WO2017188628A1

WO2017188628A1 - 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나 및 그를 이용한 장치

Info

Publication number: WO2017188628A1
Application number: PCT/KR2017/003926
Authority: WO
Inventors: 박유리; 임성현
Original assignee: 엘지이노텍(주)
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2017-04-11
Publication date: 2017-11-02
Also published as: EP3451544A4; US20190140699A1; EP3451544A1; CN109417313A

Abstract

본 발명은 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나 및 그를 이용한 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나는 회로 기판과 상기 회로 기판의 제 1면에 인쇄되는 제1 패턴 코일과 상기 회로 기판의 제 2면에 인쇄되는 제2 패턴 코일과 상기 회로 기판의 일측에 장착되어 상기 제1 패턴 코일의 양 종단과 상기 제2 패턴 코일의 양 종단이 연결되는 단자 회로를 포함하되, 상기 제1 패턴 코일의 양 종단이 상기 제2 패턴 코일의 양 종단과 상기 단자 회로를 통해 서로 연결될 수 있다. 따라서, 본 발명은 보다 집적화된 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나를 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

회로 기판 일체형 다중 모드 안테나 및 그를 이용한 장치

본 발명은 무선 충전 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 회로 기판에 인쇄된 하나의 패턴 코일을 이용하여 복수의 안테나 기능을 제공하는 것이 가능한 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나 및 그를 이용한 장치에 관한 것이다.

최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.

언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.

무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.

현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 전자기 유도 방식, 전자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.

전자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.

전자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.

단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 자동차, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.

무선 전력 전송 기술이 모바일 등의 소형 디바이스에 적용됨에 따라 기존 근거리 통신 안테나와 무선 충전 안테나를 통합하여 안테나 모듈을 소형화하는 것이 중요하다.

이와 관련하여, 한국특허 출원번호 10-2013-7033209(무선 전력 수신을 위한 수신기 및 그의 무선 전력 수신 방법)에는 전력 에너지를 수신하기 위한 코일과 상기 코일의 외곽에 별도로 구비되어 NFC(Near Field Communication) 코일을 포함하는 무선 충전 시스템용 수신기가 개시된 바 있다.

하지만, 종래의 무선 전력 수신기는 상기 인용 발명과 같이, 무선 수신을 위한 전력 수신 안테나-즉, 수신 코일-과는 별도로 NFC 안테나 및 NFC 안테나 단자가 장착되었다. 이때, 전력 수신 안테나와 NFC 안테나 사이에는 간섭이 발생된다. 따라서, 두 안테나 사이에 발생되는 간섭을 보상하기 위해서는 별도의 보상 회로가 추가로 구비되어야 한다.

또한, 무선 전력 전송에 관한 표준 단체에서 정의한 제어 신호, 제어 정보의 양과 종류에 비해 무선 전력 송수신기 사이에서 무선 전력 전송을 제어하는 신호는 다양하다. 예를 들어, 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기로 송수신 코일의 위치 또는 코일의 정렬 여부에 관한 정보를 포함하는 신호는 어느 표준에도 정의되어 있지 않다.

따라서, 무선 전력 송수신기가 무선 전력 전송을 제어할 수 있는 근거리 무선 통신(예를 들어, NFC 통신)과 무선 전력 송수신 사이의 간섭을 줄이면서 보다 다양한 정보를 전달하기 위한 구체적인 방안이 필요하다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나 및 그를 이용한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 무선 충전을 위해 회로 기판에 인쇄된 패턴 코일의 일부를 해당 무선 충전과는 다른 용도를 위한 안테나(예를 들어, NFC 안테나)로 사용하는 것이 가능한 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 다양한 기능을 제공하는 소형의 일체형 안테나 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선 충전 안테나, NFC 안테나 및 블루투스 통신 안테나가 모두 구비된 회로 기판 일체형 안테나 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전력을 송수신하기 위한 전력 송수신 안테나와 근거리 무선 통신을 위한 안테나를 함께 이용하면서 전력 전송 및 근거리 무선 통신을 시(時)분할하여 제어하는 근거리 무선 통신을 이용한 무선 전력 전송 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나 및 그를 이용한 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나는 회로 기판과 상기 회로 기판의 제 1면에 인쇄되는 제1 패턴 코일과 상기 회로 기판의 제 2면에 인쇄되는 제2 패턴 코일과 상기 회로 기판의 일측에 장착되어 상기 제1 패턴 코일의 양 종단과 상기 제2 패턴 코일의 양 종단이 연결되는 단자 회로를 포함하되, 상기 제1 패턴 코일의 양 종단이 상기 제2 패턴 코일의 양 종단과 상기 단자 회로를 통해 서로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 단자 회로는 제1 단자 내지 제8 단자를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일의 양 종단은 상기 제2 단자와 상기 제5 단자에 연결되고, 상기 제2 패턴 코일의 양 종단은 상기 제1 단자와 상기 제6 단자에 연결될 수 있다.

여기서, 상기 제2 단자와 상기 제1 단자가 연결되고, 상기 제5 단자와 상기 제6단자가 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일 및 상기 제2 패턴 코일은 각각 하나의 급전선이 나선 형태로 복수의 턴이 형성되도록 상기 회로 기판에 인쇄될 수 있다.

여기서, 상기 제1 패턴 코일 및 상기 제2 패턴 코일 중 적어도 어느 하나의 최외곽 턴이 NFC(Near Field Communication) 안테나로 사용될 수 있다.

일 예로, 상기 제2 패턴 코일의 최외곽 턴의 일측에서 분기된 선로가 상기 제7 단자에 연결될 수 있다.

다른 일 예로, 상기 제1 패턴 코일의 최외곽 턴의 일측에서 분기된 선로가 상기 제3 단자에 연결될 수 있다.

또 다른 일 예로, 상기 제2 패턴 코일의 최외곽 턴의 일측에서 분기된 선로가 상기 제7 단자에 연결되고, 상기 제1 패턴 코일의 최외곽 턴의 일측에서 분기된 선로가 상기 제3 단자에 연결되고, 상기 제7 단자와 상기 제3 단자가 연결될 수 있다.

일 예로, 상기 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나는 상기 제1 면의 일측에 직선 형태로 인쇄되어 상기 제4 단자에 연결되는 블루투스 안테나를 더 포함할 수 있다.

다른 일 예로, 상기 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나는 상기 제2 면의 일측에 직선 형태로 인쇄되어 상기 제8 단자에 연결되는 블루투스 안테나를 더 포함할 수 있다.

또 다른 일 예로, 상기 제1 면 및 상기 제2 면의 일측에 각각 직선 형태로 인쇄되는 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나를 더 포함하되, 상기 제1 다이폴 안테나가 상기 제 4 단자에 연결되고, 상기 제2 다이폴 안테나가 상기 제8 단자에 연결된 후, 상기 제4 단자와 상기 제8 단자가 연결되어 블루투스 안테나로 사용될 수도 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일 및 상기 제2 패턴 코일은 각각 나선 형태의 복수의 턴이 형성되도록 상기 회로 기판에 인쇄되며, 상기 형성되는 턴의 수는 3이상일 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일 및 상기 제2 패턴 코일은 전자기 공진 방식의 전력 신호가 송출되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 회로 기판의 제1면과 제2면에 각각 인쇄되는 제1 내지 제2 패턴 코일과 상기 제1 내지 제2 패턴 코일의 종단이 연결되는 단자 회로를 포함하는 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나와 상기 단자를 통해 교류 전력 신호를 전송하고, 상기 단자를 통해 근거리 무선 통신 신호를 송수신하는 제어 회로 기판을 포함하되, 상기 제1 내지 제2 패턴 코일의 일부가 상기 근거리 무선 통신을 위한 안테나로 사용될 수 있다.

여기서, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나에서 유도된 전자기 신호가 상기 제어 회로 기판 사이에 전달되는 것을 차단하는 차폐 모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 단자 회로는 제1 단자 내지 제8 단자를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 단자와 상기 제1 단자가 연결되고, 상기 제5 단자와 상기 제6단자가 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일 및 상기 제2 패턴 코일은 각각 하나의 급전선이 나선 형태로 인쇄되어 복수의 턴을 형성하고, 상기 제1 패턴 코일 및 상기 제2 패턴 코일 중 적어도 어느 하나의 최외곽 턴이 NFC(Near Field Communication) 안테나로 사용될 수 있다.

또 다른 이례로, 상기 제2 패턴 코일의 최외곽 턴의 일측에서 분기된 선로가 상기 제7 단자에 연결되고, 상기 제1 패턴 코일의 최외곽 턴의 일측에서 분기된 선로가 상기 제3 단자에 연결되고, 상기 제7 단자와 상기 제3 단자가 연결될 수도 있다.

일 예로, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 제1 면의 일측에 직선 형태로 인쇄되어 상기 제4 단자에 연결되는 블루투스 안테나를 더 포함할 수 있다.

다른 일 예로, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 제2 면의 일측에 직선 형태로 인쇄되어 상기 제8 단자에 연결되는 블루투스 안테나를 더 포함할 수 있다.

또 다른 일 예로, 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 각각 직선 형태의 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나가 더 인쇄되고, 상기 제1 다이폴 안테나는 상기 제 4 단자에 연결되고, 상기 제2 다이폴 안테나는 상기 제8 단자에 연결된 후, 상기 제4 단자와 상기 제8 단자가 연결되어 블루투스 안테나로 사용될 수 있다.

또한, 상기 제어 회로 기판에 장착되며 전자기 신호에 민감한 소자의 위치가 상기 블루투스 안테나의 인쇄 위치와 중첩되지 않도록 상기 제어 회로 기판에 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일 및 제2 패턴 코일이 전체적으로 사용되는 경우, 상기 제1 패턴 코일 및 제2 패턴 코일을 통해 전자기 공진 방식의 전력 신호가 송출되도록 제어될 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일 및 제2 패턴 코일이 상기 회로 기판상에서 최대한 중첩되도록 상기 회로 기판에 인쇄될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나는 회로 기판과 상기 회로 기판의 제 1면에 배치되는 제1 패턴 코일과 상기 회로 기판의 일측에 장착되고, 제1 내지 제3단자를 포함하는 단자회로를 포함하고, 상기 제1 패턴 코일의 양 종단은 상기 제1 단자와 상기 제2 단자에 연결되고, 상기 제1 패턴 코일의 일측에서 분기된 선로가 상기 제3 단자에 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자는 무선 전력 전송 안테나로 사용될 수 있다.

또한, 상기 제1 단자와 상기 제3 단자는 NFC(Near Field Communication) 안테나로 사용될 수 있다.

또한, 상기 단자회로는 제4단자를 더 포함하고, 상기 제1 면의 일측에 배치되고, 상기 제4 단자에 연결되는 블루투스 안테나를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일은 나선 형태로 배치되어 복수의 턴을 형성할 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일이 무선 전력 전송 안테나로 사용 될 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일의 최외곽 턴이 NFC(Near Field Communication) 안테나로 사용되는, 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나.

또한, 상기 제1 패턴 코일 및 상기 제2 패턴 코일의 전송 시간을 시분할하여 신호를 전송하되, 상기 제1 패턴 코일을 통해 무선 충전을 위한 무선 전력 신호를 전송하고, 상기 제2 패턴 코일을 통해 근거리 무선 통신 신호를 전송할 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일은 제1주기 마다 제1시간 동안 상기 무선 전력 신호를 전송하고, 상기 제2 패턴 코일은 제2주기 마다 상기 제1시간 경과 후 제2시간 동안 근거리 무선 통신 신호를 전송할 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일은 제1시간 동안 제1전력으로 무선 전력 신호를 전송하고, 제3시간 동안 상기 제1전력 보다 낮은 제2전력으로 전력을 전송하며, 상기 제2 패턴 코일은 제2시간 동안 상기 근거리 무선 통신 신호를 전송하며, 상기 제3시간은 상기 제1시간 및 상기 제2시간 사이에 위치하며, 상기 제2전력은 상기 제2 패턴 코일이 상기 제2시간 동안 근거리 무선 통신을 수행하는데 소모되는 전력량에 대응되는 전력일 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일은 제1시간 동안 제1전력으로 전력을 전송하고 상기 제3시간 동안 상기 제1전력 보다 높은 제3전력으로 전력을 전송하며, 다른 하나는 상기 제2시간 동안 NFC 통신을 수행하며, 상기 제3시간은 상기 제1시간 및 상기 제2시간 사이에 위치하며, 상기 제3전력은 제2 패턴 코일이 상기 제2시간 동안 근거리 무선 통신을 수행하는데 소모되는 전력량에 대응되는 전력일 수 있다.

또한, 상기 제2 패턴 코일은 근거리 무선 통신을 통해 무선 전력 수신기의 식별 정보 또는 상태 정보를 수신할 수 있다.

또한, 상기 식별 정보는, 상기 무선 전력 수신기가 전력을 수신하기 위한 규격 정보를 포함할 수 있다.

또한, 상기 규격 정보는, 무선 전력 전송에 관한 WPC, PMA, A4WP 및 Airfuel 중 적어도 어느 하나의 표준 정보를 포함할 수 있다.

또한, 상기 상태 정보는 상기 무선 전력 수신기의 위치 정보를 포함하며, 상기 위치 정보를 바탕으로 상기 무선 전력 수신기가 포함하는 수신 안테나와 상기 제1 패턴 코일을 정렬시키는 제어부; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일과 상기 무선 전력 수신기가 포함하는 수신 안테나의 정렬 상태를 판단하여, 상기 제1 패턴 코일의 위치를 변경하는 제어부; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 무선 전력 신호와 상기 근거리 무선 통신 신호는 다른 동작 주파수에 의해 전송될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 제어 방법은, 제1 패턴 코일을 통해 무선 충전을 위한 무선 전력 신호를 전송하는 단계; 및 제2 패턴 코일을 통해 근거리 무선 통신 신호를 전송하는 단계; 를 포함하며, 상기 제1 패턴 코일 및 상기 제2 패턴 코일의 전송 시간을 시분할하여 신호를 전송할 수 있다.

또한, 상기 상태 정보는 상기 무선 전력 수신기의 위치 정보를 포함하며, 상기 위치 정보를 바탕으로 상기 무선 전력 수신기가 포함하는 수신 안테나와 상기 제1 패턴 코일을 정렬시키는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴 코일과 상기 무선 전력 수신기가 포함하는 수신 안테나의 정렬 상태를 판단하여, 상기 제1 패턴 코일의 위치를 변경하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 기재된 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.

상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나 및 그를 이용한 장치를 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 무선 충전을 위해 회로 기판에 인쇄된 패턴 코일의 일부를 해당 무선 충전과는 다른 용도를 위한 안테나(예를 들어, NFC 안테나)로 사용함으로써 집적화 및 소형화가 가능한 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나를 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 다양한 기능을 제공하는 소형의 일체형 안테나 모듈을 사용함으로써 직접화 및 소형화가 가능한 일체형 안테나 또는 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나를 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 무선 충전 안테나, NFC 안테나 및 블루투스 통신 안테나가 모두 구비된 회로 기판 일체형 안테나 모듈을 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 기판의 양면에 인쇄된 패턴 코일의 종단을 서로 연결함으로써, 저항을 감소시켜 충전 효율을 극대화시키는 것이 가능한 무선 충전용 안테나 모듈을 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 근거리 무선 통신과 전력 전송을 시분할하여 수행함으로써, 근거리 무선 통신 및 전력 전송 사이에서 발생할 수 있는 간섭이 발생하는 것을 막을 수 있다.

또한, 본 발명은 근거리 무선 통신을 통해 표준 단체에서 정의한 무선 전력 전송에 대한 표준 이외의 신호 및 정보를 전달할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템 구성도이다.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나에 연결되거나 장착되는 단자 회로의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 회로 기판 제1면에 인쇄되는 제1 패턴 코일의 형태 및 단자 연결을 설명하기 위한 도면이다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 회로 기판 제1면에서의 제1 패턴 코일을 이용한 NFC 안테나 구현 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 회로 기판 제1면에 인쇄되는 블루투스 안테나의 형태 및 단자 연결을 설명하기 위한 도면이다.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 회로 기판 제2면에 인쇄되는 제2 패턴 코일의 형태 및 단자 연결을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 회로 기판 제2면에서의 제2 패턴 코일을 이용한 NFC 안테나 구현 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 회로 기판 제1면에 인쇄되는 블루투스 안테나의 형태 및 단자 연결을 설명하기 위한 도면이다.

도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 단자 회로에 안테나를 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 10는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 단자 회로에 안테나를 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 단자 회로에 안테나를 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 12 내지 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나에 연결되거나 장착되는 단자 회로의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 회로 기판 제1면에 인쇄되는 블루투스 안테나의 형태 및 단자 연결을 설명하기 위한 도면이다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 무선 통신 안테나와 무선 전력 송수신을 수행하는 안테나의 형태를 설명하기 위한 도면이다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 제어 방법에서 시분할을 설명하기 위한 순서도이다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할을 이용한 무선 전력 전송 제어 방법에서 지속적인 전력을 전송하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 제어 방법에서 근거리 무선 통신을 지속하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 제어 방법에서 근거리 무선 통신을 지속하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나는, 회로 기판; 상기 회로 기판의 제 1면에 배치되는 제1 패턴 코일; 상기 회로 기판의 제 2면에 배치되는 제2 패턴 코일; 및 상기 회로 기판의 일측에 장착되어 상기 제1 패턴 코일의 양 종단과 상기 제2 패턴 코일의 양 종단이 연결되는 단자 회로를 포함하되, 상기 제1 패턴 코일의 양 종단이 상기 제2 패턴 코일의 양 종단과 상기 단자 회로를 통해 서로 연결될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및"전(앞) 또는 후(뒤)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다.

또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태, 차량 매립 형태, 차량 거치 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신기는 복수의 무선 전력 수신기에 동시 또는 시분할하여 전력을 전송할 수 있다.

무선 전력 송신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 수단을 구비할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 다른 무선 전력 송신기와 네트워크 연결되어 연동될 수도 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 블루투스와 같은 근거리 무선 통신을 이용하여 상호 연동될 수 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution)/LTE-Advanced, Wi-Fi 등의 무선 통신 기술을 이용하여 상호 연동될 수도 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 유선망을 통해 상호 연동될 수도 있다.

본 발명에 적용되는 무선 전력 전송 방식은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 전자기 유도 방식의 무선 파워 전송 표준은 WPC(Wireless Power Consortium) 또는/및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 무선 파워 송신기의 송신 코일에 의해 발생되는 자기장을 특정 공진 주파수에 동조하여 근거리에 위치한 무선 파워 수신기에 전력을 전송하는 전자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식이 이용될 수도 있다. 일 예로, 전자기 공진 방식은 무선 충전 기술 표준 기구인 A4WP(Alliance for Wireless Power)에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.

또 다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 RF 신호에 저전력의 에너지를 실어 원거리에 위치한 무선 파워 수신기로 전력을 전송하는 RF 무선 파워 전송 방식이 이용될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 일 예로, 본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 상기한 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 파워 전송 방식 중 적어도 2개 이상의 무선 전력 전송 방식을 지원할 수 있도록 설계될 수도 있다.

이 경우, 무선 전력 송신기는 접속된 무선 전력 수신기가 지원 가능한 무선 전력 전송 방식으로 전력을 전송할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기가 복수의 무선 전력 전송 방식을 지원하는 경우, 무선 전력 송신기는 해당 무선 전력 수신기를 위한 최적의 무선 전력 전송 방식을 선택하고, 선택된 무선 전력 전송 방식으로 전력을 전송할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 타입, 전력 수신 상태, 요구되는 전력 등에 기반하여 적응적으로 해당 무선 전력 수신기를 위해 사용할 무선 전력 전송 방식을 결정할 수도 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 전력 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신 수단은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 파워 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 무선 전력 수신 수단 별 측정된 수신 감도 또는 전력 전송 효율 등에 기반하여 최적의 무선 전력 수신 수단을 선택하여 전력을 수신할 수도 있다.

본 발명에 따른 무선 전력 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌 등의 소형 전자 기기 등에 탑재될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 무선으로 전력 수신이 가능하거나 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 TV, 냉장고, 세탁기 등을 포함하는 댁내 가전기기, 차량, 무인 항공기, 에어 드론, 로봇 등에도 탑재될 수 있다.

후술할 도 1에서는 본 발명의 일 실시예로서 무선 전력 시스템의 구성을 설명하고, 도 2 내지 도 15를 참조하여 본 발명에 따른 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나 및 그를 이용한 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 16에서 무선 전력 송신기가 포함하는 제1 패턴 코일 및 제2 패턴 코일에 대해 설명한다. 이후, 도 17 내지 도 20에서 상기 구성을 바탕으로 무선 전력 송신기가 시분할하여 신호를 전송하는 구체적인 방법에 대해 설명한다.

도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선 전력 송신기(10), 무선 전력 수신기(20), 사용자 디바이스(30)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기(20)는 사용자 디바이스(30)에 일체형으로 포함되어 구성될 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 별도의 유/무선 통신 수단 통해 상호 연동될 수도 있음을 주의해야 한다. 일 예로, 사용자 디바이스(30)는 스마트폰일 수 있으며, 무선 충전 수신기(20)는 스마트폰의 배터리 커버 일측에 장착될 수 있다.

이때, 사용자 디바이스(30)는 무선 전력 송신기(10)상의 송신 코일의 장착 위치 및 형태 정보, 또는(및) 사용자 디바이스(30)상의 수신 코일의 장착 위치 및 형태 정보를 이용하여 송신 코일 및 수신 코일의 정렬 상태를 식별하고, 식별된 정렬 상태에 관한 정보를 구비된 표시 화면을 통해 출력할 수 있다.

이와 관련하여, 무선 전력 송신기(10)는 무선 전력 송신기(10)상의 송신 코일의 장착 위치 및 형태 정보를 무선 전력 수신기(20)를 거쳐 사용자 디바이스(30)로 전송하기 위하여 표준단체에서 정의한 인밴드 또는 아웃오브밴드의 통신 표준 이외의 근거리 무선 통신을 이용할 수 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기(10)는 근거리 무선 통신(예를 들어, NFC 통신)을 이용하여 송신 코일의 장착 위치, 형태 정보뿐만 아니라 지원할 수 있는 표준 정보를 전송할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 디바이스(30)는 무선 전력 송신기(10)로부터 수신되는 전력의 상태 정보-예를 들면, 정류기 출력 전압의 세기 정보, 부하에 입력되는 전압의 세기 정보 등을 포함할 수 있음-를 무선 전력 수신기(20)로부터 수신할 수 있으며, 수신 전력 상태 정보에 기반하여 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태를 식별할 수 있다. 식별된 정렬 상태는 사용자 디바이스(30)에 구비된 화면을 통해 출력될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 디바이스(30)는 무선 전력 수신기(20)로부터 수신되는 전력 수신 상태 정보에 기반하여 현재 충전 효율을 산출할 수도 있다. 산출된 충전 효율은 실시간 산출되어 사용자 디바이스(30)의 화면 일측에 표시될 수 있다. 사용자 디바이스(30)가 산출한 충전 효율에 관한 정보는 무선 전력 송신기(10)로도 전송될 수 있고, 무선 전력 수신기(20)는 근거기 무선 통신을 이용하여 충전 효율에 관한 정보를 전송할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 디바이스(30)는 산출된 현재 충전 효율이 소정 기준치 이하인 경우, 충전 패드상에서 디바이스를 움직이도록 지시하는 소정 안내 메시지를 화면에 출력할 수도 있다. 이 경우, 사용자가 해당 디바이스를 움직이면, 사용자 디바이스(30)는 움직임에 따른 수신 전력 상태 변화를 측정하여 송신 코일의 위치를 예측할 수 있다. 이때, 사용자 디바이스(30)는 예측된 위치로의 이동을 유도하기 위한 소정 안내 메시지 또는(및) 방향 표시자를 화면에 출력할 수도 있다. 이와 함께, 사용자 디바이스(30)는 무선 전력 송신기(10)가 포함하는 송신 코일의 위치 변경을 지시하는 신호를 무선 전력 수신기(20)로 통해 전송할 수 있다. 위치 변경을 지시하는 신호는 표준에 정의 되지 않은 신호로서, 무선 전력 수신기(20)는 근거리 무선 통신을 이용하여 전송할 수 있다.

이에 앞서, 무선 전력 송수신기(10, 20)는 각각 자신이 포함하는 송수신 코일의 위치 정보를 주고 받을 수 있고, 충전 효율을 높이기 위한 정렬을 위해 송수신 코일(안테나 또는 패턴 코일)의 위치를 변경하도록 지시하는 신호를 주고 받을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 디바이스(30)는 디바이스 이동에 따른 충전 효율이 소정 기준치-예를 들면, 90%이상일 수 있으나 이에 한정되지는 않음- 에 도달한 경우, 디바이스 정렬에 성공하였음을 알리는 소정 안내 메시지를 화면에 표시할 수도 있다.

일 예로, 상기 충전 효율은 무선 전력 수신기(20)의 현재 정류기 출력 전압 값과 현재 정류기 출력 전류 값의 곱(현재 전력값) 대비 정류기 최대 출력 전력 값에 대한 백분율로 산출될 수 있다.

다른 일 예로, 상기 충전 효율은 무선 전력 송신기(10)의 송신 코일에 인가된 전력 값 대비 무선 전력 수신기(20)의 정류기 출력 전력 값에 대한 백분율로 산출될 수 있다.

또 다른 일 예로, 상기 충전 효율은 무선 전력 수신기(20)가 상기 무선 전력 송신기(10)에 요청한 전력 값 대비 실제 수신된 전력 값에 대한 백분율로 산출될 수도 있다.

또 다른 일 예로, 상기 충전 효율은 부하에 의해 요구되는 전압 값 대비 실제 부하에 인가되는 전압 값에 대한 백분율로 산출될 수도 있다.

도 1을 참조하면, 무선 전력 송신기(10)는 전원공급부(11), 무선 전력 송신부(12), 송신기 제어부(13) 및 송신기 변복조부(14)를 포함하여 구성될 수 있다.

무선 전력 송신부(12)는 전원공급부(11)로부터 인가되는 전력을 구비된 송신 코일을 통해 무선으로 송출할 수 있다. 여기서, 송신 코일은 송신 유도 코일, 송신 공진 코일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 송신 코일은 근거리 무선 통신을 수행할 수 있는 안테나를 포함할 수 있다. 여기서 무선 충전을 위한 무선 전력 신호를 전송하는 송신 유도 또는 공진 코일을 "제1안테나(또는 제1 패턴 코일)"라 하고, 근거리 무선 통신 신호를 전송하는 코일을 "제2안테나(또는 제2 패턴코일)"라고 한다. 이하에서 “제1 안테나” 은 “제1 패턴 코일”을 지칭하며, “제2 안테나”는 “제2 패턴 코일”을 지칭한다.

일 실시예로, 제1안테나 및 제2안테나는 하나의 회로 기판에 일체로 형성될 수 있고, 송신기 제어부(13)는 각각을 제어하여 제1안테나를 통해 무선 충전을 위한 무선 전력 신호를 전송하도록 하고, 제2안테나를 통해 근거리 무선 통신 신호를 전송하도록 할 수 있다. 송신기 제어부(13)는 제1안테나 및 제2안테나의 전송 시간을 시분할하여 각각의 신호를 전송하도록 제어할 수 있다.

또한, 무선 전력 송신부(12)는 특정 주파수 성분의 전력을 송신하기 위한 소정 주파수 생성기 또는(및) 주파수 변화기를 더 포함할 수도 있다. 또한, 무선 전력 송신부(12)는 전원공급부(11)로부터 수신된 교류 전력의 세기를 변환하기 위한 소정 전력 제어 회로를 더 포함할 수도 있다.

송신기 변복조부(14)는 무선으로 무선 전력 수신기(20)와 제어 정보 또는(및) 상태 정보를 교환하기 위한 변조기 및 복조기를 포함하여 구성될 수 있다. 송신기 변복조부(14)는 송신기 제어부(13)로부터 수신된 정보를 변조하여 무선으로 송신하거나 수신된 무선 신호를 복조하여 송신기 제어부(13)에 전달할 수 있다.

송신기 제어부(13)는 무선 전력 송신기(10)의 전체적인 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 송신기 제어부(13)는 무선 전력 수신기(10)의 상태 정보에 기반하여 적응적으로 송출 전력을 제어할 수 있다. 일 예로, 송신기 제어부(13)는 무선 전력 수신기(10)의 상태 정보에 기반하여 송출 전력의 세기를 제어하거나, 무선 충전이 완료된 경우, 전력 송출이 차단되도록 제어할 수 있다. 송신기 제어부(13)는 근거리 무선 통신을 수행할 수 있는 제1, 2안테나를 함께 제어할 수 있고, 전력 송출 및 제어 신호 전송을 시분할함으로써 각각의 안테나에서 발생하는 신호의 간섭을 줄일 수 있다.

일 실시예로, 무선 전력 송신기(10)는 무선 전력 수신기(20)로부터 식별 정보 또는 상태 정보를 수신할 수 있다. 무선 전력 수신기(20)의 식별 정보는 무선 전력 수신기가 지원할 수 있는 무선 전력 전송의 표준(예를 들어, WPC, PMA, A4WP 및 Airfuel)과 관련 있는 규격 정보일 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(10)는 무선 전력 전송을 위한 통신 세션을 설정하기 전에 미리 무선 전력 수신기(20)와의 근거리 무선 통신을 통해 무선 전력 수신기(20)가 지원할 수 있는 무선 전력 전송 표준이 WPC 표준인지 여부를 확인할 수 있다.

무선 전력 수신기(20)는 무선 전력 수신부(21), 부하(22), 수신기 제어부(23), 수신기 변복조부(24)를 포함하여 구성될 수 있다.

무선 전력 수신부(21)는 수신 코일을 통해 인가된 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 부하(22)에 전달할 수 있다. 이를 위해, 무선 전력 수신부(21)는 전자기장을 수신하는 수신 코일, AC 전력을 DC 전력으로 변환하는 정류기, 정류된 전력을 부하(22)에 의해 요구되는

특정 전압으로 변환하는 DC-DC 변환기 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

수신기 제어부(23)는 무선 전력 수신기(20)의 전력 수신 상태 또는(및) 내부 장애/알람 상태를 감지하고, 감지된 전력 수신 상태 또는(및) 내부 장애/알람 상태에 관한 정보를 사용자 디바이스(30)와 무선 전력 송신기(10)에 전송할 수 있다.

여기서, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압 세기 정보, 부하(22)에 인가되는 전압의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 장애/알람 상태 정보는 과전압/과전류 감지 정보, 과열 정보, 타이머 만료 정보, 충전 완료 정보 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 이와 관련하여, 무선 전력 수신기(20)는 표준에 정의되지 않은 정보에 대해서는 근거리 무선 통신을 이용할 수 있다.

수신기 변복조부(24)는 무선으로 무선 전력 송신기(10)와 제어 정보 또는(및) 상태 정보를 교환하기 위한 변조기 및 복조기를 포함하여 구성될 수 있다. 수신기 변복조부(24)는 수신기 제어부(23)로부터 수신된 정보를 변조하여 무선으로 송신하거나 수신된 무선 신호를 복조하여 수신기 제어부(23)에 전달할 수 있다. 무선 전력 송신기(10)와 무선 전력 수신기(20) 사이의 정보 교환을 위한 통신은 인밴드(In-Band) 통신 방식 또는 아웃오브밴드(Out-Of-Band) 통신 방식이 사용될 수 있다. 여기서, 인밴드 통신은 무선 전력 전송에 사용되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 이용하여 각종 제어 신호 및 정보를 교환하는 방식이고, 아웃오브밴드 통신은 무선 전력 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 이용하여 각종 제어 신호 및 정보를 교환하는 방식이다. 일 예로, 아웃오브밴드 통신은 양방향 블루투스 통신, Wi-Fi 통신, RFID 통신, UWB 통신, 적외선 통신 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나에 장착되는 단자 회로의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 단자 회로(100)는 회로 기판의 일측에 장착되며, 제1 내지 제8 단자(101 내지 108)를 포함하여 구성될 수 있다.

단자 회로(100)는 회로 기판의 양면에서 회로 기판에 장착되는 소자의 연결이 가능하도록 구성될 수 있다. 여기서, 소자는 회로 기판에 인쇄되는 패턴 코일, 블루투스 통신을 위한 다이폴 안테나 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 온도 센서, 감압 센서, 홀 센서 등이 포함될 수도 있다.

상기한 도 2의 예에서는 단자 회로가 8개의 단자로 구성되는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 회로 기판에 장착되는 소자의 구성에 따라 그보다 많거나 적은 개수의 단자가 구비될 수도 있음을 주의해야 한다.

회로 기판(200)의 제1면-즉, 상면(TOP)-에는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 패턴 코일(210)이 인쇄될 수 있다. 여기서, 제1 패턴 코일(210)은 하나의 급전선이 나선 형태로 감겨 복수의 턴(Turn)이 형성되도록 구성될 수 있다.

도 3를 참조하면, 제1 패턴 코일(210)은 3개의 턴을 가지는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 2개 또는 3개 이상의 턴을 가지도록 구성될 수도 있다.

제1 패턴 코일(210)의 제1 종단(211)과 제2 종단(212)은 각각 제5단자(105)와 제2단자(102)에 연결될 수 있다. 여기서, 제2 종단(212)은 제1 급전선(220)을 이용하여 제2단자(102)에 연결될 수도 있다. 제1 급전선(220)은 제1 패턴 코일(210)의 하부 또는 상부에 배치되어, 제1 패턴 코일(210)의 일부와 절연되어 연결되는 연결 도선 일 수 있다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모든 안테나의 회로 기판 제1 면에서의 제1 용도를 위한 제1 패턴 코일에서 제1 패턴 코일의 일부를 제2 용도로 사용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 회로 기판 제1면에서의 제1 패턴 코일을 이용한 NFC 안테나 구현 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4을 참조하면, 제1 패턴 코일(210)의 일부 턴은 제1 종단(211)과 제2 종단(212)아닌 다른 부분을 통하여 타 단자에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 패턴 코일(210)의 최외곽 턴(310)의 일측에서 분기된 제2급전선(330)이 제3단자(102)에 연결될 수 있다. 여기서, 제2급전선(330)은 제3단자(103)까지의 거리로 가장 짧은 위치에서 분기될 수 있다. 또한, 제2급전선(330)은 최대한 제2종단(212) 근처에서 분기될 수 있다. 제2 급전선(330)은 제1 패턴 코일(210)의 하부 또는 상부에 배치되어, 제1 패턴 코일(210)의 일부와 절연되어 연결되는 연결 도선 일 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제5단자(105)와 제2단자(102)가 사용되면 제1 용도로 활용 가능하고(예를 들어, 무선 전력 전송이 가능하고), 제5단자(105)와 제3단자(103)가 사용되면, 제2 용도로 활용이 가능하다(예를 들어, NFC 통신이 가능할 수 있다.) 여기서, 제5단자(105)는 무선 전력 전송과 NFC 통신 모두를 위해 사용되는 단자이다. 일 실시예와 같이, 하나의 패턴 코일을 제1 용도로 사용하고, 해당 패턴 코일의 일부를 제2 용도로 사용하여, 다양한 기능을 제공하는 소형의 일체형 안테나 모듈을 사용함으로써 직접화 및 소형화가 가능한 일체형 안테나 또는 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나를 제공할 수 있다.

또한, 하나의 안테나를 통하여 2가지 용도를 모두 구현함으로써, 2가지 용도의 안테나를 별도로 구현하였을 경우에 발생되는 간섭이 일어나지 않고, 간섭을 있을 경우에 이를 보상하기 위해서 필요했던 별도의 보상 회로를 생략할 수 있다. 이에 따라, 다양한 기능을 제공하는 소형의 일체형 안테나 모듈을 사용함으로써 경량화, 직접화 및 소형화가 가능한 일체형 안테나 또는 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나를 제공할 수 있다.

도 5를 참조하면, 블루투스 통신을 위한 다이폴 안테나(400)가 제1 패턴 코일(210)과 중첩되지 않도록 제4단자(104)에 연결될 수 있다. 일 실시예와 같이, 제3 용도의 안테나가 동일 기판 내에 추가로 형성되어, 다양한 기능을 제공하는 소형의 일체형 안테나 모듈을 사용함으로써 직접화 및 소형화가 가능한 일체형 안테나 또는 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나를 제공할 수 있다.

회로 기판(200)의 제2면-즉, 하면(BOTTOM)-에는 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 패턴 코일(510)이 인쇄될 수 있다. 여기서, 제2 패턴 코일(510)은 하나의 급전선이 나선 형태로 감겨 복수의 턴(Turn)이 형성되도록 구성될 수 있다.

도 6를 참조하면, 제2 패턴 코일(510)은 3개의 턴을 가지는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 2개 또는 3개 이상의 턴을 가지도록 구성될 수도 있다. 이때, 제2 패턴 코일(510)에 형성되는 턴의 개수의 상기한 도 3의 제1 패턴 코일(210)에 형성되는 턴의 개수와 동일할 수 있다. 또한, 제1 패턴 코일(210)과 제2 패턴 코일(510)이 회로 기판상에서 최대한 중첩되도록 인쇄 위치 및 크기가 결정될 수 있다. 도 6는 제1 패턴 코일(210)과 제2 패턴 코일(510)의 중첩되게 형성되는 것을 이해하기 쉽게 하기 위하여, 도 2에서 바라본 방향과 동일한 방향에서 바라본 형상을 도시한 것이다. 다시 말해, 제1면-즉, 상면(TOP)-에서 제2면-즉, 하면(BOTTOM)-을 바라본 형상(회로 기판을 투과해서 보는 것을 가정한 형상)을 도시한 것이다.

제2 패턴 코일(510)의 제1 종단(511)과 제2 종단(512)은 각각 제6단자(106)와 제1단자(101)에 연결될 수 있다.

제2 패턴 코일(510)의 최외곽 턴의 일측에서 분기된 제3급전선(520)이 제7단자(107)에 연결될 수 있다. 여기서, 제3급전선(520)은 제7단자(107)까지의 거리가 가장 짧은 위치에서 분기될 수 있다. 또한, 제3급전선(520)은 제2 패턴 코일(510)의 최외곽 턴상에서 제2 패턴 코일(510)의 제1 종단(511)으로부터 최대한 먼 위치에서 분기될 수 있다. 이는, NFC 안테나의 길이를 최대한 길게 형성함으로써, NFC 감도를 높일 수 있는 장점이 있을 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나는 상기 제1면(TOP)에 인쇄된 제1 패턴 코일(210)과 상기 제2면(BOTTOM)에 인쇄된 제2 패턴 코일(510)을 모두 이용하여 전력 신호를 송출할 수 있다. 이 경우, 제1 패턴 코일(210)의 제1 종단(211)이 연결된 제5단자(105)와 제2 패턴 코일(510)의 제1 종단(511)이 연결된 제6단자(106)은 연결되어야 한다. 또한, 제1 패턴 코일(210)의 제2 종단(212)이 연결된 제2단자(102)와 제2 패턴 코일(510)의 제2 종단(512)이 연결된 제1단자(101)은 연결되어야 한다. 제1 패턴 코일(210)과 제2 패턴 코일(510)의 종단이 연결된 단자를 연결시킴으로써(예를 들어, 제1 패턴 코일과 제2 패턴 코일을 일체로 형성하는 경우), 패턴 코일의 두께는 2배로 증가하고 저항은 제1 패턴 코일(210) 또는 제2 패턴 코일(510)중 1개의 패턴 코일을 이용하는 것에 비해 감소할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나는 안테나 모듈을 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라 전력 전송 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모든 안테나의 회로 기판 제2 면에서의 제1 용도를 위한 제2 패턴 코일에서 제2 패턴 코일의 일부를 제2 용도로 사용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 회로 기판 제2면에서 제2 패턴 코일을 이용한 NFC 안테나 구현 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 제2면의 NFC 안테나는 제2 패턴 코일(510)의 제1종단(511)이 연결된 제6단자(106)과 제2 패턴 코일(510)의 최외곽 턴(600)으로부터 분기된 제3급전선(520)이 연결된 제7단자(107)을 이용하여 구현될 수 있다. 여기서, 제6단자(106)는 무선 전력 전송과 NFC 통신 모두를 위해 사용되는 단자이다. 일 실시예와 같이, 하나의 패턴 코일을 제1 용도로 사용하고, 해당 패턴 코일의 일부를 제2 용도로 사용하여, 다양한 기능을 제공하는 소형의 일체형 안테나 모듈을 사용함으로써 직접화 및 소형화가 가능한 일체형 안테나 또는 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나를 제공할 수 있다.

만약, 상기 제1면(TOP)에 인쇄된 제1 패턴 코일(210)의 최외곽 턴(310)과 상기 제2면(BOTTOM)에 인쇄된 제2 패턴 코일(510)의 최외곽 턴(600)을 동시에 사용하여 NFC 안테나를 구현하는 경우, 제3단자(103)와 제7단자(107)는 연결될 수 있다. 제3단자(103)와 제7단자(107)의 연결을 통해(예를 들어, 제1 패턴 코일과 제2 패턴 코일을 일체로 형성하는 경우) NFC 안테나의 두께는 한면의 최외곽 턴을 사용하는 경우와 비교하면 2배가 될 수 있다. 따라서, NFC 안테나의 저항이 낮아질 수 있으며, 그에 따라 NFC 감도가 높아질 수 있다.

도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 회로 기판 제2면에 인쇄되는 블루투스 안테나의 형태 및 단자 연결을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 블루투스 통신을 위한 다이폴 안테나(700)가 제2 패턴 코일(510)과 중첩되지 않도록 제8단자(108)에 연결될 수 있다. 일 실시예와 같이, 제3 용도의 안테나가 동일 기판 내에 추가로 형성되어, 다양한 기능을 제공하는 소형의 일체형 안테나 모듈을 사용함으로써 직접화 및 소형화가 가능한 일체형 안테나 또는 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나를 제공할 수 있다.

만약, 제1면에 인쇄된 다이폴 안테나(400)-이하, 설명의 편의를 위해 제1 다이폴 안테나라 명함-과 제2면에 인쇄된 다이폴 안테나(700)-이하, 설명의 편의를 위해 제2 다이폴 안테나라 명함-를 모두 이용하여 블루투스 안테나를 구현하는 경우, 제1 다이폴 안테나(400)가 연결된 제4단자(104)와 제2 다이폴 안테나(700)가 연결된 제8단자(108)는 연결될 수 있다. 제4단자(104)와 제8단자(108)의 연결을 통해(예를 들어, 제1 다이폴 안테나와 제2 다이폴 안테나를 일체로 형성하는 경우) 블루투스 안테나의 두께는 2배가 되고, 하나의 다이폴 안테나를 이용하는 것에 비해 저항은 감소될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나는 하나의 다이폴 안테나를 이용하는 종래 기술들에 비해 블루투스 통신 감도를 높일 수 있는 장점이 있다.

도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 단자 회로에 안테나를 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 일 실시예에 따르면, 단자 회로는 제1 연결 도선(801) 내지 제2 연결 도선(802)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나는 회로 기판의 양면에 인쇄된 패턴 코일을 모두 이용하여 무선 전력 전송을 위한 코일을 구성할 수 있다.

상기한 도 2 내지 7에서 설명된 바와 같이, 제1 패턴 코일(210)의 제1 종단(211)이 연결된 제5단자(105)와 제2 패턴 코일(510)의 제1 종단(511)이 연결된 제6단자(106)은 연결될 수 있다. 예를 들어, 제5단자(105)와 제6단자(106)는 제2 연결 도선(802)에 의하여 연결될 수 있다. 또한, 제1 패턴 코일(210)의 제2 종단(212)이 연결된 제2단자(102)와 제2 패턴 코일(510)의 제2 종단(512)이 연결된 제1단자(101)은 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2단자(102)와 제1단자(101)는 제1 연결 도선(801)에 의하여 연결될 수 있다. 제1 패턴 코일(210)과 제2 패턴 코일(510)의 종단이 연결된 단자를 연결시킴으로써, 패턴 코일의 두께는 2배로 증가하고 저항은 1개의 패턴 코일을 이용하는 것에 비해 감소할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나는 안테나 모듈을 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라 전력 전송 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

도 10는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 단자 회로에 안테나를 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 일 실시예에 따르면, 단자 회로는 제3 연결 도선(901)을 포함할 수 있다.

일 실시예는 상기 제1면(TOP)에 인쇄된 제1 패턴 코일(210)의 최외곽 턴(310)과 상기 제2면(BOTTOM)에 인쇄된 제2 패턴 코일(510)의 최외곽 턴(600)을 동시에 사용하여 NFC 안테나를 구현할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제3단자(103)와 제7단자(107)는 연결될 수 있다. 예를 들어, 제3단자(103)와 제7단자(107)는 제3 연결 도선(901)에 의하여 연결될 수 있다. 제3단자(103)와 제7단자(107)의 연결을 통해(예를 들어, 제1 패턴 코일의 최외곽 턴과 제2 패턴 코일의 최외곽 턴을 일체로 형성하는 경우) NFC 안테나의 두께는 어느 한 면의 최외곽 턴을 사용하는 경우와 비교하면 2배가 될 수 있다. 따라서, NFC 안테나의 저항이 낮아질 수 있으며, 그에 따라 NFC 감도가 높아질 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 단자 회로에 안테나를 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 일 실시예에 따르면, 단자 회로는 제4 연결 도선(1001)을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나는 제1면에 인쇄된 다이폴 안테나(400)-이하, 설명의 편의를 위해 제1 다이폴 안테나라 명함-과 제2면에 인쇄된 다이폴 안테나(700)-이하, 설명의 편의를 위해 제2 다이폴 안테나라 명함-를 모두 이용하여 블루투스 안테나를 구현할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 제1 다이폴 안테나(400)가 연결된 제4단자(104)와 제2 다이폴 안테나(700)가 연결된 제8단자(108)는 연결될 수 있다. 예를 들어, 제4단자(104)와 제8단자(108)는 제4 연결 도선(1001)에 의하여 연결될 수 있다. 제4단자(104)와 제8단자(108)의 연결을 통해(예를 들어, 제1 다이폴 안테나와 제2 다이폴 안테나를 일체로 형성하는 경우) 블루투스 안테나의 두께는 2배가 되고, 하나의 다이폴 안테나를 이용하는 것에 비해 저항은 감소될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나는 하나의 다이폴 안테나를 이용하는 종래 기술들에 비해 블루투스 통신 감도를 높일 수 있는 장점이 있다.

도 12 내지 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 12을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(1100)는 크게 충전 베드(1110), 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나(1120), 차폐 모듈(1130), 제어 회로 기판(1140)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 12에는 명시적으로 도시되어 있지 않으나, 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나(1120)와 제어 회로 기판(1140)은 소정 결속 단자를 통해 상호 전기적으로 연결될 수 있음을 주의해야 한다.

충전 베드(1110)는 충전 대상 디바이스를 위치시키기 위한 것으로서, 충전 베드(1110)의 모양은 평면일 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 반구형, 오목형, 컵형 등으로 구현될 수도 있다.

충전 베드(1110)의 하부 일측에는 상기 도 1 내지 도 11을 통해 설명된 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나(1120)가 장착될 수 있다.

차폐 모듈(1130)은 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나(1120)에서 유도 또는 발생된 전자기 신호가 제어 회로 기판(1140)에 전달되는 것을 차단할 수 있다.

일 예로, 차폐 모듈(1130)은 페라이트(Ferrite) 계열의 차폐제가 사용될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 전자기파 차단이 가능한 다른 차폐제가 사용될 수도 있다. 또한, 차폐 모듈(1130)의 형태는 샌더스트 블록 형태, 접착식 시트 형태, 금속판 형태 등을 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

제어 회로 기판(1140)에는 각종 전력 변환 소자뿐만 아니라 무선 전력 송신 장치(1100)의 전체적인 동작을 제어하기 위한 마이크로프로세서가 장착될 수 있다.

특히, 전자기 신호에 민감하며, 제어 회로 기판(1140)에 장착되는 소자의 위치는 상기 블루투스 안테나가 회로 기판에 인쇄되는 위치와 서로 중첩되지 않을 수 있다. 이는 블루투스 안테나를 통해 송수신되는 무선 신호에 의해 제어 회로 기판(1140)의 소자에 간섭이 발생되는 것을 최소화시킬 수 있다.

이하에서는 도 13를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 단면 구조를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나(1120)는 제1 패턴 코일 인쇄층(1211), 회로 기판(1212), 제2 패턴 코일 인쇄층(1213), 단자부(1214)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 단자부(1214)를 구성하는 각각의 단자는 회로기판(1212)을 통해 제1 패턴 코일 인쇄층(1211)과 제2 패턴 코일 인쇄층(1213)에 공유될 수 있다. 또한, 단자부(1214)의 각 단자는 제1 내 제2 패턴 코일 인쇄층(1211, 1213) 위로 일부 노출되며, 제1 용도를 위한 패턴 코일의 양 단자(예를 들어, 제1 내지 제2 패턴 코일의 양 단자), 제2 용도를 위한 단자(예를 들어, NFC 안테나 단자), 제3 용도를 위한 단자(예를 들어, 블루투스 안테나 단자)가 연결될 수 있다. 또한, 단자부(1214)의 특정 단자는 상기 도 1 내지 도 11을 통해 설명된 바와 같이, 무선 전력 송신을 위한 패턴 코일, NFC 안테나 및 블루투스 안테나 중 적어도 어느 하나의 안테나 저항을 감소시키기 위해 연결될 수 있다.

도 13에는 명시적으로 도시되어 있지 않으나. 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나(1120)와 제어 회로 기판(1140)은 소정 연결 단자를 통해 전기적으로 상호 연결될 수 있음을 주의해야 한다. 이때, 연결 단자의 배치 구조 및 구성 방법은 당업자의 설계 목적에 따라 상이할 수 있다.

도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나에 장착되는 단자 회로의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 단자 회로(1300)는 회로 기판의 일측에 장착되며, 제1 내지 제4 단자(1301 내지 1304)를 포함하여 구성될 수 있다.

단자 회로(1300)는 회로 기판의 양면에서 회로 기판에 장착되는 소자의 연결이 가능하도록 구성될 수 있다. 여기서, 소자는 회로 기판에 인쇄되는 패턴 코일, 블루투스 통신을 위한 다이폴 안테나 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 온도 센서, 감압 센서, 홀 센서 등이 포함될 수도 있다.

상기한 도 14의 예에서는 단자 회로가 4개의 단자로 구성되는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 회로 기판에 장착되는 소자의 구성에 따라 그보다 많거나 적은 개수의 단자가 구비될 수도 있음을 주의해야 한다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 회로 기판 제1면에 인쇄되는 제1 패턴 코일의 형태 및 단자 연결, 일체형 다중 모든 안테나의 회로 기판 제1 면에서의 제1 용도를 위한 제1 패턴 코일에서 제1 패턴 코일의 일부를 제2 용도로 사용하는 방법 및 일 실시예에 따른 일체형 다중 모드 안테나의 회로 기판 제1면에 인쇄되는 블루투스 안테나의 형태 및 단자 연결을 설명하기 위한 도면이다.

회로 기판(1400)의 제1면-즉, 상면(TOP)-에는 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 패턴 코일(1410)이 인쇄될 수 있다. 여기서, 제1 패턴 코일(1410)은 하나의 급전선이 나선 형태로 감겨 복수의 턴(Turn)이 형성되도록 구성될 수 있다.

도 15를 참조하면, 제1 패턴 코일(1410)은 3개의 턴을 가지는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 2개 또는 3개 이상의 턴을 가지도록 구성될 수도 있다.

제1 패턴 코일(1410)의 제1 종단(1411)과 제2 종단(1412)는 각각 제1단자(1301)와 제2단자(1302)에 연결될 수 있다. 여기서, 제2 종단(1412)은 제1 급전선(1420)을 이용하여 제2단자(1302)에 연결될 수도 있다. 제1 급전선(1420)은 제1 패턴 코일(1410)의 하부 또는 상부에 배치되어, 제1 패턴 코일(1410)의 일부와 절연되어 연결되는 연결 도선 일 수 있다.

도 15를 참조하면, 제1 패턴 코일(1410)의 일부 턴은 제1 종단(1411)과 제2 종단(1412)이 아닌 다른 부분을 통하여 타 단자에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 패턴 코일(1410)의 최외곽 턴(1450)의 일측에서 분기된 제2급전선(1430)이 제3단자(1303)에 연결될 수 있다. 여기서, 제2급전선(1430)은 제3단자(1303)까지의 거리로 가장 짧은 위치에서 분기될 수 있다. 또한, 제2급전선(1430)은 최대한 제2종단(1412)과 가까운 최외곽 턴(1450)의 일측에서 분기될 수 있다. 제2 급전선(1430)은 제1 패턴 코일(1410)의 하부 또는 상부에 배치되어, 제1 패턴 코일(1410)의 일부와 절연되어 연결되는 연결 도선 일 수 있다.

도 15를 참조하면, 제1단자(1301)와 제2단자(1302)가 사용되면 제1 용도로 활용 가능하고(예를 들어, 무선 전력 전송이 가능하고), 제1단자(1301)와 제3단자(1303)가 사용되면, 제2 용도로 활용이 가능하다(예를 들어, NFC 통신이 가능할 수 있다.) 여기서, 제1단자(1301)는 무선 전력 전송과 NFC 통신 모두를 위해 사용되는 단자이다. 일 실시예와 같이, 하나의 패턴 코일을 제1 용도로 사용하고, 해당 패턴 코일의 일부를 제2 용도로 사용하여, 다양한 기능을 제공하는 소형의 일체형 안테나 모듈을 사용함으로써 직접화 및 소형화가 가능한 일체형 안테나 또는 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나를 제공할 수 있다.

도 15를 참조하면, 블루투스 통신을 위한 다이폴 안테나(140)가 제1 패턴 코일(1410)과 중첩되지 않도록 제4단자(1304)에 연결될 수 있다. 일 실시예와 같이, 제3 용도의 안테나가 동일 기판 내에 추가로 형성되어, 다양한 기능을 제공하는 소형의 일체형 안테나 모듈을 사용함으로써 직접화 및 소형화가 가능한 일체형 안테나 또는 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나를 제공할 수 있다.

도 16를 참조하면, 무선 전력 송신기는 전력 에너지를 송신하기 위한 안테나(1610)와 상기 안테나의 외곽에 별도로 구비되어 근거리 무선 통신 안테나(1620)을 포함하는 일체형 코일을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 일체형 코일을 이용하여 무선 전력 전송을 위한 무선 전력 송수신기 사이의 페어링(pairing)을 제어할 수 있다.

본 발명에서의 무선 통신은 근거리 무선 통신(예를 들어, 블루투스(Bluetooth) 통신, NFC(Near Field Communication) 통신, WiFi(Wireless Fidelity) 통신 등) 일 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선 전력 전송을 위한 안테나(1620, 제1안테나 또는 제1 패턴 코일)와 근거리 무선 통신을 수행하는 안테나(1620, 제2안테나 또는 패턴 코일)를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 무선 전력 전송을 위한 무선 전력 신호와 근거리 무선 통신 신호를 시분할하여 무선 전력 수신기로 전송할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 제어 방법에서 시분할을 설명하기 위한 순서도이다. 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 제어 방법에서 도 17의 가로축은 시간, 세로축은 전력, 전류 또는 전압을 의미할 수 있다.

도 17을 참조하면, 무선 전력 송신기의 시분할은 무선 전력 송신기가 무선 전력 전송을 위한 무선 전력 신호를 전송하는 제1시간과 무선 전력 수신기를 제어하기 위한 근거리 무선 통신 신호를 전송하는 제2시간으로 수행될 수 있다.

무선 전력 송신기는 전력 전송 효율을 고려하여 제1시간 및 제2시간의 길이를 조절할 수 있다. 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기를 제어하기 위한 근거리 무선 통신 신호는 상대적으로 무선 전력 전송을 위한 무선 전력 신호보다 전송되는 양이 적을 수 있다. 따라서, 제1시간은 제2시간보다 긴 시간일 수 있다.

무선 전력 송신기는 제1시간 및 제2시간의 주기로서 각각 제1주기 및 제2주기의 길이도 조절할 수 있다. 전송되는 신호의 양에 따라서 제1주기보다 제2주기가 짧을 수 있다.

무선 전력 송신기는 제1시간 및 제2시간의 시분할을 통해, 각각의 안테나에서 전송하는 신호들 상호간에 간섭이 발생하는 것을 막을 수 있다. 무선 전력 전송을 위한 무선 전력 신호와 무선 전력 수신기를 제어하기 위한 근거리 무선 통신 신호가 각각 상이한 동작 주파수를 가질 수 있다. 각각 상이한 동작 주파수를 가지더라도 동일한 시간에 방사되는 신호는 간섭에 의해 신호의 변형이 발생할 수 있다. 본 발명은 이러한 주파수 간섭이 발생하는 것을 원천적으로 막아 신호의 수신 효율을 높일 수 있다.

도 18를 참조하면, 무선 전력 송신기는 제2시간 동안 무선 전력 수신기를 제어할 수 있는 근거리 무선 통신 신호를 전송하면서 무선 전력 전송을 위한 무선 전력 신호를 전송할 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선 전력 신호가 전송되지 않은 제2시간 동안 무선 전력 수신기가 전력 부족을 원인으로 오프(Off)되는 것을 방지하기 위해, 제2시간 동안 무선 전력 수신기에게 전력을 공급할 수 있다.

이 때, 무선 전력 송신기는 미리 시분할 되어 있는 제2시간 동안 일반적인 무선 전력 신호의 크기인 제1전력보다 상대적으로 낮은 제2전력을 무선 전력 수신기로 공급할 수 있다.

무선 전력 수신기는 근거리 무선 통신 신호를 송수신하는 동안 무선 전력 수신기의 활성을 유지할 수 있어야 한다. 따라서, 제2전력은 근거리 무선 통신 신호가 송수신되는 제2시간 동안 근거리 무선 통신을 수행하는데 소모되는 전력량에 대응되는 전력일 수 있다.

도 19를 참조하면, 도 1과의 차이점은 무선 전력 송신기가 제3시간 동안 제1전력 보다 높은 제3전력을 무선 전력 수신기로 공급한다는 것이다.

무선 전력 송신기가 근거리 무선 통신 신호를 전송하는 제2시간 전에 제3시간 동안 제1전력 보다 높은 제3전력을 공급함으로써, 무선 전력 수신기가 근거리 무선 통신을 수행하는 제2시간 동안 오프됨을 방지 할 수 있다.

도 18에서는 근거리 무선 통신 신호를 전송하는 제2시간 동안 무선 전력 신호를 전송함으로써 간섭이 발생할 수 있으나, 도 19에서는 근거리 무선 통신 신호를 전송하기 전인 제3시간 동안 보다 높은 제3전력을 공급함으로써, 전력 전송이 중단되는 제2시간 동안 무선 전력 수신기가 오프됨을 방지할 수 있다.

도 20을 참조하면, 무선 전력 송신기는 근거리 무선 통신 신호를 송수신하는 제2시간 동안 무선 전력 수신기가 오프됨을 방지하기 위해 제3시간 동안 일반적인 전력량 보다 높은 제3전력으로 전력을 공급하고, 제2시간 동안에도 간섭량을 최소화 할 수 있을 정도의 전력을 무선 전력 수신기로 공급할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 제어 방법을 활용함으로써, 무선 전력 수신기 검출 및 위치 파악 등을 더 빠르고 안정적으로 할 수 있는 장점이 있다. 또한, 무선 전력 전송 중에도 전력을 끊기지 않으면서도 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기가 상태 정보 교환을 원활하게 할 수 있는 장점이 있다.

상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

실시예에 따른 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나는 전력 신호를 송수신하는 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기에서 이용될 수 있다.

Claims

회로 기판;

상기 회로 기판의 제 1면에 배치되는 제1 패턴 코일;

상기 회로 기판의 제 2면에 배치되는 제2 패턴 코일; 및

상기 회로 기판의 일측에 장착되어 상기 제1 패턴 코일의 양 종단과 상기 제2 패턴 코일의 양 종단이 연결되는 단자 회로

를 포함하되, 상기 제1 패턴 코일의 양 종단이 상기 제2 패턴 코일의 양 종단과 상기 단자 회로를 통해 서로 연결되는, 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나.
제1항에 있어서,

상기 단자 회로는 제1 단자 내지 제8 단자를 포함하는, 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나.
제2항에 있어서,

상기 제1 패턴 코일의 양 종단은 상기 제2 단자와 상기 제5 단자에 연결되고, 상기 제2 패턴 코일의 양 종단은 상기 제1 단자와 상기 제6 단자에 연결되는, 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나.
제3항에 있어서,

상기 제2 단자와 상기 제1 단자가 연결되고, 상기 제5 단자와 상기 제6단자가 연결되는, 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나.
제4항에 있어서,

상기 제2 패턴 코일의 최외곽 턴의 일측에서 분기된 선로가 상기 제7 단자에 연결되는, 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나.
제5항에 있어서,

상기 제1 패턴 코일의 최외곽 턴의 일측에서 분기된 선로가 상기 제3 단자에 연결되는, 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나.
제6항에 있어서,

상기 제2 패턴 코일의 최외곽 턴의 일측에서 분기된 선로가 상기 제7 단자에 연결되고, 상기 제1 패턴 코일의 최외곽 턴의 일측에서 분기된 선로가 상기 제3 단자에 연결되고, 상기 제7 단자와 상기 제3 단자가 연결되는, 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나.
제3항에 있어서,

상기 제1 면의 일측에 직선 형태로 배치되어 상기 제4 단자에 연결되는 블루투스 안테나를 더 포함하는, 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나.
제2항에 있어서,

상기 제2 면의 일측에 직선 형태로 배치되어 상기 제8 단자에 연결되는 블루투스 안테나를 더 포함하는, 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나.
제2항에 있어서,

상기 제1 면 및 상기 제2 면의 일측에 각각 직선 형태로 배치되는 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나를 더 포함하되, 상기 제1 다이폴 안테나가 상기 제4 단자에 연결되고, 상기 제2 다이폴 안테나가 상기 제8 단자에 연결된 후, 상기 제4 단자와 상기 제8 단자가 연결되어 블루투스 안테나로 사용되는, 회로 기판 일체형 다중 모드 안테나.