KR20170040623A - 선박 이동통신 충전을 위한 rf 에너지 수확 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 이동통신 충전을 위한 RF 에너지 수확 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 선박 이동통신 충전을 위한 RF 에너지 수확 장치는 광대역의 RF 신호를 수신하는 안테나, 상기 RF 신호를 전기 신호로 변환하여 직류 전압을 얻는 렉테나, 및 상기 직류 전압을 부하가 요구하는 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터를 포함한다.

Description

선박 이동통신 충전을 위한 RF 에너지 수확 장치{RF energy harvesting devices for charging of Ship mobile}

본 발명은 RF 에너지 수확 장치에 관한 것으로, 특히 선박 이동통신 충전을 위해 공기 중에 떠도는 RF 신호로부터 RF 에너지를 수확하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박 통신기기, 셀룰러 폰, 개인 디지털보조기(PDAs), MP3 재생기 등과 같은 소형전자 장치의 전지에 전력을 공급하고 재충전하기 위해서는 별도로 전력을 공급하거나, 배터리를 통해서 충전해야만 한다.

즉, WIFI, WiMax, 위성라디오, 셀룰러 폰 그리고 UHF TV 신호 소스로부터 에너지를 수확하는 RF 상업적 장치는 존재하지 않고 있다.

본 발명의 목적은 선박 이동통신 충전을 위해 공기 중에 떠도는 RF 신호를 수확하는 장치를 제공함에 있다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 선박 이동통신 충전을 위한 RF 에너지 수확 장치는 광대역의 RF 신호를 수신하는 안테나, 상기 RF 신호를 전기 신호로 변환하여 직류 전압을 얻는 렉테나, 및 상기 직류 전압을 부하가 요구하는 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터를 포함한다.

상기 안테나는 900MHz 내지 3GHz의 주파수에 속하는 RF 신호를 수신한다.

기존 에너지를 생산하기 위해서는 고비용이 지출되어야 하지만, 본 발명의 실시예에 따르면 공기 중에 버려진 RF를 통하여 이동중에 자동으로 충전이 가능하여 사용자가 에너지 확보를 위한 시간적 경제적으로 절감 할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따르면 공기 중에 버려진 RF 주파수를 통하여 사용자가 있는 곳에서 어떤 통신기기 에너지를 RF 에너지수확 장치를 통하여 쉽게 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박 이동통신 충전을 위한 RF 에너지 수확 장치 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 렉테나의 기본 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터의 구체적인 구성을 나타내는 참조도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고, 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에 따른 선박 이동통신 충전을 위한 RF 에너지 수확 장치는 공기 중에 버려진 Radio Frequency(RF) 주파수의 신호를 에너지 수확(Energy Harvesting)하는 장치이다. 즉, 통신기기가 이동 중에도 자동으로 RF신호를 DC로 변환하여 에너지 수확하여 충전하는 방식이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박 이동통신 충전을 위한 RF 에너지 수확 장치 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, RF 에너지 수확 장치는 렉테나(110) 및 DC-DC 컨버터(120)를 포함한다.

렉테나(110)은 RF 신호를 직류전압과 같은 에너지의 다른 형태로 변환하도록 설계될 수 있다. 여기서, 렉테나란 단어는 안테나(Antenna)와 정류기(Rectifier)의 합성어이다. 바람직하게, 렉테나(110)는 수신되는 RF 주파수 신호를 전기신호로 변환하여 직류 전압을 얻을 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 렉테나(110)는 스마트 안테나(이하, 안테나)(111), 정류 회로(112) 및 정류기(Rectifier)(113)를 포함할 수 있으며, 기본 구성도는 도 2에 도시된 바와 같을 수 있다.

안테나(111)는 900MHz에서 3GHz에 속한 모두 주파수의 신호를 받으며, 정류기(113)는 정합회로(112)를 거친 신호를 거친 RF 주파수 신호를 전기 신호로 변환한다. 공기중에 있는 RF 주파수의 신호는 안테나(111)로 수전(수신)되며, 다이오드 및 필터로 구성된 정류기(113)를 통과하여 직류 전력을 얻을 수 있다. 이때, RF 주파수 신호는 셀루라, GSM, PCS, WLAN, ISM, WCDMA 등의 신호일 수 있다.

이때, 렉테나(110)의 RF-DC 변환 효율은 RF 신호 대비 변환된 직류 전력의 비로써, 부하 저항에 나타나는 전압은 수학식 1과 같을 수 있다.

여기서, P_RF는 안테나(111)에 수전된 RF 전력이며, P_DC는 렉테나(110)의 부하에서 나온 직류 전력이다.

아울러, RF-DC를 변환하는 과정에서 렉테나(110)에 인가된 전력 및 최대 전력 출력의 비율을 나타내는 효율은 수학식 2와 같을 수 있다.

여기서, P_RF는 안테나(111)에 수전된 RF 전력이며, P_Maxout은 정류기(113)의 최대 출력 전력이다.

이와 같은 수학식 2를 통해, 스마트 안테나(111)와 정류 기간의 정합 정도를 확인할 수 있다.

한편, 정류기(113)에 인가된 전력이 정류기(113)의 최대 출력으로 나타내는 효율은 수학식 3과 같을 수 있다.

DC-DC 컨버터(120)는 렉테나(110)에서 출력되는 전기 신호의 직류 전압을 부하가 요구하는 전압으로 변환하는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 이 변환 과정에서 발생한 손실은 정류기(113)의 출력 직류 전력 대비 DC-DC 컨버터(120)의 출력 직류 전력으로 나타낼 수 있다.

이와 같이 출력된 에너지는 에너지 수확 회로 안의 리튬전지나 다른 저장장치를 충전할 수 있다. 즉, 본 발명을 통해 출력되는 에너지는 선박 통신기기, 셀폰, 개인 디지털보조기 등의 전지를 재충전하는데 이용된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (2)

1. 광대역의 RF 신호를 수신하는 안테나;
   상기 RF 신호를 전기 신호로 변환하여 직류 전압을 얻는 렉테나; 및
   상기 직류 전압을 부하가 요구하는 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터
   를 포함하는 선박 이동통신 충전을 위한 RF 에너지 수확 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 안테나는.
   900MHz 내지 3GHz의 주파수에 속하는 RF 신호를 수신하는 것
   인 선박 이동통신 충전을 위한 RF 에너지 수확 장치.

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