KR20200123830A - 무선 전력 신호들의 전파 패턴을 제어하기 위해 선택적으로 활성화되는 피드들을 가진 루프 안테나 - Google Patents

무선 전력 신호들의 전파 패턴을 제어하기 위해 선택적으로 활성화되는 피드들을 가진 루프 안테나 Download PDF

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Abstract

예시적인 무선 전력 전송기는 (ⅰ) 접지 평판(ground plate), (ⅱ) 접지 평판으로부터 오프셋되어, 수신기 디바이스에 무선으로 전력을 제공하는 RF 신호를 방사도록 구성된 루프 안테나를 형성하는 도전성 와이어(conductive wire), (ⅲ) 접지 평판으로부터 도전성 와이어까지 연장되는 다수의 피드 소자들 - 각 피드 소자는 도전성 와이어상의 서로 다른 위치에서 도전성 와이어에 접속됨 - 및 (ⅳ) 다수의 피드 소자들 중의 하나 이상의 피드 소자들에 접속된 전력 증폭기를 포함한다. 전력 증폭기는 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소에 기초하여 하나 이상의 피드 소자들 중의 각 피드 소자에 RF 신호를 선택적으로 피딩하도록 구성된다.

Description

무선 전력 신호들의 전파 패턴을 제어하기 위해 선택적으로 활성화되는 피드들을 가진 루프 안테나
본 개시는 일반적으로 무선 전력 전송을 위한 루프 안테나(loop antenna)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 무선 전력 신호들의 전파 패턴을 제어하기 위해 선택적으로 활성화되는 피드들(selectively-activated feeds)을 가진 루프 안테나에 관한 것이다.
스마트 폰, 테블릿, 노트북 및 다른 전자 디바이스와 같은 휴대용 전자 디바이스들은 다른 것들과 통신하여 대화하기 위한 필수품이 되었다. 그러나, 휴대용 전자 디바이스들의 빈번한 이용은 그 디바이스들에 부착된 배터리들을 급속하게 방전시키는 상당량의 전력을 이용한다. 휴대용 디바이스에 있어서의 유도성 충전 패드들과 그에 대응하는 유도성 코일들은, 유도성 패드에 있어서의 각 코일과 그 디바이스에 있어서의 각 코일간의 자기 결합(magnetic coupling)에 기인하여 그 디바이스의 콘택-기반 충전(contact-based charging)이 가능하도록 유도성 패드상의 특정 위치(position)에 그 디바이스를 배치함에 의해, 사용자가 그 디바이스를 무선으로 충전할 수 있게 한다.
그러나, 종래의 유도성 충전 패드들은 많은 단점을 가진다. 우선 한가지, 사용자들은 전형적으로 충전 패드상의 특정 위치에 및 특정 배향으로 그들의 디바이스를 배치해야만 하는데, 그 이유는 충전 패드의 표면상에 갭("데드존(dead zone)들" 또는 "콜드 존(cold zone)들")이 존재하기 때문이다. 다시 말해, 최적의 충전을 위해, 필요한 자기 결합이 발생하도록, 충전 패드에 있어서의 코일은 디바이스에 있어서의 코일과 정렬될 필요가 있다. 추가적으로, 유도성 충전 패드 근처에 다른 금속 객체들이 배치되면, 사용자가 그들의 디바이스를 정확한 위치에 배치한다 하더라도, 유도성 충전 패드의 동작에 간섭을 일으킬 수 있다. 또한, 다른 금속 객체가 패드상에 존재하면, 자기 결합이 일어나지 않을 수 있고, 그 디바이스는 유도성 충전 패드에 의해 충전되지 않을 것이다. 이는 많은 사용자들이 그들의 디바이스들을 적절하게 충전할 수 없게 하기 때문에, 그들에게 불만스러운 경험을 주게 된다.
전자기 방사(electromagnetic radiation)(예를 들어, 마이크로 방사파(microwave radiation waves))를 이용한 충전이 유망하지만, RF 충전은 전형적으로, 충전될 디바이스가 RF 에너지 전송기 상에 또는 그 근처에 배치되는 근접장 또는 중간장 충전(near-field or mid-field charging)이 아닌 원격장에 그 초점이 맞추어져 있다.
따라서, (ⅰ) 수신기에 무선으로 전력을 배송하기 위해 중간장 거리(및 다양한 거리)에서 에너지를 방사하고, (ⅱ) 사용자가 패드상의 또는 패드 근처의 임의 위치에 그들의 디바이스들을 배치하게 하고 무선으로 배송된 에너지를 수신하게 하는 무선 충전 해법이 필요하다. 그러한 예시적인 무선 전력 전송기를 동작시키는 방법이 이하에 설명된다.
이하의 설명에 있어서, "중간장(mid-field)" 전송에 대한 언급은, 안테나의 동작 주파수의 대략적인 파장까지의 거리에 대한 안테나(예를 들어, 본 명세서에서 설명한 루프 안테나)에 의한 전자기파의 방사를 지칭한다(예를 들어, 5.8GHz의 동작 주파수의 파장은 대략 5.17센티미터이고, 따라서, 본 예시에 있어서 안테나의 중간장 전송 거리는 대략 5.17 센티미터임). 일부 실시 예들에 있어서, 동작 주파수는 400MHz 내지 60GHz 범위이다. 이하의 설명을 위해, 중간장 충전 패드(또는 중간장 무선 주파수 충전 패드)는, 각각이 충전 패드의 중간장 거리내(예를 들어, 충전 패드의 하나 이상의 무선 전력 전송기들이 5.8GHz의 동작 주파수를 사용중인 경우 충전 패드의 0-5.17센티미터 이내)에 배치된 수신기 디바이스에 전자기파를 방사하도록 구성된 하나 이상의 무선 전력 전송기들을 포함하는 무선 전력 전송 디바이스이다.
(A1) 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스를 무선으로 충전하는 방법은, (ⅰ) 접지 평판(ground plate), (ⅱ) 접지 평판으로부터 오프셋되어, 루프 안테나를 형성하는 도전성 와이어(conductive wire), (ⅲ) 접지 평판으로부터 도전성 와이어까지 연장되는 다수의 피드 소자들 - 각 피드 소자는 도전성 와이어상의 서로 다른 위치에서 도전성 와이어에 접속됨 - 및 (ⅳ) 다수의 피드 소자들 중의 하나 이상의 피드 소자들에 접속된 전력 증폭기를 포함하는 무선 전력 전송기를 제공하는 것을 포함한다. 그 방법은, 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소(location)에 기초하여, 전력 증폭기가, 하나 이상의 피드 소자들의 각 피드 소자에 RF 신호를 선택적으로 피딩(feeding)하는 것을 추가로 포함한다. 그 방법은, (ⅰ) 전력 증폭기에 의해 피딩된 각 피드 소자가 도전성 와이어를 여기시키고, (ⅱ) 도전성 와이어가, 수신기 디바이스에 무선으로 전력을 제공하기 위한 RF 신호를 방사하는 것을 추가로 포함한다.
(A2) A1 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은 (ⅰ) 무선 전력 전송기의 제어기가, 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소에 기초하여 하나 이상의 피드 소자들의 각 피드 소자를 선택하고, (ⅱ) 전력 증폭기에 의해 각 피드 소자로 RF 신호가 피딩되게 하는 명령을 제어기가 전력 증폭기에 송신하는 것을 추가로 포함한다.
(A3) A2 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은, 무선 전력 전송기의 통신 라디오(communication radio)가, 수신기 디바이스의 대응하는 통신 라디오로부터 통신 신호를 수신하는 것을 추가로 포함한다. 또한, 그 방법은, 제어기가, 적어도 부분적으로 통신 신호에 기초하여, 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소를 판정하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, A3의 동작은, A2의 동작 전에 수행된다.
(A4) A2-A3 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은, 무선 전력 전송기의 하나 이상의 센서들이, 수신기 디바이스의 존재를 검출하는 것을 추가로 포함한다. 또한, 그 방법은, 제어기가, 하나 이상의 센서들에 의해 생성된 정보에 기초하여, 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소를 판정하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소를 판정하는 것은, 하나 이상의 센서들에 의해 생성된 정보와 통신 신호의 조합에 기초한다. 일부 실시 예들에 있어서, A4의 동작은, A2의 동작 전에 수행된다.
(A5) A1-A4 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, RF 신호를 방사하는 것은, 다수의 피드 소자들 중 어느 것이 전력 증폭기에 의해 피딩되는지에 의거하여 도전성 와이어로부터의 RF 신호를 서로 다른 전파 패턴들(예를 들어, 방사 패턴들)로 방사하는 것을 포함한다.
(A6) A5 방법 중 일부 실시 예들에 있어서, RF 신호는 도전성 와이어로부터 서로 다른 전파 패턴들로 방사되며, 서로 다른 전파 패턴들은, 도전성 와이어의 폭, 도전성 와이어의 길이, 도전성 와이어의 두께, 도전성 와이어의 반경, 루프의 형상, 및 접지 평판과 도전성 와이어간의 오프셋의 크기를 포함하는 무선 전력 전송기의 다수의 물리적 치수들에 적어도 부분적으로 기초한다.
(A7) A5-A6 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 각 피드 소자가 도전성 와이어에 접속된 하나 이상의 피드 소자들 중 제 1 위치에 있는 제 1 피드 소자이면, 그 방법은, 수신기 디바이스의 배치 장소가 제 1 위치로부터 제 1 임계 거리내에 있을 경우에 전력 증폭기를 통해 제 1 피드 소자에 RF 신호를 피딩하는 것을 추가로 포함한다.
(A8) A7 방법의 일부 실시 예들에 있어서, RF 신호를 방사하는 것은, 하나 이상의 피드 소자들 중의 제 1 피드 소자가 전력 증폭기에 의해 피딩될 때 도전성 와이어로부터의 RF 신호를 서로 다른 전파 패턴들 중의 제 1 전파 패턴으로 방사하는 것을 포함하며, 제 1 전파 패턴의 고농도의 RF 에너지는 수신기 디바이스의 배치 장소를 향해 진행하도록 조향된다.
(A9) A5-A8 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 각 피드 소자가, 도전성 와이어에 접속된 하나 이상의 피드 소자들 중에서, 제 1 피드 소자와 구별되며, 제 1 위치와 구별되는 제 2 위치에 있는 제 2 피드 소자이면, 그 방법은, 수신기 디바이스가 그 배치 장소와 구별되는 제 2 배치 장소에 배치될 때 RF 신호를 전력 증폭기를 통해 제 2 피드 소자에 피딩하는 것을 추가로 포함하고, 제 2 배치 장소는 제 2 위치로부터 제 2 임계 거리내에 존재한다.
(A10) A9 방법의 일부 실시 예들에 있어서, RF 신호를 방사하는 것은, 하나 이상의 피드 소자들 중의 제 2 피드 소자가 전력 증폭기에 의해 피딩될 때 서로 다른 전파 패턴들 중 제 2 전파 패턴으로 RF 신호를 방사하는 것을 포함하고, 제 2 전파 패턴의 고농도의 RF 에너지는 수신기의 제 2 배치 장소를 향해 진행하도록 조향된다.
(A11) A10 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 전파 패턴으로 방사되는 RF 신호는 수신기 디바이스의 배치 장소를 향해 제 1 방향으로 제 1 위치로부터 전파되고, 제 2 전파 패턴으로 방사되는 RF 신호는 수신기 디바이스의 제 2 배치 장소를 향해 제 2 방향으로 제 2 위치로부터 전파된다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 방향은 제 1 방향과 다르다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 방향은 제 1 방향과 동일하다.
(A12) A8-A11 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 전파 패턴은 제 1 편파(polarization)를 가지며, 제 2 전파 패턴은 제 2 편파를 가진다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 편파는 제 1 편파와 다르다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 편파는 제 1 편파와 동일하다.
(A13) A1-A12 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평판은 제 1 평면에 배치되고, 도전성 와이어는 제 2 평면에 배치되며, 제 2 평면은 제 1 평면과 실질적으로 평행하다.
(A14) A13 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 평면은 제 1 평면과 소정 거리만큼 오프셋된다.
(A15) A13-14 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 피드 소자들의 각각은 제 1 평면 및 제 2 평면에 실질적으로 수직하다.
(A16) A1-A15 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 피드 소자들은 하나 이상의 제 1 피드 소자들이며, 무선 전력 전송기는 다수의 피드 소자들 중 하나 이상의 제 2 피드 소자들에 접속된 제 2 전력 증폭기를 추가로 포함한다.
(A17) A1-A16 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 피드 소자들은 적어도 2개의 피드 소자들을 포함하며, RF 신호를 피딩하는 것은, 수신기 디바이스의 배치 장소가 2개의 피드 소자들 사이에 있다고 판정할 때 적어도 2개의 피드 소자들에 RF 신호를 피딩하는 것을 포함한다.
(A18) A1-A17 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 도전성 와이어는 다수의 인접 세그먼트들(contiguous segments)을 포함하며, 다수의 피드 소자들의 각각은 다수의 인접 세그먼트들 중의 각 세그먼트 페어(respective pair of segments) 사이에 배치된다.
(A19) A18 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 인접 세그먼트들 중 하나 이상의 제 1 세그먼트들은 제 1 형상을 가지며, 다수의 인접 세그먼트들 중 하나 이상의 제 2 세그먼트들은 제 1 형상과 다른 제 2 형상을 가진다.
(A20) A17-A19 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은, 다수의 피드 소자들 중의 하나가 전력 증폭기에 의해 피딩될 때, 다수의 인접 세그먼트들 중의 하나 이상의 세그먼트들(또는 세그먼트들의 각각)을 통해 RF 신호를 방사하는 것을 추가로 포함한다.
(A21) A1-A20 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 피드 소자들은 다른 위치에 있는 도전성 와이어에 RF 신호를 제공하도록 구성된다.
(A22) A1-A21 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, RF 신호는 5.8GHz, 2.4GHz 또는 900MHz의 주파수로 전송된다.
(A23) A7과 A9 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, RF 신호는 소정 파장을 가지며, 제 1 및 제 2 임계 거리는 무선 전력 전송기의 중간장 전송 거리 이내이고, 중간장 전송 거리는 무선 전력 전송기로부터의 RF 신호의 파장 이내이다.
(A24) 하나의 다른 측면에 있어서, 무선 전력 전송기가 제공되며, 그 무선 전력 전송기는 A1-A22 중 임의 방법에서 상술한 무선 전력 전송기에 대한 구조적 특성을 포함하고, 무선 전력 전송기는 또한 A1-A23 중 임의 방법에서 상술한 방법 단계들을 수행하도록 구성된다.
(A25) 또 다른 측면에 있어서, A1-A23 중 임의 방법에서 상술한 무선 전력 전송기들 중의 하나 이상을 포함하는 전송기 패드가 제공된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기 패드는 하나 이상의 프로세서들, 및 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때 전송기 패드가 A1-A23 중 어느 하나에서 설명한 방법을 실행하게 하는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리와 통신한다.
(A26) 또 다른 측면에 있어서, (A1-A23 중 임의 방법에서 설명한 무선 전력 전송기들 중의 하나 이상을 포함하는) 전송기 패드가 제공되며, 그 전송기 패드는 A1-A22 중 임의 방법에서 설명하는 방법을 실행하는 수단을 포함한다.
(A27) 또 다른 측면에 있어서, 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공된다(예를 들어, 전송기 패드와 통신하는 외부 또는 내부 저장체와 같은 메모리 디바이스). 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 하나 이상의 프로세서들/코어들을 가진 (다수의 무선 전력 전송기들을 포함하는) 전송기 패드에 의해 실행될 때, 전송기 패드가 A1-A23 중 임의 방법에서 설명한 방법을 실행하게 하는 실행 가능 명령어들을 저장한다.
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본 개시가 보다 상세하게 이해될 수 있도록, 다양한 실시 예들의 특징들을 참조하여 보다 특정한 설명이 이루어질 것이며, 그중 일부는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 그러나, 첨부 도면은 단지 본 개시의 관련된 특징들만을 도시하며, 따라서, 설명에 대한 제한으로서 간주되어서는 안되고, 다른 유효한 특징들에 대해서도 인정될 수 있다.
도 1a-1b는 일부 실시 예들에 따른 대표적인 전송기 패드를 도시한 도면들이다.
도 2는 일부 실시 예들에 따른 대표적인 전송기를 도시한 도면이다.
도 3a는 일부 실시 예들에 따른 대표적인 무선 전력 전송기의 평면도이다.
도 3b는 일부 실시 예들에 따른 도 3a의 대표적인 무선 전력 전송기의 (라인 A-A1를 따라 취득한) 단면도이다.
도 4는 일부 실시 예들에 따라 수신기 디바이스를 무선으로 충전하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5a-5b는 일부 실시 예들에 따른 무선 전력 전송기로부터의 다양한 전력 분포들을 도시한 도면이다.
도 6a-6b는 일부 실시 예들에 따라 무선 전력 전송기로부터 방사되는 다양한 전파 패턴을 도시한 도면이다.
통상적인 실시에 따라, 도면에 도시된 다양한 특징들이 축척으로 도시되지는 않았다. 따라서, 다양한 특징들의 치수들은 명확성을 위해 임의로 확장되거나 축소될 수 있다. 또한, 도면들 중의 일부는 주어진 시스템, 방법 또는 디바이스의 부품들 모두를 도시하지는 않았다. 마지막으로, 명세서 및 도면에 걸쳐 유사한 참조 번호는 유사한 특징들을 나타내는데 이용된다.
첨부 도면에 도시된 예시적인 실시 예들의 전반적인 이해를 제공하기 위하여 본 명세서에서는 많은 세부 설명이 제공된다. 그러나, 일부 실시 예들은 특정의 세부 설명들 중 많은 부분이 없이도 실시될 수 있으며, 청구항들의 범위는 단지 청구항들에 특정하게 설명된 이들 특징들 및 측면들에 의해서만 제한된다. 또한, 본 명세서에서 설명된 실시 예들의 연관된 측면들을 불필요하게 애매하게 하지 않도록 하기 위하여 잘 알려진 프로세스들, 부품들 및 재질들을 철저하게 세부적으로 설명하지는 않았다.
도 1a는 일부 실시 예들에 따른 전송기 패드(100)의 높은 수준의 블럭도이다. 전송기 패드(100)(이것은 또한 본 명세서에서 중간장 RF(Radio-Frequency) 충전 패드, 중간장 충전 패드 또는 무선 주파수(Radio-Frequency) 충전 패드로서 지칭되기도 함)는 부품들(102)을 포함한다. 전송기 패드(100)는 전송기 패드(100)의 상부상에 또는 그 근처(예를 들어, 그 패드의 무선 전력 전송기가 현재 2.4GHz의 동작 주파수를 사용중이면, 전송기 패드(100)로부터 대략 12.5센티미터와 같은, 중간장 거리 이내)에 배치된 수신기에 의해 수신되는 전자기 에너지(예를 들어, RF 전력 전송파들/RF 신호들)를 생성하도록 구성된다. 본 명세서의 설명에서는, RF 전력 전송파들이 주요한 예시로서 이용되지만, 본 기술 분야의 숙련자라면 이들 설명의 견지에서 임의 유형의 전자기 방사파들이 그 대신으로 특징 실시 예들 또는 구현들에서 이용될 수 있음을 알 것이다.
전송기 패드(100)의 부품들(102)은, 예를 들어, 하나 이상의 프로세서들/코어들(processors/cores)(104)과, 메모리(106)와, 하나 이상의 전송기 존들(transmitter zones)(110)(그 각각은 하나 이상의 무선 전력 전송기들(300)을 포함하며 예시적인 전송기(300)가 도 3a-3b에 도시되어 있음)과, 하나 이상의 통신 부품들(112) 및/또는 하나 이상의 전송기 센서들(114)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 이들 부품들(102)은 통신 버스(108)에 의해 상호 접속된다. 일부 실시 예들에 있어서, 부품들(102)은 전송기 패드(100)내에 하우징(housing)된다. 대안적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 그 부품들(102) 중 하나 이상은 전송기 패드(100)의 바깥(예를 들어, 외부)에 배치된다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서들(104)과, 메모리(106)와, 하나 이상의 통신 부품들(112)은 외부에 있을 수 있지만, 각각의 전송기 존(100)의 하나 이상의 전송기들(300)과 하나 이상의 전송기 센서들(114)은 내부에 있을 수 있다(또는 부품들의 일부 다른 조합/배열).
일부 실시 예들에 있어서, 통신 부품(들)(112)은, 예를 들어, 다양한 무선 프로토콜들(예를 들어, IEEE 802.15.4, Wi-Fi, ZigBee, 6LoWPAN, Thread, Z-Wave, Bluetooth Smart, ISA100.11a, WirelessHART, MiWi 등), 유선 프로토콜들(예를 들어, Ethernet, HomePlug 등) 및/또는 본 문서의 출원일자로 아직 개발되지 않은 통신 프로토콜들을 포함하는 임의 다른 적당한 통신 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 할 수 있는 하드웨어를 포함한다.
일부 실시 예들에 있어서, 통신 부품(112)은 전자 디바이스에 의해 수신기(120)에 통신 신호를 전송한다. 예를 들어, 통신 부품(112)은 전자 디바이스의 통신 부품에 정보를 운송할 수 있으며, 그 전자 디바이스는 그 다음 수신기(120)에 정보를 운송한다(예를 들어, 버스를 통해).
일부 실시 예들에 있어서, 수신기(120)는 수신기측 통신 부품에 의해 생성되는 각 통신 신호를 통해 전송기 패드(100)와 다양한 유형의 데이터를 통신하도록 구성된 통신 부품을 포함한다. 그 데이터는 수신기(120)에 대한 배치 장소 표시자, 전자 디바이스의 전력 상태, 수신기(120)에 대한 상태 정보(예를 들어, 수신기(120)의 무선 전력 수신 안테나가 동조되는 주파수, 무선 전력 수신 안테나의 편극 등), 전자 디바이스에 대한 상태 정보(예를 들어, 전자 디바이스에 대한 현재 밧데리 충전 레벨), 패드(100)에 의해 수신기(120)에 전송되고 있는 전력파에 대한 상태 정보(예를 들어, 수신기(120)가 전력파로부터 추출할 수 있는 에너지 량)를 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 통신 신호들내에 포함되는 데이터는, 전자 디바이스, 수신기(120) 및/또는 전송기 패드(100)에 의해, 전력파들을 전송하기 위해 전송기들(300) 중 임의 전송기에 의해 이용되는 하나 이상의 특성들의 조정을 판정하는데 이용된다. 전송기 패드(100)는, 통신 신호를 이용하여, 예를 들어, 전송기 패드(100)상의 수신기들(120)을 식별하고, 전자 디바이스들을 식별하고, 전력파들에 대한 안전하고 유효한 파형 특성들을 판정하고 및/또는 전송기들(300) 중 하나 이상에 대해 활성화하기 위한 피드가 어느 것인지를 판정하는데 이용되는 데이터를 수신한다.
일부 실시 예들에 있어서, 전송기 패드(100)는 표면상에 평탄하게 놓이도록 (예를 들어, 수평하게) 고안되는 반면, 일부 실시 예들에 있어서 전송기 패드(100)는 표면에 대해 상대적인 각도로 배치되도록 고안된다(예를 들어, 실질적으로 수직하게). 일부 실시 예들에 있어서, 전송기 패드(100)에 대한 하우징(housing)은, 전송기 패드(100)가 실질적으로 수직한 방식으로 배치될 때 안정적이 되도록 하는 형상을 가진다. 또한, 전송기 패드(100)는 추가적인 지지를 제공하기 위해 전송기 패드(100)로부터 연장되는 스탠드(stand)(예를 들어, 킥 스탠드(kick stand))를 포함한다.
일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 전송기 센서들(114)은 (예를 들어, 임의 전송기 존(110)에 특정되지 않은) 전송기 패드(100)상의 하나 이상의 배치 장소에 배치된다. 대안적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 센서들(114)의 제 1 센서 세트는 제 1 전송기 존(110-A)의 일부이고, 하나 이상의 센서들(114)의 제 2 센서 세트는 제 2 전송기 존(110-B)의 일부이다. 그러한 배열에 있어서, 다양한 센서 세트들은 하나 이상의 프로세서들(104)에게 각 센서 정보를 제공하며, 하나 이상의 프로세서들(104)은 하나 이상의 전송기 존들(110)에 대해 상대적인 수신기(120)의 배치 장소를 판정하기 위하여 그 센서 정보를 이용한다.
비 제한적 예시로서, 전송기 센서들(114)은, 예를 들어, 적외선, 초전기(pyroelectric), 초음파, 레이저, 광학, 도플러, 자이로, 가속도계, 마이크로파, 밀리미터(millimeter), RF 정재파 센서, 공진 LC 센서들, 용량성 센서들 및/또는 유도성 센서 및 홀(hall) 센서를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기 센서(들)(114)에 대한 기술은 인간 또는 다른 고감도 객체의 위치와 같은 입체 센서 데이터를 획득하는 이진 센서들을 포함한다.
일부 실시 예들에 있어서, 전송기 패드(100)의 메모리(106)는, 본 명세서에서 총괄하여 "모듈"이라고 지칭하는, 하나 이상의 프로그램들(예를 들어, 명령어 세트) 및/또는 데이터 구조들을 저장한다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(106) 또는 메모리(106)의 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 이하의 모듈들(107)(예를 들어, 프로그램들 및/또는 데이터 구조들) 또는 그의 서브셋(subset) 또는 슈퍼셋(superset)을 저장한다:
。 (예를 들어, 수신기(120)의 센서에 의해 생성되어 전송기 패드(100)로 전송되거나, 수신기(120)(또는 그에 결합된 전자 디바이스)의 통신 부품에 의해 생성되어 전송기 패드(100)로 전송되는) 수신기(120)로부터 수신되는 정보;
。 전송기 센서(들)(114)로부터 수신되는 정보;
。 (예를 들어, 각 전송기(들)(300)와 공조하여) RF 전력 전송 신호들을 생성 및 전송하는 RF 전력 전송 신호 생성 모듈; 및/또는
。 RF 전력 전송 신호들의 파형 특성들을 선택하는 특성 선택 모듈.
상술한 모듈들(예를 들어, 데이터 구조들 및/또는 명령어 세트를 포함하는 프로그램들)은 별도의 소프트웨어 프로그램, 절차 또는 모듈들로서 구현될 필요는 없으며, 따라서 이 모듈들의 다양한 서브셋들은 다양한 실시 예에서 조합되거나 재배열될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(106)는 상술한 모듈들의 서브셋을 저장한다. 또한, 메모리(106)는 상기에서 언급하지 않은 추가적인 모듈들을 저장할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(106) 또는 메모리(106)의 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 모듈들은 이하에서 설명하는 방법들에 있어서의 각 동작들을 구현하기 위한 명령어들을 제공한다. 일부 실시 예들에 있어서, 이 모듈들의 일부 또는 전부는 모듈 기능의 일부 또는 전부를 포함하는 전용 하드웨어 회로들로 구현될 수 있다. 상술한 소자들 중의 하나 이상은 프로세서들(104) 중의 하나 이상에 의해 실행될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(106)와 관련하여 설명된 모듈들 중의 하나 이상은 전자 디바이스 및/또는 수신기(120)의 메모리에 의해 및/또는 전송기 패드(100)에 통신 가능하게 결합된 서버(도시되지 않음)의 메모리상에 구현된다. 또한 메모리(106)는 특정 임계치 또는 기준 및 특정 수신기들의 식별자들과 같은 다른 정보를 저장할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 전송기 패드(100)의 단순화된 평면도가 도시된다. 도 1b에는 전송기 패드(100)의 상부 상에 배치되어 전송기들(300) 중 하나 이상으로부터 에너지를 수신하는 수신기(120)가 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기(120)는 전송기 패드(100)로부터 에너지(예를 들어, RF 신호들)를 수신하는 하나 이상의 안테나와, 전송기 패드(100)에 의해 송신되는 통신들을 수신하는 (또는 통신을 송신하는) 통신 부품을 포함한다. 수신기(120)의 통신 부품은 통신 부품(112)을 참조하여 상기에서 나열한 다양한 무선 프로토콜들을 이용하여 데이터 통신을 할 수 있는 하드웨어를 포함할 수 있다.
수신기(120)는 수신된 신호들(본 명세서에서는 이를 RF 전력 전송 신호들이라고 하거나, 간단히 RF 신호들, 전력파들 또는 전력 전송 신호들이라고 함)로부터의 에너지를 전기적 에너지로 변환하여, 수신기(120)에 결합된 전자 디바이스에 전력을 제공하고/하거나 그를 충전한다. 예를 들어, 수신기(120)는 (무선 전력 수신기 안테나를 통해 수신된) 전력파들로부터 포획된 에너지를 전자 디바이스에 전력을 제공하고/하거나 그를 충전하는데 이용할 수 있는 교류 전류(AC) 전기 또는 직류 전류(DC) 전기로 변환하기 위해 전력 변환 회로를 이용한다. 비 제한적 예시로서, 전력 변환 회로는 적당한 회로 및 디바이스들 중에서도 정류기, 정류 회로들, 전압 조정기를 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 수신기(120)는 하나 이상의 전자 디바이스들에 착탈 가능하게 결합된 단독형 디바이스(standalone device)이다. 예를 들어, 전자 디바이스는 전자 디바이스의 하나 이상의 기능들을 제어하는 프로세서(들)를 가지며, 수신기(120)는 수신기(120)의 하나 이상의 기능들을 제어하는 프로세서(들)를 가진다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기(120)는 전자 디바이스의 부품이다. 예를 들어, 전자 디바이스의 프로세서(들)는 전자 디바이스 및 수신기(120)의 기능들을 제어한다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 수신기(120)는 전자 디바이스의 프로세서(들)와 통신하는 프로세서(들)를 포함한다. 수신기(120)와 전자 디바이스의 조합을 본 명세서에서는 간단히 "수신기 디바이스"라고 지칭하기도 함을 알아야 한다.
일부 실시 예들에 있어서, 수신기(120)는 전송기 패드(100)로부터 (및 특히 전송기(들)(300) 중 하나 이상으로부터) 직접 하나 이상의 전력파들을 수신한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기(120)는 전송기 패드(100)에 의해 전송되는 하나 이상의 전력파들로부터 전력을 수확한다. 이하에서 보다 자세하게 설명하겠지만, 하나 이상의 전력파들은 각 전송기 존(110)내에 배치된 각 전송기(300)의 각 도전성 와이어(202-A)를 따르는 하나 이상의 서로 다른 위치에서 생성되고, 생성된 하나 이상의 전력파들은 특정 패턴으로 각 전송기(300)로부터 전파된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기 패드(100)는 그의 충전 표면의 중간장 거리(mid-field distance) 이내에 하나 이상의 전력파들을 전송하는 중간장 전송기이다.
일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 전력파들로부터 에너지가 수확된 후(이하에서 자세히 설명할 것임), 수신기(120)의 회로(예를 들어, 집적 회로, 증폭기, 정류기 및/또는 전압 조정기)는 그 에너지를 이용 가능 전력으로 변환하여 수신기(120)와 연관된 전자 디바이스에 전력을 공급한다(및/또는 이용 가능 전력은 전자 디바이스의 배터리에 저장됨). 일부 실시 예들에 있어서, 수신기(120)의 정류 회로는 전자 디바이스가 사용하기 위해 전기적 에너지를 AC에서 DC로 변환한다. 일부 실시 예들에 있어서, 전압 조정 회로는, 전자 디바이스가 필요로 한 대로, 전기 에너지의 전압을 증감시키며, 전자 디바이스가 요구한 형태로 전기를 제공하기 위해 정전압(constant voltage)을 생성한다.
일부 실시 예들에 있어서, 다수의 전자 디바이스들은 전송기 패드(100)의 표면상에 배치될 수 있으며, 그 각각은 전송기 패드(100)로부터 전력파들을 수신하는데 이용되는 적어도 하나의 각각의 수신기(120)를 가진다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기 패드(100)는 전력파들의 하나 이상의 특성들(예를 들어, 위상, 이득, 진폭, 주파수와 같은 파형 특성들)을 조정하고, 각 수신기(120)으로의 무선 주파수 에너지 전송기의 전파 패턴을 제어 가능하게 형성하기 위해 각 전송기들(110) 중 어느 피드가 활성화될지를 제어한다.
일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 전송기 존들(110)은 전송기 패드(100)의 표면 영역의 전부 또는 일부를 커버(cover)한다. 전송기 존들(110)은 전송기 패드(100)의 상부 표면(즉, 충전 표면)을 형성할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 전송기 존들(110)과 전송기 패드(100)의 다른 부품들(102)은 플라스틱 또는 다른 유형의 커버링(covering)(예를 들어, 하우징)내에 캡슐화될 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 제어기 회로 및/또는 파형 생성기와 같은, 전송기 패드(100)의 회로들(도시되지 않음)은 전송기들(110)의 동작을 적어도 부분적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 통신 신호에 의해 수신기(120)로부터 수신된 정보(또는 전송기 센서(들)(114)에 의해 수집된 데이터)에 기초하여, 제어 회로(예를 들어, 제어기(209), 도 2)는 수신기(120)에 전력을 효과적으로 제공하는 전력파들을 전송하는데 이용되는 하나 이상의 파형 특성들(예를 들어, 다른 특성들 중에서도 진폭, 주파수, 방향, 위상)의 세트를 판정할 수 있다. 제어기 회로는 전력파들을 전송하는데 효과적인 하나 이상의 전송기 존들(110)(및 거기에 포함된 전송기들(300))을 식별할 수 있다(즉, 수신기(120)는 2개의 전송기 존들(110) 사이에 배치될 수 있으며, 그 경우에, 2개의 전송기 존들(110) 사이에 배치된 각 전송기들(300)이 활성화될 수 있음). 하나 이상의 전송기 존들(110) 및/또는 거기에 배치된 특정 전송기들(300)을 식별하면, 제어기 회로는 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소에 기초하여 전송기들(300)의 각각으로부터 하나 이상의 피드 소자들의 각 피드 소자(예를 들어, 다수의 피드 소자(204-A 내지 204-D) 중 하나, 도 2)를 선택할 수 있다. 그렇게 하는데 있어서, 제어기 회로는 전력 증폭기가 하나 이상의 전송기들(110)의 선택된 각 피드 소자들에게 RF 신호를 피딩하게 하는 명령어를 하나 이상의 전송기들(110)의 전력 증폭기에 송신한다.
도 2는 일부 실시 예들에 따른 대표적인 전송기 존(110)을 도시한 도면이다. 대표적인 전송기 존(110)은 전송기 존들(110-A 내지 110-N, 도 1b) 중의 하나의 예시이다. 도 2의 부품들은 도시를 쉽게 하기 위해 특정 배열로 도시되었으며, 본 기술 분야의 숙련자라면 다른 배열도 가능함을 알 것이다. 또한, 일부 예시적인 특성들이 도시되었지만, 간략성을 위해 및 본 명세서에 개시된 예시적인 구현의 관련 측면들을 모호하게 하지 않기 위해 다양한 다른 특성들은 도시되지 않았다.
비 제한적 예시로서, 대표적인 전송기 존(110)은 (안테나 소자(202), 다수의 피드들(204-A, 204-B,...204-N) 및 전력 증폭기(206)(또는 다수의 전력 증폭기들)를 포함하는) 전송기(300)를 포함한다. 대표적인 전송기 존(110)의 부품들은 버싱(busing)을 통해 결합되며, 그 부품들은 직접 서로 결합된다. 추가적으로, 대표적인 전송기 존(110)은 전력 증폭기(206)와 각 피드(204) 사이에 배치된 스위치들(208-A, 208-B,...208-N)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 단일 전력 증폭기(206)와 다수의 피드들(204)을 결합시키기 위해 스위치들을 사용하는 대신에, 다수의 전력 증폭기들이 각각 단일 피드(204)에 직접 결합될 수 있다(또는 2개의 전력 증폭기들이 도 2에 도시된 스위칭 배열을 통해 피드들 중 하나 이상과 각각 결합될 수 있음). 본 기술 분야의 숙련자가 본 명세서의 설명을 읽으면 명확히 알 수 있는 바와 같이, 전력 증폭기들 및 피드들의 다른 구성은 본 개시의 범주내에 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 전력 증폭기(들)(206) 및 임의 스위치들(208)은 전송기(200)의 일부로서 구성될 수 있지만(도시되지 않음), 다른 실시 예에서는 전력 증폭기(들)(206)과 임의 스위치들(208)이 전송기(300)의 외부에서 안테나 소자(202)의 피드에 결합되도록 구성될 수 있다(도 2에 도시됨). 일부 실시 예들에 있어서, 전력 증폭기들(206)은 다수의 전송기 존들(110)에 의해 공유될 수 있다.
안테나 소자(202)는 다수의 피드들(204-A, 204-B,...204-N)과 결합된다. (도 3b에 도시된 바와 같은) 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자(202)는 피드들(204-A, 204-B,...204-N)의 각각과 직접 결합된다. 안테나 소자(202)는 무선으로 배송된 전력을 수신기(120)에 제공하는 하나 이상의 RF 신호들을 방사하는데 이용된다. 일부 실시 예들에 있어서, 방사된 하나 이상의 RF 신호들은, 수신기(120)가 전송기 존(110)의 상부 표면과 전송기 존(110)으로부터 떨어져 있는 전송기(300)의 동작 주파수의 파장 사이의 임의 위치에 배치될 경우, 그 수신기(120)에 의해 수신된다(예를 들어, 수신기(120)는 전송기(300)의 중간장 전송 거리 이내에 있음). 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자(202)는 루프 안테나(예를 들어, 실질적으로 인접한 루프 안테나)를 형성하는 도전성 와이어이다. 그 안테나 소자(202)는 RF 신호들을 도통시킬 수 있는 적당한 재질로 이루어질 수 있다.
각 피드(204)는 안테나 소자(202)상의 서로 다른 위치(예를 들어, 위치 A-D, 도 3a)에서 안테나 소자(202)와 결합된다. 예를 들어, 피드(204-A)는 제 1 위치에서 안테나 소자(202)와 결합되고, 피드(204-B)는 제 2 위치에서 안테나 소자(202)와 결합된다. 다수의 피드들(204-A, 204-B,...204-N)의 각각은, 안테나 소자(20)를 따르는 특정 위치에서 안테나 소자(202)에 의해 방사될 하나 이상의 RF 신호들을 제공한다(이하에서 보다 상세하게 설명할 것임). 각 피드(204)는 임의 적당한 도전성 물질(예를 들어, 알루미늄, 구리 등)로 이루어질 수 있다.
전력 증폭기는 스위치들(208-A, 208-B,...208-N) 중 하나 이상을 폐쇄함에 의해 피드들(204-A, 204-B,...204-N) 중 하나 이상에 전력을 선택적으로 제공하는데 이용된다. 전력 증폭기(206)는, 다수의 피드들(204-A 내지 204-D)에 대해 상대적인 수신기(120)의 배치 장소에 의거하여, 스위치들(208-A, 208-B,...208-N) 중 하나 이상의 각 스위치를 폐쇄하도록 명령받는다(예를 들어, 제어기(209)에 의해). 비록 도시되지는 않았지만, 스위치들(208-A, 208-B,...208-N) 중 하나 이상은 전력 증폭기의 일부일 수 있다(예를 들어, 그 내부에 있을 수 있다). 전력 증폭기의 동작은 방법(400)을 참조하여 이하에서 추가로 상세하게 설명하겠다.
일부 실시 예들에 있어서, 전력 증폭기(206)는 전력 공급(도시되지 않음)과 결합되며, 전력 증폭기(206)는 전력 공급으로부터 에너지를 도출하여 피드들(204-A, 204-B,...204-N) 중 하나 이상에 RF 신호를 제공한다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서(도시되지 않음), 전력 증폭기(206)는 RF 전력 전송기 집적 회로에 결합된다(예를 들어, RF 집적 회로는 전송기 존(110)의 일부 일 수 있으며 또는 보다 일반적으로는 전송기 패드(100)의 일부 일 수 있다). RF 집적 회로는 적당한 RF 신호를 생성하여 그 RF 신호를 전력 증폭기(206)에 제공하며, 전력 증폭기(206)는 그 RF 신호를 피드들(204-A, 204-B,...204-N) 중 하나 이상에 제공한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 집적 회로는 RF 수신기(120)에 전송하기에 적당한 RF 신호를 생성하는데 이용되는 주파수 변조기 및/또는 RF 오실레이터를 포함한다(예를 들어, 최대량의 에너지가 전송기(300)에서 RF 수신기(120)로 전달되는 것을 보장하기 위해 RF 신호는 적당한 전력 레벨, 주파수 등을 가진다).
일부 실시 예들에 있어서, 전력 증폭기(206)는 (전송기 패드(100)에 대해) 내부 또는 외부 제어기(209)에 결합되며, 그 다음, 하나 이상의 프로세서들(104)(도 1a)에 결합된다. 일부 실시 예들에 있어서, 제어기(209)와 하나 이상의 프로세서들(104)은 특정 전송기 존(110)의 일부가 아니다(예를 들어, 제어기(209)는 온전히 전송기 패드(100)의 내부 부품이고 전송기 존들(110)의 각각과 통신한다). 대안적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 각 제어기(209) 및 각각의 하나 이상의 프로세서들(104)은 각각의 전송기 존들(110)과 내부적으로 각각으로 연관된다. 제어기(209) 및 하나 이상의 프로세서들(104)은 전력 증폭기(206)의 동작을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 제어기(209) 또는 하나 이상의 프로세서들(104)은 피드들(204-A, 204-B,...204-N)에 대해 상대적인 수신기(120)의 배치 장소에 기초하여 피드들(204-A, 204-B,...204-N)의 각 피드를 선택할 수 있다. 또한, 제어기(209)는, 수신기의 배치 장소에 기초하여 선택되었던 각 피드로 전력 증폭기(206)가 하나 이상의 RF 신호를 피딩하게 하는 명령을 전력 증폭기(206)에 송신할 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 제어기(209)(또는 그의 부품, 예를 들어, 하나 이상의 프로세서들(104))는 하나 이상의 통신 부품에 의해 수신되고/되거나 하나 이상의 전송기 센서들(114)에 의해 검출되는 정보를 이용하여, 피드들(204-A, 204-B,...204-N)에 대해 상대적인 수신기(120)의 배치 장소를 판정한다. 수신기(120)의 배치 장소를 판정하는 것은, 방법(400)을 참조하여 이하에서 상세하게 설명하겠다.
도 3a 및 3b는 일부 실시 예들에 따른 대표적인 전송기(300)의 다양한 모습들을 도시한 도면이다. 전송기(300)는 전송기 존들(110) 중 하나에 포함된 예시적인 무선 전력 전송기이다(도 1a 및 도 2). 도시된 바와 같이, 전송기(300)는 접지 평판(210), 안테나 소자(202) 및 다수의 피드들(204-A 내지 204-D)을 포함한다. 대표적인 전송기(300) 및 그의 다양한 부품들은 축척으로 도시된 것이 아님을 알아야 한다. 또한, 일부 예시적인 특성들이 도시되었지만, 간략성을 위해 및 본 명세서에 개시된 예시적인 구현의 관련 측면들을 모호하게 하지 않도록 하기 위해 다양한 다른 특성들은 도시되지 않았다.
접지 평판은 다수의 개구(opening)(212-A 내지 212-D)를 정의하며, 다수의 개구(212-A 내지 212-D)의 각각은 다수의 피드들(204) 중 하나를 수납 및 수용하는 크기를 갖는다. 개구들의 개수는 피드들의 개수에 대응한다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평판(210)은 전송기 패드(100)의 하부 표면을 형성한다. 접지 평판(210)은 본 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려진 재질로 이루어질 수 있다. 이하에서 설명하겠지만, 전송기(300)는 환경에 따라 임의 개수의 피드들을 포함할 수 있다.
안테나 소자(202)는 접지 평판으로부터 오프셋된다(예를 들어, 거리(D), 도 3b). 그러한 배열에 있어서, 접지 평판(210)은 제 1 평면(예를 들어, 제 1 수평 평면; 하부 표면)을 정의하고, 안테나 소자(202)는 제 1 평면으로부터 오프셋된 제 2 평면(예를 들어, 제 2 수평 평면; 상부 표면)을 정의한다. 접지 평판(210)과 안테나 소자(202) 사이에 갭(gap)이 형성된다.
다수의 피드들(204-A 내지 204-D)의 각각은 다수의 개구들(212-A 내지 212-D)의 각 개구에 배치되며, 피드들(204-A 내지 204-D)의 각각은 도전성 와이어(202-A)를 따르는 서로 다른 위치에서 안테나 소자(202)에 접속된다. 그러한 배열에 있어서, 피드들(204-A 내지 204-D)은 안테나 소자(202)의 길이를 따라 안테나 소자(204)를 지지한다. 예를 들어, 도 3b를 참조하면, 피드들(204-A 및 204-B)은 그들 각자의 개구들(212-A 및 212-B)을 통해 안테나 소자(202)로 연장되며, 그렇게 하는데 있어서 안테나 소자(202)를 구조적으로 지지한다. 다수의 피드들(204-A 내지 204-D)의 각각은 접지 평판(210) 및 안테나 소자(202)와 실질적으로 수직하다 (예를 들어, 다수의 피드들(204-A 내지 204-D)의 각각은 각 수직 축을 따라 배치되고, 도전성 평판과 안테나 소자는 각 수평축/평면을 따라 배치된다). 도 3a에는 4개의 피드들이 도시되었지만, 전송기(300)는 환경에 따라 임의 개수의 피드들을 포함할 수 있다(예를 들어, 4개의 피드들보다 많거나 적을 수 있음).
일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자(202)는 다수의 인접 세그먼트들(202-A 내지 202-D)을 포함하며, 다수의 피드들(204-A 내지 204-D)의 각각은 인접 세그먼트들의 각 페어(pair) 사이에 배치된다(예를 들어, 인접 세그먼트들의 인접 단부들 사이에 배치된다). 예를 들어, 다수의 피드들(204) 중의 제 1 피드(204-A)는 다수의 인접 세그먼트들 중 제 3 세그먼트(202-C)와 제 4 세그먼트(202-D)(즉, 인접 세그먼트들의 제 1 페어) 사이에 배치되며, 다수의 피드들(204) 중의 제 2 피드(204-B)는 다수의 인접 세그먼트들 중의 제 4 세그먼트(202-D)와 제 1 세그먼트(202-A)(즉, 인접 세그먼트들의 제 2 페어) 사이에 배치된다. 그러한 배열에 있어서, 다수의 피드들(204-A 내지 204-D)의 각각은 2개의 세그먼트와 기계적으로(및 전기적으로) 결합된다.
일부 실시 예들에 있어서(도시되지 않음), 다수의 인접 세그먼트들(202-A 내지 202-D)에 있어서의 각 세그먼트의 형상은 실질적으로 동일하다(예를 들어, 각각은 직사각형 또는 일부 다른 형상이다). 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 인접 세그먼트들(202-A 내지 202-D)에 있어서의 적어도 하나의 세그먼트의 형상은 다수의 인접 세그먼트들(202-A 내지 202-D)에 있어서의 다른 세그먼트들의 형상과 다르다. 예를 들어, 세그먼트들(202-B 및 202-D)은 제 1 형상(예를 들어, 직사각형)을 가지며, 세그먼트들(202-A 및 202-C)은 제 1 형상과 다른 제 2 형상을 가진다. 안테나 소자(202)의 인접 세그먼트들을 형성하기 위해 형상들의 다양한 조합이 이용될 수 있고, 도 3a에 도시된 형상들은 단지 예시적인 것임을 알아야 한다.
도 3b는 일부 실시 예들에 따른 도 3a의 대표적인 전송기(300)의 (라인 A-A1를 따라 취득한) 단면도이다. 피드들(204-A 및 204-B)은 안테나 소자(202)의 2개의 세그먼트들과 직접 결합된다(비록 도시되지 않았지만, 피드들(204-C 및 204-D)은 동일한 배열을 가진다). 확대도(311)에 도시된 바와 같이, 제 4 세그먼트(202-D)는 제 1 접속 포인트(312)에서 피드(204-B)와 직접 결합되고, 제 1 세그먼트(202-A)는 제 2 접속 포인트(314)에서 피드(204-B)와 직접 결합된다(다른 피드들은 유사한 방식으로 각 세그먼트들에 접속된다). 그러한 배열에 있어서, 전력 증폭기(206)가 피드(204-B)에 RF 신호를 피딩하면, RF 신호는 피드(204-B)를 따라 진행하며, 그 다음 안테나 소자(202)의 세그먼트들(204-A 내지 202-D)을 통과한다.
전력 증폭기(206)에 의해 피드들(204) 중 어느 것이 피딩되도록 선택되는지에 의거하여, 안테나 소자(202)는 다른 전파 패턴들 및 다른 농도로 RF 에너지를 방사하도록 구성된다. 일부 상황에서는, 선택된 피드(들)로부터의 중간장 거리에 고농도의 방사된 RF 에너지가 생성된다. 일부 예시에 있어서, RF 에너지의 "고농도"는 방사된 에너지의 대략 50%를 포함하지만, 보다 많거나 적은 백분율이 달성될 수도 있다. 예를 들어, 도 5a를 참조하면, 전력 증폭기(206)가 피드(204-C)에 RF 신호를 피딩하면(도 5a에 개략적으로 도시됨), 전송기(300)에 의해 방사된 고농도의 에너지가 안테나(202)로부터의 중간장 거리(D1)에 생성된다. 피드(204-D)의 활성화에 대해 유사한 결과가 도 5b에 도시된다.
일부 실시 예들에 있어서, 피드들 중 하나를 활성화시킴에 의해(예를 들어, 상술한 예시에서는 피드(204-D)), 활성화되지 않은 피드들의 각각에 임피던스 변경이 도입될 수 있다(예를 들어, 피드들(204-A, 204-B 및 204-C)은 상술한 예시에서 활성화되지 않으며, 그에 따라, 이들 피드들이 안테나 소자(202)와 접촉하는 각 포인트에서 안테나 소자를 따라 임피던스를 도입한다). 서로 다른 피드들의 선택적 활성화는 RF 에너지가 전송기(300)로부터 방사되는 방향을 조향하는데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 도 6a에 도시된 바와 같이, 단지 피드(204-C)만이 활성화될 경우, RF 에너지는 전송기(300)로부터 (전송기(300)가 배치된 전송기 존(110)의 상부 표면 또는 전송기(300)의 상부 표면을 마주보는 뷰포인트(viewpoint)로부터) 실질적으로 우측 이동 방향(right-moving direction)으로 방사된다. 다른 예시로서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 단지 피드(204-D)만이 활성화되면, RF 에너지는 전송기(300)로부터 (전송기(300)가 배치된 전송기 존(110)의 상부 표면 또는 전송기(300)의 상부 표면을 마주보는 뷰포인트로부터) 실질적으로 좌측 이동 방향(left-moving direction)으로 방사된다. 이러한 방식에서는, 고농도의 RF 에너지가 (전송기(300)가 배치된 전송기 존(110) 또는 전송기(300)로부터의 파장까지에 배치될 수 있는) 목표 수신기(120)에 확실히 도달하도록 RF 에너지의 방사가 제어되는 방식으로 전송기(300)가 구성된다.
도 3b에 도시된 접속 포인트 배열은 안테나 소자(202)와 피드들(204)의 단지 한가지 가능한 배열이다. 대안적인 실시 예에 있어서, 각 피드(204-A 내지 204-D)는 단일 접속 포인트에서 안테나 소자(202)와 직접 결합된다. 이러한 대안적인 실시 예에 있어서, 안테나 소자(202)는 다수의 인접 세그먼트들로 분할되는 것이 아니라, 그 대신에 연속적인 안테나 소자로 된다. 이러한 대안적인 실시 예에 있어서, 각 피드(204-A 내지 204-D)는 각각의 제 2 접속 포인트에서 연속적인 안테나 소자(202)에만 접속되며, 각각의 제 2 접속 포인트는 안테나 소자(202)의 도전성 와이어를 따르는 다른 위치에 있다.
도 4를 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명하겠지만, 안테나 소자(202)는 다수의 피드 소자들(204) 중 어느 것이 전력 증폭기(206)(도 2)에 의해 피딩될 것인지에 의거하여 다른 전파 패턴을 가진 RF 신호(또는 다수의 RF 신호들)를 방사하도록 구성된다. 일부 예시에 있어서, 안테나 소자(202)의 물리적 치수(및 전송기(300)의 다른 물리적 치수)는 결과하는 전파 패턴들에 영향을 준다(또는 적어도 부분적으로 영향을 준다). 물리적 치수는 안테나 소자(202)의 폭(W), 안테나 소자(202)의 길이(L3), 안테나 소자(202)의 높이(L1), 안테나 소자(202)의 하나 이상의 세그먼트들의 길이(L2), 안테나 소자(202)의 두께(T), 안테나 소자(202)의 형상, 접지 평판(210)과 안테나 소자(202) 간의 오프셋의 크기(D)를 포함하지만, 그에 국한되는 것은 아니다.
일부 실시 예들에 있어서, 물리적 치수들의 각각에 대한 값은 안테나 소자(202)에 의해 방사될 하나 이상의 RF 신호의 파장(λ) 및 주파수에 따라 정의된다. 전송기 패드(100)는 애플리케이션에 따라 400MHz(λ = 0.75미터) 내지 60GHz(λ = 0.005미터) 범위의 주파수들에서 RF 신호들의 전송이 유발되도록 하는 치수를 가진 전송기(300)를 포함할 수 있다. 따라서, 900MHz(λ = 0.333미터)의 주파수에서 동작할 때, 전송기(300)의 예시적인 안테나 소자(202)의 폭(W)은 대략 0.005994미터(즉, 대략 6mm)이고, 예시적인 안테나 소자(202)의 높이(L1)는 대략 0.0333미터(즉, 대략 33mm)이고, 예시적인 안테나 소자(202)의 길이(L3)는 대략 0.11655(즉, 대략 116.5mm)이고, 예시적인 안테나 소자(202)의 세그먼트(202-B)와 세그먼트(202-D)의 길이(L2)는 대략 0.04995미터(즉, 대략 50mm)이고, 접지 평판(210)과 예시적인 안테나 소자(202)간의 오프셋의 크기(D)는 대략 0.02331미터(즉, 대략 23.3mm)이고, 예시적인 안테나 소자(202)의 각 피드(204)의 길이(LF)는 대략 0.02731미터(즉, 대략 27.3mm)이다. 또한, 예시적인 안테나 소자(202)의 접지 평판의 높이 및 길이는, 각각, 0.04995미터(즉, 대략 50mm) 및 0.14985미터(즉, 대략 150mm)일 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 두께(T)는 예시적인 안테나 소자(202)의 폭(W)과 동일하거나 그보다 작다. 본 기술 분야의 숙련자자면, 그 치수들이 단지 하나의 예시임을 알 것이다. 환경에 따라 다양한 다른 치수들이 가능하다.
동작 방법
도 4는 일부 실시 예들에 따른 무선 전력 전송 방법을 도시한 흐름도이다. 방법(400)의 동작들(예를 들어, 단계들)은 전송기 패드의 제어기(예를 들어, 전송기 패드(100)의 제어기(209), 도 2)에 의해 실행될 수 있으며, 전송기 패드는 하나 이상의 전송기 존들(예를 들어, 전송기 존들(110), 도 1a-1b; 그 각각은 하나 이상의 전송기들(300)을 포함함, 도 3a)을 포함한다. 도 4에 도시된 동작들의 적어도 일부는 컴퓨터 메모리 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(예를 들어, 전송기 패드(100)의 메모리(106), 도 1a)에 저장된 명령어들에 대응한다.
방법(400)은 (ⅰ) 접지 평판(예를 들어, 접지 평판(210), 도 3a), (ⅱ) 접지 평판으로부터 오프셋되어, 루프 안테나를 형성하는 도전성 와이어(예를 들어, 안테나 소자(202), 도 3a), (ⅲ) 접지 평판으로부터 도전성 와이어까지 연장되는 다수의 피드 소자들(예를 들어, 피드들(204-A 내지 204-D), 도 3a) - 각 피드 소자는 도전성 와이어상의 서로 다른 위치(예를 들어, 위치 A 내지 D, 도 3a)에서 도전성 와이어에 접속됨 - 및 (ⅳ) 다수의 피드 소자들 중의 하나 이상의 피드 소자들에 접속된 전력 증폭기(예를 들어, 전력 증폭기(206), 도 2)를 포함하는 무선 전력 전송기(예를 들어, 전송기(300), 도 3a)를 제공하는 것(402)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평판은 다수의 개구들(예를 들어, 개구들(212-A 내지 212-D), 도 3a)을 포함하며, 다수의 피드들의 각각은 다수의 개구들의 각 개구에 배치된다(예를 들어, 도 3a 및 3b에 도시됨). 무선 전력 전송기의 구조적 측면들은 도 3a 및 3b를 참조하여 상기에서 상세하게 설명되었다.
일부 실시 예들에 있어서, 방법(400)은 무선 전력 전송기의 제어기(예를 들어, 하나 이상의 프로세서들(104)과 같은 제어기(209) 또는 그의 부품, 도 2)가, 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소에 기초하여 하나 이상의 피드 소자들의 각 피드 소자를 선택하는 것(404)을 추가로 포함한다. 예를 들어, 도 3a를 참조하면, 사용자 디바이스가 다른 피드 소자들(204-B 내지 204-D))에 대해 상대적으로 피드 소자(204-A)에 가장 가깝게 배치되면, 제어기는 피드 소자(204-A)를 선택한다. 일부 상황에 있어서, 수신기 디바이스는 다수의 피드 소자들 중 2 이상의 피드 소자들 사이에 배치된다. 그러한 상황에 있어서, 방법(400)은 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소에 기초하여 적어도 2개의 피드 소자들을 제어기가 선택하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 제어기는 일부 예시에 있어서 다수의 피드 소자들의 전부를 선택할 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 방법(400)은 전력 증폭기에 의해 각 피드 소자로 RF 신호가 피딩되게 하는 명령을 제어기가 전력 증폭기에 송신하는 것(406)을 추가로 포함한다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 각 피드 소자가 피드(204-A)이면, 제어기(209)는 전력 증폭기가 스위치(208-A)를 폐쇄하게 하고, 그 다음 피드(204-A)에 RF 신호가 피딩되게 하는 명령(예를 들어, 버싱(108)을 통해)을 송신한다.
일부 실시 예들에 있어서, 무선 전력 전송기는 통신 라디오(예를 들어, 통신 부품(112), 도 1a)를 포함하며, 그 방법(400)은, 수신기 디바이스의 대응하는 통신 라디오로부터 통신 신호를 수신하는 것을 추가로 포함한다. 또한, 제어기(또는 그의 부품)는, 통신 신호에 기초하여(예를 들어, 통신 신호와 함께 포함된 또는 통신 신호에 표시된 정보를 이용하여), 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소를 판정한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신 및 판정은 선택(404) 및 송신(406) 전에 수행된다. 일부 실시 예들에 있어서, 제어기는 통신 신호의 신호 세기, 삼각 측량(triangulation) 및/또는 응답 시간에 기초하여 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소를 판정한다(예를 들어, 수신기 디바이스는 통신 신호를 전송할 때 타임스탬프(timestamp)를 찍으며, 그 타임스탬프는, 통신 신호가 무선 전력 전송기에서 수신될 때의 그 통신 신호의 타임스탬프와 비교된다). 추가적인 배치 장소 결정 기술이 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 무선 전력 전송기는 하나 이상의 센서들(예를 들어, 전송기 센서들(114), 도 1a)을 포함하며, 그 방법(400)은 하나 이상의 센서들을 통해 수신기 디바이스의 존재를 검출하는 것을 추가로 포함한다. 또한, 제어기(또는 그의 부품)는, 하나 이상의 센서들에 의해 생성된 정보에 기초하여, 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소를 판정한다. 검출 및 판정은 선택(404) 및 송신(406) 전에 실행된다. 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 센서들은, 압력 센서, 적외선 센서, 전자기 센서, 음향 센서, 용량성 센서, 광 센서, 유도성 센서 및 홀 센서 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들어, 광 센서는, 수신기 디바이스가 무선 전력 전송기 상에 또는 그에 인접하게 배치되면, 무선 전력 전송기 근처의 광의 변화를 검출할 수 있다. (이전 예시에 추가적으로 또는 그와 별개로) 또 다른 예시에 있어서, 적외선 센서는 수신기 디바이스가 무선 전력 전송기 상에 또는 그에 인접하게 배치되면, 무선 전력 전송기 근처의 온도의 변화를 검출할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 센서들로부터 수집된 정보는 수신기 디바이스의 배치 장소를 판정하는데 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 다수의 피드들의 각각은 각 센서와 연관된다(예를 들어, 각 센서는 피드 근처에(또는 피드상에) 배치되며, 각 센서는 피드 근처를 판독한다). 이러한 방식에 있어서, 센서들의 각각으로부터의 판독들이 비교될 수 있으며(예를 들어, 하나 이상의 프로세서들(104)에 의해), 제어기는 그 비교에 기초하여 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소를 판정할 수 있다. 예를 들어, 다른 피드들에서의 발생하는 빛의 변화에 비해 피드(204-A)에서 가장 큰 빛의 변화가 발생하면, 제어기는, 수신기 디바이스가 피드(204-A)에 가장 가깝게 배치되어 있다고 판정할 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 제어기는 2개 이상의 정보 형태(예를 들어, 열적 영상 데이터와 조합되는 신호 세기 또는 일부 다른 조합의 통신 기반 및 센서 기반 정보)를 이용하여 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소를 판정한다.
방법(400)은 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소에 기초하여, 전력 증폭기가, 하나 이상의 피드 소자들의 각 피드 소자에 RF 신호를 선택적으로 피딩(feeding)하는 것(408)을 추가로 포함한다. 예를 들어, 도 3a를 참조하면, 하나 이상의 피드 소자들(202-A 내지 202-D) 중의 제 1 피드 소자(204-A)는 제 1 위치(예를 들어, 위치 A)에서 도전성 와이어(202)에 접속되고, 하나 이상의 피드 소자들(202-A 내지 202-D)중 제 1 피드 소자(202-A)와는 별개인 제 2 피드 소자(202-B)는 제 2 위치(예를 들어, 위치 B)에서 도전성 와이어(202)에 접속된다. 그러한 구성에 있어서, 전력 증폭기는 (ⅰ) 수신기 디바이스의 배치 장소가 제 1 위치로부터 임계 거리내에 있으면 제 1 피드 소자에 RF 신호를 피딩하고, (ⅱ) 수신기 디바이스의 배치 장소가 제 2 위치로부터 임계 거리내에 있으면, 제 2 피드 소자에 RF 신호를 피딩할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 피드 소자에 RF 신호를 피딩하는 것은, 수신기 디바이스의 배치 장소가 2개의 피드 소자들 사이에 있다고 판정할 시, 다수의 피드 소자들 중 2개의 피드 소자들에 RF 신호를 피딩하는 것을 포함한다.
일부 실시 예들에 있어서, 선택적 피딩 동작(408)은 제어기로부터 명령어를 수신하는 전력 증폭기에 응답하여 실행된다.
그 방법(400)은 (ⅰ) 전력 증폭기에 의해 피딩된 각 피드 소자가 도전성 와이어를 여기시키고(410), (ⅱ) 도전성 와이어가, 수신기 디바이스에 무선으로 전력을 제공하기 위한 RF 신호를 방사하는 것(412)을 추가로 포함한다. 도전성 와이어는 다수의 피드 소자들 중 어느 것이 전력 증폭기에 의해 피딩되는지에 의거하여 도전성 와이어로부터의 RF 신호를 서로 다른 전파 패턴들로 방사할 수 있다. 예를 들어, 도전성 와이어는, 하나 이상의 피드 소자들 중 제 1 피드 소자가 전력 증폭기에 의해 피딩될 때, 도전성 와이어로부터의 RF 신호를 서로 다른 전파 패턴들 중 제 1 전파 패턴으로 방사한다. 이 예시에서는, 제 1 전파 패턴으로 방사된 고농도의 RF 에너지가 피드(204-C)로부터의 중간장 거리에 생성된다. 일부 예시에 있어서, RF 에너지의 "고농도"는 방사된 에너지의 대략 50%를 포함하지만, 보다 많거나 적은 백분율이 달성될 수도 있다. 또한, 제 1 전파 패턴의 RF 에너지의 농도는 제 1 피드 소자의 주변에 형성되고, 제 1 전파 패턴은 제 1 피드 소자로부터 수신기 디바이스의 배치 장소를 향해 제 1 방향(또는 제 1 방향 세트)으로 전파된다. 예시를 위해, 도 5a를 참조하면, 방사된 고농도의 RF 에너지(504)는 피드(204-C)로부터의 중간장 거리(예를 들어, 거리 D1)에 생성된다. 또한, 도 6a를 참조하면, 피드(204-C)로 RF 신호를 피딩하는 것으로부터 결과하는 RF 에너지의 전파 패턴(600)은 실질적으로 우측 방향으로 이동하여, 본 예시에 있어서 중간장 거리에 배치된, 수신기 디바이스의 배치 장소를 향해 RF 에너지가 진행되게 한다. 이러한 방식에 있어서, 그 방법(400)에서는, 충분히 높은 농도의 RF 에너지가 수신기 디바이스의 배치 장소를 향해 최적으로 전파되는 방식으로 RF 에너지가 전파되는 것을 보장하도록 루프 안테나의 개별적인 피드 소자들을 선택적으로 활성화시키는 것이 가능하다.
다른 예시에 있어서, 도전성 와이어는 하나 이상의 피드 소자들 중 제 2 피드 소자가 전력 증폭기에 의해 피딩될 때, RF 신호를 서로 다른 전파 패턴들 중 제 2 전파 패턴으로 방사한다. 이 예시에서는, 제 2 전파 패턴으로 방사된 고농도의 RF 에너지가 피드(204-D)로부터의 중간장 거리에 생성된다. 또한, 제 2 전파 패턴의 RF 에너지의 농도는 제 2 피드 소자의 주변에 형성되고, 제 2 전파 패턴은 제 2 피드 소자로부터 수신기 디바이스의 배치 장소를 향해 제 2 방향(또는 제 2 방향 세트)으로 전파된다. 예시를 위해, 도 5b를 참조하면, 방사된 고농도의 RF 에너지(514)는 피드(204-D)로부터의 중간장 거리(예를 들어, 거리 D2)에 생성된다. 또한, 도 6b를 참조하면, 피드(204-D)로 RF 신호를 피딩하는 것으로부터 결과하는 RF 에너지의 전파 패턴(610)은 실질적으로 좌측 방향으로 이동하여, 본 예시에 있어서 중간장 거리에 배치된, 수신기 디바이스의 제 2 배치 장소를 향해 RF 에너지가 진행되게 한다.
일부 실시 예들에 있어서, 무선 전력 전송기는, 사용시에 제 1 전파 패턴이 제 1 편파를 가지고, 제 2 전파 패턴이 제 2 편파를 가지도록 구성된다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 편파는 제 1 편파와 다르다.
일부 실시 예들에 있어서, 서로 다른 전파 패턴들은 적어도 부분적으로 무선 전력 전송기의 다수의 물리적 치수들에 기초한다. 다수의 물리적 치수들은, (ⅰ) 도전성 와이어의 폭(예를 들어, 폭(W), 도 3a), (ⅱ) 도전성 와이어의 길이(예를 들어, 길이(L3), 도 3a), (ⅲ) 도전성 와이어의 높이(예를 들어, 높이(L1), 도 3a), (ⅳ) 도전성 와이어의 두께(예를 들어, 두께(T), 도 3b), (ⅴ) 루프의 형상 및 (ⅵ) 접지 평판과 도전성 와이어 간의 오프셋의 크기(예를 들어, 오프셋(D), 도 3b)를 포함하지만, 그에 국한되는 것은 아니다. 도전성 와이어(예를 들어, 안테나 소자(202))의 물리적 특성은 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상기에서 상세하게 설명되었다.
일부 실시 예들에 있어서, 도전성 와이어는 다수의 인접 세그먼트들(예를 들어, 세그먼트들(202-A 내지 202-D), 도 3a)을 포함하며, 다수의 피드 소자들의 각각은 다수의 인접 세그먼트들 중의 각 세그먼트 페어 사이에 배치된다(예를 들어, 피드(204-A)는 세그먼트들(202-C 및 202-D) 사이에 배치된다). 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 인접 세그먼트들 중 하나 이상의 제 1 세그먼트들은 제 1 형상을 가지며, 다수의 인접 세그먼트들 중 하나 이상의 제 2 세그먼트들은 제 1 형상과 다른 제 2 형상을 가진다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 인접 세그먼트들의 각각은, 다수의 피드 소자들 중 하나가 전력 증폭기에 의해 피딩되면, RF 신호를 방사한다. 다수의 인접 세그먼트들은 도 3a 및 3b를 참조하여 상기에서 상세하게 설명되었다.
도 5a 및 5b는, 일부 실시 예들에 따른, 전송기(예를 들어, 전송기(300), 도 3a)로부터의 다양한 전력 분포를 도시한다. 도 5a에 있어서, 피드(204-C)가 활성화되면(예를 들어, 전력 증폭기(206)에 의해 피딩되면), 피드(204-C)는 안테나 소자(202)를 여기시키고, 안테나 소자(202)는 도시된 전력 분포(503)를 가진 RF 신호를 방사한다. 전력 분포(503)는 안테나 소자(202)로부터의 중간장 거리(D1)에서의 RF 신호의 농도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, RF 신호는 안테나 소자(202)(및 보다 구체적으로는, 피드(204-C))로부터의 중간장 거리(D1)에서 고농도를 가진다. 도 5b에 있어서, 피드(204-D)가 활성화되면(예를 들어, 전력 증폭기(206)에 의해 피딩되면), 피드(204-D)는 안테나 소자(202)를 여기시키고, 안테나 소자(202)는 도시된 전력 분포(513)를 가진 RF 신호를 방사한다. 전력 분포(513)에 도시된 바와 같이, RF 신호는 안테나 소자(202)(및 보다 구체적으로는, 피드(204-D))로부터의 중간장 거리(D2)에서 고농도를 가진다. 일부 예시에 있어서, "고농도"는 방사된 RF 에너지의 대략 50%를 포함한다.
도 6a 및 6b는 일부 실시 예에 따라 전송기로부터 방사되는 다양한 전파 패턴들(600 및 610)을 도시한다. 도 6a 및 6b에 도시된 전파 패턴(600 및 610)은 도 5a 및 5b에 도시되고 설명된 전력 분포에 대응한다. 예를 들어, 전파 패턴(600)은 활성화되는 피드(204-C)로부터 결과하고, 전파 패턴(610)은 활성화되는 피드(204-D)로부터 결과한다. 방법(400)을 참조하여 상술한 바와 같이, 전송기는 제 1 전파 패턴의 RF 에너지의 농도가 제 1 방향(또는 제 1 방향 세트)으로 전파되고, 제 2 전파 패턴의 RF 에너지의 농도가 제 2 방향(또는 제 2 방향 세트)으로 전파될 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 전파 패턴(600)에서는 고농도를 가진 전파 패턴(600)의 적어도 일부분이, 실질적으로 우측을 가리키는 반면, 전파 패턴(610)에서는, 고농도를 가진 전파 패턴(610)의 적어도 일부분이, 실질적으로 좌측을 가리킨다. 따라서, 수신기(120)가, 예를 들어, 전송기의 우측에 배치되고, 전송기로부터 사전 결정된 거리내(예를 들어, 전송기로부터 중간장 필드이내)에 있으면, 전송기는 그의 피드들 중 하나를 선택적으로 활성화시켜, 전송기의 우측으로 RF 에너지를 지향시킬 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 전송기는, RF 신호들의 하나 이상의 특성들을 변경함에 의해, 전파 패턴(600 및 610)의 형상 및/또는 방향을 동적으로 조정한다. 예를 들어, 하나 이상의 특성들은 주파수, 이득, 진폭 및 위상을 포함할 수 있지만, 그에 국한되는 것은 아니다. 그렇게 하는데 있어서, 전파 패턴(600)을 참조하면, 전송기는, 전파 패턴(600)이 보다 우측 또는 보다 덜 우측을 가리키도록(또는 보다 높아지거나 낮아지도록, 또는 그의 조합) 하나 이상의 특성들 중 하나 이상을 조정할 수 있다. 전송기는, 전송기의 하나 이상의 피드들에 대해 상대적인 수신기(120)의 배치 장소에 의거하여 전파 패턴의 형상 및/또는 방향을 조정할 수 있다. 추가적으로, 전송기의 물리적 치수들은 결과하는 전파 패턴(600 및 610)에 영향을 준다(예를 들어, 제 1 폭(W)을 가진 안테나 소자는 제 1 전파 패턴을 생성하기 쉽고, 제 2 폭(W)을 가진 안테나 소자는 제 1 전파 패턴과는 다른 제 2 전파 패턴을 생성하기 쉽다). 도 3a 및 3b를 참조하여 상기에서 설명한 다양한 다른 치수들은 결과하는 전파 패턴(600 및 610)에 영향을 줄 수 있다.
제조 방법
무선 전력 전송기(예를 들어, 전송기(300), 도 3a)를 제조하는 방법은 접지 평판(예를 들어, 접지 평판(210), 도 3a)을 제공하고, 접지 평판으로부터 물질을 제거하여 접지 평판에 하나 이상의 개구(예를 들어, 홀)를 정의하는 것(예를 들어, 개구(212-A 내지 212-D))을 포함한다. 하나 이상의 개구들은 피드 소자들(예를 들어, 피드들(204-A 내지 204-D))을 수납하는 크기를 가진다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 제거는 드릴링 동작(drilling operation)을 이용하여 실행된다. 그 방법은, 무선 전력 전송기가 하나 이상의 피드들을 포함하도록 하나 이상의 개구들의 각각에 피드를 배치/부착하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 피드들의 각각은 그의 각 개구에 기계적으로 및/또는 화학적으로 부착된다(예를 들어, 접착제를 이용). 하나 이상의 피드들은 접지 평판에 실질적으로 수직하며, 도 3b에 도시된 바와같이, 접지 평판으로 멀어지도록 연장된다. 그 방법은, 하나 이상의 피드들에 안테나 소자(예를 들어, 안테나 소자(202))를 부착하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자는 피드들에 기계적으로 및/또는 화학적으로 부착된다. 안테나 소자와 피드 소자들간의 접속 포인트들은 도 3b를 참조하여 상기에서 상세하게 설명되었다. 안테나 소자는 소정 거리만큼 접지 평판으로부터 오프셋될 수 있다(예를 들어, 오프셋의 크기(D), 도 3b). 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자는 실질적으로 접지 평판과 평행하다.
일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 무선 전력 전송기는, 상술한 방법을 사용하여 제조되고, 함께 그룹화되어 전송 패드(100)(즉, 무선 전력 전송기들의 어레이)를 형성한다. 일부 실시 예들에 있어서, 접지 평판은 하나 이상의 무선 전력 전송기에 의해 이용되는 단일 접지 평판일 수 있다. 대안적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 무선 전력 전송기들의 각각은 별도의 접지 평판을 가진다. 무선 전력 전송기들의 어레이는 각 전송기 존들내에 무선 전력 전송기들의 각각을 배치시키고 전송기 존들의 각각의 부품들을 전송기 패드에 대한 공통 제어기에 상호 접속시킴으로써 형성될 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 상세한 설명에 이용된 용어들은 단지 특정 실시 예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 상세한 설명 및 첨부된 청구항들에서 이용된, 단수형 표현은, 그 문맥이 명확하게 다르게 지적하지 않는다면, 또한 복수형을 포함하기 위한 것이다. 본 명세서에서 이용된 용어 "및/또는"은 연관되어 나열된 아이템들 중의 하나 이상의 임의의 및 모든 가능한 조합을 지칭하고 포괄함을 알 수 있을 것이다. 본 명세서에서 이용된 용어 "구비하다" 및/또는 "구비하는"은 서술된 특징, 단계들, 동작들, 소자들 및/또는 부품들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 단계들, 동작들, 소자들, 부품들 및/또는 그들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니다.
상술한 설명은, 설명을 위해 특정 실시 예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 상기의 예시적인 설명은 본 발명을 개시된 그 형태 그대로 또는 그 형태로 제한하고자 하는 것은 아니다. 상술한 교시의 견지에서 많은 수정 및 변형이 가능하다. 실시 예들은 본 발명 및 그의 실제 애플리케이션의 원리를 최선으로 설명하도록 선택되고 설명되었으며, 따라서 본 기술 분야의 숙련자라면 본 발명을 최적으로 이용할 수 있을 것이며, 다양한 수정을 가진 다양한 실시 예들이 고려된 특정 이용에 적합하게 될 것이다.

Claims (24)

  1. 무선 전력 전송기로서,
    접지 평판;
    접지 평판으로부터 오프셋되어, 수신기 디바이스에 무선으로 전력을 제공하기 위한 RF 신호를 방사하도록 구성된 루프 안테나를 형성하는 도전성 와이어;
    접지 평판으로부터 도전성 와이어로 연장되는 다수의 피드 소자들 - 각 피드 소자는 도전성 와이어상의 서로 다른 위치에서 도전성 와이어에 접속됨 - ; 및
    다수의 피드 소자들 중의 하나 이상의 피드 소자들에 접속되어, 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소에 기초하여 하나 이상의 피드 소자들의 각 피드 소자에 RF 신호를 선택적으로 피딩하도록 구성되는 전력 증폭기를 구비하는
    무선 전력 전송기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소에 기초하여 하나 이상의 피드 소자들의 각 피드 소자를 선택하고,
    전력 증폭기가 각 피드 소자에 RF 신호를 피딩하게 하는 명령어를 전력 증폭기에 송신하도록 구성된
    제어기를 더 구비하는
    무선 전력 전송기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    수신기 디바이스의 대응하는 통신 라디오로부터 통신 신호를 수신하도록 구성된 통신 라디오를 더 구비하고,
    제어기는 통신 신호에 기초하여 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소를 판정하도록 추가로 구성되는
    무선 전력 전송기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신기 디바이스의 존재를 검출하도록 구성된 센서를 더 구비하고,
    제어기는 센서에 의해 생성된 정보에 기초하여 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소를 판정하도록 추가로 구성되는
    무선 전력 전송기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    도전성 와이어는, 다수의 피드 소자들 중 어느 피드 소자가 전력 증폭기에 의해 피딩되는지에 의거하여, 도전성 와이어로부터의 RF 신호를 서로 다른 전파 패턴으로 방사하도록 구성되는
    무선 전력 전송기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    도전성 와이어는,
    도전성 와이어의 폭;
    도전성 와이어의 길이;
    도전성 와이어의 높이;
    도전성 와이어의 두께;
    루프의 형상; 및
    접지 평판과 도전성 와이어간의 오프셋 크기를 포함하는 무선 전력 전송기의 다수의 물리적 치수에 기초하여, 도전성 와이어로부터의 RF 신호를 서로 다른 전파 패턴으로 방사하도록 구성되는
    무선 전력 전송기.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    각 피드 소자가 하나 이상의 피드 소자들 중, 제 1 위치에서 도전성 와이어와 접속된 제 1 피드 소자이면, 수신기 디바이스의 배치 장소가 제 1 위치로부터 제 1 임계 거리내에 있을 경우, 전력 증폭기는 제 1 피드 소자에 RF 신호를 피딩하도록 추가로 구성되는
    무선 전력 증폭기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    도전성 와이어는, 하나 이상의 피드 소자들 중의 제 1 피드 소자가 전력 증폭기에 의해 피딩되면, 도전성 와이어로부터의 RF 신호를, 서로 다른 전파 패턴들 중의 제 1 전파 패턴으로 방사하도록 구성되고,
    제 1 전파 패턴의 고농도의 RF 에너지는 수신기의 배치 장소를 향해 진행하도록 조향되는
    무선 전력 증폭기.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 피드 소자가, 하나 이상의 피드 소자들 중, 제 1 피드 소자와 구별되고, 제 1 위치와 구별되는 제 2 위치에서 도전성 와이어에 접속되는 제 2 피드 소자이면, 전력 증폭기는, 제 2 위치로부터 제 2 임계 거리내에 있으면서, 상기 배치 장소와 구별되는 제 2 배치 장소에 수신기 디바이스가 배치될 때 제 2 피드 소자에 RF 신호를 피딩하도록 구성되는,
    무선 전력 증폭기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    도전성 와이어는, 하나 이상의 피드 소자들 중의 제 2 피드 소자가 전력 증폭기에 의해 피딩될 때, 서로 다른 전파 패턴들 중의 제 2 전파 패턴으로, RF 신호를 방사하도록 구성되며,
    제 2 전파 패턴의 고농도의 RF 에너지는 수신기 디바이스의 제 2 배치 장소를 향해 진행하도록 조향되는
    무선 전력 증폭기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    무선 전력 전송기는, 사용시에,
    제 1 전파 패턴으로 방사되는 RF 신호가 제 1 위치로부터 수신기 디바이스의 배치 장소를 향해 제 1 방향으로 전파되고,
    제 2 전파 패턴으로 방사되는 RF 신호가 제 2 위치로부터 수신기 디바이스의 제 2 배치 장소를 향해 제 2 방향으로 전파되도록 하는 구성을 가지며,
    제 2 방향은 제 1 방향과 다른
    무선 전력 증폭기.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    무선 전력 전송기는, 사용시에,
    제 1 전파 패턴이 제 1 편파를 가지고,
    제 2 전파 패턴이 제 2 편파를 가지도록 하는 구성을 가지며,
    제 2 편파는 제 1 편파와 다른
    무선 전력 증폭기.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    접지 평판은 제 1 평면에 배치되고,
    도전성 와이어는 제 2 평면에 배치되며,
    제 2 평면은 제 1 평면과 실질적으로 평행한
    무선 전력 증폭기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    제 2 평면은 제 1 평면으로부터 소정 거리만큼 오프셋되는
    무선 전력 전송기.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    다수의 피드 소자들의 각각은 제 1 및 제 2 평면에 실질적으로 수직한
    무선 전력 전송기.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 피드 소자들은 하나 이상의 제 1 피드 소자들이고,
    무선 전력 전송기는 다수의 피드 소자들 중의 하나 이상의 제 2 피드 소자들에 접속된 제 2 전력 증폭기를 추가로 구비하는
    무선 전력 전송기.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 피드 소자들은 적어도 2개의 피드 소자들이고,
    전력 증폭기는, 수신기 디바이스의 배치 장소가 2개의 피드 소자들 사이이다고 판정할 시, 적어도 2개의 피드 소자들에 RF 신호르 피딩하도록 추가로 구성되는
    무선 전력 전송기.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    도전성 와이어는 다수의 인접 세그먼트들을 구비하며,
    다수의 피드 소자들의 각각은 다수의 인접 세그먼트들의 각 세그먼트 페어(respective pair of segments) 사이에 배치되는
    무선 전력 전송기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    다수의 인접 세그먼트들 중의 하나 이상의 제 1 세그먼트들은 제 1 형상을 가지며,
    다수의 인접 세그먼트들 중의 하나 이상의 제 2 세그먼트들은 제 1 형상과 다른 제 2 형상을 가지는
    무선 전력 전송기.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 인접 세그먼트들의 각각은, 다수의 피드 소자들 중의 하나가 전력 증폭기에 의해 피딩될 때, RF 신호를 방사하도록 구성되는
    무선 전력 전송기.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 피드 소자들은 서로 다른 위치에서 도전성 와이어에 RF 신호를 제공하도록 구성되는
    무선 전력 전송기.
  22. 제 7 항 또는 제 9 항에 있어서,
    RF 신호는 파장을 가지며,
    제 1 및 제 2 임계 거리는 무선 전력 전송기의 중간장 전송 거리 이내이고,
    중간장 전송 거리는 무선 전력 전송기로부터의 RF 신호의 상기 파장 이내인
    무선 전력 전송기.
  23. 수신기 디바이스를 무선으로 충전하는 방법으로서,
    접지 평판; 접지 평판으로부터 오프셋되어, 루프 안테나를 형성하는 도전성 와이어; 접지 평판으로부터 도전성 와이어로 연장되는 다수의 피드 소자들 - 각 피드 소자는 도전성 와이어상의 서로 다른 위치에서 도전성 와이어에 접속됨 - ; 및 다수의 피드 소자들 중의 하나 이상의 피드 소자들에 접속된 전력 증폭기를 구비한 무선 전력 전송기를 제공하고,
    전력 증폭기가, 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소에 기초하여 하나 이상의 피드 소자들 중의 각 피드 소자에 RF 신호를 선택적으로 피딩하고,
    전력 증폭기에 의해 피딩된 각 피드 소자가 도전성 와이어를 여기시키고,
    도전성 와이어가, 수신기 디바이스에 무선으로 전력을 제공하는 RF 신호를 방사하는 것을 구비하는
    수신기 디바이스 무선 충전 방법.
  24. 전송기 패드로서,
    다수의 무선 전력 전송기들을 구비하며,
    각 무선 전력 전송기는,
    접지 평판;
    접지 평판으로부터 오프셋되어, 수신기 디바이스에 무선으로 전력을 제공하기 위한 RF 신호를 방사하도록 구성된 루프 안테나를 형성하는 도전성 와이어;
    접지 평판으로부터 도전성 와이어로 연장되는 다수의 피드 소자들 - 각 피드 소자는 도전성 와이어상의 서로 다른 위치에서 도전성 와이어에 접속됨 - ; 및
    다수의 피드 소자들 중의 하나 이상의 피드 소자들에 접속되어, 다수의 피드 소자들에 대해 상대적인 수신기 디바이스의 배치 장소에 기초하여 하나 이상의 피드 소자들에 RF 신호를 선택적으로 피딩하도록 구성되는 전력 증폭기를 구비하는
    전송기 패드.

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