KR101596464B1 - Antenna and the system thereof - Google Patents

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KR101596464B1
KR101596464B1 KR1020140079224A KR20140079224A KR101596464B1 KR 101596464 B1 KR101596464 B1 KR 101596464B1 KR 1020140079224 A KR1020140079224 A KR 1020140079224A KR 20140079224 A KR20140079224 A KR 20140079224A KR 101596464 B1 KR101596464 B1 KR 101596464B1
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이왕상
이재호
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한국철도기술연구원
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    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

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Abstract

본 발명은 일정 거리 이격된 제1 안테나와 데이터 및 전력을 송수신하고, 전원부로부터 전류를 공급받는 루프 안테나에 있어서, 상기 전류로부터 제1 루프에 유도되어 각각의 자기장을 형성하는 복수의 제1 자기장 형성면을 포함하고, 상기 제1 자기장 형성면은 상기 제1 안테나와 상기 전력을 송수신할 수 있는 자기장의 세기를 형성하는 제1 루프 안테나; 및 상기 제1 안테나와 상기 데이터를 송수신하는 제2 루프 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다. 따라서 본 발명은 무선 전력 전송 및 데이터 통신시 균일한 자기장을 형성하여 오정렬에 의한 임피던스 부정합을 방지하여, 이에 따른 무선 전력 전송 효율을 개선하고, 일정 동작구간 내에서 데이터 통신이 가능하도록 하는 효과가 있다. The present invention relates to a loop antenna for transmitting and receiving data and electric power to and from a first antenna spaced apart by a predetermined distance and receiving a current from a power supply unit, the loop antenna comprising: a plurality of first magnetic field forming Wherein the first magnetic field generating surface forms a strength of a magnetic field capable of transmitting and receiving the electric power to and from the first antenna; And a second loop antenna for transmitting and receiving the data to and from the first antenna. Therefore, the present invention has an effect of preventing a mismatch of impedance due to misalignment by forming a uniform magnetic field in wireless power transmission and data communication, thereby improving the wireless power transmission efficiency and enabling data communication within a certain operation period .

Description

안테나 및 그 시스템{Antenna and the system thereof}Antenna and the system < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 안테나에 관한 것으로, 상세하게는 오정렬 개선과 동시에 전력과 데이터를 함께 송수신하는 안테나 및 그 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an antenna, and more particularly, to an antenna and system for transmitting and receiving power and data together with improvement of misalignment.

전자공학에 관한 기술이 발달하면서, 다양한 기능을 하는 전자기기가 인간의 생활을 편리하게 해 주고 있다. 전자기기의 발전방향은 크게 다기능화, 고속화, 저전력화로 나눌 수 있는데, 다른 성능을 만족시키기 위해서는 저전력화가 중요한 위치를 차지한다. 저전력화는 전자기기가 소모하는 전력을 줄이는 것과 전력의 공급을 늘이는 것으로 나누어 질 수 있다.
As technology related to electronics develops, electronic devices with various functions make human life convenient. The development direction of electronic devices can be largely divided into multi-function, high-speed, and low-power. In order to satisfy different performance, low power consumption is important. Low power consumption can be divided into reducing power consumed by electronic devices and increasing power supply.

초기의 개발된 전자기기는 대부분 유선라인을 통해 전송되는 전력을 이용하여 구동되었는데, 최근에는 내부에 장착된 배터리를 통해 전력을 공급받는 방식으로 개발되고 있다. 무선장치가 다양한 기능을 수행하도록 개발하는데 가장 큰 걸림돌은 배터리가 공급하는 전력에 한계가 있다는 것이다. 이를 극복하기 위해서 무선장치의 원래 기능을 구현하는 내부회로에 소모되는 전력을 줄이는데 많은 노력을 하고 있다.
Most of the early developed electronic devices were driven by electric power transmitted through a wired line. Recently, they have been developed in such a manner that they are supplied with power through an internal battery. The biggest obstacle to developing a wireless device to perform various functions is that the power supplied by the battery is limited. To overcome this, much effort is being made to reduce the power dissipated in the internal circuitry that implements the original functionality of the wireless device.

그러나, 무선장치의 내부회로에 소모되는 전력을 아무리 줄인다고 하더라도 그 정도에 한계가 있고, 결국 배터리가 공급할 수 있는 전력량에 따라 무선장치의 효용성이 정해질 수 밖에 없다. 소모전력을 줄이는 접근이외에, 전력을 무선으로 공급하여 무선장치의 동작을 오래 지속하게 할 수 있는 접근들이 시도되고 있다.
However, even if the power consumed by the internal circuit of the wireless device is reduced, there is a limit to that extent, and the utility of the wireless device depends on the amount of power that can be supplied by the battery. In addition to the approach of reducing power consumption, attempts have been made to provide long-lasting operation of the wireless device by supplying power wirelessly.

또한, 상기 무선장치들은 비접촉 무선통신(RFID(Radio Frequency IDentification), NFC(Near Field Communication))의 기능을 탑재하여, 무선으로 전력을 전송받을 뿐만 아니라, 다른 무선장치들과 데이터를 주고받는다. 이런 종류의 비접촉 무선통신에 의해서, 무선장치들은 전자화폐 기능, 승차권 기능을 실현하고 있다.
The wireless devices are equipped with functions of non-contact wireless communication (RFID (Radio Frequency Identification) and NFC (Near Field Communication)), and receive power as well as exchange data with other wireless devices. With this kind of noncontact wireless communication, wireless devices realize an electronic money function and a ticket function.

종래의 무선장치는 전력 및 데이터 전송을 위하여 이중안테나 구조를 사용하고 있다. 도 1은 종래의 전력 및 데이터 전송의 이중안테나의 예시도를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 이중안테나(100)는 전력 안테나(110)와 데이터 안테나(120)를 포함한다. 전력 안테나(110)는 전력을 송신하는 전력 송신 안테나(111) 및 전력을 수신하는 전력 수신 안테나(112)를 포함하고, 데이터 안테나(120)는 데이터를 송신하는 데이터 송신 안테나(121) 및 데이터 수신 안테나(122)를 포함한다. 전원으로부터 전류(I)가 전력 송신 안테나(111)에 흐르면, 전력 송신 안테나(111)는 전력 수신 안테나(112)에 자기장을 형성하여 자기장 형태로 전력을 공급한다. 동시에 데이터 송신 안테나(121)는 데이터 수신 안테나(122)에 데이터 송신을 위한 자기장 형태나 혹은 전자파를 전파한다. 그러나, 이중안테나(100)는 코일로 구성된 전력 안테나(110)와 데이터 안테나(120)가 단순 병설된 형태여서, 코일 사이의 자기결합(Magnetic Coupling)에 의하여 열화가 발생되고, 이것은 안테나간의 전력 전송 효율 및 통신 거리에 따른 효율을 감소시킨다. 또한, 전력 송신 안테나(111)에 의해 형성된 자기장이 균일하게 형성되지 않아 전력 공급이 불안정하다는 단점도 존재한다.
Conventional wireless devices use a dual antenna structure for power and data transmission. 1 is a diagram showing an example of a conventional dual antenna for power and data transmission. Referring to FIG. 1, a dual antenna 100 includes a power antenna 110 and a data antenna 120. The power antenna 110 includes a power transmission antenna 111 for transmitting power and a power reception antenna 112 for receiving power and the data antenna 120 includes a data transmission antenna 121 for transmitting data and a data reception antenna And an antenna 122. When the current I flows from the power source to the power transmission antenna 111, the power transmission antenna 111 forms a magnetic field on the power reception antenna 112 and supplies power in the form of a magnetic field. At the same time, the data transmission antenna 121 propagates a magnetic field form or an electromagnetic wave for data transmission to the data reception antenna 122. However, since the duplex antenna 100 has a power antenna 110 and a data antenna 120 formed by coils, the deterioration occurs due to magnetic coupling between the coils, Efficiency and communication distance. In addition, there is also a disadvantage in that the magnetic field formed by the power transmission antenna 111 is not uniformly formed and the power supply is unstable.

단순 병설 형태의 코일로 인한 상기와 같은 열화를 방지하기 위한 기술이 개발되고 있다. 도 2는 종래의 비접촉 무선통신용 코일 및 휴대 무선 단말의 예시도를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 전력 전송 안테나(210) 및 무선통신 안테나(220)를 포함하는 비접촉 무선 통신용 코일(200)이 도시되어 있다. 전력 전송 안테나(210)와 무선통신 안테나(220)는 일부 겹쳐지도록 배치되고, 이것은 자기결합을 감소시켜 성능 열화를 줄이는 효과를 가진다. 그러나, 이와 같은 비접촉 무선 통신용 코일(200)도 자기장 불균형에 의하여 동작범위가 줄어들고, 오정렬이 발생하여 임피던스 부정합을 야기하는 문제점을 가진다.
Techniques for preventing such deterioration due to coils of a simple juxtaposition type have been developed. 2 is a diagram showing an example of a conventional non-contact wireless communication coil and a portable wireless terminal. 2, a non-contact wireless communication coil 200 including a power transmission antenna 210 and a wireless communication antenna 220 is shown. The power transmission antenna 210 and the wireless communication antenna 220 are arranged so as to overlap each other partially, which has the effect of reducing magnetic coupling and reducing performance deterioration. However, such a non-contact wireless communication coil 200 also has a problem that the operation range is reduced due to magnetic field imbalance, misalignment occurs, and impedance mismatch occurs.

무선통신과 전력전송이 가능한 RFID도 이러한 문제점을 가지고 있다. 특히, 고속의 열차주행 환경시 사용되는 트랜스폰더는 전력 및 데이터 전송 효율이 탁월해야 하는데, 전송 시간을 좌우하는 열차 주행 속도가 시속 수백km일 때 전송 거리가 1m내에 전송 가능 시간이 수십ms로 줄어들기 때문이다. 따라서, 이러한 철도 환경에 적용하기 위한 트랜스폰더는 열차 차상 장치와의 원활한 통신을 위하여, 오정렬시의 성능개선 특성을 가지며, 전력 및 데이터의 안정적인 전송 특성을 가져야 한다.
RFIDs capable of wireless communication and power transmission also have these problems. In particular, a transponder used in a high-speed train driving environment should have excellent power and data transmission efficiency. However, when the train running speed, which determines the transmission time, is several hundred km per hour, the transmission time is reduced to several tens ms within 1m. . Therefore, the transponder for application to such a railroad environment has performance improvement characteristics in case of misalignment for smooth communication with the on-rail vehicle, and has stable transmission characteristics of power and data.

본 발명의 목적은 근접장에서 무선 전력 전송 및 데이터 전송시 자기장을 균일하게 형성하는 안테나 및 그 시스템을 제공하기 위한 것이다.
It is an object of the present invention to provide an antenna and a system for uniformly forming a magnetic field in wireless power transmission and data transmission in a near field.

본 발명의 다른 목적은 균일한 자기장 방사를 통한 전력 전송과 동시에 데이터 전송이 가능한 안테나를 별도로 각각 구비하는 안테나 및 그 시스템을 제공하기 위한 것이다.
It is another object of the present invention to provide an antenna and a system for separately transmitting antennas capable of data transmission simultaneously with power transmission through uniform magnetic field radiation.

본 발명의 실시의 일 측면에서, 일정 거리 이격된 제1 안테나와 데이터 및 전력을 송수신하고, 전원부로부터 전류를 공급받는 루프 안테나에 있어서, 상기 전류로부터 제1 루프에 유도되어 각각의 자기장을 형성하는 복수의 제1 자기장 형성면을 포함하고, 상기 제1 자기장 형성면은 상기 제1 안테나와 상기 전력을 송수신할 수 있는 자기장의 세기를 형성하는 제1 루프 안테나; 및 상기 제1 안테나와 상기 데이터를 송수신하는 제2 루프 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a loop antenna for transmitting and receiving data and power to and from a first antenna spaced apart from each other by a predetermined distance, the loop antenna being guided from the current to a first loop to form respective magnetic fields A first loop antenna that forms a plurality of first magnetic field forming surfaces, the first magnetic field forming surface forming an intensity of a magnetic field capable of transmitting and receiving the power to and from the first antenna; And a second loop antenna for transmitting and receiving the data to and from the first antenna.

바람직하게는, 제1항에 있어서, 상기 제2 루프 안테나는 상기 전류로부터 제2 루프에 유도된 제2 자기장 형성면을 포함하고, 상기 제2 자기장 형성면은 상기 제1 안테나와 전력을 송수신할 수 있는 자기의 세기를 형성하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the second loop antenna includes a second magnetic field generating surface guided to the second loop from the current, and the second magnetic field generating surface transmits and receives power to and from the first antenna The magnetic field strength of the loop antenna is increased.

바람직하게는, 상기 복수의 제1 자기장 형성면은, 상기 제1 루프 중 제1-1 루프의 제1-1 루프 자기장 형성면; 및 제1-2 루프의 제1-2 루프 자기장 형성면;을 포함하고, 상기 제1-1 루프 자기장 형성면 및 제1-2 루프 자기장 형성면은 상기 자기장을 동일 방향으로 형성하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the plurality of first magnetic field forming surfaces include: a 1-1 loops magnetic field forming surface of the 1-1 loops in the first loop; And a 1-2 loops magnetic field forming surface of the 1-2 loops, wherein the 1-1 loops magnetic field forming surface and the 1-2 loops magnetic field forming surface form the magnetic field in the same direction To provide a loop antenna.

바람직하게는, 상기 제1 자기장 형성면은 상기 자기장의 세기를 균일하거나 비슷하게 형성하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the first magnetic field forming surface forms the magnetic field intensity uniformly or similarly.

바람직하게는, 상기 제1-1 루프 자기장 형성면 및 제1-2 루프 자기장 형성면 사이에는 상기 제1-1 루프 자기장 형성면에서 형성한 자기장과 반대 방향으로 자기장을 형성하는 제1-3 루프 자기장 형성면;을 포함하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, a first-third loop forming a magnetic field in a direction opposite to the magnetic field formed on the first-loop magnetic field forming surface is formed between the first-first loop magnetic field forming surface and the first- And a magnetic field forming surface.

바람직하게는, 상기 제1-3 루프 자기장 형성면의 자기장은 상기 제1-1 루프 자기장 형성면 및 제1-2 루프 자기장 형성면에서 형성된 자기장이 중첩되어 형성된 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the magnetic field of the first 1-3 loop magnetic field forming surface is formed by superimposing a magnetic field formed on the first 1-1 loop magnetic field forming surface and the 1-2 loops magnetic field forming surface .

바람직하게는, 상기 제1 루프에 흐르는 전류를 조절하는 용량성 소자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the loop antenna further includes a capacitive element for adjusting a current flowing in the first loop.

바람직하게는, 상기 전원부는 상기 제1 루프에 직렬 또는 병렬의 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the power supply unit is connected to the first loop in series or in parallel.

바람직하게는, 상기 제1-3 루프 자기장 형성면의 면적은 상기 제1-1 루프 자기장 형성면과 제1-2 루프 자기장 형성면 각각의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the area of the first loop magnetic field forming surface is smaller than the area of each of the first and second loop magnetic field forming surfaces.

바람직하게는, 상기 제1 루프는 다중으로 감겨져 형성된 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the first loop is formed by being wound in multiple layers.

바람직하게는, 상기 제1 안테나는 상기 제1 루프를 마주보는 방향으로 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the first antenna is spaced apart from the first loop in a direction opposite to the first loop.

바람직하게는, 상기 제1 루프 안테나의 주파수와 상기 제2 루프 안테나의 주파수는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the frequency of the first loop antenna and the frequency of the second loop antenna are different from each other.

바람직하게는, 상기 제1 루프 안테나의 주파수는 상기 제2 루프 안테나의 주파수보다 높은 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the frequency of the first loop antenna is higher than the frequency of the second loop antenna.

바람직하게는, 상기 제1 루프 안테나의 주파수가 상기 제2 루프 안테나의 주파수보다 낮은 경우 상기 제2 루프 안테나의 주파수는 상기 제1 루프 안테나의 주파수보다 6배 이상 높은 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, when the frequency of the first loop antenna is lower than the frequency of the second loop antenna, the frequency of the second loop antenna is six times higher than the frequency of the first loop antenna. do.

바람직하게는, 상기 제1 루프 안테나의 주파수와 상기 제2 루프 안테나의 주파수는 서로 정수배의 차이인 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the frequency of the first loop antenna and the frequency of the second loop antenna are different from each other by an integral multiple.

바람직하게는, 상기 제2 루프 안테나는 상기 제1 루프 안테나의 내측 또는 외측에 형성되거나, 상기 제1 루프 안테나와 인접하거나 겹쳐지게 형성되는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the second loop antenna is formed inside or outside the first loop antenna, or is formed adjacent to or overlapped with the first loop antenna.

바람직하게는, 상기 제1 루프 안테나가 복수개인 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the loop antenna includes a plurality of first loop antennas.

바람직하게는, 상기 복수개의 제1 루프 안테나는 병렬로 결합되어 배치되는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
Preferably, the plurality of first loop antennas are coupled and arranged in parallel.

본 발명의 실시의 다른 측면에서, 본 발명은 상기 루프 안테나; 및 상기 루프 안테나와 일정 거리 이격되어 상기 루프 안테나와 데이터 및 전력을 송수신하는 제1 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템을 제공한다.
In another aspect of the present invention, the present invention provides a loop antenna comprising: the loop antenna; And a first antenna that is spaced apart from the loop antenna by a predetermined distance to transmit and receive data and power to and from the loop antenna.

본 발명은 무선 전력 전송 및 데이터 통신시 균일한 자기장을 형성하여 오정렬에 의한 임피던스 부정합을 방지하여, 이에 따른 무선 전력 전송 효율을 개선하고, 일정 동작구간 내에서 데이터 통신이 가능하도록 하는 효과가 있다.
The present invention has the effect of preventing impedance mismatch due to misalignment by forming a uniform magnetic field in wireless power transmission and data communication, thereby improving the wireless power transmission efficiency and enabling data communication within a certain operation period.

또한, 본 발명은 무선 전력 전송 중, 오정렬 개선과 동시에 데이터 및 전력 전송이 가능한 효과가 있다.
Further, the present invention has the effect of enabling data and power transmission simultaneously with improvement of misalignment during wireless power transmission.

또한, 본 발명은 전력 전송과 동시에 데이터 전송이 가능한 안테나를 별도로 각각 구비하여 안정적으로 전력 및 데이터 전송을 가능하게 하는 효과가 있다.
In addition, the present invention has the effect of stably transmitting power and data by separately providing antennas capable of data transmission simultaneously with power transmission.

도 1은 종래의 전력 및 데이터 전송의 이중안테나의 예시도를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 비접촉 무선통신용 코일 및 휴대 무선 단말의 예시도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전원부와 병렬 연결된 안테나 및 그 안테나 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전원부와 직렬 연결된 안테나 및 그 안테나 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 형성된 자기장을 통해 전력 송수신을 수행하는 안테나 및 그 안테나 시스템의 예시도를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 시스템 주변의 자기장 분포를 보이는 그래프를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이중안테나를 구비한 안테나 및 그 안테나 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 송수신된 전력 및 데이터 신호 파형의 예시도를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복수의 제1 루프 안테나를 포함하는 안테나의 개념도를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나와 연결된 통신 시스템의 구성도를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 오정렬에 따른 전력 전송 특성에 관한 그래프를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 오정렬에 따른 데이터 전송 특성에 관한 그래프를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing an example of a conventional dual antenna for power and data transmission.
2 is a diagram showing an example of a conventional non-contact wireless communication coil and a portable wireless terminal.
3 is a diagram showing an overall configuration of an antenna and an antenna system connected in parallel with a power supply unit according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing an overall configuration of an antenna connected in series with a power unit according to an embodiment of the present invention and its antenna system.
5 is a diagram illustrating an example of an antenna and an antenna system for performing power transmission / reception through a formed magnetic field according to a preferred embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a magnetic field distribution around an antenna system according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an overall configuration of an antenna having a dual antenna and an antenna system thereof according to a preferred embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating exemplary waveforms of transmitted and received power and data signals according to a preferred embodiment of the present invention.
9 is a conceptual diagram of an antenna including a plurality of first loop antennas according to a preferred embodiment of the present invention.
10 is a block diagram of a communication system connected to an antenna according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph illustrating power transmission characteristics according to misalignment of an antenna system according to a preferred embodiment of the present invention.
12 is a graph illustrating a data transmission characteristic according to misalignment of an antenna system according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. In order to facilitate a thorough understanding of the present invention, the same reference numerals are used for the same means regardless of the number of the drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 및 그 안테나 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
3 is a diagram showing an overall configuration of an antenna and an antenna system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 안테나 시스템(300)은 제1 루프 안테나(310), 제2 루프 안테나(320), 제1 안테나(330) 및 전원부(350)를 포함한다. 본 도 3의 안테나 시스템(300)은 전원부가 병렬로 연결된 루프 구조를 가진 안테나 및 안테나 시스템이다.
Referring to FIG. 3, the antenna system 300 includes a first loop antenna 310, a second loop antenna 320, a first antenna 330, and a power source unit 350. The antenna system 300 of FIG. 3 is an antenna system and an antenna system having a loop structure in which a power supply unit is connected in parallel.

제1 루프 안테나(310)와 제1 안테나(330)는 자기 유도를 통해 전력 및 데이터를 송수신한다. 상기 자기 유도는 전원부(350)에 의해 공급되는 전류(I)에 의해 생성된다. 제1 루프 안테나(310)의 제1 루프(311)는 다중으로 감겨져 형성될 수 있다.
제1 루프 안테나(310)는 가상의 선을 중심으로 대칭되어 루프를 형성하는 제1-1 루프 안테나 및 제1-2 루프 안테나를 포함한다. 전원부는 가상의 선 근처에 제1 루프 안테나에 전원을 공급하는 일 단자 및 타 단자를 포함할 수 있다. 여기서, 일 단자는 제1-1 루프 안테나의 상측 단자 및 제1-2 루프 안테나의 하측 단자와 접속할 수 있다. 타 단자는 제1-1 루프 안테나의 하측 단자 및 제1-2 루프 안테나의 상측 단자와 접속한다. 제1-1 루프 안테나는 제1 자기장 형성면을 형성하고, 제1-2 루프 안테나는 제1 자기장 형성면(STX1)에서 형성된 자기장과 같은 방향으로 자기장을 형성하는 제2 자기장 형성면(STX2)을 형성한다. 제1-1 루프 안테나 및 제1-2 루프 안테나 사이에 제1 자기장 형성면 및 제2 자기장 형성면과 반대 방향으로 자기장이 형성되는 제3 자기장 형성면(STX3)을 형성할 수 있다.The first loop antenna 310 and the first antenna 330 transmit and receive power and data through magnetic induction. The magnetic induction is generated by the current (I) supplied by the power supply unit (350). The first loop 311 of the first loop antenna 310 may be formed by being wound multiple times.
The first loop antenna 310 includes a first-first loop antenna and a first-second loop antenna symmetrically formed around a virtual line to form a loop. The power supply unit may include one terminal and another terminal for supplying power to the first loop antenna near the imaginary line. Here, one terminal can be connected to the upper terminal of the 1-1 loop antenna and the lower terminal of the 1-2 loop antenna. And the other terminal is connected to the lower terminal of the 1-1 loop antenna and the upper terminal of the 1-2 loop antenna. The first loop antenna forms a first magnetic field forming surface, and the first and second loop antennas form a second magnetic field forming surface S (S TX1 ) forming a magnetic field in the same direction as the magnetic field formed at the first magnetic field generating surface S TX1 TX2 ). A third magnetic field forming surface S TX3 having a first magnetic field forming surface and a magnetic field formed opposite to the second magnetic surface forming surface may be formed between the first 1-1 loop antenna and the 1st 1-2 loop antenna.

제1 루프 안테나(310)는 병렬로 연결된 전원부(350)로부터 전류를 공급받아, 전류로부터 유도된 각각의 자기장을 형성하는 제1 자기장 형성면((S1)을 포함한다. 제1 자기장 형성면((S1)은 제1 루프(311)의 자기장 형성면을 의미한다. 제1 자기장 형성면((S1)의 자기장 형성면 각각은, 일정 거리 이격된 제1 안테나(330)에서 데이터 및 전력을 송수신할 수 있는 자기장의 세기를 형성한다.
The first loop antenna 310 receives a current from a power supply unit 350 connected in parallel and includes a first magnetic field forming surface S 1 forming respective magnetic fields derived from the current. (S 1 ) refers to the magnetic field forming surface of the first loop 311. Each of the magnetic field forming surfaces of the first magnetic field generating surface (S 1 ) is formed by a first antenna (330) And forms the strength of a magnetic field capable of transmitting and receiving electric power.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 제1 자기장 형성면((S1)은 일정 간격의 제1-1 루프(311-1)의 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1), 제1-2 루프(311-2)의 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2) 및 제1-3 루프(311-3)의 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)을 포함할 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the first magnetic field forming surface (S 1 ) includes the first 1-1 loop magnetic field forming surface (S TX1 ) of the 1st loop (311-1) -2 loop magnetic field forming surface S TX2 of loop 311-2 and a 1-3 loops magnetic field forming surface S TX3 of first to third loop 311-3 .

제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)은 자기장을 동일 방향으로 형성한다.
The first and second loop magnetic field forming surfaces S TX1 and S TX2 form magnetic fields in the same direction.

그 결과, 제1 자기장 형성면((S1)은 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)을 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)사이에 포함한다. 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)은 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1)에서 형성된 자기장과 반대 방향으로 형성된다. 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 자기장은 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)에서 형성된 자기장의 세기가 중첩되어 형성된다.
As a result, the first magnetic field forming surface ((S 1) is the 1-3 loop magnetic field forming surface (S TX3) the first-first loop magnetic field forming surface (S TX1) and the first-second loop magnetic field forming surface (S TX2 ). The first to third loop magnetic field forming planes S TX3 are formed in a direction opposite to the magnetic field formed at the first loop magnetic field generating plane S TX1 . (S TX3 ) is formed by superimposing the strengths of the magnetic fields formed at the first and second loop magnetic field forming surfaces S TX1 and S TX2 .

제1-1 루프 자기장 형성면(STX1), 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2) 및 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)에서 형성된 자기장의 세기는 제1 루프 안테나(310)와 일정 거리 이격된 제1 안테나(330)에서 데이터 및 전력을 송수신할 수 있는 자기장의 세기를 형성한다.
The strength of the magnetic field formed at the first loop antenna forming surface S TX1 , the first loop magnetic field forming surface S TX2 and the first loop magnetic field forming surface S TX3 is larger than that of the first loop antenna 310 And the first antenna 330 spaced apart from the first antenna 330 by a predetermined distance.

일정 거리 이격된 제1 안테나(330)에서 데이터 및 전력을 송수신할 수 있는 자기장의 세기는 제1 안테나(330)의 특성에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로는 균일하거나 비슷하다. 여기서, 균일하다는 것은 자기장의 세기가 모두 같은 것을 의미하며, 비슷하다는 것은 자기장의 세기가 일정 기준범위 내의 차이를 가짐을 의미한다.
The strength of the magnetic field capable of transmitting and receiving data and power in the first antenna 330 spaced apart by a certain distance may vary depending on the characteristics of the first antenna 330, but is generally uniform or similar. Here, the uniformity means that the intensities of the magnetic fields are all the same, and the similarity means that the intensity of the magnetic field has a difference within a certain reference range.

자기장의 세기는 루프에 흐르는 전류 또는 자기장 형성면의 면적에 비례한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 루프에 동일한 전류가 흐른다는 전제 조건에서 균일하거나 비슷하게 자기장의 세기를 형성하기 위해서 제1 자기장 형성면((S1)의 면적이 조정될 수 있다. 이 때 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 자기장의 세기는 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)의 자기장의 세기가 중첩되어 형성되기 때문에 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 면적은 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2) 각각의 면적보다 작은 것이 바람직하다.
The intensity of the magnetic field is proportional to the current flowing in the loop or the area of the magnetic field forming surface. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the area of the first magnetic field generating surface (S 1 ) can be adjusted to uniformly or similarly form the magnetic field strength on the assumption that the same current flows through the loop. The strength of the magnetic field of the first loop magnetic field forming surface S TX3 is such that the strength of the magnetic field of the first loop magnetic field forming surface S TX1 and the first loop magnetic field forming surface S TX2 overlap The area of the first loop magnetic field forming surface S TX3 is preferably smaller than the area of each of the first and second loop magnetic field forming surfaces S TX1 and S TX2 Do.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, 자기장의 세기를 조정하기 위해서는 제1 루프(311)에 흐르는 전류를 조절하는 용량성 소자(capacitive element)를 제1 루프 안테나(310)에 부가할 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, a capacitive element for adjusting the current flowing through the first loop 311 may be added to the first loop antenna 310 to adjust the intensity of the magnetic field.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전원부와 직렬 연결된 안테나 및 그 안테나 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
4 is a diagram showing an overall configuration of an antenna connected in series with a power unit according to an embodiment of the present invention and its antenna system.

도 4를 참조하면, 안테나 시스템(300)은 제1 루프 안테나(310), 제2 루프 안테나(320), 제1 안테나(330) 및 전원부(350)를 포함하되, 본 도 3의 안테나 시스템(300)과 달리, 전원부가 직렬로 연결된 루프 구조를 가진 안테나 및 안테나 시스템이다.
제1 루프 안테나(310)는 가상의 선을 중심으로 대칭되어 루프를 형성하는 제1-1 루프 안테나 및 제1-2 루프 안테나를 포함한다. 전원부는 가상의 선 근처에 제1 루프 안테나에 전원을 공급하는 일 단자 및 타 단자를 포함할 수 있다. 여기서, 일 단자는 제1-1 루프 안테나의 상측 단자와 접속하고, 타 단자는 제1-2 루프 안테나의 상측 단자와 접속한다. 제1-1 루프 안테나의 하측 단자 및 제1-2 루프 안테나의 하측 단자는 서로 연결된다. 4, the antenna system 300 includes a first loop antenna 310, a second loop antenna 320, a first antenna 330, and a power source unit 350, 300), an antenna and an antenna system having a loop structure in which a power supply unit is connected in series.
The first loop antenna 310 includes a first-first loop antenna and a first-second loop antenna symmetrically formed around a virtual line to form a loop. The power supply unit may include one terminal and another terminal for supplying power to the first loop antenna near the imaginary line. Here, one terminal is connected to the upper terminal of the 1-1 loops antenna, and the other terminal is connected to the upper terminal of the 1-2 loops antenna. The lower terminal of the 1-1 loop antenna and the lower terminal of the 1-2 loop antenna are connected to each other.

제1 루프 안테나(310)와 제1 안테나(330)는 자기 유도를 통해 전력 및 데이터를 송수신한다. 상기 자기 유도는 전원부(350)에 의해 공급되는 전류(I)에 의해 생성된다.
The first loop antenna 310 and the first antenna 330 transmit and receive power and data through magnetic induction. The magnetic induction is generated by the current (I) supplied by the power supply unit (350).

제1 루프 안테나(310)는 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1), 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2) 및 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)을 포함하는 복수의 자기장 형성면을 가지고 있으며, 형성되는 자기장의 특성은 상기 언급한 바와 동일하다.
The plurality of loop antenna 1 comprises a 310 first-first loop magnetic field forming surface (S TX1), the first-second loop magnetic field forming surface (S TX2) and the 1-3 loop magnetic field forming surface (S TX3) And the characteristics of the magnetic field to be formed are the same as those mentioned above.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 형성된 자기장을 통해 전력 송수신을 수행하는 안테나 및 그 안테나 시스템의 예시도를 나타내는 도면이다.
5 is a diagram illustrating an example of an antenna and an antenna system for performing power transmission / reception through a formed magnetic field according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 제1 루프 안테나(310)에서 형성된 자기장이 제1 안테나(330)로 전력을 전달하는 예시가 도시되어 있다.
Referring to FIG. 5, an example in which a magnetic field formed in the first loop antenna 310 transmits power to the first antenna 330 is shown.

제1 안테나(330)는 단방향 루프 구조를 가지며, 제1 루프 안테나(310)의 전원부(350)로부터 수직한 방향으로, 즉, 제1 루프 안테나(310)의 제1-1 루프(311-1) 및 제1-2 루프(311-2)를 마주보는 방향으로 일정한 거리 이격되어 형성된다. 이 때, 제1 안테나(330)는 일정한 면상에서 이동할 수 있고, 이동 중에 자기장으로부터 전력을 수신한다.
The first antenna 330 has a unidirectional loop structure and extends in the vertical direction from the power supply unit 350 of the first loop antenna 310, And the 1-2 loops 311-2 in the direction opposite to the first loop 311-2. At this time, the first antenna 330 can move on a constant plane and receive power from the magnetic field during its movement.

도시된 바와 같이 반시계 방향으로 전류가 흐르는 병렬의 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)에서는 Z축 방향으로 자기장이 형성되며, 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)에서는 암페어 법칙에 따라 -Z축 방향으로 자기장이 형성된다.
As shown in the drawing, a magnetic field is formed in the Z-axis direction on the first-loop magnetic field forming surface S TX1 and the first-second loop magnetic field forming surface S TX2 in parallel in which the current flows in the counterclockwise direction, -3 On the loop magnetic field forming surface (S TX3 ), a magnetic field is formed in the -Z axis direction according to the Ampere's law.

이때, 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 자기장은 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)에서 형성된 자기장의 세기가 중첩되어 형성된다.
At this time, the magnetic field of the first loop magnetic field forming surface S TX3 overlaps the strength of the magnetic field formed at the first loop magnetic field forming surface S TX1 and the first loop magnetic field forming surface S TX2 .

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 시스템 주변의 자기장 분포를 보이는 그래프를 나타내는 도면으로서, 도 6a는 제1 루프 안테나(310)가 제1 안테나(330)와 근거리에 위치한 경우의 자기장 분포를 나타내는 그래프이며, 도 6b는 제1 루프 안테나(310)가 제1 안테나(330)와 원거리에 위치한 경우의 자기장 분포를 나타내는 그래프를 나타내는 도면이다.
6A is a graph showing the distribution of the magnetic field around the antenna system according to the preferred embodiment of the present invention. FIG. 6A is a graph showing the magnetic field distribution when the first loop antenna 310 is located close to the first antenna 330 FIG. 6B is a graph showing a magnetic field distribution when the first loop antenna 310 is located at a distance from the first antenna 330. FIG.

상기 근거리 및 원거리의 정의는 다음과 같다. 제1 루프 안테나(310)와 제1 안테나(330) 사이의 거리를 h라 하고, 제1-3 루프(311-3)의 면적 즉, 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 면적과 동일한 면적을 가진 원에 대한 반경을 R0라고 하자. 상기 근거리는 h<R0 일 때를 의미하고, 상기 원거리는 R0<h 일 때를 의미한다.
The definitions of the near and far distances are as follows. The distance between the first loop antenna 310 and the first antenna 330 is h and the area of the first loop 311-3 or the area of the first loop magnetic field forming surface S TX3 and the radius of the circle with the same area Let R 0. The close range refers to when the h <R 0, and the remote means when R 0 <h.

도 6a를 참조하면, 안테나 시스템(300)이 근거리 즉, h<R0 인 경우, 도시된 바와 같이 일정한 거리만큼 떨어진 제1 안테나(330)가 y축 방향으로 이동할 때, 자기장 세기는 일정 구간에서 균일하거나 비슷하게 형성된다.
Referring to FIG. 6A, when the antenna system 300 is in a close range, that is, h <R 0 , when the first antenna 330, which is separated by a predetermined distance as shown in the figure, moves in the y- Uniform or similar.

전력 및 데이터를 송수신하기 위해서는 자기장의 세기가 특정 레벨 즉, 임계치(601) 이상이 되어야한다. 이렇게 자기장의 세기가 임계치(601) 이상의 세기를 가진 자기장을 유효 자기장이라 정의할 수 있다. 기존 안테나 자기장 분포(610) 및 제안된 근거리 안테나 자기장 세기 분포(620)를 비교하면, 근거리 유효 자기장 구간(621)이 기존 안테나의 유효 자기장 구간(611)보다 훨씬 넓은 것을 알 수 있다. 균일하거나 비슷하게 형성된 자기장을 가진 안테나 시스템(300)은 더 넓은 근거리 유효 자기장 구간(621)을 생성하여 임피던스 부정합의 가능성을 줄이고 오정렬을 개선할 수 있다.
In order to transmit and receive power and data, the strength of the magnetic field must be at a specific level, i.e., a threshold value 601 or more. A magnetic field having an intensity of the magnetic field of 601 or more can be defined as an effective magnetic field. It can be seen that the near field effective magnetic field section 621 is much wider than the effective magnetic field section 611 of the existing antenna by comparing the existing antenna magnetic field distribution 610 and the proposed near field antenna magnetic field intensity distribution 620. An antenna system 300 having a uniform or similarly formed magnetic field can produce a wider near field effective magnetic field section 621 to reduce the likelihood of impedance mismatch and improve misalignment.

제안된 안테나 시스템(300)은 대략 제1 루프 안테나(310) 등가반경만큼 떨어진 거리에서 전송효율 10%를 기준으로 하여, 전력전송 효율 구간이 최대 83% 확대된 것으로 나타났다.
In the proposed antenna system 300, the power transmission efficiency interval is maximized by 83% based on a transmission efficiency of 10% at a distance equal to the equivalent radius of the first loop antenna 310.

도 6b를 참조하면, 안테나 시스템(300)이 원거리 즉, R0<h 인 경우, 도시된 바와 같이 일정한 거리 만큼 떨어진 제1 안테나(330)가 y축 방향으로 이동할 때, 자기장 세기는 일정 구간에서 균일하거나 비슷하게 형성된다.
Referring to FIG. 6B, when the antenna system 300 is in a long distance, that is, R 0 &lt; h, when the first antenna 330, which is separated by a predetermined distance as shown in the figure, moves in the y- Uniform or similar.

제안된 원거리 안테나 자기장 세기 분포(630)를 비교하면, 기존 안테나의 유효 자기장 구간(611)보다 훨씬 넓은 것을 알 수 있다. 균일하거나 비슷하게 형성된 자기장을 가진 안테나 시스템(300)은 더 넓은 원거리 유효 자기장 구간(631)을 생성하여 임피던스 부정합의 가능성을 줄이고 오정렬을 개선할 수 있다.
It can be seen that the comparison of the proposed far field strength field strength distribution 630 is much wider than the effective field length 611 of the conventional antenna. An antenna system 300 having a uniform or similarly formed magnetic field can produce a wider far effective magnetic field section 631 to reduce the likelihood of impedance mismatch and improve misalignment.

다만, 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1)과 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)에서 형성된 자기장은 서로 중첩되어 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 자기장을 형성하는데, 안테나 시스템(300)이 근거리(h<R0)에 놓인 경우 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 자기장이 제1 안테나(330)까지 형성되지만 안테나 시스템(300)이 원거리(R0<h)에 놓인 경우 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 자기장이 제1 안테나(330)까지 형성되지 않는다. 따라서, 도 6a의 근거리 유효 자기장 구간(621)과 도 6b의 원거리 유효 자기장 구간(631)을 비교하면, y=0인 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3) 근방의 자기장 세기 분포가 볼록한 모양(도 6a)과 오목한 모양(도 6b)으로 다소 상이하다.
However, the magnetic fields formed on the first and second loop magnetic field forming surfaces S TX1 and S TX2 overlap each other to form the magnetic field of the first loop magnetic field forming surface S TX3 The magnetic field of the first loop magnetic field forming surface S TX3 is formed up to the first antenna 330 when the antenna system 300 is placed in the vicinity (h <R 0 ) R 0 &lt; h), the magnetic field of the first loop magnetic field generating surface S TX3 is not formed up to the first antenna 330. 6A is compared with the far-field effective magnetic-field section 631 of FIG. 6B, the magnetic field intensity distribution near the first-third loop magnetic field forming surface S TX3 with y = 0 is convex (Fig. 6A) and concave shape (Fig. 6B).

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이중안테나를 구비한 안테나 및 그 안테나 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
7 is a diagram illustrating an overall configuration of an antenna having a dual antenna and an antenna system thereof according to a preferred embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 안테나 시스템(300)은 제1 루프 안테나(310), 제2 루프 안테나(320), 제1 안테나(330) 및 제2 안테나(340) 및 전원부(350)를 포함한다. 본 도 7의 안테나 시스템(300)은 전원부(350)가 병렬로 연결된 루프 구조를 가진 안테나 및 안테나 시스템으로서, 전력 및 데이터 전송을 각각 수행하는 별도의 제2 루프 안테나(320) 및 제2 안테나(340)를 더 포함한다.
Referring to FIG. 7, the antenna system 300 includes a first loop antenna 310, a second loop antenna 320, a first antenna 330 and a second antenna 340, and a power source unit 350. The antenna system 300 of FIG. 7 includes an antenna and an antenna system having a loop structure in which a power supply unit 350 is connected in parallel, and includes a separate second loop antenna 320 and a second antenna 340).

제1 루프 안테나(310) 및 제1 안테나(330)는 상기 언급한 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1), 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2) 및 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 특징을 모두 포함하는 안테나로서, 동일 기능의 안테나이다.
제1 루프 안테나(310)는 가상의 선을 중심으로 대칭되어 루프를 형성하는 제1-1 루프 안테나 및 제1-2 루프 안테나를 포함한다. 전원부는 가상의 선 근처에 제1 루프 안테나에 전원을 공급하는 일 단자 및 타 단자를 포함할 수 있다. 여기서, 일 단자는 제1-1 루프 안테나의 상측 단자 및 제1-2 루프 안테나의 하측 단자와 접속할 수 있다. 타 단자는 제1-1 루프 안테나의 하측 단자 및 제1-2 루프 안테나의 상측 단자와 접속한다. 제1-1 루프 안테나는 제1 자기장 형성면을 형성하고, 제1-2 루프 안테나는 제1 자기장 형성면(STX1)에서 형성된 자기장과 같은 방향으로 자기장을 형성하는 제2 자기장 형성면(STX2)을 형성한다. 제1-1 루프 안테나 및 제1-2 루프 안테나 사이에 제1 자기장 형성면 및 제2 자기장 형성면과 반대 방향으로 자기장이 형성되는 제3 자기장 형성면(STX3)을 형성할 수 있다.
제2 루프 안테나(320)는 상기 가상의 선을 중심으로 대칭되도록 제1-1 루프 안테나 및 제1-2 루프안테나에 걸쳐 형성된다.The first loop antenna 310 and the first antenna 330 are connected to the first loop magnetic field forming surface S TX1 , the first loop magnetic field forming surface S TX2 , Forming surface S TX3 , and is an antenna of the same function.
The first loop antenna 310 includes a first-first loop antenna and a first-second loop antenna symmetrically formed around a virtual line to form a loop. The power supply unit may include one terminal and another terminal for supplying power to the first loop antenna near the imaginary line. Here, one terminal can be connected to the upper terminal of the 1-1 loop antenna and the lower terminal of the 1-2 loop antenna. And the other terminal is connected to the lower terminal of the 1-1 loop antenna and the upper terminal of the 1-2 loop antenna. The first loop antenna forms a first magnetic field forming surface, and the first and second loop antennas form a second magnetic field forming surface S (S TX1 ) forming a magnetic field in the same direction as the magnetic field formed at the first magnetic field generating surface S TX1 TX2 ). A third magnetic field forming surface S TX3 having a first magnetic field forming surface and a magnetic field formed opposite to the second magnetic surface forming surface may be formed between the first 1-1 loop antenna and the 1st 1-2 loop antenna.
The second loop antenna 320 is formed over the first-first loop antenna and the first-second loop antenna so as to be symmetrical about the imaginary line.

제2 루프 안테나(320)는 제1 루프 안테나(310)와 더불어 제1 안테나(330) 및 제2 안테나(340) 사이에서 전력 및/또는 데이터를 송수신한다. 제1 루프 안테나(310)와 제2 루프 안테나(320)는 각각 전력 및 데이터를 모두 전송할 수 있다. 가령, 제1 루프 안테나(310)만이 전력 및 데이터 전송을 할 수 있고, 제2 루프 안테나(320)만이 전력 및 데이터 전송을 할 수 있으며, 양 안테나가 같이 전력 및 데이터 전송을 수행할 수 있다. 바람직하게는, 제1 루프 안테나(310)가 전력 전송을 제2 루프 안테나(320)가 데이터 전송을 수행한다. The second loop antenna 320 transmits and / or receives power and / or data between the first antenna 330 and the second antenna 340 in addition to the first loop antenna 310. The first loop antenna 310 and the second loop antenna 320 may transmit both power and data, respectively. For example, only the first loop antenna 310 can transmit power and data, only the second loop antenna 320 can transmit power and data, and both antennas can perform power and data transmission together. Preferably, the first loop antenna 310 performs power transmission and the second loop antenna 320 performs data transmission.

제1 루프 안테나(310)와 제2 루프 안테나(320)는 전력 및 데이터 송신단 또는 수신단이 될 수 있으며, 어느 하나에 한정되어 동작하지 않는다. 바람직하게, 제1 루프 안테나(310) 및 제2 루프 안테나(320)는 제1 안테나(330)와 제2 안테나(340)와의 관계에서 송신단 안테나로서 동작할 수 있다.
The first loop antenna 310 and the second loop antenna 320 may be power and data transmitting or receiving ends and are not limited to any one of them. The first loop antenna 310 and the second loop antenna 320 may operate as a transmitter antenna in the relationship between the first antenna 330 and the second antenna 340.

제2 루프 안테나(320)는 제2 루프(321)를 포함하고, 제2 루프(321)는 단일 또는 다중으로 감겨져 형성될 수 있으며, 본 실시예에 한정되지 않는다.
The second loop antenna 320 may include a second loop 321 and the second loop 321 may be formed by being wound singly or multiply and the present invention is not limited to this embodiment.

제2 루프 안테나(320)는 제1 루프 안테나(310)와 전력 및 데이터 송수신을 수행할 수 있는 한, 위치에 제약되지 않는다. 제1 루프 안테나(310)와 제2 루프 안테나(320)는 서로 인접하거나 겹쳐져 형성될 수 있고, 어느 한 안테나가 다른 안테나를 내부에 포함하도록 형성될 수 있다.
The second loop antenna 320 is not limited in position as long as it can perform power and data transmission / reception with the first loop antenna 310. The first loop antenna 310 and the second loop antenna 320 may be formed adjacent to each other or overlapped with each other, and one of the antennas may be formed to include another antenna.

제2 루프 안테나(320)는 전력 전송을 수행할 경우, 제2 루프(321)에 유도된 자기장을 방사한다. 제2 루프 안테나(320)는 제2 자기장 형성면((S2)을 포함하고, 제2 자기장 형성면((S2)은 제2 루프(321)의 자기장 형성면을 의미한다.
The second loop antenna 320 emits a magnetic field induced in the second loop 321 when performing power transmission. The second loop antenna 320 includes a second magnetic field generating surface S 2 and the second magnetic field generating surface S 2 means a magnetic field forming surface of the second loop 321.

제2 안테나(340)는 제1 안테나(330)와 더불어 제1 루프 안테나(310) 및 제2 루프 안테나(320) 사이에서 전력 및/또는 데이터를 송수신한다. 제1 안테나(330)와 제2 안테나(340)는 각각 전력 및 데이터를 모두 전송받을 수 있다. 가령, 제1 안테나(330)만이 전력 및 데이터 전송받을 수 있고, 제2 안테나(340)만이 전력 및 데이터 전송받을 수 있으며, 양 안테나가 같이 전력 및 데이터를 전송 받을 수 있다. 바람직하게는, 제1 안테나(330)가 전력 수신을 제2 안테나(340)가 데이터 수신을 수행할 수 있다.
The second antenna 340 transmits and / or receives power and / or data between the first loop antenna 310 and the second loop antenna 320 together with the first antenna 330. The first antenna 330 and the second antenna 340 may receive both power and data. For example, only the first antenna 330 can receive power and data transmission, only the second antenna 340 can receive power and data transmission, and both antennas can receive power and data. Preferably, the first antenna 330 can receive power and the second antenna 340 can perform data reception.

제1 안테나(330)와 제2 안테나(340)는 전력 및 데이터 송신단 또는 수신단이 될 수 있으며, 어느 하나에 한정되어 동작하지 않는다. 바람직하게, 제1 안테나(330)와 제2 안테나(340)는 제1 루프 안테나(310) 및 제2 루프 안테나(320)와의 관계에서 수신단 안테나로서 동작할 수 있다.
The first antenna 330 and the second antenna 340 may be power and data transmitting or receiving ends and are not limited to any one of them. The first antenna 330 and the second antenna 340 may operate as a receiving antenna in relation to the first loop antenna 310 and the second loop antenna 320. [

제2 안테나(340)는 제1 안테나(330)와 마찬가지로, 제1 루프 안테나(310)로부터 일정 거리 이격되어 형성되어 있다. 제2 안테나(340)는 제1 루프 안테나(310)의 전원부(350)로부터 수직한 방향으로, 즉, 제1 루프 안테나(310)의 제1 루프(311) 및 제2 루프(312)를 마주보는 방향으로 일정한 거리 이격되어 형성된다. 이 때, 제2 안테나(340)는 일정한 면상에서 이동할 수 있고, 이동 중에 자기장으로부터 전력 및/또는 데이터를 수신한다.
Like the first antenna 330, the second antenna 340 is spaced apart from the first loop antenna 310 by a predetermined distance. The second antenna 340 is connected to the first loop 311 and the second loop 312 of the first loop antenna 310 in the vertical direction from the power supply unit 350 of the first loop antenna 310, And is formed at a predetermined distance in the viewing direction. At this time, the second antenna 340 can move on a constant plane and receive power and / or data from the magnetic field during movement.

제2 안테나(340)는 루프 형태를 가질 수 있고, 상기 루프는 단일 또는 다중으로 감겨져 형성될 수 있으며, 본 실시예에 한정되지 않는다.
The second antenna 340 may have a loop shape, and the loop may be formed by being wound singly or multiply, and is not limited to this embodiment.

제2 안테나(340)는 제1 안테나(330)와 전력 및 데이터 송수신을 수행할 수 있는 한, 위치에 제약되지 않는다. 제1 안테나(330)와 제2 안테나(340)는 서로 인접하거나 겹쳐져 형성될 수 있고, 어느 한 안테나가 다른 안테나를 내부에 포함하도록 형성될 수 있다.
The second antenna 340 is not limited in location as long as it can perform power and data transmission / reception with the first antenna 330. The first antenna 330 and the second antenna 340 may be formed adjacent to each other or overlapped with each other, and one of the antennas may be formed to include another antenna.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 송수신된 전력 및 데이터 신호 파형의 예시도를 나타내는 도면이다.
8 is a diagram illustrating exemplary waveforms of transmitted and received power and data signals according to a preferred embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 안테나 시스템(300)이 전력 및 데이터 전송에 사용하는 주파수 신호가 도시되어 있다. 본 도면의 주파수 신호는 제1 루프 안테나(310)가 전력을 전송하고 제2 루프 안테나(320)이 데이터를 전송하는 경우, 송신기(1010)에서의 변조 신호 및 수신기(1020)에서의 복조 신호를 각각 나타낸다.
Referring to FIG. 8, a frequency signal used by the antenna system 300 for power and data transmission is shown. The frequency signal in this figure is a signal obtained by modulating the modulated signal at the transmitter 1010 and the demodulated signal at the receiver 1020 when the first loop antenna 310 transmits power and the second loop antenna 320 transmits data Respectively.

전력 신호는 제1 루프 안테나(310) 및 제2 루프 안테나(320) 중 어느 하나로부터 전송될 수 있다. 이 경우, 상기 전력 신호는 제1 안테나(330) 및 제2 안테나(340) 중 데이터 신호를 수신하지 않는 안테나에 수신될 수 있다.
The power signal may be transmitted from either the first loop antenna 310 or the second loop antenna 320. In this case, the power signal may be received by an antenna not receiving the data signal among the first antenna 330 and the second antenna 340.

데이터 신호는 제1 루프 안테나(310) 및 제2 루프 안테나(320) 중 어느 하나로부터 전송될 수 있다. 이 경우, 상기 데이터 신호는 제1 안테나(330) 및 제2 안테나(340) 중 전력 신호를 수신하지 않는 안테나에 수신될 수 있다. 데이터 신호는 전송을 위한 약간의 전력을 포함할 수 있다.
The data signal may be transmitted from either the first loop antenna 310 or the second loop antenna 320. In this case, the data signal may be received by an antenna not receiving the power signal among the first antenna 330 and the second antenna 340. The data signal may contain some power for transmission.

전력 신호 및 데이터 신호의 송신 및 수신은 각 안테나에서 동시적으로, 순차적으로 또는 임의의 방식으로 이루어지고 어느 한 방식으로 제한되지 않는다.
The transmission and reception of the power and data signals occur simultaneously, sequentially or in any manner in each antenna and are not limited in any way.

도 8의 송신전송신호는 전력 신호 및 데이터 신호를 나타낸다. 상기 송신전송신호는 송신기(1010)에서 변조되어 전송되고, 전력 수신전송신호 및 데이터 수신전송신호로 복조되어 수신된다. 도 8a는 전력에 대한 송신전송신호와 수신전송신호를 나타낸다. 도 8b는 진폭 변조 방식, 도 8c는 주파수 변조 방식, 도 8d는 위상 변조 방식을 이용한 송신전송신호 및 수신전송신호를 각각 나타낸다.
The transmission transmission signal of Fig. 8 represents a power signal and a data signal. The transmission transmission signal is modulated and transmitted by a transmitter 1010, and demodulated and received as a power reception transmission signal and a data reception transmission signal. 8A shows a transmission transmission signal and a reception transmission signal with respect to power. 8B shows an amplitude modulation method, FIG. 8C shows a frequency modulation method, and FIG. 8D shows a transmission transmission signal and a reception transmission signal using a phase modulation method, respectively.

전력 및 데이터를 전송하는 주파수에 있어서, 전력 주파수 및 데이터 주파수는 서로 동일하거나 서로 상이할 수 있다. 모든 경우, 전력 신호 및 데이터 신호는 하나의 안테나에서 또는 별개의 안테나에서 각각 송수신이 가능하다. 바람직하게는, 전력은 제1 루프 안테나(310)에서 송수신되고, 데이터는 제2 루프 안테나(320)에서 송수신될 수 있다.
For frequencies to transmit power and data, the power frequency and the data frequency may be the same or different from each other. In all cases, the power and data signals can be transmitted and received at one antenna or at a separate antenna, respectively. Preferably, the power is transmitted and received by the first loop antenna 310, and the data may be transmitted and received by the second loop antenna 320.

전력 주파수와 데이터 주파수가 서로 상이한 경우, 전력 주파수는 데이터 주파수 보다 높을 수 있다. 여기서, 전력 및 데이터 주파수는 LHF대역 또는 HF대역이고, 근거리용 전력 전송과 근거리용 데이터 통신일 때가 이 경우에 해당된다. 전력 주파수가 데이터 주파수보다 높으면, 하모닉이 발생하지 않아 하모닉(Harmonic)으로 인한 손실(Loss)이 예방되는 효과가 있다. When the power frequency and the data frequency are different from each other, the power frequency may be higher than the data frequency. Here, the power and the data frequency are in the LHF band or the HF band, and the case of short-distance power transmission and short-distance data communication are the cases. If the power frequency is higher than the data frequency, harmonics do not occur and loss due to harmonic is prevented.

전력 주파수와 데이터 주파수가 서로 상이한 경우, 데이터 주파수는 전력 주파수 보다 높을 수 있다. 상세하게는, 데이터 주파수는 전력 주파수보다 6배이상 높은 것이 바람직하다.When the power frequency and the data frequency are different from each other, the data frequency may be higher than the power frequency. Specifically, it is preferable that the data frequency is six times higher than the power frequency.

Figure 112014060284256-pat00001
(1)
Figure 112014060284256-pat00001
(One)

(여기서, f1은 전력 주파수, f2는 데이터 주파수)
(Where f1 is the power frequency and f2 is the data frequency)

데이터 주파수가 전력 주파수 보다 높을 때, 인접한 주파수의 경우 루프 구조상 격리(Isolation) 영향으로 전력 전송 효율이 저하된다. 여기서, 주파수 차이가 주파수 차이가 4배정도 차이나면 전송효율 저하는 대략 32% (5dB) 저감되고, 6배정도 차이나면, 전송 효율 저하는 대략 1% (20dB) 저감된다. 따라서, 주파수 차이는 6배 이상 데이터 주파수가 높은 것이 바람직하다.
When the data frequency is higher than the power frequency, the power transmission efficiency is degraded due to the isolation effect in the loop structure in the case of adjacent frequencies. Here, if the frequency difference is different by four times the frequency difference, the transmission efficiency degradation is reduced by about 32% (5 dB), and if the frequency difference is about 6 times, the transmission efficiency degradation is reduced by about 1% (20 dB). Therefore, it is preferable that the frequency difference is 6 times or more higher than the data frequency.

데이터 주파수가 전력 주파수보다 높을 때, 전력 주파수가 HF대역이라면 데이터 주파수는 UHF대역일 수 있다. 근거리용 전력 전송과 원거리용 데이터 통신일 때가 이 경우에 해당된다.
When the data frequency is higher than the power frequency, the data frequency may be the UHF band if the power frequency is the HF band. This is the case for short distance power transmission and long distance data communication.

전력 주파수와 데이터 주파수가 서로 상이한 경우, 데이터 주파수와 전력 주파수는 서로 정수배의 차이를 가질 수 있다.
When the power frequency and the data frequency are different from each other, the data frequency and the power frequency may have an integer multiple of each other.

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복수의 제1 루프 안테나를 포함하는 안테나의 개념도를 나타내는 도면이다.
9 is a conceptual diagram of an antenna including a plurality of first loop antennas according to a preferred embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 복수의 제1 루프 안테나(310)로 형성된 제1 결합 루프 안테나(900)가 도시된다. 제1 결합 루프 안테나(900)는 제1 루프 안테나(310) 및 제2 루프 안테나(320)가 평면에 다양한 구조로 확장된 것이다.
Referring to FIG. 9, a first coupling loop antenna 900 formed of a plurality of first loop antennas 310 is illustrated. The first coupling loop antenna 900 is formed by extending the first loop antenna 310 and the second loop antenna 320 in various planes.

제1 결합 루프 안테나(900)는 복수의 제1 루프 안테나(310)들을 포함하여 형성된다. 바람직하게, 제1 결합 루프 안테나(900)는 병렬로 연결된 제1 루프 안테나(310)들을 포함할 수 있다. 본 도면에서는 4개의 제1 루프 안테나(310)가 결합되어 있으나, 반드시 4개나 병렬 연결 방식에 한정되지는 아니한다.
The first coupling loop antenna 900 is formed to include a plurality of first loop antennas 310. Preferably, the first coupling loop antenna 900 may include first loop antennas 310 connected in parallel. Although four first loop antennas 310 are coupled in this figure, four loop antennas 310 are not necessarily limited to four.

제1 결합 루프 안테나(900)는 복수의 제1 루프 안테나(310)뿐만 아니라 제2 루프 안테나(320)도 함께 포함한다. 도 9a와 같이, 제2 루프 안테나(320)는 제1 결합 루프 안테나(900) 내부에 포함되어 위치하되, 제1 루프 안테나(310)들과 겹쳐지도록 위치할 수 있다. 도 9b와 같이, 제2 루프 안테나(320)는 제1 결합 루프 안테나(900) 내부에 포함되어 위치하되, 복수개로 형성되고 제1 루프 안테나(310)들과 겹쳐지도록 위치할 수 있다. 도 9c와 같이, 제2 루프 안테나(320)는 제1 결합 루프 안테나(900) 내부에 포함되어 위치하되, 제1 루프 안테나(310)들 내부에 각각 포함되도록 위치할 수 있다.
The first coupling loop antenna 900 includes a plurality of first loop antennas 310 as well as a second loop antenna 320. As shown in FIG. 9A, the second loop antenna 320 is included in the first coupling loop antenna 900 and may be positioned to overlap with the first loop antennas 310. As shown in FIG. 9B, the second loop antenna 320 may be located within the first coupling loop antenna 900, and may be formed to overlap with the first loop antennas 310. As shown in FIG. 9C, the second loop antenna 320 may be included in the first loop antenna 310 and may be included in the first loop antenna 310, respectively.

제1 결합 루프 안테나(900)가 복수개의 제1 루프 안테나(310)들로 형성되듯이, 제1 결합 루프 안테나(900)는 복수개로 형성되어 더 넓은 반경을 가진 제1 복합 루프 안테나(도면 미도시)를 형성할 수 있다.
The first coupling loop antenna 900 may be formed as a plurality of first complex loop antennas 900 having a larger radius so that the first coupling loop antenna 900 is formed of a plurality of first loop antennas 310 ) Can be formed.

도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나와 연결된 통신 시스템의 구성도를 나타내는 도면이다.
10 is a block diagram of a communication system connected to an antenna according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 안테나 시스템(300)에 연결된 통신 시스템의 구성이 도시되어 있다. 본 도면의 일 실시예에 따르면, 제1 루프 안테나(310) 및 제1 안테나(330)는 주파수 f1으로 전력을 전송하고, 제2 루프 안테나(320) 및 제2 안테나(340)는 주파수 f2로 데이터를 단방향 혹은 양방향으로 전송할 수 있다.
Referring to FIG. 10, a configuration of a communication system connected to an antenna system 300 is shown. The first loop antenna 310 and the first antenna 330 transmit power at a frequency f1 and the second loop antenna 320 and the second antenna 340 transmit power at a frequency f2 according to an embodiment of the present invention. Data can be transmitted unidirectionally or bidirectionally.

바람직하게는, 고속 환경에서 전력 전송은 제1 루프안테나(310)에서 제1 안테나(330)으로 이루어지고, 데이터 전송은 제2 안테나(340)에서 제2 루프 안테나(320)로 단방향 형태로 이루어진다.
Preferably, the power transmission in the high-speed environment consists of the first antenna 330 in the first loop antenna 310 and the data transmission in the unidirectional form in the second antenna 340 to the second loop antenna 320 .

송신기(1010)는 신호 생성부(1011), 전력 증폭기(1012), 송신기 제1 임피던스 정합부(1013-1), 송신기 제2 임피던스 정합부(1013-2), 송신기 제어부(1013), 신호 변조부(1015), 송신기 복조부(1016), 송신기 대역필터(1017) 및 신호 증폭기(1018)를 포함한다.
The transmitter 1010 includes a signal generator 1011, a power amplifier 1012, a transmitter first impedance matcher 1013-1, a transmitter second impedance matcher 1013-2, a transmitter controller 1013, Unit 1015, a transmitter demodulator 1016, a transmitter band-pass filter 1017, and a signal amplifier 1018. [

신호 생성부(1011)는 전력 전송 캐리어 주파수 신호를 생성한다.
Signal generator 1011 generates a power transfer carrier frequency signal.

전력 증폭기(1012)는 신호 생성부(1011)로부터 생성된 전력 신호를 증폭하여 송신기 제1 임피던스 정합부(1013-1)로 전송한다.
The power amplifier 1012 amplifies the power signal generated from the signal generator 1011 and transmits the amplified power signal to the transmitter first impedance matcher 1013-1.

송신기 제1 임피던스 정합부(1013-1)는 제1 루프 안테나(310)의 임피던스 튜닝(Tunning)을 위한 회로를 포함하여 임피던스 매칭을 수행한다. 송신기 제1 임피던스 정합부(1013-1)로 전달된 전력 신호는 전력 전송 안테나인 제1 루프 안테나(310)로 전달된다.
The transmitter first impedance matching unit 1013-1 includes a circuit for impedance tuning of the first loop antenna 310 to perform impedance matching. The power signal transmitted to the transmitter first impedance matching unit 1013-1 is transmitted to the first loop antenna 310, which is a power transmission antenna.

송신기 제어부(1014)는 제2 루프 안테나(320)로부터 전송받은 데이터를 수신하고, 데이터 신호를 신호 변조부(1015)로 입력한다.
The transmitter control unit 1014 receives the data transmitted from the second loop antenna 320 and inputs the data signal to the signal modulator 1015.

신호 변조부(1015)는 진폭변조(ASK), 주파수변조(FSK), 위상변조(PSK) 등의 신호 변조 방식을 통하여 변조된 데이터 신호를 생성한다. 신호 변조부(1015)에 의하여 변조된 데이터 신호는 제2 루프 안테나(320)를 통해 전송된다.
The signal modulator 1015 generates a modulated data signal through a signal modulation method such as amplitude modulation (ASK), frequency modulation (FSK), and phase modulation (PSK). The data signal modulated by the signal modulator 1015 is transmitted through the second loop antenna 320.

송신기 제2 임피던스 정합부(1013-2)는 제2 루프 안테나(320)의 임피던스 튜닝(Tunning)을 위한 회로를 포함하여 임피던스 매칭을 수행한다. 제2 루프 안테나(320)로 전달된 변조 데이터 신호는 송신기 제2 임피던스 정합부(1013-2)에 의한 임피던스 매칭을 통하여 제2 안테나(340)로 전송된다.
The transmitter second impedance matching unit 1013-2 includes a circuit for impedance tuning of the second loop antenna 320 to perform impedance matching. The modulated data signal transmitted to the second loop antenna 320 is transmitted to the second antenna 340 through impedance matching by the transmitter second impedance matching unit 1013-2.

송신기 복조부(1016)는 제2 루프 안테나(320)로부터 수신된 데이터를 복조하고, 복조된 신호를 송신기 대역필터(1017)로 전달한다.
The transmitter demodulator 1016 demodulates the data received from the second loop antenna 320 and transmits the demodulated signal to the transmitter band filter 1017.

송신기 대역필터(1017)는 복조된 신호를 요구되는 만큼 필터링하여 신호 증폭기(1018)로 전달한다.
The transmitter band-pass filter 1017 filters the demodulated signal as required and transmits it to the signal amplifier 1018.

신호 증폭기(1018)는 필터링된 복조 신호를 증폭하여 송신기 제어부(1014)로 전달한다.
The signal amplifier 1018 amplifies the filtered demodulated signal and transmits it to the transmitter control unit 1014. [

송신기 전류 전압 센싱부(1019)는 수신된 데이터 신호를 모니터링하고, 송신기 제어부(1014)에 의하여 제어된다.
The transmitter current voltage sensing unit 1019 monitors the received data signal and is controlled by the transmitter control unit 1014.

수신기(1020)는 정류부(1021), 충전 단자부(1022), 수신기 제1 임피던스 정합부(1023-1), 수신기 제2 임피던스 정합부(1023-2), 수신기 제어부(1024), 부하 변조부(1025), 수신기 복조부(1026), 수신기 대역필터(1027) 및 수신기 전류 전압 센싱부(1029)를 포함한다.
The receiver 1020 includes a rectifying section 1021, a charging terminal section 1022, a receiver first impedance matching section 1023-1, a receiver second impedance matching section 1023-2, a receiver control section 1024, a load modulation section 1025, a receiver demodulator 1026, a receiver band filter 1027, and a receiver current voltage sensing unit 1029.

수신기(1020)는 송신된 전력을 전력 수신용 제1 안테나(330)를 통해 입력받는다.
The receiver 1020 receives the transmitted power through the first antenna 330 for power reception.

수신기 제1 임피던스 정합부(1023-1)는 제1 안테나(330)의 임피던스 튜닝(Tunning)을 위한 회로를 포함하여 임피던스 매칭을 수행한다. 수신기 제1 임피던스 정합부(1023-1)로 전달된 전력 신호는 정류부(1021)로 전달된다.
The receiver first impedance matching unit 1023-1 includes a circuit for impedance tuning of the first antenna 330 to perform impedance matching. The power signal transmitted to the receiver first impedance matching section 1023-1 is transmitted to the rectifying section 1021. [

정류부(1021)는 수신된 전력 신호를 정류하여 수신기 전류 전압 센싱부(1029)로 전달한다.
The rectifying unit 1021 rectifies the received power signal and transmits it to the receiver current / voltage sensing unit 1029.

수신기 전류 전압 센싱부(1029)는 정류된 신호를 모니터링하고, 충전 단자부(1022) 및 수신기 제어부(1024)로 상기 정류된 신호를 전달한다.
The receiver current-voltage sensing unit 1029 monitors the rectified signal and transmits the rectified signal to the charging terminal unit 1022 and the receiver control unit 1024. [

충전 단자부(1022)는 정류된 전력 신호를 통하여 전력을 공급받아 충전된다.
The charging terminal unit 1022 is supplied with power through the rectified power signal and charged.

제2 안테나(340)는 제2 루프 안테나(320)로 데이터 신호를 송신하거나 제2 루프 안테나(320)로부터 데이터 신호를 수신한다.
The second antenna 340 transmits a data signal to the second loop antenna 320 or receives a data signal from the second loop antenna 320.

수신기 제2 임피던스 정합부(1023-2)는 제2 안테나(340)의 임피던스 튜닝(Tunning)을 위한 회로를 포함하여 임피던스 매칭을 수행한다. 수신기 제2 임피던스 정합부(1023-2)로 전달된 데이터 신호는 수신기 복조부(1026)로 전달된다.
The receiver second impedance matching unit 1023-2 includes a circuit for impedance tuning of the second antenna 340 to perform impedance matching. The data signal transmitted to the receiver second impedance matching section 1023-2 is transmitted to the receiver demodulation section 1026. [

수신기 복조부(1026)는 수신 데이터 신호를 복조하고, 수신기 대역필터(1027)로 전송한다.
The receiver demodulator 1026 demodulates the received data signal and transmits it to the receiver band filter 1027.

수신기 대역필터(1027)는 복조된 신호를 요구되는 만큼 필터링하여 수신기 제어부(1024)로 전달한다.
The receiver band-pass filter 1027 filters the demodulated signal as much as necessary and passes it to the receiver controller 1024.

수신기 제어부(1024)는 필터링된 데이터 및 전력 신호를 수신한다. 또한, 수신기 제어부(1024)는 송신기(1010)로 송신할 데이터 신호를 부하 변조부(1025)로 전달한다.
Receiver control 1024 receives filtered data and power signals. The receiver control unit 1024 also transmits a data signal to be transmitted to the transmitter 1010 to the load modulation unit 1025.

부하 변조부(1025)는 송신할 데이터 신호를 진폭변조(ASK), 주파수변조(FSK), 위상변조(PSK) 등의 신호 변조 방식을 통하여 변조된 데이터 신호를 생성한다. 부하 변조부(1025)는 수신기 제2 임피던스 정합부(1023-2)를 통하여 제2 안테나(340)로 전달한다. 제2 안테나(340)는 송신기(1010)로 데이터를 송신한다.
The load modulator 1025 generates a modulated data signal through a signal modulation method such as amplitude modulation (ASK), frequency modulation (FSK), and phase modulation (PSK), for the data signal to be transmitted. The load modulation unit 1025 transmits the signal to the second antenna 340 through the second impedance matching unit 1023-2. The second antenna 340 transmits data to the transmitter 1010.

도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 오정렬에 따른 전력 전송 특성에 관한 그래프를 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 오정렬에 따른 데이터 전송 특성에 관한 그래프를 나타내는 도면이다.
FIG. 11 is a graph illustrating power transmission characteristics according to misalignment of an antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 12 is a graph illustrating a data transmission characteristic according to misalignment of an antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in Fig.

도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 시스템(300)의 전력 전송 및 데이터 전송 특성이 도시된다.
Referring to Figs. 11 and 12, power transmission and data transmission characteristics of an antenna system 300 according to an embodiment of the present invention are shown.

오정렬에 따른 전력 전송에 있어서, 제안된 안테나 시스템(300)은 기존의 안테나 시스템에 비하여 10 dB를 기준으로 하여 약 67%의 개선효과를 가진다. 데이터 전송에 있어서, 제안된 안테나 시스템(300)은 기존의 안테나 시스템에 비하여 30 dB를 기준으로 하여 약 50%의 개선효과를 가진다.
In the power transmission according to the misalignment, the proposed antenna system 300 has an improvement effect of about 67% based on 10 dB as compared with the conventional antenna system. In data transmission, the proposed antenna system 300 has an improvement of about 50% based on 30 dB as compared with the conventional antenna system.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the present invention can be changed.

300 : 안테나 시스템
310 : 제1 루프 안테나
311 : 제1 루프
311-1 : 제1-1 루프
311-2 : 제1-2 루프
311-3 : 제1-3 루프
321 : 제2 루프
320 : 제2 루프 안테나
330 : 제1 안테나
340 : 제2 안테나
350 : 전원부300: Antenna system
310: first loop antenna
311: First loop
311-1: Loop 1-1
311-2: Loop 1-2
311-3: Loop 1-3
321: Second loop
320: second loop antenna
330: first antenna
340: second antenna
350:

Claims (19)

일정 거리 이격된 제1 안테나와 데이터 및 전력을 송수신하고, 전원부로부터 전류를 공급받는 루프 안테나에 있어서,
상기 전류로부터 제1 루프 자기장 형성면을 포함하고, 상기 제1 루프 자기장 형성면은 상기 제1 안테나와 상기 전력을 송수신할 수 있는 자기장의 세기를 형성하는 제1 루프 안테나; 및
상기 제1 안테나와 상기 데이터를 송수신하는 제2 루프 안테나를 포함하되,
상기 제1 루프 안테나는 가상의 선을 중심으로 대칭되어 루프를 형성하는 제1-1 루프 안테나 및 제1-2 루프 안테나를 포함하되,
상기 전원부는 상기 가상의 선 근처에 상기 제1 루프 안테나에 전원을 공급하는 일 단자 및 타 단자를 포함하고,
상기 일 단자는 상기 제1-1 루프 안테나의 상측 단자 및 상기 제1-2 루프 안테나의 하측 단자와 접속하고,
상기 타 단자는 상기 제1-1 루프 안테나의 하측 단자 및 상기 제1-2 루프 안테나의 상측 단자와 접속하되,
상기 제1-1 루프 안테나는 제1-1 루프 자기장 형성 면을 형성하고,
상기 제1-2 루프 안테나는 상기 제1-1 루프 자기장 형성 면에서 형성된 자기장과 같은 방향으로 자기장을 형성하는 제1-2 루프 자기장 형성 면을 형성하고,
상기 제1-1 루프 안테나 및 제1-2 루프 안테나 사이에 상기 제1-1 루프 자기장 형성 면 및 제1-2 루프 자기장 형성 면과 반대 방향으로 자기장이 형성되는 제1-3 루프 자기장 형성 면을 형성하고,
상기 제2 루프 안테나는 상기 가상의 선을 중심으로 대칭되어 상기 제1-1 루프 안테나 및 상기 제1-2 루프 안테나에 내측에 걸쳐 제2 루프 자기장 형성 면을 형성하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
1. A loop antenna for transmitting and receiving data and power to and from a first antenna spaced apart by a predetermined distance,
A first loop antenna forming a first loop magnetic field forming surface from the current, the first loop antenna forming surface forming an intensity of a magnetic field capable of transmitting and receiving the power to and from the first antenna; And
And a second loop antenna for transmitting and receiving the data to and from the first antenna,
The first loop antenna includes a first loop antenna and a first loop antenna that are symmetrical about an imaginary line to form a loop,
Wherein the power supply unit includes one terminal and another terminal for supplying power to the first loop antenna near the imaginary line,
The one terminal is connected to the upper terminal of the 1-1 loop antenna and the lower terminal of the 1-2 loop antenna,
The other terminal is connected to the lower terminal of the first 1-1 loop antenna and the upper terminal of the 1-2 loop antenna,
The first loop antenna forms a first loop magnetic field forming surface,
The first and second loop antennas form a first and second loop magnetic field forming planes that form a magnetic field in the same direction as the magnetic field formed on the first loop magnetic field forming surface,
A first loop-magnetic-field-forming surface in which a magnetic field is formed between the first-first loop antenna and the first-second loop antenna in a direction opposite to the first- Lt; / RTI &gt;
Wherein the second loop antenna is symmetrical about the imaginary line to form a second loop magnetic field forming surface on the inner side of the first-first loop antenna and the first-second loop antenna.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 루프 자기장 형성면은 상기 자기장의 세기를 균일하거나 비슷하게 형성하는 것
을 특징으로 하는 루프 안테나.
The method according to claim 1,
The first loop magnetic field forming surface may be formed by uniformly or similarly forming the intensity of the magnetic field
And a loop antenna.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 루프 안테나가 형성하는 제1 루프에 흐르는 전류를 조절하는 용량성 소자;를 더 포함하는 것
을 특징으로 하는 루프 안테나.
The method according to claim 1,
And a capacitive element for adjusting a current flowing in a first loop formed by the first loop antenna
And a loop antenna.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1-3 루프 자기장 형성면의 면적은 상기 제1-1 루프 자기장 형성면과 제1-2 루프 자기장 형성면 각각의 면적보다 작은 것
을 특징으로 하는 루프 안테나.
The method according to claim 1,
The area of the first loop magnetic field forming surface is smaller than the area of each of the first-1 loop magnetic field forming face and the 1-2 loops magnetic field forming face
And a loop antenna.
제1항에 있어서,
상기 제1 루프 안테나가 형성하는 제1 루프는 다중으로 감겨져 형성된 것
을 특징으로 하는 루프 안테나.
The method according to claim 1,
The first loop formed by the first loop antenna is formed by winding in multiple
And a loop antenna.
제1항에 있어서,
상기 제1 안테나는 상기 제1 루프 안테나가 형성하는 제1 루프를 마주보는 방향으로 이격되어 형성된 것
을 특징으로 하는 루프 안테나.
The method according to claim 1,
The first antenna is formed to be spaced apart from the first loop formed by the first loop antenna
And a loop antenna.
제1항에 있어서,
상기 제1 루프 안테나의 주파수와 상기 제2 루프 안테나의 주파수는 서로 상이한 것
을 특징으로 하는 루프 안테나.
The method according to claim 1,
The frequency of the first loop antenna and the frequency of the second loop antenna are different from each other
And a loop antenna.
제12항에 있어서,
상기 제1 루프 안테나의 주파수는 상기 제2 루프 안테나의 주파수보다 높은 것
을 특징으로 하는 루프 안테나.
13. The method of claim 12,
Wherein the frequency of the first loop antenna is higher than the frequency of the second loop antenna
And a loop antenna.
제12항에 있어서,
상기 제1 루프 안테나의 주파수가 상기 제2 루프 안테나의 주파수보다 낮은 경우 상기 제2 루프 안테나의 주파수는 상기 제1 루프 안테나의 주파수보다 6배 이상 높은 것
을 특징으로 하는 루프 안테나.
13. The method of claim 12,
When the frequency of the first loop antenna is lower than the frequency of the second loop antenna, the frequency of the second loop antenna is six times higher than the frequency of the first loop antenna
And a loop antenna.
제12항에 있어서,
상기 제1 루프 안테나의 주파수와 상기 제2 루프 안테나의 주파수는 서로 정수배의 차이인 것
을 특징으로 하는 루프 안테나.
13. The method of claim 12,
The frequency of the first loop antenna and the frequency of the second loop antenna are different from each other by an integral multiple
And a loop antenna.
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