KR20160093127A - 무선 전력 송수신 장치 - Google Patents

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KR20160093127A
KR20160093127A KR1020150013225A KR20150013225A KR20160093127A KR 20160093127 A KR20160093127 A KR 20160093127A KR 1020150013225 A KR1020150013225 A KR 1020150013225A KR 20150013225 A KR20150013225 A KR 20150013225A KR 20160093127 A KR20160093127 A KR 20160093127A
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서동욱
이재호
이형수
이수인
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 무선 전력 송수신 장치에 관한 것으로, 아웃밴드통신을 가지는 무선전력전송 기술에서 복합자성 유전체를 이용하여 초소형의 무선통신용 안테나와 무선전력전송용 코일을 결합한 안테나 및 코일 구조를 제안한다. 본 발명의 무선 전력 송수신 장치는 복합자성 유전체를 사용하여 초소형화된 안테나 및 코일 통합 구조를 인체삽입형 장치에 적용하여 외부와 인터페이스를 최대한 줄이면서, 통신감도 및 무선전력전송 효율을 유지할 수 있다.

Description

무선 전력 송수신 장치{APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING WIRELESS POWER}
본 발명은 무선 전력 송수신 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 인체삽입장치에서 아웃밴드통신 방식으로 동작하는 무선 전력 송수신 장치에 관한 것이다.
무선전력전송 기술은 전력을 충전하는 기기의 식별 (예: ID체크), 금속물질의 검출, 충방전 여부의 판단 등을 위하여 데이터 통신 기능을 요구한다. 데이터 통신이 무선전력전송과 동일한 주파수를 사용하는지 여부에 따라 인밴드 (In-band) 통신과 아웃밴드 (Out-band) 통신으로 구분된다. 인밴드 통신은 낮은 전송속도 (data rate)를 가지지만, 무선전력전송 코일을 안테나로 그대로 사용하기 때문에 통신을 위한 별도의 안테나 및 관련 회로가 필요치 않다. 반면, 높은 전송속도가 필요한 경우 높은 품질계수(Q-factor)를 가지는 공진코일로는 데이터 전송이 어렵다. 이러한 경우 별도의 데이터 통신용 안테나를 이용하여 무선전력전송용 주파수와는 다른 주파수를 사용하여 데이터 통신을 하는 아웃밴드 통신이 사용될 수 있다.
한편, 인체에 삽입되는 장치(이하, 인체삽입장치라 한다)의 경우 국제적으로 MICS(402-405 MHz)의 주파수를 사용하여야 하고, 무선 전력 전송은 주로 수 MHz이하의 주파수를 사용하므로 인밴드 통신 방식으로 구현되기 어렵다. 따라서 아웃밴드통신을 사용하는 인체삽입장치의 경우에는 무선전력전송 공진부에 자기탄성체(magnetelastic material)를 사용하여, 자기탄성체의 고유한 진동을 사용하여 코일의 특성을 높이는 방법을 고려해 볼 수 있다. 그러나 이러한 기술은 자기탄성체의 고유 진동수에 따라 적용 주파수가 제한이 되고, 대량 생산 시 정확하게 일정한 고유 진동수를 가지는 자기탄성체를 구현하기 용이하지 않다.
또한, 정육면체 또는 직육면체의 페라이트 코어를 사용하여 인체삽입형 장치의 수신방향을 x, y, z 3축으로부터 전력을 수신할 수 있도록 한 기술 또는 무선통신은 UHF RFID 통신장치를 사용하고 자기공진기반 무선전력전송장치와 배터리를 추가함으로써, 아웃밴드 통신 무선전력전송을 달성하는 방법을 고려해 볼 수 있다. 그러나 이러한 경우, UHF대역 안테나와 무선전력전송용 무선 코일은 별도로 구성되어 있으며, 데이터 통신과 무선전력통신을 위한 인터페이스가 기기에서 큰 면적을 차지하는 문제가 있다.
등록특허 제10-1093092호 공개특허 제2012-0007296호 공개특허 제2014-0084743호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 인체삽입장치에서 아웃밴드통신 방식으로 동작하는 무선 전력 송수신 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선 전력 송수신 장치는, 상기 무선 전력 송수신 장치의 배선을 위한 회로기판, 상기 회로기판의 상부면에 형성되고 자기장을 이용하여 무선 전력을 수신 또는 송신하는 코일, 상기 코일의 배치로 형성된 패턴 안쪽에 구비되고 상기 무선 전력 송수신 장치와 관련된 정보를 송수신하는 안테나, 상기 회로기판의 하부면에 상기 회로기판에 형성되고 상기 코일에 대한 간섭을 차폐하는 차폐시트 및 상기 차폐시트의 하부면에 형성된 접지면을 포함하되, 상기 차폐시트는 복합자성유전체인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 인밴드 통신에서 사용되는 외부 인터페이스인 코일 사이즈와 동일한 외부 인터페이스로 아웃밴드 통신이 가능하다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 초소형의 통신 및 무선전력전송 인터페이스를 제공하여, 인체삽입형 장치, 저전력 센서 노드 등 무선통신과 무선전력전송 기술이 적용되는 장치의 소형화를 가능하게 한다.
도 1은 무선 충전용 코일의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 무선통신 안테나의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 아웃밴드통신을 위한 무선전력전송 장치의 한 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송수신 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송수신 장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 6은 미앤더라인 구조의 안테나 방사부를 포함하는 무선 전력 송수신 장치의 측면도이다.
도 7은 미앤더라인 구조의 안테나 방사부를 포함하는 무선 전력 송수신 장치의 저면도이다.
도 8은 미앤더라인 구조의 안테나 방사부를 포함하는 무선 전력 송수신 장치의 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 미앤더라인 구조의 안테나 방사부를 포함하는 무선 전력 송수신 장치와 무선통신모듈을 실제로 구현한 예를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서 인체삽입장치라 함은 치료 또는 검사 등의 의료 목적 또는 다른 적용 가능한 목적을 위해서 인체에 삽입 또는 설치되는 소형 장비를 의미하고, 방광의 압력을 측정하거나, 인공 장기의 작동 상태를 확인하는 등의 다양한 용도로 사용될 수 있다. 또한, 인체삽입장치는 인체 내부에서 작동하여 특정 기능을 수행하는 액츄에이터 등을 포함할 수 있다. 여기서 인체 내부라 함은 장치가 위치한 신체 내부는 물론, 피부 내부, 구강, 후강, 안구 등 인체에 형성된 노출 부분 또는 피부 표면 등도 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
본 명세서에서 무선 전력 송신은 한 장치가 다른 장치로 전력을 무선으로 전달하는 매커니즘을 의미한다.
인체삽입장치의 경우 국제적으로 MICS(402-405 MHz)의 주파수를 사용하여야 한다. 그러나 무선 전력 전송은 주로 수 MHz이하의 주파수를 사용하므로 인밴드 통신 방식으로 구현되기 어렵다. 따라서 아웃밴드 통신 방식으로 구현된 인체삽입장치를 제공하기 위해 본 발명에서는 유전율 또는 투자율이 큰 복합자성유전체(magneto dielectric material)를 사용하여 하나의 기판에 안테나와 코일을 같이 구현하여 최소한의 크기로 구현하는 방법 및 장치를 제안한다.
도 1은 무선 충전용 코일의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1에 따르면, 무선 충전용 코일은 기판(110), 코일패턴(120) 및 페라이트 시트(130)를 포함할 수 있다.
기판(substrate)(110)은 기본적인 배선을 위한 전기회로가 형성된 판으로, 다양한 실시 예에서 본 발명의 기판(110)은 FR-4 PCB(printed circuit board)일 수 있다.
코일패턴(coil pattern)(120)은 기판(110) 위에 위치하거나 기판의 상면 또는 내부에 설치될 수 있다. 코일은 턴(turn) 수가 많아 인덕턴스가 높을수록, 코일의 저항이 낮을수록, 코일의 품질계수(Q-factor)가 커져서 높은 무선전력전송효율을 달성할 수 있다. 또한, 코일 내부의 빈 공간이 넓을수록, 내부 반경이 클수록 자기장의 결합(coupling)이 커서 높은 전송효율을 달성할 수 있다.
페라이트 시트(ferrite sheet)(130)는 무선 충전용 코일과 배터리를 비롯한 회로와의 차폐를 위해 기판 밑에 위치할 수 있다. 통상적으로, 투자율이 높은 페라이트 시트를 사용하나 다양한 실시 예에서 페라이트 외의 다른 재질로 된 차폐 시트가 사용될 수 있다.
도 2는 무선통신 안테나의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2의 안테나는 평판형 역 에프 안테나(planar inverted-F antenna, PIFA)이다. 평판형 역 에프 안테나는 전체 형상이 뒤집어 놓은 알파벳 F와 유사하고 소형화에 적합하여 소형장치에 널리 사용될 수 있다. 도 2에 따르면, 무선통신 안테나는 회로기판(210), 패치안테나(220), 급전핀(230), 단락핀(240) 및 접지판(250)을 포함할 수 있다. 회로기판(210)으로부터 공급된 전류는 급전핀(230)을 통하여 패치안테나(220)에 전달되고, 패치안테나(220)를 순환한 전류는 다시 단락핀(240) 및 접지판(250)을 통해 회로기판(210)으로 들어오면서 회로 전송 경로를 형성한다. 형성된 회로 전송을 이용하여 공기 중의 전파를 수신하거나, 공기 중으로 전파를 방사할 수 있다.
회로기판(210)은 무선통신 안테나의 기본적인 배선을 위한 전기회로가 형성된 판으로, 다양한 실시 예에서 본 발명의 회로기판(110)은 PCB(printed circuit board)일 수 있다. 회로기판(210)의 일면에는 패치 형태의 안테나가 위치할 수 있다.
패치안테나(220)는 회로기판(210)의 일면에 위치하고 급전핀(230)을 통해 전류를 공급받을 수 있다. 구체적으로 급전핀(230)을 통해 공급된 전류가 패치안테나(220)에서 공진을 이루고 단락핀(240)을 통해 회로기판(210)으로 들어오는 전류 경로를 만들어 패치안테나(220)를 통해 전자기파가 방사될 수 있다.
급전핀(feeding pin)(230)은 패치안테나(220)에 전력을 공급할 수 있다. 급전핀은 회로기판(210) 및 접지판(250)을 관통하는 형태로 위치할 수 있으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.
단락핀(shorting pin)(240)은 패치안테나(220)와 접지판(250)을 연결하며, 판 또는 핀의 형태로 위치할 수 있다. 도면에는 판의 형태가 도시되어 있으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.
접지판(ground)(250)은 무선통신 안테나의 안정한 동작을 제공하고, 무선통신 안테나를 보호하기 위한 판의 형태로 기판의 하면에 위치할 수 있다.
무선통신 안테나의 간단한 동작을 설명하면, 급전핀(230)을 통해 공급된 전류가 패치안테나(220)에서 공진을 이루고 단락핀(240)을 통해 회로기판으로 들어오는 전류 경로를 만들어, 패치안테나(220)를 통해 전자기파를 방사하는 것이다. 도 2의 안테나 구조는 하부면에 접지판(250)이 존재하고, 방사부인 패치안테나(220)의 사이즈를 줄이면서 안테나 이득을 높이고, 안테나 뒤쪽으로 전자기파가 넘어가는 현상을 최소화할 수 있다.
도 3은 아웃밴드통신을 위한 무선전력전송 장치의 한 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3에 따르면 아웃밴드통신 방식의 무선전력전송 시스템의 일 실시 예는 무선통신용 안테나와 무선전력전송용 코일을 나란히 배열시키는 형태로 구현될 수 있다. 도 3과 같이 무선통신용 패치안테나를 포함하는 안테나와 무선전력전송을 위한 코일을 포함하는 무선전력 전송용 코일을 횡방향으로 나란히 배치하여 결합하는 방법은 모듈 간 공유하는 면적이 작으므로, 전체 장치의 구현에 큰 면적이 요구될 수 있다. 또한, 통신용 안테나와 무선전력전송용 코일을 각각 설계 후 하나의 보드에 집적하게 되면, 두 모듈 간 간섭문제를 해결하기 위해 재설계 과정이 필요할 수 있다. 또한, 무선전력전송용 코일(320)의 경우 코일의 기판(310) 바로 밑에 접지(370)가 존재하는 경우, 접지(370)로 자기장이 모두 빠져나가서 코일(320)의 커플링을 크게 떨어트리기 때문이다. 반면, 무선통신용 안테나의 경우 안테나패치(340)의 사이즈를 줄이기 위해서 접지(370)가 필요하기 때문에 무선전력전송용 코일과 무선통신용 안테나의 통합의 어려움이 있다. 도 3에서 회로기판(310), 코일 패턴(320), 페라이트 시트(330)는 도 1의 그것에 각각 대응되며, 패치안테나(340), 급전핀(350), 단락핀(360) 및 접지판(370)은 도 2에서 대응되는 부분과 동일한 구성일 수 있다.
한편, 기판의 유전율 및 투자율에 따른 유효 파장의 값을 나타낸 것은 다음의 [수학식 1]과 같다.
Figure pat00001
여기서 c는 빛의 속도 (3.0x108 m/s), f는 주파수, er과 ur은 상대 유전율 및 상대 투자율을 의미한다. 따라서 유전율 또는 투자율이 높은 기판의 경우 기판 안에서의 파장이 짧아지기 때문에 안테나의 크기 역시 줄일 수 있다.
본 발명에 따르면, 유전율 또는 투자율이 큰 복합자성유전체(magneto dielectric material)를 사용하여 하나의 기판에 안테나와 코일을 같이 구현하여 최소한의 크기로 아웃밴드 무선전력전송 장치를 구현할 수 있다. 여기서, 복합자성유전체(dielectric material)는 니켈, 아연, 코발트, 인듐 등의 소재의 화합물(composite)로 만들어질 수 있다. 또한, 다양한 실시 예에서 유전율과 투자율이 큰 복합자성유전체 뿐만 아니라 투자율이 큰 페라이트 시트를 사용할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송수신 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4에 따르면, 본 발명의 무선 전력 송수신 장치는 기판부(410), 코일부(420), 안테나 방사부(430), 급전부(440), 단락핀(450), 접지부(460) 및 차폐층(470)을 포함할 수 있다. 구체적으로 본 발명에서 제안하는 무선 전력 송수신 장치의 구조는 무선전력전송용 코일의 내부 빈 공간에 무선통신용 안테나를 위치시키고, 복합자성 유전체를 사용함으로써 안테나를 소형화하여 위치시키는 것이다.
기판부(410)는 무선 전력 송수신 장치의 기본적인 배선을 위한 전기회로가 형성된 판으로, 다양한 실시 예에서 본 발명의 기판부(410)는 PCB(printed circuit board)일 수 있고 구체적으로 FR-4 PCB일 수 있다. 또한, 기판부(410)의 일면 특히 상부면에는 패치 형태의 안테나가 위치할 수 있다.
코일부(420)는 기판부(410)위에 위치하거나 기판의 상면 또는 내부에 설치될 수 있다. 코일은 턴(turn) 수가 많아 인덕턴스가 높을수록, 코일의 저항이 낮을수록, 코일의 품질계수(Q-factor)가 커져서 높은 무선전력전송효율을 달성할 수 있다. 또한, 코일 내부의 빈 공간이 넓을수록, 내부 반경이 클수록 자기장의 결합(coupling)이 커서 높은 전송효율을 달성할 수 있다.
안테나 방사부(430)는 기판부(410)의 일면에 위치하고 급전부(440)를 통해 전류를 공급받을 수 있다. 구체적으로 급전부(440)를 통해 공급된 전류가 안테나 방사부(430)에서 공진을 이루고 단락핀(450)을 통해 기판부(410)로 들어오는 전류 경로를 만들어 안테나 방사부(430)를 통해 전자기파가 방사될 수 있다. 본 발명에서 안테나 방사부(430)는 코일부(420)의 내부에 위치할 수 있다.
급전부(440)는 안테나 방사부(430)에 전력을 공급할 수 있다. 급전부(440)는 기판부(410) 및 접지부(460)를 관통하는 형태로 위치할 수 있으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.
단락핀(450)은 안테나 방사부(430)와 접지부(460)를 연결하며, 판 또는 핀의 형태로 위치할 수 있다. 도면에는 판의 형태가 도시되어 있으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.
접지부(460)는 무선통신 안테나의 안정한 동작을 제공하고, 무선통신 안테나를 보호하기 위한 판의 형태로 기판의 아래쪽에 형성될 수 있다.
차폐층(470)은 접지부(460)와 기판부(410) 사이에 위치할 수 있다. 다양한 실시 예에서 차폐층(470)은 복합자성 유전체로 구성될 수 있다. 복합자성 유전체는 니켈, 아연, 코발트, 인듐 등의 소재의 화합물(composite)로 만들어질 수 있다. 또한, 다양한 실시 예에서 유전율과 투자율이 큰 복합자성유전체 뿐만 아니라 투자율이 큰 페라이트 시트를 사용할 수도 있다.
상기 도 4에 따른 무선 전력 송수신 장치는 코일부(420), 안테나 방사부(430), 기판부(410), 차폐층(470), 접지부(460) 순으로 적층된 구조를 가진다. 무선전력전송 코일 및 기판 밑에 투자율이 높은 복합자성 유전체를 사용하여 무선전력전송용 주파수의 자기장이 차폐되어 복합자성유전체 밑에 위치한 접지의 영향을 최소화한다. 또한, 안테나 측면에서 투자율과 유전율이 높은 복합자성 유전체가 기판 밑에 존재하여 기판과 복합자성 유전체에 의한 유효투자율과 유효유전율이 높아지고, 결과적으로 유효파장이 짧아져서 소형의 안테나를 구성할 수 있다. 또한, 복합자성 유전체의 높은 투자율과 유전율은 안테나의 대역폭(bandwidth)을 넓히는 역할을 한다. 이러한 구조는 코일의 기존 면적만을 사용하더라도 복합자성 유전체를 이용하여 코일과 안테나의 역할을 수행할 수 있다.
한편, 도 4의 실시 예는 코일부(420)의 내부에 방사를 위한 금속 패치 즉, 안테나 방사부(430)가 막혀져 있어 코일부(420) 측면에서 자기장과의 결합(coupling)을 방해하는 요소로 작용할 수 있다. 따라서 이하의 실시 예에서는 안테나 패치부(430)를 미앤더라인(meander line)으로 배치하는 실시 예를 도 5 내지 7을 통해 상세하게 설명한다. 구체적으로, 도 5는 위에서 바라본 평면도, 도 6은 길이방향의 측면에서 바라본 측면도 및 도 7은 아래에서 바라본 저면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송수신 장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 5에 따르면, 본 발명의 무선 전력 송수신 장치는 코일부(510), 안테나 방사부(520), 급전부(530) 및 단락핀(540)을 포함할 수 있다.
도 5 내지 도 7에서 설명하는 본 발명의 실시 예의 특징은 안테나 방사부(520)가 도 4의 경우처럼 패치 안테나 형태가 아닌 미앤더라인의 형태로 배치되는 것이다. 구체적으로 안테나 방사부(520)는 코일부(510) 내부에 복수 개의 일자형 라인 패턴이 연속적으로 연결되어 형성되어 길이방향에서 볼 때, 사각형상의 단면을 가질 수 있다. 또한, 안테나 방사부(520)와 코일부와의 이격거리 및 복수 개의 일자형 라인 패턴 간의 간격은 설계하고자 하는 인덕턴스에 따라 상이할 수 있다.
도 5의 경우처럼 일반적인 PIFA 형태의 패치 안테나를 미앤더라인(meander line)으로 대치하면 코일부(510) 측면에서 자기장과의 커플링이 방해받는 영향을 최소화할 수 있다. 특히, 패치가 금속판 형태에서 구불구불한 형태로 바뀌면, 무선전력전송용 코일의 자체인덕턴스(self-inductance)는 증가할 수 있다. 이는 수십MHz 이하의 무선전력전송용 주파수에서는 안테나의 방사부의 인덕턴스(inductance)가 상호인덕턴스(mutual-inductance) 형태로 코일의 인덕턴스를 증가시킨다. 즉, 내부 안테나에 의해 코일의 인덕턴스 증가로 품질계수(Q-factor)를 증가시켜, 최종적으로 무선전력전송 효율을 증가시킬 수 있다.
코일부(510)의 경우 안테나 방사부(520)에 의해 인덕턴스가 증가하는데, 증가된 인덕턴스에 의해 추가적인 코일 설계의 수정이 반드시 수반되지 않는다. 즉, 인덕턴스의 증가로 인한 임피던스 미스매칭을 매칭회로에서 재조정할 수 있다. 따라서 코일부(510)의 설계 후 안테나 방사부(520)의 설계를 통하여 코일과 안테나 간 간섭문제를 최소화하며 설계할 수 있다.
도 6은 미앤더라인 구조의 안테나 방사부를 포함하는 무선 전력 송수신 장치의 측면도이다.
도 6에 따르면, 측면 구조는 기판부(610), 페라이트 시트부(620), 상부 코일 패턴(630), 하부 코일 패턴(640), 안테나 방사부(650), 급전부(660), 단락핀(670) 및 접지부(680)를 포함할 수 있다. 여기서 상부 코일 패턴(630)은 도 5의 코일부(510)를 측면에서의 바라보았을 때, 무선 전력 송수신 장치 상부면에 위치한 코일 패턴을 측면에서 바라본 것이다.
코일부(510)는 기판부(610)를 관통하여 기판부(610)의 하부에 길이 방향으로 위치하며 이를 나타낸 것이 하부 코일 패턴(640)이다.
급전부(660)는 무선 전력 송수신 장치의 기판부(610)를 관통하여 안테나 방사부(650)에 전류를 공급한다. 단락핀(670)은 안테나 방사부(650)와 접지부(460)를 연결하며, 판 또는 핀의 형태로 위치할 수 있다. 도면에는 판의 형태가 도시되어 있으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 미앤더라인 구조의 안테나 방사부를 포함하는 무선 전력 송수신 장치의 저면도이다.
도 7에 따르면, 무선 전력 송수신 장치의 하부면은 접지부(710), 급전부(720) 및 단락핀(730)을 포함할 수 있다. 각 부분의 역할 및 구성은 상기 도 5 내지 도 6에 대한 설명과 동일하므로 여기서는 생략한다.
도 8은 미앤더라인 구조의 안테나 방사부를 포함하는 무선 전력 송수신 장치의 사시도이다.
도 8의 각 도면부호는 기판부(810), 코일부(820), 안테나 방사부(830), 페라이트 시트(840) 및 접지부(850)를 포함할 수 있다. 각 각 부분의 역할 및 구성은 상기 도 5 내지 도 6에 대한 설명과 동일하므로 여기서는 생략한다.
도 9는 본 발명에 따른 미앤더라인 구조의 안테나 방사부를 포함하는 무선 전력 송수신 장치와 무선통신모듈을 실제로 구현한 예를 나타낸 도면이다.
도 9에서와 같이 본 발명에 따르는 경우, 인밴드 통신에서 사용되는 외부 인터페이스인 코일 사이즈와 동일한 외부 인터페이스로 아웃밴드 통신이 가능하다. 따라서 초소형의 통신 및 무선전력전송 인터페이스를 제공하여, 인체삽입형 장치, 저전력 센서 노드 등 무선통신과 무선전력전송 기술이 적용되는 장치의 소형화를 가능하게 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 실시 예들에서, 모든 단계는 선택적으로 수행의 대상이 되거나 생략의 대상이 될 수 있다. 또한, 각 실시 예에서 단계들은 반드시 순서대로 일어날 필요는 없으며, 뒤바뀔 수 있다. 한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 명세서의 실시 예들은 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 명세서의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
410: 기판부
420: 코일부
430: 안테나 방사부
440: 급전부
450: 단락핀
460: 접지부
470: 차폐층

Claims (8)

  1. 무선 전력 송수신 장치에 있어서,
    회로기판;
    상기 회로기판의 상부면에 형성되고 자기장을 이용하여 무선 전력을 수신 또는 송신하는 코일;
    상기 코일의 배치로 형성된 코일 패턴 안쪽에 구비되고 상기 무선 전력 송수신 장치와 관련된 정보를 송수신 하는 안테나; 및
    상기 회로기판의 하부면에 상기 회로기판에 형성되고 상기 코일에 대한 간섭을 차폐하는 차폐시트를 포함하는 무선 전력 송수신 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차폐시트는 복합자성유전체인 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 차폐시트는,
    페라이트 시트인 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 차폐시트의 하부면에 형성된 접지면을 더 포함하는 무선 전력 송수신 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 회로기판을 관통하고 상기 안테나에 연결되어 전류를 공급하는 급전부를 더 포함하는 무선 전력 송수신 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 회로기판 및 상기 접지면을 관통하고 상기 안테나에 연결되어 상기 안테나와 상기 회로기판 간의 전류 경로를 형성하는 단락핀을 더 포함하는 무선 전력 송수신 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 안테나는,
    상기 코일패턴 안쪽에 적어도 하나 이상의 사각형상 단면을 가진 일자형 패치 안테나인 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 일자형 패치 안테나는 서로 연결되어 미앤더 라인(meander line) 형상의 연속적으로 연결된 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치.
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