KR20180057939A - 멀티 모드 안테나 및 그것을 이용한 무선 전력 수신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멀티 모드 안테나 및 그것이 장착된 무선 전력 수신 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판과 무선 충전을 위해 상기 인쇄 회로 기판의 중앙 영역에 패턴 인쇄되어 배치되는 제1 안테나와 제1 근거리 무선 통신을 위해 상기 제1 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제2 안테나와 제2 근거리 무선 통신을 위해 상기 제2 안테나와 중첩되지 않도록 상기 제2 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제3 안테나와 상기 제1 안테나에 상응하는 제1 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제1 연결 단자와 상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나에 각각 상응하는 제2 내지 제3 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제2 연결 단자를 포함하고, 상기 제1 연결 단자와 상기 제2 연결 단자가 상기 인쇄 회로 기판에 분리 배치될 수 있다.

Description

멀티 모드 안테나 및 그것을 이용한 무선 전력 수신 장치{MULTI-MODE ANTENNA AND WIRELESS POWER RECEIVER USING THE SAME}
본 발명은 무선 충전 기술에 관한 것으로서, 상세하게 무선 충전 및 근거리 무선 통신을 위한 멀티 모드 안테나 및 그것이 장착된 무선 전력 수신 장치를 제공하는 것이다.
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 레이저, 고주파, 마이크로웨이브와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.
자기 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.
자기 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 챠량, IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.
일반적으로, 무선 전력 송신 장치에는 무선 전력 전송을 위한 코일-이하, 송신 코일이라 명함-이 구비되고, 무선 전력 수신 장치에는 무선 전력을 수신하기 위한 안테나-이하, 수신 코일이라 명함-이 구비된다.
또한, 최근에는 근거리 무선 통신 및 무선 충전 기능이 탑재된 전자 기기가 출시되고 있으며, 그에 따라 통합된 안테나 모듈에 연구가 활발히 진행되고 있다.
이와 관련하여 한국공개특허번호 10-2015-0028042 "멀티모드 무선전력 수신기기 및 그 무선전력 수신방법"에는 NFC 통신과 멀티 모드 무선 충전이 가능한 무선 전력 수신기가 개시된 바 있다.
하지만, 종래의 멀티 모드 무선 전력 수신 장치의 안테나는 안테나 사이의 간섭 현상을 고려하지 않아, 무선 충전 효율 및 근거리 무선 통신의 인식 성능이 열화되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 멀티 모드 안테나 및 그것을 이용한 무선 전력 수신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 안테나 사이의 간섭 현상을 최소화시킴으로써 무선 충전 효율 및 인식 성능을 극대화시키는 것이 가능한 멀티 모드 안테나 모듈 및 해당 멀티 모드 안테나 모듈이 장착되는 무선 수신 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 멀티 모드 안테나 및 그것이 장착된 무선 전력 수신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판과 무선 충전을 위해 상기 인쇄 회로 기판의 중앙 영역에 패턴 인쇄되어 배치되는 제1 안테나와 제1 근거리 무선 통신을 위해 상기 제1 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제2 안테나와 제2 근거리 무선 통신을 위해 상기 제2 안테나와 중첩되지 않도록 상기 제2 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제3 안테나와 상기 제1 안테나에 상응하는 제1 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제1 연결 단자와 상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나에 각각 상응하는 제2 내지 제3 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제2 연결 단자를 포함하고, 상기 제1 연결 단자와 상기 제2 연결 단자가 상기 인쇄 회로 기판에 분리 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제1 연결 패턴이 상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나에 중첩되지 않도록 상기 제1 연결 단자와 상기 제2 연결 단자가 상기 인쇄 회로 기판에 분리 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 근거리 무선 통신은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission)이고, 제2 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication)일 수 있다.
또한, 상기 제1 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication)이고, 제2 근거리 무선 통신은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission)일 수 있다.
또한, 상기 제2 안테나와 상기 제3 안테나 사이의 이격 거리는 최소 1밀리미터(mm) 이상일 수 있다.
이때, 상기 제2 안테나와 상기 제3 안테나 사이의 이격 거리의 편차가 소정 기준치 이하가 유지되도록 상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나가 상기 인쇄 회로 기판에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 안테나와 상기 제2안테나의 이격 거리는 최소 0.5밀리미터(mm) 이상일 수 있다.
여기서, 상기 제1 안테나와 상기 제2안테나의 이격 거리의 편차가 소정 기준치 이하로 유지되도록 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나가 상기 인쇄 회로 기판에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 안테나는 상기 인쇄 회로 기판의 양면에 각각 패턴 인쇄되고, 상기 인쇄 회로 기판에 배치된 관통 구멍을 통해 상기 양면에 인쇄된 패턴이 상호 도통될 수 있다.
또한, 상기 제1 안테나는 내직경을 가지는 원형 패턴으로 인쇄되고, 상기 제1 연결 단자는 상기 내직경 내 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 연결 단자는 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 인쇄 회로 기판과 무선 충전을 위해 상기 인쇄 회로 기판의 중앙 영역에 패턴 인쇄되어 배치되는 제1 안테나와 제1 근거리 무선 통신을 위해 상기 제1 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제2 안테나와 제2 근거리 무선 통신을 위해 상기 제2 안테나와 중첩되지 않도록 상기 제2 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제3 안테나와 상기 제1 안테나에 상응하는 제1 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제1 연결 단자와 상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나에 각각 상응하는 제2 내지 제3 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제2 연결 단자를 포함하는 멀티 모드 안테나 모듈와 상기 제1 연결 단자 및 제2 연결 단자를 통해 상기 멀티 모드 안테나 모듈로부터 신호를 수신하는 제어 회로 기판을 포함하고, 상기 제1 연결 단자와 상기 제2 연결 단자가 상기 인쇄 회로 기판에 분리 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판과 무선 충전을 위해 상기 인쇄 회로 기판의 중앙 영역에 패턴 인쇄되어 배치되는 제1 안테나와 제1 근거리 무선 통신을 위해 상기 제1 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제2 안테나와 제2 근거리 무선 통신을 위해 상기 제2 안테나와 중첩되지 않도록 상기 제2 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제3 안테나와 상기 제1 안테나 및 제2 안테나에 상응하는 제1 내지 제2 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제1 연결 단자와 상기 제3 안테나에 상응하는 제3 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제2 연결 단자를 포함하고, 상기 제1 연결 단자와 상기 제2 연결 단자가 상기 인쇄 회로 기판에 분리 배치될 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 멀티 모드 안테나 및 그것을 이용한 무선 전력 수신 장치를 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 안테나 사이의 간섭 현상을 최소화시킴으로써 무선 충전 효율 및 인식 성능을 극대화시키는 것이 가능한 멀티 모드 안테나 모듈 및 해당 멀티 모드 안테나 모듈이 장착되는 무선 수신 장치를 제공하는 장점이 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 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 계층 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈이 장착된 무선 전력 수신 장치에서의 마그네틱 보안 전송의 인식 영역을 보여주는 실험 결과이다.
도 9는 다양한 NFC 표준 타입에 대한 개선전과 개선후의 인식 거리를 비교하기 위한 실험 결과 테이블이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 11 내지 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
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.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 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 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 무선파워 전송 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 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, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신기(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신기(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 전자기기(30)에는 충전용 배터리인 부하(미도시)가 장착될 수 있으며, 수신된 전력은 전자기기(30)의 부하에 충전될 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수로 신호를 변조하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다.
인밴드 통신에 있어서, 무선 전력 송신기(10)에 의해 송출된 전력 신호(41)가 무선 전력 수신기(20)에 수신되면, 무선 전력 수신기(20)은 수신된 전력 신호를 변조하고, 변조된 신호(42)를 무선 전력 송신기(10)으로 전송할 수 있다.
다른 일예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 주파수를 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20) 사이에 교환되는 정보는 식별 정보, 구성 정보, 상태 정보 및 각종 제어 정보 등을 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 세부 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
무선 충전 시스템에서의 통신은 전이중 방식의 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 양방향 통신을 제공할 수도 있다.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신기(20)이 무선 전력 송신기(10)으로만 정보를 전송하는 통신 방식일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신기(10)이 무선 전력 수신기(20)으로 정보를 전송하는 통신 방식일 수도 있다.
반이중 양방향 통신 방식은 무선 전력 수신기(20)과 무선 전력 송신기(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 통신 방식일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기(20)는 무선 전력 수신을 위한 전력 수신 안테나뿐만 아니라 NFC(Near Field Communication) 또는 RFID(Radio Frequency Identification) 통신 안테나, 블루투스 통신 안테나 등과 같은 근거리 무선 통신을 위한 근거리 통신 안테나 및 금융, 결재 등과 같은 보안 통신을 위한 보안 통신 안테나 등을 포함하여 구성될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 수신 장치(200)는 크게 멀티 모드 안테나 모듈(210), 제어 회로 기판(220) 및 부하(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
멀티 모드 안테나 모듈(210)은 복수의 안테나와 연결 단자를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 복수의 안테나는 무선 전력 수신을 위한 무선 전력 수신 안테나(211), 근거리 무선 통신을 위한 근거리 통신 안테나(212) 및 보안 통신을 위한 보안 통신 안테나(213)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 당업자의 설계 목적에 따라 안테나가 추가될 수도 있다. 또한, 연결 단자는 안테나 리드선을 체결시키기 위해 구성될 수 있다. 안테나 사이의 간섭을 최소화시키고 인쇄 회로 기판상에서 소자의 배치 면적을 최소화시키기 위해 복수의 연결 단자가 물리적으로 이격되게 배치될 수 있다.
본 실시예에서는 무선 전력 수신 안테나(211)의 리드선이 제1 연결 단자(214)에 체결되고, 근거리 통신 안테나(212) 및 보안 통신 안테나(213)의 리드선은 제2 연결 단자(215)에 체결되는 것을 예를 들어 설명하기로 한다.
인쇄 회로 기판상에 인쇄된 안테나 패턴의 배치 형태는 후술할 도면들을 통해 보다 명확해질 것이다.
무선 전력 수신 안테나(211)를 통해 수신된 무선 전력 신호는 제1 연결 단자(214)를 통해 제어 회로 기판(220)에 구비된 전력 수신부(221)에 전달될 수 있다.
전력 수신부(221)는 무선 전력 수신 안테나(211)를 통해 수신된 교류 전력 신호를 직류 전력 신호로 변환하는 정류기(미도시), 정류기 출력 직류 전압을 부하에 의해 요구되는 특정 직류 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기(미도시) 등의 하드웨어 소자뿐만 아니라 소정 소프트웨어가 탑재되어 실시간 전력 수신 상태를 모니터링하여 전력 제어를 수행하는 마이크로 프로세서 또는 제어기(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
일 예로, 무선 전력 수신 장치(200)가 무선 전력 송신 장치와 인밴드 통신을 수행하는 경우, 전력 수신부(221)는 제어기(미도시), 수신된 전력 신호로부터 제어 신호를 복호하는 복호기(미도시), 제어기에 의해 생성된 소정 상태 정보 및 제어 신호를 변조하여 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신 장치에 전송하는 변조기 등을 포함하여 구성될 수 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 수신 장치(200)가 무선 전력 송신 장치와 대역외 통신을 수행하는 경우, 전력 수신부(221)는 별도 구비된 대역외 통신 안테나(미도시)를 통해 수신되는 각종 제어 신호를 복조하고, 내부 생성된 제어 메시지를 변조한 후 대역외 통신 안테나를 통해 변조된 신호가 송출되도록 제어하는 통신부(미도시)를 포함할 수 있다. 물론, 대역외 통신 안테나로 근거리 통신 안테나(212)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
전력 수신부(221)는 처리된 무선 전력 신호를 부하(230)로 전달할 수 있다.
또한, 전력 수신부(221)는 부하(230)의 현재 충전 상태, 내부 온도, 정류기 출력 전압의 세기 등에 따라 동적으로 부하(230)에 전달되는 전력량 및 무선 전력 송신 장치에 요구하는 전력량을 제어할 수 있다.
근거리 통신 안테나(212)를 통해 수신된 무선 신호는 제2 연결 단자(215)를 통해 제어 회로 기판(220)에 탑재된 근거리 통신부(222)에 전달될 수 있다.
근거리 통신부(222)는 제어기(미도시), 수신된 무선 신호를 복호하여 제어기로 전달하는 복호기(미도시), 제어기(미도시)에 의해 생성된 메시지를 무선 신호로 변조하여 제2 연결 단자(215)를 통해 근거리 통신 안테나(212)에 전달하는 변조기(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 근거리 통신부(222)는 NFC 신호를 처리할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 블루투스 통신 신호 등을 더 처리할 수도 있다.
보안 통신 안테나(213)를 통해 수신된 무선 신호는 제2 연결 단자(215)를 통해 제어 회로 기판(220)에 탑재된 보안 통신부(223)에 전달될 수 있다.
보안 통신부(223)는 제어기(미도시), 수신된 무선 신호를 복호하여 제어기로 전달하는 복호기(미도시), 제어기에 의해 생성된 메시지를 무선 신호로 변조하여 제2 연결 단자(215)를 통해 보안 통신 안테나(213)로 전송하는 변조기(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 보안 통신부(223)에는 모바일 결재를 위해 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission) 방식의 신호 처리 기능이 탑재될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 애플페이 또는(및) 구글(안드로이드)페이와 같은 다양한 형태의 핀테크 기술이 탑재될 수도 있음을 주의해야 한다.
일 실시예로, 멀티 모드 안테나 모듈(210)과 제어 회로 기판(220) 사이에는 차폐제가 배치될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 멀티 모드 안테나 모듈(300)은 인쇄 회로 기판(360), 제1 안테나(310), 제2 안테나(320), 제3 안테나(330), 제1 연결 단자(340) 및 제2 연결 단자(350)를 포함하여 구성될 수 있다.
상세하게, 본 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈(300)은 인쇄 회로 기판(360), 무선 충전을 위해 인쇄 회로 기판(360)의 중앙 영역에 패턴 인쇄되어 배치되는 제1 안테나(310), 제1 근거리 무선 통신을 위해 제1 안테나(310)의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제2 안테나(320), 제2 근거리 무선 통신을 위해 제2 안테나(320)와 중첩되지 않도록 제2 안테나(320)의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제3 안테나(330), 제1 안테나(310)에 상응하는 제1 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제1 연결 단자(340) 및 제2 안테나(320) 및 상기 제3 안테나(330)에 각각 상응하는 제2 내지 제3 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제2 연결 단자(350)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제1 연결 단자(340)와 제2 연결 단자(350)가 인쇄 회로 기판(350)에 물리적으로 분리 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 연결 패턴이 제2 안테나(320) 및 제3 안테나(330)에 중첩되지 않도록 제1 연결 단자(340)와 제2 연결 단자(350)가 인쇄 회로 기판(360)상에서 물리적으로 분리 배치될 수 있다.
각 안테나의 연결 패턴은 해당 안테나의 양단에서 연장되는 리드선으로 형성되거나 해당 안테나의 특정 위치에서 분기되어 형성될 수 있다. 여기서, 각 안테나의 연결 패턴 및 연결 단자가 배치되는 위치는 연결 패턴의 길이가 최소화되도록 배치될 수 있다.
일 예로, 상기 제1 근거리 무선 통신은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission)이고, 상기 제2 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication)일 수 있다. 여기서, MST는 3.24MHz 대역에서 동작하고, NFC는 13.56MHz 대역에서 동작할 수 있다.
다른 일 예로, 상기 제1 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication)이고, 상기 제2 근거리 무선 통신은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission)일 수도 있다.
또 다른 일 예로, 상기 제1 근거리 무선 통신 및 상기 제2 근거리 무선 통신은 각각 NFC, RFID 통신, 블루투스 통신, UWB(Ultra Wideband) 통신, MST 통신, 애플페이 통신, 구글페이 통신 중 어느 하나에 대응될 수도 있다.
제2 안테나(320)와 제3 안테나(330) 사이의 이격 거리가 최소 1밀리미터(mm) 이상이 유지되도록 인쇄 회로 기판(360)에 해당 안테나의 패턴이 배치될 수 있다. 이때, 제2 안테나(320)와 제3 안테나(330)의 사이의 이격 거리에 대한 편차가 소정 제1 기준치 이하가 유지되도록 제2 안테나(320) 및 제3 안테나(330)가 인쇄 회로 기판(360)에 배치될 수 있다.
또한, 제1 안테나(310)와 제2 안테나(320) 사이의 이격 거리는 최소 0.5밀리미터(mm) 이상이 유지되도록 인쇄 회로 기판(360)에 해당 안테나의 패턴이 배치될 수 있다. 이때, 제1 안테나(310)와 제2 안테나(320)의 사이의 이격 거리에 대한 편차가 소정 제2 기준치 이하가 유지되도록 제1 안테나(310) 및 제2 안테나(320)가 인쇄 회로 기판(360)에 배치될 수 있다.
일 예로, 제1 안테나(310)는 인쇄 회로 기판(360)의 양면에 각각 패턴 인쇄될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(360)에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄된 패턴이 상호 도통될 수 있다. 이를 통해, 제1 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도가 향상될 수 있다.
다른 일 예로, 제2 안테나(320)는 인쇄 회로 기판(360)의 양면에 각각 패턴 인쇄될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(360)에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄된 패턴이 상호 도통될 수 있다. 이를 통해, 제2 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도가 향상될 수 있다.
또 다른 일 예로, 제3 안테나(330)는 인쇄 회로 기판(360)의 양면에 각각 패턴 인쇄될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(360)에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄된 패턴이 상호 도통될 수 있다. 이를 통해, 제3 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도가 향상될 수 있다.
또 다른 일 예로, 제1 안테나(310), 제2 안테나(320), 제3 안테나(330) 중 적어도 하나의 안테나가 인쇄 회로 기판(360)의 양면에 각각 패턴 인쇄될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(360)에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄된 해당 안테나 패턴이 상호 도통될 수 있다. 이를 통해, 해당 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도가 향상될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 안테나(310)는 소정 내직경을 가지는 원형 패턴으로 인쇄 회로 기판(360)에 인쇄될 수 있으며, 상기 제1 연결 단자는 상기 내직경 외부에 배치될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 후술할 도면을 통해 다양한 배치 형태를 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 3과 비교하면, 도 4에 도시된 멀티 모드 안테나 모듈(400)은 제1 연결 단자(450)와 제2 연결 단자(460)가 물리적으로 분리되어 인쇄회로 기판(410)에 배치되는 점은 유사하나, 제2 연결 단자(450)의 배치 위치가 제2 안테나(420)와 제3 안테나(430) 사이에 배치되는 차이점이 있다.
상기 도 3과 비교하면, 상기 도 4에 도시된 멀티 모드 안테나 모듈(400)은 제2 안테나(420)에 상응하는 제2 연결 패턴이 제3 안테나(430)에 중첩되지 않으므로, 제2 안테나(420)와 제3 안테나(430)상에서 서로의 자기장 필드에 의해 발생되는 간섭 현상을 최소화시킬 수 있다.
또한, 상기 도 4에 도시된 멀티 모드 안테나 모듈(400)은 제2 안테나(420)와 제2 연결 단자(450) 사이의 거리를 최소화시킬 수도 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 3과 비교하면, 도 5에 도시된 멀티 모드 안테나 모듈(500)은 제1 연결 단자(550)와 제2 연결 단자(560)가 물리적으로 분리되어 인쇄회로 기판(510)에 배치되는 점은 유사하나, 제1 연결 단자(540)의 배치 위치가 제1 안테나(510)의 내경 내에 배치되는 차이점이 있다.
상기 도 3과 비교하면, 상기 도 5에 도시된 멀티 모드 안테나 모듈(500)은 제1 안테나(510)와 제2 안테나(520) 사이의 공간을 확보하고, 제1 안테나(510)의 유휴 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 제2 안테나(520)와의 이격 거리를 증가시킴으로써, 제1 안테나(510)에 의한 간섭 현상을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 6는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 3과 비교하면, 도 6에 도시된 멀티 모드 안테나 모듈(600)은 제1 연결 단자(650)와 제2 연결 단자(660)가 물리적으로 분리되어 인쇄회로 기판(610)에 배치되는 점은 유사하나, 제1 연결 단자(640)의 배치 위치가 제1 안테나(610)의 내경 내에 배치되고, 제2 연결 단자(650)가 제2 안테나(620)와 제3 안테나(630) 사이에 배치되는 차이점이 있다.
또한, 상기 도 3과 비교하면, 상기 도 6에 도시된 멀티 모드 안테나 모듈(600)은 제1 안테나(610)와 제2 안테나(620) 사이의 공간을 확보하고, 제1 안테나(610)의 유휴 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 제2 안테나(620)와의 이격 거리를 증가시킴으로써, 제1 안테나(610)에 의한 간섭 현상을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 도 3과 비교하면, 상기 도 6에 도시된 멀티 모드 안테나 모듈(600)은 제2 안테나(620)에 상응하는 제2 연결 패턴이 제3 안테나(630)에 중첩되지 않으므로, 제2 안테나(420)와 제3 안테나(430)상에서 서로의 자기장 필드에 의해 발생되는 간섭 현상을 최소화시킬 수 있다.
또한, 상기 도 6에 도시된 멀티 모드 안테나 모듈(600)은 제2 안테나(620)와 제2 연결 단자(650) 사이의 거리를 최소화시킬 수도 있다.
상기한 도 2 내지 도 6의 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈은 연결 단자의 분할 배치를 통해 서로 다른 동작 주파수를 가지는 안테나 사이에서 발생되는 주파수 천이 현상을 최소화시킬 수 있으며, 이에 따라 근거리 무선 통신-예를 들면, NFC, MST 등을 포함함-의 인식률을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 도 2 내지 도 6의 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈은 연결 단자의 분할 배치를 통해 안테나 사이의 간섭을 최소화시킴으로써, 안테나 저항이 감소되며, 이에 따라, 무선 충전 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 계층 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(700)는 멀티 모드 안테나 모듈(710), 차폐 모듈(720) 및 제어 회로 기판(730)을 포함하여 구성될 수 있다.
멀티 모드 안테나 모듈(710)은 상기한 도 3 내지 도 6에 도시된 멀티 모드 안테나 모듈 중 어느 하나일 수 있다.
일 예로, 무선 전력 수신 장치(700)는 인쇄 회로 기판과 무선 충전을 위해 상기 인쇄 회로 기판의 중앙 영역에 패턴 인쇄되어 배치되는 제1 안테나와 제1 근거리 무선 통신을 위해 상기 제1 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제2 안테나와 제2 근거리 무선 통신을 위해 상기 제2 안테나와 중첩되지 않도록 상기 제2 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제3 안테나와 상기 제1 안테나에 상응하는 제1 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제1 연결 단자와 상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나에 각각 상응하는 제2 내지 제3 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제2 연결 단자를 포함하는 멀티 모드 안테나 모듈, 멀티 모드 안테나의 동작을 제어하는 제어 회로 기판(730) 및 상기 멀티 모드 안테나 모듈(710)에 의해 발생되는 전자기파를 차단하기 위해 멀티 모드 안테나 모듈(710)과 제어 회로 기판(730) 사이에 배치되는 차폐 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
제어 회로 기판(730)은 안테나를 통해 수신된 신호를 제1 연결 단자 및 제2 연결 단자를 통해 수신할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈이 장착된 무선 전력 수신 장치에서의 마그네틱 보안 전송의 인식 영역을 보여주는 실험 결과이다.
도 8을 참조하면, 도면 부호 8a는 종래 연결 단자가 분리 배치되지 않고, 안테나 사이의 중첩 영역이 존재하는 멀티 모드 안테나 모듈이 장착된 무선 전력 수신 장치에서의 마그네틱 보안 전송의 인식 영역을 보여준다. 도면 부호 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈이 장착된 무선 전력 수신 장치에서의 마그네틱 보안 전송의 인식 영역을 보여준다.
도면 부호 8a을 참조하면, 종래의 무선 전력 수신 장치는 충전 베드로부터 높이 방향-즉, Z축-으로 2cm 이격되는 시점까지 인식될 수 있다. 반면, 도면 부호 8b를 참조하면, 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치는 충전 베드로부터 높이 방향-즉, Z축-으로 4cm 이격되는 시점까지 인식될 수 있다. 즉, 본 발명은 마그네틱 보안 전송의 인식 영역에 있어서, 종래 기술에 비해 100%이상의 성능 향상을 기대할 수 있다.
또한, 도면 부호 8a 및 8b를 비교하면, 동일 이격 거리에서 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치가 종래 기술에 따른 무선 전력 수신 장치에 비해 충전 베드상의 인식 면적이 넓은 것을 알 수 있다.
도 9는 다양한 NFC 표준 타입에 대한 개선전과 개선후의 인식 거리를 비교하기 위한 실험 결과 테이블이다.
도 9를 참조하면, 상기한 도 2 내지 도 7의 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈이 장착된 무선 전력 수신 장치의 NFC 인식 거리는 다양한 NFC 표준 타입-즉, 다양한 RW(Read/Write) Mode-에 대한 개선 전 측정 결과와 비교할 때 인식 거리가 증가된 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치에서 측정된 NFC 인식 거리는 모든 NFC 표준 타입에서의 표준 인식 거리 요구 조건을 만족하는 것을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 10을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(1000)는 크게 멀티 모드 안테나 모듈(1010), 제어 회로 기판(1020) 및 부하(1030)를 포함하여 구성될 수 있다.
멀티 모드 안테나 모듈(1010)은 복수의 안테나와 복수의 연결 단자를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 복수의 안테나는 무선 전력 수신을 위한 무선 전력 수신 안테나(1011), 근거리 무선 통신을 위한 근거리 통신 안테나(1012) 및 보안 통신을 위한 보안 통신 안테나(1013)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 당업자의 설계 목적에 따라 안테나가 추가될 수도 있다. 또한, 복수의 연결 단자는 각각의 안테나 리드선을 체결시키기 위해 구성될 수 있다. 동작 주파수가 상이한 안테나 사이의 간섭 현상을 최소화시키고 인쇄 회로 기판상에서 소자의 배치 면적을 최소화시키기 위해 복수의 연결 단자가 물리적으로 이격되게 배치될 수 있다.
본 실시예에서는 무선 전력 수신 안테나(1011) 및 보안 통신 안테나(1012)의 리드선이 제1 연결 단자(1014)에 체결되고, 보안 통신 안테나(1013)의 리드선은 제2 연결 단자(1015)에 체결되는 것을 예를 들어 설명하기로 한다.
인쇄 회로 기판상에 인쇄되는 안테나의 패턴 및 배치 형태는 후술할 도 11 내지 도12를 통해 보다 명확해질 것이다.
무선 전력 수신 안테나(1011)를 통해 수신된 무선 전력 신호는 제1 연결 단자(1014)를 통해 제어 회로 기판(1020)에 구비된 전력 수신부(1021)에 전달될 수 있다.
전력 수신부(1021)는 무선 전력 수신 안테나(1011)를 통해 수신된 교류 전력 신호를 직류 전력 신호로 변환하는 정류기(미도시), 정류기 출력 직류 전압을 부하에 의해 요구되는 특정 직류 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기(미도시) 등의 하드웨어 소자뿐만 아니라 소정 소프트웨어가 탑재되어 실시간 전력 수신 상태를 모니터링하여 전력 제어를 수행하는 마이크로 프로세서 또는 제어기(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
일 예로, 무선 전력 수신 장치(1000)가 무선 전력 송신 장치와 인밴드 통신을 수행하는 경우, 전력 수신부(1021)는 제어기(미도시), 수신된 전력 신호로부터 제어 신호를 복호하는 복호기(미도시), 제어기에 의해 생성된 소정 상태 정보 및 제어 신호를 변조하여 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신 장치에 전송하는 변조기 등을 포함하여 구성될 수 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 수신 장치(1000)가 무선 전력 송신 장치와 대역외 통신을 수행하는 경우, 전력 수신부(1021)는 별도 구비된 대역외 통신 안테나(미도시)를 통해 수신되는 각종 제어 신호를 복조하고, 내부 생성된 제어 메시지를 변조한 후 대역외 통신 안테나를 통해 변조된 신호가 송출되도록 제어하는 통신부(미도시)를 포함할 수 있다. 물론, 대역외 통신 안테나로 근거리 통신 안테나(1013)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 별도의 추가적인 근거리 통신 안테나-예를 들면 블루투스 통신 안테나-가 구비될 수도 있다.
전력 수신부(1021)는 처리된 무선 전력 신호를 부하(1030)로 전달할 수 있다.
또한, 전력 수신부(1021)는 부하(1030)의 현재 충전 상태, 내부 온도, 정류기 출력 전압의 세기 등에 따라 동적으로 부하(1030)에 전달되는 전력량 및 무선 전력 송신 장치에 요구하는 전력량을 제어할 수 있다.
보안 통신 안테나(1012)를 통해 수신된 무선 신호는 제1 연결 단자(1014)를 통해 제어 회로 기판(1020)에 탑재된 보안 통신부(1022)에 전달될 수 있다.
근거리 통신 안테나(1013)를 통해 수신된 무선 신호는 제2 연결 단자(1015)를 통해 제어 회로 기판(1020)에 탑재된 근거리 통신부(1023)에 전달될 수 있다.
근거리 통신부(1023)는 제어기(미도시), 수신된 무선 신호를 복호하여 제어기로 전달하는 복호기(미도시), 제어기(미도시)에 의해 생성된 메시지를 무선 신호로 변조하여 제2 연결 단자(1015)를 통해 근거리 통신 안테나(1013)에 전달하는 변조기(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 근거리 통신부(1023)는 NFC 신호를 처리할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 블루투스 통신 신호와 같은 다른 근거리 무선 통신 신호 등을 처리할 수도 있다.
보안 통신부(1022)는 제어기(미도시), 수신된 무선 신호를 복호하여 제어기로 전달하는 복호기(미도시), 제어기에 의해 생성된 메시지를 무선 신호로 변조하여 제1 연결 단자(1014)를 통해 보안 통신 안테나(1012)로 전송하는 변조기(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 보안 통신부(1022)에는 모바일 결재를 위해 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission) 방식의 신호 처리 기능이 탑재될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 애플페이 또는(및) 구글(안드로이드)페이와 같은 다양한 형태의 핀테크 기술이 탑재될 수도 있음을 주의해야 한다.
일 실시예로, 멀티 모드 안테나 모듈(1010)과 제어 회로 기판(1020) 사이에는 차폐제(미도시)가 배치될 수도 있다.
도 11 내지 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 멀티 모드 안테나 모듈(1100)은 인쇄 회로 기판(1160), 제1 안테나(1110), 제2 안테나(1120), 제3 안테나(1130), 제1 연결 단자(1140) 및 제2 연결 단자(1150)를 포함하여 구성될 수 있다.
상세하게, 본 실시예에 따른 멀티 모드 안테나 모듈(1000)은 인쇄 회로 기판(1060), 무선 충전을 위해 인쇄 회로 기판(360)의 중앙 영역에 패턴 인쇄되어 배치되는 제1 안테나(1010), 제1 근거리 무선 통신을 위해 제1 안테나(1010)의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제2 안테나(1020), 제2 근거리 무선 통신을 위해 제2 안테나(1020)와 중첩되지 않도록 제2 안테나(1020)의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제3 안테나(1030), 제1 안테나(1010)에 상응하는 제1 연결 패턴과 제2 안테나(1020)에 상응하는 제2 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제1 연결 단자(1040) 및 제3 안테나(1030)에 상응하는 제3 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제2 연결 단자(1050)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제1 연결 단자(1140)와 제2 연결 단자(1150)가 인쇄 회로 기판(1150)상에서 물리적으로 분리 배치될 수 있다. 이를 통해, 제1 연결 패턴이 제2 안테나(1020) 및 제3 안테나(1030)에 중첩되지 않을뿐만 아니라, 제2 연결 패턴이 제3 안테나(1130)에 중첩되지 않을 수 있다.
각 안테나의 연결 패턴은 해당 안테나의 양단에서 연장되는 리드선으로 형성되거나 해당 안테나의 특정 위치에서 분기되어 형성될 수 있다. 여기서, 각 안테나의 연결 패턴 및 연결 단자가 배치되는 위치는 연결 패턴의 길이가 최소화되도록 배치될 수 있다.
일 예로, 제1 근거리 무선 통신은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission)이고, 제2 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication)일 수 있다. 여기서, MST는 3.24MHz 대역에서 동작하고, NFC는 13.56MHz 대역에서 동작할 수 있다.
다른 일 예로, 제1 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication)이고, 제2 근거리 무선 통신은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission)일 수도 있다.
또 다른 일 예로, 제1 근거리 무선 통신 및 제2 근거리 무선 통신은 각각 NFC, RFID 통신, 블루투스 통신, UWB(Ultra Wideband) 통신, MST 통신, 애플페이 통신, 구글페이 통신 중 어느 하나에 대응될 수도 있다.
도 11을 참조하면, 제2 연결 단자(1150)가 제3 안테나(1130)의 외곽 일측에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예는 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 연결 단자(1150)가 제2 안테나(1220)과 제3 안테나(1230) 사이에 배치될 수도 있다.
특히, 상기 도면 12에 따른 실시예는 제2 안테나(1220)과 제3 안테나(1230) 사이의 충분한 이격 거리-예를 들면, 1mm이상의 간격-를 유지함으로써, 해당 안테나들 사이의 상호 간섭을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 인쇄 회로 기판(1260)의 공간 활용도를 극대화시킬 수 있는 장점도 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.

Claims (23)

  1. 인쇄 회로 기판;
    무선 충전을 위해 상기 인쇄 회로 기판의 중앙 영역에 패턴 인쇄되어 배치되는 제1 안테나;
    제1 근거리 무선 통신을 위해 상기 제1 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제2 안테나;
    제2 근거리 무선 통신을 위해 상기 제2 안테나와 중첩되지 않도록 상기 제2 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제3 안테나;
    상기 제1 안테나에 상응하는 제1 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제1 연결 단자; 및
    상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나에 각각 상응하는 제2 내지 제3 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제2 연결 단자
    를 포함하고, 상기 제1 연결 단자와 상기 제2 연결 단자가 상기 인쇄 회로 기판에 분리 배치되는, 멀티 모드 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결 패턴이 상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나에 중첩되지 않도록 상기 제1 연결 단자와 상기 제2 연결 단자가 상기 인쇄 회로 기판에 분리 배치되는, 멀티 모드 안테나 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 근거리 무선 통신은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission)이고, 제2 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication)인, 멀티 모드 안테나 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication)이고, 제2 근거리 무선 통신은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission)인, 멀티 모드 안테나 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 안테나와 상기 제3 안테나 사이의 이격 거리는 최소 1밀리미터(mm) 이상인, 멀티 모드 안테나 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 안테나와 상기 제3 안테나 사이의 이격 거리의 편차가 소정 기준치 이하가 유지되도록 상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나가 상기 인쇄 회로 기판에 배치되는, 멀티 모드 안테나 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나와 상기 제2안테나의 이격 거리는 최소 0.5밀리미터(mm) 이상인, 멀티 모드 안테나 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 안테나와 상기 제2안테나의 이격 거리의 편차가 소정 기준치 이하로 유지되도록 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나가 상기 인쇄 회로 기판에 배치되는, 멀티 모드 안테나 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 상기 인쇄 회로 기판의 양면에 각각 패턴 인쇄되고, 상기 인쇄 회로 기판에 배치된 관통 구멍을 통해 상기 양면에 인쇄된 패턴이 상호 도통되는, 멀티 모드 안테나 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 내직경을 가지는 원형 패턴으로 인쇄되고, 상기 제1 연결 단자는 상기 내직경 내 배치되는, 멀티 모드 안테나 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결 단자는 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 사이에 배치되는, 멀티 모드 안테나 모듈.
  12. 인쇄 회로 기판;
    무선 충전을 위해 상기 인쇄 회로 기판의 중앙 영역에 패턴 인쇄되어 배치되는 제1 안테나;
    제1 근거리 무선 통신을 위해 상기 제1 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제2 안테나;
    제2 근거리 무선 통신을 위해 상기 제2 안테나와 중첩되지 않도록 상기 제2 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제3 안테나;
    상기 제1 안테나에 상응하는 제1 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제1 연결 단자; 및
    상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나에 각각 상응하는 제2 내지 제3 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제2 연결 단자
    를 포함하는 멀티 모드 안테나 모듈; 및
    상기 제1 연결 단자 및 제2 연결 단자를 통해 상기 멀티 모드 안테나 모듈로부터 신호를 수신하는 제어 회로 기판
    을 포함하고, 상기 제1 연결 단자와 상기 제2 연결 단자가 상기 인쇄 회로 기판에 분리 배치되는, 무선 전력 수신 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 연결 패턴이 상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나에 중첩되지 않도록 상기 제1 연결 단자와 상기 제2 연결 단자가 상기 인쇄 회로 기판에 분리 배치되는, 무선 전력 수신 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 근거리 무선 통신은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission)이고, 제2 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication)인, 무선 전력 수신 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication)이고, 제2 근거리 무선 통신은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission)인, 무선 전력 수신 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제2 안테나와 상기 제3 안테나 사이의 이격 거리는 최소 1밀리미터(mm) 이상인, 무선 전력 수신 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 안테나와 상기 제3 안테나 사이의 이격 거리의 편차가 소정 기준치 이하가 유지되도록 상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나가 상기 인쇄 회로 기판에 배치되는, 무선 전력 수신 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제1 안테나와 상기 제2안테나의 이격 거리는 최소 0.5밀리미터(mm) 이상인, 무선 전력 수신 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 안테나와 상기 제2안테나의 이격 거리의 편차가 소정 기준치 이하로 유지되도록 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나가 상기 인쇄 회로 기판에 배치되는, 무선 전력 수신 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 상기 인쇄 회로 기판의 양면에 각각 패턴 인쇄되고, 상기 인쇄 회로 기판에 배치된 관통 구멍을 통해 상기 양면에 인쇄된 패턴이 상호 도통되는, 무선 전력 수신 장치.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 내직경을 가지는 원형 패턴으로 인쇄되고, 상기 제1 연결 단자는 상기 내직경 내 배치되는, 무선 전력 수신 장치.
  22. 제12항에 있어서,
    상기 제1 연결 단자는 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 사이에 배치되는, 무선 전력 수신 장치.
  23. 인쇄 회로 기판;
    무선 충전을 위해 상기 인쇄 회로 기판의 중앙 영역에 패턴 인쇄되어 배치되는 제1 안테나;
    제1 근거리 무선 통신을 위해 상기 제1 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제2 안테나;
    제2 근거리 무선 통신을 위해 상기 제2 안테나와 중첩되지 않도록 상기 제2 안테나의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제3 안테나;
    상기 제1 안테나 및 제2 안테나에 상응하는 제1 내지 제2 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제1 연결 단자; 및
    상기 제3 안테나에 상응하는 제3 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제2 연결 단자
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