KR20110051291A - 무선 전력을 위한 수신 안테나 장치 - Google Patents

무선 전력을 위한 수신 안테나 장치 Download PDF

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Abstract

예시적인 실시형태는 무선 충전을 위한 것이다. 전자 디바이스는 그 내부에 통합되고 무선 송신 안테나로부터 무선 전력을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 수신 안테나를 포함한다. 게다가, 상기 적어도 하나의 수신 안테나는, 루프 컨덕터 주변에 자기장 형성을 가능하게 하기 위하여 그 사이에 여유 공간을 갖도록, 상기 전자 디바이스 내의 각각의 전도성 컴포넌트로부터 이격될 수도 있다.

Description

무선 전력을 위한 수신 안테나 장치{RECEIVE ANTENNA ARRANGEMENT FOR WIRELESS POWER}
[미국특허법119조 하의 우선권주장]
본 출원은 미국 특허법 119(e) 하에, 2008년 9월 8일에 출원된 "무선 충전 안테나의 이동 기기로의 통합(INTEGRATION OF WIRELESS CHARGING ANTENNAS INTO MOBILE DEVICES)"이란 제목의 미국 가출원 제 61/095,264 호를 기초로 우선권 주장하고, 본 가출원의 개시는 본 명세서에서 전체적으로 참조로서 원용된다.
본 발명은 일반적으로 무선 충전에 관한 것으로, 더 구체적으로는 전자 디바이스 내 통합을 위해 구성된 무선 수신 안테나에 관한 디바이스, 시스템, 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 전자 디바이스와 같은 각 전력 디바이스는 자체 유선 충전기 및 전력 소스를 필요로 하고, 이는 보통 교류(AC) 전력 전원이다. 그러한 유선 구성은, 많은 디바이스들을 충전할 필요가 있는 경우 다루기 어려워진다.
충전될 전자 디바이스에 커플링된 송신기와 수신기 사이에 공중경유 (over-the-air) 또는 무선 전력 송신을 이용하는 접근법들이 발전되고 있다. 수신 안테나는 방사된 전력을 수집하고 이를 디바이스 전원 공급 또는 디바이스의 배터리 충전에 이용가능한 전력으로 정류시킨다.
무선 에너지 송신은 전력 공급 또는 충전될 호스트 전자 디바이스에 내장된 송신 안테나, 무선 수신 안테나 및 정류 회로 사이에 커플링(coupling)에 기초할 수도 있다. 무선 충전에서 중요한 요소는 무선 수신 안테나의 양호도 (quality factor) 이고, 이러한 안테나는 전자 디바이스 내에 통합될 수도 있다. 무선 수신 안테나의 양호도는 무선 수신 안테나에 근접하게 존재하는 자기장에 의해 영향받을 수도 있다. 무선 수신 안테나 이외에, 전자 디바이스는 다양한 전도성 컴포넌트들을 포함할 수도 있는데, 이러한 컴포넌트들은 관련된 무선 수신 안테나의 성능에 바람직하지 않게 영향을 줄 수도 있다. 구체적으로, 전도성 컴포넌트들은 무선 수신 안테나에 인접하게 존재하는 자기장의 작용에 불리하게 영향을 줄 수도 있다. 수신 안테나가 내장되고 수신 안테나의 양호도 및 인덕턴스를 개선시키도록 구성된 전자 디바이스를 제공할 필요가 있다.
도 1은 무선 전력 송신 시스템의 간략화된 블럭도를 예시한다.
도 2는 무선 전력 송신 시스템의 간략화된 계통도를 예시한다.
도 3은 예시적인 실시형태에 따른, 루프 안테나의 계통도를 예시한다.
도 4는 예시적인 실시형태에 따른, 수신기의 간략화된 블럭도를 예시한다.
도 5는 예시적인 실시형태에 따라, 적어도 하나의 수신 안테나를 포함하는 전자 디바이스의 간략화된 단면도이다.
도 6은 예시적인 실시형태에 따라, 적어도 하나의 수신 안테나를 포함하는 다른 전자 디바이스의 간략화된 단면도이다.
도 7은 예시적인 실시형태에 따라, 적어도 하나의 수신 안테나를 포함하는 또 다른 전자 디바이스의 간략화된 단면도이다.
도 8은 예시적인 실시형태에 따라, 적어도 하나의 수신 안테나를 포함하는 전자 디바이스의 단면도이다.
도 9는 예시적인 실시형태에 따라, 적어도 하나의 수신 안테나를 포함하는 다른 전자 디바이스의 단면도이다.
도 10은 예시적인 실시형태에 따라, 적어도 하나의 수신 안테나를 포함하는 전자 디바이스의 간략화된 평면도이다.
도 11은 예시적인 실시형태에 따라, 적어도 하나의 수신 안테나를 포함하는 다른 전자 디바이스의 간략화된 평면도이다.
도 12는 예시적인 실시형태에 따라, 적어도 하나의 수신 안테나를 포함하는 전자 디바이스를 나타낸다.
도 13은 도 12의 전자 디바이스를 나타내는 다른 예시이다.
도 14는 예시적인 실시형태에 따라, 전도성 컴포넌트와 이격된, 통합된 수신 안테나의 루프 컨덕터를 가진 전자 디바이스를 예시한다.
도 15는 예시적인 실시형태에 따라, 무선 수신 안테나를 전자 디바이스 내로 통합하는 방법의 플로우차트를 예시한다.
도 16은 예시적인 실시형태에 따라, 전자 디바이스를 충전하는 방법의 플로우차트를 예시한다.
도 17a 및 도 17b는 예시적인 실시형태에 따라, 싱글-루프 컨덕터 수신 안테나를 나타낸다.
도 18a 및 도 18b는 예시적인 실시형태에 따라, 멀티-루프 컨덕터 수신 안테나를 나타낸다.
본 명세서에서 "예시적인(exemplaray)" 이란 단어는 "예, 사례, 또는 예시로서 제공하는" 을 의미한다. 본 명세서에서 "예시적인" 것으로 기술된 임의의 실시형태는 반드시 다른 실시형태에 비해 선호되거나 또는 유리한 것으로 해석되지는 않는다.
첨부된 도면과 연관하여 아래 기술되는 상세한 설명은 예시적인 실시형태의 설명을 위한 것이지 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 함이 아니다. 본 설명 전체를 통해 사용되는 "예시적인"이란 용어는 "예, 사례, 또는 예시로서 제공하는" 것을 의미하고, 반드시 다른 실시형태에 비해 선호되거나 또는 유리한 것으로 해석되지는 않아야 한다. 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태에 대한 완벽한 이해를 제공할 목적으로 구체적인 세부내용을 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시형태는 이러한 구체적인 세부내용없이 실시될 수도 있음은 당업자에게는 자명할 것이다. 몇가지 사례에서, 본 명세서에서 제공되는 예시적인 실시형태의 신규성을 모호하게 하는 것을 피할 목적으로 공지의 구조 및 디바이스는 블럭도 형태로 제시된다.
본 명세서에서 "무선 전력"이란 용어는, 전기장, 자기장, 전자기장, 또는 물리적인 전자기적 컨덕터의 사용 없이 송신기로부터 수신기로 송신되는 그 외의 것과 연관된 임의의 형태의 에너지를 의미하는데 사용된다. 디바이스들, 예를 들어 휴대폰, 무선 전화기, 아이팟(iPod), MP3 플레이어, 헤드셋 등을 무선으로 충전하기 위해 시스템에서의 전력 변환이 본 명세서에서 설명된다. 일반적으로, 무선 에너지 전달의 한가지 근본 원리는 이를테면 30 MHz 미만의 주파수를 사용하는 자기 결합 공진 (즉, 공진 유도) 을 포함한다. 그러나, 상대적으로 높은 복사 레벨에서 허가-면제 동작이 허용되는 주파수, 예를 들어 135 kHz (LF) 미만 또는 13.56 MHz (HF) 를 포함한 다양한 주파수가 이용될 수도 있다. 무선 주파수 식별 (RFID) 시스템에 의해 보통 사용되는 이러한 주파수에서, 시스템은 유럽의 EN 300330 또는 미국의 FCC Part 15 norm 과 같은 간섭 및 안전 기준에 따라야 한다. 한정이 아닌 예시로서, 본 명세서에서 약어 LF 및 HF 는, "LF"가 f0 = 135 kHz 그리고 "HF"가 f0 = 13.56 MHz 를 표시하는데 사용된다.
도 1은 다양한 예시적인 실시형태에 따른 무선 전력 송신 시스템 (100) 을 예시한다. 에너지 전달을 제공하기 위한 자기장 (106) 을 발생시키기 위하여 입력 전력 (102) 이 송신기 (104) 로 공급된다. 수신기 (108) 는 자기장 (106) 에 커플링되고, 출력 전력 (110) 에 커플링된 디바이스 (미도시) 에 의한 저장 또는 소비를 위해 출력 전력 (110) 을 발생시킨다. 송신기 (104) 및 수신기 (108) 양자는 일정 거리 (112) 만큼 떨어져 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 송신기 (104) 및 수신기 (108) 는 상호 공진 관계에 따라 구성되고, 수신기 (108) 의 공진 주파수 및 송신기 (104) 의 공진 주파수가 일치될 때, 송신기 (104) 및 수신기 (108) 사이의 송신 손실은 수신기 (108) 가 자기장 (106) 의 "근접장 (near-field)" 에 위치할 때 최소가 된다.
송신기 (104) 는 에너지 송신을 위한 수단을 제공하기 위해 송신 안테나 (114) 를 더 포함하고 수신기 (108) 는 에너지 수신 또는 커플링을 위한 수단을 제공하기 위해 수신 안테나 (118) 를 더 포함한다. 송신 및 수신 안테나는 연관된 어플리케이션 및 디바이스에 따라 크기가 부여된다. 앞서 언급하였듯이, 효과적인 에너지 전달은 전자기파 상태의 에너지의 대부분을 원격장 (far-field) 으로 전파하기보다는 송신 안테나의 근접장에 있는 에너지의 큰 부분을 수신 안테나로 커플링함으로써 발생한다. 이러한 근접장에서, 송신 안테나 (114) 와 수신 안테나 (118) 사이에 커플링이 설정될 수도 있다. 이러한 근접장 커플링이 발생할 수도 있는 안테나 (114, 118) 주변 구역은 본 명세서에서 커플링-모드 영역으로 지칭된다.
도 2는 무선 전력 송신 시스템의 간략화된 계통도를 표시한다. 입력 전력 (102) 에 의해 구동되는 송신기 (104) 는 발진기 (122), 전력 증폭기 (124) 및 필터와 정합 회로 (126) 를 포함한다. 발진기는 희망 주파수를 발생시키도록 구성되는데, 이는 조정 신호 (123) 에 응답하여 조정될 수도 있다. 발진기 신호는 제어 신호 (125) 에 반응하는 증폭량으로 전력 증폭기 (124) 에 의하여 증폭될 수도 있다. 고조파 또는 다른 원하지 않는 주파수를 필터링하고 송신기 (104) 의 임피던스를 송신 안테나 (114) 에 정합시키기 위하여 필터 및 정합 회로 (126) 가 포함될 수도 있다.
수신기 (108) 는 도 2에 표시된 바와 같이 배터리 (136) 를 충전시키거나 수신기 (미도시) 에 커플링된 디바이스에 전력을 공급하기 위한 DC 전력 출력을 발생시키기 위해 정합 회로 (132) 와 정류기 및 스위칭 회로 (134) 를 포함할 수도 있다. 수신기 (108) 의 임피던스를 수신 안테나 (118) 에 정합시키기 위해 정합 회로 (132) 가 포함될 수도 있다.
도 3에서 예시한 바와 같이, 예시적인 실시형태에서 사용된 안테나는 "루프" 안테나 (150) 로 구성될 수도 있는데, 이는 또한 본 명세서에서 "자기적", "공진의" 또는 "자기 공진의" 안테나로 지칭될 수도 있다. 루프 안테나는 공심 또는 페라이트 (ferrite) 코어와 같은 물리적 코어를 포함하도록 구성될 수도 있다. 뿐만 아니라, 공기 코어 루프 안테나는 코어 구역 내에 다른 컴포넌트의 배치를 허용한다. 부가하여, 공심 루프는 더욱 손쉽게 송신 안테나 (114) (도 2) 의 커플-모드 영역이 더욱 효과적일 수도 있는 송신 안테나 (114) (도 2) 의 평면 내에 수신 안테나 (118) (도 2) 를 배치하는 것이 가능하게 할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 간 에너지의 효과적인 전달은, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 간 공진이 정합 또는 거의 정합된 동안 일어난다. 그러나, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 간 공진이 정합되지 않은 때 조차도 에너지는 저효율로 전달될 수도 있다. 에너지 전달은, 송신 안테나로부터 자유 공간으로 에너지를 전파하기 보다는, 송신 안테나의 근접장으로부터 이러한 근접장이 형성된 근처에 있는 수신 안테나로 에너지를 커플링함으로써 일어난다.
루프 안테나의 공진 주파수는 인덕턴스와 커패시턴스에 기초한다. 루프 안테나의 인덕턴스는 일반적으로 루프에 의해 생성되는 인덕턴스인 반면, 커패시턴스는 희망하는 공진 주파수에서 공진 구조를 생성하기 위해 일반적으로 루프 안테나의 인덕턴스에 부가된다. 비제한적인 예로서, 커패시터 (152) 와 커패시터 (154) 가 사인곡선형 또는 준사인곡선형 신호 (156) 를 발생시키는 공진 회로를 생성하기 위하여 안테나에 부가된다. 따라서, 더 큰 직경의 루프 안테나에 대해, 루프의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라 공진을 유도하는데 필요한 커패시턴스는 감소한다. 뿐만 아니라, 루프 안테나의 직경이 증가함에 따라, 근접장의 효과적인 에너지 전달 구역은 "근방"의 커플링된 디바이스에 대해 증가한다. 물론, 다른 공진 회로들도 가능하다. 또 하나의 비제한적인 예에서, 커패시터는 루프 안테나의 두 단자 사이에 병렬로 배치될 수도 있다. 추가로, 당업자는 송신 안테나에 대해 공진 신호 (156) 는 루프 안테나 (150) 에 대해 입력이 될 수도 있다는 것을 인식할 것이다.
본 발명의 예시적인 실시형태는 서로의 근접장에 있는 두 안테나 사이에 전력을 커플링하는 것을 포함한다. 전술한 바와 같이, 근접장은 전자기장이 존재하지만 안테나로부터 멀리 전파하거나 복사하지 않을 수도 있는 안테나 주변의 구역이다. 이는 전형적으로 안테나의 물리적 볼륨(volume) 근처에 있는 볼륨에 국한된다. 본 발명의 예시적인 실시형태에서, 안테나 주변의 가능한 환경의 대부분이 유전체이고 따라서 전기장에 비해 자기장에 영향을 덜 주기 때문에 싱글 및 멀티-턴 루프 안테나와 같은 안테나가 송신 (Tx) 및 수신 (Rx) 안테나 시스템 모두에 사용된다. 뿐만 아니라, 전기적 안테나 (예를 들어, 쌍극자 또는 단극) 로 주로 구성되는 안테나 또는 자기적 안테나와 전기적 안테나의 조합이 또한 고려된다.
Tx 안테나는, 앞서 언급된 유도적인 접근 및 원격장에 의해 허용되는 것보다 훨씬 원거리에 있는 작은 Rx 안테나에 대한 좋은 커플링 효율 (예를 들어, > 10%) 을 달성하기에 충분할 정도로 큰 안테나 크기를 갖고, 충분히 낮은 주파수에서 작동될 수 있다. Tx 안테나가 정확하게 사이징되면, 호스트 디바이스 상의 Rx 안테나가 구동되는 Tx 루프 안테나의 커플링-모드 영역(즉, 근접장 또는 강하게 커플링되는 체제(regime)) 내 위치할 때 높은 커플링 효율 (예를 들어, 30%) 이 달성될 수 있다.
도 4는 일 실시형태에 따른 수신기의 블럭도이다. 수신기 (300) 는 수신 회로 (302) 및 수신 안테나 (304) 를 포함한다. 수신기 (300) 는 수신되는 전력을 공급하기 위해 디바이스 (350) 에 더 커플링된다. 수신기 (300) 가 디바이스 (350) 에 대해 외부에 있는 것으로 예시되지만 디바이스 (350) 내로 통합될 수도 있다는 점은 주목되어야 한다. 일반적으로, 에너지는 수신 안테나 (304) 에 무선으로 전파되고 그 다음 수신 회로 (302) 를 통해 디바이스 (350) 로 커플링된다.
수신 안테나 (304) 는, 송신 안테나 (204) (도 10) 와 같이, 동일한 주파수, 또는 거의 동일한 주파수에서 공진하도록 튜닝된다. 수신 안테나 (304) 는 송신 안테나 (204) 와 유사한 크기를 가질 수도 있고 또는 관련된 디바이스 (350) 의 크기에 기초하여 다르게 사이징될 수도 있다. 한 예로서, 디바이스 (350) 는 송신 안테나 (204) 의 직경이나 길이보다 작은 직경이나 길이를 갖는 휴대용 전자 디바이스일 수도 있다. 그러한 예에서, 수신 안테나 (304) 는 튜닝 커패시터 (미도시) 의 커패시턴스 값을 감소시키고 수신 안테나의 임피던스를 증가시키기 위하여 멀티-턴 안테나로 구현될 수도 있다. 한 예로서, 안테나 직경을 최대로 하고 수신 안테나의 루프 턴 (즉, 권선수) 및 권선간 커패시턴스를 감소시키기 위하여 디바이스 (350) 의 실질적인 원주 주위에 수신 안테나 (304) 가 배치될 수도 있다.
수신 회로 (302) 는 수신 안테나 (304) 에 대한 임피던스 정합을 제공한다. 수신 회로 (302) 는 수신된 RF 에너지 소스를 디바이스 (350) 에 의한 사용을 위한 전력 충전으로 변환하는 전력 변환 회로 (306) 를 포함한다. 전력 변환 회로 (306) 는 RF-DC 변환기 (308) 를 포함하고 또한 DC-DC 변환기 (310) 를 포함할 수도 있다. RF-DC 변환기 (308) 는 수신 안테나 (304) 에서 수신된 RF 에너지 신호를 비교류 전력으로 정류하는 한편 DC-DC 변환기 (310) 는 정류된 RF 에너지 신호를 디바이스 (350) 와 호환가능한 에너지 전위 (예를 들어 전압) 로 변환한다. 선형 및 스위칭 변환기 뿐만 아니라 부분파 및 전파 정류기, 레귤레이터, 브릿지, 배율기를 포함한 다양한 RF-DC 변환기가 고려된다.
수신 회로 (302) 는 수신 안테나 (304) 를 전력 변환 회로 (306) 로 연결하거나 택일적으로 전력 변환 회로 (306) 를 분리하기 위한 스위칭 회로 (312) 를 더 포함한다. 아래에서 더 완전히 설명하는 바와 같이 수신 안테나 (304) 를 전력 변환 회로 (306) 로부터 분리하는 것은 디바이스 (350) 의 충전을 중지시킬뿐 아니라 송신기 (200) (도 2) 에 의해 "보이는" "부하"를 변경한다. 상기에서 개시된 바와 같이, 송신기 (200) 는 송신기 전력 증폭기 (210) 에 공급되는 바이어스 전류의 변동 (fluctuation) 을 검출하는 부하 감지 회로 (216) 를 포함한다. 따라서, 송신기 (200) 는 수신기가 송신기의 근접장에 존재하는 때를 결정하기 위한 메커니즘을 갖는다.
수신 회로 (302) 는 수신된 에너지 변동을 식별하는데 사용되는 시그널링 검출기 및 비컨 (beacon) 회로 (314) 를 더 포함할 수도 있는데, 이는 송신기로부터 수신기로의 정보의 시그널링에 대응할 수도 있다. 뿐만 아니라, 시그널링 및 비컨 회로 (314) 는 또한 무선 충전을 위한 수신 회로 (302) 를 구성하기 위하여 감소된 RF 신호 에너지 (즉, 비컨 신호) 의 송신을 검출하고 감소된 RF 신호 에너지를 수신 회로 (302) 내 무전력인 또는 전력-고갈된 회로를 어웨이크닝하기 위한 공칭 전력으로 정류하는데 사용될 수도 있다.
수신 회로 (302) 는 본 명세서에서 설명된 스위칭 회로 (312) 의 제어를 포함하여 본 명세서에서 설명된 수신기 (300) 의 프로세스를 조정하기 위한 프로세서 (316) 를 더 포함한다. 또한, 디바이스 (350) 에 충전 전력을 제공하는 외부의 유선 충전 소스 (예를 들어, 벽/USB 전력) 의 검출을 포함한 다른 이벤트의 발생과 함께 수신기 (300) 의 은폐 (cloaking) 가 일어날 수도 있다. 수신기의 은폐를 제어하는 것에 부가하여 프로세서 (316) 는 또한 비컨 상태를 결정하고 송신기로부터 송신된 메시지를 추출하기 위해 비컨 회로 (314) 를 모니터링할 수도 있다. 프로세서 (316) 는 또한 DC-DC 변환기 (310) 를 성능 향상을 위해 조정할 수도 있다.
본 명세서에서 개시된 다양한 예시적인 실시형태는, 무선 충전을 위해 구성되고, 각 수신 안테나의 루프 컨덕터와 전자 디바이스 내 임의의 전도성 컴포넌트 사이에 여유 공간 (clearance) (즉, 물리적인 분리) 을 제공하기 위한 방식으로 전자 디바이스 내에 통합되도록 더 구성된 하나 이상의 무선 수신 안테나에 관한 것이다. 따라서, 이러한 여유 공간은 자기장이 루프 컨덕터 주변에 존재할 수 있도록 할 수도 있는 탈출 경로 (escape path) 를 제공할 수도 있다. 본 명세서에서 언급된 "탈출 경로"는 어떠한 컴포넌트도 없는 빈 공간 내에 존재할 수도 있고, 비전도성 물질 (예를 들어, 플라스틱), 또는 이들의 임의의 조합으로 구성된 구역 내에 존재할 수도 있다는 점은 주목되어야 한다. 또한, 다양한 예시적인 실시형태에 따라 무선 수신 안테나는, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 기존의 전자 디바이스에 대한 개량으로 구성될 수도 있고, 또는 초기 디자인 및 생산의 부분으로 제조될 수도 있다는 점에 주목해야 한다.
예로서, 하나의 예시적인 실시형태에 따라, 무선 수신 안테나는 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터가 전자 디바이스 내 각 전도성 컴포넌트로부터, 관련된 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도가 그 통합시 약 4의 팩터 보다 크게 저하되는 것을 방지하기 위해 충분한 거리만큼 분리되는 방식으로 전자 디바이스 내에 통합될 수도 있다. 다른 방식으로 서술되었듯이, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도는 전자 디바이스로의 통합시 무선 수신 안테나의 양호도보다 실질적으로 4배를 넘지 않아야 한다. 4의 팩터보다 큰 양호도 저하는 안테나와 적어도 하나의 전도성 컴포넌트 간 이격 거리가 부적절하다는 것을 나타낼 수도 있다는 점은 주목되어야 한다.
또 하나의 예시적인 실시형태에 따라, 무선 수신 안테나는 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터가 전자 디바이스 내 각 전도성 컴포넌트로부터, 관련된 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도를 그 통합시 적어도 2의 팩터 만큼 저하시킬 정도의 거리만큼 분리되는 방식으로 전자 디바이스 내에 통합될 수도 있다. 또 다른 방식으로 서술되었듯이, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도는 전자 디바이스로의 통합시 무선 수신 안테나의 양호도보다 실질적으로 2배 더 커야 한다. 더 구체적이고 비제한적인 예로서, 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터는 전자 디바이스로 통합되고 전자 디바이스 내 각 전도성 컴포넌트로부터 적어도 약 1에서 2 밀리미터만큼 분리될 수도 있다.
무선 수신 안테나는, 본 명세서에서 기술한 바와 같이, 전기적으로 작은 안테나를 포함할 수도 있다는 점은 주목되어야 한다. 당업자에 의해 이해될 것이지만, 전기적으로 작은 안테나는 동작 파장보다 훨씬 작은 최대의 기하학적 크기를 가진 것이다. 전기적으로 작은 안테나는 라디안스피어 (radiansphere) 의 부분으로 맞춰질 수 있는 안테나로 정의될 수도 있는데, 라디안스피어는 다음에 정의되는 반경 rmax 의 구이다:
Figure pct00001
여기서: k는 파수, 1은 파장, c는 빛의 속도, f는 주파수, dmax는 라디안스피어의 직경이다.
도 5는, 예시적인 실시형태에 따라, 전자 디바이스에 통합된 적어도 하나의 무선 수신 안테나를 갖는 전자 디바이스 (500) 의 간략화된 단면도를 묘사한다. 전자 디바이스 (500) 는, 단지 예를 들자면, 셀룰라폰, 휴대용 미디어 플레이어, 카메라, 게임기, 내비게이션 기기, 헤드셋 (예를 들어, 블루투스 헤드셋), 툴 (tool), 장난감, 또는 이들의 임의의 조합과 같은, 임의의 전자 디바이스를 포함할 수도 있다. 전자 디바이스 (500) 는 제 1 면 (510) 및 제 2 면 (508)을 포함할 수도 있는데, 제 2 면 (508) 은 금속 프레임을 포함할 수도 있다. 게다가, 전자 디바이스 (500) 는 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (502) 를 포함할 수도 있는데, 이는 무선 충전을 위해 구성될 수도 있고 금속 하우징을 포함할 수도 있는 충전가능한 배터리 (504) 에 동작가능하게 커플링될 수도 있다.
도 5에 예시한 바와 같이, 루프 컨덕터 (502) 는 제 1 면 (508) 및 그 사이에 여유 공간 (506)을 갖는 충전가능한 배터리 (504) 각각으로부터 분리되어 있다. 본 명세서에서 사용되는 "여유 공간(clearance)" 이라는 용어는 빈 공간, 비전도성 컴포넌트를 포함하는 공간, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 도 5에 도시된 예에서, 여유 공간(506) 의 부분은 루프 컨덕터 (502) 와 충전가능한 배터리 (504) 사이에 위치된 빈 공간 (505) 을 포함한다. 게다가, 여유 공간 (506) 의 다른 부분은 루프 컨덕터 (502) 와 제 1 면 (508) 사이에 위치된 빈 공간 (511) 을 포함한다. 따라서, 여유 공간 (506) 은, 루프 컨덕터 (502) 와 연관되어 있고 이웃해 있을 수도 있는 자기장에 대한 탈출 경로를 제공할 수도 있다. 구체적으로, 구성되는 전자 디바이스 (500) 는, 루프 컨덕터 (502) 주변 전체의 탈출 경로를 제공할 수도 있다. 상기에서 기술한 바와 같이, 루프 컨덕터 (502) 에 인접한 탈출 경로는 자기장이 루프 컨덕터 (502) 주변에 존재할 수 있도록 하고, 그리하여 관련 무선 수신 안테나의 기능이 개선될 수도 있다. 뿐만 아니라, 전도성 컴포넌트 (즉, 충전가능한 배터리 (504), 제 2 면 (508), 또는 양자 모두) 로부터 기인한, 루프 컨덕터 (502) 에 인접하고 연관된 자기장에 대한 임의의 불리한 효과는 제한될 수도 있다.
무선 수신 안테나는 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (502) 가 제 1 면 (508) 및 충전가능한 배터리 (504) 각각으로부터, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도가 그 통합시 약 4의 팩터 보다 더 크게 저하되는 것을 방지하기 위해 충분한 거리만큼 분리되는 방식으로 전자 디바이스 (500) 로 통합될 수도 있다는 점은 주목될 것이다. 다른 방식으로 서술되었듯이, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도는 전자 디바이스 (500) 로의 통합시 무선 수신 안테나의 양호도보다 실질적으로 4배를 넘지 않아야 한다. 더 구체적이고 비제한적인 예로서, 루프 컨덕터 (502) 는 전자 디바이스 (500) 로 통합될 수도 있고 충전가능한 배터리 (504) 로부터 약 1 내지 2 밀리미터만큼 분리될 수도 있다.
도 6은, 예시적인 실시형태에 따라, 내장된 적어도 하나의 수신 안테나를 갖는 또 하나의 전자 디바이스 (600) 의 간략화된 단면도를 묘사한다. 도 5에 묘사된 전자 디바이스 (500) 와 마찬가지로, 전자 디바이스 (600) 는 제 1 면 (610) 및 제 2 면 (608) 을 포함하고, 제 2 면 (608) 은 금속 프레임을 포함할 수도 있다. 전자 디바이스 (500) 는 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (602) 를 더 포함하고, 이는 무선 충전을 위해 구성될 수도 있고 금속 하우징을 포함할 수도 있는 충전가능한 배터리 (604) 에 사용 가능하게 커플링될 수도 있다. 뿐만 아니라, 전자 디바이스 (600) 는 루프 컨덕터 (602) 의 일부에 인접하고 비전도성 물질로 구성되는 컴포넌트 (609) 를 포함한다.
도 6에서 예시한 바와 같이, 루프 컨덕터 (602) 는 그 사이에 위치한 여유 공간 (606) 만큼 충전가능한 배터리 (604) 로부터 이격된다. 구체적으로, 여유 공간 (606) 의 일부가 루프 컨덕터 (602) 와 충전가능한 배터리 (604) 사이에 위치한 빈 공간 (605) 을 포함한다. 따라서, 충전가능한 배터리 (604) 에 의해 야기되는 루프 컨덕터 (602) 에 인접하고 관련된 자기장에 대한 임의의 불리한 효과는 제한될 수도 있다.
더구나, 여유 공간 (606) 의 또 다른 부분이 컴포넌트 (609) 의 일부를 포함할 수도 있다는 점은 주목될 것이다. 상기에서 서술한 바와 같이, 자기장은 비전도성 부품 내 및 주변에 존재할 수도 있기 때문에 , 컴포넌트 (609) 는 루프 컨덕터 (602) 와 관련되고 인접한 자기장에 불리한 영향을 미치지 않을 수도 있다. 따라서, 여유 공간 (606) 은 루프 컨덕터와 관련되고 이웃할 수도 있는 자기장에 대해 탈출 경로를 제공할 수도 있다. 구체적으로, 구성되는 전자 디바이스 (600) 는, 루프 컨덕터 (602) 주변 전체에 대한 탈출 경로를 제공한다. 상기에서 서술한 바와 같이, 루프 컨덕터에 인접한 탈출 경로는 자기장이 루프 컨덕터 (602) 주변에 존재할 수 있게 할 수도 있고, 그리하여 관련된 무선 수신 안테나의 기능은 향상될 수도 있다.
무선 수신 안테나는 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (602) 가 충전가능한 배터리 (604) 로부터, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도가 그 통합시 약 4의 팩터보다 크게 저하되는 것을 방지할 정도의 거리만큼 분리되는 방식으로 전자 디바이스 (600) 로 통합될 수도 있다는 점이 더 주목될 것이다. 다른 방식으로 서술되었듯이, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도는 전자 디바이스 (600) 로의 통합시 무선 수신 안테나의 양호도보다 실질적으로 4배를 넘지 않아야 한다. 더 구체적이고 비제한적인 예로서, 루프 컨덕터 (602) 는 전자 디바이스 (600) 로 통합될 수도 있고 충전가능한 배터리 (604) 로부터 약 1 내지 2 밀리미터만큼 분리될 수도 있다.
도 7은, 예시적인 실시형태에 따라, 내장된 적어도 하나의 수신 안테나를 갖는 또 다른 하나의 전자 디바이스 (700) 의 간략화된 단면도를 묘사한다. 전술한 전자 디바이스 (500, 600) 와 마찬가지로, 전자 디바이스 (700) 는 제 1 면 (710) 및 제 2 면 (708) 을 포함하고, 제 2 면 (708) 은 금속 프레임을 포함할 수도 있다. 부가하여, 전자 디바이스 (700) 는 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (702) 를 더 포함하고, 이는 무선 충전을 위해 구성될 수도 있고 금속 하우징을 포함할 수도 있는 충전가능한 배터리 (704) 에 사용 가능하게 커플링될 수도 있다. 뿐만 아니라, 전자 디바이스 (700) 는 루프 컨덕터 (702) 에 인접하고 비전도성 물질로 이루어지는 컴포넌트 (709) 를 포함한다.
도 7에서 묘사한 바와 같이, 루프 컨덕터 (702) 는 각각의 충전가능한 배터리 (704) 및 제 2 면 (708) 으로부터 그 사이에 위치한 여유 공간 (706) 만큼 거리를 두고 떨어져 있다. 구체적으로, 여유 공간 (706) 의 일부가 루프 컨덕터 (702) 와 충전가능한 배터리 (704) 사이에 위치한 빈 공간 (705) 을 포함한다. 게다가, 여유 공간 (706) 의 다른 부분은 루프 컨덕터 (702) 와 제 2 면 (708) 사이에 위치한 빈 공간 (711) 을 포함한다. 그 결과, 충전가능한 배터리 (704), 제 2 면 (708), 또는 양자 모두의 결과로서의 루프 컨덕터 (702) 에 인접 및 관련된 자기장에 대한 어떠한 불리한 영향도 제한될 수도 있다.
더구나, 여유 공간 (706) 의 다른 부분이 컴포넌트 (709) 의 일부를 포함할 수도 있다는 점은 주목될 것이다. 상기에서 서술한 바와 같이, 자기장은 비전도성 부품 내 및 주변에 존재할 수도 있기 때문에 , 루프 컨덕터 (702) 에 인접 및관련된 자기장은 컴포넌트 (709) 에 의해 불리하게 영향받지 않을 수도 있다. 따라서, 여유 공간 (706) 은 루프 컨덕터 (702) 에 관련 및 인접할 수도 있는 자기장에 대해 탈출 경로를 제공한다. 상기에서 서술한 바와 같이, 루프 컨덕터 (702) 에 인접한 탈출 경로는 자기장이 루프 컨덕터 (702) 주변에 존재할 수 있게 하고, 따라서 관련된 무선 수신 안테나의 기능이 향상될 수도 있다. 구체적으로, 구성되는 전자 디바이스 (700) 는, 루프 컨덕터 (702) 주변 전체에 대한 탈출 경로를 제공한다.
무선 수신 안테나는 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (702) 가 각각의 제 2 면 (708) 과 충전가능한 배터리 (704) 로부터, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도가 그 통합시 약 4의 팩터 보다 크게 저하되는 것을 방지할 정도의 거리만큼 분리되는 방식으로 전자 디바이스 (700) 로 통합될 수도 있다는 점이 더 주목될 것이다. 다른 방식으로 서술되었듯이, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도는 전자 디바이스 (700) 로의 통합시 무선 수신 안테나의 양호도보다 실질적으로 4배를 넘지 않아야 한다. 더 구체적이고 비제한적인 예로서, 루프 컨덕터 (702) 는 전자 디바이스 (700) 로 통합될 수도 있고 충전가능한 배터리 (704) 로부터 약 1 내지 2 밀리미터만큼 분리될 수도 있다.
도 8은, 예시적인 실시형태에 따라, 내장된 적어도 하나의 수신 안테나를 갖는 하나의 전자 디바이스 (570) 의 단면도를 묘사한다. 전자 디바이스 (570) 는 디스플레이 디바이스 (574) 를 포함하는데, 이는 디스플레이 영역 및 키보드 (미도시) 를 둘러싸는 금속 프레임을 포함할 수도 있다. 전자 디바이스 (570) 는 또한 인쇄 회로 기판 (578) 에 인접한 전자 모듈 (576) 을 포함하고, 이들 각각은 전도성 물질을 포함할 수도 있다. 부가하여, 전자 디바이스 (570) 는, 다양한 전도성 컴포넌트를 포함할 수도 있는, 금속 하우징을 갖고 있는 배터리 (580) 와 RF 전자장치 및 안테나 모듈 (582) 을 포함한다. 뿐만 아니라, 전자 디바이스 (570) 는 금속 하우징을 갖고 있는 카메라 (584) 를 포함한다.
도 8에서 예시한 바와 같이, 무선 충전을 위해 구성될 수도 있는, 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (572) 는, 루프 컨덕터 (572) 및 전자 디바이스 (570) 내 각 전도성 컴포넌트 사이에 위치한 여유 공간 (586) 을 포함하도록 하는 방식으로 전자 디바이스 (570) 내에 통합될 수도 있다. 따라서, 여유 공간 (586) 은 인접한 루프 컨덕터 (572) 에 존재할 수도 있는 자기장에 대해 탈출 경로를 제공할 수도 있다. 상기에서 서술한 바와 같이, 루프 컨덕터 (572) 에 인접한 탈출 경로는 자기장이 루프 컨덕터 (572) 주변에 존재할 수 있게 할 수도 있고, 그리하여 관련된 무선 수신 안테나의 기능을 향상시킬 수도 있다. 구체적으로, 전자 디바이스 (570) 는, 구성되듯이, 루프 컨덕터 (572) 주변 전체에 대한 탈출 경로를 제공할 수도 있다. 게다가, 하나 이상의 전도성 컴포넌트에 의해 야기되는, 루프 컨덕터 (572) 에 인접 및 관련된 자기장에 대한 어떠한 불리한 영향도 제한될 수도 있다.
무선 수신 안테나는 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (572) 가 전자 디바이스 (570) 내 각 전도성 컴포넌트로부터, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도가 그 통합시 약 4의 팩터보다 크게 저하되는 것을 방지할 정도의 거리만큼 분리되는 방식으로 전자 디바이스 (570) 로 통합될 수도 있다는 점이 더 주목될 것이다. 다른 방식으로 서술되었듯이, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도는 전자 디바이스 (570) 로의 통합시 무선 수신 안테나의 양호도보다 실질적으로 4배를 넘지 않아야 한다. 더 구체적이고 비제한적인 예로서, 루프 컨덕터 (572) 는 전자 디바이스 (570) 로 통합될 수도 있고 각 전도성 컴포넌트로부터 적어도 약 1 내지 2 밀리미터만큼 분리될 수도 있다.
도 9는, 예시적인 실시형태에 따라, 내장된 적어도 하나의 수신 안테나를 갖는 또 하나의 전자 디바이스 (670) 의 단면도를 예시한다. 전자 디바이스 (670) 는 디스플레이 디바이스 (674) 를 포함하는데, 이는 디스플레이 영역 및 키보드 (미도시) 를 둘러싸는 금속 프레임을 포함할 수도 있다. 전자 디바이스 (670)는 또한 인쇄 회로 기판 (678) 에 인접한 전자 모듈 (676) 을 포함하고, 이들 각각은 전도성 물질을 포함할 수도 있다. 부가하여, 전자 디바이스 (670) 는, 다양한 전도성 컴포넌트를 포함할 수도 있는, 금속 하우징을 갖는 배터리 (680) 와 RF 전자장치 및 안테나 모듈 (682) 을 포함한다. 뿐만 아니라, 전자 디바이스 (670) 는 금속 하우징을 갖는 카메라 (684) 를 포함한다. 추가로, 전자 디바이스 (670) 는 무선 수신 안테나 (672) 에 인접하고 비전도성 물질로 이루어지는 컴포넌트 (688) 를 포함한다.
도 9에서 묘사한 바와 같이, 무선 충전을 위해 구성될 수도 있는, 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (672) 는, 루프 컨덕터 (672) 및 전자 디바이스 (670) 내 각 전도성 컴포넌트 사이에 위치한 여유 공간 (686) 을 포함하도록 하는 방식으로 전자 디바이스 (670) 내에 통합될 수도 있다. 다른 방식으로 서술된 바와 같이, 루프 컨덕터 (672) 는 전자 디바이스 (670) 내 각 전도성 컴포넌트로부터 여유 공간 (686) 의 부분만큼 이격된다. 그 결과, 전자 디바이스 (670) 내 하나 이상의 전도성 컴포넌트에 의해 야기되는, 루프 컨덕터 (672) 에 인접하고 관련된 자기장에 대한 어떠한 불리한 영향도 제한될 수도 있다.
게다가, 여유 공간 (686) 의 다른 부분은 컴포넌트 (688) 의 일 부분을 포함할 수도 있다는 점이 주목될 것이다. 상기에서 기술한 바와 같이, 자기장은 비전도성 컴포넌트 내 및 주변에 존재할 수도 있고, 따라서 컴포넌트 (688) 는 루프 컨덕터 (672) 에 인접한 자기장에 불리하게 영향을 주지 않을 수도 있다. 따라서, 여유 공간 (686) 은 루프 컨덕터 (672) 에 관련 및 인접할 수도 있는 자기장에 대해 탈출 경로를 제공할 수도 있다. 구체적으로, 구성되는 전자 디바이스 (670) 는, 루프 컨덕터 (672) 주변 전체의 탈출 경로를 제공할 수도 있다. 상기에서 서술한 바와 같이, 루프 컨덕터 (672) 에 인접한 탈출 경로는 자기장이 루프 컨덕터 (672) 주변에 존재하게 할 수도 있고, 그리하여 관련된 무선 수신 안테나의 기능을 향상시킬 수도 있다.
무선 수신 안테나는 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (672) 가 전자 디바이스 (670) 내 각 전도성 컴포넌트로부터, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도가 그 통합시 약 4의 팩터 보다 크게 저하되는 것을 방지할 정도의 거리만큼 분리되는 방식으로 전자 디바이스 (670) 로 통합될 수도 있다는 점이 더 주목될 것이다. 다른 방식으로 서술되었듯이, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도는 전자 디바이스 (670) 로의 통합시 무선 수신 안테나의 양호도보다 실질적으로 4배를 넘지 않아야 한다. 더 구체적이고 비제한적인 예로서, 루프 컨덕터 (672) 는 전자 디바이스 (670) 로 통합될 수도 있고 각 전도성 컴포넌트로부터 적어도 약 1 내지 2 밀리미터만큼 분리될 수도 있다.
도 10은, 예시적인 실시형태에 따라, 내장된 적어도 하나의 수신 안테나를 갖고 무선 충전을 위해 구성된 하나의 전자 디바이스 (800) 의 간략화된 평면도를 예시한다. 전자 디바이스 (800) 는 금속 프레임을 포함할 수도 있는 외부면 (803) 을 포함할 수도 있다. 부가하여, 전자 디바이스 (800) 는, 금속 하우징을 포함할 수도 있는 충전가능한 배터리 (804) 에 동작 가능하게 커플링될 수도 있는, 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (802) 를 더 포함할 수도 있다. 예시한 바와 같이, 루프 컨덕터 (802) 는 전자 디바이스 (800) 내에 통합되고 각각의 충전가능한 배터리 (804) 와 외부면 (803) 으로부터 여유 공간 (806) 만큼 분리된다. 예로서, 루프 컨덕터 (802) 는 전자 디바이스 (800) 로 통합되고 외부면 (803) 및 충전가능한 배터리 (804) 로부터, 관련된 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도가 그 통합시 약 4의 팩터보다 크게 저하되는 것을 방지할 정도의 거리만큼 분리될 수도 있다. 다른 방식으로 서술되었듯이, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도는 전자 디바이스 (800) 로의 통합시 무선 수신 안테나의 양호도보다 실질적으로 4배를 넘지 않아야 한다. 더 구체적이고 비제한적인 예로서, 루프 컨덕터 (802) 는 전자 디바이스 (800) 로 통합될 수도 있고 각각의 충전가능한 배터리 (804) 와 외부면 (803) 으로부터 약 1 내지 2 밀리미터 이상으로 분리될 수도 있다.
따라서, 여유 공간 (806) 은 루프 컨덕터 (802) 에 인접하고 관련될 수도 있는 자기장에 대해 탈출 경로를 제공할 수도 있다. 구체적으로, 구성되는 전자 디바이스 (800) 는, 루프 컨덕터 (802) 주변 전체에 대한 탈출 경로를 제공할 수도 있다. 상기에서 서술한 바와 같이, 루프 컨덕터 (802) 에 인접한 탈출 경로는 자기장이 루프 컨덕터 (802) 주변에 존재할 수 있게 할 수도 있고, 그리하여 관련된 무선 수신 안테나의 기능을 향상시킬 수도 있다. 더구나, 외부면 (803), 충전가능한 배터리 (804), 또는 양자 모두에 의해 야기되는, 루프 컨덕터 (802) 에 인접하고 관련된 자기장에 대한 어떠한 불리한 영향도 제한될 수도 있다.
도 11은 예시적인 실시형태에 따라, 내장된 적어도 하나의 수신 안테나를 갖고 무선 충전을 위해 구성된 또 다른 하나의 전자 디바이스 (900) 의 간략화된 평면도를 묘사한다. 상기에서 기술된 전자 디바이스 (800) 와 마찬가지로, 전자 디바이스 (900) 는 금속 프레임을 포함할 수도 있는 외부면 (903) 을 포함할 수도 있다. 부가하여, 전자 디바이스 (900) 는 금속 하우징을 포함할 수도 있는 충전가능한 배터리 (904) 에 동작가능하게 커플링될 수도 있는 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (902) 를 더 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라, 전자 디바이스 (900) 는 루프 컨덕터 (902) 에 인접하고 비전도성 물질로 구성된 컴포넌트 (909) 를 포함한다.
도 11에서 예시된 바와 같이, 루프 컨덕터 (902) 는 전자 디바이스 (900) 내 통합될 수도 있고 여유 공간 (906) 의 일부만큼 외부면 (903) 으로부터 분리될 수도 있다. 따라서, 외부면 (903) 에 의해 야기되는, 루프 컨덕터 (902) 에 인접하고 관련된 자기장에 대한 어떠한 불리한 영향도 제한될 수도 있다. 예로서, 루프 컨덕터 (902) 는 전자 디바이스 (900) 로 통합될 수도 있고 외부면 (903) 으로부터, 관련된 무선 수신 안테나가 그 통합시 약 4의 팩터보다 크게 저하되는 것을 방지할 정도의 거리로 분리될 수도 있다. 다른 방식으로 서술되었듯이, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도는 전자 디바이스 (900) 로의 통합시 무선 수신 안테나의 양호도보다 실질적으로 4배를 넘지 않아야 한다. 좀더 구체적이고 비제한적인 예로서, 루프 컨덕터 (902) 는 전자 디바이스 (900) 로 통합될 수도 있고 외부면 (903) 으로부터 약 1 내지 2 밀리미터만큼 분리될 수도 있다.
뿐만 아니라, 여유 공간 (906) 의 다른 부분은 컴포넌트 (909) 의 일부를 포함할 수도 있다는 점은 주목될 것이다. 따라서, 구성되는 전자 디바이스 (900) 는, 루프 컨덕터 (902) 주변 전체의 탈출 경로를 제공할 수도 있다. 상기에서 서술된 바와 같이, 루프 컨덕터 (902) 에 인접한 탈출 경로는 자기장이 루프 컨덕터 (902) 주변에 존재할 수 있게 할 수도 있고, 그리하여 관련된 무선 수신 안테나의 기능을 향상시킬 수도 있다.
도 12는 예시적인 실시형태에 따라, 내장된 적어도 하나의 수신 안테나를 갖는 전자 디바이스 (550) 의 한 관점을 묘사한다. 전자 디바이스 (550) 는 디스플레이 영역과 키보드(미도시)를 둘러싼 금속 프레임을 포함할 수도 있는 디스플레이 디바이스 (554) 를 포함한다. 전자 디바이스 (550) 는 또한 인쇄 회로 기판 (558) 에 인접한 전자 모듈 (556) 을 포함하는데, 이는 각각 전도성 물질을 포함할 수도 있다. 부가하여, 전자 디바이스 (550) 는 다양한 전도성 컴포넌트를 포함할 수도 있는, 금속 하우징을 갖는 배터리 (560) 와 RF 전자 및 안테나 모듈 (562) 을 포함한다. 뿐만 아니라, 전자 디바이스 (550) 는 금속 하우징을 갖는 카메라 (564) 를 포함한다.
도 13은 전자 디바이스 (550) 의 다른 관점을 예시한다. 도 12 및 도 13의 각각에서 예시된 바와 같이, 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (552) 는 전자 디바이스 (550) 내 각 전도성 컴포넌트로부터 물리적으로 이격되어 있다(즉 여유 공간이 존재한다). 구체적으로, 루프 컨덕터 (552) 와 각각의 카메라 (564), 배터리 (560), 및 RF 전자 및 안테나 모듈 (562) 사이에 여유 공간이 존재한다. 따라서, 이러한 간격은 루프 컨덕터 (552) 에 인접하게 존재하는 자기장에 대해 탈출 경로 (화살표 (564) 로 도시) 를 제공할 수도 있다. 구성되는 전자 디바이스 (550) 는, 루프 컨덕터 (552) 주변 전체의 탈출 경로를 제공할 수도 있다는 점이 주목될 것이다. 상기에서 서술한 바와 같이, 루프 컨덕터 (552) 에 인접한 탈출 경로는 자기장이 루프 컨덕터 (552) 주변에 존재할 수 있게 할수도 있고, 그리하여 관련된 무선 수신 안테나의 기능이 향상될 수도 있다.
예로서, 무선 수신 안테나는, 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (552) 가 전자 디바이스 (550) 내 각 전도성 컴포넌트로부터, 무선 수신 안테나의 양호도가 그 통합시 약 4의 팩터보다 크게 저하되는 것을 방지할 정도의 거리만큼 분리되는 방식으로 전자 디바이스 (550) 로 통합될 수도 있다. 다른 방식으로 서술되었듯이, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도는 전자 디바이스 (500) 로의 통합시 무선 수신 안테나의 양호도보다 실질적으로 4배를 넘지 않아야 한다. 좀더 구체적이고 비제한적인 예로서, 루프 컨덕터 (552) 는 전자 디바이스 (550) 로 통합될 수도 있고 각 전도성 컴포넌트로부터 약 1 내지 2 밀리미터 이상으로 분리될 수도 있다.
도 14는 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (782) 및 전도성 컴포넌트 (784) 를 포함하는 전자 디바이스 (780) 의 간략화된 예시이다. 예를 들어, 전도성 컴포넌트 (784) 는 금속 하우징을 갖는 재충전가능한 배터리를 포함할 수도 있다. 도 14에 예시된 바와 같이, 루프 컨덕터 (782) 는 전도성 컴포넌트 (784) 로부터 그 사이에 여유 공간 (786) 을 갖는 거리 L 만큼 분리되어 있다. 비제한적인 예로서, 거리 L은 약 1 내지 2 밀리미터의 범위를 가질 수도 있다. 게다가, 여유 공간 (786) 은, 단순히 예를 들자면, 빈 공간, 비전도성 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 따라서, 여유 공간 (786) 은 루프 컨덕터 (782) 와 관련된 자기장에 대해 탈출 경로 (화살표 (788) 로 표시) 를 제공할 수도 있다. 그 결과, 전도성 컴포넌트 (784) 에 의해 야기되는, 루프 컨덕터 (782) 에 인접하고 관련된 자기장에 대한 어떠한 불리한 영향도 제한될 수도 있다.
무선 수신 안테나는 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 (782) 가 전도성 컴포넌트 (784) 로부터, 무선 수신 안테나의 양호도가 그 통합시 약 4의 팩터보다 크게 저하되는 것을 방지할 정도의 거리만큼 분리되는 방식으로 전자 디바이스 내로 통합될 수도 있다는 점이 주목될 것이다. 다른 방식으로 서술되었듯이, 무선 수신 안테나의 무감쇠 양호도는 전자 디바이스 (780) 로의 통합시 무선 수신 안테나의 양호도보다 실질적으로 4배를 넘지 않아야 한다.
도 15는 예시적인 실시형태에 따른 방법의 플로우차트를 예시한다. 방법 (700) 은 본 명세서에 기술된 다양한 구조에 의해 지원된다. 방법 (700) 은 적어도 하나의 무선 수신 안테나를 전자 디바이스로 통합하는 단계 (702) 를 포함한다. 방법 (700) 은 적어도 하나의 안테나의 루프 컨덕터를 전자 디바이스 내 각 전도성 컴포넌트로부터 이격시키는 단계 (704) 를 더 포함한다.
도 16은 다른 방법의 예시적인 실시형태에 따른 플로우차트를 예시한다. 방법 (705) 은 본원에 기재된 다양한 구조에 의해 지원된다. 방법 (705) 은 전자 디바이스 내에 통합되고 전자 디바이스 내 각 전도성 컴포넌트로부터 이격된 루프 컨덕터를 갖는 적어도 하나의 수신 안테나에서 무선 전력을 수신하는 단계 (706) 를 포함한다. 방법 (705) 은 전력을 적어도 하나의 수신 안테나로부터 그에 커플링된 적어도 하나의 충전가능한 배터리로 전송하는 단계 (708) 를 더 포함한다.
도 17a 및 도 17b 는 예시적인 실시형태에 따라, 전자 디바이스 내 통합을 위해 구성된 무선 수신 안테나의 싱글-루프 컨덕터 (650) 를 예시한다. 싱글-루프 컨덕터 (650) 는, 단지 예를 들면, 구리 도선 또는 구리 리본과 같은 도선 또는 리본 (652)을 포함할 수도 있다. 하나의 예시적인 실시형태에 따라, 리본 (652) 은 은도금을 갖는 구리 리본을 포함할 수도 있다. 게다가, 도 17b에 예시된 바와 같이, 싱글-루프 컨덕터 (650) 는 커패시터 (654) 및 단자 (656) 를 포함한다. 도 17a와 관련하여, 비제한적인 예로서, 싱글-루프 컨덕터 (650) 는 약 44.0 밀리미터의 폭 A, 약 89.0 밀리미터의 높이 B를 가질 수도 있고, 리본 (652) 은 약 3.0 밀리미터의 폭 C를 가질 수도 있다. 게다가, 싱글-루프 컨덕터 (650) 는, 단지 예를 들면 약 1.0 밀리미터가 될 수도 있는, 리본 (652) 의 단부들 사이의 간격 F를 가질 수도 있다. 간격 F는 도 17A에 예시된 커패시터 (654) 와 같은 커패시터의 배치로 구성될 수도 있다.
도 18a는 예시적인 실시형태에 따라, 전자 디바이스 내 통합을 위해 구성된 무선 수신 안테나의 멀티-루프 컨덕터 (660) 를 예시한다. 예시된 바와 같이, 멀티-루프 컨덕터 (660) 는 복수의 도선 또는 리본 (662) 을 포함할 수도 있는데, 이들 각각은 단지 예를 들자면 구리를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라, 비제한적 예로서, 멀티-루프 컨덕터 (660) 는 약 47 밀리미터의 폭 D 및 약 89 밀리미터의 높이 E를 가질 수도 있다. 부가하여, 도 18b에서 예시된 바와 같이, 각 도선 (662) 은 폭 W를 가질 수도 있고, 도선들 (662) 은 거리 X로 분리될 수도 있으며, 그리고 인접한 도선 (662) 은 중심 대 중심 간격 Z를 가질 수도 있다. "엄지손가락의 법칙"에 따라, 거리 X는 폭 W와 실질적으로 동일하고 중심 대 중심 간격 Z는 거리 X의 값의 실질적으로 2배일 수도 있다. 단지 예를 들면, 폭 W 및 거리 X는 각각 약 0.8 밀리미터가 될 수도 있다. 게다가, 본 예에서, 중심 대 중심 간격 Z는 약 1.6 밀리미터가 될 수도 있다.
당업자는 제어 정보 및 신호가 다양한 다른 기술 및 기법을 이용하여 표현될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 상기의 서술을 통해 참조될 수도 있는 데이터, 명령, 커맨드, 정보, 신호, 비트, 심벌, 및 칩은 전압, 전류, 전자기파, 자기장 또는 입자, 광학적 장 또는 입자, 또는 이들의 임의의 조합으로 표현될 수도 있다.
당업자는 본 명세서에서 개시된 실시형태와 관련된 다양한 예시적인 논리 블럭, 모듈, 회로, 및 알고리즘 스텝들이 전자적 하드웨어로 구현될 수도 있고, 그리고 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양자의 조합에 의해 제어될 수도 있다는 것을 더 이해할 것이다. 이러한 하드웨어와 소프트웨어의 호환성을 명확히 예시하기 위하여, 다양한 예시적 컴포넌트, 블럭, 모듈, 회로, 및 단계들이 일반적으로 그 기능의 측면에서 상기에서 서술되었다. 그러한 기능이 하드웨어로 아니면 소프트웨어로 구현되고 제어될지는 개별적인 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 디자인 조건에 의한다. 통상의 지식을 가진 자는 상술한 기능을 각 개별적인 애플리케이션에 대해 다양한 방법으로 구현할 수도 있지만, 그러한 구현 결정은 본 발명의 예시적인 실시형태의 범위를 벗어나게 한다고 해석되지 않아야 한다.
본 명세서에서 개시된 실시형태와 관련하여 기술된 다양한 예시적 논리 블럭, 모듈, 및 회로는 본 명세서에서 범용 프로세서, 디지털 신호 처리기 (DSP), 주문형 반도체 (ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA) 또는 다른 프로그램가능한 로직 디바이스, 별개의 게이트 또는 트랜지스터 로직, 별개의 하드웨어 컴포넌트, 또는 본 명세서에서 기술된 기능을 수행하기 위해 디자인된 이들의 임의의 조합으로 제어될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서가 될 수도 있지만, 다르게는 프로세서는 임의의 기존 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 또는 스테이트 머신이 될 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스, 예를 들어 DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연결된 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 그러한 구성으로 구현될 수도 있다.
본 명세서에서 개시된 실시형태와 관련하여 기술된 방법 또는 알고리즘의 제어 단계는 직접 하드웨어로, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 양자의 조합으로 구체화될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 플래쉬 메모리, 리드 온리 메모리 (ROM), 전기적으로 프로그램가능한 ROM (EPROM), 전기적으로 소거가능한 프로그램가능 ROM (EEPROM), 레지스터, 하드디스크, 착탈형 디스크 (removable disk), CD-ROM, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고, 저장 매체에 기록(기입)할 수 있도록 프로세서와 커플링된다. 다르게는, 저장 매체는 프로세서에 내장될 수도 있다. 프로세서와 저장 매체는 ASIC 내에 상주할 수도 있다. ASIC은 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다르게는, 프로세서와 저장 매체는 사용자 단말기 내에 별개의 컴포넌트로 상주할 수도 있다.
하나 이상의 예시적인 실시형태에서, 상술한 제어 기능은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되면, 그 기능은 컴퓨터-판독가능 매체에 있는 하나 이상의 명령 또는 코드로, 저장되거나 이를 통해 전송될 수도 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 컴퓨터 프로그램을 한 곳에서 다른 곳으로의 전송을 용이하게 하는 어떠한 매체를 포함하는 컴퓨터 저장 매체와 통신 매체 모두를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 가능한, 임의의 가용한 매체일 수도 있다. 예로서, 제한없이, 그러한 컴퓨터-판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기적 저장 디바이스, 또는 명령이나 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드를 운반 또는 저장하는 데 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함한다. 또한, 임의의 접속이 컴퓨터-판독가능 매체로 적당히 지칭된다. 예를 들어, 소프트웨어가 웹사이트, 서버, 또는 동축 케이블, 광케이블, 트위스트 페어 (twisted pair), 디지털 가입자 라인 (DSL), 또는 적외선, 라디오(radio), 마이크로웨이브와 같은 무선 기술을 사용하는 다른 원격 소스로부터 송신되면, 동축 케이블, 광케이블, 트위스트 페어, DSL, 또는 적외선, 라디오, 마이크로웨이브와 같은 무선 기술은 매체의 개념에 포함된다. 여기서 사용된 디스크 (disk) 와 디스크 (disc) 는 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피 디스크와 블루레이 디스크를 포함하는데, 여기서 디스크 (disk) 는 보통 데이터를 자기적으로 재생하는 반면, 디스크 (disc) 는 데이터를 레이저로 광학적으로 재생하는 것이다. 상기의 조합은 또한 컴퓨터-판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.
개시된 예시적 실시형태의 전술한 설명은 당업자가 본 발명을 제작 또는 사용할 수 있도록 제공된다. 이러한 예시적 실시형태에 대한 다양한 수정이 당업자에게는 명백할 것이고, 본 명세서에서 정의된 일반 원리는 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고 다른 실시형태에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에서 보인 실시형태에 한정되고자 함이 없으나, 본 명세서에서 개시된 원리 및 신규한 특징과 일치하는 최광의 범위와 부합되고자 한다.

Claims (26)

  1. 전자 디바이스 내에 통합되고 무선 송신 안테나로부터 무선 전력을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 수신 안테나를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나의 루프 컨덕터는, 상기 전자 디바이스 내 각각의 전도성 컴포넌트로부터 상기 루프 컨덕터와 상기 각각의 전도성 컴포넌트 사이에 상기 루프 컨덕터 주변에 자기장 형성이 가능하도록 구성된 여유 공간을 갖게 이격되도록 구성되는, 전자 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나의 상기 루프 컨덕터는, 싱글-루프 컨덕터 및 멀티-루프 컨덕터 중 하나를 포함하는, 전자 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나의 상기 루프 컨덕터는, 상기 전자 디바이스 내의 충전가능한 배터리로부터 이격되도록 구성되는, 전자 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나의 상기 루프 컨덕터는, 비전도성 컴포넌트에 인접한, 전자 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 여유 공간은 빈 공간, 비전도성 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 전자 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나의 상기 루프 컨덕터는, 각각의 전도성 컴포넌트로부터, 관련된 무선 수신 안테나의 양호도가 상기 무선 수신 안테나의 상기 전자 디바이스로의 통합시 약 4의 팩터보다 크게 저하되는 것을 방지할 정도의 거리만큼 이격된, 전자 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나의 상기 루프 컨덕터는, 각각의 전도성 컴포넌트로부터, 관련된 무선 수신 안테나의 양호도가 상기 무선 수신 안테나의 상기 전자 디바이스로의 통합시 적어도 약 2의 팩터만큼 저하되게 할 정도의 거리만큼 이격된, 전자 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나의 상기 루프 컨덕터는, 각각의 전도성 컴포넌트로부터, 관련된 무선 수신 안테나의 양호도가 상기 무선 수신 안테나의 상기 전자 디바이스로의 통합시 적어도 약 2의 팩터 하지만 약 4의 팩터 이하 만큼 저하되게 할 정도의 거리만큼 이격된, 전자 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나의 상기 루프 컨덕터는 각각의 전도성 컴포넌트로부터 적어도 약 1 내지 2 밀리미터만큼 이격된, 전자 디바이스.
  10. 무선 송신 안테나로부터 무선 전력을 수신하도록 구성되는 적어도 하나의 무선 수신 안테나를 포함하는 디바이스로서,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나의 루프 컨덕터는, 디바이스 내 배치되어 상기 루프 컨덕터와 관련된 자기장이 상기 루프 컨덕터 주변 전체에 존재할 수 있도록 구성된, 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 루프 컨덕터는 비전도성 컴포넌트에 근접하여 배치되도록 구성된, 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 자기장은 상기 비전도성 컴포넌트 내에 존재하는, 디바이스.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 루프 컨덕터는, 상기 디바이스 내 각각의 전도성 컴포넌트로부터 상기 루프 컨덕터와 상기 각각의 전도성 컴포넌트 사이에 적어도 일부분의 여유 공간을 갖게 분리되도록 구성된, 디바이스.
  14. 적어도 하나의 무선 수신 안테나를 전자 디바이스로 통합하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 안테나의 루프 컨덕터 주변에 자기장 형성을 가능하게 하는 단계를 포함하는, 전자 디바이스 내에 수신 안테나를 통합하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 안테나의 루프 컨덕터 주변에 자기장 형성을 가능하게 하는 단계는 상기 루프 컨덕터를 상기 전자 디바이스 내의 각각의 전도성 컴포넌트로부터 이격시키는 단계를 포함하는, 전자 디바이스 내에 수신 안테나를 통합하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    루프 컨덕터를 이격시키는 단계는,
    상기 루프 컨덕터를 상기 전자 디바이스 내의 각각의 전도성 컴포넌트로부터 관련된 무선 수신 안테나의 양호도가 상기 관련된 무선 수신 안테나의 상기 전자 디바이스로의 통합시 약 4의 팩터보다 크게 저하되는 것을 방지할 정도의 거리만큼 이격시키는 단계를 포함하는, 전자 디바이스 내에 수신 안테나를 통합하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    비전도성 컴포넌트를 상기 루프 컨덕터에 인접하여 배치하는 단계를 더 포함하는, 전자 디바이스 내에 수신 안테나를 통합하는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스 내의 각각의 전도성 컴포넌트로부터 상기 적어도 하나의 안테나의 루프 컨덕터를 이격시키는 단계는,
    상기 루프 컨덕터를 충전가능한 배터리로부터 상기 루프 컨덕터와 상기 충전가능한 배터리 사이에 약 1 내지 2 밀리미터의 거리를 갖게 이격시키는 단계를 포함하는, 전자 디바이스 내에 수신 안테나를 통합하는 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 루프 컨덕터에 인접한 자기장 형성을 가능하게 하는 단계는,
    상기 루프 컨덕터 주변 전체에 자기장 형성을 가능하게 하는 단계를 포함하는, 전자 디바이스 내에 수신 안테나를 통합하는 방법.
  20. 전자 디바이스 내에 통합되고 상기 전자 디바이스 내의 각각의 전도성 컴포넌트로부터 분리되는 루프 컨덕터를 갖는 적어도 하나의 수신 안테나에서 무선 전력을 수신하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 수신 안테나로부터 상기 수신 안테나에 커플링된 적어도 하나의 충전가능한 배터리로 전력을 전송하는 단계를 포함하는, 전자 디바이스를 충전하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    루프 컨덕터를 갖는 적어도 하나의 수신 안테나에서 무선 전력을 수신하는 단계는,
    관련된 무선 수신 안테나의 양호도가 상기 관련된 무선 수신 안테나의 상기 전자 디바이스로의 통합시 약 4의 팩터보다 크게 저하되는 것을 방지할 정도로 각각의 전도성 엘리먼트로부터 분리된 루프 컨덕터를 갖는 적어도 하나의 수신 안테나에서 무선 전력을 수신하는 단계를 포함하는, 전자 디바이스를 충전하는 방법.
  22. 전자 디바이스 내에 통합되고 상기 전자 디바이스 내의 각각의 전도성 컴포넌트로부터 분리된 루프 컨덕터를 갖는 적어도 하나의 수신 안테나에서 무선 전력을 수신하는 수단; 및
    상기 적어도 하나의 수신 안테나로부터 상기 적어도 하나의 수신 안테나에 커플링된 적어도 하나의 충전가능한 배터리로 전력을 전송하는 수단을 포함하는, 충전가능한 디바이스의 충전을 가능하게 하는 디바이스.
  23. 무선 송신 안테나로부터 무선 전력을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 무선 수신 안테나를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 무선 수신 안테나는, 자기장이 상기 적어도 하나의 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터 주변에 존재할 수 있도록 하는 전자 디바이스 내 통합용으로 더 구성된, 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터는 상기 전자 디바이스의 적어도 하나의 비전도성 컴포넌트와 근접하여 배치되는, 시스템.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 무선 수신 안테나의 루프 컨덕터는 상기 루프 컨덕터에 가장 가까운 전도성 엘리먼트로부터 약 1 내지 2 밀리미터만큼 이격된, 시스템.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 무선 수신 안테나는, 상기 루프 컨덕터 주변 전체에 자기장의 형성을 가능하게 하도록 하는 상기 전자 디바이스 내 통합용으로 더 구성된, 시스템.
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