KR101203735B1 - Transmitter and receiver of data and power - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 및 데이터 무선 송수신 장치에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명의 전력 및 데이터 무선 송수신 장치는 전달된 전력을 주파수 변환하고, 전달된 데이터를 기설정된 변조 방식에 따라 변조하고, 주파수 변환된 전력 및 변조된 데이터를 결합하여 안테나를 통해 송출하는 송신 장치; 송신 장치에서 송출된 신호에 전자기 유도되어 전자기 공명을 위한 전자기 신호를 생성하는 송신단 공진 안테나; 송신단 공진 안테나에서 생성된 전자기 신호에 공진되어 유도 전자기 신호를 생성하는 수신단 공진 안테나; 및 유도 전자기 신호를 수신하고, 전력 신호 및 데이터 신호를 분리하여, 교류 전력 및 데이터 신호를 출력하는 수신 장치를 포함하며, 송신단 공진 안테나 및 수신단 공진 안테나 중 하나 이상은 스파이럴(spiral) 안테나를 포함한다.The present invention relates to a power and data wireless transmission and reception apparatus, and more particularly, the power and data wireless transmission and reception apparatus of the present invention frequency converts the transmitted power, modulates the transmitted data according to a preset modulation scheme, And a transmitter for combining the modulated data and transmitting the modulated data through the antenna. A transmitting end resonant antenna electromagnetically induced to a signal transmitted from a transmitting device to generate an electromagnetic signal for electromagnetic resonance; A receiver resonant antenna resonating with an electromagnetic signal generated by the transmitter resonant antenna to generate an induced electromagnetic signal; And a receiving device that receives an induced electromagnetic signal, separates a power signal and a data signal, and outputs an AC power and data signal, wherein at least one of the transmitting end resonance antenna and the receiving end resonance antenna includes a spiral antenna. .

Figure R1020110032646
Figure R1020110032646

Description

전력 및 데이터 무선 송수신 장치{Transmitter and receiver of data and power}Power and data radio transceiver {Transmitter and receiver of data and power}

본 발명은 전자기 감응 공명(Electromagnetic Coupled Resonance; ECR) 방식의 무선 전력 전송 시스템을 이용해 전력 및 데이터를 동시에 전송하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for simultaneously transmitting power and data using a wireless power transmission system of electromagnetic coupled resonance (ECR).

마이클 페러데이가 밝힌 전자기 유도 현상을 이용한 전력 전송의 시도는 꾸준히 이루어지고 있었으나, 주로 초 근거리에서의 전력 전송만이 주를 이루었다. 그런데, 2008년 미국 MIT 연구팀이 전자기 공명 장치를 이용해 보다 먼거리 전력 전송의 길을 열었다.Michael Faraday's attempts to transfer power using electromagnetic induction have been steadily taking place, but mainly at very short ranges. However, in 2008, a US team at MIT opened the door to longer distance power transmission using electromagnetic resonance.

도 1은 전자기 공명 방식의 무선 전력 전송 시스템을 도시한 도면이다.1 is a view showing a wireless power transmission system of the electromagnetic resonance method.

도 1을 참조하면, 전자기 공명 방식의 무선 전력 전송 시스템은 전력 송신 장치 (), 송수신단의 공명 안테나() 및 전력 수신 장치()를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, an electromagnetic resonance wireless power transmission system may include a power transmitter (), a resonance antenna () of a transceiver, and a power receiver ().

전력 송신 장치는 전력 증폭기, 주파수 발생기 및 송신 안테나를 포함하여 구성될 수 있고, 전력 수신 장치는 정류기, 전압 안정기 및 수신 안테나를 포함하여 구성될 수 있다.The power transmitting device may comprise a power amplifier, a frequency generator and a transmitting antenna, and the power receiving device may comprise a rectifier, a voltage stabilizer and a receiving antenna.

일반적인 교류 신호의 주파수 60Hz로 전자기 공명을 발생시키기에 적합하지 않으므로, 전력 증폭기 및 주파수 발생기를 이용해서 수십 Mhz 대역 주파수를 가지는 전력 신호로 변환한다.Since the frequency of a typical AC signal is not suitable for generating electromagnetic resonance at a frequency of 60 Hz, a power amplifier and a frequency generator are used to convert a power signal having a frequency of several tens of Mhz bands.

변환된 전력 신호는 송신 안테나를 통해서 송출되면, 송수신단의 공명 안테나를 통해서 송신 측에서 수신 측으로 전달된다.When the converted power signal is transmitted through the transmitting antenna, it is transmitted from the transmitting side to the receiving side through the resonance antenna of the transmitting and receiving end.

전달된 전력 신호는 수신 안테나를 통해서 전력 수신 장치로 입력되며, 신호 정류기 및 전압 안정기를 통해 사용자가 사용할 수 있는 전력의 형태로 변환 및 안정화할 수 있다.The transmitted power signal is input to the power receiving device through the receiving antenna, and can be converted and stabilized in the form of power available to the user through the signal rectifier and the voltage stabilizer.

본 발명은 무선으로 전력 및 데이터를 동시에 전송할 수 있는 전력 및 데이터 무선 송수신 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to propose a power and data wireless transmission and reception apparatus capable of simultaneously transmitting power and data wirelessly.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 및 데이터 무선 송수신 장치는 전달된 전력을 주파수 변환하고, 전달된 데이터를 기설정된 변조 방식에 따라 변조하고, 상기 주파수 변환된 전력 및 변조된 데이터를 결합하여 안테나를 통해 송출하는 송신 장치; 상기 송신 장치에서 송출된 신호에 전자기 유도되어 전자기 공명을 위한 전자기 신호를 생성하는 송신단 공진 안테나; 상기 송신단 공진 안테나에서 생성된 전자기 신호에 공진되어 유도 전자기 신호를 생성하는 수신단 공진 안테나; 및 상기 유도 전자기 신호를 수신하고, 전력 신호 및 데이터 신호를 분리하여, 교류 전력 및 데이터 신호를 출력하는 수신 장치를 포함하며, 상기 송신단 공진 안테나 및 수신단 공진 안테나 중 하나 이상은 스파이럴(spiral) 안테나를 포함한다.Power and data wireless transmission and reception apparatus according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is frequency-transformed the transmitted power, modulated the transmitted data according to a predetermined modulation scheme, the frequency-converted power and the modulated A transmitter for combining data and transmitting the data through an antenna; A transmitting end resonant antenna electromagnetically induced to the signal transmitted from the transmitting device to generate an electromagnetic signal for electromagnetic resonance; A receiver resonant antenna configured to generate an induced electromagnetic signal by resonating with an electromagnetic signal generated by the transmitter resonant antenna; And a receiving device that receives the induced electromagnetic signal, separates a power signal and a data signal, and outputs an AC power and data signal, wherein at least one of the transmitting end resonance antenna and the receiving end resonance antenna comprises a spiral antenna. Include.

상기 송신 장치는 기설정된 주파수의 신호를 생성하는 주파수 발생기; 상기 전달된 전력을 이용해 상기 생성된 신호를 증폭하는 전력 증폭기; 상기 전달된 데이터를 기설정된 변조 방식을 이용해 변조하는 변조부; 상기 변조된 데이터 및 증폭된 신호를 결합하는 결합부; 및 상기 결합된 신호를 송출하는 송신 안테나를 포함한다.The transmitting device includes a frequency generator for generating a signal of a predetermined frequency; A power amplifier amplifying the generated signal using the transferred power; A modulator for modulating the transmitted data using a preset modulation scheme; A combiner for combining the modulated data and the amplified signal; And a transmission antenna for transmitting the combined signal.

상기 수신 장치는 상기 수신단 공진 안테나에서 생성된 전자기 신호를 수신하는 수신 안테나; 상기 수신된 신호에서 상기 데이터 신호 및 상기 전력 신호를 분리하는 분리부; 상기 분리된 전력 신호를 정류하는 정류기; 상기 정류된 전력 신호의 전압을 기설정된 전압으로 변환하는 전압 안정기; 및 상기 분리된 데이터 신호를 기설정된 복조 방식에 따라 복조하는 복조부를 포함한다.The receiving device may include a receiving antenna receiving an electromagnetic signal generated by the receiving resonant antenna; A separating unit separating the data signal and the power signal from the received signal; A rectifier for rectifying the separated power signal; A voltage stabilizer for converting a voltage of the rectified power signal into a predetermined voltage; And a demodulator for demodulating the separated data signal according to a predetermined demodulation scheme.

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상기 기설정된 변조 방식은 주파수 변조 방식이다.The preset modulation scheme is a frequency modulation scheme.

상기 해결 수단에 따른 본 발명의 전력 및 데이터 무선 송수신 장치에 따르면, 기존의 무선 전력 전송 시스템을 이용해서 전력 및 데이터를 동시에 무선 전송할 수 있어, 개별적으로 설치되던 전력 전송 시스템과 데이터 통신 시스템을 통합할 수 있다.According to the power and data wireless transmission and reception apparatus of the present invention according to the above solution, it is possible to wirelessly transmit power and data simultaneously using the existing wireless power transmission system, it is possible to integrate the power transmission system and the data communication system installed separately Can be.

도 1은 전자기 공명 방식의 무선 전력 전송 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 전력 및 데이터 무선 송수신 장치를 통해서 송신되는 전력 신호, 데이터 신호를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 및 데이터 무선 송수신 장치의 구성을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전력 및 데이터 무선 송수신 장치의 구성을 도시한 구성도이다.1 is a view showing a wireless power transmission system of the electromagnetic resonance method.
2 is a diagram illustrating a power signal and a data signal transmitted through a power and data wireless transceiver of the present invention.
3 is a block diagram showing the configuration of a power and data wireless transmission and reception apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing the configuration of a power and data wireless transceiver according to another embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and like parts are denoted by similar reference numerals throughout the specification.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

전자기 공명 방식의 무선 전력 전송은 송수신 공명 안테나를 통하여 수십 volt, 수 MHz의 전력 신호를 전송할 수 있다. 이에, 본 발명의 전력 및 데이터 무선 송수신 장치는 무선 전력 전송에 사용되는 전력 신호에, 수 volt, 수 GHz의 데이터 신호를 결합시켜, 전력과 함께 송수신 공명 안테나를 통해서 전송할 수 있다.Electromagnetic resonance wireless power transmission can transmit power signals of several tens of volts, several MHz through the transmission and reception resonance antenna. Accordingly, the power and data wireless transmission and reception apparatus of the present invention may combine a data signal of several volts and several GHz with a power signal used for wireless power transmission, and transmit the power and data through a transmission and reception resonance antenna.

또한, 수신단에서는 결합된 전력 신호 및 데이터 신호를 분리하고, 전력 신호는 사용자가 사용할 수 있는 전력으로 변환하기 위해서 정류 및 전압 변환을 하고, 데이터 신호는 변조 방식에 대응되는 복조 방식을 이용해 복원할 수 있다.
In addition, the receiver separates the combined power signal and data signal, rectifies and converts the voltage to convert the power signal into power available to the user, and restores the data signal using a demodulation method corresponding to the modulation method. have.

도 2는 본 발명의 전력 및 데이터 무선 송수신 장치를 통해서 송신되는 전력 신호, 데이터 신호를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a power signal and a data signal transmitted through a power and data wireless transceiver of the present invention.

도 2를 참조하면, 전력 신호(I)는 수십 volt의 큰 전압 및 수 MHz의 높은 주파수를 가진 신호일 수 있다. 상기와 같은 전력 신호(I)는 송신 안테나에서 송출되면, 전자기 공명을 위한 공진 안테나가 전자기파를 생성하도록 할 수 있다.Referring to FIG. 2, the power signal I may be a signal having a large voltage of several tens of volts and a high frequency of several MHz. When the power signal I is transmitted from the transmitting antenna, the resonant antenna for electromagnetic resonance may generate electromagnetic waves.

도 2를 참조하면, 데이터 신호(II)는 수 volt의 비교적 작은 전압 및 수 GHz의 고주파 신호일 수 있다. 데이터 신호(II)는 전력 신호(I)에 비해 전압의 크기가 작고 주파수가 높아서, 전력 신호에 영향을 주지 않을 수 있다. 전력 신호에 영향을 크게 주게 되면, 전자기 공명에 의한 전력 전송에도 영향을 미치게 되어 무선 전력 전송 및 무선 데이터 전송 능력이 열화될 수 있다.Referring to FIG. 2, the data signal II may be a relatively small voltage of several volts and a high frequency signal of several GHz. Since the data signal II has a smaller voltage and a higher frequency than the power signal I, the data signal II may not affect the power signal. Influencing the power signal greatly affects power transmission by electromagnetic resonance, thereby degrading wireless power transmission and wireless data transmission capability.

도 2를 참조하면, 데이터 신호(II)는 주파수 변조 방식을 이용하여 변조된 데이터일 수 있다. 즉, 원 데이터가 이진 데이터인 경우,'0'과 '1'에 각각 다른 주파수를 설정해두고 원 데이터 스트림에 따라서 변조 데이터를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 2, the data signal II may be data modulated using a frequency modulation scheme. That is, when the original data is binary data, different frequencies may be set at '0' and '1', and modulation data may be generated according to the original data stream.

주파수 변조 신호를 만드는 장치의 예로서, VCO를 들 수 있다. 입력 전압에 따라서, 다른 주파수의 신호를 생성하는 VCO를 사용하면, 입력되는 이진 신호가 주파수 변조된 신호로 변조될 수 있다.An example of a device for producing a frequency modulated signal is a VCO. Depending on the input voltage, using a VCO that generates signals of different frequencies, the input binary signal can be modulated into a frequency modulated signal.

아울러, 데이터 신호(II)는 비교적 정보량이 저밀도인 것이 바람직할 수 있다. 원 데이터가 고밀도가 되는 경우 변조 신호의 심볼간 간격이 좁아져서 전자기 공명 방식을 이용한 전력 전송 시 변조 신호가 완벽하게 전송되지 못할 수 있다. 또한, 주파수 간의 완전한 천이를 위해서도 원 데이터의 밀도가 저밀도인 것이 바람직하다. 도 2를 참조하면, 원 데이터 한 비트에 해당하는 변조 신호의 길이가 충분한 파장 길이가 되면, 주파수 변조가 완전히 이루어져 데이터의 왜곡이 적어지며, 전자기 공명 시 데이터 왜곡에도 강인해 질 수 있다.
In addition, it may be desirable for the data signal II to have a relatively low amount of information. When the raw data becomes high density, the interval between symbols of the modulated signal is narrowed, and thus the modulated signal may not be transmitted completely when power is transmitted using the electromagnetic resonance method. It is also desirable that the density of the raw data is low density for complete transition between frequencies. Referring to FIG. 2, when the modulation signal corresponding to one bit of the original data has a sufficient wavelength, frequency modulation is completely performed to reduce the distortion of the data, and also to be robust against data distortion during electromagnetic resonance.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력 및 데이터 무선 송수신 장치의 구성을 도시한 구성도이다.3 is a block diagram showing the configuration of a power and data wireless transmission and reception apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 전력 및 데이터 무선 송수신 장치는 송신 장치(100), 수신 장치(200), 송신단 공진 안테나(300) 및 수신단 공진 안테나(400)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the power and data wireless transmission / reception apparatus may include a transmitter 100, a receiver 200, a transmitter resonant antenna 300, and a receiver resonant antenna 400.

송신 장치(100)는 전달된 전력을 주파수 변환하고, 전달된 데이터를 기설정된 변조 방식에 따라 변조하고, 상기 주파수 변환된 전력 및 변조된 데이터를 결합하여 안테나를 통해 송출할 수 있다.The transmitter 100 may frequency-transfer the transmitted power, modulate the transmitted data according to a preset modulation scheme, and transmit the frequency-converted power and the modulated data through an antenna.

송신단 공진 안테나(300)는 송신 장치(100)에서 송출된 신호에 전자기 유도되어 전자기 공명을 위한 전자기 신호를 생성할 수 있고, 수신단 공진 안테나(400)는 송신단 공진 안테나(300)에서 생성된 전자기 신호에 공진되어 유도 전자기 신호를 생성할 수 있다. 송수신단 공진 안테나(300, 400)는 헬리컬 타입(helical type)으로 형성될 수 있다.The transmitter resonant antenna 300 may generate electromagnetic signals for electromagnetic resonance by electromagnetic induction to the signal transmitted from the transmitter 100, and the receiver resonant antenna 400 may generate electromagnetic signals generated by the transmitter resonant antenna 300. May be resonated to generate an induced electromagnetic signal. The transmitting and receiving end resonant antennas 300 and 400 may be formed in a helical type.

수신 장치(200)는 유도 전자기 신호를 수신하고, 전력 신호 및 데이터 신호를 분리하여, 교류 전력 및 데이터 신호를 출력할 수 있다.The receiving device 200 may receive the induced electromagnetic signal, separate the power signal and the data signal, and output an AC power and data signal.

상기 송신 장치(100)는 기설정된 주파수의 신호를 생성하는 주파수 발생기(110), 상기 전달된 전력을 이용해 상기 생성된 신호를 증폭하는 전력 증폭기(120), 상기 전달된 데이터를 기설정된 변조 방식을 이용해 변조하는 변조부(140), 상기 변조된 데이터 및 증폭된 신호를 결합하는 결합부(150) 및 상기 결합된 신호를 송출하는 송신 안테나(160)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 송신 장치(100)는 송신을 위한 원 데이터를 입력받는 데이터 입력부(130)를 더 포함하여 구성될 수 있다.The transmitter 100 may include a frequency generator 110 for generating a signal having a predetermined frequency, a power amplifier 120 for amplifying the generated signal using the transmitted power, and a preset modulation scheme for the transmitted data. And a modulator 140 to modulate using the modulator 140, a combiner 150 to combine the modulated data and the amplified signal, and a transmit antenna 160 to transmit the combined signal. In addition, the transmitting device 100 may further include a data input unit 130 for receiving raw data for transmission.

상기 주파수 발생기(110)는 전력 신호의 주파수 대역에 속하는 저전력의 신호를 생성하고, 상기 전력 증폭기(120)는 상기 저전력의 신호를 전달받은 전력을 이용해서 전력 증폭시켜 무선 전송될 전력 신호를 생성할 수 있다. 또한, 다른 실시예로서, 저주파의 고전력 신호를 전달받아 주파수를 높이는 방법을 사용할 수 있다.The frequency generator 110 generates a low power signal belonging to a frequency band of a power signal, and the power amplifier 120 generates power signal to be wirelessly amplified by power amplification using the received power of the low power signal. Can be. In addition, as another embodiment, a method of increasing a frequency by receiving a low frequency high power signal may be used.

또한, 상기 변조부(140)은 데이터 입력부(130)을 통해 입력된 원 데이터를 주파수 변조하여 데이터 신호를 생성할 수 있다.In addition, the modulator 140 may generate a data signal by frequency modulating the original data input through the data input unit 130.

결합부(150)는 무선 통신 라인에 사용되는 커플러와 같은 결합 소자를 이용하여 구현될 수 있다. 결합부는 상기 전력 신호 및 상기 데이터 신호가 결합하여 송신 안테나로 전달한다. 바람직하게는, 결합부는 전력 신호가 변조부(130)등으로 누설되지 않도록 단방향 전달 특성을 가지도록 설계될 수 있다. 상대적으로 강한 전력 신호가 변조부 등에 유입되면, 데이터 신호를 다루는 소자들의 최대 허용 용량을 넘는 전력이 유입되는 것이어서, 소자들이 파괴될 수 있다. 또한, 전력 신호가 고전력이므로, 전력 신호의 잡음 성분 또한 고전력이어서, 원데이터 또는 변조 신호를 왜곡시킬 수 있기 때문이다.The coupling unit 150 may be implemented using a coupling element such as a coupler used in a wireless communication line. The combiner combines the power signal and the data signal and transmits the combined data to the transmit antenna. Preferably, the coupling unit may be designed to have a unidirectional transmission characteristic such that the power signal does not leak to the modulator 130 or the like. When a relatively strong power signal is introduced into the modulator or the like, power exceeding the maximum allowable capacity of the elements handling the data signal is introduced, and thus the devices may be destroyed. In addition, since the power signal is high power, the noise component of the power signal is also high power, which may distort the original data or the modulated signal.

송신단 공진 안테나는 송신 안테나에서 송출되는 신호에 반응하여 전자기 공명을 위한 전자기 신호를 생성하여 공간 상으로 전파시킨다. 다만, 자기장의 특성상, 수신단 공진 안테나로 전달되지 않은 전자기 신호는 다시 송신단 공진 안테나로 유입될 수 있다.The transmitting end resonant antenna generates an electromagnetic signal for electromagnetic resonance and propagates in space in response to the signal transmitted from the transmitting antenna. However, due to the nature of the magnetic field, electromagnetic signals that are not transmitted to the receiver resonant antenna may flow back into the transmitter resonant antenna.

상기 수신 장치(200)는 상기 수신단 공진 안테나에서 생성된 전자기 신호를 수신하는 수신 안테나(260), 상기 수신된 신호에서 데이터 신호 및 전력 신호를 분리하는 분리부(250), 상기 분리된 전력 신호를 정류하는 정류기(220), 상기 정류된 전력 신호의 전압을 기설정된 전압으로 변환하는 전압 안정기(210) 및 상기 분리된 데이터 신호를 기설정된 복조 방식에 따라 복조하는 복조부(220)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 수신 장치(200)는 상기 복조된 신호를 외부 장치로 전달하기 위한 데이터 출력부(230)을 더 포함하여 구성될 수 있다.The receiving device 200 includes a receiving antenna 260 for receiving an electromagnetic signal generated by the receiving resonant antenna, a separating unit 250 for separating a data signal and a power signal from the received signal, and the separated power signal. Rectifier 220 for rectifying, a voltage stabilizer 210 for converting the voltage of the rectified power signal into a predetermined voltage and a demodulator 220 for demodulating the separated data signal according to a predetermined demodulation scheme Can be. In addition, the receiving device 200 may further include a data output unit 230 for transmitting the demodulated signal to an external device.

분리부(250)는 상기 수신 안테나를 통해서 수신된 신호에서 전력 신호 및 데이터 신호를 분리하고, 전력 신호는 정류기(220)쪽으로, 데이터 신호는 복조부 쪽으로 전달할 수 있다. 분리부(250)에서 분리되는 전력 신호 및 데이터 신호는 그 전력 밀도나 전력 강도의 차이가 현저하므로, 신호 전달 경로 간의 격리도가 높게 설계됨이 바람직하다.The separation unit 250 may separate the power signal and the data signal from the signal received through the reception antenna, and transmit the power signal to the rectifier 220 and the data signal to the demodulator. Since the power signal and the data signal separated by the separation unit 250 have a significant difference in power density or power intensity, it is preferable to design a high isolation between signal transmission paths.

복조부(240)에서 복조된 데이터는 외부 장치로 전달되어 외부 장치의 동작 등을 위한 정보로 사용될 수 있다.
Data demodulated by the demodulator 240 may be transferred to an external device and used as information for the operation of the external device.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전력 및 데이터 무선 송수신 장치의 구성을 도시한 구성도이다.4 is a block diagram showing the configuration of a power and data wireless transceiver according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 송수신단 공진 안테나(300, 400)는 스파이럴 타입(spiral type)으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the transmitting and receiving end resonant antennas 300 and 400 may be formed in a spiral type.

송신 장치(100)는 전달된 전력을 주파수 변환하고, 전달된 데이터를 기설정된 변조 방식에 따라 변조하고, 상기 주파수 변환된 전력 및 변조된 데이터를 결합하여 안테나를 통해 송출할 수 있다.The transmitter 100 may frequency-transfer the transmitted power, modulate the transmitted data according to a preset modulation scheme, and transmit the frequency-converted power and the modulated data through an antenna.

송신단 공진 안테나(300)는 송신 장치(100)에서 송출된 신호에 전자기 유도되어 전자기 공명을 위한 전자기 신호를 생성할 수 있고, 수신단 공진 안테나(400)는 송신단 공진 안테나(300)에서 생성된 전자기 신호에 공진되어 유도 전자기 신호를 생성할 수 있다. The transmitter resonant antenna 300 may generate electromagnetic signals for electromagnetic resonance by electromagnetic induction to the signal transmitted from the transmitter 100, and the receiver resonant antenna 400 may generate electromagnetic signals generated by the transmitter resonant antenna 300. May be resonated to generate an induced electromagnetic signal.

수신 장치(200)는 유도 전자기 신호를 수신하고, 전력 신호 및 데이터 신호를 분리하여, 교류 전력 및 데이터 신호를 출력할 수 있다.The receiving device 200 may receive the induced electromagnetic signal, separate the power signal and the data signal, and output an AC power and data signal.

송신 장치(100) 및 수신 장치(200)의 상세한 설명을 상술한 바 생략한다.
Detailed descriptions of the transmitter 100 and the receiver 200 will be omitted as described above.

도 3 및 도 4를 참조하면, 헬리컬 타입의 송수신단 공진 안테나 및 스파이럴 송수신단 공진 안테나는 구조적 형상이 상이한 바, 배치 또는 설치 장소의 특성에 따라서 선택될 수 있다. 또한, 필요에 따라서, 송수신단 공진 안테나의 타입이 상이할 수 있다.
Referring to FIGS. 3 and 4, the helical type transmitting / receiving end resonance antenna and the spiral transmitting / receiving end resonance antenna are different in structural shape, and may be selected according to characteristics of an arrangement or installation site. In addition, if necessary, the type of the transmitting and receiving end resonant antenna may be different.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 전력 및 데이터 무선 송수신 장치는 기존의 무선 전력 전송용 시스템에 적은 구성 요소만을 부가하여 전력 및 데이터를 무선으로 전송할 수 있는 장치를 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 전력 및 데이터 무선 송수신 장치는 개별적으로 사용되던 시스템을 일체화시킴으로써, 시스템 설계가 보다 간편화되는 장점을 가진다.
As described above, the power and data wireless transceiver of the present invention may implement an apparatus capable of wirelessly transmitting power and data by adding only a few components to an existing system for wireless power transmission. Therefore, the power and data radio transmitting and receiving apparatus of the present invention has an advantage of simplifying the system design by integrating the systems used separately.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art.

100: 송신 장치 200: 수신 장치
3)); 송신단 공진 안테나 400: 수신단 공진 안테나
110: 주파수 발생기 120: 전력 증폭기
130: 데이터 입력부 140: 변조부
150: 결합부 160: 송신 안테나
210: 전압 안정기 220: 정류기
230: 데이터 출력부 240: 복조부
250: 분리부 260: 수신 안테나100: transmitting device 200: receiving device
3)); Transmitter Resonant Antenna 400: Receiver Resonant Antenna
110: frequency generator 120: power amplifier
130: data input unit 140: modulator
150: coupling unit 160: transmitting antenna
210: voltage stabilizer 220: rectifier
230: data output unit 240: demodulation unit
250: separation unit 260: receiving antenna

Claims (6)

전달된 전력을 주파수 변환하고, 전달된 데이터를 기설정된 변조 방식에 따라 변조하고, 상기 주파수 변환된 전력 및 변조된 데이터를 결합하여 안테나를 통해 송출하는 송신 장치;
상기 송신 장치에서 송출된 신호에 전자기 유도되어 전자기 공명을 위한 전자기 신호를 생성하는 송신단 공진 안테나;
상기 송신단 공진 안테나에서 생성된 전자기 신호에 공진되어 유도 전자기 신호를 생성하는 수신단 공진 안테나; 및
상기 유도 전자기 신호를 수신하고, 전력 신호 및 데이터 신호를 분리하여, 교류 전력 및 데이터 신호를 출력하는 수신 장치를 포함하며,
상기 송신단 공진 안테나 및 수신단 공진 안테나 중 하나 이상은 스파이럴(spiral) 안테나인 전력 및 데이터 무선 송수신 장치.A transmitter for frequency converting the transmitted power, modulating the transmitted data according to a predetermined modulation scheme, and combining the frequency-converted power and the modulated data and transmitting the same through an antenna;
A transmitting end resonant antenna electromagnetically induced to the signal transmitted from the transmitting device to generate an electromagnetic signal for electromagnetic resonance;
A receiver resonant antenna configured to generate an induced electromagnetic signal by resonating with an electromagnetic signal generated by the transmitter resonant antenna; And
Receiving the inductive electromagnetic signal, and separates the power signal and data signal, and includes a receiving device for outputting an AC power and data signal,
And at least one of the transmitting end resonant antenna and the receiving end resonant antenna is a spiral antenna. 제1항에 있어서, 상기 송신 장치는
기설정된 주파수의 신호를 생성하는 주파수 발생기;
상기 전달된 전력을 이용해 상기 생성된 신호를 증폭하는 전력 증폭기;
상기 전달된 데이터를 기설정된 변조 방식을 이용해 변조하는 변조부;
상기 변조된 데이터 및 증폭된 신호를 결합하는 결합부; 및
상기 결합된 신호를 송출하는 송신 안테나를 포함하는 전력 및 데이터 무선 송수신 장치.The apparatus of claim 1, wherein the transmitting device is
A frequency generator for generating a signal of a predetermined frequency;
A power amplifier amplifying the generated signal using the transferred power;
A modulator for modulating the transmitted data using a preset modulation scheme;
A combiner for combining the modulated data and the amplified signal; And
And a transmission antenna for transmitting the combined signal. 제1항에 있어서, 상기 수신 장치는
상기 수신단 공진 안테나에서 생성된 전자기 신호를 수신하는 수신 안테나;
상기 수신된 신호에서 데이터 신호 및 전력 신호를 분리하는 분리부;
상기 분리된 전력 신호를 정류하는 정류기;
상기 정류된 전력 신호의 전압을 기설정된 전압으로 변환하는 전압 안정기; 및
상기 분리된 데이터 신호를 기설정된 복조 방식에 따라 복조하는 복조부를 포함하는 전력 및 데이터 무선 송수신 장치.The method of claim 1, wherein the receiving device
A receiving antenna for receiving an electromagnetic signal generated by the receiving resonant antenna;
A separating unit separating a data signal and a power signal from the received signal;
A rectifier for rectifying the separated power signal;
A voltage stabilizer for converting a voltage of the rectified power signal into a predetermined voltage; And
And a demodulator configured to demodulate the separated data signal according to a predetermined demodulation scheme. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 기설정된 변조 방식은 주파수 변조 방식인 전력 및 데이터 무선 송수신 장치.The apparatus of claim 1, wherein the predetermined modulation scheme is a frequency modulation scheme.
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