无线电力用天线以及具备该无线电力用天线的双模天线的制作方法
无线电力用天线以及具备该无线电力用天线的双模天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线电力用天线以及双模天线。
【背景技术】
[0002] 最近对于能源-IT融合技术的关注与日俱增。能源-IT融合技术是指将快速发展 的IT技术融合到现有的能源技术中，而作为这种能源-IT技术的领域之一有无线电力传输 (WPT、Wireless Power Transfer)技术。无线电力传输是指取代现有的有线形式的电力线 而以无线方式向电气设备提供电源的技术，因其不需要以往那样为了给家用电器等充电而 从电源插座连接有线形式的电源电缆到家用电器或者充电设备也能够无线充电，所以相关 研宄正在积极进行中。
[0003] 目前已商业化或者正在研宄中的无线电力传输技术有磁感应方式和磁共振方 式。磁感应方式的无线电力传输技术是利用两个线圈之间的磁感应现象的方式，可以在数 mm~数cm距离内传输数瓦的电力，现在用于交通卡、无线剃须刀、电动牙刷等。另一方面， 磁共振方式的无线电力传输技术是通过共振频率上的共振親合（resonant coupling)来 传输电力的方式，可以在数m以内的距离传输数十瓦的电力，其传输效率受共振器的品质 因数（Quality Factor，Q)值影响。对此，美国公开公报第2008/0157272 (以下称'在先技 术文献1'）、韩国特许公报第0637078号（以下称'在先技术文献2'）以及美国特许公报 第4392013号（以下称'在先技术文献3'）等公开了提高品质因数的电感器结构。然而， 在先技术文献1以及在先技术文献2中都只在基板的一侧配置有金属层，因此构成天线时 很有可能无法确保所需的绕组线数。此外，在先技术文献3中仅公开了制作细图案（fine pattern)的方法。
[0004] 另一方面，最近上市的相当数量的移动终端上装有近距离无线通信模块，使其能 够进行近距离无线通信。近距离无线通信（Near Field Communication)是使用13. 56MHz 波段的频率在l〇cm左右的距离内收发数据的近距离通信技术。近距离无线通信模块搭载 在移动终端中，以用于用户认证、身份证、信用卡、手机门票、手机优惠券等各种领域。
[0005] 另一方面，为了进行近距离无线通信需要近距离无线通信用天线（线圈）。近距离 无线通信天线包括各自独立的近距离无线通信读取器和近距离无线通信标签，而实际实施 在移动终端上的情形，一般使用以叠层结构集成近距离无线通信读取器天线和标签天线的 集成型双模天线结构。
[0006] 此外，无线电力传输时也需要单独的无线电力传输用天线（线圈）。因此，为了能 够在移动终端上同时支持近距离无线通信功能和无线电力传输功能，需要同时装配实现各 自功能的天线。而在这种情况下，由于移动终端的尺寸有限，从而导致天线的装配空间狭 小，并且需要装配两种天线，因而存在增加移动终端的尺寸及厚度的问题。
[0007] 因此，实际需要引进能够将近距离无线通信天线和无线电力传输天线都装配在移 动终端上的同时也能够最大限度地减少安装空间的技术。
[0008] 对此，公开有美国公开特许第2010-0194334号（以下称'在先技术文献4'）。在 先技术文献4涉及用于进行无线电力传输以及近距离通信的电力电路，具有所述电力电路 的电子设备包括后壳，该后壳具有无线电力接收天线以及转换电路。但是，在先技术文献4 中虽然公开了无线电力接收天线可用于实现无线电力供给功能或者近距离无线通信功能， 然而并没有公开同时执行无线电力供给功能和近距离无线通信功能的具体结构。
【发明内容】
[0009] 所要解决的技术问题
[0010] 本发明旨在解决如上所述的问题，其目的在于，提供一种通过简单的结构能够显 著提高品质因数的无线电力用天线以及双模天线。具体而言，防止由于趋肤效应而在导体 内部出现电流不流通的区域，从而提高品质因数。
[0011] 进而，其目的在于，提供一种在狭小的绝缘片上具有无线电力用线圈图案时能够 确保所需的绕组线数的无线电力用天线。
[0012] 此外，其目的在于，提供一种能够通过一个天线进行无线电力的收发/中继的同 时进行近距离无线通信的双模天线。
[0013] 解决技术问题的方法
[0014] 为了实现所述目的，本发明提供一种无线电力用天线，用于以无线方式收发或者 中继电力，其特征在于，包括：绝缘片；以及无线电力用线圈，其至少一部分区域具有分割 图案部，所述分割图案部包括在宽度方向彼此隔着间距的多个图案，并且所述分割图案部 形成在所述绝缘片的上下表面上。
[0015] 在此，在所述绝缘片的一面上可以进一步具有一对无线电力用接线端子，所述无 线电力用线圈的两端部电连接在所述一对无线电力用接线端子，所述分割图案部可以距所 述无线电力用接线端子隔着规定距离。
[0016] 另一方面，所述无线电力用线圈可以具有：第一图案部，形成在所述绝缘片的上表 面上；以及第二图案部，与所述第一图案部电连接，形成在所述绝缘片的下表面上。此时，从 正面观察时，所述第一图案部和所述第二图案部中的电流流动方向彼此相同，从而增强电 流。
[0017] 此外，所述分割图案部可以包括：第一分割图案部，形成在所述第一图案部；第二 分割图案部，与所述第一分割图案部电连接，形成在所述第二图案部。其中，形成所述第一 分割图案部和所述第二分割图案部的各图案以所述绝缘片为中心彼此对称地配置在相同 的位置上，或者形成所述第一分割图案部和所述第二分割图案部的各图案以所述绝缘片为 中心彼此交错地配置在不同的位置上。
[0018] 另一方面，所述分割图案部的各图案的宽度及高度可以相同，或者所述分割图案 部可以包括宽度及高度中的至少一个不相同的多个图案。此时，所述各图案可以配置成彼 此隔着相同的间距。
[0019] 另一方面，可以将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定为，避免在所述各图 案的内部出现电流不流通的区域。例如，可以将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定 为，电流能够渗透的表皮厚度的两倍以下。
[0020] 进而，所述分割图案部可以包括主图案和至少一个子图案。在这种情况下，所述主 图案的宽度及高度中的至少一个可以大于所述子图案的宽度及高度。此外，可以具有两个 以上的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度可以相同；或者，可以具有两个以上 的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度中的至少一个不相同。
[0021] 另一方面，为了实现所述目的，本发明提供一种双模天线，其特征在于，包括：绝缘 片；近距离无线通信线圈，形成在所述绝缘片上，以收发数据；以及无线电力用线圈，形成 在所述绝缘片上，以无线收发电力，其至少一部分区域具有分割图案部，该分割图案部包括 在宽度方向彼此隔着间距的多个图案。
[0022] 此外，在所述绝缘片的一面上可以进一步具有一对无线电力用接线端子，所述无 线电力用线圈的两端部电连接在所述一对无线电力用接线端子，所述分割图案部距所述无 线电力用接线端子隔着规定距离。
[0023]另一方面，所述绝缘片的上表面及下表面上可以都具有所述分割图案部。此时，所 述分割图案部可以具有：第一分割图案部，形成在所述绝缘片的上表面上；第二分割图案 部，与所述第一分割图案部电连接，形成在所述绝缘片的下表面上。此外，从正面看时，所述 第一分割图案部和所述第二分割图案部的电流流动方向相同。
[0024]另一方面，所述第一分割图案部和所述第二分割图案部可以以所述绝缘片为中心 彼此对称地配置在相同的位置上。或者，形成所述第一分割图案部和所述第二分割图案部 的各图案可以以所述绝缘片为中心彼此交错地配置在不同的位置上。
[0025]另一方面，可以将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定为，避免在所述各图 案的内部出现电流不流通的区域。例如，可以将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定 为，电流能够渗透的表皮厚度的两倍以下。
[0026]此外，所述分割图案部的各图案的宽度及高度可以相同，或者所述分割图案部可 以包括宽度及高度中的至少一个不相同的多个图案。
[0027]另一方面，所述分割图案部可以包括主图案以及至少一个子图案。此时，所述主图 案的宽度及高度中的至少一个可以大于所述子图案的宽度及高度。例如，可以具有两个以 上的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度可以相同，或者可以具有两个以上的 所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度中的至少一个不相同。
[0028] 发明效果
[0029]根据如上所述的本发明的结构，无线电力用天线通过具有多个图案的分割图案部 来减小在内部电流不流通的区域，从而能够显著提高品质因数。
[0030]进而，在一个绝缘片的上表面及下表面上均具有无线电力用线圈，从而能够充分 确保无线电力的收发所需的绕组线数。
[0031]此外，在一个绝缘片上同时具有无线电力用线圈和近距离无线通信用线圈，从而 不仅能够提供简单且厚度薄的天线，还能提供可进行无线电力的收发/中继的同时进行近 距离无线通信的双模天线。
【附图说明】
[0032]图1是示出无线电力传输系统结构的概略图。
[0033] 图2是示出一实施例涉及的无线电力用天线正面的主视图。
[0034] 图3是图2的后视图。
[0035] 图4是用来说明趋肤效应的概略图。
[0036] 图5是示出单一图案部的线圈截面的截面图。
[0037] 图6是放大图2中的'VI'区域的部分放大图。
[0 038] 图7及图8是用于决定分割图案部的各图案宽度的概略图。
[0039] 图9及图10是示出第一分割图案部及第二分割图案部的配置的侧视图。
[0040] 图11至图18是示出另一实施例涉及的分割图案部的侧视图。
[0041]图19是示出一实施例涉及的具备双模天线的用户终端结构的框图。
[0042] 图20是用户终端的本体后视图。
[0043] 图21是用户终端的电池盖的主视图。
[0044] 图22是一实施例涉及的双模天线的主视图。
[0045] 图23是一实施例涉及的双模天线的后视图。
【具体实施方式】
[0046] 下面，参照附图详细查看本发明的不同的实施例。首先，查看无线电力传输系统， 再查看本发明涉及的无线电力用天线。
[0047]图1是示出无线电力传输系统结构的概略图。
[0048] 参照图1，无线电力传输系统具备无线传输电力的无线电力传输装置（供电器）10 以及无线接收电力的无线电力接收装置（受电器）20。
[0049]无线电力传输装置10从外部接收交流电源并利用送电天线11向外部放射电磁 场。具体来说，无线电力传输装置10利用交流/直流转换器（未图示）将由外部输入电源 提供的交流电源整流成直流电源，然后，为了无线电力传输而通过直流/交流转换电路（未 图示）再转换为高频交流电源，并通过送电天线11传输给无线电力接收装置20。
[0050] 无线电力接收装置20可利用受电天线21接收从无线电力传输装置10传输的电 力信号。具体来说，由于流经无线电力传输装置10的送电天线11的电流在送电天线11的 周围产生磁场，而且通过电磁感应在临近所述磁场配置的无线电力传输装置20的受电天 线21能够感应出电压，从而传输电力。无线电力接收装置20可利用所传输的电力来充电 终端等负载设备30或者提供用于驱动无线电力接收装置20所需的驱动电力。
[0051] 另一方面，虽然对于上述的无线电力传输系统说明了通过磁感应方法来无线传输 电力的方法，然而后述的无线电力用天线以及/或者双模天线并不限于磁感应方法，例如 当然也可以适用于磁共振方法的无线电力用天线以及/或者双模天线。
[0052] 下面，参照附图查看用于无线电力的无线电力用天线的不同实施例。
[0053] 图2是示出一实施例涉及的无线电力用天线100正面的主视图；图3是图2的后 视图。以下查看的无线电力用天线100可以无线收发电力，或者进而无线中继电力。即，可 以说无线电力用天线100可以发挥无线电力传输天线、无线电力接收天线以及无线电力中 继天线的所有功能。
[0054] 参照图2及图3, 一实施例涉及的无线电力用天线100首先可以具备绝缘片110。
[0055] 绝缘片110提供用于装配后述的无线电力用线圈120的空间，一般由PCB (Printed Circuit Board:印刷电路板）或者 FPCB (Flexible Printed Circuit Board:烧性印刷电 路板）来制作。
[0056] 绝缘片110的一面上可以具有一对无线电力用接线端子112、114,无线电力用线 圈120的两端部连接于该无线电力用接线端子112、114。如果本发明的无线电力用天线 100设置在如终端装置上的情况，则所述接线端子112、114可以连接于终端的模块接线端 子（未图示）以传输电力。或者所述无线电力用接线端子112、114可以连接于无线电力传 输装置的接线端子而通过所述无线电力用线圈120无线传输电力。
[0057] 另一方面，在本实施例涉及的无线电力用天线100在绝缘片110上形成无线电力 用线圈120的图案。例如，无线电力用线圈120的一端部连接于一对无线电力用接线端子 112、114中的任一个，并且在所述绝缘片110上形成旋转的环（loop)形图案，另一端部连接 于一对无线电力用接线端子112、114中的另一个。
[0058] 然而，一般来说将无线电力用天线100用在便携式终端等上时，由于绝缘片110的 尺寸非常小，所以形成无线电力用线圈120的图案的面积也狭小。因此，在绝缘片110上表 面上具有无线电力用线圈120的图案时，有可能无法确保无线电力的传输以及/或者接收 所需的绕组线数。在此，无线电力用线圈的绕组线数决定线圈的阻抗，而通过适当的阻抗能 够覆盖无线电力的传输以及/或者接收相匹配的频率区域。终宄确保线圈的适当绕组线 数意味着能够覆盖无线电力的传输以及/或者接收相匹配的频率区域。因此，只在绝缘片 110的上表面上具有无线电力用线圈120时，如果不能确保所需的绕组线数，则意味着无法 覆盖无线电力的传输以及/或者接收相匹配的频率区域，因而需要额外的绕组线。为了解 决这个问题，在本实施例涉及的无线电力用天线100可以在绝缘片110的上表面及下表面 上均具有无线电力用线圈120的图案。即，在绝缘片110的上表面及下表面上均具有无线 电力用线圈120的图案以充分确保无线电力的收发以及/或者中继所需的绕组线数。
[0059] 例如，无线电力用线圈120可以具有形成在绝缘片110上表面上的第一图案部130 和形成在绝缘片110下表面上的第二图案部140。第一图案部130的一端部可以连接于接 线端子112,且具有从接线端子112延伸而在绝缘片110的上表面向内收敛的环形。在绝缘 片110的上表面上，第一图案部130的另一端部在形成图案的环内部通过贯通绝缘片110 的通电部145连接于下表面上的第二图案部140。举例来说，所述通电部145可以由过孔 (via hole)等构成。
[0060] 第二图案部140的一端部在绝缘片110的下表面上连接于所述通电部145,且从通 电部145延伸以从环的内部向外部形成图案。另一方面，第二图案部140的另一端部通过 过孔150等以与绝缘片110上表面上的延伸图案部160相连接且连接于接线端子114。
[0061] 另一方面，从正面看时，形成在绝缘片110上表面上的第一图案部130和形成在绝 缘片110下表面上的第二图案部140可以向以相同的方向旋转以形成环。即，从正面观察 时，电流沿着无线电力用线圈120流动时的在第一图案部130和第二图案部140中的电流 流动方向相同。如此，隔着绝缘片110在两表面上所具有的无线电力用线圈120的第一图 案部130和第二图案部140中流动彼此相同方向的电流时，流经第一图案部130的电流和 流经第二图案部140的电流彼此增强，从而能够在无线传输电力时提高效率。
[0062] 另一方面，当电流沿着如线圈这样的导体流动时，电流不会流过导体的整个横截 面，而是沿着横截面的一部分表面流过，该现象定义为所谓的'趋肤效应（skin effect)'。 趋肤效应是指在向金属这样的导体施加高频电流时电流仅流过导体表面附近的现象。发生 趋肤效应的原因在于，沿着导体流动的电流方向急速变化，从而在导体内部产生感应电动 势，使得电流难以流过导体中心部。
[0063] 例如，如图4所示，通过一个芯线、例如具有单一图案部的线圈使电流通电时，由 于趋肤效应电流沿着具有规定厚度S的线圈表面的电流流通区域A流通，而在线圈内部出 现电流不流通的区域B。在此，电流渗透到导体内部而电流能够流通的表皮厚度用下述[数 学式1]来表不。
[0064]【数学式1】
[0065]
[0066] 在所述[数学式1]中，S表示电流渗透到导体内部而电流能够流通的表皮厚度，f 表示频率，]a表示真空中的透磁率（permeability)，P表示导体的电阻率（resistivity)。 这种趋肤效应限制沿着线圈流通的电流的量，因此无线收发电力时，显著降低其效率，且大 大降低'品质因素（Q factor)'。因此，如图5所示，当电流沿着由单一芯线、即单一图案部 构成的线圈40内部流动时，电流沿着相当于由所述[数学式1]确定的表皮厚度S的区域 A流动，且在内部形成电流不流通的区域B。
[0067] 在本实施例中，为了防止由于如上所述的趋肤效应而降低品质因数Q，可以在无线 电力用线圈120的至少一部分区域具有分割图案部200(参照图6)。例如，无线电力用线 圈120可以通过一个芯线与上述的无线电力用接线端子112、114相连接，并从所述无线电 力用接线端子112、114隔着规定间距具有分割图案部200。然而，并不局限于此，当然所述 分割图案部200也可以与上述的无线电力用接线端子112、114直接连接。
[0068] 其中，分割图案部200包括沿着宽度方向彼此隔着间距的多个图案220。图6是用 于示出分割图案部200形状的、图2的'VI'区域的部分放大图。
[0069] 参照图6,分割图案部200由构成线圈图案的一个芯线在宽度方向分离成多个分 支以形成各图案220a~220f。在这种情况下，各图案220a~220f相互间可以隔着相同的 间距布置，并且可以具有相同的宽度。
[0070] 例如，在图6中可以将6个图案220a~220f定义为从一个芯线分离的图案。如 此，若代替由一个芯线构成的单一图案部而具有包含多个图案的分割图案部，则可以减小 在导体内部电流不流通的区域。
[0071] 另一方面，具有多个图案的分割图案部200中各图案的宽度可以设定为使构成所 述各图案的导体内部不出现电流不流通的区域。下面，参照附图了解决定各图案宽度的方 法。
[0072] 图7及图8示出了各图案的宽度不同的情况下电流可渗透到内部的厚度。图7及 图8的图案与图5的相比较可知，图7及图8的图案宽度比高度更大。如此，当高度小于宽 度时 ，趋肤效应沿着导体的宽度方向在两侧部发生。即，电流渗透而电流流通的区域从导体 的两侧部向其内部形成。因此，当导体的宽度比高度更宽时，可根据导体的表皮厚度决定导 体宽度，从而防止出现电流不流通的区域。下面详细查看。
[0073] 如图7所示，当将各图案的宽度W设定为电流能够渗透的表皮厚度S的两倍以上 时，在内部会出现电流不流通的区域B。然而，如图8所示，当将各图案的宽度W设定为电 流能够渗透的表皮厚度S的两倍以下时，在内部不出现电流不流通的区域B。最终，在本 实施例中，各图案的宽度W设定为避免内部出现趋肤效应引起的电流不流通的区域，例如， 各图案的宽度W可以设定为表皮厚度的两倍以下。这种各图案的宽度可以用下述[数学式 2]来表示。
[0074]【数学式2】
[0075]
[0076] 举例来说，根据本申请的实验，分割图案部可以具有2个以上且8个以下图案，各 图案的宽度可以设定为约〇? l〇mm至〇? 20mm，各图案之间的距离可以设定为约0? 05mm至 0. 1_。在此，如果分割图案部具有9个以上图案，则直流电阻分量增加，反而会降低无线电 力的效率。
[0077] 上述的分割图案部可以包括：第一分割图案部220 (参照图9)，形成于在绝缘片 110的上表面上所具有的第一图案部130中；第二分割图案部220'(参照图9)，形成于 在绝缘片110的下表面上所具有的第二图案部140中。即，在绝缘片110的上表面及下表 面上具有无线电力用线圈120时，分割图案部也可以形成在绝缘片110的上表面及下表面 上。在这种情况下，电流沿着构成分割图案部的各图案向相同方向流通而增强电流、以及第 一分割图案部和第二分割图案部通过通电部相连接的结构与上述的相同，因此省略重复说 明。
[0078] 另一方面，图9及图10不出了在绝缘片110的上表面及下表面上分别具有分割图 案部时的不同实施例。
[0079] 参照图9,在绝缘片110的上表面上所具有的第一分割图案部220和在绝缘片110 的下表面上所具有的第二分割图案部220'可以配置在相同的相位上。即，第一分割图案部 220的各图案与第二分割图案部220'的各图案隔着绝缘片110对称地配置在相同的位置 上。
[0080] 另一方面，参照图10,在绝缘片110的上表面上所具有的第一分割图案部220和 在绝缘片110的下表面上所具有的第二分割图案部220'可以相互交错地配置在不同的相 位上。即，第一分割图案部220的各图案与第二分割图案部220'的各图案隔着绝缘片110 交错地配置在不同的位置上。
[0081] 另一方面，上述的图9及图10涉及的实施例中构成分割图案部的多个图案的高度 及宽度均具有相同的值，因此可以定义为'均等分割图案类型'。然而，所述分割图案部可以 不是均等分割图案类型而是'非均等分割图案类型'。在此，非均等分割图案类型可以定义 为构成分割图案部的多个图案的宽度及高度中的至少一个不相同。根据非均等分割图案类 型的分割图案部也形成在绝缘片110的上、下表面上，这与上述的实施例相同。
[0082] 图11是示出了根据非均等分割图案类型的分割图案部的一实施例的截面图。
[0083] 参照图11，分割图案部可以包括至少两个以上的图案，例如，可以包括2个以上且 8个以下的图案。查看在图11中假设具有两个图案的情形。
[0084] 所述分割图案部可以包括：第一分割图案部1600,形成在绝缘片110的上表面上； 第二分割图案部1600'，形成在绝缘片110的下表面上。
[0085] 在这种情况下，各分割图案部可以包括主图案1610U610'以及至少一个子图案 1620U620'。在这种情况下，可以构成为，所述主图案1610U610'的宽度及高度中的至少 一个大于所述子图案1620U620'的宽度及高度。图11中示出了主图案1610U610'的宽 度大于子图案1620U620'的宽度，然而并不局限于此，主图案1610U610'的高度可以大 于子图案1620U620'的高度，或者主图案1610U610'的宽度及高度均大于子图案1620、 1620'的宽度及高度。
[0086] 另一方面，构成第一分割图案部1600和第二分割图案部1600'的各图案可以以 绝缘片110为中心配置在相同的位置上，或者配置在不同的位置上。
[0087] 例如，图11示出了构成第一分割图案部1600和第二分割图案部1600'的各图案 以绝缘片110为中心配置在相同的位置上的示例。即，以绝缘片110为中心，在第一分割图 案部1600的主图案1610的下方配置第二分割图案部1600'的主图案1610'，且在第一分 割图案部1600的子图案1620的下方配置第二分割图案部1600'的子图案1620'。
[0088] 另一方面，图12示出了图11中的第一分割图案部和第二分割图案部的各图案配 置在不同位置上的示例。
[0089] 参照图12,以绝缘片110为中心，在第一分割图案部1700的主图案1710的下方配 置第二分割图案部1700'的子图案1720'，且在第一分割图案部1700的子图案1720的下 方配置第二分割图案部1700'的主图案1710'。
[0090] 另一方面，在上述的分割图案部中，子图案不仅可以有一个，也可以有多个。下面 查看具有多个子图案的情形。
[0091] 图13是不出了具有两个子图案时的分割图案部。
[0092] 参照图13,第一分割图案部1800具有主图案1810和两个子图案1820。在这种情 况下，各子图案1820的宽度及高度可以相同。即，比较子图案1820和主图案1810时，主图 案1810的宽度及高度中的一个可以更大，但两个以上的子图案1820可以具有相同的宽度 及高度。
[0093] 另一方面，在绝缘片110的下表面上所具有的第二分割图案部1800'的主图案 1810'和子图案1820'也具有相同的结构。图13示出了第一分割图案部1800和第二分割 图案部1800'的各图案配置在相同的位置上。
[0094] 另一方面，图14示出了图13中的主图案和子图案的相对位置改变的示例。即，在 图13中主图案位于一对子图案之间，而在本实施例中主图案位于一侧而在另一侧具有子 图案。
[0095] 参照图14,在一侧具有第一分割图案部2000的主图案2010,而在另一侧具有一对 子图案2020。在绝缘片110的下表面上所具有的第二分割图案部2000'的主图案2010' 及子图案2020'配置在与第一分割图案部2000相同的位置上。
[0096] 另一方面，图15不出了具有两个子图案时第一分割图案部和第二分割图案部的 各图案位置不同的情形。
[0097]参照图15，以绝缘片110为中心，在第一分割图案部2100的主图案2110的下部配 置第二分割图案部2100'的子图案2120'，且在第一分割图案部2100的子图案2120的下 部配置第二分割图案部2100'的主图案2110'。
[0098] 另一方面，在上述的实施例中说明了具有两个以上的子图案时各子图案的尚度及 宽度相同的情形，然而各子图案的宽度及高度中的至少一个也可以不同。下面参照附图查 看。
[0099] 图16示出了具有主图案和两个以上的子图案时各子图案的高度及宽度中的至少 一个不同的示例。
[0100] 参照图16,第一分割图案部1900具有主图案1910和两个子图案1920、1930。在 这种情况下，子图案1920U930的高度及宽度中的至少一个互不相同。例如，第一子图案 1920的宽度比第二子图案1930的宽度大。虽然未图示，但也可以是第一子图案1920的高 度比第二子图案1930的高度大，或者第一子图案1920的高度及宽度均比第二子图案1930 的高度及宽度大。
[0101] 在图16中，在中央具有主图案1910,在主图案1920的两侧具有子图案1920、 1930。附图中示出了在左边具有第一子图案1920而在右边具有第二子图案1930的情形， 然而并不局限于此，也可以在右边具有第一子图案1920而在左边具有第二子图案1930。另 一方面，第二分割图案部1900'的主图案1910'及子图案1920'、193(V可以配置在与上 述的第一分割图案部1900相同的位置上。
[0102] 另一方面，图17示出了图16中的主图案和子图案的相对位置改变的示例。即，在 图16中，主图案位于一对子图案之间，而在本实施例中主图案位于一侧，在另一侧具有子 图案。
[0103] 参照图17,在一侧具有第一分割图案部2200的主图案2210,在另一侧具有一对 子图案2220、2230。在绝缘片110的下表面上所具有的第二分割图案部2200'的主图案 221(V及子图案2220'、223(V配置在与第一分割图案部2200相同的位置上。一对子图案 的宽度及高度中的一个互不相同的结构如上所述。
[0104] 另一方面，图18不出了具有两个子图案时第一分割图案部和第二分割图案部的 各图案配置在不同位置上的情形。
[0105] 参照图18,以绝缘片110为中心，在第一分割图案部2300的主图案2310的下部 配置第二分割图案部2300'的子图案2320'、2330'，且在第一分割图案部2300的子图案 2320、2330的下部配置第二分割图案部2300'的主图案2310'。进而，在附图中，第一分割 图案部2300中主图案2310位于一侧并依次配置第一子图案2320及第二子图案2330,然而 并不局限于此，也可以按照主图案2310、第二子图案23 30以及第一子图案2320的顺序配 置。当然在第二分割图案部2300'中的子图案的顺序也可以改变。
[0106] 在上述的图13至图18中以具有一个主图案和两个子图案的情形为例进彳丁了说 明，然而并不局限于此，当然子图案也可以超过两个而具有三个以上。
[0107] 另一方面，如上所述的不同实施例涉及的无线电力用天线中导体的品质因数（Q factor)由下述[数学式3]来定义。
[0108]【数学式3】
[0109]
[0110] 其中，《表示频率，L表示导体的电感，R表示导体的电阻。根据本申请的实验，具 有单一图案部的线圈与具有本发明涉及的分割图案部的线圈的电阻、电感以及品质因素的 比较结果如下面的[表1]。
[0111]【表1】
[0112]
[0113] 所述实验例如对由单一图案部构成且具有五匝数（turns)的线圈、具有均等分割 类型的复合图案部且具有五匝数（turns)的线圈的电阻、电感及品质因素进行了比较。如 所述[表1]所示，相对于具有单一图案部的线圈的电阻及电感，具有复合图案部的线圈的 电阻及电感的分量都增加了，但通过所述[数学式3]计算品质因素结果可知均等分割类型 的复合图案部的品质因素从6. 23增加到7.07,增加了约14%左右。此外，发现由于这种品 质因素的上升而在无线传输电力时效率从61. 7%上升到65. 8%，上升了约4%左右。
[0114] 进而，本申请人进行了比较具有单一图案部的线圈和具有均等分割类型的分割图 案部以及具有非均等分割类型的分割图案部的线圈的电阻、电感以及品质因素的实验，其 结果如下述[表2]所示。
[0115] 【表2】
[0116]
[0117] 所述实验例如对具有均等分割类型的复合图案部且具有六匝数（turns)的线圈、 具有非均等分割类型的复合图案部且具有六匝数（turns)的线圈、由单一图案部构成且具 有五匝数（turns)的线圈的电阻、电感及品质因素进行了比较。如所述[表2]所示，可知相 对于具有单一图案部的线圈的电感，复合图案部的电感都增加了。可知均等分割类型的复 合图案部是7. 19,增加了约10. 6%，非均等分割类型的复合图案部是7. 78,增加了约20%。 另一方面，查看电阻可知，非均等分割类型的复合图案部是496,相对于单一图案部减少约 21%左右。然而，均等分割类型的复合图案部的电阻为708,相对于单一图案部有所增加。
[0118] 另一方面，查看品质因素可知，均等分割类型的复合图案部是约6. 39,相对于单一 图案部有所降低。可知非均等分割类型的复合图案部是约9. 9,相对于单一图案部，品质因 素上升了约50%以上。
[0119] 具有所述[表2]中的电阻、电感以及品质因素的情况下，对无线电力传输的充电 效率进行实验结果如下述[表3]所示。
[0120] 【表3】
[0121]
[0122] 查看所述[表3]可知，无线充电效率按照单一图案部、均等分割类型的复合图案 部以及非均等分割类型的复合图案部的顺序提高。即，可知相对于单一图案部，均等分割类 型的复合图案部的品质因素相对较低，但无线电力传输的充电效率却提高了。尤其是，非均 等分割类型的复合图案部具有约67. 32%的充电效率，相对于单一图案部，可知充电效率上 升了约4%以上。
[0123] 另一方面，最近上市的相当数量的如移动终端的移动装置上装有近距离无 线通信模块，使其除了无线充电功能之外还能实现近距离无线通信（NFC、Near Field Communication)。近距离无线通信是例如使用13. 56MHz波段的频率而在约10cm左右的近 距离内收发数据的近距离通信技术。近距离无线通信模块搭载在移动终端上，可用于用户 认证、身份证、信用卡、手机门票、手机优惠券等各种领域。
[0124] 然而，为了进行近距离无线通信需要近距离无线通信用天线（线圈）。近距离无线 通信天线包括各自独立的近距离无线通信读取器和近距离无线通信标签，而实际实施在移 动终端上时一般使用以叠层结构集成近距离无线通信读取器天线和标签天线的集成型双 模天线结构。
[0125] 因此，为了能够在移动终端上同时支持近距离无线通信功能和无线电力传输功 能，需要同时装配实现各自功能的天线。而在这种情况下，由于移动终端的尺寸有限而导致 天线的装配空间狭小，并且需要装配两种天线，因而增加移动终端的尺寸及厚度。下面查看 为了解决如上所述的问题而同时具备近距离无线通信线圈和无线电力用线圈的双模天线。
[0126] 图19是示出本发明的一实施例涉及的具备双模天线500的用户终端结构的框图。
[0127] 参照图19,用户终端包括：近距离无线通信模块300,用于处理近距离无线通信； 以及无线电力传输模块400,用于执行无线电力传输功能。此外，用户终端还包括双模天线 500,该双模天线500包括与近距离无线通信模块300电连接的近距离无线通信线圈510以 及与无线电力传输模块400电连接的无线电力用线圈530。
[0128] 双模天线500可以形成为近距离无线通信线圈510和无线电力用线圈530隔着规 定间距的双环形。双模天线500可以是在绝缘片上形成有近距离无线通信线圈510以及无 线电力用线圈530图案的结构。此时，近距离无线通信线圈510和无线电力用线圈530电 隔离，并且，通过调节由近距离无线通信线圈510和无线电力用线圈530形成的双环形中的 近距离无线通信线圈510和无线电力用线圈530之间的间距，能够调节线圈的阻抗匹配。
[0129] 具体来说，近距离无线通信模块300通过控制近距离无线通信线圈510而在用户 终端上进行近距离无线通信。举例来说，近距离无线通信模块300可以包括近距离无线通 信阻抗匹配部310、近距离无线通信收发器370以及近距离无线通信控制部320。
[0130] 通过用户操作或者用户终端上的应用程序的操作而请求到近距离无线通信功能 时，用户终端的控制部490启动近距离无线通信模块300以激活近距离无线通信功能。接 着，近距离无线通信阻抗匹配部310可以设置在近距离无线通信线圈510与近距离无线通 信收发器370之间，以匹配近距离无线通信线圈510和近距离无线通信收发器370之间的 阻抗。近距离无线通信收发器370可以包括基带处理部、通信协议处理电路、寄存器文件、 UART串行接口等。所述近距离无线通信收发器370的各构成要素属于公知技术，本说明书 中省略对其的说明。近距离无线通信控制部320连接于近距离无线通信收发器370,以控制 近距离无线通信收发器370的整个操作。此外，近距离无线通信控制部320可通过单独的 通信接口与外部的主机进行通信。
[0131] 另一方面，无线电力传输模块400可以包括无线电力传输（W/C)阻抗匹配部410、 整流部470以及充电部420。
[0132] 无线电力传输阻抗匹配部410可以配置在无线电力用线圈530与整流部470之 间，以匹配无线电力用线圈530与整流部470之间的阻抗。整流部470将通过无线电力用 线圈530输入的电力信号以半波整流的方式整流成直流电力。由整流部470整流的直流信 号可通过未图示的过滤部消除其高频噪波成分，然后转换为用于驱动充电部420或者装置 所需的电压。充电部420利用转换成所需电压的电力来给外部的负载设备或者内部的电池 充电。
[0133] 图20及图21为了说明本发明的一实施例涉及的双模天线装配到用户终端上的情 形而分别示出用户终端的本体后视图及后盖的示意图。
[0134] 参照图20及图21，双模天线500可以装配在用户终端的电池盖1300上。双模天 线500可以附着在面向用户终端本体1000的电池盖1300的内侧表面上，或者成一体地结 合于电池盖1300的内部。此时，成一体地结合于电池盖1300内部的情况，为了能使双模天 线500的近距离无线通信用接线端子1510以及无线电力用接线端子1412通过电池盖1300 的内侧表面向外部露出，可以在相应部位形成开口部。此时，近距离无线通信用接线端子 1510可以构成为两个端子形成一对，无线电力用接线端子1412同样也可以构成为两个端 子形成一对。
[0135] 在用户终端本体的后表面上的对置于双模天线500的近距离无线通信用接线端 子1510以及无线电力用接线端子1412的位置可以分别形成有近距离无线通信模块接线 端子1100以及无线电力用模块接线端子1200。因此，将电池盖1300结合到用户终端本体 1000上时，近距离无线通信用接线端子1510和无线电力用接线端子1412可分别接触于近 距离无线通信模块接线端子1100和无线电力用模块接线端子1200从而电连接。此时，近 距离无线通信模块接线端子1100或者无线电力用模块接线端子1200可以形成为C-夹子 形状，通过弹性保持与近距离无线通信用接线端子1510或者无线电力用接线端子1412的 接线状态。
[0136] 下面，具体查看本发明的一实施例涉及的双模天线。
[0137] 图22是示出双模天线500正面的主视图，图23是示出双模天线500背面的后视 图。
[0138] 参照图22及图23,双模天线500可以包括：绝缘片110 ;近距离无线通信线圈510， 设置在绝缘片110上以收发数据；以及无线电力用线圈530,设置在绝缘片110上以无线收 发电力，该无线电力用线圈530的至少一部分区域具有分割图案部，该分割图案部包括在 宽度方向彼此隔着间距的多个图案。
[0139] 对于绝缘片110及无线 电力用线圈530的说明与上述的实施例非常相似，以下以 不同点为中心进行描述。
[0140] 在绝缘片110的一面上可以具有一对近距离无线通信用接线端子1510,该近距离 无线通信用接线端子1510用于连接近距离无线通信线圈510的两端部。近距离无线通信 用接线端子1510连接于近距离无线通信线圈510,从而可以将通过近距离无线通信模块接 线端子1100输入的信号传输到外部或者将从外部接收的近距离无线通信信号传输到近距 离无线通信模块300。
[0141] 近距离无线通信线圈510可以形成在绝缘片110的上表面或者下表面上，且沿着 绝缘片110的外缘形成得尽可能宽，从而使环的直径最大化并减少构成环的绕组线的匝数 以及绕组线之间的电容。近距离无线通信线圈510的一端连接于近距离无线通信用接线端 子1510中的一个，近距离无线通信线圈510的图案向内旋转以形成环，在环的内部近距离 无线通信线圈510的一端通过过孔1530连接于环外部的近距离无线通信用接线端子1510 中的一个。此时，绝缘片110的下表面上可以具有用于连接过孔1530之间的连接图案1520。
[0142] 另一方面，无线电力用线圈530可以形成在近距离无线通信线圈510所形成的环 的内侧。在这种情况下，无线电力用线圈530的环径相对小于近距离无线通信线圈510的 直径，因此，为了确保所需的绕组线数，如上所述，无线电力用线圈530可以以叠层结构形 成在绝缘片110的上表面及下表面上。
[0143] 在这种情况下，无线电力用线圈530的图案由于有近距离无线通信线圈510而与 上述的实施例不同。即，在本实施例中，无线电力用线圈530具有第一延伸图案1440,该第 一延伸图案1440连接于无线电力用接线端子1412中的任一个而延伸。为了与近距离无线 通信线圈510分离，第一延伸图案1440通过过孔1430等与下表面上的第二延伸图案1450 连接。第二延伸图案1450延伸规定距离后再通过过孔1432等与上表面上的第一图案部 1422连接。有关第一图案部1422形成向内收敛的环形且通过通电部1460与下表面上的第 二图案部1424相连接的结构以及第一图案部1422和第二图案部1424具有分割图案部的 结构与上述实施例的说明相似，因此省略重复说明。
[0144] 另一方面，绝缘片110下表面上的第二图案部1424向无线电力用接线端子1412 延伸，之后经过近距离无线通信线圈510并通过过孔1470与上表面上的第三延伸图案1480 连接，从而与无线电力用接线端子1412中的一个连接。
[0145] 以上参照本发明的优选实施例进行了说明，然而本领域的技术人员能够在不脱离 所附的权利要求书中所记载的本发明的思想及领域的范围内对本发明进行各种修改及变 形。因此，如果变形的实施例基本上包括本发明的权利要求范围内的构成要素，则应理解为 均包含在本发明的技术范畴之内。
[0146] 【产业上可利用性】
[0147] 如上所述的本发明涉及的无线电力用天线可以通过具有多个图案的分割图案部 来减小在内部电流不流通的区域，从而显著提高品质因数。
[0148] 进而，在一个绝缘片的上表面及下表面上均具有无线电力用线圈，从而能够充分 确保发送或接收无线电力所需的绕组线数。
[0149] 此外，本发明涉及的双模天线，在一个绝缘片上同时具有无线电力用线圈和近距 离无线通信用线圈，从而不仅能够提供简单且厚度薄的天线，还能提供进行无线电力的收 发/中继的同时能够进行近距离无线通信的双模天线。
【主权项】
1. 一种无线电力用天线，用于以无线方式收发或者中继电力，其特征在于，包括： 绝缘片；以及 无线电力用线圈，在其至少一部分区域具有分割图案部，所述分割图案部包括在宽度 方向彼此隔着间距的多个图案，并且所述分割图案部形成在所述绝缘片的上下表面上。2. 根据权利要求1所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述绝缘片的一面上进一步具有一对无线电力用接线端子，所述无线电力用线圈的两 端部电连接在所述一对无线电力用接线端子，所述分割图案部距所述无线电力用接线端子 隔着规定距离。3. 根据权利要求1所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述无线电力用线圈具有：第一图案部，形成在所述绝缘片的上表面上；以及第二图 案部，与所述第一图案部电连接，形成在所述绝缘片的下表面上。4. 根据权利要求3所述的无线电力用天线，其特征在于， 从正面观察时，所述第一图案部和所述第二图案部中的电流流动方向相同，从而增强 电流。5. 根据权利要求3所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述分割图案部包括：第一分割图案部，形成在所述第一图案部；第二分割图案部，与 所述第一分割图案部电连接，形成在所述第二图案部。6. 根据权利要求5所述的无线电力用天线，其特征在于， 形成所述第一分割图案部和所述第二分割图案部的各图案以所述绝缘片为中心彼此 对称地配置在相同的位置上。7. 根据权利要求5所述的无线电力用天线，其特征在于， 形成所述第一分割图案部和所述第二分割图案部的各图案以所述绝缘片为中心彼此 交错地配置在不同的位置上。8. 根据权利要求1所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述分割图案部的各图案的宽度及高度相同，或者所述分割图案部包括宽度及高度中 的至少一个不相同的多个图案。9. 根据权利要求8所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述各图案配置成彼此隔着相同的间距。10. 根据权利要求1所述的无线电力用天线，其特征在于， 将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定为，避免在所述各图案的内部出现电流不 流通的区域。11. 根据权利要求10所述的无线电力用天线，其特征在于， 将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定为，电流能够渗透的表皮厚度的两倍以 下。12. 根据权利要求1所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述分割图案部包括主图案以及至少一个子图案。13. 根据权利要求12所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述主图案的宽度及高度中的至少一个大于所述子图案的宽度及高度。14. 根据权利要求13所述的无线电力用天线，其特征在于， 具有两个以上的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度相同。15. 根据权利要求13所述的无线电力用天线，其特征在于， 具有两个以上的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度中的至少一个不相 同。16. -种双模天线，其特征在于，包括： 绝缘片； 近距离无线通信线圈，形成在所述绝缘片上，以收发数据；以及 无线电力用线圈，形成在所述绝缘片上，以无线方式收发电力，在其至少一部分区域具 有分割图案部，所述分割图案部包括在宽度方向彼此隔着间距的多个图案。17. 根据权利要求16所述的双模天线，其特征在于， 所述绝缘片的一面上进一步具有一对无线电力用接线端子，所述无线电力用线圈的两 端部电连接在所述一对无线电力用接线端子，所述分割图案部距所述无线电力用接线端子 隔着规定距离。18. 根据权利要求16所述的双模天线，其特征在于， 所述绝缘片的上表面及下表面上均设置有所述分割图案部。19. 根据权利要求18所述的双模天线，其特征在于， 所述分割图案部具有：第一分割图案部，形成在所述绝缘片的上表面上；第二分割图 案部，与所述第一分割图案部电连接，并形成在所述绝缘片的下表面上。20. 根据权利要求19所述的双模天线，其特征在于， 从正面观察时，所述第一分割图案部和所述第二分割图案部中的电流流动方向相同。21. 根据权利要求19所述的双模天线，其特征在于， 所述第一分割图案部和所述第二分割图案部以所述绝缘片为中心彼此对称地配置在 相同的位置上。22. 根据权利要求19所述的双模天线，其特征在于， 形成所述第一分割图案部和所述第二分割图案部的各图案以所述绝缘片为中心彼此 交错地配置在不同的位置上。23. 根据权利要求16所述的双模天线，其特征在于， 将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定为，避免在所述各图案的内部出现电流不 流通的区域。24. 根据权利要求23所述的双模天线，其特征在于， 将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定为，电流能够渗透的表皮厚度的两倍以 下。25. 根据权利要求16所述的双模天线，其特征在于， 所述分割图案部的各图案的宽度及高度相同，或者所述分割图案部包括宽度及高度中 的至少一个不相同的多个图案。26. 根据权利要求16所述的双模天线，其特征在于， 所述分割图案部包括主图案以及至少一个子图案。27. 根据权利要求26所述的双模天线，其特征在于， 所述主图案的宽度及高度中的至少一个大于所述子图案的宽度及高度。28. 根据权利要求27所述的双模天线，其特征在于， 具有两个以上的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度相同。29. 根据权利要求27所述的双模天线，其特征在于， 具有两个以上的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度中的至少一个不相 同。
【专利摘要】本发明涉及无线电力用天线以及具备该无线电力用天线的双模天线，本发明涉及的无线电力用天线，其特征在于，包括：无线电力用线圈，其上的至少一部分区域具有分割图案部，所述分割图案部包括在宽度方向彼此隔着间距的多个图案，并且所述分割图案部形成在所述绝缘片的上下表面上。
【IPC分类】H01Q7/00, H01Q1/38
【公开号】CN104885298
【申请号】CN201380065366
【发明人】文成训, 李兴奎, 李智炯, 韩旻锡, 朴来赫, 金泳鲜, 朴云圭, 柳成汉
【申请人】Ls电线有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年12月12日
【公告号】US20150318711, WO2014092492A1
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线电力用天线以及双模天线。
【背景技术】
[0002] 最近对于能源-IT融合技术的关注与日俱增。能源-IT融合技术是指将快速发展 的IT技术融合到现有的能源技术中，而作为这种能源-IT技术的领域之一有无线电力传输 (WPT、Wireless Power Transfer)技术。无线电力传输是指取代现有的有线形式的电力线 而以无线方式向电气设备提供电源的技术，因其不需要以往那样为了给家用电器等充电而 从电源插座连接有线形式的电源电缆到家用电器或者充电设备也能够无线充电，所以相关 研宄正在积极进行中。
[0003] 目前已商业化或者正在研宄中的无线电力传输技术有磁感应方式和磁共振方 式。磁感应方式的无线电力传输技术是利用两个线圈之间的磁感应现象的方式，可以在数 mm~数cm距离内传输数瓦的电力，现在用于交通卡、无线剃须刀、电动牙刷等。另一方面， 磁共振方式的无线电力传输技术是通过共振频率上的共振親合（resonant coupling)来 传输电力的方式，可以在数m以内的距离传输数十瓦的电力，其传输效率受共振器的品质 因数（Quality Factor，Q)值影响。对此，美国公开公报第2008/0157272 (以下称'在先技 术文献1'）、韩国特许公报第0637078号（以下称'在先技术文献2'）以及美国特许公报 第4392013号（以下称'在先技术文献3'）等公开了提高品质因数的电感器结构。然而， 在先技术文献1以及在先技术文献2中都只在基板的一侧配置有金属层，因此构成天线时 很有可能无法确保所需的绕组线数。此外，在先技术文献3中仅公开了制作细图案（fine pattern)的方法。
[0004] 另一方面，最近上市的相当数量的移动终端上装有近距离无线通信模块，使其能 够进行近距离无线通信。近距离无线通信（Near Field Communication)是使用13. 56MHz 波段的频率在l〇cm左右的距离内收发数据的近距离通信技术。近距离无线通信模块搭载 在移动终端中，以用于用户认证、身份证、信用卡、手机门票、手机优惠券等各种领域。
[0005] 另一方面，为了进行近距离无线通信需要近距离无线通信用天线（线圈）。近距离 无线通信天线包括各自独立的近距离无线通信读取器和近距离无线通信标签，而实际实施 在移动终端上的情形，一般使用以叠层结构集成近距离无线通信读取器天线和标签天线的 集成型双模天线结构。
[0006] 此外，无线电力传输时也需要单独的无线电力传输用天线（线圈）。因此，为了能 够在移动终端上同时支持近距离无线通信功能和无线电力传输功能，需要同时装配实现各 自功能的天线。而在这种情况下，由于移动终端的尺寸有限，从而导致天线的装配空间狭 小，并且需要装配两种天线，因而存在增加移动终端的尺寸及厚度的问题。
[0007] 因此，实际需要引进能够将近距离无线通信天线和无线电力传输天线都装配在移 动终端上的同时也能够最大限度地减少安装空间的技术。
[0008] 对此，公开有美国公开特许第2010-0194334号（以下称'在先技术文献4'）。在 先技术文献4涉及用于进行无线电力传输以及近距离通信的电力电路，具有所述电力电路 的电子设备包括后壳，该后壳具有无线电力接收天线以及转换电路。但是，在先技术文献4 中虽然公开了无线电力接收天线可用于实现无线电力供给功能或者近距离无线通信功能， 然而并没有公开同时执行无线电力供给功能和近距离无线通信功能的具体结构。
【发明内容】
[0009] 所要解决的技术问题
[0010] 本发明旨在解决如上所述的问题，其目的在于，提供一种通过简单的结构能够显 著提高品质因数的无线电力用天线以及双模天线。具体而言，防止由于趋肤效应而在导体 内部出现电流不流通的区域，从而提高品质因数。
[0011] 进而，其目的在于，提供一种在狭小的绝缘片上具有无线电力用线圈图案时能够 确保所需的绕组线数的无线电力用天线。
[0012] 此外，其目的在于，提供一种能够通过一个天线进行无线电力的收发/中继的同 时进行近距离无线通信的双模天线。
[0013] 解决技术问题的方法
[0014] 为了实现所述目的，本发明提供一种无线电力用天线，用于以无线方式收发或者 中继电力，其特征在于，包括：绝缘片；以及无线电力用线圈，其至少一部分区域具有分割 图案部，所述分割图案部包括在宽度方向彼此隔着间距的多个图案，并且所述分割图案部 形成在所述绝缘片的上下表面上。
[0015] 在此，在所述绝缘片的一面上可以进一步具有一对无线电力用接线端子，所述无 线电力用线圈的两端部电连接在所述一对无线电力用接线端子，所述分割图案部可以距所 述无线电力用接线端子隔着规定距离。
[0016] 另一方面，所述无线电力用线圈可以具有：第一图案部，形成在所述绝缘片的上表 面上；以及第二图案部，与所述第一图案部电连接，形成在所述绝缘片的下表面上。此时，从 正面观察时，所述第一图案部和所述第二图案部中的电流流动方向彼此相同，从而增强电 流。
[0017] 此外，所述分割图案部可以包括：第一分割图案部，形成在所述第一图案部；第二 分割图案部，与所述第一分割图案部电连接，形成在所述第二图案部。其中，形成所述第一 分割图案部和所述第二分割图案部的各图案以所述绝缘片为中心彼此对称地配置在相同 的位置上，或者形成所述第一分割图案部和所述第二分割图案部的各图案以所述绝缘片为 中心彼此交错地配置在不同的位置上。
[0018] 另一方面，所述分割图案部的各图案的宽度及高度可以相同，或者所述分割图案 部可以包括宽度及高度中的至少一个不相同的多个图案。此时，所述各图案可以配置成彼 此隔着相同的间距。
[0019] 另一方面，可以将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定为，避免在所述各图 案的内部出现电流不流通的区域。例如，可以将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定 为，电流能够渗透的表皮厚度的两倍以下。
[0020] 进而，所述分割图案部可以包括主图案和至少一个子图案。在这种情况下，所述主 图案的宽度及高度中的至少一个可以大于所述子图案的宽度及高度。此外，可以具有两个 以上的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度可以相同；或者，可以具有两个以上 的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度中的至少一个不相同。
[0021] 另一方面，为了实现所述目的，本发明提供一种双模天线，其特征在于，包括：绝缘 片；近距离无线通信线圈，形成在所述绝缘片上，以收发数据；以及无线电力用线圈，形成 在所述绝缘片上，以无线收发电力，其至少一部分区域具有分割图案部，该分割图案部包括 在宽度方向彼此隔着间距的多个图案。
[0022] 此外，在所述绝缘片的一面上可以进一步具有一对无线电力用接线端子，所述无 线电力用线圈的两端部电连接在所述一对无线电力用接线端子，所述分割图案部距所述无 线电力用接线端子隔着规定距离。
[0023]另一方面，所述绝缘片的上表面及下表面上可以都具有所述分割图案部。此时，所 述分割图案部可以具有：第一分割图案部，形成在所述绝缘片的上表面上；第二分割图案 部，与所述第一分割图案部电连接，形成在所述绝缘片的下表面上。此外，从正面看时，所述 第一分割图案部和所述第二分割图案部的电流流动方向相同。
[0024]另一方面，所述第一分割图案部和所述第二分割图案部可以以所述绝缘片为中心 彼此对称地配置在相同的位置上。或者，形成所述第一分割图案部和所述第二分割图案部 的各图案可以以所述绝缘片为中心彼此交错地配置在不同的位置上。
[0025]另一方面，可以将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定为，避免在所述各图 案的内部出现电流不流通的区域。例如，可以将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定 为，电流能够渗透的表皮厚度的两倍以下。
[0026]此外，所述分割图案部的各图案的宽度及高度可以相同，或者所述分割图案部可 以包括宽度及高度中的至少一个不相同的多个图案。
[0027]另一方面，所述分割图案部可以包括主图案以及至少一个子图案。此时，所述主图 案的宽度及高度中的至少一个可以大于所述子图案的宽度及高度。例如，可以具有两个以 上的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度可以相同，或者可以具有两个以上的 所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度中的至少一个不相同。
[0028] 发明效果
[0029]根据如上所述的本发明的结构，无线电力用天线通过具有多个图案的分割图案部 来减小在内部电流不流通的区域，从而能够显著提高品质因数。
[0030]进而，在一个绝缘片的上表面及下表面上均具有无线电力用线圈，从而能够充分 确保无线电力的收发所需的绕组线数。
[0031]此外，在一个绝缘片上同时具有无线电力用线圈和近距离无线通信用线圈，从而 不仅能够提供简单且厚度薄的天线，还能提供可进行无线电力的收发/中继的同时进行近 距离无线通信的双模天线。
【附图说明】
[0032]图1是示出无线电力传输系统结构的概略图。
[0033] 图2是示出一实施例涉及的无线电力用天线正面的主视图。
[0034] 图3是图2的后视图。
[0035] 图4是用来说明趋肤效应的概略图。
[0036] 图5是示出单一图案部的线圈截面的截面图。
[0037] 图6是放大图2中的'VI'区域的部分放大图。
[0 038] 图7及图8是用于决定分割图案部的各图案宽度的概略图。
[0039] 图9及图10是示出第一分割图案部及第二分割图案部的配置的侧视图。
[0040] 图11至图18是示出另一实施例涉及的分割图案部的侧视图。
[0041]图19是示出一实施例涉及的具备双模天线的用户终端结构的框图。
[0042] 图20是用户终端的本体后视图。
[0043] 图21是用户终端的电池盖的主视图。
[0044] 图22是一实施例涉及的双模天线的主视图。
[0045] 图23是一实施例涉及的双模天线的后视图。
【具体实施方式】
[0046] 下面，参照附图详细查看本发明的不同的实施例。首先，查看无线电力传输系统， 再查看本发明涉及的无线电力用天线。
[0047]图1是示出无线电力传输系统结构的概略图。
[0048] 参照图1，无线电力传输系统具备无线传输电力的无线电力传输装置（供电器）10 以及无线接收电力的无线电力接收装置（受电器）20。
[0049]无线电力传输装置10从外部接收交流电源并利用送电天线11向外部放射电磁 场。具体来说，无线电力传输装置10利用交流/直流转换器（未图示）将由外部输入电源 提供的交流电源整流成直流电源，然后，为了无线电力传输而通过直流/交流转换电路（未 图示）再转换为高频交流电源，并通过送电天线11传输给无线电力接收装置20。
[0050] 无线电力接收装置20可利用受电天线21接收从无线电力传输装置10传输的电 力信号。具体来说，由于流经无线电力传输装置10的送电天线11的电流在送电天线11的 周围产生磁场，而且通过电磁感应在临近所述磁场配置的无线电力传输装置20的受电天 线21能够感应出电压，从而传输电力。无线电力接收装置20可利用所传输的电力来充电 终端等负载设备30或者提供用于驱动无线电力接收装置20所需的驱动电力。
[0051] 另一方面，虽然对于上述的无线电力传输系统说明了通过磁感应方法来无线传输 电力的方法，然而后述的无线电力用天线以及/或者双模天线并不限于磁感应方法，例如 当然也可以适用于磁共振方法的无线电力用天线以及/或者双模天线。
[0052] 下面，参照附图查看用于无线电力的无线电力用天线的不同实施例。
[0053] 图2是示出一实施例涉及的无线电力用天线100正面的主视图；图3是图2的后 视图。以下查看的无线电力用天线100可以无线收发电力，或者进而无线中继电力。即，可 以说无线电力用天线100可以发挥无线电力传输天线、无线电力接收天线以及无线电力中 继天线的所有功能。
[0054] 参照图2及图3, 一实施例涉及的无线电力用天线100首先可以具备绝缘片110。
[0055] 绝缘片110提供用于装配后述的无线电力用线圈120的空间，一般由PCB (Printed Circuit Board:印刷电路板）或者 FPCB (Flexible Printed Circuit Board:烧性印刷电 路板）来制作。
[0056] 绝缘片110的一面上可以具有一对无线电力用接线端子112、114,无线电力用线 圈120的两端部连接于该无线电力用接线端子112、114。如果本发明的无线电力用天线 100设置在如终端装置上的情况，则所述接线端子112、114可以连接于终端的模块接线端 子（未图示）以传输电力。或者所述无线电力用接线端子112、114可以连接于无线电力传 输装置的接线端子而通过所述无线电力用线圈120无线传输电力。
[0057] 另一方面，在本实施例涉及的无线电力用天线100在绝缘片110上形成无线电力 用线圈120的图案。例如，无线电力用线圈120的一端部连接于一对无线电力用接线端子 112、114中的任一个，并且在所述绝缘片110上形成旋转的环（loop)形图案，另一端部连接 于一对无线电力用接线端子112、114中的另一个。
[0058] 然而，一般来说将无线电力用天线100用在便携式终端等上时，由于绝缘片110的 尺寸非常小，所以形成无线电力用线圈120的图案的面积也狭小。因此，在绝缘片110上表 面上具有无线电力用线圈120的图案时，有可能无法确保无线电力的传输以及/或者接收 所需的绕组线数。在此，无线电力用线圈的绕组线数决定线圈的阻抗，而通过适当的阻抗能 够覆盖无线电力的传输以及/或者接收相匹配的频率区域。终宄确保线圈的适当绕组线 数意味着能够覆盖无线电力的传输以及/或者接收相匹配的频率区域。因此，只在绝缘片 110的上表面上具有无线电力用线圈120时，如果不能确保所需的绕组线数，则意味着无法 覆盖无线电力的传输以及/或者接收相匹配的频率区域，因而需要额外的绕组线。为了解 决这个问题，在本实施例涉及的无线电力用天线100可以在绝缘片110的上表面及下表面 上均具有无线电力用线圈120的图案。即，在绝缘片110的上表面及下表面上均具有无线 电力用线圈120的图案以充分确保无线电力的收发以及/或者中继所需的绕组线数。
[0059] 例如，无线电力用线圈120可以具有形成在绝缘片110上表面上的第一图案部130 和形成在绝缘片110下表面上的第二图案部140。第一图案部130的一端部可以连接于接 线端子112,且具有从接线端子112延伸而在绝缘片110的上表面向内收敛的环形。在绝缘 片110的上表面上，第一图案部130的另一端部在形成图案的环内部通过贯通绝缘片110 的通电部145连接于下表面上的第二图案部140。举例来说，所述通电部145可以由过孔 (via hole)等构成。
[0060] 第二图案部140的一端部在绝缘片110的下表面上连接于所述通电部145,且从通 电部145延伸以从环的内部向外部形成图案。另一方面，第二图案部140的另一端部通过 过孔150等以与绝缘片110上表面上的延伸图案部160相连接且连接于接线端子114。
[0061] 另一方面，从正面看时，形成在绝缘片110上表面上的第一图案部130和形成在绝 缘片110下表面上的第二图案部140可以向以相同的方向旋转以形成环。即，从正面观察 时，电流沿着无线电力用线圈120流动时的在第一图案部130和第二图案部140中的电流 流动方向相同。如此，隔着绝缘片110在两表面上所具有的无线电力用线圈120的第一图 案部130和第二图案部140中流动彼此相同方向的电流时，流经第一图案部130的电流和 流经第二图案部140的电流彼此增强，从而能够在无线传输电力时提高效率。
[0062] 另一方面，当电流沿着如线圈这样的导体流动时，电流不会流过导体的整个横截 面，而是沿着横截面的一部分表面流过，该现象定义为所谓的'趋肤效应（skin effect)'。 趋肤效应是指在向金属这样的导体施加高频电流时电流仅流过导体表面附近的现象。发生 趋肤效应的原因在于，沿着导体流动的电流方向急速变化，从而在导体内部产生感应电动 势，使得电流难以流过导体中心部。
[0063] 例如，如图4所示，通过一个芯线、例如具有单一图案部的线圈使电流通电时，由 于趋肤效应电流沿着具有规定厚度S的线圈表面的电流流通区域A流通，而在线圈内部出 现电流不流通的区域B。在此，电流渗透到导体内部而电流能够流通的表皮厚度用下述[数 学式1]来表不。
[0064]【数学式1】
[0065]
[0066] 在所述[数学式1]中，S表示电流渗透到导体内部而电流能够流通的表皮厚度，f 表示频率，]a表示真空中的透磁率（permeability)，P表示导体的电阻率（resistivity)。 这种趋肤效应限制沿着线圈流通的电流的量，因此无线收发电力时，显著降低其效率，且大 大降低'品质因素（Q factor)'。因此，如图5所示，当电流沿着由单一芯线、即单一图案部 构成的线圈40内部流动时，电流沿着相当于由所述[数学式1]确定的表皮厚度S的区域 A流动，且在内部形成电流不流通的区域B。
[0067] 在本实施例中，为了防止由于如上所述的趋肤效应而降低品质因数Q，可以在无线 电力用线圈120的至少一部分区域具有分割图案部200(参照图6)。例如，无线电力用线 圈120可以通过一个芯线与上述的无线电力用接线端子112、114相连接，并从所述无线电 力用接线端子112、114隔着规定间距具有分割图案部200。然而，并不局限于此，当然所述 分割图案部200也可以与上述的无线电力用接线端子112、114直接连接。
[0068] 其中，分割图案部200包括沿着宽度方向彼此隔着间距的多个图案220。图6是用 于示出分割图案部200形状的、图2的'VI'区域的部分放大图。
[0069] 参照图6,分割图案部200由构成线圈图案的一个芯线在宽度方向分离成多个分 支以形成各图案220a~220f。在这种情况下，各图案220a~220f相互间可以隔着相同的 间距布置，并且可以具有相同的宽度。
[0070] 例如，在图6中可以将6个图案220a~220f定义为从一个芯线分离的图案。如 此，若代替由一个芯线构成的单一图案部而具有包含多个图案的分割图案部，则可以减小 在导体内部电流不流通的区域。
[0071] 另一方面，具有多个图案的分割图案部200中各图案的宽度可以设定为使构成所 述各图案的导体内部不出现电流不流通的区域。下面，参照附图了解决定各图案宽度的方 法。
[0072] 图7及图8示出了各图案的宽度不同的情况下电流可渗透到内部的厚度。图7及 图8的图案与图5的相比较可知，图7及图8的图案宽度比高度更大。如此，当高度小于宽 度时 ，趋肤效应沿着导体的宽度方向在两侧部发生。即，电流渗透而电流流通的区域从导体 的两侧部向其内部形成。因此，当导体的宽度比高度更宽时，可根据导体的表皮厚度决定导 体宽度，从而防止出现电流不流通的区域。下面详细查看。
[0073] 如图7所示，当将各图案的宽度W设定为电流能够渗透的表皮厚度S的两倍以上 时，在内部会出现电流不流通的区域B。然而，如图8所示，当将各图案的宽度W设定为电 流能够渗透的表皮厚度S的两倍以下时，在内部不出现电流不流通的区域B。最终，在本 实施例中，各图案的宽度W设定为避免内部出现趋肤效应引起的电流不流通的区域，例如， 各图案的宽度W可以设定为表皮厚度的两倍以下。这种各图案的宽度可以用下述[数学式 2]来表示。
[0074]【数学式2】
[0075]
[0076] 举例来说，根据本申请的实验，分割图案部可以具有2个以上且8个以下图案，各 图案的宽度可以设定为约〇? l〇mm至〇? 20mm，各图案之间的距离可以设定为约0? 05mm至 0. 1_。在此，如果分割图案部具有9个以上图案，则直流电阻分量增加，反而会降低无线电 力的效率。
[0077] 上述的分割图案部可以包括：第一分割图案部220 (参照图9)，形成于在绝缘片 110的上表面上所具有的第一图案部130中；第二分割图案部220'(参照图9)，形成于 在绝缘片110的下表面上所具有的第二图案部140中。即，在绝缘片110的上表面及下表 面上具有无线电力用线圈120时，分割图案部也可以形成在绝缘片110的上表面及下表面 上。在这种情况下，电流沿着构成分割图案部的各图案向相同方向流通而增强电流、以及第 一分割图案部和第二分割图案部通过通电部相连接的结构与上述的相同，因此省略重复说 明。
[0078] 另一方面，图9及图10不出了在绝缘片110的上表面及下表面上分别具有分割图 案部时的不同实施例。
[0079] 参照图9,在绝缘片110的上表面上所具有的第一分割图案部220和在绝缘片110 的下表面上所具有的第二分割图案部220'可以配置在相同的相位上。即，第一分割图案部 220的各图案与第二分割图案部220'的各图案隔着绝缘片110对称地配置在相同的位置 上。
[0080] 另一方面，参照图10,在绝缘片110的上表面上所具有的第一分割图案部220和 在绝缘片110的下表面上所具有的第二分割图案部220'可以相互交错地配置在不同的相 位上。即，第一分割图案部220的各图案与第二分割图案部220'的各图案隔着绝缘片110 交错地配置在不同的位置上。
[0081] 另一方面，上述的图9及图10涉及的实施例中构成分割图案部的多个图案的高度 及宽度均具有相同的值，因此可以定义为'均等分割图案类型'。然而，所述分割图案部可以 不是均等分割图案类型而是'非均等分割图案类型'。在此，非均等分割图案类型可以定义 为构成分割图案部的多个图案的宽度及高度中的至少一个不相同。根据非均等分割图案类 型的分割图案部也形成在绝缘片110的上、下表面上，这与上述的实施例相同。
[0082] 图11是示出了根据非均等分割图案类型的分割图案部的一实施例的截面图。
[0083] 参照图11，分割图案部可以包括至少两个以上的图案，例如，可以包括2个以上且 8个以下的图案。查看在图11中假设具有两个图案的情形。
[0084] 所述分割图案部可以包括：第一分割图案部1600,形成在绝缘片110的上表面上； 第二分割图案部1600'，形成在绝缘片110的下表面上。
[0085] 在这种情况下，各分割图案部可以包括主图案1610U610'以及至少一个子图案 1620U620'。在这种情况下，可以构成为，所述主图案1610U610'的宽度及高度中的至少 一个大于所述子图案1620U620'的宽度及高度。图11中示出了主图案1610U610'的宽 度大于子图案1620U620'的宽度，然而并不局限于此，主图案1610U610'的高度可以大 于子图案1620U620'的高度，或者主图案1610U610'的宽度及高度均大于子图案1620、 1620'的宽度及高度。
[0086] 另一方面，构成第一分割图案部1600和第二分割图案部1600'的各图案可以以 绝缘片110为中心配置在相同的位置上，或者配置在不同的位置上。
[0087] 例如，图11示出了构成第一分割图案部1600和第二分割图案部1600'的各图案 以绝缘片110为中心配置在相同的位置上的示例。即，以绝缘片110为中心，在第一分割图 案部1600的主图案1610的下方配置第二分割图案部1600'的主图案1610'，且在第一分 割图案部1600的子图案1620的下方配置第二分割图案部1600'的子图案1620'。
[0088] 另一方面，图12示出了图11中的第一分割图案部和第二分割图案部的各图案配 置在不同位置上的示例。
[0089] 参照图12,以绝缘片110为中心，在第一分割图案部1700的主图案1710的下方配 置第二分割图案部1700'的子图案1720'，且在第一分割图案部1700的子图案1720的下 方配置第二分割图案部1700'的主图案1710'。
[0090] 另一方面，在上述的分割图案部中，子图案不仅可以有一个，也可以有多个。下面 查看具有多个子图案的情形。
[0091] 图13是不出了具有两个子图案时的分割图案部。
[0092] 参照图13,第一分割图案部1800具有主图案1810和两个子图案1820。在这种情 况下，各子图案1820的宽度及高度可以相同。即，比较子图案1820和主图案1810时，主图 案1810的宽度及高度中的一个可以更大，但两个以上的子图案1820可以具有相同的宽度 及高度。
[0093] 另一方面，在绝缘片110的下表面上所具有的第二分割图案部1800'的主图案 1810'和子图案1820'也具有相同的结构。图13示出了第一分割图案部1800和第二分割 图案部1800'的各图案配置在相同的位置上。
[0094] 另一方面，图14示出了图13中的主图案和子图案的相对位置改变的示例。即，在 图13中主图案位于一对子图案之间，而在本实施例中主图案位于一侧而在另一侧具有子 图案。
[0095] 参照图14,在一侧具有第一分割图案部2000的主图案2010,而在另一侧具有一对 子图案2020。在绝缘片110的下表面上所具有的第二分割图案部2000'的主图案2010' 及子图案2020'配置在与第一分割图案部2000相同的位置上。
[0096] 另一方面，图15不出了具有两个子图案时第一分割图案部和第二分割图案部的 各图案位置不同的情形。
[0097]参照图15，以绝缘片110为中心，在第一分割图案部2100的主图案2110的下部配 置第二分割图案部2100'的子图案2120'，且在第一分割图案部2100的子图案2120的下 部配置第二分割图案部2100'的主图案2110'。
[0098] 另一方面，在上述的实施例中说明了具有两个以上的子图案时各子图案的尚度及 宽度相同的情形，然而各子图案的宽度及高度中的至少一个也可以不同。下面参照附图查 看。
[0099] 图16示出了具有主图案和两个以上的子图案时各子图案的高度及宽度中的至少 一个不同的示例。
[0100] 参照图16,第一分割图案部1900具有主图案1910和两个子图案1920、1930。在 这种情况下，子图案1920U930的高度及宽度中的至少一个互不相同。例如，第一子图案 1920的宽度比第二子图案1930的宽度大。虽然未图示，但也可以是第一子图案1920的高 度比第二子图案1930的高度大，或者第一子图案1920的高度及宽度均比第二子图案1930 的高度及宽度大。
[0101] 在图16中，在中央具有主图案1910,在主图案1920的两侧具有子图案1920、 1930。附图中示出了在左边具有第一子图案1920而在右边具有第二子图案1930的情形， 然而并不局限于此，也可以在右边具有第一子图案1920而在左边具有第二子图案1930。另 一方面，第二分割图案部1900'的主图案1910'及子图案1920'、193(V可以配置在与上 述的第一分割图案部1900相同的位置上。
[0102] 另一方面，图17示出了图16中的主图案和子图案的相对位置改变的示例。即，在 图16中，主图案位于一对子图案之间，而在本实施例中主图案位于一侧，在另一侧具有子 图案。
[0103] 参照图17,在一侧具有第一分割图案部2200的主图案2210,在另一侧具有一对 子图案2220、2230。在绝缘片110的下表面上所具有的第二分割图案部2200'的主图案 221(V及子图案2220'、223(V配置在与第一分割图案部2200相同的位置上。一对子图案 的宽度及高度中的一个互不相同的结构如上所述。
[0104] 另一方面，图18不出了具有两个子图案时第一分割图案部和第二分割图案部的 各图案配置在不同位置上的情形。
[0105] 参照图18,以绝缘片110为中心，在第一分割图案部2300的主图案2310的下部 配置第二分割图案部2300'的子图案2320'、2330'，且在第一分割图案部2300的子图案 2320、2330的下部配置第二分割图案部2300'的主图案2310'。进而，在附图中，第一分割 图案部2300中主图案2310位于一侧并依次配置第一子图案2320及第二子图案2330,然而 并不局限于此，也可以按照主图案2310、第二子图案23 30以及第一子图案2320的顺序配 置。当然在第二分割图案部2300'中的子图案的顺序也可以改变。
[0106] 在上述的图13至图18中以具有一个主图案和两个子图案的情形为例进彳丁了说 明，然而并不局限于此，当然子图案也可以超过两个而具有三个以上。
[0107] 另一方面，如上所述的不同实施例涉及的无线电力用天线中导体的品质因数（Q factor)由下述[数学式3]来定义。
[0108]【数学式3】
[0109]
[0110] 其中，《表示频率，L表示导体的电感，R表示导体的电阻。根据本申请的实验，具 有单一图案部的线圈与具有本发明涉及的分割图案部的线圈的电阻、电感以及品质因素的 比较结果如下面的[表1]。
[0111]【表1】
[0112]
[0113] 所述实验例如对由单一图案部构成且具有五匝数（turns)的线圈、具有均等分割 类型的复合图案部且具有五匝数（turns)的线圈的电阻、电感及品质因素进行了比较。如 所述[表1]所示，相对于具有单一图案部的线圈的电阻及电感，具有复合图案部的线圈的 电阻及电感的分量都增加了，但通过所述[数学式3]计算品质因素结果可知均等分割类型 的复合图案部的品质因素从6. 23增加到7.07,增加了约14%左右。此外，发现由于这种品 质因素的上升而在无线传输电力时效率从61. 7%上升到65. 8%，上升了约4%左右。
[0114] 进而，本申请人进行了比较具有单一图案部的线圈和具有均等分割类型的分割图 案部以及具有非均等分割类型的分割图案部的线圈的电阻、电感以及品质因素的实验，其 结果如下述[表2]所示。
[0115] 【表2】
[0116]
[0117] 所述实验例如对具有均等分割类型的复合图案部且具有六匝数（turns)的线圈、 具有非均等分割类型的复合图案部且具有六匝数（turns)的线圈、由单一图案部构成且具 有五匝数（turns)的线圈的电阻、电感及品质因素进行了比较。如所述[表2]所示，可知相 对于具有单一图案部的线圈的电感，复合图案部的电感都增加了。可知均等分割类型的复 合图案部是7. 19,增加了约10. 6%，非均等分割类型的复合图案部是7. 78,增加了约20%。 另一方面，查看电阻可知，非均等分割类型的复合图案部是496,相对于单一图案部减少约 21%左右。然而，均等分割类型的复合图案部的电阻为708,相对于单一图案部有所增加。
[0118] 另一方面，查看品质因素可知，均等分割类型的复合图案部是约6. 39,相对于单一 图案部有所降低。可知非均等分割类型的复合图案部是约9. 9,相对于单一图案部，品质因 素上升了约50%以上。
[0119] 具有所述[表2]中的电阻、电感以及品质因素的情况下，对无线电力传输的充电 效率进行实验结果如下述[表3]所示。
[0120] 【表3】
[0121]
[0122] 查看所述[表3]可知，无线充电效率按照单一图案部、均等分割类型的复合图案 部以及非均等分割类型的复合图案部的顺序提高。即，可知相对于单一图案部，均等分割类 型的复合图案部的品质因素相对较低，但无线电力传输的充电效率却提高了。尤其是，非均 等分割类型的复合图案部具有约67. 32%的充电效率，相对于单一图案部，可知充电效率上 升了约4%以上。
[0123] 另一方面，最近上市的相当数量的如移动终端的移动装置上装有近距离无 线通信模块，使其除了无线充电功能之外还能实现近距离无线通信（NFC、Near Field Communication)。近距离无线通信是例如使用13. 56MHz波段的频率而在约10cm左右的近 距离内收发数据的近距离通信技术。近距离无线通信模块搭载在移动终端上，可用于用户 认证、身份证、信用卡、手机门票、手机优惠券等各种领域。
[0124] 然而，为了进行近距离无线通信需要近距离无线通信用天线（线圈）。近距离无线 通信天线包括各自独立的近距离无线通信读取器和近距离无线通信标签，而实际实施在移 动终端上时一般使用以叠层结构集成近距离无线通信读取器天线和标签天线的集成型双 模天线结构。
[0125] 因此，为了能够在移动终端上同时支持近距离无线通信功能和无线电力传输功 能，需要同时装配实现各自功能的天线。而在这种情况下，由于移动终端的尺寸有限而导致 天线的装配空间狭小，并且需要装配两种天线，因而增加移动终端的尺寸及厚度。下面查看 为了解决如上所述的问题而同时具备近距离无线通信线圈和无线电力用线圈的双模天线。
[0126] 图19是示出本发明的一实施例涉及的具备双模天线500的用户终端结构的框图。
[0127] 参照图19,用户终端包括：近距离无线通信模块300,用于处理近距离无线通信； 以及无线电力传输模块400,用于执行无线电力传输功能。此外，用户终端还包括双模天线 500,该双模天线500包括与近距离无线通信模块300电连接的近距离无线通信线圈510以 及与无线电力传输模块400电连接的无线电力用线圈530。
[0128] 双模天线500可以形成为近距离无线通信线圈510和无线电力用线圈530隔着规 定间距的双环形。双模天线500可以是在绝缘片上形成有近距离无线通信线圈510以及无 线电力用线圈530图案的结构。此时，近距离无线通信线圈510和无线电力用线圈530电 隔离，并且，通过调节由近距离无线通信线圈510和无线电力用线圈530形成的双环形中的 近距离无线通信线圈510和无线电力用线圈530之间的间距，能够调节线圈的阻抗匹配。
[0129] 具体来说，近距离无线通信模块300通过控制近距离无线通信线圈510而在用户 终端上进行近距离无线通信。举例来说，近距离无线通信模块300可以包括近距离无线通 信阻抗匹配部310、近距离无线通信收发器370以及近距离无线通信控制部320。
[0130] 通过用户操作或者用户终端上的应用程序的操作而请求到近距离无线通信功能 时，用户终端的控制部490启动近距离无线通信模块300以激活近距离无线通信功能。接 着，近距离无线通信阻抗匹配部310可以设置在近距离无线通信线圈510与近距离无线通 信收发器370之间，以匹配近距离无线通信线圈510和近距离无线通信收发器370之间的 阻抗。近距离无线通信收发器370可以包括基带处理部、通信协议处理电路、寄存器文件、 UART串行接口等。所述近距离无线通信收发器370的各构成要素属于公知技术，本说明书 中省略对其的说明。近距离无线通信控制部320连接于近距离无线通信收发器370,以控制 近距离无线通信收发器370的整个操作。此外，近距离无线通信控制部320可通过单独的 通信接口与外部的主机进行通信。
[0131] 另一方面，无线电力传输模块400可以包括无线电力传输（W/C)阻抗匹配部410、 整流部470以及充电部420。
[0132] 无线电力传输阻抗匹配部410可以配置在无线电力用线圈530与整流部470之 间，以匹配无线电力用线圈530与整流部470之间的阻抗。整流部470将通过无线电力用 线圈530输入的电力信号以半波整流的方式整流成直流电力。由整流部470整流的直流信 号可通过未图示的过滤部消除其高频噪波成分，然后转换为用于驱动充电部420或者装置 所需的电压。充电部420利用转换成所需电压的电力来给外部的负载设备或者内部的电池 充电。
[0133] 图20及图21为了说明本发明的一实施例涉及的双模天线装配到用户终端上的情 形而分别示出用户终端的本体后视图及后盖的示意图。
[0134] 参照图20及图21，双模天线500可以装配在用户终端的电池盖1300上。双模天 线500可以附着在面向用户终端本体1000的电池盖1300的内侧表面上，或者成一体地结 合于电池盖1300的内部。此时，成一体地结合于电池盖1300内部的情况，为了能使双模天 线500的近距离无线通信用接线端子1510以及无线电力用接线端子1412通过电池盖1300 的内侧表面向外部露出，可以在相应部位形成开口部。此时，近距离无线通信用接线端子 1510可以构成为两个端子形成一对，无线电力用接线端子1412同样也可以构成为两个端 子形成一对。
[0135] 在用户终端本体的后表面上的对置于双模天线500的近距离无线通信用接线端 子1510以及无线电力用接线端子1412的位置可以分别形成有近距离无线通信模块接线 端子1100以及无线电力用模块接线端子1200。因此，将电池盖1300结合到用户终端本体 1000上时，近距离无线通信用接线端子1510和无线电力用接线端子1412可分别接触于近 距离无线通信模块接线端子1100和无线电力用模块接线端子1200从而电连接。此时，近 距离无线通信模块接线端子1100或者无线电力用模块接线端子1200可以形成为C-夹子 形状，通过弹性保持与近距离无线通信用接线端子1510或者无线电力用接线端子1412的 接线状态。
[0136] 下面，具体查看本发明的一实施例涉及的双模天线。
[0137] 图22是示出双模天线500正面的主视图，图23是示出双模天线500背面的后视 图。
[0138] 参照图22及图23,双模天线500可以包括：绝缘片110 ;近距离无线通信线圈510， 设置在绝缘片110上以收发数据；以及无线电力用线圈530,设置在绝缘片110上以无线收 发电力，该无线电力用线圈530的至少一部分区域具有分割图案部，该分割图案部包括在 宽度方向彼此隔着间距的多个图案。
[0139] 对于绝缘片110及无线 电力用线圈530的说明与上述的实施例非常相似，以下以 不同点为中心进行描述。
[0140] 在绝缘片110的一面上可以具有一对近距离无线通信用接线端子1510,该近距离 无线通信用接线端子1510用于连接近距离无线通信线圈510的两端部。近距离无线通信 用接线端子1510连接于近距离无线通信线圈510,从而可以将通过近距离无线通信模块接 线端子1100输入的信号传输到外部或者将从外部接收的近距离无线通信信号传输到近距 离无线通信模块300。
[0141] 近距离无线通信线圈510可以形成在绝缘片110的上表面或者下表面上，且沿着 绝缘片110的外缘形成得尽可能宽，从而使环的直径最大化并减少构成环的绕组线的匝数 以及绕组线之间的电容。近距离无线通信线圈510的一端连接于近距离无线通信用接线端 子1510中的一个，近距离无线通信线圈510的图案向内旋转以形成环，在环的内部近距离 无线通信线圈510的一端通过过孔1530连接于环外部的近距离无线通信用接线端子1510 中的一个。此时，绝缘片110的下表面上可以具有用于连接过孔1530之间的连接图案1520。
[0142] 另一方面，无线电力用线圈530可以形成在近距离无线通信线圈510所形成的环 的内侧。在这种情况下，无线电力用线圈530的环径相对小于近距离无线通信线圈510的 直径，因此，为了确保所需的绕组线数，如上所述，无线电力用线圈530可以以叠层结构形 成在绝缘片110的上表面及下表面上。
[0143] 在这种情况下，无线电力用线圈530的图案由于有近距离无线通信线圈510而与 上述的实施例不同。即，在本实施例中，无线电力用线圈530具有第一延伸图案1440,该第 一延伸图案1440连接于无线电力用接线端子1412中的任一个而延伸。为了与近距离无线 通信线圈510分离，第一延伸图案1440通过过孔1430等与下表面上的第二延伸图案1450 连接。第二延伸图案1450延伸规定距离后再通过过孔1432等与上表面上的第一图案部 1422连接。有关第一图案部1422形成向内收敛的环形且通过通电部1460与下表面上的第 二图案部1424相连接的结构以及第一图案部1422和第二图案部1424具有分割图案部的 结构与上述实施例的说明相似，因此省略重复说明。
[0144] 另一方面，绝缘片110下表面上的第二图案部1424向无线电力用接线端子1412 延伸，之后经过近距离无线通信线圈510并通过过孔1470与上表面上的第三延伸图案1480 连接，从而与无线电力用接线端子1412中的一个连接。
[0145] 以上参照本发明的优选实施例进行了说明，然而本领域的技术人员能够在不脱离 所附的权利要求书中所记载的本发明的思想及领域的范围内对本发明进行各种修改及变 形。因此，如果变形的实施例基本上包括本发明的权利要求范围内的构成要素，则应理解为 均包含在本发明的技术范畴之内。
[0146] 【产业上可利用性】
[0147] 如上所述的本发明涉及的无线电力用天线可以通过具有多个图案的分割图案部 来减小在内部电流不流通的区域，从而显著提高品质因数。
[0148] 进而，在一个绝缘片的上表面及下表面上均具有无线电力用线圈，从而能够充分 确保发送或接收无线电力所需的绕组线数。
[0149] 此外，本发明涉及的双模天线，在一个绝缘片上同时具有无线电力用线圈和近距 离无线通信用线圈，从而不仅能够提供简单且厚度薄的天线，还能提供进行无线电力的收 发/中继的同时能够进行近距离无线通信的双模天线。
【主权项】
1. 一种无线电力用天线，用于以无线方式收发或者中继电力，其特征在于，包括： 绝缘片；以及 无线电力用线圈，在其至少一部分区域具有分割图案部，所述分割图案部包括在宽度 方向彼此隔着间距的多个图案，并且所述分割图案部形成在所述绝缘片的上下表面上。2. 根据权利要求1所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述绝缘片的一面上进一步具有一对无线电力用接线端子，所述无线电力用线圈的两 端部电连接在所述一对无线电力用接线端子，所述分割图案部距所述无线电力用接线端子 隔着规定距离。3. 根据权利要求1所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述无线电力用线圈具有：第一图案部，形成在所述绝缘片的上表面上；以及第二图 案部，与所述第一图案部电连接，形成在所述绝缘片的下表面上。4. 根据权利要求3所述的无线电力用天线，其特征在于， 从正面观察时，所述第一图案部和所述第二图案部中的电流流动方向相同，从而增强 电流。5. 根据权利要求3所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述分割图案部包括：第一分割图案部，形成在所述第一图案部；第二分割图案部，与 所述第一分割图案部电连接，形成在所述第二图案部。6. 根据权利要求5所述的无线电力用天线，其特征在于， 形成所述第一分割图案部和所述第二分割图案部的各图案以所述绝缘片为中心彼此 对称地配置在相同的位置上。7. 根据权利要求5所述的无线电力用天线，其特征在于， 形成所述第一分割图案部和所述第二分割图案部的各图案以所述绝缘片为中心彼此 交错地配置在不同的位置上。8. 根据权利要求1所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述分割图案部的各图案的宽度及高度相同，或者所述分割图案部包括宽度及高度中 的至少一个不相同的多个图案。9. 根据权利要求8所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述各图案配置成彼此隔着相同的间距。10. 根据权利要求1所述的无线电力用天线，其特征在于， 将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定为，避免在所述各图案的内部出现电流不 流通的区域。11. 根据权利要求10所述的无线电力用天线，其特征在于， 将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定为，电流能够渗透的表皮厚度的两倍以 下。12. 根据权利要求1所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述分割图案部包括主图案以及至少一个子图案。13. 根据权利要求12所述的无线电力用天线，其特征在于， 所述主图案的宽度及高度中的至少一个大于所述子图案的宽度及高度。14. 根据权利要求13所述的无线电力用天线，其特征在于， 具有两个以上的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度相同。15. 根据权利要求13所述的无线电力用天线，其特征在于， 具有两个以上的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度中的至少一个不相 同。16. -种双模天线，其特征在于，包括： 绝缘片； 近距离无线通信线圈，形成在所述绝缘片上，以收发数据；以及 无线电力用线圈，形成在所述绝缘片上，以无线方式收发电力，在其至少一部分区域具 有分割图案部，所述分割图案部包括在宽度方向彼此隔着间距的多个图案。17. 根据权利要求16所述的双模天线，其特征在于， 所述绝缘片的一面上进一步具有一对无线电力用接线端子，所述无线电力用线圈的两 端部电连接在所述一对无线电力用接线端子，所述分割图案部距所述无线电力用接线端子 隔着规定距离。18. 根据权利要求16所述的双模天线，其特征在于， 所述绝缘片的上表面及下表面上均设置有所述分割图案部。19. 根据权利要求18所述的双模天线，其特征在于， 所述分割图案部具有：第一分割图案部，形成在所述绝缘片的上表面上；第二分割图 案部，与所述第一分割图案部电连接，并形成在所述绝缘片的下表面上。20. 根据权利要求19所述的双模天线，其特征在于， 从正面观察时，所述第一分割图案部和所述第二分割图案部中的电流流动方向相同。21. 根据权利要求19所述的双模天线，其特征在于， 所述第一分割图案部和所述第二分割图案部以所述绝缘片为中心彼此对称地配置在 相同的位置上。22. 根据权利要求19所述的双模天线，其特征在于， 形成所述第一分割图案部和所述第二分割图案部的各图案以所述绝缘片为中心彼此 交错地配置在不同的位置上。23. 根据权利要求16所述的双模天线，其特征在于， 将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定为，避免在所述各图案的内部出现电流不 流通的区域。24. 根据权利要求23所述的双模天线，其特征在于， 将构成所述分割图案部的各图案的宽度设定为，电流能够渗透的表皮厚度的两倍以 下。25. 根据权利要求16所述的双模天线，其特征在于， 所述分割图案部的各图案的宽度及高度相同，或者所述分割图案部包括宽度及高度中 的至少一个不相同的多个图案。26. 根据权利要求16所述的双模天线，其特征在于， 所述分割图案部包括主图案以及至少一个子图案。27. 根据权利要求26所述的双模天线，其特征在于， 所述主图案的宽度及高度中的至少一个大于所述子图案的宽度及高度。28. 根据权利要求27所述的双模天线，其特征在于， 具有两个以上的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度相同。29. 根据权利要求27所述的双模天线，其特征在于， 具有两个以上的所述子图案，并且各个所述子图案的宽度及高度中的至少一个不相 同。
【专利摘要】本发明涉及无线电力用天线以及具备该无线电力用天线的双模天线，本发明涉及的无线电力用天线，其特征在于，包括：无线电力用线圈，其上的至少一部分区域具有分割图案部，所述分割图案部包括在宽度方向彼此隔着间距的多个图案，并且所述分割图案部形成在所述绝缘片的上下表面上。
【IPC分类】H01Q7/00, H01Q1/38
【公开号】CN104885298
【申请号】CN201380065366
【发明人】文成训, 李兴奎, 李智炯, 韩旻锡, 朴来赫, 金泳鲜, 朴云圭, 柳成汉
【申请人】Ls电线有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年12月12日
【公告号】US20150318711, WO2014092492A1
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