KR102184679B1 - 근거리무선통신 안테나 매칭 네트워크 시스템 및 그것을 포함한 유저 장치 - Google Patents

근거리무선통신 안테나 매칭 네트워크 시스템 및 그것을 포함한 유저 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102184679B1
KR102184679B1 KR1020130160582A KR20130160582A KR102184679B1 KR 102184679 B1 KR102184679 B1 KR 102184679B1 KR 1020130160582 A KR1020130160582 A KR 1020130160582A KR 20130160582 A KR20130160582 A KR 20130160582A KR 102184679 B1 KR102184679 B1 KR 102184679B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nfc
coil
antenna
network system
matching network
Prior art date
Application number
KR1020130160582A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150072911A (ko
Inventor
장요한
송일종
노형환
이영기
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020130160582A priority Critical patent/KR102184679B1/ko
Priority to US14/559,198 priority patent/US9438313B2/en
Publication of KR20150072911A publication Critical patent/KR20150072911A/ko
Priority to US15/244,420 priority patent/US9800295B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102184679B1 publication Critical patent/KR102184679B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H04B5/48—
    • H04B5/263—
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q20/00—Payment architectures, schemes or protocols
    • G06Q20/30—Payment architectures, schemes or protocols characterised by the use of specific devices or networks
    • G06Q20/32—Payment architectures, schemes or protocols characterised by the use of specific devices or networks using wireless devices
    • G06Q20/327—Short range or proximity payments by means of M-devices
    • G06Q20/3278—RFID or NFC payments by means of M-devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H04B5/26—
    • H04B5/72—
    • H04B5/77—

Abstract

근거리무선통신 (이하, NFC라 칭함) 송수신기에 연결되는 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템은 제 1 및 제 2 안테나 단자들에 그리고 상기 NFC 송수신기에 연결된 매칭 회로와; 그리고 상기 제 1 및 제 2 안테나 단자들에 병렬로 그리고 물리적으로 연결된 복수의 NFC 안테나들을 포함하며, 상기 NFC 안테나들 각각은 상기 제 1 안테나 단자와 상기 제 2 안테나 단자 사이에 연결된 소스 코일과; 그리고 상기 소스 코일과 물리적으로 분리된 공진 코일을 포함한다.

Description

근거리무선통신 안테나 매칭 네트워크 시스템 및 그것을 포함한 유저 장치{SMART NFC ANTENNA MATCHING NETWORK SYSTEM HAVING MULTIPLE ANTENNAS AND USER DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 근거리무선통신(Near Field Communication: 이하, 'NFC'라 칭함)을 이용한 비접촉식 모바일 포스를 위한 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템에 관한 것이다.
RFID 시스템은 전파를 이용한 자동 인식 분야에 속하며, 초단파나 장파 등의 전파를 이용하여 미리 저장되어 있는 소정의 정보를 무선으로 인식하는 무선주파수 식별 시스템이라고도 한다. RFID 시스템의 동작 원리에 따르면, 리더기는 태그(tag)에 저장된 정보를 수신하여 인식하고 분석하여 태그가 장착된 물품의 고유 정보를 취득할 수 있다.
RFID 시스템은 RF 신호를 이용하기 때문에 눈, 비, 바람, 먼지 및 자속 등과 같은 주변 환경의 영향을 받지 않고, 또한 인식 속도가 빨라 이동 중에도 인식이 가능하며, 일정 정도의 원거리에서도 인식이 가능하며 제조과정에서 고유의 ID를 부여하여 위조가 거의 불가능하다는 특징이 있다.
이러한 RFID 시스템은 일반적으로 리더기, 안테나, 태그로 구성되어 있고, 안테나는 태그와 리더기 사이에서 중계 역할을 담당한다. 리더기는 소정 주파수의 신호를 이용하여 태그로 전력과 신호를 전송하여 태그를 활성화시키고 활성화된 태그로부터의 응답을 받는다.
한편, RFID의 한 분야인 NFC(Near Field Communication)는 13.56㎒의 주파수를 사용하고, 근거리에서 저 전력으로 데이터를 전송하는 근거리 무선통신으로서 ISO 18092에 표준으로 규정되어 있다. NFC는 13.56㎒의 주파수 이외에도 125㎑, 135㎑ 및 900㎒를 비롯하여 다양한 주파수 신호로 근거리 무선통신을 수행할 수 있다.
NFC는 정보 기기들 사이의 데이터 송수신이 가능하여 휴대용 단말기들 간은 물론 노트북 컴퓨터와 휴대용 단말기들 간에 주소록이나 게임, MP3 파일 등을 주고받을 수 있는 것이 장점이다. 소정의 주파수 대역을 사용하는 NFC 기술은 안정성이 높아 교통카드 등의 모바일 지불 결제에 사용되고 있으며, 향후에는 소정의 정보를 저장한 태그에 접근하면 각종 정보를 얻는 정보단말기로 활용할 수 있을 것이다.
이와 같은 NFC용 칩이 내장되어 있는 휴대용 단말기는 현재 보급 초기로서 향후 휴대폰 등과 같은 이동통신 단말기 등에 폭넓게 채택될 것으로 예측되고 있다. 이러한 NFC 칩을 내장하고 있는 휴대용 단말기들은 통상적으로 NFC 안테나를 구비하고, NFC 안테나를 통해 외부 리더기와 통신을 수행하고 있다.
본 발명의 목적은 사용자의 편의를 증대시킬 수 있는 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템 및 그것을 포함한 유저 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비접촉식 모바일 포스를 위한 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징은 근거리무선통신 (이하, NFC라 칭함) 송수신기에 연결되는 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템을 제공하는 것이며, NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템은 제 1 및 제 2 안테나 단자들에 그리고 상기 NFC 송수신기에 연결된 매칭 회로와; 그리고 상기 제 1 및 제 2 안테나 단자들에 병렬로 그리고 물리적으로 연결된 복수의 NFC 안테나들을 포함하며, 상기 NFC 안테나들 각각은 상기 제 1 안테나 단자와 상기 제 2 안테나 단자 사이에 연결된 소스 코일과; 그리고 상기 소스 코일과 물리적으로 분리된 공진 코일을 포함한다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 매칭 회로는 상기 제 1 안테나 단자와 상기 NFC 송수신기 사이에 연결된 제 1 커패시터와; 그리고 상기 제 2 안테나 단자와 상기 NFC 송수신기 사이에 연결된 제 2 커패시터를 포함한다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 매칭 회로는 상기 제 1 커패시터와 상기 제 1 안테나 단자 사이에 연결된 제 1 저항기와 제 1 인덕터 중 적어도 하나; 그리고 상기 제 2 커패시터와 상기 제 2 안테나 단자 사이에 연결되는 제 2 저항기와 제 2 인덕터 중 적어도 하나를 더 포함한다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 NFC 안테나들 각각은 상기 공진 코일과 병렬 연결된 제 3 커패시터를 더 포함한다.
예시적인 실시예에 있어서, 제 3 저항기와 제 3 인덕터 중 적어도 하나가 상기 공진 코일과 상기 제 3 커패시터의 일단 사이에 직렬 연결된다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 공진 코일과 상기 제 3 커패시터는 병렬 공진기를 구성하고, 상기 NFC 안테나들 각각의 상기 소스 코일과 상기 제 1 및 제 2 커패시터들은 직렬 공진기를 구성하며, 상기 NFC 안테나들 각각의 상기 병렬 공진기는 상기 NFC 안테나들 각각의 상기 소스 코일과 물리적으로 분리된다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 NFC 안테나들 각각의 상기 소스 코일은 단일-루프 형상 또는 멀티-루프 형상을 갖는 제 1 도전 라인으로 형성되고 상기 NFC 안테나들 각각의 상기 공진 코일은 스파이럴 형상을 갖는 제 2 도전 라인으로 형성된다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 NFC 안테나들이 각각 형성되는 안테나 영역들은 서로 다른 크기들을 갖는 NFC 안테나들이 형성되도록 다른 면적들을 갖는다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 모바일 포스용 휴대용 단말기는 NFC 송수신기와; 그리고 상기 NFC 송수신기에 연결된 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템을 포함하며, 상기 NFC 송수신기는 리더기 회로, 카드 회로, 그리고 상기 리더기 회로와 상기 카드 회로를 상기 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템에 연결하는 연결 유니트를 포함하며; 상기 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템은 상기 연결 유니트에 연결된 일단을 갖는 제 1 커패시터와; 상기 제 1 커패시터의 타단에 연결된 일단을 갖는 소스 코일과; 상기 상기 연결 유니트에 연결된 일단을 갖는 제 2 커패시터와; 상기 소스 코일의 타단은 상기 제 2 커패시터의 타단에 연결되며; 그리고 공진 코일을 가지며, 상기 소스 코일과 물리적으로 분리된 병렬 공진기를 포함하며, 상기 공진 코일은 복수의 턴들을 가지며, 상기 공진 코일의 턴들 중, 상기 소스 코일의 가장 바깥쪽의 가장자리에 인접한, 턴의 가장 안쪽의 가장자리와 상기 소스 코일의 가장 바깥쪽의 가장자리 사이의 간격은 0㎜~1㎜ 이내이고, 상기 공진 코일이 형성되는 영역은 대략 20㎠~54㎠ 이내의 면적을 갖고, 상기 공진 코일은 대략 4μH~9μH의 인덕턴스를 갖고, 상기 공진 코일은 0.5㎜~1.2㎜의 선폭을 가지며, 상기 공진 코일의 인접한 턴들 사이의 간격은 0.3㎜~0.6㎜ 이내이다.
본 발명에 의하면, 단일의 NFC 칩에 복수의 NFC 안테나들을 적용함으로써 사용자의 편의를 증대시키고, NFC 기능을 충분히 활용하며, NFC 칩과 안테나 사이의 최대 성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 하나의 단말기(예를 들면, 스마트 폰)을 이용하여 신용카드 지불과 신용카드 결제 모두를 지원할 수 있다. 즉, NFC 칩을 내장하고 있는 본 발명의 휴대용 단말기(예를 들면, 스마트 폰)의 경우, 개인의 카드 정보를 휴대용 단말기(예를 들면, 스마트 폰)에 입력(모바일 카드)함으로써 휴대용 단말기(예를 들면, 스마트 폰)는 구매 수단으로 사용되고, 또한, 본 발명의 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템을 통해 외부 모바일 카드나 신용 카드를 인식함으로써 결제 수단으로 사용될 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 휴대용 단말기(예를 들면, 스마트 폰)는 포스용 동글없이 신용카드 지불과 신용카드 결제 모두를 지원할 수 있다.
도 1은 몇몇 실시예들이 구현되는 예시적인 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 1에 도시된 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 6은 소스 코일과 공진 코일이 형성된 예들을 보여주는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소스 코일을 보여주는 도면이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템들을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 NFC 안테나 네트워크 시스템이 적용되는 유저 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1에 도시된 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 11은 도 3에 도시된 점선 박스의 확대도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 명세서에서 ‘및/또는’이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, ‘연결되는/결합되는’이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 ‘포함한다’ 또는 ‘포함하는’으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.
도 1은 몇몇 실시예들이 구현되는 예시적인 장치의 블록도이다. 도 1에 도시된 예시적인 장치는 유저 장치로서 모바일 폰(또는, 스마트폰)일 것이다. 하지만, 본 발명이 모바일 폰에 제한되지 않음은 잘 이해될 것이다.
도 1을 참조하면, 모바일 폰(1000)은 GSM (Global System for Mobile Communication) 블록(100), NFC (Near Feild Communication) 송수신기(200), 입출력 블록(300), 응용 블록(400), 메모리(500), 그리고 디스플레이(600)를 포함할 것이다. 도 1의 모바일 폰(1000)의 구성 요소들/블록들은 단지 예시적으로 도시되어 있다. 하지만, 모바일 폰(1000)은 더 많은 또는 더 적은 구성 요소들/블록들을 포함할 것이다. 게다가, GSM 기술을 사용하는 것으로 도시되어 있지만, 모바일 폰(1000)은 CDMA (Code Division Multiple Access)와 같은 다른 기술들을 이용하여 구현될 수 있다. 도 1의 블록들은 집적 회로 형태로 구현될 것이다. 또는, 블록들 중 몇몇은 집적 회로 형태로 구현되는 반면에 다른 블록들은 별개의 형태로 구현될 것이다.
GSM 블록(100)은 안테나(101)에 연결되며, 알려진 방식으로 무선 전화기 동작들을 제공하도록 동작할 것이다. GSM 블록(100)은 내부적으로 수신기 및 송신기(미도시됨)를 포함하여 대응하는 수신 및 송신 동작들을 수행할 것이다.
NFC 송수신기(200)는 무선 통신을 위해 유도 결합(inductive coupling)을 이용하여 NFC 신호들을 송수신하도록 구성될 것이다. NFC 송수신기(200)는 NFC 신호들을 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)에 제공하고, NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)은 유도 결합을 통해 NFC 신호들을 전송할 것이다. NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)은 NFC 신호들(다른 NFC 장치(미도시됨)로부터 제공됨)을 수신하고, 수신된 NFC 신호들을 NFC 송수신기(200)에 제공할 것이다. NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 안테나들을 포함할 것이다. 이는 이후 상세히 설명될 것이다.
NFC 송수신기(200)는 NFC 인터페이스 및 프로토콜-1 (NFCIP-1)과 NFC 인터페이스 및 프로토콜-2 (NFCIP-2)에 설명되고 ECMA-340, ISO/IEC 18092, ETSI TS 102 190, ISO 21481, ECMA 352, ETSI TS 102 312 등에 표준화된 규정들과 일치하게 동작할 것이다.
응용 블록(400)은 하드웨어 회로들(예를 들면, 하나 또는 그 보다 많은 프로세서들)을 포함하며, 모바일 폰(1000)에 의해서 제공되는 다양한 사용자 응용들을 제공하도록 동작할 것이다. 사용자 응용들은 음성 호출 동작들, 데이터 전송, 등을 포함할 것이다. 응용 블록(400)은 GSM 블록(100)과 함께 동작하여 그러한 특징들을 제공할 것이다. 응용 블록(400)은, 또한, 모바일 포스(Point of Sales: POS)를 위한 프로그램을 포함할 것이다. 그러한 프로그램은 모바일 폰 즉, 스마트 폰을 을 이용한 신용카드 구매 및 결제 기능들을 제공할 것이다.
디스플레이(600)는 응용 블록(400)으로부터 수신된 디스플레이 신호들에 응답하여 영상을 표시할 것이다. 영상은 모바일 폰(1000)에 제공되는 카메라(미도시됨)에 의해서 생성될 것이다. 또한, 영상은 응용 블록(400)에 의해서 생성될 것이다. 디스플레이(600)는 픽셀 값들의 임시 저장을 위해서 내부적으로 메모리(예를 들면, 프레임 버퍼)를 포함하며, 관련된 제어 회로들과 함께 액정 디스플레이 스크린으로 구성될 것이다. 입출력 블록(300)은 사용자에게 입력 기능을 제공하며, 응용 블록(400)을 통해 수신될 출력들을 제공한다.
메모리(500)는 응용 블록에 의해서 사용될 프로그램 (명령들) 그리고/또는 데이터를 저장하며, RAM, ROM, 플래시 메모리, 등으로 구현될 것이다. 따라서, 메모리(500)는 휘발성 뿐만 아니라 비휘발성 저장 소자들을 포함할 것이다.
NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)은 유도 결합에 의해서 외부 장치들과 통신하며, NFC 신호들의 전송 및 수신을 위해서 사용될 것이다. NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)은 복수의 안테나들(또는, NFC 안테나들)을 포함하며, 안테나들은 다른 크기들을 갖는다. 안테나들은, 또한, 다른 위치들(예를 들면, 모바일 폰(1000)의 전면, 후면, 외곽, 중앙, 플립 커버, 배터리팩, 등)에 설치될 것이다. 이는 이후 상세히 설명될 것이다. 복수의 안테나들을 하나의 NFC 송수신기(200)에 적용함으로써 사용자의 편의를 증대시킬 수 있고, NFC 기능을 충분히 활용할 수 있으며, NFC 칩으로서 NFC 송수신기(200)와 안테나 사이의 최대 성능을 확보하는 것이 가능하다.
NFC 송수신기(200)에 의한 NFC 신호들의 전송 및 수신은 시분할 방식으로 행해질 것이다. 따라서, NFC 송수신기(200)가 NFC 신호들을 전송하는 시구간은 "전송 구간"이라 칭하며, NFC 송수신기(200)의 대응하는 동작 모드는 "전송 모드" 또는 "NFC 리더 전송 모드"로 여겨질 것이다. 마찬가지로, NFC 송수신기(200)가 NFC 신호들을 수신하는 시구간은 "수신 구간"이라 칭하며, NFC 송수신기(200)의 대응하는 동작 모드는 "수신 모드" 또는 "NFC 태그 수신 모드"로 여겨질 것이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 1에 도시된 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)은 커패시터들(Cs10, Cs11, Cr10) 그리고 인덕터들(Ls10, Lr10)을 포함할 것이다. NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)은 NFC 송수신기 (또는, NFC 칩이라 칭함) (200)의 칩 단자들(202, 203)에 전기적으로 연결될 것이다. 도 2에는 2개의 칩 단자들이 도시되어 있다. 하지만, 본 발명이 이에 국한되지 않음은 잘 이해될 것이다.
커패시터(Cs10)는 칩 단자(202)와 안테나 단자(231) 사이에 연결되고, 커패시터(Cs11)는 칩 단자(203)와 안테나 단자(232) 사이에 연결될 것이다. 안테나 단자들(231, 232) 사이에는 안테나 소스 코일로서 인덕터(Ls10)가 연결되어 있다. 인덕터(Ls10)와 커패시터들(Cs10, Cs11)은 직렬 공진기를 구성할 것이다. 예시적인 실시예에 있어서, 인덕터(Ls10)는 소스 코일(source coil)이라 칭할 것이다. 커패시터(Cr10)와 인덕터(Lr10)는 병렬 공진기를 구성할 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 커패시터(Cr10)와 안테나 공진 코일로서 인덕터(Lr10)로 구성된 병렬 공진기는 칩 단자들(202, 203)에 전기적으로 연결된 직렬 공진기와 물리적으로 분리되어 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 인덕터(Lr10)는 공진 코일(resonance coil)이라 칭할 것이다. 소스 코일은 공진 코일과 물리적으로 분리되어 있다. 다시 말해서, 공진 코일(Lr10)은 소스 코일(Ls10)로부터 전기적으로 플로팅될 것이다. 소스 코일(Ls10)은 NFC 송수신기(200)로부터 전력을 공급받고, 공진 코일(Lr10)은 자기 유도(magnetic induction)에 의해서 소스 코일(Ls10)로부터 전력을 공급받는다. 공진 코일(Lr10)은 병렬 공진을 통해 NFC 신호들을 전송하거나 수신할 것이다.
비록 도면에는 도시되지 않았지만, NFC 송수신기(200)는 리더기, 카드 회로, 등을 포함할 것이다. NFC 송수신기(200)의 리더기 및 카드 회로는 칩 단자들(202, 203)을 통해 매칭 회로(230M)에 공통으로 연결될 수 있다. 또는, NFC 송수신기(200)의 리더기는 칩 단자들(202, 203)을 통해 매칭 회로(230M)에 연결되고, 카드 회로는 다른 칩 단자들을 통해 매칭 회로(230M)에 연결될 수 있다. 하지만, NFC 송수신기(200)의 리더기 및 카드 회로와 매칭 회로(230M) 사이의 연결이 여기에 개시된 것에 국한되지 않음은 잘 이해될 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 공진 코일(Lr10)과 병렬 연결된 커패시터(Cr10)는 집중정수 소자(lumped element) 또는 공진 코일(Lr10)에 기생하는 기생 커패시턴스일 수 있다. 여기서, 공진 코일(Lr10)을 통해서 공진 주파수(예를 들면, 13.56MHz)가 얻어지는 경우, 병렬 공진기의 커패시터(Cr10)는 기생 커패시턴스일 것이다. 이에 반해서, 공진 코일(Lr10)을 통해서 공진 주파수가 얻어지지 않는 경우, 병렬 공진기의 커패시터(Cr10)는 집중정수 소자로 구성될 것이다.
NFC 송수신기(200)의 전송 모드에서, 소스 코일(Ls10)(또는, 소스 코일(Ls10)의 인덕턴스)과 커패시터들(Cs10, Cs11)은 직렬 공진기를 구성한다. 리더기(210)로부터 공급되는 전류가 소스 코일(Cs10)에 흐를 때, 소스 코일(Cs10)의 주변에 자기장이 형성될 것이다. 이때, 플로팅 상태에 있는 공진 코일(Lr10)에는 소스 코일(Ls10)에 형성된 자기장에 의해서 유도 전류가 흐를 것이다. 다시 말해서, 공진 코일(Lr10)은 자기 유도(magnetic induction)에 의해서 소스 코일(Ls10)로부터 전력을 공급받는다. 공진 코일(Lr10)의 인덕턴스와 커패시터(Cr10)의 커패시턴스는 자기 유도에 의해서 공급된 전력에 따라 리더기(210)로부터 출력된 NFC 신호에 의해서 점유되는 주파수들의 밴드 중 중심 주파수(예를 들면, 13.56MHz)에서 공진하도록 결정될 것이다. NFC 송수신기(200)의 전송 모드시, 리더기(210)는 칩 단자들(202, 203)을 통해 NFC 신호들을 전송할 것이다.
NFC 송수신기(200)의 수신 모드에서, 소스 코일(Ls10)(또는, 소스 코일(Ls10)의 인덕턴스)과 커패시터들(Cs10, Cs11)은 직렬 공진기를 구성한다. 공진 코일(Lr10)과 커패시터(Cr10)로 구성된 병렬 공진기는 외부 NFC 장치로부터 전송된 NFC 신호에 공진할 것이다. 소스 코일(Ls10)에는 공진 코일(Lr10)의 주변에 형성된 자기장에 의해서 유도 전류가 흐를 것이다. 다시 말해서, 소스 코일(Ls10)은 자기 유도(magnetic induction)에 의해서 공진 코일(Lr10)로부터 전력을 공급받는다. 병렬 공진기를 통해 수신된 NFC 신호들은 커패시터들(Cs10, Cs11)과 소스 코일(Ls10)로 구성된 직렬 공진기를 통해 리더기(210)에 제공될 것이다. NFC 송수신기(200)의 수신 모드시, 리더기(210)는 칩 단자들(202, 203)을 통해 NFC 신호들을 수신할 것이다.
비록 도면에는 도시되지 않았지만, 안테나 단자(231)와 안테나 단자(232) 사이에는 커패시터가 연결될 수 있다. 즉, 커패시터는 안테나 단자(231)와 안테나 단자(232) 사이에 선택적으로 연결될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 커패시터들(Ls10, Ls11)은 NFC 안테나 네트워크 시스템(230)의 매칭 회로(230M)를 구성할 것이다. 커패시터(Cr10)이 기생 커패시턴스로 구현되는 경우, 소스 코일(Ls10)과 공진 코일(Lr10)은 제 1 NFC 안테나(230A1)를 구성할 것이다. 또는, 커패시터(Cr10)이 집중정수 소자로 구현되는 경우, 소스 코일(Ls10), 커패시터(Cr10), 그리고 공진 코일(Lr10)은 제 1 NFC 안테나(230A1)를 구성할 것이다.
일반적인 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템의 경우, 직렬 공진을 위한 커패시터들과 병렬 공진을 위한 커패시터들이 안테나 코일에 전기적으로 연결된다. 이러한 경우, 직렬 공진을 위한 커패시터들은 임피던스 측면에서 병렬 공진을 위한 커패시터들에 의해서 영향을 받거나, 병렬 공진을 위한 커패시터들은 임피던스 측면에서 직렬 공진을 위한 커패시터들에 의해서 영향을 받을 것이다. 그러한 영향으로 인해 일반적인 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템의 전송 성능(또는, Q 값)이 저하될 수 있다. 예를 들면, 일반적인 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템의 높은 임피던스는 리더기 모드에서 자계(magnetic field)를 생성하는 데 제약으로서 작용할 것이다.
이에 반해서, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)은 전송 모드에 적합한(즉, 자계를 형성하기에 유리한) 직렬 공진기와 수신 모드에 적합한(즉, 전력을 공급받기에 유리한) 병렬 공진기가 물리적으로 분리된 상태에서 NFC 신호들을 전송하거나 수신할 것이다. 이러한 경우, 직렬 공진기와 병렬 공진기는 임피던스 측면에서 서로 영향을 받지 않는다. 일반적인 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템과 비교하여 볼 때, 공진 코일(Lr10)에서 바라본 임피던스는 공진 코일(Lr10)이 플로팅 상태로 유지되기 때문에 낮아질 것이다. 이는 소스 코일(Ls10)에 걸리는 임피던스가 감소함을 의미한다. 임피던스가 감소함에 따라, 소스 코일(Ls10)을 통해 흐르는 전류의 양이 상대적으로 증가할 것이다. 이는 공진 코일(Lr10)에 유도된 전류의 세기(또는, 자계의 세기)가 증가함을 의미한다. 전류의 세기(또는 자계의 세기)가 증가함에 따라 인식 거리 또는 수신 전압이 증가될 수 있다. 이러한 경우, 직렬 공진의 리던기 모드의 낮은 임피던스는 높은 전류의 수신을 가능하게 하며, 병렬 공진의 카드 모드의 높은 임피던스는 높은 전압의 유기를 가능하게 할 것이다. 자계의 상승은 안테나 위치의 자유도의 증가를 가능하게 하며, 소형 안테나의 성능이 향상될 것이다.
NFC 안테나 네트워크 시스템(230)은, 또한, 제 2 NFC 안테나(230A2)를 더 포함할 것이다. 제 2 NFC 안테나(230A2)는 매치 회로(230M) 즉, 안테나 단자들(231, 232)에 연결되며, 인덕터(Ls10a), 커패시터(Cr10a), 그리고 인덕터(Lr10a)를 포함할 것이다. 안테나 단자들(231, 232) 사이에는 안테나 소스 코일로서 인덕터(Ls10a)가 연결되어 있다. 인덕터(Ls10a)와 커패시터들(Cs10, Cs11)은 직렬 공진기를 구성할 것이다. 예시적인 실시예에 있어서, 인덕터(Ls10a)는 소스 코일(source coil)이라 칭할 것이다. 커패시터(Cr10a)와 인덕터(Lr10a)는 병렬 공진기를 구성할 것이다. 제 1 NFC 안테나(230A1)와 마찬가지로, 커패시터(Cr10a)와 인덕터(Lr10a)로 구성된 병렬 공진기는 칩 단자들(202, 203)에 전기적으로 연결된 직렬 공진기와 물리적으로 분리되어 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 인덕터(Lr10a)는 공진 코일(resonance coil)이라 칭할 것이다. 제 2 NFC 안테나(230A2)에 있어서, 소스 코일은 공진 코일과 물리적으로 분리되어 있다. 다시 말해서, 공진 코일(Lr10a)은 소스 코일(Ls10a)로부터 전기적으로 플로팅될 것이다. 소스 코일(Ls10a)은 NFC 송수신기(200)로부터 전력을 공급받고, 공진 코일(Lr10a)은 자기 유도(magnetic induction)에 의해서 소스 코일(Ls10a)로부터 전력을 공급받는다. 공진 코일(Lr10a)은 병렬 공진을 통해 NFC 신호들을 전송하거나 수신할 것이다.
제 2 NFC 안테나(230A2) 역시 제 1 NFC 안테나(230A1)과 동일한 효과, 즉, 앞서 설명된 임피던스 감소 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 소스 코일(Ls10a)을 통해 흐르는 전류의 양이 상대적으로 증가할 것이다. 이는 공진 코일(Lr10a)에 유도된 전류의 세기(또는, 자계의 세기)가 증가함을 의미한다. 전류의 세기(또는 자계의 세기)가 증가함에 따라 인식 거리 또는 수신 전압이 증가될 수 있다. 이러한 경우, 직렬 공진의 리던기 모드의 낮은 임피던스는 높은 전류의 수신을 가능하게 하며, 병렬 공진의 카드 모드의 높은 임피던스는 높은 전압의 유기를 가능하게 할 것이다. 자계의 상승은 안테나 위치의 자유도의 증가를 가능하게 하며, 소형 안테나의 성능이 향상될 것이다.
계속해서 도 2를 참조하면, NFC 안테나 네트워크 시스템(230)은 제 3 NFC 안테나(230A3)를 더 포함할 것이다. 제 3 NFC 안테나(230A3)는 매치 회로(230M) 즉, 안테나 단자들(231, 232)에 연결되며, 인덕터(Ls10b), 커패시터(Cr10b), 그리고 인덕터(Lr10b)를 포함할 것이다. 안테나 단자들(231, 232) 사이에는 안테나 소스 코일로서 인덕터(Ls10b)가 연결되어 있다. 인덕터(Ls10b)와 커패시터들(Cs10, Cs11)은 직렬 공진기를 구성할 것이다. 예시적인 실시예에 있어서, 인덕터(Ls10b)는 소스 코일(source coil)이라 칭할 것이다. 커패시터(Cr10b)와 인덕터(Lr10b)는 병렬 공진기를 구성할 것이다. 제 1 NFC 안테나(230A1)와 마찬가지로, 커패시터(Cr10b)와 인덕터(Lr10b)로 구성된 병렬 공진기는 칩 단자들(202, 203)에 전기적으로 연결된 직렬 공진기와 물리적으로 분리되어 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 인덕터(Lr10b)는 공진 코일(resonance coil)이라 칭할 것이다. 제 3 NFC 안테나(230A3)에 있어서, 소스 코일은 공진 코일과 물리적으로 분리되어 있다. 다시 말해서, 공진 코일(Lr10b)은 소스 코일(Ls10b)로부터 전기적으로 플로팅될 것이다. 소스 코일(Ls10b)은 NFC 송수신기(200)로부터 전력을 공급받고, 공진 코일(Lr10b)은 자기 유도(magnetic induction)에 의해서 소스 코일(Ls10b)로부터 전력을 공급받는다. 공진 코일(Lr10b)은 병렬 공진을 통해 NFC 신호들을 전송하거나 수신할 것이다.
제 3 NFC 안테나(230A1) 역시 제 1 NFC 안테나(230A1)과 동일한 효과, 즉, 앞서 설명된 임피던스 감소 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 소스 코일(Ls10b)을 통해 흐르는 전류의 양이 상대적으로 증가할 것이다. 이는 공진 코일(Lr10b)에 유도된 전류의 세기(또는, 자계의 세기)가 증가함을 의미한다. 전류의 세기(또는 자계의 세기)가 증가함에 따라 인식 거리 또는 수신 전압이 증가될 수 있다. 이러한 경우, 직렬 공진의 리던기 모드의 낮은 임피던스는 높은 전류의 수신을 가능하게 하며, 병렬 공진의 카드 모드의 높은 임피던스는 높은 전압의 유기를 가능하게 할 것이다. 자계의 상승은 안테나 위치의 자유도의 증가를 가능하게 하며, 소형 안테나의 성능이 향상될 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 제 1 NFC 안테나(230A1)가 형성되는 영역 (이하, 제 1 안테나 영역이라 칭함), 제 2 NFC 안테나(230A2)가 형성되는 영역 (이하, 제 2 안테나 영역이라 칭함), 그리고 제 3 NFC 안테나(230A3)가 형성되는 영역 (이하, 제 3 안테나 영역이라 칭함)은 크기에 있어 서로 다르다. 또한, 제 1 내지 제 3 안테나 영역들은 모바일 폰(1000)의 상이한 위치들에 각각 배치될 것이다. 이러한 안테나 구조에 따르면, 각 NFC 안테나에 대한 최적의 주파수 튜닝이 가능하며, 자계의 증가를 통해 안테나 위치의 자유도가 증가할 것이다. 직렬 공진기와 병렬 공진기가 물리적으로 분리된 구조의 경우, 각 NFC 안테나의 기능에 충실하게 매칭 네트워크를 변경할 수 있다.
잘 알려진 바와 같이, 외부 리더기의 안테나 사이즈(또는, 안테나가 형성되는 영역)는 용도/목적에 따라 변화될 것이다. 예를 들면, 단순한 데이터 통신을 위한 P2P(Pear-to-Pear) 방식에 사용되는 안테나 사이즈는 신용카드 결제를 위한 POS(Point Of Sales) 방식에 사용되는 안테나 사이즈와 다를 것이다. 즉, 다른 안테나 사이즈들을 갖는 외부 리더기들과 단일의 사이즈를 갖는 NFC 안테나가 탑재된 단말기 사이에서는 원활하게 통신이 수행되지 않을 것이다. 본 발명의 경우, 다른 안테나 사이즈들을 갖는 NFC 안테나들이 단말기에 함께 탑재되어 있기 때문에, 외부 리더기의 안테나 사이즈와 동일하거나 유사한 안테나 사이즈를 갖는 NFC 안테나를 통해 외부 리더기와의 통신을 원활하게 수행하는 것이 가능하다.
NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)이 3개의 NFC 안테나들을 포함하는 실시예가 도 2를 참조하여 설명되었다. 하지만, NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)의 NFC 안테나들의 수가 여기에 개시된 것에 국한되지 않음은 잘 이해될 것이다. 예를 들면, NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)은 2개의 NFC 안테나들을 포함하도록 또는 4개 또는 그 보다 많은 NFC 안테나들을 포함하도록 구현될 것이다.
도 3 내지 도 6은 소스 코일과 공진 코일이 형성된 예들을 보여주는 도면들이다. 본 발명에 따른 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)은 소스 코일(Ls10)과 공진 코일(Lr10)을 포함할 것이다. 소스 코일(Ls10)과 공진 코일(Lr10)의 다양한 형상들이 이하 상세히 설명될 것이다.
도 3을 참조하면, 필름(700) 상에 제 1 도전 라인(711)과 제 2 도전 라인(712)이 형성될 것이다. 제 1 도전 라인(711)은 루프 형상을 갖도록 형성되고, 제 2 도전 라인(712)은 스파이럴 형상을 갖도록 형성될 것이다. 제 1 도전 라인(711)은 소스 코일(SC)에 대응하고, 제 2 도전 라인(711)은 공진 코일(RC)에 대응할 것이다. 제 1 및 제 2 도전 라인들(711, 712) 각각의 선폭 및 길이는 다양하게 조절될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 소스 코일과 공진 코일이 신용카드 결제를 위한 POS(Point Of Sales)용 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)에 적용되는 경우, 제 1 및 제 2 도전 라인들(711, 712) 각각의 선폭은 0.5㎜ 내지 1.2㎜일 것이다. 제 1 및 제 2 도전 라인들(711, 712) 각각의 길이 (또는, 턴 수)는 공진 주파수에 필요한 인덕턴스에 의거하여 결정될 것이다. 제 2 도전 라인(712)의 길이는, 예를 들면, 4μH~9μH의 인덕턴스를 형성하기에 적합한 턴 수를 갖도록 결정될 것이다. 제 2 도전 라인(712)이 형성되는 영역(이하, 코일 형성 영역 또는 안테나 형성 영역이라 칭함)은 대략 20㎠~54㎠의 면적을 갖도록 결정될 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 공진 코일(Lr10)에 대응하는 제 2 도전 라인(712)의 양단 사이에 집중정수 소자로서 커패시터가 연결될 수 있다. 또는, 공진 코일(Lr10)에 대응하는 제 2 도전 라인(712)의 양단은 전기적으로 연결될 수 있다. 공진 코일(Lr10)에 대응하는 제 2 도전 라인(712)의 양단이 전기적으로 연결되는 경우, 공진 코일(Lr10)과 함께 병렬 공진 회로를 구성하는 커패시터는 제 2 도전 라인(712)의 기생 커패시턴스로 구성될 것이다.
도 3에는, 제 1 도전 라인(711)과 제 2 도전 라인(712)이 필름(700)의 상부면과 하부면 중 어느 하나의 면에 함께 형성된 예가 도시되어 있다. 이에 반해서, 제 1 도전 라인(711)은 필름(700)의 상부면과 하부면 중 어느 하나의 면에 형성되고 제 2 도전 라인(712)이 필름(700)의 다른 면에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 4를 참조하면, 제 1 도전 라인(711)은 필름(700)의 상부면에 형성되고, 실선으로 도시되어 있다. 제 2 도전 라인(712)은 필름(700)의 하부면에 형성되며, 점선으로 도시되어 있다. 또는, 제 1 도전 라인(711)은 필름(700)의 하부면에 형성되고, 제 2 도전 라인(712)은 필름(700)의 상부면에 형성될 수 있다. 제 1 및 제 2 도전 라인들(711, 712) 각각의 선폭 및 길이는 다양하게 조절될 수 있다. 제 1 도전 라인(711)은 루프 형상을 갖도록 형성되고, 제 2 도전 라인(712)은 스파이럴 형상을 갖도록 형성될 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 공진 코일(Lr10)에 대응하는 제 2 도전 라인(711)의 양단 사이에 집중정수 소자로서 커패시터가 연결될 수 있다. 또는, 공진 코일(Lr10)에 대응하는 제 2 도전 라인(711)의 양단은 전기적으로 연결될 수 있다. 공진 코일(Lr10)에 대응하는 제 2 도전 라인(711)의 양단이 전기적으로 연결되는 경우, 공진 코일(Lr10)과 함께 병렬 공진 회로를 구성하는 커패시터는 제 2 도전 라인(7112)의 기생 커패시턴스로 구성될 것이다.
도 3 및 도 4에는, 제 2 도전 라인(712)이 하나의 도전 라인으로 형성된 예가 도시되어 있다. 하지만, 제 2 도전 라인(712)이 적어도 2개의 도전 라인들로 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 5를 참조하면, 도전 라인(712a)은 필름(700)의 하부면(700B)에 형성되고, 도전 라인(712b)은 필름(700)의 상부면(700U)에 형성될 수 있다. 이러한 경우, 공진 코일(Lr10)에 대응하는 도전 라인들(712a, 712b)은 필름(700)을 관통하는 비아홀을 통해 전기적으로 연결될 것이다. 제 1 도전 라인(711)은 루프 형상을 갖도록 형성되고, 공진 코일(Lr10)을 구성하는 도전 라인들(712a, 712b) 각각은 스파이럴 형상을 갖도록 형성될 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 도전 라인(712a)의 일단과 도전 라인(712b)의 일단은 직접 연결되거나 집중정수 소자로서 커패시터가 삽입된 상태에서 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5에는, 제 2 도전 라인(712)을 구성하는 2개의 도전 라인들 중 하나가 필름(700)의 상부면/하부면에 형성되고 나머지 하나가 필름(700)의 하부면/상부면에 형성된 예가 도시되어 있다. 하지만, 제 2 도전 라인(712)을 구성하는 2개의 도전 라인들이 필름(700)의 상부면과 하부면 중 어느 한면에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 6를 참조하면, 제 2 도전 라인(712)을 구성하는 2개의 도전 라인들(712c, 712d)이 소스 코일(Lc10)에 대응하는 제 1 도전 라인(711)이 형성된 필름(700)의 상부면/하부면에 형성될 수 있다. 이러한 경우, 제 2 도전 라인(712)을 구성하는 2개의 도전 라인들(712c, 712d) 중 하나(712c)는 제 1 도전 라인(711)에 의해서 정의된 내부 공간 내에 형성되고, 다른 하나(712d)는 제 2 도전 라인(711)의 외부에 형성될 것이다. 제 1 도전 라인(711)은 루프 형상을 갖도록 형성되고, 공진 코일(Lr10)을 구성하는 도전 라인들(712c, 712d) 각각은 스파이럴 형상을 갖도록 형성될 것이다. 도전 라인들(712c, 712d)의 일단들은 전기적으로 연결되고, 도전 라인들(712c, 712d)의 타단들은 직접 연결되거나 집중정수 소자로서 커패시터가 삽입된 상태에서 전기적으로 연결될 수 있다.
도 6에는 제 1 도전 라인(711)에 의해서 정의된 내부 공간 내에 사각 패턴이 하나 형성된 예가 도시되어 있다. 하지만, 제 1 도전 라인(711)에 의해서 정의된 내부 공간 내에 사각 패턴들의 수가 여기에 개시된 것에 국한되지 않음은 잘 이해될 것이다. 예를 들면, 제 1 도전 라인(711)에 의해서 정의된 내부 공간 내에 2개 또는 그 보다 많은 사각 패턴들이 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 6에는 공진 코일이 사각형을 갖도록 형성된 예들이 도시되어 있다. 하지만, 공진 코일의 형상이 사각형에 국한되지 않음은 잘 이해될 것이다. 예를 들면, 공진 코일은 원형을 갖도록 형성될 수 있다. 공진 코일의 턴들이 등간격으로 또는 부등간격으로 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소스 코일을 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 6에는, 소스 코일(SC)이 단일-루프 코일로 구성된 예가 도시되어 있다. 소스 코일(Ls10)은, 또한, 멀티-루프 코일로 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 소스 코일(Ls10)에 대응하는 제 1 도전 라인(711)은 직렬 연결되는 2개의 루프들을 갖도록 형성될 것이다. 제 1 도전 라인(711)의 루프 수가 여기에 개시된 것에 국한되지 않음은 잘 이해될 것이다. 도 3 내지 도 6에 도시된 소스 코일들(Ls10)은 도 7에 도시된 소스 코일(Ls10)로 각각 대체될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 안테나 구조는 대칭 구조 및 비대칭 구조 모두에 적용될 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 소스 코일과 공진 코일은 인접하게 배열될 수 있다면, 소스 코일과 공진 코일의 위치들은 제한되지 않을 것이다. 예를 들면, 소스 코일은 배터리에 형성되고 공진 코일은 배터리에 인접한 모바일 장치의 케이스(또는, 배터리 커버)에 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 7를 참조하여 설명된 소스 코일 및 공진 코일의 형상들이 도 2의 제 1 NFC 안테나(230A1)를 기준으로 설명되었다. 제 1 NFC 안테나(230A1)와 마찬가지로, 제 2 및 제 3 NFC 안테나들(230A2, 230A3) 역시 도 3 내지 도 7에 참조하여 설명된 소스 코일 및 공진 코일의 형상들을 갖도록 구현될 것이다. 비록 소스 코일 및 공진 코일의 형상들이 동일하게 형성되더라도, 공진 코일과 소스 코일이 형성되는 영역 즉, 안테나 영역들(또는, 코일 영역들)은 서로 다른 면적들을 가질 것이다. 다시 말해서, 제 1 NFC 안테나(230A1)의 크기, 제 2 NFC 안테나(230A2)의 크기, 그리고 제 3 NFC 안테나(230A2)의 크기는 서로 다를 것이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템들을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 8a를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230a)은 매칭 회로(230M) 및 제 1 내지 제 3 NFC 안테나들(230A1~230A3)을 포함할 것이다. 매칭 회로(230M) 및 제 1 내지 제 3 NFC 안테나들(230A1~230A3)는 안테나 단자(232)과 칩 단자(206) 사이에는 커패시터(Crx)와 저항(R)이 직렬로 연결되어 있다는 점을 제외하면 도 2에 도시된 것과 실질적으로 동일하게 구성되며, 그것에 대한 설명은 그러므로 생략될 것이다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 안테나 단자(231)와 커패시터(Cs10) 사이에는 저항기(Rt1)와 인덕터(Lt1)가 직렬 연결되어 있고, 안테나 단자(232)와 커패시터(Cs11) 사이에는 저항기(Rt2)와 인덕터(Lt2)가 직렬 연결되어 있다. 여기서, 저항기들(Rt1, Rt2)과 인덕터들(Lt1, Lt2)은 임피던스 매칭, 밴드폭, Q값 등을 조정하는 데 사용될 것이다. 저항기들(Rt1, Rt2)은 필요에 따라 제거될 수 있다. 마찬가지로, 인덕터들(Lt1, Lt2) 역시 필요에 따라 제거될 수 있다. 예를 들면, 저항기들(Rt1, Rt2) 또는 인덕터들(Lt1, Lt2)이 임피던스 매칭, 밴드폭, 또는 Q값을 조정하는 데 사용될 수 있다.
또한, 공진 코일로서 인덕터(Lr10)과 커패시터(Cr10) 사이에 저항기(Rt3)와 인덕터(Lt3)가 직렬 연결되어 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 저항기(Rt3) 또는 인덕터(Lt3)가 임피던스 매칭, 밴드폭, 또는 Q값을 조정하는 데 사용될 수 있다. 임피던스 매칭, 밴드폭, 또는 Q값을 조정하는 데 사용되는 저항기들과 인덕터들은 다양한 조합을 통해 사용될 것이다. 마찬가지로, 제 2 NFC 안테나(230A2)의 공진 코일(Lr10a)과 커패시터(Cr10a) 사이에는 저항기(Rt3a)와 인덕터(Lt3a)가 직렬 연결되고 제 3 NFC 안테나(230A3)의 공진 코일(Lr10b)과 커패시터(Cr10b) 사이에는 저항기(Rt3b)와 인덕터(Lt3b)가 직렬 연결되어 있다.
비록 도면에는 도시되지 않았지만, 임피던스 매칭, 밴드폭, 또는 Q값을 조정하는 데 사용되는 저항기들 그리고/또는 인덕터들은 도 2에 도시된 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템들에 적용될 수 있음은 잘 이해될 것이다.
도 8c를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230c)은 커패시터들(Ce10, Ce11, Cs10, Cs11, Cr10) 그리고 인덕터들(Le10, Le11, Ls10, Lr10)을 포함할 것이다. NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230c)은 NFC 송수신기(200)의 칩 단자들(202, 203)에 전기적으로 연결될 것이다.
인덕터들(Le10, Le11)과 커패시터들(Ce10, Ce11)은 NFC 송수신기(200)로부터 출력되는 NFC 신호의 고조파를 제거하기 위한 필터(예를 들면, EMC 필터)를 구성할 것이다. 인덕터(Le10)와 커패시터(Cs10)는 칩 단자(202)와 안테나 노드(231) 사이에 직렬 연결되고, 커패시터(Ce10)는 인덕터(Le10)와 커패시터(Cs10)의 연결 노드(233)와 기준 전위(예를 들면, 접지 전압) 사이에 연결된다. 인덕터(Le11)와 커패시터(Cs11)는 칩 단자(203)와 안테나 노드(232) 사이에 직렬 연결되고, 커패시터(Ce11)는 인덕터(Le11)와 커패시터(Cs11)의 연결 노드(234)와 기준 전위(예를 들면, 접지 전압) 사이에 연결된다.
인덕터(Ls10)와 커패시터들(Cs10, Cs11)은 직렬 공진기를 구성할 것이다. 예시적인 실시예에 있어서, 인덕터(Ls10)는 소스 코일(source coil)이라 칭할 것이다. 커패시터(Cr10)와 인덕터(Lr10)는 병렬 공진기를 구성할 것이다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 커패시터(Cr10)와 인덕터(Lr10)로 구성된 병렬 공진기는 칩 단자들(202, 203)에 전기적으로 연결된 직렬 공진기와 물리적으로 분리되어 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 인덕터(Lr10)는 공진 코일(resonance coil)이라 칭할 것이다. 소스 코일(Ls10)은 공진 코일(Lr10)과 물리적으로 분리되어 있다. 다시 말해서, 공진 코일(Lr10)은 소스 코일(Ls10)로부터 전기적으로 플로팅될 것이다. 소스 코일(Ls10)은 NFC 송수신기(200)로부터 전력을 공급받고, 공진 코일(Lr10)은 자기 유도(magnetic induction)에 의해서 소스 코일(Ls10)로부터 전력을 공급받는다. 공진 코일(Lr10)은 병렬 공진을 통해 NFC 신호들을 전송하거나 수신할 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230c)이 전송 모드에 적합한(즉, 자계를 형성하기에 유리한) 직렬 공진기와 수신 모드에 적합한(즉, 전력을 공급받기에 유리한) 병렬 공진기가 물리적으로 분리된 상태에서 NFC 신호들을 전송하거나 수신하도록 구성되어 있기 때문에, 직렬 공진기와 병렬 공진기는 임피던스 측면에서 서로 영향을 받지 않는다. 공진 코일(Lr10)에서 바라본 임피던스는 공진 코일(Lr10)이 플로팅 상태로 유지되기 때문에 낮아질 것이다. 따라서, Q 값(quality factor)이 높아지고, 공진 코일(Lr20)에 유도된 전류의 세기(또는, 자계의 세기)가 증가될 것이다. 또한, 전류의 세기(또는 자계의 세기)가 증가함에 따라 인식 거리 또는 수신 전압이 증가될 수 있다.
또한, 직렬 공진의 리던기 모드의 낮은 임피던스는 높은 전류의 수신을 가능하게 하며, 병렬 공진의 카드 모드의 높은 임피던스는 높은 전압의 유기를 가능하게 할 것이다. 따라서, 자계의 상승은 안테나 위치의 자유도의 증가를 가능하게 하며, 소형 안테나의 성능이 향상될 것이다. 즉, 리더기 모드의 자계 형성과 카드 모드의 송/수신 전압 사이에 생기는 트레이드 오프를 제거할 수 있다. 일반적인 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템과 비교하여 볼 때 전류(또는, 자계)의 세기, 인식 거리, 그리고/또는 수신 전압이 증가하기 때문에, 적은 면적(예를 들면, 20㎠)에 형성되는 NFC 안테나를 통해 EMV 파워 규정을 만족시키는 것이 가능하다. 이는 본 발명의 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템이 외부 앰프를 필요하지 않음을 의미한다.
제 2 및 제 3 NFC 안테나들(230A2, 230A3) 역시 제 1 NFC 안테나(230A1)과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 8d를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230d)은 매칭 회로(230M) 및 제 1 내지 제 3 NFC 안테나들(230A1~230A3)을 포함할 것이다. 매칭 회로(230M) 및 제 1 내지 제 3 NFC 안테나들(230A1~230A3)는 안테나 단자(232)과 칩 단자(206) 사이에는 커패시터(Crx10)와 저항(R10)이 직렬로 연결되어 있다는 점을 제외하면 도 8c에 도시된 것과 실질적으로 동일하게 구성되며, 그것에 대한 설명은 그러므로 생략될 것이다.
도 8e를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230e)은 커패시터들(Cs10, Cs11, Cr10) 그리고 인덕터들(Le20, Le21, Ls10, Lr10)을 포함할 것이다. NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230e)은 NFC 송수신기(200)의 칩 단자들(202, 203)에 전기적으로 연결될 것이다.
인덕터(Le10)와 커패시터(Cs10)는 칩 단자(202)와 안테나 노드(231) 사이에 직렬 연결되고, 인덕터(Le11)와 커패시터(Cs11)는 칩 단자(203)와 안테나 노드(232) 사이에 직렬 연결될 것이다. 인덕터(Ls10)와 커패시터들(Cs10, Cs11)은 직렬 공진기를 구성할 것이다. 예시적인 실시예에 있어서, 인덕터(Ls10)는 소스 코일(source coil)이라 칭할 것이다. 커패시터(Cr10)와 인덕터(Lr10)는 병렬 공진기를 구성할 것이다. 도 8e에 도시된 바와 같이, 커패시터(Cr10)와 인덕터(Lr10)로 구성된 병렬 공진기는 칩 단자들(202, 203)에 전기적으로 연결된 직렬 공진기와 물리적으로 분리되어 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 인덕터(Lr10)는 공진 코일(resonance coil)이라 칭할 것이다. 소스 코일(Ls10)은 공진 코일(Lr10)과 물리적으로 분리되어 있다. 다시 말해서, 공진 코일(Lr10)은 소스 코일(Ls10)로부터 전기적으로 플로팅될 것이다. 소스 코일(Ls10)은 NFC 송수신기(200)로부터 전력을 공급받고, 공진 코일(Lr10)은 자기 유도(magnetic induction)에 의해서 소스 코일(Ls10)로부터 전력을 공급받는다. 공진 코일(Lr10)은 병렬 공진을 통해 NFC 신호들을 전송하거나 수신할 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230e)이 전송 모드에 적합한(즉, 자계를 형성하기에 유리한) 직렬 공진기와 수신 모드에 적합한(즉, 전력을 공급받기에 유리한) 병렬 공진기가 물리적으로 분리된 상태에서 NFC 신호들을 전송하거나 수신하도록 구성되어 있기 때문에, 직렬 공진기와 병렬 공진기는 임피던스 측면에서 서로 영향을 받지 않는다. 공진 코일(Lr10)에서 바라본 임피던스는 공진 코일(Lr10)이 플로팅 상태로 유지되기 때문에 낮아질 것이다. 따라서, Q 값(quality factor)이 높아지고, 공진 코일(Lr20)에 유도된 전류의 세기(또는, 자계의 세기)가 증가될 것이다. 또한, 전류의 세기(또는 자계의 세기)가 증가함에 따라 인식 거리 또는 수신 전압이 증가될 수 있다.
또한, 직렬 공진의 리던기 모드의 낮은 임피던스는 높은 전류의 수신을 가능하게 하며, 병렬 공진의 카드 모드의 높은 임피던스는 높은 전압의 유기를 가능하게 할 것이다. 따라서, 자계의 상승은 안테나 위치의 자유도의 증가를 가능하게 하며, 소형 안테나의 성능이 향상될 것이다. 즉, 리더기 모드의 자계 형성과 카드 모드의 송/수신 전압 사이에 생기는 트레이드 오프를 제거할 수 있다. 일반적인 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템과 비교하여 볼 때 전류(또는, 자계)의 세기, 인식 거리, 그리고/또는 수신 전압이 증가하기 때문에, 적은 면적(예를 들면, 20㎠)에 형성되는 NFC 안테나를 통해 EMV 파워 규정을 만족시키는 것이 가능하다. 이는 본 발명의 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템이 외부 앰프를 필요하지 않음을 의미한다.
제 2 및 제 3 NFC 안테나들(230A2, 230A3) 역시 제 1 NFC 안테나(230A1)과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 8f를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230d)은 매칭 회로(230M) 및 제 1 내지 제 3 NFC 안테나들(230A1~230A3)을 포함할 것이다. 매칭 회로(230M) 및 제 1 내지 제 3 NFC 안테나들(230A1~230A3)는 안테나 단자(232)과 칩 단자(206) 사이에는 커패시터(Crx20)와 저항(R20)이 직렬로 연결되어 있다는 점을 제외하면 도 8e에 도시된 것과 실질적으로 동일하게 구성되며, 그것에 대한 설명은 그러므로 생략될 것이다.
도 8a 내지 도 8f에 있어서, 안테나 단자들(231, 232) 사이에는 커패시터가 선택적으로 연결될 수 있다. 또한, 도 8b를 참조하여 설명된 바와 같이, 병렬 공진기는 커패시터와 공진 코일 사이에 저항기 그리고/또는 인덕터가 선택적으로 삽입되도록 구현될 수 있다. 마찬가지로, 소스 코일(Ls10)과 커패시터(Cs10) 사이에 저항기 그리고/또는 인덕터가 선택적으로 삽입될 수 있다.
도 9는 본 발명의 NFC 안테나 네트워크 시스템(230)이 적용되는 유저 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 유저 장치는, 예를 들면, NFC 칩(200), 매칭 회로(230M), 그리고 제 1 내지 제 3 NFC 안테나들(230A1~230A3)을 포함할 것이다. 제 1 내지 제 3 NFC 안테나들(230A1~230A3) 각각은, 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이, 루프 형상을 갖는 소스 코일과 스파이럴 형상을 갖는 공진 코일로 구성될 것이다. 도 9에서 알 수 있듯이, 제 1 NFC 안테나(230A1)이 형성되는 안테나 영역(401), 제 2 NFC 안테나(230A2)이 형성되는 안테나 영역(402), 그리고 제 3 NFC 안테나(230A3)이 형성되는 안테나 영역(403)은 유저 장치의 다른 위치들(예를 들면, 배터리 팩, 플립 커버, 등)에 배치될 것이다. 또한, 도 9에서 알 수 있듯이, 안테나 영역들(401~403)의 면적들은 서로 다르다. 예를 들면, 제 1 NFC 안테나(230A1)는 소형 NFC 장치의 페이링을 위해서 사용되고, 제 2 NFC 안테나(230A2)는 T-머니, 모바일 카드 등의 지불을 위해서 사용되고, 제 3 NFC 안테나(230A3)는 모바일 POS(Point Of Sales) 결제를 위해서 사용될 수 있다. 하지만, 제 1 내지 제 3 NFC 안테나들(230A1~230A3)의 용도들이 여기에 개시된 것에 국한되지 않음은 잘 이해될 것이다.
일반적인 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템의 경우, 직렬 공진을 위한 커패시터들과 병렬 공진을 위한 커패시터들이 안테나에 전기적으로 연결된다. 이러한 경우, 직렬 공진을 위한 커패시터들은 임피던스 측면에서 병렬 공진을 위한 커패시터들에 의해서 영향을 받거나, 병렬 공진을 위한 커패시터들은 임피던스 측면에서 직렬 공진을 위한 커패시터들에 의해서 영향을 받을 것이다. 그러한 영향으로 인해 일반적인 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템의 전송 성능(또는, Q 값)이 저하될 수 있다. 특히, 신용카드 결제를 위한 POS (Point Of Sales) 시스템의 경우, EMV 파워 규정을 만족시키기 위해서는 56㎠ (8cmX7cm) 이상의 안테나 크기가 요구될 것이다. z축 거리가 약 2cm인 EMV 규정을 만족시기 위해서 약 20㎠ (4cmX5cm)의 최소 안테나 크기가 요구될 것이다. 예를 들면, 일반적인 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템의 높은 임피던스는 리더기 모드에서 자계(magnetic field)를 생성하는 데 제약으로서 작용할 것이다. 따라서, 상술한 규정를 만족하는 크기를 갖는 안테나를 모바일 장치에 적용하기 위해서는 안테나를 형성하기 위한 면적의 제약으로 인해 일반적인 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템은 외부 앰프를 필요로 할 것이다. 리더기 모드와 카드 모드가 동일한 안테나 및 매칭 네트워크를 통해 행해지기 때문에, 리더기 모드의 자계 형성과 카드 모드의 송/수신 전압 사이에 트레이드 오프가 생긴다.
이에 반해서, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(230)은 전송 모드에 적합한(즉, 자계를 형성하기에 유리한) 직렬 공진기와 수신 모드에 적합한(즉, 전력을 공급받기에 유리한) 병렬 공진기가 물리적으로 분리된 상태에서 NFC 신호들을 전송하거나 수신할 것이다. 이러한 경우, 직렬 공진기와 병렬 공진기는 임피던스 측면에서 서로 영향을 받지 않는다. 일반적인 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템과 비교하여 볼 때, 공진 코일(Lr10)에서 바라본 임피던스는 공진 코일(Lr10)이 플로팅 상태로 유지되기 때문에 낮아질 것이다. 이는 소스 코일(Ls10)에 걸리는 임피던스가 감소함을 의미한다. 임피던스가 감소함에 따라, 소스 코일(Ls10)을 통해 흐르는 전류의 양이 상대적으로 증가할 것이다. 이는 공진 코일(Lr10)에 유도된 전류의 세기(또는, 자계의 세기)가 증가함을 의미한다. 전류의 세기(또는 자계의 세기)가 증가함에 따라 인식 거리 또는 수신 전압이 증가될 수 있다. 직렬 공진의 리던기 모드의 낮은 임피던스는 높은 전류의 수신을 가능하게 하며, 병렬 공진의 카드 모드의 높은 임피던스는 높은 전압의 유기를 가능하게 할 것이다. 따라서, 자계의 상승은 안테나 위치의 자유도의 증가를 가능하게 하며, 소형 안테나의 성능이 향상될 것이다. 즉, 리더기 모드의 자계 형성과 카드 모드의 송/수신 전압 사이에 생기는 트레이드 오프를 제거할 수 있다. 일반적인 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템과 비교하여 볼 때 전류(또는, 자계)의 세기, 인식 거리, 그리고/또는 수신 전압이 증가하기 때문에, 적은 면적(예를 들면, 20㎠)에 형성되는 NFC 안테나를 통해 EMV 파워 규정을 만족시키는 것이 가능하다. 이는 본 발명의 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템이 외부 앰프를 필요하지 않음을 의미한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1에 도시된 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 10을 참조하면, NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(1230)은 안테나 단자들(231, 232)에 연결된 매칭 회로(230M)를 포함한다. 매칭 회로(230M)는 도 2 및 도 8a 내지 도 8f를 참조하여 설명된 매칭 회로들 중 어느 하나일 것이다. NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(1230)은 안테나 단자들(231, 232) 사이에 직렬 연결된 제 1 인덕터(Ls20), 제 2 인덕터(Ls20a), 그리고 제 3 인덕터(Ls20b)을 더 포함할 것이다. 제 1 내지 제 3 인덕터들(Ls20~Ls20b) 각각은 소스 코일로서 작용할 것이다. NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(1230)은 제 1 내지 제 3 인덕터들(Ls20~Ls20b)에 각각 대응하는 제 1 내지 제 3 병렬 공진기들을 더 포함한다. 제 1 내지 제 3 병렬 공진기들 각각은 커패시터와 인덕터로 구성될 것이다. 예를 들면, 제 1 병렬 공진기는 커패시터(Cr20)과 인덕터(Lr20)로 구성되고, 제 2 병렬 공진기는 커패시터(Cr20a)과 인덕터(Lr20a)로 구성되고, 제 3 병렬 공진기는 커패시터(Cr20a)과 인덕터(Lr20a)로 구성된다. 제 1 내지 제 3 병렬 공진기들 각각은 대응하는 소스 코일과 물리적으로 분리되어 있다.
여기서, 소스 코일(Ls20), 커패시터(Cr20), 그리고 인덕터(Lr20)는 제 1 NFC 안테나(1230A1)를 구성하고, 소스 코일(Ls20a), 커패시터(Cr20a), 그리고 인덕터(Lr20a)는 제 2 NFC 안테나(1230A2)를 구성하고, 소스 코일(Ls20b), 커패시터(Cr20b), 그리고 인덕터(Lr20b)는 제 3 NFC 안테나(1230A3)를 구성할 것이다.
도 10에 도시된 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템(1230)은 소스 코일들이 안테나 단자들(231, 232) 사이에 직렬 연결되어 있다는 점을 제외하면 도 2 그리고 도 8a 내지 도 8f 중 어느 하나를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일하며, 그것에 대한 설명은 그러므로 생략될 것이다.
도 11은 도 3에 도시된 점선 박스(701)의 확대도이다.
공진 코일에 대응하는 제 2 도전 라인(712)이 소스 코일에 대응하는 제 1 도전 라인(711)의 외측에 형성된 예가 도 8에 도시되어 있다. 도 6를 참조하여 설명된 바와 같이, 제 1 도전 라인(711)에 의해서 정의되는 내부 공간 내에 제 1 도전 라인(711)이 형성될 수 있음은 잘 이해될 것이다. 소스 코일에 대응하는 제 1 도전 라인(711)의 선폭(L1)과 공진 코일에 대응하는 제 2 도전 라인(712)의 선폭(L2)은, 예를 들면, 0.5㎜~1.2㎜일 것이다. 제 1 도전 라인(711)의 선폭(L1)은 제 2 도전 라인(712)의 선폭(L2)과 동일하거나 다를 수 있다. 제 2 도전 라인(712)의 턴 수는 4μH~9μH의 인덕턴스를 갖도록 결정될 것이다. 공진 코일의 턴들 중 인접한 턴들에 각각 대응하는 선들 사이의 간격(d2)(도 3 참조)은 약 0.3㎜~0.6㎜일 것이다.
특히, NFC 인테나 매칭 네트워크 시스템(230)을 통해 출력되는 파워는 소스 코일과 공진 코일 사이에서 발생하는 자기 유도(inductive coupling)에 의해서 좌우될 수 있다. 다시 말해서, 소스 코일과 공진 코일 사이에서 발생하는 자기 유도(inductive coupling)가 최적화될 때 최대 파워가 얻어질 것이다. 예시적인 실시예에 있어서, 최대 파워를 얻기 위한 제 1 도전 라인(711)과 제 2 도전 라인(712) 사이의 간격(d1)은 0㎜~1㎜ 이내일 것이다. 즉, 제 1 도전 라인(711)을 형성하는 사각 패턴의 가장 바깥쪽의 가장자리(outermost edge)와 제 2 도전 라인(712)을 형성하는 사각 패턴의 가장 안쪽의 가장자리(innermost edge) 사이의 간격(d1)은 0㎜~1㎜ 이내일 것이다. 간격(d1)이 0㎜라는 것은, 도 8의 우측에 도시된 바와 같이, 제 1 도전 라인(711)을 형성하는 사각 패턴의 가장 바깥쪽의 가장자리(outermost edge)와 제 2 도전 라인(712)을 형성하는 사각 패턴의 가장 안쪽의 가장자리(innermost edge)가 맞닿음을 의미한다. 또한, 간격(d1)이 1㎜ 이내라는 것은, 도 8의 우측에 도시된 바와 같이, 제 1 도전 라인(711)을 형성하는 사각 패턴의 가장 바깥쪽의 가장자리(outermost edge)가 제 2 도전 라인(712)을 형성하는 사각 패턴의 가장 안쪽의 가장자리(innermost edge)로부터 1㎜ 이내의 간격만큼 떨어져 있음을 의미한다. 결과적으로, 제 1 도전 라인(711)을 형성하는 사각 패턴의 가장 바깥쪽의 가장자리(outermost edge)가 제 2 도전 라인(712)을 형성하는 사각 패턴의 가장 안쪽의 가장자리(innermost edge)와 겹치지 않도록 형성될 것이다.
예시적인 실시예에 있어서, 제 1 도전 라인(711)은 필름의 상부면에 형성되고 제 2 도전 라인(712)은 필름의 하부면에 형성될 수 있다. 또는, 제 1 도전 라인(711)과 제 2 도전 라인(712)은 필름의 상부면 또는 하부면에 형성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 도전 라인(711)과 제 2 도전 라인(712)은 모바일 폰 (또는, 스마트 폰)의 플립 커버에 형성될 수 있다.
본 발명의 범위 또는 기술적 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조가 다양하게 수정되거나 변경될 수 있음은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하다. 상술한 내용을 고려하여 볼 때, 만약 본 발명의 수정 및 변경이 아래의 청구항들 및 동등물의 범주 내에 속한다면, 본 발명이 이 발명의 변경 및 수정을 포함하는 것으로 여겨진다.
100: GSM 블록
200: NFC 송수신기
300: 입출력 블록
400: 응용 블록
500: 메모리
600: 디스플레이

Claims (20)

  1. 근거리무선통신 (이하, NFC라 칭함) 송수신기에 연결되는 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템에 있어서:
    제 1 안테나 단자 및 제 2 안테나 단자에 그리고 상기 NFC 송수신기에 연결된 매칭 회로; 그리고
    각각이 소스 코일 및 상기 소스 코일과 물리적으로 분리된 공진 코일을 포함하는 복수의 NFC 안테나들을 포함하되,
    상기 각 소스 코일의 일단은 상기 제 1 안테나 단자에 연결되고, 상기 각 소스 코일의 타단은 상기 제 2 안테나 단자에 연결되고,
    상기 매칭 회로는 상기 제 1 안테나 단자와 상기 NFC 송수신기 사이에 연결된 제 1 커패시터, 및 상기 제 2 안테나 단자와 상기 NFC 송수신기 사이에 연결된 제 2 커패시터를 포함하고,
    상기 매칭 회로는 상기 제 1 커패시터와 상기 제 1 안테나 단자 사이에 연결된 제 1 저항기와 제 1 인덕터 중 적어도 하나, 및 상기 제 2 커패시터와 상기 제 2 안테나 단자 사이에 연결되는 제 2 저항기와 제 2 인덕터 중 적어도 하나를 더 포함하는 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 NFC 안테나들 각각은 상기 공진 코일과 병렬 연결된 제 3 커패시터를 더 포함하는 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제 3 저항기와 제 3 인덕터 중 적어도 하나가 상기 공진 코일과 상기 제 3 커패시터의 일단 사이에 직렬 연결되는 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공진 코일과 상기 제 3 커패시터는 병렬 공진기를 구성하고, 상기 NFC 안테나들 각각의 상기 소스 코일과 상기 제 1 및 제 2 커패시터들은 직렬 공진기를 구성하며, 상기 NFC 안테나들 각각의 상기 병렬 공진기는 상기 NFC 안테나들 각각의 상기 소스 코일과 물리적으로 분리되는 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 NFC 안테나들 각각의 상기 소스 코일은 단일-루프 형상 또는 멀티-루프 형상을 갖는 제 1 도전 라인으로 형성되고 상기 NFC 안테나들 각각의 상기 공진 코일은 스파이럴 형상을 갖는 제 2 도전 라인으로 형성되는 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 NFC 안테나들이 각각 형성되는 안테나 영역들은 서로 다른 크기들을 갖는 NFC 안테나들이 형성되도록 다른 면적들을 갖는 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템.
  9. NFC 송수신기; 그리고
    상기 NFC 송수신기에 연결된 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템을 포함하되,
    상기 NFC 송수신기는 리더기 회로, 카드 회로, 그리고 상기 리더기 회로와 상기 카드 회로를 상기 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템에 연결하는 연결 유니트를 포함하고,
    상기 NFC 안테나 매칭 네트워크 시스템은:
    연결 유니트;
    적어도 1회 권선된 소스 코일;
    상기 연결 유니트에 일단이 연결되고 상기 소스 코일의 일단에 타단이 연결되는 제 1 커패시터;
    상기 연결 유니트에 일단이 연결되고 상기 소스 코일의 타단에 타단이 연결되는 제 2 커패시터; 및
    복수 회 권선된 공진 코일을 포함하는 병렬 공진기를 포함하고,
    상기 소스 코일은, 상기 공진 코일에 의해 형성되는 공진 코일 형성 영역 내에 형성되고,
    상기 공진 코일의 권선들 중 가장 안쪽의 권선의 가장 안쪽의 가장자리와, 상기 소스 코일의 가장 바깥쪽의 가장자리 사이의 간격은 0㎜~1㎜이고,
    상기 공진 코일 형성 영역은 20㎠~54㎠의 면적을 갖고,
    상기 공진 코일은 4μH~9μH의 인덕턴스를 갖고,
    상기 공진 코일은 0.5㎜~1.2㎜의 선폭을 갖고,
    상기 공진 코일의 복수의 권선들 중 서로 인접한 두 권선들 사이의 간격은 0.3㎜~0.6㎜인 모바일 포스용 휴대용 단말기.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
KR1020130160582A 2013-12-20 2013-12-20 근거리무선통신 안테나 매칭 네트워크 시스템 및 그것을 포함한 유저 장치 KR102184679B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130160582A KR102184679B1 (ko) 2013-12-20 2013-12-20 근거리무선통신 안테나 매칭 네트워크 시스템 및 그것을 포함한 유저 장치
US14/559,198 US9438313B2 (en) 2013-12-20 2014-12-03 Smart NFC antenna matching network system having multiple antennas and user device including the same
US15/244,420 US9800295B2 (en) 2013-12-20 2016-08-23 Smart NFC antenna matching network system having multiple antennas and user device including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130160582A KR102184679B1 (ko) 2013-12-20 2013-12-20 근거리무선통신 안테나 매칭 네트워크 시스템 및 그것을 포함한 유저 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150072911A KR20150072911A (ko) 2015-06-30
KR102184679B1 true KR102184679B1 (ko) 2020-11-30

Family

ID=53401281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130160582A KR102184679B1 (ko) 2013-12-20 2013-12-20 근거리무선통신 안테나 매칭 네트워크 시스템 및 그것을 포함한 유저 장치

Country Status (2)

Country Link
US (2) US9438313B2 (ko)
KR (1) KR102184679B1 (ko)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104604077B (zh) * 2012-09-05 2018-10-19 瑞萨电子株式会社 非接触充电装置以及使用该非接触充电装置的非接触供电系统
TW201539855A (zh) * 2014-04-11 2015-10-16 Universal Scient Ind Co Ltd 具多重近場通訊讀取方向的手持裝置
WO2016004079A1 (en) * 2014-06-30 2016-01-07 Black & Decker Inc. Battery pack for a cordless power tools
US9705564B2 (en) * 2014-08-29 2017-07-11 Freelinc Technologies Spatially enabled secure communications
US10164685B2 (en) 2014-12-31 2018-12-25 Freelinc Technologies Inc. Spatially aware wireless network
US10020793B2 (en) * 2015-01-21 2018-07-10 Qualcomm Incorporated Integrated filters in output match elements
KR101609733B1 (ko) * 2015-02-02 2016-04-06 주식회사 아이티엠반도체 안테나 모듈 패키지, 안테나 모듈 패키지 회로, 이를 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 모바일 장치
US9729210B2 (en) * 2015-04-27 2017-08-08 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Chassis NFC antenna booster
US10033101B2 (en) 2015-06-12 2018-07-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Near field communication antenna, near field communication device and mobile system having the same
KR102405446B1 (ko) 2015-08-10 2022-06-08 삼성전자주식회사 안테나 장치 및 전자 장치
KR102605470B1 (ko) * 2016-01-06 2023-11-23 엘지전자 주식회사 이동 단말기 및 그 제어방법
KR102533402B1 (ko) * 2016-03-21 2023-05-18 삼성전자주식회사 근거리무선통신을 위한 안테나, 액세서리, 및 이를 포함하는 전자 장치
CN107221738B (zh) * 2016-03-21 2020-02-28 三星电子株式会社 用于近场通信的天线、附件和包括其的电子设备
EP3247049A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-22 Nxp B.V. Wireless antenna structure
CN106450675B (zh) * 2016-08-24 2023-09-29 上海德门电子科技有限公司 双圈结构的nfc天线以及使用该天线的手机
US10950941B2 (en) 2016-11-21 2021-03-16 Microsoft Technology Licensing, Llc Conductive structural member acting as single-ended NFC antenna
US10326491B2 (en) * 2017-05-23 2019-06-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Transceiving device
TWI647877B (zh) * 2017-06-07 2019-01-11 斯洛伐克商標誌行動公司 主要用於近場通訊傳輸之具有兩天線之天線系統
WO2020043872A1 (en) * 2018-08-31 2020-03-05 Hach Lange Gmbh Antenna network matching
GB2582183B (en) * 2019-03-15 2021-10-06 Drayson Tech Europe Ltd Electronics for use in smart cards and other near field RF communications enabled systems
US10516447B1 (en) * 2019-06-17 2019-12-24 Capital One Services, Llc Dynamic power levels in NFC card communications
CN110429386A (zh) * 2019-08-30 2019-11-08 安徽华米信息科技有限公司 智能设备
KR102444088B1 (ko) * 2019-12-19 2022-09-16 한국전자통신연구원 자기장 통신 시스템의 자기장 송수신 장치 및 방법
WO2021196118A1 (en) * 2020-04-02 2021-10-07 Alibaba Group Holding Limited Resonance-based high-frequency radio frequency identification communication system
EP3937388A1 (en) * 2020-07-10 2022-01-12 STMicroelectronics Austria GmbH Near-field communications circuit
CN114361778A (zh) * 2021-12-28 2022-04-15 歌尔科技有限公司 Nfc天线电路、nfc天线组件及电子设备

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000067194A (ja) 1998-08-25 2000-03-03 Sony Corp 記憶装置
DE60215382T2 (de) 2001-11-02 2007-08-23 Avid Identification Systems, Inc., Norco Doppelantennenspulentranspondersystem
JP2005159607A (ja) 2003-11-25 2005-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 携帯通信機器
JP2005323019A (ja) 2004-05-07 2005-11-17 Pegasus Net Kk Ｒｆｉｄタグ用ブースターアンテナ
JP2006262055A (ja) 2005-03-17 2006-09-28 Sony Corp アンテナモジュール及びこれを備えた携帯情報端末
JP4812322B2 (ja) 2005-04-08 2011-11-09 パナソニック株式会社 携帯通信機器
JP2006302219A (ja) 2005-04-25 2006-11-02 Fujita Denki Seisakusho:Kk Ｒｆｉｄタグ通信範囲設定装置
KR20080025145A (ko) * 2005-06-14 2008-03-19 노키아 코포레이션 태그 다중화
KR20080073120A (ko) 2007-02-05 2008-08-08 엘지엔시스(주) 복수 루프안테나를 갖는 무선인식 단말기
US9634730B2 (en) * 2007-07-09 2017-04-25 Qualcomm Incorporated Wireless energy transfer using coupled antennas
US8915447B2 (en) 2007-09-12 2014-12-23 Devicefidelity, Inc. Amplifying radio frequency signals
JP2009075966A (ja) 2007-09-21 2009-04-09 Panasonic Electric Works Co Ltd 非接触型ｉｃカード通信装置
JP4910967B2 (ja) 2007-10-03 2012-04-04 ソニー株式会社 非接触通信装置用アンテナ基板および非接触通信装置
JP2010004257A (ja) 2008-06-19 2010-01-07 Toshiba Corp ループアンテナ及び無線送受信装置
KR101288706B1 (ko) 2008-07-17 2013-07-22 퀄컴 인코포레이티드 Ｈｆ 무선 전력 전달 안테나의 적응형 매칭 및 튜닝
WO2010066955A1 (fr) 2008-12-11 2010-06-17 Yves Eray Circuit d'antenne rfid
JP2010200309A (ja) 2009-01-30 2010-09-09 Tdk Corp 近接型アンテナ及び無線通信機
JP5218369B2 (ja) 2009-10-13 2013-06-26 Ｔｄｋ株式会社 Ｒｆｉｄ及び無線通信機
JP5526383B2 (ja) 2009-10-20 2014-06-18 株式会社日立国際電気 アンテナユニット
KR101197579B1 (ko) * 2009-11-04 2012-11-06 한국전기연구원 감쇄파 공진을 이용한 공간 적응형 무선전력전송 시스템 및 방법
JP2011114633A (ja) 2009-11-27 2011-06-09 Fujitsu Ltd アンテナ装置、及びアンテナ装置を含むシステム
KR20110115767A (ko) 2010-04-16 2011-10-24 주식회사 아이오씽크 모바일기기용 심카드 안테나
KR101080651B1 (ko) 2010-11-10 2011-11-08 에이큐 주식회사 다수 안테나를 배터리부에 구비한 이동단말기
KR20120110662A (ko) * 2011-03-30 2012-10-10 엘지전자 주식회사 이동 단말기 및 이동 단말기의 제어 방법
KR101121442B1 (ko) 2011-06-10 2012-03-16 에이큐 주식회사 광대역 알에프 루프안테나
KR101210941B1 (ko) 2012-02-20 2012-12-11 에이큐 주식회사 하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나
KR102144360B1 (ko) 2012-12-05 2020-08-13 삼성전자주식회사 스마트 근거리무선통신 안테나 매칭 네트워크 시스템 및 그것을 포함한 유저 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150072911A (ko) 2015-06-30
US9800295B2 (en) 2017-10-24
US9438313B2 (en) 2016-09-06
US20160359527A1 (en) 2016-12-08
US20150180542A1 (en) 2015-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102184679B1 (ko) 근거리무선통신 안테나 매칭 네트워크 시스템 및 그것을 포함한 유저 장치
KR102144360B1 (ko) 스마트 근거리무선통신 안테나 매칭 네트워크 시스템 및 그것을 포함한 유저 장치
US10148321B2 (en) Antenna for near field communication, accessory and electronic device including the same
US8854224B2 (en) Conveying device information relating to wireless charging
US8489020B2 (en) NFC communicators implementing coil voltage reduction circuitry
US9008574B2 (en) Focused antenna, multi-purpose antenna, and methods related thereto
KR101574322B1 (ko) 휴대 단말기용 무선통신 다중 안테나
KR102072522B1 (ko) 비접촉 통신 장치 및 그것을 포함한 유저 장치
EP2502325B1 (en) Forward link signaling within a wireless power system
US20100148723A1 (en) Bidirectional wireless power transmission
US20110165838A1 (en) Method and System for Utilizing a Frequency Modulation (FM) Antenna for Near Field Communication (NFC) and Radio Frequency Identification (RFID)
JP2013229916A (ja) ワイヤレス電源式デバイスのためのアンテナ共用
KR20090116524A (ko) 근거리 무선통신이 가능한 ｓｉｍ 카드가 장착된 모바일단말기
US10418711B2 (en) RFID antenna structure for increased range when coupled with a mobile device
KR101485569B1 (ko) 금속 덮개가 적용된 이동통신 단말기의 ｎｆｃ 안테나
CN102576419A (zh) 具有有源标签的识别模块
KR101291044B1 (ko) 휴대 단말용 안테나 모듈
KR101467706B1 (ko) 루프 간에 상쇄 전류가 감소된 성능이 개선된 ｎｆｃ 안테나 구조
KR102533402B1 (ko) 근거리무선통신을 위한 안테나, 액세서리, 및 이를 포함하는 전자 장치
KR20140124134A (ko) 근거리 통신용 안테나 및 이를 포함하는 근거리 통신 장치
US9978009B1 (en) RFID antenna structure for increased range when coupled with a mobile device
WO2006088422A1 (en) Antenna device for a portable radio communication device
US20160165444A1 (en) Terminal cover and wireless communication device including wireless authentication module
KR101400623B1 (ko) 단층 구조의 ｎｆｃ 안테나
CN102832457A (zh) Rfid环形天线匹配方法

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant