WO2017146371A2 - 무선 신호 하베스팅 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 신호 하베스팅 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2017146371A2
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김영한
안현석
임승옥
임용석
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전자부품연구원
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/001—Energy harvesting or scavenging

Definitions

  • the present invention relates to a wireless signal harvesting method and a system therefor. More particularly, the wireless signal harvesting apparatus uses a plurality of antennas for collecting frequency signals allocated for each frequency band of a Wi-Fi wireless signal channel.
  • the present invention relates to a method and apparatus for collecting power with high efficiency by collecting wireless signals and converting the collected wireless signals into direct current voltages.
  • the Internet of Things (IoT) technology is said to be the next generation revolution following the Internet revolution, and the IoT device market is growing rapidly.
  • IoT technologies can be broadly divided into sensors, communications, signal processing modules, and the like, and their configurations may vary according to target services or applied technologies.
  • IoT sensors need to be installed in various places and locations to provide environmental monitoring and control services.
  • power supply constraints may occur.
  • the power supply problem of the IoT device is to be solved by using a battery, but even if the battery is used, there is a problem in that it needs to be replaced periodically because of the limitation of battery life.
  • a plurality of antennas installed in the wireless signal harvesting apparatus collect wireless signals corresponding to the frequency bands of the Wi-Fi wireless signals allocated for each antenna, convert them into DC voltages, and combine them, thereby improving the efficiency of the harvesting technology. It is intended to provide a method and apparatus for heightening.
  • Wireless signal harvesting apparatus for achieving the above object is a plurality of antenna unit for collecting a frequency signal of the allocated frequency band, respectively, connected to each of the plurality of antenna unit, the collected frequency signal
  • a plurality of DC converters for converting a DC voltage into a DC voltage
  • a DC coupling unit receiving a plurality of DC voltages converted by the plurality of DC converters, and combining the DC voltages into one DC voltage, and the generated power based on the combined DC voltages
  • It may include a power storage unit for storing.
  • the plurality of antenna units are connected to each of a plurality of antennas and a plurality of antennas for collecting frequency signals around the plurality of antenna units, and filtering the collected frequency signals to an allocated frequency band to filter the filtered frequency signals.
  • a maximum power tracking control unit for tracking a DC voltage value, wherein the DC coupling unit includes at least one converted by the plurality of DC conversion units to generate a DC voltage corresponding to the DC voltage value tracked by the maximum power tracking control unit.
  • DC voltage of can be selectively coupled, and tracked by the maximum power tracking control unit
  • the apparatus may further include a power manager configured to control the DC voltage generated by the DC coupler to be stored in the power storage unit according to the DC voltage value.
  • the plurality of antenna units may be allocated a frequency band for each Wi-Fi channel, and may collect Wi-Fi signals corresponding to the assigned Wi-Fi channel.
  • Wireless signal harvesting method for achieving the above object is a step of collecting a frequency signal of the frequency band allocated to each of the plurality of antennas, the wireless signal harvesting device, collected for each frequency band
  • the method may include converting the frequency signals into DC voltages, and generating and storing DC power by combining the converted plurality of DC voltages into one DC voltage.
  • the collecting may include collecting frequency signals around the plurality of antennas and filtering the collected frequency signals into allocated frequency bands.
  • the converting may include filtering the filtered frequency signals.
  • Each of the plurality of antennas may be converted into a DC voltage, and the collecting may include assigning a frequency band to each of the plurality of antennas for each of the Wi-Fi channels. Can collect.
  • the operation time of the power supply can be increased and the battery replacement cycle can be reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless signal harvesting apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of the antenna unit of the configuration of the wireless signal harvesting apparatus according to the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a wireless signal harvesting method according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless signal harvesting apparatus assumes and collects wireless power by using surrounding Wi-Fi signals.
  • the frequency band of the Wi-Fi signal may be 2.4Ghz ⁇ 5Ghz.
  • the wireless signal harvesting method of the present invention is not limited to the Wi-Fi signal and the above-described frequency band, and any method may be used as long as it is a wireless communication method capable of transmitting a wireless signal using a plurality of frequency bands. Even if the wireless signal harvesting apparatus of the present invention can be applied.
  • FIG 1 to 2 are views showing the main configuration of the wireless signal harvesting apparatus according to the present invention.
  • the apparatus for harvesting wireless signals includes a plurality of antenna units 100, a plurality of DC converters 200, a DC combiner 300, a maximum power tracking controller 400, It may be configured to include a power management unit 500 and the power storage unit 600.
  • the plurality of antenna units 100 collect frequency signals of frequency bands allocated to each of the plurality of antennas included in the plurality of antenna units 100, and transfer the collected frequency signals to the plurality of DC converters 200. do.
  • a frequency band allocated to each of the plurality of antennas included in the plurality of antenna units 100 may be allocated for each Wi-Fi channel, and collects the radio signal of the allocated Wi-Fi channel, thereby converting the direct current converter ( 200).
  • the Wi-Fi radio signal transmits and receives radio signals through 13 channels in the 2.4Ghz frequency domain and 28 channels in the 5Ghz frequency domain. At this time, as with a conventional wireless signal harvesting device, the Wi-Fi wireless signal is only one frequency. If the signal is to be collected, there is a problem that the wireless signal collection efficiency is lowered.
  • the harvesting device when the harvesting device is implemented through an antenna that collects a wide band of frequency signals, that is, an antenna that collects frequency signals of a plurality of channel regions, the energy efficiency of collecting is reduced, and a narrow band of frequency signals is collected.
  • the harvesting device When the harvesting device is implemented through an antenna, that is, an antenna that collects frequency signals of one or two channels, the efficiency of collecting energy is high, but the total amount of energy collected is not high. .
  • the present invention intends to propose a method of increasing the energy efficiency while increasing the total amount of energy of the radio signals collected by using a plurality of antennas for collecting radio signals for each channel.
  • the plurality of antenna units 100 are connected to each of a plurality of antennas 110 and a plurality of antennas for collecting frequency signals around the plurality of antenna units 100, and thus the plurality of antennas 110 are connected to each other.
  • the plurality of filters 130 may be configured to filter the collected frequency signals to the allocated frequency bands and transmit the filtered frequency signals to the connected DC converters 200, respectively.
  • the antennas 110 connected to each of the plurality of filters 130 collect frequency signals existing around the antenna 100, transmit the collected frequency signals to the plurality of filters 130, and the plurality of filters 130 are respectively assigned.
  • Filter the frequency signal according to the band for example, the first filter filters the frequency signal of the 2.412Ghz band channel 1, the second filter filters the frequency signal of the 2.417Ghz band channel 2,
  • the n filter may allocate the filtering frequency band of the filter to filter the frequency signal of the 5.240Ghz band which is the 48th channel.
  • the wireless signal filtered according to the frequency band allocated by the plurality of filters 130 is transmitted to the DC converter 200 connected to each of the plurality of filters 130.
  • the plurality of filters 130 may be EMC filters.
  • the plurality of DC converters 200 receiving the frequency signals from the plurality of antenna units 100 convert the received frequency signals into DC voltages, respectively, respectively.
  • the converted DC voltage is transferred to the DC coupling unit 300.
  • the DC coupler 300 combines the DC voltages converted by the plurality of DC converters 200 into one DC voltage, and stores the generated power based on the combined DC voltage in the power storage unit 600. .
  • a maximum power tracking control unit 400 and a power management unit 500 may be included between the DC coupling unit 300 and the power storage unit 600.
  • the maximum power tracking control unit 400 may be MPPT (Maximum Power Point Tracking).
  • MPPT Maximum Power Point Tracking
  • the DC coupling unit 300 receives the DC voltage value tracked by the maximum power tracking control unit 400 and converts the DC voltage unit 200 to generate a DC voltage corresponding to the tracked DC voltage value. At least one DC voltage is selectively coupled.
  • the power management unit 500 controls the DC voltage generated by the DC coupling unit 300 to be stored in the power storage unit 600 according to the tracking result of the maximum power tracking control unit 400.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of a wireless signal harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the plurality of antennas 110 of the wireless signal harvesting apparatus collect frequency signals existing around the wireless signal harvesting apparatus for each frequency band allocated to each of the plurality of antennas 110.
  • the plurality of antennas 110 collects frequency signals around the plurality of antennas 110 (S101), the plurality of antennas 110 transmits them to the plurality of filters 130 connected to the respective antennas 110, and the plurality of filters 130. ) Filters the collected frequency signals according to the frequency bands assigned to each filter (S103).
  • the frequency signal collected by the plurality of antennas 110 may be a Wi-Fi signal
  • the band allocated for filtering by the plurality of filters 130 is assigned a frequency band corresponding to each channel for each Wi-Fi channel
  • Wi-Fi signals corresponding to the allocated Wi-Fi channels may be collected and filtered.
  • the plurality of converted DC voltages are combined into one DC voltage to generate and store DC power (S107 to S109).
  • a DC voltage value capable of generating maximum power is calculated, and a plurality of DC voltages are selectively combined according to the calculated DC voltage value, and the plurality of DC voltages selectively coupled are combined.
  • DC power can also be generated and stored based on this.
  • the present invention relates to a wireless signal harvesting method and a system therefor. More particularly, the wireless signal harvesting apparatus uses a plurality of antennas for collecting frequency signals allocated for each frequency band of a Wi-Fi wireless signal channel.
  • the present invention relates to a method and apparatus for collecting power with high efficiency by collecting wireless signals and converting the collected wireless signals into direct current voltages.
  • the operation time of the power supply can be increased and the battery replacement cycle can be reduced.
  • the energy harvesting apparatus described above can contribute to the development of the energy harvesting industry, and the present invention has industrial applicability because the present invention is not only commercially available or commercially viable, but also practically clearly implemented.

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Abstract

본 발명은 무선 신호 하베스팅 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것으로서, 생활 주변에 존재하는 복수의 주파수 대역의 무선신호를 복수의 안테나를 이용하여, 각 대역 별로 수집하여 직류 전압으로 변환 후, 합산함으로써, 모바일 기기 및 소형 IoT 센서의 전원으로 사용함에 따라 전원 동작 시간을 기존보다 증가시킬 수 있고, 배터리 교체 주기를 감소시킬 수 있다.

Description

무선 신호 하베스팅 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 신호 하베스팅 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 신호 하베스팅 장치가 와이파이 무선 신호 채널의 주파수 대역 별로 할당된 주파수 신호를 수집하는 복수의 안테나를 이용하여 주변의 와이파이 무선 신호를 수집하고, 상기 수집한 무선 신호를 직류 전압으로 변환하여 고효율로 전력을 수집할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시 예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
사물인터넷(IoT) 기술은 인터넷 혁명의 뒤를 잇는 차세대 혁명으로 일컬어지며, 이와 함께 최근 IoT 디바이스 시장은 급격하게 성장하는 중이다.
이러한 IoT 기술은 크게 센서, 통신, 신호처리 모듈 등으로 나눌 수 있는데, 타겟 서비스나 적용 기술에 따라서 그 구성이 달라질 수 있다.
한편, IoT 센서는 다양한 장소 및 위치에 설치되어 주변 환경 모니터링 및 제어 서비스를 해야 하는데, 원활한 전원 공급이 어려울 수 있는 환경에서는 전원 공급에 의한 제약이 발생할 수 있다.
이러한 제약을 해소하기 위하여, IoT 디바이스의 전원 공급 문제를 배터리를 이용하여 해결하려고 하고 있으나, 배터리를 이용한다 하더라도 배터리 수명의 한계가 있기 때문에 주기적으로 교체해주야 한다는 문제가 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 생활 주변의 Wi-Fi 무선 신호를 이용해서 무선 전력을 수집하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
구체적으로 무선 신호 하베스팅 장치에 설치된 복수의 안테나가 각각 안테나 별로 할당된 와이파이 무선 신호의 주파수 대역에 부합하는 무선 신호를 각각 수집하고, 이를 직류 전압으로 변환하여, 결합함으로써, 하베스팅 기술의 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 신호 하베스팅 장치는 각각 할당된 주파수 대역의 주파수 신호를 수집하는 복수의 안테나부, 상기 복수의 안테나부 각각에 연결되어, 상기 수집된 주파수 신호를 직류 전압으로 변환하는 복수의 직류 변환부, 상기 복수의 직류 변환부에서 변환된 복수의 직류 전압을 전달받아 하나의 직류 전압으로 결합하는 직류 결합부 및 상기 결합된 직류 전압을 기반으로 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 복수의 안테나부는 상기 복수의 안테나부 주변의 주파수 신호를 수집하는 복수의 안테나 및 상기 복수의 안테나 각각에 연결되어, 상기 수집된 주파수 신호를 할당된 주파수 대역으로 필터링 하여 상기 필터링된 주파수 신호를 각각 연결된 복수의 직류 변환부에 전달하는 복수의 필터를 포함할 수 있고, 상기 직류 결합부에서 결합된 하나의 직류 전압을 통해 생성할 수 있는 최대 전력값을 산출하고, 상기 최대 전력값에 대응하는 직류 전압값을 추적하는 최대 전력 추적 제어부를 더 포함하고, 상기 직류 결합부는 상기 최대 전력 추적 제어부에서 추적한 직류 전압값에 대응하는 직류 전압이 생성되도록 상기 복수의 직류 변환부에서 변환한 적어도 하나의 직류 전압을 선택적으로 결합할 수 있으며, 상기 최대 전력 추적 제어부에서 추적된 직류 전압값에 따라, 상기 직류 결합부에서 생성된 직류 전압이 상기 전력 저장부에 저장될 수 있도록 제어하는 전력 관리부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 안테나부는 Wi-Fi 채널 별로 주파수 대역이 할당되어, 각각 할당된 Wi-Fi 채널에 해당하는 Wi-Fi 신호를 수집할 수 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 신호 하베스팅 방법은 무선 신호 하베스팅 장치가 복수의 안테나 각각에 할당된 주파수 대역의 주파수 신호를 수집하는 단계, 주파수 대역 별로 수집한 상기 주파수 신호를 각각 직류 전압으로 변환하는 단계 및 상기 변환된 복수의 직류 전압을 하나의 직류 전압으로 결합하여 직류 전력을 생성하여 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 수집하는 단계는 상기 복수의 안테나 주변의 주파수 신호를 수집하는 단계 및 상기 수집된 주파수 신호를 각각 할당된 주파수 대역으로 필터링하는 단계를 포함하고, 상기 변환하는 단계는 상기 필터링한 주파수 신호를 각각 직류 전압으로 변환할 수 있고, 상기 수집하는 단계는 Wi-Fi 채널 별로 상기 복수의 안테나 각각에 주파수 대역이 할당되어, 각각 할당된 Wi-Fi 채널에 해당하는 Wi-Fi 신호를 상기 복수의 안테나가 수집할 수 있다.
본 발명에 따르면, 생활 주변에 존재하는 복수의 주파수 대역의 무선신호를 복수의 안테나를 이용하여, 각 대역 별로 수집하여 직류 전압으로 변환 후, 합산함으로써, 모바일 기기 및 소형 IoT 센서의 전원으로 사용함에 따라 전원 동작 시간을 기존보다 증가시킬 수 있고, 배터리 교체 주기를 감소시킬 수 있다.
아울러, 상술한 효과 이외의 다양한 효과들이 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 무선 신호 하베스팅 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도2는 본 발명에 따른 무선 신호 하베스팅 장치의 구성 중, 안테나 부의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 신호 하베스팅 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 과제 해결 수단의 특징 및 이점을 보다 명확히 하기 위하여, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 특정 실시 예를 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.
다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하의 설명 및 도면에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이하의 설명 및 특허청구범위에서 본 발명에 따른 무선 신호 하베스팅 장치는 주변의 Wi-Fi 신호를 활용하여 무선 전력을 수집하는 것을 가정하고 설명한다.
이 때, Wi-Fi 신호의 주파수 대역은 2.4Ghz~5Ghz 일 수 있다.
다만, 본 발명의 무선 신호 하베스팅 방법이 Wi-Fi 신호 및 상기 설명된 주파수 대역에 한정되는 것은 아니며, 복수의 주파수 대역을 활용하여 무선 신호를 송출할 수 있는 무선 통신 방식이라면, 어떠한 방식을 사용하더라도 본 발명의 무선신호 하베스팅 장치를 적용할 수 있다.
그러면 이제, 본 발명에 따른 무선 신호 하베스팅 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도1 내지 도2는 본 발명에 따른 무선 신호 하베스팅 장치의 주요 구성을 나타내는 도면이다.
우선, 도1을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 신호 하베스팅 장치는 복수의 안테나부(100), 복수의 직류 변환부(200), 직류 결합부(300), 최대 전력 추적 제어부(400), 전력 관리부(500) 및 전력 저장부(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
복수의 안테나부(100)는 복수의 안테나부(100)에 포함되는 복수의 안테나 각각에 할당된 주파수 대역의 주파수 신호를 수집하여, 상기 수집된 주파수 신호를 복수의 직류 변환부(200)로 전달한다.
이때, 복수의 안테나부(100)에 포함된 복수의 안테나 각각에 할당되는 주파수 대역은 Wi-Fi 채널 별로 할당될 수 있고, 이렇게 할당된 Wi-Fi 채널의 무선 신호를 수집하여, 직류 변환부(200)로 전달할 수 있다.
Wi-Fi 무선 신호는 2.4Ghz 주파수 영역에서 13개의 채널과 5Ghz 주파수 영역에서 28개의 채널을 통해 무선 신호를 송수신하는데, 이때, 기존의 무선 신호 하베스팅 장치와 같이, 하나의 주파수로만 Wi-Fi 무선 신호를 수집하게 되는 경우, 무선 신호 수집 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
즉, 넓은 대역의 주파수 신호를 수집하는 안테나, 즉, 다수의 채널 영역의 주파수 신호를 수집하는 안테나를 통해 하베스팅 장치를 구현하는 경우, 수집하는 에너지 효율이 떨어지게 되며, 좁은 대역의 주파수 신호를 수집하는 안테나, 즉, 1~2개 정도의 채널의 주파수 신호를 수집하는 안테나를 통해 하베스팅 장치를 구현하는 경우, 수집하는 에너지의 효율은 높지만, 결과적으로 수집되는 에너지의 총량은 많지 않은 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 각 채널 별 무선신호를 각각 수집하는 안테나를 복수개 사용하여, 수집되는 무선신호 에너지의 총량도 높이면서, 에너지 효율도 높일 수 있는 방안을 제안하고자 하는 것이다.
이러한 본원 발명의 기술적 특징을 구현하기 위해, 복수의 안테나부(100)와 이러한 복수의 안테나부(100) 각각에 연결된 복수의 직류 변환부(200)의 상세한 구조에 대하여 도2를 통해서 살펴보도록 한다.
도2를 살펴보면, 복수의 안테나부(100)는 복수의 안테나부(100) 주변의 주파수 신호를 수집하는 복수의 안테나(110) 및 복수의 안테나 각각에 연결되어, 상기 복수의 안테나(110)가 수집한 주파수 신호를 할당된 주파수 대역으로 필터링하고, 상기 필터링된 주파수 신호를 각각 연결된 직류 변환부(200)에 전달하는 복수의 필터(130)로 구성될 수 있다.
즉, 복수의 필터(130) 각각에 연결된 안테나(110)들은 안테나(100) 주변에 존재하는 주파수 신호를 수집하여, 복수의 필터(130)로 전송하고, 복수의 필터(130)는 각각 할당된 대역에 따라 주파수 신호를 필터링하는데, 예를 들어, 제1 필터는 1번 채널인 2.412Ghz 대역의 주파수 신호를 필터링하고, 제2 필터는 2번 채널인 2.417Ghz 대역의 주파수 신호를 필터링하며, 제n필터는 48번 채널인 5.240Ghz 대역의 주파수 신호를 필터링하도록 필터의 필터링 주파수 대역을 할당할 수 있다.
복수의 필터(130)에서 할당된 주파수 대역에 부합하게 필터링된 무선 신호는 복수의 필터(130) 각각에 연결된 직류 변환부(200)에 전달된다.
이때, 복수의 필터(130)는 EMC 필터일 수 있다.
다시 도1을 보면, 상기 복수의 안테나부(100)로부터 주파수 신호를 전달 받은 복수의 직류 변환부(200)는 각각 전달받은 주파수 신호를 직류 전압으로 변환하고, 상기 각각의 직류 변환부(200)에서 변환된 직류 전압은 직류 결합부(300)로 전달된다.
직류 결합부(300)는 복수의 직류 변환부(200)에서 변환된 직류 전압을 하나의 직류 전압으로 결합하고, 이렇게 결합된 직류 전압을 기반으로 생성된 전력을 전력 저장부(600)에 저장한다.
이때, 직류 결합부(300)와 전력 저장부(600) 사이에는 최대전력 추적 제어부(400)와 전력 관리부(500)가 포함될 수 있는데, 최대 전력 추적 제어부(400)는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 회로로서, 직류 결합부(300)에서 결합된 하나의 직류 접압을 통해 생성할 수 있는 최대 전력값을 산출하고, 상기 최대 전력값에 대응하는 직류 전압값을 추적한다.
이후, 직류 결합부(300)는 최대 전력 추적 제어부(400)에서 추적한 직류 전압값을 피드백 받아, 상기 추적한 직류 전압값에 대응하는 직류 전압이 생성되도록 복수의 직류 변환부(200)에서 변환된 적어도 하나의 직류 전압을 선택적으로 결합하게 된다.
전력 관리부(500)는 상기 최대 전력 추적 제어부(400)에서 추적한 결과에 따라, 직류 결합부(300)에서 생성된 직류 전압이 전력 저장부(600)에 저장될 수 있도록 제어한다.
이상으로 본 발명에 따른 무선 신호 하베스팅 장치의 구성에 대해서 설명하였다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 신호 하베스팅 장치의 동작과정에 대해서 설명하도록 한다.
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 신호 하베스팅 장치의 동작과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도3을 참조하면, 무선 신호 하베스팅 장치의 복수의 안테나(110)는 무선 신호 하베스팅 장치 주변에 존재하는 주파수 신호를 복수의 안테나(110) 각각에 할당된 주파수 대역 별로 수집한다.
즉, 복수의 안테나(110)가 복수의 안테나(110) 주변의 주파수 신호를 수집하면(S101), 이를 각각의 안테나(110)에 연결된 복수의 필터(130)로 전달하고, 복수의 필터(130)는 각각의 필터에 할당된 주파수 대역에 맞춰, 수집된 주파수 신호를 필터링한다(S103).
한편, 상기 복수의 안테나(110)가 수집하는 주파수 신호는 Wi-Fi 신호일 수 있으며, 복수의 필터(130)가 필터링하기 위해 할당된 대역은 Wi-Fi 채널 별로 각 채널에 대응하는 주파수 대역을 할당하여, 각각 할당된 Wi-Fi 채널에 해당하는 Wi-Fi 신호를 수집하고 필터링할 수 있다.
각 필터에서 필터링된 주파수 신호를 각각 직류 전압으로 변환 시킨 후(S105), 변환된 복수의 직류 전압을 하나의 직류 전압으로 결합하여 직류 전력을 생성하여 저장한다(S107~S109).
이때, 상술한 것과 같이, 최대 전력을 생성할 수 있는 직류 전압값을 산출하여, 상기 산출된 직류 전압값에 따라, 복수의 직류 전압을 선택적으로 결합하고, 상기 선택적으로 결합된 복수의 직류 전압을 기반으로 직류 전력을 생성하고, 저장할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 통상의 기술자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 통상의 기술자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.
따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
본 발명은 무선 신호 하베스팅 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 신호 하베스팅 장치가 와이파이 무선 신호 채널의 주파수 대역 별로 할당된 주파수 신호를 수집하는 복수의 안테나를 이용하여 주변의 와이파이 무선 신호를 수집하고, 상기 수집한 무선 신호를 직류 전압으로 변환하여 고효율로 전력을 수집할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 생활 주변에 존재하는 복수의 주파수 대역의 무선신호를 복수의 안테나를 이용하여, 각 대역 별로 수집하여 직류 전압으로 변환 후, 합산함으로써, 모바일 기기 및 소형 IoT 센서의 전원으로 사용함에 따라 전원 동작 시간을 기존보다 증가시킬 수 있고, 배터리 교체 주기를 감소시킬 수 있다.
따라서, 상기의 에너지 하베스팅 장치를 통해 에너지 하베스팅 산업 발전에 이바지 할 수 있고, 더불어, 본 발명은 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (8)

  1. 각각 할당된 주파수 대역의 주파수 신호를 수집하는 복수의 안테나부;
    상기 복수의 안테나부 각각에 연결되어, 상기 수집된 주파수 신호를 직류 전압으로 변환하는 복수의 직류 변환부;
    상기 복수의 직류 변환부에서 변환된 복수의 직류 전압을 전달받아 하나의 직류 전압으로 결합하는 직류 결합부; 및
    상기 결합된 직류 전압을 기반으로 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부;
    를 포함하는 무선 신호 하베스팅 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 안테나부는
    상기 복수의 안테나부 주변의 주파수 신호를 수집하는 복수의 안테나; 및
    상기 복수의 안테나 각각에 연결되어, 상기 수집된 주파수 신호를 할당된 주파수 대역으로 필터링 하여 상기 필터링된 주파수 신호를 각각 연결된 복수의 직류 변환부에 전달하는 복수의 필터;
    를 포함하는 것을 무선 신호 하베스팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직류 결합부에서 결합된 하나의 직류 전압을 통해 생성할 수 있는 최대 전력값을 산출하고, 상기 최대 전력값에 대응하는 직류 전압값을 추적하는 최대 전력 추적 제어부;
    를 더 포함하고, 상기 직류 결합부는
    상기 최대 전력 추적 제어부에서 추적한 직류 전압값에 대응하는 직류 전압이 생성되도록 상기 복수의 직류 변환부에서 변환한 적어도 하나의 직류 전압을 선택적으로 결합하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 하베스팅 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 최대 전력 추적 제어부에서 추적된 직류 전압값에 따라, 상기 직류 결합부에서 생성된 직류 전압이 상기 전력 저장부에 저장될 수 있도록 제어하는 전력 관리부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 하베스팅 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 안테나부는
    Wi-Fi 채널 별로 주파수 대역이 할당되어, 각각 할당된 Wi-Fi 채널에 해당하는 Wi-Fi 신호를 수집하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 하베스팅 장치.
  6. 무선 신호 하베스팅 장치가 복수의 안테나 각각에 할당된 주파수 대역의 주파수 신호를 수집하는 단계;
    주파수 대역 별로 수집한 상기 주파수 신호를 각각 직류 전압으로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 복수의 직류 전압을 하나의 직류 전압으로 결합하여 직류 전력을 생성하여 저장하는 단계;
    를 포함하는 무선 신호 하베스팅 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 수집하는 단계는
    상기 복수의 안테나 주변의 주파수 신호를 수집하는 단계; 및
    상기 수집된 주파수 신호를 각각 할당된 주파수 대역으로 필터링하는 단계;
    를 포함하고, 상기 변환하는 단계는
    상기 필터링한 주파수 신호를 각각 직류 전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 하베스팅 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 수집하는 단계는
    Wi-Fi 채널 별로 상기 복수의 안테나 각각에 주파수 대역이 할당되어, 각각 할당된 Wi-Fi 채널에 해당하는 Wi-Fi 신호를 상기 복수의 안테나가 수집하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 하베스팅 방법.
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