KR102584427B1 - 무선 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 무선 충전 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 외부 단말기에 전력을 무선으로 전송하는 전력 전송 코일 및 안테나 신호를 입력 받아 이를 다시 방사하는 재방사 안테나를 포함하고, 상기 재방사 안테나는, 절연판 및 상기 절연판의 일면에 형성되며, 상기 절연판의 외측 둘레를 따라 배치되되, 일단과 타단이 인접하게 배치되는 방사 패턴부를 포함하고, 상기 방사 패턴부는, 상기 방사 패턴부의 일단에 인접한 위치에서, 상기 절연판의 횡방향으로 연장되는 사분 타원(quater-ellipse) 형태의 제1 연장 패턴과, 상기 방사 패턴의 타단에 인접한 위치에서, 상기 제1 연장 패턴과 대칭되는 사분 타원 형태의 제2 연장 패턴을 포함한다. 이에 따라, 무선 충전 성능을 저하시키지 않으면서도, 재방사 안테나의 전계 분포 균일성을 향상시킬 수 있다.

Description

무선 충전 장치{Wireless charging device}
본 발명은, 무선 충전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 충전 성능을 저하시키지 않으면서도, 재방사 안테나의 전계 분포 균일성을 향상시킬 수 있는 무선 충전 장치에 관한 것이다.
이동 단말기 무선 충전 장치가 시중에서 선보이고 있다. 나아가, 차량에 구비되는 이동 단말기용 무선 충전 장치에 대한 개발이 이루어지고 있다.
한편, 최근에는 고층 건물과 내부의 공간이 날로 복잡해짐에 따라 무선통신 시스템에서 전파환경이 열악한 음영지역이 건물 내부 곳곳에 발생하게 되었다. 또한, 차량안에 위치하는 경우 차체가 전체적으로 금속으로 이루어져 있어 전파의 송수신율이 저하된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 근래에는 차량에 구비되는 무선 충전 장치에 재방사 안테나를 배치시켜, 무선 통신 신호를 재전송하려는 시도가 있으나, 종래의 재방사 안테나 패턴은 전계 분포 균일성이 떨어져 차량내에서도 음영지역이 발생하고, 전력 전송 코일과의 간섭으로 인하여, 무선 충전 효율까지 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 재방사 안테나의 전계 분포 균일성을 향상시킬 수 있는 무선 충전 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 재방사 안테나의 전계 분포 균일성을 향상시키면서도, 무선 충전 효율은 저하시키지 않는 무선 충전 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 외부 단말기의 방향에 상관없이, 소정 기준 이상의 통신 효율을 보장할 수 있는 무선 충전 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 외부 단말기에 전력을 무선으로 전송하는 전력 전송 코일 및 안테나 신호를 입력 받아 이를 다시 방사하는 재방사 안테나를 포함하고, 상기 재방사 안테나는, 절연판 및 상기 절연판의 일면에 형성되며, 상기 절연판의 외측 둘레를 따라 배치되되, 일단과 타단이 인접하게 배치되는 방사 패턴부를 포함하고, 상기 방사 패턴부는, 상기 방사 패턴부의 일단에 인접한 위치에서, 상기 절연판의 횡방향으로 연장되는 사분 타원(quater-ellipse) 형태의 제1 연장 패턴과, 상기 방사 패턴의 타단에 인접한 위치에서, 상기 제1 연장 패턴과 대칭되는 사분 타원 형태의 제2 연장 패턴을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치 내의 재방사 안테나는, 절연판의 외측 둘레를 따라 배치되되, 일단과 타단이 인접하게 배치되는 방사 패턴부를 포함하고, 방사 패턴부는, 방사 패턴부의 일단에 인접한 위치에서, 절연판의 종방향으로 연장되는 사분 타원(quater-ellipse) 형태의 제1 연장 패턴과, 방사 패턴의 타단에 인접한 위치에서, 제1 연장 패턴과 대칭되는 사분 타원 형태의 제2 연장 패턴을 포함함으로써, 광대역 통신이 가능하고, 전계 분포 균일성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 무선 충전 장치 내의 재방사 안테나는, 제1 연장 패턴 및 제2 연장 패턴에 형성되는, 복수의 슬릿 형상으로 인하여, 전계 강도를 증가시키는 동시에 전기 길이(electrical length)를 보정하는 효과가 있다.
마찬가지로, 절연판의 상측 둘레를 따라 배치되는 제2 테이프 패턴도 복수의 슬릿 형상을 포함하는 바, 안테나의 전계 강도를 증가시키는 동시에 전기 길이(electrical length)를 보정한다.
또한, 무선 충전 장치 내의 재방사 안테나는, 적어도 2회 이상 절곡되는 미앤더(meander) 패턴을 포함하므로, 안테나 길이가 증가되는 효과가 있다.
또한, 무선 충전 장치 내의 재방사 안테나는, 전계 분포 균일성을 향상시켜, 음역 지역을 제거할 수 있다.
또한, 무선 충전 장치 내의 재방사 안테나는, 절연판에 형성되는 통공 구조를 통해, 무선 충전 효율을 저하시키지 않는다.
또한, 무선 충전 장치 내의 재방사 안테나는, 사분 타원 패턴의 장축 길이, 단축 길이를 무선 충전 효율을 고려하여 설계할 수 있다. 마찬가지로, 슬릿의 형상도 무선 충전 효율을 고려하여 설계할 수 있다.
또한, 무선 충전 장치 내의 재방사 안테나는, 절연판의 상측 둘레를 따라 배치되는 제2 테이프 패턴의 너비를, 절연판의 양측 둘레를 따라 배치되는 제1 테이프 패턴 및 제3 테이프 패턴의 너비 보다 넓게 형성함으로써, 외부 단말기의 방향에 상관없이, 소정 기준 이상의 통신 효율을 보장할 수 있도록 한다.
도 1은, 본 발명의 재방사 안테나의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 본 발명의 무선 충전 장치가 차량에 거치된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치의 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치의 분해 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치 내의 재방사 안테나의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은, 도 5의 재방사 안테나의 제1 연장 패턴 및 제2 연장 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 도 5의 재방사 안테나의 제2 테이프 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 종래의 재방사 안테나 패턴과 비교하여, 사분 타원 형태의 제1 연장 패턴 및 제2 연장 패턴의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 종래의 재방사 안테나 패턴과 비교하여, 사분 타원 형태의 제1 연장 패턴 및 제2 연장 패턴의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 제1 연장 패턴과 제2 연장 패턴에 구비되는 슬릿 구조의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은, 제1 연장 패턴과 제2 연장 패턴에 구비되는 슬릿 구조의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는, 제2 테이프 패턴의 슬릿 구조와, 제3 테이프 패턴에 구비된 돌출 패턴의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은, 제2 테이프 패턴의 슬릿 구조와, 제3 테이프 패턴에 구비된 돌출 패턴의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는, 제2 테이프 패턴의 슬릿 구조와, 제3 테이프 패턴에 구비된 돌출 패턴의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는, 외부 단말기가 무선 충전 장치에 거치된 상태를 도시하는 도면이다.
도 16은, 외부 단말기의 거치 방향에 따른, 통신 효율을 비교하기 위한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은, 본 발명의 재방사 안테나의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 건물 내부나 차량(40)안에 위치하는 외부 단말기(도 2의 600)는 기지국(10)에서 송신한 전파가 건물에 부딪히거나 차량(40)의 외관을 이루는 금속에 차폐되어 전파 송수신율이 현저히 저하될 수 있다.
이렇게 부분적으로 전파가 전달되지 않는 곳을 음영 지역이라고 하며, 음영 지역의 전파 송수신율을 높이기 위해, 차량(40) 내의 무선 충전 장치(100)는 재방사 안테나(200)를 구비할 수 있다.
구체적으로 차량(40)은, 외부에 외부 안테나(30)를 구비하고, 상기 외부 안테나(30)에서 수신한 신호를 증폭하여, 차량(40) 내부에 있는 재방사 안테나(200)를 통해 차량(40) 내부에 위치하는 단말기(600)에 전송할 수 있다. 이에 따라, 단말기(600)의 전파 송수신율이 증가할 수 있다.
다만, 재방사 안테나(200)는 전자기파를 이용하여 신호를 송수신하기 때문에 주변 기기에 영향을 많이 주고 받는다. 따라서 주변의 다른 기기와의 관계를 고려하면, 다른 기기에 영향을 적게 미치는 위치에 재방사 안테나(200)를 배치시켜야 한다. 그러나 단말기(600)와 거리가 멀면 재방사 안테나(200)의 성능도 저하되는 문제가 있는 바, 단말기(600)와의 거리를 줄이면서 재방사 안테나(200)와 주변기기의 영향을 최소화할 수 있는 재방사 안테나에 대한 연구가 이루어지고 있다.
도 2는, 본 발명의 무선 충전 장치가 차량에 거치된 상태를 도시한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 무선 충전 방식으로 외부 단말기(600)를 충전하는 무선 충전 장치(100)가 등장하고 있다. 무선 충전 방식은 무선 충전 장치(100)와 외부 단말기(600)를 케이블로 연결하지 않고 무선 충전 장치(100) 위에 단말기(600)를 거치하는 것만으로 충전이 되는 장점이 있다.
이때, 외부 단말기(600)는, 기지국(10)과 통신하는 모바일 폰(mobile phone)일 수 있다.
무선 충전 장치(100)는 차량 내부에 배치될 수 있다.
한편, 무선 충전 장치(100)를 구비한 차량(40) 내부에서 외부 단말기(600)는 대부분 무선 충전 장치(100) 위에 거치된 상태로 이용된다. 또한 통화 시에도 거치된 상태로 블루투스 기능을 이용해 핸즈프리로 통화를 할 가능성이 높다.
재방사 안테나(200)가 신호 손실을 최소화하면서, 외부 단말기(600)에 통신 신호를 전달하기 위해서는, 재방사 안테나(200)와 외부 단말기(600) 사이의 거리가 가까울수록 유리하다.
따라서, 재방사 안테나(200)는, 통신 효율을 위하여, 무선 충전 장치(100) 내부에 구비될 수 있다. 이때, 무선 충전 장치(100)는, 외부 단말기(600)를 무선 충전시킴과 동시에 통신 신호를 재방사할 수 있게 된다.
이러한 무선 충전 장치(100)는, 도 2에서와 같이, 센타 콘솔의 일 영역, 센타페시아의 일 영역, 글로브 박스의 일 영역 또는 대시 보드의 일 영역에 배치될 수 있다.
또는, 무선 충전 장치(100)는 리어 시트의 암레스트의 일 영역에 배치될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치의 사시도이고, 도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치의 분해 사시도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 무선 충전 장치(100)는, 내부에 전장부를 갖는 하우징(100a, 100b)과 하우징 내부에 실장되는 제어부로서 인쇄 회로 기판(170), 인쇄 회로 기판을 보호하는 쉴드캔(150), 외부 단말기(600)에 전력을 무선으로 전송하는 전력 전송 코일(130) 및 안테나 신호를 입력 받아 이를 다시 방사하는 재방사 안테나(200)를 포함할 수 있다.
또한, 무선 충전 장치(100)는, 인쇄 회로 기판(170), 전력 전송 코일(130), 재방사 안테나(200) 등에서 발생된 열을 발산시키는 방열판(191) 및 내부 공기를 순환시켜, 무선 충전 과정 또는 재방사 과정에서 발생되는 열을 저감하기 위한 팬 모듈(195)을 더 포함할 수 있다.
또한, 무선 충전 장치(100)는, 외부 단말기(600)가 거치되는 패드(110)를 더 포함할 수 있다.
하우징(100a, 100b)은 상부 하우징(100a)과 하부 하우징(100b)로 구성될 수 있다. 하우징(100a, 100b)은, 내부에 전력 전송 코일(130) 및 재방사 안테나(200)가 실장되고, 외부에 상기 전력 전송 코일(130)에 공급할 전원을 공급하는 단자와, 차량(40) 외부에 위치하는 외부 안테나(30)를 통해 수신한 안테나 신호를 재방사 안테나(200)에 공급하기 위한 단자가 노출될 수 있다.
제어부는 인쇄 회로 기판(170)으로 외부 전원을 인가 받아 전력 전송 코일(130)에 공급하고, 외부 안테나(30)로부터 전달받은 신호를 재방사 안테나(200)로 전송하는 역할을 한다.
인쇄 회로 기판(170)의 상면에는 열을 방사하고 그 위에 부품을 실장할 수 있는 공간을 제공하는 쉴드캔(150)을 더 구비할 수 있다.
인쇄 회로 기판(170) 위에 위치하는 전력 전송 코일(130)은 전류가 흐르면 전자기장이 형성되고 상기 전자기장에 의해 외부 단말기(600)의 전력 수신 코일에 전류가 흐르게 되어 외부 단말기(600)를 충전할 수 있다.
본 실시예에서는 쉴드캔(150) 위에 전력 전송 코일(130)이 위치한다. 전력 전송 코일(130)은, 결합 부재(140a, 140b)에 의해, 쉴드캔(150)에 결합될 수 있다.
무선 충전 방식은 자기 공명 방식과 전자기 유도방식이 있다. 전자기유도방식은 유도 전류 원리를 이용하여 충전이 필요한 전자 장치를 충전하는 방식으로, 휴대용 충전장치에 실장된 전력 전송 코일(140)에 흐르는 전류가 전자기장을 형성하고 상기 전자기장 내에 위치하는 전력 수신 코일은 전자기장에 의해 전류가 흐를 수 있다.
자기 공명 방식은 특정 주파수에서 큰 진폭으로 진동하는 현상인 공명 방식을 이용하여 충전하는 방식으로 동일한 공진파수를 갖는 전력 전송 코일(130)과 전력수신코일 사이에 형성되는 강한 자계 결합 현상을 이용한다.
전자기 유도 방식은 효율이 높으나 전력 전송 코일(130)과 전력 수신 코일이 인접하게 위치해야하며, 이격되거나 비스듬하게 배치되는 경우에는 효율이 크게 떨어진다. 따라서, 전자기유도방식의 충전에서는 전력 전송 코일(130)과 전력 수신 코일 사이의 배치가 매우 중요하다.
반면, 자기 공명 방식은 효율이 전자기 유도 방식에 비해 높지는 않으나, 이격된 거리에서도 충전 가능하기 때문에 사용에 제한을 받지 않는 장점이 있다. 또한 사용하지 않은 에너지 부분은 전자장으로 재흡수되는 장점이 있다.
무선 충전 장치(100)는, 전력 전송 코일(130)에 상면 또는 하면에 페라이트 시트를 더 포함할 수 있다. 페라이트 시트는 코일의 자속선의 회로 흐름을 향상시킬 수 있으며, 전력 전송 코일(130)에서 나오는 전자기 방사량을 줄일 수 있다.
방열판(191)은, 내부의 열을 방열시킬 수 있다. 방열판(191)은, 금속 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 방열판(191)은, 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
팬 모듈(195)은, 방열판(191)과 결합되어, 내부의 열을 외부로 배출하거나, 외부의 열을 내부로 흡입할 수 있다. 이에 따라, 무선 충전 장치(100)의 발열이 저감될 수 있다.
팬 모듈(195)은, 적어도 하나의 팬을 포함하고, 예를 들어, 팬은, 회전팬(rotating fan), 솔리드 스테이트 팬(solid state fan), 압전팬(piezoelectric fan), 원심팬(blower fan), 축류팬, 사류팬 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 팬의 작동에 의해 발생되는 진동 및 소음을 저감하기 위해, 팬 모듈(195)에 포함되는 팬과 타 부품 접촉부위에 방진 소재를 적용할 수 있다.
패드(110)는, 외부 단말기(600)가 무선 충전 장치(100)에서 이탈되지 않도록 마찰력이 큰 소재(예를 들어, 부직포, 실리콘, 고무 등)로 형성될 수 있다.
또한, 패드(110)는, 무선 전력 전송, 통신 신호 방사 등을 고려하여 비금속 재질로 형성될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 재방사 안테나(200)가 전력 전송 코일(130)의 상면에 위치하는 경우, 전력 전송 코일(130)을 통한 전력 전송 효율 문제(issue)가 있다.
이하에서는, 무선 충전 장치(100) 전력 전송 효율을 저감시키지 않으면서도, 통신 효율을 증가시키는 재방사 안테나(200)에 대해 살펴본다.
도 5는, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치 내의 재방사 안테나의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 재방사 안테나(200)는, 절연판(310) 및 절연판(310)의 일면에 형성되며, 절연판(310)의 외측 둘레를 따라 배치되되, 일단과 타단이 인접하게 배치되는 방사 패턴부(400)를 포함할 수 있다.
또한, 재방사 안테나(200)는, 방사 패턴부(400)의 일단(230a)에 연결되는 접지부 및 방사 패턴부(400)의 타단(230b)에 연결되어 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.
절연판(310)은, 비전도성 물질로 이루어진 판형부재로 FR-4과 같이 에폭시와 유리섬유 등으로 이루어질 수 있다.
절연판(310)은 전체적으로 사각형 형태로 형성될 수 있다. 또한, 절연판(310)은, 사각형 형태에서 복수의 소정 영역이 제거될 수 있다.
구체적으로, 절연판(310)은, 사각형 형상이되, 사각형의 각 모서리 부분에서 소정 간격 이격되는 위치에 상하로 관통되며 측방으로 개구된 복수의 개구부(313a, 313b, 313c, 313d)를 포함할 수 있다.
제1 개구부(313a) 및 제2 개구부(313b)는, 절연판(310)의 상측 양 모서리에서 하측 방향으로 제1 이격 거리만큼 떨어진 위치에 각각 형성될 수 있다.
제2 개구부(313c) 및 제4 개구부(313d)는, 절연판(310)의 하측 양 모서리에서 상측 방향으로 제2 이격 거리만큼 떨어진 위치에 각각 형성될 수 있다.
각각의 개구부(313a, 313b, 313c, 313d)에는 지지부재가 결합되어, 재방사 안테나(200)가 안정적으로 무선 충전 장치(100)에 안착될 수 있다.
또한, 절연판(310)의 경계에 복수의 개구부(313a, 313b, 313c, 313d)가 배치되는 경우, 절연판(310)에 휨이 발생될 때, 방사 패턴부(400)의 경계에 집중되는 응력이 사방으로 분산되므로, 크랙 발생을 방지할 수 있다.
한편, 복수의 개구부(313a, 313b, 313c, 313d)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
절연판(310)은 상부에 관통홀(311)을 더 포함할 수 있다. 절연판(310)이 관통홀(311)을 포함함에 따라, 무선 전력 전송의 전송 효율이 증가될 수 있다.
절연판(310)은, 복수의 나사홀(370)을 포함할 수 있다.
방사 패턴부(400)는, 전원 공급부로부터 통신 신호에 상응하는 전류를 공급받아, 상기 통신 신호를 재방사하는 역할을 할 수 있다. 통신 신호는 재방사 안테나(200)를 통해 방사되므로, 이하에서, 통신 신호와 안테나 신호는 혼용하여 사용될 수 있다.
안테나 신호는, 예를 들어, GSM(GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), LTE(Long term evolution) 방식의 통신 신호 일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 외부 단말기(600)와 기지국(10)이 주고받는 어떠한 신호라도 무관하다.
방사 패턴부(400)는 전체적으로 개방형의 루프(loop) 형상으로 이루어지며 양 단이 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 방사 패턴부(400)는 절연판(310)의 외측 둘레를 따라 배치될 수 있다.
방사 패턴부(400)는 절연판(310)의 가운데 부분을 비워, 재방사 안테나(200)의 하부에 위치하는 전력 전송 코일(130)의 전력 전송 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 5와 같이, 본 발명의 재방사 안테나(200)는 가운데 부분에 도전성 물질이 없기 때문에 전력 전송 코일(130)에서 생성된 자기장이 방해받지 않고 무선 충전 장치(100)의 상면에 안착된 단말기(600)의 무선 전력 수신 코일에 도달할 수 있다.
방사 패턴부(400)의 길이는 송수신하고자 하는 신호의 파장 길이에 따라 달라질 수 있다.
방사 패턴부(400)의 패턴은, 노광, 에칭의 방법으로 형성되거나, 프린터를 이용한 인쇄 방법으로 형성될 수 있다.
방사 패턴부(400)는, 전도성 물질로 이루어진 도체로 이루어지며, 일측에서 신호를 입력 받는 형태인 모노폴안테나일 수 있다.
방사 패턴부(400)는, 절연판(310)의 외측 둘레를 따라 배치되는, 제1 테이프 패턴(430), 제2 테이프 패턴(450) 및 제3 테이프 패턴(470)을 포함할 수 있다. 또한, 방사 패턴부(400)는, 양 단이 인접하게 배치되는 위치에서, 절연판의 외측 둘레를 따라 횡방향으로 연장되는 연장 패턴(411, 413)을 더 포함할 수 있다.
제1 연장 패턴(411)은 방사 패턴부(400)의 일단(230a)에 인접한 위치에서 절연판(310)의 횡방향으로 연장되는 사분 타원(quarter-ellipse) 형태로 형성될 수 있다.
제2 연장 패턴(413)은 방사 패턴부(400)의 타단(230b)에 인접한 위치에서 제1 연장 패턴(411)과 대칭되는 사분 타원 형태로 형성될 수 있다.
제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)은, 후술하는 접지 홀(250a)로 부터 횡방향으로 연장된 가상의 선을 중심으로 대칭되는 사분 타원 형태로 형성될 수 있다.
제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)은, 사분 타원 형태의 곡선 부분이 서로 마주 보도록 대칭되어 형성될 수 있다.
사분 타원은 타원의 장축과 단축을 경계로 타원을 4등분한 도형에 해당될 수 있다.
제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)이 비발디(vivaldi) 안테나 패턴과 유사하게 형성되므로, 무선 충전 장치(100)는, 높은 방사 이득, 넓은 빔폭, 넓은 대역폭을 가질 수 있다.
제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)은, 후술하는 전원 공급부로부터 가깝게 배치하여, 안테나 성능을 향상시키기 위해, 루프형의 방사 패턴부(400)의 양 단부에 인접한 위치에서 연장될 수 있다.
또한, 도 15에서와 같이, 외부 단말기(600)에 실장된 안테나는 상부 또는 하부에 주로 위치하며, 특히, 이동 통신에 이용되는 메인 안테나는 외부 단말기(600)의 하단에 위치하기 때문에, 제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)은, 절연판(310)의 하단에 배치하는 것이 바람직하다.
제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)을 루프형 방사 패턴부(400)의 하부에 위치시키기 위해서는 방사 패턴부(400)의 양 단(230a, 230b)이 절연판(310)의 하측에 위치하고, 특히, 제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)의 길이 확보를 위해, 방사 패턴부(400)의 양 단(230a, 230b)은 절연판(310)의 하측 모서리 부분에 위치할 수 있다.
즉, 방사 패턴부(400)의 일단(230a)과 타단(230b)은 절연판(310)의 하단의 일측 모서리에 인접하게 배치되고, 제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)은, 절연판(310)의 하단의 타측 횡방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
제1 테이프 패턴(430), 제2 테이프 패턴(450) 및 제3 테이프 패턴(470)은, 절연판(310)의 가운데 부분을 최대한 비우기 위하여 테이프 형상으로 형성될 수 있다.
제1 테이프 패턴(430)은, 방사 패턴부(400)의 일단(230a)에서 절연판(310)의 일측 둘레를 따라 종방향으로 연장될 수 있다.
제2 테이프 패턴(450)은, 제1 테이프 패턴(430)에서 절연판(310)의 상측 둘레를 따라 횡방향으로 연장될 수 있다.
제3 테이프 패턴(470)은, 제2 테이프 패턴(450)엣서 절연판(310)의 타측 둘레를 따라 종방향으로 연장될 수 있다. 제3 테이프 패턴(470)은, 제1 연장 패턴(413)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도면에서는, 제1 테이프 패턴(430)이 절연판(310)의 좌측에 위치하고, 제3 테이프 패턴(470)이 절연판(310)의 우측에 위치하는 것으로 도시되나, 실시예에 따라 좌우 방향은 바뀔 수 있다.
한편, 외부 단말기(600)의 상부 또는 하부에 위치하는 안테나와의 커플링 효율을 상승시키기 위하여, 제2 테이프 패턴(450)의 너비(w1)는, 제1 테이프 패턴(430)의 너비(w2) 및 제3 테이프 패턴(470)의 너비(w3) 보다 넓을 수 있다.
즉, 재방사 안테나(200)는 외부 단말기(600)와의 커플링 효율을 상승시키기 위하여, 상부에 위치하는 패턴의 두께를 더 두껍게 할 수 있다.
제1 테이프 패턴(430) 및 제3 테이프 패턴(470)은, 절연판(310)의 상부에서 절연판(310)의 종방향 중심선을 중심으로 좌우 대칭으로 미앤더(meander) 형상으로 형성되는 제1 미앤더 패턴(431)과 제2 미앤더 패턴(471)을 각각 포함할 수 있다.
제1 미앤더 패턴(431)은, 제2 테이프 패턴(450)에 인접한 위치에서, 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있다. 제2 미앤더 패턴(471)은, 제2 테이프 패턴(450)에 인접한 위치에서, 제1 미앤더 패턴(431)과 대칭되게, 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있다.
제1 미앤더 패턴(431) 및 제2 미앤더 패턴(471)은, 무선 전력 전송에 영향을 미치지 않는 범위에서, 관통홀(311)로 최대한 구부린 미앤더 형태로 형성될 수 있다.
제1 미앤더 패턴(431) 및 제2 미앤더 패턴(471)은, 길이 및 꺽어진 횟수가 동일하며, 그 길이에 따라 공명하는 주파수가 달라진다.
제3 테이프 패턴(470)은, 절연판(310)의 중간에서 절연판(310)의 내측 방향을 향해 돌출된 돌출 패턴(475)을 포함할 수 있다.
돌출 패턴(475)은, 전기 길이(electrical length)를 보정하고 전계(E-field) 강도를 증가시키는 역할을 한다.
접지부는, 방사 패턴부(400)의 일단에 접속할 수 있다. 전원 공급부는, 방사 패턴부(400)의 타단에 접속하여 방사 패턴부(400)에 전류를 인가할 수 있다.
방사 패턴부(400)의 일단을 접지부에 전기적으로 연결하고, 방사 패턴부(400)의 타단을 전원 공급부에 전기적으로 연결하기 위하여, 커넥터(도 4의 260)가 사용될 수 있다.
커넥터(260)는 핀을 통해, 방사 패턴부(400)의 일단(230a) 및 타단(230b)에 연결될 수 있다.
커넥터(260)가 핀을 통해, 방사 패턴부(400)의 일단(230a) 및 타단(230b)에 연결되도록, 방사 패턴부(400)의 일단(230a)에ˆd 접지 홀(250a)이 형성되고, 타단(230b)에는 전원 홀(250b)이 형성될 수 있다.
도 6은, 도 5의 재방사 안테나의 제1 연장 패턴 및 제2 연장 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하며, 제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)은, 사분 타원 형태로 형성될 수 있다.
제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)은 방사 패턴부(400)의 양 단(230a, 230b)에서 멀어질 수록 폭이 좁아지는 사분 타원 형태로 형성될 수 있다.
사분 타원의 곡선은 지수 곡선 형태일 수 있다.
사분 타원의 장축 길이(a1) 및 단축 길이(b1)에 따라 안테나 신호의 주파수 대역폭, 반사 특성 등이 결정될 수 있다.
제1 연장 패턴(411)의 장축 길이와 제2 연장 패턴(413)의 장축 길이는 동일할 수 있다. 또한, 제1 연장 패턴(411)의 단축 길이와 제2 연장 패턴(413)의 단축 길이는 동일할 수 있다.
제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)에는, 전계 균일성을 향상시키기 위한 좁은 틈이 형성될 수 있다. 즉, 제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)은, 내부에 슬릿(slit)을 포함할 수 있다.
이러한 슬릿(slit)은, 전기 길이(electrical length)를 보정함과 동시에 전계(E-field) 강도를 증가시키는 효과도 있다.
구체적으로, 제1 연장 패턴(411)은, 내부에 절연판(310)이 노출되도록 형성되는 제1 메인 슬릿(511) 및 제2 메인 슬릿(513)을 포함할 수 있다.
제2 연장 패턴(413)은, 내부에 절연판(310)이 노출되도록 형성되는 제3 메인 슬릿(531), 제4 메인 슬릿(533) 및 제5 메인 슬릿(535)을 포함할 수 있다.
제1 메인 슬릿(511)은, 사분 타원 형태의 직선 부분에서 사선 방향으로 연장되는 제1 메인 노출부(511a)와, 제1 메인 노출부(511a)로부터 절연판(310)의 횡방향으로 연장되는 제2 메인 노출부(511b)를 포함할 수 있다.
제2 메인 슬릿(513)은, 제1 메인 노출부(511a)와 제1 간격(d1)으로 이격되어 형성되며, 사분 타원 형태의 직선 부분에서 사선 방향으로 연장되는 제3 메인 노출부(513a)와, 제3 메인 노출부(513a)로부터 절연판(310)의 횡방향으로 연장되는 제4 메인 노출부(513b)를 포함할 수 있다.
제1 연장 패턴(411)이 방사 패턴부(400)의 양 단(230a, 230b)에서 멀어질 수록 폭이 좁아지므로, 제1 메인 노출부(511a) 및 제3 메인 노출부(513a)가 연장되는 사선 방향은, 방사 패턴부(400)의 양 단(230a, 230b) 방향인 것이 유리하다.
한편, 제3 메인 슬릿(531)은, 절연판(310)의 하측 끝단에서 사선 방향으로 연장되는 제5 메인 노출부(531b)와, 제5 메인 노출부(531b)로부터 절연판(310)의 횡방향으로 연장되는, 제6 메인 노출부(531a)를 포함할 수 있다.
제4 메인 슬릿(533)은, 제5 메인 노출부(531b)와 제2 간격(d2)으로 이격되어 형성되며, 상기 절연판(310)의 하측 끝단에서 사선 방향으로 연장되는 제7 메인 노출부(533b)와, 상기 제7 메인 노출부(533b)로부터 상기 절연판(310)의 횡방향으로 연장되는 제8 메인 노출부(533a)를 포함할 수 있다.
상기 제5 메인 슬릿(535)은, 제7 메인 노출부(533b)와 제2 간격(d2)으로 이격되어 형성되며, 상기 절연판(310)의 하측 끝단에서 사선 방향으로 연장되는 제9 메인 노출부(535b)와, 상기 제9 메인 노출부(535b)로부터 둔각을 이루며 비스듬하게 연장되는 제10 메인 노출부(535a)를 포함할 수 있다.
상기와 같이 제1 연장 패턴(411)의 슬릿 수는 제2 연장 패턴(413)의 슬릿 수보다 작을 수 있다. 이는 제1 연장 패턴(411) 내에 구비된 슬릿으로 인하여, 무선 전력의 전송 효율이 감소되는 것을 방지하고자 함이다.
한편, 제2 연장 패턴(413)도 방사 패턴부(400)의 양 단(230a, 230b)에서 멀어질 수록 폭이 좁아지므로, 제3 메인 노출부(531b), 제5 메인 노출부(533b) 및 제7 메인 노출부(535b)가 연장되는 사선 방향도, 방사 패턴부(400)의 양 단(230a, 230b) 방향인 것이 유리하다.
또한, 제2 연장 패턴(413)이 방사 패턴부(400)의 양 단(230a, 230b)에서 멀어질 수록 폭이 좁아지므로, 전계 균일성을 위해서는, 제10 메인 노출부(535a)가 제9 메인 노출부(535b)로부터 둔각을 비스듬하게 연장되는 것이 바람직하다.
또한, 전계 균일성을 위해서, 제1 간격(d1)과 제2 간격(d2)은 동일할 수 있다.
한편, 메인 노출부의 길이(l1a, l2a), 노출 폭(wa), 사분 타원 형태의 직선 부분과 메인 노출부가 이루는 각도(α1a) 및 메인 노출부 사이의 각도(α2a)는, 전력 전송 코일(130)의 배치 구조, 크기 및/또는 외부 단말기(600)내의 전력 수신 코일의 구조, 크기에 따라 가변될 수 있다.
도 7은, 도 5의 재방사 안테나의 제2 테이프 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 제2 테이프 패턴(450)은, 절연판(310)의 상측 둘레를 따라 배치될 수 있다.
제2 테이프 패턴(450)은, 외부 단말기(600)와의 커플링 효율을 상승시키기 위하여, 두껍게 형성될 수 있다.
제2 테이프 패턴(450)은, 절연판(310)이 노출되도록 형성되는, 제1 보조 슬릿(610) 및 제2 보조 슬릿(630)을 포함할 수 있다.
제2 테이프 패턴(450)에 제1 보조 슬릿(610) 및 제2 보조 슬릿(630)이 구비됨에 따라, 고주파 영역에서 전계 강도가 증가할 수 있다.
제1 보조 슬릿(610)은, 절연판(310)의 일측 모서리에서 곡선으로 연장되는 제1 보조 노출부(610a)와, 제1 보조 노출부(610a)로부터 절연판(310)의 횡방향으로 연장되는 제2 보조 노출부(610b)를 포함할 수 있다.
제2 보조 슬릿(630)은, 절연판(310)의 타측 모서리에서 곡선으로 연장되는 제3 보조 노출부(630a)와, 제3 보조 노출부(630a)로부터 절연판(310)의 횡방향으로 연장되는 제4 보조 노출부(630b)를 포함할 수 있다.
제1 보조 노출부(610a) 및 제3 보조 노출부(630a)를 곡선으로 구성함에 따라, 고주파 영역에서의 전계 강도가 더욱 증가될 수 있다.
제1 보조 노출부(610a) 및 제3 보조 노출부(630b)는, 사분원(quadrant) 또는 사분 타원 형태일 수 있다.
한편, 보조 노출부의 장축 길이(a2h), 단축 길이(b2b), 노출폭(w2b)은, 외부 단말기(600)의 수신 주파수 영역을 고려하여 설정될 수 있다.
도 8 내지 도 9는, 종래의 재방사 안테나 패턴과 비교하여, 사분 타원 형태의 제1 연장 패턴 및 제2 연장 패턴의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
범용성 측면에서, 재방사 안테나(200)는, 국가마다 상이한 통신 표준규격에 모두 적용 가능한 것이 바람직하다.
예를 들어, GSM(GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION) 방식은 850, 900, 1800, 1900MHz의 주파수를 이용하고, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)는 850MHz, 900MHz, 2100MHz의 주파수를 이용하고, LTE(Long term evolution)는 850MHz, 900MHz, 1800MHz, 2100MHz 및 2600MHz의 주파수를 이용한다.
본 발명의 무선 충전 장치(100)는, 광대역(wide band)의 재방사 안테나(200)를 제공한다.
구체적으로, 도 8a는, 종래의 재방사 안테나의 패턴을 도시하는 도면이고, 도 8b는 본 발명의 제1 안테나 패턴(411)과 제2 안테나 패턴(413)을 도시하는 도면이다.
또한, 도 9는, 도 8a와 도 8b의 안테나 성능을 도시한 그래프로서, 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 반사계수(S-parameter)를 나타낸다.
도 9에서, 입사된 신호와 반사되어 출력되는 신호의 세기의 비율을 데시벨 영역으로 나타내면, 출력되는 신호의 세기가 작으므로 반사계수는 음수를 나타낸다. 반사계수가 작을수록 반사되는 신호의 세기가 더 커져 효율이 높음을 나타낸다.
도9에서, 910은, 도 8a의 재방사 안테나 패턴에 따른 안테나 성능을 나타내고, 930은, 도 8b의 재방사 안테나 패턴에 따른 안테나 성능을 나타낸다.
도 9에서, 930이 910 보다 전체적으로 아래에 위치하므로, 제1 안테나 패턴(411) 및 제2 안테나 패턴(413)을 구비한 본 발명의 재방사 안테나(200)가 종래 재방사 안테나 보다 효율이 좋은 것을 알 수 있다.
한편, 도 9에서, 하측 방향의 피크 성분은, 공진 주파수와 관련된 것으로써, 하측 방향 피크 성분에 대응한 주파수가 재방사 안테나(200)의 공진 주파수가 된다.
또한, 하측 방향의 피크 성분이 클수록, 공진 주파수에서, 전송 효율이 우수하다고 할 수 있다.
도 9에서, 910에 비하여 930이 하측 방향의 피크 성분이 더 많은 것을 알 수 있다. 특히, 중대역(middle band) 및 고대역(high band)에서, 910과 930의 차이는 현저하게 나타난다.
즉, 910은, 중대역(middle band) 및 고대역(high band)에서 피크 성분이 없는 반면, 930은 중대역(middle band) 및 고대역(high band)에서 피크 성분이 다수 나타나는 것을 알 수 있다.
이는, 제1 안테나 패턴(411) 및 제2 안테나 패턴(413)을 구비한 본 발명의 재방사 안테나(200)가 종래 재방사 안테나 보다 다양한 주파수 대역에 적용 가능함을 알 수 있다.
결국, 본 발명의 무선 충전 장치(100)는, 광대역의 재방사 안테나(200)를 제공할 수 있다.
도 10 내지 도 11은, 제1 연장 패턴과 제2 연장 패턴에 구비되는 슬릿 구조의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 10a는 재방사 안테나(200)가 제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)만을 구비한 경우의 안테나 패턴을 예시하고, 도 10b는, 재방사 안테나(200)가 제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413) 내의 슬릿(slit) 구조(511, 513, 531, 533, 535)를 구비한 경우의 안테나 패턴을 예시하는 도면이다.
또한, 도 11은, 도 10의 재방사 안테나의 주파수 대역별 전기장(E-Field) 분포를 도시한 도면이다. 도 11에서 밝은 부분은, 큰 세기의 전기장이 분포한다는 것을 의미하고, 전기장의 세기가 클수록 신호의 송, 수신 효율이 높다.
도 11에서, 모든 주파수에서, 도 10b의 재방사 안테나(200)의 전기장이, 도 10a의 재방사 안테나의 전기장 보다 크기가 큰 것을 알 수 있다.
특히, 외부 단말기(600)의 상단 또는 하단이 위치하는 부분의 전기장 세기를 비교해 보면, 모든 주파수에서, 도 10b의 재방사 안테나(200)의 전기장 세기가, 도 10a의 재방사 안테나의 전기장 세기 보다 큰 것을 알 수 있다(도 11의 점선 부분).
즉, 본 발명의 무선 충전 장치(100)는, 종래 재방사 안테나에 비해 전기장의 세기면에서 더 우수한 효과를 발휘한다.
도 12 내지 도 14는, 제2 테이프 패턴의 슬릿 구조와, 제3 테이프 패턴에 구비된 돌출 패턴의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 12a는, 재방사 안테나(200)가 제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413) 내의 슬릿(slit) 구조(511, 513, 531, 533, 535)만을 구비한 경우의 안테나 패턴을 예시하는 도면이고, 도 12b는, 제2 테이프 패턴(450)에 제1 보조 슬릿(610) 및 제2 보조 슬릿(630)을 더 구비한 안테나 패턴을 예시하는 도면이고, 도 12c는, 제3 테이프 패턴(470)에 돌출 패턴(475)을 더 구비한 안테나 패턴을 예시하는 도면이다.
또한, 도 13은, 도 12a 및 도 12b의 재방사 안테나의 주파수 대역별 전기장 분포를 도시하는 도면이고, 도 14는, 도 12c의 재방사 안테나의 주파수 대역별 전기장 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 12b는, 도 12의 안테나 패턴에 제1 보조 슬릿(610) 및 제2 보조 슬릿(630)을 더 구비한다.
도 13에서, 도 12b의 제2 테이프 패턴(450)이 도 12a의 제2 테이프 패턴(450) 보다 전기장 세기가 더 큰 것을 알 수 있다.
또한, 도 12b의 제2 테이프 패턴(450)이 도 12a의 제2 테이프 패턴(450) 보다 전기장이 균일하게 분포함을 알 수 있다.
또한, 도 13과 도 11을 비교하면, 제1 보조 슬릿(610) 및 제2 보조 슬릿(630)은 제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)과 멀리 떨어져 배치되므로, 제1 보조 슬릿(610) 및 제2 보조 슬릿(630)은, 제1 연장 패턴(411) 및 제2 연장 패턴(413)의 전기장 세기에 영향을 미치지 않는다.
즉, 도 12b가 도 12a에 비하여, 전기장을 균일하게 방출하면서도, 전기장의 세기는 더 크다는 것을 알 수 있다.
한편, 도 14에서, 제3 패턴(470)이 돌출 패턴(475)을 더 구비함에 따라, 제3 패턴(470)의 전기장 분포가 더 균일해질 수 있다. 또한, 돌출 패턴(475)이 제3 패턴(470)에만 구비됨에 따라, 무선 전력의 전송 효율은 저해하지 않는다.
상기와 같이, 본 발명의 무선 충전 장치(100)는, 무선 전력의 전송 효율은 저해하지 않으면서, 전기장의 세기는 증가시키고, 전기장의 분포를 균일하게 하여 통신 효율을 증가시킬 수 있다.
도 15는, 외부 단말기가 무선 충전 장치에 거치된 상태를 도시하는 도면이고, 도 16은, 외부 단말기의 거치 방향에 따른, 통신 효율을 비교하기 위한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 먼저, 외부 단말기(600)의 메인 안테나는 전자파 등을 방지하기 위해, 사용자의 뇌로부터 최대한 멀리 떨어뜨려 배치되므로, 메인 안테나는 외부 단말기(600)의 하부에 위치하는 것이 일반적이다.
다음, 외부 단말기(600)를 무선 충전 장치(100) 상에 거치시, 거치 방향에 따라, 15a와 같이, 외부 단말기(600)의 하부가 재방사 안테나(200)의 연장 패턴(411, 413)이 위치하는 측에 위치하거나, 15b와 같이, 외부 단말기(600)의 하부가 재방사 안테나(200)의 연장 패턴(411, 413)의 반대편에 위치할 수 있다.
상술한 바와 같이, 메인 안테나는 외부 단말기(600)의 하단에 위치하기 때문에 외부 단말기(600)의 거치 방향에 따라 통신 효율이 달라질 수 있다.
사용자가 어느 방향으로 거치하더라도 소정기준 이상의 통신 효율을 보장하여야 하므로, 무선 충전 장치(100)에 있어서, 정방향(도 15a) 뿐만 아니라 역방향(도 15b)에 대해서도 성능을 확인할 필요가 있다.
도 16a는, 도 8a의 종래 안테나 패턴에 있어서, 외부 단말기(600)의 거치 방향에 따른 신호 손실을 나타내는 표이고, 도 16b는, 본 발명의 안테나 패턴에 있어서, 외부 단말기(600)의 거치 방향에 따른 신호 손실을 나타내는 표이다.
도 16b에서, 본 발명의 재방사 안테나(200)는, LTE 2600에서, 20.2dB, 21.5dB의 신호 손실을 보이지만, 전 대역에서 평균 13.4dB의 신호 손실을 가지는 것을 알 수 있다.
반면, 도 16a에서, 종래의 재방사 안테나는, LTE 800, LTE 900에서는 문제없으나, LTE 1800에서는, 역방향에서의 신호 손실이 19.4dB까지 증가하고, 심지어, LTE 2100 및 LTE 2600 에서는 정방향에서의 신호 손실도 본 발명의 재방사 안테나에 비하여 현저하게 크다. 또한, 종래의 재방사 안테나는, 15.7dB의 신호 손실을 가지는 것을 알 수 있다.
결국, 본 발명의 재방사 안테나(200)는, 전 대역에서 평균 신호 손실이 13.4dB이하로써, 재방사 안테나(200)로써, 우수한 성능을 가진다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
40: 차량
100: 무선 충전 장치
200: 재방사 안테나
400: 방사 패턴부
411: 제1 연장 패턴
413: 제2 연장 패턴
430: 제1 테이프 패턴
450: 제2 테이프 패턴
470: 제3 테이프 패턴
511: 제1 메인 슬릿
513: 제2 메인 슬릿
531: 제3 메인 슬릿
533 제4 메인 슬릿
535 제5 메인 슬릿
610: 제1 보조 슬릿
630: 제2 보조 슬릿

Claims (17)

  1. 외부 단말기에 전력을 무선으로 전송하는 전력 전송 코일 및 안테나 신호를 입력 받아 이를 다시 방사하는 재방사 안테나를 포함하는 무선 충전 장치에 있어서,
    상기 재방사 안테나는,
    절연판; 및
    상기 절연판의 일면에 형성되며, 상기 절연판의 외측 둘레를 따라 배치되되, 일단과 타단이 상기 절연판의 하단의 일측 모서리에 인접하게 배치되는 방사 패턴부;를 포함하고,
    상기 방사 패턴부는,
    상기 방사 패턴부의 일단에서, 상기 절연판의 횡방향으로 연장되는 사분 타원(quater-ellipse) 형태의 제1 연장 패턴과, 상기 방사 패턴부의 타단에서, 상기 제1 연장 패턴과 대칭되는 사분 타원 형태의 제2 연장 패턴을 포함하며,
    상기 제1 연장 패턴 및 제2 연장 패턴은,
    상기 절연판의 하단의 타측 횡방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연판은,
    사각형 형상이되, 사각형의 각 모서리 부분에서 소정 간격 이격되는 위치에 상하로 관통되며 측방으로 개구된 복수의 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절연판은,
    상부에 관통홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연장 패턴 및 제2 연장 패턴은,
    사분 타원 형태의 곡선 부분이 서로 마주 보도록 대칭되어 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연장 패턴은,
    내부에, 상기 절연판이 노출되도록 형성되는 제1 메인 슬릿(slit) 및 제2 메인 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 메인 슬릿은,
    사분 타원 형태의 직선 부분에서 사선 방향으로 연장되는 제1 메인 노출부와, 상기 제1 메인 노출부로부터 상기 절연판의 횡방향으로 연장되는, 제2 메인 노출부를 포함하고,
    상기 제2 메인 슬릿은,
    상기 제1 메인 노출부와 제1 간격으로 이격되어 형성되며, 사분 타원 형태의 직선 부분에서 사선 방향으로 연장되는 제3 메인 노출부와, 상기 제3 메인 노출부로부터 상기 절연판의 횡방향으로 연장되는 제4 메인 노출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 연장 패턴은,
    내부에, 상기 절연판이 노출되도록 형성되는, 제3 메인 슬릿, 제4 메인 슬릿 및 제5 메인 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 메인 슬릿은,
    상기 절연판의 하측 끝단에서 사선 방향으로 연장되는 제5 메인 노출부와, 상기 제5 메인 노출부로부터 상기 절연판의 횡방향으로 연장되는, 제6 메인 노출부를 포함하고,
    상기 제4 메인 슬릿은,
    상기 제5 메인 노출부와 제2 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 절연판의 하측 끝단에서 사선 방향으로 연장되는 제7 메인 노출부와, 상기 제7 메인 노출부로부터 상기 절연판의 횡방향으로 연장되는 제8 메인 노출부를 포함하고,
    상기 제5 메인 슬릿은,
    상기 제7 메인 노출부와 상기 제2 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 절연판의 하측 끝단에서 사선 방향으로 연장되는 제9 메인 노출부와, 상기 제9 메인 노출부로부터 둔각을 이루며 비스듬하게 연장되는 제10 메인 노출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 간격과 상기 제2 간격은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 방사 패턴부는,
    상기 방사 패턴부의 일단에서 상기 절연판의 일측 둘레를 따라 종방향으로 연장되는 제1 테이프 패턴과, 상기 제1 테이프 패턴에서 상기 절연판의 상측 둘레를 따라 횡방향으로 연장되는 제2 테이프 패턴과, 상기 제2 테이프 패턴에서 상기 절연판의 타측 둘레를 따라 종방향으로 연장되는 제3 테이프 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 테이프 패턴은,
    상기 절연판이 노출되도록 형성되는, 제1 보조 슬릿(slit) 및 제2 보조 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 보조 슬릿은,
    상기 절연판의 일측 모서리에서 곡선으로 연장되는 제1 보조 노출부와, 상기 제1 보조 노출부로부터 상기 절연판의 횡방향으로 연장되는 제2 보조 노출부를 포함하고,
    상기 제2 보조 슬릿은,
    상기 절연판의 타측 모서리에서 곡선으로 연장되는 제3 보조 노출부와, 상기 제3 보조 노출부로부터 상기 절연판의 횡방향으로 연장되는 제4 보조 노출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 테이프 패턴의 너비는,
    상기 제1 테이프 패턴의 너비 및 상기 제3 테이프 패턴의 너비 보다 넓은 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 테이프 패턴 및 상기 제3 테이프 패턴은,
    상기 절연판의 상부에서, 상기 절연판의 종방향 중심선을 중심으로, 좌우 대칭으로 미앤더(meander) 형상으로 형성되는 제1 미앤더 패턴과 제2 미앤더 패턴을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제3 테이프 패턴은,
    상기 절연판의 중간에서, 상기 절연판의 내측 방향을 향해 돌출된 돌출 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치
  17. 제1항에 있어서,
    상기 방사 패턴부의 일단에 연결되는 접지부; 및
    상기 방사 패턴부의 타단에 연결되어 전원을 공급하는 전원 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
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