KR20120105017A - 공통 통신 장치 - Google Patents

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KR20120105017A
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communication device
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데이비드 존 에드워드
크리스토퍼 존 스티븐스
라즐로 솔리마
에카테리나 샤모니나
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아이시스 이노베이션 리미티드
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Abstract

근접장 결합 공진 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 공통 통신 장치로서, 엘리먼트들 각각은 자유단들을 가지는 루프 부분을 포함하는 결합 부분을 포함하고, 장치는 데이터 송신 유닛 및 데이터 수신 유닛과 함께 제공되고, 각각의 유닛은 결합 부분을 가지고, 유닛들은 공통 통신 장치와 각각의 유닛의 결합 부분에 의해 서로 통신하도록 배열되고, 데이터 송신 유닛의 결합 부분은 장치의 제1 공진 엘리먼트의 루프 부분에 근접장 결합이 되도록 배열된 루프 부분을 포함하는 공진 엘리먼트를 포함하고, 데이터 수신 유닛의 결합 부분은 제1 공진 엘리먼트가 아닌 장치의 제2 공진 엘리먼트의 루프 부분에 근접장 결합이 되도록 배열된 루프 부분을 포함하는 공진 엘리먼트를 포함하는 공통 통신 장치.

Description

공통 통신 장치{COMMON COMMUNICATIONS DEVICE}
본 발명은 통신 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 이를 수단으로 하여 전자 장치들 사이에서 데이터가 전송될 수 있는 공통 통신 장치에 관한 것이다.
전자 장치들간의 데이터 커넥션(connection)은 전형적으로 케이블 또는 무선 라디오(wireless radio) 통신 장치에 의해서 만들어진다. 컴퓨팅 장치들은 전형적으로 프린터, 디지털 카메라, 외장 하드 드라이브, 및 USB(Universal Serial Bus) 또는 유사한 케이블 인터페이스에 의한 플래시 드라이브(flash drive)와 같은 관련 악세서리 또는 주변장치와 연결된다. 무선 통신 장치들 또한 공통된다. 마이크로프로세서는 일반적으로 인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB) 또는 이와 유사한 것 상에서 트랙(track)으로서 정의된 멀티컨덕터 버스 라인(multiconductor bus line)을 통해서 관련 부품들로 연결된다.
케이블 커넥션과 관련된 문제점은 트립(trip) 위험뿐 아니라 잠재적인 전기 쇼크(shock) 위험을 야기한다는 것이다. 그래서, 케이블 관리 시스템이 전형적으로 요구된다. 그러한 시스템은 보건안전법(health and safety legislation)이 준수되어야 하는 작업장 및 일반인 출입지역에서 특히 중요하다. 케이블 커넥션은 또한 잠재적으로 다루기가 까다롭고, 커넥션을 유효하게 하기 위해서 케이블에 맞는 커넥터의 수작업을 요한다. 이것은 신체 장애가 있는 개개인들에 대해서 문제가 될 수 있다. 반복된 연결 및 분리는 마모로 인해 커넥터의 수명을 제한한다.
본 발명은 전자 장치들 사이에서 데이터가 전송될 수 있는 공통 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 근접장 결합(near-field coupled) 공진 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 공통 통신 장치가 제공되는데, 엘리먼트들 각각은 루프 부분(loop portion)을 포함하는 결합 부분을 포함하고,
장치는 데이터 송신 유닛 및 데이터 수신 유닛과 함께 제공되고, 각각의 유닛은 결합 부분을 가지고, 유닛들은 공통 통신 장치의 공진 엘리먼트들과 각각의 유닛의 결합 부분에 의해 서로 통신하도록 배열되고,
데이터 송신 유닛의 결합 부분은 장치의 제1 공진 엘리먼트의 루프 부분에 근접장 결합이 되도록 배열된 루프 부분을 포함하는 공진 엘리먼트를 포함하고, 데이터 수신 유닛의 결합 부분은 장치의 제2 공진 엘리먼트의 루프 부분에 근접장 결합이 되도록 배열된 루프 부분을 포함하고, 장치의 제2 공진 엘리먼트는 제1 공진 엘리먼트가 아니다.
루프 부분은 자유단(free end)들을 가질 수 있다. 자유단들은 용량성 갭(capacitive gap)을 형성할 수 있고, 또는 자유단들은 커패시터에 의해 연결될 수 있다. 이 배열에 따르면, 루프 부분은 폐쇄 루프를 형성하지 않고, 자유단들 사이에서 용량성 갭을 가진다. 공진 엘리먼트는 하나 이상의 루프 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공진 엘리먼트는 서로에게 전도성으로 연결되지 않은 두 개의 동심원의 루프 부분들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 입력 및 출력 장치들이 실질적으로 장치의 임의의 위치에서 공통 통신 장치에 의해 서로에게 결합될(coupled) 수 있다는 이점을 가진다. 나아가, 커넥터 및 관련 스위칭 전자장치를 제공할 필요 없이, 둘 이상의 장치가 장치에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 때때로 합성 자기 플라즈마(synthetic magnetic plasma) 또는 메타마그넷(meta-magnet)으로 알려진 자기적으로 결합된 공진 회로들의 하나 이상의 어레이를 포함한다. 일부 실시 예들은 자기장 대신 전기장에 의해 결합된 공진 회로들의 하나 이상의 어레이를 포함한다.
전자의 경우에, 자기적으로 결합된 공진자들의 어레이는 전파(propagating) 전자파를 지지(supporting)할 수 있고, 전파 전자파의 주요 구성요소는 각각의 회로에서 흐르는 전류들과 이들의 공유된 자속이다. 이러한 파들은 자기-유도(magneto-inductive)(MI) 웨이프로 알려져 있다(예컨대, E. Shamonina , V.E. Kalinin, K.H. Ringhofer and L. Solymar, 'magneto-inductive waveguide', Electron. Letters 38, 371-3 (2002) 참조).
MI 웨이브들은 공진 회로들이 존재하는 영역에서만 전파한다. 그래서, 2-차원적인 구조에서, 파들은 파워에 있어서 1/r로 감쇠하고, 3-차원적인 구조의 경우에 1/r2인 것과는 다르다.
본 발명은 MI 웨이브들의 국부 자속이, 구조에 가까운 근접장에서만, MI 웨이브들을 지지하는 구조 다음에 배치된 외부 장치들에 결합할 수 있다는 사실을 이용한다.
어레이의 공진자들의 반지름 r이 자유 공간 파장 λ에 비하여 대체로 작다고 가정하면, 방사 손실(radiation losses) Rrad은 현저하지 않다:
Figure pct00001
이것은 근접장 체제에서 MI 웨이브들을 이용하는 장치는 원거리장(far-field) 체제에서 전자기 방사선(electromagnetic radiation)을 방출하지 않도록 배열될 수 있어서, 전자기 스펙트럼 송신 대역의 관점에서 라이센싱 고려에 대한 요구를 제거할 수 있다는 이점을 가진다. 게다가, 원한다면 차폐(shielding)가 추가될 수 있지만, 대부분의 구현에 있어서 불필요할 것으로 예상된다.
게다가, 대역폭은 동작의 주파수를 올림으로써 증가될 수 있고, 동작의 주파수에 대한 제한은 제작 문제 및 (대략 100 GHz(100s of GHz)의) 사용된 금속 도체의 복소 전기전도도(complex conductivity)에 의해 설정된다.
MI 웨이브들을 지지하는 결합된 공진자들(또는 자기장 자속선들이 아니라 전기장 자속선에 의해서 서로 결합된 해당 공진자들)의 어레이들은 '메타물질(metamaterials)'과 유사한데, 이들은 겉보기 벌크(apparent bulk) 속성이 엔지니어링될 수 있는 이산적(discrete)으로 결합된 엘리먼트들의 어레이들로부터 형성되었음에도 불구하고 자유 공간 파장 스케일 상에서 연속적(continuous)인 매체로서 거동하기 때문이다.
선택적으로, 데이터 송신 유닛과 데이터 수신 유닛을 결합시키는 인접한 공진 엘리먼트들의 제1 쌍(pair)은 적어도 부분적으로 축을 이루는(axial) 구성으로 결합되고, 데이터 송신 유닛과 데이터 수신 유닛을 결합시키는 인접한 공진 엘리먼트들의 제2 쌍은 적어도 부분적으로 평면적(planar)인 구성으로 결합된다.
장치의 공진 엘리먼트들의 적어도 한 쌍은 실질적으로 평면적으로 결합된 구성으로 서로 결합될 수 있다.
그래서, 일부 루프 엘리먼트들은 실질적으로 동일한 평면에서 서로 인접하게 제공될 수 있다.
장치의 공진 엘리먼트들의 적어도 한 쌍은 실질적으로 동축인(coaxial) 구성으로 서로 결합될 수 있다.
데이터 송신 또는 데이터 수신 유닛이 접하게(in abutment) 배치되는 것을 가능하게 해서 장치의 공진 엘리먼트들과 유닛 사이에서 인접장 결합을 초래하도록 배열된 자유 표면을 장치가 가질 수 있다.
예컨대, 공진 엘리먼트들은 플라스틱 물질의 시트(sheet), 선택적으로 플라스틱 물질의 플렉서블(flexible) 시트와 같은 호스트 매체(host medium) 내에 내장될 수 있다.
자유 표면은 평평한 평면 표면, 굽은 표면, 또는 임의의 다른 적절한 표면일 수 있다는 것이 이해될 것이다.
장치의 공진 엘리먼트들의 각각의 루프의 평면은 각각의 루프에 대한 자유 표면 국부의 일부에 실질적으로 평행하게 배열될 수 있다.
국부(local)는 각각의 루프에 가장 가까운 자유 표면의 부분을 의미한다.
이와 달리, 장치의 공진 엘리먼트들의 각각의 루프의 평면은 각각의 루프에 대한 자유 표면 국부의 일부에 실질적으로 수직하게 제공될 수 있다.
장치의 공진 엘리먼트들의 각각의 루프의 평면은 각각의 루프에 대한 자유 표면 국부의 일부에 대하여 약 30° 내지 약 70°범위의 각도로, 바람직하게는 약 45°의 각도로 제공될 수 있다.
공진 엘리먼트들의 각각의 인접한 쌍들은 각각의 루프 부분들이 각각의 루프 부분의 평면에 있는 축에 대해서 반대 방향으로 경사지도록 배열될 수 있고, 각각의 축들은 서로에 대해서 실질적으로 평행할 수 있다.
엘리먼트들의 각각의 인접한 쌍들은 서로 실질적으로 수직하게 지향될 수 있다.
장치는 공진 엘리먼트들의 제1 및 제2 레이어들을 포함할 수 있다.
제1 레이어의 공진 엘리먼트들의 각각의 루프의 평면은 제2 레이어의 공진 엘리먼트들의 각각의 루프의 평면에 실질적으로 평행할 수 있다.
이와 달리, 제1 레이어의 공진 엘리먼트들의 각각의 루프의 평면은 제2 레이어의 공진 엘리먼트들의 각각의 루프의 평면에 실질적으로 수직일 수 있다.
장치는 공진 엘리먼트들의 제3 레이어를 포함할 수 있고, 제1 및 제3 레이어들은 제1 및 제3 레이어들 사이에 제2 레이어가 끼워져 있도록 배열될 수 있다.
제3 레이어의 공진 엘리먼트들의 각각의 루프는 제3 레이어의 각각의 루프 위에 있는 공진 엘리먼트인 제1 레이어의 공진 엘리먼트의 대응하는 루프에 평행할 수 있다.
제1 레이어의 공진 엘리먼트들은 제2 레이어의 공진 엘리먼트들과는 다른 공진 주파수를 가질 수 있다.
데이터 송신 유닛 또는 데이터 수신 유닛의 결합 엘리먼트의 공진 주파수는 제1 및 제2 레이어들의 공진 엘리먼트들의 공진 주파수와는 다를 수 있다.
공진 엘리먼트들의 제1 레이어 위에서 적절한 방향으로의 데이터 송신 유닛 또는 데이터 수신 유닛의 결합 부분의 존재가 제1 레이어의 하나 이상의 공진 엘리먼트들의 공진 주파수에 있어서의 천이를 초래하도록 배열됨으로써, 제2 레이어의 공진 엘리먼트와 데이터 송신 유닛 또는 데이터 수신 유닛의 결합 엘리먼트가 결합될 수 있다.
이것은 허가받지 않은 무리가 공진 엘리먼트를 장치에 용이하게 결합시키는 것을 감소시킬 수 있다는 이점을 가진다.
공진 엘리먼트의 루프 부분에서 흐르는 전류의 크기가 미리 정해진 값을 초과하는 경우에 장치의 공진 엘리먼트가 비활성화(disabled)되도록 배열됨으로써, 공진 엘리먼트가 하나 이상의 인접한 공진 엘리먼트들에 더 이상 결합하지 않을 수 있다.
이것은 일부 경우에 허가받지 않은 무리가 공진 엘리먼트들 장치에 결합시키고자 한다면 장치가 비활성화되는 것이 초래될 수 있다는 이점을 가진다. 장치는 영구적으로 비활성화되는 것이 초래되도록 배열될 수 있다(원샷(one-shot) 배열). 이와 달리, 장치는 취소할 수 있게 비활성화되는 것이 초래되도록 배열될 수 있다.
루프 부분에서 흐르는 전류의 크기가 미리 정해진 값을 초과하는 경우에 장치의 제1 레이어의 공진 엘리먼트가 비활성화되도록 배열될 수 있다.
장치는 공진 엘리먼트들의 제3 레이어를 더 포함할 수 있고, 제1 및 제3 레이어들은 제1 및 제3 레이어들 사이에 제2 레이어가 끼워져 있도록 배열될 수 있다.
제1 및 제3 레이어들은 구조를 통해서 전송된 신호의 결합을 증가시키도록 배열될 수 있다.
제1 및 제3 레이어들의 결합 엘리먼트들의 루프 부분들의 각각의 평면들은 실질적으로 평행할 수 있다.
제1 및 제3 레이어들의 결합 엘리먼트들의 루프 부분들의 각각의 평면들은 제2 레이어의 루프 부분들의 대응하는 평면들에 실질적으로 수직일 수 있다.
데이터 송신 유닛 및 데이터 수신 유닛은 자기-유도(magneto-inductive)(MI) 웨이브들에 의해서 서로 통신하도록 배열될 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 데이터 송신 유닛 및 데이터 수신 유닛은 전기-유도(electro-inductive)(EI) 웨이브들에 의해서 서로 통신하도록 배열될 수 있다.
공통 통신 장치의 공진 엘리먼트들은 기판 상에서 또는 기판 내에서 제공될 수 있다.
기판은 플라스틱 물질과 직물(fabric) 중에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
기판은 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 제1 관점에 따른 공통 통신 장치를 포함하는 물품이 제공된다.
물품은 의류 물품, 카펫, 벽지, 건축 패널(construction panel), 유체 도관(fluid conduit), 회로 보드(circuit board), 마더 보드(mother board), 및 집적 회로 중에서 선택된 하나일 수 있다.
본 발명의 제3 관점에 있어서, 그 구조의 일부 내에 또는 구조의 일부 상에 제공된, 본 발명의 제1 관점에 따른 공통 통신 장치를 가지는 운송 기구가 제공된다.
바람직하게는, 상기 구조는 선박의 선체, 항공기의 기체, 자동차의 몸체, 및 자동차의 캡(cab) 중에서 선택된 하나일 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 공통 통신 장치(또는 '채널')을 제공하는 축방향으로-결합된(axially-coupled) 공진 회로들의 어레이를 도시하고; 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 공통 통신 장치(또는 '채널')을 제공하는 평면으로-결합된(plane-coupled) 공진 회로들의 1-D 어레이를 도시하고; 도 1c는 도 1b에서 도시된 배열을 위한 등가 회로들 도시하고; 도 1d는 본 발명의 실시 예에 따른 장치를 통한 파워의 완전한 전달을 설명하기 위해서 이용된, 내부 임피던스 및 복소 소스를 가진 테브난 소스와, 케이블 결합된 공진 회로(또는 '입자(particle)' 또는 '엘리먼트(element)') 간의 등가물의 개략도를 도시하고; 도 1e는 본 발명의 실시 예에 따른 장치를 제공하는 평면으로-결합된 공진자(resonator) 회로들의 2-D 어레이를 도시한다.
도 2는 κ=-/0/5, -0.10, -0.15, -0.20와 Q=100 및 46MHz의 공진 주파수를 가지고, 도 1b의 장치에서 전파하는 MI 웨이브에 대해 주파수 및 횡전계 결합 계수 κ의 함수로서 감쇠 α 및 웨이브 벡터 β의 계산된 값들을 도시한다.
도 3은 동일평면 방식으로 일렬로 배열된 20mm 직경의 공진 회로들의 단순한 선형 세트에 대한 결합 계수의 상이한 값들에 대한 파워 전달 함수의 계산의 결과를 도시한다.
도 4는 인체의 표면 상에서 데이터 채널을 제공하는 공진 회로들의 선형 어레이가 결합된 실시 예를 도시한다.
도 5a는 공진 회로들의 두 개의 레이어가 제공된 추가적 실시 예를 도시하고, 도 5b는 S21의 대응 도표를 주파수의 함수로 도시한다.
도 6은 결합 기하구조 상에서 제약을 최소화하기 위해서 비동일평면 물결 방식으로 선형 어레이의 공진 회로들이 지향된(oriented) 실시 예를 도시한다.
도 7은 공진 회로들의 세 개의 레어어를 갖는 공진 회로들의 어레이를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시 예에서 사용하기에 적합한 공진 회로들의 예를 도시한다.
도 9는 도 8b의 실시 예에 따른 공진 회로들의 2D 어레이를 갖는 공통 통신 장치를 도시한다.
도 10은 분할 링(split ring) 타입의 공진 회로들의 2D 어레이를 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 공통 통신 장치를 도시한다.
도 11은 기판 상에서 제공된 공진 회로들의 2D 어레이를 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 공통 통신 장치를 도시하는데, 회로에서 열(row)은 하나 걸러 하나마다 열(row)들의 끝에서 제공된 각각의 입력 신호 라인에 결합된다.
도 12a는 본 발명의 실시 예에 따른 장치의 실험적인 배열을 도시하고, 도 12b는 S21의 피크값 및 데이터 레이트의 도표를 공통 통신 장치의 각각의 공진 회로와 송신기 및 수신기의 공진 회로 사이의 거리인 터미널 거리 d의 함수로 도시한다.
도 13은 S21의 피크값 및 데이터 레이트의 도표를 수신기(또는 송신기)의 터미널로부터 송신기(또는 수신기)의 (공진 회로인) 터미널의 공진 회로들의 1-D 어레이를 따라서 위치의 함수로 도시한다.
도 14는 파워, 제어 신호, 및 데이터 신호를 각각 전달하도록 배열된 세 개의 레이어의 공진 회로 엘리먼트들의 갖는 공통 통신 장치가 제공된 장치의 배열을 도시한다.
도 15는 '브릭월' 배열로 묘사될 수 있는 공진 회로 엘리먼트의 배열을 갖는 공통 통신 장치를 도시한다.
도 16은 자기-유도 공통 통신 채널의 대역폭의 이론적 한계의 포락선의 도표를 공진 회로 엘리먼트들의 지지 어레이의 차원수의 함수로서 도시한다.
이제 본 발명의 실시 예들이 첨부도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 공통 통신 장치(또는 채널)를 제공하는 축방향으로-결합된(axially-coupled) 공진 회로들(110)의 어레이(101)를 도시하고, 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 공통 통신 장치(또는 채널)를 제공하는 평면으로-결합된 공진 회로들(210)의 어레이(201)를 도시한다. 회로들(110, 210)은 각각의 회로들(110, 210)의 루프 부분(loop portion)들에서 유도된 전류에 의해서 생성된 자속(magnetic flux)에 의해서 함께 결합되도록 배열된다.
도 1a에서, 송신기 유닛의 공진 회로(120)는 공진 회로들(110)의 어레이(101)에 축방향으로-결합되어 도시되며, 수신기 유닛의 공진 회로(130)는 어레이(101)에 평면으로-결합되어 도시된다.
한 쌍의 공진 회로들 사이에서 축방향 결합은, 한 쌍의 공진 회로들의 각각의 루프의 중심을 연결하는 공칭 라인(nominal line)이 도 1a의 선 X-X의 경우에서 도시된 바와 같이 루프의 평면의 법선(normal)에 평행한 적어도 무시할 수 없을 정도의 성분을 가진다는 것을 의미한다.
한 쌍의 공진 회로들 사이에서 평면 또는 평면의 결합은, 그 쌍의 각각의 루프의 중심을 연결하는 공칭 라인이 도 1a에서 도시된 바와 같이 각 루프의 평면에 평행한 적어도 무시할 수 없을 정도의 성분을 가진다는 것을 의미한다.
도 1a의 배열은 통합된 어레이(101)를 갖는 구조 아래에 배치된 수신기 유닛 및 그 구조의 말단(end)에 배치된 송신기 유닛에 대응할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 1b에서, 송신기 유닛의 공진 회로(220)은 공진 회로들(210)의 어레이(201)에 축방향으로-결합되어 도시되고, 수신기 유닛의 공진 회로(230) 또한 어레이(201)에 축방향으로-결합되어 도시된다.
도 1b의 배열은 통합된 어레이(201)를 갖는 구조 아래에 배치된 수신기 유닛 및 그 구조 위에 배치된 송신기 유닛에 대응할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 명세서 전반에 걸쳐서 '위에(above)' 및 '아래에(below)'에 대한 언급은 도시된 바와 같이 방향에 대한 참고를 가지고 설명을 명확히 하기 위한 목적이며, 사용시 장치 또는 구조의 방향을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다.
도 1c는 도 1b의 배열을 분석하기 위해 이용된 등가 회로를 도시한다. 도 1d는 장치를 통한 파워의 완전한 전달을 설명하기 위해서 이용된, 내부 임피던스 및 복소 소스(complex source)를 가진 테브난 소스(Thevenin source)와, 케이블 결합된 공진 회로 간의 등가물을 도시한다.
도 1e는 공진 회로(220)를 갖는 송신기 유닛과 공진 회로(230)를 갖는 수신기 유닛이 공통 통신 장치 상에서 제공되는 실시 예를 도시하고, 상기 장치는 공진 회로들(210)의 2D 어레이의 형태로 존재한다.
도 2는 도 1b의 구조에서 전파하는 MI 웨이브(wave)에 대해 주파수 및 횡전계 결합(in-plane coupling) 계수 κ의 함수로서 감쇠(attenuation) α 및 웨이브 벡터(wavevector) β의 계산된 값들을 도시하고, 상기 구조는 공진 주파수가 46MHz이고, Q가 100이다.
κ의 음의 값은 β 대 주파수의 음의 기울기에 의해서 표시된 바와 같이 백워드 웨이브(backward wave)의 전파를 초래한다. 공진 입자들 간의 이격(separation)의 함수로서의 결합 계수의 변화는 κ가 증가함에 따라 공진 주파수의 부근에서 증가하는 통과대역(pass-band)을 보인다. 무한 구조(infinite structure)에 대해서, 통과대역(즉, α의 크기가 실질적으로 최소인 영역)은 결합의 증가와 함께 대략 선형으로 증가한다.
유한 구조(finite structure)에 대해서, 반사 및 스탠딩 웨이브(standing wave)가 역할을 할 공산이 크고, 통과대역은 이산 피크(discrete peak)들을 가지고 조절된다.
일부 실시 예들에서, 공통 통신 장치에 의해 서로 통신하는 장치들은 통과대역의 하나 이상의 피크의 위치와 같이 공통 통신 장치의 하나 이상의 특성에 따라서 신호의 송신 및/또는 수신 주파수를 선택하도록 배열될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 구조의 말단들 또는 에지(edge)들은 반사되는 신호의 양을 감소시키기 위해서 복소 임피던스 또는 일련의 임피던스에 의해서 마무리될 수 있는데, 예컨대, Syms et al, 'Absorbing terminations for magneto-inductive waveguides', IEE Proceedings - Microwaves Antennas and Propagation 152, pp 77-81 (2005)를 참조하라.
도 3은 동일평면(coplanar) 방식으로 일렬로 배열된 20mm 직경의 공진 입자들의 단순한 선형 세트에 대한 결합 계수의 상이한 값들에 대한 파워 전달 함수의 계산의 결과를 도시한다. 입자들의 중심들이 거리 'a'로 간격을 두도록 배열된다.
계산의 목적을 위해서, 각각의 입자는 통해서 연결된 (270pF의 커패시턴스를 갖는) 커패시터와 함께 (43nH의 인덕턴스를 형성하는) 도체의 단일한 원형의 깨진 루프로 이루어지는 것으로 고려되었다.
신호들은 신호가-공급된 입력 케이블에 결합된 추가적인 공진 입자에 의해서 열(row)의 제1 엘리먼트에 결합되었다. 신호들은 출력 케이블에 결합된 추가적인 공진 입자에 의해서 열(row)의 반대쪽 말단에서의 열의 엘리먼트로부터 열(row)의 마지막 엘리먼트까지 결합되었다. 이 계산은 삽화에서 도시된 바와 같이 10 개의 공진 동일평면 입자들의 세트를 이용하였다.
상호-입자(inter-particle) 결합 계수 κ는 -0.05 (a=2.5cm)와 -0.2 (a=2.007cm, 즉, 사실상 접촉한 입자들) 사이에서 변하였다. 약한 상호-공진자(inter-resonator) 결합에 대해서 전달 함수는 저대역폭(low bandwidth)을 가지며 작다는 것을 알 수 있다. 결합 강도가 증가함에 따라 전달 함수 및 대역폭이 상승하는 것이 발견된다.
도 4는 공진 회로들(또는 '공진자들(resonators)')(310)의 선형 어레이가 사람의 신체에 결합된 발명의 실시 예를 도시한다. 일부 실시 예들에서, 회로들(310)이 내장되거나 또는 그렇지 않으면 하나 이상의 의류 물품에 결합된다.
회로들(310)의 어레이는 사용자의 신체에 결합된 또는 사용자의 신체에 매우 근접해 있는 장치가 서로 무선으로 통신하는 것을 가능하게 하는 신체 네트워크를 제공한다. 도 4에서 도시된 실시 예에서, 회로들(310)의 어레이에 의해 헤드셋(393)과 전기적으로 통신하는 이동 전화 장치(391)가 제공되는데, 공진 회로들은 서로에 대해 실질적으로 평면으로-결합되어 있다. 장치들간에 무선 통신을 위해서 현재 이용되는 블루투스(Bluetooth)와 같은 시스템들은 혼잡한 장소에서 제한된 용량을 겪는다. 도 4에서 도시된 배열은, 강화된 보안을 제공하고 혼잡한 장소에서 제한된 용량의 문제를 피하는 비-방사성(non-radiative) 로컬 데이터 전송 채널의 이용을 가능하게 한다.
본 발명의 추가적 실시 예가 도 5a에서 도시된다. 도 5a의 실시 예에서, 공진자들의 두 개의 레이어(layer)가 제공된다. 송신 레이어(410L)인 하나의 레이어의 공진자들(410)은 평면으로 결합되고, 공진자들(410)에 의해 정의된 선 또는 평면을 따라서 MI 웨이브들의 전파(propagation)를 지원하도록 배열된다. 송신 레이어(410L) 위의 인터페이스 레이어(411L)인 다른 레이어의 공진 회로들(411) 또한 평면으로 결합되고, 송신 레이어(410L)의 공진자를 송신기 또는 수신기 유닛의 공진자(520, 530)에 결합시키는 것을 용이하게 하도록 배열된다.
인터페이스 레이어(411L)의 공진 회로들(411)은 송신 레이어(410L)의 공진자들(410) 보다 서로 덜 강하게 결합된다는 것이 이해될 것이다. 이것은 적어도 부분적으로는 인터페이스 레이어(411L)의 공진자들이 송신 레이어(410L)의 공진자들보다 더 작아서 인터페이스 레이어(411L)의 공진자들 사이에서 더 큰 거리가 존재하기 때문이다.
인터페이스 레이어(411L)의 공진자들(411)의 공진 주파수는 송신 레이어(410L)의 MI 웨이브 통과대역 밖에 존재하도록 배열되어서, 적절한 송신 또는 수신 유닛의 커플러(coupler)가 없는 경우에는 송신 레이어(410L)로부터 인터페이스 레이어(411L)로의 파워의 어떠한 결합도 실질적으로 발생하지 않는다.
이러한 배열은 도 5b에서 도시된 도표에 의해 설명되는데, 도 5b에서 S21 (dB)의 값은 주파수의 함수로서 도시된다. 트레이스(trace) A는 수신기 유닛 또는 송신기 유닛의 커플러와 같은 외부 커플러(520, 530)가 없는 경우에 인터페이스 레이어(411L)의 공진자들의 통과대역에 대응하는 반면, 트래이스 C는 송신 레이어(410L)의 공진자들의 통과대역에 대응한다. 트레이스 B는 송신 레이어(410L)의 공진자들의 통과대역에 대응한다.
적절한 송신 또는 수신 유닛(520, 530)의 커플러가 인터페이스 레이어(411L)의 부근에 존재한다면, 그 유닛의 커플러와 인터페이스 레이어(411L) 사이의 결합이 발생하도록 배열된다. 이것은 송신 또는 수신 유닛(520, 530)의 커플러의 존재가 인터페이스 레이어(411L)의 통과대역의 천이(shifting)를 초래해서, 송신 레이어(410L)와 인터페이스 레이어(411L)의 통과대역들의 겹침(overlap)이 발생하기 때문이다.
이것은 도 5b에서 도시되는데, 도 5b에서 트레이스 C는 인터페이스 레이어(411L)의 통과대역 또는 분할(splitting)을 도시하고, 이에 의해서 C라고 표시된 두 개의 이산(discrete) 통과대역이 이제 식별될 수 있다. 그래서, 인터페이스 레이어(411L)의 통과대역은 (트레이스 B에 의해 도시된) 송신 레이어(410L) MI 웨이브 통과대역 범위 안으로 천이된다.
이러한 상황 하에서 유닛의 커플러는 송신 레이어(410L) 안으로 신호를 주입할 수 있지만, 그 결과인 MI 웨이브는 (다른 적절한 송신 또는 수신기 유닛의 커플러와 같은) 적절한 커플러가 인터페이스 레이어(411L)의 부근에 존재하지 않는다면 인터페이스 레이어(411)에 다시 결합할 수 없다는 것이 이해될 것이다.
이러한 특징을 갖는 본 발명의 실시 예들은 적절한 송신기 또는 수신기 장치의 커플러가 배치됨으로써 송신 레이어(410L)에서 전파하는 MI 웨이브로부터 손실되는 파워의 양을 감소시키는 장소에서 파워가 인터페이스 레이어(411L)로 단지 전송된다는 이점을 가진다.
도 6은 비동일평면(non-coplanar) 물결(corrugated) 방식으로 선형 어레이(501)의 공진 회로들(510A, 510B)이 지향된 실시 예를 도시하는데, 이에 의해서 각각의 쌍들의 인접한 공진 회로들(510A, 510B)의 각각의 루프 부분의 평면은 서로에 대해서 각도 θ로 경사진다. 도시된 실시 예에서 θ는 실질적으로 90°이다. 45° 또는 임의의 다른 적절한 값과 같은 θ의 다른 값들 또한 유용하다. θ의 일부 값들은 다른 값들과 비교하여 증가된 데이터 용량을 제공할 수 있다. 도 6의 예에서, 공진 회로들(510A, 510B)은 선형 어레이의 정렬에 대해서 45도로 기울어진다.
도 6의 실시 예는 상이한 각도의 범위에서 지향된 루프 부분을 갖는 공진 회로들이 어레이(501)에 결합하는 것을 가능하게 한다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 수신기의 루프 부분(530A)은 루프 부분(530A)의 종축(longitudinal axis) LR이 어레이(501)의 종축 LA에 실질적으로 평행하도록 지향될 수 있다. 이와 달리, 수신기의 루프 부분(530B)의 종축 LR은 어레이(501)의 종축 LA에 실질적으로 수직하도록 지향될 수 있다.
추가적인 대안으로서, 수신기의 루프 부분의 종축 LR 또는 송신기의 루프 부분의 종축 LT는 루프 부분과 어레이(501) 사이에서 증가된 결합 효율을 제공하기 위해서 0° 또는 90°가 아닌 LA에 대해서 각도 β로 지향될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 선형 어레이들은 예컨대 사이드-바이-사이드(side-by-side) 구성으로 복수의 선형 어레이들을 제공함으로써, 2차원 어레이들을 형성하도록 확장될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 7은 공진 회로들의 세 개의 레이어들(651, 652, 653)을 갖는 공진 회로들의 어레이를 도시한다. 각각의 레이어는 공진 회로들(610A, 610B, 610C) 각각의 서브-어레이(sub-array)를 포함한다.
꼭대기 및 바닥 레이어들(651, 653)은 도 5와 관련하여 상술한 바와 같이 중간 레이어(652)와의 강한 상호작용 덕분에 송신기 및 수신기 유닛들 각각의 공진 회로들(620, 630) 사이에서 결합을 강화하도록 배열된다는 것이 이해될 것이다. 꼭대기 및 바닥 레이어들(651, 653)에서 공진 회로들 사이의 결합은 중간 레이어(652)와의 강한 상호작용에 의해서 강화된다.
배열의 대역폭은 상술한 강화된 결합 덕분에 적어도 약 2배(a factor of two)까지 증가될 수 있다.
도 7의 배열은 또한 2-차원 어레이로 이용될 수 있고, 여기서 각각의 레이어는 공진 회로들의 2-차원적인 어레이다.
도 4에서 도시된 것과 같은 물리적으로 플렉서블(flexible)한 장치가 상대적으로 단수한 방식으로 제작될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 경우들에 있어서, 내부-공진자의 기하구조가 변할 때 결합 성능이 변화할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 공진자들이 충분히 작아서, 체인(chain) 내에서 개별 공진자들 사이의 각도가 충분히 작고, 특히, 기판의 변형의 예상 범위에 대해 결합 성능이 유지된다.
장치들은 실질적으로 평면인 임의의 비전도성(non-conducting) 표면으로 제작될 수 있는데, LCD 스크린, 의복, 의료적으로 임플란트되는 장치들, 보트, 배, 잠수정의 선체를 포함하는 보트 및 차량의 표면, PC 및 랩탑 케이스, 인쇄 회로 보드, 책, 광고 포스터 및 임의의 다른 적절한 비전도성 표면을 포함한다. 그래서, 예컨대, 장치들은 PCB에 결합된 집적 회로들 사이에서 데이터를 주고받기 위해 사용되는 버스 라인(bus line)들을 대체하기 위하여 PCB 상에서 제공될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 사용자가 데이터를 다운로드하기 위해서 공통 통신 장치의 일부에 대하여 이동 전화, 뮤직 플레이어, 및/또는 비디오 플레이어와 같은 통신 또는 저장 장치를 터치(touch)하는 것을 허용하도록 배열된 공통 통신 장치가 제공된다. 예를 들어, 사용자는 극장에서 포스터에 대하여 이동 장치(mobile device)를 터치할 수 있고 그 포스터에 대응하는 영화 예고편을 다운로드할 수 있다.
다른 어플리케이션들 또한 가능하다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시 예들에 따른 공진 회로들의 예들을 도시한다. 도 8a는 한 쌍의 동심원의 분할 링 공진자들(710', 710")을 갖는 공진 회로(710)를 도시한다. 분할 링 공진자들(710', 710")은 각각 갭(gap)을 정의하는 한 쌍의 자유단을 갖는 불연속적인 링 엘리먼트의 형태로 존재한다. 일부 실시 예들에서 갭은 공기(air) 갭이다. 일부 실시 예들에서, 자유단들 사이에서 공기가 아닌 다른 매체가 제공된다. 도 8a의 실시 예에서 공진자들의 각각의 갭들은 서로에 대해 180°로 지향된다.
바람직하게는, 분할 링 공진자들은 그것의 형상 및 도체 구성에 의해 원하는 인덕턴스, 커패시턴스, 및 저항 값들을 본질적으로 취한다. 이것은 인덕턴스, 커패시턴스, 및 저항의 적절한 값들을 획득하기 위해 다른 부품들을 요하지 않는 싸고 인쇄가능한 공진 엘리먼트들의 생산을 용이하게 한다. 일부 배열들에 있어서, 전체 공진자는, 공진자의 브릿지(bridge) 부분에 제3 차원을 요하는 임의의 브릿징(bridging) 커넥션을 포함하지 않는 2-차원적인 구조이다.
도 8b에서, 단일한 분할 링을 갖는 공진 회로(810)가 제공되며, 링의 자유단들은 커패시터(819)에 의해 연결된다.
커패시터를 통해 말단들 사이에서 아무런 전도성 경로(conductive path)가 존재하지 않기 때문에 말단들은 자유단으로 고려된다는 것에 주목해야 한다. 만일 분할 링을 연속적인 링(continuous ring)으로 유효하게 교체하여 커패시터가 전도성 경로에 의해서 교체되었다면, 말단들은 자유단이 아닐 것이다.
커패시터가 분할 링의 끝단(extreme end)들에 연결될 필요없이, 커패시터를 통해 자유단들 사이에서 경로가 존재하면 충분하고, 경로는 하나 이상의 전도성 부분과 용량성 갭에 의해 정의된다는 것이 이해되어야 한다.
도 8a 및 도 8b가 기본적으로 원형인 분할 링들을 도시하지만, 분할 사각 링들, 분할 삼각 링들, 원형 나선(spiral)들, 사각형 및 다각형 나선들과 같은 다른 형상들이 가능하다. 결합 효율은 패킹(packing) 구성에 의존할 수 있고, 다각형들은 원형들보다 더 큰 충전율(fill factor)을 가져서, 다각형의 공진 회로들이 이웃하는 것들 사이에서 더 강한 결합을 가지는 것을 가능하게 한다.
도 9는 도 8b의 실시 예에 따른 공진 회로들의 2-차원적인 어레이를 갖는 공통 통신 장치(900)를 도시한다.
도 10은 공진 회로들의 2-차원적인 어레이를 갖는 공통 통신 장치(1000)를 도시하고, 각각의 공진 회로는 나선형 분할 링 공진자이다.
FIG. 11은 공진 회로들(1110)의 2-차원적인 어레이를 갖는 공통 통신 장치(1100)를 도시한다. 회로들(1110)은 행렬로(in rows and columns) 배열된다.
도시된 실시 예에서, 공진 회로들(1110)에서 열(row)을 하나 걸러 하나씩 있는 열의 말단 공진 회로(1110T1, 1110T2, 1110T3)는 대응하는 커넥터(1105A, 1105B, 1105C)에 결합되는데(coupled), 대응하는 커넥터(1105A, 1105B, 1105C)는 신호가 각각의 말단 공진 회로들(1110T1, 1110T2, 1110T3)에 결합되어 장치(1100)의 공진 회로들(1110)에 결합되는 것을 가능하게 한다.
도 11은 또한 공통 통신 장치(1100)를 매개로 하여 서로 통신하도록 배열된 제1 및 제2 포터블(portable) 장치들(1191, 1192)을 각각 도시한다.
제1 포터블 장치(1191)는 공통 통신 장치(1100)의 공진 회로들(1110)의 루프 부분들의 평면에 평행하게 지향되도록 배열된 루프 부분을 갖는 커플러(1120)를 가진다. 유사하게, 제2 포터블 장치(1192)는 공통 통신 장치(1100)의 공진 회로들(1110)의 루프 부분들의 평면에 평행하게 지향되도록 배열된 루프 부분을 갖는 커플러(1130)를 가진다.
그러므로, 제1 및 제2 포터블 장치들(1191, 1192)은 공통 통신 장치(1100)의 공진 회로들(1110)과 각각의 커플러들(1120, 1130)을 통해서 서로 통신할 수 있다.
유사하게, 제1 및 제2 포터블 장치들(1191, 1192)은 커넥터들(1105A, 1105B, 1105C)에 결합된 장치들과 통신할 수 있다. 영화 예고편의 다운로드를 가능하게 하는 포스터에 대한 상술한 예에서, 하나 이상의 커넥터(1105A, 1105B, 1105C)는 디지털 비디오 및 오디오 데이터 신호를 장치(1100)에 공급하도록 배열된 서버에 연결될 수 있을 것이다.
일부 실시 예들에서 단지 하나의 커넥터(1105A)가 제공된다는 것이 이해될 것이다. 다른 개수의 커넥터들 또한 유용하다.
본 발명의 실시 예들에 따른 공통 통신 장치들은 카펫(carpet), 카펫 타일(carpet tile), 건물을 짓기 위한 보드(board), 케이블 위 또는 둘레, 파이프, 다른 도관(conduit), 및 임의의 다른 적절한 구조와 같은 구조의 범위에서 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예들의 이점은 공통 통신 장치가 동작하기 위해서 공통 통신 장치에 파워를 공급하는 것이 요구되지 않는다는 점이다. 또한, 원하지 않는다면, 본 발명의 실시 예들에 따른 공통 통신 장치를 따라서 전송될 신호들을 제어하기 위하여 컨트롤러(controller)가 반드시 요구되지는 않는다.
본 발명의 실시 예들에 따른 스마트 장치들이 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 장치들은 실시간으로 공통 통신 장치의 통과대역의 범위를 변화시키도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 가변 커패시터가 장치의 공진 엘리먼트들에 통합될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 매체의 유전율(dielectric constant)이 변해서 통과대역의 범위를 변화시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 집적 회로 장치(integrated circuit device; IC)들에서 유용하다. 그래서, IC로의, IC로부터의, 또는 심지어 IC 내에서의 신호 및 파워의 결합이 MI 웨이브에 의해서 만들어질 수 있다.
그래서, 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 공진자들이 IC 상에서 제공될 수 있고, IC가 부착되거나 혹은 이와 달리 IC가 부근에 주어진 회로 보드 또는 다른 기판(substrate) 상에서 제공된 하나 이상의 대응하는 공진자들과 결합하도록 배열될 수 있다. 이로써, 파워가 IC에 전달될 수 있고, 데이터 신호, 제어 신호, 및 임의의 다른 필요한 신호들이 IC와 기판 사이에서 전송될 수 있다. 기판과 같은 것을 포함하는 컴퓨팅 장치의 부품들은 공통 통신 장치를 이용하여 서로 통신하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 저장 장치, 랜덤 액세스 메모리 장치, 그래픽 프로세서 장치, 및 임의의 다른 장치들 또는 회로들은 공통 통신 장치에 의해서 통신하도록 배열될 수 있다. 이것은 부품들을 PCB에 실장(mount)하기 위해 고가의 섬세한 기계적 커넥터에 대한 요구를 제거한다는 이점을 가진다.
실질적으로 원형 루프 부분들을 갖는 공진 엘리먼트들이 제공될 수 있다. 정사각형, 직사각형, 타원형, 및 임의의 다른 적절한 형상을 포함하는, 루프 부분의 다른 형상들 또한 유용하다. 사각형 또는 직사각형 루프들은 일부 경우들에 있어서 증가된 결합 계수들이 획득될 수 있다는 점에서 원형 루프와 같은 일부 다른 형상들에 비하여 이점을 가진다.
도 12a는 본 발명의 실시 예에 따른 장치의 실험적인 배열을 도시하고, 송신기 및 수신기 유닛들(1220, 1230)은 공진자 회로들(1210)을 포함하는 MI 도파관(또는 공통 통신 장치)에 의해 결합된다. 도 12b는 S21의 피크값 및 데이터 레이트(data rate)의 도표를, 장치의 공진 회로로부터 송신기 및 수신기 유닛의 각각의 터미널들(공진 회로들)의 거리인 터미널 거리(terminal distance)의 함수로 도시한다.
도 12b에 삽입된 도표는 가장 가까운 거리(1mm), 최적 결합 거리(8.25mm), 및 가장 먼 거리(30mm)에서의 전달 함수를 도시한다. S21의 최대 피크값 및 피크 데이터 용량을 각각 생성하는 터미널 거리들 사이에서 0.75mm의 차이가 존재한다는 것이 이해될 것이다.
도 13은 S21의 피크값 및 데이터 레이트의 도표를, 자기-유도 도파관을 따라서 송신기 유닛(1220)의 위치의 함수로 도시한다.
도 14는 공진 회로 엘리먼트들(1310A, 1310B, 1310C)의 세 개의 레이어들을 각각 갖는 공통 통신 장치(1300)가 제공된 장치의 배열을 도시한다.
제1 레이어(1310A)(데이터 레이어(1310A)라고도 함)는 통신 신호를 운반하는 고대역폭(high bandwidth) 버스 레이어를 제공하도록 배열된다.
제2 레이어(1310B)(제어 레이어(control layer)(1310B)라고도 함)는 제어 신호를 운반하는 상대적 저대역폭 제어 레이어를 제공하도록 배열된다. 제어 신호들을 위한 통신 채널의 대역폭은 통신 데이터 채널의 대역폭보다 전형적으로 작을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 제어 레이어는 예컨대 통신 장치(1300)에 결합된 장치 또는 회로의 제어와 연관된 신호를 전달할 수 있다.
제3 레이어(1310C)(파워 레이어(1310C)라고도 함)는 장치(1300)에 결합된 유닛에 파워를 전달하도록 배열된다. 파워는 전자기 유도(electromagnetic induction)에 의해서 파워 레이어(1310C)로부터 및 파워 레이어(1310C)로 제공된다.
도 14에서 도시된 실시 예에서, 파워 레이어(1310C)에 파워를 결합하도록 배열된 공진 회로 엘리먼트(1310)를 갖는 터미널의 형태로 파워 커플러(1390)에 의해서 파워가 파워 레이어(1310C)에 결합된다.
유사하게, 각각의 공진 회로들에 의해서, 제어 신호들은 제어 레이어(1310B)에 결합될 수 있고, 데이터 신호들은 데이터 레이어(1310A)에 결합될 수 있다.
데이터, 제어, 및 파워 레이어들(1319A, 1310B, 및 1310C)의 공진 회로들(1310)의 공진 주파수는 각각 데이터, 제어, 및/또는 파워 신호의 크로스-커뮤니케이션(cross-communication)의 양이 가능한 낮도록 충분히 다르게 배열된다는 것이 이해될 것이다.
일부 실시 예들에서, 칩 스택(chip stack)들(1351, 1352)과 같은 유닛들은 공통 통신 장치(1300) 상에서 제공되고, 파워가 공급되어 이를 통해 통신하도록 배열된다. 칩 스택(chip stack)들(1351, 1352)은 메모리 회로들, 마이크로프로세서 회로들 등과 같은 하나 이상의 집적 회로들을 포함할 수 있다. 각각의 스택(1351, 1352)은 장치(1300)의 각각의 레이어(1310A, 1310B, 1310C)에 결합하도록 배열된 각각의 공진 회로 엘리먼트를 가지고 제공된다. 스택(1351, 1352)의 각각의 공진 회로 엘리먼트는 적절한 필터 엘리먼트를 가지고 제공되는데, 적절한 필터 엘리먼트는 특정 공진 회로 엘리먼트가 픽업(pick up)하도록 의도된 것에 대응되는 신호를 운반하지 않는, 회로 엘리먼트에 의해 픽업된 신호를 걸러내는(filtering out) 것을 가능하게 한다. 그래서, 데이터 레이어(1310A)에 대응하는 스택(1351, 1352)의 공진 회로 엘리먼트는 제어 레이어(1310B) 및 파워 레이어(1310C)로부터 임의의 신호들을 픽업하지 않도록 배열된다.
데이터 레이어(1310A)에 대응하는 스택(1351, 1352)의 공진 회로 엘리먼트에 의해서 픽업된 제어 또는 파워 레이어들(1310B, 1310C)로부터의 임의의 신호들은 적절한 필터에 의해서 걸러진다.
도 15는 '브릭월(brick wall)' 배열이라고 묘사될 수 있는 공진 회로 엘리먼트들(1410)의 배열을 갖는 공통 통신 장치(1400)를 도시한다. 도시된 실시 예에서, 장치는 공진 엘리먼트들의 두 개의 레이어들(1410A, 1410B)을 가진다. 각각의 레이어의 공진 엘리먼트들(1410)은 실질적으로 동일평면상에 존재하고, 각각의 레이어들의 공진 엘리먼트들은 브릭월 구조의 브릭(brick)에 유사한 방식으로 서로 엇물린(staggered) 관계로 존재한다. 그래서, 각각의 레이어들(1410A. 1410B)의 엘리먼트들(1410)은 실질적으로 180°로 서로 위상이 다른(out of phase) 것으로 설명될 수 있다.
도 15에서 도시된 배열은 공진 엘리먼트들의 증가된 횡전계 결합이 엘리먼트들의 번갈은(alternate) 수직적 결합을 통해서 획득될 수 있다는 이점을 가진다. 이것은 횡전계(in-plane) 신호들에 대해서 통신 장치(1400)의 대역폭을 증가시킨다는 효과를 가진다.
도 16은 자기-유도 공통 통신 채널의 대역폭의 이론적 한계의 포락선의 도표를 공진 회로 엘리먼트들의 지지 어레이(supporting array)의 차원수(dimensionality)의 함수로서 도시한다. 도표는 채널범위/f0를 공진 회로들의 1D, 2D, 및 3D 어레이들에 대해 결합 강도 κ의 함수로 도시하는데, 여기서 f0는 공진 엘리먼트들의 공진 주파수이다.
채널범위/f0의 값들은 다음 수식에 의해서 제약된다:
Figure pct00002
여기서, 1D, 2D, 및 3D 어레이 각각에 대해서 η=1, 2, 3이고, κ는 결합 상수이다.
본 명세서의 상세한 설명 및 청구항 전반에 걸쳐서, 단어 "포함하다(comprise)"와 "함유하다(contain)" 및 이 단어들의 변형들, 예컨대 "포함하는(comprising)" 및 "포함한다(comprises)"는 "포함하되 이에 한정되지 않는다(including but not limited to)"는 것을 의미하고, 다른 부분들, 추가물들, 부품들, 정수들, 또는 단계들을 배제하는 것으로 의도되지 않는다(배제하지 않는다).
본 명세서의 상세한 설명 및 청구항 전반에 걸쳐서, 문맥에서 다르게 요구하지 않는 이상, 단수는 복수를 포함한다. 특히, 불특정한 물품이 이용된 경우에, 문맥에서 다르게 요구하지 않으면, 명세서는 단수뿐 아니라 복수도 고려한 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 특정 관점, 실시 예, 또는 예와 관련하여 설명된, 특징들, 정수들, 특성들, 화합물들, 화학적 모이어티(moiety)들 또는 그룹은 그로 인해 양립불가능한 경우가 아니라면 본 명세서에서 설명된 임의의 다른 관점, 실시 예, 또는 예에 적용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (63)

  1. 근접장 결합(near-field coupled) 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A, 510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 어레이를 포함하는 공통 통신 장치(900;1000;1100;1300;1400)로서, 엘리먼트들 각각은 자유단(free end)들을 가지는 루프 부분(loop portion)을 포함하는 결합 부분을 포함하고,
    장치는 데이터 송신 유닛(520;1191,1192) 및 데이터 수신 유닛(530; 1191,1192)과 함께 제공되고, 각각의 유닛은 결합 부분(620,630;1120,1130)을 가지고, 유닛들(520;530)은 공통 통신 장치(900;1000;1100;1300;1400)와 각각의 유닛의 결합 부분(620,630;1120,1130)에 의해 서로 통신하도록 배열되고,
    데이터 송신 유닛의 결합 부분은 장치의 제1 공진 엘리먼트의 루프 부분에 근접장 결합이 되도록 배열된 루프 부분을 포함하는 공진 엘리먼트를 포함하고, 데이터 수신 유닛(530;1191,1192)의 결합 부분(620,630;1120,1130)은 제1 공진 엘리먼트가 아닌 장치의 제2 공진 엘리먼트의 루프 부분에 근접장 결합이 되도록 배열된 루프 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    데이터 송신 유닛(520;1191, 1192)과 데이터 수신 유닛(530;1191,1192)을 결합시키는 인접한 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710; 810;1110;1210;1410)의 제1 쌍(pair)은 적어도 부분적으로 축을 이루는(axial) 구성으로 결합되고, 데이터 송신 유닛(520;1191,1192)과 데이터 수신 유닛(530;1191, 1192)을 결합시키는 인접한 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A, 610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 제2 쌍은 적어도 부분적으로 평면적(planar)인 구성으로 결합되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    장치(900;1000;1100;1300;1400)의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A, 510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 적어도 한 쌍은 실질적으로 평면적으로 결합된 구성으로 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  4. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    장치(900;1000;1100;1300;1400)의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A, 510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 적어도 한 쌍은 실질적으로 동축인(coaxial) 구성으로 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  5. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터 송신 또는 데이터 수신 유닛(520,530;1191,1192)이 접하게 배치되는 것을 가능하게 해서 장치의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A, 610B,610C;710;810;1110;1210;1410)과 유닛(520,530;1191,1192) 사이에서 인접장 결합을 초래하도록 배열된 자유 표면(free surface)을 가지는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    장치의 복수의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C; 710;810;1110;1210;1410)의 각각의 루프의 평면은 각각의 루프에 대한 자유 표면 국부의 일부에 실질적으로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    장치의 복수의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C; 710;810;1110;1210;1410)의 각각의 루프의 평면은 각각의 루프에 대한 자유 표면 국부의 일부에 실질적으로 수직하게 제공되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    장치의 복수의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C; 710;810;1110;1210;1410)의 각각의 루프의 평면은 각각의 루프에 대한 자유 표면 국부의 일부에 대하여 약 30° 내지 약 70°범위의 각도로, 바람직하게는 약 45°의 각도로 제공되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)의 각각의 인접한 쌍들은 각각의 루프 부분들이 각각의 루프 부분의 평면에 있는 축에 대해서 반대 방향으로 경사지도록 배열될 수 있고, 각각의 축들은 서로에 대해서 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210; 1410)의 각각의 인접한 쌍들은 서로 실질적으로 수직하게 지향된 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  11. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)의 제1 및 제2 레이어들을 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    제1 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C; 710;810;1110;1210;1410)의 각각의 루프의 평면은 제2 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 각각의 루프의 평면에 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    제1 및 제2 레이어들의 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B, 610C;710;810;1110;1210;1410)은 레이어들 사이에서 결합을 야기하도록 배열된 상대적 위치들에서 제공되어, 주어진 레이어의 엘리먼트들(110;210;310;410;510A, 510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410) 사이에서 결합의 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 레이어의 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710; 810;1110;1210;1410)은 제2 레이어 상으로 투사될 때 제2 레이어의 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410) 사이의 실질적으로 중간에 있는 위치들에서 제공되어, 제1 및 제2 레이어들의 엘리먼트들이 브릭월(brickwall) 구성으로 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    제1 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C; 710;810;1110;1210;1410)의 각각의 루프의 평면은 제2 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 각각의 루프의 평면에 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)의 제3 레이어를 포함하고, 제1 및 제3 레이어들은 제1 및 제3 레이어들 사이에 제2 레이어가 끼워져 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제3 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C; 710;810;1110;1210;1410)의 각각의 루프는 제3 레이어의 각각의 루프 위에 있는 공진 엘리먼트(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)인 제1 레이어의 공진 엘리먼트(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710; 810;1110;1210;1410)의 대응하는 루프에 평행한 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  18. 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)의 제1 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A, 610B,610C;710;810;1110;1210;1410)은 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A, 510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 제2 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)과는 다른 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  19. 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터 송신 유닛(520;1191,1192) 또는 데이터 수신 유닛(530;1191,1192)의 결합 엘리먼트(620,630;1120,1130)의 공진 주파수는 제1 및 제2 레이어들의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 공진 주파수와는 다른 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)의 제1 레이어 위에서 적절한 방향으로의 데이터 송신 유닛(520;1191, 1192) 또는 데이터 수신 유닛(530;1191,1192)의 결합 부분(620,630;1120,1130)의 존재가 장치의 하나 이상의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A, 610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 공진 주파수에 있어서의 천이를 초래하도록 배열됨으로써, 제1 또는 제2 레이어의 공진 엘리먼트(110;210;310;410;510A,510B; 610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)와 데이터 송신 유닛(520;1191,1192) 또는 데이터 수신 유닛(530;1191,1192)의 결합 엘리먼트(620,630;1120,1130)가 결합되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  21. 제 11 항 내지 제 20 항에 있어서,
    공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)의 제3 레이어를 더 포함하고, 제1 및 제3 레이어들은 제1 및 제3 레이어들 사이에 제2 레이어가 끼워져 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    제1 및 제3 레이어들은 구조를 통해서 전송된 신호의 결합을 증가시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    제1 및 제3 레이어들의 결합 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A, 610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 루프 부분들의 각각의 평면들은 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    제1 및 제3 레이어들의 결합 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A, 610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)의 루프 부분들의 각각의 평면들은 제2 레이어의 루프 부분들의 대응하는 평면들에 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  25. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    공진 엘리먼트(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)의 루프 부분에서 흐르는 전류의 크기가 미리 정해진 값을 초과하는 경우에 장치의 공진 엘리먼트(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810; 1110;1210;1410)가 비활성화(disabled)되도록 배열됨으로써, 공진 엘리먼트(110; 210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)가 하나 이상의 인접한 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)에 더 이상 결합하지 않는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  26. 제 11 항에 종속하는 제 25 항에 있어서,
    루프 부분에서 흐르는 전류의 크기가 미리 정해진 값을 초과하는 경우에 장치의 제1 레이어의 공진 엘리먼트(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710; 810;1110;1210;1410)가 비활성화되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  27. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터 송신 유닛(520;1191,1192) 및 데이터 수신 유닛(530;1191,1192)은 자기-유도(magneto-inductive)(MI) 웨이브들에 의해서 서로 통신하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  28. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터 송신 유닛(520;1191,1192) 및 데이터 수신 유닛(530;1191,1192)은 전기-유도(electro-inductive)(EI) 웨이브들에 의해서 서로 통신하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  29. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    공통 통신 장치(900;1000;1100;1300;1400)의 공진 엘리먼트들(110;210;310; 410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)은 기판 상에서 또는 기판 내에서 제공되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    기판은 플라스틱 물질과 직물(fabric) 중에서 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  31. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,
    기판은 플렉서블(flexible) 기판인 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  32. 근접장 결합 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C; 710;810;1110;1210;1410)의 어레이들의 제1 및 제2 레이어들을 포함하는 공통 통신 장치(900;1000;1100;1300;1400)로서, 엘리먼트들 각각은 자유단들을 가지는 루프 부분을 포함하는 결합 부분을 포함하고, 제1 어레이의 엘리먼트들은 제2 어레이의 엘리먼트들에 근접장 결합이 되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    제1 및 제2 레이어들의 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B, 610C;710;810;1110;1210;1410)은 레이어들 사이에서 결합을 야기하도록 배열된 상대적 위치들에서 제공되어, 주어진 레이어의 엘리먼트들 사이에서 결합의 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  34. 제 32 또는 제 33 항에 있어서,
    제1 레이어의 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710; 810;1110;1210;1410)은 제2 레이어 상으로 투사될 때 제2 레이어의 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410) 사이의 실질적으로 중간에 있는 위치들에서 제공되어, 제1 및 제2 레이어들의 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)이 브릭월 구성으로 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  35. 제 32 항에 있어서,
    제1 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C; 710;810;1110;1210;1410)의 각각의 루프의 평면은 제2 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 각각의 루프의 평면에 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  36. 제 32 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C; 710;810;1110;1210;1410)의 각각의 루프의 평면은 제2 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 각각의 루프의 평면에 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  37. 제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)의 제3 레이어를 포함하고, 제1 및 제3 레이어들은 제1 및 제3 레이어들 사이에 제2 레이어가 끼워져 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  38. 제 37 항에 있어서,
    제3 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C; 710;810;1110;1210;1410)의 각각의 루프는 제3 레이어의 각각의 루프 위에 있는 공진 엘리먼트(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)인 제1 레이어의 공진 엘리먼트(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710; 810;1110;1210;1410)의 대응하는 루프에 평행한 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  39. 제 32 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)의 제1 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A, 610B,610C;710;810;1110;1210;1410)은 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A, 510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 제2 레이어의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)과는 다른 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  40. 제 32 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터 송신 유닛(520;1191,1192) 또는 데이터 수신 유닛(530;1191,1192)의 결합 엘리먼트(620,630;1120,1130)의 공진 주파수는 제1 및 제2 레이어들의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 공진 주파수와는 다른 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  41. 제 40 항에 있어서,
    공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)의 제1 레이어 위에서 적절한 방향으로의 데이터 송신 유닛(520;1191, 1192) 또는 데이터 수신 유닛(530;1191,1192)의 결합 부분(620,630;1120,1130)의 존재가 장치(900;1000;1100;1300;1400)의 하나 이상의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 공진 주파수에 있어서의 천이를 초래하도록 배열됨으로써, 제1 또는 제2 레이어의 공진 엘리먼트(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)와 데이터 송신 유닛(520;1191,1192) 또는 데이터 수신 유닛(530;1191,1192)의 결합 엘리먼트(620,630;1120,1130)가 결합되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  42. 제 32 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)의 제3 레이어를 더 포함하고, 제1 및 제3 레이어들은 제1 및 제3 레이어들 사이에 제2 레이어가 끼워져 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  43. 제 42 항에 있어서,
    제1 및 제3 레이어들은 구조를 통해서 전송된 신호의 결합을 증가시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  44. 제 42 항 또는 제 43 항에 있어서,
    제1 및 제3 레이어들의 결합 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A, 610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 루프 부분들의 각각의 평면들은 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  45. 제 44 항에 있어서,
    제1 및 제3 레이어들의 결합 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A, 610B,610C;710;810;1110;1210;1410)의 루프 부분들의 각각의 평면들은 제2 레이어의 루프 부분들의 대응하는 평면들에 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  46. 제 32 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공진 엘리먼트(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)의 루프 부분에서 흐르는 전류의 크기가 미리 정해진 값을 초과하는 경우에 장치의 공진 엘리먼트(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810; 1110;1210;1410)가 비활성화되도록 배열됨으로써, 공진 엘리먼트(110;210;310;410; 510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)가 하나 이상의 인접한 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)에 더 이상 결합하지 않는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  47. 제 46 항에 있어서,
    루프 부분에서 흐르는 전류의 크기가 미리 정해진 값을 초과하는 경우에 장치의 제1 레이어의 공진 엘리먼트(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710; 810;1110;1210;1410)가 비활성화되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  48. 제 32 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터 송신 유닛(520;1191,1192) 및 데이터 수신 유닛(530;1191,1192)은 자기-유도(MI) 웨이브들에 의해서 서로 통신하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  49. 제 32 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터 송신 유닛(520;1191,1192) 및 데이터 수신 유닛(530;1191,1192)은 전기-유도(EI) 웨이브들에 의해서 서로 통신하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  50. 제 32 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공통 통신 장치의 공진 엘리먼트들(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B, 610C;710;810;1110;1210;1410)은 기판 상에서 또는 기판 내에서 제공되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  51. 제 32 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판은 플라스틱 물질과 직물 중에서 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  52. 제 32 항 내지 제 51 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판은 플렉서블(flexible) 기판인 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  53. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    루프 부분의 자유단들은 용량성 갭(capacitive gap)을 형성하는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  54. 제 53 항에 있어서,
    공진 엘리먼트(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)는 하나 이상의 루프 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  55. 제 1 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,
    자유단들은 커패시터(819)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 공통 통신 장치.
  56. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 따른 공통 통신 장치(900;1000;1100;1300; 1400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
  57. 제 56 항에 있어서,
    물품은 의류 물품, 카펫, 벽지, 건축 패널, 유체 도관, 회로 보드, 마더 보드, 및 집적 회로 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 물품.
  58. 구조의 일부 내에 또는 구조의 일부 상에 제공된, 제 1 항 내지 제 55 항 중 어느 한 항에 따른 공통 통신 장치(900;1000; 1100;1300;1400)를 가지는 것을 특징으로 하는 운송 기구.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 구조는 선박의 선체, 항공기의 기체, 자동차의 몸체, 및 자동차의 캡(cab) 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 운송 기구.
  60. 첨부 도면을 참조로 하여 명세서에서 실질적으로 설명된 바와 같은 공통 통신 장치.
  61. 첨부 도면을 참조로 하여 명세서에서 실질적으로 설명된 바와 같은 물품.
  62. 첨부 도면을 참조로 하여 명세서에서 실질적으로 설명된 바와 같은 운송 기구.
  63. 첨부 도면을 참조로 하여 명세서에서 실질적으로 설명된 바와 같은 물품.
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