전자기 유도 방식 무선 전력 전송을 위한 다중 탭을 갖는 평판형 스파이럴 안테나

Abstract

본 논문에서는 저주파 자기 유도(magnetic induction)를 이용한 무선 전력 전송 시스템을 위한 새로운 다중탭을 갖는 평판형 스파이럴 안테나 구조를 제시한다. 제안된 안테나는 사각 스파이럴 안테나와 같은 기존 상용안테나에 비해 높은 전송 효율을 가지고, 안테나 개구면에서 고르게 전력을 전송할 수 있다. 검증을 위해 132kHz 저주파에서 자기 유도를 이용한 무선 전력 전송을 위한 송수신 안테나 시제품을 제작하였다. 송신 안테나는 안테나 개구면에서 최대한 많은 양을 균일하게 송신할 수 있도록, 3중 탭을 갖도록 하였다. 수신 안테나는 수신부의 크기를 소형화하기 위해, 2중 탭을 갖도록 설계하였으며, 탭을 위해 단면을 사용한 경우와 직렬로 양면을 사용한 두 경우에 대해 설계 제작하였다. 측정 결과, 제안한 송수신 안테나는 기존의 안테나보다 <TEX>$3{\sim}10$</TEX> dB 이상 큰 전력을 송수신할 수 있었다. In this paper, a novel planar spiral antenna of multi-tabs is proposed for wireless power transmission system based on low frequency magnetic inductive coupling. The proposed antenna has higher transmission efficiency than conventional antennas such a rectangular spiral antenna and a spiral antenna. Also, it has a useful property of uniform power transmission in the region of the antenna aperture. For verification, a transmitting antenna and a receiving one for a wireless power transmission system using magnetic inductive coupling of 132 kHz low frequency are designed and tested. The transmitting antenna has three-tabs spiral of unequal-space for higher uniform magnetic coupling in the antenna aperture. For reducing the receiving antenna size, two receiving antennas of unequal space two-tabs on one-side and series double sides as well are designed, respectively. From measurement, transmission efficiency of the proposed antennas is improved up to <TEX>$3{\sim}10$</TEX> dB compared to conventional antennas.