JP2014504496A - インバンド通信を用いた無線電力送受信システム - Google Patents

インバンド通信を用いた無線電力送受信システム Download PDF

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Abstract

インバンド通信を用いた無線電力送受信装置及びその方法が提供される。一態様によればインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、無線電力を１つ以上のインバンド共振器に送信するソース共振器を含むソース共振部と、前記ソース共振器の共振周波数及びインピーダンスを制御し、前記インバンド共振器のうち無線電力受信装置に対応する位置のインバンド共振器を検出し、前記検出されたインバンド共振器の制御信号を生成するソース制御部と、前記無線電力受信装置に関する識別情報を前記一つ以上のインバンド共振器によって受信及び復調し、前記インバンド共振器のうち前記無線電力受信装置に対応するインバンド共振器によって前記無線電力及び送信データを送信するインバンド共振部とを備える。
【選択図】 図１

Description

以下の説明はインバンド通信を用いる無線電力の送信及び受信に関する。
無線電力送信に対する研究は、携帯用の電気機器の爆発的な増加による有線電力供給の不便さの増加及び既存のバッテリ容量の限界直面などを克服するために始まった。無線電力送信技術の１つは、ＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）素子の共振（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）特性を用いる。共振特性を用いる無線電力送信システムは、電力を供給するソースと電力を供給されるターゲットを含んでもよい。
本発明は上記従来の無線電力送信システムを鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、インバンド通信を用いることによって、無線電力送信装置と無線電力受信装置との間に別途の追加回路なしで通信機能を行うことができるインバンド通信を用いた無線電力送受信システムを提供することにある。
本発明の一態様によればインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、無線電力を１つ以上のインバンド共振器に送信するソース共振器を含むソース共振部と、前記ソース共振器の共振周波数及びインピーダンスを制御し、前記インバンド共振器のうち無線電力受信装置に対応する位置のインバンド共振器を検出し、前記検出されたインバンド共振器の制御信号を生成するソース制御部と、前記無線電力受信装置に関する識別情報を前記一つ以上のインバンド共振器によって受信及び復調し、前記インバンド共振器のうち前記無線電力受信装置に対応するインバンド共振器によって前記無線電力及び送信データを送信するインバンド共振部とを備えることを特徴とする。
所定のスイッチングパルス信号に基づき所定のレベルのＤＣ電圧をＡＣ電力に変換する電力変換部と、前記ＡＣ電力を予め設定された値以上のＡＣ電力に増幅する電力増幅部と、前記復調された識別情報に基づいて前記増幅されたＡＣ電力を送信するソース共振器の共振帯域幅及びインピーダンス整合周波数を設定する整合制御部とをさらに備えることが好ましい。
前記インバンド共振部は、所定の領域に対して無線電力及び送信データを送信する１つ以上のインバンド共振器がアレイを形成してなるアレイ共振部と、前記一つ以上のインバンド共振器のスイッチングを制御することによって、前記送信データを変調する変調部と、前記無線電力受信装置から受信した受信データを復調する復調部と、前記送信データの変調及び前記受信データの復調を制御するインバンド共振器制御部とを含むことが好ましい。
前記インバンド共振器は、前記ソース共振器とターゲット共振器との間の無線電力送信距離を増加させるために、前記ソース共振器と前記ターゲット共振器との間に位置することが好ましい。
前記アレイ共振部は、前記１つ以上のインバンド共振器によって前記無線電力受信装置から前記受信データを受信することが好ましい。
前記アレイ共振部は、前記インバンド共振器のうち前記無線電力を送信するインバンド共振器のスイッチのみをオンし、残りのインバンド共振器のスイッチはオフすることが好ましい。
前記変調部は、前記インバンド共振器の内の所定数のインバンド共振器のスイッチをオンオフして前記送信データを変調することが好ましい。
前記変調部は、前記インバンド共振器のスイッチをオンオフし、前記送信データをアナログ変調又はデジタル変調することが好ましい。
前記ソース制御部は、前記復調された受信データを受信して、前記無線電力受信装置が充電されたかどうかを判断し、前記無線電力受信装置に対応する前記インバンド共振器によって無線電力が送信されるように前記インバンド共振器の制御信号を生成することが好ましい。
前記無線電力及び前記送信データは同時に送信されることが好ましい。
本発明の一態様によればインバンド通信を用いた無線電力受信装置は、インバンド共振器から無線電力及びウェイクアップ信号を含む受信データを受信するターゲット共振部と、前記ウェイクアップ信号を含む受信データを復調する復調部と、前記ウェイクアップ信号に対する応答信号、充電リクエスト信号、及びウェイクアップされたターゲット共振器の識別情報（ＩＤ）を含む送信データを変調する変調部と、前記ソース共振器、前記インバンド共振器、及び前記ウェイクアップされたターゲット共振器間のインピーダンス整合を実行するために前記インピーダンスを制御するターゲット制御部とを備えることを特徴とする。
前記受信データに基づいて前記ターゲット共振器がウェイクアップしたか否か及び負荷への充電が必要であるか否かを判断する電力判断部をさらに備えることが好ましい。
前記ターゲット共振部は、前記変調された送信データを前記インバンド共振器に送信することが好ましい。
本発明の一態様によればインバンド通信を用いた無線電力送信方法は、無線電力受信装置に関する識別情報を複数のインバンド共振器によって受信するステップと、前記受信された識別情報を復調するステップと、前記復調された識別情報に基づいて、ソース共振器の共振周波数及びインピーダンスを制御するステップと、電磁結合によって前記ソース共振器から無線電力を前記インバンド共振器に送信するステップと、前記インバンド共振器のうち前記無線電力受信装置に対応するインバンド共振器によって前記無線電力及び送信データを送信するステップとを有することを特徴とする。
前記インバンド共振器のうち前記無線電力受信装置に対応する位置のインバンド共振器を検出するステップと、前記検出されたインバンド共振器の制御信号を生成するステップとをさらに有することが好ましい。
前記インバンド共振器によって無線電力及び送信データを送信するステップは、前記複数のインバンド共振器のスイッチをオンオフすることによって、前記送信データを変調するステップと、前記無線電力受信装置から受信された受信データを復調するステップと、前記複数のインバンド共振器がアレイを形成して構成されたアレイインバンド共振器によって所定の領域に対して無線電力及び送信データを送信するステップとを含むことが好ましい。
前記無線電力及び前記送信データは同時に送信されることが好ましい。
本発明の一態様によればインバンド通信を用いる無線電力受信方法は、インバンド共振器から無線電力及びウェイクアップ信号を含む受信データを受信するステップと、前記ウェイクアップ信号を含む受信データを復調するステップと、前記ウェイクアップ信号に対する応答信号、充電リクエスト信号、及びウェイクアップされたターゲット共振器の識別情報（ＩＤ）を含む送信データを変調するステップと、前記ソース共振器、前記インバンド共振器、及び前記ウェイクアップされたターゲット共振器間のインピーダンスを整合を実行するために用いるインピーダンスを制御するステップとを有することを特徴とする。
前記受信データに基づいて前記ターゲット共振器がウェイクアップしたか否か及び負荷への充電が必要であるか否かを判断するステップをさらに含むことが好ましい。
前記無線電力及び前記受信データは、電磁結合によって受信されることが好ましい。
本発明に係るインバンド通信を用いた無線電力送受信システムによれば、インバンド（Ｉｎ−Ｂａｎｄ）共振器を通したインバンド通信を用いることによって、無線電力送信装置と無線電力受信装置との間に別途の追加回路なしで通信機能を行うことができる。
したがって、追加回路により消費される電力損失を最小化することができるという効果がある。
また、アレイ（ａｒｒａｙ）で具現されたインバンド共振器を用いることによって無線電力の送信範囲を拡張することができ、送信データを変調することができる。
また、アレイで具現されたインバンド共振器を用いて電力送信及びデータ送信を同時に行うことができる。
また、アレイで具現されたインバンド共振器を用いることによって、別途の局部発振器（Ｌｏｃａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）なしにＩ／Ｑ（Ｉｎ ｐｈａｓｅ／Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）変調が可能である。
また、インバンド共振器のオンオフ制御によって高容量データを送信することが可能である。
また、インバンド共振器のオンオフ制御によって充電が必要なターゲットにのみ無線電力を送信することができる。
また、インバンド共振器のオンオフ制御によって複数のターゲットに同時に無線電力を送信できるため、既存に比べて少ない電力で無線電力を送信することができる。
また、インバンド共振器は、アナログ変調とデジタル変調を行うため、適用アプリケーションに応じて変調方式を選択することができる。
本発明の一実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置のブロック図である。 本発明の一実施形態に係るインバンド共振部を示す図である。 本発明の一実施形態に係るインバンド共振器を通した変調方式を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るインバンド共振部の変調及び復調方式を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るインバンド共振器を通した送信データの変調方式を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るインバンド通信を用いた無線電力受信装置のブロック図である。 本発明の一実施形態に係るソース共振器、インバンド共振器、ターゲット共振器間の無線電力及びデータの流れを示す図である。 本発明の一実施形態に係るインバンド通信を用いた無線電力送信方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力受信方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る２次元（平面）構造の共振器を示す図である。 本発明の一実施形態に係る３次元（立体）構造の共振器を示す図である。 「ｂｕｌｋｙ ｔｙｐｅ」に設計された無線電力送信のための共振器の例を示す図である。 「Ｈｏｌｌｏｗ ｔｙｐｅ」に設計された無線電力送信のための共振器の例を示す図である。 「ｐａｒａｌｌｅｌ−ｓｈｅｅｔ」が適用された無線電力送信のための共振器の例を示す図である。 分布型キャパシタを含む無線電力送信のための共振器の例を示す図である。 ２次元構造の共振器で用いられる整合器の例を示す図である。 ３次元構造の共振器で用いられる整合器の例を示す図である。 図１０に示した無線電力送信のための共振器の等価回路図である。
次に、本発明に係るンバンド通信を用いた無線電力送受信システムを実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
共振特性を用いる無線電力送信において、送信効率は、無線電力送信装置と無線電力受信装置との間のインピーダンス整合及び共振周波数整合によって決定される。
インピーダンス及び共振周波数整合は、インピーダンストラッキング（ｔｒａｃｋｉｎｇ）及び共振周波数トラッキング方法によって行われる。
ここで、トラッキングのための別途の通信装置及びモニタリング装置が追加される。
追加される回路から電力損失が発生し、生産工程に複雑度を増加させることから追加される回路なしでトラッキングのための方法が求められている。
以下の説明で用いられるインバンド（ｉｎ−ｂａｎｄ）通信という用語は、情報（例えば、制御情報、データ及び／又はメタデータ）が電力送信に用いられるものと同じ周波数帯域及び／又は同じチャネルで送信される通信を意味する。
実施形態に係る周波数は、共振周波数であり得る。
図１は、本発明の一実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置のブロック図である。
無線電力送信装置を介して送信される無線電力は、共振電力（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｏｗｅｒ）を含む。
例えば、無線電力送信装置は無線電力を送信するソース共振器を含み、無線電力受信装置は無線電力を受信するターゲット共振器を含む。
インバンド通信を用いる無線電力送信装置は、電力変換部１１０、電力増幅部１２０、整合制御部１３０、ソース共振部１４０、ソース制御部１５０、及び１つ以上のインバンド共振部１６０を備える。
電力変換部１１０は、外部の電圧供給器からエネルギーを受信して無線電力を発生させる。
例えば、電気プラグ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｌｕｇ）が提供されてもよい。
電力変換部１１０は、ＡＣ−ＡＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータ、及びＤＣ−ＡＣインバータを含む。
ＡＣ−ＡＣコンバータは、外部装置から入力される交流信号の信号レベルを所望するレベルに調整する。
ＡＣ−ＤＣコンバータは、ＡＣ−ＡＣコンバータから出力される交流信号を整流することによって所定のレベルのＤＣ電圧を出力する。
ＤＣ−ＡＣインバータは、ＡＣ−ＤＣコンバータから出力されるＤＣ電圧を高速スイッチングすることによって数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ帯域のＡＣ信号を生成する。
電力増幅部１２０は、無線電力を予め設定された値に増幅する。
予め設定された値は、無線電力送信過程での雑音及び歪曲が反映された送信効率を考慮して設定される。
ここで、無線電力はＡＣ電力信号であり得る。
整合制御部１３０は、ソース共振器の共振帯域幅（Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）又はソース共振器のインピーダンス整合周波数を設定する。
例えば、整合制御部１３０は、ソース制御部１５０の制御信号によりソース共振器の共振帯域幅及びインピーダンス整合周波数を設定してもよい。
整合制御部１３０は、ソース共振帯域幅設定部（図示せず）又はソース整合周波数設定部（図示せず）のうち少なくとも１つを含んでもよい。ソース共振帯域幅設定部は、ソース共振器の共振帯域幅を設定する。ソース整合周波数設定部は、ソース共振器のインピーダンス整合周波数を設定する。ここで、ソース共振器の共振帯域幅又はソース共振器のインピーダンス整合周波数設定に対応してソース共振器のＱ−ｆａｃｔｏｒを決定してもよい。
一方、ソース共振器とターゲット共振器との間の距離が変わったり、２つのうち１つの位置が変わるなどの外部影響によって、ソース共振器とターゲット共振器との間のインピーダンスの整合ミスが発生することがある。インピーダンスミス整合は、電力伝達の効率を減少させる直接的な原因になる。
整合制御部１３０は、送信信号の一部が反射して戻ってくる反射波を検出することによってインピーダンスミス整合が発生したと判断し、インピーダンス整合を行う。
また、整合制御部１３０は、反射波の波形分析によって共振ポイントを検出することで共振周波数を変更する。
ここで、整合制御部１３０は、反射波の波形で振幅（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）が最小である周波数を共振周波数に決定する。
ソース共振部１４０は、電磁結合によって無線電力をインバンド（Ｉｎ−Ｂａｎｄ）共振器に送信するソース共振器を含む。
ソース共振器によって伝搬（ｐｒｏｐａｇａｔｅ）される波動によって電力が無線に送信される。また、ソース共振部１４０は、所定の領域に対して無線電力を送信する複数のソース共振器がアレイを形成して構成されたアレイソース共振器を備えてもよい。
ここで、各ソース共振器は、各インバンド共振器と整合されるようにアレイが形成される。
電磁結合は、電磁誘導現象を含む。
インバンド共振器は、ソース共振器とターゲット共振器との間の共振周波数と同一の共振周波数を用いる。
また、インバンド共振器は、ソース共振器とターゲット共振器との間に位置する。
インバンド共振器は、ソース共振器から受信した無線電力をターゲット共振器に伝達する。
結合係数は、ソース共振器とターゲット共振器との間の相互誘導係数（Ｍｕｔｕａｌ Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）によって決定され、相互誘導係数の値は、ソース共振器とターゲット共振器との間の距離と２つの共振器の大きさに対応して決定される。イ
ンバンド共振器がソース共振器とターゲット共振器との間に位置することで、無線電力送信の距離による結合係数が大きくなって送信効率が高まる。
ソース共振器とターゲット共振器との間の結合係数が大きくなるほど電磁結合を通した無線電力送信効率が高まる。また、インバンド共振器がない場合に比べてソース共振器で無線電力を一定効率の以上に送信できる無線電力送信距離が増加する。
また、インバンド共振器は、同一の共振周波数を用いてデータを送信する。
インバンド共振器は、インバンド通信によってデータを送信する。すなわち、インバンド通信は、共振周波数を介して無線電力受信装置とデータを送受信することを意味する。
アウトバンド（Ｏｕｔ Ｂａｎｄ）通信は、データ通信のために別に割り当てられた周波数によって無線電力受信装置とデータを送受信することを意味する。
ソース制御部１５０は、ソース共振器の共振周波数及びインピーダンスを制御する。
ソース制御部１５０は、インバンド共振器によって無線電力受信装置に対する識別情報を受信する。
ソース制御部１５０は、識別情報に基づいて無線電力送信装置と無線電力受信装置との間に共振周波数及びインピーダンスが整合されるよう整合制御部１３０を制御する。無線電力受信装置に対する識別情報は、無線電力受信装置の位置、バッテリ状態、充電リクエストの有無及びＩＤなどを含んでもよい。
また、ソース制御部１５０は、識別情報に基づいてインバンド共振器の内の無線電力受信装置に対応する位置のインバンド共振器を検出する。
ソース制御部１５０は、検出されたインバンド共振器の制御信号を生成する。
複数のインバンド共振器は、アレイを形成してソース共振器とターゲット共振器との間に位置してもよい。したがって、ソース制御部１５０は、ターゲット共振器を含む無線電力受信装置に対応する位置のインバンド共振器を検出する。また、ソース制御部１５０は、検出されたインバンド共振器を動作させてターゲット共振器に無線電力を送信する。
ソース制御部１５０は、インバンド共振部１６０から復調された受信データが伝達され、無線電力受信装置に充電するかどうかを決定する。
ソース制御部１５０は、充電が決定された無線電力受信装置に対応するインバンド共振器を介して無線電力が送信されるよう、インバンド共振器の制御信号を生成する。
インバンド共振部１６０は、無線電力受信装置に関する識別情報をインバンド共振器によって受信及び復調する。
インバンド共振部１６０は、インバンド共振器の内の無線電力受信装置に対応するインバンド共振器によって無線電力及び送信データを同時に送信する。
送信データは、無線電力送信装置から無線電力受信装置に送信するデータを意味し、受信データは無線電力受信装置から無線電力送信装置に受信されるデータを意味する。
送信データは、ソース共振器のＩＤ（識別情報）、インバンド共振器のＩＤ、ターゲット共振器のＩＤリクエスト信号、ターゲット共振器を含む無線電力受信装置のＩＤリクエスト信号、及び無線電力受信装置の状態リクエスト情報などを含んでもよい。
受信データは、送信データを受信したことを示すＡＣＫ信号、ターゲット共振器のＩＤ、ターゲット共振器を含む無線電力受信装置のＩＤ、無線電力受信装置の状態情報、及び充電リクエスト信号などを含んでもよい。
送信データ及び受信データは、インピーダンス整合に必要な情報を含んでもよい。インピーダンス整合に必要な情報は、ソース共振器とターゲット共振器との間の距離、位置、負荷インピーダンスの差、ソース共振器からターゲット共振器に放射される波動（ｗａｖｅ）の反射係数、電力送信の利得又はカップリング効率などを含む。
インバンド共振部１６０は、アレイ共振部１６１、変調部１６３、復調部１６５、及びインバンド共振器制御部１６７を備える。
アレイ共振部１６１は、所定の領域に対して無線電力及び送信データを送信する１つ以上のインバンド共振器がアレイを形成して構成される。所定の領域はアレイが形成される領域を意味する。ここで、各インバンド共振器は、無線電力を送信することのできる所定の領域が割り当てられてもよい。
アレイ共振部１６１は、インバンド共振器制御部１６７の制御信号により、アレイを形成するインバンド共振器の全てが無線電力を送信してもよく、インバンド共振器の一部のみが無線電力を送信してもよい。
また、アレイ共振部１６１は、変調部１６３で変調された送信データを送信する。
また、アレイ共振部１６１は、複数のインバンド共振器によって無線電力受信装置から受信データを受信する。
アレイ共振部１６１は、インバンド共振器制御部１６７の制御信号に対応して複数のインバンド共振器の内の無線電力を送信するインバンド共振器のスイッチのみをオン（Ｏｎ）し、残りのインバンド共振器のスイッチはオフ（Ｏｆｆ）してもよい。
変調部１６３は、複数のインバンド共振器のスイッチをオンオフし、送信データを変調する。
アレイ共振部１３１のインバンド共振器のそれぞれはアレイの中で位置が互いに異なる。
変調部１６３は、各インバンド共振器のスイッチのオンオフ動作によって位相が互いに異なる信号を生成し、結果的にＩ／Ｑ（ｉｎ ｐｈａｓｅ／ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）（同位相／直角位相）信号を生成する。
変調部１６３は、インバンド共振器制御部１６７の制御信号によりインバンド共振器のスイッチ動作を制御してもよい。制御プロセスについては図２〜図５を参照してより詳細に説明する。
変調部１６３は、複数のインバンド共振器の内の一部のインバンド共振器のスイッチをオンオフして送信データを変調する。
変調部１６３は、一部のインバンド共振器のスイッチ動作を介しても送信データを変調することができる。インバンド共振器の数に応じて変調できる場合の数が決定される。
変調部１６３は、複数のインバンド共振器のスイッチをオンオフし、送信データをアナログ変調又はデジタル変調する。
変調部１６３は、インバンド共振器のスイッチ動作を制御し、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）及びＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）のようなデジタル変調を行う。
また、変調部１６３は、インバンド共振器のスイッチ動作を制御し、振幅変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、周波数変調（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、位相変調（Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）又は他の変調方式を用いてアナログ変調を行う。
復調部１６５は、無線電力受信装置から受信された受信データを復調する。
復調部１６５は、無線電力受信装置で変調されて送信された受信データを復調する。
復調部１６５は、無線電力受信装置の変調方式と反対方式で受信データの復調を行う。復調部１６５は、復調された受信データをソース制御部１５０に伝達してもよい。
インバンド共振器制御部１６７は、送信データの変調及び受信データの復調を制御する。
インバンド共振器制御部１６７は、インバンド共振器のスイッチング動作を制御する。
インバンド共振器制御部１６７は、ソース制御部１５０で生成された制御信号により送信データを変調するため、インバンド共振器のスイッチング動作を制御する。
また、インバンド共振器制御部１６７は、復調された受信データがソース制御部１５０に伝達されるように復調部１６５を制御する。
一方、本発明の実施形態で用いられるソース共振器、インバンド共振器、及びターゲット共振器は、へリックス（ｈｅｌｉｘ）コイル構造の共振器、又はスパイラル（ｓｐｉｒａｌ）コイル構造の共振器、又は「ｍｅｔａ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ」共振器から構成されてもよい。
本発明の一実施形態に係る共振器を構成する１つ以上の物質はメタ物質であってもよい。自然では固有の透磁率（Ｍｕ）及び誘電率（ｅｐｓｉｌｏｎ）を有する電磁気的な特性の多くの物質が発見される。大部分の物質は、一般的に物質は正の透磁率又は正の誘電率を有する。
したがって、このような物質に対しては電気場、磁場及びポインティングベクトルに対して右手法則が適用され、このような物質をＲＨＭ（Ｒｉｇｈｔ Ｈａｎｄｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ）という。
一方、自然で存在しないか又は人工的に設計された（または人によって作られた）誘電率又は透磁率を有する物質はメタ物質と命名する。
メタ物質は、誘電率又は透磁率の符号によってＥＮＧ（ｅｐｓｉｌｏｎ ｎｅｇａｔｉｖｅ）物質、ＭＮＧ（ｍｕ ｎｅｇａｔｉｖｅ）物質、ＤＮＧ（ｄｏｕｂｌｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ）物質、ＮＲＩ（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）物質、ＬＨ（ｌｅｆｔ−ｈａｎｄｅｄ）物質などに分類される。
透磁率は、該当物質で与えられた磁界（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）に対して発生する磁束密度（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ ｄｅｎｓｉｔｙ）と真空中でその磁界に対して発生する磁束密度の比を意味する。
そして、誘電率は、該当物質で与えられた電界（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ）に対して発生する電束密度（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｌｕｘ ｄｅｎｓｉｔｙ）と真空中でその電界に対して発生する電束密度の比を意味する。
透磁率及び誘電率は、与えられた周波数又は波長で該当物質の伝搬定数を決定し、透磁率及び誘電率によってその物質の電磁気特性が決定される。特に、自然界に存在しない誘電率又は透磁率を有し、人工的に設計された物質をメタ物質といい、メタ物質は極めて大きい波長（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）又は極めて低い周波数領域でも簡単に（すなわち、物質のサイズが多く変わらなくても）共振状態に置かれることがある。
本発明の一実施形態に係るインバンド通信を用いた無線電力送受信システムにおいて、ソース共振器、インバンド共振器、及びターゲット共振器については、図１０〜図１７を参照して説明する構造から形成される。
図２は、本発明の一実施形態に係るインバンド共振部を示す図である。
図２を参照すると、ソース共振器２１０は、整合制御部１３０によってインピーダンス及び共振周波数が整合された無線電力をインバンド共振部２２０に送信する。
インバンド共振部２２０は、インバンド共振器２２１、２２３がアレイを形成して構成されたアレイ共振部を備える。
インバンド共振器２２１、２２３は、ソース共振器２１０から無線電力を受信する。
インバンド共振器２２３は、ターゲット共振器２３０に無線電力を伝達する。ターゲット共振器２３０は、伝達された無線電力を負荷２３１に伝達して充電する。
ここで、インバンド共振器制御部１６７は、ターゲット共振器２３０が位置する領域に対応するインバンド共振器２２３のスイッチをオン（Ｏｎ）する。
変調部１６３は、無線電力受信装置に識別情報をリクエストする送信データを変調する。
インバンド共振器２２１、２２３は、変調した送信データを送信する。また、インバンド共振器２２３は、ターゲット共振器２３０から識別情報を含む受信データを受信する。
復調部１６５は、識別情報を含む受信データを復調する。
ソース制御部１５０は、復調された受信データに基づいてターゲット共振器２３０の位置を決定し、ターゲット共振器２３０に対応するインバンド共振器２２３を決定する。
また、ソース制御部１５０は、インバンド共振器２２３によって無線電力を送信するよう制御信号を生成する。
制御信号によってインバンド共振器制御部１６７は、インバンド共振器２２３のスイッチング動作を制御する。すなわち、無線電力送信装置は、ターゲット共振器に対応するインバンド共振器を用いて無線電力を伝達する。
無線電力送信装置は、ソース共振器を介して所定の無線電力を時間に応じて分配して複数のインバンド共振器に伝達することによって、複数の無線電力受信装置を充電することができる。
また、相対的に少ない無線電力によって複数の無線電力受信装置を充電することで、無線電力送信装置で高周波による電力損失が減少する。
また、無線電力送信装置は、インバンド共振器を用いて無線電力を送信することによって、無線電力の送信範囲を拡張させることができる。その理由は、無線電力を送信する共振器と無線電力を受信する共振器との間に距離が近くなるほど結合係数が増加する。
無線電力送信効率は結合係数が大きいほど高くなる。したがって、ソース共振器で既存と同じ無線電力を送信すると仮定すれば、既存のものに比べてインバンド共振器によって送信効率が高くなり、送信範囲も拡張される。
図３は、本発明の一実施形態に係るインバンド共振器を通した変調方式を示す図である。
図３を参照すると、インバンド共振器３３０、３４０のスイッチのオンオフ動作によって変調される信号はＩ／Ｑ信号に対するグラフ上で点３１０、３２０に表示される。
アレイ共振部を構成する複数のインバンド共振器の位置は互いに異なる。したがって、各インバンド共振器でスイッチング動作によって変調される信号の大きさ及び位相は互いに異なる。すなわち、信号の大きさ及び位相の差を用いて送信データを変調してもよい。一般的にＩ／Ｑ信号を生成するため局部発振器（Ｌｏｃａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を用いるが、インバンド共振部の場合にインバンド共振器のスイッチング動作によってＩ／Ｑ信号を生成してもよい。
図４は、本発明の一実施形態に係るインバンド共振部の変調及び復調方式を説明するための図である。
変調部１６３は、インバンド共振器４２０のスイッチング動作４１０によって送信データを変調する。
インバンド共振器のスイッチがオープンされている場合（Ｏｆｆ）と閉じられている場合（Ｏｎ）とに区別して送信データを変調する。
復調部１６５は受信データをＤＣ整流し、変調信号を復元して受信データを復調する。
図５は、本発明の一実施形態に係るインバンド共振器を通した送信データの変調方式を説明するための図である。
第１ソース共振器５１０は、無線電力を送信する。
無線電力は正弦波であり、正弦波の振幅はＡ０であり、位相はφ０である。インバンド共振器５２０のスイッチがオフであり、ビットで表現すれば、「０」に表す場合である。
ここで、「０」に変調されたデータは振幅はＡ１であり、位相はφ１である。
振幅Ａ１と位相φ１は、インバンド共振器５２０のアレイ上の位置に応じて異なる。振幅及び位相が反映された変調されたデータは、Ｉ／Ｑ信号のグラフで点５３０に表す。
第２ソース共振器５４０は、無線電力を送信する。
無線電力は正弦波であり、正弦波の振幅はＡ０であり、位相はφ０である。インバンド共振器５５０のスイッチがオンであり、ビットで表現すれば、「１」を表す場合である。
ここで、「１」に変調されたデータは振幅はＡ２であり、位相はφ２である。
振幅Ａ２及び位相φ２は、インバンド共振器５５０のアレイ上における位置に応じて異なる。振幅及び位相が反映された変調されたデータは、Ｉ／Ｑ信号のグラフで点５６０に表す。
すなわち、変調部１６３は、各インバンド共振器のスイッチング動作によって送信データを変調する。
例えば、インバンド共振器を２個を用いる場合、変調部１６３は、「００」、「０１」、「１０」、「１１」といった４種類の場合に送信データを変調する。
図６は、本発明の一実施形態に係るインバンド通信を用いた無線電力受信装置のブロック図である。
本発明の一実施形態に係るインバンド通信を用いた無線電力受信装置６００は、ターゲット共振部６１０、復調部６２０、整流部６３０、センシング部６４０、ターゲット制御部６５０、及び変調部６６０を備える。
ターゲット共振部６１０は、電磁結合によってインバンド共振器から無線電力及びウェイクアップ（ｗａｋｅ−ｕｐ）信号を含む受信データを受信する。
ウェイクアップ信号は、ターゲット共振器が送信データを送信するために必要な最小限の電力信号を意味する。ウェイクアップ信号は、ウェイクアップ電力信号を意味する。
ターゲット共振部６１０は、ターゲット共振器によってインバンド共振器から無線電力及び受信データを受信する。ここで、受信データは無線電力受信装置が無線電力送信装置から受信するデータを意味し、送信データは無線電力受信装置が無線電力送信装置に送信するデータを意味する。
受信データは、ソース共振器のＩＤ、インバンド共振器のＩＤ、ターゲット共振器のＩＤリクエスト信号、ターゲット共振器を含む無線電力受信装置のＩＤリクエスト信号、及び無線電力受信装置の状態リクエスト情報などを含んでもよい。
送信データは、受信データを受信したことを示すＡＣＫ信号、ターゲット共振器のＩＤ、ターゲット共振器を含む無線電力受信装置のＩＤ、無線電力受信装置の状態情報及び充電リクエスト信号などを含んでもよい。
ターゲット共振部６１０は、変調部６６０で変調された送信データをインバンド共振器に送信する。
復調部６２０は、ウェイクアップ信号を含む受信データを復調する。
復調部６２０は、インバンド共振器によって変調された受信データを復調する。
無線電力受信装置６００は、復調された受信データに基づいて無線電力受信装置６００の識別情報を無線電力送信装置に送信する。無線電力受信装置６００の識別情報は、無線電力受信装置６００の位置、バッテリ状態、充電リクエスト有無、及びＩＤなどを含んでもよい。
整流部６３０は、ターゲット共振器によって受信された無線電力をＤＣ電圧に整流する整流器を含む。整流されたＤＣ電圧は負荷６７０に伝達され、負荷６７０を充電する。
例えば、整流部６３０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ及びＤＣ−ＤＣコンバータを含んでもよい。ＡＣ−ＤＣコンバータは、ターゲット共振器に受信されるＡＣ信号を整流してＤＣ信号を生成し、ＤＣ−ＤＣコンバータは、ＤＣ信号の信号レベルを調整することによって定格電圧をデバイス又は負荷に供給する。
センシング部６４０は、ターゲット共振器によって受信された無線電力の反射波を決定又は検出する。
検出された無線電力の反射波に関する情報は、ターゲット制御部６５０に伝達される。ターゲット制御部６５０は、反射波情報に基づいて負荷６７０、ターゲット共振器、インバンド共振器、及びソース共振器間のインピーダンス整合、共振周波数整合を行う。
ターゲット制御部６５０は、ソース共振器、インバンド共振器及びウェイクアップされたターゲット共振器間のインピーダンスを整合させるためにインピーダンスを制御する。
ターゲット制御部６５０は、ターゲット共振器の共振帯域幅又はターゲット共振器のインピーダンス整合周波数の少なくとも１つを設定する。
ターゲット制御部６５０は、ターゲット共振帯域幅設定部又はターゲット整合周波数設定部の少なくとも１つを含む。
ターゲット共振帯域幅設定部は、ターゲット共振器の共振帯域幅を設定する。
ターゲット整合周波数設定部は、ターゲット共振器のインピーダンス整合周波数を設定する。例えば、ターゲット共振器の共振帯域幅又はターゲット共振器のインピーダンス整合周波数設定に応じてターゲット共振器のＱ−ｆａｃｔｏｒを決定する。
変調部６６０は、ウェイクアップ信号に対する応答信号、充電リクエスト信号及びウェイクアップされたターゲット共振器のＩＤを含む送信データを変調する。
本発明の一実施形態に係るインバンド通信を用いた無線電力受信装置６００は、受信データに基づいて無線電力受信装置がウェイクアップしたか否か及び負荷への充電が必要であるか否かを判断する電力判断部をさらに備えてもよい。
図７は、本発明の一実施形態に係るソース共振器、インバンド共振器、ターゲット共振器間の無線電力及びデータの流れを示す図である。
図７の最上部を参照すると、ソース共振器は、時間に応じて持続的に無線電力を送信する。ここで、ソース共振器の無線電力は、インバンド共振器に伝達される。また、無線電力は直接的にターゲット共振器に伝達されてもよい。
ソース共振器の初期無線電力は、インバンド共振器、ターゲット共振器１、ターゲット共振器２、及びターゲット共振器３をウェイクアップさせるウェイクアップ電力信号７０１である。
ウェイクアップ電力信号とは、共振器がデータを送信して受信するために必要な最小の電力信号を意味する。すなわち、共振器を動作させるための最小電力を意味する。
インバンド共振器がウェイクアップされれば、インバンド共振器は、送信データ７０３を変調して送信する。
送信データ７０３は、ソース共振器のＩＤ、インバンド共振器のＩＤ、ターゲット共振器のＩＤリクエスト信号、ターゲット共振器を備える無線電力受信装置のＩＤリクエスト信号、及び無線電力受信装置の状態リクエスト情報などを含んでもよい。
ターゲット共振器１はインバンド共振器から送信データを受信し、これに対応して送信データを受信したことを示すＡＣＫ信号、ターゲット共振器１のＩＤ、ターゲット共振器１を含む無線電力受信装置のＩＤ、無線電力受信装置の状態情報、及び充電リクエスト信号などを含むデータ７０５を送信する。
ターゲット共振器２はインバンド共振器から送信データを受信し、これに対応して送信データを受信したことを示すＡＣＫ信号、ターゲット共振器２のＩＤ、ターゲット共振器２を含む無線電力受信装置のＩＤ、無線電力受信装置の状態情報、及び充電リクエスト信号などを含むデータ７０７を送信する。
ターゲット共振器３はインバンド共振器から送信データを受信し、これに対応して送信データを受信したことを示すＡＣＫ信号、ターゲット共振器３のＩＤ、ターゲット共振器３を含む無線電力受信装置のＩＤ、無線電力受信装置の状態情報、及び充電リクエスト信号などを含むデータ７０９を送信する。
インバンド共振器は、ターゲット共振器１、ターゲット共振器２、及びターゲット共振器３からターゲット共振器のＩＤ、無線電力受信装置の状態情報、及び充電リクエスト信号を含む受信データ７１１を受信する。
ターゲット共振器１に対応する位置にあるインバンド共振器は、送信データ７１３及び無線電力を送信する。
ターゲット共振器１は無線電力を受信（符号７１７）して負荷を充電し、送信データ７１３を受信する。負荷の充電が完了すれば、ターゲット共振器１は、充電完了信号７１９をインバンド共振器に送信する。
インバンド共振器は、充電完了信号７１９を受信（符号７１５）する。ここで、ターゲット共振器２及びターゲット共振器３に対応する位置にあるインバンド共振器のスイッチはオフされ、ターゲット共振器２及びターゲット共振器３は無線電力を受信しない。
ターゲット共振器２に対応する位置にあるインバンド共振器は、送信データ７２１及び無線電力を送信する。
ターゲット共振器２は、無線電力を受信（符号７２５）して負荷を充電し、送信データ７２１を受信する。負荷の充電が完了すれば、ターゲット共振器２は、充電完了信号７２７をインバンド共振器に送信する。
インバンド共振器は、充電完了信号７２７を受信（符号７２３）する。ここで、ターゲット共振器１及びターゲット共振器３に対応する位置にあるインバンド共振器のスイッチはオフされ、ターゲット共振器１及びターゲット共振器３は無線電力を受信しない。
ターゲット共振器３に対応する位置にあるインバンド共振器は、送信データ７２９及び無線電力を送信する。
ターゲット共振器３は、無線電力を受信（符号７３３）して負荷を充電し、送信データ７２９を受信する。負荷の充電が完了すれば、ターゲット共振器３は、充電完了信号７３５をインバンド共振器に送信する。
インバンド共振器は、充電完了信号７３５を受信（符号７３１）する。ここで、ターゲット共振器１及びターゲット共振器２に対応する位置にあるインバンド共振器のスイッチはオフされ、ターゲット共振器１及びターゲット共振器２は無線電力を受信しない。
無線電力送信装置は、ターゲット共振器の位置にあるインバンド共振器を制御して無線電力及び送信データを送信する。
ここで、無線電力送信装置は、ターゲット共振器１、ターゲット共振器２、及びターゲット共振器３に所定の時間間隔をもって無線電力を送信し、平均的には持続的に無線電力を送信する効果をもたらす。
したがって、相対的に少ない供給電力で複数の無線電力受信装置を充電することができる。
図８は、本発明の一実施形態に係るインバンド通信を用いた無線電力送信方法を説明するためのフローチャートである。
ステップＳ８１０において、本実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、無線電力受信装置に関する識別情報をインバンド共振器によって受信する。
インバンド共振器は、無線電力受信装置から識別情報をインバンド通信を介して受信する。インバンド通信は、共振周波数によって無線電力受信装置とデータを送受信することを意味する。無線電力受信装置に対する識別情報は、無線電力受信装置の位置、バッテリ状態、充電リクエスト有無、及びＩＤなどを含んでもよい。
ステップＳ８２０において、本実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、受信された識別情報を復調する。
本実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、無線電力受信装置の変調方式と反対方式で受信データの復調を行う。
ステップＳ８３０において、本実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、復調された識別情報に基づいてソース共振器の共振周波数及びインピーダンスを制御する。
ステップＳ８４０において、本実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、電磁結合を介してソース共振器から無線電力をインバンド共振器に送信する。
ソース共振器によって伝搬される波動によって電力が無線に送信される。
ステップＳ８５０において、本実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、インバンド共振器の内の無線電力受信装置に対応するインバンド共振器によって無線電力及び送信データを同時に送信する。
本実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、複数のインバンド共振器を制御して（例えば、複数のインバンド共振器のオンオフをスイッチングすることによって）送信データを変調する。
本実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、無線電力受信装置から受信された受信データを復調する。
本実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、複数のインバンド共振器がアレイを形成して構成されたアレイインバンド共振器によって所定の領域に対して無線電力及び送信データを送信する。
本実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、インバンド共振器の内の無線電力受信装置に対応する位置のインバンド共振器を検出する。
本実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、検出されたインバンド共振器の制御信号を生成する。
本実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力送信装置は、検出されたインバンド共振器の制御信号を介してインバンド共振器によってターゲット共振器に無線電力を送信する。
図９は、本発明の一実施形態に係るインバンド通信を用いる無線電力受信方法を説明するためのフローチャートである。
ステップＳ９１０において、本実施形態に係るインバンド通信を用いた無線電力受信装置は、電磁結合によってインバンド共振器から無線電力及びウェイクアップ（ｗａｋｅ−ｕｐ）信号を含む受信データを受信する。
ウェイクアップ信号は、ターゲット共振器が送信データを送信するために必要な最小限の電力信号を意味する。ウェイクアップ信号はウェイクアップ電力信号を意味する。
ステップＳ９２０において、本実施形態に係るインバンド通信を用いた無線電力受信装置は、ウェイクアップ信号を含む受信データを復調する。
本実施形態に係るインバンド通信を用いた無線電力受信装置は、インバンド共振器によって変調された受信データを復調する。
ステップＳ９３０において、本実施形態に係るインバンド通信を用いた無線電力受信装置は、ウェイクアップ信号に対する応答信号、充電リクエスト信号及びウェイクアップされたターゲット共振器のＩＤを含む送信データを変調する。
ステップＳ９４０において、一本実施形態に係るインバンド通信を用いた無線電力受信装置は、ソース共振器、インバンド共振器、及びウェイクアップされたターゲット共振器間のインピーダンスを整合させるためにインピーダンスを制御する。
本実施形態に係るインバンド通信を用いた無線電力受信装置は、受信データに基づいてウェイクアップしたか否か及び負荷の充電が必要であるかどうかを判断する。
図１０は、本発明の一実施形態に係る２次元（平面）構造の共振器１０００を示す図である。
図１０を参照すると、本実施形態に係る２次元（平面）構造の共振器１０００は、第１信号導体部分１０１１、第２信号導体部分１０１２、及びグラウンド導体部分１０１３を含む送信線路、キャパシタ１０２０、整合器１０３０、及び導体（１０４１、１０４２）を備える。
図１０に示すように、キャパシタ１０２０は、送信線路で第１信号導体部分１０１１と第２信号導体部分１０１２との間に位置に直列に挿入され、それによって電界はキャパシタ１０２０に閉じ込められるようになる。一般的に、送信線路は上部に少なくとも１つの導体、下部に少なくとも１つの導体を含み、上部にある導体を介して電流が流れ、下部にある導体は電気的にグラウンドされる。
図１０に示すように、本発明の一実施形態に係る共振器１０００は、２次元（平面）構造の形態を有する。
送信線路路は、上部に第１信号導体部分１０１１及び第２信号導体部分１０１２を含み、下部にグラウンド導体部分１０１３を含む。
第１信号導体部分１０１１及び第２信号導体部分１０１２とグラウンド導体部分１０１３は互いに向かい合うように配置される。電流は第１信号導体部分１０１１及び第２信号導体部分１０１２を通じて流れる。
また、図１０に示すように、第１信号導体部分１０１１の一端は導体１０４２と接続され、他端はキャパシタ１０２０と接続される。そして、第２信号導体部分１０１２の一端は導体１０４１と接続され、他端はキャパシタ１０２０と接続される。
すなわち、第１信号導体部分１０１１、第２信号導体部分１０１２、及びグラウンド導体部分１０１３、導体（１０４１、１０４２）は互いに接続されることによって、共振器１０００は電気的に閉じたループ構造を有する。ここで、「ループ構造」は、円形構造、四角形構造のような多角形の構造などを含み、電気的に閉じられている。
キャパシタ１０２０は、送信線路の中部に挿入される。
例えば、キャパシタ１０２０は第１信号導体部分１０１１と第２信号導体部分１０１２との間に挿入される。ここで、キャパシタ１０２０は、集中素子（ｌｕｍｐｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）及び分散素子（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）などの形態を有してもよい。特に、分散素子の形態を有する分散したキャパシタは、ジグザグ形態の導体ラインとその導体ラインとの間に存在する高い誘電率を有する誘電体を含む。
キャパシタ１０２０が送信線路に挿入されることによって共振器１０００はメタ物質の特性を有し得る。例えば、キャパシタ１０２０のキャパシタンスを適切に調整することによって共振器は負の透磁率を有し得るため、本発明の一実施形態に係る共振器１０００はＭＮＧ共振器と呼ばれる。
後述にて説明するが、キャパシタ１０２０のキャパシタンスを定める前提（ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）は様々であり得る。共振器１０００がメタ物質の特性を有する前提、共振器１０００が対象周波数で負の透磁率を有する前提、共振器１０００が対象周波数で零次共振（Ｚｅｒｏｔｈ−Ｏｒｄｅｒ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）の特性を有する前提などがある。
（ＭＮＧ）共振器１０００は、伝搬定数が０であるときの周波数を共振周波数として有する零次共振の特性を有する。
（ＭＮＧ）共振器１０００は、零次共振特性を有するため、共振周波数は（ＭＮＧ）共振器１０００の物理的なサイズに対して独立的であり得る。すなわち、下記で再び説明するが、（ＭＮＧ）共振器１０００で共振周波数を変更するためにはキャパシタ１０２０を適切に設計することで充分であるため、（ＭＮＧ）共振器１０００の物理的なサイズを変更しなくてもよい。
また、近接フィールドにおいて、電界は送信線路に挿入されたキャパシタ１０２０に集中するため、キャパシタ１０２０によって近接フィールドでは磁界がドミナント（ｄｏｍｉｎａｎｔ）される。そして、（ＭＮＧ）共振器１０００は集中素子のキャパシタ１０２０を用いて高いＱ−ファクター（Ｑ−Ｆａｃｔｏｒ）を有するため、電力送信の効率を向上させることができる。参考に、Ｑ−ファクターは、無線電力送信において、抵抗損失の程度、又は抵抗に対するリアクタンスの比を表すが、Ｑ−ファクターが大きいほど無線電力送信の効率は大きいものと理解される。
また、（ＭＮＧ）共振器１０００はインピーダンス整合のための整合器１０３０を備えてもよい。ここで、整合器１０３０は、（ＭＮＧ）共振器１０００の磁界の強度を適切に調整することができる。そして、電流はコネクタを介して（ＭＮＧ）共振器１０００に流入したり（ＭＮＧ）共振器１０００から流出してもよい。ここで、コネクタはグラウンド導体部分１０１３又は整合器１０３０と接続される。ただし、コネクタとグラウンド導体部分１０１３又は整合器１０３０の間には物理的な連結が形成されてもよく、コネクタとグラウンド導体部分１０１３又は整合器１０３０の間に物理的な連結なしでカップリングを介して電力が伝達されてもよい。
詳細には、図１０に示すように、整合器１０３０は、共振器１０００のループ構造によって形成されるループ内に位置する。整合器１０３０は、物理的な形態を変更することによって共振器１０００のインピーダンスを調整する。
特に、整合器１０３０は、グラウンド導体部分１０１３から距離「ｈ」だけ離れた位置にインピーダンス整合のための導体１０３１を含み、共振器１０００のインピーダンスは距離「ｈ」を調整することによって変更される。
例えば、整合器１０３０を制御できるコントローラが存在する場合、整合器１０３０はコントローラによって生成される制御信号によって整合器１０３０の物理的な形態を変更することができ、このような変更により共振器のインピーダンスを調整できる。
例えば、制御信号によって整合器１０３０の導体１０３１とグラウンド導体部分１０１３との間の距離「ｈ」を増加させたり減少させたりする。これによって整合器１０３０の物理的な形態が変更するため、共振器１０００のインピーダンスが調整される。
整合器１０３０は図１０に示すように、導体部分１０３１のような受動素子のように実現されてもよく、実施形態によってはダイオード、トランジスタなどのような能動素子で実現されてもよい。
能動素子が整合器１０３０に含まれる場合、能動素子はコントローラによって生成される制御信号に応答して駆動され、その制御信号に応じて共振器１０００のインピーダンスは調整される。
例えば、整合器１０３０には能動素子の一種であるダイオードが含まれてもよく、ダイオードが「ｏｎ」又は「ｏｆｆ」の状態であるかに応じて共振器１０００のインピーダンスが調整される。
また、図１０には示していないが、（ＭＮＧ）共振器１０００を貫通するマグネチックコアをさらに含んでもよい。このようなマグネチックコアは電力送信距離を増加させる機能を行う。
図１１は、本発明の一実施形態に係る３次元（立体）構造の共振器１１００を示す図である。
図１１を参照すると、本発明の一実施形態に係る３次元構造の共振器１１００は、第１信号導体部分１１１１、第２信号導体部分１１１２、及びグラウンド導体部分１１１３を含む送信線路及びキャパシタ１１２０を含む。ここで、キャパシタ１１２０は、送信線路である第１信号導体部分１１１１と第２信号導体部分１１１２との間に位置に直列に挿入され、電界はキャパシタ１１２０に閉じ込められる。
また、図１１に示すように、共振器１１００は３次元（立体）構造の形態を有する。
送信線路路は、上部に第１信号導体部分１１１１及び第２信号導体部分１１１２を含み、下部にグラウンド導体部分１１１３を含む。第１信号導体部分１１１１及び第２信号導体部分１１１２とグラウンド導体部分１１１３は互いに向かい合うように配置される。このような整列で電流は、第１信号導体部分１１１１及び第２信号導体部分１１１２を通じてｘ方向に流れ、このような電流によって−ｙ方向に磁界Ｈ（ｗ）が発生する。
もちろん、図１１に示したものとは相違して、＋ｙ方向に磁界Ｈ（ｗ）が発生させることもできる。
また、図１１に示すように、第１信号導体部分１１１１の一端は導体１１４２と電気的に接続され、他端はキャパシタ１１２０と接続される。そして、第２信号導体部分１１１２の一端は導体１１４１と接続され、他端はキャパシタ１１２０と接続される。すなわち、第１信号導体部分１１１１、第２信号導体部分１１１２、及びグラウンド導体部分１１１３、導体（１１４１、１１４２）は互いに接続されることによって、共振器１１００は電気的に閉じているループ構造を有する。
また、図１１に示すように、キャパシタ１１２０は、第１信号導体部分１１１１と第２信号導体部分１１１２との間に挿入される。
ここで、キャパシタ１１２０は、集中素子及び分散素子などの形態を有してもよい。特に、分散素子の形態を有する分散したキャパシタは、ジグザグ形態の導体ラインとその導体ラインとの間に存在する高い誘電率を有する誘電体を含む。
図１１に示すように、キャパシタ１１２０が送信線路に挿入されることによって共振器１１００はメタ物質の特性を有し得る。
集中素子として挿入されたキャパシタ１１２０のキャパシタンスが適切に決定されれば、共振器１１００はメタ物質の特性を有する。特に、キャパシタ１１２０のキャパシタンスを適切に調整することによって、共振器１１００は特定の周波数帯域において負の透磁率を有し得るため、本発明の一実施形態に係る共振器１１００はＭＮＧ共振器と呼ばれる。
下記で説明するが、キャパシタ１１２０のキャパシタンスを定める前提は様々であり得る。共振器１１００がメタ物質の特性を有する前提、共振器１１００が対象周波数で負の透磁率を有する前提、又は共振器１１００が対象周波数で零次共振の特性を有する前提などがあり、上述した前提のうち少なくとも１つの前提下でキャパシタ１１２０のキャパシタンスを決定してもよい。
図１１に示すように、（ＭＮＧ）共振器１１００は、伝搬定数（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔａｎｔ）が０であるときの周波数を共振周波数として有する零次共振の特性を有する。（ＭＮＧ）共振器１１００は零次共振の特性を有するため、共振周波数は（ＭＮＧ）共振器１１００の物理的なサイズに対して独立的であり得る。
（ＭＮＧ）共振器１１００で共振周波数を変更するためにはキャパシタ１１２０を適切に設計することで充分であるため、（ＭＮＧ）共振器１１００の物理的なサイズを変更しなくてもよい。
図１１に示すように、（ＭＮＧ）共振器１１００を参照すれば、近接フィールドにおいて、電界は送信線路１１１０に挿入されたキャパシタ１１２０に集中するため、キャパシタ１１２０によって近接フィールドでは磁界がドミナントされる。
また、零次共振の特性を有する（ＭＮＧ）共振器１１００は磁気双極子（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｉｐｏｌｅ）に類似の特性を有するため、近接フィールドでは磁界がドミナントになり、キャパシタ１１２０の挿入により発生する少ない量の電界又はそのキャパシタ１１２０に集中されるため、近接フィールドでは磁界が最もドミナントされる。（ＭＮＧ）共振器１１００は集中素子のキャパシタ１１２０を用いて高いＱ−ファクターを有するため、電力送信の効率を向上させることができる。
また、図１１に示すように、（ＭＮＧ）共振器１１００はインピーダンス整合のための整合器１１３０を備える。
ここで、整合器１１３０は、（ＭＮＧ）共振器１１００の磁界の強度を適切に調整でき、整合器１１３０によって（ＭＮＧ）共振器１１００のインピーダンスが決定される。そして、電流はコネクタ１１４０を介して（ＭＮＧ）共振器１１００に流入するか、（ＭＮＧ）共振器１１００から流出する。ここで、コネクタ１１４０はグラウンド導体部分１１１３又は整合器１１３０と接続されてもよい。
詳細には、図１１に示すように、整合器１１３０は共振器１１００のループ構造によって形成されるループの内部に位置する。
整合器１１３０は物理的な形態を変更することによって共振器１１００のインピーダンスを調整する。特に、整合器１１３０はグラウンド導体部分１１１３から距離「ｈ」だけ離隔された位置にインピーダンス整合のための導体部分１１３１を含んでもよく、共振器１１００のインピーダンスは距離「ｈ」を調整することによって変更され得る。
図１１に示していないが、整合器１１３０を制御することのできるコントローラが存在する場合、整合器１１３０はコントローラによって生成される制御信号に応答して整合器１１３０の物理的な形態を変更してもよい。
例えば、制御信号に応じて整合器１１３０の導体１１３１とグラウンド導体部分１１１３との間の距離「ｈ」を増加させたり減少させたりし、これにより整合器１１３０の物理的な形態が変更されることで共振器１１００のインピーダンスが調整される。
整合器１１３０の導体１１３１とグラウンド導体部分１１１３との間の距離「ｈ」は様々な方式で調整されてもよい。
すなわち、第１に、整合器１１３０には様々な導体が含まれてもよく、その導体のいずれか１つを適応的に活性化することによって距離「ｈ」が調整され得る。
第２に、導体１１３１の物理的な位置を上下に調整することによって距離「ｈ」が調整される。このような距離「ｈ」はコントローラの制御信号に応じて制御されてもよく、コントローラは様々なファクターを考慮して制御信号を生成してもよい。
整合器１１３０は図１１に示すように、導体部分１１３１のような受動素子で実現してもよく、実施形態によってはダイオード、トランジスタなどのような能動素子で実現してもよい。
能動素子が整合器１１３０に含まれる場合、能動素子はコントローラによって生成される制御信号に応答して駆動し、その制御信号に応じて共振器１１００のインピーダンスを調整することができる。例えば、能動素子が整合器１１３０に含まれたダイオードである場合、ダイオードが「ｏｎ」または「ｏｆｆ」状態であるかに応じて共振器１１００のインピーダンスが調整される。
また、図１１には明示的に示していないが、（ＭＮＧ）共振器１１００を貫通するマグネチックコアをさらに含んでもよい。このようなマグネチックコアは電力送信距離を増加させる機能を行う。
図１２は、本発明の一実施形態に係る「ｂｕｌｋｙ ｔｙｐｅ」に設計された無線電力送信のための共振器の例を示す図である。
以下、別の継ぎ目なしに１つの一体型として２つ以上の部分を互いに接続するタイプを「ｂｕｌｋｙ ｔｙｐｅ」と呼ぶ。
図１２を参照すると、第１信号導体部分１２１１と導体１２４２は個別的に製造して、接続するのではなく、一体型に製造される。同様に、第２信号導体部分１２１２と導体１２４１も一体型に製造される。
例えば、第２信号導体部分１２１２と導体１２４１が個別的に製造された後互いに接続される場合、継ぎ目１２５０による導体損失が発生し得る。
ここで、本発明の実施形態によれば、第２信号導体部分１２１２と導体１２４１は別途の継ぎ目なしで（ｓｅａｍｌｅｓｓ）互いに接続され、導体１２４１とグラウンド導体部分１２１３も別途の継ぎ目なしで互いに接続されることで、継ぎ目による導体損失を減らすことができる。すなわち、第２信号導体部分１２１２とグラウンド導体部分１２１３は別途の継ぎ目なしで一体型製造される。
同様に、第１信号導体部分１２１１とグラウンド導体部分１２１３も別途の継ぎ目なしで１つの一体型に製造される。
整合器１２３０は、上記で説明された１つ以上の実施形態と類似した構成にて提供され得る。
図１３は、本発明の一実施形態に係る「Ｈｏｌｌｏｗ ｔｙｐｅ」に設計された無線電力送信のための共振器の例を示す図である。
図１３を参照すると、「Ｈｏｌｌｏｗ ｔｙｐｅ」に設計された無線電力送信のための共振器の第１信号導体部分１３１１、第２信号導体部分１３１２、グラウンド導体部分１３１３、導体（１３４１、１３４２）それぞれは、内部に空いている空間を含む。
ここで、「Ｈｏｌｌｏｗ ｔｙｐｅ」は、内部に空いている空間を含む構造を意味する用語として使用する。
与えられた（所定の）共振周波数において、有効電流は第１信号導体部分１３１１、第２信号導体部分１３１２、グラウンド導体部分１３１３、導体（１３４１、１３４２）それぞれの全ての部分を介して流れることなく、一部の部分のみを介して流れるものとモデリングしてもよい。
すなわち、与えられた共振周波において、第１信号導体部分１３１１、第２信号導体部分１３１２、グラウンド導体部分１３１３、導体（１３４１、１３４２）の厚さがそれぞれの表皮厚さ（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）よりも過度に厚いことは効率的ではない。すなわち、それは共振器１３００の重さ又は共振器１３００の製造費用を増加させる原因になり得る。
したがって、本発明の実施形態によれば、与えられた（所定の）共振周波数において、第１信号導体部分１３１１、第２信号導体部分１３１２、グラウンド導体部分１３１３、導体（１３４１、１３４２）それぞれの表皮厚さに基づいて第１信号導体部分１３１１、第２信号導体部分１３１２、グラウンド導体部分１３１３、導体（１３４１、１３４２）それぞれの厚さを適切に決定することができる。
第１信号導体部分１３１１、第２信号導体部分１３１２、グラウンド導体部分１３１３、導体（１３４１、１３４２）それぞれが該当の表皮厚さよりも大きいながらも適切な厚さを有する場合、共振器１３００は軽くなり、共振器１３００の製造費用も減少され得る。
例えば、図１３の円で囲んだ拡張領域１３６０に示される第２信号導体部分１３１２の厚さは「ｄ」ｍｍに決定してもよく、「ｄ」は、
Figure 2014504496

によって決定される。
ここで、ｆは周波数、μは透磁率、σは導体定数を表す。
特に、第１信号導体部分１３１１、第２信号導体部分１３１２、グラウンド導体部分１３１３、導体（１３４１、１３４２）が銅（ｃｏｐｐｅｒ）として５．８×１０７（Ｓｍ−１）の導電率を有する場合、共振周波数が１０ｋＨｚについては表皮厚さ（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）が約０．６ｍｍであり、共振周波数が１００ＭＨｚについては表皮厚さは０．００６ｍｍである。
キャパシタ１３２０及び整合器１３３０は、上記で説明した１つ以上の実施形態と類似した構成にて提供され得る。
図１４は、パラレルシート（ｐａｒａｌｌｅｌ−ｓｈｅｅｔ）が適用された無線電力送信のための共振器の例を示す図である。
図１４を参照すると、パラレルシートが適用された無線電力送信のための共振器に含まれた第１信号導体部分１４１１、第２信号導体部分１４１２それぞれの表面にはパラレルシートを適用する。
第１信号導体部分１４１１、第２信号導体部分１４１２は完ぺきな導体ではないことから、抵抗成分を有することがあり、その抵抗成分によって抵抗損失が発生することがある。このような抵抗損失はＱファクターを減少させ、カップリング効率を減少させ得る。
本発明の一実施形態によると、第１信号導体部分１４１１、第２信号導体部分１４１２それぞれの表面にパラレルシートを適用することによって抵抗損失を減らし、Ｑファクター及びカップリングの効率を増加させることができる。
円によって拡大表示された領域１４７０を参照すると、パラレルシートが適用される場合、第１信号導体部分１４１１、第２信号導体部分１４１２それぞれは複数の導体ラインを含む。この導体ラインは並列に配置され、第１信号導体部分１４１１、第２信号導体部分１４１２それぞれの先の部分で互いに接続される。
第１信号導体部分１４１１、第２信号導体部分１４１２それぞれの表面にパラレルシートを適用する場合、導体ラインが並列に配置されるため、導体ラインが有する抵抗成分の合計は減少する。したがって、抵抗損失を減らし、Ｑファクター及びカップリング効率を増加させることができる。
キャパシタ１４２０及び整合器１４３０は、上記で説明された１つ以上の実施形態と類似した構成にて提供され得る。
図１５は、分散型キャパシタを含む無線電力送信のための共振器の例を示す図である。
図１５を参照すると、無線電力送信のための共振器に含まれるキャパシタ１５２０は分散したキャパシタである。
集中素子としてのキャパシタは相対的に高い等価直列抵抗（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：ＥＳＲ）を有し得る。集中素子としてのキャパシタが有するＥＳＲを減らすための様々な提案があるものの、本発明の実施形態は分散素子としてのキャパシタ１５２０を用いることによってＥＳＲを減らす。参考に、ＥＳＲによる損失はＱファクター及びカップリング効率を減少させることがある。
図１５に示すように、分散素子としてのキャパシタ１５２０はジグザグの構造の導体ライン及び誘電体で実現される。
それだけではなく、図１５に示すように、本発明の実施形態は分散素子としてのキャパシタ１５２０を用いることによって、ＥＳＲによる損失を減らすことができ、複数の集中素子としてのキャパシタを並列的に用いることによってＥＳＲによる損失を減らすことができる。
なぜなら、集中素子としてのキャパシタそれぞれが有する抵抗成分は並列接続によって小さくなるため、並列的に接続された集中素子としてのキャパシタの有効抵抗も小さくなり、したがって、ＥＳＲによる損失を減らすことができる。例えば、１０ｐＦのキャパシタ１つを用いることを１ｐＦのキャパシタ１０個を用いるものと代替することによってＥＳＲによる損失を減らすことができる。
図１６Ａは整合器を含む図１０に示した２次元（平面）共振器１０００で使用される整合器１０３０の一例を示し、図１６Ｂは図１１に示した３次元（立体）共振器１１００で使用される整合器１１３０の一例を示す。
図１６Ａは整合器１０３０を含む２次元共振器の一部を示し、図１６Ｂは整合器１１３０を含む３次元共振器の一部を示す。
図１６Ａを参照すると、整合器は、導体１０３１、導体１０３２及び導体１０３３を含み、導体１０３２及び導体１０３３は送信線路のグラウンド導体部分１０１３及び導体１０３１と接続される。
導体１０３１とグラウンド導体部分１０１３との間の距離「ｈ」により２次元（平面）共振器のインピーダンスは決定され、導体１０３１とグラウンド導体部分１０１３との間の距離「ｈ」はコントローラによって制御される。導体１０３１とグラウンド導体部分１０１３との間の距離「ｈ」は様々な方式で調整されてもよく、導体１０３１になり得る様々な導体のいずれか１つを適応的に活性化することによって距離「ｈ」を調整する方式、導体１０３１の物理的な位置を上下に調整することで距離「ｈ」を調整する方式などがあり得る。
図１６Ｂを参照すれば、整合器１１３０は、導体１１３１、導体１１３２及び導体１１３３を備え、導体１１３２及び導体１１３３は送信線路のグラウンド導体部分１１１３及び導体１１３１と接続される。
導体１１３１とグラウンド導体部分１１１３との間の距離「ｈ」により３次元（立体）共振器のインピーダンスは決定され、導体１１３１とグラウンド導体部分１１１３との間の距離「ｈ」はコントローラによって制御される。２次元（平面）構造の共振器に含まれる整合器と同様に、３次元（立体）構造の共振器１１００に含まれる整合器でも導体１１３１とグラウンド導体部分１１１３との間の距離「ｈ」は様々な方式で調整されてもよい。例えば、導体１１３１になり得る様々な導体のいずれか１つを適応的に活性化することによって距離「ｈ」を調整する方式、導体１１３１の物理的な位置を上下に調整することで距離「ｈ」を調整する方式などがあり得る。
本発明の一実施形態に係る整合器は、能動素子を含んでもよく、能動素子を用いて共振器のインピーダンスを調整する方式は上述した内容に類似する。
すなわち、能動素子を用いて整合器を通じて流れる電流の経路を変更することによって、共振器のインピーダンスを調整することができる。
図１７は、図１０に示した無線電力送信のための共振器１０００の等価回路を示す図である。
図１０に示した無線電力送信のための共振器１０００は、図１７に示す等価回路でモデリングされる。
図１７に示す等価回路で、ＣＬは図１０に示す電力送信線路の中部に集中素子の形態に挿入されたキャパシタを示し、ＬＲは電力送信線路のインダクタンスを示し、ＣＲは電力送信ライン及び／またはグラウンド間のキャパシタンスを示す。
例えば、図１０に示す無線電力送信のための共振器１０００は零次共振特性を有する。
すなわち、伝搬定数が０である場合、無線電力送信のための共振器１０００はωＭＺＲを共振周波数として有すると仮定する。
ここで、共振周波数ωＭＺＲは、以下の数式１のように表される。ＭＺＲは「Ｍｕ Ｚｅｒｏ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ」を意味する。
Figure 2014504496
数式１を参照すると、共振器１０００の共振周波数ωＭＺＲはＬＲ／ＣＬによって決定することができ、共振周波数ωＭＺＲと共振器１０００の物理的なサイズは互いに独立的であることが分かる。
したがって、共振周波数ωＭＺＲと共振器１０００の物理的なサイズが互いに独立的であるため、共振器１０００の物理的なサイズは十分に小さくなり得る。
本発明の一実施形態に係る方法は、多様なコンピュータ手段によって行うことができるプログラム命令の形態で実現されても良く、かかるプログラム命令は、コンピュータ読み出し可能記憶媒体に記録されてもよい。
コンピュータ読み出し可能記憶媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組み合わせたものを含んでもよい。記憶媒体に記録されるプログラム命令は、本発明のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり使用可能なものであってもよい。
以上のように本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能である。
したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。
１１０ 電力変換部
１２０ 電力増幅部
１３０ 整合制御部
１４０ ソース共振部
１５０ ソース制御部
１６０ インバンド共振部
１６１ アレイ共振部
１６３ 変調部
１６５ 復調部
１６７ インバンド共振器制御部
２１０ ソース共振器
２２１、２２３、３３０、３４０、４２０ インバンド共振器
２２０ インバンド共振部
２３０ ターゲット共振器
２３１、６７０ 負荷
６００ 無線電力受信装置
６１０ ターゲット共振部
６２０ 復調部
６３０ 整流部
６４０ センシング部
６５０ ターゲット制御部
６６０ 変調部

Claims (20)

  1. 無線電力を１つ以上のインバンド（ｉｎ−ｂａｎｄ）共振器に送信するソース共振器を含むソース共振部と、
    前記ソース共振器の共振周波数及びインピーダンスを制御し、前記インバンド共振器のうち無線電力受信装置に対応する位置のインバンド共振器を検出し、前記検出されたインバンド共振器の制御信号を生成するソース制御部と、
    前記無線電力受信装置に関する識別情報を前記一つ以上のインバンド共振器によって受信及び復調し、前記インバンド共振器のうち前記無線電力受信装置に対応するインバンド共振器によって前記無線電力及び送信データを送信するインバンド共振部とを備えることを特徴とするインバンド通信を用いる無線電力送信装置。
  2. 所定のスイッチングパルス信号に基づき所定のレベルのＤＣ電圧をＡＣ電力に変換する電力変換部と、
    前記ＡＣ電力を予め設定された値以上のＡＣ電力に増幅する電力増幅部と、
    前記復調された識別情報に基づいて前記増幅されたＡＣ電力を送信するソース共振器の共振帯域幅及びインピーダンス整合周波数を設定する整合制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のインバンド通信を用いる無線電力送信装置。
  3. 前記インバンド共振部は、所定の領域に対して無線電力及び送信データを送信する１つ以上のインバンド共振器がアレイを形成してなるアレイ共振部と、
    前記一つ以上のインバンド共振器のスイッチングを制御することによって、前記送信データを変調する変調部と、
    前記無線電力受信装置から受信した受信データを復調する復調部と、
    前記送信データの変調及び前記受信データの復調を制御するインバンド共振器制御部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のインバンド通信を用いる無線電力送信装置。
  4. 前記インバンド共振器は、前記ソース共振器とターゲット共振器との間の無線電力送信距離を増加させるために、前記ソース共振器と前記ターゲット共振器との間に位置することを特徴とする請求項３に記載のインバンド通信を用いる無線電力送信装置。
  5. 前記アレイ共振部は、前記１つ以上のインバンド共振器によって前記無線電力受信装置から前記受信データを受信することを特徴とする請求項３に記載のインバンド通信を用いる無線電力送信装置。
  6. 前記アレイ共振部は、前記インバンド共振器のうち前記無線電力を送信するインバンド共振器のスイッチのみをオンし、残りのインバンド共振器のスイッチはオフすることを特徴とする請求項３に記載のインバンド通信を用いる無線電力送信装置。
  7. 前記変調部は、前記インバンド共振器の内の所定数のインバンド共振器のスイッチをオンオフして前記送信データを変調することを特徴とする請求項３に記載インバンド通信を用いる無線電力送信装置。
  8. 前記変調部は、前記インバンド共振器のスイッチをオンオフし、前記送信データをアナログ変調又はデジタル変調することを特徴とする請求項３に記載のインバンド通信を用いる無線電力送信装置。
  9. 前記ソース制御部は、前記復調された受信データを受信して、前記無線電力受信装置が充電されたかどうかを判断し、前記無線電力受信装置に対応する前記インバンド共振器によって無線電力が送信されるように前記インバンド共振器の制御信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のインバンド通信を用いる無線電力送信装置。
  10. インバンド共振器から無線電力及びウェイクアップ信号を含む受信データを受信するターゲット共振部と、
    前記ウェイクアップ信号を含む受信データを復調する復調部と、
    前記ウェイクアップ信号に対する応答信号、充電リクエスト信号、及びウェイクアップされたターゲット共振器の識別情報（ＩＤ）を含む送信データを変調する変調部と、
    前記ソース共振器、前記インバンド共振器、及び前記ウェイクアップされたターゲット共振器間のインピーダンス整合を実行するために前記インピーダンスを制御するターゲット制御部とを備えることを特徴とするインバンド通信を用いた無線電力受信装置。
  11. 前記受信データに基づいて前記ターゲット共振器がウェイクアップしたか否か及び負荷への充電が必要であるか否かを判断する電力判断部をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のインバンド通信を用いた無線電力受信装置。
  12. 前記ターゲット共振部は、前記変調された送信データを前記インバンド共振器に送信することを特徴とする請求項１０に記載のインバンド通信を用いた無線電力受信装置。
  13. 無線電力受信装置に関する識別情報を複数のインバンド共振器によって受信するステップと、
    前記受信された識別情報を復調するステップと、
    前記復調された識別情報に基づいて、ソース共振器の共振周波数及びインピーダンスを制御するステップと、
    電磁結合によって前記ソース共振器から無線電力を前記インバンド共振器に送信するステップと、
    前記インバンド共振器のうち前記無線電力受信装置に対応するインバンド共振器によって前記無線電力及び送信データを送信するステップとを有することを特徴とするインバンド通信を用いた無線電力送信方法。
  14. 前記インバンド共振器のうち前記無線電力受信装置に対応する位置のインバンド共振器を検出するステップと、
    前記検出されたインバンド共振器の制御信号を生成するステップとをさらに有することを特徴とする請求項１３に記載のインバンド通信を用いた無線電力送信方法。
  15. 前記インバンド共振器によって無線電力及び送信データを送信するステップは、
    前記複数のインバンド共振器のスイッチをオンオフすることによって、前記送信データを変調するステップと、
    前記無線電力受信装置から受信された受信データを復調するステップと、
    前記複数のインバンド共振器がアレイを形成して構成されたアレイインバンド共振器によって所定の領域に対して無線電力及び送信データを送信するステップとを含むことを特徴とする請求項１３に記載のインバンド通信を用いた無線電力送信方法。
  16. インバンド共振器から無線電力及びウェイクアップ信号を含む受信データを受信するステップと、
    前記ウェイクアップ信号を含む受信データを復調するステップと、
    前記ウェイクアップ信号に対する応答信号、充電リクエスト信号、及びウェイクアップされたターゲット共振器の識別情報（ＩＤ）を含む送信データを変調するステップと、
    前記ソース共振器、前記インバンド共振器、及び前記ウェイクアップされたターゲット共振器間のインピーダンスを整合を実行するために用いるインピーダンスを制御するステップとを有することを特徴とするインバンド通信を用いる無線電力受信方法。
  17. 前記受信データに基づいて前記ターゲット共振器がウェイクアップしたか否か及び負荷への充電が必要であるか否かを判断するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のインバンド通信を用いる無線電力受信方法。
  18. 前記無線電力及び前記受信データは、電磁結合によって受信されることを特徴とする請求項１６に記載のインバンド通信を用いる無線電力受信方法。
  19. 前記無線電力及び前記送信データは同時に送信されることを特徴とする請求項１３に記載のインバンド通信を用いた無線電力送信方法。
  20. 前記無線電力及び前記送信データは同時に送信されることを特徴とする請求項１に記載のインバンド通信を用いる無線電力送信装置。
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