고조파 감쇄 기반의 고효율 이중 대역 마이크로파 정류기 설계

국문 초록 (Abstract)

고조파 억제 기반의 고효율 이중 대역
마이크로파 정류기 설계
최유진
정보통신공학과
숭실대학교 대학원
본 논문은 에너지 무선전력전송 및 에너지 하베스팅을 위한 고조파 억
제기반의 이중 대역 고효율 및 소형화 정류기를 설계를 제안한다. 제안
된 정류기는 제 2 고조파 대역에서 무한대 임피던스를 갖도록 설계하여,
전압이 반사되어 다이오드로 들어가는 전력 재사용 매커니즘을 이용해
RF-DC 효율을 향상시킨다. 제안된 정류기는 DC pass filter, 고조파 억
제 네트워크, 그리고 입력 정합 네트워크로 구성되어 있다. 또한,
infinion사의 BAT-1503W 쇼트키 다이오드를 이용하여 정류기를 설계
및 측정하고 , MATLAB 및 ADS(Advancecd Design System)을 이용하
여 시뮬레이션하였다. 본 연구는 이중대역 고조파 억제 네트워크를 2개
의 전송선로를 사용하여 설계함으로써 기존 연구와 비교하여 더 소형화
된 크기와 높은 효율을 갖는다. 제작된 정류기는 0.915GHz의 주파수에서
입력 전력 10 dBm에서 79.2%의 PCE를, 2.45GHz의 주파수에서 입력 전
력 11.5 dBm에서 77.8%의 높은 PCE(Power Conversion Efficiency)를
측정 결과로 나타낸다, 크기는 33.51 mm x 35.72 mm이다. 따라서 기존
연구와 비교하여, 높은 PCE와 소형화된 장점을 갖고 있어 많은 애플리
케이션에 적용될 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A Design of High Efficiency Dual-Band
Microwave Rectifier Based on Harmonic
Suppression
CHOI, YU-JIN
Department of Information and Telecommunication
Graduate School of Soongsil University
This paper proposes the design of a dual-band high efficiency and
miniaturization rectifier based on harmonic suppression for wireless
power transmission (WPT) and energy harvesting. The proposed
rectifier is designed to have infinite impedance in the second
harmonic band, improving RF-DC efficiency by using a power
recycling mechanism that reflects the voltage to the diode. The
proposed rectifier consists of a DC pass filter, a harmonic suppression
network, and an input matching network. In addition, the rectifier
was designed and measured using infinion's BAT-1503W Schottky
diode and simulated using MATLAB and ADS (Advanced Design
System). This study has a smaller size and higher efficiency
compared to previous studies by designing a dual-band harmonic
suppression network using two transmission lines. The manufactured
rectifier shows a PCE of 79.2% at 10 dBm of input power at a
frequency of 0.915 GHz and a high power conversion efficiency (PCE)
of 77.8% at 11.5 dBm of input power at a frequency of 2.45 GHz,
with a size of 33.51 mm x 35.72 mm. Therefore, compared to
previous studies, it has high PCE and miniaturization advantages,
many applications

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 국문초록 vi
• 영문초록 ⅷ
• 제 1 장 서론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 Diode 3
• 1.3 주파수 스윕 6
• 제 2 장 이중대역 정류기 설계 및 이론 7
• 2.1 제안된 정류기 schematic 7
• 2.2 정류기 특성 8
• 2.2.1 S-parameter 8
• 2.2.2 Power Conversion Efficiency (PCE) 9
• 2.3 이중 대역 정류기의 고조파 제어 네트워크 10
• 2.3.1 고조파 10
• 2.3.2 에너지 재활용 매커니즘 11
• 2.3.3 고조파 제어 네트워크 12
• 2.4 이중 대역 입력 매칭 네트워크 16
• 2.4.1 T-type 매칭 네트워크 16
• 제 3 장 시뮬레이션 및 측정 결과 18
• 3.1 정류기 파라미터 18
• 3.2 시뮬레이션 결과 19
• 3.3 제작된 회로의 레이아웃과 측정 결과 24
• 3.4 이전 발표된 연구들과의 비교 27
• 제 4 장 결론 28
• 참고문헌 29