KR101827721B1 - 차량용 안테나 모듈 - Google Patents

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Abstract

하나의 모듈로 자기공진 방식 무선 전력 전송 기능이 탑재된 휴대 단말 및 자기유도 방식 무선 전력 전송 기능이 탑재된 휴대 단말에 대한 무선 전력 전송이 가능한 차량용 안테나 모듈을 제시한다. 제시된 차량용 안테나 모듈은 베이스 시트의 일면에 자기공진 방식 무선 전력 전송 및 근거리 통신용 안테나인 제1 안테나를 구비한 제1 안테나부를 적층하고, 제1 안테나부의 일면에 자기유도 방식 무선 전력 전송 안테나인 제2 안테나를 구비한 제2 안테나부를 적층하되, 제2 안테나를 제1 안테나와 일부 중첩되도록 한다.

Description

차량용 안테나 모듈{ANTENNA MODULE FOR CAR}
본 발명은 차량용 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기유도 방식 및 자기공진 방식을 이용한 무선 전력 전송을 수행하고, 휴대 단말과 무선 통신을 수행하는 차량용 안테나 모듈에 관한 것이다.
최근 들어 외부의 전력으로 배터리를 충전하여 사용하는 전기기기, 예컨대 휴대폰이나 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 및 내비게이션 등과 같은 이동단말기의 사용이 증가하고 있다.
이에 따라, 이동단말기의 사용과 관련된 주변 환경이 차량과 같은 동적인 공간까지 확산되고 있는 추세이다.
그 일환으로, 차량 내에서도 간편히 단말기의 배터리를 충전할 수 있는 충전기의 사용이 증가하고 있다.
차량 내 배터리 충전시 충전기와 단말기(또는 배터리)의 전기적 연결방식으로는 차량 전원에 연결된 충전기를 접촉단자 또는 케이블을 통해 단말기에 연결하여 전기에너지를 공급하는 방식이 있다.
이 중에서 충전기와 단말기에 접촉단자를 구비하는 단자공급방식에서는 습기에 노출될 경우 충전에너지가 소실되거나, 접촉/분리시 순간방전현상으로 인해 화재 발생의 우려가 있고, 접촉불량에 의해 충전동작이 원활하게 이루어지지 않는 경우도 발생한다.
따라서, 접촉단자를 구성하지 않고 무선 전력 전송방식을 이용하는 무접점 방식의 충전시스템이 제시되고 있다.
무접점 방식의 충전시스템은 차량 전원에서 공급되는 전기에너지를 무선 전송방식으로 공급하는 것으로, 차량 내에 매립되는 무선 전력 송신모듈과, 무선 전력 송신모듈에서 전기에너지를 전송받는 단말기 측의 무선 전력 수신모듈을 포함한다.
이러한 무접점 방식의 무선 충전은 자기유도 방식과 자기공진 방식으로 분류되기도 하며, 무선 전력 송신모듈에 대한 무선 전력 수신모듈의 접근을 감지하는 방식에 따라 PMA 방식과 Qi 방식으로 분류되기도 한다.
자기유도 방식이나 자기공진 방식은 자기장을 이용하는 것으로, 코일을 이용해서 전자기장을 만들고, 이를 통해 전력을 전달한다는 점에서 동일하다. 그러나 자기유도 방식은 코일 간의 전자기유도현상을 이용하는 것이고, 자기공진 방식은 자기공진을 사용하여 코일 간 낮은 결합계수에도 불구하고 멀리 보낼 수 있는 점이 다르다.
즉, 자기유도 방식은 동일한 주파수로 만든 코일을 서로 포개면 1차 코일에서 생성된 자기장이 2차 코일에 유도전류가 흘러 에너지를 공급하는 원리이며, 자기공진 방식은 직접적으로 충전 매트와 접촉하지 않아도 전력을 전송할 수 있는 점이 특징이다. 자기 공진 방식은 기본적으로 코일을 통해서 전류가 전자기로 바뀌는 것까지는 자기유도 방식과 비슷하지만, 이를 공진 주파수에 실어 멀리 보내는 점이 다르다.
또한, 자기유도 방식은 전송효율이 높고 대전력의 전송이 가능하고 자기공진 방식은 한 번에 복수 개의 기기를 동시에 충전할 수 있는 장점이 있다. 이와 같이 자기유도 방식과 자기공진 방식은 서로의 특장점이 존재하지만, 서로 사용하는 동작주파수가 서로 상이하다.
일례로, 자기유도 방식은 동작주파수가 100~350kHz 대역이며, 자기공진 방식은 동작주파수가 6.765MHz ~ 6.795MHz의 대역이다.
이에 따라, 자기유도 방식과 자기공진 방식은 각각 작동하는 동작주파수가 다르기 때문에 서로 호환되지 못하는 문제점이 있다.
한편, 고주파 대역인 6.765MHz ~ 6.795MHz의 대역에서 작동하는 자기공진 방식의 경우에는 코일 간의 결합계수가 과도하게 높을 경우 스플릿이 발생하여 충전효율이 떨어지게 되며, 저주파대역인 100~350kHz에서 작동하는 자기유도 방식의 경우에는 결합계수가 높을수록 충전효율이 높아지게 된다.
따라서, 자기유도 방식과 자기공진 방식을 동시에 적용하는 경우 자기유도 방식으로 작동하는 안테나와 자기공진 방식으로 작동하는 안테나의 충전효율을 모두 높일 수 있는 방안이 요구되고 있다.
한편, 최근에는 운전자에게 편의성을 제공하기 위해서 휴대 단말의 연동을 통해 차량에 설치된 부가장치(예를 들면, 카 오디오 등)의 이용. 제어 등의 편의 기능이 제공되고 있다. 이를 위해, 차량에는 차량 내의 부가장치와 휴대 단말과의 통신을 위한 근거리 통신 모듈의 실장이 요구되고 있다.
또한, 미국, 유럽 등에서 휴대전화의 통신망으로 사용되는 GSM(Global System for Mobile Communications)은 차량 내에서 신호의 수신율이 저하되는 문제점이 있다. 이에, 차량에는 GSM 신호를 증폭하기 위한 안테나의 실장이 요구되고 있다.
하지만, 차량에 무선 충전 및 무선 통신을 위한 통신 모듈 및 안테나가 실장됨에 따라, 차량 내의 실장 공간이 부족해지고, 차량의 실내 인테리어에 제약이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 차량에는 무선 충전 및 무선 통신을 위한 안테나를 실장시 공간 제약으로 인해 다수의 안테나를 겹친 구조로 사용할 수밖에 없다. 이때, 일반적인 자기공진 방식의 안테나(예를 들면, 자기공진 무선전력전송 협회인 A4WP의 안테나)를 사용하는 경우 자기유도 안테나의 간섭으로 충전이 불가능하고, 충전 영역 내에 충전이 불가능한 영역(즉, Null Point)이 존재하는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2009-0126323호(명칭: NFC 모듈, 특히 이동 전화기용 NFC 모듈) 한국등록특허 제10-1098263호(명칭: 엔에프시 루프 안테나)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 자기공진 방식 무선 전력 전송 및 근거리 통신용 안테나와 자기유도 방식 무선 전력 전송용 안테나를 일부 중첩되도록 적층하여 하나의 모듈로 자기공진 방식 무선 전력 전송 기능이 탑재된 휴대 단말 및 자기유도 방식 무선 전력 전송 기능이 탑재된 휴대 단말에 대한 무선 전력 전송 기능 구현이 가능한 차량용 안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하나의 안테나로 자기공진 방식 무선 전력 전송 및 근거리 통신을 수행하여 안테나 모듈의 두께를 최소화하도록 한 차량용 안테나 모듈을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이동 통신 주파수용 안테나를 적층하여 이동 통신 주파수 대역 신호를 차량 내에서 증폭하도록 한 차량용 안테나 모듈을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 무선 전력 전송 방식이 상이한 적어도 두 개의 무선 전력 전송용 안테나를 동시에 배치함으로써 자기유도 방식과 자기공진 방식을 모두 사용하여 무선 전력 전송을 수행할 수 있는 차량용 안테나 모듈을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 자기유도 방식으로 작동하는 안테나가 Qi 방식과 PMA 방식의 안테나를 모두 포함하도록 구성하여 하나의 모듈을 통하여 Qi 방식, PMA 방식 및 자기공진 방식을 모두 사용할 수 있는 차량용 안테나 모듈을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나 모듈은 베이스 시트, 제1 안테나를 구비하고, 베이스 시트의 일면에 적층되는 제1 안테나부 및 제1 안테나와 적어도 일부 중첩되는 제2 안테나를 구비하고, 제1 안테나부의 일면에 적층되는 제2 안테나부를 포함한다.
제2 안테나는 권취축을 중심으로 권취된 루프 형상으로 형성된 제1 무선 전력 전송용 안테나 및 제1 무선 전력 전송용 안테나와 이격되고, 다른 권취축을 중심으로 권취된 루프 형상으로 형성된 제2 무선 전력 전송용 안테나를 포함할 수 있다. 이때, 제1 무선 전력 전송용 안테나는 제1 안테나의 일부와 중첩되고, 제2 무선 전력 전송용 안테나는 제1 안테나의 다른 일부와 중첩되고, 제1 무선 전력 전송용 안테나 및 제2 무선 전력 전송용 안테나 중 하나는 Qi 방식 안테나이고, 다른 하나는 PMA 방식 안테나일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나 모듈은 제2 안테나는 제3 무선 전력 전송용 안테나를 더 포함하고, 제3 무선 전력 전송용 안테나는 제1 무선 전력 전송용 안테나 및 제2 무선 전력 전송용 안테나의 권취축과 이격된 권취축을 중심으로 권취된 루프 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제3 무선 전력 전송용 안테나는 일측이 제1 무선 전력 전송용 안테나와 중첩되고, 타측이 제2 무선 전력 전송용 안테나와 중첩되고, 제1 안테나와 적어도 일부 중첩될 수 있다.
여기서, 제1 무선 전력 전송용 안테나 내지 제3 무선 전력 전송용 안테나의 권취축들은 서로 중첩되지 않도록 형성되고, 제1 무선 전력 전송용 안테나 내지 제3 무선 전력 전송용 안테나 중 적어도 하나는 Qi 방식 안테나이고, 나머지는 PMA 방식 안테나일 수 있다.
제1 안테나는 상호 이격된 복수의 권취축을 각각 권취하는 복수개의 루프 형상을 갖는 내부 안테나 및 내부 안테나에 연결되어 내부 안테나 전체의 외주를 따라 권취된 루프 형상인 외부 안테나를 포함할 수 있다. 이때, 제1 무선 전력 전송용 안테나 및 제2 무선 전력 전송용 안테나는 각각 내부 안테나의 복수개의 루프 형상의 권취축들 중 하나와 중첩될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나 모듈은 베이스 시트의 타면에 적층된 자성 시트를 포함하며, 자성 시트는 제1 안테나부와 중첩된 영역과 제2 안테나부와 중첩된 영역이 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나 모듈은 제3 안테나가 형성되고, 제2 안테나부의 일면에 적층된 제3 안테나부를 더 포함할 수 있다.
이때, 제3 안테나부는 기판의 일면에 형성된 제1 단자, 일단이 제1 단자와 연결되어 기판의 일면 외주부를 따라 형성된 제1 안테나 패턴, 기판의 일면에 제1 단자와 이격되어 형성된 제2 단자 및 일단이 제2 단자와 연결되어 기판의 일면 외주부를 따라 형성되고, 타단이 제1 안테나 패턴의 타단과 이격된 제2 안테나 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 차량용 안테나 모듈은 자기공진 방식 무선 전력 전송 및 근거리 통신용 안테나와 자기유도 방식 무선 전력 전송용 안테나를 일부 중첩되도록 적층함으로써, 하나의 안테나 모듈로 자기공진 방식 무선 전력 전송 기능이 탑재된 휴대 단말 및 자기유도 방식 무선 전력 전송 기능이 탑재된 휴대 단말에 대한 무선 전력 전송을 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 차량용 안테나 모듈은 베이스 시트에 적층되는 하나의 안테나로 자기공진 방식 무선 전력 전송 및 근거리 통신을 수행함으로써, 안테나 모듈의 두께를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 차량용 안테나 모듈은 이동 통신 주파수용 안테나를 적층함으로써, 차량 내에서 이동 통신 주파수 대역 신호를 증폭하여 이동 통신 단말의 수신율을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 차량용 안테나 모듈은 무선 전력 전송 방식이 상이한 적어도 두 개의 무선 전력 전송용 안테나를 동시에 배치함으로써, 자기유도 방식과 자기공진 방식을 모두 사용하여 무선 전력 전송을 수행할 수 있으며, Qi 방식, PMA 방식 및 자기공진 방식을 모두 사용할 수 있어 호환성을 높이고 사용편의성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2의 제1 안테나부를 설명하기 위한 도면.
도 4 및 도 5는 도 2의 제2 안테나부를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나 모듈의 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 7 내지 도 11은 도 6의 자성 시트를 설명하기 위한 도면.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나 모듈의 다른 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 13 및 도 14는 도 12의 제3 안테나부를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나 모듈은 차량에 내부에 장착되어 휴대 단말의 충전, 휴대 단말과 차량 내의 부가장치 간의 근거리 통신을 위한 신호의 송수신을 수행한다. 일례로, 도 1을 참조하면, 차량용 안테나 모듈은 차량의 센터페시아와 기어 노브 사이의 공간(10)에 장착된다.
이때, 차량용 안테나 모듈은 자기공진 방식 무선 전력 전송 및 근거리 통신을 수행하는 안테나와 자기유도 방식 무선 전력 전송을 수행하는 안테나를 일부 중첩되도록 적층한다.
그에 따라, 자기공진 방식 무선 전력 전송을 수행하는 안테나와 자기유도 방식 무선 전력 전송을 수행하는 안테나 사이의 커플링 효과를 통하여 안테나 방사를 증가시킨다.
여기서, 커플링이란 2개 이상의 회로 또는 시스템 간에 에너지가 전달되는 현상으로 현재 결합 회로 (Coupled Circuit)를 적용하여 전자기적 또는 교류적으로 결합되어 에너지 교환이 가능한 2 이상의 회로로 구성한다.
차량용 안테나 모듈에서는 자기공진 방식 무선 전력 전송을 수행하는 안테나 위에 자기유도 방식 무선 전력 전송을 수행하는 안테나를 적층하여 유도성 결합으로 두 코일 회로에 흐르는 전류에 의해 형성된 자기장을 이용하여 에너지를 전달한다.
이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 차량용 안테나 모듈은 베이스 시트(100), 제1 안테나부(200), 제2 안테나부(300)를 포함하여 구성된다.
베이스 시트(100)는 폴리이미드(PI), PET 등과 같은 합성수지로 이루어진 회로기판으로 구성된다. 이때, 베이스 시트(100)는 소정 강도를 갖는 PCB, 연성을 갖는 FPCB 등으로 구성될 수 있다.
제1 안테나부(200)는 베이스 시트(100)의 일면에 형성되어 무선 전력 전송 및 근거리 통신을 수행하는 안테나를 구비한다. 즉, 제1 안테나부(200)는 자기공진 방식으로 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송용 및 근거리 통신용 안테나로 동작하는 안테나를 구비한다.
일례로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 안테나부(200)는 소정 두께를 갖는 도전성 부재(예를 들면, 와이어)가 권선되는 내부 안테나(220) 및 외부 안테나(240)를 포함하여 구성된다.
내부 안테나(220)는 상호 이격된 복수의 권취축을 각각 권취하는 복수개의 루프 형상을 갖도록 형성된다. 즉, 내부 안테나(220)는 상호 연결된 복수의 평판형 코일로 구성된다. 이때, 평판형 코일은 도전성 부재가 권취축을 중심으로 복수 회 권선되어 원형, 타원형, 사각형 등의 형상으로 형성된다. 여기서, 내부 안테나(220)는 후술할 제2 안테나부(300)에 형성된 안테나와 일부 중첩되도록 배치된다.
외부 안테나(240)는 내부 안테나(220)에 연결되며, 내부 안테나(220) 전체의 외주를 따라 권취된 루프 형상으로 형성된다. 즉, 외부 안테나(240)는 내부 안테나(220)가 형성된 영역을 중심으로 복수 회 권선되는 소정 형상의 평판형 코일로 구성된다.
내부 안테나(220)와 외부 안테나(240)는 하나의 도전성 부재로 구성되거나, 각각 독립된 도전성 부재로 구성된 후 다른 도전성 부재를 통해 상호 간 연결될 수도 있다.
제1 안테나부(200)는 내부 안테나(220)와 외부 안테나(240)의 조합을 통해 동작주파수가 6.765~6.795㎒인 주파수 대역에서 자기공진 방식으로 무선 전력을 전송하는 A4WP용 안테나로 동작하거나, 13.56Mz 주파수 대역을 통해 휴대 단말과 통신하는 NFC용 안테나로 동작한다.
한편, 제1 안테나부(200)는 베이스 시트(100)의 일면에 동박 등과 같은 전도체를 루프 형태로 패터닝하거나, 전도성 잉크나 전도성 페이스트를 사용하여 루프 형상의 금속 패턴을 인쇄하여 형성될 수 있다.
물론, 제1 안테나부(200)는 도전성 부재가 복수 회 권선된 평판형 코일과 베이스 시트(100)의 일면에 인쇄된 안테나가 상호 조합된 형태로 구성될 수도 있다. 여기서, 제1 안테나부(200)는 자기공진 방식 무선 전력 전송 연합에서 정의한 형상의 안테나로 구성될 수도 있다.
제2 안테나부(300)는 제1 안테나부(200)의 일면에 적층된다. 제2 안테나부(300)는 예를 들어 자기유도 방식으로 무선 전력을 전송하는 안테나일 수 있는데, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 및 제2 무선 전력 전송용 안테나(340)를 포함하여 구성된다.
제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 및 제2 무선 전력 전송용 안테나(340)는 소정 간격 이격되어 제1 안테나부(200)에 형성된 안테나(예를 들면, 내부 안테나(220))와 소정 영역 중첩되도록 배치된다.
제1 무선 전력 전송용 안테나(320)는 권취축을 중심으로 권취된 루프 형상으로 형성된다. 이때, 제1 무선 전력 전송용 안테나(320)는 제1 안테나부(200)의 일부와 중첩된다.
제2 무선 전력 전송용 안테나(340)는 제1 무선 전력 전송용 안테나(320)와 다른 권취축을 중심으로 권취된 루프 형상으로 형성된다. 이때, 제2 무선 전력 전송용 안테나(340)는 제1 안테나부(200)의 다른 일부와 중첩된다.
제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 및 제2 무선 전력 전송용 안테나(340)는 동작주파수가 대략 100~350㎑ 정도인 주파수 대역에서 자기유도 방식으로 작동하는 Qi 또는 PMA 방식의 안테나로 구성될 수 있다.
여기서, 제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 및 제2 무선 전력 전송용 안테나(340) 중에 하나는 Qi 방식의 안테나로 구성되고, 다른 하나의 안테나는 PMA 방식으로 작동하는 안테나로 구성될 수 있다.
물론, 제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 또는 제2 무선 전력 전송용 안테나(340) 중에 적어도 하나는 Qi 방식 및 PMA 방식을 통합하여 사용할 수 있는 안테나로 구성될 수도 있다.
이때, 제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 또는 제2 무선 전력 전송용 안테나(340)는 각각 내부 안테나(220)의 복수개의 루프 형상의 권취축들 중 하나와 중첩될 수 있다. 여기서, 권취축과 중첩되는 것은 제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 또는 제2 무선 전력 전송용 안테나(340) 전체 영역 내에 권취축이 중첩되도록 배치되는 것을 의미한다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 안테나부(300)는 제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 및 제2 무선 전력 전송용 안테나(340)와 일부 중첩되도록 배치되는 제3 무선 전력 전송용 안테나(360)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
제3 무선 전력 전송용 안테나(360)는 제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 및 제2 무선 전력 전송용 안테나(340)의 권취축과 이격된 권취축을 중심으로 권취된 루프 형상으로 형성될 수 있다.
제3 무선 전력 전송용 안테나(360)는 제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 및 제2 무선 전력 전송용 안테나(340)와 소정영역이 중첩된다. 이때, 제3 무선 전력 전송용 안테나(360)는 일측이 제1 무선 전력 전송용 안테나(320)와 중첩되고, 타측이 제2 무선 전력 전송용 안테나(340)와 중첩된다. 제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 내지 제3 무선 전력 전송용 안테나(360)의 권취축들은 서로 중첩되지 않도록 형성된다. 제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 내지 제3 무선 전력 전송용 안테나(360) 중 적어도 하나는 Qi 방식 안테나이고, 나머지는 PMA 방식 안테나일 수 있다.
제3 무선 전력 전송용 안테나(360)는 제1 안테나부(200)에 형성된 안테나(예를 들면, 내부 안테나(220))와 소정 영역 중첩되도록 배치될 수 있다.
여기서, 제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 내지 제3 무선 전력 전송용 안테나(360)는 각각 도전성 부재가 권선되는 평판형 코일로 형성되거나, 동박 등과 같은 전도체를 루프 형태로 패터닝하거나, 전도성 잉크나 페이스트를 사용하여 루프 형상의 금속 패턴을 형성하여 구성될 수 있다.
물론, 제1 무선 전력 전송용 안테나(320) 내지 제3 무선 전력 전송용 안테나(360)는 도전성 부재가 복수 회 권선된 평판형 코일과 베이스 시트(100)의 일면에 인쇄된 안테나가 상호 조합된 형태로 구성될 수도 있다.
이를 통해, 차량용 안테나 모듈은 자기유도 방식과 자기공진 방식으로 각각 작동하는 제1 안테나부(200) 및 제2 안테나부(300)를 구비함으로써, 하나의 모듈을 통하여 두 가지 방식(즉, 자기유도 방식 및 자기공진 방식)의 무선 전력 전송을 모두 수행할 수 있다.
또한, 차량용 안테나 모듈은 차량 내에 설치되어 동작주파수 또는 작동방식이 상이한 Qi 방식, PMA 방식 및 A4WP 방식을 모두 이용하여 무선 전력 전송을 수행할 수 있다. 그에 따라, 차량용 안테나 모듈은 충전대상인 휴대폰, PDA, 태블릿 등과 같은 휴대 단말의 무선 전력 전송 방식이 자기유도 방식이든 자기공진 방식이든 구분하지 않고 매칭되는 안테나를 이용하여 무선 전력 전송(즉, 충전)을 수행할 수 있게 되므로 차량 내에 설치된 무선 전력 송신모듈을 교체할 필요 없이 모든 방식의 무선 전력 전송에 의한 충전을 수행할 수 있다.
또한, 차량용 안테나 모듈은 제1 안테나부(200)를 통해 근거리 통신을 수행함으로써, 자기공진 방식 및 자기유도 방식의 무선 전력 전송뿐만 아니라, 근거리 데이터 통신도 수행하는 복합 안테나의 역할을 수행할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 차량용 안테나 모듈은 자성 시트(400)를 더 포함하여 구성될 수도 있다. 즉, 차량용 안테나 모듈은 베이스 시트(100)의 하면에 자성재질의 자성 시트(400)가 적층될 수도 있다.
차량용 안테나 모듈은 전자파 장애로 인해 다른 부품에 영향을 미치지 않도록 하기 위해 자성 시트(400)를 더 포함하여 구성된다.
안테나는 금속 재질과 혹은 부품이 근접한 경우가 많고 금속이 안테나 코일의 SRF(self-resonant frequency; 자기공진 주파수)를 변화시켜 손실을 악화시키고 안테나 코일의 인덕턴스를 낮추게 되고 결국 통신 장애를 일으키게 된다.
이러한 현상의 원인은 자기장으로 인해서 금속에서 발생하는 와류 때문인데, 이 와류를 없애기 위해서는 높은 투자율과 저항 재료를 금속과 안테나 사이에 위치시켜 자기력선을 조절할 수 있게 하는 적절한 투자율, 손실, 두께를 가진 자성 시트(400)를 사용한다.
와전류 손실은 유도 기전력에 의해 발생하는 와전류에 의한 전력손실을 나타낸다. 하기의 수학식 1을 참조하면, 와전류 손실(eddy current loss)은 자속밀도와 주파수와 매질(Sheet)의 두께와 비례한다. 여기서, 주파수의 함수이므로 자기공진, 자기유도, GSM, NFC의 서로 다른 주파수에 대하여 적절한 자성 시트(400)의 성능이 필요하다.
Figure 112016102485214-pat00001
여기서, Pe는 와전류 손실이고, B는 자속밀도(Flux Density)이고, f는 주파수(Frequency)이고, d는 매질의 두께, Cp는 출력 계수(Power coefficient; 상수)를 의미한다.
하기 수학식 2를 참조하면, 자기장은 투자율과 비례 관계를 가지므로, 투자율이 높을수록 자속밀도는 커진다.
Figure 112016102485214-pat00002
여기서, μ는 투자율, H는 자계강도를 의미한다.
페라이트에 교류자계를 인가할 경우 낮은 주파수에서는 페라이트의 이동 속도나 자화회전 속도가 변화되는 자장을 따라가지만 주파수가 증가하면 자계의 변화에 자벽의 이동이 따라가지 못하여 투자율이 저하되면서 손실이 발생한다. 즉, 자계(H)와 자속밀도(B)와의 사이에는 위상이 늦어지게 되고, 하기 수학식 3과 같이 투자율을 실수부(u')와 허수부(u")로 표현할 수 있고, 하기 수학식 4와 같이 자기손실(또는 투자 손실률(tanδ))을 표현할 수 있고, 허수부가 클수록 손실이 크다.
Figure 112016102485214-pat00003
Figure 112016102485214-pat00004
여기서 실험 결과 자성 시트(400)의 사양은 100kHz~350kHz, 6.78 MHz, 13.56 MHz의 주파수에서 최소 u'> 50, u" < 5 이하가 되어야 한다.
이때, 자성 시트(400)는 제1 안테나부(200) 및 제2 안테나부(300)에 형성된 안테나들에서 발생하는 자기장을 차폐하여 외부 누출을 방지한다.
또한, 자성 시트(400)는 자기장을 일측 방향으로 집속시켜 해당 안테나의 특성을 높일 수도 있다. 즉, 자성 시트(400)는 안테나들에서 소정 주파수 대역의 무선신호를 송신할 때 발생하는 자기장을 차폐함으로써, 일측 방향으로 자기장의 집속도를 높여 소정의 주파수 대역에서 작동하는 안테나의 특성을 높일 수 있다.
이를 위해, 자성 시트(400)는 자기장을 차폐할 수 있는 자성 재질로 구성되고, 일정 면적을 갖는 판상으로 형성될 수 있다. 일례로, 자성 시트(400)는 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금의 리본시트, 페라이트 시트 또는 폴리머 시트 등으로 재질로 형성된다. 여기서, 페라이트 시트는 소결 페라이트 시트일 수 있으며, Ni-Zn 페라이트 또는 Mn-Zn 페라이트가 사용될 수 있으며, Mg을 포함하는 페라이트도 사용될 수 있다. 비정질 합금 또는 나노결정립 합금은 Fe계 또는 Co계 자성 합금이 사용될 수 있다. 폴리머 시트는 Fe-Si-Al계 메탈 폴리머 또는 Fe-Si-Cr계 메탈 폴리머일 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 자성 시트(400)는 복수 개의 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금의 리본시트(423a, 423b, 423c)가 적층된 형태로 구성될 수도 있다.
자성 시트(400)는 저항을 높여 와전류의 발생을 억제할 수 있도록 복수 개의 미세 조각으로 분리 형성될 수 있으며, 복수 개의 미세조각들은 서로 이웃하는 미세 조각들 간에 전체적으로 절연되거나 부분적으로 절연되도록 구비될 수 있다. 이때, 복수 개의 미세 조각은 대략 1㎛ ~ 3mm 정도의 크기로 구비될 수 있으며, 각각의 조각들은 비정형으로 랜덤하게 이루어질 수 있다.
자성 시트(400)는 미세조각으로 분리형성된 복수 개의 시트(423a, 423b, 423c)가 적층된 경우 각각의 시트(423a, 423b, 423c) 사이에 비전도성 재질로 이루어진 접착층(423d)이 배치될 수 있다.
접착층(423d)은 서로 적층되는 한 쌍의 시트(423a, 423b, 423c) 사이에 스며들 수 있도록 함으로써 각각의 시트(423a, 423b, 423c)를 구성하는 복수 개의 미세 조각을 절연하는 역할을 수행할 수도 있다. 여기서, 접착층(423d)은 접착제로 구비될 수도 있으며 필름 형태의 기재의 일면 또는 양면에 접착제가 도포된 형태로 구비될 수도 있다.
자성 시트(400)는 복수 개의 시트(423a, 423b, 423c)들이 적층된 적층체의 최상부 및 최하부에 형성되는 보호필름(425)을 더 포함할 수 있다. 이때, 보호필름(425)은 접착층(424)에 의해 적층체에 접착된다.
자성 시트(400)는 제1 안테나부(200) 및 제2 안테나부(300)가 작동하는 대략 100kHz ~ 350kHz 및 6.765 MHz ~ 6.795 MHz 및 13.56 MHz의 주파수 대역에서 포화자속밀도가 0.35 테슬러 이상으로 형성될 수 있다.
이는, 자성 시트(400)의 포화자속밀도가 높을수록 자기장에 의한 포화가 늦게 발생되므로 포화자속밀도가 낮은 차폐시트에 비하여 얇은 두께를 사용할 수 있기 때문이다.
또한, 자성 시트(400)는 제1 안테나부(200) 및 제2 안테나부(300)가 작동하는 대략 100kHz ~ 350kHz, 6.765 MHz ~ 6.795 MHz 및 13.56 MHz의 주파수 대역에서 투자 손실률(Tanδ(=μ"/μ'))이 0.05 이하인 재질로 이루어질 수 있다(μ'은 투자율이고, μ"은 투자 손실임).
한편, 자성 시트(400)는 제1 안테나부(200)와 중첩된 영역과 제2 안테나부(300)와 중첩된 영역이 서로 다른 재질로 형성될 수 있다. 즉, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 자성 시트(400)는 서로 다른 주파수 대역에서 작동하는 제1 안테나부(200) 및 제2 안테나부(300)에 대응하여 해당 안테나 모듈에 형성된 안테나의 특성을 각각 높여줄 수 있도록 서로 다른 특성을 갖는 제1 자성 시트(420) 및 제2 자성 시트(440)로 구성될 수도 있다.
즉, 자성 시트(400)는 자기공진 방식(즉, A4WP) 및 근거리 통신(즉, NFC)으로 작동하는 제1 안테나부(200), 자기유도 방식(즉, WPC)으로 작동하는 제2 안테나부(300)의 특성을 각각 향상시킬 수 있도록 소정의 주파수 대역에서 서로 다른 특성을 갖는 제1 자성 시트(420) 및 제2 자성 시트(440)로 구성될 수 있다.
이때, 차량용 안테나 모듈은 자성 시트(400)의 적어도 일면에 부착되어 자성 시트(400)를 보호하는 보호시트(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
구체적으로 설명하면, 제1 자성 시트(420)는 고주파 대역에서 자기공진 방식 무선 전력 전송 안테나 및 근거리 통신 안테나로 작동하는 제1 안테나부(200)와 대응되는 영역에 배치된다. 제2 자성 시트(440)는 저주파 대역에서 자기유도 방식 무선 전력 전송 안테나로 작동하는 제2 안테나부(300)와 대응되는 영역에 배치된다.
여기서, 제1 자성 시트(420)는 제1 안테나부(200)를 포함하는 면적을 갖도록 구비되며, 제2 자성 시트(440)는 제2 안테나부(300)를 포함하는 면적을 갖도록 구비된다.
이때, 제2 자성 시트(440)는 제1 자성 시트(420)보다 상대적으로 좁은 면적을 갖도록 구비되어 제1 자성 시트(420)의 일면(즉, 하면)에 적층되는 형태로 구성된다.
도 10을 참조하면, 제1 자성 시트(420)는 제2 자성 시트(440)가 수용되는 수용부(430)가 형성될 수 있다. 이때, 수용부(430)는 제1 자성 시트(420)를 관통하는 관통구의 형태로 형성되어, 제2 자성 시트(440)가 삽입된다.
물론, 도 11을 참조하면, 제1 자성 시트(420)는 제2 자성 시트(440)가 안착되는 수용홈(434)이 형성될 수 있다. 수용홈(434)은 제1 자성 시트(420)의 일면으로부터 일정깊이 함몰형성되고, 제2 자성 시트(440)는 수용홈(434)에 안착될 수도 있다.
제1 자성 시트(420) 및 제2 자성 시트(440)는 소정의 주파수 대역에서 서로 다른 투자율이나 서로 다른 포화자기장을 갖도록 구비될 수도 있으며, 소정의 주파수 대역에서 제1 자성 시트(420) 및 제2 자성 시트(440)의 투자율이 동일한 경우 투자 손실률이 서로 다른 값을 갖도록 구비될 수도 있다.
구체적으로 설명하면, 제2 자성 시트(440)는 저주파 대역인 100~350kHz의 주파수 대역에서 제1 자성 시트(420)보다 상대적으로 높은 투자율을 갖거나, 제1 자성 시트(420)보다 상대적으로 큰 포화자기장을 갖도록 형성될 수 있다.
물론, 100~350kHz의 주파수 대역에서 제1 자성 시트(420) 및 제2 자성 시트(440)가 서로 동일한 투자율을 갖는 경우 제2 자성 시트(440)의 투자 손실률이 제1 자성 시트(420)의 투자 손실률보다 상대적으로 작은 값을 갖도록 형성될 수 있다.
여기서, 제2 자성 시트(440)는 저주파 대역인 100~350kHz의 주파수 대역에서 300~3500의 투자율을 갖고, 투자 손실률(Tanδ(=μ"/μ'))이 0.05 이하이며, 포화자속밀도가 0.25T 이상인 재질로 이루어질 수 있다.
일례로, 제2 자성 시트(440)는 100kHz~350kHz 주파수대역에서 투자율이 2000~3500이고 투자 손실률(Tanδ(=μ"/μ'))이 0.05 이하인 Mn-Zn 페라이트가 사용될 수 있고, 100kHz~350kHz 주파수대역에서 투자율이 300~1500이고 투자 손실률(Tanδ(=μ"/μ'))이 0.05 이하인 Ni-Zn 페라이트가 사용될 수 있다.
한편, 제1 자성 시트(420)는 고주파대역인 6.765 MHz ~ 6.795 MHz 및 13.56 MHz에서 제2 자성 시트(440)보다 상대적으로 높은 투자율을 갖거나, 제2 자성 시트(440)와 동일한 투자율을 갖는 경우 제2 자성 시트(440)보다 상대적으로 작은 투자 손실률을 갖도록 형성될 수도 있다.
여기서, 제1 자성 시트(420)는 동작주파수가 6.765 MHz ~ 6.795 MHz 및 13.56 MHz에서 30~350의 투자율을 갖고, 투자 손실률(Tanδ(=μ"/μ'))이 0.05 이하이며, 포화자속밀도가 0.25T 이상인 재질로 이루어질 수 있다.
일례로, 제1 자성 시트(420)는 6.765 MHz ~ 6.795 MHz 및 13.56 MHz에서 투자율이 100~350이고 투자 손실률(Tanδ(=μ"/μ'))이 0.05 이하인 Ni-Zn 페라이트가 사용될 수 있고, 6.765 MHz ~ 6.795 MHz 및 13.56 MHz에서 투자율이 30~70이고 투자 손실률(Tanδ(=μ"/μ'))이 0.05 이하인 메탈 폴리머가 사용될 수 있다.
이는, 제2 자성 시트(440)가 100~350kHz의 주파수 대역에서 제1 자성 시트(420)보다 상대적으로 높은 투자율을 갖기 때문에 자기유도 방식에 의한 무선 전력 전송시 제2 안테나부(300)에서 생성되는 교류 자기장이 상대적으로 높은 투자율을 갖는 제2 자성 시트(440)측으로 유도된다.
이때, 제2 자성 시트(440)가 제2 안테나부(300)와 대응되는 영역에 배치되어 있으므로 제2 자성 시트(440)측으로 유도된 교류 자기장은 제2 자성 시트(440)에 의해 차폐되어 소요의 방향으로 집속됨으로써 무선 전력 수신모듈 측으로 효율적으로 송신할 수 있게 된다.
또한, 제1 자성 시트(420)의 경우 6.765 MHz ~ 6.795 MHz에서 제2 자성 시트(440)보다 상대적으로 높은 투자율을 갖기 때문에 자기공진 방식에 의한 무선 전력 전송시 제1 안테나부(200)에서 생성되는 교류 자기장이 상대적으로 높은 투자율을 갖는 제1 자성 시트(420)측으로 유도된다.
이때, 제1 자성 시트(420)가 제1 안테나부(200)와 대응되는 영역에 배치되어 있으므로 제1 자성 시트(420)측으로 유도된 교류 자기장은 제1 자성 시트(420)에 의해 차폐되어 소요의 방향으로 집속됨으로써 무선 전력 수신모듈 측으로 효율적으로 송신할 수 있게 된다.
더하여, 제1 안테나부(200)를 통한 근거리 데이터 통신(즉, NFC 통신)시에도 13.56 MHz의 주파수에서 제1 자성 시트(420)가 제2 자성 시트(440)보다 상대적으로 높은 투자율을 갖기 때문에 데이터 통신시 발생되는 자기장 역시 상대적으로 높은 투자율을 갖는 제1 자성 시트(420)측으로 유도된다.
이때, 제1 자성 시트(420)가 제1 안테나부(200)와 대응되는 영역에 배치되어 있으므로 제1 자성 시트(420)측으로 유도된 자기장은 제1 자성 시트(420)에 의해 차폐되어 소요의 방향으로 집속됨으로써 데이터의 송수신 감도를 높일 수 있게 된다.
더불어, 100~350kHz의 주파수 대역에서 제1 자성 시트(420) 및 제2 자성 시트(440)가 서로 동일한 투자율을 갖더라도 제2 자성 시트(440)의 투자 손실률이 제1 자성 시트(420)의 투자 손실률보다 상대적으로 작은 값을 갖도록 구비되면 결과적으로 무선 전력 전송시 투자 손실률에 의한 투자율의 손실이 줄어들게 된다.
이에 따라, 100~350kHz 범위의 동작주파수의 전력 전송에 따라 생성되는 교류 자기장이 상대적으로 높은 투자율을 갖는 제2 자성 시트(440)측으로 유도됨으로써 제2 자성 시트(440)와 대응되는 영역에 배치된 제2 안테나부(300)를 통해 무선 전력 수신모듈 측으로 높은 효율로 송신될 수 있도록 유도하게 된다.
마찬가지로, 6.765 MHz ~ 6.795 MHz 및 13.56 MHz의 주파수에서 제1 자성 시트(420) 및 제2 자성 시트(440)가 서로 동일한 투자율을 갖더라도 제1 자성 시트(420)의 투자 손실률이 제2 자성 시트(440)의 투자 손실률보다 상대적으로 작은 값을 갖도록 구비되면 결과적으로 무선 전력 전송 또는 데이터 통신시 투자 손실률에 의한 투자율의 손실이 줄어들게 된다.
이에 따라, 6.765 MHz ~ 6.795 MHz 및 13.56 MHz의 주파수에서 자기장이 상대적으로 높은 투자율을 갖는 제1 자성 시트(420)측으로 유도됨으로써 제1 자성 시트(420)와 대응되는 영역에 배치된 제1 안테나부(200)를 통해 무선 전력을 높은 효율로 송신하거나 데이터의 송수신 감도를 높일 수 있게 된다.
여기서, 제1 자성 시트(420)가 Ni-Zn 페라이트 또는 메탈 폴리머로 구성되고, 제2 자성 시트(440)가 Mn-Zn 페라이트 또는 Ni-Zn 페라이트로 구성되는 것으로 설명하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 투자율, 포화자기장 및 투자 손실률이 해당 주파수 대역에서 서로의 시트에 대하여 상대적인 조건을 만족하기만 하면 제1 자성 시트(420) 및 제2 자성 시트(440)의 재질은 다양하게 변경될 수 있음을 밝혀둔다.
일례로, 제1 자성 시트(420) 및 제2 자성 시트(440)는 100~350 kHz, 6.765 MHz ~ 6.795 MHz 및 13.56 MHz의 동작주파수에서 서로 다른 투자율을 갖는 동일한 재질로 이루어질 수도 있으며, 제2 자성 시트(440)가 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금의 리본시트가 사용될 수도 있다. 이는, 동일한 재질로 이루어지더라도 열처리 온도, 적층 수 등과 같은 여러 가지 조건의 변화를 통해 서로 다른 특성(투자율, 포화자기장, 투자 손실률 등)을 갖도록 제조될 수 있기 때문이다.
더불어, 제1 자성 시트(420) 및 제2 자성 시트(440) 중 적어도 어느 하나가 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금의 리본시트가 사용되는 경우, 단층의 리본시트가 사용될 수도 있지만, 복수 개의 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금의 리본시트가 적층된 형태(도 7 참조)로 제1 자성 시트(420) 및/또는 제2 자성 시트(440)로 구성될 수도 있다.
한편, 제1 자성 시트(420) 및 제2 자성 시트(440)는 제1 안테나부(200) 및 제2 안테나부(300)가 배치되는 일면이 단차면을 형성하도록 배치된다. 이때, 단차면은 제1 안테나부(200)가 배치되는 제1 자성 시트(420)의 일면에 대하여 제2 안테나부(300)가 배치되는 제2 자성 시트(440)의 일면이 일정높이 돌출되도록 형성된다.
이는, 자기유도 방식으로 작동하는 제2 안테나부(300)로부터 충전대상인 휴대 단말과의 이격거리와 자기공진 방식으로 작동하는 제1 안테나부(200)로부터 충전대상인 휴대 단말과의 이격거리를 서로 다르게 하기 위함이다.
통상적으로, 무선 전력 송신모듈에 구비되는 전송코일과 무선 전력 수신모듈에 구비되는 수신코일 간의 거리가 가까울수록 결합계수의 값이 커지게 된다.
이때, 자기공진 방식으로 작동하는 안테나는 코일 간의 결합계수(k)가 0.2 미만인 수준을 사용하며 자기유도 방식으로 작동하는 안테나는 코일 간의 결합계수(k)가 0.7초과의 수준을 사용한다.
이는 자기공진 방식의 경우 코일 간의 결합계수가 0.2 이상으로 높아지게 되면 스플릿(split)에 의한 효율저하가 발생되어 오히려 무선 전력 전송 효율이 떨어지게 되므로 수신코일과 송신코일을 적정거리로 이격시켜 결합계수를 0.2 미만으로 유지할 필요가 있다.
그러나, 자기유도 방식은 자기공진 방식과는 반대로 코일 간의 결합계수가 높을수록 무선 전력 전송 효율도 비례하여 올라가기 때문에 수신코일과 송신코일의 이격거리를 가깝게 유지할 필요가 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 제1 자성 시트(420) 및 제2 자성 시트(440)가 단차면을 형성하도록 배치하되, 자기유도 방식으로 작동하는 제2 안테나부(300)가 배치되는 제2 자성 시트(440)의 일면이 자기공진 방식으로 작동하는 제1 안테나부(200)가 배치되는 제1 자성 시트(420)의 일면보다 더 낮은 위치에 위치하도록 배치한다.
이로 인해, 자기유도 방식의 무선 전력 전송을 하는 휴대 단말일 경우에는 제2 안테나부(300)와 휴대 단말이 최대한 밀착된 거리를 유지하여 0.7 이상의 결합계수를 유지할 수 있게 되므로 무선 전력 전송 효율을 높일 수 있다.
또한, 자기공진 방식의 무선 전력 전송을 하는 휴대 단말일 경우에는 제1 안테나부(200)와 휴대 단말이 적정거리 이격된 상태를 유지하여 0.2 미만의 결합계수를 유지함으로써 과도한 코일결합에 의한 스플릿을 막고 고른 자기장 분포를 얻는데 유리하므로 무선 전력 전송 효율을 높일 수 있게 된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 차량용 안테나 모듈은 제3 안테나부(500)를 더 포함할 수도 있다. 이때, 제3 안테나부(500)는 이동 통신 주파수 대역인 GSM 주파수 대역의 신호를 차량 내에서 증폭하기 위한 안테나가 형성된다.
미국, 유럽 등에서 이동 통신용 주파수 대역으로 사용되는 GSM(예를 들면, 850㎒, 900㎒, 1800㎒, 1900 ㎒)이 차량 내에서 신호의 수신율이 저하되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해서, 차량용 안테나 모듈은 이동 통신용 신호(즉, GSM 주파수 대역의 신호)를 송수신하는 안테나가 형성되어 제2 안테나부(300)의 일면에 제3 안테나부(500)를 적층하여 구성된다.
일례로, 도 13에 도시된 바와 같이, 제3 안테나부(500)는 폴리이미드(PI), PET 등과 같은 합성수지로 이루어진 회로기판(510; 예를 들면, PCB, FPCB 등)의 일면에 동박 등과 같은 전도체를 패터닝하거나, 전도성 잉크나 페이스트를 사용하여 안테나를 형성된다.
이때, 안테나는 회로기판의 일면 일측에 형성된 제1 단자(530)를 시작으로 회로기판의 일면 외주부를 따라 소정 형상으로 형성된 제1 안테나 패턴(550)과, 제2 단자(570)를 시작으로 제1 안테나 패턴(550)과 대칭으로 형성되는 제2 안테나 패턴(590)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 안테나는 제1 안테나부(200) 및 제2 안테나부(300)와의 신호 간섭을 방지하기 위해 제1 안테나부(200) 및 제2 안테나부(300)에 형성된 안테나와 중첩되는 중앙부에는 형성되지 않는다.
한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 차량용 안테나 모듈은 제3 안테나부(500)를 별도의 시트로 구성하지 않고, 베이스 시트(100)의 일면에 이동 통신용 안테나를 형성할 수도 있다. 즉, 차량용 안테나 모듈은 제1 안테나부(200)와 이동 통신용 안테나를 베이스 시트(100)의 동일면에 형성할 수도 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 베이스 시트 200: 제1 안테나부
220: 내부 안테나 240: 외부 안테나
300: 제2 안테나부 320: 제1 무선 전력 전송용 안테나
340: 제2 무선 전력 전송용 안테나 360: 제3 무선 전력 전송용 안테나
400: 자성 시트 420: 제1 자성 시트
440: 제2 자성 시트 500: 제3 안테나부
510: 회로기판 530: 제1 단자
550: 제1 안테나 570: 제2 단자
590: 제2 안테나

Claims (14)

  1. 베이스 시트;
    제1 안테나를 구비하고, 상기 베이스 시트의 일면에 적층되는 제1 안테나부;
    상기 제1 안테나와 적어도 일부 중첩되는 제2 안테나를 구비하고, 상기 제1 안테나부의 일면에 적층되는 제2 안테나부; 및
    제3 안테나가 형성되고, 상기 제2 안테나부의 일면에 적층된 제3 안테나부를 더 포함하고,
    상기 제3 안테나부는,
    기판의 일면에 형성된 제1 단자;
    일단이 상기 제1 단자와 연결되어 상기 기판의 일면 외주부를 따라 형성된 제1 안테나 패턴;
    상기 기판의 일면에 상기 제1 단자와 이격되어 형성된 제2 단자; 및
    일단이 상기 제2 단자와 연결되어 상기 기판의 일면 외주부를 따라 형성되고, 타단이 상기 제1 안테나 패턴의 타단과 이격된 제2 안테나 패턴을 포함하는 차량용 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 안테나는,
    권취축을 중심으로 권취된 루프 형상으로 형성된 제1 무선 전력 전송용 안테나; 및
    상기 제1 무선 전력 전송용 안테나와 이격되고, 다른 권취축을 중심으로 권취된 루프 형상으로 형성된 제2 무선 전력 전송용 안테나를 포함하는 차량용 안테나 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 무선 전력 전송용 안테나는 상기 제1 안테나의 일부와 중첩되고, 상기 제2 무선 전력 전송용 안테나는 상기 제1 안테나의 다른 일부와 중첩된 차량용 안테나 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 무선 전력 전송용 안테나 및 제2 무선 전력 전송용 안테나 중 하나는 Qi 방식 안테나이고, 다른 하나는 PMA 방식 안테나인 차량용 안테나 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 안테나는 제3 무선 전력 전송용 안테나를 더 포함하고,
    상기 제3 무선 전력 전송용 안테나는 상기 제1 무선 전력 전송용 안테나 및 제2 무선 전력 전송용 안테나의 권취축과 이격된 권취축을 중심으로 권취된 루프 형상으로 형성된 차량용 안테나 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 무선 전력 전송용 안테나는 일측이 상기 제1 무선 전력 전송용 안테나와 중첩되고, 타측이 상기 제2 무선 전력 전송용 안테나와 중첩된 차량용 안테나 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 무선 전력 전송용 안테나는 상기 제1 안테나와 적어도 일부 중첩된 차량용 안테나 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 무선 전력 전송용 안테나 내지 상기 제3 무선 전력 전송용 안테나의 권취축들은 서로 중첩되지 않는 차량용 안테나 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 무선 전력 전송용 안테나 내지 제3 무선 전력 전송용 안테나 중 적어도 하나는 Qi 방식 안테나이고, 나머지는 PMA 방식 안테나인 차량용 안테나 모듈.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제1 안테나는,
    상호 이격된 복수의 권취축을 각각 권취하는 복수개의 루프 형상을 갖는 내부 안테나; 및
    상기 내부 안테나에 연결되어 상기 내부 안테나 전체의 외주를 따라 권취된 루프 형상인 외부 안테나를 포함하는 차량용 안테나 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 무선 전력 전송용 안테나 및 상기 제2 무선 전력 전송용 안테나는 각각 상기 내부 안테나의 복수개의 루프 형상의 권취축들 중 하나와 중첩된 차량용 안테나 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 시트의 타면에 적층된 자성 시트를 더 포함하되,
    상기 자성 시트는 상기 제1 안테나부와 중첩된 영역과 상기 제2 안테나부와 중첩된 영역이 서로 다른 재질로 형성된 차량용 안테나 모듈.
  13. 삭제
  14. 삭제
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