KR101207484B1

KR101207484B1 - 광대역 방송 신호를 이용한 무선 전력 수집 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101207484B1
Application number: KR1020100082494A
Authority: KR
Inventors: 김기남; 안준배
Original assignee: 주식회사 네트웍텔레콤
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2012-12-03
Also published as: KR20110021688A

Abstract

본 발명은 무선 전력 수집 장치 및 방법과 그 제어 방법 및 방송 신호 수신기 장치에 관한 것이다.
본 발명에서는 효율성을 높일 수 있고, 방송망에서 사용할 수 있으며, 확장성이 용이한 무선 전력 수집 장치 및 방법을 제공한다. 또한 본 발명에서는 광대역 방송 수신용 안테나 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 무선 전력 수집 장치로, 대기중으로 전송되는 둘 이상의 무선 신호를 수신하여 각 무선 신호에서 각각 직류 전력을 획득하는 렉테나부와, 상기 렉테나부에서 획득된 직류 전력을 결합하여 미리 결정된 전력 레벨로 변환하는 미소 전력 합성부와, 상기 미소 전력 합성부에서 합성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 포함한다.

Description

광대역 방송 신호를 이용한 무선 전력 수집 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GATHERING WIRELESS POWER USING WIDE-BAND BROADCASTING SIGNAL}

본 발명은 무선 전력 수집 장치 및 방법과 그 제어 방법 및 방송 신호 수신기 장치에 관한 것이다.

일반적으로 무선 통신 시스템에서 무선 전력 수집 장치의 대표적인 예로 안테나가 있다. 이러한 안테나는 무선 전력을 갖는 신호를 수집하여 신호를 다른 장치로 제공하는 것이 기본적인 형태이다.

한편, 무선 네트워크에서 주파수 자원의 효율적인 사용과 무선 단말의 전력문제가 가장 중요한 이슈로 대두되고 있다. 이와 같이 주파수 자원의 효율적인 사용이 필요한 이유는 무선 네트워크에서 사용자가 비약적하며, 동시에 고용량의 데이터를 고속으로 전송하기 때문이다. 또한 무선 네트워크에서는 대체로 단말이 이동성을 가지거나 또는 고정 단말인 경우에도 추가적인 전원을 공급할 수 없는 경우가 발생하기 때문이다.

추가적인 전원을 공급할 수 없는 경우는 일 예로 센서 네트워크가 될 수 있다. 이러한 센서 네트워크는 현재 계속 진화가 이루어지고 있는 중에 있다. 따라서 향후 센서 네트워크의 진화로 인하여 수많은 센서 노드들이 존재할 것으로 예상된다.

그런데, 앞에서 살핀 바와 같이 이러한 센서 노드들에게 전력을 유선으로 공급하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 이를 극복하기 위하여 기존에 수신되는 전파를 이용하여 무선으로 전력을 공급받을 수 있는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

앞에서 간략히 살핀 바와 같이 안테나는 순수하게 신호를 수신하기 위한 목적으로 제작되었다. 그런데, 현재 안테나를 이용한 다른 방법의 기술들이 속속 개발되고 있다. 그 중 하나가 안테나를 이용하여 무선 전력을 획득하기 위한 방법이다. 이와 같이 안테나를 이용하여 무선 전력을 획득하기 위한 방법의 하나가 렉테나(Rectenna) 기술이다. 이러한 렉테나는 정류기(Rectifier)와 안테나(Antenna)를 합성한 말이다.

따라서 렉테나는 단순히 안테나 기술의 일부로 이해되어서는 안된다. 렉테나 기술은 안테나 기술과 달리 대기중의 무선 신호를 에너지 수신 관점으로 접근하는 기술이다. 따라서 렉테나의 구조는 안테나와 정류기를 조합한 구조로 되어 있다. 즉, 이러한 구성을 통해 대기중에 무선 신호로 존재하는 마이크로파를 직접 전력 전력으로 변환하는 소자이다. 그러면 이러한 렉테나 구조에 대하여 간략히 살펴보기로 하자.

렉테나는 기본적으로 1/2 파장의 다이폴 안테나를 가진다. 그리고 다이폴 안테나의 중앙부에 정류 다이오드를 접속한 구조이다. 다이폴 안테나는 대기중의 마이크로파를 수집하는 역할을 수행한다. 이와 같이 수집된 마이크로파는 안테나에서 전기적인 신호로 획득되고, 전기적으로 공진한다. 이러한 공진 현상으로 인해 안테나의 중앙부는 2배의 전류가 흐르게 된다. 따라서 다이폴 안테나의 중앙부에 연결된 정류 다이오드에서 중앙부에 흐르는 전류가 흐르는 통로를 형성할 수 있게 된다.

이때, 정류 다이오드의 위치를 조정하여 안테나와 다이오드의 임피던스 정합이 이루어지도록 한다. 정류 다이오드에서 흐르는 전류를 통해 획득된 전력은 저대역 필터(Low Pass Filter)를 통해 외부의 다른 기기로 공급할 수 있게 된다.

그러나 하나의 렉테나를 통해 획득할 수 있는 전력은 매우 작은 양이다. 따라서 획득하고자 하는 전력의 레벨에 따라 렉테나를 필요한 수만큼 병렬로 구성하여 원하는 전력을 도출할 수 있다. 이러한 렉테나를 병렬로 구성하기 위한 배열은 일반적으로 마이크로 스트립구조(프린트 기판 구조)로 제작된다.

렉테나를 이용하여 무선 전력을 수집하기 위한 가장 대표적인 방법으로 TV 신호를 수신하는 방법이 될 수 있다. 이를 위해 렉테나는 무선 전력을 수집하기 위하여 협대역 고이득의 어레이 안테나를 이용해 TV 송신출력의 대부분을 차지하는 반송파를 취합과는 과정이 중요하다. 이때, 렉테나는 앞에서 살핀 바와 같이 무선으로 전력을 수집하기 위한 관점의 장치이므로, 신호의 왜곡 등이 문제가 되지 않는다. 즉, 렉테나는 무선 신호를 직류로 변환(RF-DC 변환)하는 효율이 가장 중요한 파라메터가 된다.

시애틀에 위치한 인텔 연구소는 대기 중에 떠도는 TV 전파로부터 RF 전력을 수확하는 기술에 대하여 시연한 적이 있다. 이때, 시애틀 KING-TV(674 - 680 MHz의 채널 48에서 960kW ERP 방송을 함) 송신탑으로부터 4.1km 떨어진 거리에서 5dBi의 이득을 갖는 대수 주기형 안테나(log periodic antenna)를 이용하여 8k옴 부하에서 0.7V, 60uW 전력을 획득하였다. 이를 수식을 통해 변환 효율을 계산하면, 20%미만의 효율을 갖는다.

상기와 같이 획득한 RF 전력은 무선 식별 및 센싱 플랫폼(Wireless Identification and Sensing Platform : 이하 "WISP"라 칭함)에서 센싱 어플리케이션을 구동하기에 충분한 것이라고 판단되고 있다. 이러한 연구를 토대로 하여 인텔은 향후 차세대 무선 식별 및 센싱 플랫폼(WISP)에서 배터리가 필요없이 센싱노드를 구동할 수 있을 것으로 판단하고 있다. 그러므로 무선 노드를 위한 무선 전력 수집 기술의 효율을 높이며 센서를 효율적으로 구동시킬 수 있는 기술에 대한 연구가 더 필요하다.

따라서 본 발명에서는 효율성을 높일 수 있는 무선 전력 수집 장치 및 방법을 제공한다.

또한 본 발명에서는 방송망이 사용 가능한 무선 전력 수집 장치 및 방법을 제공한다.

또한 본 발명에서는 확장성이 용이한 무선 전력 수집 장치 및 방법을 제공한다.

또한 본 발명에서는 광대역 방송 수신용 안테나 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 무선 전력 수집 장치로, 대기중으로 전송되는 둘 이상의 무선 신호를 수신하여 각 무선 신호에서 각각 직류 전력을 획득하는 렉테나부와, 상기 렉테나부에서 획득된 직류 전력을 결합하여 미리 결정된 전력 레벨로 변환하는 미소 전력 합성부와, 상기 미소 전력 합성부에서 합성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 포함한다.

또한, 부하의 전력 소모 패턴을 분석하여 상기 전력 저장부에 저장된 전력을 부하로 공급하거나 차단하는 지능형 전력제어 공급부를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 전력 저장부는, 이디엘씨(EDLC) 또는 리튬-이온 배터리로 구성할 수 있다.

또한 상기 렉테나부는;

둘 이상의 렉테나로 구성되며, 각 렉테나는;

적어도 하나의 무선 신호를 수신하는 안테나와, 상기 안테나에 유기된 무선 신호를 정류하는 정류 다이오드와, 상기 정류 다이오드로부터 인가되는 전류를 충전하는 캐패시터와, 임피던스 매칭을 위해 인덕터를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 안테나는, 마이크로 스트립 선로를 이용하여 기판에 프린트하여 구성할 수 있으며, 상기 렉테나부의 각 기판에 프린트된 안테나들을 적층하여 구성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 렉테나부의 각 안테나들은 TV 방송 신호를 수신하기 위한 안테나 또는 FM 라디오 신호를 수신하기 위한 안테나 또는 각 안테나들은 AM 라디오 신호를 수신하기 위한 안테나를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 장치는, 무선 전력 수집 장치로, 상용 전원에서 방사되는 무선 신호를 수집하여 직류 전력을 획득하는 무선 전력 수집부와, 상기 무선 전력 수집부에서 획득된 직류 전력을 결합하여 미리 결정된 전력 레벨로 변환하는 미소 전력 합성부와, 미소 전력 합성부에서 합성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 포함한다.

또한 상기 무선 전력 수집부는,

적어도 둘 이상의 코어를 포함하며, 각각의 코어마다 미리 결정된 횟수(N)만큼 감은 코일로 구성되는 무선 전력 수집부와, 상기 무선 전력 수집부에서 수집된 전력을 정류하는 정류부와, 상기 정류부에서 정류된 전력을 저장하는 충전부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 정류부는,

상기 코일의 저항성분을 상쇄시킬 수 있는 부성저항 특성을 가진 터널 다이오드와, 상기 충전부에 축전된 전력이 무선 전력 수집부로 역류를 방지하기 위해 상기 터널 다이오드와 직렬로 다이오드를 연결하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 장치는, TV 수신을 위한 광대역 안테나 장치서, 하나의 TV 방송 채널에 대응하는 신호만을 수신하기 위해 마이크로 스트립 선로를 이용하여 기판에 프린트하여 구성한 안테나를 상기 TV 방송 채널들의 수에 대응하는 수만큼 구비하고, 미리 결정된 선폭 및 두께를 갖는 환형의 코어와, 상기 환형의 코어에 미리 결정된 횟수만큼 감긴 코일들을 포함하며, 상기 각코일은 각각 하나의 안테나와 연결되며, TV 단자와 연결하기 위해 상기 코어에 미리 결정된 회수만큼 감긴 코일을 포함한다.

또한 상기 환형 코어는,

페라이트 혹은 희토류 계열로 구성할 수 있다.

또한 상기 기판에 프린트된 안테나는, 각 기판들을 적층하여 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 무선으로 전력을 수집하기 위한 방법으로, 대기중으로 전송되는 둘 이상의 무선 신호를 수신하여 각 무선 신호에서 각각 직류 전력을 획득하는 과정과, 상기 획득된 직류 전력을 결합하여 미리 결정된 전력 레벨로 변환하는 과정과, 상기 합성된 전력을 저장하는 과정을 포함한다.

또한 부하의 전력 소모 패턴을 분석하여 상기 전력 저장부에 저장된 전력을 부하로 공급하거나 차단하는 과정을 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 직류 전력을 획득하는 과정은,

TV 방송 신호하거나 또는 FM 라디오 신호를 수신하거나 또는 AM 라디오 신호를 수신하여 무선 전력을 수집할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 방법은, 무선 전력 수집 방법으로, 상용 전원에서 방사되는 무선 신호를 수신하여 직류 전력을 획득하는 무선 전력 수집 과정과, 상기 무선 전력 수집 과정에서 획득된 직류 전력을 결합하여 미리 결정된 전력 레벨로 변환하는 미소 전력 합성 과정과, 상기 미소 전력 합성 과정에서 합성된 전력을 저장하는 전력 저장 과정을 포함한다.

또한, 부하의 전력 소모 패턴을 분석하여 상기 전력 저장부에 저장된 전력을 부하로 공급하거나 차단하는 과정을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방법은, 부하와 연결되는 무선 전력 수집 장치에서 전력 공급을 제어하기 위한 방법으로,

상기 무선 전력 수집 장치는;

대기중으로 전송되는 둘 이상의 무선 신호를 수신하여 각 무선 신호에서 각각 직류 전력을 획득하는 렉테나부와, 상기 렉테나부에서 획득된 직류 전력을 결합하여 미리 결정된 전력 레벨로 변환하는 미소 전력 합성부와, 상기 미소 전력 합성부에서 합성된 전력을 저장하는 전력 저장부와, 상기 전력 저장부에 저장된 전력을 상기 부하로 공급하거나 차단하는 지능형 전력제어 공급부를 포함하고,

상기 지능형 전력 제어 공급부에서의 상기 전력 공급 제어는;

상기 부하로부터 미리 결정된 형식에 대응하는 전력 공급이 요청될 시 상기 전력 저장부로부터 상기 부하로 상기 미리 결정된 형식에 따른 전력 양만큼 전력을 공급하는 과정과, 상기 미리 결정된 전력 양만큼 전력을 공급하기 전에 상기 부하의 동작이 완료될 시 상기 미리 결정된 형식의 전력 소모 패턴을 갱신하여 적용하는 과정을 포함한다.

또한 상기 미리 결정된 전력 양만큼 전력을 공급하기 전에 상기 부하의 동작이 완료될 시 상기 전력 저장부로부터 상기 부하로 공급되는 전력을 차단하는 과정을 더 포함할 수 있다.

또한 상기 미리 결정된 전력 양만큼 전력을 공급이 이루어진 이후에도 상기 부하에 전력 공급이 필요할 경우 상기 전력 저장부로부터 상기 부하로 전력을 추가 공급하는 과정과, 상기 추가 공급된 전력을 상기 미리 결정된 전력 패턴에 갱신하여 적용하는 과정을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 무선 전력 수집 장치 및 방법을 사용하면, 무선 전력 수집의 효율을 높일 수 있으며, 방송망에서 사용 가능할 뿐 아니라, 확장성이 용이한 이점이 있다. 뿐만 아니라, 이를 이용하여 광대역 방송 수신용 안테나로 사용할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 수집 장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 지능형 전력 제어 공급부의 제어 흐름도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 전력 공급 장치의 블록 구성도,
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따라 하나의 렉테나를 구성하는 안테나의 구성 예시도,
도 4b는 도 4a와 같이 마이크로 스트립 선로들을 갖도록 프린트된 렉테나용 안테나들의 적응 구조를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 실내외 TV의 광대역 고이득용 안테나와 연결을 위한 구성도,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 공진회로를 이용하여 상용 전원으로부터 무선 전력을 획득하기 위한 시스템의 일 예시도.

본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

먼저 본 발명의 전반적인 내용에 대하여 살펴보기로 한다. 본 발명에서는 실제적인 예로 서울 지역 관악산 송신소로부터 5Km정도의 거리에서 얻을 수 있는 100dB 내외의 수신전계를 합성하여 센서의 구동이 가능한 전력을 얻을 수 있도록 한다.

이를 위해 관악산에서

[W]로 발사된 TV전파로 d[m]떨어진 지점에서 얻을 수 있는 수신 전력

은 하기의 <수학식 1>과 같으며, 계산 조건은 아래와 같다.

<조건>

MBC - DTV 주파수 470.31[MHz],

남산 송신출력 5[kW],

안테나이득 10[dBi],

수신 안테나 이득 10[dBi](전용 LDPA),

거리 d = 5[km]

위 조건에 따라 <수학식 1>과 같이 계산됨을 알 수 있다. 또한 이때, 종래 기술에서 살핀 바와 같이 무선 신호로부터 직류 전류로의 변환 효율 즉, RF to DC 변환효율은 20% 정도였다. 이를 감안하여 수집 가능한 전력을 계산하면, 대략 10 [uW]로 감소된다. 하지만, 이러한 계산은 단순히 하나의 방송 채널에서 수집할 수 있는 신호만을 이용한 경우이다. 즉, 관악산 송신소에서 송출하는 TV 공중파와 FM 채널은 20개 채널 이상이다. 따라서 이와 같이 20개 이상의 TV와 FM 채널의 주파수들을 합성하면 센서 구동이 가능한 출력을 얻을 수 있다.

그러면 이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 수집 장치의 구성도이다.

먼저 도 1의 구성 요소들을 살펴보기로 한다. 도 1에는 렉테나부(110)와 미소 전력 합성부(120)와 지능형 전력 제어 공급부(140)와 센서(150)로 구성되는 예를 도시하였다.

렉테나부(110)는 다수의 렉테나들로 구성된다. 앞에서 살핀 바와 같이 각각의 렉테나들은 안테나와 정류 다이오드 및 캐패시터로 구성되며, 임피던스 매칭을 위해 인덕터를 포함할 수 있다. 이러한 렉테나에 포함되는 각각의 안테나들은 앞에서 설명한 바와 같이 해당하는 주파수의 신호를 수신하기 위한 길이를 가진다. 즉, TV 신호를 수신하거나 또는 FM 라디오 또는 AM 라디오의 신호를 수신하기에 적절한 길이를 가진다. 따라서 렉테나부(110)에 포함되는 각각의 안테나들은 모두 동일한 길이를 가질 수도 있으나, 서로 다른 길이의 안테나가 될 수도 있다.

이와 같이 안테나의 길이가 달라짐에 따라 사용되는 정류 다이오드들도 동일한 값이 아닌 다른 값을 가질 수 있으며, 인덕터 및 캐패시터도 서로 다른 값을 가질 수 있다. 이는 수집되는 전력 즉, 방송국으로부터의 송출 전력과도 관계가 있다.

상기 렉테나부(110)의 각 렉테나들에서 수집된 전력은 미소 전력 합성부(120)로 입력된다. 미소 전력 합숭부(120)는 렉테나부(110)의 각 렉테나들로부터 미소 전력을 수신하여 병렬 또는 직렬 형태로 전력을 합성한다. 이때 합성되는 전력은 전력 저장부(130)에 저장되기 위한 전압을 생성하기 위해 전력을 합성하는 것이다. 즉, 전력 저장부(130)에 직류 5[V]의 전압이 저장되는 경우라면 미소 전력들의 전압의 합이 5[V]가 되도록 각 렉테나들의 출력을 직렬 연결한다. 만일 5[V]의 전압이 둘 이상인 경우라면 이들이 다시 병렬 연결되도록 구성한다. 즉, 미소 전력 합성부(120)는 전력 저장부(130)에서 필요로 하는 전력 레벨로 미소 전력을 합성하여 출력한다.

이와 같이 합성된 전력은 전력 저장부(130)에서 저장된다. 이때 전력 저장부(130)는 전기 이중층 캐패시터(Electric Double Layer Capacitor : 이하 "EDLC"라 함) 또는 리튬 이온 배터리(Li-ion Battery) 등과 같이 충전이 가능한 전력 저장 장치가 될 수 있다.

지능형 전력 공급부(140)는 기본적으로 센서(150)에 전원을 공급하기 위한 회로이다. 다만, 본 발명에서는 전력의 효율성을 높이기 위해 지능형 전력 공급부(140)에서는 센서(150)의 부하 패턴을 분석하고, 분석 결과에 따라 전력 저장부(130)에 저장된 전력을 공급한다. 이와 같이 센서(150)의 동작 패턴을 분석하고, 그 결과에 따라 전력을 공급하도록 함으로써 불필요한 전력의 낭비를 방지할 수 있다.

센서부(150)는 센서 네트워크에서 자신의 역할을 수행하기 위한 센서 노드이다. 만일 유속을 측정하기 위한 센서라면, 미리 정해진 시간 단위로 유속을 측정하여 제공하는 동작을 수행할 것이며, 화재를 감지하는 센서인 경우 화재 감지를 위해 미리 설정된 시간 단위로 화재 발생 여부를 감지하여 신호를 송신하는 센서가 된다. 즉, 센서부(150)는 어떠한 종류의 센서 노드라도 무방하다.

또한 본 발명에서는 센서 노드를 예로 설명하였으나, 장시간 높은 전력을 소모하는 기기가 아닌 경우라면 즉, 본 발명에 따른 전력으로 구동이 가능한 경우라면 어떠한 부하를 연결하여도 무방하다.

그러면 이상에서 설명한 도 1의 지능형 전력 제어 공급부의 동작을 첨부된 흐름도를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 지능형 전력 제어 공급부의 제어 흐름도이다.

지능형 전력 제어 공급부(140)는 200단계에서 대기상태를 유지한다. 이러한 대기 상태는 일반적으로 전력를 최소로하며, 특정 이벤트만을 기다리는 상태를 의미한다. 이러한 대기 상태를 유지하면서 지능형 전력 제어 공급부(140)는 202단계에서 전력 공급이 필요한가를 검사한다. 미리 정의된 특정 이벤트가 발생하였는가를 검사하는 것이다. 여기서 미리 정의된 이벤트를 예로 들면 센서 노드가 센싱을 위해 필요한 전력이 한 예가 될 수 있다. 다른 예로 이웃한 센서 노드에서 전송할 데이터를 다른 노드로 전송하기 위해 필요한 전력이 될 수도 있다.

이와 같이 미리 정의된 이벤트에 따라 전력 공급이 필요한 경우 지능형 전력 제어 공급부(140)는 204단계로 진행하여 전력 저장부(130)에 저장된 전력을 미리 결정된 필요 전력 패턴에 따라 전력을 공급한다. 예를 들어 센서 노드가 센싱을 위한 시점이 도래하여 전력을 공급해야 하는 경우라면, 센싱을 위해 필요한 전력을 공급한다. 또한 센서 노드가 이웃한 다른 노드로부터 데이터를 수신하여 중계해야 하는 경우라면, 지능형 전력 제어 공급부(140)는 그에 해당하는 전력을 공급하는 것이다. 이때, 미리 결정된 패턴에 따라 전력을 공급하는 중에 해당 이벤트가 미리 종료되거나 또는 추가적으로 전력이 필요할 수도 있다. 이러한 경우 지능형 전력 제어 공급부(140)는 추가적으로 전력이 필요한 경우 전력 저장부(130)에 저장된 전력을 추가로 제공한다.

반면에 미리 결정된 패턴에 따라 전력을 공급하는 중에 해당 이벤트가 종료되어 추가적으로 전력 공급이 필요하지 않은 경우는 전력을 중간에 차단할 수도 있고, 결정된 만큼 전력을 공급할 수도 있다. 미리 차단하는 경우라면, 전력 저장부(130)에 저장된 전력의 소모를 줄일 수 있는 이점이 있다. 하지만, 전력 저장부(130)에 저장된 전력을 미리 차단하는 경우 센서 노드의 안정적인 동작을 저해할 수도 있다. 따라서 이는 설계 시에 양자간 선택적으로 미리 결정해야 하는 부분이다.

이후 지능형 전력 제어 공급부(140)는 206단계에서 공급된 전력 패턴을 다시 검사한다. 즉, 미리 정의된 패턴에 따른 전력을 공급하면서 해당하는 이벤트를 종료하지 못한 경우인지 또는 이른 종료가 발생하였는지를 검사하는 것이다. 이후 지능형 전력 제어 공급부(140)는 208단계에서 공급할 전력 패턴을 갱신한다. 즉, 미리 결정된 패턴에 따른 전력을 공급하면서 이벤트를 종료하지 못한 경우라면 해당 패턴에 소모 전력 값을 증가시켜야 할 것이다. 반면에 이른 종료가 있는 경우라면 지능형 전력 제어 공급부(140)는 미리 정의된 패턴을 일정 부분 줄일 수 있다.

이상에서 상술한 과정을 수행한 후 지능형 전력 제어 공급부(140)는 다시 200단계의 대기 상태로 진행하여 최소 전력을 사용하는 상태로 천이한다.

그러면 이상에서 설명한 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 동작을 전반적으로 살펴보기로 하자. 도 1에 도시한 무선 전력 수집 장치의 렉테나부(110)는 무선을 통하여 전력을 수집한다. 이러한 렉테나부(110)는 단일 렉테나 10개 이상이 적층된 구조로 TV 공중파 또는/및 FM 주파수들 또는/및 AM 주파수 등 다양한 무선 신호들을 수집해 DC 무선 전력을 얻는다. 이와 같이 획득된 무선 전력은 미소 전력 합성부(120)에서 전력 저장부(130)에 저장하기 위한 전압 레벨이 되도록 직렬 또는/및 병렬로 결합하여 원하는 전압 레벨의 값으로 전력 저장부(130)에 저장된다.

이와 같은 전력 저장부(130)는 미소 전력 합성부(120)에서 전달받은 미소한 무선전력을 장시간 축적해 두었다가 간헐적인 시간동안만 동작하는 센서에 안정적인 전원공급 역할을 수행한다. 지능형 전력제어 공급부(140)는 도 2에서 살핀 바와 같이 미리 결정된 이벤트의 패턴에 따라 전력을 공급할 패턴을 분석하고, 그에 맞춰 효율적이며, 안정적으로 전원이 공급되도록 한다.

그러면 센서부(150)는 자신이 필요한 전력을 지능형 전력제어 공급부(140)로부터 제공 받아 전력을 사용하여 원하는 동작을 수행할 수 있다.

이상에서 설명한 공중파 신호를 예를 들어 다시 살펴보기로 한다. 예를 들어 우리나라의 관악산 송신소에서 송출하는 10개의 TV 채널은 기본적으로 아래와 같다.

KBS-1(25CH/15CH),

KBS-2(37CH/17CH),

MBC(41CH/14CH),

SBS(27CH/16CH),

EBS(43CH/13CH)

현재 출력되는 아날로그 채널의 송신 출력은 50KW이며, 디지털 채널은 2.5KW 정도이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 센서 노드에 더 높은 출력이 필요한 경우라면, TV 채널 뿐 아니라 FM 송신 출력을 추가적으로 획득하도록 구성할 수 있다. 이와 같이 획득된 FM 송신 출력은 TV 채널에서 수집된 출력과 미소 전력 합성부(120)에서 합성된다.

일 예로 우리나라의 관악산 송신소에서 송출하는 13개의 FM 방송채널을 아래와 같다.

KBS-1(97.3MHz),

KBS-음악(93.1MHz),

KBS-2(106.1MHz),

교육-FM(104.5MHz),

MBC-표준(95.9MHz),

SBS-보도(103.5MHz),

SBS-음악(107.7MHz),

CBS-보도(98.1MHz),

CBS-FM(93.9MHz),

TBS(95.1MHz),

PBS(105.3MHz),

WBS(89.7MHz),

극동(106.9MHz) 방송

위의 송신 출력들은 모두 10KW 이내이다. 위와 같은 FM 출력만을 이용할 수도 있고, TV 출력만을 이용할 수도 있으며, 둘 모두를 이용하여 센서의 DC 전력으로 사용할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 전력 공급 장치의 블록 구성도이다.

도 3의 렉테나부(310)는 도 1의 구성과 동일하게 구성할 수도 있고, 다르게 구성할 수도 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 전력 공급 장치는 센서 노드가 아닌 댁내 가정에서 또는 사용 전원이 인접한 지역에서 사용될 수 있는 구조이다. 따라서 렉테나부(310)는 앞에서 살핀 바와 같이 TV 송출 신호 또는 FM 송출 신호 등의 신호 뿐 아니라 댁내의 상용 전원에서 공중으로 방사되는 전력을 이용할 수 있다. 예를 들어 댁 내에 설치된 초인종 등에 전력을 공급할 수도 있으며, 현관 출입 잠금 장치에 사용될 수도 있다. 따라서 앞에서 설명한 바와 같이 TV 송출 신호 이외에 댁내에 공급되는 상용 전원에서 발생되는 무선 전력을 공급원으로 이용할 수 있다.

다음으로, 미소 전력 합성부(320)와 전력 저장부(330)는 앞의 도 1에서 설명한 미소 전력 합성부(120) 및 전력 저장부(130)와 동일하게 구성할 수 있다. 또한 지능형 전력 제어 공급부(240) 또한 앞서 설명한 도 1의 구성과 동일하게 구성할 수도 있으며, 지능형 전력 제어 공급부(340)를 포함하지 않도록 구성할 수도 있다.

마지막으로 부하(Load)부(350)는 앞서 설명한 바와 같이 초인종 또는 현관 출입 잠금 장치 등 댁 내에서 미소 전력을 소모하는 장치들에 적용될 수 있는 어떠한 부하라도 무방하다. 다만 장시간 계속적으로 전력을 공급해야 하는 장치가 아닌 간헐적으로 짧은 시간 전력을 공급하는 장치에 사용이 유리하다. 이는 당업자에게 자명한 사실이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

그러면 이하에서 본 발명에 따른 렉테나 구조에 대하여 살펴보기로 한다.

도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따라 하나의 렉테나를 구성하는 안테나의 구성 예시도이다.

도 4a의 예에서는 안테나를 기판에 프린트하는 형식으로 발룬(Balun)을 구성한 경우이다. 즉, 특정 대역 특성을 갖는 스트립 라인들(401, 402, 403)을 이용하여 신호를 수집한다. 따라서 각 스트립 라인들(401, 402, 403)은 수신하고자 하는 파장의 1/2 값을 가짐을 알 수 있다. 또한 도 4a에 예시한 방법은 안테나를 프린트한 발룬 형식으로 구현하는 하나의 예로써 도시한 것일 뿐 상기 구성에 한정되는 것은 아니다. 즉, 마이크로 스트립 형태를 취하면 본 발명에 따른 장치의 구성이 보다 용이해지므로, 도 4a와 같이 예시한 것일 뿐이다. 따라서 본 발명의 실시 예에서는 단지 도 4a에 예시한 형태 뿐 아니라 메타 물질(Meta material)을 이용하여 안테나를 구성할 수도 있다. 이러한 경우 렉테나의 크기를 더욱 소형화할 수 있다.

도 4b는 도 4a와 같이 마이크로 스트립 선로들을 갖도록 프린트된 렉테나용 안테나들의 적응 구조를 도시한 도면이다.

도 4b에 도시한 각 층들(410, 420, …, 430)은 도 4a에 도시한 안테나 구조를 가질 수 있다. 즉, 마이크로 스트립 선로들을 갖도록 프린트된 형태의 안테나들을 포함한다. 따라서 각 층들을 도 4b에 도시한 바와 같이 적층함으로써 안테나의 크기(size)를 줄일 수 있다. 이와 같은 각 층들은 예를 들어 10개 이상으로 구성하여 TV 공중파 또는/및 FM 주파수 또는/및 AM 주파수를 수집할 수 있다. 이와 같이 수십된 신호들은 앞서 설명한 바와 같은 형태로 무선 신호에서 직류 전류(RF-DC)를 추출하여 전력을 얻을 수 있는 구조이다.

또한 각각의 TV 주파수를 수신하기 위한 안테나는 변형된 협대역 고이득 전용 야기 안테나를 사용할 수 있으며, 각각의 FM 주파수를 수신하기 위한 안테나는 변형된 협대역 고이득 전용 야기 안테나를 사용할 수 있다. 이와 같은 안테나들을 이용하여 무선(RF) 신호에서 전력을 수집할 수 있다. 또한 각각의 안테나를 수직으로 적층하여 크기를 소형할 수 있다.

한편, 도 4a 및 도 4b의 구조를 통해 일반적인 TV 수신을 위한 광대역 고이득용 안테나로 사용할 수도 있다. 즉, 기본적으로 TV 신호를 수신할 수 있도록 제작되었기 때문에 도 4a 및 도 4b의 구성을 이용하면, TV 신호를 수신하기 위한 광대역 고이득용 안테나로 사용하기에도 용이하며, 그 크기를 현격히 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한 이와 같이 TV 안테나로 사용하는 경우 일반적으로 TV 안테나가 광대역이 될수록 안테나 이득이 저하되는 문제도 함께 해결할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 실내외 TV의 광대역 고이득용 안테나와 연결을 위한 구성도이다.

도 5에서 참조부호 500은 TV와 연결하기 위한 단자이다. 또한 참조부호 510, 520 및 530은 각각 도 4b에 도시한 1번 안테나, 2번 안테나 및 n번째 안테나와 연결하기 위한 단자이다. 즉, 각 안테나들과 연결되는 단자들은 각각 특정 TV 신호를 수신하기 위해 도 4a와 같은 형식으로 구성된 도 4b에 도시한 안테나와 연결하기 위한 구성들이다. 또한 참조부호 540은 각 안테나들을 연결하기 위한 환형의 코어이다. 이러한 환형 코어는 적은 길이의 코일을 사용하여 인덕턴스(L) 값을 높일 수 있다. 이와 같이 환형 코어를 이용함으로써 전자파 수집을 용이하게 한다.

따라서 적층형 안테나 구조를 이용하여 협대역 고이득 안테나가 다수 존재하는 형태가 되므로, 결과적으로 광대역 고이득 안테나가 된다. 따라서 기존 TV 안테나에서 나타나는 광대역이 될수록 안테나 이득이 떨어지는 문제점 해결할 수 있다. 또한 앞에서 살핀 바와 같이 야기 안테나에서 사용하는 BALUN을 이용해 다수의 적층 안테나가 TV와 연결되도록 회로 구성할 수 있다.

본 발명의 무선 전력 수집 장치는 방송망에서의 각 채널의 미소 전력을 이용하여 무선 센서를 구동할 수 있는 전력을 수집할 수 있으며, 다수의 적층형 안테나를 이용하여 효율을 증가시킬 수 있고, 망에 유연하게 적용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 공진회로를 이용하여 상용 전원으로부터 무선 전력을 획득하기 위한 시스템의 일 예시도이다.

도 6의 구성 요소들을 먼저 살펴보기로 하자. 도 6의 구성은 무선 전력 수집부(610)와 정류부(620) 및 충전부(630)를 포함한다. 도 6에 도시한 충전부(630)는 앞서 설명한 전력 저장부(330)가 될 수도 있고, 렉테나부(310)에 포함되는 구성일 수도 있다. 이하에서는 이해의 편의를 돕기 위해 렉테나부(310)에 포함되는 구성이라 가정하여 설명하기로 한다.

전력 수집부(610)는 도 1 및 도 3에 도시한 렉테나부(110, 310)에서 각각의 안테나에 해당한다고 볼 수 있는 부분이다. 전력 수집부(610)는 다수의 전력 수집용 환형 코어를 통해 상용 전원으로부터 방사되는 교류 전력을 유기하고, 코어(611)에 감긴 코일(612)을 통해 전류가 흐르도록 하는 구성을 갖는다. 이와 같이 전류가 유기되어 흐르는 전류는 정류부(620)에서 정류되어 충전부(630)에 충전되었다가 출력단으로 방전된다.

코어(611)는 교류 자계에서 에너지를 최대한 흡수할 수 있는 물질로 구성하는 것이 바람직하다. 우리나라의 경우 60Hz의 교류 전원이 상용 전원으로 사용되고 있다. 따라서 우리나라에 적용하고자 하는 경우 교류자계의 에너지를 최대한 많이 흡수할 수 있도록 비투자율이 높은 페라이트 혹은 희토류 계열의 코어를 사용할 수 있다.

또한 코어에 감는 코일의 회수는 인덕턴스를 결정하므로, 인덕턴스를 결정하기 위해 하기 <수학식 2>를 고려하여 결정되어야 한다.

위 <수학식 2>에서 a는 환형 코어의 두께를 의미하고, r₁과 r₂는 코어의 중심에서 내경까지의 거리 및 외경까지의 거리를 의미하며, N은 코일의 감은 권수이고, μ는 투자율을 의미한다.

따라서 위와 같이 구성된 회로에서 L 값은 코일의 감은 권수 N로 결정됨을 알 수 있다.

또한 L 값의 결정은 공진 회로의 공진 주파수를 결정하는데 함께 이용된다. 즉, 우리나라 상용 전원의 경우 앞에서 살핀 바와 같이 60Hz를 가지므로, 공진 주파수는 60Hz가 되어야 한다. 따라서 공진 주파수 결정을 위한 인자들은 하기 <수학식 3>에서 알 수 있다.

즉, 위 <수학식 3>에서 알 수 있는 바와 같이 공진 주파수는 L 값과 C 값에 따라 결정된다. 따라서 실제로 코어(611)에 감는 코일(612)의 권수(N)와 충전부(630)의 캐패시터 값에 따라 결정된다고 볼 수 있다.

또한 충전부(630)는 코일(612)과 병렬로 연결되며, 흡수한 에너지를 최대한 저장할 수 있도록 하기 위해 용량이 큰 울트라 수퍼 캐패시터를 사용할 수 있다.

이와 같이 구성할 때 공진 회로의 선택도(Q)를 크게 하여야만 미약한 60Hz의 주파수에서도 최대한 많은 에너지를 얻을 수 있다. 따라서 공진회로에서 선택도(Q)를 크게 하기 위하여 코일의 저항성분을 상쇄시킬 수 있는 부성저항 특성을 가진 터널 다이오드(621)들을 이용하여 정류부(620)를 구성하는 것이 바람직하다.

또한 터널 다이오드(621) 이외에 정류부(620)에서는 충전부(630)에 축전된 전력이 전력을 수집하는 무선 전력 수집부(610)로 역류를 방지하기 위해 터널 다이오드와 직렬로 다이오드를 연결하여 사용하는 것이 바람직하다.

이후 연결되는 구성은 도 1 또는 도 3에서 설명한 바와 같이 미소 전력 합성부들이 연결될 수 있다. 따라서 어떠한 부하에 연결하더라도 공중으로 방사되어 소모되는 전력을 수집하여 사용할 수 있는 이점이 있다.

110, 310 : 렉테나부
120, 320 : 미소 전력 합성부
130, 330 : 전력 저장부
140, 340 : 지능형 전력 제어 공급부
150 : 센서부
350 : 부하(Load)부
401, 402, 403 : 마이크로 스트립 안테나
410, 420, 430 : 마이크로 스트립 안테나가 프린트된 기판
500 : TV 연결 단자
510, 520, 530 : 안테나 연결 단자
540, 611 : 코어
610 : 무선 전력 수집부
612 : 코일
620 : 정류부
621 : 터널 다이오드
630 : 전력 저장부

Claims

광대역 방송 신호를 이용한 무선 전력 수집 장치에 있어서,
복수의 채널들을 통해 전송되는 무선 신호들을 수신하여 각각의 무선 신호들에서 각각 직류 전력을 획득하는 렉테나부;
상기 렉테나부에서 획득된 직류 전력을 결합하여 미리 결정된 전력 레벨로 변환하는 미소 전력 합성부; 및
상기 미소 전력 합성부에서 변환된 직류 전력을 저장하는 전력 저장부;를 포함하며;
상기 렉테나부는, 상기 채널들에서 해당하는 채널로 전송되는 무선 신호들을 각각 수신하는 복수의 안테나들을 포함하고;
상기 안테나들은, 마이크로 스트립 선로들이 기판에 프린트된 발룬(Balun) 형식으로 구현되며;
상기 각각의 안테나들에 대응하는 각각의 마이크로 스트립 선로들은, 상기 해당하는 채널로 전송되는 무선 신호의 파장에 대해 1/2의 대역 특성 값을 가지며;
상기 각각의 안테나들은, TV 방송 신호를 수신하기 위한 안테나, FM 라디오 신호를 수신하기 위한 안테나, 또는 AM 라디오 신호를 수신하기 위한 안테나인 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 장치.
제1항에 있어서,
부하의 전력 소모 패턴을 분석하여 상기 전력 저장부에 저장된 직류 전력을 상기 부하로 공급하거나 차단하는 지능형 전력제어 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 장치.
제1항에 있어서,
상기 전력 저장부는, 전기 이중 층 캐패시터(Electric Double Layer Capacitor: EDLC) 또는 리튬-이온 배터리로 구현되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 장치.
제1항에 있어서, 상기 렉테나부는,
상기 각각의 안테나를 통해 수신된 무선 신호를 정류하는 정류 다이오드;
상기 정류 다이오드로부터 인가되는 전류를 충전하는 캐패시터; 및
임피던스 매칭을 위해 인덕터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 장치.
제4항에 있어서, 상기 렉테나부는,
상기 각각의 안테나들에 대응하여 연결되고, 미리 결정된 선폭 및 두께를 가지며, 상기 각각의 안테나들에서 수신한 무선 신호들을 교류 전력으로 유기하는 환형 코어들; 및
상기 각각의 환형 코어들에 미리 결정된 횟수만큼 감긴 코일들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 장치.
제1항에 있어서,
상기 렉테나부는, 상기 각각의 안테나들에 대응하는 각각의 마이크로 스트립 선로들이 프린트된 복수의 기판들이 적층되어 구현되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 각각의 안테나들은, 상기 TV 방송 신호를 수신하기 위한 적어도 하나 이상의 협대역 고이득 전용 야기 안테나를 포함하거나, 상기 FM 라디오 신호를 수신하기 위한 적어도 하나 이상의 협대역 고이득 전용 야기 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 장치.
광대역 방송 신호를 이용한 무선 전력 수집 장치에 있어서,
상용 전원에서 방사되는 무선 신호를 수집하여 직류 전력을 획득하는 무선 전력 수집부;
상기 무선 전력 수집부에서 획득된 직류 전력을 결합하여 미리 결정된 전력 레벨로 변환하는 미소 전력 합성부; 및
상기 미소 전력 합성부에서 변환된 직류 전력을 저장하는 전력 저장부;를 포함하며;
상기 무선 전력 수집부는, 미리 결정된 선폭 및 두께를 가지며, 상기 상용 전원에서 방사되는 무선 신호를 교류 전력으로 유기하는 환형 코어들; 및 상기 각각의 환형 코어들에 미리 결정된 횟수만큼 감긴 코일들;을 포함하며;
상기 환형 코어들의 선폭 및 두께와, 상기 코일들의 감긴 횟수는, 공진 주파수가 상기 무선 신호의 주파수가 되도록 결정되며;
상기 환형 코어들은, 복수의 채널들을 통해 전송되는 무선 신호들 중 해당하는 채널로 전송되는 무선 신호들을 각각 수신하는 복수의 안테나들에서 해당하는 각각의 안테나들에 대응하여 연결되며;
상기 각각의 안테나들은, TV 방송 신호를 수신하기 위한 안테나, FM 라디오 신호를 수신하기 위한 안테나, 또는 AM 라디오 신호를 수신하기 위한 안테나인 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 장치.
제9항에 있어서,
상기 무선 전력 수집부는, 상기 환형 코어들에서 유기된 교류 전력을 정류하는 정류부; 및 상기 정류부에서 정류된 교류 전력을 저장하는 충전부;를 포함하며;
상기 충전부의 캐패시터 값은, 상기 공진 주파수가 상기 무선 신호의 주파수가 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 장치.
제10항에 있어서, 상기 정류부는,
상기 코일들의 저항성분을 상쇄시킬 수 있는 부성저항 특성을 가진 터널 다이오드; 및
상기 충전부에 축전된 전력이 상기 무선 전력 수집부로의 역류를 방지하기 위해, 상기 터널 다이오드와 직렬로 연결된 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 장치.
광대역 방송 신호를 이용한 무선으로 전력을 수집하기 위한 방법에 있어서,
복수의 채널들을 통해 전송되는 무선 신호들을, 렉테나를 통해 수신하여 각각의 무선 신호들에서 각각 직류 전력을 획득하는 단계;
상기 렉테나를 통해 획득된 직류 전력을 결합하여 미리 결정된 전력 레벨로 변환하는 단계; 및
상기 변환된 직류 전력을 저장하는 단계;를 포함하며;
상기 렉테나는, 상기 채널들에서 해당하는 채널로 전송되는 무선 신호들을 각각 수신하는 복수의 안테나들을 포함하고;
상기 안테나들은, 마이크로 스트립 선로들이 기판에 프린트된 발룬(Balun) 형식으로 구현되며;
상기 각각의 안테나들에 대응하는 각각의 마이크로 스트립 선로들은, 상기 해당하는 채널로 전송되는 무선 신호의 파장에 대해 1/2의 대역 특성 값을 가지며;
상기 각각의 안테나들은, TV 방송 신호를 수신하기 위한 안테나, FM 라디오 신호를 수신하기 위한 안테나, 또는 AM 라디오 신호를 수신하기 위한 안테나인 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 방법.
제12항에 있어서,
부하의 전력 소모 패턴을 분석하여 상기 저장된 직류 전력을 상기 부하로 공급하거나 차단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 방법.
제12항에 있어서,
상기 직류 전력을 획득하는 단계는, 상기 TV 방송 신호를 수신하거나, 상기 FM 라디오 신호를 수신하거나, 또는 상기 AM 라디오 신호를 수신하여 상기 직류 전력을 획득하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 방법.
제14항에 있어서,
상기 직류 전력을 획득하는 단계는, 상기 TV 방송 신호를 협대역 고이득 전용 야기 안테나를 통해 수신하거나 또는 상기 FM 라디오 신호를 상기 협대역 고이득 전용 야기 안테나를 통해 수신하여, 상기 직류 전력을 획득하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 방법.
광대역 방송 신호를 이용한 무선 전력 수집 방법에 있어서,
상용 전원에서 방사되는 무선 신호를, 환형 코어들 및 코일들을 통해 수신하여 직류 전력을 획득하는 단계;
상기 환형 코어들 및 상기 코일들을 통해 획득된 직류 전력을 결합하여 미리 결정된 전력 레벨로 변환하는 단계; 및
상기 변환된 직류 전력을 저장하는 단계;를 포함하며;
상기 환형 코어들은, 복수의 채널들을 통해 전송되는 무선 신호들 중 해당하는 채널로 전송되는 무선 신호들을 각각 수신하는 복수의 안테나들에서 해당하는 각각의 안테나들에 대응하여 연결되며; 미리 결정된 선폭 및 두께를 가지고, 상기 상용 전원에서 방사되는 무선 신호를 수신하여 교류 전력으로 유기하며;
상기 코일들은, 상기 각각의 환형 코어들에 미리 결정된 횟수만큼 감기며;
상기 환형 코어들의 선폭 및 두께와, 상기 코일들의 감긴 횟수는, 공진 주파수가 상기 무선 신호의 주파수가 되도록 결정되며;
상기 각각의 안테나들은, TV 방송 신호를 수신하기 위한 안테나, FM 라디오 신호를 수신하기 위한 안테나, 또는 AM 라디오 신호를 수신하기 위한 안테나인 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 방법.
제16항에 있어서,
부하의 전력 소모 패턴을 분석하여 상기 저장된 직류 전력을 상기 부하로 공급하거나 차단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 방법.
제5항에 있어서,
상기 환형 코어들의 선폭 및 두께와, 상기 코일들의 감긴 횟수, 및 상기 캐패시터의 값은, 공진 주파수가 상기 각각의 안테나들에서 수신하는 무선 신호의 주파수가 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 장치.
제9항 또는 제18항에 있어서,
상기 환형 코어들은, 페라이트 혹은 희토류 계열로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 장치.
제10항에 있어서,
상기 환형 코어들의 선폭 및 두께와, 상기 코일들의 감긴 횟수, 및 상기 캐패시터 값은, 공진 주파수가 상기 각각의 안테나들에서 수신하는 무선 신호의 주파수가 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 장치.
제12항에 있어서,
상기 렉테나는, 상기 각각의 안테나들에 대응하여 연결되고, 미리 결정된 선폭 및 두께를 가지며, 상기 각각의 안테나들에서 수신한 무선 신호들을 교류 전력으로 유기하는 환형 코어들; 및 상기 각각의 환형 코어들에 미리 결정된 횟수만큼 감긴 코일들;을 포함하며;
상기 환형 코어들의 선폭 및 두께와, 상기 코일들의 감긴 횟수는, 공진 주파수가 상기 각각의 안테나들에서 수신하는 무선 신호의 주파수가 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 방법.
제16항에 있어서,
상기 환형 코어들의 선폭 및 두께와, 상기 코일들의 감긴 횟수는, 공진 주파수가 상기 각각의 안테나들에서 수신하는 무선 신호의 주파수가 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 방법.
제16항 또는 제21항에 있어서,
상기 환형 코어들은, 페라이트 혹은 희토류 계열로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수집 방법.