KR20120001517A - 반사파를 이용한 전원 공급 장치 - Google Patents

반사파를 이용한 전원 공급 장치 Download PDF

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KR20120001517A
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장종훈
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Abstract

본 발명은 전력 증폭기와 연결된 제1 포트로 입력되는 RF 신호를 안테나와 연결된 제2 포트로 출력하고, 상기 안테나로부터 반사되어 제2 포트로 입력되는 RF 신호를 제3 포트로 출력하는 써큘레이터 및 상기 써큘레이터의 제3 포트로부터 입력되는 RF 신호를 DC 전압으로 변환하여 출력하는 AC/DC 변환부를 포함하는 반사파를 이용한 전원 공급 장치에 관한 것이다.

Description

반사파를 이용한 전원 공급 장치{Power Supply Apparatus Using Reflected Wave}
본 발명은 반사파를 이용한 전원 공급 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안테나로 전송되는 RF 신호 중 임피던스 부정합으로 인하여 반사되는 RF 신호를 DC 전압으로 변환하여 전원으로 사용할 수 있는 반사파를 이용한 전원 공급 장치에 관한 것이다.
최근 휴대 단말기는 음성 통화 외에 데이터 통신 기능, 카메라를 통해 사진이나 동영상을 촬영하는 기능, 음악 파일 또는 비디오 파일 재생 기능, 게임 등의 다양한 기능을 수행할 수 있도록 구성된다. 또한 휴대 단말기는 방송이나 멀티캐스트(multicast) 신호를 수신하여 비디오나 텔레비전 프로그램을 시청하는 용도로 사용될 수 있다. 이와 같은 휴대 단말기의 기능의 다양화에 따라 배터리 사용 시간의 증가가 요구되고 있다.
휴대 단말기에는 일반적으로 재충전 가능한 배터리가 장착된다. 배터리를 충전하기 위해서는 외부 전원을 이용하여 배터리에 전기 에너지를 제공하는 별도의 충전장치가 필요하다. 통상적으로, 충전장치와 배터리에는 외부에 각각 별도의 접촉 단자가 구성되어 있어서, 두 접촉 단자를 서로 접속시키는 것에 의해 충전장치와 배터리를 전기적으로 연결한다. 그러나, 상기의 접촉식 충전장치는 접촉 단자가 외부의 이물질에 의한 오염으로 접촉상태가 불량해지거나 잦은 접촉으로 인한 파손이 발생하는 문제점이 있다. 또한 휴대 단말기의 사용 중에 배터리의 용량이 다하여 단말기 사용이 중단되는 경우 배터리를 충전할 수 있는 장소를 찾아다니는 불편을 겪게 되는 문제점이 있다.
이러한 종래의 접촉식 충전방식의 문제점을 해결하기 위하여, 충전장치와 배터리를 비접촉 방식으로 충전하는 무접점 충전 방법이 제안되고 있는데, 예를 들어, 유도결합에 의한 무접점 충전방식, 용량결합에 의한 무접점 충전방식 및 전파를 이용하여 충전을 수행하는 무선방식 등이 있다.
상기의 전파를 이용하여 충전을 수행하는 무선방식은 기지국, TV 방송 중계국 또는 인공위성 등으로부터 발생된 RF 신호를 수신하여 휴대 단말기의 밧데리를 충전시키는 방식이다.
그런데, 상기의 무선방식을 이용하는 경우, 상기 기지국 등으로부터 발생되는 RF 신호가 휴대 단말기에 수신될 때까지는 반사, 회절 등에 의한 손실과 경로 손실 등이 발생하게 된다. 그러므로, 상기 휴대 단말기의 배터리를 충전할 수 있는 전압을 생성하기에는 휴대 단말기에서 수신되는 상기 RF 신호의 크기가 미약하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 안테나로 전송되는 RF 신호 중 임피던스 부정합으로 인하여 반사되는 RF 신호를 DC 전압으로 변환하여 전원으로 사용할 수 있는 반사파를 이용한 전원 공급 장치를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 일실시예인 반사파를 이용한 전원 공급 장치는 전력 증폭기와 연결된 제1 포트로 입력되는 RF 신호를 안테나와 연결된 제2 포트로 출력하고, 상기 안테나로부터 반사되어 제2 포트로 입력되는 RF 신호를 제3 포트로 출력하는 써큘레이터 및 상기 써큘레이터의 제3 포트로부터 입력되는 RF 신호를 DC 전압으로 변환하여 출력하는 AC/DC 변환부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 AC/DC 변환부는 상기 안테나로부터 반사되어 입력되는 RF 신호를 정류하는 정류부, 상기 정류부로부터 입력받은 정류된 신호를 평활하여 DC 전압을 출력하는 평활부, 상기 평활부로부터 입력받은 DC 전압을 승압하여 출력하는 DC-DC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예인 반사파를 이용한 전원 공급 장치는 복수의 전력 증폭기 중 하나의 전력 증폭기를 선택하여 스위칭하는 스위치부, 상기 스위치부와 연결된 제1 포트로 입력되는 RF 신호를 안테나와 연결된 제2 포트로 출력하고, 상기 안테나로부터 반사되어 제2 포트로 입력되는 RF 신호를 제3 포트로 출력하는 써큘레이터 및 상기 써큘레이터의 제3 포트로부터 입력되는 RF 신호를 DC 전압으로 변환하여 출력하는 AC/DC 변환부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 AC/DC 변환부는 상기 안테나로부터 반사되어 입력되는 RF 신호를 정류하는 정류부, 상기 정류부로부터 입력받은 정류된 신호를 평활하여 DC 전압을 출력하는 평활부, 상기 평활부로부터 입력받은 DC 전압을 승압하여 출력하는 DC-DC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예인 반사파를 이용한 전원 공급 장치는 복수의 전력 증폭기와 각각 연결된 제1 포트로 입력되는 RF 신호를 제2 포트로 출력하고, 제2 포트로 입력되는 RF 신호를 제3 포트로 출력하는 복수의 써큘레이터, 상기 복수의 써큘레이터 각각의 제2 포트에 복수의 단자가 연결되고, 상기 복수의 단자 중 하나를 선택하여 안테나와 연결하는 제1 스위치부, 상기 복수의 써큘레이터 각각의 제3 포트에 복수의 단자가 연결되고, 상기 안테나에 연결된 써큘레이터의 제3 포트와 연결된 단자를 선택하여 스위칭하는 제2 스위치부, 상기 제2 스위치부로부터 전송되는 RF 신호를 입력받아 DC 전압으로 변환하여 출력하는 AC/DC 변환부를 포함하고, 상기 안테나로부터 반사되는 RF 신호가 상기 제1 스위치부에서 안테나와 연결한 써큘레이터의 제2 포트로 입력되어 제3 포트로 출력되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 AC/DC 변환부는 상기 안테나로부터 반사되어 입력되는 RF 신호를 정류하는 정류부, 상기 정류부로부터 입력받은 정류된 신호를 평활하여 DC 전압을 출력하는 평활부, 상기 평활부로부터 입력받은 DC 전압을 승압하여 출력하는 DC-DC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 안테나로 전송되는 RF 신호 중 임피던스 부정합으로 인하여 반사되는 RF 신호를 DC 전압으로 변환하여 외부로부터 전원이 공급되지 않아도 휴대 단말기의 배터리를 충전하거나 일반적인 RF 송신 시스템의 구동 전원으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전송 선로상에서 임피던스 부정합으로 인하여 반사되는 RF 신호를 DC 전압으로 변환하는 것이므로, 무선으로 수신되는 RF 신호를 DC 전압으로 변환하는 경우에 비하여 높은 효율을 가진다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반사파를 이용한 전원 공급 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 반사파를 이용한 전원 공급 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 반사파를 이용한 전원 공급 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반사파를 이용한 전원 공급 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사파를 이용한 전원 공급 장치는 전력 증폭기(100), 써큘레이터(200), 안테나(300), AC/DC 변환부(400)를 포함한다.
전력 증폭기(100)는 입력되는 신호의 전력을 증폭하는 기능을 수행하는 것으로서, 일반적으로 무선 통신 시스템의 송신부에 구비된다.
안테나(300)는 입력되는 RF 신호를 방사하거나, 무선으로 수신되는 RF 신호를 수신부로 전송한다. 일반적으로 상기 안테나(300)의 입력 임피던스는 50옴(Ω)이고, 상기 안테나(300)와 연결되는 전력 증폭기, 듀플렉서(Duplexer), 대역 통과 필터(Band Pass Filter) 등의 입출력단도 50옴(Ω)으로 임피던스 정합이 이루어지게 된다. 한편, 휴대 단말기와 같은 경우에 있어서, 대부분 사용자의 인체와 접촉되어 사용되는데, 이와 같은 접촉은 50옴(Ω)에 맞추어진 임피던스 정합에 영향을 주게 되어 부정합 상태가 발생하게 되며(핸드/헤드 이펙트:Hand/Head effect), 임피던스의 부정합으로 인하여 RF 신호가 안테나의 입력단에서 반사되어 되돌아오게 된다. 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 이와 같이 반사되어 되돌아오는 RF 신호를 이용하여 휴대 단말기 등의 전원으로 사용할 수 있도록 한다. 임피던스 부정합으로 인하여 반사되는 RF 신호는 써큘레이터(200)에 입력된다.
써큘레이터(200)는 RF 신호가 전송되는 경로를 설정할 수 있다. 써큘레이터(200)는 3개의 입/출력 포트를 구비하게 된다. 제1 포트는 상기 전력 증폭기(100)와 연결되고, 제2 포트는 상기 안테나(300)와 연결되며, 제3 포트는 상기 AC/DC 변환부(400)와 연결된다. 상기 써큘레이터(200)는 제1 포트로 입력되는 신호를 제2 포트로 출력시키고, 제2 포트로 입력되는 신호를 제3 포트로 출력시키는 기능을 수행한다. 즉, 전력 증폭기(100)에서 증폭된 RF 신호가 제1 포트를 통해 입력되고, 상기 제1 포트로 들어온 RF 신호는 제2 포트로 출력되어 상기 안테나(300)로 전송된다. 또한, 제2 포트로 입력되는 신호는 제3 포트로 출력되는데, 상기 제2 포트로 입력되는 신호는 상기 안테나(300)로 전송된 신호 중 임피던스의 부정합으로 인해 반사되는 신호가 이에 해당한다.
즉, 상기 써큘레이터(200)는 상기 안테나(300)로부터 반사되는 신호가 전력 증폭기(100)로 진행하지 못하도록 하고, 상기 AC/DC 변환부(400)로 전송되도록 하여 RF 신호의 전송 경로를 설정해 주는 기능을 수행하게 된다. 이와 같이 RF 신호의 전송 경로를 설정하는 것은 방향성 결합기(Directional Coupler)를 이용하여 구현할 수도 있다. 상기 방향성 결합기의 입력 포트를 상기 안테나(300)와 연결하고, 출력(through) 포트를 상기 AC/DC 변환부(400)와 연결하고, 결합(coupled) 포트를상기 전력 증폭기(100)와 연결함으로써 상기 결합 포트로 출력되는 신호의 크기를 줄이고, 대부분의 입력 신호가 출력 포트로 전송될 수 있도록 구현할 수 있다.
상기 AC/DC 변환부(400)는 상기 써큘레이터(200)로부터 입력받은 RF 신호를 DC 전압으로 변환하는 것으로서, 정류부(410), 평활부(420), DC-DC 컨버터(430)를 포함한다. 상기 전력 증폭기(100)로부터 상기 안테나(300)로 전송된 신호 중에 상술한 바와 같이 임피던스 부정합으로 인하여 반사되는 신호가 상기 AC/DC 변환부(400)로 입력된다.
상기 정류부(410)는 상기 안테나로부터 반사되어 입력되는 RF 신호를 정류하기 위한 구성이다. 상기 정류부(410)는 전파 정류기를 의미하는데, 이는 RF 신호를 DC 전압으로 변환하는데 효율을 높이기 위함이며, 수신되는 RF 신호의 크기에 따라 반파 정류기가 이에 해당할 수 있다. 이때, 상기 전파 정류기는 다이오드 브리지 회로를 포함할 수 있다.
상기 평활부(420)는 상기 정류부(410)로부터 출력되는 신호를 직류 전압으로 변환한다. 상기 정류부(410)의 출력 신호는 여전히 AC 신호이므로 상기 평활부(420)에서 DC 전압으로 변환하여야 한다. 상기 평활부(420)는 저항과 커패시터를 이용하여 저역 통과 필터(Low Pass Filter:LPF)로 구성될 수 있으며, 상기 정류부(410)의 출력 신호에 따라 상기 저대역 통과 필터의 시상수(time constant)가 결정된다.
상기 DC-DC 컨버터(430)는 상기 평활부(420)로부터 출력되는 DC 전압을 승압 또는 감압하는 기능을 수행한다. 일반적으로 상기 안테나(300)로부터 반사되어 입력되는 RF 신호를 변환한 DC 전압의 크기가 휴대 단말기 등의 전원으로 사용하거나 배터리를 충전하는데 필요한 전압의 크기보다 작으므로, 상기 DC-DC 컨버터(430)는 입력 전압을 승압하여 출력하게 된다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명에 따른 반사파를 이용한 전원 공급 장치에 있어서, 상기 전력 증폭기(100)에서 증폭된 RF 신호가 출력된다. 상기의 출력 신호의 전력은 예를 들어, 휴대 단말기의 경우에 24dBm 정도가 된다. 상기 전력 증폭기(100)에서 출력된 RF 신호는 써큘레이터(200)의 제1 포트로 입력되고, 안테나(300)와 연결된 제2 포트로 출력되어 안테나(300)로 전달된다. 이때, 상기 안테나(300)로 전달되는 RF 신호의 일부는 안테나(300)를 통하여 방사되지만, 일부는 상술한 바와 같이 핸드/헤드 이펙트(Hand/Head effect) 등에 의하여 발생하는 임피던스 부정합으로 인하여 안테나의 입력단에서 반사되어 되돌아오게 된다. 임피던스 부정합으로 인하여 반사되는 RF 신호는 상기 써큘레이터(200)의 제2 포트에 입력된다. 상기 써큘레이터(200)는 제2 포트로 입력되는 신호를 제3 포트로 출력하도록 구현될 수 있으므로, 안테나에서 반사되어 제2 포트로 입력된 RF 신호는 제1 포트에는 전달되지 않고 제3 포트로만 전달된다. 제3 포트를 통하여 출력된 RF 신호는 상기 AC/DC 변환부(400)로 전송되는데, 상기 AC/DC 변환부(400)에 전달되는 신호의 크기는 다음과 같다.
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
은 상기 안테나(300)에서 반사되어 되돌아오는 신호를 의미하고,
Figure pat00003
는 상기 전력 증폭기(100)에서 출력되어 상기 써큘레이터(200)를 거쳐 상기 안테나(300)로 전달되는 신호를 의미하여,
Figure pat00004
은 상기 안테나(300)의 리턴 로스(Return Loss)를 의미한다. 상기 리턴 로스는 안테나의 임피던스 정합 상태에 따라 그 값이 달라지는데, 안테나의 입력단에서 임피던스 부정합이 커질수록
Figure pat00005
값은 작아지게 되어 반사되는 신호인
Figure pat00006
이 커진다. 예를 들어, 휴대 단말기의 경우
Figure pat00007
는 일반적으로 24dBm이고, 안테나의 VWSR이 1.5이면
Figure pat00008
이 14dB가 되므로
Figure pat00009
은 120mW 정도가 된다.
상기 AC/DC 변환부(400)는 상기 써큘레이터(200)로부터 RF 신호를 입력받고, 상기 정류부(410)에서 상기 RF 신호를 정류한다. 상기 정류부(410)는 반파 정류기를 구비할 수 있으나, DC 전압으로의 변환 효율을 높이기 위해 전파 정류기를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 정류부(410)에서 정류된 신호는 상기 평활부(420)로 입력되는데, 상기 평활부(420)는 입력 신호를 평활하여 DC 전압을 출력하며, 상기 평활부(420)는 저항과 커패시터로 구성되는 저역 통과 필터를 구비할 수 있다. 상기 평활부(420)에서 출력되는 DC 전압은 상기 DC-DC 컨버터(430)에서 승압 또는 감압된다. 상기 평활부(420)에서 출력되는 DC 전압이 본 발명에 따른 전원 공급 장치가 구비되는 각종 시스템에서 요구되는 전압보다 작은 경우가 많으므로 일반적으로 상기 DC-DC 컨버터(430)에서는 입력 전압을 승압하여 출력하게 된다.
상기 DC-DC 컨버터(430)에서 출력된 전압은 재충전이 가능한 배터리의 충전에 제공되거나 또는 본 발명에 따른 전원 공급 장치가 구비되는 각종 시스템의 구동 전원으로 사용될 수 있다. 상기의 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 휴대 단말기 뿐만 아니라 기지국(Base Station), 무선랜 등 일반적인 RF 송신 시스템에 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 반사파를 이용한 전원 공급 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 반사파를 이용한 전원 공급 장치는 복수의 전력 증폭기(100-1, 100-2), 써큘레이터(200), 안테나(300), AC/DC 변환부(400), 스위치부(500)를 포함한다. 도 2는 다중 대역 휴대 단말기에 본 발명에 따른 전원 공급 장치가 구비되는 경우를 도시한 것으로서, 휴대 단말기가 동작하는 주파수 대역에 따라 복수의 전력 증폭기(100-1, 100-2)가 구비되는 한편, 상기 써큘레이터(200)는 다중 주파수 대역에서 모두 동작할 수 있는 것을 전제로 한다.
복수의 전력 증폭기(100-1, 100-2)는 입력되는 신호의 전력을 증폭하는 기능을 수행하는 것으로서, 일반적으로 무선 통신 시스템의 송신부에 구비된다. 이중 대역 휴대 단말기의 경우, 800MHz 대역의 CDMA, 900MHz 대역의 GSM, 1800MHz 대역의 PCS, 2100MHz 대역의 WCDMA 서비스 등을 하나의 휴대 단말기에서 제공하게 되므로 각각의 주파수 대역에서 동작하는 복수의 전력 증폭기가 구비될 수 있다.
안테나(300)는 입력되는 RF 신호를 방사하거나, 무선으로 수신되는 RF 신호를 수신부로 전송한다. 일반적으로 상기 안테나(300)의 입력 임피던스는 50옴(Ω)이고, 상기 안테나(300)와 연결되는 전력 증폭기, 듀플렉서(Duplexer), 대역 통과 필터(Band Pass Filter) 등의 입출력단도 50옴(Ω)으로 임피던스 정합이 이루어지게 된다. 한편, 휴대 단말기와 같은 경우에 있어서, 대부분 사용자의 인체와 접촉되어 사용되는데, 이와 같은 접촉은 50옴(Ω)에 맞추어진 임피던스 정합에 영향을 주게 되어 부정합 상태가 발생하게 되며(핸드/헤드 이펙트:Hand/Head effect), 임피던스의 부정합으로 인하여 RF 신호가 안테나의 입력단에서 반사되어 되돌아오게 된다. 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 이와 같이 반사되어 되돌아오는 RF 신호를 이용하여 휴대 단말기 등의 전원으로 사용할 수 있도록 한다. 임피던스 부정합으로 인하여 반사되는 RF 신호는 써큘레이터(200)에 입력된다.
스위치부(500)는 상기 복수의 전력 증폭기(100-1, 100-2)와 상기 써큘레이터(200)의 사이에 구비된다. 상기 스위치부(500)는 휴대 단말기가 동작하는 주파수 대역에 따라 상기 복수의 전력 증폭기(100-1, 100-2) 중 하나의 전력 증폭기(예를 들어, 100-1)를 선택하여 스위칭한다. 상기 선택된 전력 증폭기(100-1)로부터 출력되어 상기 써큘레이터(200)의 제1 포트로 입력되는 RF 신호는 상기 써큘레이터(200)의 제2 포트로 출력되어 안테나(300)로 전달된다. 상술한 바와 같이 핸드/헤드 이펙트 등으로 인한 임피던스 부정합에 의하여 상기 안테나(300)로부터 반사되는 신호는 상기 써큘레이터(200)의 제2 포트로 입력되어 제3 포트로 출력된다.
써큘레이터(200)는 RF 신호가 전송되는 경로를 설정할 수 있다. 상기 써큘레이터(200)의 제1 포트는 상기 스위치부(500)와 연결되고, 제2 포트는 안테나(300)와 연결되며, 제3 포트는 상기 AC/DC 변환부(400)와 연결된다. 상기 복수의 전력 증폭기(100-1, 100-2)에서 증폭된 RF 신호가 상기 스위치부(500)를 통해 상기 써큘레이터(200)의 제1 포트로 입력되고, 상기 제1 포트로 들어온 RF 신호는 제2 포트로 출력되어 상기 안테나(300)로 전송된다. 또한, 상기 안테나(300)로부터 반사되어 제2 포트로 입력되는 신호는 제3 포트로 출력되어 상기 AC/DC 변환부(400)로 전송된다. 이와 같이 RF 신호의 전송 경로를 설정하는 것은 방향성 결합기(Directional Coupler)를 이용하여 구현할 수도 있다.
상기 AC/DC 변환부(400)는 상기 써큘레이터(200)로부터 입력받은 RF 신호를 DC 전압으로 변환하는 것으로서, 정류부(410), 평활부(420), DC-DC 컨버터(430)를 포함한다. 상기 전력 증폭기(100)로부터 상기 안테나(300)로 전송된 신호 중에 상술한 바와 같이 임피던스 부정합으로 인하여 반사되는 신호가 상기 AC/DC 변환부(400)로 입력된다.
상기 정류부(410)는 상기 안테나로부터 반사되어 입력되는 RF 신호를 정류하기 위한 구성이다. 상기 정류부(410)는 전파 정류기를 의미하는데, 이는 RF 신호를 DC 전압으로 변환하는데 효율을 높이기 위함이며, 수신되는 RF 신호의 크기에 따라 반파 정류기가 이에 해당할 수 있다. 이때, 상기 전파 정류기는 다이오드 브리지 회로를 포함할 수 있다.
상기 평활부(420)는 상기 정류부(410)로부터 출력되는 신호를 직류 전압으로 변환한다. 상기 정류부(410)의 출력 신호는 여전히 AC 신호이므로 상기 평활부(420)에서 DC 전압으로 변환하여야 한다. 상기 평활부(420)는 저항과 커패시터를 이용하여 저역 통과 필터(Low Pass Filter:LPF)로 구성될 수 있으며, 상기 정류부(410)의 출력 신호에 따라 상기 저대역 통과 필터의 시상수(time constant)가 결정된다.
상기 DC-DC 컨버터(430)는 상기 평활부(420)로부터 출력되는 DC 전압을 승압 또는 감압하는 기능을 수행한다. 일반적으로 상기 안테나(300)로부터 반사되어 입력되는 RF 신호를 변환한 DC 전압의 크기가 휴대 단말기 등의 전원으로 사용하거나 배터리를 충전하는데 필요한 전압의 크기보다 작으므로, 상기 DC-DC 컨버터(430)는 입력 전압을 승압하여 출력하게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 반사파를 이용한 전원 공급 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 반사파를 이용한 전원 공급 장치는 복수의 전력 증폭기(100-1, 100-2, 100-3), 복수의 써큘레이터(200-1, 200-2, 200-3), 안테나(300), AC/DC 변환부(400), 제1 스위치부(600), 제2 스위치부(700)를 포함한다. 도 3은 다중 대역 휴대 단말기에 본 발명에 따른 전원 공급 장치가 구비되는 경우를 도시한 것으로서, 상기 전력 증폭기와 써큘레이터는 주파수 대역에 따라 복수개가 포함된다.
복수의 전력 증폭기(100-1, 100-2, 100-3)는 입력되는 신호의 전력을 증폭하는 기능을 수행하는 것으로서, 일반적으로 무선 통신 시스템의 송신부에 구비된다. 다중 대역 휴대 단말기의 경우, 800MHz 대역의 CDMA, 900MHz 대역의 GSM, 1800MHz 대역의 PCS, 2100MHz 대역의 WCDMA 서비스 등을 하나의 휴대 단말기에서 제공하게 되므로 각각의 주파수 대역에서 동작하는 복수의 전력 증폭기가 구비될 수 있다.
안테나(300)는 입력되는 RF 신호를 방사하거나, 무선으로 수신되는 RF 신호를 수신부로 전송한다. 일반적으로 상기 안테나(300)의 입력 임피던스는 50옴(Ω)이고, 상기 안테나(300)와 연결되는 전력 증폭기, 듀플렉서(Duplexer), 대역 통과 필터(Band Pass Filter) 등의 입출력단도 50옴(Ω)으로 임피던스 정합이 이루어지게 된다. 한편, 상술한 바와 같이 핸드/헤드 이펙스에 의하여 임피던스의 부정합이 발생하게 되고, 안테나의 전송된 RF 신호의 일부가 반사되어 되돌아오게 된다. 본 발명에 따른 전원 공급 장치는 이와 같이 반사되어 되돌아오는 RF 신호를 이용하여 휴대 단말기 등의 전원으로 사용할 수 있도록 한다. 임피던스 부정합으로 인하여 반사되는 RF 신호는 제1 스위치부(600)에 입력된다.
제1 스위치부(600) 및 제2 스위치부(700)는 상기 복수의 써큘레이터(200-1, 200-2, 200-3)의 제2 포트 및 제3 포트에 각각 연결되는데, 휴대 단말기가 동작하는 주파수 대역에 다라 복수의 써큘레이터(200-1, 200-2, 200-3) 중 하나와 연결된다. 예를 들어, 휴대 단말기가 동작하는 주파수에 따라 상기 복수의 전력 증폭기(100-1, 100-2, 100-3) 중 하나의 전력 증폭기(100-1)가 구동되어 RF 신호를 증폭하여 출력하면, 상기 제1 스위치부(600) 및 제2 스위치부(700)는 상기 복수의 써큘레이터(200-1, 200-2, 200-3) 중 하나의 써큘레이터(200-1)의 제2 포트 및 제3 포트에 각각 연결된다. 이에 따라 상기 전력 증폭기(100-1)에서 증폭되어 상기 써큘레이터(200-1)의 제1 포트로 입력되는 RF 신호는 상기 써큘레이터(200-1)의 제2 포트로 출력되어 제1 스위치부(600)를 거쳐 안테나(300)로 전달된다. 상술한 바와 같이 핸드/헤드 이펙트 등으로 인하여 상기 안테나(300)로부터 반사되는 신호는 제1 스위치부(600)를 거쳐 상기 써큘레이터(200-1)의 제2 포트로 입력되어 상기 제2 스위치부(700)와 연결되어 있는 제3 포트로 출력된다. 상기 휴대 단말기의 동작 주파수 대역이 변경됨에 따라 상기 복수의 전력 증폭기 및 써큘레이터 중 구동되는 전력 증폭기 및 써큘레이터는 변경된다.
복수의 써큘레이터(200-1, 200-2, 200-3)는 RF 신호가 전송되는 경로를 설정할 수 있다. 상기 복수의 써큘레이터(200-1, 200-2, 200-3)의 제1 포트는 각각 복수의 전력 증폭기(100-1, 100-2, 100-3)와 연결되고, 제2 포트는 제1 스위치부(600)와 연결되며, 제3 포트는 상기 제2 스위치부(700)와 연결된다. 상기 복수의 전력 증폭기(100-1, 100-2, 100-3)에서 증폭된 RF 신호가 제1 포트를 통해 입력되고, 상기 제1 포트로 들어온 RF 신호는 제2 포트로 출력되어 상기 제1 스위치부(600)로 전송된다. 또한, 상기 안테나(300)로부터 반사되어 상기 제1 스위치부(600)를 통하여 제2 포트로 입력되는 신호를 제3 포트로 출력하여 상기 제2 스위치부(700)로 전송되도록 한다. 이와 같이 RF 신호의 전송 경로를 설정하는 것은 방향성 결합기(Directional Coupler)를 이용하여 구현할 수도 있다.
상기 AC/DC 변환부(400)는 상기 써큘레이터(200)로부터 입력받은 RF 신호를 DC 전압으로 변환하는 것으로서, 정류부(410), 평활부(420), DC-DC 컨버터(430)를 포함한다. 상기 전력 증폭기(100)로부터 상기 안테나(300)로 전송된 신호 중에 상술한 바와 같이 임피던스 부정합으로 인하여 반사되는 신호가 상기 AC/DC 변환부(400)로 입력된다.
상기 정류부(410)는 상기 안테나로부터 반사되어 입력되는 RF 신호를 정류하기 위한 구성이다. 상기 정류부(410)는 전파 정류기를 의미하는데, 이는 RF 신호를 DC 전압으로 변환하는데 효율을 높이기 위함이며, 수신되는 RF 신호의 크기에 따라 반파 정류기가 이에 해당할 수 있다. 이때, 상기 전파 정류기는 다이오드 브리지 회로를 포함할 수 있다.
상기 평활부(420)는 상기 정류부(410)로부터 출력되는 신호를 직류 전압으로 변환한다. 상기 정류부(410)의 출력 신호는 여전히 AC 신호이므로 상기 평활부(420)에서 DC 전압으로 변환하여야 한다. 상기 평활부(420)는 저항과 커패시터를 이용하여 저역 통과 필터(Low Pass Filter:LPF)로 구성될 수 있으며, 상기 정류부(410)의 출력 신호에 따라 상기 저대역 통과 필터의 시상수(time constant)가 결정된다.
상기 DC-DC 컨버터(430)는 상기 평활부(420)로부터 출력되는 DC 전압을 승압 또는 감압하는 기능을 수행한다. 일반적으로 상기 안테나(300)로부터 반사되어 입력되는 RF 신호를 변환한 DC 전압의 크기가 휴대 단말기 등의 전원으로 사용하거나 배터리를 충전하는데 필요한 전압의 크기보다 작으므로, 상기 DC-DC 컨버터(430)는 입력 전압을 승압하여 출력하게 된다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 다음의 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 전력 증폭기 200 : 써큘레이터
300 : 안테나 400 : AC/DC 변환부
500, 600, 700 : 스위치부

Claims (6)

  1. 전력 증폭기와 연결된 제1 포트로 입력되는 RF 신호를 안테나와 연결된 제2 포트로 출력하고, 상기 안테나로부터 반사되어 제2 포트로 입력되는 RF 신호를 제3 포트로 출력하는 써큘레이터; 및
    상기 써큘레이터의 제3 포트로부터 입력되는 RF 신호를 DC 전압으로 변환하여 출력하는 AC/DC 변환부;를 포함하는 반사파를 이용한 전원 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 AC/DC 변환부는
    상기 안테나로부터 반사되어 입력되는 RF 신호를 정류하는 정류부;
    상기 정류부로부터 입력받은 정류된 신호를 평활하여 DC 전압을 출력하는 평활부;
    상기 평활부로부터 입력받은 DC 전압을 승압하여 출력하는 DC-DC 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사파를 이용한 전원 공급 장치.

  3. 복수의 전력 증폭기 중 하나의 전력 증폭기를 선택하여 스위칭하는 스위치부;
    상기 스위치부와 연결된 제1 포트로 입력되는 RF 신호를 안테나와 연결된 제2 포트로 출력하고, 상기 안테나로부터 반사되어 제2 포트로 입력되는 RF 신호를 제3 포트로 출력하는 써큘레이터; 및
    상기 써큘레이터의 제3 포트로부터 입력되는 RF 신호를 DC 전압으로 변환하여 출력하는 AC/DC 변환부;를 포함하는 반사파를 이용한 전원 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 AC/DC 변환부는
    상기 안테나로부터 반사되어 입력되는 RF 신호를 정류하는 정류부;
    상기 정류부로부터 입력받은 정류된 신호를 평활하여 DC 전압을 출력하는 평활부;
    상기 평활부로부터 입력받은 DC 전압을 승압하여 출력하는 DC-DC 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사파를 이용한 전원 공급 장치.
  5. 복수의 전력 증폭기와 각각 연결된 제1 포트로 입력되는 RF 신호를 제2 포트로 출력하고, 제2 포트로 입력되는 RF 신호를 제3 포트로 출력하는 복수의 써큘레이터;
    상기 복수의 써큘레이터 각각의 제2 포트에 복수의 단자가 연결되고, 상기 복수의 단자 중 하나를 선택하여 안테나와 연결하는 제1 스위치부;
    상기 복수의 써큘레이터 각각의 제3 포트에 복수의 단자가 연결되고, 상기 안테나에 연결된 써큘레이터의 제3 포트와 연결된 단자를 선택하여 스위칭하는 제2 스위치부;
    상기 제2 스위치부로부터 전송되는 RF 신호를 입력받아 DC 전압으로 변환하여 출력하는 AC/DC 변환부;를 포함하고,
    상기 안테나로부터 반사되는 RF 신호가 상기 제1 스위치부에서 안테나와 연결한 써큘레이터의 제2 포트로 입력되어 제3 포트로 출력되는 것을 특징으로 하는 반사파를 이용한 전원 공급 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 AC/DC 변환부는
    상기 안테나로부터 반사되어 입력되는 RF 신호를 정류하는 정류부;
    상기 정류부로부터 입력받은 정류된 신호를 평활하여 DC 전압을 출력하는 평활부;
    상기 평활부로부터 입력받은 DC 전압을 승압하여 출력하는 DC-DC 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사파를 이용한 전원 공급 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017196122A1 (ko) * 2016-05-13 2017-11-16 삼성전자 주식회사 무선 전력 송신 장치 및 그 제어 방법
US10826332B2 (en) 2016-05-13 2020-11-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless power transmitter and control method therefor
CN113711228A (zh) * 2019-04-19 2021-11-26 松下知识产权经营株式会社 传输系统、天线、控制装置以及传输方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017196122A1 (ko) * 2016-05-13 2017-11-16 삼성전자 주식회사 무선 전력 송신 장치 및 그 제어 방법
US10374465B2 (en) 2016-05-13 2019-08-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless power transmitter and control method therefor
US10826332B2 (en) 2016-05-13 2020-11-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless power transmitter and control method therefor
CN113711228A (zh) * 2019-04-19 2021-11-26 松下知识产权经营株式会社 传输系统、天线、控制装置以及传输方法

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