KR102614714B1 - Near-field antenna for wireless power transmission with four coplanar antenna elements - Google Patents

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Abstract

반사기와, 반사기로 부터 오프셋된 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들을 포함하는 근접장 안테나가 제공된다. 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들의 각각은 각각의 사행 패턴을 따른다. 4개의 공면 안테나 소자들 중의 2개의 안테나 소자들은 제 1 축을 따라 제 1 다이폴 안테나를 형성하고, 4개의 공면 안테나 소자들 중의 다른 2개의 안테나 소자들은 제 1 축에 수직한 제 2 축을 따라 제 2 다이폴 안테나를 형성한다. 근접장 안테나는, (ⅰ) 다이폴 안테나들 중 하나에 전자기 신호들을 피딩하도록 구성된 전력 증폭기와, (ⅱ) 다이폴 안테나들 중 하나의 임피던스를 조정하도록 구성된 임피던스-조정 부품, 및 (ⅲ) 전력 증폭기와, 임피던스-조정 부품과, 다이폴 안테나들에 결합된 스위치 회로를 더 포함한다. 스위치 회로는, 전력 증폭기에 제 1 다이폴 안테나를 절환 가능하게 결합시키고, 인피던스-조정 부품에 제 2 다이폴 안테나를 절환 가능하게 결합시키거나, 그 반대로 결합시키도록 구성된다.A near-field antenna is provided comprising a reflector and four individual coplanar antenna elements offset from the reflector. Each of the four individual coplanar antenna elements follows a respective meandering pattern. Two of the four coplanar antenna elements form a first dipole antenna along a first axis, and the other two antenna elements of the four coplanar antenna elements form a second dipole along a second axis perpendicular to the first axis. Forms an antenna. The near-field antenna includes (i) a power amplifier configured to feed electromagnetic signals to one of the dipole antennas, (ii) an impedance-adjusting component configured to adjust the impedance of one of the dipole antennas, and (iii) a power amplifier, It further includes an impedance-adjusting component and a switch circuit coupled to the dipole antennas. The switch circuit is configured to switchably couple the first dipole antenna to the power amplifier and switchably couple the second dipole antenna to the impedance-adjustment component, and vice versa.

Description

4개의 공면 안테나 소자들을 가진 무선 전력 전송을 위한 근접장 안테나Near-field antenna for wireless power transmission with four coplanar antenna elements

본 명세서에 있어서의 실시 예들은 근접장 무선 전력 전송 시스템들(예를 들어 그러한 시스템에서 이용되는 안테나들, 소프트웨어 및 디바이스들)에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 각각의 사행 패턴(meandering pattern)을 따르는 4개의 공면 안테나 소자들(coplanar antenna elements)을 가진 무선 전력 전송을 위한 근접장 안테나에 관한 것이다.Embodiments herein relate to near-field wireless power transfer systems (e.g., antennas, software, and devices used in such systems), and more specifically, to 4 devices that follow a respective meandering pattern. It relates to a near-field antenna for wireless power transmission with coplanar antenna elements.

통상적인 충전 패드들은 디바이스를 충전하는데 이용되는 자기장을 생성하기 위해 유도성 코일들을 이용한다. 사용자들은, 전형적으로, 그 디바이스를 충전 패드상의 특정 위치에 설치해야 하며, 디바이스의 충전을 차단하거나 종료하지 않고서는, 그 디바이스를 패드상의 다른 위치로 이동시킬 수 없다. 많은 사용자들이 그들의 디바이스의 충전을 시작하기 위한 패드 상의 정확한 위치에 그 디바이스를 배치할 수 없을 수도 있기 때문에, 이것은 많은 사용자들에게 답답한 경험을 주게 된다. 사용자들은, 그들의 디바이스가 적절하게 배치되었다고 생각할 수 있지만, 몇시간 후에 실망스럽게도 매우 소량의 에너지만이 전달되었음을(또는 아예 전달된 에너지가 없음을) 발견하는 경우가 빈번하다. Conventional charging pads use inductive coils to generate a magnetic field that is used to charge the device. Users typically must install the device in a specific location on the charging pad and cannot move the device to another location on the pad without disconnecting or terminating charging of the device. This creates a frustrating experience for many users, as they may not be able to place their device in the correct position on the pad to start charging their device. Users may think their devices are properly positioned, but often find, to their disappointment, only a very small amount of energy (or no energy at all) being delivered several hours later.

통상적인 충전 패드들은, 또한, 다수의 서로 다른 집적 회로들에 걸쳐 분포된 부품들을 이용한다. 그러한 구성은, 이들 충전 패드들을 그러한 패드들의 사용자가 원하는 것보다 느리게 작동시키는 프로세싱 지연으로 결과한다 (예를 들어, 무선 충전 및 무선 충전 동안에 이루어지는 조정이 보다 오래 걸림). Conventional charging pads also utilize components distributed across multiple different integrated circuits. Such a configuration results in processing delays that cause these charging pads to operate more slowly than desired by users of such pads (eg, wireless charging and adjustments made during wireless charging take longer).

따라서, 상술한 문제를 처리하는 무선 충전 시스템들(예를 들어, RF 충전 패트들)이 필요하다. 이를 위해, 단일 집적 회로상에 효율적으로 배열되는 부품들을 포함하는 RF 충전 패드가 본 명세서에서 설명되며, 그 단일 집적 회로는, RF 충전 패드의 표면상에 배치된 수신기 디바이스로의 무선 전력의 전송에 사용할 효율적인 안테나 존을 위치 결정하기 위해, 안테나 존들을 선택적으로 또는 순차적으로 활성화시킴에 의해 RF 충전 패드의 안테나들(예를 들어, 서로 그룹화된 RF 충전 패드의 하나 이상의 안테나들 또는 단위 셀 안테나들, 본 명세서에서는 이를 안테나 그룹이라 지칭함)을 관리한다. 그러한 시스템 및 그의 이용 방법은, 통상적인 충전 패드에 대한 사용자의 불만을 제거하는데 도움을 준다. 예를 들어, 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키는 동안 전달된 에너지를 모니터링함에 의해, 그러한 시스템들 및 그의 이용 방법들은, 디바이스가 설치될 수 있는 RF 충전 패드상의 임의 위치 및 임의 시점에서 에너지 전달이 최대로 됨을 보장함에 의해 낭비되는 RF 전력 전송을 제거함으로서, 효율적으로 수신되지 않을 수도 있는 낭비적인 전송을 제거하는데 도움을 준다. Accordingly, there is a need for wireless charging systems (eg, RF charging pads) that address the problems described above. To this end, an RF charging pad is described herein comprising components efficiently arranged on a single integrated circuit that is capable of transmitting wireless power to a receiver device disposed on the surface of the RF charging pad. Antennas of the RF charging pad (e.g., one or more antennas or unit cell antennas of the RF charging pad grouped together) by selectively or sequentially activating antenna zones to determine an efficient antenna zone to use In this specification, this is referred to as an antenna group) is managed. Such a system and its method of use help eliminate user frustration with conventional charging pads. For example, by monitoring delivered energy while selectively activating antenna zones, such systems and methods of use thereof can ensure that energy delivery is maximized at any location and at any time on an RF charging pad where a device may be installed. By eliminating wasted RF power transmission by ensuring that the

이하의 설명에서는, 다양한 안테나 존들을 포함하는 RF 충전 패드에 대한 참조가 이루어진다. 이러한 설명을 위해, 안테나 존들은 RF 충전 패드의 하나 이상의 전송 안테나들을 포함하며, 각 안테나 존은, 어느 안테나 존이 수신기에 가장 효율적으로 무선 전력을 전달할 수 있는지를 결정하기 위해 각 안테나 존의 선택적 활성화가 이루어질 수 있도록, 제어 집적 회로(예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160), 도 1a-1b)에 의해 개별적으로 처리될 수 있다. RF 충전 패드는 본 명세서에서 근접장 충전 패드 또는 보다 간단히 충전 패드라는 용어로서 상호 교체 가능하게 지칭된다. In the following description, reference is made to an RF charging pad containing various antenna zones. For this description, the antenna zones include one or more transmitting antennas on an RF charging pad, each antenna zone having selective activation of each antenna zone to determine which antenna zone can most efficiently deliver wireless power to the receiver. may be individually processed by a control integrated circuit (e.g., RF power transmitter integrated circuit 160, FIGS. 1A-1B) so that . RF charging pads are referred to interchangeably herein by the terms near-field charging pads or, more simply, charging pads.

(A1) 일부 실시 예들에 있어서, 무선 통신 부품(예를 들어, 통신 부품(204), 도 1a), 각각이 적어도 하나의 안테나 소자를 포함하는 다수의 안테나 존들(예를 들어, 도 1b에 예시적인 안테나 존들이 도시됨), 및 하나 이상의 프로세서들(예를 들어, CPU(202), 도 1b 및 도 2a)을 포함하는 근접장 충전 패드에서 방법이 실행된다. 그 방법은 무선 통신 부품을 통해, 근접장 충전 패드의 임계 거리 내에 있는 무선 전력 수신기를 검출하고, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있다는 검출에 응답하여, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 설치되었는지를 판정하는 것을 포함한다. 그 방법은, 또한, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 설치되었다는 판정에 따라, 다수의 안테나 존들 중 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족한다는 판정이 이루어질 때까지, 다수의 안테나 존들에 포함된 각 안테나 소자가, 제 1 세트의 전송 특성들을 가진 각 테스트 전력 전송 신호들을 선택적으로 전송하는 것을 포함한다. 하나 이상의 프로세서들이, 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족한다고 판정하면, 그 방법은, 적어도 하나의 특정 안테나 존을 이용하여 무선 전력 수신기에 다수의 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것을 더 포함하며, 다수의 추가적인 전력 전송 신호들의 각각은 제 1 세트와 별개인, 제 2 세트의 전송 특성들을 가지고 전송된다. (A1) In some embodiments, a wireless communication component (e.g., communication component 204, FIG. 1A), each comprising at least one antenna element, a plurality of antenna zones (e.g., illustrated in FIG. 1B) The method is implemented in a near-field charging pad that includes multiple processors (e.g., CPU 202, FIGS. 1B and 2A), and one or more processors (e.g., CPU 202, FIGS. 1B and 2A). The method includes detecting, through a wireless communication component, a wireless power receiver within a threshold distance of a near-field charging pad, and in response to detecting that the wireless power receiver is within a threshold distance of the near-field charging pad, the wireless power receiver on the near-field charging pad. This includes determining whether it has been installed. The method may further include, in accordance with a determination that a wireless power receiver is installed on a near-field charging pad, a specific power-transfer parameter associated with the transmission of each test power transmission signal by at least one specific antenna zone of the plurality of antenna zones is a power - each antenna element included in the plurality of antenna zones selectively transmitting respective test power transmission signals having a first set of transmission characteristics until a determination is made that the transport criteria are met. If the one or more processors determine that the particular power-transfer parameter meets the power-transfer criteria, the method further includes transmitting a plurality of additional power transfer signals to the wireless power receiver using at least one specific antenna zone. and each of the plurality of additional power transmission signals is transmitted with a second set of transmission characteristics, separate from the first set.

(A2) A1 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 표면상에 설치되었는지를 판정하는 것은, (ⅰ) 다수의 안테나 존들의 각 존들을 이용하여 테스트 전력 전송 신호들을 전송하고, (ⅱ) 테스트 전력 전송 신호들을 전송하는 동안 근접장 충전 패드에서 반사된 전력량을 모니터링하고, (ⅲ) 반사된 전력량이 디바이스 검출 임계치를 충족하면, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 설치되었다고 판정하는 것을 포함한다.(A2) In some embodiments of method A1, determining whether a wireless power receiver is installed on the surface of a near-field charging pad includes (i) transmitting test power transmission signals using each of the multiple antenna zones; , (ii) monitoring the amount of power reflected from the near-field charging pad while transmitting test power transmission signals, and (iii) determining that the wireless power receiver is installed on the near-field charging pad if the amount of reflected power meets the device detection threshold. It includes

(A3) A2 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 반사된 전력량은 다수의 안테나 존들의 각 안테나 존에서 측정된다. (A3) In some embodiments of method A2, the amount of reflected power is measured in each antenna zone of multiple antenna zones.

(A4) A2-A3 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 디바이스 검출 임계치는 근접장 충전 패드에 대한 캘리브레이션 프로세스(calibration process)동안 수립된다.(A4) In some embodiments of any of A2-A3, a device detection threshold is established during a calibration process for a near-field charging pad.

(A5) A4 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 디바이스 검출 임계치는 무선 전력 수신기와 결합된 디바이스의 유형에 특정되며, 디바이스 검출 임계치는 근접장 충전 패드에 인접한 무선 전력 수신기가 검출된 후 하나 이상의 프로세서들에 의해 선택된다(예를 들어, 무선 전력 수신기는 근접장 충전 패드로 정보의 패킷을 송신하며, 그 정보 패킷은 무선 전력 수신기와 결합된 디바이스의 유형을 식별하는 정보를 포함한다).(A5) In some embodiments of method A4, the device detection threshold is specific to the type of device coupled with the wireless power receiver, and the device detection threshold is configured to determine the device detection threshold to be activated by one or more processors after a wireless power receiver adjacent to the near-field charging pad is detected. (e.g., a wireless power receiver transmits a packet of information to a near-field charging pad, the packet of information including information identifying the type of device associated with the wireless power receiver).

(A6) A1-A5 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 각 테스트 전력 전송 신호들을 선택적으로 전송하는 것은, 다수의 안테나 존들의 각 안테나 존을 이용하여 실행된다. 추가적으로, 그 방법은, 다수의 안테나 존들 중 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족한다는 판정이 이루어지기 전에, (ⅰ) 각 안테나 존에 의한 전송에 기반하여, 각 안테나 존에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 각각의 전력-운송 파라메타들을 갱신하고, (ⅱ) 연관된 각각의 전력-운송 파라메타들에 기초하여, 적어도 하나의 특정 안테나 존을 포함하는 2 이상의 안테나 존들을 선택하여, 무선 전력 수신기에 무선 전력을 전송하는 것을 더 포함한다. (A6) In some embodiments of any of the methods A1-A5, selectively transmitting each test power transmission signal is performed using each antenna zone of a plurality of antenna zones. Additionally, the method further includes, before a determination is made that the specific power-transfer parameters associated with the transmission of each test power-transfer signal by at least one particular antenna zone among the plurality of antenna zones meet the power-transport criteria: (i) Based on the transmission by each antenna zone, update the respective power-transport parameters associated with the transmission of each test power transmission signal by each antenna zone, (ii) based on the respective power-transport parameters associated, at least It further includes selecting two or more antenna zones including one specific antenna zone and transmitting wireless power to the wireless power receiver.

(A7) A6 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은, 제 1 세트의 전송 특성들을 가진 추가적인 테스트 전력 전송 신호들을 전송하기 위해, 2 이상의 안테나 존들의 각각을 이용하는 것을 더 구비한다. 또한, 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족한다는 판정은, 특정 안테나 존이, 2 이상의 안테나 존들 중의 다른 안테나 존에 비해, 무선 전력 수신기에 보다 효율적으로 무선 전력을 전송중임을 특정 전력-운송 파라메타가 나타낸다고 판정하는 것을 더 포함한다. (A7) In some embodiments of method A6, the method further includes using each of the two or more antenna zones to transmit additional test power transmission signals with a first set of transmission characteristics. Additionally, the determination that a specific power-transport parameter satisfies the power-transport criteria indicates that the specific antenna zone is transmitting wireless power to the wireless power receiver more efficiently than another antenna zone among two or more antenna zones. It further includes determining that the transport parameters are representative.

(A8) A6-A7 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족한다는 판정은, 또한, 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의해 제 1 임계 전력량이 무선 전력 수신기로 전달됨을 특정 전력-운송 파라메타가 나타낸다고 판정하는 것을 포함하며, 적어도 하나의 특정 안테나 존은, 제 1 임계 전력량이 무선 전력 수신기로 전달됨을 나타내는 각 전력-운송 파라메타들을 가진, 2 이상의 안테나 존들 중의 유일한 안테나 존이다. (A8) In some embodiments of any of methods A6-A7, the determination that the specific power-transport parameter satisfies the power-transport criterion further includes: the first threshold power amount by at least one specific antenna zone is determined by the wireless power receiver and determining that the specific power-transport parameters indicate that the first threshold amount of power is delivered to the wireless power receiver, wherein the at least one specific antenna zone is the only one of the two or more antenna zones with respective power-transport parameters indicating that the first threshold amount of power is delivered to the wireless power receiver. This is the antenna zone.

(A9) A6-A8 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족한다는 판정은, (ⅰ) 무선 전력 수신기에 제 1 임계 전력량을 전달하고 있는 안테나 존이 없고, (ⅱ) 2 이상의 안테나 존들 중 추가적인 안테나 존과 연관된 추가적인 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족한다고 판정하는 것을 포함한다. 추가적으로, 특정 전력-운송 파라메타는, 특정 안테나 존에 의해 무선 전력 수신기로 전달된 제 1 전력량이, 제 2 임계 전력량보다 높고 제 1 임계 전력량보다 낮음을 나타내며, 추가적인 전력-운송 파라메타는, 추가적인 안테나 존에 의해 무선 전력 수신기로 전달된 제 2 전력량이 제 2 임계 전력량보다 높고 제 1 임계 전력량보다 낮음을 나타낸다. (A9) In some embodiments of any of A6-A8, the determination that a particular power-transport parameter satisfies the power-transport criteria may include (i) the antenna zone delivering the first threshold amount of power to the wireless power receiver; and (ii) determining that additional power-transport parameters associated with additional antenna zones among two or more antenna zones meet the power-transport criteria. Additionally, the specific power-transport parameter indicates that the first amount of power delivered to the wireless power receiver by the specific antenna zone is greater than the second threshold amount of power and is less than the first threshold amount of power, and the additional power-transport parameter indicates that the additional antenna zone This indicates that the second amount of power delivered to the wireless power receiver is higher than the second threshold amount of power and lower than the first threshold amount of power.

(A10) A9 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 특정 안테나 그룹과 추가적인 안테나 그룹의 둘 모두는 무선 전력 수신기에 전력을 제공하기 위해 추가적인 다수의 전력 전송 신호들을 동시에 전송하는데 이용된다. (A10) In some embodiments of method A9, both a specific antenna group and an additional antenna group are used to simultaneously transmit an additional plurality of power transmission signals to provide power to a wireless power receiver.

(A11) A1-A10 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 전력-운송 파라메타를 판정하는데 이용되는 정보는, 무선 전력 수신기에 의해 근접장 충전 패드의 무선 통신 부품을 통해 근접장 충전 패드로 제공된다.(A11) In some embodiments of any of methods A1-A10, the information used to determine the power-transport parameter is provided by the wireless power receiver to the near-field charging pad via a wireless communication component of the near-field charging pad.

(A12) A1-A11 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 세트의 전송 특성들은, 특정 안테나 그룹에 의해 무선 전력 수신기로 전달되는 전력량을 증가시키도록 제 1 세트의 전송 특성들에 있어서의 적어도 하나의 특성을 조정함으로써 결정된다. (A12) In some embodiments of any of A1-A11, the second set of transmission characteristics comprises a variable in the first set of transmission characteristics to increase the amount of power delivered by a particular antenna group to the wireless power receiver. It is determined by adjusting at least one characteristic.

(A13) A12 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 조정된 특성은 주파수 또는 임피던스 값이다.(A13) In some embodiments of method A12, the at least one adjusted characteristic is a frequency or an impedance value.

(A14) A1-A13 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은, 추가적인 다수의 전력 전송 신호들을 전송하는 동안, 근접장 충전 패드에 의해 무선 전력 수신기로 무선 운송되는 전력 레벨을 판정하는데 이용되는, 무선 전력 수신기로부터 수신된 정보에 기초하여, 제 2 세트의 전송 특성들에 있어서의 적어도 하나의 특성을 조정하는 것을 포함한다.(A14) In some embodiments of any of the methods A1-A13, the method is used to determine the power level wirelessly delivered by the near-field charging pad to the wireless power receiver while transmitting an additional plurality of power transmission signals. and adjusting at least one characteristic in a second set of transmission characteristics based on information received from the wireless power receiver.

(A15) A1-A14 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은 근접장 충전 패드의 동작을 제어하는데 이용되는 단일 집적 회로의 부품들이다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 방법들 중 임의 방법은, 도 1b에 도시된 RF(Radio Frequency) 전력 전송기 집적 회로(160)와 같은, 단일 집적 회로에 의해 관리된다.(A15) In some embodiments of any of methods A1-A14, the one or more processors are components of a single integrated circuit used to control operation of the near-field charging pad. For example, any of the methods described herein are managed by a single integrated circuit, such as Radio Frequency (RF) power transmitter integrated circuit 160 shown in FIG. 1B.

(A16) A1-A15 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 각각의 전력-운송 메트릭(power-delivery metric)은 다수의 안테나 그룹들 중의 각 안테나 그룹에 의한 각 테스트 전력 전송 신호들의 전송에 기초하여 무선 전력 수신기가 수신한 전력량에 대응한다.(A16) In some embodiments of any of the methods A1-A15, each power-delivery metric is based on transmission of each test power transmission signal by each antenna group of the plurality of antenna groups. Corresponds to the amount of power received by the wireless power receiver.

(A17) A1-A16 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은, 테스트 전력 전송 신호들을 전송하기 전에, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드로부터 무선 운송된 전력을 수신하도록 인가되었다고 판정하는 것을 더 포함한다.(A17) In some embodiments of any of A1-A16, the method further includes determining that the wireless power receiver is authorized to receive wirelessly delivered power from a near-field charging pad prior to transmitting the test power transmission signals. Includes.

(A18) 또 다른 측면에 있어서, 근접장 충전 패드가 제공된다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는, 무선 통신 부품, 각각이 적어도 하나의 안테나 소자를 포함하는 다수의 안테나 존들, 하나 이상의 프로세서들, 및 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때, 근접장 충전 패드가 A1-A17 중 어느 하나에 설명된 방법들을 실행하게 하는 하나 이상의 프로그램들을 저장한 메모리를 포함한다.(A18) In another aspect, a near-field charging pad is provided. In some embodiments, the near-field charging pad comprises a wireless communication component, a plurality of antenna zones each including at least one antenna element, one or more processors, and when executed by one or more processors, the near-field charging pad is A1. -Contains a memory storing one or more programs that execute the methods described in any one of A17.

(A19) 또 다른 측면에 있어서, 근접장 충전 패드가 제공되며, 근접장 충전 패드는 A1-A17 중 어느 하나에 설명된 방법을 실행하는 수단을 포함한다.(A19) In another aspect, a near-field charging pad is provided, the near-field charging pad comprising means for performing the method described in any one of A1-A17.

(A20) 또 다른 측면에 있어서, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공된다. 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, 하나 이상의 프로세서들/코어들을 가진 (무선 통신 부품, 각각이 적어도 하나의 안테나 소자를 포함하는 다수의 안테나 존들을 포함하는) 근접장 충전 패드에 의해 실행될 때, 근접장 충전 패드가 A1-A17 중 어느 하나에 설명된 방법을 실행하게 하는, 실행 가능 명령어들을 저장한다.(A20) In another aspect, a non-transitory computer readable storage medium is provided. A non-transitory computer-readable storage medium, when implemented by a near-field charging pad (a wireless communication component, comprising multiple antenna zones each comprising at least one antenna element) having one or more processors/cores. Store executable instructions that cause the charging pad to perform a method described in any one of A1-A17.

상술한 바와 같이, 단일 집적 회로상에 모두가 집적되는, 무선 전력의 전송을 관리하는 부품들을 포함하는 집적 회로가 필요하다. 그러한 집적 회로 및 그의 이용 방법은 통상적인 충전 패드에 대한 사용자의 불만을 제거하는데 도움을 준다 (도 1a 및 도 1b를 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명한 바와 같이) 단일 칩상에 모든 부품들을 포함시킴에 의해, 그러한 집적 회로들은 집적 회로들에서의 동작을 보다 효율적이고 고속으로 관리할 수 있게 되며, 그에 의해 이들 집적 회로에 의해 관리되는 충전 패드들에 대한 사용자 불만을 개선하는데 도움을 준다.As discussed above, there is a need for an integrated circuit containing components that manage the transfer of wireless power, all integrated on a single integrated circuit. Such integrated circuits and methods of using them help eliminate user frustration with conventional charging pads by including all components on a single chip (as described in more detail below with reference to FIGS. 1A and 1B). Thereby, such integrated circuits can manage operations in the integrated circuits more efficiently and at higher speeds, thereby helping to ameliorate user dissatisfaction with charging pads managed by these integrated circuits.

(B1) 일부 실시 예들에 있어서, 집적 회로는, (ⅰ) 집적 회로의 동작을 제어하도록 구성된 프로세싱 유닛, (ⅱ) 프로세싱 유닛에 동작 가능하게 결합되어, 입력 전류를 무선 주파수 에너지로 변환하도록 구성된 전력 변환기, (ⅲ) 프로세싱 유닛에 동작 가능하게 결합되고, 무선 주파수 에너지를 이용하여 다수의 전력 전송 신호들을 생성하도록 구성된 파형 생성기, (ⅳ) 집적 회로 외부에 있는 다수의 전력 증폭기들을 집적 회로와 결합시키는 제 1 인터페이스, (ⅴ) 무선 통신 부품을 집적 회로와 결합시키는, 제 1 인터페이스와 별개인, 제 2 인터페이스를 포함한다. 프로세싱 유닛은, (ⅰ) 집적 회로에 의해 제어되는 근접장 충전 패드의 전송 범위내에 무선 전력 수신기가 있다는 표시를, 제 2 인터페이스를 통해, 수신하고, (ⅱ) 그 표시의 수신에 응답하여, 제 1 인터페이스를 통해, 다수의 전력 증폭기들 중 적어도 하나에 다수의 전력 전송 신호들 중 적어도 일부를 제공하도록 구성된다.(B1) In some embodiments, an integrated circuit includes (i) a processing unit configured to control operation of the integrated circuit, (ii) a power processor operably coupled to the processing unit and configured to convert input current to radio frequency energy. a transducer, (iii) a waveform generator operably coupled to the processing unit and configured to generate a plurality of power transmission signals using radio frequency energy, (iv) a plurality of power amplifiers external to the integrated circuit coupled to the integrated circuit. a first interface, (v) a second interface, separate from the first interface, coupling the wireless communication component to the integrated circuit. The processing unit is configured to: (i) receive, via a second interface, an indication that there is a wireless power receiver within transmission range of the near-field charging pad controlled by the integrated circuit, and (ii) in response to receiving the indication, send a first and configured to provide, via the interface, at least some of the plurality of power transmission signals to at least one of the plurality of power amplifiers.

(B2) B1의 집적 회로의 일부 실시 예들에 있어서, 프로세싱 유닛은, CPU, ROM, RAM 및 암호화기(예를 들어, CPU 서브시스템(170), 도 1b)를 포함한다.(B2) In some embodiments of the integrated circuit of B1, the processing unit includes a CPU, ROM, RAM, and an encryptor (e.g., CPU subsystem 170, FIG. 1B).

(B3) B1-B2 중 임의 집적 회로의 일부 실시 예들에 있어서, 입력 전류는 직류이다. 대안적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 입력 전류는 교류이다. 이들 실시 예들에 있어서, 전력 변환기는, 각각, 무선 주파수 DC-DC 변환기 또는 무선 주파수 AC-AC 변환기이다. (B3) In some embodiments of the integrated circuit any of B1-B2, the input current is direct current. Alternatively, in some embodiments, the input current is alternating current. In these embodiments, the power converter is a radio frequency DC-DC converter or a radio frequency AC-AC converter, respectively.

(B4) B1-B3 중 임의 집적 회로의 일부 실시 예들에 있어서, 무선 통신 부품은 근접장 충전 패드의 표면상에 설치된 디바이스로부터 통신 신호들을 수신하도록 구성된 블루투스(Bluetooth) 또는 와이-파이 라디오(Wi-Fi radio)이다. (B4) In some embodiments of the integrated circuit of any of B1-B3, the wireless communication component may be a Bluetooth or Wi-Fi radio configured to receive communication signals from a device installed on the surface of the near-field charging pad. radio).

상술한 문제를 처리하는데 도움을 주기 위해 및 그에 의해 사용자 욕구를 충족시키는 충전 패드를 제공하기 위해, 상술한 안테나 존들은, 충전 패드가 패드상의 임의 위치에 설치되는 디바이스를 충전할 수 있도록 에너지 전송 특성들(예를 들어, 각 안테나 소자의 도전 라인에 대한 임피던스 및 주파수)을 조정할 수 있는 적응적 안테나 소자들을 포함할 수 있다(예를 들어, RF 충전 패드(100)의 안테나 존들(290)(도 1b)은 도 3a-6e 및 도 8을 참조하여 이하에서 설명할 안테나들(120) 중 하나 이상을 각각으로 포함할 수 있다). To help address the above-described problems and thereby provide a charging pad that satisfies user needs, the above-described antenna zones have energy transfer characteristics such that the charging pad can charge devices installed at any location on the pad. may include adaptive antenna elements (e.g., antenna zones 290 of the RF charging pad 100 (e.g., antenna zones 290 of the RF charging pad 100 (e.g., 1b) may each include one or more of the antennas 120, which will be described below with reference to FIGS. 3A-6E and 8).

일부 실시 예들에 따르면, 본 명세서에 설명된 RF 충전 패드의 안테나 존들은 전자 디바이스의 RF 수신기에 RF 신호를 전송하기 위한 하나 이상의 프로세서들과 통신하는 하나 이상의 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 각각의 안테나 소자는, (ⅰ) 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인; (ⅱ) 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 도전성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하는, 도전성 라인의 제 1 단부에 있는 제 1 단말(terminal); (ⅲ) 도전성 라인의 제 2 단부에 있는, 제 1 단말과 별개인, 제 2 단말 - 제 2 단말은 적어도 하나의 프로세서에 의해 제어되고, 제 2 단말에서의 임피던스 값을 수정할 수 있게 하는 부품과 결합됨 - 을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는, 하나 이상의 안테나 소자들로부터 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하도록 주파수 및/또는 임피던스 값을 적응적으로 조정하는 구성을 가진다.According to some embodiments, the antenna zones of the RF charging pad described herein may include one or more antenna elements in communication with one or more processors to transmit RF signals to an RF receiver of the electronic device. In some embodiments, each antenna element includes: (i) a conductive line forming a meandering line pattern; (ii) a first terminal at a first end of the conductive line that receives a current flowing through the conductive line at a frequency controlled by one or more processors; (iii) a second terminal, separate from the first terminal, at the second end of the conductive line, the second terminal being controlled by at least one processor, comprising a component that allows modifying the impedance value at the second terminal; Combined - includes. In some embodiments, the at least one processor is configured to adaptively adjust the frequency and/or impedance value to optimize the amount of energy transferred from the one or more antenna elements to the RF receiver of the electronic device.

충전 패드가 그 패드상의 임의 위치에 설치된 디바이스를 충전할 수 있도록 에너지 전송 특성들(예를 들어, 각 안테나 소자의 도전성 라인에 대한 임피던스 및 주파수)을 조정할 수 있는 적응적 안테나 소자를 포함하는 무선 충전 시스템(예를 들어, RF 충전 패드들)이 필요하다. 일부 실시 예들에 있어서, 이들 충전 패드들은 전송 안테나 소자(본 명세서에서는 이를 RF 안테나 소자 또는 안테나 소자들이라 지칭함)로부터 충전될 전자 디바이스의 수신기로 전달되는 에너지를 모니터링하는 하나 이상의 프로세서들을 포함하며, 하나 이상의 프로세서들은 에너지 전달 특성들을 최적화함으로써, 충전 패드상의 임의 위치에서의 에너지 전달을 최대화시킨다. 일부 실시 예들은, 수신기에서 수신된 전력을 하나 이상의 프로세서들에 보고하기 위해 피드백 루프를 포함할 수 있다. Wireless charging comprising adaptive antenna elements capable of adjusting energy transfer characteristics (e.g., impedance and frequency for each antenna element's conductive line) such that the charging pad can charge devices installed anywhere on the pad. A system (eg, RF charging pads) is required. In some embodiments, these charging pads include one or more processors that monitor energy transferred from a transmitting antenna element (referred to herein as an RF antenna element or antenna elements) to a receiver of the electronic device to be charged, and one or more Processors optimize energy transfer characteristics to maximize energy transfer at any location on the charging pad. Some embodiments may include a feedback loop to report power received at the receiver to one or more processors.

(C1) 일부 실시 예들에 따르면, RF 충전 패드가 제공된다. RF 충전 패드는, RF 충전 패드로부터 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 모니터링하는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. RF 충전 패드는, 또한, 전자 디바이스의 RF 수신기로 RF 신호들을 전송하기 위한, 하나 이상의 프로세서들과 통신하는 하나 이상의 안테나 소자들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각각의 안테나 소자는, (ⅰ) 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인; (ⅱ) 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 도전성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하는, 도전성 라인의 제 1 단부에 있는 제 1 단말; (ⅲ) 도전성 라인의 제 2 단부에 있으며, 제 1 단말과 별개인 제 2 단말 - 제 2 단말은, 적어도 하나의 프로세서에 의해 제어되고, 제 2 단말에서의 임피던스를 수정할 수 있게 하는 부품과 결합됨 - 을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 하나 이상의 안테나 소자들로부터 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하도록 주파수 및/또는 임피던스 값을 적응적으로 조정하는 구성을 가진다.(C1) According to some embodiments, an RF charging pad is provided. The RF charging pad includes at least one processor that monitors the amount of energy transferred from the RF charging pad to the RF receiver of the electronic device. The RF charging pad also includes one or more antenna elements in communication with one or more processors to transmit RF signals to an RF receiver of the electronic device. In some embodiments, each antenna element includes: (i) a conductive line forming a meandering line pattern; (ii) a first terminal at a first end of the conductive line that receives a current flowing through the conductive line at a frequency controlled by one or more processors; (iii) a second terminal at the second end of the conductive line, separate from the first terminal, the second terminal being controlled by at least one processor and coupled to a component that allows modifying the impedance at the second terminal. - Includes. In some embodiments, the at least one processor is configured to adaptively adjust the frequency and/or impedance value to optimize the amount of energy transferred from the one or more antenna elements to the RF receiver of the electronic device.

(C2) 일부 실시 예들에 따르면, RF 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전시키는데 이용되는 방법이 제공된다. 그 방법은, 적어도 하나의 RF 안테나를 구비한 전송기를 제공하는 것을 포함한다. 그 방법은, 또한, 적어도 하나의 RF 안테나를 통해, 하나 이상의 RF 신호를 전송하고, 적어도 하나의 RF 안테나에서 RF 수신기로 하나 이상의 RF 신호들을 통해 전달되는 에너지 량을 모니터링하는 것을 포함한다. 그 방법은, 추가적으로, 적어도 하나의 RF 안테나에서 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하도록 전송기의 특성을 적응적으로 조정하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 특성은, (ⅰ) 하나 이상의 RF 신호들의 주파수, (ⅱ) 전송기의 임피던스, 및 (ⅲ) (ⅰ)과 (ⅱ)의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 RF 안테나는 RF 안테나들의 어레이의 일부이다.(C2) According to some embodiments, a method used to charge an electronic device through RF power transmission is provided. The method includes providing a transmitter having at least one RF antenna. The method also includes transmitting one or more RF signals, via at least one RF antenna, and monitoring the amount of energy transferred via the one or more RF signals from the at least one RF antenna to the RF receiver. The method additionally includes adaptively adjusting the characteristics of the transmitter to optimize the amount of energy transferred from the at least one RF antenna to the RF receiver. In some embodiments, the characteristic is selected from the group consisting of (i) the frequency of one or more RF signals, (ii) the impedance of the transmitter, and (iii) a combination of (i) and (ii). In some embodiments, the at least one RF antenna is part of an array of RF antennas.

(C3) 일부 실시 예들에 따르면, RF 충전 패드가 제공된다. RF 충전 패드는, RF 충전 패드로부터 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 모니터링하는 하나 이상의 프로세서를 포함한다. RF 충전 패드는, 또한, 전자 디바이스의 RF 수신기로 RF 신호들을 전송하기 위한, 하나 이상의 프로세서들과 통신하도록 구성된 하나 이상의 전송 안테나 소자들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각각의 안테나 소자는, (ⅰ) 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인; (ⅱ) 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 도전성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하는, 도전성 라인의 제 1 단부에 있는 입력 단말; (ⅲ) 입력 단말과 별개이고, 서로 별개이며, 도전성 라인의 다수의 위치들에 있는 다수의 적응적 부하 단말들 - 다수의 적응적 부하 단말의 각각의 적응적 부하 단말은 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되도록 구성되고 각각의 적응적 부하 단말에서의 각 임피던스 값을 수정할 수 있게 하는 구성으로 된 각 부품들과 결합됨 - 을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은 하나 이상의 전송 안테나 소자들로부터 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하도록 다수의 적응적 부하 단말 중의 하나 이상의 단말에서의 주파수와 각 임피던스 값 중 적어도 하나를 적응적으로 조정하는 구성을 가진다.(C3) According to some embodiments, an RF charging pad is provided. The RF charging pad includes one or more processors that monitor the amount of energy transferred from the RF charging pad to the RF receiver of the electronic device. The RF charging pad also includes one or more transmitting antenna elements configured to communicate with one or more processors for transmitting RF signals to an RF receiver of the electronic device. In some embodiments, each antenna element includes: (i) a conductive line forming a meandering line pattern; (ii) an input terminal at a first end of the conductive line that receives a current flowing through the conductive line at a frequency controlled by one or more processors; (iii) multiple adaptive load terminals separate from the input terminal, distinct from each other, and at multiple locations in the conductive line—each adaptive load terminal of the multiple adaptive load terminals is operated by one or more processors. and coupled with respective components configured to be controlled and configured to enable modification of the respective impedance values at each adaptive load terminal. In some embodiments, the one or more processors configure at least one of a frequency and a respective impedance value at one or more terminals of the plurality of adaptive load terminals to optimize the amount of energy delivered from the one or more transmit antenna elements to the RF receiver of the electronic device. It has a configuration that adaptively adjusts.

(C4) 일부 실시 예들에 따르면, RF 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전시키는데 이용되는 방법이 제공된다. 그 방법은, 하나 이상의 RF 안테나들을 구비한 전송기를 포함한 충전 패드를 제공하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각각의 RF 안테나는, (ⅰ) 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인; (ⅱ) 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 도전성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하는, 도전성 라인의 제 1 단부에 있는 입력 단말; (ⅲ) 입력 단말과 별개이고, 서로 별개이며, 도전성 라인의 다수의 위치에 있는 다수의 적응적 부하 단말들 - 다수의 적응적 부하 단말의 각각의 적응적 부하 단말은 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되고 각각의 적응적 부하 단말에서의 각 임피던스 값을 수정할 수 있게 하는 각 부품들과 결합됨 - 을 포함한다. 그 방법은, 또한, 하나 이상의 RF 안테나들을 통해, 하나 이상의 RF 신호를 전송하고, 하나 이상의 RF 안테나에서 RF 수신기로 하나 이상의 RF 신호들을 통해 전달되는 에너지 량을 모니터링하는 것을 포함한다. 그 방법은, 추가적으로, 하나 이상의 RF 안테나에서 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하도록, 전송기의 하나 이상의 프로세서들을 이용하여, 전송기의 특성을 적응적으로 조정하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 특성은, (ⅰ) 하나 이상의 RF 신호들의 주파수, (ⅱ) 전송기의 임피던스, 및 (ⅲ) (ⅰ)과 (ⅱ)의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기의 임피던스는, 전송기의 하나 이상의 프로세서들을 이용하여 하나 이상의 RF 안테나들의 다수의 적응적 부하 단말 중 하나 이상의 단말에서 각각 적응적으로 조정된다. (C4) According to some embodiments, a method used to charge an electronic device through RF power transmission is provided. The method includes providing a charging pad containing a transmitter with one or more RF antennas. In some embodiments, each RF antenna includes: (i) a conductive line forming a meandering line pattern; (ii) an input terminal at a first end of the conductive line that receives a current flowing through the conductive line at a frequency controlled by one or more processors; (iii) multiple adaptive load terminals separate from the input terminal, distinct from each other, and at multiple locations on the conductive line - each adaptive load terminal of the multiple adaptive load terminals controlled by one or more processors. and combined with respective components that allow modifying the respective impedance values at each adaptive load terminal. The method also includes transmitting one or more RF signals, via one or more RF antennas, and monitoring the amount of energy transferred via the one or more RF signals from the one or more RF antennas to the RF receiver. The method additionally includes adaptively adjusting characteristics of the transmitter, using one or more processors of the transmitter, to optimize the amount of energy transferred from the one or more RF antennas to the RF receiver. In some embodiments, the characteristic is selected from the group consisting of (i) the frequency of one or more RF signals, (ii) the impedance of the transmitter, and (iii) a combination of (i) and (ii). In some embodiments, the impedance of the transmitter is adaptively adjusted at each one or more terminals of a plurality of adaptive load terminals of one or more RF antennas using one or more processors of the transmitter.

(C5) 일부 실시 예들에 따르면, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공된다. 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, 하나 이상의 전송 안테나 소자들을 포함하는 RF 충전 패드와 결합된 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서가, RF 충전 패드에서 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 모니터링하고, 전자 디바이스의 RF 수신기로 RF 신호들을 전송하는 하나 이상의 전송 안테나 소자들과 통신하게 하는, 실행 가능 명령어들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각각의 전송 안테나 소자는, 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인; 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 도전성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하는, 도전성 라인의 제 1 단부에 있는 입력 단말; 입력 단말과 별개이고, 서로 별개이며, 도전성 라인의 다수의 위치에 있는 다수의 적응적 부하 단말들 - 다수의 적응적 부하 단말의 각각의 적응적 부하 단말은 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되도록 구성되고 각각의 적응적 부하 단말에서의 각 임피던스 값을 수정할 수 있게 하는 구성으로 된 각 부품과 결합됨 - 을 포함한다. 하나 이상의 프로세서들은 하나 이상의 전송 안테나 소자들로부터 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하도록, 다수의 적응적 부하 단말들 중 하나 이상의 단말에서의 주파수 및 임피던스 값 중 적어도 하나를 적응적으로 조정한다.(C5) According to some embodiments, a non-transitory computer readable storage medium is provided. A non-transitory computer-readable storage medium that, when executed by one or more processors coupled with an RF charging pad that includes one or more transmitting antenna elements, causes the one or more processors to transmit data from the RF charging pad to an RF receiver of an electronic device. and executable instructions for monitoring energy amounts and communicating with one or more transmitting antenna elements that transmit RF signals to an RF receiver of the electronic device. In some embodiments, each transmit antenna element includes: a conductive line forming a meandering line pattern; an input terminal at a first end of the conductive line that receives a current flowing through the conductive line at a frequency controlled by one or more processors; a plurality of adaptive load terminals separate from the input terminal, distinct from each other, and at multiple locations in the conductive line, each adaptive load terminal of the plurality of adaptive load terminals being configured to be controlled by one or more processors; Combined with each component in a configuration that allows modification of the respective impedance value at each adaptive load terminal. One or more processors adaptively adjust at least one of the frequency and impedance values at one or more of the plurality of adaptive load terminals to optimize the amount of energy transferred from the one or more transmit antenna elements to the RF receiver of the electronic device. do.

(C6) C1-C5 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 주파수는 제 1 주파수 대역내에 있고, 하나 이상의 전송 안테나 소자들 중의 적어도 하나는, 적어도 하나의 전송 안테나 소자의 다수의 적응적 부하 단말들 중 하나 이상의 단말에서의 각 임피던스 값에 대한, 하나 이상의 프로세서들에 의한 적응적 조정에 기초하여 제 2 주파수 대역에서 동작하도록 구성된다. (C6) In any of some embodiments of C1-C5, the frequency is within a first frequency band, and at least one of the one or more transmit antenna elements is one of the plurality of adaptive load terminals of the at least one transmit antenna element. and configured to operate in a second frequency band based on adaptive adjustment by one or more processors for each impedance value in one or more terminals.

(C7) C1-C6 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드는, 하나 이상의 프로세서들과 결합되며 도전성 라인의 제 1 단부에 있는 입력 단말에 전류를 제공하도록 구성된 입력 회로를 포함하며, 하나 이상의 프로세서들은, 주파수를 적응적으로 조정하도록 구성되는데, 그러한 조정은, 상기 주파수와 별개인 새로운 주파수를 가진 전류를 생성하도록 입력 회로에 명령함에 의해 이루어진다.(C7) The RF charging pad of any of some embodiments of C1-C6, wherein the RF charging pad includes an input circuit coupled to one or more processors and configured to provide current to an input terminal at a first end of the conductive line, one The above processors are configured to adaptively adjust frequency by instructing an input circuit to generate a current with a new frequency that is independent of the frequency.

(C8) C1-C7 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은 주파수를 적응적으로 조정하도록 구성되는데, 그러한 조정은, 사전 결정된 증분을 이용하여 결정되는 다수의 서로 다른 주파수들을 가진 전류를 생성하도록 피딩 소자(feeding element)에게 명령함에 의해 이루어진다. (C8) In some embodiments of any of C1-C7, the one or more processors are configured to adaptively adjust the frequency, such adjustment to generate a current having a plurality of different frequencies determined using predetermined increments. This is done by commanding the feeding element to generate.

(C9) C1-C8 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 전송 안테나 소자들 중의 적어도 하나에 대한 각각의 도전성 라인은, 적어도 하나의 전송 안테나 소자가 그 주파수 및/또는 새로운 주파수를 가진 RF 신호들을 효율적으로 전송하게 하는 각각의 사행 라인 패턴을 가지며, 각각의 사행 라인 패턴을 가진 각각의 도전성 라인의 적어도 2개의 인접 세그먼트들은 서로 다른 기하학적 치수를 가지며, 각각의 도전성 라인은, 적어도 하나의 전송 안테나 소자가 그 주파수 및/또는 새로운 주파수를 가진 RF 신호들을 전송하도록 구성될 때, 변하지 않은 길이를 가진다. (C9) In some embodiments of any of C1-C8, each conductive line for at least one of the one or more transmitting antenna elements is configured to cause the at least one transmitting antenna element to transmit an RF signal having that frequency and/or a new frequency. each conductive line having a respective meandering line pattern that allows efficient transmission of the elements, and at least two adjacent segments of each conductive line having each meandering line pattern have different geometric dimensions, each conductive line comprising at least one transmitting antenna. When the device is configured to transmit RF signals with that frequency and/or a new frequency, it has an unchanged length.

(C10) C1-C9 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 전송 안테나 소자들 중 적어도 하나의 전송 안테나 소자는 제 1 세그먼트와 제 2 세그먼트를 가지며, 제 1 세그먼트는 입력 단말을 포함하고, 적어도 하나의 전송 안테나 소자는, 제 1 세그먼트가 제 2 세그먼트와 결합되지 않을 동안 그 주파수로 동작하고, 제 1 세그먼트가 제 2 세그먼트와 결합되는 동안 새로운 주파수로 동작하도록 구성되며, 하나 이상의 프로세서들은 그 주파수와 별개인 새로운 주파수를 가진 전류를 생성하도록 피딩 소자에 명령하는 것과 함께, 제 1 세그먼트를 제 2 세그먼트와 결합시키도록 구성된다. (C10) In some embodiments of any of C1-C9, at least one of the one or more transmit antenna elements has a first segment and a second segment, and the first segment includes an input terminal, and at least One transmitting antenna element is configured to operate at a frequency while the first segment is not coupled to the second segment and to operate at the new frequency while the first segment is coupled to the second segment, and the one or more processors are configured to operate at that frequency. and to couple the first segment with the second segment, along with instructing the feeding element to generate a current with a new frequency that is distinct from the current.

(C11) C1-C10 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은, 제 1 전송 안테나 소자가 제 1 주파수 대역에서 동작하도록, 하나 이상의 전송 안테나 소자들 중의 제 1 전송 안테나 소자와 연관된 주파수 및/또는 각 임피던스 값을 적응적으로 조정하고, 제 2 전송 안테나 소자가 제 2 주파수 대역에서 동작하도록, 하나 이상의 전송 안테나 소자들 중의 제 2 전송 안테나 소자와 연관된 주파수 및/또는 각 임피던스 값을 적응적으로 조정하도록 구성되며, 제 1 주파수 대역은 제 2 주파수 대역과 별개이다.(C11) In any of some embodiments of any of C1-C10, the one or more processors are configured to configure a frequency associated with a first transmit antenna element of the one or more transmit antenna elements such that the first transmit antenna element operates in the first frequency band and /or adaptively adjust each impedance value, and adaptively adjust each impedance value and/or the frequency associated with the second transmit antenna element of the one or more transmit antenna elements, such that the second transmit antenna element operates in the second frequency band. and the first frequency band is separate from the second frequency band.

(C12) C1-C11 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 전자 디바이스는 RF 충전 패드의 상부 표면과 접촉하여 또는 그에 인접하여 설치된다.(C12) In some embodiments of any of C1-C11, the electronic device is installed in contact with or adjacent to the top surface of the RF charging pad.

(C13) C1-C12 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 각 부품은 각각의 적응적 부하 단말에 결합되어, 각 적응적 부하 단말을 개방 상태와 단락 상태로 절환시키는 기계적 릴레이이고, 임피던스 값은, 개방 회로 또는 단락 회로로 절환시키도록 기계적 릴레이를 개방 또는 폐쇄함으로써, 각 전송 안테나 소자의 각 적응적 부하 단말에서 적응적으로 조정된다. (C13) In any of some embodiments of C1-C12, each component is a mechanical relay coupled to a respective adaptive load terminal to switch each adaptive load terminal between an open state and a short state, and the impedance value is: An adaptive adjustment is made at each adaptive load terminal of each transmitting antenna element by opening or closing a mechanical relay to switch to an open or short circuit.

(C14) C1-C13 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 각각의 부품은 ASIC(application-specific integrated circuit)이고, 각 임피던스 값은 소정 값들의 범위내에서 ASIC에 의해 적응적으로 조정된다.(C14) In some embodiments of any of C1-C13, each component is an application-specific integrated circuit (ASIC), and each impedance value is adaptively adjusted by the ASIC within a range of predetermined values.

(C15) C1-C14 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은, 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지의 상대적인 최대량을 결정하도록, 다수의 적응적 부하 단말들 중 하나 이상의 단말에서의 주파수 및 각 임피던스 값을 적응적으로 조정함에 의해, 그 주파수 및/또는 각 임피던스 값을 적응적으로 조정하도록 구성되고, 또한, 에너지의 최대량이 결정되면, RF 수신기에 전달되는 최대량의 에너지로 결과하는, 각각의 임피던스 값을 이용하여 및 각각의 주파수로, RF 신호들을, 하나 이상의 전송 안테나 소자들의 각 안테나 소자가 각각으로 전송하게 하는 구성을 가진다. (C15) The method of any of some embodiments of C1-C14, wherein the one or more processors are configured to determine the relative maximum amount of energy delivered to the RF receiver of the electronic device to determine the frequency at one or more terminals of the plurality of adaptive load terminals. and configured to adaptively adjust the frequency and/or each impedance value, by adaptively adjusting each impedance value, further resulting in a maximum amount of energy delivered to the RF receiver, once the maximum amount of energy is determined. It has a configuration that causes each antenna element of the one or more transmit antenna elements to transmit RF signals, respectively, using respective impedance values and at respective frequencies.

(C16) C1-C16 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은, 전자 디바이스로부터 수신된 정보에 적어도 부분적으로 기초하여, RF 수신기에 전달되는 에너지 량을 모니터링하며, 그 정보는 RF 신호들로부터 RF 수신기에서 수신된 에너지를 식별한다.(C16) In some embodiments of any of C1-C16, the one or more processors monitor the amount of energy delivered to the RF receiver based at least in part on information received from the electronic device, wherein the information includes RF signals. Identifies the energy received at the RF receiver from

(C17) C1-C16 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 전자 디바이스로부터 부터 수신된, 수신된 에너지를 식별하는 정보는 무선 통신 프로토콜을 이용하여 송신된다. (C17) In some embodiments of any of C1-C16, information identifying the received energy received from the electronic device is transmitted using a wireless communication protocol.

(C18) C1-C17 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 무선 통신 프로토콜은 BLE(bluetooth low energy)이다.(C18) In some embodiments of any of C1-C17, the wireless communication protocol is bluetooth low energy (BLE).

(C19) C1-C18 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은 각각의 적응적 부하 단말에서 검출된 에너지 량에 적어도 부분적으로 기초하여 전달된 에너지 량을 모니터링한다.(C19) In some embodiments of any of C1-C18, the one or more processors monitor the amount of delivered energy based at least in part on the amount of energy detected at each adaptive load terminal.

따라서, 본 명세서에서 설명한 원리들에 따라 구성된 무선 충전 시스템들은 RF 충전 패드상의 임의 위치에 설치된 전자 디바이스를 충전하고 에너지 전달이 일정하게 최적화됨을 보장함에 의해 에너지 낭비를 피할 수 있게 된다. Accordingly, wireless charging systems constructed according to the principles described herein can avoid energy waste by charging electronic devices installed at arbitrary locations on an RF charging pad and ensuring that energy transfer is consistently optimized.

추가적으로, 본 명세서에서 설명한 원리들에 따라 구성된 무선 충전 시스템은 동일 충전 전송기상에서 다른 주파수들 또는 주파수 대역들에 동조된 다른 전자 디바이스들을 충전할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 단일 안테나 소자를 가진 전송기는 동시에 또는 서로 다른 시간에 다수의 주파수들 또는 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 안테나 소자들을 가진 전송기는 동시에 다수의 주파수들 또는 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 그것은, 수신 디바이스들에 포함된 안테나들의 유형들 및 크기들이 보다 가요성을 갖게 한다.Additionally, a wireless charging system constructed according to the principles described herein can charge other electronic devices tuned to different frequencies or frequency bands on the same charging transmitter. In some embodiments, a transmitter with a single antenna element may operate at multiple frequencies or frequency bands simultaneously or at different times. In some embodiments, a transmitter with multiple antenna elements may operate at multiple frequencies or frequency bands simultaneously. It allows for more flexibility in the types and sizes of antennas included in receiving devices.

또 다른 측면에 있어서, 극적으로 조정 가능한 전송 안테나들이 제공된다. 수신 디바이스들이 패드상의 임의 위치에 설치되게 하는 충전 패드의 고안에 있어서, 무선-주파수-기반 해법들은 더 많은 가능성을 제공한다. 무선-주파수-기반 해법에 이용된 수신 안테나들이 다른 분극(polarization)들을 가질 수 있기 때문에, 전송 안테나에서 수신 안테나로의 효율적인 전력 전달을 보장하기 위해, 서로 다른 분극들에서 전송할 수 있는 전송 안테나들이 고안되어야 한다. 그 경우,다른 분극들을 이용하여 에너지를 전송하도록 극적으로 조정될 수 있는 전송 안테나가 필요하며, 본 명세서에서 설명한 실시 예들이 이러한 필요성을 처리한다(예를 들어, 근접장 안테나(2500)와 연관된 설명 및 도면 참조).In another aspect, dramatically adjustable transmit antennas are provided. In designing a charging pad that allows receiving devices to be installed anywhere on the pad, radio-frequency-based solutions offer more possibilities. Since the receiving antennas used in radio-frequency-based solutions may have different polarizations, to ensure efficient power transfer from the transmitting antenna to the receiving antenna, transmitting antennas capable of transmitting at different polarizations are designed. It has to be. In that case, there is a need for a transmitting antenna that can be dramatically adjusted to transmit energy using different polarizations, and the embodiments described herein address this need (e.g., the description and figures associated with the near-field antenna 2500 reference).

(D1) 일부 실시 예들에 따르면, 근접장 안테나가 제공된다. 근접장 안테나(예를 들어, 근접장 안테나(2500), 도 25a)는, 반사기와, 반사기로부터 오프셋된 4개의 개별적인 공면 안테나 소자를 포함하며, 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각은 각각의 사행 패턴을 따른다. 또한, 4개의 공면 안테나 소자들 중의 2개의 안테나 소자들은 제 1 축을 따라 제 1 다이폴 안테나를 형성하고, 4개의 공면 안테나 소자들 중의 다른 2개의 안테나 소자들은 제 1 축에 수직한 제 2 축을 따라 제 2 다이폴 안테나를 형성한다. 근접장 안테나는, (ⅰ) 제 1 및 제 2 다이폴 안테나들 중 적어도 하나에 전자기 신호들을 피딩하도록 구성된 전력 증폭기, (ⅱ) 제 1 및 제 2 다이폴 안테나들 중 적어도 하나의 임피던스를 조정하도록 구성된 임피던스-조정 부품, 및 (ⅲ) 전력 증폭기, 임피던스-조정 부품, 제 1 다이폴 안테나 및 제 2 다이폴 안테나에 결합된 스위치 회로를 더 포함한다. 스위치 회로는 (A) 제 1 다이폴 안테나를 전력 증폭기에 절환 가능하게 결합시키고, 제 2 다이폴 안테나를 임피던스-조정 부품에 절환 가능하게 결합시키거나, (B) 제 2 다이폴 안테나를 전력 증폭기에 절환 가능하게 결합시키고, 제 1 다이폴 안테나를 임피던스-조정 부품에 절환 가능하게 결합시키도록 구성된다. (D1) According to some embodiments, a near-field antenna is provided. A near-field antenna (e.g., near-field antenna 2500, FIG. 25A) includes a reflector and four individual coplanar antenna elements offset from the reflector, each of the four individual antenna elements following a respective meandering pattern. Additionally, two of the four coplanar antenna elements form a first dipole antenna along a first axis, and the other two antenna elements of the four coplanar antenna elements form a first dipole antenna along a second axis perpendicular to the first axis. 2 Form a dipole antenna. The near-field antenna includes (i) a power amplifier configured to feed electromagnetic signals to at least one of the first and second dipole antennas, (ii) an impedance configured to adjust the impedance of at least one of the first and second dipole antennas- a tuning component, and (iii) a switch circuit coupled to the power amplifier, the impedance-tuning component, the first dipole antenna, and the second dipole antenna. The switch circuit (A) switchably couples a first dipole antenna to a power amplifier and switchably couples a second dipole antenna to an impedance-adjusting component, or (B) switchably couples a second dipole antenna to a power amplifier. and configured to switchably couple the first dipole antenna to the impedance-adjusting component.

(D2) 일부 실시 예들에 따르면, 근접장 안테나를 이용하여 RF 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전시키는데 이용되는 방법이 제공된다. 그 방법은, D1의 근접장 안테나를 제공하는 것을 포함한다. 예를 들어, 근접장 안테나는, (ⅰ) 반사기, (ⅱ) 반사기로부터 오프셋되어, 각각이 사행 패턴을 따르는 4개의 개별적인 공면 안테나 소자 - (A) 4개의 공면 안테나 소자들 중 2개의 안테나 소자는 제 1 축과 정렬된 제 1 다이폴 안테나를 형성하고, (B) 4개의 공면 안테나 소자들 중의 다른 2개의 안테나 소자들은 제 1 축에 수직한 제 2 축과 정렬된 제 2 다이폴 안테나를 형성함 - , (ⅲ) 4개의 공면 안테나 소자들 중 적어도 2개에 결합된 스위치 회로, (ⅳ) 스위치 회로에 결합된 전력 증폭기, 및 (ⅴ) 스위치 회로에 결합된 임피던스-조정 부품을 포함한다. 그 방법은, (ⅰ) 제 1 다이폴 안테나를 전력 증폭기에 결합시키고, (ⅱ) 제 2 다이폴 안테나를 임피던스-조정 부품에 결합시키도록 스위치 회로에 명령하는 것을 더 포함한다. 그 방법은, 스위치 회로를 통해 제 1 다이폴 안테나에 전자기 신호를 피딩하도록 전력 증폭기에게 명령하는 것을 더 포함한다. 그렇게 하는데 있어서, 전자기 신호들은, 제 1 다이폴 안테나로 피딩될 때, 근접장 안테나로부터 임계 거리내에 배치된 무선 전력 수신 디바이스에 의해 수신될 전자기 신호들을 제 1 다이폴 안테나가 방사하게 한다. 추가적으로, 제 2 다이폴 안테나의 임피던스는, 제 2 다이폴 안테나의 임피던스가 제 1 다이폴 안테나의 임피던스와 다르게 되도록, 임피던스-조정 부품에 의해 조정된다.(D2) According to some embodiments, a method used to charge an electronic device through RF power transmission using a near-field antenna is provided. The method includes providing a near-field antenna of D1. For example, a near-field antenna consists of (i) a reflector, (ii) four individual coplanar antenna elements offset from the reflector, each following a meandering pattern - (A) two of the four coplanar antenna elements are forming a first dipole antenna aligned with one axis, and (B) the other two antenna elements of the four coplanar antenna elements form a second dipole antenna aligned with a second axis perpendicular to the first axis - (iii) a switch circuit coupled to at least two of the four coplanar antenna elements, (iv) a power amplifier coupled to the switch circuit, and (v) an impedance-adjustment component coupled to the switch circuit. The method further includes instructing the switch circuit to (i) couple the first dipole antenna to the power amplifier, and (ii) couple the second dipole antenna to the impedance-adjusting component. The method further includes instructing the power amplifier to feed an electromagnetic signal to the first dipole antenna through the switch circuit. In doing so, the electromagnetic signals, when fed to the first dipole antenna, cause the first dipole antenna to radiate electromagnetic signals to be received by a wirelessly powered device positioned within a critical distance from the near-field antenna. Additionally, the impedance of the second dipole antenna is adjusted by an impedance-adjusting component such that the impedance of the second dipole antenna is different from the impedance of the first dipole antenna.

(D3) 일부 실시 예들에 따르면, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공된다. 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, D1의 근접장 안테나와 결합된 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때, D1의 근접장 안테나가, 스위치 회로에 명령하여 (A) (ⅰ) 제 1 다이폴 안테나를 전력 증폭기에 결합시키고, (ⅱ) 제 2 다이폴 안테나를 임피던스-조정 부품에 결합시키도록 하고, (B) 전력 증폭기에 명령하여, 스위치 회로를 통해 제 1 다이폴 안테나에 전자기 신호들을 피딩하도록 하는, 실행 가능 명령어를 포함한다. 그렇게 하는데 있어서, 전자기 신호들은, 제 1 다이폴 안테나로 피딩될 때, 근접장 안테나로부터 임계 거리내에 배치된 무선 전력 수신 디바이스에 의해 수신될 전자기 신호들을 제 1 다이폴 안테나가 방사하게 한다. 추가적으로, 제 2 다이폴 안테나의 임피던스는, 제 2 다이폴 안테나의 임피던스가 제 1 다이폴 안테나의 임피던스와 다르게 되도록, 임피던스-조정 부품에 의해 조정된다.(D3) According to some embodiments, a non-transitory computer readable storage medium is provided. A non-transitory computer-readable storage medium, wherein, when executed by one or more processors coupled with a near-field antenna of D1, the near-field antenna of D1 instructs the switch circuit to (A) (i) connect the first dipole antenna to the power amplifier; (ii) couple the second dipole antenna to the impedance-adjusting component, and (B) instruct the power amplifier to feed electromagnetic signals to the first dipole antenna through the switch circuit. Includes. In doing so, the electromagnetic signals, when fed to the first dipole antenna, cause the first dipole antenna to radiate electromagnetic signals to be received by a wirelessly powered device positioned within a critical distance from the near-field antenna. Additionally, the impedance of the second dipole antenna is adjusted by an impedance-adjusting component such that the impedance of the second dipole antenna is different from the impedance of the first dipole antenna.

(D4) D1-D3 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 안테나에 대한 제 1 동작 모드에서, 스위치 회로는, (ⅰ) 제 1 다이폴 안테나를 전력 증폭기에 결합시키고, (ⅱ) 제 2 다이폴 안테나를 임피던스-조정 부품에 결합시킨다. 또한, 근접장 안테나에 대한 제 2 동작 모드에서, 스위치 회로는 (ⅰ) 제 2 다이폴 안테나를 전력 증폭기에 결합시키고, (ⅱ) 제 1 다이폴 안테나를 임피던스-조정 부품에 결합시킨다. (D4) The method of any of some embodiments of D1-D3, wherein in a first mode of operation for the near-field antenna, the switch circuit: (i) couples the first dipole antenna to the power amplifier, and (ii) controls the second dipole antenna. is coupled to the impedance-adjusting component. Additionally, in a second mode of operation for the near-field antenna, the switch circuit (i) couples the second dipole antenna to the power amplifier and (ii) couples the first dipole antenna to the impedance-adjusting component.

(D5) D1-D4 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 안테나의 제 1 동작 모드에서, 제 1 다이폴 안테나는 전력 증폭기로부터 전자기파들을 수신하고, 제 1 분극을 가진 수신된 전자기파를 방사하며, 근접장 안테나의 제 2 동작 모드에서, 제 2 다이폴 안테나는 전력 증폭기로부터 전자기파를 수신하고, 제 1 분극과 다른 제 2 분극을 가진 수신된 전자기파를 방사한다. (D5) The method of any of some embodiments of any of D1-D4, wherein in a first mode of operation of the near-field antenna, the first dipole antenna receives electromagnetic waves from the power amplifier, radiates the received electromagnetic wave with a first polarization, and radiates the near-field antenna. In the second mode of operation of the antenna, the second dipole antenna receives electromagnetic waves from the power amplifier and radiates the received electromagnetic waves with a second polarization different from the first polarization.

(D6) D1-D5 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 안테나로부터 임계 거리내에 배치된 무선 전력 수신 디바이스는, 방사된 전자기파를 수확하고, 수확된 전자기파를 이용하여, 무선 전력 수신 디바이스와 결합된 전자 디바이스에 전력을 공급하거나 전자 디바이스를 충전하도록 구성된다.(D6) The method of any of some embodiments of D1-D5, wherein the wirelessly powered device disposed within a critical distance from the near-field antenna harvests the radiated electromagnetic waves and uses the harvested electromagnetic waves to form a device coupled to the wirelessly powered device. It is configured to supply power to or charge an electronic device.

(D7) D1-D6 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 안테나는 스위치 회로와 전력 증폭기의 동작을 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.(D7) In any of some embodiments of D1-D6, the near-field antenna further includes a controller configured to control the operation of the switch circuit and the power amplifier.

(D8) D1-D7 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 제어기는 (ⅰ) 무선 전력 수신 디바이스의 위치, (ⅱ) 무선 전력 수신 디바이스의 전력 수신 안테나의 분극, 및 (ⅲ) 무선 전력 수신 디바이스의 공간 배향 중 적어도 하나 이상에 기초하여 스위치 회로 및 전력 증폭기의 동작을 제어하도록 구성된다. (D8) The method in any of some embodiments of D1-D7, wherein the controller controls (i) the location of the wirelessly powered device, (ii) the polarization of the powered antenna of the wirelessly powered device, and (iii) the position of the wirelessly powered device. and configured to control the operation of the switch circuit and the power amplifier based on at least one of spatial orientation.

(D9) D1-D8 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 안테나는 제 1 피드(feed)와 제 2 피드를 포함한다. 제 1 피드는 제 1 다이폴 안테나 및 스위치 회로의 2개의 안테나 소자중 첫 번째에 접속되며, 제 1 피드는, 전력 증폭기가 스위치 회로에 의해 제 1 다이폴 안테나에 절환 가능하게 결합될 때 (예를 들어, 근접장 안테나가 제 1 동작 모드에 있을 때) 전력 증폭기로부터 기원하는 전자기 신호들을 제 1 다이폴 안테나의 제 1 안테나 소자에 공급하도록 구성된다. 제 2 피드는 제 2 다이폴 안테나와 스위치 회로의 다른 2개의 안테나 소자들 중 첫 번째에 접속되며, 제 2 피드는, 전력 증폭기가 스위치 회로에 의해 제 2 다이폴 안테나에 결합될 때 (예를 들어, 근접장 안테나가 제 2 동작 모드에 있을 때), 전력 증폭기로부터 기원하는 전자기 신호들을 제 2 다이폴 안테나의 제 1 안테나 소자에 공급하도록 구성된다. (D9) In any of some embodiments of D1-D8, the near-field antenna includes a first feed and a second feed. The first feed is connected to the first of the two antenna elements of the first dipole antenna and the switch circuit, and the first feed is connected to the first dipole antenna when the power amplifier is switchably coupled to the first dipole antenna by the switch circuit (e.g. , when the near-field antenna is in the first operating mode) and configured to supply electromagnetic signals originating from the power amplifier to the first antenna element of the first dipole antenna. The second feed is connected to the second dipole antenna and the first of the other two antenna elements of the switch circuit, and the second feed is connected to the second dipole antenna when the power amplifier is coupled to the second dipole antenna by the switch circuit (e.g. (when the near-field antenna is in the second mode of operation), it is configured to supply electromagnetic signals originating from the power amplifier to the first antenna element of the second dipole antenna.

(D10) D1-D9 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 중의 제 1 안테나 소자는 제 1 다이폴 안테나의 제 1 폴(pole)이고, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 중의 제 2 안테나 소자는 제 1 다이폴 안테나의 제 2 폴(pole)이다. 추가적으로, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 중의 제 3 안테나 소자는 제 2 다이폴 안테나의 제 1 폴이고, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 중의 제 4 안테나 소자는 제 2 다이폴 안테나의 제 2 폴이다.(D10) The method of any of some embodiments of D1-D9, wherein the first of the four individual coplanar antenna elements is a first pole of a first dipole antenna and the first of the four individual coplanar antenna elements is a first pole of a first dipole antenna. The second antenna element is the second pole of the first dipole antenna. Additionally, the third of the four individual coplanar antenna elements is the first pole of the second dipole antenna, and the fourth of the four individual coplanar antenna elements is the second pole of the second dipole antenna.

(D11) D1-D10 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 다이폴 안테나를 형성하는 2개의 안테나 소자들의 각각은, 제 1 축에 수직한 2개의 세그먼트들을 포함하고, 제 2 다이폴 안테나를 형성하는 다른 2개의 안테나 소자들의 각각은 제 1 축에 평행한 2개의 세그먼트들을 포함한다. 바꿔 말하면, 제 1 다이폴 안테나를 형성하는 2개의 안테나 소자들의 각각은 제 2 축에 평행한 2개의 세그먼트들을 포함하고, 제 2 다이폴 안테나를 형성하는 다른 2개의 안테나 소자들의 각각은 제 2 축에 수직한 2개의 세그먼트들을 포함한다.(D11) The method of any of some embodiments of D1-D10, wherein each of the two antenna elements forming a first dipole antenna includes two segments perpendicular to the first axis and forming a second dipole antenna. Each of the other two antenna elements includes two segments parallel to the first axis. In other words, each of the two antenna elements forming the first dipole antenna includes two segments parallel to the second axis, and each of the other two antenna elements forming the second dipole antenna is perpendicular to the second axis. Contains two segments.

(D11.1) D1-D11 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각은 (ⅰ) 다수의 제 1 세그먼트들, 및 (ⅱ) 다수의 제 1 세그먼트들의 각각의 사이에 배치된 다수의 제 2 세그먼트들을 포함한다.(D11.1) The method of any of some embodiments of D1-D11, wherein each of the four individual antenna elements is disposed between (i) a plurality of first segments, and (ii) each of the plurality of first segments. It includes a plurality of second segments.

(D12) D1-D11 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 제 1 세그먼트들에 있어서의 세그먼트들의 제 1 길이들은, 안테나 소자의 제 1 종단 부분에서 안테나 소자의 제 2 종단 부분으로 갈수록 증가하고, 다수의 제 2 세그먼트들에 있어서의 세그먼트들의 제 2 길이들은 안테나 소자들의 제 1 종단 부분에서 안테나 소자의 제 2 종단 부분으로 갈수록 증가한다.(D12) The method of any of some embodiments of D1-D11, wherein the first lengths of the segments in the plurality of first segments increase from a first end portion of the antenna element to a second end portion of the antenna element; , the second lengths of the segments in the plurality of second segments increase from the first end portion of the antenna elements to the second end portion of the antenna elements.

(D13) D1-S12 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 제 1 세그먼트들에 있어서의 세그먼트들의 제 1 길이들은, 다수의 제 2 세그먼트들에 있어서의 세그먼트들의 제 2 길이들과 다르다.(D13) In any of some embodiments of D1-S12, the first lengths of the segments in the first number of segments are different from the second lengths of the segments in the second number of segments.

(D14) D1-D13 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 제 1 세그먼트들에 있어서의 세그먼트들의 제 1 길이들은 다수의 제 2 세그먼트들에 있어서의 세그먼트들의 제 2 길이들과 다르다. (D14) In any of some embodiments of any of D1-D13, first lengths of the segments in the first number of segments are different from second lengths of the segments in the second number of segments.

(D15) D1-D14 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자의 제 2 종단 부분으로 향하는 다수의 제 1 세그먼트들에 있어서의 세그먼트들의 제 1 길이들은, 안테나 소자의 제 2 종단 부분으로 향하는, 다수의 제 2 세그먼트들에 있어서의 세그먼트들의 제 2 길이들 보다 더 크다.(D15) The method of any of some embodiments of D1-D14, wherein first lengths of the segments in the plurality of first segments are directed to the second terminal portion of the antenna element, greater than the second lengths of the segments in the second number of segments.

(D16) D1-D15 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 반사기는 구리 또는 구리 합금의 고체 금속 시트이다. (D16) In any of some embodiments of D1-D15, the reflector is a solid metal sheet of copper or a copper alloy.

(D17) D1-D16 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 반사기는, 제 1 또는 제 2 다이폴 안테나에 의해 방사된 전자기 신호들의 적어도 일부를 반사하도록 구성된다.(D17) In any of some embodiments of D1-D16, the reflector is configured to reflect at least a portion of the electromagnetic signals radiated by the first or second dipole antenna.

(D18) D1-D17 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들은 기판상에 또는 기판내에 형성된다.(D18) In some embodiments of any of D1-D17, four individual coplanar antenna elements are formed on or within the substrate.

(D19) D18의 일부 실시 예들에 있어서, 그 기판은 사전 결정된 투자율(magnetic permeability) 또는 전기적 유전율(electrical permittivity)의 메타물질(metamaterial)을 구비한다.(D19) In some embodiments of D18, the substrate includes a metamaterial of predetermined magnetic permeability or electrical permittivity.

(D20) D1-D19 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 각 사행 패턴들은 모두 동일하다.(D20) In some embodiments of D1-D19, each meander pattern is all the same.

(D21) D1-D20 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 다이폴 안테나를 형성하는 2개의 안테나 소자들은, 2개의 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴들이 서로간에 미러 이미지(mirror image)가 되도록, 제 1 축을 따라 정렬된다. (D21) In any of some embodiments of D1-D20, the two antenna elements forming the first dipole antenna are configured such that each meander pattern followed by each of the two antenna elements is a mirror image of each other. , aligned along the first axis.

(D22) D1-D21 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 다이폴 안테나를 형성하는 다른 2개의 안테나 소자들은, 다른 2개의 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴들이 서로간에 미러 이미지가 되도록, 제 2 축을 따라 정렬된다.(D22) In any of some embodiments of D1-D21, the other two antenna elements forming the second dipole antenna are configured to form a second dipole antenna such that each meander pattern followed by each of the other two antenna elements is a mirror image of one another. Aligned along 2 axes.

(D23) D1-D22 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 제 1 종단 부분은 근접장 안테나의 동일 중심 부분과 경계를 이루고, 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 제 2 종단 부분은 근접장 안테나의 개별 에지(distinct edge)와 경계를 이룬다. 또한, 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 최장 치수는, 근접장 안테나의 동일 중심 부분보다, 근접장 안테나의 개별 에지에 더 가깝다. (D23) Any of some embodiments of D1-D22, wherein a first longitudinal portion of each meander pattern followed by each of the four individual antenna elements borders a co-center portion of the near-field antenna, and The second terminal portion of each meander pattern it follows borders a distinct edge of the near-field antenna. Additionally, the longest dimension of each meander pattern followed by each of the four individual antenna elements is closer to the individual edge of the near-field antenna than to the co-center portion of the near-field antenna.

(D24) D1-D23 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 최단 치수는, 근접장 안테나의 개별 에지보다, 근접장 안테나의 동일 중심 부분에 더 가깝다. (D24) In any of some embodiments of D1-D23, the shortest dimension of each meander pattern followed by each of the four individual antenna elements is closer to a co-center portion of the near-field antenna than to an individual edge of the near-field antenna.

(E1) 일부 실시 예들에 따르면, 근접장 안테나가 제공된다. 근접장 안테나(예를 들어, 근접장 안테나(2500), 도 25a)는 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들을 포함하며, 각 안테나 소자는 근접장 안테나의 개별 사분면(distinct quadrant)(예를 들어, 사분면들(2570-A 내지 2570-D) 중 하나)을 점유한다. 또한, 4개의 개별적인 안테나 소자들 각각의 폭은, 사행 방식에 있어서, 근접장 안테나의 중심 부분에서 근접장 안테나의 각 에지로 갈수록 증가한다. 다시 말해, 4개의 개별적인 안테나 소자들 각각의 가장 긴 치수는 근접장 안테나의 각 에지에 가깝고(즉, 인접하고/경계를 이루고), 반대로, 4개의 개별적인 안테나 소자들 각각의 가장 짧은 치수는 근접장 안테나의 중심 부분에 가깝다(즉, 인접한다/경계를 이룬다). (E1) According to some embodiments, a near-field antenna is provided. A near-field antenna (e.g., near-field antenna 2500, FIG. 25A) includes four individual coplanar antenna elements, each antenna element representing a distinct quadrant of the near-field antenna (e.g., quadrants 2570- A to 2570-D). Additionally, the width of each of the four individual antenna elements increases from the center portion of the near-field antenna to each edge of the near-field antenna, in a meandering manner. In other words, the longest dimension of each of the four individual antenna elements is close to (i.e. adjacent to/bounded by) each edge of the near-field antenna, and conversely, the shortest dimension of each of the four individual antenna elements is close to the respective edge of the near-field antenna. Close to the central part (i.e. adjacent/bounded).

(E2) E1의 일부 실시 예들에 있어서, 4개의 공면 안테나 소자들 중 2개의 안테나 소자들은 제 1 축을 따라 제 1 다이폴 안테나를 형성하고, 4개의 공면 안테나 소자들 중의 다른 2개의 안테나 소자들은 제 1 축에 수직한 제 2 축을 따라 제 2 다이폴 안테나를 형성한다.(E2) In some embodiments of E1, two of the four coplanar antenna elements form a first dipole antenna along the first axis and the other two of the four coplanar antenna elements form a first dipole antenna. A second dipole antenna is formed along a second axis perpendicular to the axis.

(E3) E1-E2 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 다이폴 안테나를 형성하는 2개의 안테나 소자들은, 2개의 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴들이 서로 미러 이미지가 되도록, 제 1 축을 따라 정렬된다.(E3) In any of some embodiments of E1-E2, the two antenna elements forming the first dipole antenna are arranged along the first axis such that each meander pattern followed by each of the two antenna elements is a mirror image of one another. Sorted.

(E4) E1-E3 중 임의의 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 다이폴 안테나를 형성하는 다른 2개의 안테나 소자들은, 다른 2개의 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴들이 서로 미러 이미지가 되도록, 제 2 축을 따라 정렬된다.(E4) In any of some embodiments of E1-E3, the other two antenna elements forming the second dipole antenna are configured to form a second dipole antenna such that each meander pattern followed by each of the other two antenna elements is a mirror image of each other. aligned along the axis.

상기에서 설명한 다양한 실시 예들은 본 명세서에서 설명된 임의 다른 실시 예와 조합될 수 있음을 알아야 한다. 명세서에 설명된 특징 및 장점들은 배타적인 것이 아니며, 특히, 많은 추가적인 특징 및 장점들은 도면, 명세서 및 청구범위의 견지에서 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 또한, 명세서에 이용된 용어들은 원칙적으로 가독성 및 교육 목적으로 선택된 것으로, 신규한 주제를 제한하거나 국한시키기 위한 것이 아님을 알아야 한다.It should be noted that the various embodiments described above may be combined with any other embodiments described herein. The features and advantages described in the specification are not exclusive, and in particular many additional features and advantages will be apparent to those skilled in the art in light of the drawings, specification, and claims. In addition, it should be noted that the terms used in the specification are, in principle, selected for readability and educational purposes and are not intended to limit or limit the new subject matter.

본 개시를 보다 상세하게 이해할 수 있도록, 다양한 실시 예들의 특징을 참조하여 보다 특정한 설명이 이루어졌으며, 그 실시 예들 중의 일부는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면은 단지, 본 개시의 연관된 특징들을 예시한 것으로, 설명에 대한 제한으로 간주되어서는 안되며, 다른 유효한 특징을 허용할 수 있다.
도 1a는 일부 실시 예들에 따른 RF 무선 전력 전송 시스템의 블럭도이다.
도 1b는 일부 실시 예들에 따른, RF 전력 전송기 집적 회로 및 안테나 존들을 포함하는 예시적인 RF 충전 패드의 부품들을 도시한 블럭도이다.
도 1c는, 일부 실시 예들에 따른, 스위치에 결합된 RF 전력 전송기 집적 회로를 포함하는 예시적인 RF 충전 패드의 부품들을 도시한 블럭도이다.
도 2a는, 일부 실시 예들에 따른, 예시적인 RF 충전 패드를 도시한 블럭도이다.
도 2b는, 일부 실시 예들에 따른, 예시적인 수신기 디바이스를 도시한 블럭도이다.
도 3a는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드의 고-레벨 블럭도이다.
도 3b-3c는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드의 일부를 도시한 고-레벨 블럭도들이다.
도 3d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 신호들을 전송하고 있는 안테나 소자의 섹션들내의 에너지 흐름을 도시한 단순화된 회로의 블럭도이다.
도 4는, 일부 실시 예들에 따른, 2개의 단말들을 가진 전송 안테나 소자의 개략도이다.
도 5는, RF 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전시키는 방법의 흐름도이다.
도 6a-6e는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드내의 개별적인 안테나 소자들에 대한 다양한 구성을 보여주는 개략도이다.
도 7a-7d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 수신기에 대한 안테나 소자의 개략도이다.
도 8은, 일부 실시 예들에 따른, 다수의 전송 안테나 소자들(유닛 셀들)을 가진 RF 충전 패드의 개략도이다.
도 9a-9b는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드에 있어서 하나 이상의 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키는 방법(900)을 도시한 흐름도이다.
도 10은, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드에 있어서 하나 이상의 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키는 프로세스를 도시한 개략도이다.
도 11a-11e는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드에 있어서 하나 이상의 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키는 다양한 측면들을 도시한 흐름도이다.
도 12는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드의 다수의 적응적 부하들을 가진 전송 안테나 소자의 개략도이다.
도 13은, 일부 실시 예들에 따른, 다수의 적응적 부하들을 가진 적어도 하나의 RF 안테나를 이용하여, RF 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전하는 방법의 흐름도이다.
도 14a-14d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드내의 다수의 주파수들 또는 주파수 대역들에서 동작할 수 있는 개별적인 안테나 소자들에 대한 다양한 구성을 도시한 개략도이다.
도 15는, 일부 실시 예들에 따른, 안테나 소자의 길이를 조정함에 의해 다수의 주파수들 또는 주파수 대역들에서 동작할 수 있는 개별 안테나 소자에 대한 예시적인 구성을 도시한 개략도이다.
도 16a 및 16b는, 실시 예에 따른, 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 17a-17d는, 실시 예에 따른, 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 18은, 실시 예에 따른, 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 19는, 실시 예에 따른, 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 20은, 실시 예에 따른, 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 21은, 실시 예에 따른, 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 22는, 실시 예에 따른, 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 23은, 실시 예에 따른, 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 24a 및 24b는, 실시 예에 따른, 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 25a는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 안테나의 등측도(isometric view)이다.
도 25b는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 안테나의 또 다른 등측도이다.
도 25c-25d는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 안테나의 다른 측면도들이다.
도 25e는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 안테나의 또 다른 측면도이다.
도 25f는, 일부 실시 예들에 따른, 사행 패턴을 따르는 대표적인 방사 소자를 도시한 도면이다.
도 25g는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 안테나의 상면도이다.
도 25h는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 안테나의 또 다른 상면도이다.
도 26은, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 안테나의 동작을 제어하는데 이용되는 제어 시스템의 블럭도이다.
도 27은, 도 25a의 반사기를 가진 근접장 안테나에 의해 생성되는 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 28a 내지 28c는, 도 25a의 근접장 안테나에 의해 생성되는 추가적인 방사 패턴들을 도시한 도면이다.
도 29a 및 29b는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 안테나의 다이폴 안테나들에 의해 방사되고 흡수되는 에너지의 농도를 도시한 도면이다.
도 30은, 일부 실시 예들에 따른, 무선 전력 전송 방법을 도시한 흐름도이다.
통상적인 실시에 따라, 도면에 도시된 다양한 특징이 축적으로 도시되지 않았다. 따라서, 다양한 특징들의 치수들은, 명확성을 위해 임의로 확장되거나 감소될 수 있다. 추가적으로, 도면들 중의 일부는 주어진 시스템, 방법 또는 디바이스의 모든 구성 요소들을 나타내지 않을 수 있다. 마지막으로, 명세서 및 도면의 전체에 걸쳐 유사 참조 번호들은 유사한 특징을 나타내는데 이용된다.
To enable a more detailed understanding of the present disclosure, a more specific description has been made with reference to the features of various embodiments, some of which are illustrated in the accompanying drawings. However, the attached drawings are merely illustrative of relevant features of the present disclosure and should not be considered limiting to the description, but may permit other valid features.
1A is a block diagram of an RF wireless power transmission system according to some embodiments.
FIG. 1B is a block diagram illustrating components of an example RF charging pad including an RF power transmitter integrated circuit and antenna zones, according to some embodiments.
1C is a block diagram illustrating components of an example RF charging pad including an RF power transmitter integrated circuit coupled to a switch, according to some embodiments.
FIG. 2A is a block diagram illustrating an example RF charging pad, according to some embodiments.
FIG. 2B is a block diagram illustrating an example receiver device, according to some embodiments.
3A is a high-level block diagram of an RF charging pad, according to some embodiments.
3B-3C are high-level block diagrams illustrating a portion of an RF charging pad, according to some embodiments.
3D is a simplified circuit block diagram showing energy flow within sections of an antenna element transmitting RF signals, according to some embodiments.
4 is a schematic diagram of a transmit antenna element with two terminals, according to some embodiments.
Figure 5 is a flow chart of a method for charging an electronic device through RF power transmission.
Figures 6A-6E are schematic diagrams showing various configurations for individual antenna elements within an RF charging pad, according to some embodiments.
7A-7D are schematic diagrams of antenna elements for an RF receiver, according to some embodiments.
8 is a schematic diagram of an RF charging pad with multiple transmitting antenna elements (unit cells), according to some embodiments.
9A-9B are flow diagrams illustrating a method 900 of selectively activating one or more antenna zones in a near-field charging pad, according to some embodiments.
Figure 10 is a schematic diagram illustrating a process for selectively activating one or more antenna zones in a near-field charging pad, according to some embodiments.
Figures 11A-11E are flow diagrams illustrating various aspects of selectively activating one or more antenna zones in a near-field charging pad, according to some embodiments.
12 is a schematic diagram of a transmitting antenna element with multiple adaptive loads of an RF charging pad, according to some embodiments.
FIG. 13 is a flow diagram of a method of charging an electronic device through RF power transfer using at least one RF antenna with multiple adaptive loads, according to some embodiments.
Figures 14A-14D are schematic diagrams showing various configurations for individual antenna elements capable of operating at multiple frequencies or frequency bands within an RF charging pad, according to some embodiments.
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an example configuration for an individual antenna element that can operate at multiple frequencies or frequency bands by adjusting the length of the antenna element, according to some embodiments.
16A and 16B are schematic diagrams of example systems, according to embodiments.
17A-17D are schematic diagrams of example systems, according to embodiments.
18 is a schematic diagram of an example system, according to an embodiment.
19 is a schematic diagram of an example system, according to an embodiment.
20 is a schematic diagram of an example system, according to an embodiment.
21 is a schematic diagram of an example system, according to an embodiment.
22 is a schematic diagram of an example system, according to an embodiment.
23 is a schematic diagram of an example system, according to an embodiment.
24A and 24B are schematic diagrams of example systems, according to embodiments.
Figure 25A is an isometric view of a near-field antenna, according to some embodiments.
Figure 25B is another isometric view of a near-field antenna, according to some embodiments.
25C-25D are other side views of a near-field antenna, according to some embodiments.
Figure 25E is another side view of a near-field antenna, according to some embodiments.
FIG. 25F is a diagram illustrating a representative radiating element following a meandering pattern, according to some embodiments.
Figure 25G is a top view of a near-field antenna, according to some embodiments.
Figure 25H is another top view of a near-field antenna, according to some embodiments.
Figure 26 is a block diagram of a control system used to control the operation of a near-field antenna, according to some embodiments.
FIG. 27 is a diagram illustrating the radiation pattern generated by the near-field antenna with the reflector of FIG. 25A.
FIGS. 28A to 28C are diagrams illustrating additional radiation patterns generated by the near-field antenna of FIG. 25A.
29A and 29B are diagrams showing the concentration of energy radiated and absorbed by dipole antennas of a near-field antenna, according to some embodiments.
FIG. 30 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method according to some embodiments.
In accordance with common practice, various features shown in the figures are not drawn to scale. Accordingly, the dimensions of various features may be arbitrarily expanded or reduced for clarity. Additionally, some of the drawings may not represent all components of a given system, method or device. Finally, like reference numbers are used throughout the specification and drawings to indicate like features.

실시 예들에 대해 보다 상세하게 참조가 이루어질 수 있으며, 그 실시 예의 예시들은 첨부 도면에 도시된다. 이하의 상세한 설명에서는, 다양한 설명된 실시 예들의 전반적인 이해를 제공하기 위해 많은 특정 세부 사항이 설명된다. 그러나, 본 기술 분야의 숙련자라면, 다양한 설명된 실시 예들이 이들 특정 세부 설명없이 실시될 수 있음을 알 것이다. 다른 예시에 있어서, 잘 알려진 방법들, 절차들, 부품들, 회로들 및 네트워크들은 실시 예들의 측면들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 하기 위해 상세하게 설명하지 않았다. Reference may be made in more detail to the embodiments, examples of which are shown in the accompanying drawings. In the following detailed description, numerous specific details are set forth to provide a thorough understanding of the various described embodiments. However, those skilled in the art will understand that the various described embodiments may be practiced without these specific details. In other instances, well-known methods, procedures, components, circuits and networks have not been described in detail so as not to unnecessarily obscure aspects of the embodiments.

도 1a에는, 일부 실시 예들에 따른, RF 무선 전력 전송 시스템의 블럭도가 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 무선 전력 전송 시스템(150)은 RF 충전 패드(100)(본 명세서에서는 NF(near-field) 충전 패드(100) 또는 RF 충전 패드(100)라고 지칭함)를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, RF 전력 전송기 집적 회로(160)(이하에 보다 상세하게 설명할 것임)를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, 도 2a를 참조하여 이하에서 상세하게 설명할, 하나 이상의 통신 부품들(204)(예를 들어, WI-FI 또는 BLUETOOTH 라디오들과 같은 무선 통신 부품들)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, 하나 이상의 전력 증폭기 유닛들(108-1,...108-n)에 접속되어, 그들이 외부 TX 안테나 어레이(210)를 구동할 때, 하나 이상의 전력 증폭기 유닛들의 동작을 제어한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 전력은 스위치 회로를 통해 RF 충전 패드에서 제어되고 변조되어, RF 무선 전력 전송 시스템이 TX 안테나 어레이(210)를 통해 하나 이상의 무선 수신 디바이스에 RF 전력을 송신할 수 있게 한다. 예시적인 전력 증폭기 유닛들은 도 3a를 참조하여 이하에서 추가적으로 상세하게 설명하겠다.1A shows a block diagram of an RF wireless power transfer system, according to some embodiments. In some embodiments, the RF wireless power transfer system 150 includes an RF charging pad 100 (referred to herein as near-field (NF) charging pad 100 or RF charging pad 100). In some embodiments, RF charging pad 100 includes an RF power transmitter integrated circuit 160 (described in more detail below). In some embodiments, the RF charging pad 100 may support one or more communication components 204 (e.g., wireless communication such as WI-FI or BLUETOOTH radios), as described in detail below with reference to FIG. 2A. parts). In some embodiments, the RF charging pad 100 is connected to one or more power amplifier units 108-1,...108-n so that when they drive the external TX antenna array 210, one Controls the operation of the above power amplifier units. In some embodiments, RF power is controlled and modulated at the RF charging pad through a switch circuit to enable the RF wireless power transfer system to transmit RF power to one or more wireless receiving devices via TX antenna array 210. . Exemplary power amplifier units are described in further detail below with reference to FIG. 3A.

일부 실시 예들에 있어서, 통신 부품(들)(204)은 RF 충전 패드(100)와 하나 이상의 통신 네트워크들간에 통신이 이루어질 수 있게 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 통신 부품(들)(204)은 다양한 맞춤형 또는 표준 무선 프로토콜들(예를 들어, IEEE 802.15.4, Wi-Fi, ZigBee, 6LoWPAN, Thread, Z-Wave, Bluetooth Smart, ISA100.11a, WirelessHART, MiWi 등), 맞춤형 또는 표준 유선 프로토콜들(예를 들어, Ethernet, HomePlug 등) 및/또는 본 문서의 출원일자로 아직 개발되지 않은 통신 프로토콜들을 포함하는 임의 다른 적당한 통신 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 할 수 있다. In some embodiments, communication component(s) 204 enable communication between RF charging pad 100 and one or more communication networks. In some embodiments, communications component(s) 204 may support various custom or standard wireless protocols (e.g., IEEE 802.15.4, Wi-Fi, ZigBee, 6LoWPAN, Thread, Z-Wave, Bluetooth Smart, ISA100 .11a, WirelessHART, MiWi, etc.), custom or standard wired protocols (e.g., Ethernet, HomePlug, etc.), and/or any other suitable communication protocol, including communication protocols not yet developed as of the filing date of this document. This allows data communication.

도 1b에는, 일부 실시 예들에 따른, RF 전력 전송기 집적 회로("집적 회로")의 블럭도가 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 집적 회로(160)는, CPU 서브시스템(170), 외부 디바이스 제어 인터페이스, DC-RF 전력 변환을 위한 RF 서브섹션(subsection), 및 버스나 상호 접속 페브릭 블럭(fabric block)(171)과 같은 상호 접속 부품을 통해 상호 접속된 아날로그 및 디지털 제어 인터페이스들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, CPU 서브시스템(170)은, CPU 서브시스템 RAM(Random Access Memory)(174)(예를 들어, 메모리(206), 도 2a)내로 로딩되거나 FLASH로부터 직접 실행될 CPU 실행 가능 코드를 포함하는 외부 FLASH에 대해, 예를 들어 I2C 포트와 같은 디지털 제어 인터페이스를 통해, 디바이스 프로그램 부팅을 하기 위한 연관된 ROM(Read Only Memory)(172)를 가진 마이크로프로세서 유닛(CPU)(202)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, CPU 서브시스템(170)은 RF 충전 패드(100)로부터의 무선 전달된 전력의 수신을 시도하는 무선 전력 수신기들과 같은, 외부 디바이스들과의 통신 교환을 인증하거나 안전하게 하기 위해 암호화 모듈 또는 블럭(176)을 포함한다. 1B, a block diagram of an RF power transmitter integrated circuit (“integrated circuit”) is shown, according to some embodiments. In some embodiments, integrated circuit 160 includes a CPU subsystem 170, an external device control interface, an RF subsection for DC-RF power conversion, and a bus or interconnection fabric block. It includes analog and digital control interfaces interconnected through interconnection components such as 171. In some embodiments, CPU subsystem 170 includes CPU executable code to be loaded into CPU subsystem random access memory (RAM) 174 (e.g., memory 206, FIG. 2A) or executed directly from FLASH. A microprocessor unit (CPU) 202 with an associated Read Only Memory (ROM) 172 for device program booting, for example via a digital control interface, such as an I 2 C port, to an external FLASH comprising: Includes. In some embodiments, CPU subsystem 170 may be configured to authenticate or secure communication exchanges with external devices, such as wireless power receivers attempting to receive wirelessly delivered power from RF charging pad 100. Includes an encryption module or block 176.

일부 실시 예들에 있어서, (예를 들어, 도 2a에 있어서 메모리(206)에 나타나고 이하에서 설명할 것들과 같은) CPU상에 구동되는 실행 가능 명령어들은 RF 충전 패드(100)의 동작을 관리하고, SPI 제어 인터페이스(175)와 같은 제어 인터페이스 및 RF 전력 전송기 집적 회로(160)내에 포함된 다른 아날로그 및 디지털 인터페이스들을 통해 외부 디바이스들을 제어하는데 이용된다. 일부 실시 예들에 있어서, CPU 서브시스템은, RF 국부 발진기(LO)(177) 및 RF 전송기(TX)(178)를 포함하는, RF 전력 전송기 집적 회로(160)의 RF 서브섹션의 동작을 관리한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF LO(177)는, CPU 서브시스템(170)으로부터의 명령에 기초하여 조정되며, 그에 의해, 다른 원하는 동작 주파수들로 설정되는 반면, RF TX는, RF 출력을 원하는대로 변환, 증폭 및 변조하여, 실행 가능(viable) RF 전력 레벨을 생성한다. In some embodiments, executable instructions running on a CPU (e.g., such as those shown in memory 206 in Figure 2A and described below) manage the operation of the RF charging pad 100, It is used to control external devices through control interfaces such as SPI control interface 175 and other analog and digital interfaces included within RF power transmitter integrated circuit 160. In some embodiments, the CPU subsystem manages the operation of the RF subsection of the RF power transmitter integrated circuit 160, including the RF local oscillator (LO) 177 and the RF transmitter (TX) 178. . In some embodiments, RF LO 177 is adjusted based on instructions from CPU subsystem 170, thereby being set to different desired operating frequencies, while RF TX is adjusted to adjust the RF output as desired. Converts, amplifies and modulates to produce viable RF power levels.

일부 실시 예들에 있어서, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 선택적 빔형성 집적 회로(IC)(109)에 실행 가능 RF 전력 레벨을 제공하고, 그 다음 선택적 빔형성 집적 회로(109)는, 하나 이상의 전력 증폭기(108)에 위상 편이 신호들을 제공한다. 일부 실시 예들에 있어서, 빔형성 IC(109)는, 특정 무선 전력 수신기로 전송된 전력이 최대화되는 것을 보장하기 위해, 2 이상의 안테나들(210)(예를 들어, 각 안테나(210)는 다른 안테나 존들(290)과 연관되거나, 단일 안테나 존(290)에 각각 속할 수 있음)을 이용하여 특정 무선 전력 수신기로 송신되는 전력 전송 신호들이 적당한 특성들과 함께 확실히 전송되도록 하는데 이용된다(예를 들어, 전력 전송 신호들은 특정 무선 전력 수신기에 동위상으로 도착함). 일부 실시 예들에 있어서, 빔형성 IC(109)는 RF 전력 전송기 IC(160)의 일부를 형성한다.In some embodiments, RF power transmitter integrated circuit 160 provides viable RF power levels to selective beamforming integrated circuit (IC) 109, which then provides one or more Phase shift signals are provided to the power amplifier 108. In some embodiments, beamforming IC 109 may support two or more antennas 210 (e.g., each antenna 210 may be connected to a different antenna) to ensure that the power transmitted to a particular wireless power receiver is maximized. The power transmission signals transmitted to a specific wireless power receiver (which may be associated with zones 290 or may each belong to a single antenna zone 290) are used to ensure that power transmission signals are transmitted with appropriate characteristics (e.g., Power transmission signals arrive in phase at a particular wireless power receiver). In some embodiments, beamforming IC 109 forms part of RF power transmitter IC 160.

일부 실시 예들에 있어서, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 실행 가능 RF 전력 레벨(예를 들어, RF TX(178)를 통해)을 직접 제공하며, 빔형성 IC(109)를 이용하지 않는다(또는, 예를 들어, 단지 단일 안테나(210)만이 무선 전력 수신기에 전력 전송 신호들을 전송하는데 이용될 때와 같이, 위상-편이가 요구되는 않는 경우에 빔형성 IC를 바이패싱한다)In some embodiments, RF power transmitter integrated circuit 160 directly provides actionable RF power levels (e.g., via RF TX 178) to one or more power amplifiers 108 and beamforming IC. Do not use 109 (or use a beamforming IC if phase-shifting is not required, for example, when only a single antenna 210 is used to transmit power transfer signals to a wireless power receiver). Bypassing)

일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 전력 증폭기들(108)은, RF 충전 패드(100)로부터 무선으로 전달된 전력을 수신하도록 인가된 무선 전력 수신기들로의 전송을 위해 RF 신호들을 안테나 존들(290)에 제공한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각 안테나 존(290)은 각 PA(108)와 결합된다 (예를 들어, 안테나 존(290-1)은 PA(108-1)와 결합되고, 안테나 존(290-N)은 PA(108-N)와 결합된다). 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 안테나 존들은, 각각, 동일 세트의 PA들(108)과 결합된다(예를 들어, 모든 PA들(108)은 각 안테나 존(290)과 결합된다). 안테나 존들(290)에 대한 PA들(108)의 다양한 배열 및 결합은, RF 충전 패드(100)가 다른 안테나 존들을 순차적으로 또는 선택적으로 활성화시켜, 무선 전력 수신기로 무선 전력을 전송하는데 이용하기 위한 가장 효율적인 안테나 존(290)을 결정하게 한다(도 9a-9b, 도 10 및 도 11a-11e를 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명할 것임). 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 전력 증폭기들(108)은, 또한, CPU 서브시스템(170)과 통신하여, PA들(108)에 의해 RF 충전 패드(100)의 안테나 존으로 제공되는 출력 전력을 CPU(202)가 측정하게 한다. In some embodiments, one or more power amplifiers 108 direct RF signals to antenna zones 290 for transmission to wireless power receivers authorized to receive wirelessly delivered power from the RF charging pad 100. provided to. In some embodiments, each antenna zone 290 is coupled with a respective PA 108 (e.g., antenna zone 290-1 is coupled with PA 108-1, antenna zone 290-N ) is combined with PA(108-N)). In some embodiments, multiple antenna zones are each associated with the same set of PAs 108 (e.g., all PAs 108 are associated with each antenna zone 290). The various arrangements and combinations of PAs 108 to antenna zones 290 allow the RF charging pad 100 to sequentially or selectively activate different antenna zones for use in transmitting wireless power to a wireless power receiver. The most efficient antenna zone 290 is determined (as will be described in more detail below with reference to FIGS. 9A-9B, 10, and 11A-11E). In some embodiments, one or more power amplifiers 108 also communicate with CPU subsystem 170 to provide output power provided by PAs 108 to the antenna zone of RF charging pad 100. Let the CPU 202 make the measurements.

도 1b는, 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)의 안테나 존(290)이 하나 이상의 안테나들(210A-N)을 포함하는 것을 도시한다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 안테나 존들의 각 안테나 존은 하나 이상의 안테나들(210)을 포함한다(예를 들어, 안테나 존(290-1)은 하나의 안테나(210-A)를 포함하고, 안테나 존(290-N)은 다수의 안테나들(210)을 포함한다). 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 존들의 각각에 포함된 안테나들의 개수는, RF 충전 패드(100)상의 무선 전력 수신기의 위치와 같은, 다양한 파라메타들에 기초하여 극적으로 정의된다. 예를 들어, 안테나존들은, 이하에서 상세하게 설명할, 사행 라인 안테나들 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각 안테나 존(290)은 다른 유형의 안테나들(예를 들어, 사행 라인 안테나 및 루프 안테나)을 포함할 수 있으며, 다른 실시 예에 있어서, 각 안테나 존(290)은 동일 유형의 단일 안테나를 포함할 수 있고(예를 들어, 모든 안테나 존들(290)은 하나의 사행 라인 안테나를 포함함), 또 다른 실시 예에 있어서, 안테나 존들은, 동일 유형의 단일 안테나를 포함하는 일부의 안테나 존들과, 다른 유형의 안테나들을 포함하는 일부의 안테나 존들을 포함할 수 있다. 또한, 안테나 존들은 이하에서 추가적으로 상세하게 설명하겠다. FIG. 1B shows that, in some embodiments, antenna zone 290 of RF charging pad 100 includes one or more antennas 210A-N. In some embodiments, each antenna zone of the multiple antenna zones includes one or more antennas 210 (e.g., antenna zone 290-1 includes one antenna 210-A, Antenna zone 290-N includes multiple antennas 210). In some embodiments, the number of antennas included in each of the antenna zones is dramatically defined based on various parameters, such as the location of the wireless power receiver on the RF charging pad 100. For example, the antenna zones include one or more of the meandering line antennas, which will be described in detail below. In some embodiments, each antenna zone 290 may include different types of antennas (e.g., meandering line antennas and loop antennas), and in other embodiments, each antenna zone 290 may be identical. may include a single antenna of a type (e.g., all antenna zones 290 include one meandering line antenna), and in another embodiment, the antenna zones may include a single antenna of the same type. It may include some antenna zones and some antenna zones containing different types of antennas. Additionally, antenna zones will be described in additional detail below.

일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, RF 충전 패드(100)가 허용 가능 온도 범위내에 있음을 보장하기 위해, CPU 서브시스템(170)과 통신하는 온도 모니터링 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, RF 충전 패드(100)가 임계 온도에 도달했다는 판정이 이루어지면, RF 충전 패드(100)의 동작은, RF 충전 패드(100)가 임계 온도 아래로 떨어질 때까지, 일시적으로 유보될 수 있다. In some embodiments, RF charging pad 100 may include temperature monitoring circuitry in communication with CPU subsystem 170 to ensure that RF charging pad 100 is within an acceptable temperature range. For example, if it is determined that the RF charging pad 100 has reached the critical temperature, operation of the RF charging pad 100 may be temporarily suspended until the RF charging pad 100 falls below the critical temperature. You can.

그러한 집적 회로는, 단일 칩상의 RF 전력 전송기 회로(160)에 대해 도시된 부품들을 포함함에 의해(도 1b), 집적 회로에서의 동작을 보다 효율적이고 고속으로 (및 보다 낮은 대기 시간(latency)으로) 관리할 수 있게 되며, 그에 의해, 이들 집적 회로에 의해 관리되는 충전 패드들에 대한 사용자 불만을 개선하는데 도움을준다. 예를 들어, RF 전력 전송기 회로(160)는 보다 저렴하게 구축될 수 있으며, 보다 작은 물리적 풋프린트(footprint)를 가지며, 설치가 간단하다. 또한, 도 2a를 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명하겠지만, RF 전력 전송기 회로(160)는, 단지 인가된 수신기만이 RF 충전 패드(100)로부터 무선으로 운송된 전력을 수신할 수 있도록 하기 위해, 보안 소자 모듈(282)(도 2b) 또는 수신기(104)와 함께 이용되는 (예를 들어, 도 1b에 도시된 암호화 블럭(176)에 포함된) 보안 소자 모듈(234)을 포함할 수 있다(도 1b). Such an integrated circuit, by including the components shown for RF power transmitter circuit 160 on a single chip (FIG. 1B), makes operation of the integrated circuit more efficient and faster (and with lower latency). ) can be managed, thereby helping to improve user complaints about charging pads managed by these integrated circuits. For example, RF power transmitter circuit 160 can be built more inexpensively, has a smaller physical footprint, and is simpler to install. Additionally, as will be described in more detail below with reference to FIG. 2A, the RF power transmitter circuit 160 is configured to ensure that only authorized receivers can receive power delivered wirelessly from the RF charging pad 100, may include a secure element module 282 (FIG. 2B) or a secure element module 234 (e.g., included in encryption block 176 shown in FIG. 1B) used with receiver 104 ( Figure 1b).

도 1c에는, 일부 실시 예들에 따른 충전 패드(294)의 블럭도가 도시된다. 충전 패드(294)는, 충전 패드(100)(도 1a)의 예시이지만, 충전 패드(100)에 포함된 하나 이상의 부품들은, 설명 및 도시를 쉽게 위해, 충전 패드(294)내에 포함시키지 않았다.1C, a block diagram of a charging pad 294 according to some embodiments is shown. Charging pad 294 is an example of charging pad 100 (FIG. 1A), but one or more components included in charging pad 100 are not included in charging pad 294 for ease of description and illustration.

충전 패드(294)는 RF 전력 전송기 집적 회로(160), 하나 이상의 전력 증폭기들(108) 및 다수의 안테나 존들을 가진 전송기 안테나 어레이(290)를 포함한다. 이들 부품들의 각각은, 도 1a 및 1b를 참조하여 상기에서 상세히 설명되었다. 추가적으로, 충전 패드(294)는, 전력 증폭기들(108)과 안테나 어레이(290) 사이에 배치되고, 다수의 스위치들(297A, 297-B,...297-N)을 가진 스위치(295)를 포함한다. 스위치(295)는, RF 전력 전송기 집적 회로(160)에 의해 제공된 제어 신호들에 응답하여, 안테나 어레이(290)의 하나 이상의 안테나 존들과, 하나 이상의 전력 증폭기들(108)을 절환 가능하게 접속시키도록 구성된다. Charging pad 294 includes an RF power transmitter integrated circuit 160, one or more power amplifiers 108, and a transmitter antenna array 290 with multiple antenna zones. Each of these components has been described in detail above with reference to FIGS. 1A and 1B. Additionally, the charging pad 294 is disposed between the power amplifiers 108 and the antenna array 290 and has a switch 295 having a plurality of switches 297A, 297-B,...297-N. Includes. Switch 295 is configured to switchably connect one or more antenna zones of antenna array 290 and one or more power amplifiers 108 in response to control signals provided by RF power transmitter integrated circuit 160. It is composed of:

상기를 달성하기 위해, 각 스위치(297)는 안테나 어레이(290)의 서로 다른 안테나 존과 결합된다(예를 들어, 다른 안테나 존으로 신호 경로(pathway)를 제공한다). 예를 들어, 스위치(297-A)는 안테나 어레이(290)의 제 1 안테나 존(290-1)(도 1b)과 결합될 수 있고, 스위치(297-B)는 안테나 어레이(290)의 제 2 안테나 존(290-2)과 결합될 수 있으며, 나머지도 그러한 방식으로 결합될 수 있다. 다수의 스위치들(297-A, 297-B, ...297-N)의 각각은, 일단 폐쇄되면, 각 전력 증폭기(108)(또는 다수의 전력 증폭기들(108))와 안테나 어레이(290)의 각 안테나 존 사이에 고유 경로(unique pathway)를 생성한다. 스위치(295)를 통하는 각각의 고유 경로는 안테나 어레이(290)의 특정 안테나 존들에 RF 신호들을 선택적으로 제공하는데 이용된다. 다수의 스위치들(297-A, 297-B,...297-N) 중의 둘 이상은 동시에 폐쇄될 수 있으며, 그에 의해, 동시에 이용될 수 있는 안테나 어레이(290)로의 다수의 고유 경로들이 생성된다. To achieve this, each switch 297 is coupled to a different antenna zone of the antenna array 290 (e.g., provides a signal path to a different antenna zone). For example, switch 297-A may be coupled to the first antenna zone 290-1 (FIG. 1B) of the antenna array 290, and switch 297-B may be coupled to the first antenna zone 290-1 of the antenna array 290. 2 It can be combined with the antenna zone 290-2, and the rest can also be combined in the same way. Each of the plurality of switches 297-A, 297-B, ...297-N, once closed, each power amplifier 108 (or multiple power amplifiers 108) and the antenna array 290 ) creates a unique path between each antenna zone. Each unique path through switch 295 is used to selectively provide RF signals to specific antenna zones of antenna array 290. Two or more of the multiple switches 297-A, 297-B,...297-N can be closed simultaneously, thereby creating multiple unique paths to the antenna array 290 that can be utilized simultaneously. do.

일부 실시 예들에 있어서, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 스위치(29)에 결합되며, 다수의 스위치들(297-A, 297-B,...297-N)의 동작을 제어하도록 구성된다(도 1a 및 1c에 "제어 아웃" 신호로 도시됨). 예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160)응 제 1 스위치(297-A)를 폐쇄하면서, 다른 스위치들은 개방 상태로 유지시킬 수 있다. 다른 예시에 있어서, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 제 1 스위치(297-A)와 제 2 스위치(297-B)를 폐쇄하고, 다른 스위치들을 개방 상태로 유지시킬 수 있다(다양한 다른 조합 및 구성이 가능하다). 또한, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 결합되며, 적당한 RF 신호(예를 들어, "RF 아웃" 신호)를 생성하고, 하나 이상의 전력 증폭기(108)로 RF 신호를 제공하도록 구성된다. 그 다음, 하나 이상의 전력 증폭기들(108)은, 스위치(295)를 통해 안테나 어레이(290)의 하나 이상의 안테나 존들에게 RF 신호를 제공하도록 구성되며, 그에 의거하여 스위치(295)내의 스위치들(297)은 RF 전력 전송기 집적 회로(160)에 의해 폐쇄된다. In some embodiments, RF power transmitter integrated circuit 160 is coupled to switch 29 and configured to control the operation of a number of switches 297-A, 297-B,...297-N. (shown as “Control Out” signal in Figures 1A and 1C). For example, RF power transmitter integrated circuit 160 may close first switch 297-A while leaving other switches open. In another example, the RF power transmitter integrated circuit 160 may close first switch 297-A and second switch 297-B and keep the other switches open (in various other combinations and configuration is possible). Additionally, the RF power transmitter integrated circuit 160 is coupled to one or more power amplifiers 108 and generates an appropriate RF signal (e.g., an “RF out” signal) and transmits RF output to the one or more power amplifiers 108. It is configured to provide a signal. One or more power amplifiers 108 are then configured to provide an RF signal to one or more antenna zones of antenna array 290 via switch 295, thereby switching switches 297 within switch 295. ) is closed by the RF power transmitter integrated circuit 160.

추가적인 설명을 위해, 이하의 일부 실시 예들에서 설명하겠지만, 충전 패드는, 예를 들어, 충전 패드상의 수신기의 위치에 의거하여, 다른 안테나 존들을 이용하여 테스트 전력 전송 신호들 및/또는 정규 전력 전송 신호들을 전송하도록 구성된다. 따라서, 테스트 신호들 또는 정규 전력 신호들을 전송하기 위한 특정 안테나 존이 선택되면, RF 전력 전송기 집적 회로(160)에서 스위치(295)로 제어 신호가 송신됨으로써, 적어도 하나의 스위치(297)가 폐쇄되게 한다. 그렇게 하는데 있어서, 적어도 하나의 전력 증폭기(108)로부터의 RF 신호는, 현재 폐쇄된 적어도 하나의 스위치(297)에 의해 생성된 고유 경로를 이용하여, 특정 안테나 존으로 제공될 수 있다. For further explanation, as will be described in some embodiments below, the charging pad may use different antenna zones to produce test power transmission signals and/or regular power transmission signals, e.g., based on the location of the receiver on the charging pad. It is configured to transmit. Accordingly, once a particular antenna zone is selected for transmitting test signals or regular power signals, a control signal is transmitted from RF power transmitter integrated circuit 160 to switch 295, thereby causing at least one switch 297 to close. do. In doing so, the RF signal from at least one power amplifier 108 may be provided to a particular antenna zone using a unique path created by at least one switch 297 that is currently closed.

일부 실시 예들에 있어서, 스위치(297)는 안테나 어레이(290)의 일부(예를 들어, 그 내부의 일부)일 수 있다. 대안적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 스위치(295)는 안테나 어레이(290)로부터 분리될 수 있다(예를 들어, 스위치(295)는 개별적인 부품이거나, 전력 증폭기(들)(108)과 같이 또 다른 부품의 일부 일 수 있다). 상기를 달성할 수 있는 임의 스위치 고안이 이용될 수 있고, 도 1c에 도시된 스위치(295)의 고안은 단지 하나의 예시임을 알아야 한다.In some embodiments, switch 297 may be part of (e.g., part of) antenna array 290. Alternatively, in some embodiments, switch 295 may be separate from antenna array 290 (e.g., switch 295 may be a separate component, or, like power amplifier(s) 108, may be part of another component). It should be noted that any switch design capable of accomplishing the above may be used, and that the switch 295 design shown in Figure 1C is merely one example.

도 2a는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드(100)의 특정 부품들을 도시한 블럭도이다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, RF 전력 전송기 IC(160)(및 도 1a-1b를 참조하여 상기에서 설명한 것들과 같은, 거기에 포함된 부품들), (CPU 서브시스템(170)의 일부인 비휘발성 메모리(206)와 같은, RF 전력 전송기 IC(160)의 일부로서 포함될 수 있는) 메모리(206), (칩세트라고 지칭되는 경우도 있는) 이들 부품들을 상호 접속시키는 하나 이상의 통신 버스들(208)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 하나 이상의 센서(들)(212)를 포함한다(이하에서 설명할 것임). 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, 하나 이상의 표시등(indicator light)들, 사운드 카드, 스피커, 문자 정보를 디스플레이하는 소형 디스플레이, 에러 코덱들과 같은 하나 이상의 출력 디바이스들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, RF 충전 패드(100)의 위치를 결정하는, GPS(global positioning satellite) 또는 다른 지리적 위치 수신기(geo-location reciver)와 같은, 위치 검출 디바이스를 포함한다.FIG. 2A is a block diagram illustrating specific components of the RF charging pad 100, according to some embodiments. In some embodiments, RF charging pad 100 includes RF power transmitter IC 160 (and components included therein, such as those described above with reference to FIGS. 1A-1B), (CPU subsystem ( memory 206 (which may be included as part of the RF power transmitter IC 160), such as non-volatile memory 206 which is part of 170), and one or more components interconnecting these components (sometimes referred to as a chipset). Includes communication buses 208. In some embodiments, RF charging pad 100 includes one or more sensor(s) 212 (as will be described below). In some embodiments, the RF charging pad 100 includes one or more output devices, such as one or more indicator lights, a sound card, a speaker, a small display displaying text information, and error codecs. In some embodiments, RF charging pad 100 uses a location detection device, such as a global positioning satellite (GPS) or other geo-location receiver, to determine the location of RF charging pad 100. Includes.

일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 센서(들)(212)는 하나 이상의 열 방사 센서들, 주변 온도 센서들, 습도 센서들, IR 센서들, 점유 센서(예를 들어, RFID 센서들), 주변광 센서들, 움직임 검출기들, 가속도계 및/또는 자이로스코프들을 포함한다.In some embodiments, one or more sensor(s) 212 may include one or more thermal radiation sensors, ambient temperature sensors, humidity sensors, IR sensors, occupancy sensors (e.g., RFID sensors), and ambient light sensors. Includes sensors, motion detectors, accelerometers and/or gyroscopes.

메모리(206)는 DRAM, SRAM, DDR SRAM 또는 다른 랜덤 액세스 고체 상태 메모리 디바이스와 같은, 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함하며, 선택적으로, 예를 들어, 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 하나 이상의 광학 디스크 저장 디바이스들, 하나 이상의 플래시 메모리 디바이스들 또는 하나 이상의 다른 비 휘발성 고체 상태 저장 디바이스들과 같은, 비 휘발성 메모리를 포함한다. 메모리(206) 또는 대안적으로 메모리(206)내의 비 휘발성 메모리는, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(206) 또는 메모리(206)의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 이하의 프로그램들, 모듈들 및 데이터 구조들 또는 그의 서브셋(subset)이나 슈퍼셋(superset)을 저장한다. Memory 206 includes high-speed random access memory, such as DRAM, SRAM, DDR SRAM, or other random access solid state memory devices, and optionally, for example, one or more magnetic disk storage devices, one or more optical disk storage devices. devices, including non-volatile memory, such as one or more flash memory devices or one or more other non-volatile solid state storage devices. Memory 206, or alternatively non-volatile memory within memory 206, includes non-transitory computer-readable storage media. In some embodiments, memory 206 or a non-transitory computer-readable storage medium of memory 206 stores the following programs, modules and data structures, or a subset or superset thereof: do.

ㆍ 다양한 기본 시스템 서비스들을 처리하고 하드웨어 의존 작업들을 실행하는 절차들을 포함하는 운영 로직(216);· Operational logic 216, which includes procedures for processing various basic system services and executing hardware-dependent tasks;

ㆍ 무선 통신 부품(들)(204)과 함께 원격 디바이스들(예를 들어, 원격 센서들, 전송기들, 수신기들, 서버들, 매핑 메모리(mapping memory)들 등)에 결합되고/되거나 원격 디바이스와 통신하는 통신 모듈(218);Coupled to and/or connected to remote devices (e.g., remote sensors, transmitters, receivers, servers, mapping memories, etc.) with wireless communication component(s) 204 a communication module 218 that communicates;

ㆍ 예를 들어, RF 충전 패드(100)에 인접한 객체의 존재, 속도 및/또는 위치 결정을 판정하기 위해 (센서(들)(212)와 함께) 센서 데이터를 획득 및 프로세싱하는 센서 모듈(220);A sensor module 220 that acquires and processes sensor data (together with sensor(s) 212), for example, to determine the presence, speed, and/or position of an object adjacent to the RF charging pad 100. ;

ㆍ 주어진 위치에 에너지 포켓(들)을 형성하는 것을 포함하되, 그에 국한되지 않은, 전력 전송 신호들을 (안테나 존들(290)과 거기에 각각 포함된 안테나들(210)과 함께) 생성 및 전송하는 전력파 생성 모듈(222) - 전력파 생성 모듈(222)은 개별적인 안테나 존들에 의해 전력 전송 신호들을 전송하는데 이용되는 전송 특성들을 수정하는데 이용될 수 있음 - ;ㆍ Power to generate and transmit power transmission signals (together with the antenna zones 290 and the antennas 210 each included therein), including but not limited to forming energy pocket(s) at a given location. Wave generation module 222 - The power wave generation module 222 may be used to modify the transmission characteristics used to transmit power transmission signals by individual antenna zones;

ㆍ 데이터 베이스(224);ㆍDatabase (224);

ㆍ 무선 전력 수신기가 RF 충전 패드로부터 무선으로 운송된 전력을 수신하도록 인가되었는지를 판정하는 보안 소자 모듈(234); 및· A secure element module 234 that determines whether the wireless power receiver is authorized to receive power delivered wirelessly from the RF charging pad; and

ㆍ 어느 안테나 존 또는 안테나 존들이 다양한 무선 전력 수신기들에게 무선으로 전력을 운송하는데 이용되어야 하는지를 판정하기 위해, 테스트 전력 전송 신호들을 전송하는 프로세스와 다양한 안테나 존들을 조화시키는 안테나 존 선택 및 동조(tuning) 모듈(237)(도 9a-9b, 도 100 및 도 11a-11e를 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명할 것임). · Antenna zone selection and tuning, which coordinates the various antenna zones with the process of transmitting test power transmission signals to determine which antenna zone or antenna zones should be used to wirelessly transport power to various wireless power receivers. Module 237 (described in more detail below with reference to FIGS. 9A-9B, 100 and 11A-11E).

데이터베이스(224)는,The database 224 is,

ㅇ 하나 이상의 센서들(예를 들어, 센서들(212) 및/또는 하나 이상의 원격 센서들)에 의해 수신, 검출 및/또는 전송되는 데이터를 저장 및 관리하는 센서 정보(226);o Sensor information 226, which stores and manages data received, detected and/or transmitted by one or more sensors (e.g., sensors 212 and/or one or more remote sensors);

ㅇ RF 충전 패드(100) 및/또는 하나 이상의 원격 디바이스들에 대한 동작 설정치들을 저장하는 디바이스 설정치(228);o Device settings 228, which stores operating settings for the RF charging pad 100 and/or one or more remote devices;

ㅇ 하나 이상의 프로토콜들(예를 들어, ZigBEE, Z-Wave 등과 같은 맞춤형 또는 표준 무선 프로토콜들 및/또는 이더넷과 같은 맞춤형 또는 표준 유선 프로토콜들)에 대한 프로토콜 정보를 저장 및 관리하는 통신 프로토콜 정보(230); 및ㅇ Communication protocol information (230) that stores and manages protocol information for one or more protocols (e.g., custom or standard wireless protocols such as ZigBEE, Z-Wave, etc. and/or custom or standard wired protocols such as Ethernet) ); and

ㅇ (예를 들어, 하나 이상의 전송 필드들을 매핑하는 것과 같은) 매핑 데이터를 저장 및 관리하는 매핑 데이터(232)를 ㅇ Mapping data 232, which stores and manages mapping data (e.g., mapping one or more transmission fields)

포함하되, 그에 국한되는 것은 아니다.Including, but not limited to.

상술한 요소들(예를 들어, RF 충전 패드(100)의 메모리(206)에 저장된 모듈들)의 각각은, 이전에 설명한 메모리 디바이스들 중 하나 이상의 메모리에 선택적으로 저장되며, 상술한 기능(들)을 실행하는 명령어 세트에 대응한다. 상술한 모듈들 또는 프로그램들(예를 들어, 명령어 세트)은 별도의 소프트웨어 프로그램들, 절차들 또는 모듈들로 구현될 필요가 없으며, 따라서, 이들 모듈들의 다양한 서브셋들이 선택적으로 조합되거나, 그렇지 않으면, 다양한 실시 예들에서 재배열된다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(206)는, 선택적으로, 상술한 데이터 구조들 및 모듈들의 서브셋을 저장한다.Each of the above-described elements (e.g., modules stored in memory 206 of RF charging pad 100) is optionally stored in one or more of the previously described memory devices and performs the above-described function(s). ) corresponds to the instruction set that executes. The above-described modules or programs (e.g., instruction sets) need not be implemented as separate software programs, procedures or modules, and thus various subsets of these modules may be selectively combined, or otherwise: Rearranged in various embodiments. In some embodiments, memory 206 optionally stores a subset of the data structures and modules described above.

도 2b는 일부 실시 예들에 따른, (수신기, 전력 수신기 또는 무선 전력 수신기로 지칭되기도 하는) 대표적인 수신기 디바이스(104)를 도시한 블럭도이다. 일부 실시 예들에 따르면, 수신기 디바이스(104)는 하나 이상의 프로세싱 유닛들(예를 들어, CPU, ASIC, FPGA, 마이크로프로세서등)(252)과, 하나 이상의 통신 부품들(254)과, 메모리(256)와, 안테나(들)(260)와, 전력 수확 회로(259) 및 (칩 세트라 지칭되기도 하는) 이들 부품들을 상호 접속하는 하나 이상의 통신 버스들(258)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(104)는, 도 2a를 참조하여 상기에서 설명한 하나 이상의 센서들(212)과 같은, 하나 이상의 센서(들)(262)를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(104)는 전력 수확 회로(259)를 통해 수확된 에너지를 저장하는 에너지 저장 디바이스(261)를 포함한다. 다양한 실시 예들에 있어서, 에너지 저장 디바이스(261)는 하나 이상의 배터리들, 하나 이상의 커패시터들, 하나 이상의 인덕터들 등을 포함한다.FIG. 2B is a block diagram illustrating a representative receiver device 104 (also referred to as a receiver, power receiver, or wireless power receiver), according to some embodiments. According to some embodiments, receiver device 104 includes one or more processing units (e.g., CPU, ASIC, FPGA, microprocessor, etc.) 252, one or more communication components 254, and memory 256. ), antenna(s) 260, power harvesting circuitry 259, and one or more communication buses 258 interconnecting these components (also referred to as a chip set). In some embodiments, receiver device 104 includes one or more sensor(s) 262, such as one or more sensors 212 described above with reference to FIG. 2A. In some embodiments, receiver device 104 includes an energy storage device 261 that stores energy harvested through power harvesting circuitry 259. In various embodiments, energy storage device 261 includes one or more batteries, one or more capacitors, one or more inductors, etc.

일부 실시 예들에 있어서, 전력 수확 회로(259)는 하나 이상의 정류 회로들 및/또는 하나 이상의 전력 변환기들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 수확 회로(259)는 전력파들 및/또는 에너지 포켓들로부터의 에너지를 전기적 에너지(예를 들어, 전기)로 변환하도록 구성된 하나 이상의 부품들(예를 들어, 전력 변환기)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 수확 회로(259)는, 랩탑(laptop) 또는 전화기와 같은, 결합된 전자 디바이스에 전력을 공급하도록 구성된다. 일부 실시 예들에 있어서, 결합된 전자 디바이스에 전력을 공급하는 것은, 전기 에너지를 AC 형태에서 (예를 들어, 전자 디바이스에 의해 이용될 수 있는) DC 형태로 변형하는 것을 포함한다. In some embodiments, power harvesting circuit 259 includes one or more rectifier circuits and/or one or more power converters. In some embodiments, power harvesting circuit 259 may include one or more components (e.g., a power converter) configured to convert energy from power waves and/or energy pockets into electrical energy (e.g., electricity). Includes. In some embodiments, power harvesting circuit 259 is configured to power an coupled electronic device, such as a laptop or telephone. In some embodiments, powering the coupled electronic device includes transforming electrical energy from an AC form to a DC form (eg, that can be utilized by the electronic device).

일부 실시 예들에 있어서, 안테나(들)(260)는 이하에서 추가로 상세하게 설명할, 사행 라인 안테나들 중 하나 이상을 포함한다.In some embodiments, antenna(s) 260 includes one or more of the serpentine line antennas, described in further detail below.

일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(104)는, 하나 이상의 표시등(indicator light)들, 사운드 카드, 스피커, 문자 정보를 디스플레이하는 소형 디스플레이, 에러 코덱들과 같은 하나 이상의 출력 디바이스들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(104)는, 수신기 디바이스(104)의 위치를 결정하는, GPS(global positioning satellite) 또는 다른 지리적 위치 수신기(geo-location reciver)와 같은, 위치 검출 디바이스를 포함한다.In some embodiments, receiver device 104 includes one or more output devices, such as one or more indicator lights, a sound card, a speaker, a small display displaying text information, and error codecs. In some embodiments, receiver device 104 includes a location detection device, such as a global positioning satellite (GPS) or other geo-location receiver, that determines the location of receiver device 104. .

다양한 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 센서(들)(262)는 하나 이상의 열 방사 센서들, 주변 온도 센서들, 습도 센서들, IR 센서들, 점유 센서(예를 들어, RFID 센서들), 주변광 센서들, 움직임 검출기들, 가속도계 및/또는 자이로스코프들을 포함한다.In various embodiments, one or more sensor(s) 262 may include one or more thermal radiation sensors, ambient temperature sensors, humidity sensors, IR sensors, occupancy sensors (e.g., RFID sensors), and ambient light sensors. Includes sensors, motion detectors, accelerometers and/or gyroscopes.

통신 부품(들)(254)은 수신기(104)와 하나 이상의 통신 네트워크들간에 통신이 이루어질 수 있게 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 통신 부품(들)(254)은 다양한 맞춤형 또는 표준 무선 프로토콜들(예를 들어, IEEE 802.15.4, Wi-Fi, ZigBee, 6LoWPAN, Thread, Z-Wave, Bluetooth Smart, ISA100.11a, WirelessHART, MiWi 등), 맞춤형 또는 표준 유선 프로토콜들(예를 들어, Ethernet, HomePlug 등) 및/또는 본 문서의 출원일자로 아직 개발되지 않은 통신 프로토콜들을 포함하는 임의 다른 적당한 통신 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 할 수 있다. Communication component(s) 254 enable communication to occur between receiver 104 and one or more communication networks. In some embodiments, communication component(s) 254 may support various custom or standard wireless protocols (e.g., IEEE 802.15.4, Wi-Fi, ZigBee, 6LoWPAN, Thread, Z-Wave, Bluetooth Smart, ISA100 .11a, WirelessHART, MiWi, etc.), custom or standard wired protocols (e.g., Ethernet, HomePlug, etc.), and/or any other suitable communication protocol, including communication protocols not yet developed as of the filing date of this document. This allows data communication.

통신 부품(들)(254)은, 예를 들어, 다양한 맞춤형 또는 표준 무선 프로토콜들(예를 들어, IEEE 802.15.4, Wi-Fi, ZigBee, 6LoWPAN, Thread, Z-Wave, Bluetooth Smart, ISA100.11a, WirelessHART, MiWi 등) 중 임의 프로토콜 및/또는 다양한 맞춤형 또는 표준 유선 프로토콜들(예를 들어, Ethernet, HomePlug 등) 중 임의 프로토콜 또는 본 문서의 출원일자로 아직 개발되지 않은 통신 프로토콜들을 포함하는 임의 다른 적당한 통신 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 할 수 있는 하드웨어를 포함한다. Communication component(s) 254 may support, for example, various custom or standard wireless protocols (e.g., IEEE 802.15.4, Wi-Fi, ZigBee, 6LoWPAN, Thread, Z-Wave, Bluetooth Smart, ISA100. 11a, WirelessHART, MiWi, etc.) and/or any of a variety of custom or standard wired protocols (e.g., Ethernet, HomePlug, etc.) or any communication protocols that have not yet been developed as of the filing date of this document. Includes hardware capable of data communication using other suitable communication protocols.

메모리(256)는, DRAM, SRAM, DDR SRAM 또는 다른 랜덤 액세스 고체 상태 메모리 디바이스와 같은, 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함하며, 선택적으로, 예를 들어, 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 하나 이상의 광학 디스크 저장 디바이스들, 하나 이상의 플래시 메모리 디바이스들 또는 하나 이상의 다른 비 휘발성 고체 상태 저장 디바이스들과 같은, 비 휘발성 메모리를 포함한다. 메모리(256) 또는 대안적으로 메모리(256)내의 비 휘발성 메모리는, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(256) 또는 메모리(256)의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 이하의 프로그램들, 모듈들 및 데이터 구조들 또는 그의 서브셋(subset)이나 슈퍼셋(superset)을 저장한다. Memory 256 includes high-speed random access memory, such as DRAM, SRAM, DDR SRAM or other random access solid state memory devices, and optionally, for example, one or more magnetic disk storage devices, one or more optical disks. storage devices, including non-volatile memory, such as one or more flash memory devices or one or more other non-volatile solid state storage devices. Memory 256, or alternatively non-volatile memory within memory 256, includes non-transitory computer-readable storage media. In some embodiments, memory 256 or a non-transitory computer-readable storage medium of memory 256 stores the following programs, modules and data structures, or a subset or superset thereof: do.

ㆍ 다양한 기본 시스템 서비스들을 처리하고 하드웨어 의존 작업들을 실행하는 절차들을 포함하는 운영 로직(266);· Operational logic 266, which includes procedures for processing various basic system services and executing hardware-dependent tasks;

ㆍ 통신 부품(들)(254)과 함께 원격 디바이스들(예를 들어, 원격 센서들, 전송기들, 수신기들, 서버들, 매핑 메모리(mapping memory)들 등)에 결합되고/되거나 원격 디바이스들과 통신하는 통신 모듈(268);coupled to and/or with remote devices (e.g., remote sensors, transmitters, receivers, servers, mapping memories, etc.) with communication component(s) 254 a communication module 268 that communicates;

ㆍ 예를 들어, 수신기(103), RF 충전 패드(100) 또는 수신기(103)에 인접한 객체의 존재, 속도 및/또는 위치 결정을 판정하기 위해 (센서(들)(262)와 함께) 센서 데이터를 획득 및 프로세싱하는 센서 모듈(270);Sensor data (in conjunction with sensor(s) 262), for example, to determine the presence, speed and/or position of the receiver 103, the RF charging pad 100 or an object adjacent to the receiver 103 A sensor module 270 that acquires and processes;

ㆍ 전력파들 및/또는 에너지 포켓들로부터 에너지를 (예를 들어, 안테나(들)(260) 및/또는 전력 수확 회로(259)와 함께) 수신하고; 선택적으로, (예를 들어, 전력 수확 회로(259)와 함께) 에너지를 (예를 들어, 직류로) 변환하고; 결합된 전자 디바이스에 에너지를 전달하고; (에너지 저장 디바이스(261)와 함께) 에너지를 선택적으로 저장하는 무선 전력-수신 모듈(272); • Receive energy (e.g., with antenna(s) 260 and/or power harvesting circuitry 259) from power waves and/or energy pockets; Optionally, convert energy (e.g., to direct current) (e.g., with power harvesting circuitry 259); transfer energy to coupled electronic devices; a wireless power-receiving module 272 (together with an energy storage device 261) to selectively store energy;

ㆍ 데이터 베이스(274); 및ㆍDatabase (274); and

ㆍ RF 충전 패드(100)에 식별 정보를 제공하는 보안 소자 모듈(282)(예를 들어, RF 충전 패드(100)는, 무선 전력 수신기(104)가 무선으로 운송된 전력을 수신하도록 인가되었는지를 판정하기 위해 식별 정보를 이용한다).A secure element module 282 that provides identification information to the RF charging pad 100 (e.g., the RF charging pad 100 determines whether the wireless power receiver 104 is authorized to receive wirelessly delivered power). identification information is used to make the decision).

데이터베이스(274)는,The database 274 is,

ㅇ 하나 이상의 센서들(예를 들어, 센서들(262) 및/또는 하나 이상의 원격 센서들)에 의해 수신, 검출 및/또는 전송되는 데이터를 저장 및 관리하는 센서 정보(276);o Sensor information 276, which stores and manages data received, detected and/or transmitted by one or more sensors (e.g., sensors 262 and/or one or more remote sensors);

ㅇ 수신기(103), 결합된 전자 디바이스, 및/또는 하나 이상의 원격 디바이스들에 대한 동작 설정치들을 저장하는 디바이스 설정치(278); 및o Device settings 278, which stores operating settings for the receiver 103, the coupled electronic device, and/or one or more remote devices; and

ㅇ 하나 이상의 프로토콜들(예를 들어, ZigBEE, Z-Wave 등과 같은 맞춤형 또는 표준 무선 프로토콜들 및/또는 이더넷과 같은 맞춤형 또는 표준 유선 프로토콜들)에 대한 프로토콜 정보를 저장 및 관리하는 통신 프로토콜 정보(280)를ㅇ Communication protocol information (280) that stores and manages protocol information for one or more protocols (e.g., custom or standard wireless protocols such as ZigBEE, Z-Wave, etc. and/or custom or standard wired protocols such as Ethernet) )cast

포함하되, 그에 국한되는 것은 아니다.Including, but not limited to.

상술한 요소들(예를 들어, 수신기(104)의 메모리(256)에 저장된 모듈들)의 각각은, 이전에 설명한 메모리 디바이스들 중 하나 이상의 메모리에 선택적으로 저장되며, 상술한 기능(들)을 실행하는 명령어 세트에 대응한다. 상술한 모듈들 또는 프로그램들(예를 들어, 명령어 세트들)은 별도의 소프트웨어 프로그램들, 절차들 또는 모듈들로 구현될 필요가 없으며, 따라서, 이들 모듈들의 다양한 서브셋들이 선택적으로 조합되거나, 그렇지 않으면, 다양한 실시 예들에서 재배열된다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(256)는, 선택적으로, 상술한 데이터 구조들 및 모듈들의 서브셋을 저장한다. 추가적으로, 메모리(256)는, 선택적으로, 접속된 디바이스의 디바이스 유형(예를 들어, 수신기(104)와 결합된 전자 디바이스에 대한 디바이스 유형)을 식별하는 식별 모듈과 같이, 상기에서 설명하지 않은 추가적인 모듈들 및 데이터 구조들을 저장한다.Each of the above-described elements (e.g., modules stored in memory 256 of receiver 104) is optionally stored in one or more of the previously described memory devices and performs the above-described function(s). Corresponds to the set of instructions being executed. The above-described modules or programs (e.g., instruction sets) need not be implemented as separate software programs, procedures or modules, and thus various subsets of these modules may be selectively combined, or otherwise , are rearranged in various embodiments. In some embodiments, memory 256 optionally stores a subset of the data structures and modules described above. Additionally, memory 256 may optionally include additional devices not described above, such as an identification module that identifies the device type of the connected device (e.g., a device type for an electronic device coupled with receiver 104). Stores modules and data structures.

도 3a 내지 도 8을 참조하면, RF 충전 패드(100)의 여러 안테나에서의 임피던스 값들을 수정하는 부품(예를 들어, 부하 픽(load pick))을 포함하는 RF 충전 패드(100)의 실시 예들이 도시되며, 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인을 포함하는 안테나의 설명이 이 도면들을 참조하여 제공된다.3A to 8, an embodiment of the RF charging pad 100 including a component (e.g., a load pick) that modifies impedance values at various antennas of the RF charging pad 100. are shown, and a description of the antenna comprising conductive lines forming a meandering line pattern is provided with reference to these figures.

도 3a에 도시된 바와 같이, 일부 실시 예는 RF 충전 패드(100)의 여러 안테나에서의 임피던스 값을 수정할 수 있도록 부하 픽(106)을 포함하는 RF 충전 패드(100)를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, 하나 이상의 안테나 소자들을 포함하며, 하나 이상의 안테나 소자들은 각각 제 1 단부에 있는 각 전력 증폭기 스위치 회로(103)와 제 2 단부에 있는 각 적응적 부하 단말(102)에 의해 전력을 제공받거나 피딩된다(하나 이상의 안테나 소자들의 추가적인 세부 사항 및 설명들은 도 3b-3c를 참조하여 이하에서 제공된다).As shown in FIG. 3A , some embodiments include an RF charging pad 100 that includes load picks 106 to modify impedance values at various antennas of the RF charging pad 100. In some embodiments, the RF charging pad 100 includes one or more antenna elements, each of the one or more antenna elements being connected to each power amplifier switch circuit 103 at a first end and each adaptive switch circuit 103 at a second end. Powered or fed by a load terminal 102 (additional details and descriptions of one or more antenna elements are provided below with reference to FIGS. 3B-3C).

일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, 중앙 프로세싱 유닛(110)(본 명세서에서는 프로세서(110)로서 지칭하기도 함)을 포함한다(또는 그와 통신한다). 일부 실시 예들에 있어서, 프로세서(110)는 도 2b에 도시된 CPU(202)와 같이, RF 충전 패드(100)의 동작을 관리하고, RF 전력 전송기 집적 회로(160)의 부품으로서 포함되는 단일 집적 회로의 부품이다. 일부 실시 예들에 있어서, 프로세서(110)는 RF 신호 주파수들을 제어하고, (예를 들어, 다양한 임피던스 값들을 생성하기 위해, ASIC 또는 가변 레지스터(variable resister)일 수 있는 부하 픽 또는 적응적 부하(106)와 통신함에 의해) 적응적 부하 단말(102)의 각각에서의 임피던스 값을 제어하도록 구성된다. 일부 실시 예들에 있어서, 부하 픽(106)은 개방 상태 또는 단락 상태로 설치된 전기 기계 스위치이다.In some embodiments, RF charging pad 100 includes (or is in communication with) central processing unit 110 (also referred to herein as processor 110). In some embodiments, processor 110 manages the operation of RF charging pad 100 and is included as a single integrated circuit, such as CPU 202 shown in FIG. 2B, as a component of RF power transmitter integrated circuit 160. It is a part of a circuit. In some embodiments, processor 110 controls RF signal frequencies and selects a load (e.g., an ASIC or variable resistor, to generate various impedance values) or adaptive load 106. ) is configured to control the impedance value at each of the adaptive load terminals 102) by communicating with ). In some embodiments, load pick 106 is an electromechanical switch installed in an open or shorted state.

일부 실시 예들에 있어서, 전자 디바이스(예를 들어, 스트리밍 매체 디바이스 또는 프로젝터(projector)의 하우징내에 집적화될 수 있는 충전 패드(100)의 최상부상에 설치된 리모트(remote)와 같은, 내부적 또는 외부적으로 접속된 부품으로 수신기를 포함하는 디바이스)는, 배터리를 충전하고/하거나 전자 디바이스에 직접 전력을 공급하기 위해, 충전 패드(100)의 하나 이상의 RF 안테나 소자들로부터 수신기(104)로 전달되는 에너지를 이용한다. In some embodiments, an electronic device (e.g., internally or externally, such as a remote installed on top of the charging pad 100, which may be integrated within the housing of a streaming media device or projector). A device (including a receiver as an attached component) receives energy transferred from one or more RF antenna elements of the charging pad 100 to the receiver 104 for charging a battery and/or directly powering an electronic device. Use it.

일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, (전력 증폭기(PA)로부터) 전력을 수신하는 2 이상의 입력 단말과, 2 이상의 출력 또는 적응적 부하 단말(102)을 갖는 구성이다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)의 특정 존(예를 들어, 충전될 (내부적 또는 외부저으로 접속된 RF 수신기(104)를 가진) 전자 디바이스가 충전 패드상에 설치된 위치의 아래에 배치된 안테나 소자들을 포함하는 존)에 있는 적응적 부하 단말(102)들은 수신기(104)에 의해 수신되는 전력을 최대화하도록 최적화된다. 예를 들어, CPU(110)는, 내부적 또는 외부적으로 접속된 RF 수신기(104)를 가진 전자 디바이스가 특정 존(105)내의 패드(100)상에 설치되었다는 표시를 수신하면, RF 수신기(104)로 전달되는 전력을 최대화하도록 안테나 소자 세트를 적응화시킨다. 안테나 소자 세트를 적응화시키는 것은, CPU(110)가, 안테나 소자 세트와 연관된 적응적 부하 단말들(102)에 대해 여러 임피던스 값들을 시험하도록 부하 픽(106)에게 지시하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정 안테나 소자에서의 특정 도전성 라인에 대한 임피던스 값은 복소 값 Z = A+jB(A는 임피던스 값의 실수 부분이고, B는 허수 부분으로서, 예를 들어, 0+j0, 1000+j0, 0+j50 또는 25+j75 등)에 의해 주어지며, 부하 픽은 안테나 소자 세트로부터 RF 수신기(104)로 전달되는 에너지량이 최대가 되도록 임피던스 값을 조정한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자 세트를 적응화시키는 것은, 또한 또는 대안적으로, 최대량의 에너지가 RF 수신기(104)로 전달되는 주파수가 발견될 때까지, CPU(110)가 안테나 소자 세트로 하여금 다양한 주파수들로 RF 신호를 전송하게 하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자 세트가 전송하는 임피던스 값 및/또는 주파수들의 조정은, RF 수신기(104)로 전달되는 에너지 량에 대한 변경을 유발한다. 이러한 방식에서는, (예를 들어, 패드(100)의 안테나 소자에 의해 수신기(104)로 전송되는 에너지의 적어도 75%를 전달하도록) 최대화된, RF 수신기(104)로 전달되는 에너지 량이 (일부 실시 예들에서는, 임피던스 값 및/또는 주파수들을 조정하면, 전송된 에너지의 최대 98%까지가 수신기(104)에 의해 수신할 수 있게 됨) RF 수신기(104)가 설치된 패드(100)상의 임의 특정 포인트에서 수신될 수 있다. In some embodiments, the RF charging pad 100 is configured to have two or more input terminals that receive power (from a power amplifier (PA)) and two or more output or adaptive load terminals 102. In some embodiments, a specific zone of the RF charging pad 100 (e.g., below where the electronic device to be charged (with an RF receiver 104 internally or externally connected) is installed on the charging pad) Adaptive load terminals 102 (zones containing deployed antenna elements) are optimized to maximize the power received by receiver 104. For example, if CPU 110 receives an indication that an electronic device with an internally or externally connected RF receiver 104 has been installed on pad 100 within a particular zone 105, CPU 110 may ) Adapt the antenna element set to maximize the power delivered to the antenna. Adapting a set of antenna elements may include the CPU 110 instructing the load pick 106 to test various impedance values for the adaptive load terminals 102 associated with the antenna element set. For example, the impedance value for a particular conductive line in a given antenna element is the complex value Z = A+jB (A is the real part of the impedance value and B is the imaginary part, e.g. 0+j0, 1000+ j0, 0+j50, or 25+j75, etc.), and the load pick adjusts the impedance value so that the amount of energy transferred from the antenna element set to the RF receiver 104 is maximized. In some embodiments, adapting the set of antenna elements may also or alternatively cause the CPU 110 to adjust the set of antenna elements to various settings until the frequency at which the maximum amount of energy is delivered to the RF receiver 104 is found. It involves transmitting RF signals at frequencies. In some embodiments, adjusting the impedance value and/or frequencies at which a set of antenna elements transmit causes a change in the amount of energy delivered to the RF receiver 104. In this manner, the amount of energy delivered to the RF receiver 104 is maximized (e.g., to deliver at least 75% of the energy transmitted to the receiver 104 by the antenna elements of the pad 100) (in some embodiments). In examples, adjusting the impedance values and/or frequencies allows up to 98% of the transmitted energy to be received by receiver 104) at any particular point on pad 100 where RF receiver 104 is installed. can be received.

일부 실시 예들에 있어서, 전력 증폭기(108)를 포함하는 입력 회로는, 입력 신호의 주파수들을 변경할 수 있는 디바이스, 또는 오실레이터 또는 주파수 변조기와 같이, 동시에 다수의 주파수들에서 동작할 수 있는 디바이스를 추가로 포함할 수 있다. In some embodiments, the input circuit including power amplifier 108 may further include a device capable of changing the frequencies of the input signal, or a device capable of operating at multiple frequencies simultaneously, such as an oscillator or frequency modulator. It can be included.

일부 실시 예들에 있어서, CPU(110)는, RF 수신기(104)로 전달된 에너지량이 사전 결정된 임계치를 넘어서거나(예를 들어, 전송된 에너지의 75% 이상, 최대 98%를 수신), 다수의 임피던스 및/또는 주파수 값들로 전송을 테스트하고, RF 수신기(104)로 최대 에너지가 전달되고 있는 것으로 결과하는 임피던스 및 주파수의 조합을 선택함에 의해, RF 수신기(104)로 전달되고 있는 최대량의 에너지를 판정한다(이하에서 적응적 기법을 참조하여 설명할 것임)In some embodiments, CPU 110 determines whether the amount of energy delivered to RF receiver 104 exceeds a predetermined threshold (e.g., receiving more than 75% of the transmitted energy, up to 98%), or The maximum amount of energy being delivered to the RF receiver 104 by testing the transmission with impedance and/or frequency values and selecting the combination of impedance and frequency that results in the maximum energy being delivered to the RF receiver 104. Make a decision (this will be explained below with reference to adaptive techniques)

일부 실시 예들에서는, 주파수 및 임피던스의 어느 조합이 RF 수신기(104)로의 최대 에너지 전달로 결과하는지를 판정하기 위해, 충전 패드(100)의 RF 안테나(들)(120)로부터 방출되는 RF 신호(들)의 임피던스 값들 및/또는 주파수들을 적응적으로 조정하기 위한 적응적 기법이 채용된다. 예를 들어, 충전 패드(100)에 접속된 프로세서(110)는, (예를 들어, 도 3a의 존(105)와 같이, RF 신호들을 전송하는 하나 이상의 RF 안테나 소자들을 포함하는 RF 충전 패드(100)의 존 또는 구역과 같은) RF 충전 패드(100)의 주어진 위치에서 (허용된 동작 주파수 범위 또는 범위들내의) 서로 다른 주파수들을 시험하여, 보다 좋은 성능을 위한 적응적 최적화를 시도한다. 예를 들어, 간단한 최적화는, 각 부하 단말과 접지간을 개방/접속 해제 또는 폐쇄/단락시키고(이들 상태들을 절환시키기 위해 릴레이가 이용되는 실시 예), 존 내의 RF 안테나들이 다양한 주파수로 전송하게 하는 것이다. 일부 실시 예들에 있어서, 릴레이 상태(개방 또는 단락)와 주파수의 각 조합에 대해, 수신기(104)로 전달되는 에너지가 모니터링되고, 다른 조합들을 이용할 때 전달되는 에너지와 비교된다. 수신기(104)로의 최대 에너지 전달로 결과하는 조합이 선택되어, 수신기(104)로 하나 이상의 RF 신호들의 전송을 계속하는데 이용된다. 일부 실시 예들에 있어서, 상술한 적응적 기법은, RF 충전 패드(100)에 의해 수신기(104)로 전달되는 에너지량이 최대로 되는 것을 돕기 위해, 도 9a-9b 도 10 및 도 11a-11e를 참조하여 이하에서 설명할 방법들의 일부로서 실행된다.In some embodiments, RF signal(s) radiating from RF antenna(s) 120 of charging pad 100 are used to determine which combination of frequency and impedance results in maximum energy transfer to RF receiver 104. An adaptive technique is employed to adaptively adjust the impedance values and/or frequencies of . For example, the processor 110 connected to the charging pad 100 may be connected to an RF charging pad (e.g., zone 105 in FIG. 3A) that includes one or more RF antenna elements that transmit RF signals. By testing different frequencies (within the allowed operating frequency range or ranges) at a given location of the RF charging pad 100 (such as a zone or zone of 100), adaptive optimization for better performance is attempted. For example, a simple optimization could be to open/disconnect or close/short-circuit each load terminal and ground (in some embodiments relays are used to switch these states) and have the RF antennas in the zone transmit at various frequencies. will be. In some embodiments, for each combination of relay state (open or short) and frequency, the energy delivered to receiver 104 is monitored and compared to the energy delivered when using other combinations. The combination that results in maximum energy transfer to receiver 104 is selected and used to continue transmission of one or more RF signals to receiver 104. In some embodiments, the adaptive techniques described above may be used to help maximize the amount of energy delivered by the RF charging pad 100 to the receiver 104, see FIGS. 9A-9B, 10, and 11A-11E. This is performed as part of the methods described below.

다른 예시로서, ISM 대역내의 5개의 주파수들이 무선 주파수파를 전송하기 위한 패드(100)에 의해 이용되고, 부하 픽(106)이 개방 상태와 단락 상태를 절환시키는 전기 기계 릴레이인 경우, 적응적 기법을 채용하는 것은, 각 안테나 소자(120)에 대해 또는 안테나 소자(120)의 존에 대해 주파수들 및 임피던스 값들의 조합들을 시험하고 최고 성능으로 결과하는 조합(즉, 수신기(104)에서 최대 전력이 수신되거나 패드(100)에서 RF 수신기(104)로 최대 전력이 전달되는 것으로 결과하는 조합)을 선택하는 것(10)을 수반한다. As another example, if five frequencies within the ISM band are used by the pad 100 to transmit radio frequency waves and the load pick 106 is an electromechanical relay that switches between open and short states, the adaptive technique Employing is to test combinations of frequencies and impedance values for each antenna element 120 or for a zone of antenna elements 120 and determine the combination that results in the best performance (i.e., the maximum power at receiver 104). This involves selecting (10) a combination that results in the maximum power being received or delivered from the pad (100) to the RF receiver (104).

ISM 대역(industrial, scientific and medical radio band)들은 통신을 위한 것보다는 과학, 의료 및 산업적 요건들을 위한 RF 에너지의 사용을 위해 국제적으로 지정된 무선 대역들의 그룹 또는 무선 스펙트럼의 일부를 지칭한다. 일부 실시 예들에 있어서, 모든 ISM 대역들(예를 들어, 40 MHz, 900 MHz, 2.4 GHz, 5.8 GHz, 24 GHz, 60 GHz, 122 GHz 및 245 GHz)은 적응적 기법의 일부로서 채용될 수 있다. 하나의 특정 예시로서, 충전 패드(100)가 5.8GHz 대역에서 동작중이면, 적응적 기법을 채용하는 것은, RF 신호들을 전송하고, 사전 결정된 증분으로 그 주파수를 조정(예를 들어, 50MHz 증분, 그래서, 5.75GHz, 5.755GHz, 5.76GHz 등의 주파수들)하는 것을 포함한다. 일부 실시예 들에 있어서, 사전 결정된 증분은, 5, 10, 15, 20, 50MHz 증분 또는 임의 다른 적당한 증분일 수 있다. The ISM bands (industrial, scientific and medical radio bands) refer to a portion of the wireless spectrum or group of radio bands designated internationally for the use of RF energy for scientific, medical and industrial requirements rather than for communications. In some embodiments, all ISM bands (e.g., 40 MHz, 900 MHz, 2.4 GHz, 5.8 GHz, 24 GHz, 60 GHz, 122 GHz, and 245 GHz) may be employed as part of the adaptive technique. . As one specific example, if charging pad 100 is operating in the 5.8 GHz band, employing an adaptive technique could involve transmitting RF signals and adjusting their frequency in predetermined increments (e.g., 50 MHz increments, So, it includes frequencies such as 5.75GHz, 5.755GHz, 5.76GHz, etc. In some embodiments, the predetermined increments may be 5, 10, 15, 20, 50 MHz increments or any other suitable increments.

일부 실시 예들에 있어서, 패드(100)의 안테나 소자(120)는, 예를 들어, 915 MHz의 중심 주파수를 가진 제 1 주파수 대역과 5.8GHz의 중심 주파수를 가진 제 2 주파수 대역과 같은, 2개의 개별적인 주파수 대역들내에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시 예들에 있어서, 적응적 기법을 채용하는 것은, RF 신호들을 전송하고, 제 1 주파수 대역에 대한 제 1 임계값에 도달할 때 까지 그 주파수를 사전 설정된 제 1 증분으로 조정하고, 제 2 주파수 대역에 대한 제 2 임계값에 도달할 때까지 그 주파수를 사전 결정된 (사전 결정된 제 1 증분과 동일할 수 있고 그렇지 않을 수도 있는) 제 2 증분으로 조정하는 것을 포함한다. 예를 들어, 안테나 소자들(120)은 (제 1 주파수 대역에 있어서) 902MHz, 915MHz, 928MHz로 전송하고, 그 다음, (제 2 주파수 대역에 있어서) 5.795GHz, 5.8GHz 및 5.805GHz로 전송하도록 구성된다. 다수의 주파수들로 동작할 수 있는 안테나 소자들에 관한 추가적인 상세 설명은 도 14a, 14b 및 도 15를 참조하여 이하에 제공될 것이다.In some embodiments, the antenna element 120 of pad 100 has two frequency bands, for example, a first frequency band with a center frequency of 915 MHz and a second frequency band with a center frequency of 5.8 GHz. It can be configured to operate within individual frequency bands. In these embodiments, employing an adaptive technique involves transmitting RF signals, adjusting the frequency in a first preset increment until a first threshold for a first frequency band is reached, and adjusting the frequency in a first preset increment until a first threshold for a first frequency band is reached. and adjusting the frequency in a predetermined second increment (which may or may not be the same as the predetermined first increment) until a second threshold for the band is reached. For example, antenna elements 120 may be configured to transmit at 902 MHz, 915 MHz, and 928 MHz (in the first frequency band) and then at 5.795 GHz, 5.8 GHz, and 5.805 GHz (in the second frequency band). It is composed. Additional details regarding antenna elements capable of operating at multiple frequencies will be provided below with reference to FIGS. 14A, 14B and 15.

도 3b-3c를 참조하면, RF 충전 패드의 일부를 보여주는 고-레벨 블럭도가, 일부 실시 예들에 따라, 도시된다. 3B-3C, high-level block diagrams showing a portion of an RF charging pad are shown, according to some embodiments.

도 3b는 단일 TX 안테나(120)(그러한 안테나들(120) 중 하나 또는 그 안테나들(120)의 어레이를 포함하는 안테나 존의 일부 일 수 있으며, 그 모두는 도 3a에 도시된 충전 패드(100)를 형성함)의 개략도이다. 일부 실시 예들에 있어서, TX 안테나(120)는 TX 안테나 소자(120)로서 지칭되기도 한다. 일부 상황에 있어서, RF 수신 유닛/안테나(RX)(또는 내부적 또는 외부적으로 접속된 부품으로서 수신 유닛(104)을 포함하는 디바이스)는 (도 3b에 도시된 바와 같이, 사행 라인 배열을 형성하는 도전성 라인을 포함하는) TX 안테나(120)를 포함하는 패드(100)의 일부의 최상부에 설치된다. 3B shows a single TX antenna 120, which may be part of an antenna zone containing either one of such antennas 120 or an array of such antennas 120, all of which may be connected to the charging pad 100 shown in FIG. 3A. ) is a schematic diagram of ). In some embodiments, TX antenna 120 is also referred to as TX antenna element 120. In some situations, the RF receiving unit/antenna (RX) (or a device comprising the receiving unit 104 as an internally or externally connected component) may be configured to form a meandering line arrangement (as shown in FIG. 3B). It is installed on the uppermost part of the part of the pad 100 containing the TX antenna 120 (including the conductive line).

일부 실시 예들에 있어서, 수신기(104)에는 TX 안테나(120)에 결합된 (즉, 근접장 존내의) 단일 TX 안테나(120)의 금속 도전성 라인에 대한 직접적인 콘택트(contact)가 없다. In some embodiments, the receiver 104 has no direct contact with the metal conductive line of a single TX antenna 120 (i.e., in the near-field zone) coupled to the TX antenna 120.

일부 실시 예들에 있어서, TX 안테나(120)는 도 3b에 있어서 (도 3a의 단말들(102) 중 하나일 수 있는) 121로 라벨링되고, (도 3b의 PA 스위치 회로(103)들 중 하나일 수 있는) 123으로 라벨링된 2 이상의 단말들(또는 포트들)을 가진다. 일부 실시 예들에 있어서, (전력 증폭기 또는 PA로부터의) 전력의 소스는 단말(123)에 접속되고, 적응적 부하(예를 들어, 전기 기계 스위치 또는 ASIC)는 단말(121)에 접속된다. 일부 실시 예들에 있어서, 적응적 부하는 일반적으로 실수 및 허수부를 가질 수 있는 복소 임피던스로서 형성된다(즉, 복소 적응적 부하는 능동 디바이스(예를 들어, 트랜지스터들로 이루어진 집적 회로들 또는 칩들) 또는 인덕터들/커패시터들과 레지스터들에 의해 형성된 수동 디바이스들을 이용하여 형성될 수 있다). 일부 실시 예들에 있어서, 복소 임피던스는 상술한 바와 같이 수학식 Z = A+jB(예를 들어, 0+j0, 100+j0, 0+50j 등)에 의해 주어진다.In some embodiments, the TX antenna 120 is labeled 121 in FIG. 3B (which may be one of the terminals 102 in FIG. 3A) and 121 (which may be one of the PA switch circuits 103 in FIG. 3B). It has two or more terminals (or ports) labeled as 123. In some embodiments, a source of power (from a power amplifier or PA) is connected to terminal 123 and an adaptive load (e.g., an electromechanical switch or ASIC) is connected to terminal 121. In some embodiments, the adaptive load is generally formed as a complex impedance that can have real and imaginary parts (i.e., the complex adaptive load is an active device (e.g., integrated circuits or chips made of transistors) or can be formed using passive devices formed by inductors/capacitors and resistors). In some embodiments, the complex impedance is given by the equation Z = A+jB (eg, 0+j0, 100+j0, 0+50j, etc.), as described above.

일부 실시 예들에 있어서, 수신기(104)는 제 3 단말로 간주될 수 있다. 낭비 에너지를 제거하기 위하여, 수신기(104)는 단말(104)로부터 주행하여 단말(121)로 향하는 유도 전력의 최대량(예를 들어, 75% 이상, 최대 98%)을 흡수하도록 구성되어야 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 프로세서(110)는, (예를 들어, BLE(BLUETOOTH low energy)와 같이 메시지 교환을 위한, 단거리 통신 프로토콜을 이용하여 메시지를 교환함에 의해) 피드백 루프(feedback loop)를 통해 수신기(104)에 접속된다. 일부 대안적인 실시 예들에 있어서, 수신기에서 전송기에 있는 CPU로 되돌아가는 피드백 루프는 별도의 통신 프로토콜 및/또는 다른 주파수 대역을 이용하는 것이 아니라, 패드(100)에 의해 전송된 전력 전송 신호들과 동일한 주파수 대역을 이용할 수 있다.In some embodiments, receiver 104 may be considered a third terminal. In order to eliminate wasted energy, the receiver 104 must be configured to absorb the maximum amount (e.g., 75% or more, up to 98%) of the induced power traveling from the terminal 104 toward the terminal 121. In some embodiments, processor 110 operates through a feedback loop (e.g., by exchanging messages using a short-range communication protocol for message exchange, such as BLE (BLUETOOTH low energy)). It is connected to the receiver 104. In some alternative embodiments, the feedback loop from the receiver back to the CPU in the transmitter is at the same frequency as the power transmission signals transmitted by pad 100, rather than using a separate communication protocol and/or a different frequency band. Band is available.

일부 실시 예들에 있어서, 피드백 루프와 교환된 메시지들은 수신된 에너지 량을 표시하는데 이용될 수 있으며, 대안적으로 또는 추가적으로, 이전 측정치 대비, 수신된 에너지 량의 증가 또는 감소를 나타낼 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 프로세서(110)는 특정 시점에서 수신기(104)가 수신한 에너지 량을 모니터링하고, 단말(123)에서 단말(121)로 전달되는 전력이 최대화되도록 적응적 부하를 제어/최적화한다. 일부 실시 예들에 있어서, 전달된 에너지 량을 모니터링하는 것은, (ⅰ) 임의 특정 시점에 수신기(104)가 수신한 에너지 량을 나타내는, 수신기(104)(또는 수신기(104)가 배치된 전자 디바이스의 부품)로 부터의 정보를 수신하고, (ⅱ) (수신기(104)가 흡수하는 대신에) 단말(121)에 있는 도전성 라인에 유지되는 에너지 량을 모니터링하는 것 중 하나 또는 그 둘 모두를 포함한다. 일부 실시 예들에서는 이들 모니터링 기술들 둘 모두가 이용되지만, 다른 실시 예들에 있어서는, 이들 모니터링 기술들 중 하나 또는 다른 하나가 이용될 수 있다.In some embodiments, the messages exchanged with the feedback loop may be used to indicate the amount of energy received and, alternatively or additionally, may indicate an increase or decrease in the amount of energy received relative to a previous measurement. In some embodiments, the processor 110 monitors the amount of energy received by the receiver 104 at a specific point in time and controls/optimizes the adaptive load to maximize the power delivered from the terminal 123 to the terminal 121. do. In some embodiments, monitoring the amount of delivered energy may include (i) measuring the amount of energy of the receiver 104 (or the electronic device on which the receiver 104 is placed), which indicates the amount of energy received by the receiver 104 at any particular point in time; (ii) monitoring the amount of energy retained in the conductive line at terminal 121 (instead of absorbed by receiver 104); . In some embodiments both of these monitoring techniques are used, while in other embodiments one or the other of these monitoring techniques may be used.

일부 실시 예들에 있어서, 수신기(104)(즉, 내부적 또는 외부적으로 접속된 부품으로서 수신기(104)를 포함하는 전자 디바이스)는 (각 안테나 소자(120)상에서 사행 패턴을 형성하는 도전성 라인을 부분적으로 또는 전체적으로 커버하는) 충전 패드(100)의 상부상의 어느 곳에라도 배치될 수 있으며, 프로세서(110)는 수신기(104)에 전달되는 에너지가 최대화되도록, 전달된 에너지 량을 계속적으로 모니터링하고 (예를 들어, 임피던스 및/또는 주파수에 대해) 필요한 조정을 계속한다. In some embodiments, the receiver 104 (i.e., an electronic device that includes the receiver 104 as an internally or externally connected component) may have a conductive line forming a meandering pattern on each antenna element 120. may be placed anywhere on the top of the charging pad 100 (covering the entire area), and the processor 110 continuously monitors the amount of energy delivered (e.g., to maximize the energy delivered to the receiver 104). Continue making any necessary adjustments (e.g. to impedance and/or frequency).

충전 패드(100) 및 거기에 포함된 안테나 소자(120)의 동작의 설명에 도움을 주기 위해, 도 3b에 도시된 전송 안테나 소자(120)는 2개의 섹션들로 분할된다. 즉, 1) 섹션(125)은 안테나 소자(120)의 단말(123)에서 시작하여 수신기(104)의 에지로 연장되고, 2) 섹션(127)은 전송 안테나 소자(120)의 나머지 및 단말(121)에 의해 형성된다. 그 블럭들은 도 3c와 관련하여 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다. 섹션들(125 및 127)은 예시적인 목적을 위해 이용된 기능적 묘사이며, 그들이 안테나 소자를 별도의 섹션들로 분할하는 특정 구현을 명시하기 위한 것은 아님을 알아야 한다. To assist in explaining the operation of the charging pad 100 and the antenna element 120 included therein, the transmit antenna element 120 shown in FIG. 3B is divided into two sections. That is, 1) section 125 starts from the terminal 123 of the antenna element 120 and extends to the edge of the receiver 104, and 2) section 127 extends to the remainder of the transmit antenna element 120 and the terminal ( 121). The blocks will be described in more detail below with respect to Figure 3C. It should be noted that sections 125 and 127 are functional descriptions used for illustrative purposes and are not intended to specify a particular implementation of dividing the antenna element into separate sections.

도 3c를 참조하면, TX 안테나(120)의 블럭도가 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 섹션들(125 및 127)을 분할하는 포인트에서 시작하여, 적응적 부하(106)에 대한 TX 안테나(120)의 접속(예를 들어, 단말(121))에서 종료하는 유효 임피던스 값(Zeffective)은 TX 안테나(120)상의 수신기(104)의 위치에 기초하여, 및 단말(121)에 있는 적응적 부하(106)에 의해 제공된 선택된 부하에 기초하여, 변경될 것이다. 일부 실시 예들에 있어서, 단말(123)과 수신기(104) 사이에 전달된 에너지가 최대치에 도달하면서(예를 들어, 패드(100)의 안테나 소자에 의해 전송된 에너지의 70% 이상, 예를 들어, 98%가 RF 수신기(104)에 의해 수신됨), 단말(123)에서 단말(121)로의 에너지 전달이 최소로 유지될 수 있게 하는 방식으로 (예를 들어, 패드(100)의 안테나 소자들에 의해 전송되는 에너지의 25% 미만이 RF 수신기(104)에 의해 수신되지 못하고, 그 중 2% 정도의 에너지는 단말(121)에 도달하는 것에 그치거나, 되반사됨) Zeffective를 동조시키도록 (프로세서(110)와 함께, 도 3a) 적응적 부하(106)에 의해 선택된 부하가 최적화된다. Referring to Figure 3C, a block diagram of the TX antenna 120 is shown. In some embodiments, an effective signal starting at the point dividing sections 125 and 127 and ending at the connection of the TX antenna 120 to the adaptive load 106 (e.g., terminal 121) The impedance value (Z effective ) will change based on the location of the receiver 104 on the TX antenna 120 and based on the selected load provided by the adaptive load 106 at the terminal 121. In some embodiments, the energy transmitted between the terminal 123 and the receiver 104 reaches a maximum (e.g., more than 70% of the energy transmitted by the antenna element of the pad 100, e.g. , 98% is received by RF receiver 104), in a manner such that energy transfer from terminal 123 to terminal 121 is kept to a minimum (e.g., antenna elements of pad 100). Less than 25% of the energy transmitted by is not received by the RF receiver 104, and about 2% of the energy only reaches the terminal 121 or is reflected back) to tune the Z effective (With processor 110, FIG. 3A) the load selected by adaptive load 106 is optimized.

전기-기계 스위치(예를 들어, 기계적 릴레이)가 개방 상태와 단락 상태로 절환시키는데 이용되는 실시 예들에 있어서, 특정 안테나 소자(120)에 대해 스위치를 개방 상태에서 단락 상태(예를 들어, 접지 평면으로 단락됨)로 이동시키면, 특정 안테나 소자(120)에 대한 각 단말(121)에서의 임피던스 값(Zeffective)이 0에 가까운 값으로 떨어지게 된다(대안적으로, 단락 상태에서 개방 상태로 절환하면 임피던스 값은 무한대에 가까운 값으로 뛰어 오르게 됨). 일부 실시 예들에 있어서, RF 수신기(예를 들어, 수신기(104), 도 3a-3c)로 전달되는 에너지를 최대화하도록, 임피던스 값들과 RF 신호 주파수들의 다양한 조합을 테스트하기 위해 도 3a를 참조하여 상기에서 설명한 주파수 적응적 기법이 채용된다. 일부 실시 예들에 있어서, 적응적 부하(106)로서 전기 기계 스위치 대신에 집적 회로(IC 또는 칩)가 이용될 있다. 그러한 실시 예에 있어서, 적응적 부하(106)는, 예를 들어, 0과 무한대 사이와 같은, 소정 범위의 값들을 따라 임피던스 값을 조정하도록 구성된다. 일부 실시 예들에 있어서, IC는 IC의 펌웨어(및/또는 IC의 동작을 제어하는 CPU(110) 상에서 실행되는 펌웨어)에 의해 제어되는 적응적/재구성 가능 RF 능동 및/또는 수동 소자(예를 들어, 트랜지스터들 및 전송 라인들)에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, (도 3a를 참조하여 상술한 바와 같이) IC에 의해 생성되고 펌웨어를 통해 및 피드백 루프로부터의 정보에 기반하여 제어되는 임피던스는 스미스 차트(Smith Chart)로부터 선택된 임의 부하값을 커버하도록 변경될 수 있다(또는 IC는 스미스 차트를 형성하는 값들의 일부를 커버하는 특정 부하들을 생성하도록 고안될 수 있다). 일부 실시 예들에 있어서, 이러한 IC는 패드(100)의 전체 동작을 관리하는데 이용되는 RF 전력 전송기 집적 회로(160)(도 1b)와 별개이며, 이러한 다른 IC는 RF 전력 전송기 집적 회로(160)와 통신하여, 그 회로(160)가 임피던스 값에 대한 조정을 제어할 수 있게 한다. 스미스 차트는 샘플링되어, 프로세서(110)에 의해 액세스될 수 있는 메모리(예를 들어 룩업 테이블로서)에 저장될 수 있으며, 그 프로세서(110)는 테스트를 위해 다양한 임피던스 값들을 결정하도록 저장된 스미스 차트를 이용하여 검색(lookup)을 실행할 수 있다. 예를 들어, 집적 회로는 수신기(104)로 전달되는 에너지를 최대화시키는 값들의 조합을 위치 결정하기 위해(최대 에너지 전달의 예시는 상기에서 설명함), 다양한 RF 전송 주파수들과 조합하여 테스트하기 위한, 임피던스 값에 대한 사전 결정된 개수의 복소 값들(예를 들어, 5j 내지 10j, 100+0j 또는 0+50j 등)을 선택하도록 구성될 수 있다. In embodiments where an electro-mechanical switch (e.g., a mechanical relay) is used to switch between the open and short states, the switch is switched from the open state to the short state (e.g., ground plane) for a particular antenna element 120. (short-circuited), the impedance value (Z effective ) in each terminal 121 for a specific antenna element 120 drops to a value close to 0 (alternatively, when switching from the short-circuit state to the open state, The impedance value jumps to a value close to infinity). In some embodiments, see FIG. 3A to test various combinations of impedance values and RF signal frequencies to maximize energy delivered to the RF receiver (e.g., receiver 104, FIGS. 3A-3C). The frequency adaptive technique described in is employed. In some embodiments, an integrated circuit (IC or chip) may be used as the adaptive load 106 instead of an electromechanical switch. In such an embodiment, adaptive load 106 is configured to adjust the impedance value along a range of values, such as between 0 and infinity. In some embodiments, the IC may include adaptive/reconfigurable RF active and/or passive elements (e.g., , transistors and transmission lines). In some embodiments, the impedance generated by the IC (as described above with reference to Figure 3A) and controlled via firmware and based on information from the feedback loop may be adjusted to a random load value selected from the Smith Chart. (or the IC can be designed to generate specific loads that cover some of the values that form the Smith chart). In some embodiments, this IC is separate from the RF power transmitter integrated circuit 160 (FIG. 1B) used to manage the overall operation of pad 100, and this other IC is separate from the RF power transmitter integrated circuit 160. Communicating allows the circuit 160 to control adjustments to the impedance value. The Smith chart may be sampled and stored in memory (e.g., as a lookup table) where it can be accessed by processor 110, which may use the stored Smith chart to determine various impedance values for testing. You can use lookup. For example, the integrated circuit may be used to test combinations of various RF transmission frequencies to determine the combination of values that maximizes the energy delivered to the receiver 104 (examples of maximum energy transfer are described above). , may be configured to select a predetermined number of complex values (e.g., 5j to 10j, 100+0j, or 0+50j, etc.) for the impedance value.

일부 실시 예들에 있어서, 하나의 적응적 부하(106)를 가진 도 1b의 둘 이상의 안테나 소자들(120)을 가진 전송기 또는 충전 패드는, 각각, 동시에 2개 이상의 별개의 주파수 대역들에서 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나 소자는 제 1 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하고, 제 2 안테나 소자는 제 2 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하며, 제 3 안테나 소자는 제 3 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하고, 제 4 안테나 소자는 제 4 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하며, 이들 4개의 주파수 대역들은 서로 별개이다. 그러므로, 2 이상의 안테나 소자들(120)을 가진 전송기는 멀티-대역 전송기로 이용될 수 있다.In some embodiments, a transmitter or charging pad with two or more antenna elements 120 of FIG. 1B with one adaptive load 106, each configured to operate in two or more distinct frequency bands simultaneously. It can be. For example, a first antenna element operates at a first frequency or frequency band, a second antenna element operates at a second frequency or frequency band, a third antenna element operates at a third frequency or frequency band, and The four antenna elements operate at a fourth frequency or frequency band, and these four frequency bands are separate from each other. Therefore, a transmitter with two or more antenna elements 120 can be used as a multi-band transmitter.

도 3d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 신호를 전송하고 있는 안테나 소자의 섹션들내의 에너지 흐름을 도시한 단순화된 회로의 블럭도이다. 도 3d의 부분 1 및 부분 2에 대한 언급은, 도 3b 및 3c에 도시된 섹션들을 지칭하며, 특히, 부분 1은 섹션(125)에 대응하고, 부분 2는 섹션(127)에 대응한다.FIG. 3D is a simplified circuit block diagram showing energy flow within sections of an antenna element transmitting an RF signal, according to some embodiments. References to part 1 and part 2 in Figure 3d refer to the sections shown in Figures 3b and 3c, in particular, part 1 corresponds to section 125 and part 2 corresponds to section 127.

도 3d에 도시된 바와 같이, 전송 안테나 소자(120)에 대한 유효 임피던스(Zeffective)는 (일부 실시 예들에 있어서, 이하에서 보다 상세하게 설명할, 사행 라인 패턴을 형성하는) 수신기(104)의 뒤에 있는 도전성 라인의 일부와, 적응적 부하(도 3b 및 3c의 섹션(127)으로서 라벨링됨)에 의해 형성된다. 일부 실시 예들에 있어서, 최적화에 의해, 부하(Zeffective)는 동조될 것이고, 그래서, PA로부터 수신기(104)로 전달되는 에너지는 최대화되고, 그것이 적응적 부하에 도달하는 시간까지 도전성 라인에 잔류하는 에너지는 최소화된다(상기에서 설명함).As shown in Figure 3D, the effective impedance (Z effective ) for the transmit antenna element 120 is that of the receiver 104 (which, in some embodiments, forms a meandering line pattern, described in more detail below). It is formed by a portion of the conductive line behind and an adaptive load (labeled as section 127 in FIGS. 3B and 3C). In some embodiments, by optimizing, the load (Z effective ) will be tuned so that the energy transferred from the PA to the receiver 104 is maximized and the energy remaining in the conductive line by the time it reaches the adaptive load is maximized. Energy is minimized (described above).

도 4는, 일부 실시 예들에 따른, 2개의 단말들을 가진 안테나 소자의 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, (도 3b-3d를 참조하여 단말(123)로서 설명한) 안테나 소자(120)의 입력 또는 제 1 단말은, 전력 증폭기(108)에 접속되고, (상기 도 3b-3d를 참조하여 단말(121)로 설명한) 출력 또는 제 2 단말은, 적응적 부하를 구성할 수 있게 하는 부하 픽(106)에 접속된다. 다시 말해, 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자(120)는 제 1 단말로부터 전력 증폭기(108)에 의해 피딩되고, 안테나 소자(120)는, (예를 들어, 단락 상태와 개방 상태를 절환시키는 기계적 릴레이와 같은) 적응적 부하에 있는 제 2 단말에서 종료된다.4 is a schematic diagram of an antenna element with two terminals, according to some embodiments. As shown in Figure 4, the input or first terminal of antenna element 120 (illustrated as terminal 123 with reference to Figures 3B-3D) is connected to a power amplifier 108 (see Figure 3B-above). The output or second terminal (described as terminal 121 with reference to 3d) is connected to the load pick 106, which allows configuring an adaptive load. In other words, in some embodiments, the antenna element 120 is fed by the power amplifier 108 from the first terminal, and the antenna element 120 is configured to use a mechanical device (e.g., to switch between a short state and an open state). and terminates at a second terminal in an adaptive load (such as a relay).

일부 실시 예들에 있어서, 충전 패드(100(도 3a)는 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인을 가진, 단일 층 또는 다층 구리 안테나 소자들(120)로 이루어진다. 일부 실시 예들에 있어서, 이들 층들의 각각은, 그의 층들 중 하나로서 고체 접지 평면(예를 들어, 하부층)을 가진다. 한가지 예시로서, 도 4에 도시된 전송 안테나 소자에 대한 고체 접지 평면이 도시되고 라벨링된다.In some embodiments, charging pad 100 (FIG. 3A) is made of single-layer or multi-layer copper antenna elements 120, with conductive lines forming a meandering line pattern. In some embodiments, each of these layers has a solid ground plane (e.g., bottom layer) as one of its layers. As one example, the solid ground plane for the transmitting antenna element shown in Figure 4 is shown and labeled.

일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)(및 거기에 포함된 개별적인 안테나 소자들(120))는, 프로젝터, 랩탑 또는 (네트워크형 스트리밍 미디어 플레이어, 예를 들어, 스트리밍 텔레비전 쇼(show)들과 다른 콘텐츠들을 보기 위한 텔레비젼에 접속된 ROKU 디바이스과 같은) 디지털 미디어 플레이어와 같은, 가전 전자 디바이스에 내장된다. 예를 들어, RF 충전 패드(100)를 가전 전자 디바이스내에 내장함에 의해, 사용자는 프로젝터 또는 프로젝터의 상부상의 스트리밍 매체 플레이어와 같은, 주변 장치를 간단히 설치할 수 있게 되거나(예를 들어, 프로젝터 또는 스트리밍 매체 플레이어에 대한 리모트는, 도 7a-7d에 도시된 수신기(104)에 대한 예시적인 구조와 같은, 각 수신기(104)를 포함함), 스트리밍 매체 플레이어 및 거기에 포함된 충전 패드(100)는, 리모트에 내부적으로 또는 외부적으로 접속된 수신기(104)로 에너지를 전송할 수 있게 될 것이며, 그 에너지는 리모트의 충전을 위해 수신기(104)에 의해 수확된다.In some embodiments, RF charging pad 100 (and individual antenna elements 120 included therein) may be used to display a projector, laptop, or networked streaming media player (e.g., streaming television shows). and other content embedded in home electronic devices, such as digital media players (such as ROKU devices connected to a television). For example, by embedding the RF charging pad 100 within a consumer electronic device, a user can simply install a peripheral device, such as a projector or streaming media player on top of the projector (e.g., a projector or streaming media player). A remote for the player (including each receiver 104, such as the example structure for the receiver 104 shown in FIGS. 7A-7D), a streaming media player, and a charging pad 100 included therewith, Energy may be transmitted to a receiver 104 connected internally or externally to the remote, and the energy is harvested by the receiver 104 for charging the remote.

일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, 충전될 디바이스가 설치되는 독립형 충전 디바이스로 USB 동글(dongle)내에 포함될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자들(120)은 USB 동글의 상부 표면, 측표면 및/또는 하부 표면 근처에 설치될 수 있으며, 그에 따라, 충전될 디바이스는 USB 동글과 접촉하는 여러 위치들에 설치될 수 있게 된다(예를 들어, 충전중인 헤드폰은 USB 동글의 최상부에 자리하거나, USB 동글 아래에 자리하거나 또는 USB 동글 위에 걸려있을 수 있으며, 내장된 RF 충전 패드(100)로부터의 RF 전송을 여전히 수신할 수 있다).In some embodiments, the RF charging pad 100 may be included in a USB dongle as a stand-alone charging device on which the device to be charged is installed. In some embodiments, the antenna elements 120 may be installed near the top surface, side surface, and/or bottom surface of the USB dongle, such that the device to be charged may be installed at various locations in contact with the USB dongle. (e.g., headphones being charged can be positioned on top of the USB dongle, beneath the USB dongle, or hanging above the USB dongle and still receive RF transmission from the built-in RF charging pad 100). can receive).

일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, 책상, 의자, 카운터탑(countertop)과 같은, 가구내에 집적화되어, 사용자가 집적화된 RF 충전 패드(100)를 포함하는 표면의 상부상에 그들을 간단히 설치함에 의해, 그들의 디바이스들(예를 들어, 내부적으로 또는 외부적으로 접속된 부품들로서 각 수신기들(104)을 포함하는 디바이스들)을 쉽게 충전할 수 있게 한다. In some embodiments, the RF charging pad 100 is integrated into furniture, such as a desk, chair, or countertop, such that a user places them on top of a surface containing the integrated RF charging pad 100. A simple installation makes it easy to charge their devices (e.g., devices containing the respective receivers 104 as internally or externally connected components).

도 5를 참조하면, RF 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전하는 방법(500)의 흐름도가 제공된다. 초기에, 하나 이상의 RF 신호들 또는 파들을 전송하는 적어도 하나의 안테나(예를 들어, 안테나 소자(120), 도 3b-3d 및 도 4), 즉, RF 전자기 파를 전송할 수 있도록 고안된 안테나를 포함하는 전송기가 제공된다(502). 일부 실시 예들에 있어서, RF 안테나 소자들(120)의 어레이는 단일 평면에, 또는 스택으로, 또는 그들의 조합으로, 서로간에 인접하게 배열되어, RF 충전 패드(100)를 형성한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 안테나 소자들(120)의 각각은, 안테나 입력 단말(예를 들어, 도 4를 참조하여 상술한 제 1 단말(123))과, 안테나 출력 단말(예를 들어, 도 4를 참조하여 상술한 제 2 단말(121))을 포함한다.Referring to Figure 5, a flow diagram of a method 500 of charging an electronic device via RF power transmission is provided. Initially, it includes at least one antenna that transmits one or more RF signals or waves (e.g., antenna element 120, FIGS. 3B-3D and 4), i.e., an antenna designed to transmit RF electromagnetic waves. A transmitter is provided (502). In some embodiments, an array of RF antenna elements 120 are arranged adjacent to one another, either in a single plane, in a stack, or in a combination thereof, to form the RF charging pad 100. In some embodiments, each of the RF antenna elements 120 includes an antenna input terminal (e.g., the first terminal 123 described above with reference to FIG. 4) and an antenna output terminal (e.g., FIG. It includes the second terminal 121 described above with reference to 4.

일부 실시 예들에 있어서, 수신기(예를 들어, 수신기(104), 도 3a-3d)가 제공된다. 그 수신기는, 또한, RF 신호들을 수신하기 위한 (510) 하나 이상의 RF 안테나를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기는 내부적으로 또는 외부적으로 접속된 부품으로 수신기(104)를 포함하는 디바이스를 충전시키기 위해, 하나 이상의 RF 신호들을 이용 가능 전력으로 변환하는(518) 적어도 하나의 안테나를 포함한다. 사용에 있어서, 수신기(104)는 적어도 하나의 안테나에 대한 근접장 무선 주파수 거리내에 배치된다(506). 예를 들어, 수신기는, 충전 패드(100)의 표면과 같은, 적어도 하나의 RF 안테나에 인접한 표면의 상부상에 또는 적어도 하나의 RF 안테나의 상부상에 설치될 수 있다.In some embodiments, a receiver (e.g., receiver 104, FIGS. 3A-3D) is provided. The receiver also includes (510) one or more RF antennas for receiving RF signals. In some embodiments, the receiver may include at least one antenna that converts 518 one or more RF signals into usable power to charge a device containing the receiver 104, either internally or externally connected. Includes. In use, receiver 104 is positioned 506 within near-field radio frequency range of at least one antenna. For example, the receiver may be installed on top of at least one RF antenna or on top of a surface adjacent to the at least one RF antenna, such as the surface of charging pad 100.

그 다음, 하나 이상의 RF 신호들이 적어도 하나의 RF 안테나를 통해 전송된다. 그 시스템은, 적어도 하나의 안테나로부터 RF 수신기로 하나 이상의 RF 신호들을 통해 전달되는 에너지 량을 판정하기 위해 모니터링된다(512/514)(상기에서 설명됨). 일부 실시 예들에서는, 이러한 모니터링(512)이 전송기에서 이루어지며, 다른 실시 예에서는 그 모니터링(514)이 백 채널(back channel)을 통해(예를 들어, WIFI 또는 BLUETOOTH를 이용한 무선 데이터 접속을 통해) 전송기로 데이터를 되송신하는 수신기에서 이루어진다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기 및 수신기는 백 채널을 통해 메시지를 교환하며, 이들 메시지는 단계 516에서 이루어진 조정을 알리기 위해, 전송된 및/또는 수신된 에너지를 표시한다. Then, one or more RF signals are transmitted through at least one RF antenna. The system is monitored 512/514 (described above) to determine the amount of energy transferred via one or more RF signals from the at least one antenna to the RF receiver. In some embodiments, this monitoring 512 occurs at the transmitter, and in other embodiments the monitoring 514 occurs via a back channel (e.g., via a wireless data connection using WIFI or BLUETOOTH). This takes place at the receiver, which sends data back to the transmitter. In some embodiments, the transmitter and receiver exchange messages over a back channel, these messages indicating transmitted and/or received energy to inform the adjustments made in step 516.

일부 실시 예들에 있어서, 전송기의 특성은 적어도 하나의 RF 안테나에서 수신기로 전달되는 에너지량이 최적화되도록 단계 516에서 적응적으로 조정된다. 일부 실시 예들에 있어서, 이러한 특성은, 하나 이상의 RF 신호들의 주파수 및/또는 전송기의 임피던스이다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기의 임피던스는 조정 가능 부하의 임피던스이다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 적응적 부하의 임피던스를 제어하도록 구성된다. 임피던스 및 주파수 조정에 관한 추가적인 세부 설명 및 예시들은 상기에서 제공되었다.In some embodiments, the characteristics of the transmitter are adaptively adjusted in step 516 to optimize the amount of energy transferred from the at least one RF antenna to the receiver. In some embodiments, this characteristic is the frequency of one or more RF signals and/or the impedance of the transmitter. In some embodiments, the impedance of the transmitter is the impedance of the adjustable load. Additionally, in some embodiments, the at least one processor is configured to control the impedance of the adaptive load. Additional details and examples regarding impedance and frequency adjustment are provided above.

일부 실시 예들에 있어서, 전송기는 전력 소스에 전기적으로 결합되도록 구성된 전력 입력과, 안테나에 송신된 적어도 하나의 전기 신호를 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서(예를 들어, 프로세서(110), 도 3a-3b)를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 안테나에 송신된 적어도 하나의 신호의 주파수를 제어하도록 구성된다.In some embodiments, the transmitter has a power input configured to be electrically coupled to a power source and at least one processor (e.g., processor 110, FIG. 3A-) configured to control at least one electrical signal transmitted to the antenna. Includes 3b). In some embodiments, the at least one processor is configured to control the frequency of at least one signal transmitted to the antenna.

일부 실시 예들에 있어서, 전송기는, 전력 입력과 안테나 입력 단말 사이에 전기적으로 결합된 전력 증폭기를 더 구비한다(예를 들어, PA(108), 도 3a, 3b, 3c 및 도 4). 일부 실시 예들은, 안테나 출력 단말(예를 들어, 단말(121), 도 3a-3c 및 도 4)에 전기적으로 결합된 적응적 부하를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 적어도 하나의 안테나에서 RF 수신기로 전달되는, 모니터링된 에너지 량에 기초하여, 적응적 부하의 임피던스를 동적으로 조정한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 안테나로 송신된 적어도 하나의 신호의 주파수를 동시에 제어한다.In some embodiments, the transmitter further includes a power amplifier electrically coupled between the power input and the antenna input terminal (e.g., PA 108, FIGS. 3A, 3B, 3C and 4). Some embodiments include an adaptive load electrically coupled to the antenna output terminal (e.g., terminal 121, FIGS. 3A-3C and 4). In some embodiments, the at least one processor dynamically adjusts the impedance of the adaptive load based on the monitored amount of energy delivered from the at least one antenna to the RF receiver. In some embodiments, at least one processor simultaneously controls the frequency of at least one signal transmitted to the antenna.

일부 실시 예들에 있어서, 전송기의 각 RF 안테나는, 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인, 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 도전성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하기 위한, 도전성 라인의 제 1 단부에 있는 제 1 단말(예를 들어, 단말(123))과, 제 1 단말과 별개이며, 도전성 라인의 제 2 단부에 있는 제 2 단말(예를 들어, 단말(121))을 포함하며, 제 2 단말은, 하나 이상의 프로세서에 의해 제어되는 부품(예를 들어, 적응적 부하(106))에 결합되고, 도전성 라인의 임피던스 값이 수정될 수 있게 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 도전성 라인은 다층화된 기판의 제 1 안테나 층상에 또는 제 1 안테나 층 내에 배치된다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 안테나는 다층화된 기판의 제 2 안테나 층상에 또는 제 2 안테나 층 내에 배치된다. 최종적으로, 일부 실시 예들은 다층화된 기판의 접지 평면층상에 또는 접지 평면층내에 배치된 접지 평면을 제공한다.In some embodiments, each RF antenna of the transmitter has a conductive line forming a meandering line pattern, a first end of the conductive line for receiving a current flowing through the conductive line at a frequency controlled by one or more processors. It includes a first terminal (e.g., terminal 123) and a second terminal (e.g., terminal 121) that is separate from the first terminal and is located at a second end of the conductive line. The terminal is coupled to one or more processor-controlled components (e.g., adaptive load 106) and allows the impedance value of the conductive line to be modified. In some embodiments, the conductive line is disposed on or within the first antenna layer of the multilayered substrate. Additionally, in some embodiments, the second antenna is disposed on or within the second antenna layer of the multilayered substrate. Finally, some embodiments provide a ground plane disposed on or within a ground plane layer of a multilayered substrate.

일부 실시 예들에 있어서, 도 5를 참조하여 상기에서 설명한 방법은 도 9a-9b, 도 10 및 도 11a-11e를 참조하여 이하에서 설명할 방법과 함께 실행된다. 예를 들어, 임피던스 값들을 수정/조정하는 동작들은 수신기에 무선 전력을 전송하는데 이용하기 위한 안테나 존들("판정된 안테나 존")을 판정한 후 실행되며, 그 다음, 판정된 안테나 존들내의 안테나에 의해 최대량의 전력이 수신기에 무선으로 확실히 전달되도록, 판정된 안테나 존들에서의 임피던스 값들이 조정된다.In some embodiments, the method described above with reference to Figure 5 is implemented in conjunction with the method described below with reference to Figures 9A-9B, 10, and 11A-11E. For example, operations to modify/adjust impedance values are performed after determining antenna zones (“determined antenna zones”) to use to transmit wireless power to the receiver, and then connecting antennas within the determined antenna zones. Impedance values in the determined antenna zones are adjusted to ensure that the maximum amount of power is transmitted wirelessly to the receiver.

도 6a-6e는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드내의 개별적인 안테나 소자들에 대한 다양한 구성들을 보여주는 개략도들이다. 도 6a-6e에 도시된 바와 같이, RF 충전 패드(100)(도 3a)는 다른 구조들을 이용하여 이루어진 안테나 소자(120)를 포함할 수 있다.6A-6E are schematic diagrams showing various configurations for individual antenna elements within an RF charging pad, according to some embodiments. As shown in FIGS. 6A-6E, the RF charging pad 100 (FIG. 3A) may include an antenna element 120 made using different structures.

예를 들어, 도 6a-6b는 사행 라인 패턴으로 형성된 도전성 라인들을 각각으로 포함하는 다수의 층들을 포함하는 안테나 소자(120)에 대한 예시적인 구조들을 도시한 도면이다. 각각의 층에 있는 도전성 라인들은 다층 안테나 소자(120)내의 다른 도전성 라인들에 대해 동일하거나(도 6b) 다른 (도 6a) 폭(또는 길이 또는 트레이스 게이지(trace gauge), 또는 패턴, 각 트래이스 사이의 공간 등)을 가질 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 사행 라인 패턴은 패드(100)(또는 개별 안테나 소자(120))의 서로 다른 위치에서 다양한 길이들 및/또는 폭을 가지도록 고안될 수 있으며, 사행 라인 패턴들은 패드(100)의 또는 개별 안테나 소자(120)의 2 이상의 기판상에 프린트될 수 있다. 사행 라인 패턴들의 이러한 구성은 높은 자유도(more degrees of freedom)를 허용하며, 그러므로, 개별적인 안테나 소자들(120)과 RF 충전 패드(100)의 보다 넓은 동작 대역폭들 및/또는 결합 범위들을 허용하는 보다 복잡한 안테나 구조가 구축될 수 있다.For example, Figures 6A-6B illustrate example structures for an antenna element 120 that includes multiple layers each containing conductive lines formed in a meandering line pattern. The conductive lines in each layer have the same (FIG. 6B) or different (FIG. 6A) width (or length, or trace gauge, or pattern) relative to the other conductive lines in the multilayer antenna element 120. Each trace space between them, etc.). In some embodiments, the meandering line pattern may be designed to have various lengths and/or widths at different locations on the pad 100 (or individual antenna element 120), and the meandering line pattern may be designed to have various lengths and/or widths on the pad 100 (or individual antenna element 120). ) of or individual antenna elements 120 may be printed on two or more substrates. This configuration of meandering line patterns allows for more degrees of freedom and therefore wider operating bandwidths and/or combination ranges of the individual antenna elements 120 and RF charging pad 100. More complex antenna structures can be built.

도 6c-6e에는 추가적인 예시적 구조들이 제공된다. 도 6c는 슬라이딩 커버리지(sliding coverage)를 가진 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인들의 다수개의 층들을 포함하는 안테나 소자(120)의 구조의 예시를 보여주며(일부 실시 예들에 있어서, 각 사행 라인 패턴들은, 각 기판의 제 1 사행 라인 패턴의 일부가 다른 기판의 제 2 사행 라인 패턴과 겹치도록(즉, 슬라이딩 커버리지), 서로 다른 기판들에 배치되며, 이러한 구성은 안테나 구조의 전체 폭에 걸쳐 커버리지를 확장하는데 도움을 준다), 도 6d는 사행 라인 패턴내의 각 턴(turn)에서 서로 다른 길이들을 가진 도전성 라인을 포함하는 안테나 소자(120)에 대한 구조의 예시를 보여주며(일부 실시 예들에 있어서, 각 턴에서 서로 다른 길이들을 이용하면, 안테나 소자의 결합 범위를 확장하는데 도움을 주고/주거나 RF 충전 패드(100)의 동작 대역폭을 늘리는데 도움을 준다), 도 6e는 2개의 인접하는 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인을 포함하는 안테나 소자(120)에 대한 구조의 예시를 보여준다(일부 실시 예들에 있어서, 2개의 인접하는 사행 라인 패턴들을 형성하는 도전성 라인을 가지면, 안테나 소자(120)의 폭을 확장하는데 도움을 준다). 이들 예시들의 모두는 비 제한적이며, 임의 개수의 조합들 및 다층화된 구조들은 상술한 예시적인 구조들을 이용하여 이루어질 수 있다.Additional example structures are provided in Figures 6C-6E. 6C shows an example structure of an antenna element 120 that includes multiple layers of conductive lines forming a meandering line pattern with sliding coverage (in some embodiments, each meandering line pattern has , are placed on different substrates such that a portion of the first meandering line pattern on each substrate overlaps the second meandering line pattern on the other substrate (i.e., sliding coverage), and this configuration provides coverage over the entire width of the antenna structure. 6D shows an example structure for antenna element 120 that includes conductive lines of different lengths at each turn in a meandering line pattern (in some embodiments, Using different lengths at each turn helps extend the coupling range of the antenna elements and/or increases the operating bandwidth of the RF charging pad 100), Figure 6e shows two adjacent meandering line patterns. Shows an example structure for antenna element 120 that includes a conductive line forming (in some embodiments, having a conductive line forming two adjacent meandering line patterns expands the width of antenna element 120 helps to do so). All of these examples are non-limiting, and any number of combinations and layered structures can be made using the example structures described above.

도 7a-7d에는, 일부 실시 예들에 따른, RF 수신기에 대한 안테나 소자의 개략도가 도시된다. 특히, 도 7a-7d에는 도 7a(단일-극성 수신기) 및 도 7b(이중-극성 수신기)에 도시된 바와 같이, (ⅰ) 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인(그 도전성 라인 뒤에는 고체 접지 평면 또는 반사기가 존재하거나 그러지 않을 수 있다)을 포함하는, RF 수신기들(예를 들어, 수신기(104), 도 3a-3d 및 도 4)에 대한 구조들의 예시들이 도시된다. 도 7c-7d에는, 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인과 이중-극성을 가진 RF 수신기에 대한 구조들의 추가적인 예시가 도시된다. 도 7a-7d에 도시된 구조들의 각각은 각각의 RF 수신에 대한 서로 다른 결합 범위, 결합 배향 및/또는 대역폭을 제공하는데 이용될 수 있다. 비 제한적 예시로서, 도 7a에 도시된 안테나 소자가 수신기에 이용되면, 단지 일 방향으로만 패드(100)에 결합된 초소형 수신기가 고안/구축될 수 있다. 또 다른 비-제한적 예시로서, 도 7b-7d에 도시된 안테나 소자가 수신기에서 이용될 경우, 그 수신기는 어느 방향으로든 패드(100)에 결합될 수 있다.7A-7D, schematic diagrams of antenna elements for an RF receiver are shown, according to some embodiments. In particular, FIGS. 7A-7D show (i) a conductive line forming a meandering line pattern (behind the conductive line is a solid ground plane or Examples of structures for RF receivers (e.g., receiver 104, FIGS. 3A-3D and 4) are shown, including a reflector (which may or may not be present). 7C-7D, additional examples of structures for an RF receiver with dual-polarity and conductive lines forming a meandering line pattern are shown. Each of the structures shown in FIGS. 7A-7D can be used to provide a different coupling range, coupling orientation and/or bandwidth for each RF reception. As a non-limiting example, if the antenna element shown in FIG. 7A is used in a receiver, a miniature receiver coupled to the pad 100 in only one direction can be designed/built. As another non-limiting example, if the antenna element shown in FIGS. 7B-7D is used in a receiver, the receiver may be coupled to pad 100 in either orientation.

아래에는, 안테나 소자들에 대한 사행 라인 패턴의 다른 예시들 및 설명들이 제공된다. 도 8에는, 일부 실시 예들에 따른, 대형 RF 충전/전송 패드를 형성하는 다수의 전송 안테나 소자들(단위 셀들)을 가진 RF 충전 패드의 개략도가 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 인접하는 안테나 소자들(120)의 어레이로서 형성된다(셀들간의 거리는 최상의 커버리지를 위해 최적화될 수 있다). 일부 실시 예들에 있어서, 수신기가 인접하는 안테나 소자들(120) 사이의 구역/갭에 설치되면, (예를 들어, 도 3a를 참조하여 상기에서 설명한 적응적 기법에 따라) 에너지 전달을 최적화하기 위한 시도는 허용 가능 임계 레벨(예를 들어, 75% 이상)보다 높은 에너지 전달의 증가로 결과한다. 그 경우, 이러한 상황에 있어서, 인접한 안테나 소자들은, 인접한 안테나 소자들(120) 사이의 위치 및 RF 충전 패드의 표면상에 설치된 수신기에 추가적인 에너지를 전달하기 위해 동시에 전체 전력으로 RF 파들을 전달하도록 구성된다. Below, other examples and descriptions of meandering line patterns for antenna elements are provided. 8 shows a schematic diagram of an RF charging pad with multiple transmitting antenna elements (unit cells) forming a large RF charging/transmitting pad, according to some embodiments. In some embodiments, the RF charging pad 100 is formed as an array of adjacent antenna elements 120 (the distance between cells can be optimized for best coverage). In some embodiments, if the receiver is installed in a zone/gap between adjacent antenna elements 120, it may be used to optimize energy transfer (e.g., according to the adaptive technique described above with reference to FIG. 3A). The attempt results in an increase in energy transfer above an acceptable threshold level (e.g., 75% or more). In that case, in this situation, adjacent antenna elements are configured to transmit RF waves at full power simultaneously to deliver additional energy to receivers installed at locations between adjacent antenna elements 120 and on the surface of the RF charging pad. do.

일부 실시 예들에 따른 한가지 가능한 구성으로서, 포트(또는 단말) 그룹 #1(도 8)은 전력을 공급하고, 포트(또는 단말) 그룹들 #2 및 #3은 적응적 부하(예를 들어, 단락-회로와 개방-회로간에 이동하는 전기 기계적 릴레이)를 제공한다. 적당한 구성의 또 다른 예시로서, 포트(또는 단말) 그룹들 #1, #2 및 #3은, (필요에 따라 동시에 또는 한 번에 한 그룹이 절환된 채로) 전력 증폭기를 통해 충전 패드(100)로 전력을 공급하는데 이용될 수 있다. In one possible configuration according to some embodiments, port (or terminal) group #1 (FIG. 8) supplies power, and port (or terminal) groups #2 and #3 provide adaptive load (e.g., short circuit). Provides electromechanical relays that move between -circuit and open-circuit. As another example of a suitable configuration, port (or terminal) groups #1, #2, and #3 are connected to the charging pad 100 via a power amplifier (simultaneously or with one group switched at a time, as needed). It can be used to supply power.

일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)의 각각의 전송 안테나 소자(120)는 상기에서 상세하게 설명한 바와 같이, 적응적 부하(들)를 지원하기 위해 피딩(PA) 단말과 하나 이상의 단말들에 의해 제어되는 개별적인 안테나 존을 형성한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기로부터의 피드백은, 수신기가 상부에 설치된 안테나 존을 판정하는데 도움이 되고, 이러한 판정은, (스위치(295)를 이용하여, 도 1c) 그 존을 활성화시킨다. 수신기가 2 이상의 존들 사이에(예를 들어, 인접한 안테나 소자들(120) 사이의 구역/갭에) 설치되는 상황에서는, 수신기에 에너지 전달이 충분하게 되도록 추가적인 인접 존들이 활성화될 수 있다. 수신기로 무선 전력을 전송하는데 이용하기 위한 존들을 판정하는 것에 관한 추가적인 세부 사항은 도 9a-9b, 10 및 도 11a-11e를 참조하여 아래에 제공된다.In some embodiments, each transmit antenna element 120 of the RF charging pad 100 includes a feeding (PA) terminal and one or more terminals to support adaptive load(s), as described in detail above. Forms individual antenna zones controlled by . In some embodiments, feedback from the receiver helps determine the antenna zone over which the receiver is mounted, and this determination activates that zone (Figure 1C, using switch 295). In situations where the receiver is installed between two or more zones (eg, in a zone/gap between adjacent antenna elements 120), additional adjacent zones may be activated to ensure sufficient energy transfer to the receiver. Additional details regarding determining zones for use in transmitting wireless power to the receiver are provided below with reference to FIGS. 9A-9B, 10 and 11A-11E.

도 9a-9b는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드내의 하나 이상의 안테나 존들을 선택적으로 활성화하는(예를 들어, 그와 연관된 안테나들을 활성화하는) 방법(900)을 도시한 흐름도이다. 방법(900)의 동작들은, 근접장 충전 패드(예를 들어, RF 충전 패드(100), 도 1b 및 도 2a) 또는 그의 하나 이상의 부품들(예를 들어, 도 1a-1b 및 도 2a를 참조하여 상기에서 설명한 것들)에 의해 실행된다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법(900)은 컴퓨터 메모리 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(예를 들어, RF 충전 패드(100)의 메모리(206), 도 2a)에 저장된 명령어들에 대응한다.9A-9B are flow diagrams illustrating a method 900 of selectively activating one or more antenna zones (e.g., activating antennas associated therewith) within a near-field charging pad, according to some embodiments. The operations of method 900 include a near-field charging pad (e.g., RF charging pad 100, FIGS. 1B and 2A) or one or more components thereof (e.g., see FIGS. 1A-1B and 2A). It is executed by those described above). In some embodiments, the method 900 corresponds to instructions stored in a computer memory or computer-readable storage medium (e.g., memory 206 of RF charging pad 100, FIG. 2A).

근접장 충전 패드는 하나 이상의 프로세서들(예를 들어, CPU(202), 도 1b), 무선 통신 부품(예를 들어, 통신 부품(들)(204), 도 1a 및 2a), 및 (도 3a-6e를 참조하여 설명한 안테나들(120) 중 하나일 수 있는 안테나들(210) 중 하나인) 적어도 하나의 안테나 소자를 각각으로 포함하는 다수의 안테나 존들(예를 들어, 안테나 존들(290-1 및 290-N), 도 1b)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는, 각 안테나 존들에 각각으로 포함된 개별적인 안테나들(또는, 본 명세서에서 안테나 소자들이라고 지칭하는, 안테나들을 포함하는 단위 셀들)을 포함한다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 안테나 존(290-1)은, 안테나(210-A)를 포함한다. 또 다른 예시에 있어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 안테나 존(290-N)은 다수의 안테나들을 포함한다. 안테나 존들은, 근접장 충전 패드가 다수의 안테나 존들 또는 그룹들을 포함하도록 안테나 그룹으로서 지칭될 수 있으며, 각각의 존/그룹은 개별적인 안테나 소자들 중 적어도 하나(예를 들어, 적어도 하나의 안테나(210))를 포함한다. 안테나 존은 임의 개수의 안테나들을 포함할 수 있고, 특정 안테나 존과 연관된 안테나들의 개수는 수정되거나 조정될 수 있음을 알아야 한다(예를 들어, 근접장 충전 패드(100)의 동작들을 관리하는 역할을 하는 RF 전력 전송기 집적 회로(160)의 CPU 서브 시스템은 다양한 시점에서 각 안테나 존을 극적으로 정의하며, 이에 대해서는 이하에서 보다 상세하게 설명하겠다). 일부 실시 예들에 있어서, 각 안테나 존은 동일한 개수의 안테나들을 포함한다.The near-field charging pad may include one or more processors (e.g., CPU 202, FIG. 1B), wireless communication components (e.g., communication component(s) 204, FIGS. 1A and 2A), and (FIG. 3A- A plurality of antenna zones (e.g., antenna zones 290-1 and 290-N), Figure 1b). In some embodiments, the near-field charging pad includes individual antennas (or unit cells containing antennas, referred to herein as antenna elements) each included in each antenna zone. For example, as shown in FIG. 1B, the antenna zone 290-1 includes an antenna 210-A. In another example, as shown in FIG. 1B, antenna zone 290-N includes multiple antennas. Antenna zones may be referred to as an antenna group such that a near-field charging pad includes multiple antenna zones or groups, each zone/group comprising at least one of the individual antenna elements (e.g., at least one antenna 210 ) includes. It should be noted that an antenna zone may include any number of antennas, and the number of antennas associated with a particular antenna zone may be modified or adjusted (e.g., RF antennas responsible for managing the operations of near-field charging pad 100). The CPU subsystem of the power transmitter integrated circuit 160 dramatically defines each antenna zone at various times, which will be described in more detail below). In some embodiments, each antenna zone includes the same number of antennas.

일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은, 근접장 충전 패드의 동작을 제어하는데 이용되는, 단일 집적 회로의 부품(예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160), 도 1b)이다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드의 무선통신 부품 및/또는 하나 이상의 프로세서들은, 근접장 충전 패드가 내장된 디바이스의 하나 이상의 프로세서들 처럼, 근접장 충전 패드의 외부에 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 무선 통신 부품은, 무선 송수신기(무선 전력 수신기들과 통신 신호들을 교환하는 BLUETOOTH 라디오, WI-FI 라디오 등)이다.In some embodiments, one or more processors are components of a single integrated circuit (e.g., RF power transmitter integrated circuit 160, FIG. 1B) that is used to control the operation of the near-field charging pad. In some embodiments, the wireless communication component and/or one or more processors of the near-field charging pad are external to the near-field charging pad, such as one or more processors of a device incorporating the near-field charging pad. In some embodiments, the wireless communication component is a wireless transceiver (a BLUETOOTH radio, WI-FI radio, etc.) that exchanges communication signals with wireless power receivers.

일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은, 근접장 충전 패드에 대한 캘리브레이션 프로세스 동안 하나 이상의 디바이스 검출 임계치를 수립하는 것(904)을 포함한다. 일부 예시에 있어서, 캘리브레이션 프로세스는, 근접장 충전 패드의 제조 이후에 실행되며, 근접장 충전 패드상에 다양한 유형의 디바이스들(예를 들어, 스마트폰, 테블릿, 랩탑, 접속된 디바이스들 등)을 설치하고, 그 다음, 다양한 유형의 디바이스들에 테스트 전력 전송 신호들을 전송하면서 안테나 존에서 검출된 최소량의 반사 전력을 측정하는 것을 포함한다. 일부 예시에 있어서, 제 1 디바이스-특정 임계치는 5% 이하의 최소량의 반사 전력에 대응하는 값으로 수립된다. 일부 실시 예들에 있어서, (무선 전력 수신기가 안테나 존들간의 경계에 배치되어 있기 때문에), 제 1 임계치를 충족시킬 수 있는 안테나 존이 하나도 없을 경우, 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는데 사용하기 위해 2 이상의 안테나 존들을 배치하는데, 보다 높은 제 2 임계치가 이용될 수 있도록, 제 2 디바이스 특정 임계치가 수립된다 (이하에서 보다 상세하게 설명할 것임). 일부 실시 예들에 있어서, 다양한 유형의 디바이스들의 각 유형에 대해 다수의 제 1 및 제 2 디바이스 특정 검출 임계치들이 수립되고, RF 전력 전송기 집적 회로(160)와 연관된 메모리(예를 들어, 메모리(206), 도 2a)에 이들 다수의 제 1 및 제 2 디바이스 특정 검출 임계치들이 저장될 수 있다.In some embodiments, the method includes establishing 904 one or more device detection thresholds during a calibration process for a near-field charging pad. In some examples, the calibration process is performed after manufacturing the near-field charging pad and installing various types of devices (e.g., smartphones, tablets, laptops, connected devices, etc.) on the near-field charging pad. and then measuring the minimum amount of reflected power detected in the antenna zone while transmitting test power transmission signals to various types of devices. In some examples, the first device-specific threshold is established at a value corresponding to a minimum amount of reflected power of 5% or less. In some embodiments, if no antenna zone is capable of meeting the first threshold (because the wireless power receiver is located at the boundary between antenna zones), 2 is used to transmit power to the wireless power receiver. A second device specific threshold is established (as will be described in more detail below) so that a higher second threshold can be used to place the antenna zones. In some embodiments, a plurality of first and second device specific detection thresholds are established for each type of various types of devices and are stored in a memory (e.g., memory 206) associated with the RF power transmitter integrated circuit 160. , Figure 2a) these multiple first and second device specific detection thresholds may be stored.

그 방법(900)은, 무선 통신 부품을 통해, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있음을 검출하는 것(906)을 포함한다. 일부 예시에 있어서, 그 검출은, 근접장 충전 패드가 턴 온된 후(예를 들어, 전원 공급된 후) 발생할 수 있다. 이러한 예시들에 있어서, 근접장 충전 패드는, 임의 전력 수신기들이 NF 충전 패드(100)의 임계 거리내에 있는지 판정하기 위해, (예를 들어, NF 충전 패드(100)로부터 임계 거리내에, 예를 들어, 1-1.5미터내에 배치된 무선 전력 수신기를 스캐닝하도록) 근접장 충전 패드 주변의 구역을 스캐닝한다. 근접장 충전 패드는 무선 통신 부품(예를 들어, 블루투스 라디오와 같은 통신 부품(들)(204), 도 2a)을 이용하여, 무선 전력 수신기들과 연관된 무선 통신 부품들(예를 들어, 통신 부품(254), 도 2b)에 의해 방송된 신호들에 대한 스캐닝을 실행한다. 일부 실시 예들에 있어서, 디바이스 검출 임계치는, 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있는 무선 전력 수신기를 검출한 후에, 하나 이상의 프로세서들에 의해 (상술한 다수의 제 1 및 제 2 디바이스 검출 임계치로부터) 선택된다. 예를 들어, 무선 전력 수신기의 무선 통신 부품은, 디바이스의 유형을 식별하는 정보, 예를 들어, 이러한 정보를 포함하는 BLUETOOTH 또는 BLUETOOTH 저 에너지 광고 신호를 근접장 충전 패드에 제공하는데 이용된다. 일부 실시 예들에 있어서, 에너지를 절약하고 근접장 충전 패드 및 그의 부품들의 수명을 연장시키기 위해, 근접장 충전 패드의 임계 거리내의 무선 전력 수신기가 검출될 때까지, 무선 전력이 전송되지 않는다(그리고, 본 명세서에서 설명된 디바이스 검출 및 안테나 선택 알고리즘이 시작되지 않음). The method 900 includes detecting 906, via a wireless communication component, that a wireless power receiver is within a threshold distance of a near-field charging pad. In some examples, the detection may occur after the near-field charging pad is turned on (eg, powered on). In these examples, the near-field charging pad is configured to determine whether any power receivers are within a threshold distance of the NF charging pad 100 (e.g., within a threshold distance from the NF charging pad 100, e.g., Scans the area around the near-field charging pad (to scan for wireless power receivers placed within 1-1.5 meters). The near-field charging pad uses wireless communication components (e.g., communication component(s) 204, such as a Bluetooth radio, FIG. 2A) to connect wireless communication components (e.g., communication component(s) 204, FIG. 2A) associated with wireless power receivers. 254), scanning is performed on the signals broadcast by FIG. 2b). In some embodiments, the device detection threshold is selected by one or more processors (from the first and second plurality of device detection thresholds described above) after detecting a wireless power receiver within a threshold distance of the near-field charging pad. . For example, the wireless communication component of the wireless power receiver is used to provide information identifying the type of device, e.g., a BLUETOOTH or BLUETOOTH low energy advertising signal containing such information, to a near-field charging pad. In some embodiments, to save energy and extend the life of the near-field charging pad and its components, wireless power is not transmitted until a wireless power receiver within a threshold distance of the near-field charging pad is detected (and, herein The device detection and antenna selection algorithms described in do not start).

일부 실시 예들에 있어서, 그 검출(906)은, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드로부터 무선으로 운송된 전력을 수신하도록 인가되는 것을 보장하기 위해 (예를 들어, 보안 소자 모듈(234, 282)을 이용하여, 도 2a 및 2b) 인증 핸드쉐이크(authorization handshake)를 실행하는 것을 포함하며, 무선 전력 수신기가 인가받았다고 판정되면, 그 방법은, 동작(908)으로 진행한다. 이러한 방식에 있어서, 근접장 충전 패드는, 단지 인가된 무선 전력 수신기만이 무선으로 운송된 전력을 수신할 수 있고, 근접장 충전 패드에 의해 전송되는 전력을 리치(leech)하는 디바이스가 없도록 보장한다.In some embodiments, the detection 906 is used to ensure that the wireless power receiver is authorized to receive wirelessly delivered power from a near-field charging pad (e.g., using a secure element module 234, 282). 2A and 2B), and if it is determined that the wireless power receiver is authorized, the method proceeds to operation 908. In this way, the near-field charging pad ensures that only authorized wireless power receivers can receive the wirelessly delivered power and that no device leeches the power transmitted by the near-field charging pad.

그 방법(900)은, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있다는 검출에 응답하여, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 설치되었는지를 판정(912)하는 것을 더 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 이것은, 다수의 안테나 존들의 각각을 이용하여 테스트 전력 전송 신호들을 전송하고(908), 테스트 전력 전송 신호들을 전송하는 동안, 근접장 충전 패드에서 반사된 전력량을 모니터링(910)함에 의해 달성된다. The method 900 further includes determining 912 whether a wireless power receiver is installed on a near-field charging pad in response to detecting that the wireless power receiver is within a threshold distance of the near-field charging pad. In some embodiments, this includes transmitting (908) test power transmission signals using each of the multiple antenna zones and monitoring (910) the amount of power reflected from the near-field charging pad while transmitting the test power transmission signals. is achieved by

일부 실시 예들에 있어서, 반사된 전력량이 디바이스 검출 임계치를 충족하지 못하면(예를 들어 반사된 전력량이 테스트 전력 전송 신호들과 함께 전송된 전력 20%를 초과하면), 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 표면상에 설치되지 않았다고 판정한다(912, 아니오). 이러한 판정에 따라, 근접장 충전 패드는, 단계 914에서 다수의 안테나 존들의 각각을 이용하여 테스트 전력 전송 신호들을 계속적으로 전송한다(즉, 단계 908로 진행). 일부 실시 예들에 있어서, 908 및 910에서의 동작들은, 디바이스 검출 임계치가 충족되었다고 판정될 때 까지 실행된다.In some embodiments, if the amount of reflected power does not meet the device detection threshold (e.g., if the amount of reflected power exceeds 20% of the power transmitted with the test power transmission signals), the wireless power receiver may It is determined that it is not installed on the surface (912, no). Based on this determination, the near-field charging pad continues to transmit test power transmission signals using each of the multiple antenna zones in step 914 (i.e., proceeds to step 908). In some embodiments, the operations at 908 and 910 are executed until it is determined that a device detection threshold has been met.

일부 실시 예들에서는, 반사된 전력량이 다수의 안테나 존들의 각 안테나 존에서 측정되는 (예를 들어, 각 안테나 존은 도 1b에 도시된 것과 같은, 각각의 ADC/DAC/전력 검출기와 연관될 수 있음) 반면, 다른 실시 예들에서는, 반사된 전력량이 RF 전력 전송기 집적 회로(160)(예를 들어, ADC/DAC/전력 검출기)의 단일 부품을 이용하여 측정될 수 있다. 반사된 전력량이 디바이스 검출 임계치를 충족하면(912, 예), 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 설치되었다고 판정된다. 예를 들어, 반사 전력량이 테스트 전력 전송 신호들과 함께 전송된 전력량의 20% 이하이면, 반사 전력량은 디바이스 검출 임계치를 충족시킬 수 있다. 그러한 결과는, 테스트 전력 전송 신호들과 함께 충분한 량의 전력이 무선 전력 수신기에 흡수/포획되었음을 나타낸다.In some embodiments, the amount of reflected power is measured in each antenna zone of multiple antenna zones (e.g., each antenna zone may be associated with a respective ADC/DAC/power detector, such as that shown in FIG. 1B). ) Meanwhile, in other embodiments, the amount of reflected power may be measured using a single component of the RF power transmitter integrated circuit 160 (e.g., ADC/DAC/power detector). If the amount of reflected power meets the device detection threshold (912, yes), it is determined that the wireless power receiver is installed on the near-field charging pad. For example, if the amount of reflected power is less than or equal to 20% of the amount of power transmitted with the test power transmission signals, the amount of reflected power may meet the device detection threshold. Such results indicate that a sufficient amount of power along with the test power transmission signals were absorbed/captured by the wireless power receiver.

일부 실시 예들에 있어서, 다른 유형의 센서들(예를 들어, 센서(212), 도 2a)이 근접장 충전 패드내에 포함되거나, 근접장 충전 패드와 통신함으로써, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 설치되었을 때를 판정하는데 도움을 준다. 예를 들어, 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 광학 센서들(예를 들어, 패드의 일부로부터 광이 차단될 때, 이것은, 무선 전력 수신기가 패드상에 설치되었다는 표시를 제공할 수 있음), 하나 이상의 진동 센서들(예를 들어, 패드에서 진동이 검출되면, 이것은, 무선 전력 수신기가 패드상에 설치되었다는 표시를 제공할 수 있음), 하나 이상의 변형 게이지들(strain gauges)(예를 들어, 패드의 표면에서의 변형 레벨이 증가하면, 이것은, 무선 전력 수신기가 표면상에 설치되었다는 표시를 제공할 수 있음), 하나 이상의 열 센서들(예를 들어, 패드의 표면에서의 온도가 증가하면, 이것은, 무선 전력 수신기가 표면상에 설치되었다는 표시를 제공할 수 있음), 및/또는 하나 이상의 중량 센서들(weighing sensors)(예를 들어, 패드의 표면상에서 측정된 중량이 증가하면, 이것은, 무선 전력 수신기가 표면상에 설치되었다는 표시를 제공할 수 있음)이 이용되어 이러한 판정을 하는데 도움을 준다.In some embodiments, other types of sensors (e.g., sensor 212, FIG. 2A) may be included within or in communication with the near-field charging pad, thereby allowing the wireless power receiver to be installed on the near-field charging pad. Helps determine the time. For example, in some embodiments, one or more optical sensors (e.g., when light is blocked from a portion of the pad, this may provide an indication that a wireless power receiver has been installed on the pad), one One or more vibration sensors (e.g., if vibration is detected in the pad, this may provide an indication that a wireless power receiver has been installed on the pad), one or more strain gauges (e.g., the pad If the level of strain at the surface of the pad increases, which may provide an indication that a wireless power receiver has been installed on the surface, one or more thermal sensors (e.g., if the temperature at the surface of the pad increases, this may provide an indication that a wireless power receiver has been installed on the surface). , which may provide an indication that a wireless power receiver has been installed on the surface), and/or one or more weighing sensors (e.g., if the weight measured on the surface of the pad increases, this may (which may provide an indication that the receiver is installed on the surface) may be used to assist in making this determination.

일부 실시 예들에 있어서, 테스트 전력 전송 신호들을 전송하기 전에, 그 방법은, 전력 전송 수신기가 근접장 충전 패드로부터 무선으로 운송된 전력을 수신하도록 인가되었다고 판정하는 것을 포함한다. 예를 들어, 도 2a-2b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기(104)와 근접장 충전 패드(100)는, 각각, 이러한 인증 프로세스를 실행하는데 이용되는, 보안 소자 모듈들(282 및 234)을 포함함으로써, 단지 인가된 수신기만이 근접장 충전 패드로부터 무선으로 운송된 전력을 수신할 수 있게 한다.In some embodiments, prior to transmitting test power transfer signals, the method includes determining that the power transfer receiver is authorized to receive wirelessly delivered power from a near-field charging pad. For example, as shown in FIGS. 2A-2B, wireless power receiver 104 and near-field charging pad 100 include secure element modules 282 and 234, respectively, that are used to perform this authentication process. The inclusion ensures that only authorized receivers can receive wirelessly delivered power from the near-field charging pad.

그 방법(900)은, 무선 전력 수신기가, 근접장 충전 패드상에 설치되었다는 판정에 따라, 다수의 안테나 존들에 포함된 각 안테나 소자에 의해, 제 1 세트의 전송 특성들을 가진 각 테스트 전력 전송 신호들을 선택적으로 전송(916)하는 것을 더 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 선택적 또는 순차적 전송은 다수의 안테나 존들의 각 안테나 존을 이용하여 실행된다(918). 선택적 또는 순차적 전송은, 개별적인 안테나 존들과 연관된 하나 이상의 안테나들이 테스트 전력 전송 신호들을 전송하게 하도록, 한번에 하나의 안테나 존을 선택적으로 활성화시키는 프로세스를 지칭한다(예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 스위치(295)에 하나 이상의 제어 신호를 제공하여, 서로 다른 안테나 존들을 선택적으로 활성화시킨다).The method 900 includes, in accordance with a determination that a wireless power receiver is installed on a near-field charging pad, each test power transmission signal having a first set of transmission characteristics by each antenna element included in the plurality of antenna zones. It further includes selectively transmitting (916). In some embodiments, selective or sequential transmission is performed using each antenna zone of multiple antenna zones (918). Selective or sequential transmission refers to the process of selectively activating one antenna zone at a time such that one or more antennas associated with the individual antenna zones transmit test power transmission signals (e.g., RF power transmitter integrated circuit 160 ) provides one or more control signals to the switch 295 to selectively activate different antenna zones).

도 9b를 참조하면, 그 방법(900)은, 다수의 안테나 존들 중 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의한 (916 및/또는 918에서의 순차적인 또는 선택적인 전송 동작동안) 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력 운송 파라메타가 특정 전력-운송 기준을 충전하는지(예를 들어, 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의해 무선 전력 수신기로 임계 전력량 이상이 전달되었음을 특정 전력 운송 파라메타들이 나타내는지의 여부)를 판정(920)하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각각의 전력 운송 파라메타들은, 다수의 안테나 그룹들의 각 안테나 그룹에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송에 기초하여, 무선 전력 수신기가 수신한 전력량에 대응한다.Referring to FIG. 9B, the method 900 includes transmission of each test power transmission signal (during sequential or selective transmission operations at 916 and/or 918) by at least one specific antenna zone among a plurality of antenna zones. Determine whether the specific power transport parameters associated with meet a specific power-transport criterion (e.g., whether the specific power transport parameters indicate that more than a threshold amount of power has been delivered to the wireless power receiver by at least one specific antenna zone) ( 920). In some embodiments, each power transfer parameter corresponds to an amount of power received by the wireless power receiver based on transmission of each test power transmission signal by each antenna group of the multiple antenna groups.

하나 이상의 프로세서들에 의해, 특정 전력 운송 파라메타가 전력 운송 기준을 충족한다고 판정되면(920-예), 그 방법은, 적어도 하나의 특정 안테나 존을 이용하여 무선 전력 수신기로 다수의 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것을 더 포함하며, 다수의 추가적이 전력 전송 신호들의 각각은, 제1 세트와 별개인, 제 2 세트의 전송 특성을 가지고 전송된다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 세트의 전력 전송 특성들은, 특정 안테나 그룹에 의해 무선 전력 수신기로 전달되는 전력량을 증가시키도록, 제 1 세트의 전송 특성들내의 적어도 하나의 특성을 조정함에 의해, 판정된다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 조정된 특성은, 주파수 또는 임피던스 값이다(그리고, 주파수 및 임피던스 값은 상술한 적응적 기법을 이용하여 조정될 수 있다).If it is determined by the one or more processors that the particular power transfer parameter meets the power transfer criteria (920-Yes), the method may further comprise sending a plurality of additional power transfer signals to the wireless power receiver using at least one specific antenna zone. and transmitting, wherein each of the plurality of additional power transmission signals is transmitted with a second set of transmission characteristics separate from the first set. In some embodiments, the second set of power transfer characteristics are determined by adjusting at least one characteristic in the first set of transfer characteristics to increase the amount of power delivered by a particular group of antennas to the wireless power receiver. do. Additionally, in some embodiments, the at least one adjusted characteristic is a frequency or an impedance value (and the frequency and impedance values may be adjusted using the adaptive techniques described above).

상술한 테스트 전력 전송 신호는 무선 전력 수신기에 무선 전력을 운송하는데 이용하기 위한 안테나 존을 판정하는데 도움을 주기 위해 이용된다. 일부 실시 예들에 있어서, 이들 테스트 전력 전송 신호들은, 무선 전력 수신기에 의해, 무선 전력 수신기 또는 그와 연관된 디바이스에 전력 또는 충전을 제공하는데 이용되지 않는다. 대신에, 무선 전력 수신기에 전력 또는 충전을 제공하기 위해 다수의 추가적인 전력 전송 신호들이 이용된다. 이러한 방식에서는, 다수의 추가적인 전력 전송 신호들의 전송을 위해 적당한 안테나 존이 위치 결정될 때까지 디바이스 검출 단계 동안(예를 들어, 테스트 전력 전송 신호들를 전송하는 동안) 근접장 충전 패드가 리소스를 유지할 수 있다. 그 경우, 방법(900)은 테스트 신호들(즉, 제 1 세트의 전송 특성을 가진 테스트 전력 전송 신호들)을 이용하여 무선 전력 수신기의 위치를 위치 결정하고, 근접장 충전 패드상의 무선 전력 수신기의 위치가 주어지면, 전력 전송 신호들을 전송하기에 가장 적합한 안테나 존으로부터의 안테나를 이용하여 전송할 수 있다. 도 10을 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명하겠지만, 이러한 프로세스는 안테나 존들에 대한 거친 탐색(예를 들어, 거친 탐색은 동작들(908-918)을 포함할 수 있음)과 안테나 존들에 대한 미세 탐색(미세 탐색은 동작들(920-934)을 포함할 수 있음)을 포함할 수 있다.The test power transmission signal described above is used to help determine the antenna zone for use in transporting wireless power to the wireless power receiver. In some embodiments, these test power transfer signals are not used by the wireless power receiver to provide power or charging to the wireless power receiver or its associated device. Instead, a number of additional power transmission signals are used to provide power or charging to the wireless power receiver. In this way, the near-field charging pad can maintain resources during the device detection phase (e.g., while transmitting test power transfer signals) until a suitable antenna zone is located for transmission of multiple additional power transfer signals. In that case, method 900 uses test signals (i.e., test power transmission signals having a first set of transmission characteristics) to determine the location of the wireless power receiver and determines the location of the wireless power receiver on the near-field charging pad. Given , power transmission signals can be transmitted using an antenna from the antenna zone most suitable for transmitting. As will be described in more detail below with reference to Figure 10, this process may include a coarse search for antenna zones (e.g., a coarse search may include operations 908-918) and a fine search for antenna zones. (The micro-search may include operations 920-934).

일부 실시 예들에 있어서, 전력 제어 프로세스(도 11e)는 선택된 안테나 존들을 이용하여 무선 전력 수신기에 운송되는 전력의 레벨을 최적화하도록 도움을 주는데 이용된다(예를 들어, 전력 제어는, 방법(900) 동안에 선택되었던 안테나 존들을 이용하여 무선 전력의 전송을 동조시키기 위해, 동작 922, 930 또는 934 후에 실행될 수 있다). 전력 제어 프로세스의 일부로서, 근접장 충전 패드는, 추가적인 다수의 전력 전송 신호들의 전송 동안에, 근접장 충전 패드에 의해 무선 전력 수신기에 무선으로 운송되는 전력의 레벨을 판정하는데 이용되는, 무선 전력 수신기로부터 수신된, 정보에 기초하여 제 2 세트의 전송 특성들내의 적어도 하나의 특성을 조정할 수 있다. In some embodiments, a power control process (FIG. 11E) is used to help optimize the level of power delivered to the wireless power receiver using selected antenna zones (e.g., power control may be performed using method 900) may be executed after operations 922, 930, or 934 to synchronize the transmission of wireless power using the antenna zones selected during. As part of the power control process, the near-field charging pad receives a power signal received from the wireless power receiver, which is used to determine the level of power wirelessly delivered to the wireless power receiver by the near-field charging pad during transmission of an additional plurality of power transmission signals. , may adjust at least one characteristic in the second set of transmission characteristics based on the information.

동작(920)으로 되돌아 가서, 916에서(및 선택적으로 918에서)의 순차적인 또는 선택적인 전송 동작 동안에 테스트 전력 전송 신호들의 전송과 연관된 전력 운송 파라메타들 중 어느 것도, 전력 운송 기준을 충족하지 못하다는 판정에 응답하여(920-아니오), 그 방법(900)은, 그들의 연관된 각각의 전력 운송 파라메타들에 기초하여 2 이상의 안테나 존들(본 명세서에서는, 2+ 안테나 존들이라고 지칭하는 경우도 있음)을 선택하는 것을 더 포함한다. 이것은, 무선 전력 수신기가 임의 특정 안테나 존의 중심에 있지 않을 때 발생할 수 있다(예를 들어, 수신기가 2 이상의 안테나 존 위에 있을 때). 예를 들어, 각자의 전력 운송 파라메타들에 기초하여 916(및 선택적으로 918)에서의 순차적인 또는 선택적인 전송 동작 동안에 무선 전력 수신기에 가장 높은 전력량을 전달했던 2 이상의 안테나 존들이 동작 924에서 선택된다. 이러한 방식에서는, 일부 실시 예들에 있어서, 다른 안테나 존들에 대한 전력 운송 파라메타들보다 더 높은 전력 운송 파라메타와 그들 각자의 연관성에 기초하여 916/918에서의 동작 동안에 무선 전력 수신기에 가장 효율적으로 전력을 전송했던 2 이상의 안테나 존들을 선택함에 의해, 가장 효율적인 안테나 존에 대한 미세 탐색이 시작된다. 이들 실시 예들에 있어서, 각 전력 운송 파라메타는 각 안테나 존마다 (동작들 916/918과 함께) 모니터링될 수 있고, 그 다음, 다수의 안테나 존들 중 어느 안테나 존을, 무선 전력 전송에 이용하기 위한 2 이상의 안테나 존들로서 선택할지를 판정하기 위해, 이들 전력 운송 파라메타들이 비교된다. Returning to operation 920, it is determined that none of the power transfer parameters associated with the transmission of the test power transfer signals during the sequential or selective transfer operation at 916 (and optionally at 918) meet the power transfer criteria. In response to the decision 920-No, the method 900 selects two or more antenna zones (sometimes referred to herein as 2+ antenna zones) based on their respective power transport parameters. It includes more things to do. This may occur when the wireless power receiver is not in the center of any particular antenna zone (eg, when the receiver is over two or more antenna zones). For example, two or more antenna zones that delivered the highest amount of power to the wireless power receiver during the sequential or selective transmission operation at 916 (and optionally 918) based on their respective power transfer parameters are selected in operation 924. . In this manner, in some embodiments, most efficiently transmit power to the wireless power receiver during operation at 916/918 based on their respective correlation with power transport parameters that are higher than the power transport parameters for other antenna zones. By selecting two or more antenna zones, a fine search for the most efficient antenna zone begins. In these embodiments, each power transfer parameter may be monitored for each antenna zone (with operations 916/918) and then select which of the multiple antenna zones to use for wireless power transfer. To determine which of the above antenna zones to select, these power transfer parameters are compared.

2 이상의 안테나 존들을 선택한 후, 그 방법은, (ⅰ) 이전 전송들에 기초하여(예를 들어, 전송 각 안테나 그룹에서 측정된 반사 전력량에 기초하여 또는 무선 전력 수신기에 의해 수신된 전력의 레벨에 관한, 무선 전력 수신기로부터 수신된 피드백에 기초하여) 테스트 전력 전송 신호들의 적어도 하나의 특성(예를 들어, 주파수, 임피던스, 진폭, 위상, 이득 등)을 수정함에 의해 테스트 전력 전송 신호들을 갱신하고, (ⅱ) 2 이상의 안테나 존들의 각각을 이용하여 갱신된 테스트 전력 전송 신호들을 전송하는 것을 더 포함한다(예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 2 이상의 안테나 존들을 활성화시키기 위해 스위치(295)로 하나 이상의 제어 신호들을 제공함). After selecting two or more antenna zones, the method: (i) based on previous transmissions (e.g., based on the amount of reflected power measured from each group of transmitting antennas or based on the level of power received by the wireless power receiver); updating the test power transmission signals by modifying at least one characteristic (e.g., frequency, impedance, amplitude, phase, gain, etc.) of the test power transmission signals (based on feedback received from the wireless power receiver); (ii) transmitting updated test power transmission signals using each of the two or more antenna zones (e.g., the RF power transmitter integrated circuit 160 may activate the switch 295 to activate the two or more antenna zones ), which provides one or more control signals).

그 방법(900)은, 2 이상의 안테나 존들중의 소정 존에 의해 갱신된 각각의 테스트 전력 전송 신호들의 전송과 연관된 특정 전력 운송 파라메타가 전력 운송 기준을 충족하는지를 판정(928)하는 것을 더 포함한다. 2 이상의 안테나 존들 중의 소정 존에 의해 갱신된 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력 운송 파라메타가 전력 운송 기준을 충족한다는 판정(928-예)에 응답하여, 그 방법(900)은 2 이상의 안테나 존들 중의 그 존을 이용하여 무선 전력 수신기로 다수의 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것(930)을 더 포함하며, 이때, 다수의 추가적인 안테나 전송 신호들의 각각은 제 1 세트와 별개인, 제 2 세트의 전송 특성들과 함께 전송된다(예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 스위치(295)로 제어 신호를 제공할 수 있음). 다수의 추가적인 전력 전송 신호들은 무선 전력 수신기(또는 무선 전력 수신기에 결합된 전자 디바이스)로 무선으로 전력을 운송하는데 이용된다. The method 900 further includes determining 928 whether a particular power transfer parameter associated with the transmission of each test power transfer signal updated by a given one of the two or more antenna zones meets a power transfer criterion. In response to a determination (928-Yes) that the specific power transfer parameters associated with the transmission of each test power transfer signal updated by a given one of the two or more antenna zones meet the power transfer criteria, the method 900 may be configured to: and transmitting (930) a plurality of additional power transmission signals to the wireless power receiver using the one of the zones, wherein each of the plurality of additional antenna transmission signals is a second set, separate from the first set. (e.g., RF power transmitter integrated circuit 160 may provide a control signal to switch 295). A number of additional power transfer signals are used to wirelessly transfer power to a wireless power receiver (or an electronic device coupled to a wireless power receiver).

일부 실시 예들에 있어서, 동작 920 및 928에서, 특정 전력 운송 파라메타가 전력 운송 기준을 충족한다는 판정은, 제 1 임계 전력량이 무선 전력 수신기에 전달됨을 (2 이상의 안테나 존들 중의 그 존 및/또는 적어도 하나의 특정 존과 연관된) 각 전력 운송 파라메타들이 나타낸다고 판정하는 것을 포함한다. 동작 928에서 그러한 판정이 이루어지면, 이것이 나타내는 것은, 그 존이, 동작(926)과 함께 그 존에 의해 무선 전력 수신기로 제 1 임계 전력량이 전달됨을 나타내는 각 전력 운송 파라메타를 가진, 2 이상의 안테나 존들 중의 유일한 안테나 존이라는 것이다. In some embodiments, in operations 920 and 928, determining that a particular power delivery parameter meets a power delivery criterion may determine that a first threshold amount of power is delivered to the wireless power receiver (that zone of two or more antenna zones and/or at least one It includes determining that each power transport parameter (associated with a specific zone of) represents. If such a determination is made in operation 928, this indicates that the zone has two or more antenna zones with each power transfer parameter indicating that the zone, with operation 926, has a first threshold amount of power delivered by the zone to the wireless power receiver. It is the only antenna zone in the area.

일부 실시 예들에 있어서, 제 1 임계 전력량은, 무선 전력 수신기에 의해 수신된 전력량에 대응한다(일부 상황에서는, 대안적으로, 제 1 임계 전력량이 근접장 충전 패드에서 검출된 반사 전력량에 대응할 수 있다). 상술한 바와 같이, 일부 실시 예들에 있어서, 캘리브레이션 프로세스는, 근접장 충전 패드의 제조 이후에 실행되며, 근접장 충전 패드상에 다양한 유형의 디바이스들(예를 들어, 각각 무선 전력 수신기들에 접속된 스마트폰, 테블릿, 랩탑, 접속된 디바이스들 등)을 설치하고, 그 다음, 안테나 그룹에 의해 다양한 유형의 디바이스들에 테스트 신호들을 전송한 후, 수신기(또는 거기에 결합된 디바이스)에서 수신한 최대 반사 전력을 측정하는 것을 포함한다. 일부 예시에 있어서, 제 1 임계치는 수신된 최대 전력량의 백분율에 대응하는 값으로 수립된다(예를 들어, 특정 안테나 존에 의해 전송된 전력의 대략 85% 이상이 수신기에 의해 수신됨).In some embodiments, the first threshold amount of power corresponds to an amount of power received by the wireless power receiver (in some situations, alternatively, the first threshold amount of power may correspond to an amount of reflected power detected at the near-field charging pad). . As described above, in some embodiments, the calibration process is performed after fabrication of the near-field charging pad and allows various types of devices (e.g., smartphones each connected to wireless power receivers) to be placed on the near-field charging pad. , tablets, laptops, connected devices, etc.) and then transmitting test signals to various types of devices by a group of antennas, then measuring the maximum reflection received by the receiver (or device coupled to it). Includes measuring power. In some examples, the first threshold is established as a value corresponding to a percentage of the maximum amount of power received (e.g., approximately 85% or more of the power transmitted by a particular antenna zone is received by the receiver).

상술한 바와 같이, 캘리브레이션 프로세스의 실시 예들 동안, (무선 전력 수신기가 안테나 존들간의 경계에 배치되어 있기 때문에), 제 1 임계치를 충족시킬 수 있는 안테나 존이 하나도 없을 경우, 무선 전력 수신기에 전력을 전송하기 위해 2 이상의 안테나 존들을 위치 결정하는데, 제 2 임계치가 이용될 수 있도록, 제 2 임계치가 수립된다 (이하에서 설명할 것임). 이러한 제 2 임계치는, 캘리브레이션 프로세스 동안 측정된 최대 반사 전력량의 또 다른 백분율(예를 들어, 65%)일 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 및 제 2 임계치들은, 캘리브레이션 프로세스를 겪은 디바이스들의 각각에 대한 디바이스 특정 제 1 및 제 2 임계치들로서 결정된다.As described above, during embodiments of the calibration process, if no antenna zone can satisfy the first threshold (because the wireless power receiver is located at the boundary between antenna zones), then power is applied to the wireless power receiver. A second threshold is established such that the second threshold can be used to locate two or more antenna zones for transmission (as will be described below). This second threshold may be another percentage (eg, 65%) of the maximum amount of reflected power measured during the calibration process. In some embodiments, the first and second thresholds are determined as device specific first and second thresholds for each of the devices that have undergone the calibration process.

일부 실시 예들에 있어서, 그 방법(900)은, (ⅰ) 2 이상의 안테나 존들 중, 무선 전력 수신기로 제 1 임계 전력량을 전달하고 있는 안테나 존이 없고, (ⅱ) 2 이상의 안테나 존들 중의 추가적인 안테나 존과 연관된 추가적인 전력 운송 파라메타가 전력 운송 기준을 충족한다고 판정하는 것(928-아니오)을 포함한다. 예를 들어, 각 전력 운송 파라메타는, 2 이상의 안테나 존들 중의 그 존에 의해 무선 전력 수신기로 전달된 제 1 전력량이 제 2 임계 전력량보다 높고 제 1 임계 전력량보다 아래임을 나타내며, 추가적인 전력 운송 파라메타는, 추가적인 안테나 존에 의해 무선 전력 수신기로 전달된 제 2 전력량이 제 2 임계 전력량보다 높고 제 1 임계 전력량보다 아래임을 나타낸다. 다시 말해, 2 이상의 안테나 존들 중, 제 1 임계 전력량을 만족시키기에 충분한 전력을 무선 전력 수신기에 전달할 수 있는 안테나 존이 없을 경우, 그 방법은, 보다 낮은 제 2 임계 전력량을 충족시키기에 충분한 전력을 안테나 그룹들 중 2개가 무선 전력 수신기에 전달했는지를 판정하는 것으로 진행한다. 예를 들어, 무선 전력 수신기는 2개의 안테나 그룹들 사이의 경계에 배치될 수 있으며, 그에 따라, 제 1 임계치를 충족시킬 수 있는 안테나 그룹은 하나도 없지만, 이들 2개의 안테나 그룹들은 제 1 임계 전력량을 개별적으로 각각 충족시킬 수 있게 된다. In some embodiments, the method 900 includes (i) no antenna zone among the two or more antenna zones that is delivering the first threshold amount of power to the wireless power receiver, and (ii) an additional antenna zone among the two or more antenna zones. and determining that the additional power transfer parameters associated with meet the power transfer criteria (928-No). For example, each power transfer parameter indicates that a first amount of power delivered to the wireless power receiver by that one of the two or more antenna zones is above a second threshold power amount and below a first threshold power amount, and the additional power transfer parameters are: It indicates that the second amount of power delivered to the wireless power receiver by the additional antenna zone is higher than the second threshold power amount and below the first threshold power amount. In other words, if there is no antenna zone among two or more antenna zones that can deliver enough power to satisfy the first threshold power amount to the wireless power receiver, the method provides power sufficient to satisfy the second lower threshold power amount. We proceed by determining whether two of the antenna groups have delivered power to the wireless power receiver. For example, a wireless power receiver may be placed at the boundary between two antenna groups, such that no antenna group can meet the first threshold, but these two antenna groups can meet the first threshold power amount. Each can be satisfied individually.

근접장 충전 패드의 하나 이상의 프로세서들에 의해, 2개의 안테나 존들에 의해 갱신된 테스트 전력 전송 신호들의 전송과 연관된 전력 운송 파라메타들이 전력 운송 기준을 충족한다고(932-예) 판정되면, 그 방법은, 2개 이상의 안테나 존들을 이용하여 무선 전력 수신기로 다수의 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것(934)을 더 포함한다. 그러한 상황은, 2개의 인접한 안테나 존들 사이에 무선 전력 수신기가 배치될 때 발생된다. 일부 실시 예들에 있어서, 2개 이상의 안테나 존들의 각각은, 무선 전력 수신기에 전력을 제공하기 위해, 추가적인 다수의 전력 전송 신호들을 동시에 전송한다.If it is determined by the one or more processors of the near-field charging pad that the power transfer parameters associated with the transmission of the updated test power transfer signals by the two antenna zones meet the power transfer criteria (932-Yes), the method: 2 It further includes transmitting (934) a plurality of additional power transmission signals to the wireless power receiver using one or more antenna zones. Such a situation occurs when a wireless power receiver is placed between two adjacent antenna zones. In some embodiments, each of the two or more antenna zones simultaneously transmits an additional plurality of power transmission signals to provide power to the wireless power receiver.

도 9b에 도시된 바와 같이, 2 이상의 안테나 존들이 전력 운송 기준을 충족하는 전력 운송 파라메타들을 가지고 있지 않으면(932-아니오), 수신기에 무선 전력을 효율적으로 전달할 수 있는 안테나 존들이 위치 결정되지 않았음에 따라, 그 방법(900)은 동작(906)으로 복귀하여 수신기에 대한(또는 다른 수신기에 대해 다시) 탐색을 시작한다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법(900)은, 대안적으로, 다른 특성들이 2 이상의 안테나들로 하여금 전력 운송 기준을 충족하기에 충분한 무선 전력을 수신기에 운송할 수 있게 하는지를 판정하기 위해, 이들 특성들을 가진 테스트 전력 전송 신호들의 전송을 시작하도록 동작(924)으로 복귀할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법(900)은, 사전 결정된 횟수만큼(예를 들어 2회) 동작(924)으로 복귀하며, 2 이상의 존들이 여전히 전력 운송 기준을 충족하는 전력 운송 파라메타들을 가지지 않으면, 그 포인트에서 그 방법은 동작(906)으로 복귀하여 새로운 수신기들에 대한 탐색을 시작한다.As shown in FIG. 9B, if two or more antenna zones do not have power transport parameters that meet the power transport criteria (932-No), antenna zones that can efficiently transfer wireless power to the receiver have not been located. Accordingly, the method 900 returns to operation 906 and begins searching for the receiver (or again for another receiver). In some embodiments, the method 900 may alternatively measure other characteristics of the two or more antennas to determine whether they enable the two or more antennas to deliver sufficient wireless power to the receiver to meet the power delivery criteria. Operation 924 may be returned to begin transmission of test power transmission signals with . In some embodiments, the method 900 returns to operation 924 a predetermined number of times (e.g., twice), and if two or more zones still do not have power delivery parameters that meet the power delivery criteria: At that point the method returns to operation 906 and begins searching for new receivers.

일부 실시 예들에 있어서, 그 방법(900)이 (예를 들어, 동작들 922, 930 및 934에서) 수신기에 전력을 무선으로 운송하는데 이용하기 위한 안테나 존들을 성공적으로 위치 결정한 후에는, 그 방법(900)은, 새로운 수신기에 대한 탐색을 위해 동작(906)으로 복귀한다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는, 임의 특정 시점에 다수의 수신기들에 무선 전력을 동시에 운송할 수 있으며, 그러므로, 그 방법(900)을 통한 반복은, 근접장 충전 패드가 이들 다수의 수신기들의 각각에 무선 전력을 전송하는데 이용하기 위한 안테나 존을 적절히 판정할 수 있게 한다. In some embodiments, after the method 900 has successfully located antenna zones for use in wirelessly delivering power to a receiver (e.g., in operations 922, 930, and 934), the method ( 900 returns to operation 906 to search for a new receiver. In some embodiments, a near-field charging pad may simultaneously deliver wireless power to multiple receivers at any given time, and therefore, iterating through the method 900 may allow the near-field charging pad to deliver wireless power to multiple receivers at any given time. It is possible to appropriately determine the antenna zone to be used to transmit wireless power to each.

일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드의 각 안테나 존들에 대한 각각의 전력 운송 파라메타들을 판정하는데 이용되는 정보는, 근접장 충전 패드의 무선 통신 부품을 통해 무선 전력 수신기에 의해 근접장 충전 패드로 제공된다(예를 들어, 수신기는 상술한 테스트 전력 전송 신호들로부터 수신기가 수신한 전력량을 판정하는데 이용되는 정보를 전송함). 일부 실시 예들에 있어서, 이러한 정보는, 무선 전력 수신기와 근접장 충전 패드의 무선 통신 부품간의 접속을 통해 송신되며, 그 접속은 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 설치되었다고 판정하면 수립된다.In some embodiments, the information used to determine the respective power delivery parameters for each antenna zone of the near-field charging pad is provided to the near-field charging pad by a wireless power receiver via a wireless communication component of the near-field charging pad (e.g. For example, the receiver transmits information used to determine the amount of power received by the receiver from the test power transmission signals described above). In some embodiments, this information is transmitted via a connection between the wireless power receiver and the wireless communication component of the near-field charging pad, the connection being established upon determining that the wireless power receiver is installed on the near-field charging pad.

추가적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는 안테나 존들을 극적으로 생성 또는 정의한다. 예를 들어, 도 1b를 참조하면, 근접장 충전 패드는 단일 안테나(210-A)를 포함하도록 제 1 안테나 존(290-1)을 정의할 수 있으며, 2 이상의 안테나(210)를 포함하도록 또 다른 안테나 존(290-N)을 정의할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 상술한 방법(900)의 여러 단계들에서, 안테나 존들이 재정의될 수 있다. 예를 들어, 2 이상의 안테나 존들이, 전력 운송 기준을 충족시키는 전력 운송 파라메타들을 가지고 있지 않다는 판정(932-아니오)에 따라, 근접장 충전 패드는, (각각의 안테나 존이 단일 안테나를 포함하는 대신에) 각각이 다수의 안테나들을 포함하도록 안테나 존들을 재정의할 수 있다. 이러한 방식에서는, 근접장 충전 패드상에 설치되었던 수신기에 무선 전력을 전송하는데 이용될 수 있는 적당한 안테나 존이 위치 결정되는 것을 돕기 위해 그 방법(900)이 안테나 존들을 극적으로 재정의할 수 있다. Additionally, in some embodiments, a near-field charging pad dramatically creates or defines antenna zones. For example, referring to FIG. 1B, the near-field charging pad may define a first antenna zone 290-1 to include a single antenna 210-A, and another antenna zone 290-1 to include two or more antennas 210. An antenna zone (290-N) can be defined. In some embodiments, antenna zones may be redefined at various stages of method 900 described above. For example, upon a determination (932-No) that two or more antenna zones do not have power transfer parameters that meet the power transfer criteria, a near-field charging pad may be configured to (instead of each antenna zone containing a single antenna) ) Antenna zones can be redefined so that each includes multiple antennas. In this way, the method 900 can dramatically redefine antenna zones to help locate an appropriate antenna zone that can be used to transmit wireless power to a receiver that has been installed on a near-field charging pad.

도 10은, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드내의 하나 이상의 안테나 그룹들을 선택적으로 활성화시키는 프로세스(1000)를 보여주는 개략도이다. 프로세스(1000)의 동작들 중 일부는 도 9a-9b의 방법을 참조하여 상기에서 설명한 동작들에 대응하거나 그 동작들을 보충한다. 도 10에 도시된 바와같이, 프로세스(1000)는 근접장 충전 패드(예를 들어, RF 충전 패드(100), 도 1a-1b 및 도 2a)와 함께 시작하여, 범위내의 및 후속적으로 근접장 충전 패드상의 무선 전력 수신기(예를 들어, 무선 전력 수신기(104), 도 12b)를 검출한다(1002)(동작 1002는 도 9a에 있어서 동작 906 내지 912-예에 대응함). 프로세스(1000)는 거친 탐색을 실행하고(1004), 미세 탐색을 실행하고(1006), 전력 제어 루틴을 실행하는 것(1008)을 포함한다. 프로세스(1000)에 있어서의 각 단계는, 도 11a 내지 11e를 참조하여 이하에서 추가적으로 상세하게 설명하겠다. 일부 실시 예들에 있어서, 프로세스(1000)는 근접장 충전 패드와 함께 시작하여, 근접장 충전 패드상의 및 후속적으로 근접장 충전 패드의 범위내의 무선 전력 수신기를 검출한다(1002). FIG. 10 is a schematic diagram showing a process 1000 for selectively activating one or more groups of antennas within a near-field charging pad, according to some embodiments. Some of the operations of process 1000 correspond to or supplement the operations described above with reference to the method of FIGS. 9A-9B. As shown in FIG. 10, the process 1000 begins with a near-field charging pad (e.g., RF charging pad 100, FIGS. 1A-1B and 2A), within range and subsequently the near-field charging pad. Detect 1002 a wireless power receiver (e.g., wireless power receiver 104, FIG. 12B) on the wireless power receiver (act 1002 corresponds to operations 906 to 912-example in FIG. 9A). Process 1000 includes executing a coarse search (1004), executing a fine search (1006), and executing a power control routine (1008). Each step in process 1000 will be described in additional detail below with reference to Figures 11A-11E. In some embodiments, the process 1000 begins with a near-field charging pad and detects a wireless power receiver on and subsequently within range of the near-field charging pad (1002).

도 11a에는, 근접장 충전 패드의 범위내 및 후속적으로 근접장 충전 패드상의 (또는 일부 실시 예들에 있어서는, 근접장 충전 패드상에 및 후속적으로 근접장 충전 패드의 범위내의) 무선 전력 수신기를 검출하는 프로세스(1002)를 상세하게 설명한 흐름도가 도시된다. 프로세스(1002)는, 근접장 충전 패드를 인에이블(enable)하는, 즉, 근접장 충전 패드를 전력 온시키는 것(1102)을 포함한다. 이후, 근접장 충전 패드는 무선 전력 수신기들에 대해 스캐닝(1104)하고, 수신된 신호 세기 표시자(received signal strength indicator: RSSI)에 적어도 부분적으로 기초하여 범위내의 무선 전력 수신기를 검출한다(1106). RSSI를 획득하기 위해, 근접장 충전 패드는 무선 통신 부품(예를 들어, 블루투스 라디오와 같은, 통신 부품(들)(204), 도 2a)을 이용하여, 무선 전력 수신기와 연관된 무선 통신 부품에 의해 방송되는 신호들(예를 들어, 블루투스 광고 신호)를 스캔할 수 있다. 근접장 충전 패드의 범위내의 무선 전력 수신기를 검출하는 것은, 방법(900)의 동작(906)을 참조하여 상기에서 상세하게 설명하였다.11A illustrates a process for detecting a wireless power receiver within range of and subsequently on a near-field charging pad (or, in some embodiments, on and subsequently within range of a near-field charging pad) ( A flow chart explaining 1002) in detail is shown. Process 1002 includes enabling the near-field charging pad, i.e., powering on the near-field charging pad (1102). The near-field charging pad then scans 1104 for wireless power receivers and detects 1106 a wireless power receiver within range based at least in part on a received signal strength indicator (RSSI). To obtain RSSI, the near-field charging pad utilizes a wireless communication component (e.g., a Bluetooth radio, such as communication component(s) 204, FIG. 2A) to transmit data to the wireless communication component associated with the wireless power receiver. Signals (for example, Bluetooth advertising signals) can be scanned. Detecting a wireless power receiver within range of a near-field charging pad is described in detail above with reference to operation 906 of method 900.

다음, 근접장 충전 패드는 근접장 충전 패드상의 무선 전력 수신기를 검출한다(1108). 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 설치되었다고 판정될 때까지, 동작들(908-914)을 참조하여 상술한 프로세스들을 이용하여, 근접장 충전 패드상의 무선 전력 수신기의 존재를 수립한다. 일부 실시 예들에 있어서, 동작(1108)은 동작(1102) 전에 발생한다.Next, the near-field charging pad detects the wireless power receiver on the near-field charging pad (1108). In some embodiments, the near-field charging pad is configured to power the wireless power on the near-field charging pad using the processes described above with reference to operations 908-914 until it is determined that a wireless power receiver is installed on the near-field charging pad. Establish the presence of a receiver. In some embodiments, operation 1108 occurs before operation 1102.

계속해서, 근접장 충전 패드는, 근접장 충전 패드상의 무선 전력 수신기의 검출에 응답하여, 무선 전력 수신기와의 통신 채널을 수립한다(1110).Subsequently, the near-field charging pad establishes a communication channel with the wireless power receiver in response to detection of a wireless power receiver on the near-field charging pad (1110).

도 11b를 참조하면, 그 방법은, 근접장 충전 패드가 거친 탐색(1004)을 실행하는 프로세스(1004)로 진행한다. 거친 탐색(1004)을 실행하는데 있어서, 근접장 충전 패드는 안테나 존(예를 들어, 안테나 존(290-1), 도 1b)에 대한 전력을 인에이블(1122)함에 의해 시작한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 존에 대한 전력을 인에이블하는 것은, 안테나 존에 포함된 안테나 소자가 (예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160)가 안테나 존을 활성화시키기 위해 스위치(295)에 하나 이상의 제어 신호들을 제공한 후) 제 1 세트의 전송 특성들(예를 들어, 위상, 이득, 방향, 진폭, 분극 및/또는 주파수)을 가진 테스트 전력 전송 신호들을 전송하는 것을 포함한다. 테스트 전력 전송 신호들을 전송하는 것은, 방법(900)의 단계들 916-918을 참조하여 상기에서 상세하게 설명되었다.Referring to Figure 11B, the method proceeds to process 1004 where the near-field charging pad performs a rough search 1004. In performing a coarse search 1004, the near-field charging pad begins by enabling 1122 power to an antenna zone (e.g., antenna zone 290-1, FIG. 1B). In some embodiments, enabling power for an antenna zone may mean that an antenna element included in the antenna zone (e.g., RF power transmitter integrated circuit 160) turns on switch 295 to activate the antenna zone. and transmitting test power transmission signals having a first set of transmission characteristics (e.g., phase, gain, direction, amplitude, polarization and/or frequency) after providing one or more control signals. Transmitting test power transmission signals was described in detail above with reference to steps 916-918 of method 900.

거친 탐색(1004)을 계속하여, 근접장 충전 패드는 무선 전력 수신기에 의해 수신된 전력량("보고된 전력")을 기록한다(1124). 일부 실시 예들에 있어서, 보고된 전력은 동작에서 수립된 통신 채널을 통해 무선 전력 수신기에 의해 근접장 충전 패드로 통신된다(1110).Continuing the rough search (1004), the near-field charging pad records the amount of power received by the wireless power receiver (“reported power”) (1124). In some embodiments, the reported power is communicated 1110 by the wireless power receiver to the near-field charging pad via an operationally established communication channel.

근접장 충전 패드는 근접장 충전 패드에 대해 정의되었던 모든 안테나 존들에 대해 단계 1122 및 1124를 반복한다(1126)(예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 모든 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키기 위하여 스위치(295)로 하나 이상의 제어 신호들을 제공한다). 이후, 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는 보고된 전력과 구성 임계치(configured threshold)(예를 들어, 전력 운송 기준)에 기초하여 안테나 존들의 세트(예를 들어, 2 또는 3개의 존들, 또는 상황에 따라 그보다 더 많거나 더 적은 개수의 존들)를 선택한다(1128). 설명을 쉽게 하기 위해, 그 세트내의 각 안테나 존은 단일 안테나(210)를 포함한다(예를 들어, 안테나 존(290-1), 도 1b). 그러나, 안테나 존들의 세트를 선택하는 대신, 근접장 충전 패드는 다수의 안테나들(210)을 포함하는 단일 안테나 존을 선택할 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 안테나 존(290-N)은 다수의 안테나들(210)을 포함한다. 추가적으로, 그 세트내의 각 안테나 존은 상황에 따라 다수의 안테나들을 포함할 수 있다.The near-field charging pad repeats steps 1122 and 1124 for all antenna zones that have been defined for the near-field charging pad (1126) (e.g., RF power transmitter integrated circuit 160 switches to selectively activate all antenna zones. (295) to provide one or more control signals). Then, in some embodiments, the near-field charging pad is configured to configure a set of antenna zones (e.g., 2 or 3 zones, or Depending on the situation, more or fewer zones) are selected (1128). For ease of explanation, each antenna zone within the set includes a single antenna 210 (e.g., antenna zone 290-1, Figure 1B). However, it should be noted that instead of selecting a set of antenna zones, a near-field charging pad may select a single antenna zone containing multiple antennas 210. For example, as shown in FIG. 1B, the antenna zone 290-N includes multiple antennas 210. Additionally, each antenna zone within the set may include multiple antennas depending on the situation.

도 11c를 참조하면, 보고된 전력에 기초하여 안테나 존들의 세트를 선택한 후, 근접장 충전 패드는 미세 탐색 프로세스(1006)를 실행한다. 일부 실시 예들에 있어서, 미세 탐색(1006)은, 근접장 충전 패드상의 무선 전력 수신기의 위치에 기초하여, 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 운송하기에 가장 적합한 안테나 존(들)이 어느 것인지를 판정하는데 이용된다. 미세 탐색(1006)을 실행하는데 있어서, 근접장 충전 패드는 거친 탐색을 이용하여 선택된 안테나 존들의 세트로부터 적어도 하나의 안테나 존을 선택하고(1132), 적어도 하나의 안테나 존에 대해, 근접장 충전 패드는, 이용 가능 주파수들 및/또는 임피던스를 스위핑(sweeping)한다(1134) (즉, 적어도 하나의 안테나 존에 의한 전력 전송 신호들의 전송을 동조시킨다). 이후, 근접장 충전 패드는 무선 전력 수신기에 의해 보고된 수신 전력량을 최대화시키는 이들 특성들을 기록한다(1136). 일부 실시 예들에 있어서, 동작들(1134 및 1136)은 안테나 존들의 세트내의 각 안테나 존에 대해 반복되고(1138), 근접장 충전 패드는 무선 전력 수신기로 최대 전력량을 운송하는 안테나 존(Z1)을 선택한다(1140). 추가적으로, 근접장 충전 패드는 무선 전력 수신기로의 최대 전력량의 운송을 달성하기 위해, 안테나 존(Z1)에 의해 주파수(및 다른 전송 특성들)와 릴레이 위치를 기록한다.Referring to Figure 11C, after selecting a set of antenna zones based on the reported power, the near-field charging pad executes a fine search process 1006. In some embodiments, fine search 1006 determines which antenna zone(s) are best suited to wirelessly deliver power to the wireless power receiver, based on the location of the wireless power receiver on the near-field charging pad. It is used. In performing a fine search (1006), the near-field charging pad selects (1132) at least one antenna zone from the set of selected antenna zones using a coarse search, and for the at least one antenna zone, the near-field charging pad: Sweep 1134 available frequencies and/or impedance (i.e., tune the transmission of power transmission signals by at least one antenna zone). The near-field charging pad then records these characteristics to maximize the amount of received power reported by the wireless power receiver (1136). In some embodiments, operations 1134 and 1136 are repeated for each antenna zone in the set of antenna zones (1138), and the near-field charging pad selects the antenna zone (Z1) that delivers the maximum amount of power to the wireless power receiver. Do (1140). Additionally, the near-field charging pad records the frequency (and other transmission characteristics) and relay location by antenna zone Z1 to achieve delivery of the maximum amount of power to the wireless power receiver.

일부 환경 또는 상황에 있어서, 안테나 존(Z1)에 의해 무선 전력 수신기로 운송된 전력량은 임계 전력량을 충족시키지 못한다. 이러한 환경 또는 상황에서는, 근접장 충전 패드가, 도 11d에 도시된, 인접 존 탐색(1007)을 실행한다. 일부 실시 예들에 있어서, 인접 존 탐색(1007)은 무선 전력 수신기로 운송된 전력량을 증가시키기 위해, 활성화될 수 있는 선택된 안테나 존(Z1)에 대한 하나 이상의 인접 존들을 식별하는데 이용된다(예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 스위치(295)에 하나 이상의 제어 신호들을 제공한다). 예를 들어, 이것은, 무선 전력 수신기가 (예를 들어, 2개의 안테나 존들의 교차점, 3개의 안테나 존들의 교차점, 또는 4개의 안테나 존들의 교차점에 배치된) 근접장 충전 패드의 인접한 안테나 존들 사이의 경계에 배치될 때, 발생한다. 인접 존 탐색(1007)을 실행하는데 있어서, 근접장 충전 패드는 선택된 안테나 존(Z1)에 대해 인접한 안테나 존들(ZA들)을 식별한다(1142). 일부 실시 예들에 있어서, 인접 존들(ZA들)을 식별하는 것은, 최대 5개의 인접 존들을 식별하는 것을 포함한다.In some environments or situations, the amount of power delivered to the wireless power receiver by antenna zone Z1 does not meet the threshold power amount. In this environment or situation, the near-field charging pad performs a proximity zone search 1007, shown in FIG. 11D. In some embodiments, adjacent zone discovery 1007 is used to identify one or more adjacent zones for a selected antenna zone Z1 that can be activated to increase the amount of power delivered to the wireless power receiver (e.g. , RF power transmitter integrated circuit 160 provides one or more control signals to switch 295). For example, this may be the boundary between adjacent antenna zones of a near-field charging pad where the wireless power receiver is positioned (e.g., at the intersection of two antenna zones, the intersection of three antenna zones, or the intersection of four antenna zones). Occurs when placed in . In performing the adjacent zone search (1007), the near-field charging pad identifies adjacent antenna zones (ZAs) for the selected antenna zone (Z1) (1142). In some embodiments, identifying adjacent zones (ZAs) includes identifying up to five adjacent zones.

다음, 근접장 충전 패드는 선택된 안테나 존(Z1)과 각각의 식별된 인접 존들을 페어링(pairing)하고(1144), 모든 안테나 동조 조합들을 스위핑하며(1146), 모든 이용 가능 주파수들(및 아마도 다른 전송 특성들)을 스위핑한다(1148). 이후, 근접장 충전 패드는 인접 존들(ZA들) 중에서 안테나 존들의 조합을 선택한다(1150). 예를 들어, 근접장 충전 패드는, 이들 안테나 존들 중 어느 하나가 무선 전력 수신기에 개별적으로 운송할 수 있는 것보다, 선택된 안테나 존(Z1)이 더 높은 전력량을 무선 전력 수신기에 운송한다고 판정한다. 다른 예시로서, 근접장 충전 패드는, 선택된 안테나 존(Z1)과 2개(또는 3개의) 다른 인접 존들이 무선 전력 수신기에 최대 전력량을 운송한다고 판정할 수 있다. 안테나 존들의 원하는 조합을 선택할 때, 근접장 충전 패드는 무선 전력 수신기에 운송된 최대 전력량을 생성하는데 이용되는 전송 특성들을 기록한다. 미세 탐색과 인접 존 탐색을 실행하는 것은, 방법(900)의 단계 924-932를 참조하여 상기에서 상세하게 설명되었다.Next, the near-field charging pad pairs 1144 the selected antenna zone Z1 with each identified adjacent zone, sweeps 1146 all antenna tuning combinations, and sweeps 1146 all available frequencies (and possibly other transmissions). characteristics) (1148). Thereafter, the near-field charging pad selects a combination of antenna zones from adjacent zones (ZAs) (1150). For example, the near-field charging pad determines that the selected antenna zone Z1 delivers a higher amount of power to the wireless power receiver than either of these antenna zones can individually deliver to the wireless power receiver. As another example, the near-field charging pad may determine that the selected antenna zone Z1 and two (or three) other adjacent zones deliver the maximum amount of power to the wireless power receiver. When selecting the desired combination of antenna zones, the near-field charging pad records the transmission characteristics used to produce the maximum amount of power delivered to the wireless power receiver. Performing fine search and adjacent zone search was described in detail above with reference to steps 924-932 of method 900.

미세 탐색(1006)(및 필요할 경우 인접 존 탐색(1007))을 실행한 후, 근접장 충전 패드는, 전력 제어 루틴을 실행하는데(1008), 그의 예시는 도 11e에 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 제어 루틴은, 무선 전력 수신기와 근접장 충전 패드가 무선 전력 수신기에 운송되고 있는 전력량을 계속적으로 모니터링할 수 있게 한다. 이러한 방식에서는, 무선 전력 전송에 대한 조정이, 무선 전력 수신기로부터 수신된 피드백에 기초하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 운송된 전력이 구성 임계치 아래이면, 무선 전력 수신기는 근접장 충전 패드로부터 전력 증가를 요청할 수 있다. 도 11e에는, 수신기로 운송되는 무선 전력량의 증가 및 감소를 수신기가 요청할 수 있게 하는데 이용되는 여러 동작들이 도시되고, 운송되는 무선 전력량의 증가 또는 감소에 대한 수신기의 요청에 응답하여 수신기로 운송되는 무선 전력량을 증가 또는 감소시킬 때를 결정하기 위해, 근접장 충전 패드에 의해 실행되는 프로세스가 도시된다. After performing a fine search (1006) (and a neighborhood zone search (1007) if necessary), the near-field charging pad executes a power control routine (1008), an example of which is shown in FIG. 11E. In some embodiments, the power control routine allows the wireless power receiver and the near-field charging pad to continuously monitor the amount of power being delivered to the wireless power receiver. In this manner, adjustments to wireless power transfer can be made based on feedback received from the wireless power receiver. For example, if the delivered power is below a configuration threshold, the wireless power receiver can request a power increase from a near-field charging pad. 11E, several operations are shown that enable a receiver to request an increase or decrease in the amount of wireless power delivered to the receiver, and the wireless transmitted to the receiver in response to the receiver's request to increase or decrease the amount of wireless power delivered. The process carried out by a near-field charging pad to determine when to increase or decrease the amount of power is shown.

(예를 들어, 도 1b를 참조하여) 상술한 안테나 소자(120)는 각 안테나 소자(120)를 따라 서로 다른 위치들에서 결합된 다수의 적응적 부하 단말들(예를 들어, 다수의 적응적 부하 단말들(121))을 가지도록 구성될 수 있다. 다수의 적응적 부하 단말들을 가진 안테나 소자(120)의 예시는 도 12를 참조하여 이하에 제공된다. 도 12는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드의 다수의 적응적 부하를 가진 전송 안테나 소자(도 3-8을 참조하여 상술한 바와 같이, 그러한 안테나들의 어레이의 일부일 수 있음)를 보여주는 개략도이다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(1200)는, (도 3b, 도 4, 도 6a-6e, 도 7a-7d 및 도 8에 도시된 안테나 소자들의 어레이일 수 있는) 하나 이상의 안테나 소자들(1201)을 포함한다. 각 안테나 소자(1201)는 안테나 소자(1201)의 제 1 단부에 있는 전력 소오스 또는 각 전력 증폭기(1208)에 접속될 수 있는 (도 3a의 PA 스위치 회로(103)들 중 하나일 수 있는) 각 전력 증폭기(PA) 스위치 회로(1208)에 의해 전력을 제공받거나/피딩받는다. The antenna element 120 described above (e.g., with reference to FIG. 1B) includes a plurality of adaptive load terminals (e.g., multiple adaptive load terminals) coupled at different locations along each antenna element 120. It may be configured to have load terminals 121). An example of an antenna element 120 with multiple adaptive load terminals is provided below with reference to FIG. 12 . 12 is a schematic diagram showing a transmitting antenna element (which may be part of an array of such antennas, as described above with reference to FIGS. 3-8) of an RF charging pad, according to some embodiments. . In some embodiments, the RF charging pad 1200 includes one or more antenna elements (which may be an array of antenna elements shown in FIGS. 3B, 4, 6A-6E, 7A-7D, and 8). 1201). Each antenna element 1201 may be connected to a power source at the first end of the antenna element 1201 or to a respective power amplifier 1208 (which may be one of the PA switch circuits 103 in FIG. 3A). Powered/fed by a power amplifier (PA) switch circuit 1208.

일부 실시 예들에 있어서, 전력 증폭기(1208)를 포함하는 입력 회로는, 입력 신호의 주파수들을 변경할 수 있는 디바이스 또는, 오실레이터 또는 주파수 변조기와 같이, 동시에 다수의 주파수들로 동작할 수 있는 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.In some embodiments, the input circuit including power amplifier 1208 may further include a device capable of changing the frequencies of the input signal, or a device capable of operating at multiple frequencies simultaneously, such as an oscillator or frequency modulator. It can be included.

일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(1200)의 각 안테나 소자(1201)는 각 안테나 소자(1201)내의 다수의 위치에 있는 다수의 적응적 부하 단말들(1202), 예를 들어, 1202a, 1202b, 1202c,...1202n들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자(120)는 (도 3, 4 및 도 6-8을 참조하여 상술한 바와 같은) 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자(1201)에 대한 다수의 적응적 부하 단말들(1202)의 각 적응적 부하 단말은 도 12에 도시된 바와 같이 안테나 소자(1201)의 도전성 사행 라인상의 서로 다른 위치에 배치된다.In some embodiments, each antenna element 1201 of the RF charging pad 1200 has multiple adaptive load terminals 1202 at multiple locations within each antenna element 1201, e.g., 1202a, 1202b. , 1202c,...1202n. In some embodiments, antenna element 120 includes conductive lines that form a meandering line pattern (as described above with reference to FIGS. 3, 4, and 6-8). In some embodiments, each adaptive load terminal of the plurality of adaptive load terminals 1202 for the antenna element 1201 is located at a different position on the conductive meandering line of the antenna element 1201, as shown in FIG. is placed in

일부 실시 예들에 있어서, 사행 라인 안테나 소자(1201)는 하나의 평면에 다수의 턴(turn)들을 가진 도전성 라인을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 턴들은 도 12에서 안테나 소자(1201)에 대해 도시된 대로 스퀘어 턴(square turn)일 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 턴들은 라운드-에지형 턴(round-edged turn)일 수 있다. 도전성 라인은, 가변하는 폭을 가진 세그먼트들, 예를 들어, 제 1 폭을 가진 세그먼트(1206) 및 제 1 폭보다 작은 제 2 폭을 가진 짧은 길이 세그먼트(1207)를 가질 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 적응적 부하 단말들(1202a) 중 적어도 하나는 짧은 길이 세그먼트(예를 들어, 짧은 길이 세그먼트(1207))들 중 하나에 배치되고, 다른 적응적 부하 단말은 제 1 폭을 가진 세그먼트들(1206) 중 하나의 임의 위치에 배치된다. 일부 실시 예들에 있어서, 적응적 부하 단말들(1202) 중 적어도 하나는 폭 세그먼트(width segment)상의 임의 위치, 예를 들어, 사행 라인 안테나 소자(1201)의 폭 세그먼트의 중간에 배치되거나 그에 접속된다. 일부 실시 예들에 있어서, 마지막 적응적 부하 단말(1202n)은 (도 3, 4 및 도 5를 참조하여 상기에서 설명한 안테나 소자(1201)의 입력 단말(1203)에 있는 제 1 단부와 반대되는) 도전성 라인의 제 2 단부에 배치된다. 일부 실시 예들에 있어서, 특정 고안 또는 최적화에 있어서, 적응적 부하 단말은 사행 라인 안테나 소자(1201)의 제 2 단부에 반드시 배치될 필요가 없으며, 안테나 소자(1201)의 임의 위치에 배치될 수 있다.In some embodiments, the meandering line antenna element 1201 includes a conductive line with multiple turns in one plane. In some embodiments, the multiple turns may be square turns as shown for antenna element 1201 in FIG. 12 . In some embodiments, the plurality of turns may be round-edged turns. The conductive line may have segments with varying widths, for example, a segment 1206 having a first width and a short length segment 1207 having a second width less than the first width. In some embodiments, at least one of the adaptive load terminals 1202a is disposed in one of the short length segments (e.g., short length segment 1207), and the other adaptive load terminal has the first width. It is placed at a random position in one of the segments 1206. In some embodiments, at least one of the adaptive load terminals 1202 is disposed or connected to any location on the width segment, e.g., in the middle of the width segment of the meandering line antenna element 1201. . In some embodiments, the last adaptive load terminal 1202n is conductive (as opposed to the first end at the input terminal 1203 of the antenna element 1201 described above with reference to FIGS. 3, 4, and 5). It is placed at the second end of the line. In some embodiments, in certain designs or optimizations, the adaptive load terminal is not necessarily placed at the second end of the meandering line antenna element 1201, but may be placed at any location on the antenna element 1201. .

일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(1200)는 중앙 프로세싱 유닛(1210)(본 명세서에서는, 이를 프로세서(1210)로서 지칭하기도 함)을 포함한다(또는 그와 통신한다). 일부 실시 예들에 있어서, 프로세서(1210)는 (도 3a 및 3b의 부하 픽 또는 적응적 부하(106)를 참조하여 상기에서 설명한) 적응적 부하 단말들(1202)의 각각에 대해, 예를 들어, 1212a, 1212b, 1212c,...1212n과 같은, 다수의 부하 픽들 또는 적응적 부하들(1212)과 통신함에 의해, 적응적 부하 단말들(1201)의 각각에서의 임피던스 값들을 제어하고 RF 주파수들을 제어하도록 구성된다. In some embodiments, RF charging pad 1200 includes (or is in communication with) central processing unit 1210 (also referred to herein as processor 1210). In some embodiments, processor 1210 may, for each of adaptive load terminals 1202 (described above with reference to load pick or adaptive load 106 of FIGS. 3A and 3B), e.g. By communicating with multiple load picks or adaptive loads 1212, such as 1212a, 1212b, 1212c,...1212n, the impedance values at each of the adaptive load terminals 1201 are controlled and the RF frequencies are controlled. It is configured to control.

일부 실시 예들에 있어서, 전자 디바이스(예를 들어, 스트리밍 매체 디바이스 또는 프로젝터의 하우징내에 집적화될 수 있는 충전 패드(1200)의 상부상에 설치된 리모트와 같이, 내부적으로 또는 외부적으로 접속된 부품으로서 수신기(1204)를 포함하는 디바이스)는 전자 디바이스에 전력을 직접 제공하고/하거나 배터리를 충전하기 위해, 충전 패드(1200)의 하나 이상의 RF 안테나 소자들(1201)로부터 수신기(1204)로 전달되는 에너지를 이용한다. In some embodiments, an electronic device (e.g., a streaming media device or a receiver as an internally or externally connected component, such as a remote mounted on top of a charging pad 1200 that may be integrated within the housing of a projector) The device (including 1204) receives energy transferred from one or more RF antenna elements 1201 of the charging pad 1200 to the receiver 1204 to directly provide power to an electronic device and/or charge a battery. Use it.

일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자(1201)의 특정 존 또는 선택된 위치(예를 들어, 충전될 (내부적으로 또는 외부적으로 접속된 RF 수신기(1204)를 가진) 전자 디바이스가 충전 패드상에 설치되는 위치의 아래에 배치된 안테나 소자(1201)상의 존)에 있는 적응적 부하 단말(1202)은 수신기(1204)에 의해 수신된 전력을 최대화하도록 최적화된다. 예를 들어, 내부적으로 또는 외부적으로 접속된 RF 수신기(1204)를 가진 전자 디바이스가 안테나 소자(1201)상의 특정 존내의 패드(1200)상에 설치되었다는 표시를 수신할 때, CPU(1210)는, RF 수신기(1204)에 전달되는 전력을 최대화하기 위해, 적응적 단말들(1202)에 각각 결합된, 예를 들어, 적응적 부하들(1212a, 1212b, 1212c,...1212n)과 같은, 다수의 적응적 부하들(1212)을 적응화시킨다. 적응적 부하들(1212)의 세트를 적응화시키는 것은, CPU(1210)가, 적응적 부하들 중 하나 이상의 부하들에게, 안테나 소자(1201)의 서로 다른 위치들에 결합된 적응적 부하 단말들(1202) 중 하나 이상의 단말에 대해 다양한 임피던스 값들을 시험하도록 명령하는 것을 포함한다. 적응적 부하들을 적응화시키는 것에 관한 추가적인 세부 사항은 상기에 제공되었으며, 간략성을 위해, 여기에서는 반복하지 않겠다.In some embodiments, a specific zone or selected location of the antenna element 1201 (e.g., where the electronic device to be charged (with an internally or externally connected RF receiver 1204) is installed on a charging pad. Adaptive load terminals 1202 in the zones below the positioned antenna elements 1201 are optimized to maximize the power received by receiver 1204. For example, upon receiving an indication that an electronic device with an internally or externally connected RF receiver 1204 has been installed on pad 1200 in a particular zone on antenna element 1201, CPU 1210 may: , such as adaptive loads 1212a, 1212b, 1212c,...1212n, respectively coupled to adaptive terminals 1202 to maximize the power delivered to the RF receiver 1204. Adapt a number of adaptive loads (1212). Adapting the set of adaptive loads 1212 may cause the CPU 1210 to assign one or more of the adaptive loads to adaptive load terminals coupled to different locations of the antenna element 1201 ( 1202) includes commanding one or more terminals to test various impedance values. Additional details regarding adapting adaptive loads were provided above and, for the sake of brevity, will not be repeated here.

안테나 소자(1201)의 도전성 라인의 특정 위치/부분에서의 유효 임피던스 값(Zeffective)은, 안테나 소자(1201)상의 다양한 위치들에 결합된 적응적 부하 단말들(1212)의 구성들을 조정함에 의해 조작될 수 있는 다수의 변수들에 의해 영향을 받는다. 일부 실시 예들에 있어서, (안테나 소자(1201)의 단말(1203)에서 시작하여 수신기(1204)의 에지로 연장되는) 섹션(1225)과 (전송 안테나 소자(1201)의 나머지와 단말(1202n)에 의해 형성되는) 섹션(1227)으로 나뉘어지는 포인트에서 시작하여, 적응적 부하(1212n)에 대한 TX 안테나(1201)의 접속(예를 들어, 단말(1202n))에서 종료하는 유효 임피던스 값(Zeffective)은, TX 안테나(1202)상의 수신기(1204)의 위치와, 섹션(1227)내의 다양한 위치들에 있는 적응적 부하들(1212)에 의해 제공된 선택된 부하들의 세트에 기초하여 변경될 것이다. 일부 실시 예들에 있어서, 선택된 부하들은, 단말(1203)과 수신기(1204) 간에 전달되는 에너지가 최대(예를 들어, 패드(1200)의 안테나 소자들에 의해 전송된 에너지의 75% 이상, 예를 들어, 98%가 RF 수신기(1204)에 의해 수신됨)에 도달하고, 단말(1203)에서 단말(1202n)로의 에너지 전달이 최소(예를 들어, 패드(1200)의 안테나 소자에 의해 전송되는 에너지의 25% 미만이 RF 수신기(1204)에 의해 수신되지 않으며, 그중 2%는 섹션(1227)내에 배치된 단말에 도달하는 것에 그치거나, 결국 되반사됨)로 유지될 수 있는 방식으로, Zeffective를 동조시키도록 적응적 부하들(1212)(프로세서(1210)와 함께)에 의해 최적화된다. The effective impedance value (Z effective ) at a specific location/portion of the conductive line of the antenna element 1201 can be determined by adjusting the configurations of the adaptive load terminals 1212 coupled to various locations on the antenna element 1201. It is influenced by a number of variables that can be manipulated. In some embodiments, section 1225 (starting at terminal 1203 of antenna element 1201 and extending to the edge of receiver 1204) and the remainder of transmit antenna element 1201 and terminal 1202n an effective impedance value (Z effective ) starting at the point where it is divided into sections 1227 (formed by ) will change based on the location of the receiver 1204 on the TX antenna 1202 and the selected set of loads provided by the adaptive loads 1212 at various locations within the section 1227. In some embodiments, the selected loads are such that the energy transferred between the terminal 1203 and the receiver 1204 is at most (e.g., 75% or more of the energy transmitted by the antenna elements of the pad 1200, e.g. For example, 98% is received by RF receiver 1204), and energy transfer from terminal 1203 to terminal 1202n is minimal (e.g., energy transmitted by the antenna element of pad 1200). Z effective in such a way that less than 25% of the is optimized by adaptive loads 1212 (together with processor 1210) to tune .

일부 실시 예들에 있어서, 다수의 적응적 부하들(1212) 중 선택된 여러개의 적응적 부하들(1212)은 안테나 소자(1201)의 임피던스 및/또는 주파수를 조정하도록, 안테나 소자(1201)상에서 (프로세서(1210)에 의해) 이용된다. 한가지 예시로서, 도 12를 참조하면, 단지 적응적 부하 단말들(1202a 및 1202c)만이 특정 시점에 적응적 부하들(1212a 및 1212c)에 접속되는 반면, 적응적 부하 단말들(1202b 및 1202n)은 특정 시점에 접속 해제된다. 다른 예시에 있어서, 도 12를 참조하면, 단지 적응적 부하 단말들(1202a 및 1202n)만이 특정 시점에 적응적 부하들(1212a 및 1212n)에 접속되는 반면, 적응적 부하 단말들(1202b 및 1202c)는 특정 시점에 접속 해제된다. 일부 실시 예들에서는, 적응적 부하 단말들(1202)의 모두가, 특정 시점에, 그들 각자의 적응적 부하들(1212)에 접속된다. 일부 실시 예들에서는, 특정 시점에, 적응적 부하 단말들(1202)의 어느 것도 그들 각자의 적응적 부하들(1212)에 접속되지 않는다. 일부 실시 예들에 있어서, 선택된 적응적 부하 단말(1212)에 접속된 적응적 부하들(1212)의 각각의 임피던스 값은 에너지 전달을 최적화하도록 개별적으로 조정된다.In some embodiments, a plurality of adaptive loads 1212 selected from among the plurality of adaptive loads 1212 are configured to operate on the antenna element 1201 (processor) to adjust the impedance and/or frequency of the antenna element 1201. (1210)) is used. As one example, referring to Figure 12, only adaptive load terminals 1202a and 1202c are connected to adaptive load terminals 1212a and 1212c at any given time, while adaptive load terminals 1202b and 1202n are The connection is disconnected at a certain point. In another example, referring to FIG. 12 , only adaptive load terminals 1202a and 1202n are connected to adaptive loads 1212a and 1212n at any given time, while adaptive load terminals 1202b and 1202c is disconnected at a certain point in time. In some embodiments, all of the adaptive load terminals 1202 are connected to their respective adaptive loads 1212 at any given time. In some embodiments, at any given time, none of the adaptive load terminals 1202 are connected to their respective adaptive loads 1212. In some embodiments, the impedance value of each of the adaptive loads 1212 connected to the selected adaptive load terminal 1212 is individually adjusted to optimize energy transfer.

사행 라인 안테나가 멀티-대역 동작에 최적화된 실시 예들에 있어서, 단일 안테나 소자내의 다수의 적응적 부하들의 구성은, 상기 도 3b에서 설명한 바와 같이, 단일 안테나 소자내의 단일 적응적 부하 구성에 비해, 보다 넓은 주파수 대역 조정을 가능하게 한다. 단일 안테나 소자내의 다수의 적응적 부하들의 구성은 단일 안테나 소자상의 다수 주파수 대역 동작을 개선한다. 예를 들어, 다수의 적응적 부하 단말들을 가진 단일 안테나 소자(1201)는 하나의 적응적 부하 단말을 가진 구성의 대응하는 안테나 소자보다 넓은 주파수 대역에서 동작할 수 있다.In embodiments where a meandering line antenna is optimized for multi-band operation, the configuration of multiple adaptive loads within a single antenna element is more efficient than the configuration of a single adaptive load within a single antenna element, as described above in FIG. 3B. Enables wide frequency band adjustment. Configuration of multiple adaptive loads within a single antenna element improves multiple frequency band operation on a single antenna element. For example, a single antenna element 1201 with multiple adaptive load terminals may operate in a wider frequency band than a corresponding antenna element configured with one adaptive load terminal.

일부 실시 예들에 있어서, 적응적 부하들(1212)의 세트를 적응화시키는 것은, 또한 또는 대안적으로, RF 수신기(1202)로 최대 에너지 량이 전달되는 주파수가 발견될 때 까지, CPU(1210)가 안테나 소자들의 세트로 하여금 다양한 주파수들로 RF 신호들을 전송하게 하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 예를 들어, 안테나 소자들 중 한 소자는 제 1 주파수로 RF 신호들을 전송하고, 안테나 소자들 중의 다른 소자는 제 1 주파수와 다른 제 2 주파수로 RF 신호들을 전송한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자들의 세트가 전송하는 임피던스 값 및/또는 주파수들을 조정하면, RF 수신기(1204)에 전달되는 에너지량이 변경되게 된다. 이러한 방식에서는, (예를 들어, 패드(1200)의 안테나 소자에 의해 수신기(120)로 전송되는 에너지의 적어도 75%를 전달하도록) 최대화된, RF 수신기(1204)로 전달되는 에너지 량이 RF 수신기(1204)가 설치된 패드(1200)상의 임의 특정 포인트에서 수신될 수 있다(일부 실시 예들에 있어서, 임피던스 값 및/또는 주파수들을 조정하면, 전송되는 에너지의 최대 98%가 수신기(1204)에 의해 수신될 수 있음).In some embodiments, adapting the set of adaptive loads 1212 may also or alternatively cause the CPU 1210 to adjust the antenna until the frequency at which the maximum amount of energy is delivered to the RF receiver 1202 is found. It involves causing a set of elements to transmit RF signals at various frequencies. In some embodiments, for example, one of the antenna elements transmits RF signals at a first frequency and another of the antenna elements transmits RF signals at a second frequency that is different from the first frequency. In some embodiments, adjusting the impedance value and/or frequencies at which a set of antenna elements transmit changes the amount of energy delivered to the RF receiver 1204. In this manner, the amount of energy delivered to the RF receiver 1204 is maximized (e.g., to deliver at least 75% of the energy transmitted to the receiver 120 by the antenna elements of the pad 1200). 1204) may be received at any specific point on the installed pad 1200 (in some embodiments, by adjusting the impedance values and/or frequencies, up to 98% of the transmitted energy may be received by receiver 1204). possible).

일부 실시 예들에 있어서, CPU(1210)는, RF 수신기(1204)로 전달되는 에너지 량이 사전 결정된 임계치를 넘어서거나(예를 들어, 전송되는 에너지의 75% 이상, 예를 들어, 최대 98%가 수신됨), 다수의 임피던스 및/또는 주파수 값들로 전송을 테스트하고, RF 수신기(104)로 최대 에너지가 전달되고 있는 것으로 결과하는 임피던스 및 주파수의 조합을 선택함에 의해, 최대량의 에너지가 RF 수신기(1204)로 전달되고 있다고 판정한다(상기 도 3a-3d에서 적응적 기법을 참조하여 설명하였음). 일부 실시 예들에 있어서, 프로세서(1210)는 피드백 루프를 통해 (예를 들어, 메시지를 교환하기 위해, 예를 들어, BLUETOOTH 저 에너지(BLE), WIFI, ZIGBEE, 적외선 빔, 근접장 전송 등과 같은, 무선 통신 프로토콜을 이용하여 메시지를 교환함에 의해) 수신기(1204)에 접속된다. 일부 실시 예들에서는, RF 수신기(1204)로 전달되는 에너지를 최대화하기 위해, 적응적 임피던스 부하들(1212)의 임피던스 값들과 RF 주파수들의 다양한 조합을 테스트하도록 적응적 기법이 채용된다. 그러한 실시 예들에서는, 적응적 부하들(1212)의 각각이 0과 무한대 사이의 값들의 범위를 따라 임피던스 값을 조정하도록 구성된다. 일부 실시 예들에 있어서, 적응적 기법은, 하나 이상의 RF 수신기가 안테나 소자(1201)들 중 한 소자의 상부상에 설치될 때, 채용된다.In some embodiments, CPU 1210 determines whether the amount of energy delivered to RF receiver 1204 exceeds a predetermined threshold (e.g., more than 75% of the transmitted energy, e.g., up to 98% of the energy received). ), testing the transmission at multiple impedance and/or frequency values, and selecting the combination of impedance and frequency that results in the maximum amount of energy being delivered to the RF receiver 104. ) (described with reference to the adaptive technique in FIGS. 3A-3D above). In some embodiments, the processor 1210 may be configured to exchange messages (e.g., wirelessly, such as BLUETOOTH low energy (BLE), WIFI, ZIGBEE, infrared beam, near field transmission, etc.) through a feedback loop. connected to the receiver 1204 (by exchanging messages using a communication protocol). In some embodiments, adaptive techniques are employed to test various combinations of RF frequencies and impedance values of adaptive impedance loads 1212 to maximize energy delivered to RF receiver 1204. In such embodiments, each of the adaptive loads 1212 is configured to adjust the impedance value along a range of values between 0 and infinity. In some embodiments, adaptive techniques are employed when one or more RF receivers are installed on top of one of the antenna elements 1201.

일부 실시 예들에 있어서, 주파수와 임피던스의 어느 조합이 RF 수신기(1204)로의 최대 에너지 전달로 결과하는지를 판정하기 위해, 충전 패드(1200)의 RF 안테나(들)(1201)로부터 방출되는 RF 신호(들)의 임피던스 값들 및/또는 주파수들을 적응적으로 조정하도록 적응적 기법이 채용된다. 예를 들어, 충전 패드(1200)에 접속되는 프로세서(1210)는, 보다 양호한 성능을 위한 적응적 최적화를 시도하기 위해, 안테나 소자(1201)의 서로 다른 위치에 있는 적응적 부하들(1212)의 서로 다른 선택된 세트들을 이용하여, 예를 들어, 특정 적응적 부하들(1212)을 인에이블 또는 디스에이블함에 의해, (허용된 동작 주파수 범위 또는 범위들내의) 서로 다른 주파수들을 시험한다. 예를 들어, 간단한 최적화는, 접지에 대해 각 부하 단말을 개방/접속 해제하거나 폐쇄/단락하며(릴레이가 이들 상태들을 절환시키는데 이용되는 실시 예), RF 안테나 소자(1201)가 다양한 주파수로 전송하게 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 릴레이 상태(개방 또는 단락)와 주파수의 각각의 조합에 대해, 수신기(1204)로 전달되는 에너지가 모니터링되며, 다른 조합들을 이용할 때 전달되는 에너지와 비교된다. 수신기(1204)로의 최대 에너지 전달로 결과하는 조합이 선택되어, 하나 이상의 안테나 소자들(1201)을 이용하여 하나 이상의 RF 신호들을 수신기(1204)로 계속 전송하는데 이용된다. In some embodiments, the RF signal(s) emitted from the RF antenna(s) 1201 of the charging pad 1200 are monitored to determine which combination of frequency and impedance results in maximum energy transfer to the RF receiver 1204. ) An adaptive technique is employed to adaptively adjust the impedance values and/or frequencies. For example, the processor 1210 connected to the charging pad 1200 operates the adaptive loads 1212 at different positions of the antenna element 1201 in order to attempt adaptive optimization for better performance. Using different selected sets, different frequencies (within the allowed operating frequency range or ranges) are tested, for example, by enabling or disabling certain adaptive loads 1212. For example, a simple optimization could open/disconnect or close/short each load terminal to ground (in some embodiments a relay is used to switch these states) and cause the RF antenna element 1201 to transmit at various frequencies. do. In some embodiments, for each combination of relay state (open or short) and frequency, the energy delivered to receiver 1204 is monitored and compared to the energy delivered when using other combinations. The combination that results in maximum energy transfer to receiver 1204 is selected and used to continue transmitting one or more RF signals to receiver 1204 using one or more antenna elements 1201.

일부 실시 예들에 있어서, 패드(1200)의 다수의 적응적 부하들(1212)을 가진 단일 안테나 소자(1201)는, 예를 들어, 915MHz의 중심 주파수를 가진 제 1 주파수 대역 및 5.8GHz의 중심 주파수를 가진 제 2 주파수 대역과 같은, 2 이상의 개별적인 주파수 대역들(예를 들어, 상술한 ISM 대역들)내에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시 예들에 있어서, 적응적 기법을 채용하는 것은, RF 신호들을 전송하고, 제 1 주파수 대역에 대해 제 1 임계값에 도달할 때까지 사전 결정된 제 1 증분으로 그 주파수를 조정하며, 제 2 주파수 대역에 대해 제 2 임계값에 도달할 때까지 (사전 결정된 제 1 증분과 동일하거나 그렇지 않을 수 있는) 사전 결정된 제 2 증분으로 그 주파수를 조정하는 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 단일 안테나 소자는 하나 이상의 주파수 대역들내의 다수의 서로 다른 주파수들로 동작할 수 있다. 예를 들어, 단일 안테나 소자(1201)는, (제 1 주파수 대역내의) 902MHz, 912MHz, 928MHz로 전송하고, (제 2 주파수 대역내의) 5.795GHz, 5.8GHz 및 5.805GHz로 전송하도록 구성될 수 있다. 단일 안테나 소자(1201)는 멀티-대역 안테나처럼 2 이상의 주파수 대역들에서 동작할 수 있다. 적어도 하나의 안테나 소자(1201)를 가진 전송기는 멀티-대역 전송기로서 이용될 수 있다. In some embodiments, a single antenna element 1201 with multiple adaptive loads 1212 on pad 1200 may have a first frequency band with a center frequency of 5.8 GHz, for example, 915 MHz. may be configured to operate within two or more separate frequency bands (e.g., the ISM bands described above), such as a second frequency band with . In these embodiments, employing an adaptive technique involves transmitting RF signals, adjusting the frequency in a first predetermined increment until a first threshold is reached for a first frequency band, and adjusting the frequency for a first frequency band in a first predetermined increment until a first threshold is reached. and adjusting the frequency in a predetermined second increment (which may or may not be the same as the first predetermined increment) until a second threshold for the band is reached. In some embodiments, a single antenna element may operate at multiple different frequencies within one or more frequency bands. For example, a single antenna element 1201 can be configured to transmit at 902 MHz, 912 MHz, and 928 MHz (within the first frequency band) and 5.795 GHz, 5.8 GHz, and 5.805 GHz (within the second frequency band). . A single antenna element 1201 can operate in two or more frequency bands like a multi-band antenna. A transmitter with at least one antenna element 1201 can be used as a multi-band transmitter.

일부 실시 예들에 있어서, 다수의 적응적 부하들(1212)을 각각으로 가진 다수의 안테나 소자들(1201)은 특정 전송 패드내에 구성되고, 특정 전송 패드가 동시에 각각 2 이상의 개별적인 주파수 대역들내에서 동작하게 한다. 예를 들어, 특정 전송 패드의 제 1 안테나 소자(1201)는 제 1 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하고, 특정 전송 패드의 제 2 안테나 소자(1201)는 제 1 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하며, 특정 전송 패드의 제 3 안테나 소자(1201)는 제 3 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하고, 특정 전송 패드의 제 4 안테나 소자(1201)는 제 4 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하며, 이들 4개의 주파수 대역들은 서로 별개이다. 이러한 방식에서는, 특정 전송 패드가 다수의 서로 다른 주파수 대역들에서 동작하도록 구성된다.In some embodiments, multiple antenna elements 1201, each with multiple adaptive loads 1212, are configured within a specific transmission pad, and the specific transmission pad operates within two or more separate frequency bands each simultaneously. Let's do it. For example, the first antenna element 1201 of a specific transmission pad operates at a first frequency or frequency band, the second antenna element 1201 of a specific transmission pad operates at a first frequency or frequency band, and the specific transmission pad operates at a first frequency or frequency band. The third antenna element 1201 of a pad operates at a third frequency or frequency band, and the fourth antenna element 1201 of a specific transmission pad operates at a fourth frequency or frequency band, and these four frequency bands are separate from each other. am. In this scheme, a particular transmission pad is configured to operate in multiple different frequency bands.

일부 실시 예들에 있어서, 본 명세서에 설명된 전송기는 하나의 주파수 또는 주파수 대역내의 무선 전력을 전송할 수 있으며, 또 다른 주파수 또는 주파수 대역으로 데이터를 전송하고 수신기와 데이터를 교환한다. In some embodiments, the transmitter described herein may transmit wireless power within one frequency or frequency band, transmit data at another frequency or frequency band, and exchange data with a receiver.

다른 주파수들로 동작하는 서로 다른 안테나 소자들은, 동일 충전 패드상에서, 보다 작은 디바이스가 보다 높은 주파수로 충전되고, 보다 큰 디바이스가 보다 낮은 주파수로 충전될 때, 에너지 전달 효율을 최대화시킬 수 있다. 예를 들어, 이동 전화기와 같이, 보다 많은 양의 전력을 요구하는 디바이스는 보다 큰 안테나를 포함하기 위한 추가적인 공간을 가지며, 이에 따라 900MHz의 보다 낮은 주파수가 적당한 주파수 대역으로 된다. 이에 비해, 초소형 헤드폰(earbud)과 같은 보다 작은 디바이스는 소량의 전력을 요구하며, 보다 긴 안테나를 이용할 수 있는 보다 작은 공간을 가지며, 이에 따라 2.4 또는 5.8GHz의 보다 높은 주파수가 적당한 주파수 대역으로 된다. 이러한 구성은, 수신 디바이스들에 포함되는 안테나의 유형들 및 크기가 보다 가요적으로 되게 한다.Different antenna elements operating at different frequencies can maximize energy transfer efficiency when smaller devices are charged at higher frequencies and larger devices are charged at lower frequencies on the same charging pad. For example, devices that require larger amounts of power, such as mobile phones, have additional space to include larger antennas, making the lower frequencies of 900 MHz an appropriate frequency band. In comparison, smaller devices, such as tiny headphones (earbuds), require less power and have less space available for longer antennas, making higher frequencies of 2.4 or 5.8 GHz suitable frequency bands. . This configuration allows for more flexibility in the types and sizes of antennas included in receiving devices.

도 13을 참조하면, 일부 실시 예들에 따라, 다수의 적응적 부하들을 가진 적어도 하나의 RF 안테나를 이용함으로써 RF 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전하는 방법(1300)의 흐름도가 제공된다. 초기에, 하나 이상의 RF 신호들 또는 파들을 전송하는 적어도 하나의 RF 안테나(예를 들어, 상기 도 12와 도 3 내지 8를 참조하여 설명한 안테나 소자(1201)), 즉, RF 전자기 파들을 전송할 수 있도록 고안된 안테나를 포함하는 전송기를 포함하는 충전 패드가 단계 1302에서 제공된다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 안테나 소자들(1201)의 어레이는 단일 평면에, 스택으로, 또는 그들의 조합으로 서로 인접하여 배열되어, RF 충전 패드(1200)를 형성한다(도 6a-6b, 7a-7d 및 8을 참조하여 설명되었음). 일부 실시 예들에 있어서, RF 안테나 소자들(1201)의 각각은, 안테나 입력 단말(예를 들어, 도 12를 참조하여 상술한 제 1 단말(1203))과, 다수의 안테나 출력 단말들(예를 들어, 도 12를 참조하여 상술한 다수의 적응적 부하 단말들(1202))을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자(1201)는 (도 3-4 및 6-12에 도시된 바와 같이) 사행 라인 배열을 형성하는 도전성 라인을 포함한다. 다수의 적응적 부하 단말들(1202)은 안테나 소자(1201)의 도전성 라인의 서로 다른 위치에 배치된다.13, a flow diagram is provided of a method 1300 of charging an electronic device via RF power transfer by using at least one RF antenna with multiple adaptive loads, according to some embodiments. Initially, at least one RF antenna (e.g., antenna element 1201 described with reference to FIGS. 12 and 3 to 8 above) transmits one or more RF signals or waves, i.e., capable of transmitting RF electromagnetic waves. A charging pad is provided in step 1302, including a transmitter including an antenna designed to In some embodiments, an array of RF antenna elements 1201 are arranged adjacent to each other in a single plane, in a stack, or in a combination thereof, forming an RF charging pad 1200 (FIGS. 6A-6B, 7A- explained with reference to 7d and 8). In some embodiments, each of the RF antenna elements 1201 includes an antenna input terminal (e.g., the first terminal 1203 described above with reference to FIG. 12) and a plurality of antenna output terminals (e.g. For example, it includes a plurality of adaptive load terminals 1202) described above with reference to FIG. 12. In some embodiments, antenna element 1201 includes conductive lines that form a meandering line arrangement (as shown in FIGS. 3-4 and 6-12). A plurality of adaptive load terminals 1202 are disposed at different positions of the conductive line of the antenna element 1201.

일부 실시 예들에 있어서, 전송기는, 전력 입력과 안테나 입력 단말 사이에 전기적으로 결합된 전력 증폭기(예를 들어, 도 12에서 PA(1208))를 더 구비한다. 일부 실시 예들은, 다수의 안테나 출력 단말들(예를 들어, 도 12에서 적응적 부하 단말들(1202))에 전기적으로 결합된 각각의 적응적 부하들(1212a, 1211b, 1212c,...1212n)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기는 전력 소스에 전기적으로 결합되도록 구성된 전력 입력과, 안테나에 송신되는 적어도 하나의 전기적 신호를 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서(예를 들어, 도 12에서의 프로세서(1210)와 도 3a-3b에서의 프로세서(110))를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 안테나로 송신되는 적어도 하나의 신호의 주파수 및/또는 진폭을 제어하도록 구성된다.In some embodiments, the transmitter further includes a power amplifier (e.g., PA 1208 in FIG. 12) electrically coupled between the power input and the antenna input terminal. In some embodiments, each of the adaptive loads 1212a, 1211b, 1212c,...1212n is electrically coupled to a plurality of antenna output terminals (e.g., adaptive load terminals 1202 in FIG. 12). ) includes. In some embodiments, the transmitter has a power input configured to be electrically coupled to a power source and at least one processor configured to control at least one electrical signal transmitted to the antenna (e.g., processor 1210 in FIG. 12). and processor 110 in FIGS. 3A-3B). In some embodiments, the at least one processor is configured to control the frequency and/or amplitude of at least one signal transmitted to the antenna.

일부 실시 예들에 있어서, 전송기의 각 RF 안테나는 사행 라인 패턴을 형성하는 도전성 라인, 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 도전성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하는, 도전성 라인의 제 1 단부에 있는 제 1 단말(예를 들어, 단말(1203))과, 제 1 단말과 별개이며, 도전성 라인의 다수의 위치들에 있는 다수의 적응적 부하 단말들(예를 들어, 단말들(1202))을 포함하며, 다수의 적응적 부하 단말들은, 도전성 라인의 임피던스 값을 수정할 수 있게 하며, 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 각 부품(예를 들어, 도 12에서 적응적 부하들(1212))에 결합된다. 일부 실시 예들에 있어서, 도전성 라인은 다층화된 기판의 제 1 안테나 층상에 또는 그 내에 배치된다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 안테나는 다층화된 기판의 제 2 안테나 층상에 또는 그 내에 배치된다. 최종적으로, 일부 시시 예들은 다층화된 기판의 접지 평면층상에 또는 그내에 배치된 접지 평면을 제공한다.In some embodiments, each RF antenna of the transmitter includes a conductive line forming a meandering line pattern, a first end at a first end of the conductive line that receives a current flowing through the conductive line at a frequency controlled by one or more processors. Includes one terminal (e.g., terminal 1203) and a number of adaptive load terminals (e.g., terminals 1202) that are separate from the first terminal and are at multiple locations on the conductive line. and a plurality of adaptive load terminals, which allow modifying the impedance value of the conductive line, are coupled to each component (e.g., adaptive loads 1212 in FIG. 12) controlled by one or more processors. . In some embodiments, the conductive line is disposed on or within the first antenna layer of the multilayered substrate. Additionally, in some embodiments, the second antenna is disposed on or within the second antenna layer of the multilayered substrate. Finally, some embodiments provide a ground plane disposed on or within a ground plane layer of a multilayered substrate.

일부 실시 예들에 있어서, 수신기(예를 들어, 도 12를 참조하면 수신기(1204))가 제공된다(이는 또한 도 3을 참조하여 설명됨). 그 수신기는 RF 신호들을 수신하는 하나 이상의 RF 안테나들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기는, 하나 이상의 RF 신호들을, 내부적으로 또는 외부적으로 접속된 부품으로서 수신기(1204)를 포함하는 디바이스를 충전시키기 위한 이용 가능 전력으로 변환하는 적어도 하나의 안테나를 포함한다(도 5에 있어서 단계들(504,506,510,514 및 518)을 참조). 이용에 있어서, 수신기(1204)는 전송기 또는 충전 패드의 적어도 하나의 안테나에 대한 근접장 무선 주파수 거리내에 설치된다. 예를 들어, 수신기는, 충전 패드(1200)의 표면과 같은, 적어도 하나의 RF 안테나(1201)에 인접한 표면의 상부상에 또는 적어도 하나의 RF 안테나(1201)의 상부상에 설치될 수 있다.In some embodiments, a receiver (e.g., receiver 1204, with reference to FIG. 12) is provided (which is also described with reference to FIG. 3). The receiver includes one or more RF antennas that receive RF signals. In some embodiments, the receiver includes at least one antenna that converts one or more RF signals into usable power for charging a device that includes receiver 1204 as an internally or externally connected component. (See steps 504, 506, 510, 514 and 518 in FIG. 5). In use, receiver 1204 is installed within near-field radio frequency range of at least one antenna of a transmitter or charging pad. For example, the receiver may be installed on top of at least one RF antenna 1201 or on top of a surface adjacent to the at least one RF antenna 1201, such as the surface of the charging pad 1200.

단계 1304에 있어서, 하나 이상의 RF 신호들은 적어도 하나의 RF 안테나(1201)를 통해 전송된다.In step 1304, one or more RF signals are transmitted through at least one RF antenna 1201.

그 시스템은 적어도 하나의 안테나(1201)에서 하나 이상의 RF 수신기들로 하나 이상의 RF 신호들을 통해 전달되는 에너지 량을 판정하기 위해 단계 1306에서 모니터링된다(상기에서 설명함). 일부 실시 예들에서는, 이러한 모니터링(1306)이 전송기에서 이루어지지만, 다른 실시 예에서는 그 모니터링(1306)이 백 채널을 통해(예를 들어, WIFI 또는 BLUETOOTH를 이용한 무선 데이터 접속을 통해) 전송기로 데이터를 되송신하는 수신기에서 이루어진다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기 및 수신기는 백 채널을 통해 메시지들을 교환하는데, 이 메시지들은 단계 1308에서 이루어진 조정을 알리기 위해, 전송되고/되거나 수신된 에너지를 나타낼 수 있다.The system is monitored at step 1306 to determine the amount of energy transferred via one or more RF signals from at least one antenna 1201 to one or more RF receivers (described above). In some embodiments, this monitoring 1306 occurs at the transmitter, while in other embodiments the monitoring 1306 transmits data to the transmitter over a back channel (e.g., via a wireless data connection using WIFI or BLUETOOTH). It takes place in the receiver that transmits back. In some embodiments, the transmitter and receiver exchange messages over a back channel, which messages may indicate energy transmitted and/or received to inform the adjustments made in step 1308.

일부 실시 예들에 있어서, 전송기의 특성은 적어도 하나의 RF 안테나(1201)에서 수신기로 전달되는 에너지 량의 최적화를 시도하기 위해 적응적으로 조정된다. 일부 실시 예들에 있어서, 이 특성은 하나 이상의 RF 신호들의 주파수 및/또는 전송기의 임피던스이다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기의 임피던스는 조정 가능 부하의 임피던스이다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 다수의 적응적 부하들(1212)의 선택된 세트의 임피던스를 제어하도록 구성된다. 임피던스 및 주파수 조정에 관한 추가적인 세부 사항 및 예시들은 상기에서 제공되었다.In some embodiments, the characteristics of the transmitter are adaptively adjusted to attempt to optimize the amount of energy transferred from the at least one RF antenna 1201 to the receiver. In some embodiments, this characteristic is the frequency of one or more RF signals and/or the impedance of the transmitter. In some embodiments, the impedance of the transmitter is the impedance of the adjustable load. Additionally, in some embodiments, the at least one processor is configured to control the impedance of a selected set of multiple adaptive loads 1212. Additional details and examples regarding impedance and frequency tuning are provided above.

일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서(예를 들어, 도 12에 있어서 CPU(1210))는 적어도 하나의 안테나(1201)에서 RF 수신기로 전달되는 모니터링된 에너지 량에 기초하여 적응적 부하의 임피던스를 극적으로 조정한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 안테나로 송신되는 적어도 하나의 신호의 주파수를 동시에 제어한다.In some embodiments, at least one processor (e.g., CPU 1210 in FIG. 12) determines the impedance of the adaptive load based on the monitored amount of energy delivered from the at least one antenna 1201 to the RF receiver. adjust dramatically. In some embodiments, at least one processor simultaneously controls the frequency of at least one signal transmitted to the antenna.

일부 실시 예들에 있어서, 패드(1200)의 다수의 적응적 부하들(1212)을 가진 단일 안테나 소자(1201)는 동시에 또는 다른 시간에 2 이상의 개별적인 주파수 대역(예를 들어, 상술한 ISM 대역), 예를 들어, 915MHz의 중심 주파수를 가진 제 1 주파수 대역과, 5.8GHz의 중심 주파수를 가진 제 2 주파수 대역에서 동작하도록, 하나 이상의 프로세서들에 의해 극적으로 조정될 수 있다. 이 실시 예들에 있어서, 적응적 기법을 채용하는 것은, RF 신호들을 전송하고, 제 1 주파수 대역에 대해 제 1 임계값에 도달할 때까지 사전 결정된 제 1 증분으로 그 주파수를 조정하며, 제 2 주파수 대역에 대해 제 2 임계값에 도달할 때까지 (사전 결정된 제 1 증분과 동일하거나 그렇지 않을 수 있는) 사전 결정된 제 2 증분으로 그 주파수를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단일 안테나 소자(1201)는, (제 1 주파수 대역내의) 902MHz, 912MHz, 928MHz로 전송하고, (제 2 주파수 대역내의) 5.795GHz, 5.8GHz 및 5.805GHz로 전송하도록 구성될 수 있다. 단일 안테나 소자(1201)는 멀티-대역 안테나처럼 2 이상의 주파수 대역들에서 동작할 수 있다. 적어도 하나의 안테나 소자(1201)를 가진 전송기는 멀티-대역 전송기로서 이용될 수 있다. In some embodiments, a single antenna element 1201 with multiple adaptive loads 1212 on pad 1200 can support two or more separate frequency bands (e.g., the ISM band described above) simultaneously or at different times; For example, it can be dramatically adjusted by one or more processors to operate in a first frequency band with a center frequency of 915 MHz and a second frequency band with a center frequency of 5.8 GHz. In these embodiments, employing an adaptive technique involves transmitting RF signals, adjusting the frequency in a first predetermined increment until a first threshold is reached for a first frequency band, and adjusting the frequency for a first frequency band in a first predetermined increment until a first threshold is reached. and adjusting the frequency in a predetermined second increment (which may or may not be the same as the first predetermined increment) until a second threshold for the band is reached. For example, a single antenna element 1201 can be configured to transmit at 902 MHz, 912 MHz, and 928 MHz (within the first frequency band) and 5.795 GHz, 5.8 GHz, and 5.805 GHz (within the second frequency band). . A single antenna element 1201 can operate in two or more frequency bands like a multi-band antenna. A transmitter with at least one antenna element 1201 can be used as a multi-band transmitter.

일부 실시 예들에 있어서, 충전 패드 또는 전송기는 도 12에 도시된 바와 같이 다수의 적응적 부하들을 가진 안테나 소자들 중(1201) 중 하나 이상과, 도 3a-3d에서 설명된 하나의 적응적 부하를 가진 하나 이상의 안테나 소자(120)를 포함할 수 있다. In some embodiments, the charging pad or transmitter may have one or more of the antenna elements 1201 with multiple adaptive loads as shown in FIG. 12 and one adaptive load as illustrated in FIGS. 3A-3D. It may include one or more antenna elements 120 with.

도 14a-14d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드내에서 다수의 주파수들 또는 주파수 대역들에서 동작할 수 있는 개별적인 안테나 소자들에 대한 다양한 구성을 보여주는 개략도이다. 도 14a-14d에 도시된 바와 같이, RF 충전 패드(100)(도 3a-3b) 또는 RF 충전 패드(1200)(도 12)는, 물리적 치수들이 가변하는 도전성 라인 소자들을 가지도록 구성된 안테나 소자들(120, 도 3b; 또는 1202, 도 12)을 포함할 수 있다. 14A-14D are schematic diagrams showing various configurations for individual antenna elements capable of operating at multiple frequencies or frequency bands within an RF charging pad, according to some embodiments. As shown in FIGS. 14A-14D, RF charging pad 100 (FIGS. 3A-3B) or RF charging pad 1200 (FIG. 12) includes antenna elements configured to have conductive line elements of varying physical dimensions. It may include (120, FIG. 3B; or 1202, FIG. 12).

예를 들어, 도 14a-14d에는 소자의 다른 부분들에서 다른 사행 라인 패턴들로 형성되는 도전성 라인을 각각으로 포함하는 안테나 소자에 대한 구조의 예시가 도시된다. 소자의 서로 다른 부분들 또는 위치들에 있는 도전성 라인들은 안테나 소자내의 다른 도전성 라인들에 대해 다른 기하학적 치수(예를 들어, 폭, 길이, 트레이스 게이지, 패턴 또는 각 트레이스간의 공간들)를 가질 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 사행 라인 패턴은 패드(또는 개별 안테나 소자)의 서로 다른 위치에서 다양한 길이들 및/또는 폭을 가지도록 고안될 수 있다. 사행 라인 패턴들의 이러한 구성은 높은 자유도(more degrees of freedom)를 허용하며, 그러므로, 개별적인 안테나 소자들과 RF 충전 패드의 보다 넓은 동작 대역폭들 및/또는 결합 범위들을 허용하는 보다 복잡한 안테나 구조가 구축될 수 있다. For example, Figures 14A-14D show examples of structures for antenna elements each including conductive lines formed with different meandering line patterns in different portions of the element. Conductive lines in different parts or locations of the device may have different geometric dimensions (e.g., width, length, trace gauge, pattern, or spacing between each trace) relative to other conductive lines within the antenna device. . In some embodiments, the meandering line pattern may be designed to have various lengths and/or widths at different locations on the pad (or individual antenna element). This configuration of meandering line patterns allows for more degrees of freedom and therefore more complex antenna structures that allow for wider operating bandwidths and/or combination ranges of the individual antenna elements and the RF charging pad. It can be.

일부 실시 예들에 있어서, 본 명세서에서 설명한 안테나 소자들(120 및 1201)은 도 14a-14d에 도시된 형상들 중 임의 형상을 가질 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 도 14a-14d에 도시된 안테나 소자들의 각각은 도전성 라인의 일측 단부에 있는 입력 단말(도 1b에서의 123 또는 도 12에서의 1203)과, 도전성 라인의 또 다른 단부 또는 다수의 위치들에 있는 상술한 적응적 부하들(도 1b에서의 106 또는 도 12에서의 1212a-n)를 가진 적어도 하나의 적응적 부하 단말들(도 1b에서의 121 또는 도 12에서의 1202a-n)을 가진다.In some embodiments, antenna elements 120 and 1201 described herein may have any of the shapes shown in FIGS. 14A-14D. In some embodiments, each of the antenna elements shown in FIGS. 14A-14D has an input terminal (123 in FIG. 1B or 1203 in FIG. 12) at one end of the conductive line, and another end or multiple terminals of the conductive line. At least one adaptive load terminal (121 in FIG. 1B or 1202a-n in FIG. 12) with the above-described adaptive loads (106 in FIG. 1B or 1212a-n in FIG. 12) at locations of ) has.

일부 실시 예들에 있어서, 도 14a-14d에 도시된 안테나 소자들의 각각은 2개 이상의 서로 다른 주파수들 또는 2개 이상의 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 단일 안테나 소자는, 안테나 소자들의 각 소자의 입력 단말에서 어느 주파수가 제공되는지에 의거하여, 제 1 시점에 915MHz의 중심 주파수를 가진 제 1 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 제 2 시점에 5.8GHz의 중심 주파수를 가진 제 2 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 또한, 도 14a-14d에 도시된 사행 라인 패턴들의 형상은, 안테나 소자들이 다수의 서로 다른 주파수로 효율적으로 동작할 수 있도록 최적화된다.In some embodiments, each of the antenna elements shown in FIGS. 14A-14D may operate at two or more different frequencies or two or more different frequency bands. For example, a single antenna element may operate in a first frequency band with a center frequency of 915 MHz at a first time and at a second time, depending on which frequency is provided at the input terminal of each of the antenna elements. It can operate in a second frequency band with a center frequency of 5.8GHz. Additionally, the shapes of the meandering line patterns shown in FIGS. 14A-14D are optimized so that the antenna elements can operate efficiently at multiple different frequencies.

일부 실시 예들에 있어서, 도 14a-14d에 도시된 안테나 소자들의 각각은, 입력 단말이 중첩될 수 있는 3개 이상의 개별적인 주파수들을 공급받을 때, 동시에 2 이상의 서로 다른 주파수들 또는 2 이상의 서로 다른 주파수 대역들에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 단일 안테나 소자는, 915MHz의 중심 주파수를 가진 제 1 주파수 대역과, 5.8GHz의 중심 주파수를 가진 제 2 주파수 대역에서 동작할 수 있는데, 이것은, 915MHz의 제 1 중심 주파수와 5.8GHz의 제 2 중심 주파수를 가진 2개의 주파수 대역들이 도전성 라인의 입력 단말에 공급될 때, 동시에 이루어진다. 또 다른 예시에 있어서, 단일 안테나 소자는 하나 이상의 주파수 대역들내의 다수의 서로 다른 주파수들로 동작할 수 있다. In some embodiments, each of the antenna elements shown in FIGS. 14A-14D simultaneously operates on two or more different frequencies or two or more different frequency bands when the input terminal is supplied with three or more individual frequencies that may overlap. It can operate in the field. For example, a single antenna element may operate in a first frequency band with a center frequency of 915 MHz and a second frequency band with a center frequency of 5.8 GHz; When two frequency bands with a second center frequency are supplied to the input terminal of the conductive line, they are simultaneous. In another example, a single antenna element can operate at multiple different frequencies within one or more frequency bands.

일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자들의 동작 주파수들은, 충전 패드상의 적응적 부하들 및 수신기 부하들, 수신기 안테나 치수 또는 주파수에 따라, 상술한 바와 같이, 하나 이상의 프로세서들(도 3a-3b에 있어서의 110 또는 도 12에 있어서의 1210)에 의해 적응적으로 조정될 수 있다.In some embodiments, the operating frequencies of the antenna elements may be modified by one or more processors (see Figures 3A-3B), as described above, depending on adaptive loads on the charging pad and receiver loads, receiver antenna dimensions or frequency. It can be adaptively adjusted by 110 or 1210 in FIG. 12).

일부 실시 예들에 있어서, 도전성 라인의 서로 다른 부분들에서 서로 다른 사행 패턴을 가진, 도 14a-14d에 도시된 안테나 소자들의 각각은, 보다 대칭적인 사행 라인 구조(예를 들어, 도 3b, 4, 6a-6b, 8)에 비해, 다수의 주파수들에서 보다 효율적으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 도전성 라인의 서로 다른 부분들에서 서로 다른 사행 패턴을 가진 도 14a-14d에 도시된 안테나 소자들의 서로 다른 동작 주파수들에서의 에너지 전달 효율은, 보다 대칭적인 사행 라인 구조 소자들보다도, 대략 적어도 5% 및 일부 예시에서 적어도 60%만큼 개선될 수 있다. 예를 들어, 보다 대칭적인 사행 라인 구조의 안테나 소자는, 보다 대칭적인 사행 라인 구조의 안테나 소자가 고안되었던 주파수와 다른 새로운 주파수로 동작하는 동안에는, 수신 디바이스에 전송되는 에너지의 60% 이하를 전달할 수 있다(예를 들어, 보다 대칭적인 사행 라인 구조의 안테나 소자가 900MHz로 동작하도록 고안되고, 그 다음 그것이 5.8GHz의 주파수를 가진 신호를 전송하면, 그것은 단지 60%의 에너지 전달 효율만을 달성할 수 있게 된다). 이와 대조적으로, 서로 다른 사행 패턴들(예를 들어, 도 14a-14d에 도시된 것들)을 가진 안테나 소자는, 다양한 주파수로 동작하는 동안에, 80% 이상의 에너지 전달 효율을 달성할 수 있다. 이러한 방식에서는, 도 14a-14d에 도시된 안테나 소자에 대한 고안에 의해, 단일 안테나 소자가 다양한 서로 다른 주파수들에서 보다 효율적인 동작을 달성할 수 있게 된다. In some embodiments, each of the antenna elements shown in FIGS. 14A-14D, with different meandering patterns at different portions of the conductive line, may have a more symmetrical meandering line structure (e.g., FIGS. 3B, 4, Compared to 6a-6b, 8), it can operate more efficiently at multiple frequencies. For example, the energy transfer efficiency at different operating frequencies of the antenna elements shown in Figures 14a-14d with different meandering patterns in different portions of the conductive line is greater than that of elements with a more symmetrical meandering line structure. Improvements can be on the order of at least 5% and in some examples by at least 60%. For example, an antenna element with a more symmetrical meandering line structure may deliver less than 60% of the transmitted energy to the receiving device while operating at a new frequency that is different from the frequency for which the more symmetrical meandering line structure antenna element was designed. (For example, if an antenna element with a more symmetrical meandering line structure is designed to operate at 900 MHz, and then transmits a signal with a frequency of 5.8 GHz, it can only achieve an energy transfer efficiency of 60%. do). In contrast, antenna elements with different meandering patterns (e.g., those shown in FIGS. 14A-14D) can achieve energy transfer efficiencies of over 80% while operating at various frequencies. In this way, the design of the antenna element shown in FIGS. 14A-14D allows a single antenna element to achieve more efficient operation at a variety of different frequencies.

도 15에는, 일부 실시 예에 따른, 안테나 소자의 길이를 조정함에 의해 다수의 주파수들 또는 주파수 대역들에서 동작할 수 있는 개별적인 안테나 소자에 대한 예시적인 구성을 보여주는 개략도가 도시된다.15 is a schematic diagram showing an example configuration for an individual antenna element that can operate at multiple frequencies or frequency bands by adjusting the length of the antenna element, according to some embodiments.

도 15에 도시된 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(1500)의 하나 이상의 전송 안테나 소자들 중 적어도 하나의 전송 안테나 소자(1502)(도 3-8 및 도 13-14에 도시됨)는 제 1 도전성 세그먼트(1504)(안테나 소자들(120 및 1201)에 대해 상기에서 설명한 것들 중 임의 것과 같은, 사행 도전성 라인의 제 1 부분)와, 제 2 도전성 세그먼트(1506)(안테나 소자들(120 및 1201)에 대해 상기에서 설명한 것들 중 임의 것과 같은, 사행 도전성 라인의 제 2 부분)를 가진다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 도전성 세그먼트는 입력 단말(도 3b에 있어서의 123 또는 도 12에 있어서의 1203)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 도전성 세그먼트(1504)가 제 2 도전성 세그먼트(1506)와 결합되지 않는 동안, 적어도 하나의 전송 안테나 소자(1502)는 제 1 주파수(예를 들어, 2.4GHz)로 동작하도록 구성된다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 도전성 세그먼트가 제 2 세그먼트와 결합되는 동안, 적어도 하나의 전송 안테나 소자(1502)는 제 1 주파수와 다른 제 2 주파수(예를 들어, 900MHz)로 동작하도록 구성된다. In some embodiments shown in FIG. 15, at least one transmit antenna element 1502 (shown in FIGS. 3-8 and 13-14) among the one or more transmit antenna elements of the RF charging pad 1500 is One conductive segment 1504 (a first portion of a meandering conductive line, such as any of those described above for antenna elements 120 and 1201), and a second conductive segment 1506 (antenna elements 120 and 1201). and a second portion of a meandering conductive line, such as any of those described above for 1201). In some embodiments, the first conductive segment includes an input terminal (123 in FIG. 3B or 1203 in FIG. 12). In some embodiments, while first conductive segment 1504 is not coupled to second conductive segment 1506, at least one transmitting antenna element 1502 operates at a first frequency (e.g., 2.4 GHz). It is configured to do so. In some embodiments, while the first conductive segment is coupled to the second segment, at least one transmit antenna element 1502 is configured to operate at a second frequency that is different from the first frequency (e.g., 900 MHz).

일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들(도 3a-3b에 있어서는 110 또는 도 12에 있어서는 1210)은 제 1 주파수(예를 들어, 2.4GHz)와 별개인, 제 2 주파수(예를 들어, 900MHz)를 가진 전류를 생성하도록 (도 3a-3b에 있어서의 108과, 도 12에 있어서의 1208로서 설명된) 피딩 소자에게 명령하는 것과 함께, 제 2 세그먼트와 제 1 세그먼트의 결합을 유발하도록 구성되며, 그에 의해, 안테나 소자(1502)는 제 2 주파수로 보다 효율적으로 동작할 수 있게 된다. 하나 이상의 프로세서는, 제 2 주파수 대신에 제 1 주파수를 가진 전류를 생성하도록 피딩 소자에게 명령하는 것과 함께, 제 1 도전성 세그먼트로부터 제 2 도전성 세그먼트를 결합 해제시키도록 구성되며, 그에 의해 안테나 소자(1502)는 다시 제 1 주파수에서 보다 효율적으로 동작할 수 있게 된다. 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은, 수신기가 동작하도록 구성된 주파수(예를 들어, 보다 긴 수신 안테나를 가진 보다 큰 디바이스의 경우, 이 주파수는 900MHz인 반면, 소형 수신 안테나를 가진 보다 작은 디바이스들의 경우, 이 주파수는 2.4GHz임)를 식별하는, 수신기(예를 들어, RX(104 또는 1204))로부터 수신된 정보에 기초하여, 이들 도전성 세그먼트들의 결합(또는 결합 해제)을 유발할지를 판정하도록 구성된다. In some embodiments, one or more processors (110 in FIGS. 3A-3B or 1210 in FIG. 12) may operate at a second frequency (e.g., 900 MHz), separate from the first frequency (e.g., 2.4 GHz). ), together with instructing the feeding element (illustrated as 108 in FIGS. 3A-3B and 1208 in FIG. 12) to generate a current with , thereby allowing the antenna element 1502 to operate more efficiently at the second frequency. The one or more processors are configured to uncouple the second conductive segment from the first conductive segment along with instructing the feeding element to generate a current having a first frequency instead of the second frequency, thereby disconnecting the antenna element 1502 ) can again operate more efficiently at the first frequency. In some embodiments, the one or more processors may operate at a frequency at which the receiver is configured to operate (e.g., for larger devices with longer receive antennas, this frequency is 900 MHz, whereas for smaller devices with smaller receive antennas this frequency is 900 MHz). configured to determine whether to cause coupling (or uncoupling) of these conductive segments based on information received from a receiver (e.g., RX 104 or 1204) that identifies the frequency is 2.4 GHz. do.

일부 실시 예들에 있어서, 도 15에 도시된 결합은 2개의 접속 포인트들 사이 또는 2개의 서로 다른 세그먼트들 사이에 배치된 도전성 라인을 바이패싱하면서, 단일 안테나 소자(1502)의 2개의 서로 다른 세그먼트들을 직접 접속시킴에 의해 구현될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 결합은 안테나 소자(1502)의 3개 이상의 서로 다른 세그먼트들간에 구현될 수 있다. 단일 사행 라인 안테나 소자(1502)의 서로 다른 일부분들 또는 세그먼트들의 결합은 안테나 소자(1502)의 도전성 라인의 크기 또는 길이를 효과적으로 변경시킬 수 있으며, 그에 따라, 단일 안테나 소자(1502)가 서로 다른 주파수들로 동작할 수 있게 한다. 단일 안테나 소자(1502)는 멀티-대역 안테나와 같이 2 이상의 주파수 대역들에서 동작할 수 있다. In some embodiments, the combination shown in FIG. 15 connects two different segments of a single antenna element 1502 while bypassing a conductive line placed between two connection points or between two different segments. It can be implemented by direct connection. In some embodiments, the coupling may be implemented between three or more different segments of antenna element 1502. Combining different portions or segments of a single meandering line antenna element 1502 can effectively change the size or length of the conductive line of the antenna element 1502, thereby allowing the single antenna element 1502 to operate at different frequencies. It allows them to operate. A single antenna element 1502 can operate in two or more frequency bands, such as a multi-band antenna.

도 16a는 예시적인 근접장 전력 전달 시스템(1600)의 개략적인 도면의 상부 사시도이다. 도 16b는 예시적인 근접장 전력 전달 시스템(1600)의 개략적인 도면의 하부 사시도이다. 전력 전달 시스템(1600)은, 상부 표면(1601), 하부 표면(1602) 및 측벽(1603)들을 구비할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1600)의 부품들을 포함하는 하우징은, 전자기파 통과에 대해 최소한의 차단을 생성하는 물질로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 하우징의 다른 부분들은 투과율 또는 유전율과 같은 서로 다른 전자기적 성질들을 가진 물질들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(1601)은 전자기파가 최소한의 차단으로 통과될 수 있게 하는 반면, 측벽(1603)은 감쇄, 흡수, 반사 또는 본 기술 분야에 알려진 다른 기술들에 의해 전자기파를 차단할 수 있다. FIG. 16A is a top perspective view of a schematic diagram of an example near-field power transfer system 1600. FIG. 16B is a bottom perspective view of a schematic diagram of an example near-field power transfer system 1600. Power delivery system 1600 can have a top surface 1601, a bottom surface 1602, and side walls 1603. In some embodiments, the housing containing the components of the power delivery system 1600 may be constructed of a material that creates a minimal barrier to the passage of electromagnetic waves. In other embodiments, different portions of the housing may be composed of materials with different electromagnetic properties, such as transmittance or dielectric constant. For example, top surface 1601 may allow electromagnetic waves to pass through with minimal blocking, while sidewall 1603 may block electromagnetic waves by attenuating, absorbing, reflecting, or other techniques known in the art.

전력 전달 시스템(1600)은 RF 에너지를 방사할 수 있으며, 따라서, 전력 전달 시스템(1600)이 제 2 전력 전달 시스템(도시되지 않음)에 인접할 때, 전력을 전달한다. 그 경우, 전력 전달 시스템(1600)은, 전력 전송기로서 기능하도록 "전송 측"상에 있을 수 있으며, 또는 전력 전달 시스템(1600)은, 전력 수신기로서 기능하도록 "수신 측"상에 있을 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1600)이 전송기와 연관되면, 전력 전달 시스템(1600)(또는 전력 전달 시스템(1600)의 서브 부품들(subcomponents))은 전송기 디바이스내로 집적화될 수 있거나, 전송기와 외부적으로 유선 접속될 수 있다. 유사하게, 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1600)이 수신기와 연관되면, 전력 전달 시스템(1600)(또는 전력 전달 시스템(1600)의 서브 부품들)은 수신기내에 집적화되거나, 수신기에 외부적으로 유선 접속될 수 있다.Power delivery system 1600 may radiate RF energy and thus transfer power when power delivery system 1600 is adjacent to a second power delivery system (not shown). In that case, the power delivery system 1600 may be on the “transmitting side” to function as a power transmitter, or the power delivery system 1600 may be on the “receiving side” to function as a power receiver. In some embodiments, when power delivery system 1600 is associated with a transmitter, power delivery system 1600 (or subcomponents of power delivery system 1600) may be integrated into a transmitter device, or can be connected externally by wire. Similarly, in some embodiments, when power delivery system 1600 is associated with a receiver, power delivery system 1600 (or sub-components of power delivery system 1600) may be integrated within the receiver, or may be external to the receiver. Can be connected by wire.

기판(1607)은 상부 표면(1601), 측벽들(1603) 및 하부 표면(1602) 사이에 정의된 공간내에 배치된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1600)은 하우징을 포함하지 않을 수 있으며, 기판(1607)은 상부 표면(1601), 측벽들(1603) 및 하부 표면(1602)을 포함할 수 있다. 기판(1607)은 메타 물질(metamaterial)과 같이, 전류를 도통시키는 전기적 라인을 하우징하거나, 절연, 반사, 흡수할 수 있는 임의 물질을 구비할 수 있다. 메타 물질은 바람직한 투자율 및 전기적 유전율을 산출하도록 엔지니어링된 폭넓은 클래스(broad class)의 합성 물질일 수 있다. 투자율 및 전기적 유전율 중 적어도 하나는 전력 전달 요건들 및/또는 정부 규약에 대한 준수 제약에 기초할 수 있다. 본 명세서에 개시된 메타 물질은 방사를 수신하거나 방사를 생성할 수 있으며, 얇은 반사기로서 작용할 수 있다.Substrate 1607 is disposed within a space defined between top surface 1601, side walls 1603, and bottom surface 1602. In some embodiments, power delivery system 1600 may not include a housing and substrate 1607 may include a top surface 1601, sidewalls 1603, and bottom surface 1602. The substrate 1607 may house electrical lines that conduct current, such as a metamaterial, or may be provided with any material that can insulate, reflect, or absorb. Metamaterials can be a broad class of synthetic materials engineered to yield desirable permeability and electrical permittivity. At least one of permeability and electrical permittivity may be based on power transmission requirements and/or compliance constraints with government regulations. The metamaterials disclosed herein can receive radiation or produce radiation and can act as thin reflectors.

안테나(1604)는 상부 표면(1601)상에 또는 그 아래에 구성될 수 있다. 전력 전달 시스템(1600)이 전력 전송기와 연관되면, 그 안테나(1604)는 전자기파를 전송하는데 이용될 수 있다. 대안적으로, 전력 전달 시스템(1600)이 전력 수신기와 연관되면, 안테나(1604)는 전자기파를 수신하는데 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1600)은 송수신기로서 동작할 수 있으며, 안테나(1604)는 전자기파를 송수신할 수 있다. 안테나(1604)는 금속, 합금, 메타 물질 및 합성물과 같은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나(1604)는 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. 안테나(1604)는 전력 전달 요건들에 기초하여 서로 다른 형상들을 가지도록 구성될 수 있다. 도 16a 및 도 16b에 도시된 예시적인 시스템(1600)에 있어서, 안테나(1604)는 서로 밀접하게 배치된 안테나 세그먼트들(1610)을 포함하는 나선 형상으로 구성된다. 안테나 세그먼트들(1610)을 통해 흐르는 전류들은 반대 방향일 수 있다. 예를 들어, 안테나 세그먼트(1610b)에 있어서의 전류가 도 16a의 좌측에서 우측으로 흐르고 있으면, 안테나 세그먼트들(1610a, 1610c)의 각각에 있어서의 전류는 우측에서 좌측으로 흐르고 있을 수 있다. 전류의 서로 반대되는 흐름은, 전력 전달 시스템(1600)의 원격장(far field)에서의 전자기파 방사의 상호 소거(mutual cancellation)로 결과한다. 다시 말해, 가상 라인(1615)의 좌측에 있는 하나 이상의 안테나 세그먼트들에 의해 생성된 원격장 전자기파 방사는 라인(1615)의 우측에 있는 하나 이상의 안테나 세그먼트들(1610)에 의해 생성된 원격장 전자기파 방사에 의해 소거된다. 그러므로, 전력 전달 시스템(1600)의 원격장에는 전력 누수가 없을 수 있다. 그러한 소거는, 그러나, 전력 전달이 일어나는, 전력 전달 시스템(1600)의 근접장 활성 존에서는 발생하지 않을 수 있다. Antenna 1604 may be configured on or below top surface 1601. If the power delivery system 1600 is associated with a power transmitter, the antenna 1604 may be used to transmit electromagnetic waves. Alternatively, if power delivery system 1600 is associated with a power receiver, antenna 1604 may be used to receive electromagnetic waves. In some embodiments, power delivery system 1600 can operate as a transceiver and antenna 1604 can transmit and receive electromagnetic waves. The antenna 1604 may be made of materials such as metals, alloys, metamaterials, and composites. For example, antenna 1604 may be made of copper or a copper alloy. Antenna 1604 can be configured to have different shapes based on power transfer requirements. In the example system 1600 shown in FIGS. 16A and 16B, the antenna 1604 is configured in a spiral shape comprising antenna segments 1610 closely spaced together. Currents flowing through antenna segments 1610 may be in opposite directions. For example, if the current in antenna segment 1610b is flowing from left to right in FIG. 16A, the current in each of antenna segments 1610a and 1610c may be flowing from right to left. The opposing flows of current result in mutual cancellation of electromagnetic radiation in the far field of the power delivery system 1600. In other words, the far-field electromagnetic radiation generated by one or more antenna segments 1610 to the left of imaginary line 1615 is the far-field electromagnetic radiation generated by one or more antenna segments 1610 to the right of line 1615. is erased by Therefore, there may be no power leakage in remote areas of the power delivery system 1600. Such cancellation, however, may not occur in the near-field active zone of power delivery system 1600, where power transfer occurs.

전력 전달 시스템(1600)은 하부 표면(1602)에 또는 그 위에 접지 평면(1606)을 포함할 수 있다. 접지 평면(1606)은, 금속, 합금 및 합성물과 같은, 물질들에 의해 형성될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 접지 평면(1606)은 구리 또는 구리 합금에 의해 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면(1606)은 고체 시트 물질(solid sheet of material)로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 접지 평면(1606)은 루프, 나선 및 메쉬(mesh)와 같은 형상으로 배열된 물질 스트립(material strip)을 이용하여 구성될 수 있다. 안테나로 전력 피드 라인(도시되지 않음)을 운반하는 비아(1605)가 접지 평면(1606)을 통과할 수 있다. 전력 피드 라인은 안테나(1604)로 전류를 공급할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면(1606)은 안테나(1604)에 전기적으로 접속될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면(1606)은 안테나(1604)에 전기적으로 접속되지 않을 수 있다. 그러한 구현의 경우, 접지 평면(1606)으로부터 비아(1605)를 절연시키기 위한 절연 구역(1608)이 비아(1605)와 접지 평면(1606) 사이에 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면(1606)은 안테나(1604)에 의해 생성된 전자기파의 반사기로서 작용할 수 있다. 다시 말해, 접지 평면은 하부 표면을 벗어나 형성된 전송 이미지를 소거 및/또는 반사함에 의해, 전력 전달 시스템(1600)의 하부 표면 밖으로의 전자기 전송을 허용하지 않을 수 있다. 접지 평면에 의한 전자기파의 반사는 안테나(1604)에 의해 상부 표면(1601)으로부터 전송되거나 상부 표면(1601)을 향해 전송되는 전자기파를 강화할 수 있다. 그러므로, 하부 표면(1602)로부터의 전자기 전력의 누설이 없을 수 있다. Power delivery system 1600 may include a ground plane 1606 at or on bottom surface 1602. Ground plane 1606 may be formed by materials, such as metals, alloys, and composites. In one embodiment, ground plane 1606 may be comprised of copper or a copper alloy. In some embodiments, ground plane 1606 may be comprised of a solid sheet of material. In other embodiments, the ground plane 1606 may be constructed using material strips arranged in shapes such as loops, spirals, and meshes. A via 1605 carrying a power feed line (not shown) to the antenna may pass through ground plane 1606. A power feed line may supply current to antenna 1604. In some embodiments, ground plane 1606 may be electrically connected to antenna 1604. In some embodiments, ground plane 1606 may not be electrically connected to antenna 1604. For such an implementation, an isolation region 1608 may be constructed between via 1605 and ground plane 1606 to isolate via 1605 from ground plane 1606. In some embodiments, ground plane 1606 may act as a reflector of electromagnetic waves generated by antenna 1604. In other words, the ground plane may not allow electromagnetic transmission out of the lower surface of the power delivery system 1600 by canceling and/or reflecting the transmitted image formed beyond the lower surface. Reflection of electromagnetic waves by the ground plane can enhance electromagnetic waves transmitted from or toward top surface 1601 by antenna 1604. Therefore, there can be no leakage of electromagnetic power from the lower surface 1602.

그러므로, 안테나(1604)와 접지 평면(1606)의 결과로서, 전력 전달 시스템(1600)에 의해 전송되거나 수신된 전자기파는 시스템(1600)의 근접장에서 축적된다. 시스템(1600)의 원격장으로의 누설이 최소화된다.Therefore, as a result of antenna 1604 and ground plane 1606, electromagnetic waves transmitted or received by power delivery system 1600 accumulate in the near field of system 1600. Leakage of system 1600 to remote fields is minimized.

도 17a에는, 본 개시의 실시 예에 따른, 예시적인 근접장 전력 전달 시스템(1700)의 상부 사시도가 개략적으로 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1700)은 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1700)은 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 전력 전달 시스템(1700)은 상부 표면(1701), 하부 표면(도시되지 않음) 및 측벽들(1703)에 의해 정의된 하우징을 구비할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 하우징은 전자기파 통과에 대해 최소한의 차단을 생성하는 물질로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 하우징의 다른 부분들은 투과율 및 유전율과 같은 다른 전자기 성질들을 가진 물질들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(1701)은 전자기파가 최소한의 차단으로 통과할 수 있게 하는 반면, 측벽들(1703)은 감쇄, 흡수, 반사 또는 본 기술 분야에 알려진 다른 기술들에 의해 전자기파를 차단할 수 있다.17A schematically shows a top perspective view of an example near-field power transfer system 1700, according to embodiments of the present disclosure. In some embodiments, power delivery system 1700 may be associated with or part of a power transmitter. In other embodiments, power delivery system 1700 may be associated with or part of a power receiver. Power delivery system 1700 can have a housing defined by a top surface 1701, a bottom surface (not shown), and side walls 1703. In some embodiments, the housing may be constructed of a material that creates a minimal barrier to the passage of electromagnetic waves. In other embodiments, different portions of the housing may be composed of materials with different electromagnetic properties, such as transmittance and dielectric constant. For example, top surface 1701 may allow electromagnetic waves to pass through with minimal blocking, while side walls 1703 may block electromagnetic waves by attenuating, absorbing, reflecting, or other techniques known in the art. .

상부 표면(1701), 측벽들(1703) 및 하부 표면(1702) 사이에 정의된 공간내에 기판(1707)이 배치될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1700)은 하우징을 포함하지 않을 수 있으며, 기판(1707)은 상부 표면(1701), 측벽들(1703) 및 하부 표면(1702)을 포함할 수 있다. 기판(1707)은, 메타 물질(metamaterial)과 같이, 전류를 도통시키는 전기적 라인을 하우징하거나, 절연, 반사, 흡수할 수 있는 임의 물질을 구비할 수 있다. 메타 물질은 바람직한 투자율 및 전기적 유전율을 산출하도록 엔지니어링된 폭넓은 클래스(broad class)의 합성 물질일 수 있다. 투자율 및 전기적 유전율 중 적어도 하나는 전력 전달 요건들 및/또는 정부 규약에 대한 준수 제약에 기초할 수 있다. 본 명세서에 개시된 메타 물질은 방사를 수신하거나 방사를 생성할 수 있으며, 얇은 반사기로서 작용할 수 있다.A substrate 1707 may be disposed within a space defined between top surface 1701, side walls 1703, and bottom surface 1702. In some embodiments, power delivery system 1700 may not include a housing and substrate 1707 may include a top surface 1701, sidewalls 1703, and bottom surface 1702. The substrate 1707 may house electrical lines that conduct current, such as a metamaterial, or may be provided with any material that can insulate, reflect, or absorb. Metamaterials can be a broad class of synthetic materials engineered to yield desirable permeability and electrical permittivity. At least one of permeability and electrical permittivity may be based on power transmission requirements and/or compliance constraints with government regulations. The metamaterials disclosed herein can receive radiation or produce radiation and can act as thin reflectors.

안테나(1704)는 상부 표면(1701)상에 또는 그 아래에 구성될 수 있다. 전력 전달 시스템(1700)이 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부이면, 그 안테나(1704)는 전자기파를 전송하는데 이용될 수 있다. 대안적으로, 전력 전달 시스템(1700)이 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부이면, 안테나(1704)는 전자기파를 수신하는데 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1700)은 송수신기로서 동작할 수 있으며, 안테나(1704)는 전자기파를 송수신할 수 있다. 안테나(1704)는 금속, 합금, 메타 물질 및 합성물과 같은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나(1704)는 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. 안테나(1704)는 전력 전달 요건들에 기초하여 서로 다른 형상들을 가지도록 구성될 수 있다. 도 17a에 도시된 예시적인 시스템(1700)에 있어서, 안테나(1704)는 서로 밀접하게 배치된 안테나 세그먼트들을 포함하는 나선 형상으로 구성된다. 피드 신호 라인(도시되지 않음)은 비아(1705)를 통해 안테나(1704)에 접속될 수 있다.Antenna 1704 may be configured on or below top surface 1701. If the power delivery system 1700 is associated with or part of a power transmitter, its antenna 1704 may be used to transmit electromagnetic waves. Alternatively, if power delivery system 1700 is associated with or part of a power receiver, antenna 1704 may be used to receive electromagnetic waves. In some embodiments, power delivery system 1700 can operate as a transceiver and antenna 1704 can transmit and receive electromagnetic waves. The antenna 1704 may be made of materials such as metals, alloys, metamaterials, and composites. For example, antenna 1704 may be made of copper or a copper alloy. Antenna 1704 can be configured to have different shapes based on power transfer requirements. In the example system 1700 shown in Figure 17A, the antenna 1704 is configured in a spiral shape containing antenna segments closely spaced together. A feed signal line (not shown) may be connected to antenna 1704 via via 1705.

도 17b는, 예시적인 전력 전송 시스템(1700)의 측면도를 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 상부 금속층은 안테나(1704)를 형성하고, 하부 금속층은 접지 평면(1706)을 형성한다. 기판(1707)은 상부 금속층과 하부 금속층 사이에 배치될 수 있다. 기판(1707)은 FR4, 메타 물질들 또는 본 기술 분야에 알려진 임의 물질과 같은, 물질들을 포함할 수 있다. 메타물질들은, 바람직한 투자율 및 전기적 유전율을 산출하도록 엔지니어링된 폭넓은 클래스(broad class)의 합성 물질일 수 있다. 투자율 및 전기적 유전율 중 적어도 하나는 전력 전달 요건들 및/또는 정부 규약에 대한 준수 제약에 기초할 수 있다. 본 명세서에 개시된 메타 물질은 방사를 수신하거나 방사를 생성할 수 있으며, 얇은 반사기로서 작용할 수 있다. FIG. 17B schematically shows a side view of an example power transmission system 1700. As shown, the top metal layer forms the antenna 1704 and the bottom metal layer forms the ground plane 1706. Substrate 1707 may be disposed between the upper metal layer and the lower metal layer. Substrate 1707 may include materials, such as FR4, metamaterials, or any material known in the art. Metamaterials can be a broad class of synthetic materials engineered to yield desirable permeability and electrical permittivity. At least one of permeability and electrical permittivity may be based on power transmission requirements and/or compliance constraints with government regulations. The metamaterials disclosed herein can receive radiation or produce radiation and can act as thin reflectors.

도 17c에는 안테나(1704)의 상부 사시도가 개략적으로 도시된다. 안테나(1704)는 비아(1705)를 통해 오는 피드 라인(도시되지 않음)에 대한 접속 포인트(1709)를 구비한다. 도 17d에는 접지 평면의 측면 사시도가 개략적으로 도시된다. 일 실시 예에 있어서, 접지 평면(1706)은 고체 금속층을 구비한다. 다른 실시 예들에 있어서, 접지 평면(1706)은 스트라이프, 메쉬, 격자와 같은 구조들을 포함하며, 완전하게 고체 상태이지 않을 수 있다. 접지 평면(1706)은 비아(1705) 통과를 위한 소켓(1709)을 구비할 수 있다. 소켓(1709) 주위에, 접지 평면(1706)은 접지 평면(1706)의 나머지로부터 소켓(1709)을 절연시키기 위한 절연 영역(1701)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 비아를 통해 오는 라인에 대한 전기적 접속을 가질 수 있으며, 절연 영역(1710)은 필요치 않을 수 있다. 17C schematically shows a top perspective view of the antenna 1704. Antenna 1704 has a connection point 1709 for a feed line (not shown) coming through via 1705. Figure 17d schematically shows a side perspective view of the ground plane. In one embodiment, ground plane 1706 includes a solid metal layer. In other embodiments, ground plane 1706 includes structures such as stripes, meshes, grids, and may not be completely solid. Ground plane 1706 may have a socket 1709 for passing via 1705. Around socket 1709 , ground plane 1706 includes an insulating region 1701 to insulate socket 1709 from the remainder of ground plane 1706 . In some embodiments, the ground plane may have an electrical connection to the line coming through a via, and the isolation region 1710 may not be needed.

도 18에는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 예시적인 근접장 전력 전달 시스템의 상부 사시도가 개략적으로 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1800)은 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1800)은 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 전력 전달 시스템(1800)은 상부 표면(1801), 하부 표면(도시되지 않음) 및 측벽들(1803)에 의해 정의된 하우징을 구비할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 하우징은 전자기파 통과에 대해 최소한의 차단을 생성하는 물질로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 하우징의 다른 부분들은 투과율 및 유전율과 같은 다른 전자기 성질들을 가진 물질들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(1801)은 전자기파가 최소한의 차단으로 통과할 수 있게 하는 반면, 측벽들(1803)은 감쇄, 흡수, 반사 또는 본 기술 분야에 알려진 다른 기술들에 의해 전자기파를 차단할 수 있다.18 schematically shows a top perspective view of an exemplary near-field power transfer system, according to an embodiment of the present disclosure. In some embodiments, power delivery system 1800 may be associated with or part of a power transmitter. In other embodiments, power delivery system 1800 may be associated with or part of a power receiver. Power delivery system 1800 can have a housing defined by a top surface 1801, a bottom surface (not shown), and side walls 1803. In some embodiments, the housing may be constructed of a material that creates a minimal barrier to the passage of electromagnetic waves. In other embodiments, different portions of the housing may be composed of materials with different electromagnetic properties, such as transmittance and dielectric constant. For example, top surface 1801 may allow electromagnetic waves to pass through with minimal blocking, while side walls 1803 may block electromagnetic waves by attenuating, absorbing, reflecting, or other techniques known in the art. .

상부 표면(1801), 측벽들(1803) 및 하부 표면(1802) 사이에 정의된 공간내에 기판(1807)이 배치될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1800)은 하우징을 포함하지 않을 수 있으며, 기판(1807)은 상부 표면(1801), 측벽들(1803) 및 하부 표면(1802)을 포함할 수 있다. 기판(1807)은, 메타 물질(metamaterial)과 같이, 전류를 도통시키는 전기적 라인을 하우징하거나, 절연, 반사, 흡수할 수 있는 임의 물질을 구비할 수 있다. 메타 물질은 바람직한 투자율 및 전기적 유전율을 산출하도록 엔지니어링된 폭넓은 클래스(broad class)의 합성 물질일 수 있다. 투자율 및 전기적 유전율 중 적어도 하나는 전력 전달 요건들 및/또는 정부 규약에 대한 준수 제약에 기초할 수 있다. 본 명세서에 개시된 메타 물질은 방사를 수신하거나 방사를 생성할 수 있으며, 얇은 반사기로서 작용할 수 있다.A substrate 1807 may be disposed within a space defined between top surface 1801, side walls 1803, and bottom surface 1802. In some embodiments, power delivery system 1800 may not include a housing and substrate 1807 may include a top surface 1801, sidewalls 1803, and bottom surface 1802. The substrate 1807 may house electrical lines that conduct current, such as a metamaterial, or may be provided with any material that can insulate, reflect, or absorb. Metamaterials can be a broad class of synthetic materials engineered to yield desirable permeability and electrical permittivity. At least one of permeability and electrical permittivity may be based on power transmission requirements and/or compliance constraints with government regulations. The metamaterials disclosed herein can receive radiation or produce radiation and can act as thin reflectors.

안테나(1804)는 상부 표면상에 또는 그 아래에 구성될 수 있다. 전력 전달 시스템(1800)이 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부이면, 그 안테나(1804)는 전자기파를 전송하는데 이용될 수 있다. 대안적으로, 전력 전달 시스템(1800)이 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부이면, 안테나(1804)는 전자기파를 수신하는데 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1800)은 송수신기로서 동작할 수 있으며, 안테나(1804)는 전자기파를 송수신할 수 있다. 안테나(1804)는 금속, 합금, 메타 물질 및 합성물과 같은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나(1804)는 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. 안테나(1804)는 전력 전달 요건들에 기초하여 서로 다른 형상들을 가지도록 구성될 수 있다. 도 18에 도시된 예시적인 시스템(1800)에 있어서, 안테나(1804)는 제 1 사행 폴(1809a) 및 제 2 사행 폴(1809b)을 포함하는 다이폴 형상으로 구성된다. 제 1 사행 폴(1809a)에 대한 제 1 전력 피드 라인(도시되지 않음)은 제 1 비아(1805a)에 의해 운반될 수 있으며, 제 2 사행 폴(1809b)에 대한 제 2 전력 피드 라인(도시되지 않음)은 제 2 비아(1805b)에 의해 운반될 수 있다. 제 1 전력 피드 라인은 제 1 사행 폴(1809a)로 전류를 공급할 수 있으며, 제 2 전력 피드 라인은 제 2 사행 폴(1809b)로 전류를 공급할 수 있다. 제 1 사행 폴(1809a)은 서로 밀접하게 배치된 안테나 세그먼트들(1810)을 포함하며, 제 2 사행 폴(1809b)은 서로 밀접하게 배치된 안테나 세그먼트들(1811)을 포함한다. 이웃하는 안테나 세그먼트들(1810, 1811)을 통해 흐르는 전류들은 반대 방향일 수 있다. 예를 들어, 안테나 세그먼트(1810b)에 있어서의 전류가 도 18의 좌측에서 우측으로 흐르고 있으면, 안테나 세그먼트들(1810a, 1810c)의 각각에 있어서의 전류는 우측에서 좌측으로 흐르고 있을 수 있다. 전력 전달 시스템(1800)의 임의 개수의 안테나 세그먼트들(1810)을 통한 전류의 서로 반대되는 흐름은, 전력 전달 시스템(1800)에 의해 생성된 원격장(far field) 전자기파 방사의 상호 소거(mutual cancellation)로 결과한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제 1 폴(1809a)의 안테나 세그먼트들(1810)에 의해 생성된 원격장 전자기파 방사는 제 2 폴(1809b)의 안테나 세그먼트들(1811)에 의해 생성된 원격장 전자기파 방사에 의해 소거된다. 원격장 소거는 임의 개수의 세그먼트들(1810,1800)에 걸쳐 일어나고/나거나 임의 개수의 폴들(1809)에 걸쳐 일어날 수 있다. 그러므로, 전력 전달 시스템(1800)의 원격장에는 전력 누수가 없을 수 있다. 그러한 소거는, 그러나, 전력 전달이 일어나는, 전력 전달 시스템(1800)의 근접장 활성 존에서는 발생하지 않을 수 있다. Antenna 1804 may be configured on or below the top surface. If the power delivery system 1800 is associated with or part of a power transmitter, its antenna 1804 may be used to transmit electromagnetic waves. Alternatively, if power delivery system 1800 is associated with or part of a power receiver, antenna 1804 may be used to receive electromagnetic waves. In some embodiments, power delivery system 1800 can operate as a transceiver and antenna 1804 can transmit and receive electromagnetic waves. Antenna 1804 may be made of materials such as metals, alloys, metamaterials, and composites. For example, antenna 1804 may be made of copper or a copper alloy. Antenna 1804 can be configured to have different shapes based on power transfer requirements. In the example system 1800 shown in Figure 18, the antenna 1804 is configured in a dipole shape including a first meandering pole 1809a and a second meandering pole 1809b. A first power feed line (not shown) to the first meandering pole 1809a may be carried by a first via 1805a and a second power feed line (not shown) to the second meandering pole 1809b. ) may be carried by the second via 1805b. The first power feed line may supply current to the first meandering pole 1809a, and the second power feed line may supply current to the second meandering pole 1809b. The first meandering pole 1809a includes antenna segments 1810 placed closely together, and the second meandering pole 1809b includes antenna segments 1811 placed closely together. Currents flowing through neighboring antenna segments 1810 and 1811 may be in opposite directions. For example, if the current in antenna segment 1810b is flowing from left to right in FIG. 18, the current in each of the antenna segments 1810a and 1810c may be flowing from right to left. Opposite flows of current through any number of antenna segments 1810 of power delivery system 1800 result in mutual cancellation of far field electromagnetic radiation generated by power delivery system 1800. ) results in Additionally or alternatively, the far-field electromagnetic radiation generated by the antenna segments 1810 of the first pole 1809a may be related to the far-field electromagnetic radiation generated by the antenna segments 1811 of the second pole 1809b. is erased by Remote field erasure may occur over any number of segments 1810, 1800 and/or over any number of poles 1809. Therefore, there may be no power leakage in remote areas of the power delivery system 1800. Such cancellation, however, may not occur in the near-field active zone of the power delivery system 1800, where power transfer occurs.

전력 전달 시스템(1800)은 하부 표면에 또는 그 위에 접지 평면(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 접지 평면은, 금속, 합금 및 합성물과 같은, 물질들에 의해 형성될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 접지 평면은 구리 또는 구리 합금에 의해 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 고체 시트 물질(solid sheet of material)로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 루프, 나선 및 메쉬(mesh)와 같은 형상으로 배열된 물질 스트립(material strip)을 이용하여 구성될 수 있다. 안테나로 전력 피드 라인을 운반하는 비아(1805)가 접지 평면을 통과할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나에 전기적으로 접속될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나에 전기적으로 접속되지 않을 수 있다. 그러한 구현의 경우, 접지 평면으로부터 비아를 절연시키기 위한 절연 구역이 비아들과 접지 평면 사이에 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나(1804)에 의해 생성된 전자기파의 반사기로서 작용할 수 있다. 다시 말해, 접지 평면은 하부 표면을 벗어나 형성된 전송 이미지를 소거 및/또는 반사함에 의해, 전력 전달 시스템(1800)의 하부 표면 밖으로의 전자기 전송을 허용하지 않을 수 있다. 접지 평면에 의한 전자기파의 반사는 안테나(1804)에 의해 상부 표면(1801)으로부터 전송되거나 상부 표면(1801)을 향해 전송되는 전자기파를 강화할 수 있다. 그러므로, 하부 표면으로부터의 전자기 전력의 누설이 없을 수 있다. Power delivery system 1800 may include a ground plane (not shown) at or on the bottom surface. The ground plane can be formed by materials, such as metals, alloys, and composites. In one embodiment, the ground plane may be comprised of copper or a copper alloy. In some embodiments, the ground plane may be comprised of a solid sheet of material. In other embodiments, the ground plane may be constructed using material strips arranged in shapes such as loops, spirals, and meshes. A via 1805 carrying the power feed line to the antenna may pass through the ground plane. In some embodiments, the ground plane can be electrically connected to the antenna. In some embodiments, the ground plane may not be electrically connected to the antenna. For such implementations, an isolation zone may be constructed between the vias and the ground plane to isolate the via from the ground plane. In some embodiments, the ground plane may act as a reflector of electromagnetic waves generated by antenna 1804. In other words, the ground plane may not allow electromagnetic transmission out of the lower surface of the power delivery system 1800 by canceling and/or reflecting the transmitted image formed beyond the lower surface. Reflection of electromagnetic waves by the ground plane can enhance electromagnetic waves transmitted from or toward top surface 1801 by antenna 1804. Therefore, there can be no leakage of electromagnetic power from the lower surface.

도 19에는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 예시적인 근접장 전력 전달 시스템(1900)의 상부 사시도가 개략적으로 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1900)은 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1900)은 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 전력 전달 시스템(1900)은 상부 표면(1901), 하부 표면(도시되지 않음) 및 측벽들(1903)에 의해 정의된 하우징을 구비할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 하우징은 전자기파 통과에 대해 최소한의 차단을 생성하는 물질로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 하우징의 다른 부분들은 투과율 및 유전율과 같은 다른 전자기 성질들을 가진 물질들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(1901)은 전자기파가 최소한의 차단으로 통과할 수 있게 하는 반면, 측벽들(1903)은 감쇄, 흡수, 반사 또는 본 기술 분야에 알려진 다른 기술들에 의해 전자기파를 차단할 수 있다.19 schematically shows a top perspective view of an exemplary near-field power transfer system 1900, according to an embodiment of the present disclosure. In some embodiments, power delivery system 1900 may be associated with or part of a power transmitter. In other embodiments, power delivery system 1900 may be associated with or part of a power receiver. Power delivery system 1900 can have a housing defined by a top surface 1901, a bottom surface (not shown), and side walls 1903. In some embodiments, the housing may be constructed of a material that creates a minimal barrier to the passage of electromagnetic waves. In other embodiments, different portions of the housing may be composed of materials with different electromagnetic properties, such as transmittance and dielectric constant. For example, top surface 1901 may allow electromagnetic waves to pass through with minimal blocking, while side walls 1903 may block electromagnetic waves by attenuating, absorbing, reflecting or other techniques known in the art. .

상부 표면(1901), 측벽들(1903) 및 하부 표면(1902) 사이에 정의된 공간내에 기판(1907)이 배치될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1900)은 하우징을 포함하지 않을 수 있으며, 기판(1907)은 상부 표면(1901), 측벽들(1903) 및 하부 표면(1902)을 포함할 수 있다. 기판(1907)은, 메타 물질(metamaterial)과 같이, 전류를 도통시키는 전기적 라인을 하우징하거나, 절연, 반사, 흡수할 수 있는 임의 물질을 구비할 수 있다. 메타 물질은 바람직한 투자율 및 전기적 유전율을 산출하도록 엔지니어링된 폭넓은 클래스(broad class)의 합성 물질일 수 있다. 투자율 및 전기적 유전율 중 적어도 하나는 전력 전달 요건들 및/또는 정부 규약에 대한 준수 제약에 기초할 수 있다. 본 명세서에 개시된 메타 물질은 방사를 수신하거나 방사를 생성할 수 있으며, 얇은 반사기로서 작용할 수 있다.A substrate 1907 may be disposed within a space defined between top surface 1901, side walls 1903, and bottom surface 1902. In some embodiments, power delivery system 1900 may not include a housing and substrate 1907 may include a top surface 1901, sidewalls 1903, and bottom surface 1902. The substrate 1907 may house electrical lines that conduct current, such as a metamaterial, or may be provided with any material that can insulate, reflect, or absorb. Metamaterials can be a broad class of synthetic materials engineered to yield desirable permeability and electrical permittivity. At least one of permeability and electrical permittivity may be based on power transmission requirements and/or compliance constraints with government regulations. The metamaterials disclosed herein can receive radiation or produce radiation and can act as thin reflectors.

안테나(1904)는 상부 표면(1901)상에 또는 그 아래에 구성될 수 있다. 전력 전달 시스템(1900)이 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부이면, 그 안테나(1904)는 전자기파를 전송하는데 이용될 수 있다. 대안적으로, 전력 전달 시스템(1900)이 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부이면, 안테나(1904)는 전자기파를 수신하는데 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(1900)은 송수신기로서 동작할 수 있으며, 안테나(1904)는 전자기파를 송수신할 수 있다. 안테나(1904)는 금속, 합금 및 합성물과 같은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나(1904)는 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. 안테나(1904)는 전력 전달 요건들에 기초하여 서로 다른 형상들을 가지도록 구성될 수 있다. 도 19에 도시된 예시적인 시스템(1900)에 있어서, 안테나(1904)는 서로 밀접하게 배치된 루프 세그먼트들(loop segments)을 포함하는 루프 형상일 수 있다. 이웃하는 루프 세그먼트들(1910)을 통해 흐르는 전류들은 반대 방향일 수 있다. 예를 들어, 루프 세그먼트(1910b)에 있어서의 전류가 도 19의 좌측에서 우측으로 흐르고 있으면, 루프 세그먼트(1910b)에 있어서의 전류는 우측에서 좌측으로 흐르고 있을 수 있다. 전류의 서로 반대되는 흐름은, 전력 전달 시스템(1900)의 원격장(far field)에서의 전자기파 방사의 상호 소거(mutual cancellation)로 결과한다. 그러므로, 전력 전달 시스템(1900)의 원격장에는 전력 누수가 없을 수 있다. 그러한 소거는, 그러나, 전력 전달이 일어나는, 전력 전달 시스템(1900)의 근접장 활성 존에서는 발생하지 않을 수 있다. Antenna 1904 may be configured on or below top surface 1901. If the power delivery system 1900 is associated with or part of a power transmitter, its antenna 1904 may be used to transmit electromagnetic waves. Alternatively, if power delivery system 1900 is associated with or part of a power receiver, antenna 1904 may be used to receive electromagnetic waves. In some embodiments, power delivery system 1900 can operate as a transceiver and antenna 1904 can transmit and receive electromagnetic waves. Antenna 1904 may be composed of materials such as metals, alloys, and composites. For example, antenna 1904 may be made of copper or a copper alloy. Antenna 1904 can be configured to have different shapes based on power transfer requirements. In the example system 1900 shown in FIG. 19, the antenna 1904 can be loop-shaped including loop segments spaced closely together. Currents flowing through neighboring loop segments 1910 may be in opposite directions. For example, if the current in loop segment 1910b flows from left to right in FIG. 19, the current in loop segment 1910b may flow from right to left. The opposing flows of current result in mutual cancellation of electromagnetic radiation in the far field of the power delivery system 1900. Therefore, there may be no power leakage in the remote field of the power delivery system 1900. Such cancellation, however, may not occur in the near-field active zone of the power delivery system 1900, where power transfer occurs.

전력 전달 시스템(1900)은 하부 표면에 또는 그 위에 접지 평면(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 접지 평면은, 금속, 합금, 메타 물질 및 합성물과 같은, 물질들에 의해 형성될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 접지 평면은 구리 또는 구리 합금에 의해 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 고체 시트 물질(solid sheet of material)로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 루프, 나선 및 메쉬(mesh)와 같은 형상으로 배열된 물질 스트립(material strip)을 이용하여 구성될 수 있다. 안테나로 전력 피드 라인들(도시되지 않음)을 운반하는 비아(1905)가 접지 평면을 통과할 수 있다. 전력 피드 라인은 안테나(1904)에 전류를 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면(106)은 안테나에 전기적으로 접속될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나(1904)에 전기적으로 접속되지 않을 수 있다. 그러한 구현의 경우, 접지 평면으로부터 비아(1905)를 절연시키기 위한 절연 구역이 비아들(1905)과 접지 평면 사이에 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나(1904)에 의해 생성된 전자기파의 반사기로서 작용할 수 있다. 다시 말해, 접지 평면은 하부 표면을 벗어나 형성된 전송 이미지를 소거 및/또는 반사함에 의해, 전력 전달 시스템(300)의 하부 표면 밖으로의 전자기 전송을 허용하지 않을 수 있다. 접지 평면에 의한 전자기파의 반사는 안테나(1904)에 의해 상부 표면(1901)으로부터 전송되거나 상부 표면(1901)을 향해 전송되는 전자기파를 강화할 수 있다. 그러므로, 하부 표면으로부터의 전자기 전력의 누설이 없을 수 있다. Power delivery system 1900 may include a ground plane (not shown) at or on the bottom surface. The ground plane can be formed by materials, such as metals, alloys, metamaterials, and composites. In one embodiment, the ground plane may be comprised of copper or a copper alloy. In some embodiments, the ground plane may be comprised of a solid sheet of material. In other embodiments, the ground plane may be constructed using material strips arranged in shapes such as loops, spirals, and meshes. Vias 1905 carrying power feed lines (not shown) to the antenna may pass through the ground plane. A power feed line may provide current to antenna 1904. In some embodiments, ground plane 106 may be electrically connected to an antenna. In some embodiments, the ground plane may not be electrically connected to antenna 1904. For such an implementation, an isolation zone may be constructed between the vias 1905 and the ground plane to insulate the via 1905 from the ground plane. In some embodiments, the ground plane may act as a reflector of electromagnetic waves generated by antenna 1904. In other words, the ground plane may not allow electromagnetic transmission out of the lower surface of the power delivery system 300 by canceling and/or reflecting the transmitted image formed beyond the lower surface. Reflection of the electromagnetic waves by the ground plane may enhance the electromagnetic waves transmitted from or toward the top surface 1901 by the antenna 1904. Therefore, there can be no leakage of electromagnetic power from the lower surface.

도 20에는, 본 개시의 실시 예에 따른, 예시적인 근접장 전력 전달 시스템(2000)의 상부 사시도가 개략적으로 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2000)은 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2000)은 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 또 다른 실시 예에 있어서, 전력 전달 시스템(200)은 송수신기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 전력 전달 시스템(2000)은 상부 표면(2001), 하부 표면(도시되지 않음) 및 측벽들(2003)에 의해 정의된 하우징을 구비할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 하우징은 전자기파 통과에 대해 최소한의 차단을 생성하는 물질로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 하우징의 다른 부분들은 투과율 및 유전율과 같은 다른 전자기 성질들을 가진 물질들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(2001)은 전자기파가 최소한의 차단으로 통과할 수 있게 하는 반면, 측벽들(2003)은 감쇄, 흡수, 반사 또는 본 기술 분야에 알려진 다른 기술들에 의해 전자기파를 차단할 수 있다.20 schematically shows a top perspective view of an exemplary near-field power transfer system 2000, according to an embodiment of the present disclosure. In some embodiments, power delivery system 2000 may be associated with or part of a power transmitter. In other embodiments, power delivery system 2000 may be associated with or part of a power receiver. In another embodiment, power delivery system 200 may be associated with or part of a transceiver. Power delivery system 2000 can have a housing defined by a top surface 2001, a bottom surface (not shown), and side walls 2003. In some embodiments, the housing may be constructed of a material that creates a minimal barrier to the passage of electromagnetic waves. In other embodiments, different portions of the housing may be composed of materials with different electromagnetic properties, such as transmittance and dielectric constant. For example, top surface 2001 may allow electromagnetic waves to pass through with minimal blocking, while side walls 2003 may block electromagnetic waves by attenuating, absorbing, reflecting or other techniques known in the art. .

상부 표면(2001), 측벽들(2003) 및 하부 표면(2002) 사이에 정의된 공간내에 기판(2007)이 배치될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2000)은 하우징을 포함하지 않을 수 있으며, 기판(2007)은 상부 표면(2001), 측벽들(2003) 및 하부 표면(2002)을 포함할 수 있다. 기판(2007)은, 메타 물질(metamaterial)과 같이, 전류를 도통시키는 전기적 라인을 하우징하거나, 절연, 반사, 흡수할 수 있는 임의 물질을 구비할 수 있다. 메타 물질은 바람직한 투자율 및 전기적 유전율을 산출하도록 엔지니어링된 폭넓은 클래스(broad class)의 합성 물질일 수 있다. 투자율 및 전기적 유전율 중 적어도 하나는 전력 전달 요건들 및/또는 정부 규약에 대한 준수 제약에 기초할 수 있다. 본 명세서에 개시된 메타 물질은 방사를 수신하거나 방사를 생성할 수 있으며, 얇은 반사기로서 작용할 수 있다.A substrate 2007 may be disposed within a space defined between the top surface 2001, side walls 2003, and bottom surface 2002. In some embodiments, the power delivery system 2000 may not include a housing, and the substrate 2007 may include a top surface 2001, sidewalls 2003, and a bottom surface 2002. The substrate 2007 may be provided with any material that houses electrical lines that conduct current, such as a metamaterial, or that can insulate, reflect, or absorb. Metamaterials can be a broad class of synthetic materials engineered to yield desirable permeability and electrical permittivity. At least one of permeability and electrical permittivity may be based on power transmission requirements and/or compliance constraints with government regulations. The metamaterials disclosed herein can receive radiation or produce radiation and can act as thin reflectors.

안테나(2004)는 상부 표면(2001)상에 또는 그 아래에 구성될 수 있다. 전력 전달 시스템(2000)이 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부이면, 그 안테나(2004)는 전자기파를 전송하는데 이용될 수 있다. 대안적으로, 전력 전달 시스템(2000)이 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부이면, 안테나(2004)는 전자기파를 수신하는데 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2000)은 송수신기로서 동작할 수 있으며, 안테나(2004)는 전자기파를 송수신할 수 있다. 안테나(2004)에 대한 전력 피드 라인들(도시되지 않음)은 비아들(2005)을 통해 운반될 수 있다. 전력 피드 라인들은 안테나(2004)에 전류를 제공할 수 있다. 안테나(2004)는 금속, 합금, 메타 물질 및 합성물과 같은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나(2004)는 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. 안테나(2004)는 전력 전달 요건들에 기초하여 서로 다른 형상들을 가지도록 구성될 수 있다. 도 20에 도시된 예시적인 시스템(2000)에 있어서, 안테나(2004)는 서로 밀접하게 배치된 안테나 세그먼트들(2010)을 포함하는 동심 루프 형상일 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 단일 동심 루프는 안테나 세그먼트들(2010) 중 2개를 포함할 수 있다. 예를들어, 최내곽 루프(innermost loop)는 루프들을 2개의 하프(half)들로 대략적으로 분할하는 가상 라인(2012)의 우측에 대해 제 1 안테나 세그먼트(2010c)를 포함하고, 가상 라인(2012)의 좌측에 대해 대응하는 제 2 안테나 세그먼트(2010c')를 포함할 수 있다. 이웃하는 안테나 세그먼트들(2010)을 통해 흐르는 전류들은 반대 방향일 수 있다. 예를 들어, 안테나 세그먼트들(2010a', 2010b', 2010c')에 있어서의 전류가 도 20의 좌측에서 우측으로 흐르고 있으면, 안테나 세그먼트들(2010a, 2010b, 2010c)의 각각에 있어서의 전류는 우측에서 좌측으로 흐르고 있을 수 있다. 전류의 서로 반대되는 흐름은, 전력 전달 시스템(2000)의 원격장(far field)에서의 전자기파 방사의 상호 소거(mutual cancellation)로 결과한다. 그러므로, 전력 전달 시스템(2000)의 원격장에는 전력 누수가 없을 수 있다. 그러한 소거는, 그러나, 전력 전달이 일어나는, 전력 전달 시스템(2000)의 근접장 활성 존에서는 발생하지 않을 수 있다. 본 기술 분야의 숙련자라면, 원격장에 있어서의 전자기 방사의 소거를 잘 알 것이며, 근접장 필드에서의 그러한 소거의 부재는 서로 반대 방향으로 흐르는 전류들에 의해 생성된 시 가변 전기장 및 자기장에 대한 맥스웰 방정식의 하나 이상의 해법(solution)들에 의해 결정된다. 본 기술 분야의 숙련자라면, 근접장 활성 존이 전력 전달 시스템(2000)의 바로 근처에 있는 전자기 전력의 존재에 의해 정의됨을 알 것이다.Antenna 2004 may be configured on or below top surface 2001. If the power delivery system 2000 is associated with or part of a power transmitter, the antenna 2004 may be used to transmit electromagnetic waves. Alternatively, if power delivery system 2000 is associated with or part of a power receiver, antenna 2004 may be used to receive electromagnetic waves. In some embodiments, the power delivery system 2000 can operate as a transceiver and the antenna 2004 can transmit and receive electromagnetic waves. Power feed lines (not shown) to antenna 2004 may be carried through vias 2005. Power feed lines may provide current to antenna 2004. Antenna 2004 may be composed of materials such as metals, alloys, metamaterials, and composites. For example, antenna 2004 may be made of copper or a copper alloy. Antenna 2004 can be configured to have different shapes based on power transfer requirements. In the example system 2000 shown in FIG. 20, the antenna 2004 may be in the shape of a concentric loop containing antenna segments 2010 closely spaced together. As shown in FIG. 20, a single concentric loop may include two of the antenna segments 2010. For example, the innermost loop includes a first antenna segment 2010c to the right of imaginary line 2012 that roughly divides the loops into two halves, and imaginary line 2012 ) may include a second antenna segment 2010c' corresponding to the left side. Currents flowing through neighboring antenna segments 2010 may be in opposite directions. For example, if the current in antenna segments 2010a', 2010b', and 2010c' flows from left to right in Figure 20, then the current in each of antenna segments 2010a, 2010b, and 2010c flows to the right. It may be flowing to the left. The opposing flows of current result in mutual cancellation of electromagnetic radiation in the far field of the power delivery system 2000. Therefore, there may be no power leakage in the remote field of the power delivery system 2000. Such cancellation, however, may not occur in the near-field active zone of power delivery system 2000, where power transfer occurs. Those skilled in the art will appreciate the cancellation of electromagnetic radiation in the far field, and the absence of such cancellation in the near field is explained by Maxwell's equations for the time-varying electric and magnetic fields produced by currents flowing in opposite directions. is determined by one or more solutions. Those skilled in the art will appreciate that the near-field active zone is defined by the presence of electromagnetic power in the immediate vicinity of power delivery system 2000.

전력 전달 시스템(2000)은 하부 표면에 또는 그 위에 접지 평면(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 접지 평면은, 금속, 합금 및 합성물과 같은, 물질들에 의해 형성될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 접지 평면은 구리 또는 구리 합금에 의해 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 고체 시트 물질(solid sheet of material)로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 루프, 나선 및 메쉬(mesh)와 같은 형상으로 배열된 물질 스트립(material strip)을 이용하여 구성될 수 있다. 안테나로 전력 피드 라인들(도시되지 않음)을 운반하는 비아(2005)가 접지 평면을 통과할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나에 전기적으로 접속될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나(2004)에 전기적으로 접속되지 않을 수 있다. 그러한 구현의 경우, 접지 평면으로부터 비아(2005)를 절연시키기 위한 절연 구역이 비아들(2005)과 접지 평면 사이에 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나(2004)에 의해 생성된 전자기파의 반사기로서 작용할 수 있다. 다시 말해, 접지 평면은 하부 표면을 벗어나 형성된 전송 이미지를 소거 및/또는 반사함에 의해, 전력 전달 시스템(2000)의 하부 표면 밖으로의 전자기 전송을 허용하지 않을 수 있다. 접지 평면에 의한 전자기파의 반사는 안테나(2004)에 의해 상부 표면(2001)으로부터 전송되거나 상부 표면(2001)을 향해 전송되는 전자기파를 강화할 수 있다. 그러므로, 하부 표면으로부터의 전자기 전력의 누설이 없을 수 있다. Power delivery system 2000 may include a ground plane (not shown) at or on the bottom surface. The ground plane can be formed by materials, such as metals, alloys, and composites. In one embodiment, the ground plane may be comprised of copper or a copper alloy. In some embodiments, the ground plane may be comprised of a solid sheet of material. In other embodiments, the ground plane may be constructed using material strips arranged in shapes such as loops, spirals, and meshes. Vias 2005 carrying power feed lines (not shown) to the antenna may pass through the ground plane. In some embodiments, the ground plane can be electrically connected to the antenna. In some embodiments, the ground plane may not be electrically connected to antenna 2004. For such an implementation, an isolation zone may be constructed between the vias 2005 and the ground plane to insulate the via 2005 from the ground plane. In some embodiments, the ground plane may act as a reflector of electromagnetic waves generated by antenna 2004. In other words, the ground plane may not allow electromagnetic transmission out of the lower surface of the power delivery system 2000 by canceling and/or reflecting the transmitted image formed beyond the lower surface. Reflection of the electromagnetic waves by the ground plane may enhance the electromagnetic waves transmitted from or toward the top surface 2001 by the antenna 2004. Therefore, there can be no leakage of electromagnetic power from the lower surface.

도 21에는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 예시적인 근접장 전력 전달 시스템(2100)의 상부 사시도가 개략적으로 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2100)은 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2100)은 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 전력 전달 시스템(2100)은 상부 표면(2101), 하부 표면(도시되지 않음) 및 측벽들(2103)에 의해 정의된 하우징을 구비할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 하우징은 전자기파 통과에 대해 최소한의 차단을 생성하는 물질로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 하우징의 다른 부분들은 투과율 및 유전율과 같은 다른 전자기 성질들을 가진 물질들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(2101)은 전자기파가 최소한의 차단으로 통과할 수 있게 하는 반면, 측벽들(2103)은 감쇄, 흡수, 반사 또는 본 기술 분야에 알려진 다른 기술들에 의해 전자기파를 차단할 수 있다.21 schematically shows a top perspective view of an exemplary near-field power transfer system 2100, according to an embodiment of the present disclosure. In some embodiments, power delivery system 2100 may be associated with or part of a power transmitter. In other embodiments, power delivery system 2100 may be associated with or part of a power receiver. Power delivery system 2100 can have a housing defined by a top surface 2101, a bottom surface (not shown), and side walls 2103. In some embodiments, the housing may be constructed of a material that creates a minimal barrier to the passage of electromagnetic waves. In other embodiments, different portions of the housing may be composed of materials with different electromagnetic properties, such as transmittance and dielectric constant. For example, top surface 2101 allows electromagnetic waves to pass through with minimal blocking, while side walls 2103 can block electromagnetic waves by attenuating, absorbing, reflecting, or other techniques known in the art. .

상부 표면(2101), 측벽들(2103) 및 하부 표면(2102) 사이에 정의된 공간내에 기판(2107)이 배치될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2100)은 하우징을 포함하지 않을 수 있으며, 기판(2107)은 상부 표면(2101), 측벽들(2103) 및 하부 표면(2102)을 포함할 수 있다. 기판(2107)은, 메타 물질(metamaterial)과 같이, 전류를 도통시키는 전기적 라인을 하우징하거나, 절연, 반사, 흡수할 수 있는 임의 물질을 구비할 수 있다. 메타 물질은 바람직한 투자율 및 전기적 유전율을 산출하도록 엔지니어링된 폭넓은 클래스(broad class)의 합성 물질일 수 있다. 투자율 및 전기적 유전율 중 적어도 하나는 전력 전달 요건들 및/또는 정부 규약에 대한 준수 제약에 기초할 수 있다. 본 명세서에 개시된 메타 물질은 방사를 수신하거나 방사를 생성할 수 있으며, 얇은 반사기로서 작용할 수 있다.A substrate 2107 may be disposed within a space defined between top surface 2101, side walls 2103, and bottom surface 2102. In some embodiments, power delivery system 2100 may not include a housing and substrate 2107 may include a top surface 2101, sidewalls 2103, and bottom surface 2102. The substrate 2107 may house electrical lines that conduct current, such as a metamaterial, or may be provided with any material that can insulate, reflect, or absorb. Metamaterials can be a broad class of synthetic materials engineered to yield desirable permeability and electrical permittivity. At least one of permeability and electrical permittivity may be based on power transmission requirements and/or compliance constraints with government regulations. The metamaterials disclosed herein can receive radiation or produce radiation and can act as thin reflectors.

안테나(2104)는 상부 표면(2101)상에 또는 그 아래에 구성될 수 있다. 전력 전달 시스템(2100)이 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부이면, 그 안테나(2104)는 전자기파를 전송하는데 이용될 수 있다. 대안적으로, 전력 전달 시스템(2100)이 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부이면, 안테나(2104)는 전자기파를 수신하는데 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2100)은 송수신기로서 동작할 수 있으며, 안테나(2104)는 전자기파를 송수신할 수 있다. 안테나(2104)는 금속, 합금 및 합성물과 같은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나(2104)는 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. 안테나(2104)는 전력 전달 요건들에 기초하여 서로 다른 형상들을 가지도록 구성될 수 있다. 도 21에 도시된 예시적인 시스템(2100)에 있어서, 안테나(2104)는 모노폴(monopole) 형상으로 구성될 수 있다. 비아(2105)는 안테나(2104)로 전력 피드 라인(도시되지 않음)을 운반할 수 있다. 전력 피드 라인은 안테나(2104)로 전류를 제공할 수 있다. Antenna 2104 may be configured on or below top surface 2101. If the power delivery system 2100 is associated with or part of a power transmitter, its antenna 2104 may be used to transmit electromagnetic waves. Alternatively, if power delivery system 2100 is associated with or part of a power receiver, antenna 2104 may be used to receive electromagnetic waves. In some embodiments, power delivery system 2100 can operate as a transceiver and antenna 2104 can transmit and receive electromagnetic waves. Antenna 2104 may be composed of materials such as metals, alloys, and composites. For example, antenna 2104 may be made of copper or a copper alloy. Antenna 2104 can be configured to have different shapes based on power transfer requirements. In the example system 2100 shown in FIG. 21, the antenna 2104 may be configured in a monopole shape. Via 2105 may carry a power feed line (not shown) to antenna 2104. A power feed line may provide current to antenna 2104.

전력 전달 시스템(2100)은 하부 표면에 또는 그 위에 접지 평면(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 접지 평면은, 금속, 합금 및 합성물과 같은, 물질들에 의해 형성될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 접지 평면은 구리 또는 구리 합금에 의해 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 고체 시트 물질(solid sheet of material)로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 루프, 나선 및 메쉬(mesh)와 같은 형상으로 배열된 물질 스트립(material strip)을 이용하여 구성될 수 있다. 안테나(2104)로 전력 피드 라인들(도시되지 않음)을 운반하는 비아(2105)가 접지 평면을 통과할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나에 전기적으로 접속될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나(2104)에 전기적으로 접속되지 않을 수 있다. 그러한 구현의 경우, 접지 평면으로부터 비아(2105)를 절연시키기 위한 절연 구역이 비아들(2105)과 접지 평면 사이에 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나(2104)에 의해 생성된 전자기파의 반사기로서 작용할 수 있다. 다시 말해, 접지 평면은 하부 표면을 벗어나 형성된 전송 이미지를 소거 및/또는 반사함에 의해, 전력 전달 시스템(2100)의 하부 표면 밖으로의 전자기 전송을 허용하지 않을 수 있다. 접지 평면에 의한 전자기파의 반사는 안테나(2104)에 의해 상부 표면(2101)으로부터 전송되거나 상부 표면(2101)을 향해 전송되는 전자기파를 강화할 수 있다. 그러므로, 하부 표면으로부터의 전자기 전력의 누설이 없을 수 있다. Power delivery system 2100 may include a ground plane (not shown) at or on the bottom surface. The ground plane can be formed by materials, such as metals, alloys, and composites. In one embodiment, the ground plane may be comprised of copper or a copper alloy. In some embodiments, the ground plane may be comprised of a solid sheet of material. In other embodiments, the ground plane may be constructed using material strips arranged in shapes such as loops, spirals, and meshes. Vias 2105 carrying power feed lines (not shown) to antenna 2104 may pass through the ground plane. In some embodiments, the ground plane can be electrically connected to the antenna. In some embodiments, the ground plane may not be electrically connected to antenna 2104. For such an implementation, an isolation zone may be constructed between vias 2105 and the ground plane to insulate via 2105 from the ground plane. In some embodiments, the ground plane may act as a reflector of electromagnetic waves generated by antenna 2104. In other words, the ground plane may not allow electromagnetic transmission out of the lower surface of the power delivery system 2100 by canceling and/or reflecting the transmitted image formed beyond the lower surface. Reflection of electromagnetic waves by the ground plane can enhance electromagnetic waves transmitted from or toward top surface 2101 by antenna 2104. Therefore, there can be no leakage of electromagnetic power from the lower surface.

도 22에는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 예시적인 근접장 전력 전달 시스템(2200)의 상부 사시도가 개략적으로 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2200)은 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2200)은 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 전력 전달 시스템(2200)은 상부 표면(2201), 하부 표면(도시되지 않음) 및 측벽들(2203)에 의해 정의된 하우징을 구비할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 하우징은 전자기파 통과에 대해 최소한의 차단을 생성하는 물질로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 하우징의 다른 부분들은 투과율 및 유전율과 같은 다른 전자기 성질들을 가진 물질들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(2201)은 전자기파가 최소한의 차단으로 통과할 수 있게 하는 반면, 측벽들(2203)은 감쇄, 흡수, 반사 또는 본 기술 분야에 알려진 다른 기술들에 의해 전자기파를 차단할 수 있다.22 schematically shows a top perspective view of an exemplary near-field power transfer system 2200, according to an embodiment of the present disclosure. In some embodiments, power delivery system 2200 may be associated with or part of a power transmitter. In other embodiments, power delivery system 2200 may be associated with or part of a power receiver. Power delivery system 2200 can have a housing defined by a top surface 2201, a bottom surface (not shown), and side walls 2203. In some embodiments, the housing may be constructed of a material that creates a minimal barrier to the passage of electromagnetic waves. In other embodiments, different portions of the housing may be composed of materials with different electromagnetic properties, such as transmittance and dielectric constant. For example, top surface 2201 may allow electromagnetic waves to pass through with minimal blocking, while side walls 2203 may block electromagnetic waves by attenuating, absorbing, reflecting, or other techniques known in the art. .

상부 표면(2201), 측벽들(2203) 및 하부 표면(2202) 사이에 정의된 공간내에 기판(2207)이 배치될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2200)은 하우징을 포함하지 않을 수 있으며, 기판(2207)은 상부 표면(2201), 측벽들(2203) 및 하부 표면(2202)을 포함할 수 있다. 기판(2207)은, 메타 물질(metamaterial)과 같이, 전류를 도통시키는 전기적 라인을 하우징하거나, 절연, 반사, 흡수할 수 있는 임의 물질을 구비할 수 있다. 메타 물질은 바람직한 투자율 및 전기적 유전율을 산출하도록 엔지니어링된 폭넓은 클래스(broad class)의 합성 물질일 수 있다. 투자율 및 전기적 유전율 중 적어도 하나는 전력 전달 요건들 및/또는 정부 규약에 대한 준수 제약에 기초할 수 있다. 본 명세서에 개시된 메타 물질은 방사를 수신하거나 방사를 생성할 수 있으며, 얇은 반사기로서 작용할 수 있다.A substrate 2207 may be disposed within a space defined between top surface 2201, side walls 2203, and bottom surface 2202. In some embodiments, power delivery system 2200 may not include a housing, and substrate 2207 may include a top surface 2201, sidewalls 2203, and bottom surface 2202. The substrate 2207 may house electrical lines that conduct current, such as a metamaterial, or may be provided with any material that can insulate, reflect, or absorb. Metamaterials can be a broad class of synthetic materials engineered to yield desirable permeability and electrical permittivity. At least one of permeability and electrical permittivity may be based on power transmission requirements and/or compliance constraints with government regulations. The metamaterials disclosed herein can receive radiation or produce radiation and can act as thin reflectors.

안테나(2204)는 상부 표면(2201)상에 또는 그 아래에 구성될 수 있다. 전력 전달 시스템(2200)이 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부이면, 그 안테나(2204)는 전자기파를 전송하는데 이용될 수 있다. 대안적으로, 전력 전달 시스템(2200)이 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부이면, 안테나(2204)는 전자기파를 수신하는데 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2200)은 송수신기로서 동작할 수 있으며, 안테나(2204)는 전자기파를 송수신할 수 있다. 안테나(2204)는 금속, 합금 및 합성물과 같은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나(2204)는 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. 비아(2205)는 안테나(2104)로 전력 피드 라인(도시되지 않음)을 운반할 수 있다. 전력 피드 라인은 안테나(2204)로 전류를 제공할 수 있다. 안테나(2204)는 전력 전달 요건에 기초하여 다른 형상들을 가지도록 구성될 수 있다. 도 22에 도시된 예시적인 시스템(2200)에 있어서, 안테나(2204)는 서로 밀접하게 설치된 안테나 세그먼트들(2210)을 포함하는 모노폴(monopole) 형상으로 구성된다. 이웃하는 안테나 세그먼트들(2210)을 통해 흐르는 전류들은 반대 방향일 수 있다. 예를 들어, 안테나 세그먼트(2210b)에 있어서의 전류가 도 22의 좌측에서 우측으로 흐르고 있으면, 안테나 세그먼트들(2210a, 2210c)의 각각에 있어서의 전류는 우측에서 좌측으로 흐르고 있을 수 있다. 전류의 서로 반대되는 흐름은, 전력 전달 시스템(2200)의 원격장(far field)에서의 전자기파 방사의 상호 소거(mutual cancellation)로 결과한다. 그러므로, 전력 전달 시스템(2200)의 원격장에는 전력 누수가 없을 수 있다. 그러한 소거는, 그러나, 전력 전달이 일어나는, 전력 전달 시스템(2200)의 근접장 활성 존에서는 발생하지 않을 수 있다. 본 기술 분야의 숙련자라면, 원격장에 있어서의 전자기 방사의 소거를 잘 알 것이며, 근접장 필드에서의 그러한 소거의 부재는 서로 반대 방향으로 흐르는 전류들에 의해 생성된 시 가변 전기장 및 자기장에 대한 맥스웰 방정식의 하나 이상의 해법(solution)들에 의해 결정된다. 본 기술 분야의 숙련자라면, 근접장 활성 존이 전력 전달 시스템(2200)의 바로 근처에 있는 전자기 전력의 존재에 의해 정의됨을 알 것이다. 전력 전달 시스템(2200)은 하부 표면에 또는 그 위에 접지 평면(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 접지 평면은, 금속, 합금 및 합성물과 같은, 물질들에 의해 형성될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 접지 평면은 구리 또는 구리 합금에 의해 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 고체 시트 물질(solid sheet of material)로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 루프, 나선 및 메쉬(mesh)와 같은 형상으로 배열된 물질 스트립(material strip)을 이용하여 구성될 수 있다. 안테나(2204)로 전력 피드 라인들(도시되지 않음)을 운반하는 비아(2205)가 접지 평면을 통과할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나에 전기적으로 접속될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나(2204)에 전기적으로 접속되지 않을 수 있다. 그러한 구현의 경우, 접지 평면으로부터 비아(2205)를 절연시키기 위한 절연 구역이 비아들(2205)과 접지 평면 사이에 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나(2204)에 의해 생성된 전자기파의 반사기로서 작용할 수 있다. 다시 말해, 접지 평면은 하부 표면을 벗어나 형성된 전송 이미지를 소거 및/또는 반사함에 의해, 전력 전달 시스템(2200)의 하부 표면 밖으로의 전자기 전송을 허용하지 않을 수 있다. 접지 평면에 의한 전자기파의 반사는 안테나(2204)에 의해 상부 표면(2201)으로부터 전송되거나 상부 표면(2201)을 향해 전송되는 전자기파를 강화할 수 있다. 그러므로, 하부 표면으로부터의 전자기 전력의 누설이 없을 수 있다.Antenna 2204 may be configured on or below top surface 2201. If the power delivery system 2200 is associated with or part of a power transmitter, its antenna 2204 may be used to transmit electromagnetic waves. Alternatively, if power delivery system 2200 is associated with or part of a power receiver, antenna 2204 may be used to receive electromagnetic waves. In some embodiments, power delivery system 2200 can operate as a transceiver and antenna 2204 can transmit and receive electromagnetic waves. Antenna 2204 may be composed of materials such as metals, alloys, and composites. For example, antenna 2204 may be made of copper or a copper alloy. Via 2205 may carry a power feed line (not shown) to antenna 2104. A power feed line may provide current to antenna 2204. Antenna 2204 can be configured to have different shapes based on power transfer requirements. In the example system 2200 shown in Figure 22, the antenna 2204 is configured in a monopole shape comprising antenna segments 2210 placed closely together. Currents flowing through neighboring antenna segments 2210 may be in opposite directions. For example, if the current in antenna segment 2210b is flowing from left to right in FIG. 22, the current in each of the antenna segments 2210a and 2210c may be flowing from right to left. The opposing flows of current result in mutual cancellation of electromagnetic radiation in the far field of the power delivery system 2200. Therefore, there may be no power leakage in the remote field of the power delivery system 2200. Such cancellation, however, may not occur in the near-field active zone of power delivery system 2200, where power transfer occurs. Those skilled in the art will appreciate the cancellation of electromagnetic radiation in the far field, and the absence of such cancellation in the near field is explained by Maxwell's equations for the time-varying electric and magnetic fields produced by currents flowing in opposite directions. is determined by one or more solutions. Those skilled in the art will appreciate that the near-field active zone is defined by the presence of electromagnetic power in the immediate vicinity of power delivery system 2200. Power delivery system 2200 may include a ground plane (not shown) at or on the bottom surface. The ground plane can be formed by materials, such as metals, alloys, and composites. In one embodiment, the ground plane may be comprised of copper or a copper alloy. In some embodiments, the ground plane may be comprised of a solid sheet of material. In other embodiments, the ground plane may be constructed using material strips arranged in shapes such as loops, spirals, and meshes. Vias 2205 carrying power feed lines (not shown) to antenna 2204 may pass through the ground plane. In some embodiments, the ground plane can be electrically connected to the antenna. In some embodiments, the ground plane may not be electrically connected to antenna 2204. For such an implementation, an isolation region may be constructed between vias 2205 and the ground plane to insulate via 2205 from the ground plane. In some embodiments, the ground plane may act as a reflector of electromagnetic waves generated by antenna 2204. In other words, the ground plane may not allow electromagnetic transmission out of the lower surface of the power delivery system 2200 by canceling and/or reflecting the transmitted image formed beyond the lower surface. Reflection of electromagnetic waves by the ground plane can enhance electromagnetic waves transmitted from or toward top surface 2201 by antenna 2204. Therefore, there can be no leakage of electromagnetic power from the lower surface.

도 23에는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 예시적인 근접장 전력 전달 시스템(2300)의 상부 사시도가 개략적으로 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2300)은 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2300)은 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 전력 전달 시스템(2300)은 상부 표면(2301), 하부 표면(도시되지 않음) 및 측벽들(2303)에 의해 정의된 하우징을 구비할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 하우징은 전자기파 통과에 대해 최소한의 차단을 생성하는 물질로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 하우징의 다른 부분들은 투과율 및 유전율과 같은 다른 전자기 성질들을 가진 물질들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(2301)은 전자기파가 최소한의 차단으로 통과할 수 있게 하는 반면, 측벽들(2303)은 감쇄, 흡수, 반사 또는 본 기술 분야에 알려진 다른 기술들에 의해 전자기파를 차단할 수 있다.23 schematically shows a top perspective view of an exemplary near-field power transfer system 2300, according to an embodiment of the present disclosure. In some embodiments, power delivery system 2300 may be associated with or part of a power transmitter. In other embodiments, power delivery system 2300 may be associated with or part of a power receiver. Power delivery system 2300 can have a housing defined by a top surface 2301, a bottom surface (not shown), and side walls 2303. In some embodiments, the housing may be constructed of a material that creates a minimal barrier to the passage of electromagnetic waves. In other embodiments, different portions of the housing may be composed of materials with different electromagnetic properties, such as transmittance and dielectric constant. For example, top surface 2301 may allow electromagnetic waves to pass through with minimal blocking, while side walls 2303 may block electromagnetic waves by attenuating, absorbing, reflecting, or other techniques known in the art. .

상부 표면(2301), 측벽들(2303) 및 하부 표면(2302) 사이에 정의된 공간내에 기판(2307)이 배치될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2300)은 하우징을 포함하지 않을 수 있으며, 기판(2307)은 상부 표면(2301), 측벽들(2303) 및 하부 표면(2302)을 포함할 수 있다. 기판(2307)은, 메타 물질(metamaterial)과 같이, 전류를 도통시키는 전기적 라인을 하우징하거나, 절연, 반사, 흡수할 수 있는 임의 물질을 구비할 수 있다. 메타 물질은 바람직한 투자율 및 전기적 유전율을 산출하도록 엔지니어링된 폭넓은 클래스(broad class)의 합성 물질일 수 있다. 투자율 및 전기적 유전율 중 적어도 하나는 전력 전달 요건들 및/또는 정부 규약에 대한 준수 제약에 기초할 수 있다. 본 명세서에 개시된 메타 물질은 방사를 수신하거나 방사를 생성할 수 있으며, 얇은 반사기로서 작용할 수 있다.A substrate 2307 may be disposed within a space defined between top surface 2301, side walls 2303, and bottom surface 2302. In some embodiments, power delivery system 2300 may not include a housing and substrate 2307 may include a top surface 2301, sidewalls 2303, and bottom surface 2302. The substrate 2307 may house electrical lines that conduct current, such as a metamaterial, or may be provided with any material that can insulate, reflect, or absorb. Metamaterials can be a broad class of synthetic materials engineered to yield desirable permeability and electrical permittivity. At least one of permeability and electrical permittivity may be based on power transmission requirements and/or compliance constraints with government regulations. The metamaterials disclosed herein can receive radiation or produce radiation and can act as thin reflectors.

안테나(2304)는 상부 표면(2301)상에 또는 그 아래에 구성될 수 있다. 전력 전달 시스템(2300)이 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부이면, 그 안테나(2304)는 전자기파를 전송하는데 이용될 수 있다. 대안적으로, 전력 전달 시스템(2300)이 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부이면, 안테나(2304)는 전자기파를 수신하는데 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2300)은 송수신기로서 동작할 수 있으며, 안테나(2304)는 전자기파를 송수신할 수 있다. 안테나(2304)는 금속, 합금 및 합성물과 같은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나(2304)는 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. 안테나(2304)는 전력 전달 요건에 기초하여 다른 형상들을 가지도록 구성될 수 있다. 도 23에 도시된 예시적인 시스템(2300)에 있어서, 안테나(2304)는 제 1 나선 폴(spiral pole)(2320a)과 제 2 나선 폴(2320b)을 구비한 하이브리드 다이폴들(hybrid dipoles)로서 구성된다. 제 1 나선 폴(2320a)로 전류를 공급하는 제 1 전력 피드 라인이 제 1 비아(2305a)를 통해 제공될 수 있으며, 제 2 나선 폴(2320b)에 전류를 공급하는 제 2 전력 피드 라인이 제 2 비아(2305b)를 통해 제공될 수 있다. 나선 폴들(2320)의 각각에 있어서의 안테나 세그먼트들은 나선 다이폴들(2320)에 의해 생성된 원격장에 있어서의 전자기 방사를 상호 소거할 수 있으며, 그에 의해, 원격장으로의 전력 전달이 감소된다. 예를 들어, 제 1 나선 폴(2320a)에 있어서의 안테나 세그먼트들은 서로 생성한 원격장 전자기 방사를 소거할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제 1 나선 폴(2320a)의 하나 이상의 안테나 세그먼트들에 의해 생성된 원격장 방사는 제 2 나선 폴(2320b)의 하나 이상의 안테나 세그먼트들에 의해 생성된 원격장 방사에 의해 소거될 수 있다. 본 기술 분야의 숙련자라면, 원격장에 있어서의 전자기 방사의 소거를 잘 알 것이며, 근접장 필드에서의 그러한 소거의 부재는 서로 반대 방향으로 흐르는 전류들에 의해 생성된 시 가변 전기장 및 자기장에 대한 맥스웰 방정식의 하나 이상의 해법(solution)들에 의해 결정된다. Antenna 2304 may be configured on or below top surface 2301. If the power delivery system 2300 is associated with or part of a power transmitter, its antenna 2304 may be used to transmit electromagnetic waves. Alternatively, if power delivery system 2300 is associated with or part of a power receiver, antenna 2304 may be used to receive electromagnetic waves. In some embodiments, power delivery system 2300 can operate as a transceiver and antenna 2304 can transmit and receive electromagnetic waves. Antenna 2304 may be composed of materials such as metals, alloys, and composites. For example, antenna 2304 may be made of copper or a copper alloy. Antenna 2304 can be configured to have different shapes based on power transfer requirements. In the example system 2300 shown in FIG. 23, the antenna 2304 is configured as hybrid dipoles with a first spiral pole 2320a and a second spiral pole 2320b. do. A first power feed line supplying current to the first helical pole 2320a may be provided through the first via 2305a, and a second power feed line supplying current to the second helical pole 2320b may be provided through the first via 2305a. 2 may be provided through via 2305b. The antenna segments in each of the spiral poles 2320 can mutually cancel electromagnetic radiation in the remote field generated by the spiral dipoles 2320, thereby reducing power transfer to the remote field. For example, the antenna segments in the first helical pole 2320a can cancel each other's generated far-field electromagnetic radiation. Additionally or alternatively, the far-field radiation produced by one or more antenna segments of the first helical pole 2320a is canceled by the far-field radiation produced by the one or more antenna segments of the second helical pole 2320b. It can be. Those skilled in the art will appreciate the cancellation of electromagnetic radiation in the far field, and the absence of such cancellation in the near field is explained by Maxwell's equations for the time-varying electric and magnetic fields produced by currents flowing in opposite directions. is determined by one or more solutions.

전력 전달 시스템(2300)은 하부 표면에 또는 그 위에 접지 평면(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 접지 평면은, 금속, 합금 및 합성물과 같은, 물질들에 의해 형성될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 접지 평면은 구리 또는 구리 합금에 의해 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 고체 시트 물질(solid sheet of material)로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 루프, 나선 및 메쉬(mesh)와 같은 형상으로 배열된 물질 스트립(material strip)을 이용하여 구성될 수 있다. 안테나로 전력 피드 라인들(도시되지 않음)을 운반하는 비아(2305)가 접지 평면을 통과할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나에 전기적으로 접속될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나(2304)에 전기적으로 접속되지 않을 수 있다. 그러한 구현의 경우, 접지 평면으로부터 비아(2305)를 절연시키기 위한 절연 구역이 비아들(2305)과 접지 평면 사이에 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면은 안테나(2304)에 의해 생성된 전자기파의 반사기로서 작용할 수 있다. 다시 말해, 접지 평면은 하부 표면을 벗어나 형성된 전송 이미지를 소거 및/또는 반사함에 의해, 전력 전달 시스템(2300)의 하부 표면 밖으로의 전자기 전송을 허용하지 않을 수 있다. 접지 평면에 의한 전자기파의 반사는 안테나(2304)에 의해 상부 표면(2301)으로부터 전송되거나 상부 표면(2301)을 향해 전송되는 전자기파를 강화할 수 있다. 그러므로, 하부 표면으로부터의 전자기 전력의 누설이 없을 수 있다.Power delivery system 2300 may include a ground plane (not shown) at or on the bottom surface. The ground plane can be formed by materials, such as metals, alloys, and composites. In one embodiment, the ground plane may be comprised of copper or a copper alloy. In some embodiments, the ground plane may be comprised of a solid sheet of material. In other embodiments, the ground plane may be constructed using material strips arranged in shapes such as loops, spirals, and meshes. Vias 2305 carrying power feed lines (not shown) to the antenna may pass through the ground plane. In some embodiments, the ground plane can be electrically connected to the antenna. In some embodiments, the ground plane may not be electrically connected to antenna 2304. For such an implementation, an isolation zone may be constructed between vias 2305 and the ground plane to insulate via 2305 from the ground plane. In some embodiments, the ground plane may act as a reflector of electromagnetic waves generated by antenna 2304. In other words, the ground plane may not allow electromagnetic transmission out of the lower surface of the power delivery system 2300 by canceling and/or reflecting the transmitted image formed beyond the lower surface. Reflection of electromagnetic waves by the ground plane can enhance electromagnetic waves transmitted from or toward top surface 2301 by antenna 2304. Therefore, there can be no leakage of electromagnetic power from the lower surface.

광대역 및/또는 멀티대역 고안을 위해 하이브리드 안테나(2304)가 요구될 수 있다. 예를 들어, 비-하이브리드 구조는, 제 1 주파수, 및 전송기와 수신기 간의 제 1 거리에서 효율이 높지만, 다른 주파수들 또는 거리에서는 비효율적일 수 있다. 그러한 하이브리드 안테나(2304)와 같은 보다 복잡한 구조를 포함시키면, 주파수들 및 거리들의 범위를 따라 효율을 보다 높일 수 있게 된다.Hybrid antenna 2304 may be required for wideband and/or multiband designs. For example, a non-hybrid structure may be efficient at a first frequency and a first distance between the transmitter and receiver, but inefficient at other frequencies or distances. Incorporating a more complex structure such as hybrid antenna 2304 allows for greater efficiency over a range of frequencies and distances.

도 24a 및 24b에는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 예시적인 근접장 전력 전달 시스템(2400)의 상부 사시도가 개략적으로 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2400)은 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2400)은 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부일 수 있다. 전력 전달 시스템(2400)은 상부 표면(2401), 하부 표면(2402) 및 측벽들(2403)에 의해 정의된 하우징을 구비할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 하우징은 전자기파 통과에 대해 최소한의 차단을 생성하는 물질로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 하우징의 다른 부분들은 투과율 및 유전율과 같은 다른 전자기 성질들을 가진 물질들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(2401)은 전자기파가 최소한의 차단으로 통과할 수 있게 하는 반면, 측벽들(2403)은 감쇄, 흡수, 반사 또는 본 기술 분야에 알려진 다른 기술들에 의해 전자기파를 차단할 수 있다.24A and 24B schematically show a top perspective view of an exemplary near-field power transfer system 2400, according to an embodiment of the present disclosure. In some embodiments, power delivery system 2400 may be associated with or part of a power transmitter. In other embodiments, power delivery system 2400 may be associated with or part of a power receiver. Power delivery system 2400 can have a housing defined by a top surface 2401, a bottom surface 2402, and side walls 2403. In some embodiments, the housing may be constructed of a material that creates a minimal barrier to the passage of electromagnetic waves. In other embodiments, different portions of the housing may be composed of materials with different electromagnetic properties, such as transmittance and dielectric constant. For example, top surface 2401 may allow electromagnetic waves to pass through with minimal blocking, while side walls 2403 may block electromagnetic waves by attenuating, absorbing, reflecting, or other techniques known in the art. .

상부 표면(2401), 측벽들(2403) 및 하부 표면(2402) 사이에 정의된 공간내에 기판(2407)이 배치될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2400)은 하우징을 포함하지 않을 수 있으며, 기판(2407)은 상부 표면(2401), 측벽들(2403) 및 하부 표면(2402)을 포함할 수 있다. 기판(2407)은, 메타 물질(metamaterial)과 같이, 전류를 도통시키는 전기적 라인을 하우징하거나, 절연, 반사, 흡수할 수 있는 임의 물질을 구비할 수 있다. 메타 물질은 바람직한 투자율 및 전기적 유전율을 산출하도록 엔지니어링된 폭넓은 클래스(broad class)의 합성 물질일 수 있다. 투자율 및 전기적 유전율 중 적어도 하나는 전력 전달 요건들 및/또는 정부 규약에 대한 준수 제약에 기초할 수 있다. 본 명세서에 개시된 메타 물질은 방사를 수신하거나 방사를 생성할 수 있으며, 얇은 반사기로서 작용할 수 있다.A substrate 2407 may be disposed within a space defined between top surface 2401, side walls 2403, and bottom surface 2402. In some embodiments, power delivery system 2400 may not include a housing and substrate 2407 may include a top surface 2401, sidewalls 2403, and bottom surface 2402. The substrate 2407 may house electrical lines that conduct current, such as a metamaterial, or may be provided with any material that can insulate, reflect, or absorb. Metamaterials can be a broad class of synthetic materials engineered to yield desirable permeability and electrical permittivity. At least one of permeability and electrical permittivity may be based on power transmission requirements and/or compliance constraints with government regulations. The metamaterials disclosed herein can receive radiation or produce radiation and can act as thin reflectors.

전력 전달 시스템은, 상부 표면(2401)상에 또는 그 아래에 구성될 수 있는 계층적 안테나들(2404)을 포함할 수 있다. 전력 전달 시스템(2400)이 전력 전송기와 연관되거나 그의 일부이면, 그 안테나(2404)는 전자기파를 전송하는데 이용될 수 있다. 대안적으로, 전력 전달 시스템(2400)이 전력 수신기와 연관되거나 그의 일부이면, 안테나(2404)는 전자기파를 수신하는데 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 전달 시스템(2300)은 송수신기로서 동작할 수 있으며, 안테나(2404)는 전자기파를 송수신할 수 있다. 안테나(2404)는 금속, 합금 및 합성물과 같은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나(2404)는 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. 안테나(2404)는 전력 전달 요건에 기초하여 다른 형상들을 가지도록 구성될 수 있다. 도 24a 및 도 24b에 도시된 예시적인 시스템(2400)에 있어서, 안테나(2404)는 레벨 0 계층적 안테나(2404a)와, 레벨 1 계층적 안테나(2404b)를 가진 계층적 나선 구조로 구성된다. 계층적 안테나들(2404)의 각각은, 안테나 세그먼트들을 포함하며, 안테나 세그먼트들은 서로 반대 방향으로 흐르는 전류를 가짐으로써, 원격장 방사들을 소거한다. 예를 들어, 레벨_0 계층적 안테나(2404a)에 있어서의 안테나 세그먼트는 서로가 생성한 원격장 전자기 방사를 소거할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 레벨_0 계층적 안테나(2404a)의 하나 이상의 안테나 세그먼트들에 의해 생성된 원격장 방사는 레벨_1 계층적 안테나(2404b)의 하나 이상의 안테나 세그먼트들에 의해 생성된 원격장 방사에 의해 소거될 수 있다. 안테나로의 전력 피드 라인(도시되지 않음)은 비아(2405)를 통해 운반된다. 전력 피드 라인은 안테나(2404)로 전류를 공급할 수 있다. The power delivery system may include hierarchical antennas 2404 that may be configured on or below the top surface 2401. If the power delivery system 2400 is associated with or part of a power transmitter, its antenna 2404 may be used to transmit electromagnetic waves. Alternatively, if power delivery system 2400 is associated with or part of a power receiver, antenna 2404 may be used to receive electromagnetic waves. In some embodiments, power delivery system 2300 can operate as a transceiver and antenna 2404 can transmit and receive electromagnetic waves. Antenna 2404 may be composed of materials such as metals, alloys, and composites. For example, antenna 2404 may be made of copper or a copper alloy. Antenna 2404 can be configured to have different shapes based on power transfer requirements. In the example system 2400 shown in FIGS. 24A and 24B, the antenna 2404 is configured in a hierarchical spiral structure with a level 0 hierarchical antenna 2404a and a level 1 hierarchical antenna 2404b. Each of the hierarchical antennas 2404 includes antenna segments with currents flowing in opposite directions, thereby canceling out far-field radiations. For example, the antenna segments in level_0 hierarchical antenna 2404a can cancel each other's generated far-field electromagnetic radiation. Additionally, or alternatively, the far-field radiation generated by one or more antenna segments of Level_0 hierarchical antenna 2404a may be the remote field radiation generated by one or more antenna segments of Level_1 hierarchical antenna 2404b. It can be eliminated by field radiation. A power feed line (not shown) to the antenna is carried through via 2405. A power feed line may supply current to antenna 2404.

전력 전달 시스템(2400)은 하부 표면(2402)에 또는 그 위에 접지 평면(2406)을 포함할 수 있다. 접지 평면(2406)은, 금속, 합금 및 합성물과 같은, 물질들에 의해 형성될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 접지 평면(2406)은 구리 또는 구리 합금에 의해 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면(2406)은 고체 시트 물질(solid sheet of material)로 구성될 수 있다. 다른 실시 예들에 있어서, 접지 평면(2406)은 루프, 나선 및 메쉬(mesh)와 같은 형상으로 배열된 물질 스트립(material strip)을 이용하여 구성될 수 있다. 안테나로 전력 피드 라인들을 운반하는 비아(2405)가 접지 평면(2406)을 통과할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면(2406)은 안테나들(2404) 중 하나 이상의 안테나에 전기적으로 접속될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면(2406)은 안테나(2404)에 전기적으로 접속되지 않을 수 있다. 그러한 구현의 경우, 접지 평면(2406)으로부터 비아(2405)를 절연시키기 위한 절연 구역(2408)이 비아들(2405)과 접지 평면(2406) 사이에 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평면(2406)은 안테나(2404)에 의해 생성된 전자기파의 반사기로서 작용할 수 있다. 다시 말해, 접지 평면은 하부 표면을 벗어나 형성된 전송 이미지를 소거 및/또는 반사함에 의해, 전력 전달 시스템(2400)의 하부 표면 밖으로의 전자기 전송을 허용하지 않을 수 있다. 접지 평면에 의한 전자기파의 반사는 안테나(2404)에 의해 상부 표면(2401)으로부터 전송되거나 상부 표면(2401)을 향해 전송되는 전자기파를 강화할 수 있다. 그러므로, 하부 표면으로부터의 전자기 전력의 누설이 없을 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 접지 평면들이 존재할 수 있으며, 각 접지 평면은 계층적 안테나들(2404)의 각각마다 존재한다. 일부 실시 예들에 있어서, 계층적 안테나들은 다수의 비아들을 통해 운반되는 서로 다른 전력 피드 라인들을 가진다. Power delivery system 2400 may include a ground plane 2406 at or on bottom surface 2402. Ground plane 2406 may be formed by materials, such as metals, alloys, and composites. In one embodiment, ground plane 2406 may be comprised of copper or a copper alloy. In some embodiments, ground plane 2406 may be comprised of a solid sheet of material. In other embodiments, the ground plane 2406 may be constructed using material strips arranged in shapes such as loops, spirals, and meshes. Vias 2405 carrying power feed lines to the antenna may pass through ground plane 2406. In some embodiments, ground plane 2406 may be electrically connected to one or more of antennas 2404. In some embodiments, ground plane 2406 may not be electrically connected to antenna 2404. For such an implementation, an isolation region 2408 may be constructed between the vias 2405 and the ground plane 2406 to isolate the via 2405 from the ground plane 2406. In some embodiments, ground plane 2406 may act as a reflector of electromagnetic waves generated by antenna 2404. In other words, the ground plane may not allow electromagnetic transmission out of the lower surface of the power delivery system 2400 by canceling and/or reflecting the transmitted image formed beyond the lower surface. Reflection of electromagnetic waves by the ground plane can enhance electromagnetic waves transmitted from or toward top surface 2401 by antenna 2404. Therefore, there can be no leakage of electromagnetic power from the lower surface. In some embodiments, there may be multiple ground planes, with each ground plane present for each of the hierarchical antennas 2404. In some embodiments, hierarchical antennas have different power feed lines carried through multiple vias.

광대역 및/또는 멀티대역 고안을 위해 계층적 안테나들(2404)이 요구될 수 있다. 예를 들어, 비-계층적 구조는, 제 1 주파수, 및 전송기와 수신기 간의 제 1 거리에서 효율이 높지만, 다른 주파수들 또는 거리에서는 비효율적일 수 있다. 계층적 안테나들(2404)과 같은 보다 복잡한 구조를 포함시키면, 주파수들 및 거리들의 범위를 따라 효율을 보다 높일 수 있게 된다.Hierarchical antennas 2404 may be required for wideband and/or multiband designs. For example, a non-hierarchical structure may be efficient at a first frequency and a first distance between the transmitter and receiver, but inefficient at other frequencies or distances. Including more complex structures, such as hierarchical antennas 2404, allows for greater efficiency over a range of frequencies and distances.

도 25a 내지 25h는, 일부 실시 예들에 따른, 대표적인 근접장 안테나(2500)의 다양한 도면들이다. 대표적인 근접장 안테나(2500)와 그의 다양한 부품들은 축척으로 도시되지 않았다. 또한, 일부 예시적인 특성들이 도시되지만, 간략성을 위해 및 본 명세서에 개시된 예시적인 구현들의 관련된 측면들이 모호하게 되지 않도록 하기 위해 다양한 다른 특성들은 도시되지 않았다. 일부 예시들에 있어서, 근접장 안테나(2500)는 "쿼드-폴 안테나 소자(quad-pol antenna element)"로서 지칭된다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 안테나(2500)는 충전 패드(100)의 일부이며, 예를 들어, 근접장 안테나들(2500) 중 하나 이상은 안테나 존들(290)의 각각에 포함된다(도 1b). 일부 실시 예들에서는, 근접장 안테나들(2500)이 안테나 존들의 각각에 포함된 유일한 안테나들일 수 있지만, 다른 실시 예들에서는, 근접장 안테나들(2500)이 본 명세서에서 설명한 다른 안테나들과 함께 각 안테나 존들에 포함될 수 있다. 또 다른 실시 예들에 있어서, 근접장 안테나들(2500)은 특정 안테나 존에 유일한 안테나들로서 포함될 수 있지만, 다른 안테나 존들은 본 명세서에서 설명한 다른 유형의 안테나들만을 포함할 수 있다.25A-25H are various diagrams of a representative near-field antenna 2500, according to some embodiments. The representative near-field antenna 2500 and its various components are not drawn to scale. Additionally, while some example features are shown, various other features are not shown for the sake of simplicity and to avoid obscuring relevant aspects of the example implementations disclosed herein. In some examples, near-field antenna 2500 is referred to as a “quad-pol antenna element.” In some embodiments, the near-field antenna 2500 is part of the charging pad 100, for example, one or more of the near-field antennas 2500 are included in each of the antenna zones 290 (FIG. 1B). In some embodiments, near-field antennas 2500 may be the only antennas included in each of the antenna zones, but in other embodiments, near-field antennas 2500 may be included in each antenna zone along with other antennas described herein. may be included. In still other embodiments, near-field antennas 2500 may be included as the only antennas in a particular antenna zone, while other antenna zones may contain only other types of antennas described herein.

도 25a에는 일부 실시 예들에 따른 근접장 안테나(2500)의 등축도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 근접장 안테나(2500)는 반사기(2504)로부터 오프셋된 (예를 들어, z-축을 따라 오프셋된) 기판(2506)을 포함하며, 따라서, 반사기(2504)와 기판(2506) 사이에 갭이 형성된다. 그러한 배열에 있어서, 반사기(2504)는 제 1 평면(예를 들어, 제 1 수평 평면; 하부 표면)을 정의하고, 기판(2506)은 제 1 평면으로부터 오프셋된 제 2 평면(예를 들어, 제 2 수평 평면; 상부 표면)을 정의한다. 일부 실시 예들에서는 기판(2506)이 유전체로 이루어지지만, 다른 실시 예에서는 기판(2506)이 메타 물질과 같이, 전류를 도통시키는 전기적 라인들을 하우징하거나, 절연, 반사, 흡수할 수 있는 다른 물질들로 이루어질 수 있다. 메타 물질은 바람직한 투자율 및 전기적 유전율을 산출하도록 엔지니어링된 폭넓은 클래스(broad class)의 합성 물질일 수 있다. 투자율 및 전기적 유전율 중 적어도 하나는 전력 전달 요건들 및/또는 정부 규약에 대한 준수 제약에 기초할 수 있다. 다양한 실시 예들에 있어서, 본 명세서에 개시된 메타 물질은 방사를 수신하거나 방사를 생성할 수 있으며, 얇은 반사기로서 작용할 수 있다.FIG. 25A shows an isometric view of a near-field antenna 2500 according to some embodiments. As shown, near-field antenna 2500 includes a substrate 2506 that is offset from reflector 2504 (e.g., offset along the z-axis), thus between reflector 2504 and substrate 2506. A gap is formed in In such an arrangement, reflector 2504 defines a first plane (e.g., a first horizontal plane; bottom surface) and substrate 2506 defines a second plane (e.g., a second plane) offset from the first plane. 2 horizontal plane; upper surface). In some embodiments, the substrate 2506 is made of a dielectric, but in other embodiments, the substrate 2506 is made of other materials, such as metamaterials, that house electrical lines that conduct current, or that can insulate, reflect, or absorb. It can be done. Metamaterials can be a broad class of synthetic materials engineered to yield desirable permeability and electrical permittivity. At least one of permeability and electrical permittivity may be based on power transmission requirements and/or compliance constraints with government regulations. In various embodiments, the metamaterials disclosed herein can receive radiation or generate radiation and act as thin reflectors.

일부 실시 예들에서는, 반사기(2504)가 금속 시트(예를 들어, 구리, 구리 합금 등)이지만, 다른 실시 예들에서는 반사기(2504)가 메타물질이다. 반사기(2504)는 근접장 안테나(2500)에 의해 방사되는 일부 전자기 신호들을 반사하도록 구성된다. 다시 말해, 반사기(2504)는 근접장 안테나(2500)에 의해 방사되는 전자기 신호들을 반사함에 의해, 전자기 전송이 근접장 안테나(2500)의 하부 표면을 벗어나지 못하게 한다. 추가적으로, 반사기(2504)에 의해 전자기 신호들을 반사하면, 근접장 안테나(2500)의 안테나 소자들에 의해, 기판(2506)으로부터 또는 기판(2506)을 향해 전송되는 전자기 신호들 중의 일부가 재지향된다. 일부 예시들에 있어서, 반사기(2504)는 근접장 안테나(2500)의 원격장 이득을 감소시킨다. 일부 실시 예들에 있어서, 반사기(2504)는 근접장 안테나(2500)에 의해 방사되는 일부 전자기 신호들을 소거한다.In some embodiments, reflector 2504 is a metal sheet (e.g., copper, copper alloy, etc.), while in other embodiments reflector 2504 is a metamaterial. Reflector 2504 is configured to reflect some electromagnetic signals radiated by near-field antenna 2500. In other words, reflector 2504 reflects electromagnetic signals radiated by near-field antenna 2500, thereby preventing electromagnetic transmissions from escaping the lower surface of near-field antenna 2500. Additionally, reflecting electromagnetic signals by reflector 2504 redirects some of the electromagnetic signals transmitted from or toward substrate 2506 by the antenna elements of near-field antenna 2500. In some examples, reflector 2504 reduces the far-field gain of near-field antenna 2500. In some embodiments, reflector 2504 cancels some electromagnetic signals radiated by near-field antenna 2500.

기판(2506)은, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들("방사 소자들"이라고 지칭되기도 함)을 더 포함하며, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들의 각각은 각각의 사행 패턴을 따른다. 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들은, 각각, 기판의 개별적인 사분면을 점유한다. 공면 안테나 소자들의 각각의 제 1 표면들이 기판(2506)의 상부 표면과 공면을 이루고, 공면 안테나 소자들의, 제 1 표면과 반대되는, 각각의 제 2 표면들이 기판(2506)의 하부 표면과 공면을 이루도록, 공면 안테나 소자들은 기판(2506)내에 내장된다. 각각의 사행 패턴들은 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들의 유효 길이를 증가시키는데 이용되며, 그에 따라, 안테나(2500)의 공진 주파수가 보다 낮아지고, 안테나(2500)의 전체 크기가 감소된다. Substrate 2506 further includes four individual coplanar antenna elements (sometimes referred to as “radiating elements”), each of the four individual coplanar antenna elements following a respective meandering pattern. Four individual coplanar antenna elements each occupy a separate quadrant of the substrate. Each of the first surfaces of the coplanar antenna elements is coplanar with the top surface of the substrate 2506, and each of the second surfaces, opposite the first surface, of the coplanar antenna elements is coplanar with the bottom surface of the substrate 2506. To achieve this, coplanar antenna elements are embedded within substrate 2506. Each of the meandering patterns is used to increase the effective length of the four individual coplanar antenna elements, thereby lowering the resonant frequency of antenna 2500 and reducing the overall size of antenna 2500.

일부 실시 예들에서는 각각의 사행 패턴들이 모든 동일하지만, 다른 실시 예들에서는 각 사행 패턴들 중 하나 이상의 패턴들이 다르다. 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들의 각각은, 다수의 연속적인 (및/또는 인접한) 세그먼트들을 포함하며, 이에 대해서는 도 25f를 참조하여 이하에서 설명하겠다. 일부 실시 예들(도시되지 않음)에 있어서, 다수의 세그먼트들의 각 세그먼트의 형상은 실질적으로 동일하다(예를 들어, 각각은 직사각형이거나 일부 다른 형상일 수 있다). 대안적으로, 일부 다른 실시 예들에 있어서, 다수의 세그먼트들 중 적어도 하나의 세그먼트의 형상은 다수의 세그먼트들 중의 다른 세그먼트들의 형상과 다르다. 각 안테나 소자의 세그먼트들을 형성하기 위해 형상들의 다양한 조합이 이용될 수 있고, 도 25a에 도시된 형상들은 단지 예시적인 것임을 알 것이다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 기판(2506)은 포함되지 않으며, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들은 스탬핑된 금속(stamped metal)으로 이루어진다(즉, 방사 소자들은 반사기(2504) 위의 개방 공간에 놓인다).In some embodiments, each of the meander patterns are all the same, while in other embodiments, one or more of each meander pattern is different. Each of the four individual coplanar antenna elements includes a number of consecutive (and/or adjacent) segments, as will be described below with reference to FIG. 25F. In some embodiments (not shown), the shape of each segment of the multiple segments is substantially the same (eg, each may be rectangular or some other shape). Alternatively, in some other embodiments, the shape of at least one segment of the plurality of segments is different from the shape of other segments of the plurality of segments. It will be appreciated that various combinations of shapes may be used to form the segments of each antenna element, and that the shapes shown in FIG. 25A are exemplary only. Additionally, in some embodiments, the substrate 2506 is not included and the four individual coplanar antenna elements are made of stamped metal (i.e., the radiating elements lie in the open space above the reflector 2504). .

4개의 개별적인 공면 안테나 소자들은, 도 25a에, 제 1 방사 소자(2502-A), 제 2 방사 소자(2503-B), 제 3 방사 소자(2502-C) 및 제 4 방사 소자(2502-D)로서 도시된다. 제 1 방사 소자(2502-A)와 제 2 방사 소자(2502-B)는, 함께, 제 1 축(예를 들어, X-축)을 따라(예를 들어, 제 1 축상의 중심에) 배치된 제 1 다이폴 안테나(2501-A)를 구성(형성)한다. 다시 말해, 제 1 방사 소자(2502-A)는 제 1 다이폴 안테나(2501-A)의 제 1 폴이고, 제 2 방사 소자(2502-B)는 제 1 다이폴 안테나(2501-A)의 제 2 폴이다. 제 1 다이폴 안테나(2501-A)는 파선(dashed line)으로 표시된다. The four individual coplanar antenna elements are, in FIG. 25A, first radiating element 2502-A, second radiating element 2503-B, third radiating element 2502-C, and fourth radiating element 2502-D. ) is shown as. The first radiating element 2502-A and the second radiating element 2502-B are, together, disposed along a first axis (e.g., the X-axis) (e.g., centered on the first axis). Construct (form) the first dipole antenna (2501-A). In other words, the first radiating element 2502-A is the first pole of the first dipole antenna 2501-A, and the second radiating element 2502-B is the second pole of the first dipole antenna 2501-A. It's Paul. The first dipole antenna 2501-A is indicated by a dashed line.

추가적으로, 제 3 방사 소자(2502-C)와 제 4 방사 소자(2502-D)는, 함께, 제 1 축에 수직한 제 2 축(예를 들어, Y-축)을 따라 배치된 제 2 다이폴 안테나(2501-B)를 구성(형성)한다. 다시 말해, 제 3 방사 소자(2502-C)는 제 2 다이폴 안테나(2501-B)의 제 1 폴이고, 제 4 방사 소자(2502-D)는 제 2 다이폴 안테나(2501-B)의 제 2 폴이다. 제 2 다이폴 안테나(2501-B)는 쇄선(dashed-dotted line)으로 표시된다.Additionally, the third radiating element 2502-C and the fourth radiating element 2502-D together form a second dipole disposed along a second axis perpendicular to the first axis (e.g., Y-axis). Construct (form) an antenna (2501-B). In other words, the third radiating element 2502-C is the first pole of the second dipole antenna 2501-B, and the fourth radiating element 2502-D is the second pole of the second dipole antenna 2501-B. It's Paul. The second dipole antenna 2501-B is indicated by a dashed-dotted line.

도 25b에는, 일부 실시 예들에 따른 근접장 안테나(2500)의 또 다른 등축도(예를 들어, 등축 하부도)가 도시된다. 설명의 용이성을 위해, 도 25b에는 반사기(2504)가 도시되지 않았다.25B, another isometric view (e.g., isometric bottom view) of a near-field antenna 2500 according to some embodiments is shown. For ease of explanation, reflector 2504 is not shown in FIG. 25B.

도시된 바와 같이, 근접장 안테나(2500)는 기판(2504)의 중심 영역에 부착된 제 1 피드(2508-A) 및 제 2 피드(2508-B)를 더 포함한다. 제 1 피드(2508-A)는, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)를 형성하는, 제 1 및 제 2 방사 소자들(2502-A, 2502-B)에 접속된다. 보다 구체적으로, 제 1 피드(2508-A)는, 접속기(2512-A)(도 25c)를 통해 제 2 방사 소자(2502-B)에 접속되고, 인트라-다이폴 접속기(intra-dipole connector)(2510-A)를 통해 제 1 방사 소자(2502-A)에 접속된다. 제 1 피드(2508-A)는 전력 증폭기(예를 들어, 전력 증폭기(108), 도 26)로부터 기원하는 전자기 신호들을 제 1 및 제 2 방사 소자들(2502-A, 2502-B)에 공급하도록 구성된다.As shown, the near-field antenna 2500 further includes a first feed 2508-A and a second feed 2508-B attached to a central region of the substrate 2504. The first feed 2508-A is connected to first and second radiating elements 2502-A and 2502-B, forming a first dipole antenna 2501-A. More specifically, the first feed 2508-A is connected to the second radiating element 2502-B through a connector 2512-A (FIG. 25C) and an intra-dipole connector ( It is connected to the first radiating element 2502-A through 2510-A). The first feed 2508-A supplies electromagnetic signals originating from a power amplifier (e.g., power amplifier 108, FIG. 26) to the first and second radiating elements 2502-A and 2502-B. It is configured to do so.

제 2 피드(2508-B)는, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)를 형성하는, 제 3 및 제 4 방사 소자들(2502-C, 2502-D)에 접속된다. 보다 구체적으로, 제 1 피드(2508-B)는, 접속기(2512-B)(도 25c)를 통해 제 4 방사 소자(2502-D)에 접속되고, 인트라-다이폴 접속기(intra-dipole connector)(2510-B)를 통해 제 3 방사 소자(2502-C)에 접속된다. 제 2 피드(2508-B)는 전력 증폭기로부터 기원하는 전자기 신호들을 제 3 및 제 4 방사 소자들(2502-C, 2502-D)에 공급하도록 구성된다. 4개의 방사 소자들은 무선 전력 수신 디바이스에 전력을 공급하거나 충전하는데 이용되는, 제공된 전자기 신호들(예를 들어, 무선 주파수 전력파들)을 방사하도록 구성된다.The second feed 2508-B is connected to the third and fourth radiating elements 2502-C and 2502-D, forming a second dipole antenna 2501-B. More specifically, the first feed 2508-B is connected to the fourth radiating element 2502-D through a connector 2512-B (FIG. 25C) and an intra-dipole connector ( It is connected to the third radiating element 2502-C through 2510-B). The second feed 2508-B is configured to supply electromagnetic signals originating from the power amplifier to the third and fourth radiating elements 2502-C and 2502-D. The four radiating elements are configured to radiate provided electromagnetic signals (eg, radio frequency power waves) that are used to power or charge a wirelessly powered device.

일부 실시 예들에 있어서, 이하에서 상세하게 설명하겠지만, 4개의 방사 소자들은 동시에 방사하지 않는다. 대신에, 무선 전력 수신 디바이스에 대한 정보에 기초하여, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)가 전자기 신호들을 공급받거나, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)가 전자기 신호들을 공급받는다.In some embodiments, as will be described in detail below, the four radiating elements do not radiate simultaneously. Instead, the first dipole antenna 2501-A is supplied with electromagnetic signals or the second dipole antenna 2501-B is supplied with electromagnetic signals, based on information about the wirelessly powered device.

제 1 다이폴 안테나(2501-A)에 의해 방사되는 전자기 신호들은 제 1 분극을 가지며, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)에 의해 방사되는 전자기 신호들은 제 1 분극에 수직한 제 2 분극을 가진다. 분극에 있어서의 차이는 제 1 및 제 2 다이폴 안테나들(2501-A, 2501-B)의 배향에 적어도 부분적으로 기인한 것일 수 있다. 예를 들어, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)는 제 1 축(예를 들어, X-축)을 따라 배치되고, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)는 제 1 축에 수직한, 제 2 축(예를 들어, Y-축)을 따라 배열된다. 따라서, 일부 예시들에 있어서, 전자기 신호들은 무선 전력 수신 디바이스의 전력 수신 안테나의 분극과 정합되는 분극을 가진 다이폴 안테나로 피딩된다. 전자기 신호들의 피딩 소스에 다이폴 안테나들 중 하나를 선택적으로 결합시키는 프로세스는 아래의 방법(3000)(도 30)에서 설명된다.Electromagnetic signals radiated by the first dipole antenna 2501-A have a first polarization, and electromagnetic signals radiated by the second dipole antenna 2501-B have a second polarization perpendicular to the first polarization. The difference in polarization may be at least partially due to the orientation of the first and second dipole antennas 2501-A and 2501-B. For example, the first dipole antenna 2501-A is disposed along a first axis (e.g., X-axis), and the second dipole antenna 2501-B is positioned along a second axis perpendicular to the first axis. arranged along an axis (e.g. Y-axis). Accordingly, in some examples, electromagnetic signals are fed to a dipole antenna with a polarization that matches the polarization of the powered antenna of the wireless powered device. The process of selectively coupling one of the dipole antennas to a feeding source of electromagnetic signals is described in method 3000 (FIG. 30) below.

이하의 설명을 쉽게 하기 위하여, 적당할 때에, 기판(2506)과 방사 소자들(2502-A 내지 2502-D)을 총칭하여 "방사기(2507)"로 지칭할 것이다. To facilitate the following description, when appropriate, the substrate 2506 and the radiating elements 2502-A through 2502-D will be collectively referred to as “radiator 2507.”

도 25c 및 25d에는, 근접장 안테나(2500)의 서로 다른 측면도가 도시되며, 도 25d의 측면도는 도 25c의 측면도에 대해 90도 회전된 것이다. 특정 실시 예 또는 상황에 있어서, 제 1 피드(2508-A)는 접속기(2512-A)에 의해 제 2 방사 소자(2502-B)에 접속되고, 인트라-다이폴 안테나(2510-A)에 의해 제 1 방사 소자(2502-A)에 접속된다(도 25b에는 인트라-다이폴 접속기(2510-A)가 도시된다). 특정 실시 예 또는 상황에 있어서, 제 2 피드(2508-B)는 접속기(2512-B)에 의해 제 4 방사 소자(2502-D)에 접속되고, 인트라-다이폴 안테나(2510-B)에 의해 제 3 방사 소자(2502-C)에 접속된다(도 25b에는 인트라-다이폴 접속기(2510-B)가 도시된다).25C and 25D show different side views of the near-field antenna 2500, with the side view of FIG. 25D rotated 90 degrees relative to the side view of FIG. 25C. In certain embodiments or situations, first feed 2508-A is connected to second radiating element 2502-B by connector 2512-A and first feed 2508-A by intra-dipole antenna 2510-A. 1 is connected to radiating element 2502-A (intra-dipole connector 2510-A is shown in FIG. 25B). In certain embodiments or situations, the second feed 2508-B is connected to the fourth radiating element 2502-D by a connector 2512-B, and the second feed 2508-B is connected to the fourth radiating element 2502-D by an intra-dipole antenna 2510-B. 3 is connected to radiating element 2502-C (intra-dipole connector 2510-B is shown in FIG. 25B).

도 25e에는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 안테나(2500)의 또 다른 측면도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 피드들(2508-A, 2508-B)은 방사기(2570)에 실질적으로 수직하다. 예를 들어, 피드들(2508-A, 2508-B)의 각각은 각각의 수직축을 따라 배열되며, 안테나(2507)는 수평축/평면을 따라 배치된다. 또한, 제 1 및 제 2 피드들(2508-A, 2508-B)은 제 1 단부에서 안테나(2507)에 접속되며, 제 1 단부와 반대되는 제 2 단부에서, 인쇄 회로 기판(2514) 및 접지 평면(1516)에 접속된다. 일부 실시 예들에 있어서, 인쇄 회로 기판(2514)과 접지 평면(2516)은, 반사기(2504)를 구성한다. 대안적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 반사기(2504)는 (예를 들어, 안테나(2507)와 인쇄 회로 기판(2514) 사이에 배치된) 인쇄 회로 기판(2514)과 접지 평면(1516)으로부터 오프셋된, 개별적 부품이다. 이러한 배열에 있어서, 반사기(2504)는 개구들(도시되지 않음)을 정의할 수 있으며, 제 1 및 제 2 피드들(2508-A, 2508-B)은 상기 개구부들을 통과할 수 있다. 25E, another side view of a near-field antenna 2500 is shown, according to some embodiments. As shown, first and second feeds 2508-A, 2508-B are substantially perpendicular to radiator 2570. For example, each of feeds 2508-A, 2508-B is arranged along a respective vertical axis, and antenna 2507 is arranged along a horizontal axis/plane. Additionally, the first and second feeds 2508-A, 2508-B are connected at a first end to an antenna 2507 and at a second end opposite the first end to a printed circuit board 2514 and ground. Connected to plane 1516. In some embodiments, printed circuit board 2514 and ground plane 2516 constitute reflector 2504. Alternatively, in some embodiments, reflector 2504 is offset from printed circuit board 2514 (e.g., disposed between antenna 2507 and printed circuit board 2514) and ground plane 1516. It is an individual part. In this arrangement, reflector 2504 may define openings (not shown) through which first and second feeds 2508-A, 2508-B may pass.

확대도(2520)에 도시된 바와 같이, 제 1 피드(2508-A)는 차폐(2522-A)에 의해 하우징되는 (즉, 에워싸이는) 피드 라인(2524-A)(예를 들어, 도전성 금속 라인)을 포함한다. 피드 라인(2524-A)은 금속 피복물(metal deposit)(2526-A)에 의해 인쇄 회로 기판(2514)의 금속 트레이스들(metal traces)(예를 들어, 통신 버스들(208), 도 26)에 접속된다. 또한, 차폐(2522-A)는 접지 평면(2516)과 접촉하며, 그에 의해 제 1 다이폴(2501-A)을 접지시킨다.As shown in enlarged view 2520, first feed 2508-A is connected to feed line 2524-A, which is housed (i.e., surrounded) by shield 2522-A (e.g., conductive metal lines). Feed line 2524-A is connected to metal traces of printed circuit board 2514 (e.g., communication buses 208, FIG. 26) by metal deposit 2526-A. is connected to Shield 2522-A also contacts ground plane 2516, thereby grounding first dipole 2501-A.

유사하게, 제 2 피드(2508-B)는 차폐(2522-B)에 의해 하우징되는 피드 라인(2524-B)을 포함한다. 피드 라인(2524-B)은 금속 피복물(2526-B)에 의해 인쇄 회로 기판(2514)의 금속 트레이스들(도시되지 않음)에 접속된다. 또한, 차폐(2522-B)는 접지 평면(2516)과 접촉하며, 그에 의해 제 2 다이폴(2501-B)을 접지시킨다. 도 26을 참조하여 아래에서 설명한 바와 같이, 인쇄 회로 기판(2514)의 금속 트레이스는, 하나 이상의 전력 증폭기들(108), 임피던스-조정 부품(2620) 및 스위치(2630)(본 명세서에서는 이를 "스위치 회로"로 지칭하기도 함)를 포함하는, 근접장 안테나(2500)의 하나 이상의 추가적인 부품들(도 25a-25h에 도시되지 않음)에 접속될 수 있다.Similarly, second feed 2508-B includes a feed line 2524-B that is housed by shield 2522-B. Feed line 2524-B is connected to metal traces (not shown) of printed circuit board 2514 by metal coating 2526-B. Shield 2522-B also contacts ground plane 2516, thereby grounding second dipole 2501-B. As described below with reference to FIG. 26, the metal traces of printed circuit board 2514 support one or more power amplifiers 108, impedance-adjustment component 2620, and switch 2630 (herein referred to as a “switch”). One or more additional components (not shown in FIGS. 25A-25H) of near-field antenna 2500 may be connected, including "circuitry").

도 25e에 도시되지 않았지만, 유전체는 각각의 피드내의 차폐로부터 피드 라인을 이격시킬 수 있다(예를 들어, 2개의 부품들을 전기적으로 절연시킴). 추가적으로, 또 다른 유전체는 차폐를 보호하기 위해 각 피드내의 차폐를 에워쌀 수 있다(즉, 제 1 및 제 2 피드들(2508-A, 2508-B)은 동축 케이블일 수 있다). 금속 피복물들(2526-A, 2526-B)의 특정 형상은 특정 실시 예들에서 가변될 수 있으며, 도 25e에 도시된 형상들은 설명을 쉽게 하는데 이용되는 예시일 뿐임을 알아야 한다.Although not shown in FIG. 25E, a dielectric can separate the feed lines from the shielding in each feed (e.g., electrically isolating the two components). Additionally, another dielectric may surround the shield in each feed to protect the shield (i.e., first and second feeds 2508-A, 2508-B may be coaxial cables). It should be noted that the specific shape of the metal coatings 2526-A and 2526-B may vary in particular embodiments, and that the shapes shown in FIG. 25E are merely examples used to facilitate explanation.

도 25f에는, 일부 실시 예들에 따른, 사행 패턴을 따르는 대표적인 방사 소자(2550)가 도시된다. 도시된 바와 같이, 대표적인 방사 소자(2550)는, (ⅰ) 다수의 제 1 세그먼트들(2560-A 내지 2560-D)과, (ⅱ) (파선에 의해 분리된) 다수의 제 1 세그먼트들(2560-A 내지 2560-D) 사이에 산재된 다수의 제 2 세그먼트들(2562-A 내지 2562-C)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 제 1 세그먼트들(2560-A 내지 2560-D)과 다수의 제 2 세그먼트들(2562-A 내지 2562-C)은 연속적인 세그먼트들이다. 대안적으로, 일부 다른 실시 예들에 있어서, 제 1 세그먼트들(2560-A 내지 2560-D)과 다수의 제 2 세그먼트들(2562-A 내지 2562-C)은 인접한 세그먼트들이다(예를 들어, 이웃하는 세그먼트들의 단부들이 서로 인접한다). 도 25f에 있어서 세그먼트들을 분리하는 도시된 경계들(예를 들어, 파선들)은 단지, 경계들의 세트의 한가지 예시로서, 단지 예시적인 목적으로 이용되며, 본 기술 분야의 숙련자라면, 다른 경계들(및 세그먼트 서술들)이 본 개시의 범주내에 있음을 알 것이다.25F, a representative radiating element 2550 is shown following a meandering pattern, according to some embodiments. As shown, a representative radiating element 2550 includes (i) a plurality of first segments 2560-A to 2560-D, and (ii) a plurality of first segments (separated by dashed lines) and a plurality of second segments 2562-A to 2562-C interspersed between 2560-A to 2560-D). In some embodiments, the first number of segments 2560-A through 2560-D and the second number of segments 2562-A through 2562-C are consecutive segments. Alternatively, in some other embodiments, the first segments 2560-A through 2560-D and the second plurality of segments 2562-A through 2562-C are adjacent segments (e.g., neighboring segments). The ends of the segments are adjacent to each other). The boundaries shown (e.g., dashed lines) separating segments in Figure 25F are merely one example of a set of boundaries and are used for illustrative purposes only, and those skilled in the art will recognize other boundaries (e.g., dashed lines). and segment descriptions) are within the scope of this disclosure.

도시된 바와 같이, 다수의 제 1 세그먼트(2560-A 내지 2560-D)들에 있어서의 세그먼트들의 길이는 방사 소자(2550)의 제 1 종단 부분(2564)에서 방사 소자(2550)의 제 2 종단 부분(2566)으로 갈수록 증가한다. 일부 실시 예들에 있어서, 도시되지는 않았지만, 다수의 제 2 세그먼트들(2562-A 내지 2562-C)에 있어서의 세그먼트들의 길이는 방사 소자(2550)의 제 1 종단 부분(2564)에서 방사 소자(2550)의 제 2 종단 부분(2566)으로 갈수록 증가한다. 대안적으로, 일부 다른 실시 예들에 있어서, 다수의 제 2 세그먼트들(2562-A 내지 2652-C)에 있어서의 세그먼트들의 길이는 방사 소자(2550)의 제 1 종단 부분(2564)에서 방사 소자(2550)의 제 2 종단 부분(2566)까지 실질적으로 동일하게 유지된다. 도시된 실시 예들에 있어서, 다수의 제 1 세그먼트(2560-A 내지 2560-D)들의 길이는, 다수의 제 2 세그먼트(2562-A 내지 2562-C)들의 길이와 다르다. 또한, 방사 소자(2550)의 제 2 종단 부분(2566)을 향하는, 다수의 제 1 세그먼트(2560-A 내지 2560-D)들의 길이는, 방사 소자(2550)의 제 2 종단 부분(1566)을 향하는, 다수의 제 2 세그먼트(2562-A 내지 2562-C)들에 있어서의 세그먼트들의 길이보다 더 크다. As shown, the length of the segments for the plurality of first segments 2560-A through 2560-D ranges from the first end portion 2564 of the radiating element 2550 to the second end of the radiating element 2550. It increases towards the part (2566). In some embodiments, although not shown, the length of the segments in the plurality of second segments 2562-A through 2562-C is equal to or greater than the radiating element (2564) at the first end portion 2564 of the radiating element 2550. It increases toward the second terminal portion 2566 of 2550). Alternatively, in some other embodiments, the length of the segments in the second plurality of segments 2562-A through 2652-C is such that the length of the segments in the first terminal portion 2564 of the radiating element 2550 is It remains substantially the same up to the second terminal portion 2566 of 2550). In the illustrated embodiments, the length of the first plurality of segments 2560-A to 2560-D is different from the length of the second plurality of segments 2562-A to 2562-C. Additionally, the length of the plurality of first segments 2560-A to 2560-D, which are directed toward the second terminal portion 2566 of the radiating element 2550, extends from the second terminal portion 1566 of the radiating element 2550. is greater than the length of the segments in the second plurality of segments 2562-A through 2562-C.

일부 실시 예들에 있어서, 방사 소자의 형상은, 특정의 중요한 장점을 제공한다. 예를 들어, 도 25f에 도시된 대표적인 방사 소자(2550)의 특정 형상은 이하의 장점, 즉, (ⅰ) 그 형상으로 인해 2개의 수직하게 배치된 다이폴들이 작은 구역에 맞게 되고, 기판(2506)의 4개의 사분면들을 점유할 수 있게 되며(각각의 사분면 페어들은 서로 수직함), (ⅱ) 이웃하는 방사 소자들의 세그먼트들간의 폭 및 갭들(즉, 사분면들간의 공간)이 원하는 주파수로 근접장 안테나(2500)를 동조시키도록 가변될 수 있으면서도, 방사 소자들의 소형화된 형태-계수(form-factor)를 여전히 유지할 수 있다는, 장점을 제공한다. 참조 번호 (ⅰ)을 설명하기 위하여, 도 25a를 참조하면, 제 1 및 제 2 방사 소자들(2502-A, 2502-B)은 Y-축을 따르는 근접장 안테나의 측면들을 포함하는 사분면들의 제 1 페어를 점유한다. 또한, 제 3 및 제 4 방사 소자들(2502-C, 2502-D)은 X-축을 따르는 근접장 안테나의 측면들을 포함하는 사분면들의 제 2 페어를 점유한다. 따라서, 기판(2506)의 사분면들의 제 1 페어 및 제 2 페어는 서로 수직한 NF 안테나의 측면들을 포함한다(예를 들어, 이러한 특성은 근접장 안테나(2500)의 중심 부분에서 근접장 안테나(2500)의 각 측면으로 갈수록 증가하는 각 방사 소자의 폭에 의해 부분적으로 가능하게 된다).In some embodiments, the shape of the radiating element provides certain important advantages. For example, the specific shape of the representative radiating element 2550 shown in FIG. 25F has the following advantages: (i) the shape allows two vertically disposed dipoles to fit into a small area, and the substrate 2506 (each pair of quadrants is perpendicular to each other), and (ii) the width and gaps (i.e., the space between quadrants) between the segments of neighboring radiating elements are adjusted to a near-field antenna (i.e., the space between quadrants) at the desired frequency. 2500), while still maintaining the miniaturized form-factor of the radiating elements. To illustrate reference numeral (i), with reference to FIG. 25A, the first and second radiating elements 2502-A, 2502-B are located in a first pair of quadrants comprising the sides of the near-field antenna along the Y-axis. occupies Additionally, the third and fourth radiating elements 2502-C, 2502-D occupy a second pair of quadrants containing the sides of the near-field antenna along the X-axis. Accordingly, the first and second pairs of quadrants of the substrate 2506 include sides of the NF antenna that are perpendicular to each other (e.g., this characteristic may be associated with a central portion of the near-field antenna 2500 This is made possible in part by the width of each radiating element, which increases towards each side).

도 25g에는, 일부 실시 예들에 따른, 대표적인 근접장 안테나(2500)의 상면도가 도시된다. 근접장 안테나(2500)의 치수들은, NF 안테나(2500)의 다른 특성들 중에서도, 근접장 안테나(2500)의 동작 주파수, 근접장 안테나(2500)의 방사 효율 및 근접장 안테나(2500)에 의해 생성되는 결과하는 방사 패턴(예를 들어, 방사 패턴(2800), 도 28a)에 영향을 줄 수 있다. 일 예시로서, 근접장 안테나(2500)는, 대략 918MHz로 동작할 때, 이하의 치수(대략적으로), 즉, D1=9.3mm, D2=12.7mm, D3=23.7mm, D4=27mm, D5=32mm, D6=37.5mm, D7=10.6mm, D8=5.1mm, D9=10.6mm, D10=5.5mm, D11=2.1mm 및 D12=28mm를 가진다. 또한, 반사기(2504)는, 65mm의 폭, 65mm의 높이 및 0.25mm의 두께를 가질 수 있다.25G, a top view of a representative near-field antenna 2500 is shown, according to some embodiments. The dimensions of the near-field antenna 2500 determine, among other characteristics of the NF antenna 2500, the operating frequency of the near-field antenna 2500, the radiation efficiency of the near-field antenna 2500, and the resulting radiation produced by the near-field antenna 2500. patterns (e.g., radiation pattern 2800, FIG. 28A). As an example, the near-field antenna 2500, when operating at approximately 918 MHz, has the following dimensions (approximately): D1=9.3mm, D2=12.7mm, D3=23.7mm, D4=27mm, D5=32mm. , D6=37.5mm, D7=10.6mm, D8=5.1mm, D9=10.6mm, D10=5.5mm, D11=2.1mm and D12=28mm. Additionally, reflector 2504 may have a width of 65 mm, a height of 65 mm, and a thickness of 0.25 mm.

도 25h에는, 일부 실시 예들에 따른, 대표적인 근접장 안테나(2500)의 또 다른 상면도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 4개의 개별적인 공면 안테나들의 각각은 기판(2506)의 개별적인 사분면을 점유한다(예를 들어, 쇄선들에 의해 도시된 바와 같이, 사분면들(2570-A 내지 2570-D) 중 하나를 점유한다). 또한, (ⅰ) 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각각의 사행 패턴의 제 1 종단 부분(2564)은 근접장 안테나(2500)의 중심 부분(2574)(파선)과 경계를 이루고, (ⅱ) 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 제 2 종단 부분(2566)은 근접장 안테나(2500)의 에지들(2572-A 내지 2572-D) 중 하나와 경계를 이룬다. 그러한 배열에 있어서, 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 최장 길이는(예를 들어, 세그먼트(2560-D)) 근접장 안테나(2500)의 중심 부분(2574)보다, 근접장 안테나의 개별 에지(2572)에 더 가깝다. 또한, 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각각의 사행 패턴의 최단 치수는 근접장 안테나(2500)의 개별적 에지(2572)보다 근접장 안테나(2500)의 중심 부분(2574)에 더 가깝다. 따라서, 사행 방식에 있어서, 4개의 개별적인 안테나 소자들 각각의 폭은, 근접장 안테나(2500)의 중심 부분(2574)에서 근접장 안테나(2500)의 각 에지(2572)로 갈수록 증가한다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 각 사행 패턴의 최장 치수는 개별 에지(2572)와 평행하다. 25H, another top view of a representative near-field antenna 2500 is shown, according to some embodiments. As shown, each of the four individual coplanar antennas occupies a separate quadrant of substrate 2506 (e.g., one of quadrants 2570-A through 2570-D, as shown by the dashed lines) occupies). Additionally, (i) the first longitudinal portion 2564 of each meander pattern followed by each of the four individual antenna elements borders the central portion 2574 (dashed line) of the near-field antenna 2500, and (ii) 4 The second terminal portion 2566 of each meander pattern followed by each of the individual antenna elements borders one of the edges 2572-A through 2572-D of the near-field antenna 2500. In such an arrangement, the longest length of each meander pattern followed by each of the four individual antenna elements (e.g., segment 2560-D) is greater than the central portion 2574 of the near-field antenna 2500. Closer to the edge (2572). Additionally, the shortest dimension of each meander pattern followed by each of the four individual antenna elements is closer to the center portion 2574 of the near-field antenna 2500 than to the individual edges 2572 of the near-field antenna 2500. Accordingly, in the meandering method, the width of each of the four individual antenna elements increases from the center portion 2574 of the near-field antenna 2500 to each edge 2572 of the near-field antenna 2500. Additionally, in some embodiments, the longest dimension of each meander pattern is parallel to the individual edge 2572.

도 27에 도시된 바와 같이, 근접장 안테나(2500)는 (그것이 반사기를 포함할 때) 최소의 원격장 이득을 가진 실질적으로 균일한 방사 패턴(2700)을 생성한다. 상기에서 제공된 치수들은, 단지, 예시적인 것으로, (본 개시를 읽은) 본 기술 분야의 숙련자라면, 상황에 따라, 허용 가능한 방사 성질들을 획득하기 위해 다양한 다른 치수들이 이용될 수 있음을 알 것이다. As shown in FIG. 27, near-field antenna 2500 (when it includes a reflector) produces a substantially uniform radiation pattern 2700 with minimal far-field gain. The dimensions provided above are by way of example only, and those skilled in the art (having read this disclosure) will appreciate that, depending on the circumstances, various other dimensions may be used to achieve acceptable radiation properties.

도 26에는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 안테나(2500)의 특정 부품들의 동작을 제어하는데 이용되는 제어 시스템(2600)의 블럭도가 도시된다. 제어 시스템(2600)은, 예를 들어, 충전 패드(100)(도 1a)일 수 있지만, 충전 패드(100)에 포함되는 하나 이상의 부품들은 설명 및 도시의 용이성을 위해, 제어 시스템(2600)내에 포함되지 않는다. FIG. 26 shows a block diagram of a control system 2600 used to control the operation of specific components of the near-field antenna 2500, according to some embodiments. Control system 2600 may be, for example, charging pad 100 (FIG. 1A), although one or more components included in charging pad 100 may be included within control system 2600 for ease of description and illustration. not included.

제어 시스템(2600)은 RF 전력 전송기 집적 회로(160), 하나 이상의 전력 증폭기(108), 임피던스-조정 부품(2620)과, 제 1 및 제 2 다이폴 안테나들(2501-A, 2501-B)을 포함하는 근접장 안테나(2500)를 포함한다. 이들 부품들의 각각은, 상기에서 상세하게 설명되었으며, 임피던스-조정 부품(2620)은 이하에서 보다 상세하게 설명하겠다.Control system 2600 includes an RF power transmitter integrated circuit 160, one or more power amplifiers 108, an impedance-adjustment component 2620, and first and second dipole antennas 2501-A and 2501-B. It includes a near-field antenna 2500 that includes. Each of these components has been described in detail above, and impedance-adjusting component 2620 will be described in more detail below.

임피던스-조정 부품(2620)은, RF 종점(termination) 또는 부하들일 수 있으며, 제 1 및 제 2 다이폴 안테나들(2501-A, 2501-B) 중 적어도 하나의 임피던스를 조정하도록 구성된다. 다시 말해, 임피던스-조정 부품(2620)은 다이폴 안테나들 중 하나의 임피던스를 변경하도록 구성되며, 그에 의해 2개의 다이폴 안테나들간에 임피던스 부정합이 생성된다. 2개의 다이폴 안테나들 간에 임피던스 부정합을 생성함에 의해, 2개의 다이폴 안테나들간의 상호 결합은 실질적으로 감소된다. 임피던스-조정 부품(2620)은, 안테나-조정 부품의 한가지 예시임을 알아야 한다. 2개의 다이폴들 중 하나가 다른 다이폴의 전송 주파수에 동조되지 않도록 하는 것을 보장하기 위해, 안테나의 다양한 다른 특성들(예를 들어, 각 다이폴의 안테나 소자들의 길이)을 조정하는데 (예를 들어, 방사 소자들 중의 임의 소자의 유효 길이를 변경하기 위해) 다양한 다른 안테나-조정 부품들이 이용될 수 있다. Impedance-adjusting component 2620, which may be an RF termination or load, is configured to adjust the impedance of at least one of the first and second dipole antennas 2501-A and 2501-B. In other words, impedance-adjusting component 2620 is configured to change the impedance of one of the dipole antennas, thereby creating an impedance mismatch between the two dipole antennas. By creating an impedance mismatch between the two dipole antennas, the mutual coupling between the two dipole antennas is substantially reduced. It should be noted that impedance-adjustment component 2620 is an example of an antenna-adjustment component. To ensure that one of the two dipoles is not tuned to the transmission frequency of the other dipole, various other characteristics of the antenna (e.g. the length of each dipole's antenna elements) are adjusted (e.g. A variety of other antenna-steering components may be used (to change the effective length of any of the elements).

제어 시스템(2600)은 하나 이상의 스위치들(도시되지 않음)을 가진 스위치(2630)(본 명세서에서는 이를 "스위치 회로"라고도 지칭함)를 포함한다. 스위치(2630)는, RF 전력 전송기 집적 회로(160)로부터 전기 신호 형태(예를 들어, "제어 아웃" 신호)의 하나 이상의 명령들을 수신하는 것에 응답하여, 제 1 및 제 2 다이폴 안테나들(2501-A, 2501-B)을, 임피던스-조정 부품(2620)과 적어도 하나의 전력 증폭기(108)에 각각, 절환 가능하게 결합시키도록 구성된다. 예를 들어, 스위치(2630)는, 하나 이상의 스위치들을 통해, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)를 임피던스-조정 부품(2620)에 결합시키고, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)를 적어도 하나의 전력 증폭기(108)에 결합시키거나, 그 반대로 결합시킨다.Control system 2600 includes switch 2630 (also referred to herein as a “switch circuit”) with one or more switches (not shown). Switch 2630, in response to receiving one or more commands in the form of an electrical signal (e.g., a “control out” signal) from RF power transmitter integrated circuit 160, controls first and second dipole antennas 2501 -A, 2501-B) are switchably coupled to the impedance-adjusting component 2620 and at least one power amplifier 108, respectively. For example, switch 2630 couples first dipole antenna 2501-A to impedance-adjusting component 2620 and couples second dipole antenna 2501-B to at least one Coupled to the power amplifier 108 or vice versa.

상술한 스위칭을 달성하기 위해, 스위치(2630)는, 제 1 및 제 2 다이폴 안테나(2501-A, 2501-B)에 개별적인 신호 경로들(예를 들어, 거기에 있는 하나 이상의 스위치들을 통해)을 제공한다. 스위치들의 각각은, 일단 폐쇄되면, (ⅰ) 각 전력 증폭기(108)(또는 다수의 전력 증폭기들(108))와 각 다이폴 안테나간의 고유 경로, 또는 (ⅱ) 임피던스-조정 부품(1620)과 각 다이폴 안테나간의 고유 경로를 생성한다. 다시 말해, 스위치(2630)를 통하는 고유 경로들 중 일부는 다이폴 안테나들(2501-A, 2501-B) 중 하나에 RF 신호들을 선택적으로 제공하는데 이용되며, 반면, 스위치(2630)를 통하는 고유 경로들 중의 일부는 다이폴 안테나들(2501-A, 2501-B) 중 하나의 임피던스를 조정하는데 이용된다(즉, 다이폴 안테나들(2501-A, 2501-B)의 동조를 해제하는데 이용됨). 스위치 회로의 2 이상의 스위치들은 동시에 폐쇄될 수 있으며, 그에 의해, 동시에 이용될 수 있는, 근접장 안테나(2500)로의 다수의 고유 경로들이 생성된다.To achieve the above-described switching, switch 2630 provides separate signal paths (e.g., via one or more switches therein) to first and second dipole antennas 2501-A, 2501-B. to provide. Each of the switches, once closed, provides (i) a unique path between each power amplifier 108 (or multiple power amplifiers 108) and each dipole antenna, or (ii) an impedance-adjustment component 1620 and each Creates a unique path between dipole antennas. In other words, some of the unique paths through switch 2630 are used to selectively provide RF signals to one of the dipole antennas 2501-A and 2501-B, while some of the unique paths through switch 2630 Some of them are used to adjust the impedance of one of the dipole antennas 2501-A and 2501-B (i.e., are used to detune the dipole antennas 2501-A and 2501-B). Two or more switches in a switch circuit can be closed simultaneously, thereby creating multiple unique paths to the near-field antenna 2500 that can be utilized simultaneously.

도시된 바와 같이, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는, 버싱(busing)(208)을 통해 스위치(2630)에 결합된다. 집적 회로(160)는 (도 1a, 1c 및 도 26에 "제어 아웃" 신호로서 도시된) 거기에 있는 하나 이상의 스위치들의 동작을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는, 각 전력 증폭기(108)를 제 1 다이폴 안테나(2501-A)와 접속시키는, 스위치(2630)에 있어서의 제 1 스위치를 폐쇄하고, 임피던스-조정 부품(2620)을 제 2 다이폴 안테나(2501-B)와 접속시키는, 스위치(2630)에 있어서의 제 2 스위치를 폐쇄시키거나, 그 반대로 할 수도 있다. 또한, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 하나 이상의 전력 증폭기(108)에 결합되며, 적당한 RF 신호(예를 들어, "RF 아웃" 신호)의 생성을 유발하고, 하나 이상의 전력 증폭기들(108)로의 RF 신호의 제공을 유발한다. 그 다음, 하나 이상의 전력 증폭기들(108)은, 스위치 회로(2630)내의 어느 스위치(또는 스위치들)가 폐쇄되는지에 의거하여, 스위치(2630)를 통해 다이폴 안테나들 중 하나에 (예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160)로부터 수신된 명령에 기초하여) RF 신호를 제공하도록 구성된다. As shown, RF power transmitter integrated circuit 160 is coupled to switch 2630 via busing 208. Integrated circuit 160 is configured to control the operation of one or more switches thereon (shown as a “control out” signal in FIGS. 1A, 1C and 26). For example, RF power transmitter integrated circuit 160 closes the first switch in switch 2630, connecting each power amplifier 108 with first dipole antenna 2501-A, and impedance- The second switch in switch 2630, which connects the adjustment component 2620 to the second dipole antenna 2501-B, may be closed, or vice versa. Additionally, the RF power transmitter integrated circuit 160 is coupled to one or more power amplifiers 108 and causes generation of an appropriate RF signal (e.g., an “RF out” signal), the one or more power amplifiers 108 causes the provision of an RF signal to the One or more power amplifiers 108 then connect one of the dipole antennas (e.g., and configured to provide an RF signal (based on commands received from the RF power transmitter integrated circuit 160).

일부 실시 예들에 있어서, RF 전력 전송기 집적 회로(160) 제어기는 (ⅰ) 근접장 안테나(2500) 근처의 (또는 그 위의) 무선 전력 수신 디바이스의 위치, (ⅱ) 무선 전력 수신 디바이스의 전력 수신 안테나의 분극 및, (ⅲ) 무선 전력 수신 디바이스의 공간 배향 중 하나 이상에 기초하여, 스위치(2630)와 하나 이상의 전력 증폭기(108)의 동작을 제어하도록 구성된다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 전력 전송기 집적 회로(160)은, 그 회로(160)가, (ⅰ) 무선 전력 수신 디바이스의 위치, (ⅱ) 무선 전력 수신 디바이스의 전력 수신 안테나의 분극 및, (ⅲ) 무선 전력 수신 디바이스의 공간 배향을 판정할 수 있게 하는 정보를 수신한다. 예를 들어, 무선 전력 수신 디바이스는, 상술한 것들의 각각을 나타내는 하나 이상의 통신 신호들을 근접장 안테나(2500)의 통신 라디오에 송신할 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 통신 신호들내의 데이터는 무선 전력 수신 디바이스의 위치, 분극 및/또는 배향을 나타낸다). 도 1a에 도시된 바와 같이, 무선 통신 부품(204)(즉, 근접장 안테나(2500)의 통신 라디오)은 RF 전력 전송기 집적 회로(160)에 접속된다. 따라서, 무선 통신 부품(204)에 의해 수신된 데이터는, RF 전력 전송기 집적 회로(160)에 배송될 수 있다. In some embodiments, the RF power transmitter integrated circuit 160 controller controls (i) the location of the wirelessly powered device near (or above) the near-field antenna 2500, (ii) the powered antenna of the wirelessly powered device. and (iii) the spatial orientation of the wirelessly powered device. In some embodiments, RF power transmitter integrated circuit 160 may be configured to: (i) the location of the wirelessly powered device, (ii) the polarization of the powered antenna of the wirelessly powered device, and (iii) ) Receive information that allows determining the spatial orientation of the wirelessly powered device. For example, a wirelessly powered device may transmit one or more communication signals representative of each of the above to a communication radio of near-field antenna 2500 (e.g., data in the one or more communication signals may be indicates the position, polarization and/or orientation of the receiving device). As shown in FIG. 1A , wireless communications component 204 (i.e., communications radio of near field antenna 2500) is connected to RF power transmitter integrated circuit 160. Accordingly, data received by wireless communication component 204 may be delivered to RF power transmitter integrated circuit 160.

일부 실시 예들에 있어서, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)는 제 1 분극을 가진 전자기 신호들(예를 들어, 수평 분극 전자기 신호들)을 방사하도록 구성되며, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)는 제 2 분극을 가진 전자기 신호들(예를 들어, 수직 분극 전자기 신호들)을 방사하도록 구성될 수 있다(또는 그 반대로 구성될 수 있다). 또한, 무선 전력 수신 디바이스의 전력 수신 안테나가 제 1 분극을 가진 전자기 신호들을 수신하도록 구성되면, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는, 스위치(2630)를 통해, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)를 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 접속시킬 것이고, 임피던스-조정 부품(2620)을 제 2 다이폴 안테나(2501-B)와 접속시킬 것이다. 이러한 방식에서는, 근접장 안테나(2500)에 의해 방사되는 전자기 신호들이 목표 디바이스의 분극과 정합되는 분극을 가질 것이며, 그에 의해 무선 전력 수신 디바이스로 전달되는 에너지의 효율이 증가될 것이다. In some embodiments, the first dipole antenna 2501-A is configured to radiate electromagnetic signals with a first polarization (e.g., horizontally polarized electromagnetic signals), and the second dipole antenna 2501-B may be configured to radiate electromagnetic signals with a second polarization (eg, vertically polarized electromagnetic signals) (or vice versa). Additionally, when the powered antenna of the wirelessly powered device is configured to receive electromagnetic signals having a first polarization, the RF power transmitter integrated circuit 160, through switch 2630, connects first dipole antenna 2501-A will connect to one or more power amplifiers 108 and connect the impedance-adjusting component 2620 to the second dipole antenna 2501-B. In this manner, the electromagnetic signals radiated by the near-field antenna 2500 will have a polarization that matches the polarization of the target device, thereby increasing the efficiency of energy delivered to the wirelessly powered device.

일부 실시 예들에 있어서, 스위치(2630)는, 근접장 안테나(2500)의 일부일 수 있다(또는 그 내부에 있을 수 있다). 대안적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 스위치(2630)는 근접장 안테나(2500)와 분리된다(예를 들어, 스위치(2630)는 개별적인 부품이거나, 전력 증폭기(들)(108)와 같은, 또 다른 부품의 일부 일 수 있다). 상기를 달성할 수 있는 임의 스위치 고안이 이용될 수 있음을 알아야 한다.In some embodiments, switch 2630 may be part of (or within) near-field antenna 2500. Alternatively, in some embodiments, switch 2630 is separate from near-field antenna 2500 (e.g., switch 2630 is a separate component or another component, such as power amplifier(s) 108. may be part of a part). It should be noted that any switch design capable of achieving the above may be used.

도 27에는, 백 반사기(back reflector, 2504)를 포함할 때, 근접장 안테나(2500)에 의해 생성된 방사 패턴(2700)이 도시된다(즉, 방사 안테나 소자들의 뒤에, 금속 반사기가 있음). 도시된 방사 패턴(2700)은, (ⅰ) 제 1 다이폴 안테나(2501-A)가 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 의해 전자기 신호들을 피딩받을 때, 및 (ⅱ) 근접장 안테나(2500)가 반사기(2504)를 포함할 때, 근접장 안테나(2500)에 의해 생성된다. 도시된 바와 같이, 방사 패턴(2700)은 X-축과 Y-축을 따라 높은 농도의 EM 에너지가 생성되고(또한, Z-축을 따라 방사 널(radiation null)을 가짐), 전체적으로 토러스(torus) 형상을 형성한다. 그 경우, 전자기장 집중(electromagnetic field concentration)이 NF 안테나(2500)에 보다 가까운 곳에 유지되고 원격장 이득은 최소화된다(예를 들어, EM 필드 집중이 방사기(2507) 및 반사기(2504)에 가까운 곳에 유지됨, 도 25e). 도시되지 않았지만, 방사 패턴(2700)은 Z-축과 정렬된 방향으로 분극된다.27, a radiation pattern 2700 produced by a near-field antenna 2500 is shown when including a back reflector 2504 (i.e., behind the radiating antenna elements, there is a metal reflector). The illustrated radiation pattern 2700 occurs when (i) the first dipole antenna 2501-A is fed electromagnetic signals by one or more power amplifiers 108, and (ii) the near-field antenna 2500 is a reflector. When including (2504), it is generated by the near-field antenna (2500). As shown, radiation pattern 2700 produces a high concentration of EM energy along the X- and Y-axes (also has a radiation null along the Z-axis) and has an overall torus shape. forms. In that case, the electromagnetic field concentration is kept closer to the NF antenna 2500 and the far-field gain is minimized (e.g., the EM field concentration is kept closer to the emitter 2507 and reflector 2504 , Figure 25e). Although not shown, radiation pattern 2700 is polarized in a direction aligned with the Z-axis.

따라서, 반사기(2504)를 포함시킴에 의해, 방사 패턴(2700)은 방사 패턴(2800)에 대해 X축을 중심으로 90도 회전한다(도 28a, 이하에서 설명할 것임). 추가적으로, 반사기(2504)를 포함시킴에 의해, Z-축을 따라 원격장 이득을 실질적으로 감소시키는 방사 널이 형성되며, 근접장 안테나(2500)에 의해 방사된 에너지는 근접장 안테나(2500)으로부터의 근접장 거리내에 집중된다. 다시, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)는, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)가 전자기 신호들을 피딩받을 때, 임피던스-조정 부품(2620)에 접속될 수 있다.Accordingly, by including reflector 2504, radiation pattern 2700 is rotated 90 degrees about the X axis relative to radiation pattern 2800 (FIG. 28A, discussed below). Additionally, by including the reflector 2504, a radiation null is created that substantially reduces the far-field gain along the Z-axis, such that the energy radiated by the near-field antenna 2500 varies with the near-field distance from the near-field antenna 2500. concentrated within. Again, the second dipole antenna 2501-B can be connected to the impedance-adjusting component 2620 when the first dipole antenna 2501-A is fed electromagnetic signals.

도 28a 내지 도 28c에는, 반사기(2504)를 포함하지 않은 근접장 안테나(2500)의 실시 예에 의해 생성되는 다양한 방사 패턴들이 도시된다. 도 28a에 도시된 방사 패턴은, 제 1 다이폴 안테나(21501-A)가 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 의해 전자기 신호들을 피딩받을 때, 근접장 안테나(2500)에 의해 생성된다. 도시된 바와 같이, 방사 패턴(2800)은 Z-축 및 X-축을 따라 보다 높은 농도의 EM 에너지가 생성되며(그리고, Y-축을 따라 방사 널을 가짐), 전체적으로 토러스 형상을 형성한다. 이러한 패턴(2800)은, 반사기가 없는, 안테나 소자가 근접장 안테나(2500)의 밖으로/그에 수직하게 방사함을 보여준다. 도시되지는 않았지만, 방사 패턴(2800)은, (예를 들어, X-축과 정렬되는) 제 1 방향으로 분극된다. 또한, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)는, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)가 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 의해 전자기 신호들을 피딩받을 때, 임피던스-조정 부품(2620)에접속될 수 있다.28A to 28C, various radiation patterns generated by an embodiment of the near-field antenna 2500 that does not include a reflector 2504 are shown. The radiation pattern shown in FIG. 28A is generated by the near-field antenna 2500 when the first dipole antenna 21501-A is fed electromagnetic signals by one or more power amplifiers 108. As shown, radiation pattern 2800 produces a higher concentration of EM energy along the Z- and X-axes (and has a radiation null along the Y-axis), forming an overall torus shape. This pattern 2800 shows that the antenna element, without the reflector, radiates out of/perpendicular to the near-field antenna 2500. Although not shown, radiation pattern 2800 is polarized in a first direction (eg, aligned with the X-axis). Additionally, the second dipole antenna 2501-B may be connected to the impedance-adjusting component 2620 when the first dipole antenna 2501-A is fed electromagnetic signals by one or more power amplifiers 108. You can.

도 28b에 도시된 방사 패턴(2810)은, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)가 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 의해 전자기 신호들을 피딩받을 때, 근접장 안테나(2500)에 의해 생성된다(즉, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)는 전자기 신호들을 피딩받지 못하고, 대신에, 임피던스-조정 부품(2620)에 접속된다). 도 28b에는, Z-축과 Y-축을 따라 보다 높은 농도의 EM 에너지가 생성되고(또한, X-축을 따라 방사 널을 가짐), 전체적으로 토러스 형상을 형성하는 방사 패턴(2810)이 도시된다. 도시되지 않았지만, 방사 패턴(2810)은 (예를 들어, Y-축에 정렬된) 제 2 방향으로 분극된다. 따라서, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)는 제 1 방향으로 분극된 방사 패턴(2800)을 생성하도록 구성되고, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)는 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 분극된 방사 패턴(2810)을 생성하도록 구성된다. 이러한 방식에서는, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)에 의해 생성되는 전자기 신호들의 분극이 무선 전력 수신기의 전력-수신 안테나의 분극과 정합될 때, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)가 피딩받는다. 대안적으로, 제 2 다이폴 안테나(2501-D)는, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)에 의해 생성된 전자기 신호들의 분극이, 무선 전력 수신 디바이스의 전력 수신 안테나의 분극과 정합될 때, 피딩받는다.The radiation pattern 2810 shown in FIG. 28B is generated by the near-field antenna 2500 when the second dipole antenna 2501-B is fed electromagnetic signals by one or more power amplifiers 108 (i.e. , the first dipole antenna 2501-A is not fed electromagnetic signals, but is instead connected to the impedance-adjusting component 2620). In FIG. 28B , a radiation pattern 2810 is shown that produces higher concentrations of EM energy along the Z- and Y-axes (and also has a radiation null along the X-axis), forming an overall torus shape. Although not shown, radiation pattern 2810 is polarized in a second direction (eg, aligned to the Y-axis). Accordingly, the first dipole antenna 2501-A is configured to generate a radiation pattern 2800 polarized in a first direction, and the second dipole antenna 2501-B is polarized in a second direction perpendicular to the first direction. It is configured to generate a radiation pattern 2810. In this manner, the first dipole antenna 2501-A is fed when the polarization of the electromagnetic signals generated by the first dipole antenna 2501-A matches the polarization of the power-receiving antenna of the wireless power receiver. Alternatively, the second dipole antenna 2501-D may feed when the polarization of the electromagnetic signals generated by the second dipole antenna 2501-B matches the polarization of the powered antenna of the wireless powered device. Receive.

도 28c에는, 제 1 및 제 2 다이폴 안테나들이 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 의해 전자기 신호들을 피딩받고, 임피던스-조정 부품(2620)에 접속되는 다이폴 안테나가 없을 때 생성된 방사 패턴(2820)이 도시된다. 도시된 바와 같이, 방사 패턴(2820)은 Z-축, X-축 및 Y-축을 따라 높은 농도의 EM 에너지가 생성되고(그리고, X-축과 Y-축 사이에 방사 널이 형성됨), 전체적으로 토러스 형상을 형성한다.28C shows the radiation pattern 2820 generated when the first and second dipole antennas are fed electromagnetic signals by one or more power amplifiers 108 and no dipole antenna is connected to the impedance-adjusting component 2620. This is shown. As shown, radiation pattern 2820 produces high concentrations of EM energy along the Z-, X-, and Y-axes (and a radiation null is formed between the Forms a torus shape.

도 29a 및 29b에는, 일부 실시 예에 따른, 근접장 안테나(2500)의 다이폴 안테나에 의해 방사되고 흡수되는 에너지의 농도가 도시된다.29A and 29B show the concentration of energy radiated and absorbed by the dipole antenna of the near-field antenna 2500, according to some embodiments.

특히, 도 29a에는, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)의 임피던스가 제 2 다이폴 안테나(2501-B)의 임피던스와 실질적으로 정합될 때, 다이폴 안테나들(2501-A, 2501-B)에 의해 방사되고 흡수되는 에너지의 결과하는 농도가 도시된다. 도 29b에는, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)의 임피던스가 제 2 다이폴 안테나(2501-B)의 임피던스와 다를 때, 근접장 안테나(2500)의 다이폴 안테나들(2501-A, 2501-B)에 의해 방사되고 흡수되는 에너지의 결과하는 농도가 도시되는데 이것은 다이폴 안테나들 중 하나를 임피던스-정합 부품(2620)에 접속시킴에 의해 달성된다. 다시 말해, 제 1 및 제 2 다이폴 안테나들(2501-A, 2501-B)은, 다이폴 안테나들 중 하나가 임피던스-조정 부품(2620)에 접속되는 결과로서, 의도적으로 동조 해제된다.In particular, in Figure 29a, when the impedance of the first dipole antenna 2501-A is substantially matched to the impedance of the second dipole antenna 2501-B, the dipole antennas 2501-A and 2501-B The resulting concentrations of radiated and absorbed energy are shown. In Figure 29b, when the impedance of the first dipole antenna (2501-A) is different from the impedance of the second dipole antenna (2501-B), the dipole antennas (2501-A, 2501-B) of the near-field antenna (2500) The resulting concentrations of energy radiated and absorbed by the antenna are shown, which is achieved by connecting one of the dipole antennas to an impedance-matching component 2620. In other words, the first and second dipole antennas 2501-A, 2501-B are intentionally detuned as a result of one of the dipole antennas being connected to the impedance-adjusting component 2620.

이웃하는 안테나 소자들간의 임피던스 부정합의 부재는 이웃하는 안테나 소자들간의 실질적인 상호 결합을 이끈다. "상호 결합"은, 다른 근처의 안테나 소자(또는 안테나 다이폴)가 방사중일 때 하나의 안테나 소자(또는 하나의 안테나 다이폴)에 의해 에너지가 흡수되는 것을 지칭한다. 밀접하게 이격된 안테나 소자들을 가진 안테나들(또는 안테나 어레이들)은, 전형적으로, 이웃하는 안테나 소자들 간에 원치않은 상호 결합을 겪게 되고, 이는 안테나의 기능을 방사된 효율에 국한시킨다(이러한 문제는, 특히, 안테나 소자들이 서로 밀접하게 설치될 때 및 안테나 소자들이 소형화될 때 극심하다). The absence of impedance mismatch between neighboring antenna elements leads to substantial mutual coupling between neighboring antenna elements. “Mutual coupling” refers to the absorption of energy by one antenna element (or one antenna dipole) while another nearby antenna element (or antenna dipole) is radiating. Antennas (or antenna arrays) with closely spaced antenna elements typically suffer from unwanted mutual coupling between neighboring antenna elements, which limits the antenna's functionality to radiated efficiency (this problem is , especially when the antenna elements are installed close to each other and when the antenna elements are miniaturized).

예를 들어, 도 29a를 참조하면, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)는 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 의해 전자기 신호들을 피딩받으며, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)를 따르는 색상은 제 2 다이폴 안테나(2501-B)에 의해 방사되는 에너지의 서로 다른 농도를 나타내는데, 적색은 높은 농도에 대응하고, 녹색은 중간 농도에 대응하며, 청색은 낮은 농도에 대응한다. 도 29a에 있어서의 제 1 다이폴 안테나(2501-A)는 독립적으로 방사하는 것이 아니며, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)에 의해 방사되는 특정량의 에너지는 제 1 다이폴 안테나(2501-A)에서 흡수되는데, 이는 이들 2개의 다이폴 안테나들의 상호 결합의 결과이다. 이러한 상호 결합 때문에, 근접장 안테나(2500)의 방사 효율은 최적화되지 않는다(예를 들어, NF 안테나(2500)는 그것이 전송하기를 시도한 에너지의 50% 이하만을 전달할 수 있게 된다). For example, referring to FIG. 29A, the second dipole antenna 2501-B is fed electromagnetic signals by one or more power amplifiers 108, and the color along the second dipole antenna 2501-B is the second dipole antenna 2501-B. 2 It represents different concentrations of energy radiated by the dipole antenna (2501-B), with red corresponding to high concentration, green corresponding to medium concentration, and blue corresponding to low concentration. The first dipole antenna 2501-A in FIG. 29A does not radiate independently, and a certain amount of energy radiated by the second dipole antenna 2501-B is radiated from the first dipole antenna 2501-A. absorption, which is a result of the mutual coupling of these two dipole antennas. Because of this mutual coupling, the radiation efficiency of near-field antenna 2500 is not optimal (e.g., NF antenna 2500 is only able to transmit less than 50% of the energy it attempted to transmit).

이와 대조적으로, 도 29b를 참조하면, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)는 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 의해 전자기 신호들을 피딩받는다. 추가적으로, 제 1 다이폴 안테나(2501-A)는 임피던스-조정 부품(2620)에 결합되며, 그에 의해, 2개의 다이폴 안테나들 간의 의도적인 임피던스 부정합이 생성된다. 그러한 구성에 있어서, 도 29b의 제 1 다이폴 안테나(2501-A)는, 도 29a에서 제 1 다이폴 안테나(2501-A)가 흡수했던 에너지 량에 비해, 제 2 다이폴 안테나(2501-B)에 의해 방사된 에너지를 훨씬 적게 흡수한다. 따라서, 도 29b에 있어서의 근접장 안테나(2500)의 방사 효율은, 도 29a에 있어서의 근접장 안테나(2500)의 방사 효율보다 더 높다(즉, NF 안테나(2500)는 그것이 전송하기를 시도한 에너지의 90% 이상을 방사할 수 있게 된다).In contrast, referring to FIG. 29B, the second dipole antenna 2501-B is fed electromagnetic signals by one or more power amplifiers 108. Additionally, the first dipole antenna 2501-A is coupled to the impedance-adjusting component 2620, thereby creating an intentional impedance mismatch between the two dipole antennas. In such a configuration, the first dipole antenna 2501-A in FIG. 29B absorbs energy by the second dipole antenna 2501-B compared to the amount of energy absorbed by the first dipole antenna 2501-A in FIG. 29A. Absorbs much less radiated energy. Accordingly, the radiation efficiency of near-field antenna 2500 in Figure 29B is higher than that of near-field antenna 2500 in Figure 29A (i.e., NF antenna 2500 has 90% of the energy it attempted to transmit). % or more can be radiated).

동작 방법How it works

도 30에는, 일부 실시 예들에 따른 무선 전력 전송 방법(3000)의 흐름도가 도시된다. 그 방법(3000)의 동작들(예를 들어, 단계들)은 근접장 안테나(예를 들어, 근접장 안테나(2500), 도 25a)와 연관된 제어기(예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160), 도 1a 및 도 26)에 의해 실행될 수 있다. 도 30에 도시된 동작들 중 적어도 일부는, 컴퓨터 메모리 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(예를 들어, 충전 패드(100)의 메모리(206), 도 2a)에 저장된 명령어들에 대응한다.FIG. 30 shows a flowchart of a wireless power transmission method 3000 according to some embodiments. The operations (e.g., steps) of the method 3000 may include a controller (e.g., RF power transmitter integrated circuit 160) associated with a near-field antenna (e.g., near-field antenna 2500, FIG. 25A). It can be implemented by FIGS. 1A and 26). At least some of the operations depicted in FIG. 30 correspond to instructions stored in computer memory or a computer-readable storage medium (e.g., memory 206 of charging pad 100, FIG. 2A).

그 방법(300)은, 반사기(예를 들어, 반사기(2504), 도 25a)와, 반사기로부터 오프셋된 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들(예를 들어, 방사 소자들(2502-A 내지 2502-D), 도 25a)을 포함하는 근접장 안테나를 제공하는 것(3002)을 포함한다. 4개의 개별적인 안테나 소자들은, 도 25f에 도시된 사행 패턴과 같은, 각각의 사행 패턴들을 따른다. 또한, (ⅰ) 4개의 공면 안테나 소자들 중의 2개의 안테나 소자들은, 제 1 축(예를 들어, X-축, 도 25a)과 정렬된 제 1 다이폴 안테나(예를 들어, 다이폴 안테나(2501-A), 도 25a)를 형성하고, (ⅱ) 4개의 공면 안테나 소자들 중의 또 다른 2개의 안테나 소자들(예를 들어, 다이폴 안테나(2501-B), 도 25a)은 제 1 축에 수직한 제 2 축(예를 들어, Y-축, 도 25a)과 정렬되는 제 2 다이폴 안테나를 형성한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각 사행 패턴은 모두 동일하다.The method 300 includes a reflector (e.g., reflector 2504, FIG. 25A) and four individual coplanar antenna elements offset from the reflector (e.g., radiating elements 2502-A through 2502-D). ), FIG. 25A ), and providing a near-field antenna (3002). The four individual antenna elements each follow meandering patterns, such as the meandering pattern shown in Figure 25F. Additionally, (i) two of the four coplanar antenna elements have a first dipole antenna (e.g., dipole antenna 2501-) aligned with the first axis (e.g., A), Figure 25a), and (ii) another two of the four coplanar antenna elements (e.g., dipole antenna 2501-B, Figure 25a) are perpendicular to the first axis. Forming a second dipole antenna aligned with a second axis (e.g., Y-axis, Figure 25A). In some embodiments, each meander pattern is all identical.

일부 실시 예들에 있어서, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 중의 제 1 안테나 소자(예를 들어, 제 1 방사 소자(2502-A))는 제 1 다이폴 안테나의 제 1 폴이고, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 중의 제 2 안테나 소자(예를 들어, 제 2 방사 소자(2502-B))는 제 1 다이폴 안테나의 제 2 폴이다. 또한, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 중의 제 3 안테나 소자(예를 들어, 제 3 방사 소자(2502-C))는 제 2 다이폴 안테나의 제 1 폴이고, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 중의 제 4 안테나 소자(예를 들어, 제 4 방사 소자(2502-D))는 제 2 다이폴 안테나의 제 2 폴이다. 제 1 다이폴 안테나를 형성하는 2개의 안테나 소자들은, 각각, 제 1 축에 수직한 2개의 세그먼트들을 포함할 수 있으며, 제 2 다이폴 안테나를 형성하는 다른 2개의 안테나 소자들은, 각각, 제 1 축에 평행한 2개의 세그먼트들을 포함한다. 예를 들어, 도 25a를 참조하면, 제 1 및 제 2 방사 소자들(2502-A, 2502-B)의 각각은, X-축에 수직한 2개의 세그먼트들(예를 들어, 세그먼트들(2560-C 및 2560-D), 도 25f)을 포함하며, 제 3 및 제 4 방사 소자들(2502-C, 2502-D)의 각각은, X-축에 평행한 2개의 세그먼트들(예를 들어, 세그먼트들(2560-C 및 2560-D), 도 25f)을 포함한다. 그러한 배열에 있어서, 제 1 다이폴 안테나를 형성하는 2개의 안테나 소자들은 제 1 분극을 가진 전자기 신호들을 방사하도록 구성되고, 제 2 다이폴 안테나를 형성하는 2개의 안테나 소자들은 제 1 분극과 수직한 제 2 분극을 가진 전자기 신호들을 방사하도록 구성된다.In some embodiments, a first of the four individual coplanar antenna elements (e.g., first radiating element 2502-A) is the first pole of a first dipole antenna, and the four individual coplanar antenna elements The second antenna element (e.g., the second radiating element 2502-B) is the second pole of the first dipole antenna. Additionally, the third of the four individual coplanar antenna elements (e.g., third radiating element 2502-C) is the first pole of the second dipole antenna, and the fourth of the four individual coplanar antenna elements is the first pole of the second dipole antenna. The antenna element (e.g., fourth radiating element 2502-D) is the second pole of a second dipole antenna. The two antenna elements forming the first dipole antenna may each include two segments perpendicular to the first axis, and the other two antenna elements forming the second dipole antenna may each include two segments perpendicular to the first axis. It contains two parallel segments. For example, referring to Figure 25A, each of the first and second radiating elements 2502-A, 2502-B has two segments perpendicular to the X-axis (e.g., segments 2560 -C and 2560-D), FIG. 25F), each of the third and fourth radiating elements 2502-C, 2502-D comprising two segments parallel to the X-axis (e.g. , segments 2560-C and 2560-D, Figure 25f). In such an arrangement, the two antenna elements forming the first dipole antenna are configured to radiate electromagnetic signals with a first polarization, and the two antenna elements forming the second dipole antenna are configured to radiate electromagnetic signals with a second polarization perpendicular to the first polarization. It is configured to emit electromagnetic signals with polarization.

일부 실시 예들에 있어서, 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각은, (ⅰ) 다수의 제 1 세그먼트들과, (ⅱ) 다수의 제 1 세그먼트들의 각각의 사이에 산재한 다수의 제 2 세그먼트들을 포함한다. 예를 들어, 도 25g를 참조하면, 다수의 제 2 세그먼트들(2562-A 내지 2562-C)은 다수의 제 1 세그먼트들(2560-A 내지 2560-D) 사이에 산재한다. 그러한 실시 예들에 있어서, 다수의 제 1 세그먼트들내의 세그먼트들의 제 1 길이는, 도 25f 및 도 25g에 도시된 바와 같이, 안테나 소자의 제 1 종단 부분에서 안테나 소자의 제 2 종단 부분으로 갈수록 증가한다. 각 안테나 소자의 "제 1 종단 부분"은, 도 25f에 도시된 제 1 종단 부분에 대응하며, 각 안테나 소자의 제 1 종단 부분은 근접장 안테나(2500)의 중심 부분(2574)(도 25h) 근처에 있다. 또한, 각 안테나 소자의 "제 2 종단 부분"은, 도 25f에 도시된 제 2 종단 부분(2566)에 대응하며, 각 안테나 소자의 제 2 종단 부분은, 근접장 안테나(2500)의 에지(2572)(도 25h)를 향해 연장된다. 따라서, 간단히 말하면, 4개의 개별적인 안테나 소자들 각각의 폭은, 사행 방식에 있어서, 근접장 안테나(2500)의 중심 부분에서 근접장 안테나(2500)의 각 에지로 갈수록 증가한다.In some embodiments, each of the four individual antenna elements includes (i) a plurality of first segments and (ii) a plurality of second segments interspersed between each of the first plurality of segments. For example, referring to FIG. 25G, a plurality of second segments 2562-A through 2562-C are interspersed between a plurality of first segments 2560-A through 2560-D. In such embodiments, the first length of the segments within the plurality of first segments increases from the first end portion of the antenna element to the second end portion of the antenna element, as shown in FIGS. 25F and 25G. . The “first termination portion” of each antenna element corresponds to the first termination portion shown in FIG. 25F, where the first termination portion of each antenna element is near the center portion 2574 (FIG. 25H) of the near-field antenna 2500. It is in Additionally, the “second termination portion” of each antenna element corresponds to the second termination portion 2566 shown in FIG. 25F, where the second termination portion of each antenna element corresponds to the edge 2572 of the near-field antenna 2500. (Figure 25h). Therefore, simply put, the width of each of the four individual antenna elements increases from the center portion of the near-field antenna 2500 to each edge of the near-field antenna 2500, in a meandering manner.

일부 실시 예들에 있어서, 다수의 제 2 세그먼트들에 있어서의 세그먼트들의 제 2 길이는 안테나 소자의 제 1 종단 부분에서 안테나 소자의 제 2 종단 부분으로 갈수록 증가하고, 다른 실시 예들에 있어서, 다수의 제 2 세그먼트들의 세그먼트들의 제 2 길이는 도 25f에 도시된 바와 같이, 실질적으로 동일하다. 추가적으로, 다수의 제 1 세그먼트들에 있어서의 하나 이상의 세그먼트들의 제 1 길이는 다수의 제 2 세그먼트들에 있어서의 세그먼트들의 제 2 길이와 다르다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자의 제 2 종단 부분을 향하는 다수의 제 1 세그먼트들의 제 1 길이는 안테나 소자의 제 2 종단 부분을 향하는 다수의 제 2 세그먼트들의 제 2 길이보다 더 크다. 예를 들어, 세그먼트들(2560-C 및 2560-D)의 길이는 세그먼트들(2562-B 및 2562-C)의 길이보다 실질적으로 더 길다. 방사 소자들의 세그먼트들은 도 25f 및 25g를 참조하여 상기에서 상세하게 설명되었다.In some embodiments, the second length of the segments in the plurality of second segments increases from the first end portion of the antenna element to the second end portion of the antenna element, and in other embodiments, the second length of the segments in the plurality of second segments increases from the first end portion of the antenna element to the second end portion of the antenna element. The second lengths of the two segments are substantially equal, as shown in FIG. 25F. Additionally, a first length of one or more segments in the first number of segments is different from a second length of the segments in the second number of segments. In some embodiments, the first length of the first number of segments facing the second termination portion of the antenna element is greater than the second length of the second number of segments facing the second termination portion of the antenna element. For example, the length of segments 2560-C and 2560-D is substantially longer than the length of segments 2562-B and 2562-C. Segments of radiating elements have been described in detail above with reference to FIGS. 25F and 25G.

일부 실시 예들에 있어서, 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 제 1 종단 부분은 근접장 안테나의 동일 중심 부분(예를 들어, 중심 부분(2574), 도 25h)과 경계를 이루며, 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 제 2 종단 부분은, 근접장 안테나의 개별 에지(예를 들어, 에지들(2572) 중 하나의 에지, 도 25h)와 경계를 이룬다. 또한, 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 최장 치수는 근접장 안테나의 동일 중심 부분보다 근접장 안테나의 개별 에지에 더 가까울 수 있다. 추가적으로, 4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 최단 치수는 근접장 안테나의 개별 에지보다 근접장 안테나의 동일 중심 부분에 더 가까울 수 있다.In some embodiments, the first longitudinal portion of each meander pattern followed by each of the four individual antenna elements borders the same central portion of the near-field antenna (e.g., central portion 2574, FIG. 25H), and The second terminal portion of each meander pattern followed by each of the individual antenna elements borders an individual edge of the near-field antenna (e.g., one of the edges 2572, FIG. 25H). Additionally, the longest dimension of each meander pattern followed by each of the four individual antenna elements may be closer to an individual edge of the near-field antenna than to the same central portion of the near-field antenna. Additionally, the shortest dimension of each meander pattern followed by each of the four individual antenna elements may be closer to the co-center portion of the near-field antenna than to the individual edges of the near-field antenna.

일부 실시 예들에 있어서, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자는 기판상에 또는 기판 내에 형성된다. 예를 들어, 도 25a 및 도 25b에 도시된 바와 같이, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들의 서로 반대되는 제 1 및 제 2 표면들은 기판(2506)의 서로 반대되는 제 1 및 제 2 표면과 공면으로 노출된다. 유전체(예를 들어, 열가소성 또는 열경화성 폴리머)가 4개의 개별적인 공면 안테나 소자상에 증착되어, 안테나 소자들을 보호할 수 있다(유전체의 성질에 의거하여 가시적이거나 그렇지 않을 수 있음). 일부 실시 예들에 있어서, 기판은 사전 결정된 투자율 또는 전기적 유전율의 메타 물질을 포함할 수 있다. 메타 물질 기판은 근접장 안테나의 성능을 전체적으로 증가시킬 수 있다(예를 들어, 공통 유전체로 이루어진 기판에 비해, 방사 효율을 증가시킴).In some embodiments, four individual coplanar antenna elements are formed on or within the substrate. For example, as shown in FIGS. 25A and 25B, the opposing first and second surfaces of the four individual coplanar antenna elements are exposed coplanar with the opposing first and second surfaces of the substrate 2506. do. A dielectric (e.g., a thermoplastic or thermoset polymer) may be deposited on the four individual coplanar antenna elements to protect them (which may or may not be visible depending on the nature of the dielectric). In some embodiments, the substrate may include a metamaterial of predetermined magnetic permeability or electrical permittivity. Metamaterial substrates can increase the overall performance of near-field antennas (e.g., increase radiation efficiency compared to substrates made of common dielectrics).

근접장 안테나는 4개의 공면 안테나 소자들 중 적어도 2개의 소자에 결합된 스위치 회로(예를 들어, 스위치(2630), 도 26)를 더 포함한다. 예를 들어, 근접장 안테나는 서로 반대되는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가진 제 1 피드(예를 들어, 피드(2508-A))를 포함할 수 있으며, 제 1 피드의 제 1 단부는 제 1 다이폴 안테나를 구성하는 2개의 안테나 소자들 중 제 1 안테나 소자에 접속되고, 제 1 피드의 제 2 단부는, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(25e)상에 증착된 금속 트레이스들을 통해, 스위치 회로에 접속된다. 추가적으로, 근접장 안테나는 서로 반대되는 제 1 및 제 2 단부들을 가진 제 2 피드(예를 들어, 피드(2508-B))를 포함할 수 있으며, 제 2 피드의 제 1 단부는 제 2 다이폴 안테나를 구성하는 2개의 안테나 소자들 중 제 1 안테나 소자에 접속되고, 제 2 피드의 제 2 단부는, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(2541)상에 증착된 금속 트레이스들(예를 들어, 버싱(208))을 통해, 스위치 회로에 접속된다. 피드들 및 인쇄 회로 기판은 도 25e를 참조하여 상기에서 상세하게 설명하였다.The near-field antenna further includes a switch circuit (e.g., switch 2630, FIG. 26) coupled to at least two of the four coplanar antenna elements. For example, a near-field antenna may include a first feed (e.g., feed 2508-A) having opposing first and second ends, the first end of the first feed being the first feed 2508-A. It is connected to the first of the two antenna elements constituting the dipole antenna, and the second end of the first feed is connected to the switch circuit, for example, through metal traces deposited on the printed circuit board 25e. Connected. Additionally, the near-field antenna may include a second feed (e.g., feed 2508-B) having opposing first and second ends, the first end of the second feed comprising a second dipole antenna. It is connected to a first antenna element of the two antenna elements, and the second end of the second feed is connected to metal traces (e.g., bussing 208) deposited on, for example, a printed circuit board 2541. )), it is connected to the switch circuit. The feeds and printed circuit board were described in detail above with reference to Figure 25E.

근접장 안테나는 (예를 들어, 금속 트레이스를 통해) 스위치 회로에 결합된 전력 증폭기(예를 들어, 전력 증폭기(들)(108), 도 26)와, (예를 들어, 금속 트레이스를 통해) 스위치 회로에 결합된 인피던스-조정 부품(예를 들어, 부품(2520), 도 26)을 포함한다. 근접장 안테나는 스위치 회로와 전력 증폭기의 동작을 제어하도록 구성된 제어기(예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160), 도 1a 및 도 26)를 포함할 수 있다. 제어기는 금속 트레이스를 통해 스위치 회로와 전력 증폭기에 접속될 수 있다. 전력 증폭기, 임피던스-조정 부품 및 제어기는 도 26을 참조하여 상기에서 상세하게 설명되었다.The near-field antenna has a power amplifier (e.g., power amplifier(s) 108, FIG. 26) coupled to the switch circuit (e.g., via a metal trace) and the switch (e.g., via a metal trace). and an impedance-adjusting component (e.g., component 2520, FIG. 26) coupled to the circuit. The near-field antenna may include a controller configured to control the operation of the switch circuit and power amplifier (e.g., RF power transmitter integrated circuit 160, FIGS. 1A and 26). The controller may be connected to the switch circuit and power amplifier via metal traces. The power amplifier, impedance-adjustment components and controller were described in detail above with reference to FIG. 26.

그 방법(3000)은, (ⅰ) 제 1 다이폴 안테나를 전력 증폭기에 결합시키고, (ⅱ) 제 2 다이폴 안테나를 임피던스-조정 부품에 결합시키도록 (또는 그 반대로 결합시키도록) 스위치 회로에 명령하는 것(3004)을 더 포함한다. 예를 들어, 도 26을 참조하면, 집적 회로(160)은 스위치 회로(2630)에 "제어 아웃" 신호를 송신할 수 있으며, 이에 따라, 스위치 회로(2630)내의 하나 이상의 제 1 스위치가 폐쇄되어 각 전력 증폭기(108)와 제 1 다이폴 안테나(2501-A)가 접속되게 한다. "제어 아웃" 신호는, 스위치 회로(2630)내의 하나 이상의 제 2 스위치들이 폐쇄되어 임피던스-조정 부품(2620)과 제 2 다이폴 안테나(2501-B)가 접속되게 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 스위치 회로(2630)는 제 1 및 제 2 스위치 회로들을 포함함을 알아야 한다. 그러한 실시 예들에 있어서, 제 1 스위치 회로는 다이폴 안테나가 전력 증폭기에 접속되고, 제 2 다이폴 안테나가 임피던스-조정 부품에 접속되도록, 폐쇄된다. 또한, 제 2 스위치 회로는, 제 1 다이폴 안테나가 임피던스-조정 부품에 접속되고, 제 2 다이폴 안테나가 전력 증폭기에 접속되도록, 폐쇄된다. 스위치 회로(2630)의 동작을 제어하는 것에 대해서는 도 26을 참조하여 상기에서 상세하게 설명되었다.The method 3000 includes (i) coupling a first dipole antenna to a power amplifier, and (ii) instructing a switch circuit to couple a second dipole antenna to an impedance-adjusting component (or vice versa). It further includes (3004). For example, referring to Figure 26, integrated circuit 160 may transmit a “control out” signal to switch circuit 2630, thereby causing one or more first switches in switch circuit 2630 to close. Each power amplifier 108 and the first dipole antenna 2501-A are connected. The “control out” signal causes one or more second switches in switch circuit 2630 to close, thereby connecting impedance-adjusting component 2620 and second dipole antenna 2501-B. It should be noted that in some embodiments, switch circuit 2630 includes first and second switch circuits. In such embodiments, the first switch circuit is closed such that the dipole antenna is connected to the power amplifier and the second dipole antenna is connected to the impedance-adjusting component. Additionally, the second switch circuit is closed such that the first dipole antenna is connected to the impedance-adjusting component and the second dipole antenna is connected to the power amplifier. Controlling the operation of the switch circuit 2630 has been described in detail above with reference to FIG. 26.

제어기에 의해 생성되고 제공되는 하나 이상의 신호들은, 무선 전력 수신 디바이스(예를 들어, 수신기(104), 도 2b)로 부터 수신된 정보에 기초할 수 있다. 예를 들어, 제어기는, (ⅰ) 무선 전력 수신 디바이스에 대한 위치 정보, (ⅱ) 무선 전력 수신 디바이스의 전력 수신 안테나에 대한 분극 정보, 및/또는 (ⅲ) 무선 전력 수신 디바이스에 대한 배향 정보를 수신할 수 있으며, 이들 정보들의 각각은 무선 전력 수신 디바이스로부터 수신될 수 있다. 또한, 하나 이상의 전기적 신호들은, 이와 같이 수신된 정보에 기초할 수 있다. 다시 말해, 제어기는, (ⅰ) (위치 정보로서 표시된) 무선 전력 수신 디바이스의 위치, (ⅱ) (분극 정보로서 표시된) 무선 전력 수신 디바이스의 전력 수신 안테나에 대한 분극, 및/또는 (ⅲ) (배향 정보로서 표시된) 무선 전력 수신 디바이스에 대한 배향 중 하나 이상에 기초하여 스위치 회로와 전력 증폭기의 동작을 제어하도록 구성된다. One or more signals generated and provided by the controller may be based on information received from a wirelessly powered device (e.g., receiver 104, FIG. 2B). For example, the controller may provide (i) location information for the wirelessly powered device, (ii) polarization information for the powered antenna of the wirelessly powered device, and/or (iii) orientation information for the wirelessly powered device. Each of these pieces of information can be received from a wirelessly powered device. Additionally, one or more electrical signals may be based on information thus received. In other words, the controller may determine (i) the location of the wirelessly powered device (indicated as location information), (ii) the polarization for the powered antenna of the wirelessly powered device (indicated as polarization information), and/or (iii) ( and configured to control the operation of the switch circuit and the power amplifier based on one or more of the orientation with respect to the wireless power receiving device (indicated as orientation information).

도 26을 참조하여 상술한 바와 같이, 스위치 회로는 RF 전력 전송기 집적 회로(160)로부터 하나 이상의 전기적 신호들(예를 들어, "제어 아웃" 신호들)을 수신하는 것에 응답하여, 임피던스-조정 부품(2620)과 전력 증폭기(108)에 제 1 및 제 2 다이폴 안테나들(2501-A, 2501-B)을 (또는 그 반대로) 절환 가능하게 결합시키도록 구성된다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 스위치 회로는, 근접장 안테나가 제 1 동작 모드에 있을 때, 전력 증폭기에 제 1 다이폴 안테나를 절환 가능하게 결합시키고, 임피던스 조정 부품에 제 2 다이폴 안테나를 절환 가능하게 결합시키도록 구성될 수 있다. 또한, 스위치 회로는, 근접장 안테나가 제 1 동작 모드와 별개인 제 2 동작 모드에 있을 때, 전력 증폭기에 제 2 다이폴 안테나를 절환 가능하게 결합시키고, 임피던스-조정 부품에 제 1 다이폴 안테나를 절환 가능하게 결합시키도록 구성될 수 있다.As described above with reference to FIG. 26, the switch circuit is responsive to receiving one or more electrical signals (e.g., “control out” signals) from the RF power transmitter integrated circuit 160 to provide an impedance-adjustment component. It is configured to switchably couple the first and second dipole antennas 2501-A and 2501-B to (2620) and the power amplifier 108 (or vice versa). Additionally, in some embodiments, the switch circuit switchably couples the first dipole antenna to the power amplifier and the second dipole antenna to the impedance adjustment component when the near-field antenna is in the first mode of operation. It can be configured to do so. Additionally, the switch circuit can switchably couple the second dipole antenna to the power amplifier and switch the first dipole antenna to the impedance-adjusting component when the near-field antenna is in a second mode of operation that is distinct from the first mode of operation. It can be configured to be combined.

그 방법(3000)은, 스위치 회로를 통해 제 1 다이폴 안테나에 전자기 신호들을 피딩하도록 전력 증폭기에 명령하는 것(3006)을 더 포함한다. 예를 들어, 도 26을 참조하면, 집적 회로(160)는 전력 증폭기에 "RF 아웃" 신호를 송신한다. 그 다음, 전력 증폭기는, 수신된 "RF 아웃" 신호를 (필요할 경우) 증폭시키고, 증폭된 RF 신호를 스위치 회로를 통해 제 1 다이폴 안테나로 제공한다. 전자기 신호들은, 제 1 다이폴 안테나로 피딩되면, 제 1 다이폴 안테나가, 근접장 안테나로부터 임계 거리내에 배치된, 무선 전력 수신 디바이에 의해 수신될 전자기 신호들을 방사하게 한다. 무선 전력 수신 디바이스는, 방사된 전자기 신호들이 일단 수신되면, 그들로부터의 에너지를 이용하여, 무선 전력 수신 디바이스와 결합된 전자 디바이스에 전력을 공급거나 그 전자 디바이스를 충전한다. 추가적으로, 제 1 다이폴 안테나가 아닌, 제 2 다이폴 안테나가 임피던스-조정 부품에 접속되기 때문에, 제 2 다이폴 안테나의 임피던스를 조정하여, 제 2 다이폴 안테나의 임피던스가 제 1 다이폴 안테나의 임피던스와 다르게 되도록 한다. 그러한 배열에 있어서, 제 1 다이폴 안테나와 제 2 다이폴 안테나는 동조 해제(detune)된다(예를 들어, 제 1 다이폴 안테나의 동작 주파수가 제 2 다이폴 안테나의 동작 주파수와 다르게 된다).The method 3000 further includes instructing the power amplifier to feed electromagnetic signals to the first dipole antenna through the switch circuit (3006). For example, referring to Figure 26, integrated circuit 160 transmits an “RF out” signal to the power amplifier. The power amplifier then amplifies the received “RF out” signal (if necessary) and provides the amplified RF signal through the switch circuit to the first dipole antenna. The electromagnetic signals, when fed to the first dipole antenna, cause the first dipole antenna to radiate electromagnetic signals to be received by a wirelessly powered device positioned within a critical distance from the near-field antenna. The wirelessly powered device uses energy from the radiated electromagnetic signals, once received, to power or charge an electronic device coupled with the wirelessly powered device. Additionally, because the second dipole antenna, and not the first dipole antenna, is connected to the impedance-adjusting component, the impedance of the second dipole antenna is adjusted so that the impedance of the second dipole antenna is different from the impedance of the first dipole antenna. . In such an arrangement, the first dipole antenna and the second dipole antenna are detuned (eg, the operating frequency of the first dipole antenna is made different from the operating frequency of the second dipole antenna).

일부 실시 예들에 있어서, 그 방법(3000)은, 제 1 다이폴 안테나에 의해 방사된 전자기 신호들의 적어도 일부를, 반사기가 반사하는 것을 더 포함한다. 추가적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법(3000)은, 제 1 다이폴 안테나에 의해 방사된 전자기 신호들의 적어도 일부를, 반사기가 소거하는 것을 더 포함한다. In some embodiments, the method 3000 further includes the reflector reflecting at least a portion of the electromagnetic signals radiated by the first dipole antenna. Additionally, in some embodiments, the method 3000 further includes the reflector canceling at least a portion of the electromagnetic signals radiated by the first dipole antenna.

이러한 예시들의 모두는 비 제한적이며, 상술한 예시적인 구조들을 이용하면 임의 수의 조합들 및 다층화된 구조들이 가능할 것이다.All of these examples are non-limiting, and any number of combinations and layered structures will be possible using the example structures described above.

본 개시를 읽은 본 기술 분야의 숙련자라면 알겠지만, 추가적인 실시 예들은, 다양한 실시 예들로 조합되거나 재 배열된 도 1 내지 도 30의 실시 예들을 포함하는 상술한 실시 예들의 다양한 서브셋을 포함한다.As will be appreciated by those skilled in the art after reading this disclosure, additional embodiments include various subsets of the above-described embodiments, including the embodiments of FIGS. 1-30 combined or rearranged into various embodiments.

본 발명의 상세한 설명에서 이용되는 용어들은, 단지 특정 실시 예들을 설명하기 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다. 본 발명의 설명 및 첨부된 청구항들에서 이용된, 단수 형태는, 그 문맥이 명확하게 다르게 나타내지 않는다면, 또한 복수 형태를 포함한다. 본 명세서에서 이용된 용어 "및/또는"은 연관되고 목록화된 아이템들 중 하나의 이상의 임의의 및 모든 가능한 조합을 지칭하고 포괄함을 알아야 한다. 용어 "구비한다" 및/또는 "구비하는"은, 본 명세서에서 이용될 때, 서술된 특징, 단계들, 동작들, 소자들 및/또는 부품들을 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 단계들, 동작들, 소자들 부품들 및/또는 그의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아님을 알아야 한다.Terms used in the detailed description of the present invention are only for describing specific embodiments and are not intended to limit the present invention. As used in the description of the invention and in the appended claims, the singular forms also include the plural forms, unless the context clearly dictates otherwise. It should be understood that the term “and/or” as used herein refers to and encompasses any and all possible combinations of one or more of the associated and listed items. The terms “comprising” and/or “comprising”, when used herein, specify described features, steps, operations, elements and/or components, but may also include one or more other features, steps, It should be noted that this does not exclude the presence or addition of operations, component parts and/or groups thereof.

용어 "제 1", "제 2" 등이 다양한 소자들을 설명하기 위해 이용되었지만, 이들 소자들이 그러한 용어에 의해 제한되는 것은 아니다. 이들 용어들은, 하나의 소자를 서로 구별하기 위해서만 이용된다. 예를 들어, "제 1 영역"이 일관되게 명칭 변경되고, "제 2 영역"이 일관되게 명칭 변경된다면, 설명의 의미를 변경하지 않고도, 제 1 영역은, 제 2 영역으로 지칭될 수 있으며, 유사하게 제 2 영역은 제 1 영역으로 지칭될 수 있다. 제 1 영역과 제 2 영역은, 2개의 영역들이지만, 동일 영역은 아니다.Although the terms “first”, “second”, etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by such terms. These terms are used only to distinguish one device from another. For example, if the “first region” is consistently renamed and the “second region” is consistently renamed, the first region may be referred to as the second region without changing the meaning of the description; Similarly the second region may be referred to as the first region. The first area and the second area are two areas, but are not the same area.

상술한 설명은, 특정 실시 예들을 참조하여 이루어졌다. 그러나, 상술한 예시적인 설명은 본 발명을, 철저하게 설명하거나, 개시된 정밀한 형태로 제한하기 위한 것이 아니다. 상술한 교시의 견지에서 많은 수정 및 변형들이 가능하다. 본 발명의 원리 및 그의 실시 적용을 가장 잘 설명하기 위해 실시 예들이 선택되고 설명되었으며, 그에 의해, 본 기술 분야의 숙련자라면, 다양한 수정들을 가진 다양한 실시 예들 및 본 발명을, 고려된 특정 이용에 적합하게 가장 잘 이용할 것이다. The above description has been made with reference to specific embodiments. However, the foregoing illustrative description is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed. Many modifications and variations are possible in light of the above teachings. The embodiments have been selected and described so as to best illustrate the principles of the invention and its practical applications, whereby those skilled in the art will recognize the invention and the various embodiments with various modifications as suited to the particular use contemplated. It will be used to its best advantage.

Claims (22)

근접장 안테나로서,
반사기;
반사기로 부터 오프셋된 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 - 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들의 각각은 각각의 사행 패턴을 따르고, 4개의 공면 안테나 소자들 중의 2개의 안테나 소자들은 제 1 축을 따라 제 1 다이폴 안테나를 형성하고, 4개의 공면 안테나 소자들 중의 다른 2개의 안테나 소자들은 제 1 축에 수직한 제 2 축을 따라 제 2 다이폴 안테나를 형성함 - ;
제 1 다이폴 안테나와 제 2 다이폴 안테나 중 적어도 하나에 전자기 신호들을 피딩하도록 구성된 전력 증폭기;
제 1 다이폴 안테나와 제 2 다이폴 안테나 중 적어도 하나의 임피던스를 조정하도록 구성된 임피던스-조정 부품; 및
전력 증폭기와, 임피던스-조정 부품과, 제 1 및 제 2 다이폴 안테나들에 결합되어, (ⅰ) 전력 증폭기에 제 1 다이폴 안테나를 절환 가능하게 결합시키고, 인피던스-조정 부품에 제 2 다이폴 안테나를 절환 가능하게 결합시키거나, (ⅱ) 전력 증폭기에 제 2 다이폴 안테나를 절환 가능하게 결합시키고, 임피던스-조정 부품에 제 1 다이폴 안테나를 절환 가능하게 결합시키도록 구성된, 스위치 회로를 구비한
근접장 안테나.
As a near-field antenna,
reflector;
Four individual coplanar antenna elements offset from the reflector - each of the four individual coplanar antenna elements follows a respective meander pattern, and two of the four coplanar antenna elements form a first dipole antenna along the first axis. and the other two antenna elements of the four coplanar antenna elements form a second dipole antenna along a second axis perpendicular to the first axis.
a power amplifier configured to feed electromagnetic signals to at least one of the first dipole antenna and the second dipole antenna;
an impedance-adjusting component configured to adjust the impedance of at least one of the first dipole antenna and the second dipole antenna; and
Coupled to the power amplifier, the impedance-adjusting component, and the first and second dipole antennas, the device is configured to (i) switchably couple the first dipole antenna to the power amplifier and switch the second dipole antenna to the impedance-adjusting component; (ii) switchably couple the second dipole antenna to the power amplifier and switchably couple the first dipole antenna to the impedance-adjusting component;
Near-field antenna.
제 1 항에 있어서,
근접장 안테나에 대한 제 1 동작 모드에서, 스위치 회로는, (ⅰ) 전력 증폭기에 제 1 다이폴 안테나를 결합시키고, (ⅱ) 임피던스-조정 부품에 제 2 다이폴 안테나를 결합시키며,
근접장 안테나에 대한 제 2 동자 모드에서, 스위치 회로는, (ⅰ) 전력 증폭기에 제 2 다이폴 안테나를 결합시키고, (ⅱ) 임피던스-조정 부품에 제 1 다이폴 안테나를 결합시키는,
근접장 안테나.
According to claim 1,
In a first mode of operation for the near-field antenna, the switch circuit (i) couples the first dipole antenna to a power amplifier, (ii) couples the second dipole antenna to the impedance-adjusting component,
In a second mode for a near-field antenna, the switch circuit (i) couples the second dipole antenna to a power amplifier, and (ii) couples the first dipole antenna to an impedance-adjusting component.
Near-field antenna.
제 2 항에 있어서,
근접장 안테나에 대한 제 1 동작 모드에서, 제 1 다이폴 안테나는, 전력 증폭기로부터 전자기파를 수신하고, 제 1 분극을 가진, 수신된 전자기파를 방사하고,
근접장 안테나에 대한 제 2 동작 모드에서, 제 2 다이폴 안테나는, 전력 증폭기로부터 전자기파를 수신하고, 제 1 분극과 다른 제 2 분극을 가진, 수신된 전자기파를 방사하는
근접장 안테나.
According to claim 2,
In a first mode of operation for the near-field antenna, the first dipole antenna receives an electromagnetic wave from the power amplifier and radiates the received electromagnetic wave with a first polarization,
In a second mode of operation for the near-field antenna, the second dipole antenna receives an electromagnetic wave from the power amplifier and radiates the received electromagnetic wave having a second polarization different from the first polarization.
Near-field antenna.
제 3 항에 있어서,
근접장 안테나로부터 임계 거리내에 배치된 무선 전력 수신 디바이스가 방사된 전자기파를 수확하고, 수확된 전자기파를 이용하여, 무선 전력 수신 디바이스와 결합된 전자 디바이스에 전력을 공급하거나, 전자 디바이스를 충전하도록 구성되는
근접장 안테나.
According to claim 3,
A wireless power receiving device disposed within a critical distance from the near-field antenna is configured to harvest radiated electromagnetic waves and use the harvested electromagnetic waves to power an electronic device coupled to the wireless power receiving device or to charge the electronic device.
Near-field antenna.
제 1 항에 있어서,
스위치 회로와 전력 증폭기의 동작을 제어하도록 구성된 제어기를 더 구비하는
근접장 안테나.
According to claim 1,
Further comprising a controller configured to control the operation of the switch circuit and the power amplifier.
Near-field antenna.
제 5 항에 있어서,
제어기는, (ⅰ) 무선 전력 수신 디바이스의 위치, (ⅱ) 무선 전력 수신 디바이스의 전력 수신 안테나의 분극, 및 (ⅲ) 무선 전력 수신 디바이스의 공간 배향 중 하나 이상에 기초하여 스위치 회로와 전력 증폭기의 동작을 제어하도록 구성되는
근접장 안테나.
According to claim 5,
The controller controls the switch circuit and the power amplifier based on one or more of (i) the position of the wirelessly powered device, (ii) the polarization of the powered antenna of the wirelessly powered device, and (iii) the spatial orientation of the wirelessly powered device. configured to control motion
Near-field antenna.
제 1 항에 있어서,
제 1 다이폴 안테나의 2개의 안테나 소자들 중 제 1 소자와 스위치 회로에 접속된 제 1 피드와,
제 2 다이폴 안테나의 다른 2개의 안테나 소자들 중 제 1 소자와 스위치 회로에 접속된 제 2 피드를 더 구비하되,
제 1 피드는, 전력 증폭기가 스위치 회로에 의해 제 1 다이폴 안테나에 절환 가능하게 결합되면, 제 1 다이폴 안테나의 제 1 안테나 소자에, 전력 증폭기로부터 기원하는 전자기 신호들을 공급하도록 구성되고,
제 2 피드는, 전력 증폭기가 스위치 회로에 의해 제 2 다이폴 안테나에 절환 가능하게 결합되면, 제 2 다이폴 안테나의 제 1 안테나 소자에, 전력 증폭기로부터 기원하는 전자기 신호들을 공급하도록 구성되는
근접장 안테나.
According to claim 1,
a first feed connected to a first element of the two antenna elements of the first dipole antenna and a switch circuit;
The second dipole antenna further includes a second feed connected to a first element of the other two antenna elements and a switch circuit,
The first feed is configured to supply electromagnetic signals originating from the power amplifier to the first antenna element of the first dipole antenna when the power amplifier is switchably coupled to the first dipole antenna by a switch circuit,
The second feed is configured to supply electromagnetic signals originating from the power amplifier to the first antenna element of the second dipole antenna when the power amplifier is switchably coupled to the second dipole antenna by a switch circuit.
Near-field antenna.
제 1 항에 있어서,
4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 중의 제 1 안테나 소자는 제 1 다이폴 안테나의 제 1 폴이고,
4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 중의 제 2 안테나 소자는 제 1 다이폴 안테나의 제 2 폴이며,
4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 중의 제 3 안테나 소자는 제 2 다이폴 안테나의 제 1 폴이고,
4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 중의 제 4 안테나 소자는 제 2 다이폴 안테나의 제 2 폴인,
근접장 안테나.
According to claim 1,
The first antenna element of the four individual coplanar antenna elements is the first pole of the first dipole antenna,
The second antenna element of the four individual coplanar antenna elements is the second pole of the first dipole antenna,
The third antenna element of the four individual coplanar antenna elements is the first pole of the second dipole antenna,
a fourth antenna element of the four individual coplanar antenna elements is a second pole of a second dipole antenna,
Near-field antenna.
제 1 항에 있어서,
제 1 다이폴 안테나를 형성하는 2개의 안테나 소자들의 각각은 제 1 축에 수직한 2개의 세그먼트들을 포함하고,
제 2 다이폴 안테나를 형성하는 다른 2개의 안테나 소자들의 각각은 제 1 축과 평행한 2개의 세그먼트들을 포함하는
근접장 안테나.
According to claim 1,
Each of the two antenna elements forming the first dipole antenna includes two segments perpendicular to the first axis,
Each of the other two antenna elements forming the second dipole antenna comprises two segments parallel to the first axis.
Near-field antenna.
제 1 항에 있어서,
4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 제 1 종단 부분은 근접장 안테나의 동일 중심 부분과 경계를 이루고,
4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 제 2 종단 부분은 근접장 안테나의 개별 에지와 경계를 이루며,
4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 최장 치수는 근접장 안테나의 동일 중심 부분보다, 근접장 안테나의 개별 에지 부분에 더 가까운
근접장 안테나.
According to claim 1,
A first longitudinal portion of each meander pattern followed by each of the four individual antenna elements is bounded by a co-centric portion of the near-field antenna,
A second terminal portion of each meander pattern followed by each of the four individual antenna elements borders an individual edge of the near-field antenna,
The longest dimension of each meander pattern followed by each of the four individual antenna elements is closer to the individual edge portion of the near-field antenna than to the co-center portion of the near-field antenna.
Near-field antenna.
제 10 항에 있어서,
4개의 개별적인 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴의 최단 치수는 근접장 안테나의 개별 에지 부분보다, 근접장 안테나의 동일 중심 부분에 더 가까운
근접장 안테나.
According to claim 10,
The shortest dimension of each meander pattern followed by each of the four individual antenna elements is closer to the co-center part of the near-field antenna than to the individual edge parts of the near-field antenna.
Near-field antenna.
제 1 항에 있어서,
반사기는 구리 또는 구리 합금의 고체 금속 시트인
근접장 안테나.
According to claim 1,
The reflector is a solid metal sheet of copper or copper alloy.
Near-field antenna.
제 1 항에 있어서,
반사기는 제 1 또는 제 2 다이폴 안테나에 의해 방사된 전자기 신호들의 적어도 일부를 반사하도록 구성되는
근접장 안테나.
According to claim 1,
The reflector is configured to reflect at least a portion of the electromagnetic signals radiated by the first or second dipole antenna.
Near-field antenna.
제 1 항에 있어서,
4개의 개별적인 공면 안테나 소자들은 기판상에 또는 기판내에 형성되는
근접장 안테나.
According to claim 1,
Four individual coplanar antenna elements are formed on or within a substrate.
Near-field antenna.
제 14 항에 있어서,
기판은, 사전 결정된 투자율 또는 전기적 유전율의 메타 물질을 구비하는
근접장 안테나.
According to claim 14,
The substrate includes a metamaterial of predetermined magnetic permeability or electrical permittivity.
Near-field antenna.
제 1 항에 있어서,
각 사행 패턴들 모두는 동일한
근접장 안테나.
According to claim 1,
All of the meander patterns are the same
Near-field antenna.
제 16 항에 있어서,
제 1 다이폴 안테나를 형성하는 2개의 안테나 소자들은, 2개의 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴이 서로 미러 이미지가 되도록, 제 1 축을 따라 정렬되는
근접장 안테나.
According to claim 16,
The two antenna elements forming the first dipole antenna are aligned along a first axis such that each meander pattern followed by each of the two antenna elements is a mirror image of one another.
Near-field antenna.
제 17 항에 있어서,
제 2 다이폴 안테나를 형성하는 다른 2개의 안테나 소자들은, 다른 2개의 안테나 소자들의 각각이 따르는 각 사행 패턴이 서로 미러 이미지가 되도록, 제 2 축을 따라 정렬되는
근접장 안테나.
According to claim 17,
The other two antenna elements forming the second dipole antenna are aligned along the second axis such that each meander pattern followed by each of the other two antenna elements is a mirror image of one another.
Near-field antenna.
수신기 디바이스를 무선으로 충전하는 방법으로서,
반사기;
반사기로 부터 오프셋된 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들 - 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들의 각각은 각각의 사행 패턴을 따르고, 4개의 공면 안테나 소자들 중의 2개의 안테나 소자들은 제 1 축과 정렬된 제 1 다이폴 안테나를 형성하고, 4개의 공면 안테나 소자들 중의 다른 2개의 안테나 소자들은 제 1 축에 수직한 제 2 축과 정렬된 제 2 다이폴 안테나를 형성함 - ;
4개의 공면 안테나 소자들 중 적어도 2개와 결합되는 스위치 회로;
스위치 회로에 결합된 전력 증폭기; 및
스위치 회로에 결합된 임피던스-조정 부품을 구비한 근접장 안테나를 제공하고,
전력 증폭기에 제 1 다이폴 안테나를 결합시키고, 인피던스-조정 부품에 제 2 다이폴 안테나를 결합시키도록 스위치 회로에 명령하고,
스위치 회로를 통해 제 1 다이폴 안테나에 전자기 신호들을 피딩하도록 전력 증폭기에 명령하는 것을 구비하며,
전자기 신호들은, 제 1 다이폴 안테나에 피딩되면, 근접장 안테나로부터 임계 거리내에 배치된 무선 전력 수신 디바이스에 의해 수신될 전자기 신호들을 제 1 다이폴 안테나가 방사하게 하고,
제 2 다이폴 안테나의 임피던스는, 제 2 다이폴 안테나의 임피던스가, 제 1 다이폴 안테나의 임피던스와 다르게 되도록, 임피던스 조정 부품에 의해 조정되는
방법.
A method of wirelessly charging a receiver device, comprising:
reflector;
Four individual coplanar antenna elements offset from the reflector - each of the four individual coplanar antenna elements follows a respective meander pattern, and two of the four coplanar antenna elements have a first dipole aligned with the first axis. forming an antenna, the other two of the four coplanar antenna elements forming a second dipole antenna aligned with a second axis perpendicular to the first axis;
a switch circuit coupled to at least two of the four coplanar antenna elements;
A power amplifier coupled to a switch circuit; and
Providing a near-field antenna having an impedance-adjusting component coupled to a switch circuit,
instructing the switch circuit to couple the first dipole antenna to the power amplifier and the second dipole antenna to the impedance-adjusting component;
and instructing the power amplifier to feed electromagnetic signals to the first dipole antenna through a switch circuit,
The electromagnetic signals, when fed to the first dipole antenna, cause the first dipole antenna to radiate electromagnetic signals to be received by a wirelessly powered device positioned within a critical distance from the near-field antenna,
The impedance of the second dipole antenna is adjusted by an impedance adjustment component such that the impedance of the second dipole antenna is different from the impedance of the first dipole antenna.
method.
삭제delete 실행 가능 명령어들을 저장한 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서,
반사기와, 4개의 개별적인 공면 안테나 소자들과, 4개의 공면 안테나 소자들 중 적어도 2개의 안테나 소자들에 결합된 스위치 회로, 스위치 회로에 결합된 전력 증폭기 및 스위치 회로에 결합된 임피던스-조정 부품을 가진 근접장 안테나의 하나 이상의 프로세서들에 의해, 실행 가능 명령어들이 실행되면,
그 실행 가능 명령어들은,
근접장 안테나가 스위치에 회로에 명령하여, (ⅰ) 전력 증폭기에 제 1 다이폴 안테나를 결합시키고, (ⅱ) 임피던스-조정 부품에 제 2 다이폴 안테나를 결합시키게 하고,
근접장 안테나가 전력 증폭기에 명령하여, 스위치 회로를 통해 제 1 다이폴 안테나에 전자기 신호를 피딩하게 하되,
전자기 신호들은, 제 1 다이폴 안테나에 피딩되면, 근접장 안테나로부터 임계 거리내에 배치된 무선 전력 수신 디바이스에 의해 수신될 전자기 신호들을 제 1 다이폴 안테나가 방사하게 하며,
제 2 다이폴 안테나의 임피던스는, 제 2 다이폴 안테나의 임피던스가, 제 1 다이폴 안테나의 임피던스와 다르게 되도록, 임피던스 조정 부품에 의해 조정되는
비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
A non-transitory computer-readable storage medium storing executable instructions, comprising:
having a reflector, four individual coplanar antenna elements, a switch circuit coupled to at least two of the four coplanar antenna elements, a power amplifier coupled to the switch circuit, and an impedance-adjustment component coupled to the switch circuit. When the executable instructions are executed by one or more processors of the near-field antenna,
The executable instructions are:
The near-field antenna instructs the switch circuit to (i) couple the first dipole antenna to the power amplifier, (ii) couple the second dipole antenna to the impedance-adjustment component, and
The near-field antenna commands the power amplifier to feed an electromagnetic signal to the first dipole antenna through the switch circuit,
The electromagnetic signals, when fed to the first dipole antenna, cause the first dipole antenna to radiate electromagnetic signals to be received by a wirelessly powered device positioned within a critical distance from the near-field antenna,
The impedance of the second dipole antenna is adjusted by an impedance adjustment component such that the impedance of the second dipole antenna is different from the impedance of the first dipole antenna.
Non-transitory computer-readable storage media.
삭제delete
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