KR20150099478A - 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치 및 이를 구비한 무선 충전 장치 - Google Patents

무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치 및 이를 구비한 무선 충전 장치 Download PDF

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Abstract

무선 충전용 코일의 양측부에 무선통신용 방사 패턴들을 중첩영역을 갖도록 적층하여 무선 충전 효율을 유지하면서 근거리 통신 범위가 증가하도록 한 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치 및 이를 구비한 무선 충전 장치를 제시한다. 제시된 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치는 복수의 무선 충전용 코일들을 구비하는 무선 충전 안테나 모듈과, 무선 충전 안테나 모듈의 일측에 적층되고, 복수의 무선 충전용 코일들 중 하나와 중첩되는 제1근거리 통신 안테나 모듈, 및 무선 충전 안테나 모듈의 타측에 적층되고, 복수의 무선 충전용 코일들 중 다른 하나와 중첩되는 제2근거리 통신 안테나 모듈을 포함한다.

Description

무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치 및 이를 구비한 무선 충전 장치{ANTENNA MODULE FOR WIRELESS COMMUNICATION AND WIRELESS CHARGING, AND WIRELESS CHARGER HAVING THE SAME}
본 발명은 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치 및 이를 구비한 무선 충전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차, 기차, 버스 등에 설치되어 휴대 단말과 무선 통신을 수행하고, 휴대 단말을 무선 충전하는 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치 및 이를 구비한 무선 충전 장치에 관한 것이다.
기술의 발전과 함께 휴대폰, 피디에이(PDA), 피엠피(PMP), 내비게이션, 랩톱 등과 같은 휴대 단말들은 통화, 동영상/음악 재생, 길안내 등과 같은 기본 기능 이외에도 디엠비, 무선 인터넷, 기기 간의 근거리 통신, 무선 충전 등의 기능을 추가로 제공하고 있다. 그에 따라, 휴대 단말에는 근거리 통신용 안테나 및 무선 충전용 안테나를 구비한다.
근거리 통신 및 무선 충전 등의 기능을 구비한 휴대 단말의 보급이 증가함에 따라 무선 충전과 근거리 통신 기능을 지원하는 차량, 노트북, 랩톱, 휴대용 충전기가 개발되고 있다. 이러한 기기들은 휴대 단말과 같이 근거리 통신용 안테나 및 무선 충전용 안테나를 포함하는 안테나 모듈을 구비한다.
종래의 안테나 모듈은 근거리 통신용 안테나의 내부에 무선 충전용 안테나가 배치된다. 이러한 구조의 안테나 모듈은 중앙부에서 널 포인트(NULL POINT)가 발생하여 근거리 통신 범위(즉, 인식 범위)가 감소하고, 무선 충전용 안테나와 근거리 통신용 안테나 간의 신호 간섭이 발생하여 통신 성능이 감소하는 문제점이 있다.
종래의 안테나 모듈은 근거리 통신용 안테나의 양측에 무선 충전용 안테나가 배치될 수도 있다. 이러한 구조의 안테나 모듈은 무선 충전용 안테나의 코일이 근거리 통신용 안테나의 양측에 분산 배치되어 무선 충전 효율이 저하되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2009-0126323호(명칭: NFC 모듈, 특히 이동 전화기용 NFC 모듈) 한국등록특허 제10-1098263호(명칭: 엔에프시 루프 안테나)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 무선 충전용 코일의 양측부에 무선통신용 방사 패턴들을 중첩영역을 갖도록 적층하여 무선 충전 효율을 유지하면서 근거리 통신 범위가 증가하도록 한 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치 및 이를 구비한 무선 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치는 복수의 무선 충전용 코일들을 구비하는 무선 충전 안테나 모듈; 무선 충전 안테나 모듈에 적층되고, 복수의 무선 충전용 코일들 중 하나와 중첩되는 제1근거리 통신 안테나 모듈; 및 무선 충전 안테나 모듈에 적층되고, 복수의 무선 충전용 코일들 중 다른 하나와 중첩되는 제2근거리 통신 안테나 모듈을 포함한다.
이때, 무선 충전 안테나 모듈은, 실딩 시트에 형성된 개구부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성되는 제1무선 충전용 코일; 및 실딩 시트에 형성된 다른 개구부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성되고, 제1무선 충전용 코일과 이격되어 형성되는 제2무선 충전용 코일을 포함할 수 있다. 여기서, 제1무선 충전용 코일 및 제2무선 충전용 코일은 동일 방향으로 권선되어 형성될 수 있다.
한편, 무선 충전 안테나 모듈은, 실딩 시트에 형성된 또 다른 개구부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성되고, 제1무선 충전용 코일 및 제2무선 충전용 코일과 중첩되어 형성되는 제3무선 충전용 코일을 더 포함할 수도 있다.
제1근거리 통신 안테나 모듈은 제1무선 충전용 코일의 일측과 중첩 적층되어 제1중첩 영역을 형성하고, 제1무선 충전용 코일은 제1중첩 영역에서 커플링 효과에 의해 제1근거리 통신 안테나 모듈의 보조 방사체로 동작할 수 있다.
제2근거리 통신 안테나 모듈은 제2무선 충전용 코일의 일측과 중첩 적층되어 제2중첩 영역을 형성하고, 제2무선 충전용 코일은 제2중첩 영역에서 커플링 효과에 의해 제2근거리 통신 안테나 모듈의 보조 방사체로 동작할 수 있다.
제1근거리 통신 안테나 모듈은, 제1안테나 시트에 형성된 개구부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성되는 제1방사 패턴; 제1방사 패턴의 입력단에 연결되는 제1단자; 및 제1방사 패턴의 출력단에 연결되는 제2단자를 포함할 수 있다.
제2근거리 통신 안테나 모듈은, 제2안테나 시트 상면에 형성된 개구부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성되는 제2방사 패턴; 제2방사 패턴의 입력단에 연결되는 제3단자; 및 제2방사 패턴의 출력단에 연결되는 제4단자를 포함할 수 있다.
이때, 제1단자는 제3단자와 연결되고, 제2단자는 제4단자와 연결될 수 있다.
또한, 제1단자가 제1안테나 시트의 일측 상단에 형성되면 제3단자는 제2안테나 시트의 일측 하단에 형성되고, 제1단자가 제1안테나 시트의 일측 하단에 형성되면 제3단자는 제2안테나 시트의 일측 상단에 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치 및 이를 구비한 무선 충전 장치는 제1근거리 통신 안테나 모듈 및 제2근거리 통신 안테나 모듈을 무선 충전 안테나 모듈과 중첩영역을 갖도록 적층함으로써, 중앙부에 배치된 무선 충전 안테나 모듈에서 근거리 통신 신호를 수신하여 중앙부에서 널 포인트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치 및 이를 구비한 무선 충전 장치는 제1근거리 통신 안테나 모듈 및 제2근거리 통신 안테나 모듈을 무선 충전 안테나 모듈과 중첩영역을 갖도록 적층함으로써, 무선 충전 효율을 유지하면서 근거리 통신 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치 및 이를 구비한 무선 충전 장치는 중앙부에서 널 포인트가 발생하는 것을 방지함으로써, 근거리 통신의 통신 범위(즉, 인식 범위)를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치의 안테나 특성을 비교 설명하기 위한 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치에서 근거리 통신 안테나 모듈과 무선 충전 안테나 모듈의 중첩 정도에 따른 안테나 특성을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치(100; 이하, 안테나 장치)는 무선 충전 안테나 모듈(110), 제1근거리 통신 안테나 모듈(130) 및 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)을 포함하여 구성된다. 안테나 장치(100)는 차량의 기어박스에 구비되어, 휴대 단말과 근거리 통신 및 무선 충전을 수행한다. 이때, 안테나 장치(100)는 노트북, 랩톱, 휴대용 충전기 등에 단말 형태로 구비될 수도 있다. 여기서, 안테나 장치(100)는 무선 충전 처리 모듈(170) 및 근거리 통신 처리 모듈(190)을 더 포함할 수도 있다.
무선 충전 안테나 모듈(110)은 개구부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성되는 복수의 무선 충전용 코일을 구비한다. 복수의 무선 충전용 코일은 무선 충전 처리 모듈(170)에 각각 병렬로 연결된다. 무선 충전용 코일은 무선 충전 처리 모듈(170)로부터 교류 전류가 인가됨에 따라 인접 배치된 휴대 단말의 무선 충전을 수행한다.
이를 위해, 무선 충전 안테나 모듈(110)은 제1무선 충전용 코일(112) 내지 제3무선 충전용 코일(116)을 구비한다. 여기서, 제1무선 충전용 코일(112) 및 제2무선 충전용 코일(114)은 소정 간격 이격되어 실딩 시트의 상부에 적층되고, 제3무선 충전용 코일(116)은 제1무선 충전용 코일(112) 및 제2무선 충전용 코일(114)의 상부에 적층된다. 여기서, 제3무선 충전용 코일(116)은 제1무선 충전용 코일(112) 및 제2무선 충전용 코일(114)과 소정영역이 중첩되어 적층된다.
물론, 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 충전 안테나 모듈(110)은 제1무선 충전용 코일(112) 및 제2무선 충전용 코일(114)을 구비할 수도 있다. 여기서, 제1무선 충전용 코일(112) 및 제2무선 충전용 코일(114)은 소정 간격 이격되어 실딩 시트의 상부에 적층된다.
이때, 제1무선 충전용 코일(112)은 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)과의 커플링 효과에 의해 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 보조 방사체로 동작한다. 제2무선 충전용 코일(114)은 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)과의 커플링 효과에 의해 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 보조 방사체로 동작한다.
제1근거리 통신 안테나 모듈(130)은 제1방사 패턴(132)을 구비한다. 이때, 제1방사 패턴(132)은 제1안테나 시트에 형성된 개구부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성된다. 제1방사 패턴(132)은 근거리 통신 처리 모듈(190)과 연결되는 제1단자(134) 및 제2단자(136)가 양단에 각각 형성된다. 여기서, 제1단자(134)는 제1방사 패턴(132)의 양단 중에서 전류가 인입되는 입력단에 형성되고, 제2단자(136)는 제1방사 패턴(132)의 양단 중에서 전류가 출력되는 출력단에 형성된다.
제1근거리 통신 안테나 모듈(130)은 무선 충전 안테나 모듈(110)의 제1무선 충전용 코일(112)의 일측(즉, 제1무선 충전용 코일(112)의 좌측) 상부에 적층된다. 이때, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)은 무선 충전 안테나 모듈(110)의 제1무선 충전용 코일(112)과 소정영역 중첩되어 제1중첩 영역(220)을 형성하며 적층된다. 이때, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)은 제1중첩 영역(220)에서 제1무선 충전용 코일(112)과의 커플링이 발생한다. 그에 따라, 제1무선 충전용 코일(112)이 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 보조 방사체로 동작한다.
제2근거리 통신 안테나 모듈(150)은 제2방사 패턴(152)을 구비한다. 이때, 제2방사 패턴(152)은 제2안테나 시트 상면에 형성된 개구부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성된다. 제2방사 패턴(152)은 근거리 통신 처리 모듈(190)과 연결되는 제3단자(154) 및 제4단자(156)가 양단에 각각 형성된다. 여기서, 제3단자(154)는 제2방사 패턴(152)의 양단 중에서 전류가 인입되는 일단에 형성되고, 제4단자(156)는 제2방사 패턴(152)의 양단 중에서 전류가 출력되는 일단에 형성된다.
제2근거리 통신 안테나 모듈(150)은 무선 충전 안테나 모듈(110)의 제2무선 충전용 코일(114)의 일측(즉, 제2무선 충전용 코일(114)의 우측) 상부에 적층된다. 이때, 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)은 무선 충전 안테나 모듈(110)의 제2무선 충전용 코일(114)과 소정영역 중첩되어 제2중첩 영역(240)을 형성하며 적층된다. 이때, 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)은 제2중첩 영역(240)에서 제2무선 충전용 코일(114)과의 커플링이 발생한다. 그에 따라, 제2무선 충전용 코일(114)이 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 보조 방사체로 동작한다.
이때, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 제1방사 패턴(132) 및 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 제2방사 패턴(152)은 동일한 방향으로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1방사 패턴(132)이 안쪽에서 바깥쪽 방향으로 권선되는 경우, 제2방사 패턴(152)도 안쪽에서 바깥쪽 방향으로 권선되는 것이 바람직하다.
또한, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 입력단인 제1단자(134) 및 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 입력단인 제3단자(154)는 서로 다른 위치(즉, 상단 및 하단, 또는 하단 및 상단)에 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 제1단자(134)가 상단에 배치되면 제3단자(154)는 하단에 배치되고, 제1단자(134)가 하단에 배치되면 제3단자(154)는 상단에 배치되는 것이 바람직하다.
여기서, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130) 및 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 입력단인 제1단자(134) 및 제3단자(154)는 근거리 통신 처리 모듈(190)의 출력단과 연결되고, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130) 및 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 출력단인 제2단자(136) 및 제4단자(156)는 근거리 통신 처리 모듈(190)의 입력단과 연결된다.
이러한 구조에 의해, 안테나 장치(100)는 제1중첩 영역(220)에 배치된 제1방사 패턴(132)과 제1무선 충전용 코일(112)의 커플링 효과에 의해 제1무선 충전용 코일(112)이 제1방사 패턴(132)의 보조 방사체로 동작하고, 제2중첩 영역(240)에 배치된 제2방사 패턴(152)과 제2무선 충전용 코일(114)의 커플링 효과에 의해 제2무선 충전용 코일(114)이 제2방사 패턴(152)의 보조 방사체로 동작한다.
그에 따라, 안테나 장치(100)는 중앙부에 배치된 제1무선 충전용 코일(112) 및 제2무선 충전용 코일(114)에서 근거리 통신 신호를 수신함으로써, 안테나 장치(100)의 중앙부에서 널 포인트 발생을 방지하고 근거리 통신의 통신 범위(즉, 인식 범위)가 증가하는 효과가 있다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치의 안테나 특성을 비교 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나 장치(100)의 제1구조는 제1무선 충전용 코일(112)과 제2무선 충전용 코일(114)이 동일 방향으로 권선되어 배치된다. 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 제1방사 패턴(132)과 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 제2방사 패턴(152)은 동일 방향으로 형성되며, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 입력단인 제1단자(134)는 하단에 배치되고, 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 입력단인 제3단자(154)는 상단에 배치된다. 이때, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 입력단인 제1단자(134)는 제2거리 통신 안테나 모듈의 입력단인 제3단자(154)와 연결되고, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 출력단인 제2단자(136)는 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 출력단인 제4단자(156)와 연결된다. 제1단자(134) 및 제3단자(154)는 근거리 통신 처리 모듈(190)의 출력단과 연결되고, 제2단자(136) 및 제4단자(156)는 근거리 통신 처리 모듈(190)의 입력단과 연결된다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 안테나 장치(100)의 제2구조는 제1무선 충전용 코일(112)과 제2무선 충전용 코일(114)이 동일 방향으로 권선되어 배치된다. 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 제1방사 패턴(132)과 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 제2방사 패턴(152)은 동일 방향으로 형성되며, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 입력단인 제1단자(134)는 상단에 배치되고, 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 입력단인 제3단자(154)는 하단에 배치된다. 이때, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 입력단인 제1단자(134)는 제2거리 통신 안테나 모듈의 입력단인 제3단자(154)와 연결되고, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 출력단인 제2단자(136)는 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 출력단인 제4단자(156)와 연결된다. 제1단자(134) 및 제3단자(154)는 근거리 통신 처리 모듈(190)의 출력단과 연결되고, 제2단자(136) 및 제4단자(156)는 근거리 통신 처리 모듈(190)의 입력단과 연결된다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 안테나 장치(100)의 제3구조는 제1무선 충전용 코일(112)과 제2무선 충전용 코일(114)이 서로 다른 방향 방향으로 권선되어 배치된다. 즉, 제1무선 충전용 코일(112)은 시계 반대 방향으로 권선되고, 제2무선 충전용 코일(114)은 시계 방향으로 권선되어 배치된다. 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 제1방사 패턴(132)과 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 제2방사 패턴(152)은 동일 방향으로 형성되며, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 입력단인 제1단자(134)는 하단에 배치되고, 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 입력단인 제3단자(154)는 상단에 배치된다. 이때, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 입력단인 제1단자(134)는 제2거리 통신 안테나 모듈의 입력단인 제3단자(154)와 연결되고, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 출력단인 제2단자(136)는 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 출력단인 제4단자(156)와 연결된다. 제1단자(134) 및 제3단자(154)는 근거리 통신 처리 모듈(190)의 출력단과 연결되고, 제2단자(136) 및 제4단자(156)는 근거리 통신 처리 모듈(190)의 입력단과 연결된다.
마지막으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 안테나 장치(100)의 제4구조는 제1무선 충전용 코일(112)과 제2무선 충전용 코일(114)이 동일 방향으로 권선되어 배치된다. 제1근거리 통신 아테나 모듈의 제1방사 패턴(132)과 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 제2방사 패턴(152)은 서로 다른 방향으로 형성되며, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 입력단인 제1단자(134) 및 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 입력단인 제3단자(154)는 상단에 배치된다. 이때, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 입력단인 제1단자(134)는 제2거리 통신 안테나 모듈의 입력단인 제3단자(154)와 연결되고, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 출력단인 제2단자(136)는 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 출력단인 제4단자(156)와 연결된다. 제1단자(134) 및 제3단자(154)는 근거리 통신 처리 모듈(190)의 출력단과 연결되고, 제2단자(136) 및 제4단자(156)는 근거리 통신 처리 모듈(190)의 입력단과 연결된다.
도 7을 참조하여 안테나 장치(100)의 중앙부(즉, 제3무선 충전용 코일(116)의 중앙)에서 근거리 통신 성능을 비교하면, 제1무선 충전용 코일(112) 및 제2무선 충전용 코일(114)이 동일 방향으로 권선되고, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)과 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 입력단의 위치가 상단 및 하단으로 각각 배치된 제1구조 및 제2구조의 안테나 장치(100)의 경우 중앙부에서 근거리 통신이 가능한 것을 확인할 수 있다. 이때, 제1구조 및 제2구조의 안테나 장치(100)는 휴대 단말의 P2P 모드시 중앙부에서 대략 13mm 정도의 인식 범위를 형성하고, EV1 Card의 리더 모드시 중앙부에서 대략 12mm 정도의 인식 범위를 형성하는 것을 알 수 있다.
이에 비해, 제1무선 충전용 코일(112) 및 제2무선 충전용 코일(114)이 서로 다른 방향으로 권선된 제3구조의 경우 중앙부에서 근거리 통신이 가능하지만, 근거리 통신의 인식 범위가 제1구조 및 제2구조에 비해 저하되는 것을 확인할 수 있다.
한편, 제1무선 충전용 코일(112) 및 제2무선 충전용 코일(114)이 동일 방향으로 권선되고, 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)과 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 입력단이 상단에 배치되어 제1근거리 통신 아테나 모듈의 제1방사 패턴(132)과 제2근거리 통신 안테나 모듈(150)의 제2방사 패턴(152)은 서로 다른 방향으로 형성된 제4구조의 안테나 장치(100)의 경우, 중앙부에서 근거리 통신이 이루어지지 않는 것을 확인할 수 있다.
도 8을 참조하면, 안테나 장치(100)는 제1무선 충전 코일 내지 제3무선 충전 코일을 구비하는 종래의 무선 충전 안테나와 동등한 무선 충전 효율을 유지하는 것을 알 수 있다.
이를 통해, 안테나 장치(100)는 무선 충전 안테나 모듈(110)의 제1무선 충전용 코일(112) 및 제2무선 충전용 코일(114)이 동일한 방향으로 권선된 경우, 제1근거리 통신 모듈 및 제2근거리 통신 모듈의 입력단인 제1단자(134)와 제3단자(154)가 서로 다른 위치(즉, 상단 및 하단, 또는 하단 및 상단)에 배치됨으로써, 무선 충전 효율을 유지하면서 안테나 장치(100)의 중앙부에서의 널 포인트 발생을 방지하여 근거리 통신의 통신 범위를 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치에서 근거리 통신 안테나 모듈과 무선 충전 안테나 모듈(110)의 중첩 정도에 따른 안테나 특성을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 9 및 도 10에 기재된 중첩 정도는 제1무선 충전용 코일(112) 및 제2무선 충전용 코일(114)의 일측부 면적과 제1근거리 통신 안테나 모듈(130)의 제1방사패턴(132)과 제1무선 충전용 코일(112)이 중첩되어 형성되는 제1중첩 영역(220)의 면적의 비율을 의미한다.
도 9를 참조하면, 안테나 장치(100)는 근거리 통신 안테나 모듈과 무선 충전 안테나 모듈(110)이 중첩되지 않으면 휴대 단말의 P2P 모드시 중앙부에서 인식이 되지 않고, EV1 Card의 리더 모드시 중앙부에서 대략 6 mm 정도의 인식 범위를 형성하는 것을 알 수 있다.
안테나 장치(100)는 근거리 통신 안테나 모듈과 무선 충전 안테나 모듈(110)의 중첩 정도가 0%에서 40% 까지 증가하면 휴대 단말의 P2P 모드 및 EV1 Card의 리더 모드시 중앙부에서 형성되는 인식 범위가 증가하고, 대략 50% 이상이 되면 휴대 단말의 P2P 모드 및 EV1 Card의 리더 모드시 중앙부에서 형성되는 인식 범위가 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 안테나 장치(100)는 근거리 통신 안테나 모듈과 무선 충전 안테나 모듈(110)의 중첩 정도가 커질수록 중앙부에서의 근거리 통신 성능이 개선되지만, 충첩 정도가 50% 이상이 되면 근거리 통신 성능이 기대효과를 만족하지 못한다.
한편, 도 10을 참조하면, 안테나 장치(100)는 근거리 통신 안테나 모듈과 무선 충전 안테나 모듈(110)의 중첩 정도가 대략 0% 내지 30% 정도에서 종래와 동등한 무선 충전 효율을 가지지만, 중첩 정도가 대략 30% 이상이 되면 무선 충전 효율이 감소하는 것을 알 수 있다.
이를 통해, 안테나 장치(100)는 근거리 통신 안테나 모듈과 무선 충전 안테나 모듈(110)의 중첩 정도가 대략 10% 내지 20% 정도에서 형성되는 경우 무선 충전 효율을 유지하면서 근거리 통신 성능을 개선할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치 및 이를 구비한 무선 충전 장치는 제1근거리 통신 안테나 모듈 및 제2근거리 통신 안테나 모듈을 무선 충전 안테나 모듈과 중첩영역을 갖도록 적층함으로써, 중앙부에 배치된 무선 충전 안테나 모듈에서 근거리 통신 신호를 수신하여 중앙부에서 널 포인트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치 및 이를 구비한 무선 충전 장치는 제1근거리 통신 안테나 모듈 및 제2근거리 통신 안테나 모듈을 무선 충전 안테나 모듈과 중첩영역을 갖도록 적층함으로써, 무선 충전 효율을 유지하면서 근거리 통신 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치 및 이를 구비한 무선 충전 장치는 중앙부에서 널 포인트가 발생하는 것을 방지함으로써, 근거리 통신의 통신 범위(즉, 인식 범위)를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 안테나 장치 110: 무선 충전 안테나 모듈
112: 제1무선 충전용 코일 114: 제2무선 충전용 코일
116: 제3무선 충전용 코일 130: 제1근거리 통신 안테나 모듈
132: 제1방사 패턴 134: 제1단자
136: 제2단자 150: 제2근거리 통신 안테나 모듈
152: 제2방사 패턴 154: 제3단자
156: 제4단자 170: 무선 충전 처리 모듈
190: 근거리 통신 처리 모듈 220: 제1중첩 영역
240: 제2중첩 영역

Claims (11)

  1. 제1무선 충전용 코일 및 제2무선 충전용 코일을 구비하는 무선 충전 안테나 모듈;
    상기 무선 충전 안테나 모듈에 적층되고, 상기 제1무선 충전용 코일 및 제2무선 충전용 코일 중 하나와 중첩되는 제1근거리 통신 안테나 모듈; 및
    상기 무선 충전 안테나 모듈에 적층되고, 상기 제1무선 충전용 코일 및 제2무선 충전용 코일 중 다른 하나와 중첩되는 제2근거리 통신 안테나 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1무선 충전용 코일은 실딩 시트에 형성된 개구부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성되고,
    상기 제2무선 충전용 코일은 상기 실딩 시트에 형성된 다른 개구부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성되고, 상기 제1무선 충전용 코일과 이격되어 형성되는 제2무선 충전용 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1무선 충전용 코일 및 상기 제2무선 충전용 코일은 동일 방향으로 권선되어 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 무선 충전 안테나 모듈은,
    실딩 시트에 형성된 또 다른 개구부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성되고, 상기 제1무선 충전용 코일 및 상기 제2무선 충전용 코일과 중첩되어 형성되는 제3무선 충전용 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1근거리 통신 안테나 모듈은 상기 제1무선 충전용 코일의 일측과 중첩 적층되어 제1중첩 영역을 형성하고,
    상기 제1무선 충전용 코일은 상기 제1중첩 영역에서 커플링 효과에 의해 상기 제1근거리 통신 안테나 모듈의 보조 방사체로 동작하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2근거리 통신 안테나 모듈은 상기 제2무선 충전용 코일의 일측과 중첩 적층되어 제2중첩 영역을 형성하고,
    상기 제2무선 충전용 코일은 상기 제2중첩 영역에서 커플링 효과에 의해 상기 제2근거리 통신 안테나 모듈의 보조 방사체로 동작하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1근거리 통신 안테나 모듈은,
    제1안테나 시트에 형성된 개구부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성되는 제1방사 패턴;
    상기 제1방사 패턴의 입력단에 연결되는 제1단자; 및
    상기 제1방사 패턴의 출력단에 연결되는 제2단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2근거리 통신 안테나 모듈은,
    제2안테나 시트에 형성된 개구부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성되는 제2방사 패턴;
    상기 제2방사 패턴의 입력단에 연결되는 제3단자; 및
    상기 제2방사 패턴의 출력단에 연결되는 제4단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1단자는 상기 제3단자와 연결되고, 상기 제2단자는 상기 제4단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1단자가 상기 제1안테나 시트의 일측 상단에 형성되면 상기 제3단자는 상기 제2안테나 시트의 일측 하단에 형성되고, 상기 제1단자가 상기 제1안테나 시트의 일측 하단에 형성되면 상기 제3단자는 상기 제2안테나 시트의 일측 상단에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 무선 통신 및 무선 충전용 안테나 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
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