KR20110121450A - 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치 - Google Patents
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Abstract
Description
도 2는 도 1에 도시된 무선 에너지 송수신 장치의 상면도이다.
도 3의 도 1에 도시된 무선 에너지 송수신 장치의 부분 상세도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치의 개략적인 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 무선 에너지 송수신 장치의 상면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 에너지 전송 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치에서 동작 주파수에 따른 S-파라미터 곡선을 나타내는 시뮬레이션 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치에서 동작 주파수에 따른 S-파라미터 곡선을 나타내는 시뮬레이션 그래프이다.
도 9는 종래 무선 에너지 송수신 장치에서 동작 주파수에 따른 S-파라미터 곡선을 나타내는 시뮬레이션 그래프이다.
100, 300: 무선 에너지 송신부 200, 400: 무선 에너지 수신부
110, 310: 무선 송신 루프 210, 410: 무선 수신 루프
111, 211, 311, 411: 디스크부 112, 212, 312, 412: 와이어부
120, 320: 무선 송신 메타 구조체 220, 420: 무선 수신 메타 구조체
121, 221, 321, 421: 기판
122, 222: 단일 분할 링 공진 패턴
322, 422: 이중 분할 링 공진 패턴
123, 223: 제1 메타 셀 323, 423: 제2 메타 셀
Claims (27)
- 외부로부터 전원이 인가되면 무선으로 전송할 무선 에너지를 생성하고, 생성된 무선 에너지를 자기 공명 방식에 의해 무선 송신하며, 상기 무선 송신 시 방사상으로 퍼지는 무선 에너지를 한 점으로 집속된 상태로 송신하는 무선 에너지 송신부; 및
상기 무선 에너지 송신부로부터 송신된 무선 에너지를 한 점으로 집속된 상태로 자기 공명 방식에 의해 무선 수신하는 무선 에너지 수신부를 포함하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치. - 청구항 1에 있어서, 상기 무선 에너지 송신부는,
외부로부터 전원이 인가되면 인덕터(L)와 캐패시터(C)에 의한 공진 주파수를 사용하여 무선 에너지를 생성하고, 상기 무선 에너지를 자기 공명 방식에 의해 무선 송신하는 무선 송신 루프; 및
상기 무선 송신 경로 에 설치되어 무선 송신 시 방사상으로 퍼지는 상기 무선 에너지를 한 점으로 집속된 상태로 송신하는 음의 굴절률을 갖는 무선 송신 메타 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치. - 청구항 2에 있어서, 상기 무선 송신 루프는,
서로 대응되도록 이격된 제1 및 제2 도체판과 상기 제1 및 제2 도체판 사이에 삽입된 유전 물질로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 도체판 사이에 전계가 유도되도록 캐패시터 기능을 하는 디스크부; 및
일단이 상기 제1 도체판에 연결되고 타단이 상기 제2 도체판에 연결되며, 상기 전계에 의해 자계가 유도되도록 인덕터 기능을 하는 링 형태의 와이어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치. - 청구항 3에 있어서, 상기 와이어부는 전원을 연결하기 위한 제1 및 제2 단자를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 단자를 통해 전원이 인가되면 상기 와이어부에 전류가 흘러 상기 디스크부에 전계가 발생되고, 상기 전계에 의해 상기 와이어부에 자계가 유도되어 자기 공명 방식으로 무선 에너지를 송신하는 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
- 청구항 2에 있어서, 상기 무선 송신 메타 구조체는,
정 다각형태의 기판과, 상기 정 다각형태의 기판의 각 표면에 형성된 단일 분할 링 공진 패턴으로 이루어진 메타 셀이 주기적으로 반복 배열되어 평판 형태로 형성된 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체인 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치. - 청구항 5에 있어서, 상기 정 다각형태의 기판은 정육면체인 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
- 청구항 5에 있어서, 상기 단일 분할 링 공진 패턴은,
단일 분할 링 공진기 형태의 금속 박막; 및
상기 단일 분할 링 공진기 형태의 금속 박막의 갭 사이에 연결된 캐패시터로 이루어진 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치. - 청구항 5에 있어서, 상기 메타 셀의 정 다각형태의 기판에서 마주하는 면에 형성된 단일 분할 링 공진 패턴의 갭 방향이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
- 청구항 2에 있어서, 상기 무선 송신 메타 구조체는,
정 다각형태의 기판과, 상기 정 다각형태의 기판의 각 표면에 형성된 이중 분할 링 공진 패턴으로 이루어진 메타 셀이 주기적으로 반복 배열되어 평판 형태로 형성된 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체인 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치. - 청구항 9에 있어서, 상기 정 다각형태의 기판은 정육면체인 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
- 청구항 9에 있어서, 상기 이중 분할 링 공진 패턴은,
분할 링 공진기 형태의 외부 금속 박막;
상기 분할 링 공진기 형태의 외부 금속 박막의 갭 사이에 연결된 제 1캐패시터;
상기 분할 링 공진기 형태의 외부 금속 박막으로부터 내부로 이격되게 형성된 분할 링 공진기 형태의 내부 금속 박막; 및
상기 분할 링 공진기 형태의 내부 금속 박막의 갭 사이에 연결된 제2 캐패시터로 이루어진 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치. - 청구항 11에 있어서, 상기 분할 링 공진기 형태의 외부 금속 박막의 갭의 방향과 상기 분할 링 공진기 형태의 내부 금속 박막의 갭의 방향이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
- 청구항 9에 있어서, 상기 메타 셀의 정 다각형태의 기판에서 마주하는 면에 형성된 이중 분할 링 공진 패턴의 갭 방향이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
- 청구항 2에 있어서, 상기 무선 송신 메타 구조체의 지름이 상기 무선 송신 루프의 지름보다 큰 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 무선 에너지 수신부는,
상기 무선 에너지 송신부로부터 송신된 무선 에너지를 인덕터(L)와 캐패시터(C)에 의한 공진 주파수를 사용하여 자기 공명 방식에 의해 무선 수신하는 무선 수신 루프; 및
상기 무선 수신 경로 상에 설치되어 상기 무선 에너지를 한 점으로 집속된 상태로 수신하는 음의 굴절률을 갖는 무선 수신 메타 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치. - 청구항 15에 있어서, 상기 무선 수신 루프는,
서로 대응되도록 이격된 제1 및 제2 도체판과 상기 제1 및 제2 도체판 사이에 삽입된 유전 물질로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 도체판 사이에 전계가 유도되도록 캐패시터 기능을 하는 디스크부; 및
일단이 상기 제1 도체판에 연결되고 타단이 상기 제2 도체판에 연결되며, 상기 전계에 의해 자계가 유도되도록 인덕터 기능을 하는 링 형태의 와이어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치. - 청구항 15에 있어서, 상기 와이어부는 부하 장치를 연결하기 위한 제1 및 제2 단자를 더 포함하며, 상기 무선 에너지 송신부로부터 자기 공명 방식으로 무선 에너지를 수신하면, 상기 디스크부에 전계가 유도되고, 상기 전계에 의해 상기 와이어부에 자계가 유도되며, 상기 자계에 의해 상기 와이어부에 전류가 흘러 상기 부하 장치에 상기 무선 에너지가 공급되거나 충전되는 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
- 청구항 15에 있어서, 상기 무선 수신 메타 구조체는,
정 다각형태의 기판과, 상기 정 다각형태의 기판의 각 표면에 형성된 단일 분할 링 공진 패턴으로 이루어진 메타 셀이 주기적으로 반복 배열되어 평판 형태로 형성된 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체인 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치. - 청구항 18에 있어서, 상기 정 다각형태의 기판은 정육면체인 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
- 청구항 18에 있어서, 상기 단일 분할 링 공진 패턴은,
단일 분할 링 공진기 형태의 금속 박막; 및
상기 단일 분할 링 공진기 형태의 금속 박막의 갭 사이에 연결된 캐패시터로 이루어진 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치. - 청구항 18에 있어서, 상기 메타 셀의 정 다각형태의 기판에서 마주하는 면에 형성된 단일 분할 링 공진 패턴의 갭 방향이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
- 청구항 15에 있어서, 상기 무선 수신 메타 구조체는,
정 다각형태의 기판과, 상기 정 다각형태의 기판의 각 표면에 형성된 이중 분할 링 공진 패턴으로 이루어진 메타 셀이 주기적으로 반복 배열되어 평판 형태로 형성된 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체인 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치. - 청구항 22에 있어서, 상기 정 다각형태의 기판은 정육면체인 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
- 청구항 22에 있어서, 상기 이중 분할 링 공진 패턴은,
분할 링 공진기 형태의 외부 금속 박막;
상기 분할 링 공진기 형태의 외부 금속 박막의 갭 사이에 연결된 제 1캐패시터;
상기 분할 링 공진기 형태의 외부 금속 박막으로부터 내부로 이격되게 형성된 분할 링 공진기 형태의 내부 금속 박막; 및
상기 분할 링 공진기 형태의 내부 금속 박막의 갭 사이에 연결된 제2 캐패시터로 이루어진 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치. - 청구항 24에 있어서, 상기 분할 링 공진기 형태의 외부 금속 박막의 갭의 방향과 상기 분할 링 공진기 형태의 내부 금속 박막의 갭의 방향이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
- 청구항 22에 있어서, 상기 메타 셀의 정 다각형태의 기판에서 마주하는 면에 형성된 이중 분할 링 공진 패턴의 갭 방향이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
- 청구항 15에 있어서, 상기 무선 수신 메타 구조체의 지름이 상기 무선 수신 루프의 지름보다 큰 것을 특징으로 하는 음의 굴절률을 갖는 메타 구조체를 이용한 무선 에너지 송수신 장치.
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