KR102664528B1 - 저주파 안테나 모듈 및 이를 포함하는 카드형 스마트키 - Google Patents
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Abstract
루프 형상의 스파이럴 안테나 코일을 복층으로 구성하여 Z축 방향 안테나로 동작하도록 한 저주파 안테나 모듈과 복층의 스파이럴 안테나 코일을 배터리의 상부에 배치하고, 안테나 코일 및 배터리 사이에 자성 시트를 배치하도록 한 저주파 안테나 모듈을 포함하는 카드형 스마트키를 제시한다. 제시된 저주파 안테나 모듈은 카드형 스마트키의 내부에 배치되는 안테나 코일을 포함하고, 안테나 코일은 설정 직경을 갖는 와이어가 중공부의 외주를 따라 설정 턴수만큼 권선된 스파이럴 형상이다. 이때, 안테나 코일은 복수 층으로 형성될 수 있다.
Description
본 발명은 저주파 안테나 모듈 및 이를 포함하는 카드형 스마트키에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 도어 조작을 위해 자동차와 통신하는 저주파 안테나 모듈 및 이를 포함하는 카드형 스마트키에 관한 것이다.
키리스 엔트리 시스템은 운전자가 별도로 키나 리모컨을 조작하지 않더라도 도어 로크가 해제되는 방식이다. 즉, 운전자가 키를 소지한 상태에서 키와 자동차 내부의 전자인증장치가 서로 인증되는 경우 자동으로 도어의 로크가 해제된다.
이러한 키리스 엔트리 시스템을 구현하기 위한 안테나 모듈은 일반적으로 봉형 페라이트 코어에 코일이 감긴 형태로 구성되며, 복수 개의 안테나 모듈이 소정의 위치에 장착된다.
이와 같은 안테나 모듈은 바 형상의 자성체 코어에 코일을 권선하여 X축 및 Y축용 안테나 모듈을 구성하고, 자성체 코어로 이루어진 육면체의 측부에 코일을 권선하여 Z축용 안테나 모듈을 구현하는 방식이 일반적이다.
하지만, 카드형 스마트키는 일반적인 스마트키보다 얇은 두께를 갖기 때문에 바 형상의 코일이 권선된 자성체 코어를 실장하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 루프 형상의 스파이럴 안테나 코일을 복층으로 구성하여 Z축 방향 안테나로 동작하도록 한 저주파 안테나 모듈과 복층의 스파이럴 안테나 코일을 배터리의 상부에 배치하고, 안테나 코일 및 배터리 사이에 자성 시트를 배치하도록 한 저주파 안테나 모듈을 포함하는 카드형 스마트키를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 저주파 안테나 모듈은 카드형 스마트키의 내부에 배치되는 안테나 코일을 포함하고, 안테나 코일은 설정 직경을 갖는 와이어가 중공부의 외주를 따라 설정 턴수만큼 권선된 스파이럴 형상이다. 이때, 안테나 코일은 복수 층으로 형성되고, 적어도 한층의 턴수는 다른 층의 턴수와 다를 수 있다. 물론, 복수 층은 동일한 턴수를 갖도록 형성될 수도 있다. 안테나 코일의 두께는 카드형 스마트키의 두께의 1/3 이하이며, 0.4mm 이하인 것을 일례로 한다. 여기서, 와이어의 설정 직경은 0.08mm 이하이고, 안테나 코일의 설정 턴수는 300턴 이상 400턴 이하일 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 카드형 스마트키는 안테나 코일, 안테나 코일의 하부에 배치된 배터리 및 안테나 코일 및 배터리 사이에 개재된 자성 시트를 포함한다. 이때, 안테나 코일은 설정 직경을 갖는 와이어가 중공부의 외주를 따라 설정 턴수만큼 권선된 스파이럴 형상이고, 복수 층으로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 저주파 안테나 모듈은 루프 형상의 스파이럴 안테나 코일을 복층으로 구성함으로써, 한정된 두께 및 공간을 갖는 카드형 스마트키 내에서 Z축 방향 안테나로 동작할 수 있는 효과가 있다.
또한, 카드형 스마트키는 복층의 스파이럴 안테나 코일을 배터리의 상부에 배치하고, 안테나 코일 및 배터리 사이에 자성 시트를 배치함으로써, 안테나 코일과 배터리 간을 차폐시켜 안테나 코일의 저주파 통신 성능을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 저주파 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 카드형 스마트키를 설명하기 위한 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 카드형 스마트키의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 카드형 스마트키를 설명하기 위한 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 카드형 스마트키의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 저주파 안테나 모듈은 스마트키에 내장되어 자동차(20) 제어를 위한 신호를 송수신한다. 저주파 안테나 모듈은 스마트키 중 신용카드와 같이 얇은 두께를 갖는 카드형 스마트키(10)에 내장되어, 자동차(20)에 설치된 키 엔트리 시스템과 소정 주파수 대역의 신호를 송수신한다.
카드형 스마트키(10)는 일반 스마트키에 비해 두께가 얇기 때문에 일반 스마트키에 실장되는 솔레노이드 타입의 안테나 모듈을 실장할 공간이 존재하지 않는다. 카드형 스마트키(10)는 3축(X축, Y축, Z축) 안테나를 구비하는 일반 스마트키와 달리 1축(Z축) 안테나만을 구비한다.
이에, 저주파 안테나 모듈은 스파이럴 형상의 안테나 코일(100)을 포함한다. 이때, Z축 안테나는 넓은 면적을 필요로 하기 때문에, 안테나 코일(100)은 카드형 스마트키(10)의 배터리 상측에서 배치된다. 안테나 코일(100)과 배터리 사이에는 자성 시트(예를 들면, 페라이트)가 개재되며, 자성 시트는 안테나 코일(100)과 배터리 사이를 차폐한다.
안테나 코일(100)은 소정 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위해서 소정 직경을 갖는 도전성 부재(예를 들면, 도전성 와이어)가 복수회 권선된 스파이럴 형상일 수 있다. 이때, 안테나 코일(100)을 소정 면적을 갖는 중공부(120)의 외주를 따라 복수회 권선된 루프 형상일 수 있다.
안테나 코일(100)은 설정 턴수를 갖는 루프 형상으로 형성된다. 안테나 코일(100)은 한정된 면적 및 두께 내에서 설정 턴수의 루프를 형성하기 위해 복층으로 형성될 수 있다. 여기서, 안테나 코일(100)은 4층으로 구성되고, 대략 0.08mm 정도의 직경을 갖는 와이어를 층당 대략 80턴 가량 감아, 총 턴수를 대략 300턴 내지 400턴 사이로 형성할 수 있다.
안테나 코일(100)은 카드형 스마트키(10)에 내장되는 회로기판, 배터리, 자성 시트 등의 두께를 고려하여 설정 두께 이하의 두께로 형성된다. 이때, 설정 두께는 카드형 스마트키(10)의 전체 두께의 1/3 이하의 두께로 형성될 수 있다. 여기서, 카드형 스마트키(10)의 전체 두께가 대략 1.5mm 정도이면, 안테나 코일(100)은 대략 0.4mm 이하의 두께로 형성되는 것을 일례로 한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 카드형 스마트키(10)는 안테나 코일(100), 배터리(200) 및 제1 자성 시트(300)를 포함한다.
안테나 코일(100)은 소정 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위해서 소정 직경을 갖는 도전성 부재(예를 들면, 도전성 와이어)가 복수회 권선된 스파이럴 형상일 수 있다. 이때, 안테나 코일(100)을 소정 면적을 갖는 중공부(120)의 외주를 따라 복수회 권선된 루프 형상일 수 있다. 안테나 코일(100)은 설정 턴수를 갖는 루프 형상으로 형성된다. 안테나 코일(100)은 한정된 면적 및 두께 내에서 설정 턴수의 루프를 형성하기 위해 복층으로 형성될 수 있다. 안테나 코일(100)은 카드형 스마트키(10)에 내장되는 회로기판, 배터리(200), 자성 시트(300) 등의 두께를 고려하여 설정 두께 이하의 두께로 형성된다. 이때, 설정 두께는 카드형 스마트키(10)의 전체 두께의 1/3 이하의 두께로 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 안테나 코일(100)은 요구되는 주파수, 수신 감도 등에 따라 다양한 조건으로 형성될 수 있다. 이때, 조건은 턴수, 층수(두께), 직경, 인덕턴스 등일 수 있다.
배터리(200)는 안테나 코일(100)의 하부에 배치된다. 배터리(200)를 카드형 스마트키(10)의 하우징(미도시) 내부에 배치된다. 배터리(200)를 카드형 스마트키(10)의 구동 전력을 공급한다. 이때, 배터리(200)는 사각형, 원형 등의 형상을 갖는 이차 전지, 수은 전지 등으로 구성될 수 있다.
제1 자성 시트(300)는 배터리(200)와 안테나 코일(100) 사이에 개재되어 배터리(200)와 안테나 코일(100) 사이를 차폐한다. 이때, 제1 자성 시트(300)는 나노 결정립 합금 리본 시트, 철계 비정질 리본 시트 및 페라이트 시트 중 선택된 하나인 것을 일례로 한다.
철계 비정질 시트는 열처리 공정을 통해 철계 비정질 리본을 경화시키면서 투자율 등의 특성을 조성한다. 이때, 철계 비정질 리본은 철계 자성 합금인 것을 일례로 하며, 철계 자성 합금은 Fe-Si-B 합금을 사용할 수 있다. 철계 자성 합금은 철(Fe)의 함유량이 73-80 at%, 규소(Si) 및 붕소(B)의 합유량 합이 15-26 at%, 구리(Cu)와 나이오븀(Nb)의 함유량 합이 1-5 at%인 합금인 것이 바람직하다.
한편, 열처리 공정에서는 철계 비정질 리본을 대략 300℃ 내지 500℃ 정도의 온도로 대략 0.1 내지 10시간 정도 가열하여 철계 비정질 시트를 형성한다.
나노 결정립 합금 리본 시트는 철(Fe)계 자성 합금인 것을 일례로 한다. 나노 결정립 합금 리본 시트는 철계 비정질 시트와 같이 열처리 공정을 통해 철계 비정질 리본을 경화시키면서 투자율 등의 특성을 조성한다. 이때, 철계 비정질 리본은 철계 자성 합금인 것을 일례로 하며, 철계 자성 합금은 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 사용할 수 있다. 이 경우, 철(Fe)의 함유량이 73-80 at%, 규소(Si) 및 붕소(B)의 합유량 합이 15-26 at%, 구리(Cu)와 나이오븀(Nb)의 함유량 합이 1-5 at%인 합금일 수 있다.
한편, 열처리 공정에서는 철계 비정질 리본을 대략 300℃ 내지 700℃ 정도의 온도로 대략 30분 내지 2시간 정도 가열하여 나노 결정립이 형성된 나노 결정립 시트를 형성한다.
제1 자성 시트(300)는 나노 결정립 합금 리본 시트, 철계 비정질 리본 시트, 페라이트 시트 등에 열처리를 수행하지 않은 연성 상태일 수도 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 카드형 스마트키(10)는 무선 전력 수신용 코일(400) 및 제2 자성 시트(500)을 더 포함할 수 있다.
무선 전력 수신용 코일(400)은 배터리(200)의 하부에 배치된다. 무선 전력 수신용 코일(400)은 배터리(200)의 충전을 위해 외부 기기로부터 무선 전력을 수신한다.
무선 전력 수신용 코일(400)은 소정 직경을 갖는 도전성 부재(예를 들면, 도전성 와이어)가 복수회 권선된 스파이럴 형상일 수 있다. 이때, 무선 전력 수신용 코일(400)은 루프 형상의 도전성 패턴을 형성한 인쇄회로기판으로 형성될 수도 있다.
제2 자성 시트(500)는 배터리(200) 및 무선 전력 수신용 코일(400) 사이에 개재된다. 제2 자성 시트(500)는 배터리(200) 및 무선 전력 수신용 코일(400) 사이를 차폐한다. 이때, 제2 자성 시트(500)는 나노 결정립 합금 리본 시트, 철계 비정질 리본 시트 및 페라이트 시트 중 선택된 하나인 것을 일례로 한다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 안테나 코일 200: 배터리
300: 제1 자성 시트 400: 무선 전력 수신용 코일
500: 제2 자성 시트
300: 제1 자성 시트 400: 무선 전력 수신용 코일
500: 제2 자성 시트
Claims (10)
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- 자동차에 설치된 키 엔트리 시스템과 신호를 송수신하는 카드형 스마트키에 있어서,
안테나 코일;
상기 안테나 코일의 하부에 배치된 배터리;
상기 안테나 코일 및 상기 배터리 사이에 개재된 제1 자성 시트;
상기 배터리의 하부에 배치된 무선 전력 수신용 코일; 및
상기 배터리 및 상기 무선 전력 수신용 코일 사이에 개재된 제2 자성 시트를 포함하며,
상기 배터리의 일측인 상부에 상기 안테나 코일과 상기 제1 자성 시트가 배치되고,
상기 배터리의 타측인 하부에 상기 무선 전력 수신용 코일과 상기 제2 자성 시트가 배치된, 카드형 스마트키. - 제7항에 있어서,
상기 안테나 코일은 복수 층으로 형성되고,
상기 복수 층의 각 층은 설정 직경을 갖는 와이어가 중공부의 외주를 따라 설정 턴수만큼 권선된 스파이럴 형상인 카드형 스마트키. - 삭제
- 삭제
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