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한국위성정보통신학회논문지 = Journal of satellite, information and communications, v.12 no.2, 2017년, pp.89 - 93
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This paper introduces an energy harvesting system that generates energy by collecting multi-band RF signals using buck-boost DC-DC converter. In an environment where the resistance of load using the collected electric energy is constantly changing, a buck-boost DC-DC converter is used in which the i...
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| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| Buck-Boost DC-DC 변환기의 특징은 무엇인가? | 본 논문은 Buck-Boost DC-DC 변환기를 이용하여 다중 대역으로 존재하는 RF 신호를 수집하여 에너지를 생성하는 에너지 수집 시스템에 대하여 소개한다. 수집된 전기에너지를 사용하는 부하의 저항이 지속적으로 변하는 환경에서는 부하 저항이 변하여도 DC-DC 변환기의 입력저항이 변하지 않는 Buck-Boost DC-DC 변환기를 사용하였다. 입력으로 들어오는 RF 신호의 주파수 대역이 다양하므로 다중대역을 다 처리 할 수 있도록 정류기를 대역별로 설계하고 정류기 앞에 각 대역별로 매칭 회로를 추가하였다. | |
| RF 신호의 연구가 활발한 이유는 무엇인가? | 현재 우리가 사용하고 있는 다양한 무선 이동통신 또는 무선 장치는 서로 다른 RF 주파수를 일정한 대역폭으로 사용하고 있다. 이러한 RF 신호는 주변의 자유 공간에서 늘 송수신되고 있으며 무선 장치 및 시스템이 활성화되지 않은 시간에도 지속적으로 RF 신호가 송출되고 있으므로 현실적으로는 낭비되고 있다고도 볼 수 있는 이 무선 전파 에너지를 수집하여 별도의 전원장치를 부착할 수 없는 시스템에 사용하도로 하는 에너지 수집에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 물론 전원장치가 있는 시스템에도 이를 적용하여 배터리의 교환 없이 영구적으로 에너지 수집 기술을 이용하여 전기 에너지를 공급한다면 더욱 효율적이고 많은 장점을 가져다 줄 것이다. | |
| 본 논문에서, 다중대역의 RF 신호가 수신되는 환경에 적합한 에너지 수집 시스템을 구현하기 위해, 몇 개의 대역에서 정류기를 보유하고 있는가? | RF 에너지를 수집하는 시스템의 성능을 결정하는 가장 큰 요인은 효율과 출력전압의 크기로 볼 수 있으며 그림 1에 나타낸 것과 같이 다중대역의 RF 신호가 수신되는 환경에 적합한 에너지 수집 시스템은 각 대역마다 별도의 정류기를 보유하고 있으며 각각의 정류기에서는 각 대역의 RF 신호를 수집하여 전력을 생성하게 된다. 여기서는 4개의 대역 즉 2세대 이동통신 대역 (800 MHz 대역), ISM 대역 (2.4 GHz 대역), LTE1과 LTE2 대역 (2.535 GHz 및 2.575 GHz 대역)에 해당하는 정류기를 설계하였다. 전통적인 RF 대역 정류기는 그림 2에 나타낸 것과 같이 Diode를 한 개 또는 두 개 사용하여 출력 전압을 검출하는 구조를 보이고 있다. |
V. Kuhn, et. al., "A Multi-Band Stacked RF Energy Harvester with RF-to-DC Efficiency up to 84%," IEEE T-MTT, vol. 63, no. 5, pp. 1768-1778, May 2015.
A. Collado, et. al., "Optimal waveforms for efficient wireless power transmission," IEEE MWCL, vol. 24, no. 5, pp. 354-356, May 2014.
A. Collado, et. al., "Conformal hybrid solar and electromagnetic (EM) energy harvesting rectenna," IEEE TCAS-I, vol. 60, no. 8, p. 10, Aug. 2013.
B. Li et. al., "An antenna co-design dual band RF energy harvester," IEEE TCAS-I, vol. 60, no. 12, pp. 3256-3266, Dec. 2013.
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