KR101653604B1 - 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커에 관한 것으로, 휴대 단말기의 배터리를 USB 케이블로 연결하여 유선으로 충전하거나 또는 버튼부의 선택에 따라, 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선전력 송신회로와 송신 코일을 통해 자기 유도 커플링에 의해 생성된 유도기전력에 따른 고주파수로 변환된 무선 전력 신호를 전송하여 무선 충전되도록 하며, 무선 스피커(S) 모드가 선택되면, 상기 휴대 단말기로부터 근거리 필드 오디오(NFA)를 통해 수신된 오디오 데이터를 적어도 하나 이상의 스피커로 출력하는 무선 스피커; 및 상기 무선 스피커의 상기 무선전력 송신회로와 상기 송신 코일로부터 자기 유도 커플링에 의해 생성된 유도기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 수신 코일과 무선전력 수신회로로 수신받아 배터리를 충전하며, 근거리 필드 오디오(NFA)를 통해 휴대 단말기의 오디오 신호를 무선 스피커로 전송하고, 유무선 충전과 음향 출력을 제어하는 앱(App) 프로그램이 설치된 휴대 단말기;를 포함하며, 무선 충전시, 휴대 단말기의 배터리를 최적으로 충전되도록 무선 스피커의 상면에 송신 코일과 휴대 단말기의 수신 코일이 대향되도록 코일 충전대향면이 표시되는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커 및 그 방법{Wireless loudspeaker for providing wired and wireless charging and sound output function with portable terminal and method thereof}
본 발명은 무선 스피커 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 휴대 단말기와 무선 스피커로부터의 휴대 단말기 배터리의 유무선 충전, 휴대 단말기로부터 전송된 오디오 신호를 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Bluetooth, NFC)를 통해 무선 스피커로 출력하는, 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커 및 그 방법에 관한 것이다.
스피커(loudspeaker)는 저음(woofer), 중음(squawker), 고음(tweeter) 유니트를 조합하여 만들며, 가정용 Hi-Fi 스피커와 대형 건물과 야외에서 사용되는 PA(Public Address) 스피커로 분류된다.
스피커 시스템은 유니트, 네트워크, 인클로저로 구성되며, 스피커 유니트는 구조에 따라 콘형(cone type), 돔형(dome type), 진동판 앞에 horn을 설치하는 혼형(horn type)으로 분류된다.
오디오 주파수 대역은 크게 저음 대역(20~100Hz), 중음 대역(100~1,000Hz), 고음 대역(1,000Hz ~ 10kHz)과 초고음 대역(10kHz ~ 20kHz)으로 분류된다. 저음 대역은 음의 자연감과 음량감에 중요한 역할을 하며 저음은 귀에 둔감하므로 중·고음보다 10 dB 정도 높아야 중·고음과 같은 크기로 지각된다.
20~20,000 Hz 가청주파수 대역을 재생하기 위해, 저음에서 고음까지 재생하는 전대역 스피커(full range speaker)는 20~100 Hz 대역의 저음을 재생하는 유니트 인 우퍼(woofer), 수백 Hz ~ 수천 Hz 대역의 중음역을 재생하는 유니트 인 스쿼커(squawker), 수천 Hz ~ 20 kHz 대역의 고음을 재생하는 유니트 인 트위터(tweeter)를 구비한다.
스피커 시스템 유니트의 갯수
2웨이 스피커 시스템 2 저음용 + 중·고음용
3웨이 스피커 시스템 3 저음용 + 중음용 + 고음용
4웨이 스피커 시스템 4 저음용 + 중음용 + 고음용 + 초고음용
스피커는 출력 음압 레벨(SPL, sound pressure level), 주파수 특성, 지향각에 따라 공간의 음향 특성에 따라 출력과 지향 특성을 고려하여 음성은 100 ~8000 Hz 대역에서 재생하고, 음악은 30~15,000 Hz 대역에서 재생한다.
음압(sound pressure, p)은 대기압(1기압= 1013 mbar) 상태로부터 공기 압력의 변동분을 의미한다. 정상적인 사람의 청력을 기준으로 1 kHz의 평면파의 소리에 대한 최소가청값을 p0=2×10-4μbar를 사람이 들을 수 있는 가장 작은 소리 인 '기준 음압'이라 한다.
음압 레벨(SPL)은 다음과 같이 정의된다.
SPL = 20 log10 (P/Po) [dB]
여기서, P는 측정하고자 하는 대상 음압, Po는 기준 음압(2×10-4μbar)을 의미하며, 데시벨(dB)의 단위로 표시낸다.
최근, 스피커는 스마트폰과 연동하여 Bluetooth, NFC 또는 Wi-Fi와 연동하는 제품이 연구되고 있다.
ISO/IEC 18092 표준으로 제정된 NFC(Near Field Communication)는 13.56 MHz 주파수를 사용하여 10 cm 이내의 거리에서 근거리장의 자계(magnetic field)에서 자기장 커플링(magnetic coupling) 방식으로 전자 기기 간의 근거리 무선 통신을 제공하며, 동작 방식에 따라 카드 에뮬레이션 모드(card emulation mode), 리더/라이터 모드(reader/writer mode), P2P 모드(Peer-to-Peer mode)로 동작되며, M2M(Machine-to-Machine, 사물 지능 통신) 구현이 가능하다
또한, NFC 시스템은 두 전자기기 간의 RF 신호의 전력(Power) 공급 유무에 따라 능동 모드(active mode)와 수동 모드(passive mode)로 분류된다. 능동 모드는 두 단말기 간 통신을 할 때 발신기(Initiator, reader 역할)와 목표기(Target, tag 역할) 모두가 각기 RF 신호를 발생하여 통신하며, 수동 모드는 목표기(Target)가 RF 전력의 독립적인 발생 없이 발신기(Initiator)의 전력만을 갖고 통신된다.
카드 에뮬레이션 모드(card emulation mode)는 휴대 단말기 외부의 리더 또는 라이터가 휴대 단말기의 NFC 태그를 인식하는 모드이다. 교통 카드 또는 신용카드 분야에 사용되고 있다.
리더/라이터 모드(reader/writer mode)는 사용자의 휴대 단말기가 NFC의 리더(Reader) 또는 라이터(Writer)로 동작하며, NFC의 수동형 태그(Tag)와 통신하며, 스마트 포스터, 명함 인식, U-헬스케어 등에 사용된다.
P2P 모드는 휴대 단말기가 외부에 다른 무선 단말기를 NFC 시스템으로 인식하고 정보를 교환한다. P2P 모드는 Bluetooth 또는 Wi-Fi Direct와 같은 근거리 통신 서비스 역할을 하며, 복잡한 페어링 절차가 필요 없기 때문에 자기장 커플링에 의한 NFC 안테나의 데이터 전송(Data transmission of NFC system by magnetic coupling)이 가능하며 상대적으로 전송속도가 느리다. 통신 속도는 106, 212, 424 kbps이다. 예들 들면, NFC 시스템의 P2P 모드를 사용하여 휴대 단말기와 TV를 연결한 후, Wi-Fi Direct로 영화 데이터 또는 음악 데이터를 TV로부터 휴대 단말기로 전송하여 여러가지 응용 서비스를 구현할 수 있다.
또한, 무선전력전송(WPT, Wireless Power Transmission) 기술은 WPC(Wireless Power Consortium)의 Qi 규정의 근거리(Near-field) 영역에서 수 cm 이내의 거리에서 송신회로와 송신 코일로부터 자기장의 커플링(magnetic coupling)에 의한 수신 코일과 수신 회로로 무선으로 전력을 전송하는 자기유도 방식 소전력 무선 충전 기술, 또는 A4WP(Alliance for Wireless Power)에서 표준화되고 있는 1m 이내의 전송 거리에서 WPT 안테나의 코일 간에 동일한 자기공진 주파수(
Figure 112014075704237-pat00001
= 6.78 MHz)에서 자기공명 커플링(magnetic resonant coupling)을 사용한 자기공명 방식의 무선 충전 기술이 사용된다.
표 2는 자기유도 방식과 자기 공명 방식의 무선 충전의 특징을 나타낸다.
WPT 자기 유도 방식 자기 공명 방식
Field Range Near-field Near-field

응용의 예		 스마트폰, 휴대 단말기 무선 충전 전자 제품 무선 충전
근거리장에서 수cm 이내의 전송,
전송 거리가 짧음
자기 유도 방식의 코일 간에 무선 전력 전송.
60W 정도의 소 전력 무선 충전
 수 inch 이내의 전송 거리
WPT 안테나의 코일 간에 공진 주파수(6.78MHz)를 사용하여 자기 공명 현상에 의한 무선 전력 전송, 3.3kW 이상의 대전력 무선 충전
표준화 포럼 WPC A4WP
안테나 특징 WPT 루프 안테나근거리장 안테나 -공진체를 포함한 루프 안테나
이와 관련된 선행기술로는 한국등록특허 10-1391904에서는 와이파이(Wi-Fi)를 이용하여 무선 통신이 가능한 무선 스피커가 개시된다. 와이파이(Wi-Fi)를 이용하여 무선 통신이 가능한 무선 스피커는 휴대 단말기들과 무선 송, 수신이 가능한 스피커로서, 스피커는 무선 통신부; 음성출력부; 전원공급부; 제어부를 포함하고, 무선 통신부는 무선 신호를 송출하고, 무선 신호에 접속된 휴대 단말기들과 무선 통신이 가능하며, 음성출력부는 무선 통신부를 통해 접속된 휴대 단말기들에 내장된 오디오 파일 또는 동영상 파일들의 음원을 출력하고, 휴대 단말기들은 인터넷 망을 이용하여 전용 애플리케이션을 다운로드하고, 전용 애플리케이션을 이용하여 스피커와 연결되며, 전원공급부는 제어부로 전원을 공급하며, 제어부는 전용 애플리케이션을 통해 휴대 단말기들로부터 입력되는 제어신호를 감시하고, 전용 애플리케이션을 통해 입력된 제어신호를 따라 오디오 파일 또는 동영상 파일들의 음원이 음성출력부를 통해 출력되거나 출력이 정지되도록 제어할 수 있다.
그러나, 스마트폰은 음악 재생시 자체내에 오디오 신호 처리부와 오디오 앰프와 스피커를 구비하여 음향 신호를 출력하였지만 오디오 앰프(Amp)의 출력이 작아 소리가 작은 문제점이 있었다.
또한, 종래의 무선 스피커는 스마트폰과 Wi-Fi, 블루투스 통신을 통해 음향 출력 기능을 제공하였으나, 스마트폰의 배터리가 소모되는 경우 배터리가 소모된 스마트폰의 유무선 충전 기능을 제공하지 않아 배터리가 소모된 스마트폰으로부터 무선 스피커로 음악 데이터를 출력할 수 없었다.
특허등록번호 10-1391904
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 휴대 단말기와 무선 스피커로부터의 휴대 단말기 배터리의 유무선 충전, 휴대 단말기로부터 전송된 오디오 신호를 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Bluetooth, NFC)를 통해 무선 스피커로 출력하는, 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커는 휴대 단말기의 배터리를 USB 케이블로 연결하여 유선으로 충전하거나 또는 버튼부의 선택에 따라, 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선전력 송신회로와 송신 코일을 통해 자기 유도 커플링에 의해 생성된 유도기전력에 따른 무선 전력 신호를 전송하여 무선 충전되도록 하며, 무선 스피커(S) 모드가 선택되면, 상기 휴대 단말기로부터 근거리 필드 오디오(NFA)를 통해 수신된 오디오 데이터를 적어도 하나 이상의 스피커로 출력하는 무선 스피커; 및 상기 무선 스피커의 상기 무선전력 송신회로와 상기 송신 코일로부터 자기 유도 커플링에 의해 생성된 유도기전력에 따른 상기 무선 전력 신호를 수신 코일과 무선전력 수신회로로 수신받아 배터리를 충전하며, 근거리 필드 오디오(NFA)를 통해 휴대 단말기의 오디오 신호를 상기 무선 스피커로 전송하고, 유무선 충전과 음향 출력을 제어하는 앱(App) 프로그램이 설치된 휴대 단말기;를 포함하며,
무선 충전시, 상기 휴대 단말기의 배터리를 최적으로 충전되도록 상기 무선 스피커의 상면에 송신 코일과 휴대 단말기의 수신 코일이 대향되도록 코일 충전대향면이 표시되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 무선 스피커에서 휴대 단말기와 유무선 충전 및 음향 출력 기능을 제공하는 방법은 (a) 유무선 충전 모듈을 구비하는 무선 스피커 ON, 그 위에 휴대 단말기가 놓여진 여부를 확인하여, 무선 스피커의 버튼부의 선택 모드(C: Charger, S:Speaker)를 판단하는 단계; (b) 유선 충전 모드의 경우, USB 연결부와 유선 충전 회로와 무선 충전 모듈을 구비하는 무선 스피커에 휴대 단말기를 얹어 놓고, 휴대 단말기와 무선 스피커의 USB 연결부에 USB 케이블을 연결하여 휴대 단말기의 배터리를 유선으로 충전하는 단계; (c) 무선 충전(C) 모드가 선택되면 LED1 ON, 충전 본체인 무선 스피커의 무선전력 송신회로의 송신 코일로부터 자기 유도 커플링에 의해 생성된 유도 기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 상기 휴대 단말기의 수신 코일과 무선전력 수신회로로 수신받아 상기 휴대 단말기의 배터리를 무선 충전을 하는 단계; 및 (d) 무선 스피커(S) 모드가 선택되면, 스피커 작동을 표시하는 LED2 ON, 근거리 필드 오디오(NFA)를 통해 상기 휴대 단말기로부터 오디오 신호를 상기 무선 스피커로 전송하여 볼륨 조절 레버의 설정된 볼륨에 따라 증폭하여 스피커로 출력하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커 및 그 방법은 USB 연결부와 유선 충전 회로와 무선 충전 모듈을 구비하는 무선 스피커에 휴대 단말기를 얹어 놓고 휴대 단말기와 무선 스피커에 USB 케이블을 연결하여 유선으로 충전하거나 또는 무선 스피커의 버튼부의 선택에 따라 무선 충전(C) 모드가 선택되면 WPT 안테나(송신 코일, 수신 코일)를 통해 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 휴대 단말기의 배터리를 무선 충전하고, 무선 스피커(S) 모드가 선택되면 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio)를 통해 휴대 단말기로부터 음악 데이터를 무선 스피커로 출력하는 효과가 있다.
휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커는 손잡이가 달린 휴대용 음향기기로써 유선 충전 또는 버튼부의 선택에 따라 무선 스피커 위에 올려 놓은 스마트폰의 배터리를 무선 충전하며, 스마트폰에서 선택된 음악 데이터를 무선 스피커로 출력하고, 가정 뿐만 아니라 야외에서 휴대하기 편리하며 무선 충전, 음악 감상, 캠핑 시에 사용될 수 있다.
도 1A 및 1B는 본 발명에 따른 휴대 단말기(스마트폰)와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커의 구성도이다.
도 3은 무선 스피커의 자기유도 방식 무선 충전 송신 회로와 송신 코일 및 휴대 단말기의 수신 코일과 무선 충전 수신 회로의 구성도이다.
도 4는 무선 스피커에서 휴대 단말기와 유무선 충전 및 음향 출력 기능을 제공하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 근거리 무선통신(Wi-Fi, Bluetooth, NFC)을 통해 휴대 단말기의 음악 데이터를 무선 스피커로 전송하여 음향 출력 기능을 제공하는 도면이다.
도 6은 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커의 음악 데이터를 출력하는 시그널 다이어그램이다.
도 7은 휴대 단말기의 자체 스피커로 출력되는 음향 신호를 근거리 필드에서 무선 스피커의 마이크로 수신받아 증폭하여 출력하는 근거리 필드 오디오(Near Field Audio) 서비스를 제공하는 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1A 및 1B는 본 발명에 따른 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커의 사시도이다.
손잡이(231)가 달린 무선 스피커(200)는 i) 휴대 단말기(100)의 배터리를 USB 유선 충전 회로와 무선 충전 모듈을 구비하는 무선 스피커(200)에 휴대 단말기(100)를 얹어 놓고 휴대 단말기(100)와 무선 스피커(200)에 USB 케이블을 연결하여 유선으로 충전하거나 또는 ii) 무선 스피커(200)의 버튼부(209)의 선택에 따라 무선 충전(C) 모드가 선택되면 무선 충전 모듈을 구비하는 무선 스피커(200)로부터 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling) 방식의 WPT(Wireless Power Transmission, 무선 전력 전송) 기술을 사용한 휴대 단말기(100)의 배터리의 유무선 충전 기능, iii) 무선 스피커(200)의 버튼부의 선택에 따라 무선 스피커(S) 모드가 선택되면, 휴대 단말기(100)로부터 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC)을 통해 오디오 데이터(음악 데이터)를 무선 스피커(200)로 수신하여 스피커부로 오디오 신호를 출력하는 기능을 제공한다.
휴대 단말기(100)는 이동통신 단말기, 스마트폰, MP3 플레이어 중 어느 하나를 사용할 수 있고, 유무선 충전 및 무선 스피커로 음향 출력을 제어하는 앱(App) 프로그램이 설치된다.
휴대 단말기(100)와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커(200)는 외부에 전원 버튼, 전원LED, 무선 충전용 LED1, 무선 스피커 표시용 LED2, 버튼부(209)를 구비하며, 유선 충전을 위한 USB 연결부(233), 볼륨 조절 레버(217), 이퀄라이저 조절부(230)를 구비한다.
유선 충전시, USB 연결부(207)와 무선 충전 모듈을 구비하는 무선 스피커(200)에 휴대 단말기(100)를 얹어 놓고, 휴대 단말기(100)와 무선 스피커(200)의 USB 연결부(207)에 USB 케이블을 연결하여 휴대 단말기(100)는 USB 연결부(108)와 유선 전기 충전회로(117)를 구비하여 휴대 단말기의 배터리를 유선으로 충전한다.
무선 충전시, 무선 스피커(200) 위에 휴대 단말기(100)를 올려놓고, WPT 기술을 사용하여 무선 충전 모듈이 구비된 무선 스피커(200)는 버튼부의 선택에 따라 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선 스피커의 무선전력 송신회로로부터 송신 코일을 통해 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 생성된 유도기전력에 해당하는 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 휴대 단말기의 수신 코일과 무선전력 수신회로로 수신받아 휴대 단말기(100)의 배터리를 무선으로 충전할 수 있다. 일 실시예에서는 무선 충전의 예를 들어 설명한다.
휴대 단말기(100)의 배터리의 유선 충전시, 상기 휴대단말기의 배터리를 상기 무선 스피커의 USB 연결부(207)와 전기 충전 회로(223)와 연결되며, USB 케이블로 연결되어 휴대 단말기의 USB 연결부(108)와 전기 충전 회로(117)를 통해 유선 충전을 하며 휴대 단말기(100)의 배터리의 유무선 충전 및 음향 출력을 제어하는 앱(App)에 충전 상태를 표시한다.
무선 스피커(200)는 유선으로 충전하기 위한 유선 충전 모듈[USB 연결부(207)와 유선 전기 충전 회로(223)와 AC 전원부(202)] 및 무선 충전 모듈[송신 코일과 무선전력 송신회로(203)]를 구비하는 무선 스피커(200)는 일측 단면이 원형, 사다리꼴, 사각형 등 다양한 제품의 디자인의 형상으로 구현될 수 있다.
무선 스피커(200)의 손잡이(231)는 유선형 손잡이, 둥그런 손잡이, 사각형 손잡이, 지압 돌기를 구비하는 라운드 된 원통형 손잡이를 구비하며, 여러가지 형태로 구현되며, 무선 충전시 스마트폰 등의 휴대단말기의 배터리를 최적으로 충전되도록 무선 스피커의 접촉면에 송신 코일과 휴대 단말기의 수신 코일이 대향되도록 코일 충전대향면(277)이 표시된다.
도 1A 또는 1B에 도시된 바와 같이, 무선 스피커(200) 위에 또는 걸림턱(290)에 휴대 단말기(100)를 얹어 놓고, 무선 스피커(200)의 버튼부(209)의 선택에 따라 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선 스피커(200)의 무선전력 송신회로 및 송신 코일, 휴대 단말기(100)의 수신 코일 및 무선전력 수신회로로 자기 유도 방식의 무선 전력 신호를 전송하여 비접촉식 휴대 단말기의 무선 충전 기능을 제공하고, 무선 스피커(200)의 버튼부(209)의 선택에 따라 무선 스피커(S) 모드가 선택되면, 도 7에 도시된 바와 같이 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC)을 통해 휴대 단말기(100)로부터 오디오 데이터(음악 데이터)를 무선 스피커(200)로 전송하여 무선 스피커의 볼륨 조절부의 설정된 볼륨 레벨과 이퀄라이저 조절부의 주파수 특성에 따라 조절된 오디오 신호를 무선 스피커의 음성 신호처리부와 오디오 앰프(Power Amp)와 스피커(Loudspeaker)로 출력한다.
휴대 단말기(100)와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커(200)는 휴대하기 편리하도록 일측면에 손잡이(231)를 구비하고, 일 측면에 전원 잭, 무선 충전(C) 모드 또는 스피커(S) 모드를 선택하는 버튼부(209);와 선택된 모드에 따라 전원 표시 LED, 무선 충전용 LED, 스피커용 LED를 표시하는 LED부를 구비하며, 무선 스피커(200)로 출력되는 오디오 신호의 볼륨 레벨을 조절하는 볼륨 조절 레버(217) 및 오디오 신호의 주파수 대역별 주파수 특성을 조정하는 이퀄라이저 조절부(230)를 구비한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커의 구성도이다.
휴대 단말기(100)와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커(200)는 유선 충전시에 USB 연결부와 유선 충전 회로와 무선 충전 모듈(무선전력 송신회로 및 송신 코일)을 구비하는 무선 스피커(200)에 휴대 단말기를 얹어 놓고, 휴대 단말기와 무선 스피커에 USB 케이블을 연결하여 유선으로 충전하거나 또는 버튼부의 선택에 따라, 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선 스피커(200)의 무선전력 송신회로(203)와 송신 코일(WPT 안테나)을 통해 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 생성된 유도기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 전송하여 휴대 단말기의 수신 코일(WPT 안테나)과 무선전력 수신회로로 수신받아 휴대 단말기의 배터리를 무선 충전하는 기능, 무선 스피커(S) 모드가 선택되면, 휴대 단말기로부터 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC)을 통해 수신된 오디오 데이터(음악 데이터)를 적어도 하나 이상의 스피커(mono, stereo의 L-스피커, R-스피커)로 출력하며, 지압 돌기를 구비하는 라운드 된 원통형 손잡이를 구비하는 무선 스피커(200); 및
무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선 스피커(200)의 무선전력 송신회로(203)와 생성된 유도기전력에 따라 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 휴대 단말기(100)의 수신 코일과 무선전력 수신회로로 수신받아 배터리를 충전하며, 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio)를 통해 오디오 데이터(음악 데이터)를 상기 무선 스피커로 전송하고, 유무선 충전과 음향 출력을 제어하는 앱(App) 프로그램이 설치된 휴대 단말기(100);를 포함하며,
무선 충전시, 상기 휴대 단말기의 배터리를 최적으로 충전되도록 상기 무선 스피커의 상면에 송신 코일과 휴대 단말기의 수신 코일이 대향되도록 코일 충전대향면(277)이 표시되는 것을 특징으로 한다.
상기 앱(App) 프로그램은 무선 스피커(S) 모드에서, 휴대 단말기(100)로부터 근거리 필드 오디오(NFA) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth, NFC)를 통해 오디오 데이터를 전송하는 경우, i) 휴대 단말기의 스피커 ON 및 무선 스피커 ON 하는 기능과, ii) 휴대 단말기의 스피커 ON 및 무선 스피커 OFF 하는 기능과, iii) 휴대 단말기의 스피커 OFF(mute)와 무선 스피커 ON 하는 기능 중에서 하나의 기능을 결정할 수 있는 메뉴를 탑재한 것을 특징으로 한다.
휴대 단말기(100)에는 다양한 종류의 A/V 포맷을 재생하는 멀티 코덱을 포함하는 A/V 코덱을 구비하며, 무선 스피커(200)는 단일 오디오 코덱을 구비한다.
상기 휴대 단말기에는 수신되는 여러종류의 A/V 포맷(MPEG4, WMA, MP3 등)을 디코딩 및 인코딩 할 수 있는 멀티 코덱이 포함된 A/V 코덱이 구비되며, 무선 스피커는 한 종류의 포맷을 디코딩하는 단일 오디오 코덱(MP3)이 구비된다.
상기 앱(App) 프로그램은 뮤직 비디오와 같이 영상과 오디오 데이터를 재생하거나 오디오 데이터 만을 재생하기 위해 수신되는 오디오 또는 비디오 데이터를 상기 휴대 단말기의 A/V 코덱에서 디코딩시에, 휴대 단말기(100)로부터 유무선 통신을 통해 오디오 데이터를 무선 스피커로 전송하기 위해 디코딩되는 오디오 데이터를 일시적인 스트림 버퍼에 버퍼링하되, 버퍼링 된 오디오 데이터를 다시 상기 무선 스피커의 단일 오디오 코덱에서 디코딩이 가능한 오디오 데이터로 만들기 위해, 휴대 단말기(100)의 오디오 코덱은 상기 디코딩된 오디오 데이터를 다시 상기 무선스피커(200)의 상기 단일 오디오 코덱에서 디코딩할 수 있는 오디오 데이터로 인코딩하여, 타임 베이스(time base)에 따라 휴대 단말기의 오디오 패킷타이저(packetizer)에 의해 패킷타이징된 오디오 데이터를 store and forward 방식으로 송신 스트림 버퍼에 버퍼링하면서 근거리 필드 오디오(NFA) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC)을 통해 무선 스피커(200)로 전송하도록 제어하며,
무선 스피커(200)의 수신 스트림 버퍼로 버퍼링되어 수신되는 오디오 데이터를 무선 스피커(200)의 단일 오디오 코덱에서 디코딩하여 스피커부로 출력하는 것을 특징으로 한다.
앱(App) 프로그램은 듀얼 모드(Dual mode) 기능으로 휴대 단말기(100)와 빔무선 스피커(200)에 올려 놓고 무선 충전을 하면서 무선 스피커(200)로 오디오 출력 기능을 각각 제어하거나 또는 동시에 제어하도록 할 수 있다. 이 경우, 무선 스피커(200)는 무선 충전과 무선 스피커의 듀얼 모드(Dual mode) 동작시 버튼부의 선택에 따라 무선 충전(C) 모드와 무선 스피커(S) 모드를 동시에 선택하면, 무선 충전용 LED1 ON, 무선 스피커용 LED2 ON이 된다.
휴대 단말기(100)는 유무선 충전, 음악 데이터 재생과 출력 및 음악 데이터의 무선 전송을 제어하는 제어부(101); 제어부와 연결된 메모리(114); 한글/영문, 숫자, 기호의 키 데이터를 입력받는 키 입력부(102); CDMA 모뎀 또는 Wi-Fi 모뎀을 통해 무선 인터넷으로 접속되어 음원 서버를 연결하는 RF 트랜시버(103); 정전용량 방식의 화면 터치(touch)에 따라 출력 데이터를 표시하는 터치 패널 및 디스플레이(104); 마이크(MIC)(109)로부터 아날로그 오디오 신호를 입력받아 디지털 오디오 데이터로 변환하는 ADC(110); ADC(110)를 통해 영상 및 오디오 데이터를 복원하여 패킷타이징하는 A/V 처리부(111); 디지털 오디오 데이터를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 DAC(112); 아날로그 오디오 신호를 출력하는 스피커(SP); 무선 스피커(200)의 무선전력 송신회로와 송신 코일(WPT 안테나)로부터 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 생성된 유도기전력에 따라 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 휴대 단말기(100)의 수신 코일(WPT 안테나)과 무선 전력 수신 회로로 수신받아 배터리(106)를 충전하는 정류 회로, 평활 회로, 정전압 회로와 충전 제어 회로를 구비하는 무선전력 수신회로(105); 무선전력 수신회로(105)와 연결되어 DC 전압이 충전되는 휴대 단말기의 배터리(106); 제어부(101)에 연결되고 Wi-Fi, Bluetooth, NFC 중 어느 하나의 근거리 무선 통신을 사용하며, 휴대 단말기(100)에서 선택된 오디오 데이터(음악 데이터)를 무선 스피커(200)로 전송하는 근거리 통신부(미도시); 및 유선 충전시 사용되는 휴대 단말기의 배터리의 전기 충전 회로와 연결되는 USB 케이블로 연결되는 USB 연결부(108)를 포함한다.
휴대 단말기[스마트폰(Android, iOS)](100)의 근거리 통신부는 2.4GHz Bluetooth를 사용하는 경우 페어링 된 두 기기 간에 piconet을 형성하여 master/slave 방식으로 동기화되어 통신이 이루어진다. 휴대 단말기(100)의 근거리 통신부는 13.56MHz NFC를 사용하는 경우 10cm 이내의 근거리 장의 자계를 형성하여 RF 신호를 송수신하는 휴대 단말기의 후면 케이스에 일체형으로 구현되는 4~5 turn의 루프 안테나 구조의 NFC 안테나 및 임피던스 매칭회로, 및 NFC IC 칩(chip)과 USIM 카드로 구성되며, 고투자율을 가진 페라이트(ferrite) 자성 소재와 함께 설계된다. ISO 18092 규정에서는 NFC 페어링 된 두 기기 간의 송신 코일과 수신 코일의 NFC 안테나의 자기장(H-field)의 세기는 1.5 ~ 7.5 A/m으로 규정하고 있다. 13.56MHz NFC 안테나를 위한 임피던스 매칭회로는 NFC 안테나의 공진 주파수(
Figure 112014075704237-pat00002
=13.56MHz)에서 공진되도록 인덕턴스 값(L)과 커패시턴스 값(C)을 매칭한다.
예를들면, NFC 안테나는 루프 안테나로 형성되는 20 ㎛의 구리(Cu(동), conductivity, S/m = 5.8x107)가 프린트 된 비유전율이 εr=3.7인 Polyimide, 10 ㎛의 접착제(ADL)와 폴리머 페라이트 시트(두께 300~500 ㎛, 비투자율은 μr = 54, 자계 손실 탄젠트(Magnetic Loss Tangent)는 tanδ = 0.07)를 사용하는 FPCB(Flexible PCB)로 구현될 수 있다.
무선 스피커(200)는 휴대 단말기(100)의 배터리 유선 충전시 휴대 단말기(100)와 USB 케이블로 연결하여 상기 무선 스피커(200)로부터 유선으로 충전하는 USB 연결부(108)와 USB 연결부에 연결되어 휴대 단말기의 배터리를 유선으로 충전히는 전기 충전 회로(117); 버튼부에 의해 무선 충전(C) 모드가 선택되면 휴대 단말기의 무선 전력 전송을 통해 무선 충전이 되도록 제어하고, 버튼부의 선택에 따라 무선 스피커 모드가 선택되면 무선 스피커를 구동하도록 제어하며, 휴대 단말기로부터의 Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC 중 어느 하나의 근거리 통신 방식을 통해 오디오 데이터(음악 데이터)를 수신하여 무선 스피커로 출력하도록 제어하는 제어부(201); 배터리를 장착하거나 또는 AC 220V 전원을 공급하는 전원부(202); 휴대 단말기의 수신 코일과 무선전력 수신회로(105)로 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 송신 코일로부터 자기 유도 커플리에 의해 생성된 유도기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 전송하는 무선전력 송신회로(203); 제어부(201)에 연결되며 휴대 단말기로부터 음악 데이터를 Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC를 통해 수신하는 근거리 통신부(미도시); 유선 충전시, 휴대 단말기(100)의 배터리의 전기 충전 회로(117)와 연결된 USB 연결부(108)와 USB 케이블로 연결되는 USB 연결부(207); USB 연결부(207)와 연결되어 유선으로 충전하는 전기 충전 회로(223); 전원 ON/OFF 표시 LED, 무선 충전 표시(LED1), 무선 스피커 작동 표시(LED2)를 위한 LED부(208); 전원 ON/OFF 버튼, 무선 충전 버튼(C), 무선 스피커 작동 버튼(S)을 구비하는 버튼부(209); 무선 스피커로 작동시, 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC)을 통해 오디오 데이터(음악 데이터)를 수신하여 볼륨 조절 레버(217)와 이퀄라이저 조절부(230)에 의해 조절된 오디오 신호를 증폭하여 출력하는 스피커부(210)를 포함하며,
스피커부(210)는 볼륨 조절 레버(217)에 따라 오디오 신호의 볼륨 레벨을 조절하는 볼륨 조절부(214); 이퀄라이저 조절부(230)에 따라 특정 주파수 대역들의 이득을 가변하여 오디오 신호의 주파수 특성을 조정하는 이퀄라이저 제어부(237); 휴대 단말기로부터 수신된 오디오 신호를 디코딩, D/A 변환하는 음성 신호 처리부(211); 음성 신호 처리부(211)에 연결되며 이퀄라이저 조절부(230)에 의해 조정된 주파수 특성에 따라 제어되는 이퀄라이저 제어부(237); 이퀄라이저 제어부(237)에 연결되며 특정 주파수 대역의 이득(진폭)을 가변하여 복수의 주파수 대역별로 주파수 특성을 조정하는 이퀄라이저 조절부(230); 음성 신호 처리부(211)로부터 아날로그 오디오 신호를 볼륨 조절 레버(217)에 의해 설정된 볼륨 레벨과 이퀄라이저 조절부(230)에 의해 조정된 주파수 대역별 주파수 특성에 따라 증폭하는 오디오 앰프(212); 오디오 앰프(212)에 의해 증폭된 아날로그 오디오 신호를 출력하는 스피커(213);를 포함하며,
외부 일측면에 손잡이(230)를 구비하며, 오디오 신호의 볼륨을 조절하는 볼륨 조절 레버(217) 및 이퀄라이저 조절부(230)를 구비한다.
스피커부(210)는 적어도 하나 이상의 스피커(mono, stereo의 경우 L-스피커, R-스피커)를 구비한다.
무선 스피커(200)는 적어도 한 채널 이상의 다채널 스피커로 구현될 수 있으며, 하나의 하우징 내에 2개의 스피커부를 구비하는 2웨이 스피커 시스템(저음용 + 중·고음용), 또는 하나의 하우징 내에 3개의 스피커부를 구비하는 3웨이 스피커 시스템(저음용 + 중음용 + 고음용)로 제작될 수 있다.
무선 스피커(S) 모드시, 무선 스피커(200)에 위에 놓여진 휴대 단말기(100)의 무선 인터넷을 통해 실시간으로 스트리밍 되는 음악 데이터 또는 휴대 단말기의 메모리에 저장된 음악 데이터가 휴대 단말기(100)로부터 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC)을 통해 무선 스피커(200)로 전송되어 출력된다.
상기 무선 스피커(200)는 상기 휴대 단말기(100)의 배터리를 상기 무선 스피커(200)의 배터리 팩의 충전 단자에 장착하여 상기 휴대 단말기(100)의 배터리 유선 충전시, 상기 무선 스피커의 유선 전기 충전 회로의 충전 단자를 통해 배터리를 충전하는 전기 충전 회로; 및 외부에 휴대 단말기의 배터리를 커버를 열고 하우징하는 충전 단자를 구비하는 배터리팩을 별도로 더 포함할 수도 있다.
도 3은 무선 스피커의 자기유도 방식 무선 충전 송신 회로와 송신 코일 및 휴대 단말기의 수신 코일과 무선 충전 수신 회로의 구성도이다.
무선 스피커(200)는 그 위에 휴대 단말기(100)를 얹어 놓으면, 무선 스피커(200)의 무선전력 송신회로(203)와 WPT 안테나로 사용되는 송신 코일(203-1)을 통해 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 발생된 유도기전력을 휴대 단말기의 WPT 안테나로 사용되는 수신 코일(105-1) 및 무선전력 수신회로(105)로 수신받고,
휴대 단말기(100)는 유도기전력을 수신받는 WPT 안테나로 사용되는 수신 코일과 무선전력 수신회로(105)를 통해 배터리(106)로 자기유도 방식으로 무선 충전되며, 휴대 단말기의 유무선 충전 및 음향 출력 제어 앱(App)에 배터리의 충전 상태를 표시한다.
무선 스피커(200)의 송신 코일과 휴대 단말기(100)의 무선전력 수신회로(105)와 수신 코일(105-1)은 자기 유도 커플링 무선전력 전송(Magnetic inductive coupling WPT) 기술을 사용하는 무선 스피커(200)의 무전 전력 송신 회로(203)와 송신 코일(203-1)의 충전대향면(277)과 정확하게 일치하면 최적의 무선 충전 효율을 가지게 된다. 그러므로, 무선 스피커(200)의 무선전력 송신회로(203)의 WPT 안테나로 사용되는 송신 코일(203-1) 부분에 대한 코일 대향면을 인지하도록 외부에 이미지 형태를 표시하며, 휴대 단말기(100)의 무선전력 수신회로(105)의 WPT 안테나로 사용되는 수신 코일(105-1)이 서로 마주보며 대향되도록 코일 충전대향면(277)을 사용한다.
송신 코일(203-1)과 수신 코일(105-1)은 구리(Cu)로 된 금속선을 4~8 turn 구조의 원형 루프 안테나 또는 사각형 루프 안테나(loop antenna)와 임피던스 매칭부를 구비하는 WPT 안테나로 사용된다.
무선 스피커(200)의 무선전력 송신회로(203)는 고주파 전력 신호를 제공하는 RLC 회로와 및 자기 유도 충전 패드를 구비하며, 자기 유도 방식의 무선 전력 전송을 위해 송신 코일(203-1)로부터 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 유도 기전력에 따라 고주파로 변환된 무선 전력 신호가 휴대 단말기(100)의 수신 코일(105-1)의 무신 전력 수신 회로(105)로 전송된다.
휴대 단말기(100)의 무신 전력 수신 회로(105)는 무선 스피커(200)의 무선전력 송신회로(203)와 송신 코일(203-1)을 통해 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 생성된 유도기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 수신받아 교류 신호를 직류 신호로 정류하는 정류 회로; 맥류를 다듬어 직류를 출력하는 평활 회로; 일정한 전압으로 안정하게 출력하는 정전압 회로; 및 무선 충전시 과충전을 방지하며 DC 전압을 보조 배터리에 충전하는 충전 제어 회로를 구비한다.
정류 회로는 반파 정류 회로, 전파 정류 회로, 또는 브리지 정류 회로를 사용할 수 있다.
도 4는 무선 스피커에서 휴대 단말기와 유무선 충전 및 음향 출력 기능을 제공하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커의 음악 데이터를 출력하는 시그널 다이어그램이다.
무선 스피커에서 휴대 단말기와 유무선 충전 및 음향 출력 기능을 제공하는 방법은 (a) 손잡이(230)가 달린 유선 전기 충전 회로와 무선 충전 모듈를 구비하는 무선스피커 ON, 그 위에 휴대 단말기(예: 스마트폰)가 놓여진 여부를 확인하고, 무선 스피커가 버튼부의 선택 모드(C: Charger, S:Speaker)를 판단하는 단계(S10); (b) 유선 충전 모드의 경우, USB 연결부와 유선 충전 회로와 무선 충전 모듈을 구비하는 무선 스피커(200)에 휴대 단말기(100)를 얹어 놓고, 휴대 단말기(100)와 무선 스피커(200)의 USB 연결부에 USB 케이블을 연결하여 휴대 단말기의 배터리를 유선으로 충전하는 단계(S30); (c) 무선 스피커(200)의 버튼부의 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선 충전을 표시하는 LED1 ON, 무선 스피커의 무선전력 송신회로(203)와 송신 코일(203-1)로부터 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 생성된 유도 기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 휴대 단말기의 수신 코일(105-1)과 무선전력 수신회로(105)로 수신받고, 무선전력 수신회로(105) 내의 정류 회로, 평활 회로, 정전압 회로 및 충전 제어 회로를 구동하여 휴대 단말기(100)의 배터리를 자기 유도 방식으로 무선 충전을 하며, 휴대 단말기(100)의 유무선 충전 및 음향 출력을 제어하는 앱(App)에 충전 상태를 표시하는 단계(S40); (d) 무선 스피커(S) 모드가 선택되면, 무선 스피커의 작동을 표시하는 LED2 ON, 휴대 단말기(100)와 무선 스피커(200)간에 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC)을 통해 휴대 단말기(100)로부터 재생된 오디오 데이터(예,음악 데이터)를 근거리 통신부를 통해 무선 스피커(200)로 전송하여 볼륨 조절 레버(217)의 설정된 볼륨 레벨과 이퀄라이저 조절부(230)에 의해 조절된 주파수 특성에 따라 오디오 신호를 증폭하여 스피커로 출력하는 단계(S50); 이후 블루투스 스피커(B/T 스피커)로 사용되는 무선 스피커(200)의 전원 OFF시에 모든 기능이 정지되는 단계(S54)를 포함한다.
상기 단계 (c)는, 상기 무선 충전(C) 모드가 선택되면 LED1 ON, 충전 본체인 무선 스피커(200)의 무선전력 송신회로(203)와 송신 코일(203-1)로부터 휴대 단말기(100)의 무선전력 수신회로(105)의 수신 코일(105-1)로 자기유도 커플링(magnetic coupling)에 의해 생성된 유도기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 수신하여 휴대 단말기(100)의 무선전력 수신회로(105) 내의 정류 회로, 평활 회로, 정전압 회로 및 충전 제어 회로를 구동하여 상기 휴대단말기의 배터리를 무선 충전을 하며, 휴대 단말기의 유무선 충전 및 음향 출력을 제어하는 앱(App)에 충전 상태를 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기 단계(d)는, 무선 스피커(S) 모드가 선택되면, 무선 스피커의 작동을 표시하는 LED2 ON, 휴대 단말기 자체 스피커를 mute 시키고, Wi-Fi, 13.56MHz NFC 또는 2.4GHz 블루투스 페어링을 통해 휴대 단말기(100)로부터 재생된 음악 데이터를 근거리 통신부를 통해 무선 스피커(200)로 전송할 수 있다.
예를 들면, 휴대 단말기(100)는 음악 데이터를 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth, 또는 NFC)을 통해 무선 스피커(200)로 전송하여 출력 시에, 휴대단말기 전용 앱(App)은 휴대 단말기(100)의 자체 내장된 스피커로 출력되지 않도록 mute시키며, 휴대 단말기(100)로부터 재생된 음악 데이터를 무선 스피커(200)로 전송하고, 볼륨 조절 레버(217)에 의해 설정된 볼륨 레벨과 이퀄라이저 조절부(230)에 의해 조정된 주파수 대역별 주파수 특성에 따라 오디오 앰프(Power Amp)에 의해 오디오 신호가 증폭된 음악 데이터를 스피커(213)로 출력한다.
또한, 또 다른 실시예로써 휴대 단말기의 근거리 통신부의 Wi-Fi, Bluetooth 또는 NFC를 사용하지 않고, 무선 스피커와 근거리 필드 서비스(NFA, Near Field Audio)를 사용할 수 있다.
도 5는 근거리 무선통신(Wi-Fi, Bluetooth, NFC)을 통해 휴대 단말기의 음악 데이터를 무선 스피커로 전송하여 음향 출력 기능을 제공하는 도면이다.
무선 스피커에서 휴대 단말기와 유무선 충전 및 음향 출력 기능을 제공하는 방법은 (a) 휴대 단말기(100)의 A/V 코덱이 내장된 멀티미디어 프로세서로 사용되는 A/V 처리부에서 디코딩되는 오디오 데이터(음악 데이터)를 임시적으로 송신 스트림 버퍼(stream buffer)에 버퍼링하는 단계; (b) 휴대 단말기(100)의 스트림 버퍼에 버퍼링 된 오디오 데이터를 오디오 인코더(audio coder) 및 패킷타이저(packetizer)로부터 타임 베이스(time base)에 따른 패킷타이징 된 오디오 데이터를 휴대 단말기(100)의 스피커(SP)로 출력하고 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth, NFC)을 통해 무선 스피커의 마이크(MIC)에서 오디오 신호를 수신하여 수신 스티림 버퍼에 버퍼링하면서 디패킷타이저(Depacketizer)와 오디오 디코더(audio decoder)를 통해 타임 베이스(time base)에 따라 디패킷타이징 된 오디오 데이터를 무선 스피커(200)의 제어부(201)의 제어에 따라 음성신호 처리부(211)와 오디오 앰프(212)와 스피커(213)를 통해 오디오 신호를 출력한다.
휴대 단말기(100)는 멀티 코덱(multi codec)을 사용하는 파워풀한 스마트 기기이고, 무선 스피커(200)는 단일 코덱을 사용하므로, 휴대 단말기(100)의 음악 데이터 재생시 코덱과 달리, 휴대 단말기(100)로부터 무선 스피커(200)로 음악 데이터 전송시 기 설정된 동일한 코덱으로 다시 인코딩하여 무선으로 전송하여 디코딩하여 무선 스피커로 음악 데이터를 스피커부로 재생한다.
오디오 데이터는 음악 데이터 이외에 음성통화 데이터를 사용할 수 있으며, 휴대 단말기(100)의 자체 스피커(SP) 보다 오디오 앰프(Amp)의 음향 출력이 높은 무선 스피커(200)를 스피커폰(speakerphone)으로 사용한다.
상기 단계 (b)와 (c)는, 휴대 단말기(100)의 배터리 유무선 충전시, 상기 휴대 단말기의 배터리의 유무선 충전 및 음향 출력을 제어하는 앱(App)에 충전 상태를 표시하는 단계를 더 포함한다.
상기 단계 (c)는, 상기 무선 충전(C) 모드가 선택되면 LED1 ON, 충전 본체인 무선 스피커(200)의 무선전력 송신회로(203)의 송신 코일(203-1)로부터 휴대 단말기(100)의 수신 코일(105-1)과 무선전력 수신회로(105)로 자기 유도 커플링에 의해 생성된 유도기전력에 따른 고주파로 변환된 무선 전력 신호를 수신하여 휴대 단말기(100)의 무선전력 수신회로(105) 내의 정류 회로, 평활 회로, 정전압 회로 및 충전 제어 회로에 의해 휴대 단말기(100)의 배터리를 무선 충전을 하며, 휴대 단말기(100)의 Application Software로 사용되는 유무선 충전 및 음향 출력을 제어하는 앱(App)에 충전 상태를 표시한다.
도 7은 휴대 단말기의 자체 스피커로 출력되는 음향 신호를 근거리 필드에서 무선 스피커의 마이크로 수신받아 증폭하여 출력하는 근거리 필드 오디오(Near Field Audio) 서비스를 제공하는 블록도이다.
무선 스피커(200)는 AC 전원을 공급하는 전원부; 휴대 단말기의 근거리 통신부(Wi-Fi, Bluetooth, NFC 중 어느 하나의 근거리 무선통신 방식)를 사용하지 않고 근거리 필드 오디오(NFA,Near Field Audio)로 구현되는 경우, 무선 스피커(200)는 근거리 필드 오디오 서비스 앱(NFA App)이 탑재된 휴대 단말기(100)의 자체 스피커(SP)로부터 출력되는 아날로그 오디오 신호(음악 데이터)를 근거리 필드에서 수신받는 마이크(271); 휴대 단말기(100)와 근거리 필드에서 수신된 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 증폭기(Amplifier)(272); 증폭된 아날로그 오디오 신호를 A/D 변환하는 ADC(273); 휴대 단말기(100)와 근거리 필드에서 수신된 오디오 신호를 스피커(213)로 출력하도록 제어하고 유무선 충전을 제어하는 제어부(201); 볼륨 조절 레버(217)에 따라 오디오 신호의 볼륨 레벨을 조절하는 볼륨 조절부(214); 음성 신호 처리부(211)에 연결되며 이퀄라이저 조절부(230)에 의해 조정된 주파수 특성에 따라 제어되는 이퀄라이저 제어부(237); 이퀄라이저 제어부(237)에 연결되며 특정 주파수 대역의 이득(진폭)을 가변하여 복수의 주파수 대역별로 주파수 특성을 조정하는 이퀄라이저 조절부(230); 휴대 단말기(100)로부터 수신된 오디오 신호를 디코딩, D/A 변환하는 음성 신호 처리부(211); 음성 신호 처리부(211)로부터 아날로그 오디오 신호를 볼륨 조절 레버(217)에 의해 설정된 볼륨 레벨과 이퀄라이저 조절부(230)에 의해 조정된 주파수 대역별 주파수 특성에 따라 증폭하는 오디오 앰프(212); 오디오 앰프(212)에 의해 증폭된 아날로그 오디오 신호를 출력하는 스피커(213);를 포함하며,
외부 일측면에 오디오 신호의 볼륨을 조절하는 볼륨 조절 레버(217) 및 이퀄라이조 조절부(230)를 구비한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100: 휴대 단말기 101: 제어부
102: 키 입력부 103: RF 트랜시버
104: 터치 패널 및 디스플레이 105: 무선전력 수신회로
106: 배터리 107: 근거리 통신부
108: USB 연결부 109: 마이크
110: ADC 111: A/V 처리부
112: DAC 113: 휴대 단말기용 스피커(SP)
114: 메모리 117: 전기 충전 회로
200: 무선 스피커
201: 제어부 202: 전원부
203: 무선전력 송신회로 204: 근거리 통신부
207: USB 연결부 208: LED부
209: 버튼부 210: 스피커부
211: 음성 신호 처리부 212: 오디오 앰프
213: 스피커 214: 볼륨 조절부
217: 볼륨 조절 레버 230: 이퀄라이저 조절부
231: 손잡이 233: USB 연결부
277: 코일 충전대향면 290: 걸림턱

Claims (12)

  1. 휴대 단말기의 배터리를 USB 케이블로 연결하여 유선으로 충전하거나 또는 버튼부의 선택에 따라, 무선 충전(C) 모드가 선택되면, 무선전력 송신회로와 송신 코일을 통해 자기 유도 커플링에 의해 생성된 유도기전력에 따른 무선 전력 신호를 전송하여 무선 충전되도록 하며, 무선 스피커(S) 모드가 선택되면, 상기 휴대 단말기로부터 근거리 필드 오디오(NFA)를 통해 수신된 오디오 데이터를 적어도 하나 이상의 스피커로 출력하는 무선 스피커; 및
    상기 무선 스피커의 상기 무선전력 송신회로와 상기 송신 코일로부터 자기 유도 커플링에 의해 생성된 유도기전력에 따른 상기 무선 전력 신호를 수신 코일과 무선전력 수신회로로 수신받아 배터리를 충전하며, 근거리 필드 오디오(NFA)를 통해 휴대 단말기의 오디오 신호를 상기 무선 스피커로 전송하고, 유무선 충전과 음향 출력을 제어하는 앱(App) 프로그램이 설치된 휴대 단말기;를 포함하며,
    무선 충전시, 상기 휴대 단말기의 배터리가 충전되도록 상기 무선 스피커의 상면에 송신 코일과 휴대 단말기의 수신 코일이 대향되도록 코일 충전대향면이 표시되며,
    상기 휴대 단말기에는 수신되는 여러종류의 A/V 포맷을 디코딩 및 인코딩 할 수 있는 멀티 코덱이 포함된 A/V 코덱이 구비되며, 무선 스피커는 한 종류의 포맷을 디코딩하는 단일 오디오 코덱이 구비되고,
    상기 앱(App) 프로그램은
    영상과 음성을 재생하거나 오디오 만을 재생하기 위해 수신되는 오디오 또는 비디오 데이터를 상기 휴대 단말기의 A/V 코덱에서 디코딩시에, 상기 휴대 단말기로부터 유무선 통신을 통해 오디오 데이터를 무선 스피커로 전송하기 위해 디코딩되는 오디오 데이터를 일시적인 스트림 버퍼에 버퍼링하되, 버퍼링 된 오디오 데이터를 다시 상기 무선 스피커의 단일 오디오 코덱에서 디코딩이 가능한 오디오 데이터로 만들기 위해, 상기 휴대 단말기의 오디오 코덱은 상기 디코딩된 오디오 데이터를 상기 무선스피커의 상기 단일 오디오 코덱에서 디코딩할 수 있는 오디오 데이터로 다시 인코딩하여, 타임 베이스(time base)에 따라 휴대 단말기의 오디오 패킷타이저(packetizer)에 의해 패킷타이징된 오디오 데이터를 상기 무선 스피커로 전송하도록 제어하며,
    상기 무선 스피커의 수신 스트림 버퍼로 버퍼링되어 수신되는 오디오 데이터를 상기 무선 스피커의 단일 오디오 코덱에서 디코딩하여 스피커부로 출력하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 앱(App) 프로그램은
    무선 스피커(S) 모드에서
    상기 휴대 단말기로부터 근거리 필드 오디오(NFA) 또는 근거리 무선 통신(Wi-Fi, Bluetooth, NFC)를 통해 오디오 데이터를 전송하는 경우, i) 휴대 단말기 스피커 ON 및 무선 스피커 ON 하는 기능과, ii) 휴대 단말기의 스피커 ON 및 무선 스피커 OFF 하는 기능과, iii) 휴대 단말기의 스피커 OFF와 무선 스피커 ON 하는 기능 중에서 하나의 기능을 결정할 수 있는 메뉴를 탑재한 것을 특징으로 하는 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 휴대 단말기는
    유무선 충전, 음악 데이터 재생과 출력 및 오디오 데이터의 무선 전송을 제어하는 제어부;
    키 입력부;
    CDMA 모뎀 또는 Wi-Fi 모뎀을 통해 무선 인터넷으로 접속되어 음원 서버를 연결하는 RF 트랜시버;
    정전용량 방식의 화면 터치에 따라 출력 데이터를 표시하는 터치 패널 및 디스플레이;
    상기 무선 스피커의 상기 무선전력 송신회로와 상기 송신 코일로부터 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 생성된 유도기전력에 따른 무선 전력 신호를 수신받아 배터리를 충전하는 수신 코일과 무선전력 수신회로;
    휴대 단말기의 배터리;
    Wi-Fi, Bluetooth, NFC 중 어느 하나의 통신 방식으로 오디오 데이터를 전송하는 근거리 통신부;
    USB 케이블로 연결되는 USB 연결부와 상기 휴대 단말기의 배터리를 유선으로 충전하는 유선 전기 충전 회로;
    를 포함하는 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 스피커는
    전원을 공급하는 전원부;
    휴대 단말기의 근거리 필드 오디오(NFA)를 사용하는 경우,근거리 필드 서비스 앱(NFA App)이 탑재된 휴대 단말기의 자체 스피커(SP)로부터 출력되는 아날로그 오디오 신호를 근거리 필드에서 수신받는 상기 무선 스피커의 마이크;
    휴대 단말기와 근거리 필드에서 수신된 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 증폭기;
    상기 증폭기로부터 증폭된 아날로그 오디오 신호를 A/D 변환하는 ADC;
    상기 휴대 단말기와 근거리 필드에서 수신된 오디오 신호를 스피커로 출력하고, 유무선 충전을 제어하는 제어부;
    오디오 신호의 볼륨을 조절하는 볼륨 조절 레버;
    상기 볼륨 조절 레버에 따라 상기 오디오 신호의 볼륨 레벨을 조절하는 볼륨 조절부;
    휴대 단말기로부터 수신된 오디오 신호를 디코딩, D/A 변환하는 음성 신호 처리부;
    상기 음성 신호 처리부로부터 아날로그 오디오 신호를 상기 볼륨 조절 레버에 의해 설정된 볼륨 레벨에 따라 증폭하는 오디오 앰프; 및
    상기 오디오 앰프에 의해 증폭된 아날로그 오디오 신호를 출력하는 스피커;를 포함하며,
    외부 일측면에 손잡이를 구비하며, 상기 볼륨 조절 레버와 이퀄라이저 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 무선 스피커는
    특정 주파수 대역의 이득을 가변하여 복수의 주파수 대역별로 주파수 특성을 조정하는 상기 이퀄라이저 조절부; 및
    상기 이퀄라이저 조절부에 의해 조정된 주파수 특성에 따라 제어되는 이퀄라이저 제어부;
    를 더 포함하는 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 무선 스피커는
    무선 충전시 상기 휴대 단말기의 수신 코일과 무선 충전 수신 회로로 자기 유도 커플링(magnetic inductive coupling)에 의해 유도기전력을 전송하는 송신 코일과 무선전력 송신회로;를 더 포함하는 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커.
  8. 제5항에 있어서,
    유선 충전시 USB 케이블을 연결하는 USB 연결부;
    USB 연결부와 연결되어 유선으로 휴대 단말기의 배터리를 충전하는 전기 충전 회로;
    상기 휴대 단말기로부터 음악 데이터를 Wi-Fi, 블루투스, NFC 중 어느 하나의 근거리 통신을 통해 수신하는 근거리 통신부;
    전원 ON/OFF, 무선 충전 표시, 무선 스피커 작동 표시를 위한 LED부; 및
    전원 ON/OFF 버튼, 무선 충전 버튼(C), 무선 스피커 작동 버튼(S)을 구비하는 버튼부;
    를 더 포함하는 휴대 단말기와 유무선 충전과 음향 출력 기능을 제공하는 무선 스피커.


  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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