Highly Efficient Rectifier Array Using a Two-Section Branch-Line Coupler for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer (SWIPT)

Abstract

This study presents a rectifier array with a two-section branch-line coupler for simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT). The branch-line coupler-based power recycling technique is introduced to combine two sub-rectifiers to maintain high rectification efficiency within a wide input power range. A U-shaped 2 nd order band stop filter is proposed to reflect a power signal and transmit an information signal to the isolated port of the coupler. A voltage doubler topology is adopted for the sub-rectifiers to minimize the impedance change to the input power. The proposed rectifier array achieves a wide input power range of 13 dBm～32 dBm for a power conversion efficiency (PCE) > 50 %, with a peak PCE of 74.7 % at 2.45 GHz.

A High-Efficiency Multi-Mode Rectifier Array Based on Variable Power Distribution

“…RF 무선전력전송 시스템에서는 전력 전송 거리에 따라서 수신되는 입력 전력의 크기가 크게 달라지기 때 문에, 입력 전력 변화에 상관없이 높은 효율을 유지하는 정류기를 통해 전력 전송 거리에 관계없이 시스템의 높 은 효율을 유지하는 것이 필요하다. 최근 이러한 무선전 력전송 시스템에서 적용 가능한 넓은 입력 전력을 갖는 다양한 정류기에 대한 연구가 발표되었다 [1]～ [6] .…”

“…정합 기능과 함 께 입력 전력에 따라서 차등적으로 전력 분배 가능한 적 응형 전력 분배 기반 정류기 배열은 입력 전력 범위를 확 장시킬 수 있으나, 설계 복잡도가 커진다는 단점이 있다 [2], [3] . 분기선 결합기 기반의 정류기 배열은 입력 전력에 따른 정합도에 관계없이 전력을 재사용함으로써 넓은 입 력전력 범위에서 높은 효율을 가질 수 있으나, 동일한 정 류기를 배열로 사용하기 때문에 입력 전력 범위의 확장 하는데에 제한이 있다 [4]～ [6] .…”

“…본 재사용되도록 하였다 [6] . 포트 2와 포트 3은 출력 포트이 며, 제안된 재구성 가능한 전력 분배부는 가변 임피던스 단의 입력 임피던스 Z RPD 가 변하게 되면 포트 2와 포트 3 으로 나뉘는 전력 분배율이 변하게 된다.…”

Highly Efficient Rectifier Based on a Matched Voltage Doubler with Wide Input Power and Frequency Range

“…그림 1은 제안하는 정류기의 도식도이다. 먼저 전압 체 배기 구성을 적용하여 최대 허용 가능한 출력 전압이 두 배로 높아짐에 따라서 높은 입력전력까지 정류를 가능하 게 할뿐만 아니라, 입력 임피던스의 변화가 단일 다이오 드에 비해 작도록 하였다 [3] . 그림 2(a)는 전압 체배기의 임…”

“…가장 간단한 정류기 설계 방법으로서, 다이 오드 앞단에 이중 단 정합 네트워크를 적용하여 최적 입 력 전력에서 70 % 이상의 고효율을 갖는 정류기를 발표 하였다 [2] . 다양한 무선 전력 전송 어플리케이션에 적용하 고 확대하기 위한 정류기 구현 방법으로서, 브랜치라인 커플러를 이용한 정류기 배열은 전력 재사용을 통해서 넓은 입력 전력 및 다양한 주파수 대역에서 높은 효율을 유지하였다 [3] . 또한 광대역 정합단을 다이오드 앞단에 구 성한 정류기 연구 결과들이 제안되었다 [4]～ [6] .…”