signals using right-hand circular polarization (RHCP) or left-hand circular polarization (LHCP). Hereinafter, in the present embodiment, for the convenience of explanation, transmission of the wireless power signals using right-hand circular polarization (RHCP) will be described as an example.
송신 배열 안테나(250)를 구성하는 복수의 안테나 소자들 중 적어도 하나(255)는, 편파 재구성 안테나로서, 무선전력 수신장치(300)로부터 파일럿 신호를 수신하기 위해 사용될 수 있다.At least one (255) of the plurality of antenna elements constituting the transmitting array antenna (250) may be used as a polarization reconfigurable antenna to receive a pilot signal from the wireless power receiving device (300).
편파 재구성 안테나(255)는, 편파 재구성 스위치(260)의 주기적인 스위칭 동작에 따라, RHCP를 사용하여 무선전력신호를 전송하는 송신 안테나 기능과 LHCP를 사용하여 파일럿 신호를 수신하는 수신 안테나 기능을 번갈아 가면서 수행할 수 있다. The polarization reconfiguration antenna (255) can alternately perform a transmitting antenna function for transmitting a wireless power signal using RHCP and a receiving antenna function for receiving a pilot signal using LHCP according to the periodic switching operation of the polarization reconfiguration switch (260).
편파 재구성 안테나(255)는 송신 배열 안테나(250)의 일 영역에 배치될 수 있다. 통상, 배열 안테나에 있어서, 중심부에 위치하는 안테나일수록 급전되는 전력량이 커서 빔 형성에 끼치는 영향이 크고, 종단에 위치하는 안테나일수록 급전되는 전력량이 작아서 빔 형성에 끼치는 영향이 적다. 따라서, 편파 재구성 안테나(255)는 송신 배열 안테나(250)의 가장자리 영역에 배치되는 것이 바람직하다. 가령, 도 5에 도시된 바와 같이, 편파 재구성 안테나(255)는 송신 배열 안테나(250)의 제1 내지 제4 모서리 영역에 배치될 수 있다. 이러한 편파 재구성 안테나의 가장자리 배치를 통해, 송신 배열 안테나의 최대 이득값을 획득할 수 있고, 빔 형성에 끼치는 영향을 최소화할 수 있다.The polarization reconfiguration antenna (255) may be arranged in one area of the transmission array antenna (250). Typically, in the array antenna, the more the antenna is located in the center, the greater the amount of power supplied, and thus the greater the influence on beam formation, and the more the antenna is located at the end, the smaller the amount of power supplied, and thus the less the influence on beam formation. Therefore, it is preferable that the polarization reconfiguration antenna (255) be arranged in an edge area of the transmission array antenna (250). For example, as illustrated in FIG. 5, the polarization reconfiguration antenna (255) may be arranged in the first to fourth corner areas of the transmission array antenna (250). Through such edge arrangement of the polarization reconfiguration antenna, the maximum gain value of the transmission array antenna can be obtained, and the influence on beam formation can be minimized.
한편, 다른 실시 예로, 편파 재구성 안테나(255)는 송신 배열 안테나(250)의 중앙 영역에 배치될 수 있다. 가령, 도 6에 도시된 바와 같이, 편파 재구성 안테나(255)는 송신 배열 안테나(250)의 정 중앙에 위치하는 네 지점에 배치될 수 있다.Meanwhile, as another embodiment, the polarization reconstruction antenna (255) may be placed in the central region of the transmission array antenna (250). For example, as shown in FIG. 6, the polarization reconstruction antenna (255) may be placed at four points located at the exact center of the transmission array antenna (250).
편파 재구성 스위치(260)는, 전송 제어부(290)의 펄스 제어 명령에 따라, 편파 재구성 안테나(255)의 기능을 주기적으로 전환시키는 동작을 수행할 수 있다. 이때, 상기 편파 재구성 스위치(260)의 스위칭 동작과 무선전력 수신장치(300)에 포함된 편파 재구성 스위치의 스위칭 동작이 서로 동기화되도록 구성할 수 있다. The polarization reconfiguration switch (260) can perform an operation of periodically switching the function of the polarization reconfiguration antenna (255) according to a pulse control command of the transmission control unit (290). At this time, the switching operation of the polarization reconfiguration switch (260) and the switching operation of the polarization reconfiguration switch included in the wireless power receiving device (300) can be configured to be synchronized with each other.
파일럿 빔 추적부(270)는 편파 재구성 안테나(255)로부터 수신된 파일럿 신호의 도래각을 검출하고, 상기 검출된 도래각을 기반으로 무선전력 수신장치(300)의 위치를 검출할 수 있다. 상기 파일럿 빔 추적부(270)는 무선전력 수신장치(300)의 위치와 관련된 정보(이하, 설명의 편의 상, '타겟 정보'라 칭함)를 ADC 컨버터(280)로 제공할 수 있다.The pilot beam tracking unit (270) can detect the arrival angle of the pilot signal received from the polarization reconstruction antenna (255) and detect the position of the wireless power receiving device (300) based on the detected arrival angle. The pilot beam tracking unit (270) can provide information related to the position of the wireless power receiving device (300) (hereinafter, for convenience of explanation, referred to as 'target information') to the ADC converter (280).
ADC 컨버터(280)는 파일럿 빔 추적부(270)로부터 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 변환된 디지털 신호를 전송 제어부(290)로 제공할 수 있다. 한편, 상기 ADC 컨버터(280)는 본 발명의 필수적인 구성요소는 아니며 실시 형태에 따라 생략 가능하도록 구성될 수 있다.The ADC converter (280) can convert an analog signal received from the pilot beam tracking unit (270) into a digital signal and provide the converted digital signal to the transmission control unit (290). Meanwhile, the ADC converter (280) is not an essential component of the present invention and may be configured to be omitted depending on the embodiment.
전송 제어부(290)는 파일럿 빔 추적부(270) 또는 ADC 컨버터(280)로부터 수신된 타겟 정보를 기반으로 송신 배열 안테나(250)의 빔을 형성하기 위한 위상 조절 값을 결정할 수 있다. 이후, 상기 전송 제어부(290)는 빔 형성을 위한 위상 조절 값을 포함하는 위상 제어 신호를 생성하여 RF 신호 처리부(240)로 제공할 수 있다.The transmission control unit (290) can determine a phase adjustment value for forming a beam of the transmission array antenna (250) based on target information received from the pilot beam tracking unit (270) or the ADC converter (280). Thereafter, the transmission control unit (290) can generate a phase control signal including a phase adjustment value for beam forming and provide it to the RF signal processing unit (240).
전송 제어부(290)는 파일럿 빔 추적부(270) 또는 ADC 컨버터(280)로부터 수신된 타겟 정보를 기반으로 송신 배열 안테나(250)의 출력 빔 세기를 결정할 수 있다. 이후, 상기 전송 제어부(290)는 빔 세기를 설정하기 위한 전력 제어 신호를 생성하여 RF 신호 처리부(240)로 제공할 수 있다. The transmission control unit (290) can determine the output beam intensity of the transmission array antenna (250) based on target information received from the pilot beam tracking unit (270) or the ADC converter (280). Thereafter, the transmission control unit (290) can generate a power control signal for setting the beam intensity and provide it to the RF signal processing unit (240).
전송 제어부(290)는 기준 무선전력신호의 세기를 설정하기 위한 전력 제어 신호를 생성하여 신호 발생기(210)로 제공할 수 있다. 또한, 전송 제어부(290)는 스위칭 동작을 제어하기 위한 펄스 제어 신호를 생성하여 편파 재구성 스위치(260)로 제공할 수 있다.The transmission control unit (290) can generate a power control signal for setting the intensity of a reference wireless power signal and provide it to the signal generator (210). In addition, the transmission control unit (290) can generate a pulse control signal for controlling a switching operation and provide it to the polarization reconfiguration switch (260).
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선전력 송신장치는 편파 재구성 안테나를 송신 배열 안테나에 구현함으로써, 송신 배열 안테나 소자를 최대한 활용할 수 있고, 상기 편파 재구성 안테나가 빔 형성에 끼치는 영향을 최소화할 수 있으며, 송신 배열 안테나의 최대 이득값을 획득할 수 있다. 또한, 상기 무선전력 송신장치는 무선전력신호의 편파에 수직한 교차 편파를 갖는 파일럿 신호를 이용함으로써, 상기 무선전력신호와 파일럿 신호 간의 상호 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.As described above, the wireless power transmitter according to the present invention can maximize the use of the transmission array antenna elements by implementing the polarization reconfiguration antenna in the transmission array antenna, minimize the influence of the polarization reconfiguration antenna on beam formation, and obtain the maximum gain value of the transmission array antenna. In addition, the wireless power transmitter can effectively eliminate mutual interference between the wireless power signal and the pilot signal by using a pilot signal having cross polarization perpendicular to the polarization of the wireless power signal.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a drawing showing the configuration of a wireless power receiving device according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 수신장치(300)는 수신 배열 안테나(310), 편파 재구성 스위치(320), 신호 정류부(330), 파일럿 신호 제어부(340) 및 신호 발생기(350)를 포함한다. 도 7에 도시된 구성요소들은 무선전력 수신장치를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 무선전력 수신장치는 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.Referring to FIG. 7, a wireless power receiving device (300) according to an embodiment of the present invention includes a receiving array antenna (310), a polarization reconfiguration switch (320), a signal rectifier (330), a pilot signal control unit (340), and a signal generator (350). The components illustrated in FIG. 7 are not essential for implementing the wireless power receiving device, and thus, the wireless power receiving device described in this specification may have more or fewer components than the components listed above.
수신 배열 안테나(310)는 미리 결정된 패턴으로 배열된 복수의 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 상기 미리 결정된 패턴은 매트릭스 패턴일 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.The receiving array antenna (310) may include a plurality of antenna elements arranged in a predetermined pattern. The predetermined pattern may be, but is not necessarily limited to, a matrix pattern.
수신 배열 안테나(310)는 송신 배열 안테나에서 전송된 무선전력신호를 복수의 안테나 소자들을 통해 수신할 수 있다. 이때, 상기 수신 배열 안테나(310)는 우 선회 원형 편파(RHCP)를 사용하여 무선전력신호를 수신할 수 있다.The receiving array antenna (310) can receive a wireless power signal transmitted from the transmitting array antenna through a plurality of antenna elements. At this time, the receiving array antenna (310) can receive the wireless power signal using right-hand circular polarization (RHCP).
수신 배열 안테나(310)를 구성하는 복수의 안테나 소자들 중 적어도 하나(315)는, 편파 재구성 안테나로서, 파일럿 신호를 무선전력 송신장치(200)로 전송하기 위해 사용될 수 있다. At least one (315) of the plurality of antenna elements constituting the receiving array antenna (310) may be used as a polarization reconfigurable antenna to transmit a pilot signal to the wireless power transmitter (200).
편파 재구성 안테나(315)는, 편파 재구성 스위치(320)의 주기적인 스위칭 동작에 따라, RHCP를 사용하여 무선전력신호를 수신하는 수신 안테나 기능과 LHCP를 사용하여 파일럿 신호를 전송하는 송신 안테나 기능을 번갈아 가면서 수행할 수 있다.The polarization reconfiguration antenna (315) can alternately perform a receiving antenna function for receiving a wireless power signal using RHCP and a transmitting antenna function for transmitting a pilot signal using LHCP according to the periodic switching operation of the polarization reconfiguration switch (320).
편파 재구성 안테나(315)는 수신 배열 안테나(310)의 일 영역에 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 편파 재구성 안테나(3155)는 수신 배열 안테나(310)의 중앙 영역에 배치될 수 있다. 가령, 도 8에 도시된 바와 같이, 편파 재구성 안테나(315)는 수신 배열 안테나(310)의 정 중앙에 위치하는 네 지점에 배치될 수 있다. 이러한 편파 재구성 안테나의 중앙 배치를 통해, 무선전력 송신장치(200)는 파일럿 신호를 이용하여 무선전력 수신장치(300)의 중심점 위치를 정확하게 추적할 수 있게 된다.The polarization reconstruction antenna (315) may be placed in one area of the receiving array antenna (310). For example, the polarization reconstruction antenna (3155) may be placed in the central area of the receiving array antenna (310). For example, as illustrated in FIG. 8, the polarization reconstruction antenna (315) may be placed at four points located at the exact center of the receiving array antenna (310). Through the central placement of the polarization reconstruction antenna, the wireless power transmitter (200) can accurately track the center point position of the wireless power receiver (300) using a pilot signal.
한편, 다른 실시 예로, 편파 재구성 안테나(315)는 수신 배열 안테나(310)의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 가령, 도 9에 도시된 바와 같이, 편파 재구성 안테나(315)는 수신 배열 안테나(310)의 제1 내지 제4 모서리 영역에 배치될 수 있다.Meanwhile, as another embodiment, the polarization reconstruction antenna (315) may be placed at an edge region of the receiving array antenna (310). For example, as illustrated in FIG. 9, the polarization reconstruction antenna (315) may be placed at the first to fourth corner regions of the receiving array antenna (310).
편파 재구성 스위치(320)는, 파일럿 신호 제어부(340)의 펄스 제어 명령에 따라, 편파 재구성 안테나(315)의 기능을 주기적으로 전환시키는 동작을 수행할 수 있다. 이때, 상기 편파 재구성 스위치(320)의 스위칭 동작과 무선전력 송신장치(200)에 포함된 편파 재구성 스위치의 스위칭 동작이 서로 동기화되도록 구성할 수 있다.The polarization reconfiguration switch (320) can perform an operation of periodically switching the function of the polarization reconfiguration antenna (315) according to a pulse control command of the pilot signal control unit (340). At this time, the switching operation of the polarization reconfiguration switch (320) and the switching operation of the polarization reconfiguration switch included in the wireless power transmission device (200) can be configured to be synchronized with each other.
신호 정류부(330)는 수신 배열 안테나(310)를 구성하는 복수의 안테나 소자들에 각각 대응하는 복수의 DC 정류기들을 포함할 수 있다. 각각의 DC 정류기는 각각의 안테나 소자로부터 수신된 무선전력신호를 DC 전력 신호로 변환할 수 있다.The signal rectifier (330) may include a plurality of DC rectifiers corresponding to each of the plurality of antenna elements constituting the receiving array antenna (310). Each DC rectifier may convert a wireless power signal received from each antenna element into a DC power signal.
파일럿 신호 제어부(340)는 스위칭 동작을 제어하기 위한 펄스 제어 신호를 생성하여 편파 재구성 스위치(320)로 제공할 수 있다. 또한, 파일럿 신호 제어부(340)는 파일럿 신호의 생성을 제어하기 위한 제어 신호를 신호 발생기(350)로 제공할 수 있다. The pilot signal control unit (340) can generate a pulse control signal for controlling a switching operation and provide it to the polarization reconfiguration switch (320). In addition, the pilot signal control unit (340) can provide a control signal for controlling the generation of a pilot signal to the signal generator (350).
신호 발생기(350)는, 파일럿 신호 제어부(340)의 제어 명령에 따라, 무선전력 송신장치(200)로 전송하기 위한 파일럿 신호를 생성할 수 있다. 이때, 상기 신호 발생기(350)는 무선전력신호와 동일한 주파수 대역(가령, 5.8GHz)을 갖는 파일럿 신호를 생성할 수 있다. 또한, 상기 신호 발생기(350)는 미리 결정된 전력 세기를 갖는 파일럿 신호를 생성할 수 있다.The signal generator (350) can generate a pilot signal to be transmitted to the wireless power transmitter (200) according to a control command of the pilot signal control unit (340). At this time, the signal generator (350) can generate a pilot signal having the same frequency band (e.g., 5.8 GHz) as the wireless power signal. In addition, the signal generator (350) can generate a pilot signal having a predetermined power intensity.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선전력 수신장치는 편파 재구성 안테나를 수신 배열 안테나에 구현함으로써, 무선전력 송신장치로 하여금 파일럿 신호를 이용하여 무선전력 수신장치의 중심점 위치를 정확하게 검출할 수 있도록 한다.As described above, the wireless power receiving device according to the present invention implements a polarization reconfiguration antenna in a receiving array antenna, thereby enabling the wireless power transmitting device to accurately detect the center point position of the wireless power receiving device using a pilot signal.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, while specific embodiments of the present invention have been described above, it is obvious that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims described below but also by equivalents of the claims.
100: 무선전력 송수신 시스템 200: 무선전력 송신장치
210: 신호 발생기 220: 신호 전처리부
230: 신호 분배부 240: RF 신호 처리부
250: 송신 배열 안테나 260: 편파 구성 스위치
270: 파일럿 빔 추적부 280: AD 컨버터
290: 전송 제어부 300: 무선전력 수신장치100: Wireless power transmission and reception system 200: Wireless power transmission device
210: Signal generator 220: Signal preprocessing unit
230: Signal distribution unit 240: RF signal processing unit
250: Transmitting array antenna 260: Polarization configuration switch
270: Pilot beam tracking unit 280: AD converter
290: Transmission control unit 300: Wireless power receiving device
Claims (11)
상기 복수의 안테나 소자들 중 적어도 하나를 포함하는 편파 재구성 안테나의 기능을 주기적으로 전환시키는 편파 재구성 스위치; 및
상기 편파 재구성 스위치의 동작을 제어하기 위한 펄스 제어 신호를 생성하는 전송 제어부를 포함하되,
상기 편파 재구성 안테나는, 상기 편파 재구성 스위치의 동작에 따라, 제1 주파수 대역을 갖는 무선전력신호를 무선전력 수신장치로 전송하는 송신 안테나 기능과 상기 제1 주파수 대역과 동일한 제2 주파수 대역을 갖는 파일럿 신호를 상기 무선전력 수신장치로부터 수신하는 수신 안테나 기능을 번갈아 가며 수행하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치.A transmitting array antenna comprising a plurality of antenna elements arranged in a predetermined pattern;
A polarization reconfiguration switch that periodically switches the function of a polarization reconfigurable antenna including at least one of the plurality of antenna elements; and
A transmission control unit comprising: a pulse control signal for controlling the operation of the polarization reconfiguration switch;
A wireless power transmitter characterized in that the polarization reconfiguration antenna alternately performs a transmitting antenna function for transmitting a wireless power signal having a first frequency band to a wireless power receiver and a receiving antenna function for receiving a pilot signal having a second frequency band identical to the first frequency band from the wireless power receiver, according to the operation of the polarization reconfiguration switch.
상기 송신 배열 안테나는 제1 원형 편파를 사용하여 무선전력신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치.In the first paragraph,
A wireless power transmitter, characterized in that the above-mentioned transmitting array antenna transmits a wireless power signal using a first circular polarization.
상기 편파 재구성 안테나는 상기 제1 원형 편파에 직교하는 제2 원형 편파를 사용하여 파일럿 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치.In the second paragraph,
A wireless power transmitter, characterized in that the polarization reconfigurable antenna receives a pilot signal using a second circular polarization orthogonal to the first circular polarization.
상기 편파 재구성 안테나는 상기 송신 배열 안테나의 가장 자리 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치.In the first paragraph,
A wireless power transmission device, characterized in that the polarization reconstruction antenna is arranged at the edge region of the transmission array antenna.
상기 편파 재구성 스위치의 스위칭 동작은, 무선전력 수신장치에 포함된 편파 재구성 스위치의 스위칭 동작과 서로 동기화되는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치.In the first paragraph,
A wireless power transmitter, characterized in that the switching operation of the polarization reconfiguration switch is synchronized with the switching operation of the polarization reconfiguration switch included in the wireless power receiver.
상기 복수의 안테나 소자들 중 적어도 하나를 포함하는 편파 재구성 안테나의 기능을 주기적으로 전환시키는 편파 재구성 스위치; 및
상기 편파 재구성 스위치의 동작을 제어하기 위한 펄스 제어 신호를 생성하는 파일럿 신호 제어부를 포함하되,
상기 편파 재구성 안테나는, 상기 편파 재구성 스위치의 동작에 따라, 제1 주파수 대역을 갖는 무선전력신호를 무선전력 송신장치로부터 수신하는 수신 안테나 기능과 상기 제1 주파수 대역과 동일한 제2 주파수 대역을 갖는 파일럿 신호를 상기 무선전력 송신장치로 전송하는 송신 안테나 기능을 번갈아 가며 수행하는 것을 특징으로 하는 무선전력 수신장치.A receiving array antenna comprising a plurality of antenna elements arranged in a predetermined pattern;
A polarization reconfiguration switch that periodically switches the function of a polarization reconfigurable antenna including at least one of the plurality of antenna elements; and
Including a pilot signal control unit for generating a pulse control signal for controlling the operation of the above polarization reconfiguration switch,
A wireless power receiving device characterized in that the polarization reconfiguration antenna alternately performs a receiving antenna function for receiving a wireless power signal having a first frequency band from a wireless power transmitter and a transmitting antenna function for transmitting a pilot signal having a second frequency band identical to the first frequency band to the wireless power transmitter, according to the operation of the polarization reconfiguration switch.
상기 수신 배열 안테나는 제1 원형 편파를 사용하여 무선전력신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선전력 수신장치.In Article 7,
A wireless power receiving device characterized in that the above receiving array antenna receives a wireless power signal using a first circular polarization.
상기 편파 재구성 안테나는 상기 제1 원형 편파에 직교하는 제2 원형 편파를 사용하여 파일럿 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선전력 수신장치.In Article 8,
A wireless power receiving device characterized in that the polarization reconfigurable antenna transmits a pilot signal using a second circular polarization orthogonal to the first circular polarization.
상기 편파 재구성 안테나는 상기 수신 배열 안테나의 중앙 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선전력 수신장치.In Article 7,
A wireless power receiving device, characterized in that the polarization reconstruction antenna is arranged in the central area of the receiving array antenna.
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