Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제35권4호
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pp.506-511
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2011
본 논문은 900MHz대 무선전력전송을 위한 렉테나를 제안한다. 렉테나는 무선 RF 전력을 수신하여 DC 전력으로 변환하는 소자로서 안테나와 정류회로 및 충전부 회로로 구성이 된다. 본 논문에서는900MHz 전력을 수신하기 위해 슬롯 안테나, 0dBm에서 40%의 정류효율을 갖는 정류회로 및 미약한 전력을 충전 후 부하에 일정한 전압을 공급하는 충전부 회로를 설계하였다. 1W의 전력을 송신하는 RFID 리더기를 송신기로 사용하는 실험에서, 제안하는 렉테나는 0dBm의 입사 전력 환경 하에서 50$k{\Omega}$의 부하저항에3.3V의 일정한 전압을 280초 정도 공급하는 것을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 Quasi Yagi 효과를 갖는 다이폴 안테나와 CPS 구조의 공진기를 이용한 정류회로를 이용하여 5.8 GHz에서 무선전력 전송이 가능한 렉테나를 설계하였다. CPW 급전 구조를 이용하여 CPW의 접지 면을 다이폴의 반사기로 사용하여 야기 우다 안테나와 비슷한 구조로 기존의 다이폴 안테나보다 이득을 높이는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 CPS 구조의 공진기를 이용하여 2차 고조파가 제거된 정류회로를 설계하였다. 그 결과 본 논문에서 제안한 렉테나는 부하저항이 1.4 $k{\Omega}$에서 61% 의 RF-to-DC Power 최대 변환 효율을 얻었다.
본 논문에서는 마이크로파를 이용한 무선전력전송시스템을 구현하기 위해 2.45[GHz] 마이크로파를 수신하여 직류전력으로 변환하는 렉테나를 설계, 구현하고, RF-DC변환효율을 높이기 위한 임피던스 매칭 및 튜닝 방법을 제시하였다. 구현된 렉테나는 넓은 Open Stub를 사용하여, 쉽게 튜닝이 가능하며, 정류회로의 RF-DC변환효율은 5[dBm]입사전력에 대하여, 최대 59[%]를 얻을 수 있었다. 제작된 패치안테나와 정류회로를 이용하여 소전력무선전송시스템을 구현한 결과, 송수신거리가 1[m]떨어진 거리에서 2.2[V], 1.5[mW]의 직류전력송신이 이루어졌으므로, 소전력 디지털시스템의 운용에 적용가능한 값을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 광대역 평면 모노폴 안테나와 광대역 대역통과 스터브 여파기를 이용하여 2.45 GHz에서 무선전력 전송이 가능한 광대역 렉테나를 설계 및 제작하였다. 기존의 일반적인 평면형 안테나의 크기를 표면전류분포를 이용하여 방사체와 접지면의 크기를 줄일 수 있었고, 광대역 효과를 얻기 위해 확장된 접지면에 2차 고조파가 제거된 스터브 여파기를 사용한 정류회로단을 효율적으로 집적화 시킬 수 있었다. 그 결과 본 논문에서 제안한 렉테나는 부하저항이 270 Ohm에서 80% 의 RF-to-DC Power 최대 변환 효율을 보이며, $1.8{\sim}2.8$ GHz의 넓은 대역에서 RF-to-DC Power 변환효율이 50% 이상을 유지한다.
본 논문에서는 2 mW/$cm^2$ 이하의 낮은 입력 전력 밀도에서 동작하는 2.45 GHz 렉테나를 제안하였다. 제안된 렉테나는 다이오드 2개를 사용하는 배전압 구조의 정류부와 다이오드에서 발생하는 2차 하모닉의 재 방사를 억압하기 위한 인쇄형 야기 안테나 구조를 사용하여 설계하였다. 인쇄형 야기 안테나는 2.45 GHz에서 약 5 dB의 이득을 가지며, 안테나를 통해 입력된 전력이 $0{\sim}14\;dBm$일 때 렉테나의 변환 효율은 $32{\sim}42%$으로 측정되었다. 개발된 렉테나는 저전력 소자의 전원 공급에 활용될 것으로 기대된다.
In this paper, the particle swarm optimization (PSO) algorithm is adopted to design a modified ring-slot type patch rectenna with a resonance frequency of 2.45GHz. In order to accomplish minimization of dimensions and circular polarization (CP) and harmonic suppression, axial direction slits and side-cuts are added to the patch of the ring. The PSO manipulated this kind of multi-dimensional problem very well, and as a result, the designed rectenna shows a desirable performance of return loss of 21.36dB and axial ratio of 2.92dB at the frequency of 2.45GHz with compact sizing.
In this paper, an antenna has been proposed for the operation of mobile devices such as Zigbee. The presented rectenna operates at ISM (Industrial Scientific Medical) band of 2.45 GHz and consists of $2{\times}2$ array patch antenna and Villard voltage double rectifier circuit for high conversion efficiency. $2{\times}2$ array patch antenna is fabricated in FR4 substrate having thickness of 1.6mm and dielectric constant of 4.7. The proposed $2{\times}2$ array patch antenna resonates at 2.56GHz with return loss of 38.36dB, VSWR of 1.0244, and its impedance is matched to $50{\Omega}$. The fabricated rectenna has maximum conversion efficiency of 59.8% at an input power lever of 15dBm and load resistance of $500{\Omega}$.
RFID 시스템에서 태그는 리더와 전자기 에너지 교환에 의해 동작을 하며 배터리를 사용하는 active 형 태그와 배터리를 사용하지 않는 passive형 태그로 크게 구분된다. 또한 태그는 자체 회로구조에 의해 harmonic 태그, anharmonic 태그, sequenced amplifier 태그로 나뉜다. Passive 태그에서는 리더의 반송파 backscatter 방식을 이용하여 동작을 하며 active 태그는 자체 발진회로에 의해 태그정보를 송신한다. 태그의 변조방식으로 PSK, FSK, ASK 등을 사용하며 변조방법에 따라 회로 구성과 프로토콜 설계가 달라진다. 또한 리더의 전파 신호를 정류하기 위하여 렉테나(rectenna)가 필요하다. 본 논문에서는 태그의 분류, 동작, 구조 등에 관한 일반적인 내용을 기술하였다. 특히 UHF 대역 이상의 태그 기술 최근 추세가 안테나 부분을 제외하고 CMOS one chip화 하는 수준으로서 900 MHz UHF 대역, 2.45 GHz RFID 칩이 상용화 되어 있다. 칩의 내부구조와 태그의 변조방식에 의거한 동작에 관한 개괄적인 내용을 서술하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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