KR20080017460A - Ｒｆ 에너지 하베스팅을 이용하여 디바이스에 전력을공급하는 장치 및 방법 - Google Patents

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존 쥐. 세아레르
챨스 이. 그린
다니엘 더블유. 해리스트
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Abstract

응용을 위한 코어 디바이스를 포함하는 응용 장치가 개시된다. 상기 장치는 상기 코어 디바이스에 전력을 공급하도록 상기 코어 디바이스에 연결된 전력(바람직하게는 RF 에너지) 하베스터를 포함한다. 또한 응용 방법이 개시된다. 상기 방법은 RF 에너지를 이용가능한 에너지로 변환하는 단계를 포함한다. 상기 이용가능한 에너지로 상기 코어 디바이스에 전력을 공급하는 단계가 개시된다.
전력 하베스팅

Description

ＲＦ 에너지 하베스팅을 이용하여 디바이스에 전력을 공급하는 장치 및 방법{POWERING DEVICES USING RF ENERGY HARVESTING}
본 발명은 디바이스들의 무선 전력공급에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 전력 하베스터로 디바이스들에 무선으로 전력을 공급하는 것에 관한 것이다.
프로세서 능력이 확장되고 전력 요구사항들이 감소함에 따라 유선 또는 전력 코드들 없이 동작하는 디바이스들이 증가되어 왔다. 이러한 "선이 없는(untethered)" 디바이스들은 셀룰러 폰과 무선 키보드들에서부터 빌딩 센서들 및 능동 RFID 태그들에 이르기까지 다양하다.
이러한 무선 디바이스들의 엔지니어들 및 설계자들은 주요 설계 파라미터로서 주로 배터리와 같은 휴대 전원의 한계를 지속적으로 연구하고 있다. 프로세서들 및 휴대 디바이스들의 성능은 무어의 법칙에 따라 18-24 개월마다 두 배씩 향상되어 온 반면, 용량 부분에 있어서의 배터리 기술은 매년 6%의 성장에 불과했다. 배터리 기술에 있어서의 최신 기술 및 전력중심설계(power conscious designs)로도, 많은 디바이스들이 로지스틱스(logistics) 및 빌딩 자동화와 같은 무수한 무선 디바이스들을 필요로 하는 적용예들에 대한 수명 및 유지 요건들을 제공하지 못하고 있다. 양방향 통신을 필요로 하는 오늘날의 디바이스들은 디바이스의 전원(전형적으로 배터리)을 대체하거나 재충전하는데 매 3-18 개월마다 예정된 유지보수를 필요로 한다. 자동화된 유틸리티 미터기와 같이 단순히 자신의 상태를(단방향으로) 방송하는 단방향 디바이스들은 보다 나은 배터리 수명을 가지며, 전형적으로 10년 이내의 교체를 요구한다. 두 유형 모두에 대해 예정된 전원 유지보수는 디바이스가 모니터링 및/또는 제어하도록 된 전체 시스템에 비용소모적이고 번거로운 일이다. 예정되지 않은 유지보수 작업들은 심지어 더 비용소모적이고 번거로운 일이다. 매크로 레벨에서, 내부 배터리와 관련된 상대적으로 높은 비용은 실질적이고 또는 경제적으로 실행가능한 배치될 수 있는 디바이스 수를 감소시킨다.
무선 디바이스들에 대한 전력 문제에 대한 이상적인 해결책은 외부 환경으로부터 충분한 에너지를 모아 이용할 수 있는 디바이스 또는 시스템이다. 이용되는 에너지는 무선 디바이스에 직접 전력을 제공하거나 또는 배터리 또는 다른 저장 요소를 증진(augment)시킬 것이다. 무선 디바이스로의 직접적인 전력공급은 디바이스가 배터리의 필요없이 구성될 수 있도록 한다. 저장 요소의 증진은 1)디바이스의 전체적 수명을 증가시키는 것, 2)디바이스에 보다 많은 전력을 제공함으로써 디바이스의 기능을 증대시키는 것일 수 있다. 이상적인 해결책을 위한 다른 파라미터들은 이용하는 디바이스가 넓은 범위의 거칠고 고립된 환경(예, 원자로)에서 사용될 수 있으며, 생산하는 비용이 적으며, 인체에 안전하고, 그리고 무선 디바이스의 기본 크기, 무게 및 다른 물리적 특성에 최소 영향을 가지게 될 것이라는 점이다.
본 발명은 응용 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 바람직하게는 응용을 위한 IC를 구비하는 코어 디바이스를 포함한다. 상기 장치는 상기 코어 디바이스에 전력을 공급하도록 코어 디바이스에 연결된 전력 하베스터(바람직하게는 RF 에너지 하베스터)를 포함한다.
본 발명은 응용 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 바람직하게는 응용을 위한 IC를 구비하는 코어 디바이스를 포함한다. 상기 장치는 코어 디바이스의 IC에 전력을 공급하도록, 무선으로 에너지를 수신하는 수단 및 상기 에너지로부터 상기 코어 디바이스로 전력을 제공하는 수단을 포함한다. 상기 수신 수단은 코어 디바이스에 연결된다.
본 발명은 응용 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 RF 에너지를 이용가능한 에너지로 변환하는 단계들을 포함한다. 바람직하게는 코어 디바이스의 IC에 이용가능한 에너지로 전력을 공급하는 단계가 있다.
본 발명은 디바이스에 직접 전력을 제공하거나 디바이스의 전력 저장 요소를 증진하도록, 에너지원으로 RF 에너지를 사용하는 기술에 관한 것이다. 본 발명은 상술한 '배경 기술' 부분에서 설명된 요구사항들을 충족한다.
전형적인 RF 수신 디바이스는 주파수 선택도를 최대화하여, 다른 소스들로부터의 간섭없이 분리되고 코히어런트(coherent)되도록 하는데 집중되어 왔다. 반대로, 본 발명은 특정 주파수 또는 주파수 범위에서 동작하는 동안, 디바이스는 디바이스의 출력 전력을 보충하도록 어떤 간섭도 받아들인다. 또한, 소스로서 RF 에너지를 사용하는 전력 하베스팅에 관련된 연구는 상기 소스에 근접한 디바이스들(유도성 또는 근접장 에너지)에 주로 집중되어 왔다. 대부분의 경우에, 선행 연구는 디바이스에 전력을 공급하도록 RF 전용 또는 직접적인 소스를 가정하였다.
본 발명은, 디바이스가 전력 전송 소스에 비교적 근접할 것을 요구하는 유도 결합에 의한 전력 전달과 혼동되어서는 안된다. 클라우스 핀켄젤러에 의한 RFID 핸드북은 유도 결합 영역을 전송기와 수신기간의 거리가 0.16 배 람다 미만인 것으로서 정의한다(람다는 RF 파의 파장이다). 본 발명은 원거리장 뿐만 아니라 근접장(때로는 유도성으로 언급됨)에서도 구현될 수 있다. 원거리장은 0.16 배 람다보다 큰 거리이다.
본 발명의 목적은 다음과 같은 특징을 제공하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
1. 직접적인 와이어링(direct wiring)이 없는 무선 디바이스에 원격으로 전력을 공급.
2. 전력 저장 요소의 수명을 증대시켜 디바이스의 수명과 일치하도록 하며, 궁극적으로는 배터리들의 사용하거나 사용하지 않는 오프그리드(off-grid) 디바이스에 전력을 공급.
3. 무선 디바이스들이 유지보수로부터 사실상 자유로울 수 있도록 함.
4. 다른 에너지 하베스팅 기술들(태양 에너지, 압전기 에너지 등)에 대한 증진을 제공.
5. 유선 디바이스로의 백업 전력을 제공.
다른 전력 하베스팅 기술들 및 저장 소자들와 결합되는 디바이스내의 전력 저장 요소를 증진하거나 디바이스에 직접 전력을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
이러한 방법 및 장치들로 디바이스의 전력 저장 요소들은 대체할 필요가 없으며 따라서 디바이스가 유지보수를 제공하기에 물리적으로 실용적이지 못하고, 비용소모적이거나 위험한(거친 환경으로 인해) 오프그리드로 영구적으로 배치되도록 할 수 있다.
온그리드(유선의) 또는 안정적인 전원을 구비한 디바이스들에 대해, RF 전력 하베스팅은 주 전원이 차단되는 경우에 백업으로서 사용될 수 있다.
첨부되는 도면에서, 본 발명의 바람직한 실시예 및 본 발명의 실시를 위한 바람직한 방법들이 도시된다.
도 1은 코어 디바이스 요소들에 전력을 직접적으로 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 2는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 3은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하며 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 4는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 5는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 6은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 7은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 8은 전력 저장 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 9는 전력 저장 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들로 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 10은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 11은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 12는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 13은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하는 RF 전력 하베 스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 14는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 15는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 16은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 17은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 18은 전력 저장 충전기(charger)에 전력을 공급하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 19는 전력 저장 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록 및 전력 저장 충전기로 전력을 공급하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 20은 전력 저장 충전기 및 코어 디바이스 요소들로 전력을 공급하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 21은 전력 저장 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록 및 코어 디바이스 요소들 및 전력 저장 충전기로 전력을 공급하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 22는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 23은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 24는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 25는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 26은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 27은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 28은 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는 RF 전력 하베스팅 블록 및 전력 저장 회로 및/또는 전력 레귤레이션과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 29는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 30은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신 하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 31은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 32는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 33은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 34는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 35는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 36은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 37은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록 의 블록 다이아그램이다.
도 38은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 39는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 40은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하고 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 41은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 코어 디바이스 요소들 및 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 42는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 43은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하고 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 44는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 코어 디바이스 요소들 에 전력을 공급하는 RF 전력 하베스팅 블록과 통신하고 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 45는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 46은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들 및 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 47은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하고 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 48은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 코어 디바이스 요소들 및 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 49는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들 및 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 50은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하고 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 51은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로와 통신하고 코어 디바이스 요소들 및 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 52는 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들 및 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 53은 전력 레귤레이션 및/또는 전력 저장 회로 및 전력 저장 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들 및 전력 저장 충전기에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 54는 코어 디바이스 요소들에 직접 전력을 제공하도록 안테나 A를 사용하여 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 55는 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록에 전력을 제공하도록 안테나 A를 사용하여 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 56은 코어 디바이스 요소들로 전력을 제공하는데 사용되며, 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록에 전력을 제공하도록 안테나 A를 사용하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 57은 코어 디바이스 요소들에 전력을 직접 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 58은 코어 디바이스 요소들로 전력을 제공하는데 사용되며, 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록에 전력을 제공하도록 안테나 A를 사용하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 59는 코어 디바이스 요소들로 전력을 제공하는데 사용되며, 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록에 전력을 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 60은 코어 디바이스 요소들에 전력을 직접 제공하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 61은 대안적인 전원 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들로 전력을 직접 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 62는 코어 디바이스 요소들로 전력을 직접 공급하는데 사용되고 대안적인 전원 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 63은 대안적인 전원 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 64는 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 65는 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 66은 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록 및 대안적인 전원 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 67은 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 68은 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록 및 대안적인 전원 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 69는 대안적인 전원 블록 및 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 70은 대안적인 전원 블록 및 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 71은 대안적인 전원 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 72는 대안적인 전원 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 73은 대안적인 전원 블록과 통신하는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 74는 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 75는 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 76은 대안적 전원 블록과 통신하고 코어 디바이스로 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 77은 코어 디바이스 요소들로 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 78은 대안적 전원 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 79는 대안적 전원 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 80은 대안적 전원과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 81은 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 82는 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 83은 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록 및 대안적 전원 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 84는 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 85는 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록 및 대안적 전원 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베 스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 86은 대안적 전원 블록 및 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 87은 대안적 전원 블록 및 전력 레귤레이션, 저장 및/또는 저장 충전 블록과 통신하고 코어 디바이스 요소들에 전력을 공급하는데 사용되는 RF 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 88은 디바이스에 대한 전체 전력 시스템의 블록 다이아그램이다.
도 89는 센서를 구비한 코어 디바이스로 전력을 공급하는데 사용되는 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
도 90은 컴퓨터 주변기기를 구비한 코어 디바이스로 전력을 공급하는데 사용되는 전력 하베스팅 블록의 블록 다이아그램이다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 다음의 실시예들로부터 완벽하게 이해될 수 있을 것이며, 도면에서 동일유사한 참조기호는 동일유사한 부분을 나타낸다.
응용을 위한 장치(10)가 도시되어 있다. 장치(10)는 응용을 위해 바람직하게는 IC(36)를 구비한 코어 디바이스(22)를 포함한다. 장치(10)는 코어 디바이스(22)에 전력을 제공하도록 코어 디바이스(22)로 연결된 전력 하베스터(20)를 포함한다.
장치(10)는 바람직하게는 전력 하베스터(20)와 함께 코어 디바이스(22)에 전력을 공급하기 위해 코어 디바이스(22)에 연결된 대체 전원(24)을 포함한다. 바람 직하게는, 장치(10)는 전원 하베스터(20)에 연결된 전원 레률레이터(26) 및/또는 전원 저장 회로(28)를 포함한다. 장치(10)는 바람직하게는 전력 하베스터(20)에 연결된 전력 저장 충전기(30)를 포함한다. 바람직하게는, 장치(10)는 전력 하베스터(20)에 연결된 전력 저장소자를 포함한다.
바람직하게는, 코어 디바이스(22)는 IC(36)및 전력 하베스터(20)에 연결된 메모리(38)를 포함하여 메모리(36)에 전력을 공급한다.
도 89에 도시된 바와 같이, 코어 디바이스(22)는 센서(32)를 포함할 수 있다. 센서(32)는 근접센서(proximity sensor), 침입탐지 센서(intrusion sensor), 환경 센서(environmental sensor), 화학적 센서(chemical sensor), 생체 센서(biological sensor), 자동차부착센서(sensor in contact with an automobile), 점유 센서(occupancy sensor), 동작 센서(motion sensor), 위치 센서(position sensor), 금속 감지기(metal detector) 또는 항공기 부착 센서(sensor in contact with an aircraft)를 포함할 수 있다. 센서(32)는 알람에 전력을 공급하도록 전력 하베스터(20)에 연결된 알람, 디스플레이에 전력을 공급하기 위한 전력 하베스터(20)에 연결된 디스플레이, 빌딩에 배치되는 센서(32), 산업용 자동화 센서, 엘리베이터에 부착된 센서(32), 온도 센서, 화재 센서 또는 가속도계를 포함할 수 있다.
센서(32)는 레벨 센서, 가스 레벨 센서, 플루이드 레벨 센서, 광 레벨 센서를 포함할 수 있다. 센서(32)는 흐름 센서(flow sensor), 가스 흐름 센서, 플루이드 흐름 센서, 광 흐름 센서 또는 플라즈마 흐름 센서를 포함할 수 있다.
센서(32)는 압력 센서, 가스 압력 센서, 플루이드 압력 센서, 광 센서, 적외선 센서, 자외선 센서, 엑스레이 센서, 우주선(cosmic ray) 센서, 가시광선 센서, 감마선 센서, 스트레스 센서, 스트레인 센서, 깊이 센서 또는 전기적 특성 센서를 포함한다.
센서(32)는 전압 센서, 전류 센서, 점도 센서(viscosity sensor), 음향 센서(acoustical sensor), 사운드 센서(sound sensor), 리스닝 센서(listening sensor), 두께 센서, 밀도 센서, 표면품질 센서, 부피 센서, 물리적 센서, 크기 센서(mass sensor), 무게 센서, 전도성 센서, 거리 센서, 방위 센서 또는 진동 센서를 포함할 수 있다.
센서(32)는 방사능 센서, 필드 강도 센서(field strength sensor), 전자기장 센서, 연기 검출기, 일산화탄소 검출기, 라돈 검출기, 공기품질 센서, 습도 센서, 유리 파손 센서 또는 브레이크 빔 검출기(break beam detector)를 포함할 수 있다. 센서는 열 에너지 센서, 전자기 센서, 기계적 센서, 광 센서, 방사능 센서, 자동차 부착 센서 또는 선박에 부착된 센서를 포함할 수 있다.
본 발명은 응용을 위한 장치(10)에 속한다. 장치(10)는 응용을 위한 IC(36)를 구비한 코어 디바이스(22)를 포함한다. 장치(10)는 무선으로 에너지를 수신하고 코어 디바이스(22)의 IC에 전력을 제공하도록 에너지로부터 코어 디바이스(22)로 전력을 공급하는 수단을 포함한다. 상기 수신 수단은 코어 디바이스(22)에 연결된다. 바람직하게는, 코어 디바이스(22)는 감지 수단을 포함한다.
본 발명은 응용을 위한 방법에 속한다. 상기 방법은 RF 에너지를 이용가능한 에너지로 변환하는 단계들을 포함한다. 바람직하게는 코어 디바이스(22)의 IC(36)에 상기 이용가능한 에너지로 전력을 공급하는 단계가 있다.
바람직하게는, 코어 디바이스(22)로 제공되는 이용가능한 에너지를 레귤레이트하는 단계가 있다. 바람직하게는 상기 이용가능한 에너지를 저장하는 단계가 있다. 바람직하게는, 상기 이용가능한 에너지와 함께 대체 전원(24)으로부터 코어 디바이스(22)로 전력을 제공하는 단계가 있다.
대안적으로, 코어 디바이스(22)는 도 90에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 주변기기(34)를 포함할 수 있다. 컴퓨터 주변기기(34)는 휴대용 게임, 게임 시스템, 게임 제어기, 제어기, 키보드, 마우스, 컴퓨터 단말기, 컴퓨터 저장 또는 컴퓨터 장비를 포함할 수 있다.
본 발명은 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 이는 도 1 내지 90에 도시되어 있다. 이 도면들은 다중 방식으로 구성되는 다중 블록들을 포함할 수 있다.
도면들에서, 화살은 별도의 언급이 없으면 전력의 흐름을 나타낸다. 단일방향(단방향) 화살표들은 전력이 하나의 블록으로부터 다른 블록으로 흐르고 있음을 나타낸다. 단일 방향 화살표는 단일 블록으로부터 다른 블록내의 다중 부분들로 전력을 제공하는 다중 와이어들을 나타낼 수 있다. 양쪽 방향(양방향) 화살표들은 각각이 단일 방향으로 전력 흐름을 가지는 다중 와이어들 또는 어느 한쪽 방향으로 전력 흐름을 가질 수 있는 단일 와이어를 나타낸다.
예로서, RF 전력 하베스팅(20) 블록 및 전력 레귤레이션(26) 및/또는 전력 저장 회로(28) 블록 간의 양방향 화살표는, 하베스팅된 전력이 캐패시터와 같은 저 장 디바이스로 흘러들어가도록 하는 단일 와이어를 나타낼 수 있다. 동일한 블록 다이아그램은 또한 하베스팅된 전력이 전압 레귤레이터(26)로 흘러들어가도록 하는 제 1 와이어를 구비한 두개의 블록들간의 두개의 와이어들을 나타낼 수 있다. 제 2 와이어는 RF 전력 하베스팅(20) 블록의 성능을 증가시키기 위한 트랜지스터들과 같은 내부 요소들로 전력을 제공하도록 레귤레이팅된 전압이 RF 전력 하베스팅(20) 블록으로 피드백되도록 할 수 있다.
각 블록은 아래에서 보다 상세하게 설명도니다. 각 블록은 그와 관련하여 아래에 설명된 기능을 나타낸다. 예를 들면, RF 전력 하베스팅(20) 블록은 전력 하베스터(20)를 나타내고, 그리고 전력 레귤레이션(26) 및/또는 전력 저장 회로(28) 블록은 전력 레귤레이터(26) 및 전력 저장 회로(28)를 나타낸다.
디바이스의 전력 시스템 블록
디바이스의 전력 시스템 블록은 디바이스에 전력을 공급하는데 필요한 모든 요소들/회로를 포함한다. 이 블록은 RF 전력 하베스팅(20) 블록, 전력 레귤레이션(26) 및/또는 전력 저장 회로(28) 블록, 전력 저장 블록, 및/또는 전력 저장 충전기(30) 블록(모두 아래에서 설명됨)을 포함할 수 있다.
RF 전력 하베스팅(20) 블록
RF 전력 하베스팅(20) 블록은 안테나에 연결된다. 안테나는 코어 디바이스(22) 요소들에 대한 통신 안테나로서 사용되거나 사용되지 않을 수 있다. RF 전력 하베스팅(20) 블록은 안테나로 캡쳐한 전력을 DC 전압과 같은 이용가능한 전력으로 변환하는데 사용된다.
이 블록은 안테나 정합, 정류 회로, 전압 변환 회로 및/또는 다른 성능 최적화 회로를 포함할 수 있다. 정류 회로는 다이오드(들), 트랜지스터(들) 또는 다른 정류 디바이스 또는 조합을 포함할 수 있다. 정류 회로의 예들은 반파, 전파 및 전압 배가 회로를 포함하나 이 예들로 제한되는 것은 아니다.
RF 전력 하베스팅(20) 블록의 출력은 DC 전압 또는 전류이다. RF 전력 하베스팅(20) 블록은, 성능을 개선하거나 출력을 변화시키도록 하베스팅 회로를 제어하는데 사용될 수 있는 다른 회로 또는 블록들로부터 피드백(또는 입력)을 받을 수 있다. 이러한 피드백은 코어 디바이스(22) 요소들로부터의 클럭 또는 DC 전압을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 참조로서 통합되는 특허 #6,615,074 (도 8,9,12a, 12b, 13, 14)는 설명한 블록 및 기능을 구현하는데 사용될 수 있는 RF 전력 하베스팅 회로들의 수많은 예를 보여준다.
전력 레귤레이션(26) 및/또는 전력 저장 회로(28) 블록
특정 디바이스들에 대해 변환된 전력을 레귤레이팅하는 것(예, 일정한 레벨 로 전력을 유지하는 것)은 필수적일 수 있다. 이 블록을 필요로 하게 될 디바이스들은 충분히 일정한 전력 또는 전류를 요구한다. 필요한 값들로부터의 편차(deviation)는 디바이스가 그 사양대로 기능하지 못하게 할 수 있다.
레귤레이션은 많은 다른 방식들로 구현될 수 있다. 블록은 일정 레벨로 전압을 유지하도록 제너 다이오드를 사용하여 간단히 또는 선형 전압 레귤레이터(26) 또는 스위칭 레귤레이터(26)와 같은 IC를 사용하여 복잡하게 구현될 수 있다.
어떤 디바이스들은 보다 나은 전력 요구사항들 가진다. 이러한 디바이스들에 대해서는, 레귤레이션 단계가 배제될 수 있다.
이 블록은 또한 레귤레이션과 함께 또는 레귤레이션 없이 캐패시터, 배터리 또는 전하를 저장할 수 있는 다른 디바이스와 같은 저장 디바이스를 포함할 수도 있다. 전력 레귤레이션(26) 및/또는 전력 저장 회로(28) 블록으로부터의 출력은, 그것들이 레귤레이트된 공급 전압 또는 저장 전력을 요구한다면, 디바이스의 전력 시스템 블록 내의 다른 블록들 또는 대체 전원(24) 블록(아래에 설명됨)에 대한 피드백으로서 사용될 수 있다.
본 명세서에 참조로서 통합되는 특허 #6,894,467(도 1, 3) "선형 전압 레귤레이터"는 블록에서 설명된 레귤레이션을 구현하는 일 실시예이다. 본 명세서에 참조로서 통합되는 특허 #6,297,618(도 1-4) "저장 배터리의 전압을 측정하는 방법 및 전력 저장 디바이스"는 블록에서 설명된 저장소자를 구현하는 일 실시예이다.
전력 저장 충전기(30) 블록
전력 저장 충전기(30) 블록은 디바이스의 전력 저장 요소가 펄스 충전 또는 미세 충전(trickle charging)과 같은 특별한 충전 메카니즘을 요구할 때 필요할 수 있다. 이 블록은 캡쳐되고 변환된 전력이 전력 저장 요소로 어떻게 공급될지를 제어어한다.
본 명세서에 참조로서 통합되는 특허 #6,836,095(도 1-3) "배터리 충전 방법 및 장치"는 블록에서 설명된 특수한 충전 메카니즘을 구현하는 일 실시예이다.
전력 저장 블록
만약 디바이스가 간헐적인 전력 공급 요건을 가진다면, 차후의 사용을 위한 캡쳐된 전력을 저장할 필요가 있을 수 있다. 전력은 배터리, 캐패시터 및/또는 다른 유형의 전력 저장 요소를 포함할 수도 있는 전력 저장 블록에 저장될 수 있다. 전력 저장 요소들은 배터리들(재충전가능하거나 재충전 불가능할 수 있음), 캐패시터들, 인덕터들, 연료 셀들 및 다른 전력 저장 소자들을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
전력 저장 블록으로부터의 출력은, 만약 전용 및 예상가능 공급 전압을 요구한다면, 디바이스의 전력 시스템 내의 다른 블록들로 또는 대체 전원(24) 블록으로의 피드백으로서 사용될 수 있다.
본 명세서에 참조로서 통합되는 특허 #6,297, 618(도 1-4) "저장 배터리의 전압을 측정하는 방법 및 전력 저장 디바이스"는 블록에서 설명되는 저장소자를 구현하는 실시예이다. 본 명세서에 참조로서 통합되는 특허 #6,835,501 "알칼리성 재충전가능 배터리"는 또한 블록에서 설명된 저장소자를 구현하는 일 실시예이다.
코어 디바이스(22) 요소 블록
코어 디바이스(22) 요소 블록은 디바이스의 전력 시스템으로부터 전력을 수신하는 디바이스의 부분이다. 이 블록은 본 명세서에서 예시한 디바이스들일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 코어 디바이스(22) 요소 블록이 그것에 전력을 공급하는 블록들과 통신하도록 하는 것이 유용할 수 있다. 이러한 통신은 클럭 또는 ON/OFF 커맨드와 같은 피드백 제어 신호를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예로서, 디바이스는 대체 전원(24)블록은 RF 전력 하베스팅(20)블록으로부터 충분한 전력을 수신한다면 턴오프하기를 원할 수 있다.
대체 전원(24) 블록
RF 에너지 하베스팅은 또한 다른 유형의 전력 하베스팅, 저장 요소들 또는 전용 전원들(예, 전력선)에 의해 증가되는 능력을 가진다. 대체 전원(24) 블록은 이러한 유형의 시스템이 어떻게 구현될 수 있는지를 보여준다. 증가하는 전력 하베스팅 기술들은 태양, 광선(가시 또는 비 가시), 압전기, 진동, 음향, 열, 마이크로 발전기, 바람 및 기타 다른 환경적 요소들을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 블록은 독립적으로 동작하거나 다른 블록들과 통신할 수 있다.
본 명세서에 참조로서 통합되는 특허 #6,784,358 "비결정질 실리콘 디스크리트 바이패스 다이오드를 이용하는 태양전지(solar cell) 구조"는 블록에 의해 설명된 대체 전원(24)을 구현하는 일 실시예이다. 특허 #6,858,970 "다중 주파수 압전기식 에너지 하베스터"는 또한 블록에서 설명되는 대체전원(24)을 구현하는 일 실시예이다.
전력 레귤레이션(26), 저장소자(28) 및/또는 저장 충전(30) 블록은 전력 레귤레이션(26) 및/또는 전력 스토리지 회로(28) 블록, 전력 저장 충전기(30) 블록 및 전력 저장 블록의 모든 조합들을 포함한다. 이 블록은 이후의 도면들에서 블록들이 어떻게 상호접속될 수 있는지를 보여주는데 필요한 도면의 수를 줄이기 위해 사용된다.
본 발명은 안테나로 RF 에너지를 검색하고, 그 에너지를 DC 전력으로 변환하고, 최적화된 회로를 사용하여 그 에너지를 레귤레이팅하고, 최적화된 요소에 그 에너지를 저장하고 및/또는 특정 디바이스에 대한 전력을 공급하는 응용에 대한 방법 및 장치이다.
RF 에너지의 검색
RF 에너지는 안테나를 사용하여 외부로부터 검색된다. 안테나는 디바이스의 무선 통신에 사용되는 안테나에 대해 독립적이거나 공유될 수 있다. 도 54-56은 RF 전력 하베스터(20)에 의한 사용을 위한 안테나 A 및 무선 단방향 또는 양방향 통신에 사용되는 안테나 B를 구비한 디바이스를 도시한다. 도 57-59는 안테나가 디바이스의 통신 모듈(코어 디바이스(22) 요소들 내) 및 RF 전력 하베스터(20) 모두에 의해 공유되는 디바이스를 도시한다. 폼 팩터(form factor)에 관해서는, 장치(10)에 의해 사용된 안테나는 개별 요소이거나 디바이스의 폼 팩터에 직접 통합될 수 있다.
안테나는 두 개 유형의 이용가능한 RF 에너지를 캡쳐할 수 있다. 제 1 유형의 에너지는 주변(ambient) RF 에너지로서 존재한다. 이러한 유형의 RF는 우리의 일상생활에서 우리 주변에 존재하며 보통 음성, 영상 및 데이터 통신의 단방향 또는 양방향 조합들을 실어나르도록 생성된다. 안테나가 하베스팅할 수 있는 소스들은 중간주파수 AM 라디오 방송, VHF FM 라디어 방송 및 텔레비젼 방송, UHF 방송, 셀룰러 기지국들, 무선 데이터 액세스 지점들, SHF 주파수들, 그리고 ISM 대역들 등을 포함하며, 이에 한정되지는 않는다. 이러한 소스들은 300KHz 내지 30GHz의 전송 주파수들에서 이용가능하다.
이용가능한 제 2 유형의 에너지는 RF 에너지이다. 이러한 유형의 RF 에너지는 안테나에 의한 하베스팅을 위해 RF 에너지를 전송하도록 구체적으로 설계된 전송기로부터 유도된다. 전송기는 독립적인 디바이스로서 구성될 수 있고 또는 기존의 디바이스에 통합될 수 있다.
에너지의 DC로의 변환
안테나에 의해 캡쳐된 RF 에너지는 특정 디바이스에 대해 유용한 형태의 에너지로 변환되어야 한다. 이러한 변환은 RF 전력 하베스팅(20) 블록으로서 모든 도면(1-90)에 블록 형태로 도시되었다. 가장 일반적인 형태의 이용가능한 에너지는 DC 에너지이다. 이러한 변환을 수행하기 위해서, 블록은 캡쳐된 AC 에너지를 정류하기 위한 회로를 포함하여 DC 에너지를 생성한다. 이 블록에서의 정류는 다이오드(들), 트랜지스터(들) 또는 일부 다른 정류 디바이스 또는 조합으로 수행될 수 있다.
에너지의 레귤레이션
특정 디바이스들에 대해 변환된 전력을 레귤레이팅(일정 레벨로 전력을 유지함)할 필요가 있을 수 있다. 도 2-7, 10-17 및 22-53은 이러한 레귤레이션이 전력 레귤레이션(26) 및/또는 전력 저장 회로(28) 블록을 사용하여 어떻게 구현될 수 있는지를 보여준다. 이 블록을 필요로 하는 디바이스들은 충분히 일정한 전압 또는 전류를 요구한다. 필요 값들로부터의 편차들은 디바이스가 그것의 규격 내에서 기능하지 못하게 할 수 있다. 레귤레이션은 많은 다른 방식들로 구현될 수 있다. 블록은 일정 레벨로 전압을 유지하도록 제어 다이오드를 사용하여 간단히, 또는 선형 전압 레귤레이터(26) 또는 스위칭 레귤레이터(26)와 같은 IC를 사용하여 복잡하게 구현될 수 있다. 어떤 디바이스들은 보다 나은 전력 요구사항을 가진다. 이러한 디바이스들에 대해서는, 레귤레이션 단계는 배제될 수 있다.
에너지의 저장
만약 디바이스가 도 2-53에 예시된 디바이스들과 같이, 간헐적인 전력 요구사항들을 가진다면, 사용을 위해 캡쳐된 전력을 차후에 저장하는 것이 필요할 수 있다. 전력은 전력 저장 블록 또는 전력 레귤레이션(26) 및/또는 전력 저장 회로(28) 블록에 저장될 수 있다. 저장 디바이스들은 배터리, 캐패시터 또는 다른 유형의 전력 저장 요소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 어떤 응용들에 있어서는, 전력이 저장 디바이스로 어떻게 전송되는지를 제어하는 부가적인 회로를 포함할 필요가 있다. 전력 저장 충전기(30) 블록은 도 18-53에서 도시된다. 이것은 만약 전력 저장 요소가 펄스 충전 또는 미세 충전과 같은 특수 충전 메카니즘을 필요로 한다면 필요할 수 있다. 전력 저장 요소들은 배터리들(재충전가능 및 재충전 불가능할 수 있음), 캐패시터들, 인덕터들, 연료전지(fuel cell) 및 다른 저장 소자들을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 저장소자들 필요로 하지 않는 디바이스들이 있다. 이러한 디바이스들은 변환된 전력을 바로 런오프(run off) 할 수 있다. 이러한 디바이스들은 또한 캡쳐된 전력의 레귤레이션을 필요로 하거나 필요로 하지 않을 수 있다.
전력 공급
레귤레이팅 및/또는 저장될 수도 있는 캡쳐된 DC 전력은, 도면들에 코어 디바이스(22) 요소들 블록으로 표현되는 디바이스로 공급된다. 이것은 단일 커넥션일 수 있거나 또는 디바이스의 여러 부분들에 전력을 공급할 수 있다.
RF 에너지 하베스팅은 또한 다른 유형의 전력 하베스팅 또는 저장 요소들에 의해 증대되는 능력을 가진다. 다른 전력 하베스팅 기술들은 태양, 광선(가시 또는 비 가시), 압전기, 진동, 음향, 열, 마이크로발전기, 바람 및 기타 다른 환경적 요소들을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 전력 저장 요소들은 배터리들(재충전가능 및 재충전 불가능할 수 있음), 캐패시터들, 인덕터들, 연료전지(fuel cell) 및 다른 저장 소자들을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 도 60-88은 대체 전원(24) 블록이 어떻게 RF 에너지 하베스팅 시스템에 연결되는지를 도시한다. 이러한 도면들은 RF 에너지 하베스팅(20) 블록 및 대체 전원(24) 블록이 어떻게 독립적으로 또는 서로 통신하는지를 보여준다. 도 54-59에 도시된 안테나 구성은 부가적인 대체 전원(24) 블록과 함께 여전히 응용가능하다. 이러한 안테나 구성들은 도 60-88에 적용될 수 있다.
RF 에너지 하베스팅은 또한 주전원이 작동하지 못하는 경우에 사용될 수 있는 안정적인 전원들로 또는 온 그리드(유선의) 디바이스들에 백업을 제공할 수 있 는 능력을 가진다. 예로서, 주전원이 공급되지 못하는 경우에 센서가 보조 전력을 가진다는 것은 레귤레이션에 의해 요구될 수 있다. 동작시에 주전원으로부터 그것의 전하를 획득하는 재충전 가능한 배터리를 사용하는 것이 가능할 것이다. 그러나, 만약 주전원이 재충전가능한 배터리의 수명보다 긴 시간동안 공급되지 못한다면, 지속적인 전력에 대한 규격은 만족되지 못한다. RF 에너지는 주전원이 이용가능하지 않은 동안 설명한 디바이스로 전력을 공급하는데 사용될 수 있을 것이다. 주전원은 온그리드 커넥션, 발생기, 배터리 또는 다른 안정적인 전원을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
대체 소스 증가와 함께 또는 대체 소스 증가 없는 RF 에너지 하베스팅은 임의의 특정 전기적 또는 전자 디바이스에 포함된 전자 요소들로 직접 또는 간접적으로 전기적 전원을 제공하도록 응용가능하며 다음을 포함하며, 이에 한정되지는 않는다.
- 수동 전자 소자들, 능동 전자 소자들
- 저항들, 고정 저항들, 가변 저항들, 서미스터들(thermistors), 사이리스터(thyristor), 서머커플(thermocouple)
- 캐패시터들, 전해 캐패시터들, 탄탈륨 캐패시터들, 세라믹 캐패시터들, 다층 세라믹 캐패시터들, 폴리스틸렌 필름 캐패시터들, 전기적 이중 층 캐패시터들(수퍼 캐패시터들), 폴리스터 필름 캐패시터들, 폴리프로필렌 캐패시터들, 미카 캐패시터들, 금속화된 폴리스터 필름 캐패시터들, 가변 캐패시터들
-다이오드들, 전압 레귤레이션 다이오드들, LED들, 가변 용량 다이오드들, 정류 다이오드들, 스위칭 다이오드들, 레귤레이션 다이오드들, 다이오드 브리지들, 쇼트키 장벽 다이오드들, 터널 다이오드들, PIN 다이오드들, 제너 다이오드들, 에벌란치 다이오드들, TVS들
-IC, MCU, MPU, 논리 회로, 메모리, 인쇄 회로, 회로 보드, 인쇄 배선 보드
-트랜지스터, MOSFET, FET, BJT, JFET, IGBT, 릴레이, 안테나, 반도체, 전덕터, 인덕터, 릴레이, 다이악, 트라이악, SCR, MOV
-퓨즈, 회로 브레이커
-배터리, 재충전가능하지 않는 배터리, 재충전가능 배터리, 코인셀 배터리, 버튼셀 배터리, 알칼리성 배터리, 리튬 배터리, 리튬 이온 배터리, 리튬 폴리머 배터리, NIMH 배터리, NICAD 배터리, 리드액시드 배터리, 징크에어 배터리, 망간 리튬 배터리, 니오븀 티타늄 리튬 배터리, 바나튬 펜트옥사이드 리튬 배터리, 카본 징크 배터리, 징크 클로라이드 배터리, 리튬 티오닐 클로라이드 배터리, 망간 다이옥사이드 배터리, 리튬 폴리카보모노플루오라이드 배터리, 리튬 망간 다이옥사이드 배터리, 리튬 클로라이드 배터리, 리드액시드 칼슘 배터리, 리드 액시드 틴 배터리, 옥시 니켈 배터리, 실버 옥사이드 배터리, 마그네슘 배터리
-인덕터, 코일, 고주파 코일, 토로이달 코일, 트랜스포머, 스위치, 쵸크
-모터, DC 모터, 스테퍼 모터, AC 모터, 팬
-크리스탈, 오실레이터, 클럭, 타이머
-디스플레이, LCD, LED 디스플레이
대체 소스 증가를 가지는 또는 가지지 않는 RF 에너지 하베스팅은 일정 범위 의 시장 및 특정 디바이스들에 걸쳐 적용 가능하며 다음을 포함하고 이에 한정되는 것은 아니다.
소비자 전자기기들
-전자 장비, 유선 디바이스, 배터리 구동 디바이스, 무선 통신 디바이스, 셀룰러 폰, 텔레폰, 폰, 코드리스 폰, 포터블 폰, 블루투스 디바이스, 블루투스 헤드셋, 핸드프리 헤드셋, 헤드셋, 헤드폰, 무선 헤드셋, 라디오, AM/FM 라디오, 단파 라디오, 기상 라디오, 양방향 라디오, 포터블 라이도, 라이트, 랜턴, 포터블 라이트, 플래쉬라이트, 나이트라이트, 스팟라이트, 서치 라이트, 계산기, 그래프 계산기, 데스크 계산기, 시계, 알람 시계, 벽시계, 데스크 시계, 여행 시계, 회중시계, 손목시계, 포켓 시계, 스탑 시계, 타이머, 음성 기록기, 구술녹음기, 레이저 포인터, 전력 툴, 코드리스 전력 툴, 전자 면도기, 전기 면도기, 휴대용 게임, 게임 시스템, 게임 제어기, 무선 게임 제어기, 원격 제어, 배터리 충전기, 컴퓨터, 포터블 컴퓨터, 키리스 엔트리, 장난감, 장난감 총, 장난감 레이저 총, 게임, 마이크로폰, 음악기기, 음악 효과 프로세서, 음악 기기 튜너, 메트로놈, 전자 코드 챠트, 도어 오프너, 차고 문 오프너, PDA, 카메라, 비디오 레코더, 멀티미터, 전자 테스트 장비, 휴대용 전자기기, 포터블 전자기기, 무선 펜, 사운드 발생기, 노이즈 발생기, 언어 번역기, 전자 칫솔기, 포터블 텔레비젼, 페이져, 트랜시버, 장난감 차, 원격 조정 자동차, 장난감 비행기, 원격 제어 비행기, 펫 컨테인먼트 시스템, 인비저블 펜스 펫 센서, 메모리 백업, 기지국 배터리 백업, 어플라이언스 배터리 백업, 중단 없는 파워 서플라이, GPS 디바이스, 메모리 리텐션 전력 서플라이, 금속 감지기, 스터드 파인더, 금속 스터드 파인더, 스턴총, 테이저, 착용가능 디바이스, 베이비 모니터, 인터컴, 도어벨, 무선 도어벨, 전자 사무 서플라이, 전자 스태플러, 레이더 재머, 레이더 감지기, 디지털 스케일, 마이크로필름 카셋트, 비디오 헤드 테스터, 콤파스, 노이즈 제거 헤드폰, 에어 샘플러, 깊이 파인더, 기압계, 날씨 측정 기기, 데이터 전송 디바이스, 오토매틱 디스트레스 시그널링 유닛, 무선 오디오 스피커, 위성 라디오, 경찰 스캐너, 차량용 네비게이션 시스템(GPS 디바이스), 데코레이티브 라이트, 크리스마스 라이트, 가든 라이트, 론 라이트, 오나멘탈 라이트, 포치 라이트
-멀티미디어 플레이서: MP3, DVD, 아날로그 뮤직 플레이어, CD 플레이어, 테이프 플레이어, 디지털 뮤직 플레이어, 디지털 비디오 플레이어, 미니디스크
-컴퓨터: 키보드, 마이스, 주변기기, 컴퓨터 장비, 전자 컴퓨터, 컴퓨터 스토리지, 컴퓨터 단말기들
빌딩/산업용 오토메이션
-센서: 포지션, 엘리베이터, 온도, 화재, 가속기 미터기, 레벨, 가스 레벨, 플루이드 레벨, 라이트 레벨, 플로워, 가스 플로워, 플루이드 플로워, 라이트 플로워, 플라즈마 플로워, 압력, 모션, 라이트, 적외선, 자외선, 엑스레이, 우주 선, 가시 광선, 감마선, 화학 물질, 스트레스, 스트레인, 깊이, 전기적 특성, 전압, 전류, 점도, 음향, 소리, 리스닝, 두께, 밀도, 표면품질, 부피, 물리적, 매스, 무게, 힘, 전도성, 거리, 방향성, 진동, 방사능, 필드 강도, 전계 강도, 자계 강도, 점유률, 연기 감지기, 일산화탄소 감지기, 라돈 감지기, 대기 품질, 습도, 유리 파손, 브레이크 빔 디텍터
-제어 장치: 위치, 엘리베이터, 온도, 화재, 가속도계, 레벨, 가스 레벨, 플루이드 레벨, 라이트 레벨, 플로워, 가스 플로워, 플루이드 플로워, 라이트 플로워, 플라즈마 플로워, 압력, 가스 압력, 플루이드 압력, 모션, 빛, 적외선, 자외선, 엑스레이, 우주 선, 가시광선, 감마선, 화학물질, 스트레스, 스트레인, 깊이, 전기적 특성, 전압, 전류, 점도, 음향, 사운드, 리스닝, 두께, 밀도, 표면 품질, 부피, 물리적 성질, 질량, 무게, 힘, 전도성, 거리, 방향성, 진동, 방사능, 필드 강도, 전계 강도, 자계 강도, 점유률, 연기 검출기, 일산화탄소 검출기, 라돈 검출기, 대기 강도, 습도
-디바이스: 서모스테이트, 라이트 스위치, 도어 락, 스마트카드 도어 락, 라이팅, 이머전시 라이팅, 모션 라이팅, 안전 라이팅, 하이웨이 라이팅, 컨스트럭션 라이팅, 사인 라이팅, 로드웨이 사인 라이팅, 컨스트럭션 사인 라이팅, 오토매틱 플러싱 유닛, 오토매틱 솝 디스펜서, 오토매틱 페이퍼 타월 디스펜서, 오토매틱 포싯, 오토매틱 도어 센서, 식별 인식기, 지문 인식기, 신용 카드 인식기, 카드 인식기, 밸브 액츄에이터, 게이지, 아날로그 게이지, 디지털 게이지, 소화기, 무선 스위치, 원격 동작 점검 장비, 가스/오일 파이프라인 모니터링 시스템, 로보틱 파이프라인 점검 게이지, 전기적 전력 라인에 대한 "오토리클러져", 소나 부이, 텔레미트리 시스템, 전자 기록 트래킹 시스템, 강도 트래킹 디바이스, 인테로게이터, 프로그래머, 이머전시 탈출 알람, 알람, 홍수 알람, 가스 알람, 전자 엔트리 시스템, 보안 키패드, 실로 트랜스듀서, 데이터 레코더, 시그널 트레이서, 안티 스태틱 스 트랩 테스터, 라디오존대 기상 벌룬, 유틸리티 로드 제어기, 프로필로미터, 노이즈 제거 장비, 적외선 비콘
군대/정부
-트래킹 태그: 무기, 자동차, 군인, 기어/자산, 스태프, 총인구, 보안 접속 배지
-센서: 접근, 침입, 환경, 화학적/생물학적 센서
-장비: 배터리 충전기, 서베일런스, 카드 인식기, 아이덴티피케이션 인식기, 지문 인식기, 망막 스캐너, 인공 위성, 로켓, 우주선, SART(search and rescue transponders), ERPIRB(emergency position-indicating rescue beacons), ELT(emergency locator transmitter), 군사 라디오, 전자 톨 콜렉션 시스템, 포스탈 트래킹 시스템, 통신, 열 이미징, 나이트 비젼, 트레이닝 타겟, 필드 메디컬 장비, 하우스 어레스트 모니터, 레이저 태그, 전자 파킹 미터, 다중 통합 레이저 인게이먼트 시스템, 군수품 및 광산, 선박 센서
유틸리티
-가스 소비량 미터기, 물 소비량 미터기, 전기 소비량 미터기
로지스틱스 & 서플라이 체인 매니지먼트
-RFID(radio-frequency identification devices), RFID 인식기
-트래킹: 자산 태그, 화물 컨테이너 위치 비콘, 트랜스폰더, 트랜시버
-디바이스: 스마트 가격 태그, 스마트 쉘빙, 핸드헬드 바코드 스캐너, 바코드 스캐너, 신용 카드 인식기, 카드 인식기, 리테일 사이니지, 호텔 도어 락
홈랜드 시큐리티
-센서: 점유도, 근접성, 환경적, 화학적/생물학적 센서, 동작, 위치
-금속 검출기 봉
의학
이식: 달팽이관 이식, 신경 자극기, 맥박 조정기, 약물 관리, 세동 제거기,
-인체 기능 모니터: 압력, 온도, 호흡, 혈액산화, 인슐린, 히어링 에이드, 펄스, EKG, 심장, 홀터
-트래킹 태그: 환자, 유아 식별, 자산, 서플라이, 스태프, 약물, 기구
-디바이스: 홈 헬스케어 장비, 앰뷸러토리 인큐전 펌프, 혈액 분서기, 바이오피드백 시스템, 뼈 성장 자극기, 서모미터, 디지털 서모미터, 스티뮬레이터, 갈바니 자극기, 근육 자극기, 피디애트릭 스케일
농업-가축 트래킹 및 자신 트래킹
-트래킹: 가축, 자산, 야생생물 트래킹 디바이스
-장비: 소몰이 막대
자동차
-자동차 안테나, 자동차 오디오 시스템, 자동차 라이트, 자동차 비디오 시스템, 컴퓨터, 프로세서, 제어 장치, 스위치, 전기 모터, 액츄에이터, 점화 시스템, 장화 시스템, 시동 시스템, 주입 시스템, 전동기구 전자기기, 레이터 검출기, 근접성 검출기, 안전 시스템, 보안 시스템, 센서, 레귤레이터, 배전기, 차량 제어장치, 와이퍼 시스템, 워셔 시스템, 라디오, 비디오 시스템, 엔터테인먼트 시스템, 네비 게이션 시스템, GPS 시스템, 파워 미러 시스템, 에미션 제어 시스템
전기 제품
- 세탁기, 드라이어, 냉장고, 냉동고, 쿨러, 에어 컨디셔너, 가습기, 제습기, 공기 청정기, 공기 필터, 팬, 난방로, 온수기, 보일러, 실내난로, 파종기, 아이스 메이커, 마이크로웨이브 오븐, 대류식 오븐, 오븐, 토스터 오븐, 레인지, 레인지 후드, 쿡 탑, 스토브, 스토브탑, 크록 팟, 핫 플레이트, 식기세척기, 음식 찌꺼기 처리기, 캔 오프너, 진공 청소기, 블렌더, 믹서, 푸드 프로세서, 다리미, 커피 메이커, 토스터, 그릴, 헤어 드라이어, 전기 칫솔기, 전기 면도기, 전기 드릴, 전기 스쿠류드라이버, 사슬 톱, 잔디 깎는 기계, 푸시형 잔디 깍는 기계, 승차용 잔디 깍는 기계, 트리머, 예초기, 가지 치는 도구, 에지어, 벤딩 머신을 포함하는 주요 소형 전기제품에 대한 모니터링 시스템 및 제어 시스템
환기 장치, 히팅, 에어 컨디셔닝 및 상업용 냉장 장치
-모니터링 시스템, 제어 시스템
엔진, 터빈 및 전력 전송 장치
모니터링 시스템, 제어 시스템
다른 범용 기계 제조
-모니터링 시스템, 제어 시스템
텔레커뮤니케이션
-모니터링 시스템, 제어 시스템
-포터블
항공기
모니터링 시스템, 제어 시스템, 액츄에이터 시스템, 센서
특정 카테고리 내의 디바이스들은, 비록 구체적으로 언급되지는 않더라도 여러 영역에 걸쳐 적용가능하다.(예, 온도 센서들은 산업 및 빌딩 자동화 및 응용에 적용된다)
열거된 디바이스들을 갱신 또는 재설계하기 위해, 상술한 시스템을 다양한 방식들로 구현하는 것이 가능하다. 디바이스 설계가 기존의 전원을 포함하도록 하는 것이 유익할 수 있다. 예로서, 디바이스는 재충전 가능하지 않은 배터리들이 동작하도록 사용할 수 있다. 디바이스는 배터리들이 올바르지 않게 설치될 경우 손상을 방지하도록 보호 회로를 구비할 수 있을 것이다. 보호 메카니즘은 보통 배터리의 양극단자에 직렬로(inline) 연결되는 다이오드이다. 이러한 경우에, 대안적인 전원(24)을 구비한 또는 구비하지 않은 RF 전력 하베스터(20)가 안테나와 함께 디바이스에 삽입될 수 있을 것이다. RF 전력 하베스터(20)(및 적용가능한 대안적인 전원(24))에 의해 발생된 전력은, 보호 메카니즘이 재충전 불가능한 배터리의 잠재적 충전을 피하도록 기술된 보호 디바이스 뒤에 연결될 수 있을 것이다.
디바이스의 전력 시스템을 구성하기 위한 다른 방식은 재충전 불가능한 배터리들을 재충전 가능한 배터리들로 대체하는 것이다. 이러한 예에서, RF 전력 하베스터(20)(및 대안적인 전원(24))로부터의 출력은 보호 디바이스의 한쪽에 연결될 수 있을 것이다. 만약 상기 연결이 보호 메카니즘 앞에 있다면, RF 전력 하베스 터(20) (및 적용가능한 대안적인 전원(24))이 배터리를 재충전하여 디바이스로 전력을 공급할 것이다. 만약 상기 연결이 보호 메카니즘 뒤에 있다면, RF 전력 하베스터(20)(및 적용가능한 대안적인 전원(24))는 디바이스로 전력을 공급하고 배터리는 RF 전력 하베스터(20)(및 적용가능한 대안적인 전원(24))에 의해 공급될 수 없는 필요한 임의의 여분의 전력을 공급할 것이다. 이 경우에 보호 디바이스는 적절한 동작을 위해 필요하지 않다. 그것의 유일한 기능은 배터리들이 올바르지 않게 설치되는 것을 방지하는 것이다. 안테나는 디바이스의 내부에 포함될 수도 있고 또는 디바이스의 외부에 위치할 수도 있다.
디바이스의 전력 시스템의 다른 구성은, 기존의 배터리들을 제거하고 배터리를 위한 인클로져 내에 RF 전력 하베스터(20)(및 적용가능한 대안적인 전원(24))을 설치하는 것이다. 안테나는 디바이스의 외부에 위치하거나 내부에 포함될 수 있다.
디바이스의 전력 시스템을 구성하는 또 다른 방식은 배터리의 수를 감소시키고 그것들을 RF 전력 하베스터(20)(및 적용가능한 대안적인 전원(24))으로 대체시키는 것이다. 이러한 경우에, 시스템으로부터의 출력은 원래의 배터리 구성에 따라 직렬 또는 병렬로 배터리들에 연결될 것이다. 안테나는 디바이스의 내부에 포함되거나 외부에 위치할 수 있다.
또 다른 옵션은 제품을 완전히 재설계하여 필요한 회로 및 저장 소자들을 디바이스 내로 통합하는 것이다. 이 방법은 RF 전력 하베스터(20)(및 적용가능한 대안적인 전원(24))에 의해 제공된 이점을 충분히 이용할 수 있기 때문에 가장 유익할 것이다. 안테나는 디바이스의 내부에 포함될 수 있거나 외부에 위치할 수 있을 것이다.
만약 RF 전력 하베스터(20)(및 적용가능한 대안적인 전원(24))가 일차 전원에 대한 백업으로서 사용된다면, 주전원이 끊어지면 스위치가 RF 전력 하베스터(20)(및 적용가능한 대안적인 전원(24))를 스위치하도록 시스템 내로 구현될 수 있을 것이다. 이러한 경우에, 안테나는 디바이스의 내에 포함되거나 외부에 위치할 수 있다.
RF 에너지 하베스팅의 유연성을 보여주기 위해서, 여러 제품들이 RF 전력 하베스터(20)(에너지 하베스팅 회로)를 포함하도록 개장되었다. 이러한 제품들은 무선 키보드, 벽시계 그리고 탁상용 달력을 포함한다.
무선 키보드는 디바이스로 전력을 공급하기 위해 배터리를 재충전 및 증진하는 예이다. 이러한 시스템인 도 13에 보여진다. 레귤레이션 회로로부터의 출력은 배터리를 재충전하고 키보드로 전력을 공급한다. 배터리는 또한 키보드로 전력을 공급하는데 사용된다. 키보드는 또한 전력 수신 및 데이터 통신을 위한 별도의 안테나를 포함할 수 있다. 안테나 구성은 도 55에 보여질 수 있다.
벽시계는 시스템으로의 직접적인 전력 공급의 예이다. 벽시계는 RF 전력 하베스터(20)를 포함하도록 개장되었으며 내부 AA 배터리가 제거되었다. 이러한 시스템은 도 2에 도시된다. 벽시계는 레귤레이션을 필요로 하지 않지만, 저장 요소에 대한 캐패시터가 세컨 핸드를 움직일 것을 필요로 한다.
계산기는 RF 에너지 하베스팅을 다른 에너지 하베스팅 기술과 함께 사용하는 예이다. 계산기는 내부 1.5V 코인 셀 배터리 및 소형 솔라 패널을 구비한다. 그러 나 내부 배터리는 제거되고, 솔라 패널은 그대로 유지되었다. 이러한 시스템은 도 60에 도시된다. 이러한 시스템에서 계산기는 솔라 패널 및 RF 전력 하베스터(20) 모두로부터 전력을 수신할 수 있어 배터리에 대한 필요성이 없어진다. 부가적인 예로서, 특허 #6,615,074(도 8, 9, 12a, 12b, 13, 14)에 도시된 것들과 유사한 RF 전력 하베스터(20)(에너지 하베스팅 회로)는 0.5V 솔라 셀과 직렬로 연결되었다. 개별적으로, 솔라 셀은, 코어 디바이스(22) 소자들을 자극하는데 사용되고 있었던 10K 옴 레지스터로 0.480V를 제공할 수 있었다. 이는 23 ㎼에 대응된다. 1 밀리와트의 RF 전력이 공급될 경우에 RF 전력 하베스팅 회로는 단독으로 10K 옴 저항에 2.093V를 제공할 수 있었다. 이것은 438 ㎼에 대응한다. 이 두 회로의 출력들은 RF 에너지 하베스팅 회로에서부터 솔라 셀의 그라운드에 출력을 연결함으로써 직렬로 결합된다. 그 다음 솔라 셀의 출력은 저항에 연결된다. 저항의 또 다른 말단은 RF 에너지 하베스팅 회로의 그라운드에 연결되었다. 도 63에 도시된 바와 같이 연결된 회로들에 있는 저항에 걸리는 전압은 2.445V이다. 이것은 598 ㎼에 해당한다.
알 수 있는 바와 같이, 두 기술의 결합은 개별 전력의 합 이상의 결과를 낸다. 이로부터, 두 기술들이 바람직한 결과를 도출할 수 있는 방식으로 결합될 수 있음을 알 수 있다.
주어진 예에서, 솔라 셀은 전류를 생성하여 부하에 공급하고 그리고 RF 에너지 하베스팅 회로가 보다 높은 효율로 동작하도록 하는 RF 정류 다이오드들을 바이어스하도록 한다. 솔라 셀은 또한 유용한 결과를 내는, RF 에너지 하베스팅 회로에서 바라본 임피던스를 변화시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 개별 회로(솔라 및 RF 전력 하베스팅)의 전력 출력을 시험할 때, 개별 회로들에 의해 캡쳐된 전력의 총합은 23㎼+438㎼=461㎼ 였다. 그러나, 두 회로들이 결합되어 함께 동작하도록 할 경우에, 출력 전력은 598㎼ 가 된다. 이러한 결과는, 두 전력 하베스팅 기술들의 결합이 이 예에 대한 출력 전력에 있어서 30%가 증가되었음을 보여준다. 이러한 동일한 기술은 다중 에너지 하베스팅 기술들에 적용되어 보다 큰 출력 전력을 낼 수 있도록 한다. 이 예에 대한 공식은 다음과 같다.
개별 회로들
P1 = P1 + P2 + ... + PN
결합된 회로들
Pc > PI = P1 + P2 + ... + PN
PI는 개별 출력 전압들의 총합이다.
Pc는 결합된 회로의 출력이다.
P1은 제 1 전력 하베스팅 기술로부터의 출력 전력이다.
P2은 제 2 전력 하베스팅 기술로부터의 출력 전력이다.
PN은 제 N 전력 하베스팅 기술로부터의 출력 전력이다.
N은 전력 하베스팅 기술들 또는 회로들의 수이다.
앞의 예에서 볼 수 있는 바와 같이, RF 에너지 하베스팅은 단독으로 또는 대안적인 전원과 결합하여 사용되어 광범위한 디바이스들에 전력을 공급할 수 있다. 디바이스에 RF 에너지 하베스팅 기술을 접목시키는 것은 배터리 수명을 연장시키고, 기능을 향상시키거나 주 배터리 없이도 동작할 수 있도록 한다.
비록 본 발명이 설명을 목적으로 상술한 실시예들을 상세히 설명하였지만, 그러한 상세한 내용들은 오직 설명을 목적으로 한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에서 당업자들에 의한 다양한 변형이 가능함을 밝혀둔다. 본 발명의 기술적 사상과 범위는 아래의 청구범위에 의해서 정해진다.

Claims (87)

  1. 응용 IC를 구비한 코어 디바이스; 그리고
    상기 코어 디바이스의 IC에 전력을 공급하도록 상기 코어 디바이스에 연결된 전력 하베스터를 포함하는 응용 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 하베스터와 함께 상기 코어 디바이스에 전력을 공급하도록 상기 코어 디바이스에 연결된 대체 전원을 포함하는 응용 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 하베스터에 연결되는 전력 레귤레이터 및/또는 전력 저장 회로를 포함하는 응용 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 하베스터에 연결되는 전력 저장 충전기를 포함하는 응용 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 하베스터에 연결되는 전력 스토리지를 포함하는 응용 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어 디바이스는 IC에 연결되는 메모리를 포함하고 상기 메모리는 전력을 공급받도록 상기 전력 하베스터에 연결되는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 코어 디바이스는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 근접 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 침입 탐지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 환경 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 화학 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 생체 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 자동차에 부착되는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 점유 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 동작 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  16. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 위치 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  17. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 금속 감지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  18. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 항공기에 부착되는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  19. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 전력을 공급받도록 상기 전력 하베스터에 연결되는 알람을 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  20. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 전력을 공급받도록 상기 전력 하베스터에 연결되는 디스플레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  21. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 빌딩 내에 배치되는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  22. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 산업 자동화 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  23. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 엘리베이터에 부착되는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  24. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  25. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 화재 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  26. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 가속도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  27. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 레벨 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 센서는 가스 레벨 센서, 플루이드 레벨 센서 또는 광 레벨 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  29. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 플로우 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 센서는 가스 플로우 센서, 플루이드 플로우 센서, 광 플로우 센서 또는 플라즈마 플로우 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  31. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 센서는 가스 압력 센서 또는 플루이드 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  33. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 광 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 센서는 적외선 센서, 자외선 센서, 엑스레이선 센서, 우주 선 센서, 가시광선 센서 또는 감마선 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  35. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 스트레스 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  36. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 스트레인 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  37. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 깊이 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  38. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 전기적 특성 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  39. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 전압 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  40. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 전류 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  41. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 점도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  42. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 음향 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  43. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 사운드 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  44. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 리스닝 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  45. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 두께 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  46. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 밀도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  47. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 표면품질 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  48. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 부피 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  49. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 물리적 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  50. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 질량 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  51. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 무게 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  52. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 전도성 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  53. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 거리 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  54. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 방향 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  55. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 진동 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  56. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 방사능 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  57. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 필드 강도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  58. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 전기장 센서 또는 자기장 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  59. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 연기 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  60. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 일산화탄소 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  61. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 라돈 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  62. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 공기 품질 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  63. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 습도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  64. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 유리 파손 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  65. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 브레이크 빔 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  66. 응용 IC를 구비한 코어 디바이스; 그리고
    무선으로 에너지를 수신하여 상기 에너지로부터의 전력을 상기 코어 디바이스로 제공하여 상기 코어 디바이스의 상기 IC에 전력을 공급하는 수단을 포함하고, 상기 수신 수단은 상기 코어 디바이스에 연결되는 것을 특징으로 하는 응용 장치.
  67. RF 에너지를 이용가능한 에너지로 변환하는 단계; 그리고
    상기 이용가능한 에너지로 코어 디바이스의 IC에 전력을 공급하는 단계를 포함하는 응용 방법.
  68. 제 67 항에 있어서,
    상기 코어 디바이스에 제공된 상기 이용가능한 에너지를 레귤레이팅하는 단계를 포함하는 응용 방법.
  69. 제 68 항에 있어서,
    상기 이용가능한 에너지를 저장하는 단계를 포함하는 응용 방법.
  70. 제 69 항에 있어서,
    상기 이용가능한 에너지와 함께 대체 전원으로부터 상기 코어 디바이스로 전력을 공급하는 단계를 포함하는 응용 방법.
  71. 제 6 항에 있어서,
    상기 코어 디바이스는 컴퓨터 주변기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  72. 제 71 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 주변기기는 핸드헬드 게임을 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  73. 제 71 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 주변기기는 게임 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  74. 제 71 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 주변기기는 게임 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  75. 제 71 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 주변기기는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  76. 제 71 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 주변기기는 키보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  77. 제 71 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 주변기기는 마우스를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  78. 제 71 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 주변기기는 컴퓨터 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  79. 제 71 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 주변기기는 컴퓨터 스토리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  80. 제 71 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 주변기기는 컴퓨터 장비를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  81. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 열 에너지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  82. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 전자기 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  83. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 기계적 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  84. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 광 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  85. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 방사 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  86. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 운송수단에 부착되는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
  87. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 선박에 부착되는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 응용 방법.
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