KR200221396Y1 - 송/수신용 신호를 전원으로 이용하는 무선신호송/수신장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 각각의 단말기에 장착되어 무선으로 신호를 송/수신하는 장치에 있어서, 송/수신되는 신호 데이터를 전원으로 하고, 낮은 소비전력으로 작동되는 무선신호 송/수신장치에 관한 것이다.

본 고안의 특징은, 신호를 생성 및 처리하는 각각의 장비의 데이터 입/출력단자에 접속되어, 각 장비간에 무선으로 신호를 송/수신하기 위한 무선데이터 송/수신장치에 있어서: 장비로부터 전송된 신호의 전위레벨을 승압하는 승압부와; 승압부에 의해 전위레벨이 승압된 신호를 정류 및 평활하여 전원으로 변환하는 신호/전원 변환부와; 신호/전원 변환부에 의해 변환된 전원으로 충전되며, 충전된 전원을 무선신호 송/수신장치에 공급하는 배터리를 포함하는 점에 있다.

따라서, 본 고안은 송/수신용 신호를 이용하여 무선신호 송/수신장치를 구동하므로, 별도의 구동용 배터리가 필요치 않다. 따라서, 소형의 무선신호 송/수신장치를 제작할 수 있는 이점이 있다.

또한, N채널 FET와 쇼트키 다이오드 등의 저 전력 소자를 이용하여 회로를 구성함으로써, 소비 전력을 낮추었고, 이에 따라 전자파의 발생을 최대한 억제할 수 있는 이점이 있다.

Description

송/수신용 신호를 전원으로 이용하는 무선신호 송/수신장치{Apparatus for RF signal transmit and receive using as power to transmit and receive signal}

본 고안은 무선신호 송/수신장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각각의 단말기에 장착되어 무선으로 신호를 송/수신하는 장치에 있어서, 송/수신되는 신호를 전원으로 하고, 낮은 소비전력으로 작동되는 무선신호 송/수신장치에 관한 것이다.

정보통신의 발달로, 근거리에 위치한 장비들간의 통신이 유선으로 무선으로 급격하게 대체되고 있다. 이러한 무선통신장비는 종래의 유선통신장비를 사용할 때에 비하여 공간적인 제약을 해소하고, 사무환경을 향상시키는 역할을 담당하였다.

그런데, 전파를 이용한 무선통신방식은 인체가 높은 주파수의 전자파에 노출되기 때문에, 인체에 유해한 영향을 미치게 되고, 특히, 휴대용 통신단말기는 통화 도중 특히, 통화개시시점에 발생하는 전자파가 인체(뇌)에 나쁜 영향을 제공하므로, 최근에는 전자파를 제거할 수 있는 보다 향상된 방안을 모색중인 실정이다.

한편, 무선신호 송/수신장치는 컴퓨터와 컴퓨터, CD와 CD, 컴퓨터와 CD 등과 같이 불특정 장비들간의 통신을 무선으로 수행할 수 있도록 한 장치로서, 예를 들면, 컴퓨터의 데이터 입/출력단자에 접속되어 근접된 다른 장비(예를 들면, 컴퓨터)와 무선으로 통신하도록 그 내부에 배터리가 필수적으로 장착되어야만 한다.

그런데, 이와 같은 종래의 무선신호 송/수신장치에 의하면 다음과 같은 문제점(들)이 발생한다.

즉, 내부에 배터리가 장착되기 때문에 무선신호 송/수신장치의 부피가 커진다.

또한, 배터리를 사용하는 경우, 배터리가 소진되면 배터리를 교체하여야 하는 불편함이 있다.

또한, 배터리를 사용하기 때문에 별도의 충전장치를 사용하여야 하는데, 종래의 충전장치는 해당 장비의 메인 전원(예를 들면, 컴퓨터의 구동전원)을 이용하기 때문에 그 구성이 복잡하다.

또한, 무선신호 송/수신장치가 높은 전력을 사용하기 때문에 인체가 전자파에 노출되어 심각한 폐해를 발생한다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 문제점(들)을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안은 목적은 간단한 충전회로를 사용하여 배터리를 충전하도록 함으로써, 무선신호 송/수신장치의 규모를 축소시킨 송/수신용 신호를 전원으로 하는 무선신호 송/수신장치를 제공함에 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 송/수신용 신호를 전원으로 사용하고, 초저전력으로 회로를 동작함으로써, 전자파로 인한 인체의 피해를 최소화한 송/수신용 신호를 전원으로 하는 무선신호 송/수신장치를 제공함에 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 고안에 의한 송/수신용 신호를 전원으로 하는 무선신호 송/수신장치의 전체 구성도이고,

도 2는 도 1의 개략적 내부블럭도이며,

도 3은 도 2의 상세회로도이고,

도 4a 내지 도 4e는 도 3에 도시된 회로에 의해 송/수신용 신호가 전원으로 변환되는 과정을 나타내는 동작파형도이다.

＜도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명＞

100: 무선신호 송/수신장치 101: 태양전지

102: 커넥터 103: 신호 처리부

104: 변조부 105: 송신부

106: 안테나 107: 승압부

108: 신호/전원 변환부 109: 배터리

110: 수신부 111: 검파부

T1: 트랜스포머 Q1, Q2: N채널 FET

C1: 평활 커패시터 R_DS: 드레인-소스 저항

Vcc: 전원 출력단자 N1: 공통접점

D1, D2: 쇼트키 다이오드

이와 같은 목적(들)을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 신호 및 데이터를 생성 및 처리하는 각각의 장비의 신호 입/출력단자에 접속되어, 각 장비간에 무선으로 신호를 송/수신하기 위한 무선신호 송/수신장치에 있어서: 장비로부터 전송된 신호의 전위레벨을 승압하는 승압부와; 승압부에 의해 전위레벨이 승압된 신호를 정류 및 평활하여 전원으로 변환하는 신호/전원 변환부와; 신호/전원 변환부에 의해 변환된 전원으로 충전되며, 충전된 전원을 무선신호 송/수신장치에 공급하는 배터리를 포함하는 점에 있다.

여기서, 승압부는, 1차측이 장비에 접속되고, 1차측에 공급된 신호의 전위를 일정 레벨로 승압하도록 1차측과 2차측의 권선비가 일정 비율을 갖는 트랜스포머를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 신호/전원 변환부는, 승압부에 의해 승압된 전원을 정류하는 FET와; FET에 의해 정류된 전원을 평활하는 평활 커패시터를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 태양광을 전기에너지로 변환하여 충전함과 동시에, 배터리에 접속되어 충전된 전기에너지로 배터리를 충전하는 태양전지를 더 포함할 수도 있다.

이때, 태양전지와 배터리 사이에, 태양전지에 충전된 전기에너지가 배터리에 공급되도록 순방향으로 접속된 쇼트키 다이오드를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예(들)에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 회로의 구성소자 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 고안의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 고안이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1a 및 도 1b에는 본 고안에 의한 송/수신용 신호를 전원으로 하는 무선신호 송/수신장치의 전체 구성도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 개략적 내부블럭도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2의 상세회로도가 도시되어 있고, 도 4a 내지 도 4e에는 도 3에 도시된 회로에 의해 송/수신용 신호가 전원으로 변환되는 과정을 나타내는 동작파형도가 도시되어 있다.

먼저, 본 고안에 적용된 무선신호 송/수신장치는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 무선신호 송/수신장치(100)의 상부에는 태양에서 방사된 빛을 전기적인 에너지로 변환하는 태양전지(101)가 부착되어 있고, 무선신호 송/수신장치(100)의 일측에는 장비(예를 들면, 컴퓨터)의 신호 입/출력단자에 접속할 수 있도록 커넥터(102)가 형성되어 있다.

여기서, 신호는 아날로그형태 및 디지털형태의 데이터를 모두 포함한다.

또한, 무선신호 송/수신장치(100)의 적용 범위는 다음과 같이 정의할 수 있다.

- 컴퓨터와 컴퓨터(쌍방향)

- CD와 CD(쌍방향)

- 컴퓨터와 CD(쌍방향)

- MD(Mini disk)와 MD(쌍방향)

- 컴퓨터와 MD(쌍방향)

- 미니 카세트 플레이어와 헤드폰(단방향)

- 오디오 시스템과 헤드폰(단방향)

한편, 도 2를 참조하여 무선신호 송/수신장치(100)의 내부구성을 개략적으로 설명하면, 신호 처리부(103)는 해당 장비(예를 들면, 컴퓨터)로부터 다른 장비로 전송할 신호(아날로그 신호 및 디지털 데이터 등)를 입력받아 이를 신호 전송에 필요한 형태로 처리하고 부호화한다.

변조부(104)는 신호 처리부(103)에 의해 부호화된 신호를 아날로그형태의 고주파신호로 변조한다. 이때, 변조부(104)는 표면탄성파 진동자(SAW(Surface Acoustic Wave)-Resonator)를 사용하여 별도의 주파수 체배과정이 없이 300㎒의 주파수를 발생하도록 구성한다.

송신부(105)는 변조부(104)에 의해 변조된 고주파신호를 안테나(106)를 통해 다른 장비로 전송한다.

승압부(107)는 다른 장비로 전송할 신호의 전위레벨을 수배(예를 들면, 2배)로 승압한다.

신호/전원 변환부(108)는 승압부(107)에 의해 승압된 신호를 정류 및 평활하여 정전압으로 변환하고, 변환된 정전압을 일정 레벨로 제한하여 배터리(109)에 충전한다.

배터리(109)는 충전된 정전압을 장비내의 각 구성부에 공급한다.

수신부(110)는 다른 장비로부터 수신된 고주파신호를 수신한다.

검파부(111)는 수신부(110)에 의해 수신된 고주파신호를 정류하여 고주파신호에 포함된 신호성분(혹은, 데이터)을 검출한 후, 장비로 전송한다.

한편, 앞서 설명한 승압부(107)와 신호/전원 변환부(108) 및 배터리(109)의 구성회로에 대하여 도 3을 참조하여 설명하면, 승압부(107)는 1차측에 신호 입력단자와 접지단자가 형성되고, 2차측에는 센터 탭을 갖는 트랜스포머(T1)로 구성된다.

이때, 트랜스포머(T1)는 1차측으로부터 입력된 신호의 전위레벨을 수배(예를 들면, 2배) 승압하도록 2차측의 권선 수를 제한함과 동시에 1차측과 2차측을 절연(isolation)시킨다. 이때, 트랜스포머(T1)는 70% 이상의 고효율과 20㎐~10㎑의 넓은 대역폭을 갖도록 함으로써, 승압 과정에서의 전력 손실을 최대한 억제하도록 하였다.

또한, 신호/전원 변환부(108)는 트랜스포머(T1)에 의해 2배 승압된 신호를 정류 및 평활하도록 한 쌍의 N채널 FET(Q1, Q2)와, 평활 커패시터(C1)로 구성된다. 이때, N채널 FET(Q1, Q2)는 정류할 때의 손실을 최대한 억제하기 위하여 R_DS(드레인-소스 저항)을 20~30mΩ의 낮은 저항값으로 설정한다.

또한, 신호/전원 변환부(108)의 출력 단에는 배터리(109)와 전원 출력단자(Vcc)가 공통 접속되고, 전원 출력단자(Vcc)에는 태양전지(101)로부터 공급되는 전원이 장비 내로 공급될 수 있도록 연결된다. 또한, 태양전지(101)와 신호/전원 변환부(108) 및 배터리(109)와 전원 출력단자(Vcc)의 공통 접점(N1)에는 쇼트키 다이오드(D1, D2)가 전원 출력단자(Vcc)에 대하여 순방향으로 접속되어, 전원 출력단자(Vcc)로부터 역전압이 유기되는 것을 방지하도록 구성되어 있다. 이때, 쇼트키 다이오드(D1, D2)는 순방향 전압을 최소화시킴과 동시에 역바이어스에 대한 회복시간이 '0'에 가깝도록 함으로써, 에너지 손실을 최대한 억제한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 고안의 동작에 대하여 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 무선신호 송/수신장치(100)가 다른 장비로부터 전송된 신호를 수신하는 과정에 대하여 설명하면, 수신부(110)는 안테나(106)를 통해 수신된 고주파신호 중 특정대역(예를 들면, 300㎒)(현재, 대한민국에서는 허가 없이 사용할 수 있는 주파수대역이 대략 300㎒대역으로 제한되어 있다.)의 신호를 동조하여 수신하고, 수신된 300㎒대역의 고주파신호는 검파부(111)에 전송된다. 검파부(111)는 고주파신호를 정류하여 고주파성분을 제거하고, 제거된 후의 순수한 신호성분(혹은, 데이터성분)만을 검출하여 이를 장비(예를 들면, 컴퓨터)에 전송한다. 이에 따라, 장비는 다른 장비로부터 전송된 신호를 분석할 수 있다.

한편, 무선신호 송/수신장치(100)가 다른 장비에 신호를 전송하고 전원을 충전하는 과정에 대하여 설명하면, 해당 장비(예를 들면, 컴퓨터)로부터 다른 장비로 전송하고자 하는 신호가 무선신호 송/수신장치(100)로 입력되면, 이 신호는 신호 처리부(103)에 의해 신호 복원에 필요한 형태로 부호화된다.

이후, 부호화된 신호는 변조부(104)에 의해 300㎒대의 주파수를 갖는 고주파신호에 실려 변조된 후, 송신부(105)와 안테나(106)를 통하여 다른 장비로 전송된다. 이때, 변조부(104)는 표면탄성파 진동자(SAW-Resonator)를 사용하여 별도의 주파수 체배과정이 필요 없이 300㎒의 주파수를 발생할 수 있도록 하였다. 즉, 통상의 발진기(예를 들면, 크리스탈 발진기)는 자체적으로 300㎒라는 높은 주파수의 발진신호를 발생할 수 없으므로, 몇 단계의 주파수 체배과정을 거쳐 300㎒의 주파수를 얻을 수 있다. 이런 경우, 다 단계의 체배과정에 의해 전력상 많은 손실이 발생하므로, 본 고안에서는 적합하지 않으며, 표면탄성파 진동자는 자체적으로 300㎒ 이상의 높은 주파수를 발생할 수 있으므로, 소모전력이 적은 이점이 있다.

또한, 무선신호 송/수신장치(100)는 신호의 전위레벨과 전파의 강도 및 주파수대역의 영향에 의해 대략 20M 이내에서 통신할 때가 가장 효율적이다.

이때, 장비(예를 들면, 컴퓨터)로부터 전송된 신호는 승압부(107)내의 트랜스포머(T1)의 1차측에 전송되고, 트랜스포머(T1)의 1차측에 전송된 신호(도 4a 참조, 도 4a에서는 데이터를 일 예로 적용하였음)는 트랜스포머(T1)의 2차측에 유기된다. 이때, 트랜스포머(T1)의 2차측에 유기된 신호의 전위는 트랜스포머(T1)의 1차측과 2차측의 권선비에 의해 승압 배율이 결정되며, 1차측과 2차측의 권선비가 1:2일 때, 대략 2배로 승압된 전위를 얻을 수 있다(도 4b 참조).

한편, 승압부(107)에 의해 승압된 신호는 신호/전원 변환부(108)내에 구성된 한 쌍의 N채널 FET(Q1, Q2)에 의해 전파 정류되고(도 4c 참조), 평활 커패시터(C1)를 통하여 도 4d에 도시된 바와 같이 평활된다. 여기서, 한 쌍의 N채널 FET(Q1, Q2)는 드레인-소스간의 저항값이 20mΩ정도의 낮은 값이므로, 전력의 손실이 거의 없이 신호를 정류할 수 있다.

이후, 평활 커패시터(C1)에 의해 평활된 전원(이 과정에서 이미 신호 성분은 소멸되고, 일정 전위를 갖는 전원으로 변환된 상태이다.)은 배터리(109)에 충전된다(도 4e 참조).

한편, 배터리(109)에 충전된 전원은 무선신호 송/수신장치(100)내의 각 구성부에 구동전원으로 공급되며, 무선신호 송/수신장치(100)가 초기 구동될 때 혹은 전송되는 신호의 전위가 아주 낮은 경우에만 태양전지(101)로부터 전원이 공급되어 배터리(101)를 충전시킨다. 또한, 쇼트키 다이오드(D2)에 의해 배터리(109)로부터 태양전지(101)에 전원이 공급되는 것이 차단되므로, 배터리(109)의 불필요한 방전이 방지되며, 쇼트키 다이오드(D1)에 의해 무선신호 송/수신장치(100)내의 각 구성부로부터 일정 전원이 배터리(109)로 유기되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예(들)에 관해 설명하였으나, 본 고안의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 고안의 범위는 설명된 실시예(들)에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 실용신안등록청구범위 뿐만 아니라 이 실용신안등록청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

결국, 본 고안에 의한 송/수신용 신호를 전원으로 이용하는 무선신호 송/수신장치에 따르면 다음과 같은 이점(들)이 발생한다.

즉, 송/수신용 신호를 이용하여 무선신호 송/수신장치를 구동하므로, 별도의 구동용 배터리가 필요치 않다. 따라서, 소형의 무선신호 송/수신장치를 제작할 수 있다.

또한, N채널 FET와 쇼트키 다이오드 등의 저 전력 소자를 이용하여 회로를 구성함으로써, 소비 전력을 낮추었고, 이에 따라 전자파의 발생을 최대한 억제할 수 있다.

Claims (5)

1. 신호 및 데이터를 생성 및 처리하는 각각의 장비의 신호 입/출력단자에 접속되어, 상기 각 장비간에 무선으로 신호를 송/수신하기 위한 무선신호 송/수신장치에 있어서:

   상기 장비로부터 전송된 신호의 전위레벨을 승압하는 승압부;

   상기 승압부에 의해 전위레벨이 승압된 상기 신호를 정류 및 평활하여 전원으로 변환하는 신호/전원 변환부; 및

   상기 신호/전원 변환부에 의해 변환된 전원으로 충전되며, 상기 충전된 전원을 상기 무선신호 송/수신장치에 공급하는 배터리를 포함하는 송/수신용 신호를 전원으로 이용하는 무선신호 송/수신장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 승압부는,

   1차측이 상기 장비에 접속되고, 상기 1차측에 공급된 상기 신호의 전위를 일정 레벨로 승압하도록 상기 1차측과 2차측의 권선비가 일정 비율을 갖는 트랜스포머를 포함하는 송/수신용 신호를 전원으로 이용하는 무선신호 송/수신장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 신호/전원 변환부는,

   상기 승압부에 의해 승압된 전원을 정류하는 FET; 및

   상기 FET에 의해 정류된 전원을 평활하는 평활 커패시터를 포함하는 송/수신용 신호를 전원으로 이용하는 무선신호 송/수신장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   태양광을 전기에너지로 변환하여 충전함과 동시에, 상기 배터리에 접속되어 상기 충전된 전기에너지로 상기 배터리를 충전하는 태양전지를 더 포함하는 송/수신용 신호를 전원으로 이용하는 무선신호 송/수신장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 태양전지와 상기 배터리 사이에, 상기 태양전지에 충전된 전기에너지가 상기 배터리에 공급되도록 순방향으로 접속된 쇼트키 다이오드를 더 포함하는 송/수신용 신호를 전원으로 이용하는 무선신호 송/수신장치.