KR20160001816A - 안테나 및 그 시스템 - Google Patents

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한국철도기술연구원
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Abstract

본 발명은 일정 거리 이격된 제1 안테나와 데이터 및 전력을 송수신하고, 전원부로부터 전류를 공급받는 루프 안테나에 있어서, 상기 전류로부터 제1 루프에 유도되어 각각의 자기장을 형성하는 복수의 제1 자기장 형성면을 포함하고, 상기 제1 자기장 형성면은 상기 제1 안테나와 상기 전력을 송수신할 수 있는 자기장의 세기를 형성하는 제1 루프 안테나; 및 상기 제1 안테나와 상기 데이터를 송수신하는 제2 루프 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다. 따라서 본 발명은 무선 전력 전송 및 데이터 통신시 균일한 자기장을 형성하여 오정렬에 의한 임피던스 부정합을 방지하여, 이에 따른 무선 전력 전송 효율을 개선하고, 일정 동작구간 내에서 데이터 통신이 가능하도록 하는 효과가 있다.

Description

안테나 및 그 시스템{Antenna and the system thereof}
본 발명은 안테나에 관한 것으로, 상세하게는 오정렬 개선과 동시에 전력과 데이터를 함께 송수신하는 안테나 및 그 시스템에 관한 것이다.
전자공학에 관한 기술이 발달하면서, 다양한 기능을 하는 전자기기가 인간의 생활을 편리하게 해 주고 있다. 전자기기의 발전방향은 크게 다기능화, 고속화, 저전력화로 나눌 수 있는데, 다른 성능을 만족시키기 위해서는 저전력화가 중요한 위치를 차지한다. 저전력화는 전자기기가 소모하는 전력을 줄이는 것과 전력의 공급을 늘이는 것으로 나누어 질 수 있다.
초기의 개발된 전자기기는 대부분 유선라인을 통해 전송되는 전력을 이용하여 구동되었는데, 최근에는 내부에 장착된 배터리를 통해 전력을 공급받는 방식으로 개발되고 있다. 무선장치가 다양한 기능을 수행하도록 개발하는데 가장 큰 걸림돌은 배터리가 공급하는 전력에 한계가 있다는 것이다. 이를 극복하기 위해서 무선장치의 원래 기능을 구현하는 내부회로에 소모되는 전력을 줄이는데 많은 노력을 하고 있다.
그러나, 무선장치의 내부회로에 소모되는 전력을 아무리 줄인다고 하더라도 그 정도에 한계가 있고, 결국 배터리가 공급할 수 있는 전력량에 따라 무선장치의 효용성이 정해질 수 밖에 없다. 소모전력을 줄이는 접근이외에, 전력을 무선으로 공급하여 무선장치의 동작을 오래 지속하게 할 수 있는 접근들이 시도되고 있다.
또한, 상기 무선장치들은 비접촉 무선통신(RFID(Radio Frequency IDentification), NFC(Near Field Communication))의 기능을 탑재하여, 무선으로 전력을 전송받을 뿐만 아니라, 다른 무선장치들과 데이터를 주고받는다. 이런 종류의 비접촉 무선통신에 의해서, 무선장치들은 전자화폐 기능, 승차권 기능을 실현하고 있다.
종래의 무선장치는 전력 및 데이터 전송을 위하여 이중안테나 구조를 사용하고 있다. 도 1은 종래의 전력 및 데이터 전송의 이중안테나의 예시도를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 이중안테나(100)는 전력 안테나(110)와 데이터 안테나(120)를 포함한다. 전력 안테나(110)는 전력을 송신하는 전력 송신 안테나(111) 및 전력을 수신하는 전력 수신 안테나(112)를 포함하고, 데이터 안테나(120)는 데이터를 송신하는 데이터 송신 안테나(121) 및 데이터 수신 안테나(122)를 포함한다. 전원으로부터 전류(I)가 전력 송신 안테나(111)에 흐르면, 전력 송신 안테나(111)는 전력 수신 안테나(112)에 자기장을 형성하여 자기장 형태로 전력을 공급한다. 동시에 데이터 송신 안테나(121)는 데이터 수신 안테나(122)에 데이터 송신을 위한 자기장 형태나 혹은 전자파를 전파한다. 그러나, 이중안테나(100)는 코일로 구성된 전력 안테나(110)와 데이터 안테나(120)가 단순 병설된 형태여서, 코일 사이의 자기결합(Magnetic Coupling)에 의하여 열화가 발생되고, 이것은 안테나간의 전력 전송 효율 및 통신 거리에 따른 효율을 감소시킨다. 또한, 전력 송신 안테나(111)에 의해 형성된 자기장이 균일하게 형성되지 않아 전력 공급이 불안정하다는 단점도 존재한다.
단순 병설 형태의 코일로 인한 상기와 같은 열화를 방지하기 위한 기술이 개발되고 있다. 도 2는 종래의 비접촉 무선통신용 코일 및 휴대 무선 단말의 예시도를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 전력 전송 안테나(210) 및 무선통신 안테나(220)를 포함하는 비접촉 무선 통신용 코일(200)이 도시되어 있다. 전력 전송 안테나(210)와 무선통신 안테나(220)는 일부 겹쳐지도록 배치되고, 이것은 자기결합을 감소시켜 성능 열화를 줄이는 효과를 가진다. 그러나, 이와 같은 비접촉 무선 통신용 코일(200)도 자기장 불균형에 의하여 동작범위가 줄어들고, 오정렬이 발생하여 임피던스 부정합을 야기하는 문제점을 가진다.
무선통신과 전력전송이 가능한 RFID도 이러한 문제점을 가지고 있다. 특히, 고속의 열차주행 환경시 사용되는 트랜스폰더는 전력 및 데이터 전송 효율이 탁월해야 하는데, 전송 시간을 좌우하는 열차 주행 속도가 시속 수백km일 때 전송 거리가 1m내에 전송 가능 시간이 수십ms로 줄어들기 때문이다. 따라서, 이러한 철도 환경에 적용하기 위한 트랜스폰더는 열차 차상 장치와의 원활한 통신을 위하여, 오정렬시의 성능개선 특성을 가지며, 전력 및 데이터의 안정적인 전송 특성을 가져야 한다.
본 발명의 목적은 근접장에서 무선 전력 전송 및 데이터 전송시 자기장을 균일하게 형성하는 안테나 및 그 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 균일한 자기장 방사를 통한 전력 전송과 동시에 데이터 전송이 가능한 안테나를 별도로 각각 구비하는 안테나 및 그 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시의 일 측면에서, 일정 거리 이격된 제1 안테나와 데이터 및 전력을 송수신하고, 전원부로부터 전류를 공급받는 루프 안테나에 있어서, 상기 전류로부터 제1 루프에 유도되어 각각의 자기장을 형성하는 복수의 제1 자기장 형성면을 포함하고, 상기 제1 자기장 형성면은 상기 제1 안테나와 상기 전력을 송수신할 수 있는 자기장의 세기를 형성하는 제1 루프 안테나; 및 상기 제1 안테나와 상기 데이터를 송수신하는 제2 루프 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 제1항에 있어서, 상기 제2 루프 안테나는 상기 전류로부터 제2 루프에 유도된 제2 자기장 형성면을 포함하고, 상기 제2 자기장 형성면은 상기 제1 안테나와 전력을 송수신할 수 있는 자기의 세기를 형성하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 복수의 제1 자기장 형성면은, 상기 제1 루프 중 제1-1 루프의 제1-1 루프 자기장 형성면; 및 제1-2 루프의 제1-2 루프 자기장 형성면;을 포함하고, 상기 제1-1 루프 자기장 형성면 및 제1-2 루프 자기장 형성면은 상기 자기장을 동일 방향으로 형성하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1 자기장 형성면은 상기 자기장의 세기를 균일하거나 비슷하게 형성하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1-1 루프 자기장 형성면 및 제1-2 루프 자기장 형성면 사이에는 상기 제1-1 루프 자기장 형성면에서 형성한 자기장과 반대 방향으로 자기장을 형성하는 제1-3 루프 자기장 형성면;을 포함하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1-3 루프 자기장 형성면의 자기장은 상기 제1-1 루프 자기장 형성면 및 제1-2 루프 자기장 형성면에서 형성된 자기장이 중첩되어 형성된 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1 루프에 흐르는 전류를 조절하는 용량성 소자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 전원부는 상기 제1 루프에 직렬 또는 병렬의 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1-3 루프 자기장 형성면의 면적은 상기 제1-1 루프 자기장 형성면과 제1-2 루프 자기장 형성면 각각의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1 루프는 다중으로 감겨져 형성된 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1 안테나는 상기 제1 루프를 마주보는 방향으로 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1 루프 안테나의 주파수와 상기 제2 루프 안테나의 주파수는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1 루프 안테나의 주파수는 상기 제2 루프 안테나의 주파수보다 높은 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1 루프 안테나의 주파수가 상기 제2 루프 안테나의 주파수보다 낮은 경우 상기 제2 루프 안테나의 주파수는 상기 제2 루프 안테나의 주파수보다 6배 이상 높은 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1 루프 안테나의 주파수와 상기 제2 루프 안테나의 주파수는 서로 정수배의 차이인 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제2 루프 안테나는 상기 제1 루프 안테나의 내측 또는 외측에 형성되거나, 상기 제1 루프 안테나와 인접하거나 겹쳐지게 형성되는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1 루프 안테나가 복수개인 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 복수개의 제1 루프 안테나는 병렬로 결합되어 배치되는 것을 특징으로 하는 루프 안테나를 제공한다.
본 발명의 실시의 다른 측면에서, 본 발명은 상기 루프 안테나; 및 상기 루프 안테나와 일정 거리 이격되어 상기 루프 안테나와 데이터 및 전력을 송수신하는 제1 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템을 제공한다.
본 발명은 무선 전력 전송 및 데이터 통신시 균일한 자기장을 형성하여 오정렬에 의한 임피던스 부정합을 방지하여, 이에 따른 무선 전력 전송 효율을 개선하고, 일정 동작구간 내에서 데이터 통신이 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 무선 전력 전송 중, 오정렬 개선과 동시에 데이터 및 전력 전송이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전력 전송과 동시에 데이터 전송이 가능한 안테나를 별도로 각각 구비하여 안정적으로 전력 및 데이터 전송을 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전력 및 데이터 전송의 이중안테나의 예시도를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 비접촉 무선통신용 코일 및 휴대 무선 단말의 예시도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전원부와 병렬 연결된 안테나 및 그 안테나 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전원부와 직렬 연결된 안테나 및 그 안테나 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 형성된 자기장을 통해 전력 송수신을 수행하는 안테나 및 그 안테나 시스템의 예시도를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 시스템 주변의 자기장 분포를 보이는 그래프를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이중안테나를 구비한 안테나 및 그 안테나 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 송수신된 전력 및 데이터 신호 파형의 예시도를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복수의 제1 루프 안테나를 포함하는 안테나의 개념도를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나와 연결된 통신 시스템의 구성도를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 오정렬에 따른 전력 전송 특성에 관한 그래프를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 오정렬에 따른 데이터 전송 특성에 관한 그래프를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 및 그 안테나 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 안테나 시스템(300)은 제1 루프 안테나(310), 제2 루프 안테나(320), 제1 안테나(330) 및 전원부(350)를 포함한다. 본 도 3의 안테나 시스템(300)은 전원부가 병렬로 연결된 루프 구조를 가진 안테나 및 안테나 시스템이다.
제1 루프 안테나(310)와 제1 안테나(330)는 자기 유도를 통해 전력 및 데이터를 송수신한다. 상기 자기 유도는 전원부(350)에 의해 공급되는 전류(I)에 의해 생성된다. 제1 루프 안테나(310)의 제1 루프(311)는 다중으로 감겨져 형성될 수 있다.
제1 루프 안테나(310)는 병렬로 연결된 전원부(350)로부터 전류를 공급받아, 전류로부터 유도된 각각의 자기장을 형성하는 제1 자기장 형성면((S1)을 포함한다. 제1 자기장 형성면((S1)은 제1 루프(311)의 자기장 형성면을 의미한다. 제1 자기장 형성면((S1)의 자기장 형성면 각각은, 일정 거리 이격된 제1 안테나(330)에서 데이터 및 전력을 송수신할 수 있는 자기장의 세기를 형성한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 제1 자기장 형성면((S1)은 일정 간격의 제1-1 루프(311-1)의 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1), 제1-2 루프(311-2)의 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2) 및 제1-3 루프(311-3)의 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)을 포함할 수 있다.
제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)은 자기장을 동일 방향으로 형성한다.
그 결과, 제1 자기장 형성면((S1)은 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)을 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)사이에 포함한다. 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)은 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1)에서 형성된 자기장과 반대 방향으로 형성된다. 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 자기장은 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)에서 형성된 자기장의 세기가 중첩되어 형성된다.
제1-1 루프 자기장 형성면(STX1), 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2) 및 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)에서 형성된 자기장의 세기는 제1 루프 안테나(310)와 일정 거리 이격된 제1 안테나(330)에서 데이터 및 전력을 송수신할 수 있는 자기장의 세기를 형성한다.
일정 거리 이격된 제1 안테나(330)에서 데이터 및 전력을 송수신할 수 있는 자기장의 세기는 제1 안테나(330)의 특성에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로는 균일하거나 비슷하다. 여기서, 균일하다는 것은 자기장의 세기가 모두 같은 것을 의미하며, 비슷하다는 것은 자기장의 세기가 일정 기준범위 내의 차이를 가짐을 의미한다.
자기장의 세기는 루프에 흐르는 전류 또는 자기장 형성면의 면적에 비례한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 루프에 동일한 전류가 흐른다는 전제 조건에서 균일하거나 비슷하게 자기장의 세기를 형성하기 위해서 제1 자기장 형성면((S1)의 면적이 조정될 수 있다. 이 때 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 자기장의 세기는 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)의 자기장의 세기가 중첩되어 형성되기 때문에 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 면적은 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2) 각각의 면적보다 작은 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, 자기장의 세기를 조정하기 위해서는 제1 루프(311)에 흐르는 전류를 조절하는 용량성 소자(capacitive element)를 제1 루프 안테나(310)에 부가할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전원부와 직렬 연결된 안테나 및 그 안테나 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 안테나 시스템(300)은 제1 루프 안테나(310), 제2 루프 안테나(320), 제1 안테나(330) 및 전원부(350)를 포함하되, 본 도 3의 안테나 시스템(300)과 달리, 전원부가 직렬로 연결된 루프 구조를 가진 안테나 및 안테나 시스템이다.
제1 루프 안테나(310)와 제1 안테나(330)는 자기 유도를 통해 전력 및 데이터를 송수신한다. 상기 자기 유도는 전원부(350)에 의해 공급되는 전류(I)에 의해 생성된다.
제1 루프 안테나(310)는 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1), 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2) 및 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)을 포함하는 복수의 자기장 형성면을 가지고 있으며, 형성되는 자기장의 특성은 상기 언급한 바와 동일하다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 형성된 자기장을 통해 전력 송수신을 수행하는 안테나 및 그 안테나 시스템의 예시도를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 루프 안테나(310)에서 형성된 자기장이 제1 안테나(330)로 전력을 전달하는 예시가 도시되어 있다.
제1 안테나(330)는 단방향 루프 구조를 가지며, 제1 루프 안테나(310)의 전원부(350)로부터 수직한 방향으로, 즉, 제1 루프 안테나(310)의 제1-1 루프(311-1) 및 제1-2 루프(311-2)를 마주보는 방향으로 일정한 거리 이격되어 형성된다. 이 때, 제1 안테나(330)는 일정한 면상에서 이동할 수 있고, 이동 중에 자기장으로부터 전력을 수신한다.
도시된 바와 같이 반시계 방향으로 전류가 흐르는 병렬의 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)에서는 Z축 방향으로 자기장이 형성되며, 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)에서는 암페어 법칙에 따라 -Z축 방향으로 자기장이 형성된다.
이때, 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 자기장은 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1) 및 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)에서 형성된 자기장의 세기가 중첩되어 형성된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 시스템 주변의 자기장 분포를 보이는 그래프를 나타내는 도면으로서, 도 6a는 제1 루프 안테나(310)가 제1 안테나(330)와 근거리에 위치한 경우의 자기장 분포를 나타내는 그래프이며, 도 6b는 제1 루프 안테나(310)가 제1 안테나(330)와 원거리에 위치한 경우의 자기장 분포를 나타내는 그래프를 나타내는 도면이다.
상기 근거리 및 원거리의 정의는 다음과 같다. 제1 루프 안테나(310)와 제1 안테나(330) 사이의 거리를 h라 하고, 제1-3 루프(311-3)의 면적 즉, 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 면적과 동일한 면적을 가진 원에 대한 반경을 R0라고 하자. 상기 근거리는 h<R0 일 때를 의미하고, 상기 원거리는 R0<h 일 때를 의미한다.
도 6a를 참조하면, 안테나 시스템(300)이 근거리 즉, h<R0 인 경우, 도시된 바와 같이 일정한 거리만큼 떨어진 제1 안테나(330)가 y축 방향으로 이동할 때, 자기장 세기는 일정 구간에서 균일하거나 비슷하게 형성된다.
전력 및 데이터를 송수신하기 위해서는 자기장의 세기가 특정 레벨 즉, 임계치(601) 이상이 되어야한다. 이렇게 자기장의 세기가 임계치(601) 이상의 세기를 가진 자기장을 유효 자기장이라 정의할 수 있다. 기존 안테나 자기장 분포(610) 및 제안된 근거리 안테나 자기장 세기 분포(620)를 비교하면, 근거리 유효 자기장 구간(621)이 기존 안테나의 유효 자기장 구간(611)보다 훨씬 넓은 것을 알 수 있다. 균일하거나 비슷하게 형성된 자기장을 가진 안테나 시스템(300)은 더 넓은 근거리 유효 자기장 구간(621)을 생성하여 임피던스 부정합의 가능성을 줄이고 오정렬을 개선할 수 있다.
제안된 안테나 시스템(300)은 대략 제1 루프 안테나(310) 등가반경만큼 떨어진 거리에서 전송효율 10%를 기준으로 하여, 전력전송 효율 구간이 최대 83% 확대된 것으로 나타났다.
도 6b를 참조하면, 안테나 시스템(300)이 원거리 즉, R0<h 인 경우, 도시된 바와 같이 일정한 거리 만큼 떨어진 제1 안테나(330)가 y축 방향으로 이동할 때, 자기장 세기는 일정 구간에서 균일하거나 비슷하게 형성된다.
제안된 원거리 안테나 자기장 세기 분포(630)를 비교하면, 기존 안테나의 유효 자기장 구간(611)보다 훨씬 넓은 것을 알 수 있다. 균일하거나 비슷하게 형성된 자기장을 가진 안테나 시스템(300)은 더 넓은 원거리 유효 자기장 구간(631)을 생성하여 임피던스 부정합의 가능성을 줄이고 오정렬을 개선할 수 있다.
다만, 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1)과 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2)에서 형성된 자기장은 서로 중첩되어 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 자기장을 형성하는데, 안테나 시스템(300)이 근거리(h<R0)에 놓인 경우 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 자기장이 제1 안테나(330)까지 형성되지만 안테나 시스템(300)이 원거리(R0<h)에 놓인 경우 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 자기장이 제1 안테나(330)까지 형성되지 않는다. 따라서, 도 6a의 근거리 유효 자기장 구간(621)과 도 6b의 원거리 유효 자기장 구간(631)을 비교하면, y=0인 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3) 근방의 자기장 세기 분포가 볼록한 모양(도 6a)과 오목한 모양(도 6b)으로 다소 상이하다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이중안테나를 구비한 안테나 및 그 안테나 시스템의 전체 구성도를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 안테나 시스템(300)은 제1 루프 안테나(310), 제2 루프 안테나(320), 제1 안테나(330) 및 제2 안테나(340) 및 전원부(350)를 포함한다. 본 도 7의 안테나 시스템(300)은 전원부(350)가 병렬로 연결된 루프 구조를 가진 안테나 및 안테나 시스템으로서, 전력 및 데이터 전송을 각각 수행하는 별도의 제2 루프 안테나(320) 및 제2 안테나(340)를 더 포함한다.
제1 루프 안테나(310) 및 제1 안테나(330)는 상기 언급한 제1-1 루프 자기장 형성면(STX1), 제1-2 루프 자기장 형성면(STX2) 및 제1-3 루프 자기장 형성면(STX3)의 특징을 모두 포함하는 안테나로서, 동일 기능의 안테나이다.
제2 루프 안테나(320)는 제1 루프 안테나(310)와 더불어 제1 안테나(330) 및 제2 안테나(340) 사이에서 전력 및/또는 데이터를 송수신한다. 제1 루프 안테나(310)와 제2 루프 안테나(320)는 각각 전력 및 데이터를 모두 전송할 수 있다. 가령, 제1 루프 안테나(310)만이 전력 및 데이터 전송을 할 수 있고, 제2 루프 안테나(320)만이 전력 및 데이터 전송을 할 수 있으며, 양 안테나가 같이 전력 및 데이터 전송을 수행할 수 있다. 바람직하게는, 제1 루프 안테나(310)가 전력 전송을 제2 루프 안테나(320)가 데이터 전송을 수행한다.
제1 루프 안테나(310)와 제2 루프 안테나(320)는 전력 및 데이터 송신단 또는 수신단이 될 수 있으며, 어느 하나에 한정되어 동작하지 않는다. 바람직하게, 제1 루프 안테나(310) 및 제2 루프 안테나(320)는 제1 안테나(330)와 제2 안테나(340)와의 관계에서 송신단 안테나로서 동작할 수 있다.
제2 루프 안테나(320)는 제2 루프(321)를 포함하고, 제2 루프(321)는 단일 또는 다중으로 감겨져 형성될 수 있으며, 본 실시예에 한정되지 않는다.
제2 루프 안테나(320)는 제1 루프 안테나(310)와 전력 및 데이터 송수신을 수행할 수 있는 한, 위치에 제약되지 않는다. 제1 루프 안테나(310)와 제2 루프 안테나(320)는 서로 인접하거나 겹쳐져 형성될 수 있고, 어느 한 안테나가 다른 안테나를 내부에 포함하도록 형성될 수 있다.
제2 루프 안테나(320)는 전력 전송을 수행할 경우, 제2 루프(321)에 유도된 자기장을 방사한다. 제2 루프 안테나(320)는 제2 자기장 형성면((S2)을 포함하고, 제2 자기장 형성면((S2)은 제2 루프(321)의 자기장 형성면을 의미한다.
제2 안테나(340)는 제1 안테나(330)와 더불어 제1 루프 안테나(310) 및 제2 루프 안테나(320) 사이에서 전력 및/또는 데이터를 송수신한다. 제1 안테나(330)와 제2 안테나(340)는 각각 전력 및 데이터를 모두 전송받을 수 있다. 가령, 제1 안테나(330)만이 전력 및 데이터 전송받을 수 있고, 제2 안테나(340)만이 전력 및 데이터 전송받을 수 있으며, 양 안테나가 같이 전력 및 데이터를 전송 받을 수 있다. 바람직하게는, 제1 안테나(330)가 전력 수신을 제2 안테나(340)가 데이터 수신을 수행할 수 있다.
제1 안테나(330)와 제2 안테나(340)는 전력 및 데이터 송신단 또는 수신단이 될 수 있으며, 어느 하나에 한정되어 동작하지 않는다. 바람직하게, 제1 안테나(330)와 제2 안테나(340)는 제1 루프 안테나(310) 및 제2 루프 안테나(320)와의 관계에서 수신단 안테나로서 동작할 수 있다.
제2 안테나(340)는 제1 안테나(330)와 마찬가지로, 제1 루프 안테나(310)로부터 일정 거리 이격되어 형성되어 있다. 제2 안테나(340)는 제1 루프 안테나(310)의 전원부(350)로부터 수직한 방향으로, 즉, 제1 루프 안테나(310)의 제1 루프(311) 및 제2 루프(312)를 마주보는 방향으로 일정한 거리 이격되어 형성된다. 이 때, 제2 안테나(340)는 일정한 면상에서 이동할 수 있고, 이동 중에 자기장으로부터 전력 및/또는 데이터를 수신한다.
제2 안테나(340)는 루프 형태를 가질 수 있고, 상기 루프는 단일 또는 다중으로 감겨져 형성될 수 있으며, 본 실시예에 한정되지 않는다.
제2 안테나(340)는 제1 안테나(330)와 전력 및 데이터 송수신을 수행할 수 있는 한, 위치에 제약되지 않는다. 제1 안테나(330)와 제2 안테나(340)는 서로 인접하거나 겹쳐져 형성될 수 있고, 어느 한 안테나가 다른 안테나를 내부에 포함하도록 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 송수신된 전력 및 데이터 신호 파형의 예시도를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 안테나 시스템(300)이 전력 및 데이터 전송에 사용하는 주파수 신호가 도시되어 있다. 본 도면의 주파수 신호는 제1 루프 안테나(310)가 전력을 전송하고 제2 루프 안테나(320)이 데이터를 전송하는 경우, 송신기(1010)에서의 변조 신호 및 수신기(1020)에서의 복조 신호를 각각 나타낸다.
전력 신호는 제1 루프 안테나(310) 및 제2 루프 안테나(320) 중 어느 하나로부터 전송될 수 있다. 이 경우, 상기 전력 신호는 제1 안테나(330) 및 제2 안테나(340) 중 데이터 신호를 수신하지 않는 안테나에 수신될 수 있다.
데이터 신호는 제1 루프 안테나(310) 및 제2 루프 안테나(320) 중 어느 하나로부터 전송될 수 있다. 이 경우, 상기 데이터 신호는 제1 안테나(330) 및 제2 안테나(340) 중 전력 신호를 수신하지 않는 안테나에 수신될 수 있다. 데이터 신호는 전송을 위한 약간의 전력을 포함할 수 있다.
전력 신호 및 데이터 신호의 송신 및 수신은 각 안테나에서 동시적으로, 순차적으로 또는 임의의 방식으로 이루어지고 어느 한 방식으로 제한되지 않는다.
도 8의 송신전송신호는 전력 신호 및 데이터 신호를 나타낸다. 상기 송신전송신호는 송신기(1010)에서 변조되어 전송되고, 전력 수신전송신호 및 데이터 수신전송신호로 복조되어 수신된다. 도 8a는 전력에 대한 송신전송신호와 수신전송신호를 나타낸다. 도 8b는 진폭 변조 방식, 도 8c는 주파수 변조 방식, 도 8d는 위상 변조 방식을 이용한 송신전송신호 및 수신전송신호를 각각 나타낸다.
전력 및 데이터를 전송하는 주파수에 있어서, 전력 주파수 및 데이터 주파수는 서로 동일하거나 서로 상이할 수 있다. 모든 경우, 전력 신호 및 데이터 신호는 하나의 안테나에서 또는 별개의 안테나에서 각각 송수신이 가능하다. 바람직하게는, 전력은 제1 루프 안테나(310)에서 송수신되고, 데이터는 제2 루프 안테나(320)에서 송수신될 수 있다.
전력 주파수와 데이터 주파수가 서로 상이한 경우, 전력 주파수는 데이터 주파수 보다 높을 수 있다. 여기서, 전력 및 데이터 주파수는 LHF대역 또는 HF대역이고, 근거리용 전력 전송과 근거리용 데이터 통신일 때가 이 경우에 해당된다. 전력 주파수가 데이터 주파수보다 높으면, 하모닉이 발생하지 않아 하모닉(Harmonic)으로 인한 손실(Loss)이 예방되는 효과가 있다.
전력 주파수와 데이터 주파수가 서로 상이한 경우, 데이터 주파수는 전력 주파수 보다 높을 수 있다. 상세하게는, 데이터 주파수는 전력 주파수보다 6배이상 높은 것이 바람직하다.
Figure pat00001
(1)
(여기서, f1은 전력 주파수, f2는 데이터 주파수)
데이터 주파수가 전력 주파수 보다 높을 때, 인접한 주파수의 경우 루프 구조상 격리(Isolation) 영향으로 전력 전송 효율이 저하된다. 여기서, 주파수 차이가 주파수 차이가 4배정도 차이나면 전송효율 저하는 대략 32% (5dB) 저감되고, 6배정도 차이나면, 전송 효율 저하는 대략 1% (20dB) 저감된다. 따라서, 주파수 차이는 6배 이상 데이터 주파수가 높은 것이 바람직하다.
데이터 주파수가 전력 주파수보다 높을 때, 전력 주파수가 HF대역이라면 데이터 주파수는 UHF대역일 수 있다. 근거리용 전력 전송과 원거리용 데이터 통신일 때가 이 경우에 해당된다.
전력 주파수와 데이터 주파수가 서로 상이한 경우, 데이터 주파수와 전력 주파수는 서로 정수배의 차이를 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복수의 제1 루프 안테나를 포함하는 안테나의 개념도를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 복수의 제1 루프 안테나(310)로 형성된 제1 결합 루프 안테나(900)가 도시된다. 제1 결합 루프 안테나(900)는 제1 루프 안테나(310) 및 제2 루프 안테나(320)가 평면에 다양한 구조로 확장된 것이다.
제1 결합 루프 안테나(900)는 복수의 제1 루프 안테나(310)들을 포함하여 형성된다. 바람직하게, 제1 결합 루프 안테나(900)는 병렬로 연결된 제1 루프 안테나(310)들을 포함할 수 있다. 본 도면에서는 4개의 제1 루프 안테나(310)가 결합되어 있으나, 반드시 4개나 병렬 연결 방식에 한정되지는 아니한다.
제1 결합 루프 안테나(900)는 복수의 제1 루프 안테나(310)뿐만 아니라 제2 루프 안테나(320)도 함께 포함한다. 도 9a와 같이, 제2 루프 안테나(320)는 제1 결합 루프 안테나(900) 내부에 포함되어 위치하되, 제1 루프 안테나(310)들과 겹쳐지도록 위치할 수 있다. 도 9b와 같이, 제2 루프 안테나(320)는 제1 결합 루프 안테나(900) 내부에 포함되어 위치하되, 복수개로 형성되고 제1 루프 안테나(310)들과 겹쳐지도록 위치할 수 있다. 도 9c와 같이, 제2 루프 안테나(320)는 제1 결합 루프 안테나(900) 내부에 포함되어 위치하되, 제1 루프 안테나(310)들 내부에 각각 포함되도록 위치할 수 있다.
제1 결합 루프 안테나(900)가 복수개의 제1 루프 안테나(310)들로 형성되듯이, 제1 결합 루프 안테나(900)는 복수개로 형성되어 더 넓은 반경을 가진 제1 복합 루프 안테나(도면 미도시)를 형성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나와 연결된 통신 시스템의 구성도를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 안테나 시스템(300)에 연결된 통신 시스템의 구성이 도시되어 있다. 본 도면의 일 실시예에 따르면, 제1 루프 안테나(310) 및 제1 안테나(330)는 주파수 f1으로 전력을 전송하고, 제2 루프 안테나(320) 및 제2 안테나(340)는 주파수 f2로 데이터를 단방향 혹은 양방향으로 전송할 수 있다.
바람직하게는, 고속 환경에서 전력 전송은 제1 루프안테나(310)에서 제1 안테나(330)으로 이루어지고, 데이터 전송은 제2 안테나(340)에서 제2 루프 안테나(320)로 단방향 형태로 이루어진다.
송신기(1010)는 신호 생성부(1011), 전력 증폭기(1012), 송신기 제1 임피던스 정합부(1013-1), 송신기 제2 임피던스 정합부(1013-2), 송신기 제어부(1013), 신호 변조부(1015), 송신기 복조부(1016), 송신기 대역필터(1017) 및 신호 증폭기(1018)를 포함한다.
신호 생성부(1011)는 전력 전송 캐리어 주파수 신호를 생성한다.
전력 증폭기(1012)는 신호 생성부(1011)로부터 생성된 전력 신호를 증폭하여 송신기 제1 임피던스 정합부(1013-1)로 전송한다.
송신기 제1 임피던스 정합부(1013-1)는 제1 루프 안테나(310)의 임피던스 튜닝(Tunning)을 위한 회로를 포함하여 임피던스 매칭을 수행한다. 송신기 제1 임피던스 정합부(1013-1)로 전달된 전력 신호는 전력 전송 안테나인 제1 루프 안테나(310)로 전달된다.
송신기 제어부(1014)는 제2 루프 안테나(320)로부터 전송받은 데이터를 수신하고, 데이터 신호를 신호 변조부(1015)로 입력한다.
신호 변조부(1015)는 진폭변조(ASK), 주파수변조(FSK), 위상변조(PSK) 등의 신호 변조 방식을 통하여 변조된 데이터 신호를 생성한다. 신호 변조부(1015)에 의하여 변조된 데이터 신호는 제2 루프 안테나(320)를 통해 전송된다.
송신기 제2 임피던스 정합부(1013-2)는 제2 루프 안테나(320)의 임피던스 튜닝(Tunning)을 위한 회로를 포함하여 임피던스 매칭을 수행한다. 제2 루프 안테나(320)로 전달된 변조 데이터 신호는 송신기 제2 임피던스 정합부(1013-2)에 의한 임피던스 매칭을 통하여 제2 안테나(340)로 전송된다.
송신기 복조부(1016)는 제2 루프 안테나(320)로부터 수신된 데이터를 복조하고, 복조된 신호를 송신기 대역필터(1017)로 전달한다.
송신기 대역필터(1017)는 복조된 신호를 요구되는 만큼 필터링하여 신호 증폭기(1018)로 전달한다.
신호 증폭기(1018)는 필터링된 복조 신호를 증폭하여 송신기 제어부(1014)로 전달한다.
송신기 전류 전압 센싱부(1019)는 수신된 데이터 신호를 모니터링하고, 송신기 제어부(1014)에 의하여 제어된다.
수신기(1020)는 정류부(1021), 충전 단자부(1022), 수신기 제1 임피던스 정합부(1023-1), 수신기 제2 임피던스 정합부(1023-2), 수신기 제어부(1024), 부하 변조부(1025), 수신기 복조부(1026), 수신기 대역필터(1027) 및 수신기 전류 전압 센싱부(1029)를 포함한다.
수신기(1020)는 송신된 전력을 전력 수신용 제1 안테나(330)를 통해 입력받는다.
수신기 제1 임피던스 정합부(1023-1)는 제1 안테나(330)의 임피던스 튜닝(Tunning)을 위한 회로를 포함하여 임피던스 매칭을 수행한다. 수신기 제1 임피던스 정합부(1023-1)로 전달된 전력 신호는 정류부(1021)로 전달된다.
정류부(1021)는 수신된 전력 신호를 정류하여 수신기 전류 전압 센싱부(1029)로 전달한다.
수신기 전류 전압 센싱부(1029)는 정류된 신호를 모니터링하고, 충전 단자부(1022) 및 수신기 제어부(1024)로 상기 정류된 신호를 전달한다.
충전 단자부(1022)는 정류된 전력 신호를 통하여 전력을 공급받아 충전된다.
제2 안테나(340)는 제2 루프 안테나(320)로 데이터 신호를 송신하거나 제2 루프 안테나(320)로부터 데이터 신호를 수신한다.
수신기 제2 임피던스 정합부(1023-2)는 제2 안테나(340)의 임피던스 튜닝(Tunning)을 위한 회로를 포함하여 임피던스 매칭을 수행한다. 수신기 제2 임피던스 정합부(1023-2)로 전달된 데이터 신호는 수신기 복조부(1026)로 전달된다.
수신기 복조부(1026)는 수신 데이터 신호를 복조하고, 수신기 대역필터(1027)로 전송한다.
수신기 대역필터(1027)는 복조된 신호를 요구되는 만큼 필터링하여 수신기 제어부(1024)로 전달한다.
수신기 제어부(1024)는 필터링된 데이터 및 전력 신호를 수신한다. 또한, 수신기 제어부(1024)는 송신기(1010)로 송신할 데이터 신호를 부하 변조부(1025)로 전달한다.
부하 변조부(1025)는 송신할 데이터 신호를 진폭변조(ASK), 주파수변조(FSK), 위상변조(PSK) 등의 신호 변조 방식을 통하여 변조된 데이터 신호를 생성한다. 부하 변조부(1025)는 수신기 제2 임피던스 정합부(1023-2)를 통하여 제2 안테나(340)로 전달한다. 제2 안테나(340)는 송신기(1010)로 데이터를 송신한다.
도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 오정렬에 따른 전력 전송 특성에 관한 그래프를 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 오정렬에 따른 데이터 전송 특성에 관한 그래프를 나타내는 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 시스템(300)의 전력 전송 및 데이터 전송 특성이 도시된다.
오정렬에 따른 전력 전송에 있어서, 제안된 안테나 시스템(300)은 기존의 안테나 시스템에 비하여 10 dB를 기준으로 하여 약 67%의 개선효과를 가진다. 데이터 전송에 있어서, 제안된 안테나 시스템(300)은 기존의 안테나 시스템에 비하여 30 dB를 기준으로 하여 약 50%의 개선효과를 가진다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
300 : 안테나 시스템
310 : 제1 루프 안테나
311 : 제1 루프
311-1 : 제1-1 루프
311-2 : 제1-2 루프
311-3 : 제1-3 루프
321 : 제2 루프
320 : 제2 루프 안테나
330 : 제1 안테나
340 : 제2 안테나
350 : 전원부

Claims (19)

  1. 일정 거리 이격된 제1 안테나와 데이터 및 전력을 송수신하고, 전원부로부터 전류를 공급받는 루프 안테나에 있어서,
    상기 전류로부터 제1 루프에 유도되어 각각의 자기장을 형성하는 복수의 제1 자기장 형성면을 포함하고, 상기 제1 자기장 형성면은 상기 제1 안테나와 상기 전력을 송수신할 수 있는 자기장의 세기를 형성하는 제1 루프 안테나; 및
    상기 제1 안테나와 상기 데이터를 송수신하는 제2 루프 안테나;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 루프 안테나는 상기 전류로부터 제2 루프에 유도된 제2 자기장 형성면을 포함하고, 상기 제2 자기장 형성면은 상기 제1 안테나와 전력을 송수신할 수 있는 자기의 세기를 형성하는 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 자기장 형성면은, 상기 제1 루프 중
    제1-1 루프의 제1-1 루프 자기장 형성면; 및
    제1-2 루프의 제1-2 루프 자기장 형성면;을 포함하고,
    상기 제1-1 루프 자기장 형성면 및 제1-2 루프 자기장 형성면은 상기 자기장을 동일 방향으로 형성하는 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자기장 형성면은 상기 자기장의 세기를 균일하거나 비슷하게 형성하는 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1-1 루프 자기장 형성면 및 제1-2 루프 자기장 형성면 사이에는 상기 제1-1 루프 자기장 형성면에서 형성한 자기장과 반대 방향으로 자기장을 형성하는 제1-3 루프 자기장 형성면;을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1-3 루프 자기장 형성면의 자기장은 상기 제1-1 루프 자기장 형성면 및 제1-2 루프 자기장 형성면에서 형성된 자기장이 중첩되어 형성된 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 루프에 흐르는 전류를 조절하는 용량성 소자;를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 제1 루프에 직렬 또는 병렬의 방식으로 연결되는 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1-3 루프 자기장 형성면의 면적은 상기 제1-1 루프 자기장 형성면과 제1-2 루프 자기장 형성면 각각의 면적보다 작은 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 루프는 다중으로 감겨져 형성된 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 상기 제1 루프를 마주보는 방향으로 이격되어 형성된 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 루프 안테나의 주파수와 상기 제2 루프 안테나의 주파수는 서로 상이한 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 루프 안테나의 주파수는 상기 제2 루프 안테나의 주파수보다 높은 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 루프 안테나의 주파수가 상기 제2 루프 안테나의 주파수보다 낮은 경우 상기 제2 루프 안테나의 주파수는 상기 제2 루프 안테나의 주파수보다 6배 이상 높은 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 루프 안테나의 주파수와 상기 제2 루프 안테나의 주파수는 서로 정수배의 차이인 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 루프 안테나는 상기 제1 루프 안테나의 내측 또는 외측에 형성되거나, 상기 제1 루프 안테나와 인접하거나 겹쳐지게 형성되는 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 루프 안테나가 복수개인 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 루프 안테나는 병렬로 결합되어 배치되는 것
    을 특징으로 하는 루프 안테나.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 루프 안테나; 및
    상기 루프 안테나와 일정 거리 이격되어 상기 루프 안테나와 데이터 및 전력을 송수신하는 제1 안테나; 를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 안테나 시스템.
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