《첨단과학기술분야에서 세계적경쟁력을 가진 기술들을 개발하기 위한 투쟁을 힘있게 벌려야 합니다.》
무선전력 및 신호동시전송기술은 첨단기술로서 인체주입설비, 무선수감부망, 전기자동차 등의 령역에서 광범히 응용되고있다. 이 기술은 두가지 방법으로 구분할수 있는데 하나는 한개의 반송파로는 전력을 전송하고 다른 하나의 반송파로는 신호를 전송하는 방식이고 다른 하나는 동일한 하나의 반송파로 전력과 신호를 전송하는 방식이다. 두개의 반송파를 리용하는 방법은 복잡도가 높고 두개의 반송파사이에 간섭문제가 존재하지만 하나의 반송파를 리용하는 방법은 간단하고 간섭문제가 존재하지 않는다. 하나의 반송파를 리용하는 방법은 반송파의 변조방식에 따라 진폭변조방식(ASK-WPIT), 주파수변조방식(FSK-WPIT), 위상변조방식(PSK-WPIT)로 구분할수 있다.
이가운데서 FSK-WPIT는 다른 방법들에 비해 더 간단하고 건송거리변화에 따르는 신호안정성도 더 높은 우점을 가진다. FSK-WPIT를 실현하려면 적어도 두개의 주파수대역이 필요한데 무선전력전송기술에서는 보통 하나의 공진점을 리용하여 에네르기를 전송한다. 그러나 우리는 강한결합구역에서 공진주파수분리현상이 일어나며 두개의 공진점이 존재한다는데 대하여 주의를 돌릴수 있다. 이 두 공진점을 리용하여 우리는 효과적으로 2FSK-WPIT를 실현할수 있다.
최근
직렬-직렬결합공진회로에서는 두 회로의 우량도가 같은 조건하에서 강한 결합구역에서 발생하는 분리공진주파수가 거의 같은 전력을 전송하며 그 크기는 결합곁수와 거의나 관계되지 않는다. 이것을 그림 1에 보여주었다.
따라서 두개의 분리공진주파수에 기초하여 2FSK-WPIT를 실현한다면 주파수와 거리에 무관계하게 안정한 전력 및 신호전송을 실현할수 있다.
우리는 이 방법을 SF-WPIT라고 한다. 그러나 결합곁수의 변화에 따라 분리공진주파수 역시 변화되며 따라서 거리변화에 무관계한 안정한 전송을 담보하자면 주파수추종방법을 설립하여야 한다. 주파수의 공진점으로부터의 리탈은 전송회로의 전류에 영향을 미치며 이 원리에 기초하여 하나의 효과적인 주파수추종방법을 개발하였다. 그림 2에 우리가 설계한 SF-WPIT체계의 원리도를 보여주었다.
체계의 FSK변조기는 수자신호《1》을 분리공진주파수의 높은 공진점의 반송파로 변조하고 수자신호《0》은 분리공진주파수의 낮은 공진점의 반송파로 변조한다. 이때 두 반송파진폭은 같으며 따라서 전송전력은 안정하다. 주파수리탈이 발생하는 경우 주파수추종장치가 전송회로전류의 변화를 식별하여 공진주파수를 추종한다. 이렇게 전송거리변화에 무관계한 안정한 전력전송을 보장한다.
그림 3에 실험장치를 보여주었다.
그림 4에 서로 다른 전송거리에서 측정된 부하에서의 전압파형을 보여주었다.
실험에서 신호전송속도는 15kbps이다. 그림으로부터 서로 다른 주파수의 반송파의 진폭이 같다는것을 알수 있다. 즉 FSK변조의 반송파전환은 전력전송에 영향을 주지 않는다. 또한 전송거리가 변화될 때 이 체계는 공진주파수를 정확히 추종하며
그러므로 우리가 개발한 자기공진의 공진주파수분리에 기초한 전력 및 신호동시전송방법은 강한결합구역에서 안정한 전력 및 신호의 동시전송을 보장한다.
우리의 연구결과들은 국제잡지 《TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS–I: REGULAR PAPERS》(VOL. 65, No. 12, DECEMBER 2018, 4434-4445)에 《A Splitting Frequencies-Based Wireless Power and Information Simultaneous Transfer Method》 (http://doi.org/10.1109/TCSI.2018.2847339)의 제목으로 발표되였다.
