KR102240893B1 - Electromagnetic wave transmitting and receiving system capable of position tracking, identification and wireless power transmission to objects - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 대상체에 대한 위치추적, 식별 및 무선전력 전송이 가능한 전자기파 송수신 시스템은, 대상체로 주파수 신호를 송출하고, 주파수 신호에 대한 표적부의 후방산란 신호의 위상 및 주파수 변화를 기초로 표적부의 위치 및 고유정보를 판단하는 전파 송수신부를 포함하되, 표적부는 전파 송수신부로부터 송출되는 주파수 신호에 대한 후방산란 변조를 통해 고유정보를 전파 송수신부로 전송할 수 있다.An electromagnetic wave transmission/reception system capable of location tracking, identification, and wireless power transmission for an object according to an embodiment of the present invention transmits a frequency signal to the object, and is based on a phase and frequency change of a backscattered signal of a target portion with respect to the frequency signal. A radio wave transmitting/receiving unit for determining the location and unique information of the target unit may be included, and the target unit may transmit the unique information to the radio wave transmitting/receiving unit through backscattering modulation of a frequency signal transmitted from the radio wave transmitting unit.
Description
본 발명은 대상체에 대한 위치추적, 식별 및 무선전력 전송이 가능한 전자기파 송수신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원거리에 위치한 대상체(i.e. 수동 수신단)까지의 거리와 위치를 추적함과 동시에 고유정보를 획득하여 공간 분해능 이하의 환경에서도 표적부를 식별하면서 빔포밍 기법으로 무선전력을 전송할 수 있는 전자기파 송수신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic wave transmission/reception system capable of location tracking, identification, and wireless power transmission for an object, and more particularly, tracking the distance and location to a remote object (ie, a passive receiving end) and acquiring unique information at the same time. Thus, the present invention relates to an electromagnetic wave transmission/reception system capable of transmitting wireless power through a beamforming technique while identifying a target portion even in an environment of less than spatial resolution.
고정된 기지국에서 대상체까지 신호 혹은 전력을 송신함으로써 하나의 응용 서비스를 제공하는 종래의 전자기파 시스템들은 대상체의 위치 파악(또는 구분), 응용 서비스의 제공을 원하는 대상체의 구별(i.e. 대상체의 고유정보 확인), 응용 서비스의 구현을 위한 전력 에너지의 사용 관점에서 각각 기술적인 한계가 존재한다. 이는 종래의 전자기파 시스템들이 모두 전자기파 송신기술에 기반을 두고 있으나, 각 고유 응용 분야의 특성에 따라 기술개발이 이루어지고 있기 때문인 것으로 볼 수 있다.Conventional electromagnetic wave systems that provide a single application service by transmitting a signal or power from a fixed base station to an object identify the location (or classification) of the object, and identify the object that wants to provide the application service (ie, check the unique information of the object). However, there are technical limitations in terms of the use of power energy for realization of application services. It can be seen that this is because all of the conventional electromagnetic wave systems are based on electromagnetic wave transmission technology, but technology development is being made according to the characteristics of each unique application field.
예를 들어, 종래의 전자기파 시스템 중 하나인 레이더 시스템은 거리 및 위치 분해능 이하의 환경에서 복수개의 대상체의 위치를 제대로 구분하지 못하는 기술적인 한계가 존재한다. 레이더는 대상체 고유의 반사 신호에 의한 레이더 단면적(Radar Cross Section: RCS) 측정을 이용하여 물체를 판별하는데, 이는 대상체의 형상에 의한 것으로 고유정보를 확인하는 것이 아니다. 특히, 가장 문제가 되는 것은 유사한 레이더 단면적 특성을 갖는 서로 다른 복수개의 대상체가 거리 및 위치 분해능 내 위치한 이후 다시 분리되는 경우에 발생한다. 이때, 레이더는 대상체들의 이동 경로를 명확하게 파악하기 어려우므로, 대상체 추적이 사실상 무의미하다. 이러한 문제는 다양한 피사체를 대상으로 정보를 획득해야 하는 레이더 센서 기술에서 더 큰 문제가 될 수 있다.For example, a radar system, which is one of the conventional electromagnetic wave systems, has a technical limitation in not properly distinguishing the positions of a plurality of objects in an environment with a distance and a position resolution or less. The radar identifies an object by measuring a radar cross section (RCS) based on an object's own reflection signal, which is based on the shape of the object and does not confirm the unique information. In particular, the most problematic occurs when a plurality of different objects having similar radar cross-sectional characteristics are separated again after being located within the distance and position resolution. At this time, since it is difficult for the radar to clearly grasp the moving paths of the objects, tracking of the object is practically meaningless. This problem can become a bigger problem in radar sensor technology that needs to acquire information for a variety of subjects.
또한, 종래의 전자기파 시스템 중 하나인 무선전력 전송 시스템은 대상체인 수신기의 위치 파악을 위해서는 수신기 내의 배터리 전력을 소모해야 하며, 이중대역의 주파수 및 안테나가 필요한 기술적 한계가 존재한다. 원거리에 위치한 수신기에 전력을 전송하기 위해서는 무선전력 전송의 이전에 수신기의 위치를 파악해야 하는데, 기존에는 수신기에서 방사한 등방성 파일럿 신호를 감지하여 위치를 파악하는 레트로-디렉티브(retro-directive) 방식을 이용하였다. 하지만, 이는 파일럿 신호 방사에 상당한 전력를 소모하므로, 무선전력을 공급받는 수신기의 전력 사용 효율을 역설적으로 저하시킬 수 밖다. 또한, 수신기에 파일럿 방사 신호 생성을 위한 배터리 구성 등이 필요하므로, 수신기의 구조 자체가 복잡해질 수 밖에 없는 문제가 있다.In addition, a wireless power transmission system, which is one of the conventional electromagnetic wave systems, has to consume battery power in the receiver in order to determine the location of the receiver, which is an object, and there is a technical limitation that requires a dual-band frequency and an antenna. In order to transmit power to a remotely located receiver, the location of the receiver must be identified prior to wireless power transmission, but conventionally, a retro-directive method of detecting the position by detecting the isotropic pilot signal radiated from the receiver is used. Was used. However, since this consumes a considerable amount of power to radiate the pilot signal, it can paradoxically lower the power use efficiency of a receiver receiving wireless power. In addition, since a battery configuration or the like for generating a pilot radiation signal is required in the receiver, the structure of the receiver itself is inevitably complicated.
또 다른 종래의 전자기파 시스템 중 하나인 RFID 시스템은 크게 수동형 RFID 시스템과 능동형 RIFD 시스템으로 구분된다. 수동형 RFID 시스템의 경우, 대상체인 태그(tag)의 고유정보를 확인할 수 있으며 태그에 배터리가 없이도 동작 가능하지만, 태그의 위치(i.e. 리더 스테이션(reader station)과 태그 사이의 거리 및 방향각) 파악이 어려운 기술적 한계가 존재한다. 능동형 RFID 시스템의 경우, 태그 내부에 탑재된 배터리를 이용하여 파일럿 신호를 방사하는 방식을 이용하므로, 종래의 무선전력 전송 시스템과 마찬가지로 전력 사용 효율이 저하되어 응용이 제한적이고, 태그의 크기와 가격이 증가할 수 밖에 없는 문제가 있다.Another conventional RFID system, one of the electromagnetic wave systems, is largely divided into a passive RFID system and an active RIFD system. In the case of a passive RFID system, it is possible to check the unique information of the tag, which is an object, and it can be operated without a battery in the tag, but it is difficult to grasp the position of the tag (ie, the distance and direction angle between the reader station and the tag). Difficult technical limitations exist. In the case of an active RFID system, since a pilot signal is radiated using a battery mounted inside the tag, the power use efficiency decreases as in the conventional wireless power transmission system, thus limiting the application and reducing the size and price of the tag. There is a problem that cannot but increase.
즉, 전술한 레이더 시스템, 무선전력 전송 시스템, RFID 시스템 등과 같은 종래의 전자기파 시스템은 대상체의 구별 및 구별을 위한 에너지 효율의 측면에서 뚜렷하게 구분되는 장단점이 존재한다. 이와 같이 명확히 구별되는 각 시스템들의 장단점은 최근 시장에서 요구되고 있는 여러 응용 분야를 결합시킨 새로운 서비스에 대한 개발 및 제공을 어렵게 만드는 요소이다. 따라서, 각 전자기파 시스템의 단점들을 해소하고 장점들을 통합한 새로운 전자기파 송수신 시스템을 개발하는 것이 반드시 필요한 상황이다.That is, conventional electromagnetic wave systems such as the radar system, wireless power transmission system, and RFID system described above have distinct advantages and disadvantages in terms of energy efficiency for distinguishing and distinguishing objects. The strengths and weaknesses of these clearly distinguished systems are factors that make it difficult to develop and provide a new service that combines several application fields required in the recent market. Therefore, it is indispensable to develop a new electromagnetic wave transmission/reception system incorporating the advantages and solving the disadvantages of each electromagnetic wave system.
본 발명은 전술한 바와 같은 새로운 전자기파 송수신 시스템 개발의 필요성에 따라 안출된 것으로서, 전력 소모가 필요하지 않는 액정 기반의 수신단을 이용하여 공간 분해능 이하의 환경에서도 원거리 대상체에 대한 위치 파악 및 식별이 가능하며, 식별된 대상체에 대한 효율적인 무선전력 송신이 가능한 통합형 전자기파 송수신 시스템을 제공함에 목적이 있다.The present invention was conceived in accordance with the necessity of developing a new electromagnetic wave transmission/reception system as described above, and it is possible to locate and identify a distant object even in an environment less than spatial resolution by using a liquid crystal-based receiving end that does not require power consumption. , An object of the present invention is to provide an integrated electromagnetic wave transmission/reception system capable of efficient wireless power transmission for an identified object.
본 발명의 일 실시 예에 따른 대상체에 대한 위치추적, 식별 및 무선전력 전송이 가능한 전자기파 송수신 시스템은, 대상체로 주파수 신호를 송출하고, 주파수 신호에 대한 표적부의 후방산란 신호의 위상 및 주파수 변화를 기초로 표적부의 위치 및 고유정보를 판단하는 전파 송수신부를 포함하되, 표적부는 전파 송수신부로부터 송출되는 주파수 신호에 대한 후방산란 변조를 통해 고유정보를 전파 송수신부로 전송할 수 있다.An electromagnetic wave transmission/reception system capable of location tracking, identification, and wireless power transmission for an object according to an embodiment of the present invention transmits a frequency signal to the object, and is based on a phase and frequency change of a backscattered signal of a target portion with respect to the frequency signal. A radio wave transmitting/receiving unit for determining the location and unique information of the target unit may be included, and the target unit may transmit the unique information to the radio wave transmitting/receiving unit through backscattering modulation of a frequency signal transmitted from the radio wave transmitting unit.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부는, 주파수 신호를 기준으로 표적부로부터 수신되는 후방산란 신호의 위상 변화를 판단하고, 후방산란 신호의 위상 변화로부터 표적부의 위치를 추정할 수 있다.The radio wave transmitting/receiving unit according to an embodiment of the present invention may determine a phase change of a backscatter signal received from the target unit based on the frequency signal, and estimate a position of the target unit from the phase change of the backscatter signal.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부는, 주파수 신호를 기준으로 표적부로부터 수신되는 후방산란 신호의 공진주파수 변화를 판단하고, 후방산란 신호의 공진주파수 변화로부터 표적부의 고유정보를 추출할 수 있다.The radio wave transmitting/receiving unit according to an embodiment of the present invention may determine a change in a resonant frequency of a backscattered signal received from the target part based on the frequency signal, and extract the unique information of the target part from the change in the resonant frequency of the backscatter signal. .
본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부는, 고유정보가 식별된 표적부를 대상으로 빔포밍 기반의 무선전력 전송을 위한 전자기파를 송신할 수 있다.The radio wave transmitting/receiving unit according to an embodiment of the present invention may transmit an electromagnetic wave for beamforming-based wireless power transmission to a target portion for which unique information is identified.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부는, 전파 송수신부로부터 동일한 위치에 배치된 대상체와 표적부의 구별을 위한 복수의 배열형 안테나를 포함할 수 있다.The radio transmission/reception unit according to an exemplary embodiment of the present invention may include a plurality of array antennas for distinguishing an object and a target unit disposed at the same position from the radio transmission/reception unit.
본 발명의 일 실시 예에 따른 표적부는, 액정이 포함된 기판 또는 전송선으로 구성되며, 고유정보가 포함된 후방산란 신호를 생성하기 위해 유전율이 가변되는 액정에 대한 바이어스 전압을 제어할 수 있다.The target unit according to an exemplary embodiment of the present invention may be configured of a substrate or a transmission line including a liquid crystal, and may control a bias voltage for a liquid crystal having a variable dielectric constant to generate a backscatter signal including unique information.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기파 송수신 시스템에서는, 표적부에 의해 제어되는 바이어스 전압의 크기에 따라 액정의 유전율과 후방산란 신호의 공진주파수가 변화함으로써, 표적부를 식별하기 위한 고유정보가 달라질 수 있다.In the electromagnetic wave transmitting/receiving system according to an embodiment of the present invention, the dielectric constant of the liquid crystal and the resonant frequency of the backscattered signal change according to the magnitude of the bias voltage controlled by the target portion, so that unique information for identifying the target portion may be different. .
본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부는, 표적부의 위치와 고유정보를 시각적으로 출력하기 위한 디스플레이를 포함할 수 있다.The radio wave transmitting/receiving unit according to an embodiment of the present invention may include a display for visually outputting the location and unique information of the target unit.
본 발명의 일 실시 예로서 제공되는 전자기파 송수신 시스템을 통해 기존 기술 대비 다음과 같은 현저한 효과들을 달성할 수 있다.Through the electromagnetic wave transmission/reception system provided as an embodiment of the present invention, the following remarkable effects can be achieved compared to the existing technology.
(1) 단일 주파수 대역폭 내에서 대상체와의 통신 연결을 구현할 수 있으므로, 주파수 대역폭 사용 효율성을 높일 수 있다. 또한, 단일 주파수 대역폭 내에서의 전송(또는 수신) 효율 향상이 직접 서비스 제공 효율성 향상에 연결되어, 소자 및 회로 기술 향상에 의한 시스템 레벨에서의 개선 효과를 높일 수 있다.(1) Since it is possible to implement a communication connection with an object within a single frequency bandwidth, it is possible to increase the efficiency of using the frequency bandwidth. In addition, the improvement in transmission (or reception) efficiency within a single frequency bandwidth is directly linked to the improvement in service provision efficiency, and thus the improvement effect at the system level can be increased by improving device and circuit technology.
(2) 무선전력 전송 서비스와 같이, 본 발명은 인접 주파수 내 높은 전력을 송신하는 주파수 대역을 사용하면서 데이터 송수신을 해야 하는 서비스의 실질적인 운용을 가능하게 한다. 또한, 연구 및 기술적인 측면에서 기존 위치 인식시스템이 갖는 공간적 특성 제약 및 세밀함을 극복하면서, 대상체의 전력 소모가 필요하지 않은 전자기파 위치 및 ID 인식 센서의 기반 기술을 제시할 수 있다.(2) Like a wireless power transmission service, the present invention enables practical operation of a service that requires data transmission and reception while using a frequency band for transmitting high power within an adjacent frequency. In addition, it is possible to propose a base technology of an electromagnetic wave location and ID recognition sensor that does not require power consumption of an object while overcoming the spatial characteristic constraints and details of the existing location recognition system in terms of research and technology.
(3) 산업 및 경제적 측면에서 다중 객체 위치 인식과 함께 수신기 판별을 통한 무선전력 전송 시스템 효율 향상이 가능하다. 예를 들어, 본 발명은 여러 위치에 있는 개개인의 건강 정보를 실시간으로 획득함과 동시에 무선 충전을 통해 사용시간이 크게 늘어난 개인 맞춤형 웨어러블 헬스케어 제품 및 서비스에서 활용될 수 있다. 또한, 본 발명은 개인 주택 및 아파트와 빌딩 내부 생활환경에서 유동적인 인구에 따른 공간 사용 현황을 모니터링하고, 이와 관련된 조명이나 개폐문, 엘리베이터 사용 등을 제어하여 에너지 및 공간 활용도를 높이고 쉽게 관리할 수 있는 스마트 빌딩 서비스에 활용될 수 있다. 더불어, 본 발명은 기존 RFID 시장에서 특정 지역 내 수동형 대상체의 실시간 위치를 확인하는 관리 시스템을 구축하여, 물류 환경에서 위치 확인/추적과 함께 자동화 관리를 저가격 고효율로 가능케 할 수 있다.(3) In terms of industry and economy, it is possible to improve the efficiency of the wireless power transmission system through receiver identification as well as recognition of the location of multiple objects. For example, the present invention can be used in personalized wearable healthcare products and services in which health information of individuals in various locations is obtained in real time and the usage time is greatly increased through wireless charging. In addition, the present invention monitors the use of space according to the floating population in the living environment of private houses, apartments and buildings, and controls the use of lighting, opening doors, elevators, etc. related to increase energy and space utilization and can be easily managed. It can be used for smart building services. In addition, the present invention can establish a management system that checks the real-time location of a passive object within a specific area in the existing RFID market, thereby enabling automated management along with location confirmation/tracking in a logistics environment with low cost and high efficiency.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기파 송수신 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부의 표적부에 대한 위치 및 고유정보를 식별하는 모습를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부의 고유정보가 식별된 표적부에 대해 무선전력을 전송하는 모습를 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부의 대상체에 대한 위치를 판단하는 원리를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기파 송수신 시스템의 위치추적, 고유정보 식별 및 무선전력 전송의 전 동작을 형상화한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표적부의 세부 구성 및 기능을 표현한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 송신 신호를 이용하여 표적부의 거리와 고유정보를 동시에 확인하는 전자기파 송수신 시스템의 동작 원리를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an electromagnetic wave transmission/reception system according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram showing a state of identifying the location and unique information of the target portion of the radio wave transmission and reception unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram showing a state in which wireless power is transmitted to a target unit for which unique information of a radio wave transmitting/receiving unit is identified according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating a principle of determining a location of an object of a radio wave transmitting/receiving unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating the entire operation of location tracking, identification of unique information, and wireless power transmission of an electromagnetic wave transmission/reception system according to an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram illustrating a detailed configuration and function of a target unit according to an embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram showing the operating principle of an electromagnetic wave transmission/reception system for simultaneously checking a distance and unique information of a target portion using a transmission signal according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.The terms used in the present specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. Terms used in the present invention have selected general terms that are currently widely used as possible while taking functions of the present invention into consideration, but this may vary according to the intention or precedent of a technician working in the field, the emergence of new technologies, and the like. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning of the terms will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall contents of the present invention, not a simple name of the term.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "유닛" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When a part of the specification is said to "include" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as "... unit" and "unit" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. .
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기파 송수신 시스템을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an electromagnetic wave transmission/reception system according to an embodiment of the present invention.
종래의 레이더, RFID 및 무선전력 전송 시스템과 같은 전자기파 송수신 시스템은 각 고유 응용 분야의 특성에 따라 기술개발이 이루어지고 있다. 이로 인해 종래의 전자기파 송수신 시스템 각각은 기술적 한계가 존재한다. 예를 들어, 레이더의 경우, 반사 신호에 의한 레이더 단면적(Radar Cross Section: RCS)을 측정하는 방식을 이용하다보니 거리 및 위치 분해능 이하의 환경에서 복수의 대상체의 위치를 구분하고 이동 경로를 명확하게 파악하는 것이 어려운 문제가 있다.Conventional radar, RFID, and electromagnetic wave transmission/reception systems such as wireless power transmission systems are being developed in accordance with the characteristics of each unique application field. For this reason, each of the conventional electromagnetic wave transmission/reception systems has technical limitations. For example, in the case of radar, since a method of measuring a radar cross section (RCS) by a reflected signal is used, the position of a plurality of objects is distinguished and the movement path is clearly defined in an environment less than the distance and position resolution. There is a problem that is difficult to grasp.
수동형 RFID는 배터리를 내장하지 않아 태그의 위치정보를 획득하기가 어렵고, 능동형 RFID 및 무선전력 전송 시스템은 파일럿 신호를 방사해야 하므로 반드시 배터리를 내장해야 하는 문제가 있다. 또한, 파일럿 신호를 방사하기 위해서는 상당한 전력이 소모되므로, 전력 사용 효율이 저하되고, 태그 또는 수신기의 구조가 복잡해지는 문제가 있다.Passive RFID does not have a battery, so it is difficult to obtain the location information of a tag, and active RFID and wireless power transmission systems have a problem in that a battery must be embedded because a pilot signal must be radiated. In addition, since considerable power is consumed to emit a pilot signal, there is a problem in that power use efficiency is deteriorated and the structure of a tag or a receiver is complicated.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기파 송수신 시스템은 전술한 종래의 레이더, RFID 및 무선전력 전송 시스템의 기술적 한계를 극복할 수 있는 통합형 무선통신 시스템을 말한다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기파 송수신 시스템은 별도의 통신 채널 없이도 원거리의 대상체에서 반사되는 검출 신호로부터 대상체의 위치를 파악하고, 고유정보를 식별할 수 있으며, 고유정보가 식별된 대상체에 대한 빔포밍 기반의 무선전력 전송이 가능할 수 있다.The electromagnetic wave transmission/reception system according to an embodiment of the present invention refers to an integrated wireless communication system capable of overcoming the technical limitations of the conventional radar, RFID, and wireless power transmission systems described above. That is, the electromagnetic wave transmission/reception system according to an embodiment of the present invention can determine the location of an object from a detection signal reflected from a distant object without a separate communication channel, identify unique information, and identify the unique information to the identified object. For beamforming-based wireless power transmission may be possible.
예를 들어, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 전자기파를 발생시키는 전파 송수신부(100)는 표적부(200) 및 비관심 대상체(300)를 포함하는 복수의 대상체로 전자기파 신호를 송출할 수 있다. 전파 송수신부(100)는 복수의 대상체 중 배터리 없이도 고유정보를 포함하는 후방산란 신호를 발생시키는 표적부(200)로부터 후방산란 신호를 수신할 수 있다. 전파 송수신부(100)는 후방산란 신호로부터 표적부(200)의 위치 및 고유정보(ex. 아이디 등)를 동시에 파악하고, 파악된 위치 및 고유정보를 기초로 빔포밍을 이용하여 무선전력을 표적부(200)로 전송할 수 있다.For example, referring to FIG. 1, a radio wave transmitting/receiving
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부(100)의 표적부(200)에 대한 위치 및 고유정보를 식별하는 모습를 나타낸 개념도이다. 2 is a conceptual diagram showing a state of identifying the location and unique information of the
본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부(100)는 대상체로 주파수 신호를 송출하고, 주파수 신호에 대한 표적부(200)(또는 비관심 대상체(300))의 후방산란 신호를 수신할 수 있다. 이때, 전파 송수신부(100)는 주파수 신호에 대한 후방산란 신호의 위상 및 주파수 변화를 기초로 표적부(200)(또는 비관심 대상체(300))의 위치 및 고유정보를 판단할 수 있다.The radio
예를 들어, 도 2를 참조하면, 전파 송수신부(100)는 복수의 대상체를 향해 주파수 신호를 송출할 수 있는데, 복수의 대상체 중 표적부(200)인 대상체 A(210)가 주파수 신호를 수신하면서 후방산란 변조된 반사 신호를 전파 송수신부(100)로 송신할 수 있다. 전파 송수신부(100)는 대상체 A(210)에 의해 후방산란 변조된 반사 신호를 수신하고, 이를 기초로 대상체 A(210)의 위치를 파악하고 고유정보를 식별할 수 있다.For example, referring to FIG. 2, the radio wave transmitting/receiving
본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부(100)는 주파수 신호를 기준으로 표적부(200)(또는 비관심 대상체(300))로부터 수신되는 후방산란 신호의 위상 변화를 판단하고, 후방산란 신호의 위상 변화로부터 표적부(200)(또는 비관심 대상체(300))의 위치를 추정할 수 있다. 즉, 전파 송수신부(100)는 주파수 신호에 대한 반사 신호가 도달하는 시간을 기초로 반사 신호를 송신한 대상체의 위치를 추정할 수 있다.The radio wave transmitting/receiving
예를 들어, 도 2를 참조하면, 전파 송수신부(100)는 표적부(200)인 대상체 A(210)에 의해 후방산란 변조된 반사 신호를 수신할 수 있다. 이때, 대상체 A(210)의 거리에 따라 반사 신호가 전파 송수신부(100)에 도달하는 시간이 달라지게 되므로, 전파 송수신부(100)는 주파수 신호에 대한 후방산란 변조된 반사 신호의 위상 변화를 파악하고, 이를 기초로 대상체 A(210)의 위치를 추정할 수 있다.For example, referring to FIG. 2, the radio wave transmitting/receiving
본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부(100)는 주파수 신호를 기준으로 표적부(200)로부터 수신되는 후방산란 신호의 공진주파수 변화를 판단하고, 후방산란 신호의 공진주파수 변화로부터 표적부(200)의 고유정보를 추출할 수 있다. 즉, 전파 송수신부(100)는 주파수 신호에 대한 반사 신호의 공진주파수의 위치 변화를 분석하고, 이러한 분석의 결과로 파악된 반사 신호의 패턴을 기초로 반사 신호를 송신한 대상체의 고유정보를 결정할 수 있다.The radio wave transmitting/receiving
예를 들어, 도 2를 참조하면, 전파 송수신부(100)는 표적부(200)인 대상체 A(210)에 의해 후방산란 변조된 반사 신호를 수신할 수 있다. 이때, 대상체 A(210)는 전압 제어를 통한 액정의 유전율 변화를 통해 안테나 또는 회로의 공진주파수를 변화시킴으로써 후방산란 변조를 수행하고, 고유정보를 인코딩할 수 있다. 전파 송수신부(100)는 주파수 신호에 대한 후방산란 변조된 반사 신호의 공진주파수 변화를 파악하고, 이를 기초로 대상체 A(210)의 고유정보를 추출할 수 있다.For example, referring to FIG. 2, the radio wave transmitting/receiving
한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부(100)는 표적부(200)의 위치와 고유정보를 시각적으로 출력하기 위한 디스플레이(140)를 포함할 수 있다. 즉, 전술한 과정을 통해 표적부(200)(또는 비관심 대상체(300))의 위치 및 고유정보가 판단되면, 전파 송수신부(100)는 표적부(200)의 위치와 고유정보를 텍스트 및 이미지 등의 출력 데이터로 변환하여 디스플레이(140)를 통해 출력할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 2, the radio wave transmitting/receiving
예를 들어, 표적부(200)인 대상체 A(210)에 의해 후방산란 변조된 반사 신호를 기초로 대상체 A(210)의 위치 및 고유정보가 파악되면, 전파 송수신부(100)는 대상체 A(210)의 위치를 레이더 이미지로 변환하여 디스플레이(140)를 통해 출력할 수 있다. 또한, 전파 송수신부(100)는 대상체 A(210)의 아이디(i.e. 식별을 위한 고유정보)와 위치를 텍스트 데이터로 변환하여 디스플레이(140)를 통해 출력할 수 있다. 이때, 도 2와 같이 대상체 A(210)의 위치는 X, Y, Z의 좌표값으로 표현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.For example, when the location and unique information of the
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부(100)의 고유정보가 식별된 표적부(200)에 대해 무선전력을 전송하는 모습를 나타낸 개념도이다. 3 is a conceptual diagram showing a state in which wireless power is transmitted to a
본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부(100)는 고유정보가 식별된 표적부(200)를 대상으로 빔포밍 기반의 무선전력 전송을 위한 전자기파를 송신할 수 있다. 즉, 전파 송수신부(100)는 복수의 대상체 중에서 고유정보가 식별된 표적부(200)에 대해서만 집중하여 전자기파를 송신함으로써 무선전력을 전송할 수 있다. 빔포밍 기반으로 전송되는 무선전력을 이용하여 표적부(200)는 배터리가 없이도 데이터 센싱 등의 추가적인 동작을 수행할 수 있다.The radio wave transmitting/receiving
예를 들어, 도 3을 참조하면, 전파 송수신부(100)는 대상체 A(210) 및 대상체 B(310)로부터 수신된 후방산란 신호를 통해 대상체 A(210) 및 대상체 B(310)의 위치를 파악할 수 있다. 이때, 표적부(200)인 대상체 A(210)는 비관심 대상체(300)인 대상체 B(310)와는 달리 후방산란 신호에 "Device A"와 같은 고유정보를 포함시킬 수 있으므로, 전파 송수신부(100)는 대상체 A(210)의 고유정보를 식별하고, 대상체 A(210)와 대상체 B(310)를 구별할 수 있다. 대상체 A(210)와 대상체 B(310)의 구별 및 대상체 A(210)에 대한 고유정보 식별이 완료되면, 전파 송수신부(100)는 고유정보가 식별된 대상체 A(210)만을 대상으로 무선전력 전송을 위한 빔포밍 기반의 전자기파 신호를 송신할 수 있다.For example, referring to FIG. 3, the radio wave transmitting/receiving
도 3을 참조하면, 대상체 B(310)와 같이 일반적으로 후방산란 변조가 가능한 대상체(ex. 종래의 RFID 태그 등)의 경우, 전파 송수신부(100)는 해당 대상체를 구별하기 위한 고유정보를 파악할 수는 없으나 위치는 파악할 수 있다. 따라서, 전파 송수신부(100)의 디스플레이(140) 상에 대상체 B(310)의 고유정보는 표시되지 않더라도 대상체 B(310)의 위치는 표시될 수 있다.Referring to FIG. 3, in the case of an object capable of generally backscattering modulation (ex. a conventional RFID tag, etc.), such as the
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부(100)의 대상체에 대한 위치를 판단하는 원리를 나타낸 개념도, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기파 송수신 시스템의 위치추적, 고유정보 식별 및 무선전력 전송의 전 동작을 형상화한 개념도이다.4 is a conceptual diagram showing a principle of determining the position of an object of the radio wave transmitting/receiving
본 발명의 일 실시 예에 따른 표적부(200)는 후방산란 변조가 가능한 비관심 대상체(300)와는 달리 액정의 유전율 변화를 제어하는 등의 방식을 통해 고유정보를 전송할 수 있다. 즉, 표적부(200)나 비관심 대상체(300) 모두 전파 송수신부(100)에서 송출하는 주파수 신호에 대해 후방산란 변조를 통해 반사 신호를 송신하는 것이 가능하나, 표적부(200)는 비관심 대상체(300)와의 구별을 위한 고유정보를 반사 신호에 포함시켜 송신할 수 있다.Unlike the
도 4의 (a)를 참조하면, 표적부(200)와 비관심 대상체(300)와 서로 다른 위치에 존재하는 경우, 표적부(200)와 비관심 대상체(300)로부터 각각 수신된 후방산란 신호의 스펙트럼이 완벽히 구별되므로, 전파 송수신부(100)는 후방산란 신호를 구별하여 표적부(200)와 비관심 대상체(300)를 정확히 식별할 수 있다. 반면, 도 4의 (b)를 참조하면, 표적부(200)와 비관심 대상체(300)와 동일한 위치에 존재하는 경우, 표적부(200)와 비관심 대상체(300)로부터 각각 수신된 후방산란 신호의 스펙트럼이 충돌하게 되므로, 전파 송수신부(100)가 표적부(200)와 비관심 대상체(300)로부터 각각 수신된 후방산란 신호를 구별하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.Referring to FIG. 4A, when present at different positions from the
도 4의 (b)같은 스펙트럼 충돌 문제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 전파 송수신부(100)는 전파 송수신부(100)로부터 동일한 위치에 배치된 대상체와 표적부(200)의 구별을 위한 복수의 배열형 안테나(110)를 포함할 수 있다. 즉, 전파 송수신부(100)는 소정의 간격 또는 패턴을 갖는 배열형 안테나(110)를 통해 전파 송수신기로부터 대상체까지의 거리를 다양하게 구성함으로써, 복수의 대상체로부터 수신되는 후방산란 신호들 간의 스펙트럼 충돌을 최소화할 수 있다.In order to solve the spectrum collision problem as shown in (b) of FIG. 4, the radio wave transmitting/receiving
예를 들어, 도 5를 참조하면, 복수의 배열형 안테나(110)는 송신용 안테나와 수신용 안테나로 구별될 수 있다. 이때, 수신용 안테나의 경우, 송신용 안테나에 비해 많은 수로 구성되어 배치될 수 있으며, 대상체로부터 수신되는 반사 신호의 충돌을 최소화하기 위해서 소정의 간격 또는 패턴을 갖도록 구성될 수 있다.For example, referring to FIG. 5, a plurality of
도 5를 참조하면, 복수의 배열형 안테나(110)는 송수신 채널을 구성하는 제 1 프로세서(120)와 연결될 수 있다. 제 1 프로세서(120)로 수집된 후방산란 신호를 기초로 제 2 프로세서(130)는 아이디를 갖는 표적부 #1(220)과 아이디가 없는 대상체(320)을 구별하고 대상체의 위치를 추적할 수 있다. 제 2 프로세서(130)에 의해 식별된 표적부 #1(220)의 위치 및 고유정보는 디스플레이(140)를 통해 출력될 수 있다. 한편, 제 2 프로세서(130)는 위치 및 고유정보가 식별된 표적부 #1(220)에 대한 무선전력 전송을 위해 빔을 형성하고, 빔을 송출하기 위한 빔포밍 모드를 선택할 수 있다. 제 2 프로세서(130)에 의해 선택된 빔포밍 모드에 따라 위치 및 고유정보가 식별된 표적부 #1(220)을 대상으로 전자기파 신호를 송신할 수 있다.Referring to FIG. 5, a plurality of
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표적부(200)의 세부 구성 및 기능을 표현한 개념도이다.6 is a conceptual diagram showing a detailed configuration and function of the
본 발명의 일 실시 예에 따른 표적부(200)는, 주파수 신호를 수신하기 위한 표적부 안테나(10), 표적부(200)를 식별하기 위한 고유정보가 포함된 후방산란 신호를 생성하기 위해 유전율이 가변되는 액정에 대한 바이어스 전압을 제어하는 후방산란 변조부(20) 및 표적부 안테나(10)로 수신되는 신호로부터 전달되는 전력량 및 후방산란 신호의 크기를 제어하는 무선전력 관리부(30)를 포함할 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 표적부 안테나(10)는 전파 송수신부(100)로부터 전달되는 단일 주파수 대역폭의 신호를 수신할 수 있다. 이때, 단일 주파수 대역폭의 신호는 표적부(200)의 위치 및 고유정보를 확인하기 위해 송출되는 주파수 신호 또는 위치 및 고유정보가 확인된 표적부(200)에 대한 전력 전송을 위해 송출되는 빔포밍 기반의 신호를 말한다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표적부(200)는 전파 송수신부(100)가 위치 및 고유정보를 파악할 수 있도록 후방산란 변조를 수행할 뿐만 아니라 배터리 없이도 전파 송수신부(100)에서 송출한 신호의 무선전력을 전달받아 동작하기 위해 안테나(10)를 구비할 수 있다.The target antenna 10 according to an embodiment of the present invention may receive a signal of a single frequency bandwidth transmitted from the radio wave transmitting/receiving
본 발명의 일 실시 예에 따른 후방산란 변조부(20)는 표적부(200)를 식별하기 위한 고유정보를 후방산란 신호에 포함시킬 수 있다. 즉, 후방산란 변조부(20)는 별도의 배터리 또는 발진기 없이 액정의 바이어스 전압을 제어하여 표적부(200) 별로 고유정보를 생성할 수 있다. 이때, 후방산란 변조부(20)의 고유정보 생성을 위해서 표적부(200)는 액정으로 구성된 기판 또는 액정을 포함하는 전송선 중 적어도 하나 이상으로 제작될 수 있다.The
예를 들어, 후방산란 변조부(20)는 표적부(200)의 기판 또는 전송선을 구성하는 액정에 대한 바이어스 전압을 제어할 수 있다. 후방산란 변조부(20)는 이러한 바이어스 전압의 제어를 통해 액정의 유전율을 변화시킴으로써, 표적부(200)와 비관심 대상체(300)를 구별하기 위한 고유정보를 결정 및 생성할 수 있다. 후방산란 변조부(20)는 전술한 과정을 통해 생성된 고유정보가 후방산란 신호에 포함되어 표적부(200)의 고유정보가 파악될 수 있도록 후방산란 변조를 수행할 수 있다.For example, the
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 후방산란 변조부(20)는, 안테나(10)의 임피던스 또는 정류기(31)의 부하 임피던스를 시간에 따라 가변시킴으로써, 후방산란 신호를 변조할 수 있다. 즉, 후방산란 변조부(20)는 바이어스 전압을 제어함으로써 대상체 식별을 위한 고유정보를 생성할 뿐만 아니라 안테나(10)의 임피던스 또는 정류기(31)의 부하 임피던스를 시간에 따라 제어함으로써 생성된 고유정보를 후방산란 변조된 반사 신호를 통해 전파 송수신부(100)로 전송할 수 있다.6, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 관리부(30)는 고유정보가 식별된 표적부(200)로 수신되는 주파수 신호 또는 빔포밍 기반의 신호에 포함된 무선전력을 표적부(200)의 구성들의 동작을 위한 전원으로서 이용할 수 있다. 예를 들어, 무선전력 관리부(30)는 표적부 안테나(10)를 통해 수신되는 신호의 무선전력을 후방산란 변조부(20)로 전달하고, 후방산란 변조부(20)는 전달받은 무선전력을 고유정보의 생성 및 후방산란 변조에 사용할 수 있다. 이때, 무선전력 관리부(30)는 정류기(31) 부하의 임피던스를 제어함으로써 안테나(10)로 수신되는 신호로부터 전달되는 전력량을 제어할 수 있다. 또한, 무선전력 관리부(30)는 전력량을 제어함으로써 후방산란 신호의 크기를 제어할 수 있다.The wireless power management unit 30 according to an embodiment of the present invention is configured to transmit the radio power included in the frequency signal or the beamforming-based signal received by the
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 관리부(30)는, 전력량의 제어를 위해 정류기(31)의 부하 임피던스의 변화를 실시간으로 추적할 수 있다. 안테나(10)로부터 수신되는 신호의 전력량은 정류기(31)의 부하에 영향을 받으므로, 최대 전력수집을 위해서는 무선전력 관리부(30) 자체 또는 후방산란 변조부(20)에 의해 가변하는 정류기(31)의 부하 임피던스를 실시간으로 모니터링하는 것이 필요하다. 이러한 모니터링을 위해서 무선전력 관리부(30)는 정류기(31)의 부하 임피던스를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 부하 임피던스의 변화를 실시간으로 추적할 수 있다.Referring to FIG. 6, the wireless power management unit 30 according to an embodiment of the present invention may track changes in the load impedance of the
예를 들어, 무선전력 관리부(30)의 전원관리회로(32)는 정류기(31)의 부하를 변조시킬 수 있다. 이때, 전원관리회로(32)는 표적부 안테나(10)로부터 수신되는 신호로부터 최대 전력량을 수집을 위해서 정류기(31)의 부하 임피던스값을 실시간으로 추적 및 확인하는 피드백 센싱을 수행할 수 있다. 전원관리회로(32)를 통해 수집된 전력은 IoT 센서 코어와 같은 DC부하(40)로 전달될 수 있으며, DC부하(40)는 전달받은 전력을 이용하여 표적부(200)의 사용 목적에 맞는 데이터 센싱 작업을 수행할 수 있다.For example, the
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 송신 신호를 이용하여 표적부(200)의 거리와 고유정보를 동시에 확인하는 전자기파 송수신 시스템의 동작 원리를 나타낸 개념도이다.7 is a conceptual diagram showing the operating principle of an electromagnetic wave transmission/reception system that simultaneously checks the distance and unique information of the
본 발명의 일 실시 예에 따른 표적부(200)는 전자기파 송수신 시스템 상에서 전파 송수신부(100)가 식별 대상이 아닌 대상체를 구별하는 고유정보를 파악할 수 있도록 주파수 신호에 대한 후방산란 신호의 공진주파수의 변화를 발생시키는 것을 특징으로 한다. 후방산란 신호의 공진주파수의 변화(i.e. 후방산란 신호의 변조)를 위해서 표적부(200)에는 액정의 유전율을 변화시키는 방식 또는 표적부 안테나(10)의 공진구조를 변화시키는 방식이 이용될 수 있다.The targeting
액정의 유전율을 변화시키는 방식은 바이어스 전압에 따라 가변되는 액정의 유전율 특성을 이용하여 표적부(200)의 고유정보(i.e. 고유의 아이디)를 후방산란시키는 방식을 말한다. 예를 들어, 액정에 가해지는 바이어스 전압을 표적부(200) 별로 달리 설정하게 되면, 액정이 포함된 기판 또는 전송선으로 구성되는 안테나(10) 또는 매칭회로의 공진주파수가 표적부(200) 별로 달라지게 된다. 이에 따라 후방산란 신호의 공진주파수 역시 표적부(200) 별로 달라지므로, 전자기파 송수신 시스템에서는 후방산란 신호의 공진주파수의 위치를 기초로 표적부(200)를 구별할 수 있게 된다.The method of changing the dielectric constant of the liquid crystal refers to a method of backscattering the peculiar information (i.e. unique ID) of the
전술하였듯이 본 발명의 일 실시 예에 따른 후방산란 변조부(20)는 표적부(200)를 구성하는 액정에 가해지는 바이어스 전압의 크기를 제어할 수 있다. 후방산란 변조부(20)에 의해 달라지는 바이어스 전압의 크기는 액정의 유전율과 후방산란 신호의 공진주파수의 변화에 영향을 미치므로, 후방산란 변조부(20)는 바이어스 전압의 크기를 제어함으로써 액정의 유전율과 그에 따른 후방산란 신호의 공진주파수를 변화시키고, 대상체의 식별을 위한 고유정보를 결정할 수 있다.As described above, the
예를 들어, 도 7을 참조하면, 액정의 유전율 특성을 이용한 표적부인 Rx 1(230)은 전파 송수신부(100)로부터 수신되는 주파수 신호에 대한 후방산란 변조를 수행할 수 있다. 이때, Rx 1(230)의 후방산란 변조부(20)는 기 설정된 바이어스 전압을 액정에 가함으로써 액정의 유전율을 변화시키고, 이를 통해 안테나(10) 또는 매칭회로의 공진주파수를 변화시켜 후방산란 변조를 수행할 수 있다. 이러한 과정을 통해 변조된 후방산란 신호의 공진주파수의 변화는 비관심 대상체(300)와의 구별을 위한 Rx 1(230)의 고유정보를 나타낸다.For example, referring to FIG. 7, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 후방산란 변조부(20)의 바이어스 전압의 크기를 제어하는 방식 이외에도 표적부(200)를 구성하는 액정 자체의 종류를 다르게 함으로써 일정한 바이어스 전압에 대한 후방산란 신호의 공진주피수의 변화를 발생시킬 수 있다. 즉, 액정 자체의 종류가 달라지면 동일한 바이어스 전압에 대한 반응속도의 차이가 발생하므로, 소정의 바이어스 전압에 대한 액정의 반응속도 차이를 이용하여 후방산란 신호의 공진주파수를 변화시키고, 대상체의 식별을 위한 고유정보를 생성할 수 있다.In addition to the method of controlling the size of the bias voltage of the
예를 들어, 서로 다른 종류의 액정으로 구성된 2개의 표적부가 있다고 가정하면, 2개의 표적부 각각의 후방산란 변조부가 동일한 바이어스 전압을 액정에 가하더라도 액정의 반응속도 차이로 인해 변조되는 후방산란 신호의 공진주파수의 위치는 서로 달라질 수 있다. 다시 말해서, 2개의 표적부 각각을 구성하는 액정의 반응속도에 따라 2개의 표적부 각각의 고유정보는 달라지므로, 전자기파 송수신 시스템에서는 2개의 표적부를 고유정보를 기초로 식별할 수 있게 된다.For example, assuming that there are two target parts composed of different types of liquid crystals, even if the backscatter modulators of each of the two target parts apply the same bias voltage to the liquid crystal, the backscattering signal modulated due to the difference in the reaction speed of the liquid crystal The positions of the resonant frequencies may be different from each other. In other words, since the unique information of each of the two target parts is different according to the reaction speed of the liquid crystal constituting each of the two target parts, in the electromagnetic wave transmission/reception system, the two target parts can be identified based on the unique information.
한편, 표적부 안테나(10)의 공진구조를 변화시키는 방식은 표적부 안테나(10)의 물리적 구조, 크기, 형상 등의 변화를 이용하여 표적부(200)의 고유정보(i.e. 고유의 아이디)를 후방산란시키는 방식을 말한다. 예를 들어, 표적부 안테나(10)의 크기 및 형상을 표적부(200) 별로 달리 설계하게 되면, 표적부 안테나(10)의 공진주파수가 표적부(200) 별로 달라지게 된다. 이에 따라 후방산란 신호의 공진주파수 역시 표적부(200) 별로 달라지므로, 전자기파 송수신 시스템에서는 후방산란 신호의 공진주파수의 위치를 기초로 표적부(200)를 구별할 수 있게 된다.On the other hand, the method of changing the resonance structure of the target antenna 10 uses a change in the physical structure, size, shape, etc. of the target antenna 10 to obtain the unique information (ie unique ID) of the
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 후방산란 변조부(20)에서 바이어스 전압을 별도로 제어하지 않더라도 표적부 안테나(10)의 공진구조를 다양하게 변화시킴으로써, 표적부(200) 별로 고유정보를 달리 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 7을 참조하면, Rx 1(230)에 비해 크기가 큰 안테나(10)로 제작된 Rx 2(240)는 Rx 1(230)과 동일한 주파수 신호를 수신하더라도 Rx 1(230)과는 다른 공진 주파수의 위치를 가지는 후방산란 신호를 생성할 수 있다.That is, even if the bias voltage is not separately controlled in the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. .
10: 표적부 안테나 20: 후방산란 변조부
30: 무선전력 관리부 31: 정류기
32: 전원관리회로 40: DC부하
100: 전파 송수신부 110: 배열형 안테나
120: 제 1 프로세서 130: 제 2 프로세서
140: 디스플레이 200: 표적부
300: 비관심 대상체10: target antenna 20: backscatter modulator
30: wireless power management unit 31: rectifier
32: power management circuit 40: DC load
100: radio wave transmitting and receiving unit 110: array type antenna
120: first processor 130: second processor
140: display 200: target portion
300: uninterested subject
Claims (8)
상기 대상체로부터의 후방산란 신호를 생성하기 위해 유전율의 가변을 통한 바이어스 전압을 제어하는 표적부; 및
대상체로 주파수 신호를 송출하고, 상기 주파수 신호에 대한 표적부의 후방산란 신호를 기초로 상기 표적부의 위치 및 고유정보를 판단하는 전파 송수신부를 포함하되,
상기 표적부는,
상기 주파수 신호를 수신하는 표적부 안테나;
상기 표적부 안테나로부터 수신된 주파수 신호에 대하여 후방산란 신호를 생성하기 위한 유전율의 가변을 통한 바이어스 전압을 제어하는 후방산란 변조부; 및
상기 주파수 신호로부터 전달되는 전력량을 제어하기 위해 정류기 부하의 임피던스를 제어하는 무선전력 관리부를 더 포함하고,
상기 전파 송수신부로부터 송출되는 주파수 신호에 대한 후방산란 변조를 통해 상기 주파수 신호의 수신된 에너지를 활용하여 배터리 없이 전력을 사용하고 상기 바이어스 전압의 크기에 따라 상기 유전율과 상기 후방산란 신호의 공진주파수가 변화함으로써, 상기 표적부를 식별하기 위한 고유정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 전자기파 송수신 시스템.
In the electromagnetic wave transmission and reception system capable of location tracking, identification and wireless power transmission for an object,
A target unit for controlling a bias voltage through variable dielectric constant to generate a backscattering signal from the object; And
A radio wave transmitting/receiving unit for transmitting a frequency signal to an object and determining a position and unique information of the target unit based on a backscatter signal of the target unit for the frequency signal,
The target portion,
A target antenna for receiving the frequency signal;
A backscatter modulator for controlling a bias voltage through variable dielectric constant for generating a backscatter signal with respect to the frequency signal received from the target antenna; And
Further comprising a wireless power management unit for controlling the impedance of the rectifier load to control the amount of power transmitted from the frequency signal,
Through backscattering modulation of the frequency signal transmitted from the radio wave transmitting and receiving unit, power is used without a battery by utilizing the received energy of the frequency signal, and the dielectric constant and the resonant frequency of the backscattered signal are changed according to the magnitude of the bias voltage. By changing, the electromagnetic wave transmission and reception system, characterized in that generating unique information for identifying the target portion.
상기 전파 송수신부는,
상기 주파수 신호를 기준으로 상기 표적부로부터 수신되는 후방산란 신호의 위상 변화를 판단하고, 상기 후방산란 신호의 위상 변화로부터 상기 표적부의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 전자기파 송수신 시스템.
The method of claim 1,
The radio wave transmitting and receiving unit,
And determining a phase change of a backscattered signal received from the target part based on the frequency signal, and estimating a position of the target part from the phase change of the backscattered signal.
상기 전파 송수신부는,
상기 주파수 신호를 기준으로 상기 표적부로부터 수신되는 후방산란 신호의 공진주파수 변화를 판단하고, 상기 후방산란 신호의 공진주파수 변화로부터 상기 표적부의 고유정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 전자기파 송수신 시스템.
The method of claim 1,
The radio wave transmitting and receiving unit,
An electromagnetic wave transmission/reception system, characterized in that, based on the frequency signal, the resonant frequency change of the backscattered signal received from the target part is determined, and the unique information of the target part is extracted from the resonant frequency change of the backscattered signal.
상기 전파 송수신부는,
상기 고유정보가 식별된 표적부를 대상으로 빔포밍 기반의 무선전력 전송을 위한 전자기파를 송신하는 것을 특징으로 하는 전자기파 송수신 시스템.
The method of claim 1,
The radio wave transmitting and receiving unit,
An electromagnetic wave transmission/reception system, characterized in that for transmitting an electromagnetic wave for beamforming-based wireless power transmission to a target portion for which the unique information is identified.
상기 전파 송수신부는,
상기 전파 송수신부로부터 동일한 위치에 배치된 대상체와 표적부의 구별을 위한 복수의 배열형 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기파 송수신 시스템.
The method of claim 1,
The radio wave transmitting and receiving unit,
An electromagnetic wave transmission/reception system comprising a plurality of array antennas for distinguishing between the target unit and the object disposed at the same position from the radio wave transmission/reception unit.
상기 표적부는,
액정이 포함된 기판 또는 전송선으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기파 송수신 시스템.
The method of claim 1,
The target portion,
An electromagnetic wave transmission/reception system comprising a substrate or a transmission line including a liquid crystal.
상기 액정은 고유정보가 포함된 후방산란 신호를 생성하기 위해 유전율이 가변되며,
상기 표적부는,
상기 대상체로부터의 후방산란 신호를 생성하기 위해 상기 액정의 유전율 가변을 통한 바이어스 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자기파 송수신 시스템.
The method of claim 6,
The liquid crystal has a variable dielectric constant in order to generate a backscattered signal including intrinsic information,
The target portion,
An electromagnetic wave transmission/reception system comprising controlling a bias voltage through variable dielectric constant of the liquid crystal to generate a backscattered signal from the object.
상기 전파 송수신부는,
상기 표적부의 위치와 고유정보를 시각적으로 출력하기 위한 디스플레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기파 송수신 시스템.The method of claim 1,
The radio wave transmitting and receiving unit,
An electromagnetic wave transmission/reception system comprising a display for visually outputting the position and the unique information of the target part.
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