KR102577753B1 - 무선 전력 전송을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 전력 전송을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

일 개시에 따라 무선 전력 수신기로부터 통신 신호를 수신하는 단계, 통신신호에 기초하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되는 기준 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정하는 단계, 기준 안테나 어레이와 함께 제 1 안테나 어레이를 활성화하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 제 1 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정하는 단계, 제 1 안테나 어레이를 비활성화하고, 기준 안테나 어레이와 함께 제 2 안테나 어레이를 활성화하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 제 2 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정하는 단계 및 위상이 결정된 안테나 어레이들을 이용하여 생성된 전력신호를 무선 전력 수신기로 송신하는 단계를 포함하는 무선 전력 송신 방법을 제공할 수 있다.

Description

무선 전력 전송을 위한 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION}
일 개시에 의하여 다중 경로 환경에서 무선으로 전력을 전송하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다중 경로 환경에서 무선으로 전력을 송신함으로써 복수개의 디바이스를 충전하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선으로 전기 에너지를 수신기로 전달하는　무선전력전송 기술(wireless power transmission)은 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기부터, 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 이용해서 전기에너지를 전송하는 방법이 개발되어 왔다. 현재까지 무선 방식에 의한 에너지 전달 방식은 자기 유도, 자기 공진 및 단파장 무선 주파수를 이용한 원거리 송신 기술 등이 있다.
단파장 무선 주파수를 이용한 무선전력전송 기술의 경우 수신기측에서 제공하는 전기 신호를 송신기 측에서 3차원적으로 수신하여, 수신기측의 위치를 특정한 다음 빔포밍으로 전송하는 방법이 주로 이용되고 있다. 다만 수신기가 움직이거나, 일직선상에 장애물이 있는 경우는 전력 전송의 효율이 감소할 수 있으므로 이를 극복하려는 연구가 계속되고 있다.
일 개시에 의하여 무선 충전 수신기에 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 조정함으로써, 무선 전력 전송의 효율을 높이기 위한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 송신 방법을 제공하고자 한다.
제 1 실시예에 의하여, 무선 전력 수신기로부터 통신 신호를 수신하는 단계, 통신신호에 기초하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되는 기준 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정하는 단계, 기준 안테나 어레이와 함께 제 1 안테나 어레이를 활성화하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 제 1 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정하는 단계, 제 1 안테나 어레이를 비활성화하고, 기준 안테나 어레이와 함께 제 2 안테나 어레이를 활성화하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 제 2 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정하는 단계 및 위상이 결정된 안테나 어레이들을 이용하여 생성된 전력신호를 무선 전력 수신기로 송신하는 단계를 포함하는 무선 전력 송신 방법을 제공할 수 있다.
제 2 실시예에 의하여, 무선 전력 신호를 송신하기 위하여 2개의 독립적인 편파 채널들을 포함하는 복수개의 안테나 어레이들을 포함하는 안테나부, 프로세서 및 메모리를 포함하는 무선 전력 송신기에 있어서, 프로세서는, 무선 전력 수신기로부터 통신 신호를 수신함에 따라, 통신 신호에 기초하여 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되는 기준 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정하고, 기준 안테나 어레이와 함께 제 1 안테나 어레이를 활성화하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 제 1 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정하고, 제 1 안테나 어레이를 비활성화하고, 기준 안테나 어레이와 함께 제 2 안테나 어레이를 활성화하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 제 2 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정하고, 위상이 결정된 안테나 어레이들을 이용하여 생성된 전력신호를 무선 전력 수신기로 송신할 수 있다.
제 3 실시예에 의하여, 무선 전력 수신기로부터 통신 신호를 수신함에 따라, 통신신호에 기초하여 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되는 기준 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정하는 동작, 기준 안테나 어레이와 함께 제 1 안테나 어레이를 활성화하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 제 1 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정하는 동작, 제 1 안테나 어레이를 비활성화하고, 기준 안테나 어레이와 함께 제 2 안테나 어레이를 활성화하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 제 2 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정하는 동작 및 위상이 결정된 안테나 어레이들을 이용하여 생성된 전력신호를 무선 전력 수신기로 송신하는 동작을 수행하도록 하는 프로그램이 저장된 기록매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공할 수 있다.
도 1은 일 개시에 의한 무선 전력 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 개시에 의한 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 일 개시에 따른 무선 전력 수신기(RX)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 다른 개시에 따른 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 개시에 의한 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 다른 개시에 의한 안테나 에러이의 편파 채널의 위상을 조정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다른 실시예에 의한 안테나 어레이의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 개시에 따른 장애물이 존재하지 않는 경우에서의 무선 전력 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 개시에 의한, 반사 장애물이 존재하는 경우에서 무선 전력을 송신하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 개시에 따라, 직접적 전력신호의 전달 및 반사된 전력신호의 전달이 동시에 진행되는 경우에서 무선으로 전력을 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 전도체 장애물이 존재하는 경우에서의 무선 전력 전달 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 개시에 의하여, 복수개의 장애물과 복수개의 무선 전력 수신기가 있는 상황에서 무선으로 전력신호를 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 사용되는 '구성된다' 또는 '포함한다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 원소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 원소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 원소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 원소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 구성 원소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 원소를 다른 구성 원소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
“편파”는 안테나상의 전류, 전압 분포에 따라 규정되는 전자파의 진동면을 의미한다. 진행 중인 평면파의 전자계 성분이 위치 및 시간의 추이로 그 방향을 변화하지 않는 경우 그 파를 직선 편파라 하고, 전계가 대지에 대해서 수직으로 편파되어 있는 것을 수직 편파, 수평으로 편파되어 있는 것을 수평 편파라고 한다. 또한, 위상이 다른 수직 편파와 수평 편파를 조합하면 원편파와 타원 편파가 이루어진다.
"편파 채널"은 편파를 갖는 전자기파 (예를 들면, 마이크로파)의 방사를 위해, 안테나 어레이에서 신호를 생성 또는 제어하기 위한 통합적 시스템을 구성하는 무선 장치 세트를 의미한다.
도 1은 일 개시에 의한 무선 전력 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의하여 무선 전력 시스템은 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(200)를 포함할 수 있다.
무선 전력 전송의 효율성은 전력의 수신기(receiver; RX) 및 송신기(transmitter; TX)의 크기들에 따라 좌우되고, 전력을 수신하는 수신기 및 전력을 무선으로 송신하는 송신기 사이 거리에 좌우된다. 전송되는 마이크로웨이브는 송신기 및 수신가 간 거리가 증가함에 따라 현저하게 발산한다. 마이크로웨이브의 발산율(divergence rate)은 전송 구경의 크기(transmitting aperture size), 거리 및 동작 파장(operating waverlength) 간의 관계에 의해 정해진다.
일 개시에 따른 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(200)는 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 무선 전력 송신기 또는 전자장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스, 게임 콘솔, 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS: global navigation satellite system), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기 또는 전자장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기 또는 전자장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 무선 전력 송신기 또는 전자장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(200)를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
일 개시에 의하여 무선 전력 전달 시스템은 집적된 배터리가 없는 장치, 예를 들어 RFID 태그, 센서 등의 무선 전력 공급에 사용될 수 있다.
또한, 일 개시에 따라 무선 전력 전달 시스템은 임의적으로 이격된 무선 전력 수신기에 최적의 방식으로 전력을 전달할 수 있다. 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기 사이의 장애물 유무에 관계없이, 어떠한 환경에서도 편파 채널의 위상 조정을 통해, 무선 전력 수신기로 방사선을 집중시킬 수 있다. 결과적으로, 무선 전력 송신기의 최적 다중-초점 분산이 형성됨에 따라, 무선 전력 손신기의 전체 안테나 어레이를 사용함으로써, 최대 효율로 복수개의 무선 전력 수신기로 전력을 전달할 수 있다.
일 개시에 의하여 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 수신기가 움직이는 경우에도 전력을 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기는 피드백 채널을 통해 수신기에서 수신된 전력에 대한 정보의 변경에 기초하여, 무선으로 전력을 전송하는 동안 무선 전력 수신기가 이동하고 있다고 결정할 수 있다.
또한, 무선 전력 수신기는 다양한 통합 센서 (가속도계, GPS, 자이로 스코프, 자기 센서 등)를 사용하여, 무선 전력 수신기의 동작을 식별하고 피드백 채널을 통해 움직임에 관련된 정보를 무선 전력 송신기로 전송할 수 있다. 이 경우, 송신기는 설명된 절차를 반복하여 안테나 어레이들의의 편파 채널의 새로운 최적 값을 탐색할 수 있다.
일 개시에 의한 무선 전력 전송은 마이크로파 방사선을 사용할 수 있다. 그러나, 대안적으로 임의의 파장 범위가 사용될 수 있으며, 이에 대해 방사선 및 전자기파의 제어된 포커싱이 가능하다. 예를 들어, 단파, 서브 밀리미터 (테라 헤르쯔) 방사선 등이 대안적으로 사용될 수 있다.
일 개시에 의하여 안테나부(101)는 전력 신호를 무선 전력 수신기(200)로 송신할 수 있다. 일 개시에 의하여, 안테나부(101)는 각각이 전력 신호를 생성할 수 있는 복수개의 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나부(101)는 적어도 하나의 다중 편파 안테나(multiple polarization antenna)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다중 편파 안테나는 복수의 단일 편파 안테나를 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여 제어부(102)는 무선 전력 송신기(100)의 전체적인 작동을 제어할 수 있다. 일 개시에 의하여 제어부(102)는 마이크로 프로세서(microprocessor) 또는 다양한 아날로그-디지털 로직의 구성으로 이루어질 수 있다. 일 개시에 의하여 제어부(102)는 전력신호(PS)의 위상 및 진폭을 각각 변조할 수 있다. 제어부(102)는 위상 진폭 제어 알고리즘을 제공할 수 있으며, 무선전력 송신 효율이 높도록 전력신호(PS)의 위상 변조와 진폭 변조를 연산할 수 있다.
일 개시에 의하여 메모리(103)는 무선 전력 송신기(100)를 제어하기 위한 다양한 명령들을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(103)는 효율적인 무선 전력 송신을 위하여 조정된 안테나부(101)의 위상에 관한 정보를 저장할 수 있다.
일 개시에 의하여 통신부(104)는 무선 전력 수신기(200)로부터 통신신호(CS)를 수신할 수 있고, 수신한 통신신호(CS)를 제어부(102)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 통신신호(CS)는 블루투스(Bluetooth) 신호, 와이파이(Wi-fi) 신호, 지그비(Zigbee) 신호 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신신호(CS)는 무선 전력 수신기(200)로 수신된 전력신호(PS)와 관련된 정보(예를 들어, 진폭, 세기, 위상)를 포함한 신호일 수 있다. 예를 들어, 통신신호(CS)는 무선 전력 수신기(200)의 충전 상태에 관련된 정보(전송된 전력의 크기, 충전률) 등을 포함한 무선신호 일 수 있다.
일 개시에 의하여 통신부(104)는 무선 전력 수신기(200)로부터 전력신호(PS) 송신의 시작과 끝에 대응되는 정보를 담은 통신신호(CS)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(200)가 전력신호(PS)의 송신을 요청하는 통신신호(CS)를 통신부(104)에 전달하면, 통신부(104)는 통신신호(CS)를 제어부(102)에 전달할 수 있다. 그에 따라, 제어부(102)는 각 구성요소를 전력신호(PS)의 송신을 위한 준비 상태로 제어할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(200)가 전력신호(PS)의 송신 중단을 요청하는 통신신호(CS)를 통신부(104)에 전달하면, 통신부(104)는 통신신호(CS)를 제어부(102)에 전달할 수 있다. 그에 따라, 제어부(102)는 각 구성요소를 전력신호(PS)의 송신을 종료하도록 제어할 수 있다.
통신부(104)는 통신신호(CS)를 송신할 수도 있다. 예를 들어, 통신부(104)은 무선 전력 송신기(100)의 상태와 관련된 각종 정보를 포함한 통신신호(CS)를 무선 전력 수신기(200)로 송신할 수도 있다.
제어부(102)는 통신신호(CS)를 참조하여 위상 진폭 제어 알고리즘을 변경하거나 또는 수정할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(200)의 충전이 완료된 경우에는 제어부(102)는 무선 전력 송신기(100)의 전력 송신을 중단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(200)로 수신되는 적어도 하나의 전력 신호의 전력의 크기가 일정 수치 이하인 경우에는 위상 진폭 제어 알고리즘을 변경하거나, 진폭의 증폭율을 조정할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(200)로부터 전달받는 통신신호(CS)와 피드백 시스템을 형성할 수 있다. 본 실시예에 따른 무선 전력 송신기(100)는 전력 송신의 효율을 높이기 위한 위상 진폭 제어 알고리즘의 변경 및 진폭 증폭율의 미세조정을 실시간으로 수행할 수 있다.
일 개시에 의하여, 통신신호(CS)는 무선 전력 수신기(200)가 무선 전력 송신기(100)와 전력 송신이 가능하도록 무선 전력 수신기(200)가 송신하는 신호를 말한다. 무선 전력 송신기(100)는 통신신호(CS)에 대응하는 전력신호(PS)를 송신하므로, 전력신호(PS) 송신을 위해서는 통신신호(CS)에 의한 양 장치의 동조화가 선행되어야 할 수 있다. 통신신호(CS)는 무선 전력 수신기(200)와 무선 전력 송신기(100) 간의 가능한 모든 경로를 따라 전달될 수 있다. 도면 상에서는 설명의 편의를 위해 일직선으로 도시했을 뿐이고, 반드시 무선 전력 수신기(200)와 무선 전력 송신기(100)를 연결하는 일직선상을 따라 전달되는 것은 아니다. 예를 들어, 통신신호(CS)는 무선 전력 송신기(100)과 무선 전력 수신기(200)간의 시야선(line of sight) 경로를 따라 직접 송신될 수도 있으나, 비시야선(none line of sight) 경로를 따라 반사, 회절, 굴절 되어 간접적으로 송신될 수도 있다.
도 2는 일 개시에 의한 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(101)는 복수개의 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(101)는 M 개의 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(101)에 포함된 복수개의 안테나 어레이 각각은 이중-편파 채널을 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여, 안테나 어레이(102)는 방사 스트립 안테나(패치 안테나)일 수 있다. 일 개시에 의하여, 안테나 어레이(120)는 다이폴 안테나, 모노폴 안테나, 도파관 슬롯 및 다른 프린트 방사 소자 등일 수 있으며, 이는 제한되지 않는다. 예를 들어, 안테나 어레이(102)는 RF웨이브를 발생시킬 수 있는 안테나라면 종류에 제한이 없다. 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(101)에 포함된 안테나 어레이(102)는 2 개의 급전점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이(102)는 H-편파 급전점(103(a)) 및 V-편파 급전점(103(b))을 포함할 수 있다. 일 개시에 의하여, H-편파 급전점(103(a))은 수평 선형 편파 채널(이하, H-채널(104))과 V-편파 급전점 (103(b))은 수직 선형 편파 채널(이하, V-채널(105))에 각각 결합될 수 있다.
일 개시에 의하여, H-채널(104)은 H-편파 위상 변환기(114) 및 H-편파 진폭 제어기(124)를 포함할 수 있다. 또는, H-채널(104)은 위상 변환기(114)와 함께 제어된 감쇠기를 포함하는 고정 이득 증폭기를 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여, V-채널(105)은 V-편파 위상 변환기(115) 및 H-편파 진폭 제어기(125)를 포함할 수 있다. 또는, V-채널(105)은 V-편파 위상 변환기(115) 와 함께 제어된 감쇠기를 포함하는 고정 이득 증폭기를 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여, 위상 변환기는 전기적인 신호의 위상을 변경시켜 출력할 수 있는 소자라면 제한이 없으며, 예를 들어 HMC642 또는 HMC1113 등이 이용될 수 있다. 일 개시에 의하여, 증폭기는 전기적인 신호의 진폭을 조절할 수 있으며, 예를 들어, GBA(Gain Block Amplifier) 등으로 구현될 수도 있다. 여기에서, 신호의 딜레이를 조절한다는 것은, 패치 안테나로부터 발진되는 시점이 조절됨을 의미할 수 있으며, 이는 곧 신호의 위상이 조절된다는 것을 의미할 수도 있다.
도 3a는 일 개시에 따른 무선 전력 수신기(RX)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 수신기(200)는 마이크로파 신호 정류기에 직접적으로 접속된 하나의 편파 채널을 포함하는 수신 렉테나(201)를 포함할 수 있다. 일 개시에 의하여, 렉테나(rectenna)는 정류기(rectifier)와 안테나(antenna)의 합성어로, RF 에너지를 직접 직류전력으로 변환하는 소자로서, 안테나를 통해 수신되는 마이크로파를 정류하여 직류 전기에너지를 생성한다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 수신기(200)의 수신 렉테나(201)는 안테나(211) 및 정류기(212)를 포함할 수 있다. 일 개시에 의하여, 정류기(212)는 안테나(211)에서 수신된 마이크로파 신호를 무선 전력 수신기(200)의 배터리에 공급되는 DC 전압 신호로 변환할 수 있다.
일 개시에 의하여, 안테나(211)는 원형 편파 채널 또는 원형 편파 직사각형 패치 안테나를 포함할 수 있으나, 다른 적합한 유형의 안테나가 사용될 수 있다.
일 개시에 의하여, 수신 렉테나(201)는 단 하나의 편파 채널만을 필요로 한다. 즉, 위상 시프터, 위상 검출기, 파일럿 신호 생성기, 전력 결합기 등과 같은 추가적인 회로가 필요하지 않다. 따라서, 수신 렉테나(201)는 매우 간단한 구조를 가지며, 기존의 모든 모바일 장치에 통합될 수 있다.
일 개시에 의하여, 수신 렉테나(201)에서 수신된 전력은 수신 렉테나(201)의 출력에서 측정되며, 수신 렉테나(201)의에서 출력되는 전력에 대한 정보는 피드백 채널 (예 : 블루투스, Wi-Fi 등)을 통해 무선 전력 송신기(100)로 전송될 수 있다.
일 개시에 의하여 수신기 렉테나(201)의 출력에서 생성된 전력은 무선 전력 수신기(200)의 배터리를 충전하기 위해 전달될 수 있다.
도 3b는 다른 개시에 따른 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의하여 무선 전력 수신기(200)는 단일의 DC 부하에서 결합된 2개의 정류기(317)에 각각 접속된 편파 채널을 포함하는 수신 렉테나(301)를 포함할 수 있다. 이때, 편파 채널은 선형 편파 채널 또는 환형 편파 채널일 수 있다.
일 개시에 의하여, 수신 렉테나(301)는 듀얼 편파 안테나(311)를 포함하며, 듀얼 편파 안테나(311)는 H-편파 채널(313) 및 V-편파 채널(315)과 연결될 수 있다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(200)는 임의의 편파 채널의 조합을 가질 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(200)가 2개의 선형 편파 채널을 갖는 경우, 무선 전력 송신기(100)는 2개의 선형 편파 채널 또는 2개의 원형 편파 채널을 갖을 수 있다.
도 4는 일 개시에 의한 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
블록 401에서, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기로부터 통신 신호를 수신할 수 있다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)는 적어도 하나의 무선 전류 수신기를 감지할 수 있다. 일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)는 적어도 하나의 무선 전류 수신기로부터 피드백 신호를 수신할 수 있다. 피드백 신호는 예를 들어, 블루투스, 와이파이 및 비콘신호 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)는 적어도 하나의 무선 전류 수신기로부터 수신한 피드백 신호를 기초로 적어도 하나의 무선 전류 수신기에서 출력되는 출력 전력을 감지할 수 있다.
예를 들어, 피드백 신호는 무선 전력 송신기(100)와 적어도 하나의 무선 전력 수신기간의 시야선(line of sight) 경로를 따라 직접 송신될 수도 있으나, 비시야선(none line of sight) 경로를 따라 반사, 회절, 굴절 되어 간접적으로 송신될 수도 있다.
블록 402에서, 무선 전력 송신기(100)는 통신신호에 기초하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되는 기준 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정할 수 있다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)에 포함된 복수개의 안테나 어레이로부터 기준 안테나 어레이를 선택할 수 있다. 일 개시에 의하여, 기준 안테나 어레이는 미리 정해진 기준에 의하여 정해질 수 있으며, 또는 랜덤으로 선택된 것일 수 있다. 일 개시에 의하여, 기준 안테나 어레이는 무선 전력 송신기(100)의 복수개의 안테나 어레이 중 어느 하나인 바, 이하 설명하는 기준 안테나 어레이의 구성과 다른 복수개의 안테나 어레이의 구성은 동일하다.
일 개시에 따라, 기준 안테나 어레이는 독립적인 2개의 독립적인 편파 채널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기준 안테나 어레이는 수평 선형 편파 채널(H-채널)과 수직 선형 편파 채널(V-채널)을 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여, 기준 안테나 어레이가 활성화되는 동안, 무선 전력 송신기(100)에 포함된 다른 안테나 어레이들은 비활성화될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 기준 안테나 어레이가 활성화되는 동안, 다른 안테나 어레이들은 동작가능한 최소 출력 조건에서 동작될 수 있다.
일 개시에 의하여, 기준 안테나 어레이는 나머지 다른 안테나 어레이가 비활성화된 동안, 기준 안테나 어레이에서는 최대 전력으로 동작할 수 있으며, 그에 따라 전력신호를 방사시킬 수 있다. 일 개시에 따라, 기준 안테나 어레이에서 전송된 전력을 수신한 적어도 하나의 무선 전력 수신기로부터 피드백 신호를 수신할 수 있다. 이하에서, 기준 안테나 어레이와 하나의 무전 전력 수신기의 동작을 기준으로 설명하도록 한다.
일 개시에 의하여, 기준 피드백 신호는 기준 안테나 어레이로부터 방사된 전력신호를 수신한 무선 전력 수신기에서 출력되는 전력에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여, 기준 안테나 어레이의 2개의 편파 채널에 전력이 공급되는 경우, 기준 안테나 어레이에 포함된 위상 변환기에 의해 편파 채널의 위상이 변경될 수 있다. 일 개시에 의하여, 기준 안테나 어레이는 기준 피드백 신호에 기초하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력신호가 최대가 되는 편파 채널의 위상의 값을 찾기 위하여 편파 채널의 위상을 조정할 수 있다. 예를 들어, 기준 안테나 어레이는 2 개의 편파 채널 사이의 상대적인 위상을 변화시켜 전력신호를 생성할 수 있으며, 생성된 전력신호를 방사할 수 있다. 또한, 방사된 전력신호를 수신한 무선 전력 수신기가 출력하는 기준 피드백 신호를 기초로, 무선 전력 수신기가 수신하는 전력신호의 크기를 모니터링할 수 있다. 일 개시에 따라, 기준 안테나 어레이는 모니터링한 전력신호의 크기가 최대가 되는 편파 채널의 위상을 결정할 수 있다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)는 결정된 편파 채널의 위상으로 기준 안테나 어레이를 동작시킬 수 있다. 즉, 기준 안테나 어레이는 결정된 위상으로 전력신호를 출력할 수 있다.
블록 403에서, 무선 전력 송신기(100)는 기준 안테나 어레이와 함께 제 1 안테나 어레이를 활성화하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 제 1 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정할 수 있다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)는 기준 안테나 어레이가 동작되는 동안, 비활성화된 다른 안테나 어레이들 중 어느 하나의 안테나 어레이를 활성화시킬 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기(100)는 M개의 안테나 어레이 중 고정된 위상에서 동작하는 기준 안테나 어레이와 함께, 위상이 가변적인 제 1 안테나 어레이를 활성화시킬 수 있다. 무선 전력 송신기(100)는 제 1 안테나 어레이의 위상을 변화시키면서 무선 전력 수신기에서 출력되는 제 1 피드백 신호를 검출할 수 있다. 일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)는 제 1 피드백 신호를 기초로, 무선 전력 수신기의 수신 전력이 최대가 되는 경우에서의 제 1 안테나 어레이의 제 1 위상을 결정할 수 있다.
블록 404에서, 무선 전력 송신기(100)는 제 1 안테나 어레이를 비활성화하고, 기준 안테나 어레이와 함께 제 2 안테나 어레이를 활성화하여, 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 제 2 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상을 결정할 수 있다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)는 제 1 위상이 결정되는 경우 제 1 안테나 어레이를 비활성화시킬 수 있다. 그 다음, 무선 전력 송신기(100)는 M개의 안테나 어레이 중 위상이 가변적인 제 2 안테나 어레이를 활성화시킬 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기(100)는 기준 안테나 어레이와 함께 제 2 안테나 어레이를 활성화시킬 수 있다.
일 개시에 의하여, 제 1 안테나 어레이의 제 1 위상을 결정한 것과 같은 방법으로 제 2 안테나 어레이의 제 2 위상을 결정할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기(100)는 같은 방식으로 나머지 안테나 어레이의 적정 위상을 순차적으로 결정할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기에게 최대 전력을 공급할 수 있는 M개의 안테나 어레이의 위상을 각각 결정할 수 있다.
블록 405에서, 무선 전력 송신기(100)는 위상이 결정된 안테나 어레이들을 이용하여 생성된 전력신호를 무선 전력 수신기로 송신할 수 있다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)로부터 방사되는 전력신호를 수신하는 무선 전력 수신기가 두 개 이상인 경우, 순차적으로 복수개의 무선 전력 수신기에 대한 M 개의 안테나 어레이의 위상을 결정할 수 있다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)는 M 개의 안테나 어레이들의 위상값들을 이용하여 적어도 하나의 무선 전력 수신기로 무선 전력신호를 전송할 수 있다.
일 개시에 의하여 무선 전력 송신기(100)는 M개의 안테나 어레이들의 복소진폭(Ai)을 수학식 1에 의하여 구할 수 있다.
여기서, 는 k번째 무선 전력 수신기에 대한 M 개의 안테나 어레이들 중 i번째 안테나 어레이의 2개의 편파 채널의 최적 위상 중 어느 하나를 의미하며, i는 1이상 M 이하의 값을 가진다. 또한, NRX는 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 개수를 의미하며, j는 허수 단위이다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 수신기가 하나인 경우, M개의 안테나 어레이의 편파 채널의 복소 진폭은 아래 수학식 2에 의하여 구할 수 있다.
여기서, 는 M 개의 안테나 어레이들 중 i번째 안테나 어레이의 2 개의 편파 채널의 최적 위상 중 어느 하나를 의미하며, i는 1이상 M 이하의 값을 가진다.
정리하면, 무선 전력 송신기(100)는 M 개의 안테나 어레이 각각에 대하여, 무선 전력 수신기에 대한 최적의 위상을 설정함으로써, 장애물의 유무와 관계없이 무선 전력 수신기로 최적의 전력 신호를 전송할 수 있다.
일 개시에 의하여, M 개의 안테나 어레이 각각에 대하여 편파 채널의 위상을 조정하는 방법은 공액 기울기 방법, 또는 임의의 최적 솔루션 탐색 방법 등을 이용할 수 있으며, 이는 제한되지 않는다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)는 M 개의 안테나 어레이 각각에 대하여 편파 채널의 위상을 동시에 구할 수 있다. 일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)는 소정의 위상(△Φ)=11.25°라고 할 때, 안테나 어레이의 편파 채널의 상대적 위상은 0, △Φ, 2△Φ, 3△Φ, ... 360°로 로 선형적으로 변화할 수 있다. 동시에, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기로부터의 피드백 신호를 통해 무선 전력 수신기로부터의 출력 전력에 대한 데이터를 수신할 수 있다. 0 ~ 360°의 범위에서 위상 조정이 완료되는 경우, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기에서 수신된 전력이 최대가 되는 시점에서의 안테나 어레이의 편파 채널의 최적 위상을 결정할 수 있다.
상기와 같은 방식은 무선 전력 수신기의 수가 많은 경우 유용하게 사용될 수 있다. 일 개시에 의하여, 하기 수학식 3에 따라 복수개의 무선 전력 수신기를 충전하는데 소요되는 시간을 추정할 수 있다.
여기서, △t는 단일 위상 변환 스위칭에 소요되는 시간을 의미하며, N opt 는 각각의 무선 전력 수신기에 대하여 최적의 위상을 선택하기 위한 위상 조정을 위한 위상 변환의 평균 횟수를 의미한다. 또한, NRX는 무선 전력 수신기의 개수를 의미한다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 수신기의 개수가 일정 개수보다 많아지는 경우, 최적의 위상을 선택하는 과정에 소요되는 시간이 단축될 수 있다.
도 5는 다른 개시에 의한 안테나 에러이의 편파 채널의 위상을 조정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 개시된 안테나 어레이(501)는 기준 안테나 어레이(102)가 아닌, 기준 안테나 어레이(102)의 위상이 설정된 이후 위상이 조정되는 다른 안테나 어레이이다. 이하에서, 기준 안테나 어레이(102)의 위상이 설정된 이후, 다른 안테나 어레이를 설명하는 실시예를 설명하도록 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 기준 안테나 어레이(102)의 위상을 결정하는 경우, 다른 안테나 어레이들은 디스에이블 상태를 유지할 수 있다.
일 개시에 의하여, 안테나 어레이(501)는 H-편파 채널(504) 및 V- 편파 채널(505)의 두 개의 독립적인 채널을 포함할 수 있다. 일 개시에 의하여, H-편파 채널(504)은 위상 변환기(524)와 온 / 오프가 가능한 고정 이득 증폭기(534)를 포함하고, V-편파 채널(505)은 위상 변환기(525)와 온 / 오프가 가능한 고정 이득 증폭기(535)를 포함할 수 있다. 일 개시에 의하여, H- 편파 채널(504) 및 V- 편파 채널(505)은 전력신호를 생성할 수 있도록 인에이블(enable)되거나, 또는 전력신호를 생성하지 않도록 디스에이블(disdable)될 수 있다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)는 먼저 기준 안테나 어레이(102)의 최적의 위상이 결정된 후, 기준 안테나 어레이(102)와 함께 안테나 어레이(501)가 활성화할 수 있다. 이때, 안테나 어레이(501)의 두 개의 편파 채널 중 V-편파 채널(503(b))은 활성화시키고, H-편파 채널(504)은 비활성화시킬 수 있다. 그런 다음, V-편파 채널(505)만을 이용하여 안테나 어레이(501)에서 전력신호를 무선 전력 수신기로 전송할 수 있다. 일 개시에 따라, 무선 전력 송신기(100)는 기준 안테나 어레이(102)와 안테나 어레이(501)를 이용하여 무선 전력 수신기에서 수신되는 전력이 최대가 되는 V-편파 채널(505)의 위상을 결정할 수 있다. 그런 다음, 무선 전력 송신기(100)는 V-편파 채널(505)을 인에이블 상태로 유지한 채, H-편파 채널(504)을 활성화시킬 수 있다. 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되는 H-편파 채널(504)의 위상을 결정할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기(100)의 나머지 안테나 어레이들의 위상을 같은 방식으로 결정할 수 있다.
대안적으로, 안테나 어레이(501)의 양쪽 편파 채널의 위상은 동시에 조정될 수 있다. 무선 전력 송신기(100)의 모든 안테나 어레이들의 위상이 정해진 후, 각 안테나 어레이들에서의 복수 진폭(Ai)은 아래 수학식 4에 의하여 구해질 수 있다.
여기서 arg는 복소수의 위상을 결정하기 위한 연산자이며, 복소수의 모듈러스를 결정하는 연산자이다. 결과적으로, 무선 전력 송신기(100)에 포함된 안테나 어레이들의 전력출력은 동일할 수 있으며, 모든 편파 채널들은 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 위상이 조정될 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기(100)에 포함된 안테나 어레이들의 편파 채널들의송신최적 위상값들은 무선 전력 송신기(100)의 메모리에 저장될 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 의한 안테나 어레이의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의하여, 원편파(circularly polarization)은 전파 방향에 직각인 면에서 전계의 크기와 방향을 나타내는 벡터 끝의 궤적이 원을 그리는 전파이다. 원편파에서 전파 방향에 직각인 면의 전계 벡터가 전파 방향을 향하여 시계방향으로 회전하는 것을 우선회 타원 편파(RHCP(Right Hand Circular Polarization))라고 하며, 시계 반대 방향으로 회전하는 것을 좌선회 타원 편파(LHCP(Left Hand Circular Polarization))이라고 한다.
도 6에 개시된 안테나 어레이(601)는 RHCP-편파 급전점(603(a))에 연결된RHCP-편파 채널(604) 및 LHCP-편파 급전점(603(b))에 연결된 LHCP-편파 채널(605)의 두 개의 독립적인 채널을 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여, RHCP-편파 채널(604)은 RHCP-편파 위상 변환기(624)와 RHCP-편파 제어 증폭기(634)를 포함할 수 있다. 또한, LCHP-편파 채널(605)은 LHCP-편파 위상 변환기(625)와 LHCP-편파 제어 증폭기(635)를 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여, RHCP-편파 채널(604)및 LCHP-편파 채널(605)은 독립적으로 전력신호를 생성할 수 있도록 인에이블(enable)되거나, 또는 전력신호를 생성하지 않도록 디스에이블(disdable)될 수 있다.
도 6에 개시된 안테나 어레이(601)의 편파 채널의 위상을 조정하는 방식은 도 5에서 설명한 안테나 어레이(501)의 위상 조정 방식과 동일하다.
일 개시에 의하여, 도 6의 안테나부(101)에 포함된 안테나 어레이(601) 및 다른 안테나 어레이들의 위상이 결정된 후, 안테나부(101)는 결정된 안테나 어레이들의 위상을 이용하여 전력신호를 생성하고 전달할 수 있다.
도 7은 일 개시에 따른 장애물이 존재하지 않는 경우에서의 무선 전력 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
이하 도 7 내지 도 11에서는 무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(200)에서 무선 전력을 송수신하는 실시예에 대하여 설명하며, 도면상에서 무선 전력 송신기(100)는 복수개의 안테나 어레이들만을 포함하고 있지만, 다른 구성들을 포함할 수 있음은 자명하다.
일 개시에 의하여 무선 전력 수신기(200)는 우선회 타원 편파(RHCP)의 렉테나를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기(100)에 포함된 모든 안테나 어레이들의 편파 채널들은 동일한 진폭 및 90°의 위상으로 여기된다. 따라서, 무선 전력 송신기(100)는 순 RHCP 편파를 생성한다.
무선 전력 수신기(200)는 무선 전력 송신기(100)로 통신신호(CS)를 전송함으로써, 무선 전력 수신기(200)에서 수신하는 전력신호(PS)에 대한 정보를 전송할 수 있다. 그에 따라, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(200)에 최대 전력을 전송할 수 있도록 안테나 어레이들의 상대적인 위상을 조정할 수 있다.
도 8은 일 개시에 의한, 반사 장애물이 존재하는 경우에서 무선 전력을 송신하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의하여 반사 장애물(801, 802)은 유전체 및 자기 특성이 공기와 실질적으로 다른 재료로 만들어진다.
일 개시에 의하여 무선 전력 송신기(100)로부터 방사된 전력신호는 반사 장애물(801, 802)에 부딪힌 후, 한 번의 반사를 통해 무선 전력 수신기(200)로 전달될 수 있다.
일 개시에 의하여 무선 전력 수신기(200)는 RHCP 편파 채널의 렉테나를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기(100)에서 RHCP 편파 신호(PS-1)가 방사되는 경우, 반사 장애물(801, 802)에 반사되어, LHCP 편파 신호(PS-2)로 변경될 수 있다. 이럴 경우, 무선 전력 수신기(200)에서는 LHCP 편파 신호(PS-2)를 수신할 수 없어, 무선 전력 송신기(100)로부터 전력신호를 수신할 수 없다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(200)로부터 수신 전력에 대한 정보를 포함하는 통신신호(CS)를 수신할 수 있고, 통신신호(CS)에 포함된 정보에 기초하여 무선 전력 송신기(100)에 포함된 복수개의 안테나 어레이들의 편파 채널 간의 상대적 위상을 조정할 수 있다. 이때, 편파채널 간의 상대적 위상 편이는 + 90 °에서 -90 °사이에서 변할 수 있다.
결과적으로, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(200)에서 최대 전력을 수신할 수 있는 위상을 결정하고, 상황에 따라 적응적으로 결정된 위상을 이용하여 효율적으로 전력을 전달할 수 있다.
도 9는 일 개시에 따라, 직접적 전력신호의 전달 및 반사된 전력신호의 전달이 동시에 진행되는 경우에서 무선으로 전력을 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 따라, 무선 전력 송신기(100)에서 무선 전력 수신기(200)로 직접적으로 전력신호(PS-901)를 전달할 수 있거나, 반사 장애물(901, 902)로 인해 반사된 전력신호(PS-902)를 전달할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기(100)는 안테나 어레이들의 편파 채널의 위상을 자동으로 조정함으로써, 무선 전력 수신기(200)가 있는 위치에서 위상이 합산되도록 할 수 있다. 이를 통해, 전력 전달의 효율성을 극대화할 수 있다.
도 10은 일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 전도체 장애물이 존재하는 경우에서의 무선 전력 전달 방법을 설명하기 위한 도면이다.
무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(200)사이에 전도체 장애물(1001)이 있는 경우, 방사된 전력신호(PS-1001)은 전도체 장애물(1001)에서 회절될 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(200)로부터 수신한 통신신호(CS)를 분석함으로써, 회절된 전력신호(PS-1002, PS-1003)들이 무선 전력 수신기(200)가 위치한 곳에서 위상이 합산될 수 있도록, 안테나 어레이들의 편파 채널의 위상을 자동으로 조정할 수 있다. 결과적으로 무선 전력 송신기(100)는 최대의 효율로 무선 전력 수신기(200)에게 전력 신호를 전달할 수 있다.
도 11은 일 개시에 의하여, 복수개의 장애물과 복수개의 무선 전력 수신기가 있는 상황에서 무선으로 전력신호를 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
일 개시에 의하여, 무선 전력 송신기(100)는 복수개의 무선 전력 수신기(210, 220, 230)로 동시에 전력신호를 전송할 수 있다. 일 개시에 의하여, 복수개의 무선 전력 수신기(210, 220, 230)의 위치는 각각 상이할 수 있다. 예를 들어, 제 1 무선 전력 수신기(210)는 전도체 장애물(1101)뒤에 위치할 수 있으며, 제 2 무선 전력 수신기(220)는 장애물 없이 무선 전력 송신기(100)에 근접하게 위치할 수 있으며, 제 3 무선 전력 수신기(230)는 반사 장애물(1102)에 가려져있는 곳에 위치할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 복수개의 무선 전력 수신기(210, 220, 230)로부터 복수개의 통신신호(CS-210, CS-220, CS-230)를 수신하고, 복수개의 통신신호(CS-210, CS-220, CS-230)에 기초하여 안테나 어레이들의 편파 채널의 위상을 조정할 수 있다. 이때, 안테나 어레이들의 편파 채널의 위상을 조정하는 과정은 동시에 이루어질 수 있으며, 또는 복수개의 무선 전력 수신기(210, 220, 230) 각각에 대하여 순차적으로 실행될 수 있다. 결과적으로 무선 전력 송신기(100)는 복수개의 무선 전력 수신기(210, 220, 230) 각각에 대하여 높은 효율의 전력신호(CS)를 전달할 수 있다.
또한, 복수개의 무선 전력 수신기(210, 220, 230)로부터 수신한 복수개의 통신신호(CS-210, CS-220, CS-230)에 따를 때 복수개의 무선 전력 수신기(210, 220, 230) 중 어느 하나가 완충된 경우에는, 완충된 무선 전력 수신기로의 전력신호 송신을 중단할 수도 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 위상 진폭 제어 알고리즘을 이용한 무선전력송신기 및 무선전력수신기에 대한 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
본 명세서에서 설명된 컴퓨터 시스템 및 컴퓨터 시스템에서 수행하는 메모리 오류 검출 방법은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.
소프트웨어는, 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는, 예를 들어 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다.
컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 컴퓨터 시스템 및 컴퓨터 시스템에서 메모리 오류를 검출하는 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다.
컴퓨터 프로그램 제품은 소프트웨어 프로그램, 소프트웨어 프로그램이 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 프로그램 제품은 전자 장치의 제조사 또는 전자 마켓(예를 들어, 구글 플레이 스토어, 앱 스토어)을 통해 전자적으로 배포되는 소프트웨어 프로그램 형태의 상품(예를 들어, 다운로드 가능한 애플리케이션(downloadable application))을 포함할 수 있다. 전자적 배포를 위하여, 소프트웨어 프로그램의 적어도 일부는 저장 매체에 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다. 이 경우, 저장 매체는 제조사의 서버, 전자 마켓의 서버, 또는 소프트웨어 프로그램을 임시적으로 저장하는 중계 서버의 저장매체가 될 수 있다.
컴퓨터 프로그램 제품은, 서버 및 단말(예로, 초음파 진단 장치)로 구성되는 시스템에서, 서버의 저장매체 또는 단말의 저장매체를 포함할 수 있다. 또는, 서버 또는 단말과 통신 연결되는 제3 장치(예, 스마트폰)가 존재하는 경우, 컴퓨터 프로그램 제품은 제3 장치의 저장매체를 포함할 수 있다. 또는, 컴퓨터 프로그램 제품은 서버로부터 단말 또는 제3 장치로 전송되거나, 제3 장치로부터 단말로 전송되는 소프트웨어 프로그램 자체를 포함할 수 있다.
이 경우, 서버, 단말 및 제3 장치 중 하나가 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여 개시된 실시예들에 따른 방법을 수행할 수 있다. 또는, 서버, 단말 및 제3 장치 중 둘 이상이 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여 개시된 실시예들에 따른 방법을 분산하여 실시할 수 있다.
예를 들면, 서버(예로, 클라우드 서버 또는 인공 지능 서버 등)가 서버에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여, 서버와 통신 연결된 단말이 개시된 실시예들에 따른 방법을 수행하도록 제어할 수 있다.
또 다른 예로, 제3 장치가 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여, 제3 장치와 통신 연결된 단말이 개시된 실시예에 따른 방법을 수행하도록 제어할 수 있다.
제3 장치가 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하는 경우, 제3 장치는 서버로부터 컴퓨터 프로그램 제품을 다운로드하고, 다운로드된 컴퓨터 프로그램 제품을 실행할 수 있다. 또는, 제3 장치는 프리로드된 상태로 제공된 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여 개시된 실시예들에 따른 방법을 수행할 수도 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 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 컴퓨터 시스템 또는 모듈 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (20)

  1. 무선 전력 수신기로부터 통신 신호를 수신하는 단계;
    상기 통신 신호에 기초하여, 상기 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되는 기준 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상들을 결정하는 단계;
    상기 기준 안테나 어레이와 함께 제 1 안테나 어레이를 활성화하여, 상기 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 상기 제 1 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상들을 결정하는 단계;
    상기 제 1 안테나 어레이를 비활성화하고 상기 기준 안테나 어레이와 함께 제 2 안테나 어레이를 활성화하여, 상기 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 상기 제 2 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상들을 결정하는 단계; 및
    상기 기준 안테나 어레이, 상기 제 1 안테나 어레이 및 상기 제 2 안테나 어레이를 이용하여 생성된 전력 신호를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 단계를 포함하되,
    편파 채널은 편파를 갖는 전자기파를 생성하기 위한 신호 채널이고,
    상기 기준 안테나 어레이, 상기 제 1 안테나 어레이 및 상기 제 2 안테나 어레이 각각은 독립적인 편파 채널들을 포함하며,
    상기 제 1 안테나 어레이의 상기 편파 채널들의 상기 위상들을 결정하는 단계는,
    상기 제 1 안테나 어레이의 두 개의 편파 채널들 중 제 1 편파 채널만을 활성화한 상태에서, 상기 무선 전력 수신기에서 수신된 전력이 최대가 되는 상기 제 1 편파 채널의 제 1 위상을 결정하는 단계; 및
    상기 제 1 위상이 결정된 후, 제 2 편파 채널을 활성화하여, 상기 무선 전력 수신기에서 수신된 전력이 최대가 되는 상기 제 2 편파 채널의 제 2 위상을 결정하는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 안테나 어레이의 상기 편파 채널들의 상기 위상들을 결정하는 단계는,
    상기 기준 안테나 어레이에 포함된 2개의 편파 채널들의 상대적 위상을 조정함으로써 가변적인 전력 신호를 송신하는 단계;
    상기 가변적인 전력 신호를 수신한 무선 전력 수신기로부터, 상기 무선 전력 수신기의 수신 전력에 대한 정보를 포함하는 통신 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 통신 신호에 기초하여, 상기 2개의 편파 채널들의 위상들을 결정하는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 기준 안테나 어레이의 상기 편파 채널들은,
    수평 선형 편파 채널(horizontal linear polarization channel) 및 수직 선형 편파 채널(vertical linear polarization channel)을 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 기준 안테나 어레이의 상기 편파 채널들은,
    우선회 타원 편파 채널(Right Hand Circular Polarization Channel) 및 좌선회 타원 편파 채널(Left Hand Circular Polarization Channel)을 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    순차적으로 무선 전력 송신기에 포함된 모든 안테나 어레이들의 편파 채널들의 위상들을 결정하는 단계;
    상기 결정된 모든 안테나 어레이들의 상기 편파 채널들의 상기 위상들을 이용하여, 상기 모든 안테나 어레이들 각각의 편파 채널들의 복소 진폭을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 복소 진폭에 따라, 상기 무선 전력 수신기에 대한 무선 전력 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    복수의 무선 전력 수신기들로부터 복수의 통신 신호들을 수신하는 단계;
    상기 복수의 무선 전력 수신기들 각각에 대한 안테나 어레이들의 편파 채널들의 위상들을 결정하는 단계;
    상기 결정된 안테나 어레이들의 상기 편파 채널들의 상기 위상들을 이용하여 복수의 전력 신호들을 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 무전 전력 수신기들에게 각각 상기 복수의 전력 신호들을 전송하는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 무선 전력 수신기들 각각에 대한 상기 안테나 어레이들의 상기 편파 채널들의 상기 위상들을 결정하는 단계는,
    상기 복수의 무전 전력 수신기들에 대하여 순차적으로 또는 동시에 수행되는 것인, 무선 전력 송신 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 신호는 상기 무선 전력 수신기가 수신하는 전력의 크기, 상기 무선 전력 수신기의 충전률, 상기 무선 전력 수신기의 위치 및 상기 무선 전력 수신기의 상태 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 기준 안테나 어레이의 상기 편파 채널들 각각은 위상 변환기와 전력 제어 증폭기를 포함하는 것인, 무선 전력 송신 방법.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 기준 안테나 어레이의 상기 편파 채널들 각각은 위상 변환기 및 고정 이득 증폭기를 포함하는 것인, 무선 전력 송신 방법.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기는,
    하나의 편파 채널을 갖는 안테나를 포함하며, 상기 하나의 편파 채널은 정류기에 연결되어 렉테나를 형성하는 것인, 무선 전력 송신 방법.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기는,
    두 개의 편파 채널들을 갖는 안테나를 포함하며, 상기 두 개의 편파 채널들은 각각 제1 정류기 및 제2 정류기에 결합되며, 상기 제1 정류기 및 상기 제2 정류기의 출력 값들은 공통 DC(direct current) 부하에서 결합되는 것인, 무선 전력 송신 방법.
  15. 무선 전력 신호를 송신하기 위하여 2개의 독립적인 편파 채널들을 포함하는 복수의 안테나 어레이들을 포함하는 안테나부;
    메모리; 및
    무선 전력 수신기로부터 통신 신호를 수신한 이후에, 상기 통신 신호에 기초하여 상기 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되는 기준 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상들을 결정하고,
    상기 기준 안테나 어레이와 함께 제 1 안테나 어레이를 활성화하여, 상기 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 상기 제 1 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상들을 결정하며,
    상기 제 1 안테나 어레이를 비활성화하고 상기 기준 안테나 어레이와 함께 제 2 안테나 어레이를 활성화하여, 상기 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 상기 제 2 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상들을 결정하고,
    상기 기준 안테나 어레이, 상기 제 1 안테나 어레이, 상기 제 2 안테나 어레이를 이용하여 생성된 전력 신호를 상기 무선 전력 수신기에게 송신하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    상기 제 1 안테나 어레이의 두 개의 편파 채널들 중 제 1 편파 채널만을 활성화한 상태에서, 상기 무선 전력 수신기에서 수신된 전력이 최대가 되는 상기 제 1 편파 채널의 제 1 위상을 결정하고,
    상기 제 1 위상이 결정된 후, 제 2 편파 채널을 활성화하여, 상기 무선 전력 수신기에서 수신된 전력이 최대가 되는 상기 제 2 편파 채널의 제 2 위상을 결정하는, 무선 전력 송신기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 기준 안테나 어레이에 포함된 2개의 편파 채널들의 상대적 위상을 조정함으로써 가변적인 전력 신호를 송신하고,
    상기 가변적인 전력 신호를 수신한 무선 전력 수신기로부터, 상기 무선 전력 수신기의 수신 전력에 대한 정보를 포함하는 통신 신호를 수신하고,
    상기 통신 신호에 기초하여, 상기 2개의 편파 채널들의 위상들을 결정하는, 무선 전력 송신기.
  17. 삭제
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    복수의 무선 전력 수신기들로부터 복수의 통신 신호들을 수신한 이후에, 상기 복수의 무선 전력 수신기들 각각에 대한 안테나 어레이들의 편파 채널들의 위상들을 결정하고,
    상기 결정된 안테나 어레이들의 편파 채널들의 상기 위상들을 이용하여 복수의 전력 신호들을 생성하고,
    상기 복수의 무전 전력 수신기들에게 각각 상기 복수의 전력 신호들을 전송하는, 무선 전력 송신기.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    순차적으로 또는 동시에 상기 복수의 무전 전력 수신기들에 각각에 대한 상기 안테나 어레이들의 상기 편파 채널들의 상기 위상들을 결정하는, 무선 전력 송신기.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    무선 전력 수신기로부터 통신 신호를 수신한 이후에, 상기 통신 신호에 기초하여 상기 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되는 기준 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상들을 결정하는 동작;
    상기 기준 안테나 어레이와 함께 제 1 안테나 어레이를 활성화하여, 상기 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 상기 제 1 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상들을 결정하는 동작;
    상기 제 1 안테나 어레이를 비활성화하고 상기 기준 안테나 어레이와 함께 제 2 안테나 어레이를 활성화하여, 상기 무선 전력 수신기에서 수신하는 전력이 최대가 되도록 상기 제 2 안테나 어레이의 편파 채널들의 위상들을 결정하는 동작;
    상기 기준 안테나 어레이, 상기 제 1 안테나 어레이, 상기 제 2 안테나 어레이를 이용하여 생성된 전력 신호를 상기 무선 전력 수신기에게 송신하는 동작;
    상기 제 1 안테나 어레이의 두 개의 편파 채널들 중 제 1 편파 채널만을 활성화한 상태에서, 상기 무선 전력 수신기에서 수신된 전력이 최대가 되는 상기 제 1 편파 채널의 제 1 위상을 결정하는 동작; 및
    상기 제 1 위상이 결정된 후, 제 2 편파 채널을 활성화하여, 상기 무선 전력 수신기에서 수신된 전력이 최대가 되는 상기 제 2 편파 채널의 제 2 위상을 결정하는 동작을 수행하도록 하는 프로그램이 저장된 기록매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
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