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Online Parameter Estimation for Wireless Power Transfer Systems Using the Tangent of the Reflected Impedance Angle

  • Li, Shufan;Liao, Chenglin;Wang, Lifang
    • Journal of Power Electronics
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    • 제18권1호
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    • pp.300-308
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    • 2018
  • An online estimation method for wireless power transfer (WPT) systems is presented without using any measurement of the secondary side or the load. This parameter estimation method can be applied with a controlling strategy that removes both the receiving terminal controller and the wireless communication. This improves the reliability of the system while reducing its costs and size. In a wireless power transfer system with an LCCL impedance matching circuit under a rectifier load, the actual load value, voltage/current and mutual inductance can be reflected through reflected impedance measuring at the primary side. The proposed method can calculate the phase angle tangent value of the secondary loop circuit impedance via the reflected impedance, which is unrelated to the mutual inductance. Then the load value can be determined based on the relationships between the load value and the secondary loop impedance. After that, the mutual inductance and transfer efficiency can be computed. According to the primary side voltage and current, the load voltage and current can also be detected in real-time. Experiments have verified that high estimation accuracy can be achieved with the proposed method. A single-controller based on the proposed parameter estimation method is established to achieve constant current control over a WPT system.

내장형 capacitor를 위한 LCP와 $CaTiO_3-LaAlO_3$ 복합재의 유전특성 (Dielectric Properties of Liquid Crystalline Polymers and $CaTiO_3-LaAlO_3$ Composites for Embedded Matching Capacitors)

  • 김진철;오준록
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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    • pp.232-233
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    • 2007
  • We manufactured Liquid Crystal Polymer (LCP) and (1-x)CaTiO3-xLaAlO3 (CT-LA) ceramic composites and investigated dielectric properties to use as embedded capacitor in printed circuit boards and replace LTCC substrate. The dielectric properties of these composites are varied with volume fraction of CT-LA and ratios of CT/LA. Dielectric constants are in the range of 3~15. In addition, we could get low TCC and High Q value that could not achieve in other ceramic-polymer composites. Especially, in composite with x=0.01 and 30 vol% CT-LA, the dieletric constant and Q-value are 10 and 200, respectively. And more TCC is $-28{\sim}300ppm/^{\circ}C$ in the temperature range of $-55{\sim}125^{\circ}C$. We think that this composites can be used high-Q substrate material like LTCC and embedded temperature compensation capacitor in printed circuit boards.

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이중 특성 임피던스 전송 선로를 이용한 전력 전송 또는 전력 분배가 가능한 회로 설계 (The circuit design to be power transmission or power distribution using the dual characteristic impedance transmission line)

  • 박웅희
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제18권10호
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    • pp.2339-2344
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    • 2014
  • 마이크로스트립 선로 형태의 전송선로 밑면에 플로팅 동판을 위치시키면 플로팅 동판과 접지면 사이의 단락 또는 개방 연결에 따라 전송선로는 마이크로스트립 선로 또는 코플라나 선로 형태로 동작하게 된다. 이러한 동작은 하나의 전송 선로 폭에 대해 서로 다른 두 개의 특성 임피던스를 가질 수 있음을 의미한다. 플로팅 동판이 존재하는 마이크로스트립 전송 선로를 이용하여 안정적인 입력 정합 상태를 가지며 조건에 따라 단순히 신호를 전달하는 2-단자 전력 전송 선로 또는 전력 분배가 가능한 2-way 전력 분배 회로로 동작할 수 있는 가변 전송선로를 제안 및 제작하였다. 제안된 회로는 코플라나 선로로 동작하는 경우에는 전력 전송 선로로 동작하고, 마이크로스트립 선로로 동작하는 경우에는 2-way 전력 분배 회로로 동작한다. 제작된 가변 전송 선로는 700 MHz 이상의 주파수에서 전력 전송 선로로 동작하는 경우 -0.2 dB 이내의 전달 손실($S_{21}$)과 -15 dB 이하의 반사 계수($S_{11}$)를 보였으며, 전력 분배 선로로 동작하는 경우에는 -10 dB 이하의 반사 계수($S_{11}$), -3.8 dB이내의 전달 손실($S_{21}$ or $S_{31}$), ${\pm}0.3dB$이내의 출력 전력차($S_{21}/S_{31}$)를 보였다.

마이크로파 집적회로를 이용한 복수 마이크로스트립선 결합회로의 설계 (A Design of Multiple Microstrip Line Coupled Circuit for Microwave Integrated Circuit)

  • 박일;강희창;진연강
    • 한국통신학회논문지
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    • 제16권9호
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    • pp.862-876
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    • 1991
  • 본 논문에서는 N-선로 결합 구조의 등가 이미턴스 산출식을 N-선로 결합시스템의 normal mode 정수로 표현하였다 제안한 산출식은 다양한 결합 구조 즉 방향성 결합기, DC 블럭, 대역통과/대역소거 여파기 및 기타 균일하게 결합된 형태인 여파기 등에 이용될 수 있도록 일반화 되었으며 이들 계산식은 준-TEM 모드로 가정한 결과이다. 이를 이용하여 임의의 임피던스로 종단한 일반적인 4-포트 결합 선로에서 정의된 산란정수를 구하여 입, 출력 포트에 접속된 임피던스에 정합시키는 최척 선로 규격을 구하는 과정을 제시하였다. 제시된 방법을 적용하여 복수 마이크로스트립 결합 선로인 3-선 2-포트 대역소거 여파기의 주파수 특성을 기존의 방법과 비교하여 일치함을 확인하고 5-선 4-포트 구조를 테프론(비유전율 $e$r=2.55) 기판(두께 h=1.588mm) 에 중심 주파수 4 GHz로 설계하였다. 설계 수치에 따른 회로를 제작하여 측정한 실험 결과는 설계시 얻어진 주파수 특성 이론치에 근접하였다.

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근거리에서 효율 향상을 위해 적응 주파수 제어 회로를 갖는 HF-대역 무선 전력 전송 시스템 (HF-Band Wireless Power Transfer System with Adaptive Frequency Control Circuit for Efficiency Enhancement in a Short Range)

  • 장병준;원도현
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제22권11호
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    • pp.1047-1053
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    • 2011
  • 본 논문에서는 근거리에서 효율 향상을 위해 적응 주파수 제어 회로를 갖는 HF-대역 무선 전력 전송 시스템을 제안하였다. 일반적으로 무선 전력 전송 시스템은 공진기 간의 이격 거리가 가까워짐에 따라 결합 계수가 변하게 되며, 이는 반사 임피던스에 의한 임피던스 부정합을 발생시킨다. 본 연구에서 제안한 방식은 전압제어 발진기의 공진 주파수를 이격 거리에 따라 자동으로 가변함으로써 공진기 간의 거리가 가까워 임피던스 부정합이 큰 경우에도 전송 효율의 저하를 막을 수 있다. 적응 주파수 제어 회로는 방향성 결합기, 검파기 및 루프 필터로 구성된다. 본 논문에서 제안한 방법의 유용성을 입증하기 위하여 HF-대역에서 동작하는 30${\times}$30 $cm^2$ 크기의 루프 안테나를 갖는 무선 전력 전송 시스템을 설계하여 측정한 결과 근거리에서 효율이 개선됨을 확인하였다.

무선전력 전송용 13.56MHz의 안테나 설계를 위한 안테나 회로의 최적화 및 수치적 해석 (The Optimization and Numerical Analysis of The Antenna Circuit for Antenna Design With 13.56MHz As Transmitting Wireless Power)

  • 정성인;이승민;이흥호
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제46권10호
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    • pp.57-62
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    • 2009
  • 본 논문은 방사선 피폭량을 실시간으로 산출하기 위해 무선전력 전송용 13.56MHz의 안테나 설계를 위한 안테나 회로의 최적화 및 수치적 해석을 연구하였다. 리더기(Reader)에서 테크(Tag)로 무선으로 전력을 전송하기 위해서 안테나 주파수 대역 중 13.56MHz는 유도 전류를 이용한 루프 안테나에 많이 이용하고 있다. 본 논문은 전자유도 방식의 원리를 이용해 안테나 LC 공진을 위한 수치적 계산을 통해 L과 C 값을 산출하여 실제 측정치와의 값과 비교하였다. 또한 안테나 회로의 최적화 튜닝 및 안테나 포트의 매칭을 위해 공진(Resonance)용 캐패시터를 가변하여 스코프로 안테나 코일으 양단의 전압이 최고시점을 관측하여 공진점을 찾아 보았다. 이러한 실험은 무선으로 전력을 공급 받을 수 있는 무선전력 전송 시스템에 응용되어 매우 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

공액 위상변위기용 LS 밴드 HEMT 혼합기 (HEMT Mixer for Phase Conjugator Applications in the LS Band)

  • 전중창
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제8권2호
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    • pp.239-244
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    • 2004
  • 본 논문에서는 LS 밴드에서 동작하는 공액 위상변위기(phase conjugator)용 HEMT 혼합기를 설계 제작하였다. 역지향성 안테나(retrodirective antenna) 시스템의 공액위상변위기로 사용되는 혼합기의 특징은 RF 및 IF 신호의 주파수가 비슷하며, 모두 고주파 신호라는 점이다. 따라서 LO 신호의 주파수는 RF 주파수의 약 2배가 되며, 두 입력신호의 합성 및 임피던스 정합이 쉽지 않게 된다. 본 연구에서는 p-HEMT 소자를 사용하여, LO4.00 GHz, RF 2.01 GHz, IF 1.99 GHz에서 동작하는 게이트 혼합기를 제작하였다. 제작된 혼합기는 -7 dBm의 LO 신호를 인가하였을 때, 변환이득이 12.5 dB이며, 1-dB cmpression point는 -34 dBm으로 측정되었다. 본 연구에서 제작된 혼합기는 single-ended 구조로서, RF 및 IF 주파수가 비슷하므로 RF 누설신호가 관찰되었으며, 평형구조(balanced type)의 혼합기 및 공액 위상변위기의 설계에 직접 적용될 수 있다.

Gate 및 Drain 바이어스 제어를 이용한 3-way Doherty 전력증폭기와 성능개선 (Performance Enhancement of 3-way Doherty Power Amplifier using Gate and Drain bias control)

  • 이광호;이석희;방성일
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제48권1호
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    • pp.77-83
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    • 2011
  • 본 논문에서는 차세대 무선통신 중계기 및 기지국용 50W급 Doherty 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. Doherty 전력증폭기의 보조증폭기를 구현하기 위하여 Gate 바이어스 조절회로를 사용하였다. Gate 바이어스 조절회로는 보조증폭기를 구현할 수 있으나 Doherty 전력증폭기의 출력특성을 개선하기에는 제한된 특성을 가졌다. 이를 해결하고자 Drain 바이어스 조절회로를 첨가였다. 그리고 Doherty 전력증폭기의 효율을 개선하고자 일반적인 2-way 구조가 아닌 3-way 구조를 적용하여 3-way GDCD(Gate and Drain Control Doherty) 전력증폭기를 구현하였다. 비유전율(${\varepsilon}r$) 4.6, 유전체 높이(H) 30 Mill, 동판두께(T) 2.68 Mill(2 oz)인 FR4 유전체를 사용하여 마이크로스트립 선로와 칩 캐패시터로 정합회로를 구성하였다. 실험결과 3GPP 동작 주파수 대역인 2.11GHz ~ 2.17GHz에서 이득이 57.03 dB이고, PEP 출력이 50.30 dBm, W-CDMA 평균전력 47.01 dBm, 5MHz offset 주파수대역에서 -40.45 dBc의 ACLR로써 증폭기의 사양을 만족하였다. 특히 3-way GDCD 전력증폭기인 일반전력증폭기에 비해 동일 ACLR에 대하여 우수한 효율 개선성능을 보였다.

외부코일형 전자유도결합방전을 이용한 무전극 램프의 광출력 특성 (Light Output Characteristics of an Electrodeless Discharge Lamp Using H-Discharge of External Coil Configuration)

  • 김현관;곽재영;송상빈;여인선
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1995년도 하계학술대회 논문집 C
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    • pp.1401-1403
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    • 1995
  • This paper investigates the light output characteristics of an electrodeless H-discharge lamp. The existing cylindrical fluorescent lamps were wound around with an induction coil of varying size, and were driven by RF power. The light output and the luminous efficacy were measured according to variations of the induction coil gap and the lamp power, respectively. The experimental results show that the luminous efficacy of the lamp is as much as existing electrodeless lamps and the luminous efficacy of lamps are high between 10W and 20W. Theoretical analyses using computer simulation show that the circuit matching is easier in the external coil configuration than in the internal one, and that the current and the power distributions near the coil are shower in t.

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Thermal Characteristics of a Laser Diode Integrated on a Silica-Terraced PLC Platform

  • Kim, Duk-Jun;Han, Young-Tak;Park, Yoon-Jung;Park, Sang-Ho;Shin, Jang-Uk;Sung, Hee-Kyung
    • ETRI Journal
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    • 제27권3호
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    • pp.337-340
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    • 2005
  • A spot-size converted Fabry-Perot laser diode (LD) was flip-chip bonded to a silica-terraced planar lightwave circuit(PLC) platform to examine the effect of the silica terrace on the heat dissipation of the LD module. From the measurement of the light-current characteristics, it was discovered that the silica terrace itself is not a strong thermal barrier, but the encapsulation of the integrated LD with an index-matching polymer resin more or less deteriorates the heat dissipation.

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