KR101228566B1 - Resonance antenna device with two dimension for wireless energy transmission - Google Patents

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KR101228566B1
KR101228566B1 KR1020120005681A KR20120005681A KR101228566B1 KR 101228566 B1 KR101228566 B1 KR 101228566B1 KR 1020120005681 A KR1020120005681 A KR 1020120005681A KR 20120005681 A KR20120005681 A KR 20120005681A KR 101228566 B1 KR101228566 B1 KR 101228566B1
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정두원
조준경
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주식회사 엘트로닉스
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

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Abstract

PURPOSE: A two-dimensional resonant antenna device for wireless energy transmissions is provided to prevent the occurrence of shadow regions by having a first antenna loop and a second antenna loop reciprocally crossing on a different plane. CONSTITUTION: A first antenna loop(102) is formed on a first plane. A second antenna loop(104) is formed on a second plane reciprocally crossing the first plane. The second antenna loop reciprocally crosses the first antenna loop at two points. The first antenna loop and the second antenna loop are formed in a perpendicularly crossed form. A power applying loop(106) is formed at a fixed distance and reciprocally separated from the first antenna loop. [Reference numerals] (AA) Power supply

Description

2 디멘션을 갖는 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치{RESONANCE ANTENNA DEVICE WITH TWO DIMENSION FOR WIRELESS ENERGY TRANSMISSION}Resonance antenna device for wireless energy transmission with 2 dimensions {RESONANCE ANTENNA DEVICE WITH TWO DIMENSION FOR WIRELESS ENERGY TRANSMISSION}

본 발명의 실시예는 공진 안테나 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2 디멘션을 갖는 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치에 관한 것이다.
Embodiments of the present invention relate to resonant antenna technology, and more particularly, to a resonant antenna device for wireless energy transmission having two dimensions.

최근, 모바일 폰(mobile phone), PMP(Portable Multimedia Player), MP3 플레이어, 디지털 카메라, 노트북 등과 같이 이동성 및 휴대성에 대한 사용자의 요구를 충족시키는 휴대용 전자 장치들이 다양하게 사용되고 있다. 일반적으로 휴대용 전자 장치들은 배터리를 내장하고 있으며, 배터리가 방전된 경우 배터리를 재충전하여 사용하고 있다. 여기서, 배터리 충전의 편의성을 극대화하기 위해 배터리를 무선으로 충전하는 기술이 개발되고 있다. Recently, various portable electronic devices such as mobile phones, portable multimedia players (PMPs), MP3 players, digital cameras, laptops, and the like, which satisfy user's demands for mobility and portability, have been used. In general, portable electronic devices have a built-in battery and recharge the battery when the battery is discharged. Here, a technology for wirelessly charging a battery has been developed to maximize the convenience of battery charging.

도 1은 종래의 무선 에너지 전송 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a view schematically showing a conventional wireless energy transmission system.

도 1을 참조하면, 무선 에너지 전송 시스템은 무선 에너지 송신 장치(10) 및 무선 에너지 수신 장치(20)를 포함한다. 무선 에너지 수신 장치(20)는 휴대용 전자 장치 내에 장착될 수 있다.Referring to FIG. 1, a wireless energy transmission system includes a wireless energy transmitter 10 and a wireless energy receiver 20. The wireless energy receiver 20 may be mounted in a portable electronic device.

여기서, 무선 에너지 송신 장치(10) 내의 송신 안테나(11)가 전송하는 에너지를 무선 에너지 수신 장치(20) 내의 수신 안테나(21)가 수신하게 된다. 수신 안테나(21)에는 충전 회로(23)가 연결되어 수신 안테나(21)에서 수신한 에너지를 충전한다. 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(21)에는 각각 임피던스 매칭용 커패시터(13, 23)가 연결될 수 있다. Here, the receiving antenna 21 in the wireless energy receiving apparatus 20 receives the energy transmitted by the transmitting antenna 11 in the wireless energy transmitting apparatus 10. The charging circuit 23 is connected to the reception antenna 21 to charge the energy received by the reception antenna 21. Impedance matching capacitors 13 and 23 may be connected to the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21, respectively.

종래의 무선 에너지 전송 시스템에 의하면, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(21)는 각각 소정 평면 상에 형성(즉, 1 디멘션(Dimension)으로 형성)되기 때문에, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(21) 사이의 각도에 따라 에너지 전송 효율이 급격히 저하되는 음영 지역이 생기게 된다.According to the conventional wireless energy transmission system, since the transmission antenna 11 and the reception antenna 21 are each formed on a predetermined plane (that is, formed in one dimension), the transmission antenna 11 and the reception antenna ( With the angle between 21), there is a shaded area where the energy transfer efficiency is drastically reduced.

도 2는 종래의 무선 에너지 전송 시스템에서, 송신 안테나와 수신 안테나를 나타낸 평면도이다. 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(21) 사이의 각도가 0°(또는 180°)인 경우는 에너지 전송 효율이 높게 나타나지만, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(21) 사이의 각도가 90°인 경우는 에너지 전송 효율이 거의 제로(Zero)에 가깝게 된다. 이에 대해 표 1 및 도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.2 is a plan view illustrating a transmitting antenna and a receiving antenna in a conventional wireless energy transmission system. As shown in (a) of FIG. 2, when the angle between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 is 0 ° (or 180 °), the energy transmission efficiency is high, but FIG. 2 (b) As shown in FIG. 2, when the angle between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 is 90 °, the energy transmission efficiency is almost zero. This will be described in detail with reference to Table 1 and FIG. 3.

표 1은 종래의 무선 에너지 전송 시스템에서, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 각도에 따른 에너지 전송 효율 및 전달 계수(S21)를 나타낸 표이고, 도 3은 종래의 무선 에너지 전송 시스템에서, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 각도에 따른 에너지 전송 효율 및 전달 계수(S21)를 나타낸 그래프이다.Table 1 is a table showing the energy transmission efficiency and the transmission coefficient (S21) according to the angle between the transmitting antenna and the receiving antenna in the conventional wireless energy transmission system, Figure 3 is a transmission antenna and reception in the conventional wireless energy transmission system It is a graph showing the energy transmission efficiency and the transmission coefficient (S21) according to the angle between the antennas.

각도(°) Angle (°) 0   0 30    30 60   60 90   90 120   120 150   150 180   180 S21(dB) S21 (dB) -0.237 -0.237 -0.2736 -0.2736 -0.8814 -0.8814 -31.731 -31.731 -0.8726 -0.8726 -0.287 -0.287 -0.241 -0.241 효율(%)efficiency(%) 94.7   94.7 93.9   93.9 81.6   81.6 0.1   0.1 81.8   81.8 93.6   93.6 94.6   94.6

표 1 및 도 3을 참조하면, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(21) 사이의 각도가 0°~ 60°및 120°~ 180°인 경우는 에너지 전송 효율이 80 % 이상으로 나타나고, 전달 계수(S21)가 -0.3 dB 이상으로 나타나는 것을 볼 수 있다. Referring to Table 1 and FIG. 3, when the angle between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 is 0 ° to 60 ° and 120 ° to 180 °, the energy transmission efficiency is expressed as 80% or more, and the transmission coefficient It can be seen that (S21) appears above -0.3 dB.

반면, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(21) 사이의 각도가 60°~ 120°인 경우는, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(21) 사이의 각도가 90°에 인접할 수록 에너지 전송 효율 및 전달 계수(S21)가 급격히 떨어지다가 송신 안테나(11)와 수신 안테나(21) 사이의 각도가 90°에서는 에너지 전송 효율 및 전달 계수(S21)가 각각 0.1 % 및 -31.731 dB인 것을 볼 수 있다.On the other hand, when the angle between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 is 60 ° ~ 120 °, the angle between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 is closer to 90 ° energy transmission efficiency And when the transmission coefficient S21 drops sharply and the angle between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 is 90 °, the energy transmission efficiency and the transmission coefficient S21 are 0.1% and −31.731 dB, respectively. .

이와 같이, 종래의 무선 에너지 전송 시스템에서는 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(21)가 각각 소정 평면 상에 형성되기 때문에, 송신 안테나(11)와 수신 안테나(21) 사이의 각도가 60°~ 120°인 지점에서 에너지 전송 효율 및 전달 계수(S21)가 급격히 감소하는 음영 지역이 발생하는 문제점이 있다.
As described above, in the conventional wireless energy transmission system, since the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 are each formed on a predetermined plane, the angle between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 21 is 60 ° to 120 degrees. There is a problem in that a shaded area in which the energy transfer efficiency and the transfer coefficient S21 rapidly decreases at a point at °°.

본 발명의 실시예는 에너지 전송 효율 및 전달 계수가 급격히 감소하는 음영 지역이 없는 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치를 제공하고자 한다.
An embodiment of the present invention is to provide a resonant antenna device for wireless energy transmission without a shaded area in which the energy transmission efficiency and transfer coefficient rapidly decrease.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치는, 제1 평면 상에 형성되는 제1 안테나 루프; 및 제2 평면 상에 형성되고, 상기 제1 안테나 루프와 상호 교차하여 형성되는 제2 안테나 루프를 포함한다.Resonant antenna device for wireless energy transmission according to an embodiment of the present invention, the first antenna loop formed on the first plane; And a second antenna loop formed on a second plane and intersecting with the first antenna loop.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치는, 제1 평면 상에 설치되는 제1 지지판; 제2 평면 상에 설치되고, 상기 제2 지지판과 상호 교차하여 형성되는 제2 지지판; 상기 제1 지지판에 형성되는 제1 안테나 방사체; 및 상기 제2 지지판에 상기 제1 안테나 방사체와 연결되어 형성되는 제2 안테나 방사체를 포함한다.
Resonant antenna device for wireless energy transmission according to another embodiment of the present invention, the first support plate is installed on the first plane; A second support plate disposed on a second plane and formed to cross the second support plate; A first antenna radiator formed on the first support plate; And a second antenna radiator connected to the first antenna radiator on the second support plate.

본 발명의 실시예에 의하면, 서로 다른 평면 상에 형성되고 상호 교차하는 제1 안테나 루프 및 제2 안테나 루프를 구비함으로써, 무선 에너지를 송신 또는 수신하는 과정에서 음영 지역이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 그로 인해 어느 방향에서 무선 에너지를 송신 또는 수신하든지 간에 무선 에너지 전송 효율을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있게 된다.
According to an embodiment of the present invention, by having a first antenna loop and a second antenna loop formed on different planes and intersecting with each other, it is possible to prevent a shadow area from occurring in the process of transmitting or receiving wireless energy. Therefore, the wireless energy transmission efficiency can be maintained above a certain level regardless of which direction the wireless energy is transmitted or received.

도 1은 종래의 무선 에너지 전송 시스템을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 종래의 무선 에너지 전송 시스템에서, 송신 안테나와 수신 안테나를 나타낸 평면도.
도 3은 종래의 무선 에너지 전송 시스템에서, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 각도에 따른 에너지 전송 효율 및 전달 계수(S21)를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치를 이용한 무선 에너지 전송 시스템을 개략적으로 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치를 송신 안테나로 사용하는 경우, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치와 수신 안테나 사이의 각도에 따른 에너지 전송 효율 및 전달 계수(S21)를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치를 나타낸 사시도.1 is a schematic view of a conventional wireless energy transfer system.
2 is a plan view illustrating a transmitting antenna and a receiving antenna in a conventional wireless energy transmission system.
3 is a graph showing energy transmission efficiency and transmission coefficient S21 according to an angle between a transmitting antenna and a receiving antenna in a conventional wireless energy transmission system.
Figure 4 is a perspective view showing a resonant antenna device for wireless energy transmission according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view schematically showing a wireless energy transmission system using a resonant antenna device for wireless energy transmission according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an energy transmission efficiency and a transmission coefficient according to an angle between a wireless energy transmission resonant antenna device and a reception antenna when the resonant antenna device for wireless energy transmission is used as a transmission antenna according to an embodiment of the present invention. Graph showing.
7 is a perspective view showing a resonance antenna device for wireless energy transmission according to another embodiment of the present invention.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the resonant antenna device for wireless energy transmission of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7. However, this is only an exemplary embodiment and the present invention is not limited thereto.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification. The technical spirit of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are merely means for effectively explaining the technical spirit of the present invention to those skilled in the art to which the present invention pertains.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치를 나타낸 사시도이다.4 is a perspective view showing a resonant antenna device for wireless energy transmission according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치(100)는 제1 안테나 루프(102), 제2 안테나 루프(104), 및 전력 인가 루프(106)를 포함한다. 여기서, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치(100)는 무선 에너지를 송신하는데 사용될 수도 있고, 무선 에너지를 수신하는데 사용될 수도 있다.Referring to FIG. 4, the resonant antenna device 100 for wireless energy transmission includes a first antenna loop 102, a second antenna loop 104, and a power applying loop 106. Here, the resonant antenna device 100 for transmitting wireless energy may be used to transmit wireless energy or may be used to receive wireless energy.

제1 안테나 루프(102) 및 제2 안테나 루프(104)는 상호 교차하여 형성된다. 즉, 제1 안테나 루프(102) 및 제2 안테나 루프(104)는 C1 및 C2의 두 지점에서 상호 교차하여 형성된다. 이때, 제1 안테나 루프(102) 및 제2 안테나 루프(104)는 서로 수직하게 교차하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 루프(102)는 YZ 평면 상에 형성되고, 제2 안테나 루프(104)는 XY 평면 상에 형성될 수 있다. 즉, 제1 안테나 루프(102) 및 제2 안테나 루프(104)가 서로 다른 평면 상에 형성되기 때문에, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치(100)는 2 디멘션(Dimension)으로 형성된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 안테나 루프(102) 및 제2 안테나 루프(104)는 그 이외의 다양한 각도로 교차하여 형성될 수 있다. 여기서, 제1 안테나 루프(102) 및 제2 안테나 루프(104)는 교차 지점(C1, C2)에서 용접 등을 통해 접합 될 수 있다.The first antenna loop 102 and the second antenna loop 104 are formed to cross each other. That is, the first antenna loop 102 and the second antenna loop 104 are formed to cross each other at two points, C1 and C2. In this case, the first antenna loop 102 and the second antenna loop 104 may be formed to cross perpendicular to each other. For example, the first antenna loop 102 may be formed on the YZ plane, and the second antenna loop 104 may be formed on the XY plane. That is, since the first antenna loop 102 and the second antenna loop 104 are formed on different planes, the resonant antenna device 100 for wireless energy transmission is formed in two dimensions. However, the present invention is not limited thereto, and the first antenna loop 102 and the second antenna loop 104 may be formed to cross each other at various angles. Here, the first antenna loop 102 and the second antenna loop 104 may be joined at the intersection points C1 and C2 by welding or the like.

제1 안테나 루프(102) 상에는 제1 커패시터(111)가 형성되고, 제2 안테나 루프(104) 상에는 제2 커패시터(114)가 형성될 수 있다. 여기서, 제1 커패시터(111) 및 제2 커패시터(114)는 공진 주파수 매칭을 위한 커패시터이다. 이때, 제1 안테나 루프(102)는 제1 안테나 루프(102)의 길이에 의한 인덕턴스 및 제1 커패시터(111)의 커패시턴스에 해당하는 주파수 대역에서 공진이 발생하고, 제2 안테나 루프(104)는 제2 안테나 루프(104)의 길이에 의한 인덕턴스 및 제2 커패시터(114)의 커패시턴스에 해당하는 주파수 대역에서 공진이 발생하게 된다. The first capacitor 111 may be formed on the first antenna loop 102, and the second capacitor 114 may be formed on the second antenna loop 104. Here, the first capacitor 111 and the second capacitor 114 are capacitors for resonant frequency matching. At this time, the first antenna loop 102 is a resonance occurs in the frequency band corresponding to the inductance of the length of the first antenna loop 102 and the capacitance of the first capacitor 111, the second antenna loop 104 is Resonance occurs in a frequency band corresponding to the inductance due to the length of the second antenna loop 104 and the capacitance of the second capacitor 114.

여기서, 제1 안테나 루프(102) 및 제2 안테나 루프(104)의 길이를 서로 동일하게 하고, 제1 커패시터(111) 및 제2 커패시터(114)의 커패시턴스를 서로 동일하게 하면, 제1 안테나 루프(102) 및 제2 안테나 루프(104)는 동일한 주파수 대역에서 공진이 발생하게 된다.Here, when the lengths of the first antenna loop 102 and the second antenna loop 104 are equal to each other, and the capacitances of the first capacitor 111 and the second capacitor 114 are equal to each other, the first antenna loop The resonance of the 102 and the second antenna loop 104 in the same frequency band.

전력 인가 루프(106)는 제1 안테나 루프(102)와 일정 간격 상호 이격하여 형성된다. 전력 인가 루프(106)의 양단에는 전원이 인가되어 전력이 공급되게 된다. 이때, 전력 인가 루프(106)와 제1 안테나 루프(102) 사이에 전자기적 커플링이 발생하게 되며, 제1 안테나 루프(102)는 전력 인가 루프(106)에 의해 커플링 급전을 받게 된다.The power applying loop 106 is formed spaced apart from the first antenna loop 102 by a predetermined interval. Power is applied to both ends of the power applying loop 106 to supply power. At this time, electromagnetic coupling occurs between the power applying loop 106 and the first antenna loop 102, and the first antenna loop 102 receives a coupling feed by the power applying loop 106.

전력 인가 루프(106)를 통해 제1 안테나 루프(102)에 커플링 급전을 시키면, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치(100)를 통해 에너지를 송신 또는 수신할 때, 상대편 안테나 장치의 자세 또는 위치 변화에 의해 발생하는 임피던스 변화에 따른 영향을 줄일 수 있게 된다.Coupling feeding of the first antenna loop 102 through the power application loop 106 causes a change in attitude or position of the other antenna device when energy is transmitted or received through the resonant antenna device 100 for wireless energy transmission. It is possible to reduce the effect of the impedance change caused by.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치(100)는 서로 다른 평면 상에 형성되고 상호 교차하는 제1 안테나 루프(102) 및 제2 안테나 루프(104)를 구비함으로써, 무선 에너지를 송신 또는 수신하는 과정에서 음영 지역이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 그로 인해 어느 방향에서 무선 에너지를 송신 또는 수신하든지 간에 무선 에너지 전송 효율을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있게 된다.
The resonant antenna device 100 for wireless energy transmission according to an embodiment of the present invention includes a first antenna loop 102 and a second antenna loop 104 formed on different planes and intersecting with each other. The shadow area may be prevented from occurring during the transmission or reception of the signal, and thus, the wireless energy transmission efficiency may be maintained above a certain level regardless of which direction the wireless energy is transmitted or received.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치를 이용한 무선 에너지 전송 시스템을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 여기서, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치가 송신 안테나로 사용되는 경우를 나타내었다.5 is a plan view schematically illustrating a wireless energy transmission system using a resonance antenna device for wireless energy transmission according to an embodiment of the present invention. Here, a case where a resonant antenna device for wireless energy transmission is used as a transmission antenna is shown.

도 5를 참조하면, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치(100)는 제1 안테나 루프(102)와 제2 안테나 루프(104)가 서로 수직하게 교차하도록 형성하였다. 그리고, 무선 에너지 전송 시스템의 수신 안테나(150)는 소정 평면 상에 형성되는 안테나를 사용하였다.Referring to FIG. 5, the resonant antenna device 100 for wireless energy transmission is formed such that the first antenna loop 102 and the second antenna loop 104 vertically cross each other. And, the reception antenna 150 of the wireless energy transmission system used an antenna formed on a predetermined plane.

여기서, 제1 안테나 루프(102)와 수신 안테나(150) 사이의 각도가 0°가 되도록 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치(100)와 수신 안테나(150)를 배치하였다. 이 경우, 제2 안테나 루프(104)는 수신 안테나(150)와 90°의 각도를 이루게 된다. 이때, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치(100)를 회전시켜 제1 안테나 루프(102)와 수신 안테나(150) 사이의 각도를 변화시키면서 에너지 전송 효율 및 전달 계수(S21)를 측정하였으며, 그 결과를 표 2 및 도 6에 나타내었다.Here, the resonant antenna device 100 and the receiving antenna 150 for wireless energy transmission are disposed such that the angle between the first antenna loop 102 and the receiving antenna 150 is 0 °. In this case, the second antenna loop 104 forms an angle of 90 ° with the receiving antenna 150. At this time, the energy transmission efficiency and the transmission coefficient (S21) were measured while varying the angle between the first antenna loop 102 and the reception antenna 150 by rotating the resonant antenna device 100 for wireless energy transmission. Table 2 and FIG. 6.

각도(°)Angle (°) 0   0 30   30 60   60 90   90 120   120 150   150 180   180 S21(dB)S21 (dB) -0.6458 -0.6458 -0.3131 -0.3131 -0.1833 -0.1833 -0.8548 -0.8548 -0.3264 -0.3264 -0.4082 -0.4082 -0.6933 -0.6933 효율(%)efficiency(%) 86.2   86.2 93   93 95.9   95.9 82.1   82.1 92.8   92.8 91   91 85.2   85.2

표 2 및 도 6을 참조하면, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치(100)를 이용하여 무선 에너지를 전송하는 경우, 제1 안테나 루프(102)와 수신 안테나(150) 사이의 각도를 변화시키더라도 에너지 전송 효율 및 전달 계수(S21)가 급격히 저하되는 음영 지역이 발생하지 않는 것을 볼 수 있다.Referring to Table 2 and FIG. 6, even when the wireless energy is transmitted using the resonant antenna device 100 for wireless energy transmission, the energy is changed even if the angle between the first antenna loop 102 and the receiving antenna 150 is changed. It can be seen that a shaded area in which the transmission efficiency and the transmission coefficient S21 are sharply lowered does not occur.

구체적으로, 제1 안테나 루프(102)와 수신 안테나(150) 사이의 각도가 0°~ 60°및 120°~ 180°인 경우, 에너지 전송 효율이 85 % 이상으로 나타나고, 전달 계수(S21)가 -0.7dB 이상으로 나타나는 것을 볼 수 있다. 또한, 기존의 무선 에너지 전송 시스템에서는 음영 지역으로 나타났던 각도 범위인 제1 안테나 루프(102)와 수신 안테나(150) 사이의 각도가 60°~ 120°인 경우, 에너지 전송 효율이 80 % 이상을 유지하고, 전달 계수(S21)가 -0.9dB 이상의 값을 유지하는 것을 볼 수 있다. 특히, 제1 안테나 루프(102)와 수신 안테나(150) 사이의 각도가 90°인 경우에도 에너지 전송 효율이 82.1%, 전달 계수(S21)가 -0.8548dB로 높게 나타나는 것을 볼 수 있다.
Specifically, when the angle between the first antenna loop 102 and the receiving antenna 150 is 0 ° ~ 60 ° and 120 ° ~ 180 °, the energy transmission efficiency is 85% or more, the transmission coefficient (S21) is You can see that it is more than -0.7dB. In addition, in the conventional wireless energy transmission system, when the angle between the first antenna loop 102 and the reception antenna 150, which is an angular range that appears as a shaded area, is 60 ° to 120 °, the energy transmission efficiency is 80% or more. It can be seen that the transfer coefficient S21 maintains a value of -0.9 dB or more. In particular, even when the angle between the first antenna loop 102 and the receiving antenna 150 is 90 degrees, it can be seen that the energy transmission efficiency is 82.1% and the transmission coefficient S21 is high as -0.8548 dB.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치를 나타낸 사시도이다.7 is a perspective view showing a resonance antenna device for wireless energy transmission according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치(200)는 제1 지지판(202), 제2 지지판(204), 제1 안테나 방사체(206), 제2 안테나 방사체(208), 및 회로부(210)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the resonant antenna device 200 for wireless energy transmission includes a first support plate 202, a second support plate 204, a first antenna radiator 206, a second antenna radiator 208, and a circuit unit ( 210).

제1 지지판(202) 및 제2 지지판(204)은 상호 교차하여 형성된다. 이때, 제1 지지판(202) 및 제2 지지판(204)은 서로 수직하게 교차하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 지지판(202)은 XZ 평면 상에 형성되고, 제2 지지판(204)은 YZ 평면 상에 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 지지판(202) 및 제2 지지판(204)은 그 이외의 다양한 각도로 교차하여 형성될 수 있다.The first support plate 202 and the second support plate 204 are formed to cross each other. In this case, the first support plate 202 and the second support plate 204 may be formed to cross perpendicular to each other. For example, the first support plate 202 may be formed on the XZ plane, and the second support plate 204 may be formed on the YZ plane. However, the present invention is not limited thereto, and the first support plate 202 and the second support plate 204 may be formed to cross each other at various angles.

제1 안테나 방사체(206)는 제1 지지판(202)에 형성된다. 제1 안테나 방사체(206)는 제1 지지판(202) 내에 매립되어 형성되거나 제1 지지판(202) 상에 형성될 수 있다. 제1 안테나 방사체(206)는 예를 들어, 스파이럴(Spiral) 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제1 안테나 방사체(206)는 반시계 방향으로 감겨 들어가면서 형성될 수 있다. 제1 안테나 방사체(206)의 일단은 제1 지지판(202) 상에 형성된 회로부(210)와 연결된다. 이 경우, 제1 안테나 방사체(206)는 회로부(210)로부터 전력을 공급받을 수 있다.The first antenna radiator 206 is formed on the first support plate 202. The first antenna radiator 206 may be embedded in the first support plate 202 or may be formed on the first support plate 202. The first antenna radiator 206 may be formed, for example, in a spiral shape. In this case, the first antenna radiator 206 may be formed while being wound in a counterclockwise direction. One end of the first antenna radiator 206 is connected to the circuit unit 210 formed on the first support plate 202. In this case, the first antenna radiator 206 may receive power from the circuit unit 210.

제2 안테나 방사체(208)는 제2 지지판(204)에서 제1 안테나 방사체(206)와 연결되어 형성된다. 제2 안테나 방사체(208)는 제2 지지판(204) 내에 매립되어 형성되거나 제2 지지판(204) 상에 형성될 수 있다. 제2 안테나 방사체(208)는 시계 방향으로 감겨 나가면서 스파이럴 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제2 안테나 방사체(208)의 일단은 제1 안테나 방사체(206)의 타단과 연결되고, 제2 안테나 방사체(208)의 타단은 회로부(210)와 연결된다.The second antenna radiator 208 is formed by being connected to the first antenna radiator 206 at the second support plate 204. The second antenna radiator 208 may be embedded in the second support plate 204 or may be formed on the second support plate 204. The second antenna radiator 208 may be formed in a spiral shape while being wound in a clockwise direction. In this case, one end of the second antenna radiator 208 is connected to the other end of the first antenna radiator 206, and the other end of the second antenna radiator 208 is connected to the circuit unit 210.

회로부(210)는 제1 지지판(202) 상에 형성될 수 있다. 회로부(210)에는 제1 안테나 방사체(206) 및 제2 안테나 방사체(208)에 전력을 공급하는 급전 회로가 형성될 수 있고, 제1 안테나 방사체(206) 및 제2 안테나 방사체(208)의 임피던스 매칭을 위한 매칭 회로가 형성될 수도 있다. 여기서는, 회로부(210)가 제1 지지판(202) 상에 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 회로부(210)는 제2 지지판(204) 상에 형성될 수도 있다.
The circuit unit 210 may be formed on the first support plate 202. The circuit unit 210 may be provided with a feeding circuit for supplying power to the first antenna radiator 206 and the second antenna radiator 208, the impedance of the first antenna radiator 206 and the second antenna radiator 208. Matching circuitry for matching may be formed. Here, the circuit unit 210 is illustrated as being formed on the first support plate 202, but the present invention is not limited thereto, and the circuit unit 210 may be formed on the second support plate 204.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, I will understand. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.

102 : 제1 안테나 루프 104 : 제2 안테나 루프
106 : 전력 인가 루프 111 : 제1 커패시터
114 : 제2 커패시터
202 : 제1 지지판 204 : 제2 지지판
206 : 제1 안테나 방사체 208 : 제2 안테나 방사체
210 : 회로부102: first antenna loop 104: second antenna loop
106: power up loop 111: first capacitor
114: second capacitor
202: first support plate 204: second support plate
206: first antenna radiator 208: second antenna radiator
210: circuit part

Claims (8)

제1 평면 상에 형성되는 제1 안테나 루프; 및
상기 제1 평면과 상호 교차하는 제2 평면 상에 형성되고, 상기 제1 안테나 루프와 두 지점에서 상호 교차하는 제2 안테나 루프를 포함하는, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치.
A first antenna loop formed on the first plane; And
And a second antenna loop formed on a second plane intersecting the first plane and intersecting the first antenna loop at two points.
제1항에 있어서,
상기 제1 안테나 루프와 상기 제2 안테나 루프는 수직하게 교차하여 형성되는, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치.
The method of claim 1,
The first antenna loop and the second antenna loop is formed to cross vertically, the resonant antenna device for wireless energy transmission.
제1항에 있어서,
상기 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치는,
상기 제1 안테나 루프와 일정 거리 상호 이격하여 형성되는 전력 인가 루프를 더 포함하는, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치.
The method of claim 1,
The resonant antenna device for wireless energy transmission,
And a power applying loop formed to be spaced apart from the first antenna loop by a predetermined distance.
제1항에 있어서,
상기 제1 안테나 루프 및 상기 제2 안테나 루프에는 각각,
제1 커패시터 및 제2 커패시터가 형성되는, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치.
The method of claim 1,
Each of the first antenna loop and the second antenna loop includes:
A first capacitor and a second capacitor are formed, the resonant antenna device for wireless energy transmission.
제1항에 있어서,
상기 제1 안테나 루프 및 상기 제2 안테나 루프는,
공진 주파수가 동일한, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치.
The method of claim 1,
The first antenna loop and the second antenna loop,
A resonant antenna device for wireless energy transmission having the same resonant frequency.
제1 평면 상에 설치되는 제1 지지판;
제2 평면 상에 설치되고, 상기 제1 지지판과 상호 교차하여 형성되는 제2 지지판;
상기 제1 지지판에 형성되는 제1 안테나 방사체; 및
상기 제2 지지판에 상기 제1 안테나 방사체와 연결되어 형성되는 제2 안테나 방사체를 포함하는, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치.
A first support plate installed on the first plane;
A second support plate disposed on a second plane and formed to cross the first support plate;
A first antenna radiator formed on the first support plate; And
And a second antenna radiator connected to the first antenna radiator on the second support plate.
제6항에 있어서,
상기 제1 지지판과 상기 제2 지지판은 수직하게 교차하여 형성되는, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치.
The method according to claim 6,
The first support plate and the second support plate is formed to cross vertically, the resonant antenna device for wireless energy transmission.
제6항에 있어서,
상기 제1 안테나 방사체 및 상기 제2 안테나 방사체는 스파이럴 형상으로 형성되는, 무선 에너지 전송용 공진 안테나 장치.


The method according to claim 6,
The first antenna radiator and the second antenna radiator are formed in a spiral shape, the resonant antenna device for wireless energy transmission.


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