[논문]5.8 GHz 마이크로파 무선전력전송을 위한 RF-DC 변환기의 설계 및 구현

이성훈; 손명식

5.8 GHz 마이크로파 무선전력전송을 위한 RF-DC 변환기의 설계 및 구현
Design and Fabrication of RF-DC Converters for 5.8 GHz Microwave Wireless Power Transmission 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.14 no.4, 2015년, pp.84 - 87

Abstract ▼ AI-Helper

We have designed and fabricated two different RF-DC Converters called doubler for 5.8GHz Microwave Wireless Power Transmission. The doubler as RF-DC Converter makes the rectified voltage be doubled. We measured and compared voltages of the doublers with those of the previous full-wave rectifying RF-DC Converter. The doublers show rectified double voltages. However, the full-wave rectifying converter has a high efficiency due to the suppression of reflecting harmonics. The other fabricated doublers causes so many harmonics that they can't convert the low-power RF to the full DC. In this paper, we show that the different doublers doesn't double the rectifying voltages compared with those of the full-wave rectifying converter and give a reason about that.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 5.8 GHz 마이크로파 무선전력전송을 위한 RF-DC 변환기들을 설계 제작하여 각 RF-DC변환기에 따른 전압을 측정하였다. 전압 체배기인 더블러(doubler, 이하 더블러1) 와 이와는 다른 임피던스 매칭을 갖는 더블러(이하 더블러2)를 설계 제작하였으며, 기존의 전파(full-wave) RF-DC변환기와 비교 분석을 통해서 차이점을 확인하였다.
본 논문에서는 5.8 GHz 마이크로파 무선전력전송을 위한 RF-DC 변환기의 변환 전압을 증가시키기 위하여 비대칭의 더블러 1및 대칭 병렬 구조의 더블러2를 설계 제작하였으며, 기존 제작된 전파 정류 방식의 RF-DC 변환기와 비교하며 차이점을 확인하였다. 전파 정류 방식의 다이오드 대칭 병렬 구조가 고조파 억제 효과로 인해 가장 높은 출력 전압을 나타내었고 이러한 고조파 억제 효과는 비대칭 구조의 더블러 1및 대칭 병렬 구조의 더블러 2 구조에서도 나타남을 확인하였다.

제안 방법

같은 특성을 가지지만 대칭성을 갖도록 레이아웃을 설계하여 하모닉스를 줄여보자는 의도에서 더블러1과는 다른 임피던스 매칭 형태의 더블러2를 설계 제작하였다. 더블러2의 기본 회로도는 Fig.
기존의 제작된 전파 RF-DC 변환기의 전압은 Table 4에 나타내었고 제작된 더블러 1 및 더블러 2전압과 비교를 위해 저항회로를 배제하고 커패시터에 걸리는 양단 전압으로 측정하였다[6].
1과 같다[4,5]. 다이오드는 Microwave Schottky Detector Diode HSMS-2862를 이용하고 앞 단에 임피던스 매칭을 하여 Fig. 2와 같이 설계를 하였다. Fig.
8 GHz 마이크로파 무선전력전송을 위한 RF-DC 변환기들을 설계 제작하여 각 RF-DC변환기에 따른 전압을 측정하였다. 전압 체배기인 더블러(doubler, 이하 더블러1) 와 이와는 다른 임피던스 매칭을 갖는 더블러(이하 더블러2)를 설계 제작하였으며, 기존의 전파(full-wave) RF-DC변환기와 비교 분석을 통해서 차이점을 확인하였다.

대상 데이터

기존의 기판은 전파 정류 방식으로 다이오드를 병렬로 구성한 것이고, 본 논문에서 새로이 제작한 2가지 기판은 전압 체배기인 더블러 방식이다. 전압이 측정된 결과를 보면 3가지 기판이 크게 차이가 없는 것을 볼 수 있다.

성능/효과

이는 다이오드를 병렬로 구성했을 때 고조파 억제 효과로 인해서 더 높은 변환 효율을 나타낸다는 것이다[1]. 비대칭 더블러 1 및 대칭 병렬 구조의 더블러2의 비교에서도 대칭 병렬 구조의 더블러2가 더 높은 변환 전압을 나타냄을 확인할 수 있었다.
8 GHz 마이크로파 무선전력전송을 위한 RF-DC 변환기의 변환 전압을 증가시키기 위하여 비대칭의 더블러 1및 대칭 병렬 구조의 더블러2를 설계 제작하였으며, 기존 제작된 전파 정류 방식의 RF-DC 변환기와 비교하며 차이점을 확인하였다. 전파 정류 방식의 다이오드 대칭 병렬 구조가 고조파 억제 효과로 인해 가장 높은 출력 전압을 나타내었고 이러한 고조파 억제 효과는 비대칭 구조의 더블러 1및 대칭 병렬 구조의 더블러 2 구조에서도 나타남을 확인하였다.
이론적으로 더블러는 입력전압에 대한 출력전압은 전압 최대값이 약2배 정도 효과를 가진다. 하지만 더블러 1및 더블러 2에 비해 전파 정류 RF-DC변환기는 입력전압에 대한 출력전압이 더 높게 나오는 것을 알 수 있었다. 이는 다이오드를 병렬로 구성했을 때 고조파 억제 효과로 인해서 더 높은 변환 효율을 나타낸다는 것이다[1].

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	마이크로파 무선전력전송의 전송효율을 개선하기 위해서는 어떻게 해야하는가?	마이크로파 무선전력전송에 있어 가장 중요한 것은 전송효율이다. 마이크로파로 전력을 공급하기 때문에 공기 중에서 적은 감쇠를 가지는 주파수를 선택하고 전송효율을 개선하기 위해서는 RF-DC변환기의 RF-DC 변환효율을 높이는 것이 안테나와 함께 매우 중요하다고 할 수 있다.
	ISM밴드 대역의 어떤연구가 많이 진행 되어 왔는가?	ISM밴드 대역의 2.45 GHz 및 5.8 GHz마이크로파 무선전력전송에 대한 연구가 많이 진행되어 왔다[1,2]. 마이크로파 무선전력전송에 있어 가장 중요한 것은 전송효율이다.
	마이크로파 무력전력전송에 있어 가장 중요한 것은 무엇인가?	8 GHz마이크로파 무선전력전송에 대한 연구가 많이 진행되어 왔다[1,2]. 마이크로파 무선전력전송에 있어 가장 중요한 것은 전송효율이다. 마이크로파로 전력을 공급하기 때문에 공기 중에서 적은 감쇠를 가지는 주파수를 선택하고 전송효율을 개선하기 위해서는 RF-DC변환기의 RF-DC 변환효율을 높이는 것이 안테나와 함께 매우 중요하다고 할 수 있다.

참고문헌 (6)

D.H. Lee, Kisuk Kim, Minhan Kim, Seungmin Jung, Chongsuk Song, Gilsoo Jang, "2.4 GHz/5.8 GHz microwave wireless power transfer system," The Korean Institute of Electrical Engineers Summer Conference, pp. 2-4, (2013).
T.Y. Eom, C.S. Oh, S.J. Park, "Wireless power transfer technologies trends," Journal of Energy Engineering, 24(2), pp. 174-178, (2015).

원문보기 상세보기
Choi Ki-Ju, Hwang Hee-Yong, "Performance comparison of the RF-DC converter circuit for wireless power transmission," Journal of Industrial Technology, Kangwon Natl. Univ, 29B, pp. 145-149, (2009).
Minseok Han, Seunghwan Jung, Hoon Sohn, "High efficient rectenna using a harmonic rejection low pass filter for RF based wireless power transmission," IEEE 11th International Symposium on Wireless Communications Systems (ISWCS), pp. 423-426, (2014).
Aakib J. Sayyad, N.P. Sarvade, "Wireless power transmission for charging mobiles," International Journal of Engineering Trends and Technology, 12(7), pp. 331-336, (2014).
Seong Hun Lee, Myung Sik Son "5.8 GHz microwave wireless power transmission system development and transmission-efficiency measurement," Journal of the Semiconductor & Display Technology, 13(4), pp. 59-63, (2014).

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증