KR102265795B1 - Control apparatus of transmit antenna for improving wirless-power transfer efficiency and control method thereof - Google Patents

Control apparatus of transmit antenna for improving wirless-power transfer efficiency and control method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102265795B1
KR102265795B1 KR1020190101774A KR20190101774A KR102265795B1 KR 102265795 B1 KR102265795 B1 KR 102265795B1 KR 1020190101774 A KR1020190101774 A KR 1020190101774A KR 20190101774 A KR20190101774 A KR 20190101774A KR 102265795 B1 KR102265795 B1 KR 102265795B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
value
feeding
radiating elements
distance value
distance
Prior art date
Application number
KR1020190101774A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210022362A (en
Inventor
이범선
김용욱
안민영
김건영
부승현
이형욱
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경희대학교 산학협력단 filed Critical 경희대학교 산학협력단
Priority to KR1020190101774A priority Critical patent/KR102265795B1/en
Publication of KR20210022362A publication Critical patent/KR20210022362A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102265795B1 publication Critical patent/KR102265795B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves

Abstract

본 발명은 무선전력 전송 효율의 향상을 위한 송신 안테나 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 송신 안테나 제어장치는 배열 안테나의 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값을 산출하는 거리 산출부와, 산출된 거리 값에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 크기 값을 결정하고, 결정된 급전 크기 값으로 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 제어하는 급전 크기 제어부 및 기설정된 기준 거리 값과 산출된 거리 값 사이의 거리차에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하고, 결정된 급전 위상 값으로 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어하는 급전 위상 제어부를 포함한다.The present invention relates to a transmission antenna control apparatus and a control method for improving wireless power transmission efficiency, and the transmission antenna control apparatus includes a distance calculator for calculating a distance value between each of a plurality of radiating elements of an array antenna and a reception antenna; , Based on the calculated distance value to determine the feeding size value of each of the plurality of radiating elements, and a feeding size control unit for controlling the feeding size of each of the plurality of radiating elements with the determined feeding size value, and a preset reference distance value and the calculated distance and a feeding phase controller for determining a feeding phase value of each of the plurality of radiating elements based on the distance difference between the values, and controlling the feeding phase of each of the plurality of radiating elements with the determined feeding phase value.

Description

무선전력 전송 효율의 향상을 위한 송신 안테나 제어장치 및 그 제어방법{CONTROL APPARATUS OF TRANSMIT ANTENNA FOR IMPROVING WIRLESS-POWER TRANSFER EFFICIENCY AND CONTROL METHOD THEREOF}Transmitting antenna control device and method for improving wireless power transmission efficiency {CONTROL APPARATUS OF TRANSMIT ANTENNA FOR IMPROVING WIRLESS-POWER TRANSFER EFFICIENCY AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 송신 안테나 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 급전 크기 및 급전 위상의 최적화를 통해 무선전력 전송 효율을 향상시키는 기술적 사상에 관한 것이다.The present invention relates to a transmitting antenna control apparatus and a control method thereof, and more particularly, to a technical idea of improving wireless power transmission efficiency through optimization of a power feeding size and a power feeding phase.

무선 전력 전송기술(wireless-power transmission)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 이후에는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도 되었다.Wireless-power transmission is a technology that wirelessly transmits electrical energy from a transmitter to a receiver using the principle of induction of a magnetic field. In the 1800s, electric motors or transformers using the principle of electromagnetic induction began to be used. After that, a method of transmitting electric energy by emitting electromagnetic waves such as radio waves or lasers was also tried.

무선 전력 전송 기술은 전기 에너지를 전달하는 원리에 따라 자기 유도 방식, 자기 공진 방식 및 전자기파 방식으로 구분할 수 있다.The wireless power transmission technology can be divided into a magnetic induction method, a magnetic resonance method, and an electromagnetic wave method according to the principle of transmitting electrical energy.

구체적으로, 자기 유도 방식은 송신부 코일과 수신부 코일 사이에서 전기가 유도되는 현상을 이용하여 전기 에너지를 전달하는 방식의 기술이고, 자기 공진 방식은 송신부 코일에서 공진주파수로 진동하는 자기장을 생성하여 동일한 공진주파수로 설계된 수신부 코일에 에너지가 집중적으로 전달되는 방식의 기술이다.Specifically, the magnetic induction method is a technology of transferring electrical energy by using a phenomenon in which electricity is induced between the transmitter coil and the receiver coil, and the magnetic resonance method generates a magnetic field that vibrates at a resonant frequency in the transmitter coil to generate the same resonance. It is a technology in which energy is intensively delivered to the coil of the receiver designed with frequency.

또한, 전자기파 또는 마이크로파 방식은 송신부에서 발생된 전자기파를 수신부에서 단일 또는 복수의 안테나를 이용하여 전자기파를 수신하여 전기 에너지로 변환하는 방식의 기술이다. In addition, the electromagnetic wave or microwave method is a technique of converting electromagnetic waves generated by the transmitter into electrical energy by receiving the electromagnetic waves using a single or a plurality of antennas in the receiver.

한편, 기존 안테나를 사용하는 무선 전력 전송 기술은 매우 낮은 전송 효율로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있으며, 낮은 효율을 상쇄하기 위해 대규모의 전력을 송신하게 되면 전자파 인체흡수율(SAR) 기준(대한민국1.6W/kg)을 초과할 뿐만 아니라 높은 인체 유해성을 야기할 수 있다는 문제가 있다.On the other hand, the wireless power transmission technology using the existing antenna is having difficulties in commercialization due to the very low transmission efficiency, and when a large-scale power is transmitted to offset the low efficiency, the electromagnetic wave absorption rate (SAR) standard (Korea 1.6W/ kg), and there is a problem that it may cause high human harm.

한국등록특허 제10-0894909호 "재구성 하이브리드 안테나 장치"Korean Patent Registration No. 10-0894909 "Reconfiguration Hybrid Antenna Device"

본 발명은 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값을 이용하여 방사소자의 급전 크기 및 급전 위상을 최적화할 수 있는 송신 안테나 제어장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide an apparatus for controlling a transmitting antenna and a method for controlling the same, capable of optimizing a feeding size and a feeding phase of a radiating element using a distance value between a radiating element and a receiving antenna.

또한, 본 발명은 급전 크기 및 급전 위상의 최적화를 통해 무선전력의 전송 효율을 극대화할 수 있는 송신 안테나 제어장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a transmission antenna control apparatus capable of maximizing the transmission efficiency of wireless power through optimization of a power feeding size and a power feeding phase, and a control method thereof.

일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치는 배열 안테나의 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값을 산출하는 거리 산출부와, 산출된 거리 값에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 크기 값을 결정하고, 결정된 급전 크기 값으로 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 제어하는 급전 크기 제어부 및 기설정된 기준 거리 값과 산출된 거리 값 사이의 거리차에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하고, 결정된 급전 위상 값으로 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어하는 급전 위상 제어부를 포함할 수 있다. Transmitting antenna control apparatus according to an embodiment includes a distance calculator for calculating a distance value between each of a plurality of radiating elements of an array antenna and a receiving antenna, and based on the calculated distance value, the value of the feeding size of each of the plurality of radiating elements Determined, based on the distance difference between the distance between the distance value and the calculated distance value and the predetermined reference distance value and the feed size control unit for controlling the feed size of each of the plurality of radiating elements with the determined feed size value, the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements It may include a power feeding phase control unit for controlling the feeding phase of each of the plurality of radiating elements with the determined feeding phase value.

일측에 따르면, 거리 산출부는 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 신호 송수신 시간차를 이용하여 거리 값을 산출할 수 있다. According to one side, the distance calculator may calculate a distance value using a signal transmission/reception time difference between each of the plurality of radiating elements and the reception antenna.

일측에 따르면, 거리 산출부는 복수의 방사소자 각각에 대응되는 인버터의 전류 측정 값을 이용하여 거리 값을 산출할 수 있다. According to one side, the distance calculator may calculate the distance value by using the current measurement value of the inverter corresponding to each of the plurality of radiating elements.

일측에 따르면, 급전 위상 제어부는 산출된 거리 값 중에서 어느 하나의 거리 값을 기준 거리 값으로 설정하고, 설정된 기준 거리 값과 산출된 거리 값의 거리차에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정할 수 있다. According to one side, the feeding phase control unit sets any one distance value among the calculated distance values as the reference distance value, and based on the distance difference between the set reference distance value and the calculated distance value, the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements can be decided

일측에 따르면, 급전 위상 제어부는 하기 수학식5를 이용하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정할 수 있다.According to one side, the feeding phase control unit may determine the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements using Equation 5 below.

[수학식5][Equation 5]

Figure 112019085433254-pat00001
Figure 112019085433254-pat00001

여기서,

Figure 112019085433254-pat00002
는 n번째(여기서, n은 양의 정수) 방사소자의 급전 위상 값이고,
Figure 112019085433254-pat00003
는 기준 거리 값이며,
Figure 112019085433254-pat00004
는 n번째 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값이고,
Figure 112019085433254-pat00005
는 배열 안테나에서 출력되는 무선전력 신호의 출력 파장일 수 있다. here,
Figure 112019085433254-pat00002
is the feeding phase value of the nth (here, n is a positive integer) radiating element,
Figure 112019085433254-pat00003
is the reference distance value,
Figure 112019085433254-pat00004
is the distance value between the nth radiating element and the receiving antenna,
Figure 112019085433254-pat00005
may be the output wavelength of the wireless power signal output from the array antenna.

일측에 따르면, 급전 크기 제어부는 하기 수학식4를 이용하여 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 결정할 수 있다. According to one side, the feeding size control unit may determine the feeding size of each of the plurality of radiating elements by using the following Equation (4).

[수학식4] [Equation 4]

Figure 112019085433254-pat00006
Figure 112019085433254-pat00006

여기서,

Figure 112019085433254-pat00007
은 n번째 방사소자의 급전 크기이고,
Figure 112019085433254-pat00008
는 n번째 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값일 수 있다.here,
Figure 112019085433254-pat00007
is the feeding size of the n-th radiating element,
Figure 112019085433254-pat00008
may be a distance value between the n-th radiating element and the receiving antenna.

일측에 따르면, 산출된 거리 값은 배열 안테나 길이의 자승 값을 배열 안테나에서 출력되는 무선전력 신호의 출력 파장 값으로 나눈 결과 값보다 작은 값으로 산출될 수 있다. According to one side, the calculated distance value may be calculated as a value smaller than a result of dividing the square of the length of the array antenna by the output wavelength value of the wireless power signal output from the array antenna.

일실시예에 따른 송신 안테나의 제어방법은 거리 산출부에서, 배열 안테나의 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값을 산출하는 단계와, 급전 크기 제어부에서, 산출된 거리 값에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 크기 값을 결정하고, 결정된 급전 크기 값으로 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 제어하는 단계 및 급전 위상 제어부에서, 기설정된 기준 거리 값과 산출된 거리 값 사이의 거리차에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하고, 결정된 급전 위상 값으로 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. A method of controlling a transmit antenna according to an embodiment includes calculating, in a distance calculating unit, a distance value between each of a plurality of radiating elements of an array antenna and a receiving antenna; In the step of determining the feeding size value of each of the radiating elements, and controlling the feeding size of each of the plurality of radiating elements with the determined feeding size value, and in the feeding phase control unit, the distance between the preset reference distance value and the calculated distance value Determining the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements based on, and may include the step of controlling the feeding phase of each of the plurality of radiating elements with the determined feeding phase value.

일측에 따르면, 거리 값을 산출하는 단계는 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 신호 송수신 시간차를 이용하여 거리 값을 산출할 수 있다. According to one side, calculating the distance value may include calculating the distance value using a signal transmission/reception time difference between each of the plurality of radiating elements and the receiving antenna.

일측에 따르면, 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어하는 단계는 산출된 거리 값 중에서 어느 하나의 거리 값을 기준 거리 값으로 설정하고, 설정된 기준 거리 값과 산출된 거리 값의 거리차에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정할 수 있다. According to one side, the step of controlling the feeding phase of each of the plurality of radiating elements is to set any one distance value among the calculated distance values as a reference distance value, and based on the distance difference between the set reference distance value and the calculated distance value It is possible to determine the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements.

일측에 따르면, 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어하는 단계는 하기 수학식5를 이용하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정할 수 있다. According to one side, the step of controlling the feeding phase of each of the plurality of radiating elements may determine the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements by using Equation 5 below.

[수학식5][Equation 5]

Figure 112019085433254-pat00009
Figure 112019085433254-pat00009

여기서,

Figure 112019085433254-pat00010
는 n번째(여기서, n은 양의 정수) 방사소자의 급전 위상 값이고,
Figure 112019085433254-pat00011
는 기준 거리 값이며,
Figure 112019085433254-pat00012
는 n번째 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값이고,
Figure 112019085433254-pat00013
는 배열 안테나에서 출력되는 무선전력 신호의 출력 파장일 수 있다. here,
Figure 112019085433254-pat00010
is the feeding phase value of the nth (here, n is a positive integer) radiating element,
Figure 112019085433254-pat00011
is the reference distance value,
Figure 112019085433254-pat00012
is the distance value between the nth radiating element and the receiving antenna,
Figure 112019085433254-pat00013
may be the output wavelength of the wireless power signal output from the array antenna.

일측에 따르면, 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 제어하는 단계는 하기 수학식4를 이용하여 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 결정할 수 있다. According to one side, the step of controlling the feeding size of each of the plurality of radiating elements may determine the feeding size of each of the plurality of radiating elements using Equation 4 below.

[수학식4] [Equation 4]

Figure 112019085433254-pat00014
Figure 112019085433254-pat00014

여기서,

Figure 112019085433254-pat00015
은 n번째 방사소자의 급전 크기이고,
Figure 112019085433254-pat00016
는 n번째 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값일 수 있다.here,
Figure 112019085433254-pat00015
is the feeding size of the n-th radiating element,
Figure 112019085433254-pat00016
may be a distance value between the n-th radiating element and the receiving antenna.

일실시예에 따르면, 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값을 이용하여 방사소자의 급전 크기 및 급전 위상을 최적화할 수 있다. According to an embodiment, the size of the feeding and the feeding phase of the radiating element may be optimized by using the distance value between the radiating element and the receiving antenna.

일실시예에 따르면, 급전 크기 및 급전 위상의 최적화를 통해 무선전력의 전송 효율을 극대화할 수 있다.According to an embodiment, it is possible to maximize the transmission efficiency of wireless power by optimizing the power feeding size and the power feeding phase.

도 1은 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치의 동작예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치를 이용하여 급전 위상을 최적화하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 송신 안테나 장치가 적용되는 전력 전송 필드 영역에 관한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 송신 안테나를 다이폴 안테나로 구현하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치를 이용한 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 송신 안테나를 패치 안테나로 구현하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치에서 송신 안테나의 종류에 따른 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 송신 안테나의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an apparatus for controlling a transmit antenna according to an embodiment.
2 is a diagram for explaining an example of operation of the apparatus for controlling a transmit antenna according to an embodiment.
3 is a diagram for explaining an example of optimizing a feed phase using a transmission antenna control apparatus according to an embodiment.
4 is a diagram for explaining an example of a power transmission field region to which a transmission antenna device according to an embodiment is applied.
5 is a diagram for explaining an example of implementing a transmission antenna as a dipole antenna according to an embodiment.
6 is a view for explaining a simulation result using a transmission antenna control apparatus according to an embodiment.
7 is a diagram for explaining an example of implementing a transmit antenna as a patch antenna according to an embodiment.
8 is a diagram for explaining a simulation result according to a type of a transmission antenna in the apparatus for controlling a transmission antenna according to an embodiment.
9 is a diagram for explaining a method of controlling a transmit antenna according to an embodiment.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed herein are only exemplified for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiment according to the concept of the present invention These may be embodied in various forms and are not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention may have various changes and may have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, and includes changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one element from another element, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, a first element may be named as a second element, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle. Expressions describing the relationship between elements, for example, “between” and “between” or “directly adjacent to”, etc. should be interpreted similarly.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is used only to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, and includes one or more other features or numbers, It should be understood that the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these examples. Like reference numerals in each figure indicate like elements.

도 1은 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining an apparatus for controlling a transmit antenna according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치(100)는 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값을 이용하여 방사소자의 급전 크기 및 급전 위상을 최적화할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the apparatus 100 for controlling a transmission antenna according to an embodiment may optimize the size and phase of the feeding of the radiating element by using the distance value between the radiating element and the receiving antenna.

또한, 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치(100)는 급전 크기 및 급전 위상의 최적화를 통해 무선전력의 전송 효율을 극대화할 수 있다.In addition, the transmission antenna control apparatus 100 according to an embodiment may maximize the transmission efficiency of wireless power through the optimization of the power feeding size and the feeding phase.

이를 위해, 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치(100)는 거리 산출부(110), 급전 크기 제어부(120) 및 급전 위상 제어부(130)를 포함할 수 있다. To this end, the apparatus 100 for controlling a transmit antenna according to an embodiment may include a distance calculator 110 , a feed magnitude controller 120 , and a feed phase controller 130 .

이하에서 설명하는 급전 크기는 송신 안테나에서 수신 안테나로 전달되는 무선 전력 신호를 의미할 수 있다. The power supply size described below may mean a wireless power signal transmitted from a transmitting antenna to a receiving antenna.

구체적으로, 일실시예에 따른 거리 산출부(110)는 배열 안테나의 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값을 산출할 수 있다. Specifically, the distance calculator 110 according to an embodiment may calculate a distance value between each of the plurality of radiating elements of the array antenna and the receiving antenna.

다시 말해, 무선 전력 신호를 수신 안테나로 전달하는 송신 안테나는 복수의 방사소자로 구성되는 배열 안테나일 수 있다. In other words, the transmitting antenna for transmitting the wireless power signal to the receiving antenna may be an array antenna composed of a plurality of radiating elements.

일측에 따르면, 거리 산출부(110)는 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 신호 송수신 시간차를 이용하여 거리 값을 산출할 수 있다. According to one side, the distance calculator 110 may calculate a distance value by using a signal transmission/reception time difference between each of the plurality of radiating elements and the receiving antenna.

또한, 거리 산출부(110)는 복수의 방사소자 각각에 대응되는 인버터의 전류 측정 값을 이용하여 거리 값을 산출할 수도 있다.In addition, the distance calculator 110 may calculate the distance value using the current measurement value of the inverter corresponding to each of the plurality of radiating elements.

보다 구체적으로, 거리 산출부(110)는 인버터 전류에 대응되는 거리 데이터를 저장하는 별도의 저장 수단을 구비할 수 있고, 복수의 방사소자 각각에 대응되는 인버터 소자의 전류 값을 모니터링할 수 있다. More specifically, the distance calculator 110 may include a separate storage means for storing distance data corresponding to the inverter current, and may monitor the current value of the inverter element corresponding to each of the plurality of radiating elements.

즉, 거리 산출부(110)는 모니터링된 인버터 전류 값과 저장 수단에 저장된 거리 데이터의 비교를 통해, 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값을 산출할 수 있다. That is, the distance calculator 110 may calculate a distance value between each of the plurality of radiating elements and the receiving antenna by comparing the monitored inverter current value with the distance data stored in the storage means.

일실시예에 따른 급전 크기 제어부(120)는 산출된 거리 값에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 크기 값을 결정하고, 결정된 급전 크기 값으로 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 제어할 수 있다. The feeding size control unit 120 according to an embodiment may determine the feeding size value of each of the plurality of radiating elements based on the calculated distance value, and control the feeding size of each of the plurality of radiating elements with the determined feeding size value. .

보다 구체적으로, 안테나를 이용한 전력전송 효율은 하기 수학식1을 통해 도출될 수 있다. More specifically, the power transmission efficiency using the antenna can be derived through Equation 1 below.

[수학식1][Equation 1]

Figure 112019085433254-pat00017
Figure 112019085433254-pat00017

여기서,

Figure 112019085433254-pat00018
는 송신 안테나(배열 안테나)의 이득이고,
Figure 112019085433254-pat00019
은 수신 안테나의 이득이며,
Figure 112019085433254-pat00020
는 배열 안테나의 복수의 방사소자 각각에 급전되는 전력 값이고,
Figure 112019085433254-pat00021
는 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값일 수 있다. here,
Figure 112019085433254-pat00018
is the gain of the transmit antenna (array antenna),
Figure 112019085433254-pat00019
is the gain of the receiving antenna,
Figure 112019085433254-pat00020
is a power value supplied to each of the plurality of radiating elements of the array antenna,
Figure 112019085433254-pat00021
may be a distance value between each of the plurality of radiating elements and the receiving antenna.

또한,

Figure 112019085433254-pat00022
는 배열 안테나에서 출력되는 무선전력 신호의 출력 파장이고, N은 배열 안테나에 구비되는 방사소자의 개수일 수 있다.Also,
Figure 112019085433254-pat00022
is the output wavelength of the wireless power signal output from the array antenna, N may be the number of radiating elements provided in the array antenna.

상술한 수학식1에서, N이 2이고

Figure 112019085433254-pat00023
라고 가정할 때, 전력전송 효율은 하기 수학식2를 통해 도출될 수 있다.In Equation 1 described above, N is 2
Figure 112019085433254-pat00023
, power transmission efficiency can be derived through Equation 2 below.

[수학식2][Equation 2]

Figure 112019085433254-pat00024
Figure 112019085433254-pat00024

상술한 수학식2에서 전력전송 효율이 최대가 되는

Figure 112019085433254-pat00025
인 값이
Figure 112019085433254-pat00026
이므로, 복수의 방사소자 각각의 급전 전력비는 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리의 자승에 반비례할 때 최대 효율로 결정될 수 있다. In Equation 2, the power transmission efficiency is maximized.
Figure 112019085433254-pat00025
is the value
Figure 112019085433254-pat00026
Therefore, the feeding power ratio of each of the plurality of radiating elements can be determined as the maximum efficiency when inversely proportional to the square of the distance between each of the plurality of radiating elements and the receiving antenna.

또한, 상술한 수학식1에서, N이 3이고

Figure 112019085433254-pat00027
,
Figure 112019085433254-pat00028
라고 가정할 때, 전력전송 효율은 하기 수학식3을 통해 도출될 수 있다.In addition, in Equation 1 described above, N is 3
Figure 112019085433254-pat00027
,
Figure 112019085433254-pat00028
, power transmission efficiency can be derived through Equation 3 below.

[수학식3][Equation 3]

Figure 112019085433254-pat00029
Figure 112019085433254-pat00029

상술한 수학식3에서 전력전송 효율이 최대가 되는

Figure 112019085433254-pat00030
인 값이
Figure 112019085433254-pat00031
과,
Figure 112019085433254-pat00032
이고,
Figure 112019085433254-pat00033
이므로, 수학식2에서 상술한 바와 같이 복수의 방사소자 각각의 급전 전력비는 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리의 자승에 반비례할 때 최대 효율로 결정될 수 있다.In Equation 3, the power transmission efficiency is maximized
Figure 112019085433254-pat00030
is the value
Figure 112019085433254-pat00031
and,
Figure 112019085433254-pat00032
ego,
Figure 112019085433254-pat00033
Therefore, as described above in Equation 2, the power ratio of each of the plurality of radiating elements can be determined as the maximum efficiency when inversely proportional to the square of the distance between each of the plurality of radiating elements and the receiving antenna.

즉, 급전 크기 제어부(120)는 하기 수학식4를 이용하여 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 결정할 수 있다.That is, the feeding size control unit 120 may determine the feeding size of each of the plurality of radiating elements using Equation 4 below.

[수학식4] [Equation 4]

Figure 112019085433254-pat00034
Figure 112019085433254-pat00034

여기서,

Figure 112019085433254-pat00035
은 n번째 방사소자의 급전 크기이고,
Figure 112019085433254-pat00036
는 n번째 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값일 수 있다. here,
Figure 112019085433254-pat00035
is the feeding size of the n-th radiating element,
Figure 112019085433254-pat00036
may be a distance value between the n-th radiating element and the receiving antenna.

일측에 따르면, 산출된 거리 값은 배열 안테나 길이의 자승 값을 배열 안테나에서 출력되는 무선전력 신호의 출력 파장 값으로 나눈 결과 값보다 작은 값으로 산출될 수 있다. 예를 들면, 배열 안테나의 길이는 안테나의 최대 물리적길이(Maximum linear dimension)일 수 있다.According to one side, the calculated distance value may be calculated as a value smaller than a result of dividing the square of the length of the array antenna by the output wavelength value of the wireless power signal output from the array antenna. For example, the length of the array antenna may be a maximum linear dimension of the antenna.

보다 구체적으로, 배열 안테나에서 수신 안테나까지의 거리가

Figure 112019085433254-pat00037
(여기서, D는 안테나의 최대 물리적길이) 보다 작은 영역을 원거리장이라 하며, 원거리장에서는 수신전력이나 전송효율이 낮아진다는 문제가 있다.More specifically, the distance from the array antenna to the receiving antenna is
Figure 112019085433254-pat00037
A region smaller than (here, D is the maximum physical length of the antenna) is called a far field, and there is a problem in that reception power or transmission efficiency is lowered in the far field.

이에, 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치는 수신전력 및 전송효율을 향상시키기 위하여 배열 안테나에서 수신 안테나까지의 거리 값이

Figure 112019085433254-pat00038
이하인 영역에서 동작하는 무선 전력 시스템에 적용될 수 있다. Accordingly, in the transmitting antenna control apparatus according to an embodiment, the distance value from the array antenna to the receiving antenna is increased in order to improve reception power and transmission efficiency.
Figure 112019085433254-pat00038
It can be applied to a wireless power system operating in the following areas.

일실시예에 따른 급전 위상 제어부(130)는 기설정된 기준 거리 값과 산출된 거리 값 사이의 거리차에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하고, 결정된 급전 위상 값으로 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어할 수 있다. The feeding phase control unit 130 according to an embodiment determines the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements based on the distance difference between the preset reference distance value and the calculated distance value, and a plurality of radiating with the determined feeding phase value. It is possible to control the feeding phase of each element.

일측에 따르면, 급전 위상 제어부(130)는 산출된 거리 값 중에서 어느 하나의 거리 값을 기준 거리 값으로 설정하고, 설정된 기준 거리 값과 산출된 거리 값의 거리차에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정할 수 있다. According to one side, the power feeding phase control unit 130 sets any one distance value among the calculated distance values as the reference distance value, and based on the distance difference between the set reference distance value and the calculated distance value, each of the plurality of radiating elements. It is possible to determine the feed phase value.

다시 말해, 일실시예에 따른 기준 거리 값은 산출된 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값들 중 어느 하나의 거리 값일 수 있다. In other words, the reference distance value according to an embodiment may be any one of the calculated distance values between each of the plurality of radiating elements and the receiving antenna.

예를 들면, 일실시예에 따른 기준 거리 값은 산출된 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값들 중 최소 거리 값으로 결정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the reference distance value according to an embodiment may be determined as a minimum distance value among distance values between each of the calculated plurality of radiating elements and the receiving antenna, but is not limited thereto.

즉, 일실시예에 따른 급전 위상 제어부(130)는 산출된 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값들 중 어느 하나의 거리 값을 기준 거리 값(RREF)으로 설정하고, 설정된 기준 거리 값과의 전기적 길이 차이를 통해 보정 해야할 방사소자의 급전 위상정보를 도출할 수 있다. That is, the feed phase control unit 130 according to an embodiment sets any one of the calculated distance values between each of the plurality of radiating elements and the receiving antenna as the reference distance value (R REF ), and the set reference distance value It is possible to derive the feed phase information of the radiating element to be corrected through the difference in electrical length with

일측에 따르면, 급전 위상 제어부(130)는 하기 수학식5를 이용하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정할 수 있다.According to one side, the feeding phase control unit 130 may determine the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements using Equation 5 below.

[수학식5][Equation 5]

Figure 112019085433254-pat00039
Figure 112019085433254-pat00039

여기서,

Figure 112019085433254-pat00040
는 n번째(여기서, n은 양의 정수) 방사소자의 급전 위상 값이고,
Figure 112019085433254-pat00041
는 기준 거리 값이며,
Figure 112019085433254-pat00042
는 n번째 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값이고,
Figure 112019085433254-pat00043
는 배열 안테나에서 출력되는 무선전력 신호의 출력 파장일 수 있다. here,
Figure 112019085433254-pat00040
is the feeding phase value of the nth (here, n is a positive integer) radiating element,
Figure 112019085433254-pat00041
is the reference distance value,
Figure 112019085433254-pat00042
is the distance value between the nth radiating element and the receiving antenna,
Figure 112019085433254-pat00043
may be the output wavelength of the wireless power signal output from the array antenna.

도 2는 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치의 동작예를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a diagram for explaining an example of operation of the apparatus for controlling a transmit antenna according to an embodiment.

다시 말해, 도 2는 도 1을 통해 설명한 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치의 실시예를 설명하는 도면으로, 이후 도 2를 통해 설명하는 내용 중 도 1을 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다. In other words, FIG. 2 is a view for explaining an embodiment of the apparatus for controlling a transmit antenna according to the embodiment described with reference to FIG. 1 , and the description overlapping with the content described with reference to FIG. 1 among the contents described with reference to FIG. 2 will be omitted. decide to do

도 2를 참조하면, 참조부호 200은 도 1을 통해 설명한 일실시예에 따른 송신 안테나(배열 안테나)와 수신 안테나를 나타낸다.Referring to FIG. 2 , reference numeral 200 denotes a transmit antenna (array antenna) and a receive antenna according to the embodiment described with reference to FIG. 1 .

여기서, Rx는 수신 안테나이고, Tx N은 배열 안테나의 N번째(여기서, N은 양의 정수) 방사소자이며, RN은 N번째 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리이고, RREF는 기준 거리 값이며,

Figure 112019085433254-pat00044
는 N번째 방사소자의 급전 위상일 수 있다. Here, Rx is the receiving antenna, Tx N is the N-th (here, N is a positive integer) radiating element of the array antenna, R N is the distance between the N-th radiating element and the receiving antenna, and R REF is the reference distance value is,
Figure 112019085433254-pat00044
may be the feeding phase of the N-th radiating element.

참조부호 200에 따르면, 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치는 배열 안테나의 복수의 방사소자(Tx 1 내지 Tx N) 각각과 수신 안테나(Rx) 사이의 거리 값(R1 내지 RN)을 산출하고, 산출된 거리 값(R1 내지 RN)에 기초하여 복수의 방사소자(Tx 1 내지 Tx N) 각각의 급전 크기 및 급전 위상(

Figure 112019085433254-pat00045
내지
Figure 112019085433254-pat00046
)을 제어할 수 있다. Referring to reference numeral 200, the apparatus for controlling a transmission antenna according to an embodiment calculates distance values R 1 to R N between each of the plurality of radiating elements Tx 1 to Tx N of the array antenna and the reception antenna Rx. and, based on the calculated distance values (R 1 to R N ), the feeding magnitude and feeding phase of each of the plurality of radiating elements (Tx 1 to Tx N) (
Figure 112019085433254-pat00045
inside
Figure 112019085433254-pat00046
) can be controlled.

구체적으로, 최대 전력전송 효율을 구현하기 위해 급전 크기와 급전 위상(

Figure 112019085433254-pat00047
내지
Figure 112019085433254-pat00048
)을 최적화해야 한다. Specifically, in order to realize maximum power transmission efficiency, the size of the feeding and the feeding phase (
Figure 112019085433254-pat00047
inside
Figure 112019085433254-pat00048
) should be optimized.

이에, 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치는 급전 위상(

Figure 112019085433254-pat00049
내지
Figure 112019085433254-pat00050
)을 최적화하기 위하여 복수의 방사소자(Tx 1 내지 Tx N) 각각과 수신 안테나(Rx) 사이의 거리 값(R1 내지 RN)을 산출하고, 그 거리의 차이만큼 급전 위상(
Figure 112019085433254-pat00051
내지
Figure 112019085433254-pat00052
)을 보정할 수 있다. Accordingly, the transmit antenna control apparatus according to an embodiment is a feed phase (
Figure 112019085433254-pat00049
inside
Figure 112019085433254-pat00050
) to optimize the distance value (R 1 to R N ) between each of the plurality of radiating elements (Tx 1 to Tx N) and the receiving antenna (Rx), and the feed phase (
Figure 112019085433254-pat00051
inside
Figure 112019085433254-pat00052
) can be corrected.

보다 구체적으로, 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치는 복수의 방사소자(Tx 1 내지 Tx N) 각각과 수신 안테나(Rx) 사이의 거리 값들 중 어느 하나의 거리를 기준 거리 값(RREF)으로 설정하고, 설정된 기준 거리 값(RREF)과의 전기적 길이 차이를 통해 보정 해야할 방사소자의 급전 위상정보를 도출할 수 있다.More specifically, the apparatus for controlling a transmit antenna according to an embodiment uses any one of the distance values between each of the plurality of radiating elements Tx 1 to Tx N and the receive antenna Rx as a reference distance value (R REF ). It is set, and through the electrical length difference from the set reference distance value (R REF ), it is possible to derive the feeding phase information of the radiating element to be corrected.

도 3은 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치를 이용하여 급전 위상을 최적화하는 예시를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram for explaining an example of optimizing a feed phase using a transmission antenna control apparatus according to an embodiment.

다시 말해, 도 3은 도 1 내지 도 2를 통해 설명한 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치에 관한 실시예를 설명하는 도면으로, 이후 도 3을 통해 설명하는 내용 중 도 1 내지 도 2를 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다. In other words, FIG. 3 is a view for explaining an embodiment of an apparatus for controlling a transmit antenna according to an embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2 , and among the contents described with reference to FIG. 3 later, FIG. 1 and FIG. 2 . A description that overlaps with the content will be omitted.

도 3을 참조하면, 참조부호 300은 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치를 이용한 급전 위상 최적화 방식의 예시를 나타낸다. 여기서, R은 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 거리일 수 있다. Referring to FIG. 3 , reference numeral 300 denotes an example of a feeding phase optimization method using a transmission antenna control apparatus according to an embodiment. Here, R may be the distance between the transmit antenna and the receive antenna.

참조부호 300에 따르면, 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치는 송신 안테나(배열 안테나)의 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값을 산출하고, 산출된 거리 값과 기준 거리 값 사이의 거리차에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정 및 제어할 수 있다. 예를 들면, 복수의 방사소자 간의 거리는

Figure 112019085433254-pat00053
/2로 설정될 수 있다. At reference numeral 300 , the apparatus for controlling a transmit antenna according to an embodiment calculates a distance value between each of a plurality of radiating elements of a transmit antenna (array antenna) and a receive antenna, and the distance between the calculated distance value and the reference distance value Based on the difference, it is possible to determine and control the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements. For example, the distance between the plurality of radiating elements
Figure 112019085433254-pat00053
It can be set to /2.

구체적으로, 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치는 기설정된 기준 거리 값과 산출된 거리 값 사이의 거리차에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하고, 결정된 급전 위상 값으로 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어할 수 있다. Specifically, the apparatus for controlling a transmit antenna according to an embodiment determines a feeding phase value of each of a plurality of radiating elements based on a distance difference between a preset reference distance value and a calculated distance value, and a plurality of the plurality of radiating elements with the determined feeding phase value. It is possible to control the feeding phase of each radiating element.

일측에 따르면, 송신 안테나 제어장치는 산출된 거리 값 중에서 어느 하나의 거리 값을 기준 거리 값으로 설정하고, 설정된 기준 거리 값과 산출된 거리 값의 거리차에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정할 수 있다. According to one side, the transmitting antenna control apparatus sets any one distance value among the calculated distance values as a reference distance value, and based on the distance difference between the set reference distance value and the calculated distance value, the feeding phase of each of the plurality of radiating elements value can be determined.

즉, 일실시예에 따른 수신안테나는 송신 안테나 제어장치에서 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값을 고려하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 최적화 함으로써, 복수의 방사소자 각각의 전기장이 동위상으로 더해지게 되어 최대 전력을 수신 받을 수 있다.That is, the receiving antenna according to an embodiment optimizes the feeding phase of each of the plurality of radiating elements in consideration of the distance value between each of the plurality of radiating elements and the receiving antenna in the transmitting antenna control apparatus, so that the electric field of each of the plurality of radiating elements is Since they are added in phase, the maximum power can be received.

도 4는 일실시예에 따른 송신 안테나 장치가 적용되는 전력 전송 필드 영역에 관한 예시를 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining an example of a power transmission field region to which a transmission antenna device according to an embodiment is applied.

도 4를 참조하면, 참조부호 400은 일실시예에 따른 송신 안테나(배열 안테나)의 최대 물리적 길이(Maximum linear dimension)에 따른 필드 영역을 나타낸다. Referring to FIG. 4 , reference numeral 400 denotes a field area according to a maximum linear dimension of a transmit antenna (array antenna) according to an embodiment.

참조부호 400에 따르면, 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치는 배열 안테나의 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값을 산출할 수 있다. At reference numeral 400 , the apparatus for controlling a transmission antenna according to an embodiment may calculate a distance value between each of a plurality of radiating elements of the array antenna and a reception antenna.

일측에 따르면, 산출된 거리 값은 배열 안테나의 최대 물리적 길이의 자승 값(D2)을 배열 안테나에서 출력되는 무선전력 신호의 출력 파장 값(

Figure 112019085433254-pat00054
)으로 나눈 결과 값보다 작은 값으로 산출될 수 있다.According to one side, the calculated distance value is the square value (D 2 ) of the maximum physical length of the array antenna to the output wavelength value of the wireless power signal output from the array antenna (
Figure 112019085433254-pat00054
) can be calculated as a value smaller than the result of dividing by ).

구체적으로, 배열 안테나에서 수신 안테나까지의 거리가

Figure 112019085433254-pat00055
보다 작은 영역이 원거리장(far field)이며, 원거리장(far field)에서는 수신전력이나 전송효율이 낮아지는 문제가 있다.Specifically, the distance from the array antenna to the receiving antenna is
Figure 112019085433254-pat00055
A smaller area is a far field, and there is a problem in that reception power or transmission efficiency is lowered in the far field.

이에, 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치는 수신전력 및 전송효율을 향상시키기 위하여 배열 안테나에서 수신 안테나까지의 거리 값이

Figure 112019085433254-pat00056
이하인 근접장 영역(near field) 및 프레넬 영역(fresnel zone)에서 동작하는 무선 전력 시스템에 적용될 수 있다.Accordingly, in the transmitting antenna control apparatus according to an embodiment, the distance value from the array antenna to the receiving antenna is increased in order to improve reception power and transmission efficiency.
Figure 112019085433254-pat00056
It can be applied to a wireless power system operating in the following near field and Fresnel zone.

도 5는 일실시예에 따른 송신 안테나를 다이폴 안테나로 구현하는 예시를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a diagram for explaining an example of implementing a transmission antenna as a dipole antenna according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 도 5의 (a)는 다이폴 송신 안테나의 반사계수 시뮬레이션 결과를 나타내고, 도 5의 (b)는 다이폴 송신 안테나의 안테나 이득 패턴 시뮬레이션 결과를 나타내며, 도 5의 (c)는 다이폴 송신 안테나의 입력 임피던스 시뮬레이션 결과를 나타낸다. Referring to FIG. 5, (a) of FIG. 5 shows the reflection coefficient simulation result of the dipole transmit antenna, FIG. 5 (b) shows the antenna gain pattern simulation result of the dipole transmit antenna, and (c) of FIG. 5 shows The input impedance simulation result of the dipole transmit antenna is shown.

구체적으로, 도 5의 (a) 내지 (c)는 다이폴 송신 안테나를 1x8로 배열하고, 하나의 다이폴 수신 안테나를 배치하여 시뮬레이션한 결과를 나타내고, 시뮬레이션 결과에 따르면, 설계된 다이폴 송신 안테나는 공진주파수가 약 2.4 GHz이고, 안테나이득이 약 2.2 dB이며 입력 임피던스가 약 70 Ω인 것으로 나타났다. Specifically, (a) to (c) of Fig. 5 shows the simulation result by arranging the dipole transmitting antenna in 1x8 and disposing one dipole receiving antenna, and according to the simulation result, the designed dipole transmitting antenna has a resonance frequency It was found to be about 2.4 GHz, the antenna gain was about 2.2 dB, and the input impedance was about 70 Ω.

또한, 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치는 다이폴 안테나의 급전신호의 크기 및 급전 위상의 최적화를 통해 전력 전송 효율이 개선됨을 확인할 수 있었다.In addition, in the apparatus for controlling the transmission antenna according to an embodiment, it was confirmed that the power transmission efficiency was improved by optimizing the magnitude and the phase of the feeding signal of the dipole antenna.

이때, 급전 신호 크기와 급전 위상을 모두 최적화한 경우와 크기만 최적화한 경우, 그리고 크기와 급전 위상 모두 제어하지 않았을 경우에 전력전송 효율의 시뮬레이션 결과는 이후 실시예 도 6을 통해 설명하기로 한다. At this time, simulation results of power transmission efficiency in the case where both the size of the feed signal and the feed phase are optimized, when only the magnitude is optimized, and when neither the magnitude nor the feed phase are controlled will be described later with reference to FIG. 6 of the embodiment.

도 6는 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치를 이용한 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining a simulation result using a transmission antenna control apparatus according to an embodiment.

도 6를 참조하면, 참조부호 600은 일실시예에 따른 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 거리(R/

Figure 112019085433254-pat00057
)에 따른 전력전송 효율(Efficiency) 변화의 분석 결과를 나타낸다. Referring to FIG. 6 , reference numeral 600 denotes a distance between a transmit antenna and a receive antenna according to an embodiment (R/
Figure 112019085433254-pat00057
) according to the analysis result of the change in power transmission efficiency (Efficiency).

여기서, Optimum power는 각 배열 방사소자의 급전전력 크기를 최적화한 결과이고, Uniform power는 급전전력 크기를 모두 동일하게 한 결과일 수 있다. Here, the optimal power may be a result of optimizing the size of the feeding power of each array radiating element, and the uniform power may be a result of making all the feeding power sizes the same.

또한, In-phase feeding은 인접 방사소자간 급전 위상차를 동일하도록 급전시키는 기존의 제어 방법이고, In-phase receiving은 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 최적화하여 수신 안테나 위치에서 동위상으로 신호가 더해지는 제어 방법일 수 있다. In addition, in-phase feeding is an existing control method that feeds power so that the feeding phase difference between adjacent radiating elements is the same, and in-phase receiving optimizes the feeding phase of each of a plurality of radiating elements so that the signal is added in the same phase at the receiving antenna position. It may be a control method.

구체적으로, 참조부호 600을 통해 도출되는 전력전송 효율은 하기 표1과 같이 나타낼 수 있다. Specifically, the power transmission efficiency derived through reference numeral 600 may be represented as shown in Table 1 below.

Figure 112019085433254-pat00058
Figure 112019085433254-pat00058

표1에 따르면, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 거리가 가까울수록 급전 크기 및 급전 위상 제어에 의한 효율 차이가 큰 것으로 나타났다. According to Table 1, it was found that the closer the distance between the transmitting antenna and the receiving antenna, the greater the difference in efficiency by controlling the size of the feeding and the feeding phase.

도 7은 일실시예에 따른 송신 안테나를 패치 안테나로 구현하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining an example of implementing a transmit antenna as a patch antenna according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 도 7의 (a)는 패치 송신 안테나의 반사계수 시뮬레이션 결과를 나타내고, 도 7의 (b)는 패치 송신 안테나의 안테나 이득 패턴 시뮬레이션 결과를 나타내며, 도 7의 (c)는 패치 송신 안테나의 입력 임피던스 시뮬레이션 결과를 나타낸다.Referring to FIG. 7, (a) of FIG. 7 shows a simulation result of a reflection coefficient of a patch transmit antenna, (b) of FIG. 7 shows an antenna gain pattern simulation result of a patch transmit antenna, and (c) of FIG. The input impedance simulation result of the patch transmitting antenna is shown.

구체적으로, 도 7의 (a) 내지 (c)는 패치 송신 안테나를 1x11로 배열하고, 하나의 패치 수신 안테나를 배치하여 시뮬레이션한 결과를 나타내며, 시뮬레이션 결과에 따르면, 설계된 패치 송신 안테나는 공진주파수가 2.4 GHz이고, 안테나 이득이 약 5.85 dB이며, 입력 임피던스는 약 50 Ω인 것으로 나타났다. Specifically, (a) to (c) of FIG. 7 shows the simulation results by arranging the patch transmitting antennas in 1x11 and arranging one patch receiving antenna, and according to the simulation results, the designed patch transmitting antenna has a resonance frequency 2.4 GHz, an antenna gain of about 5.85 dB, and an input impedance of about 50 Ω.

또한, 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치는 패치 안테나의 급전신호의 크기 및 급전 위상의 최적화를 통해 전력 전송 효율이 개선됨을 확인할 수 있었다.In addition, it was confirmed that the transmission antenna control apparatus according to an embodiment improves the power transmission efficiency by optimizing the size and the feeding phase of the feeding signal of the patch antenna.

도 8은 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치에서 송신 안테나의 종류에 따른 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for explaining a simulation result according to a type of a transmission antenna in the apparatus for controlling a transmission antenna according to an embodiment.

도 8을 참조하면, 참조부호 800은 1x11로 배열된 다이폴 송신 안테나와, 1x11로 배열된 패치 송신 안테나의 송/수신 안테나 거리에 따른 전력전송 효율의 변화를 나타낸다. Referring to FIG. 8 , reference numeral 800 denotes a change in power transmission efficiency according to the transmission/reception antenna distance of a dipole transmitting antenna arranged in 1x11 and a patch transmitting antenna arranged in 1x11.

여기서, Uniform은 급전 크기 및 급전 위상을 모두 제어하지 않는 상태를 나타내고, Phase optimized는 급전 위상만 최적화 시킨 상태를 나타내며, Amp & Phase opt.는 급전 크기와 급전 위상을 모두 최적화 시킨 상태를 나타낸다.Here, Uniform represents a state in which neither the feed size nor the feed phase is controlled, Phase optimized represents a state in which only the feed phase is optimized, and Amp & Phase opt. represents a state in which both the feed size and the feed phase are optimized.

참조부호 800에 따르면, 일실시예에 따른 송신 안테나는 종류에 상관없이 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 거리가 가까울수록 급전 크기와 급전 위상을 모두 최적화 시켰을 때, 전력전송 효율이 가장 크게 증가하는 것으로 나타났다. According to reference numeral 800, regardless of the type of the transmitting antenna according to an embodiment, the closer the distance between the transmitting antenna and the receiving antenna is, the greater the power transmission efficiency is when both the size of the feeding and the phase of the feeding are optimized. .

도 9는 일실시예에 따른 송신 안테나의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다. 9 is a diagram for explaining a method of controlling a transmit antenna according to an embodiment.

다시 말해, 도 9는 도 1 내지 도 8을 통해 설명한 일실시예에 따른 송신 안테나 제어장치의 동작방법에 관한 도면으로, 이후 도 9를 통해 설명하는 내용 중 도 1 내지 도 8을 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다. In other words, FIG. 9 is a view of an operating method of the apparatus for controlling a transmit antenna according to an embodiment described with reference to FIGS. 1 to 8 . Among the contents described with reference to FIG. 9 , the contents described with reference to FIGS. 1 to 8 and FIG. A duplicate description will be omitted.

도 9를 참조하면, 910단계에서 일실시예에 따른 송신 안테나의 제어방법은 거리 산출부에서, 배열 안테나의 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값을 산출할 수 있다. Referring to FIG. 9 , in step 910 , in the method of controlling a transmit antenna according to an embodiment, the distance calculator may calculate a distance value between each of a plurality of radiating elements of an array antenna and a receive antenna.

일측에 따르면, 910단계에서 일실시예에 따른 송신 안테나의 제어방법은 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 신호 송수신 시간차를 이용하여 거리 값을 산출할 수 있다.According to one side, in step 910, the control method of the transmitting antenna according to an embodiment may calculate a distance value using a signal transmission/reception time difference between each of the plurality of radiating elements and the receiving antenna.

또한, 910단계에서 일실시예에 따른 송신 안테나의 제어방법은 복수의 방사소자 각각에 대응되는 인버터의 전류 측정 값을 이용하여 거리 값을 산출할 수도 있다.In addition, in step 910, the method of controlling the transmit antenna according to an embodiment may calculate a distance value using a current measurement value of an inverter corresponding to each of the plurality of radiating elements.

다음으로, 920단계에서 일실시예에 따른 송신 안테나의 제어방법은 급전 크기 제어부에서, 산출된 거리 값에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 크기 값을 결정하고, 결정된 급전 크기 값으로 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 제어할 수 있다. Next, in step 920, the control method of the transmit antenna according to an embodiment determines the feed size value of each of the plurality of radiating elements based on the calculated distance value in the feed size control unit, and uses the determined feed size value to radiate a plurality of radiations. The power supply size of each element can be controlled.

일측에 따르면, 920단계에서 일실시예에 따른 송신 안테나의 제어방법은 하기 수학식4를 이용하여 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 결정할 수 있다.According to one side, in step 920, the control method of the transmit antenna according to an embodiment may determine the feeding size of each of the plurality of radiating elements using Equation 4 below.

[수학식4] [Equation 4]

Figure 112019085433254-pat00059
Figure 112019085433254-pat00059

여기서,

Figure 112019085433254-pat00060
은 n번째 방사소자의 급전 크기이고,
Figure 112019085433254-pat00061
는 n번째 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값일 수 있다.here,
Figure 112019085433254-pat00060
is the feeding size of the n-th radiating element,
Figure 112019085433254-pat00061
may be a distance value between the n-th radiating element and the receiving antenna.

다음으로, 930단계에서 일실시예에 따른 송신 안테나의 제어방법은 급전 위상 제어부에서, 기설정된 기준 거리 값과 산출된 거리 값 사이의 거리차에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하고, 결정된 급전 위상 값으로 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어할 수 있다. Next, in step 930, the control method of the transmitting antenna according to an embodiment determines the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements based on the distance difference between the preset reference distance value and the calculated distance value in the feeding phase control unit. And, it is possible to control the feeding phase of each of the plurality of radiating elements with the determined feeding phase value.

일측에 따르면, 930단계에서 일실시예에 따른 송신 안테나의 제어방법은 산출된 거리 값 중에서 어느 하나의 거리 값을 기준 거리 값으로 설정하고, 설정된 기준 거리 값과 산출된 거리 값의 거리차에 기초하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정할 수 있다. According to one side, in step 930, the control method of the transmit antenna according to an embodiment sets any one distance value among the calculated distance values as a reference distance value, and based on the distance difference between the set reference distance value and the calculated distance value. Thus, it is possible to determine the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements.

일측에 따르면, 930단계에서 일실시예에 따른 송신 안테나의 제어방법은 하기 수학식5를 이용하여 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정할 수 있다.According to one side, in step 930, the control method of the transmitting antenna according to an embodiment may determine the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements using Equation 5 below.

[수학식5][Equation 5]

Figure 112019085433254-pat00062
Figure 112019085433254-pat00062

여기서,

Figure 112019085433254-pat00063
는 n번째(여기서, n은 양의 정수) 방사소자의 급전 위상 값이고,
Figure 112019085433254-pat00064
는 기준 거리 값이며,
Figure 112019085433254-pat00065
는 n번째 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값이고,
Figure 112019085433254-pat00066
는 배열 안테나에서 출력되는 무선전력 신호의 출력 파장일 수 있다. here,
Figure 112019085433254-pat00063
is the feeding phase value of the nth (here, n is a positive integer) radiating element,
Figure 112019085433254-pat00064
is the reference distance value,
Figure 112019085433254-pat00065
is the distance value between the nth radiating element and the receiving antenna,
Figure 112019085433254-pat00066
may be the output wavelength of the wireless power signal output from the array antenna.

결국, 본 발명을 이용하면 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값을 이용하여 방사소자의 급전 크기 및 급전 위상을 최적화할 수 있으며, 급전 크기 및 급전 위상의 최적화를 통해 무선전력의 전송 효율을 극대화할 수 있다.After all, by using the present invention, it is possible to optimize the feeding size and feeding phase of the radiating element by using the distance value between the radiating element and the receiving antenna, and to maximize the transmission efficiency of wireless power through the optimization of the feeding size and the feeding phase. can

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

100: 송신 안테나 제어장치 110: 거리 산출부
120: 급전 크기 제어부 130: 급전 위상 제어부100: transmit antenna control device 110: distance calculator
120: feeding size control unit 130: feeding phase control unit

Claims (12)

배열 안테나의 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값을 산출하는 거리 산출부;
상기 산출된 거리 값에 기초하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 크기 값을 결정하고, 상기 결정된 급전 크기 값으로 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 제어하는 급전 크기 제어부 및
기설정된 기준 거리 값과 상기 산출된 거리 값 사이의 거리차에 기초하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하고, 상기 결정된 급전 위상 값으로 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어하는 급전 위상 제어부
를 포함하고,
상기 급전 크기 제어부는,
하기 수학식4를 이용하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 결정하는
[수학식4]
Figure 112020124389283-pat00092

여기서,
Figure 112020124389283-pat00093
은 n번째(여기서, n은 양의 정수) 방사소자의 급전 크기이고,
Figure 112020124389283-pat00094
는 n번째 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값인
송신 안테나 제어장치.a distance calculator for calculating a distance value between each of the plurality of radiating elements of the array antenna and the receiving antenna;
A feeding size control unit for determining a feeding size value of each of the plurality of radiating elements based on the calculated distance value, and controlling the feeding size of each of the plurality of radiating elements with the determined feeding size value;
To determine the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements based on the distance difference between the preset reference distance value and the calculated distance value, and to control the feeding phase of each of the plurality of radiating elements with the determined feeding phase value feed phase control
including,
The feeding size control unit,
Using Equation 4 below to determine the feeding size of each of the plurality of radiating elements
[Equation 4]
Figure 112020124389283-pat00092

here,
Figure 112020124389283-pat00093
is the feeding size of the nth (here, n is a positive integer) radiating element,
Figure 112020124389283-pat00094
is the distance value between the nth radiating element and the receiving antenna.
Transmitting Antenna Control. 제1항에 있어서,
상기 거리 산출부는,
상기 복수의 방사소자 각각과 상기 수신 안테나 사이의 신호 송수신 시간차를 이용하여 상기 거리 값을 산출하는
송신 안테나 제어장치.According to claim 1,
The distance calculator,
calculating the distance value using a signal transmission/reception time difference between each of the plurality of radiating elements and the receiving antenna
Transmitting Antenna Control. 제1항에 있어서,
상기 거리 산출부는,
상기 복수의 방사소자 각각에 대응되는 인버터의 전류 측정 값을 이용하여 상기 거리 값을 산출하는
송신 안테나 제어장치.According to claim 1,
The distance calculator,
Calculating the distance value using the current measurement value of the inverter corresponding to each of the plurality of radiating elements
Transmitting Antenna Control. 제1항에 있어서,
상기 급전 위상 제어부는,
상기 산출된 거리 값 중에서 어느 하나의 거리 값을 상기 기준 거리 값으로 설정하고, 상기 설정된 기준 거리 값과 상기 산출된 거리 값의 거리차에 기초하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하는
송신 안테나 제어장치.According to claim 1,
The power feeding phase control unit,
Setting any one distance value among the calculated distance values as the reference distance value, and determining the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements based on the distance difference between the set reference distance value and the calculated distance value
Transmitting Antenna Control. 배열 안테나의 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값을 산출하는 거리 산출부;
상기 산출된 거리 값에 기초하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 크기 값을 결정하고, 상기 결정된 급전 크기 값으로 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 제어하는 급전 크기 제어부 및
기설정된 기준 거리 값과 상기 산출된 거리 값 사이의 거리차에 기초하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하고, 상기 결정된 급전 위상 값으로 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어하는 급전 위상 제어부
를 포함하고,
상기 급전 위상 제어부는,
하기 수학식5를 이용하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하는
[수학식5]
Figure 112020124389283-pat00095

여기서,
Figure 112020124389283-pat00096
는 n번째(여기서, n은 양의 정수) 방사소자의 급전 위상 값이고,
Figure 112020124389283-pat00097
는 기준 거리 값이며,
Figure 112020124389283-pat00098
는 n번째 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값이고,
Figure 112020124389283-pat00099
는 배열 안테나에서 출력되는 무선전력 신호의 출력 파장인
송신 안테나 제어장치.a distance calculator for calculating a distance value between each of the plurality of radiating elements of the array antenna and the receiving antenna;
A feeding size control unit for determining a feeding size value of each of the plurality of radiating elements based on the calculated distance value, and controlling the feeding size of each of the plurality of radiating elements with the determined feeding size value;
To determine the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements based on the distance difference between the preset reference distance value and the calculated distance value, and to control the feeding phase of each of the plurality of radiating elements with the determined feeding phase value feed phase control
including,
The power feeding phase control unit,
To determine the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements using the following Equation 5
[Equation 5]
Figure 112020124389283-pat00095

here,
Figure 112020124389283-pat00096
is the feeding phase value of the nth (here, n is a positive integer) radiating element,
Figure 112020124389283-pat00097
is the reference distance value,
Figure 112020124389283-pat00098
is the distance value between the nth radiating element and the receiving antenna,
Figure 112020124389283-pat00099
is the output wavelength of the wireless power signal output from the array antenna.
Transmitting Antenna Control. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 산출된 거리 값은,
상기 배열 안테나 길이의 자승 값을 상기 배열 안테나에서 출력되는 무선전력 신호의 출력 파장 값으로 나눈 결과 값보다 작은 값으로 산출되는
송신 안테나 제어장치.According to claim 1,
The calculated distance value is
Calculated as a value smaller than a result of dividing the square value of the length of the array antenna by the output wavelength value of the wireless power signal output from the array antenna
Transmitting Antenna Control. 거리 산출부에서, 배열 안테나의 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값을 산출하는 단계;
급전 크기 제어부에서, 상기 산출된 거리 값에 기초하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 크기 값을 결정하고, 상기 결정된 급전 크기 값으로 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 제어하는 단계 및
급전 위상 제어부에서, 기설정된 기준 거리 값과 상기 산출된 거리 값 사이의 거리차에 기초하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하고, 상기 결정된 급전 위상 값으로 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어하는 단계
를 포함하고,
상기 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 제어하는 단계는,
하기 수학식4를 이용하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 결정하는
[수학식4]
Figure 112020124389283-pat00100

여기서,
Figure 112020124389283-pat00101
은 n번째(여기서, n은 양의 정수) 방사소자의 급전 크기이고,
Figure 112020124389283-pat00102
는 n번째 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값인
송신 안테나의 제어방법.calculating, by the distance calculator, a distance value between each of the plurality of radiating elements of the array antenna and the receiving antenna;
In the feeding size control unit, determining the feeding size value of each of the plurality of radiating elements based on the calculated distance value, and controlling the feeding size of each of the plurality of radiating elements with the determined feeding size value;
In the feeding phase control unit, based on a distance difference between a preset reference distance value and the calculated distance value, a feeding phase value of each of the plurality of radiating elements is determined, and the determined feeding phase value of each of the plurality of radiating elements Controlling the feeding phase
including,
The step of controlling the feeding size of each of the plurality of radiating elements,
Using Equation 4 below to determine the feeding size of each of the plurality of radiating elements
[Equation 4]
Figure 112020124389283-pat00100

here,
Figure 112020124389283-pat00101
is the feeding size of the nth (here, n is a positive integer) radiating element,
Figure 112020124389283-pat00102
is the distance value between the nth radiating element and the receiving antenna.
A method of controlling a transmitting antenna. 제8항에 있어서,
상기 거리 값을 산출하는 단계는,
상기 복수의 방사소자 각각과 상기 수신 안테나 사이의 신호 송수신 시간차를 이용하여 상기 거리 값을 산출하는
송신 안테나의 제어방법.9. The method of claim 8,
Calculating the distance value comprises:
calculating the distance value using a signal transmission/reception time difference between each of the plurality of radiating elements and the receiving antenna
A method of controlling a transmitting antenna. 제8항에 있어서,
상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어하는 단계는,
상기 산출된 거리 값 중에서 어느 하나의 거리 값을 상기 기준 거리 값으로 설정하고, 상기 설정된 기준 거리 값과 상기 산출된 거리 값의 거리차에 기초하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하는
송신 안테나의 제어방법.9. The method of claim 8,
The step of controlling the feeding phase of each of the plurality of radiating elements,
Setting any one distance value among the calculated distance values as the reference distance value, and determining the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements based on the distance difference between the set reference distance value and the calculated distance value
A method of controlling a transmitting antenna. 거리 산출부에서, 배열 안테나의 복수의 방사소자 각각과 수신 안테나 사이의 거리 값을 산출하는 단계;
급전 크기 제어부에서, 상기 산출된 거리 값에 기초하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 크기 값을 결정하고, 상기 결정된 급전 크기 값으로 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 크기를 제어하는 단계 및
급전 위상 제어부에서, 기설정된 기준 거리 값과 상기 산출된 거리 값 사이의 거리차에 기초하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하고, 상기 결정된 급전 위상 값으로 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어하는 단계
를 포함하고,
상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상을 제어하는 단계는,
하기 수학식5를 이용하여 상기 복수의 방사소자 각각의 급전 위상 값을 결정하는
[수학식5]
Figure 112020124389283-pat00103

여기서,
Figure 112020124389283-pat00104
는 n번째(여기서, n은 양의 정수) 방사소자의 급전 위상 값이고,
Figure 112020124389283-pat00105
는 기준 거리 값이며,
Figure 112020124389283-pat00106
는 n번째 방사소자와 수신 안테나 사이의 거리 값이고,
Figure 112020124389283-pat00107
는 배열 안테나에서 출력되는 무선전력 신호의 출력 파장인
송신 안테나의 제어방법.
calculating, by the distance calculator, a distance value between each of the plurality of radiating elements of the array antenna and the receiving antenna;
In the feeding size control unit, determining the feeding size value of each of the plurality of radiating elements based on the calculated distance value, and controlling the feeding size of each of the plurality of radiating elements with the determined feeding size value;
In the feeding phase control unit, based on a distance difference between a preset reference distance value and the calculated distance value, a feeding phase value of each of the plurality of radiating elements is determined, and the determined feeding phase value of each of the plurality of radiating elements Controlling the feeding phase
including,
The step of controlling the feeding phase of each of the plurality of radiating elements,
To determine the feeding phase value of each of the plurality of radiating elements using the following Equation 5
[Equation 5]
Figure 112020124389283-pat00103

here,
Figure 112020124389283-pat00104
is the feeding phase value of the nth (here, n is a positive integer) radiating element,
Figure 112020124389283-pat00105
is the reference distance value,
Figure 112020124389283-pat00106
is the distance value between the nth radiating element and the receiving antenna,
Figure 112020124389283-pat00107
is the output wavelength of the wireless power signal output from the array antenna.
A method of controlling a transmitting antenna.
 삭제delete
KR1020190101774A 2019-08-20 2019-08-20 Control apparatus of transmit antenna for improving wirless-power transfer efficiency and control method thereof KR102265795B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190101774A KR102265795B1 (en) 2019-08-20 2019-08-20 Control apparatus of transmit antenna for improving wirless-power transfer efficiency and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190101774A KR102265795B1 (en) 2019-08-20 2019-08-20 Control apparatus of transmit antenna for improving wirless-power transfer efficiency and control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210022362A KR20210022362A (en) 2021-03-03
KR102265795B1 true KR102265795B1 (en) 2021-06-16

Family

ID=75151252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190101774A KR102265795B1 (en) 2019-08-20 2019-08-20 Control apparatus of transmit antenna for improving wirless-power transfer efficiency and control method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102265795B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023022309A1 (en) * 2021-08-18 2023-02-23 한국과학기술원 Method for designing array antenna for increasing mid-range wireless power transmission efficiency

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102349840B1 (en) * 2021-06-23 2022-01-11 한화시스템 주식회사 Designing method for active array fed antenna reflector of satellite synthetic aperture radar and reflector

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101958595B1 (en) * 2018-06-18 2019-03-14 홍익대학교 산학협력단 Control appartus of array antenna for enhancing wireless power transmission efficiency and control method thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100894909B1 (en) 2007-08-21 2009-04-30 한국전자통신연구원 Reconfigurable hybrid antenna device
KR102572578B1 (en) * 2016-09-19 2023-09-01 삼성전자주식회사 Wireless power transmitter and method for controlling thereof
KR102623589B1 (en) * 2016-12-23 2024-01-11 삼성전자주식회사 Wireless power transmitter, electronic device and method for controlling thereof
KR102605850B1 (en) * 2017-02-06 2023-11-24 주식회사 위츠 Wireless power transmitter and method for controlling wireless power transmitter
KR102051270B1 (en) * 2017-12-21 2020-01-08 경희대학교 산학협력단 Wireless power transmission system for improving degree of freedom of receiver
KR102104166B1 (en) * 2018-01-30 2020-04-23 홍익대학교 산학협력단 Transmitter for transmiting simultaneous multiple beams to multiple target at near field and far field

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101958595B1 (en) * 2018-06-18 2019-03-14 홍익대학교 산학협력단 Control appartus of array antenna for enhancing wireless power transmission efficiency and control method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023022309A1 (en) * 2021-08-18 2023-02-23 한국과학기술원 Method for designing array antenna for increasing mid-range wireless power transmission efficiency

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210022362A (en) 2021-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202997711U (en) Wireless power supply local computing system
CN105789902B (en) Composite loop antenna
KR102265795B1 (en) Control apparatus of transmit antenna for improving wirless-power transfer efficiency and control method thereof
JP6437954B2 (en) Wireless power supply method
KR102457109B1 (en) Apparatus and method for calibrating phased array antenna
TW201508997A (en) Techniques for operating phased array antennas in millimeter-wave radio modules
GB2581643A (en) Near-field microwave wireless power system
Bae et al. LUT-based focal beamforming system using 2-D adaptive sequential searching algorithm for microwave power transfer
CN108173007A (en) A kind of double-deck Waveguide slot near field focus array antenna based on quadrangle feed
KR102211836B1 (en) Wireless power transmitter and method for controlling thereof
CN105375653B (en) A kind of wireless charging emitter and method
KR101983138B1 (en) Apparatus and method wireless power transmission, and wireless power transmission system using the same
US10855114B2 (en) Wireless power transmission system using patch antenna
KR101958595B1 (en) Control appartus of array antenna for enhancing wireless power transmission efficiency and control method thereof
KR20140111881A (en) Apparatus and method wireless power transmission, and wireless power transmission system using the same
RU168461U1 (en) SHIP RECEIVER AND TRANSMITTER ANTENNA SYSTEM WITH DIRECTIONAL CONTROLLED DIAGRAM
RU168941U1 (en) SHIP TRANSMITTING ANTENNA SYSTEM - 4
KR102042120B1 (en) Phase shifter using tunable capactor and wireless power transmission system using the same
Pirzada et al. A mid-range wireless power transfer system for portable electronic devices using beam forming
KR102193642B1 (en) Hybrid wireless power transmission device which enables to transmit resonance power signal and induced power signal simultaneously and hybrid wireless power transmission system including the same
Suneel Varma et al. Time‐modulated multi‐tone antenna array for wireless information and power transfer
CA2885936C (en) Operation of an antenna on a second, higher frequency
KR102051270B1 (en) Wireless power transmission system for improving degree of freedom of receiver
JP2018530213A (en) Low angle radiation short half patch antenna
CN220273669U (en) Antenna equipment

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant