KR102226403B1 - 전달되는 무선 전력을 최대화하기 위한 근접장 충전 패드의 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키는 방법 - Google Patents
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Abstract
그 방법은, 근접장 충전 패드의 무선 통신 부품을 통해, 수신기가 패드의 임계 거리내에 있는지를 검출하는 것을 포함한다. 수신기가 패드의 임계 거리내에 있다는 검출에 응답하여, 그 방법은 무선 전력 수신기가 그 패드상에 배치되었는지를 판정하는 것을 포함한다. 수신기가 패드상에 배치되었다는 판정에 따라, 그 방법은 다수의 안테나 존들에 포함된 각 안테나 소자들에 의해, 제 1 세트의 전송 특성들(transmission characteristics)을 가진 각 테스트 전력 전송 신호들을 선택적으로 전송하는데, 이것은, 다수의 안테나 존들 중 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력 운송 파라메타들(power-delivery parameters)이 전력 운송 기준(power-delivery criteria)을 충족시킨다는 판정이 이루어질 때까지, 수행된다. 특정 전력-운송 파라메타들이 전력-운송 기준을 충족시킨다고 판정하면, 그 방법은, 적어도 하나의 특정 안테나 존을 이용하여 수신기에 다수의 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것을 포함하는데, 이때, 각각의 추가적인 전력 전송 신호는, 제 1 세트와 구별되는, 제 2 세트의 전송 특성들과 함께 전송된다.
Description
본 명세서의 실시 예는 무선 전력 전송 시스템에 이용되는 안테나, 소프트웨어 및 디바이스에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 근접장 RF 충전 패드상의 임의 위치에 있는 전자 디바이스를 효율적으로 충전시키기 위한 적응적 부하를 가진 근접장 RF 충전 패드에 관한 것이다.
종래의 충전 패드는 디바이스를 충전하는데 이용되는 자기장을 생성하기 위하여 유도성 코일을 이용한다. 사용자는, 전형적으로, 충전 패드상의 특정 위치에 디바이스를 배치시켜야 하며, 디바이스의 충전을 차단하거나 종료하지 않고서, 디바이스를 패드상의 다른 위치로 이동시킬 수 없다. 이것은 많은 사용자에 대해 불만스러운 경험으로 결과하는데, 그 이유는 그들이 그들의 디바이스의 충전을 시작하기 위한 패드상의 정확한 위치에 디바이스를 배치할 수 없을 수도 있기 때문이다.
또한, 종래의 충전 패드는, 다수의 서로 다른 집적 회로들에 걸쳐 분산된 부품들을 이용할 수 있다. 그러한 구성은 그러한 패드의 사용자가 원하는 것보다 이들 충전 패드가 더 느리게 동작하게 하는 프로세싱 지연(예를 들어, 무선 충전과 무선 충전동안 이루어지는 조정이 더 오래 걸린다)으로 결과한다.
따라서 상술한 과제를 처리하는 무선 충전 시스템(예를 들어, RF 충전 패드)이 필요하다. 이를 위해, 단일 집적 회로상에 효율적으로 배열된 부품들을 포함하고, RF 충전 패드의 표면상에 배치된 수신기 디바이스에 무선 전력을 전송하는데 이용하기 위해 효율적인 안테나 존을 배치하도록 안테나 존들(예를 들어, 함께 그룹화된 RF 충전 패드의 하나 이상의 안테나들 또는 단위 셀 안테나들로서, 본 명세서에서는 이를 안테나 그룹이라 할 것임)을 선택적으로 또는 연속적으로 활성화시킴에 의해 RF 충전 패드의 안테나들을 단일 집적 회로가 관리하고, 단일 집적 회로상에 효율적으로 배열된 부품들을 포함하는 RF 충전 패드가 본 명세서에서 설명된다. 그러한 시스템 및 그의 이용 방법은 종래의 충전 패드를 가진 사용자의 불만족을 제거하는데 도움을 준다. 예를 들어, 그러한 시스템 및 그의 이용 방법은, 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키면서 전달 에너지를 모니터링함으로써, RF 충전 패드상의 디바이스가 배치되는 시점이 언제이거나 또는 그 위치가 어디든지 간에 에너지 전달이 확실하게 최대화되도록 함에 의해, 낭비되는 RF 전력 전송을 제거하는데 도움을 주며, 그에 따라 효율적으로 수신되지 않은 낭비 전송이 제거된다.
이하의 설명에서는, 다양한 안테나 존들을 포함하는 RF 충전 패드가 참조된다. 이러한 설명을 위해, 안테나 존들은 RF 충전 패드의 하나 이상의 전송 안테나들을 포함하며, 각 안테나 존은, 어느 안테나 존이 수신기에 가장 효율적으로 무선 전력을 전달할 수 있는지를 판정하기 위해 각 안테나 존의 선택적 활성화가 가능하도록 제어 집적 회로(예를 들어, 도 1a 및 1b의 RF 전력 전송기 집적 회로(60))에 의해 개별적으로 어드레스될 수 있다. RF 충전 패드는, 또한, 본 명세서에서 근접장 충전 패드, 또는, 보다 단순하게, 충전 패드로 바꾸어서 지칭될 수도 있다.
(A1) 일부 실시 예들에 있어서, 무선 통신 부품(예를 들어, 도 1a의 통신 부품(204)), 각각이 적어도 하나의 안테나 소자를 포함하는 다수의 안테나 존들(예를 들어, 도 1b에 도시된 예시적인 안테나 존들) 및 하나 이상의 프로세서들(예를 들어, 도 1b 및 도 2a의 CPU(202))을 포함하는 근접장 충전 패드에서 방법이 실행된다. 그 방법은, 무선 통신 부품을 통해, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있는지를 검출하고, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있다는 검출에 응답하여, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었는지를 판정한다. 그 방법은, 추가로, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었다는 판정에 따라, 다수의 안테나 존들에 포함된 각 안테나 소자들에 의해, 제 1 세트의 전송 특성들(transmission characteristics)을 가진 각 테스트 전력 전송 신호들을 선택적으로 전송하는데, 이것은, 다수의 안테나 존들 중 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력 운송 파라메타들(power-delivery parameters)이 전력 운송 기준(power-delivery criteria)을 충족시킨다는 판정이 이루어질 때까지, 수행된다. 하나 이상의 프로세서들이, 특정 전력-운송 파라메타들이 전력-운송 기준을 충족시킨다고 판정하면, 그 방법은, 적어도 하나의 특정 안테나 존을 이용하여 무선 전력 수신기에 다수의 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것을 포함하는데, 이때, 각각의 추가적인 전력 전송 신호는, 제 1 세트와 구별되는, 제 2 세트의 전송 특성들과 함께 전송된다.
(A2) A1의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 표면상에 배치되었는지를 판정하는 것은, (ⅰ) 다수의 안테나 존들의 각각을 이용하여 테스트 전력 전송 신호들을 전송하고, (ⅱ) 테스트 전력 전송 신호들을 전송하면서 근접장 충전 패드에서의 반사 전력량을 모니터링하고, (ⅲ) 반사 전력량이 디바이스 검출 임계치를 충족시키면, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었다고 판정하는 것을 포함한다.
(A3) A2의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 반사 전력량은 다수의 안테나 존들의 각 안테나 존에서 측정된다.
(A4) A2-A3 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 디바이스 검출 임계치는 근접장 충전 패드에 대한 캘리브레이션 프로세스(calibration process)동안 수립된다.
(A5) A4의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 디바이스 검출 임계치는, 무선 전력 수신기에 결합된 디바이스의 유형에 특정적이며, 디바이스 검출 임계치는, 근접장 충전 패드에 근접한 무선 전력 수신기가 검출된 후, 하나 이상의 프로세서에 의해 선택된다(예를 들어, 무선 전력 수신기는 근접장 충전 패드에 정보의 패킷을 송신하는데, 그 정보 패킷은 무선 전력 수신기에 결합된 디바이스의 유형을 식별하는 정보를 포함한다).
(A6) A1-A5중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 각 테스트 전력 전송 신호들을 선택적으로 전송하는 것은, 다수의 안테나 존들의 각 안테나 존을 이용하여 실행된다. 추가적으로, 그 방법은, 다수의 안테나 존들 중 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력 운송 파라메타들(power-delivery parameters)이 전력 운송 기준(power-delivery criteria)을 충족시킨다는 판정이 이루어지기 전에, (ⅰ) 각 안테나 존에 의한 전송에 기초하여 각 안테나 존에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 각 전력-운송 파라메타를 갱신하고, (ⅱ) 무선 전력 수신기로 무선 전력을 전송하기 위하여, 적어도 하나의 특정 안테나 존을 포함하는 2 이상의 안테나 존들을, 그들의 연관된 각 전력-운송 파라메타들에 기초하여, 선택하는 것을 추가로 구비한다.
(A7) A6의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은, 제 1 세트의 전송 특성들을 가진 추가적인 테스트 전력 전송 신호들을 전송하기 위하여 2 이상의 안테나 존들의 각각을 이용하는 것을 추가로 구비한다. 또한, 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시킨다는 판정은, 특정 안테나 존이, 2 이상의 안테나 존들 중의 다른 안테나 존들에 비해, 무선 전력 수신기에 무선 전력을 보다 효율적으로 전송중임을 특정 전력-운송 파라메타가 나타낸다고 판정하는 것을 포함한다.
(A8) A6-A7의 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시킨다는 판정은, 또한, 제 1 임계 전력량이 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의해 무선 전력 수신기로 전달됨을 특정 전력-운송 파라메타가 나타낸다고 판정하는 것을 포함하고, 적어도 하나의 특정 안테나 존은, 제 1 임계 전력량이 무선 전력 수신기에 전달됨을 나타내는 각 전력-운송 파라메타를 가진 2 이상의 안테나 존들 중의 유일한 안테나 존이다.
(A9) A6-A8 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시킨다는 판정은, 또한, (ⅰ) 무선 전력 수신기에 제 1 임계 전력량을 전달하고 있는 중인 안테나 존이 없고, (ⅱ) 2 이상의 안테나 존들중의 추가적인 안테나 존과 연관된 추가적인 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시킨다고 판정하는 것을 포함한다. 또한, 특정 전력-운송 파라메타는, 특정 안테나 존에 의해 무선 전력 수신기로 전달되는 제 1 전력량이 제 2 임계 전력량보다 많고, 제 1 임계 전력량보다 적음을 나타내며, 추가적인 전력-운송 파라메타는, 추가적인 안테나 존에 의해 무선 전력 수신기로 전달되는 제 2 전력량이 제 2 임계 전력량보다 많고 제 1 임계 전력량보다 적음을 나타낸다.
(A10) A9의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 특정 안테나 그룹과 추가적인 안테나 그룹 모두는, 무선 전력 수신기에 전력을 제공하기 위하여 추가적인 다수의 전력 전송 신호들을 동시에 전송하는데 이용된다.
(A11) A1-A10 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 전력-운송 파라메타를 판정하는데 이용되는 정보는, 무선 전력 수신기에 의해 근접장 충전 패드의 무선 통신 부품을 통해 근접장 충전 패드로 제공된다.
(A12) A1-A11 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 세트의 전송 특성들은, 무선 전력 수신기로 특정 안테나 그룹에 의해 전달되는 전력량을 증가시키기 위해 제 1 세트의 전송 특성들에 있어서의 적어도 하나의 특성을 조정함에 의해 결정된다.
(A13) A12의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 조정된 특성은, 주파수 또는 임피던스 값(frequency or impedance value)이다.
(A14) A1-A13 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은, 추가적인 다수의 전력 전송 신호들을 전송하면서, 근접장 충전 패드에 의해 무선 전력 수신기로 무선 운송되는 전력의 레벨을 판정하는데 이용되는, 무선 전력 수신기로부터 수신한 정보에 기초하여 제 2 세트의 전송 특성들에 있어서의 적어도 하나의 특성을 조정하는 것을 구비한다.
(A15) A1-A14 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은, 근접장 충전 패드의 동작을 제어하는데 이용되는 단일 집적 회로의 부품들이다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명한 방법들 중 임의 방법은, 도 1b에 도시된 무선 주파수(RF) 전력 전송기 집적 회로(160)와 같은 단일 집적 회로에 의해 관리된다.
(A16) A1-A15 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 각 전력-운송 메트릭(power-delivery metric)은, 다수의 안테나 그룹들의 각 안테나 그룹에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송에 기초하여 무선 전력 수신기에 의해 수신된 전력량에 대응한다.
(A17) A1-A16 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은, 테스트 전력 전송 신호들의 전송전에, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드로부터 무선으로 운송된 전력을 수신하도록 승인되었다고 판정하는 것을 포함한다.
(A18) 또 다른 측면에 있어서, 근접장 충전 패드가 제공된다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는 무선 통신 부품, 각각이 적어도 하나의 안테나 소자들 포함하는 다수의 안테나 존들, 하나 이상의 프로세서들 및 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때 근접장 충전 패드가 A1-A17에 설명된 임의 하나의 방법을 실행하게 하는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 포함한다.
(A19) 또 다른 측면에 있어서, 근접장 충전 패드가 제공되며, 근접장 충전은 A1-A17 중 임의 하나에서 설명된 방법을 실행하는 수단을 포함한다.
(A20) 또 다른 측면에 있어서, 비-일시적 컴퓨터 독출 가능 저장 매체가 제공된다. 비-일시적 컴퓨터 독출 가능 저장 매체는, 하나 이상의 프로세서들/코어들을 가진 (무선 통신 부품, 각각이 적어도 하나의 안테나 소자를 포함하는 다수의 안테나 존들을 포함하는) 근접장 충전 패드에 의해 실행될 때, 근접장 충전 패드가 A1-A17 중 임의 하나에서 설명된 방법을 실행할 수 있게 하는 실행 가능 명령어들을 저장한다.
상술한 바와 같이, 단일 집적 회로상에 모두 집적화된 무선 전력의 전송을 관리하는 부품들을 포함하는 전송기 칩(transmitter chip)이 필요하다. 그러한 전송기 칩 및 그의 이용 방법은, 종래의 충전 패드들을 가진 사용자의 불만족을 제거하는데 도움을 준다. (도 1a 및 도 1b를 참조하여 아래에 상세하게 설명된 바와 같이) 단일 칩상에 모든 부품들을 포함시킴에 의해, 그러한 전송기 칩은 전송기 칩에서의 동작들은 보다 효율적이고 빠르게(및 저지연으로) 관리할 수 있으며, 그에 의해 이들 전송기 칩들에 의해 관리되는 충전 패드들로 사용자의 만족을 개선하는데 도움을 준다.
(B1) 일부 실시 예들에 있어서, 전송기 칩은, (ⅰ) 집적 회로의 동작을 제어하도록 구성되는 프로세싱 유닛, (ⅱ) 프로세싱 유닛에 동작 가능하게 결합되어, 입력 전류를 무선 주파수 에너지로 변환하도록 구성되는 전력 변환기, (ⅲ) 프로세싱 유닛에 동작 가능하게 결합되고, 무선 주파수 에너지를 이용하여 다수의 전력 전송 신호들을 생성하도록 구성되는 파형 생성기, (ⅳ) 집적 회로와, 집적 회로 외부의 다수의 전력 증폭기들을 결합시키는 제 1 인터페이스, 및 (ⅴ) 집적 회로와 무선 통신 부품을 결합시키는, 제 1 인터페이스와 구별되는, 제 2 인터페이스를 포함한다. 프로세싱 유닛은, 또한, (ⅰ) 제 2 인터페이스를 통해, 무선 전력 수신기가 전송기 칩에 의해 제어되는 근접장 충전 패드의 전송 범위내에 있다는 표시를 수신하고, (ⅱ) 표시의 수신에 응답하여, 제 1 인터페이스를 통해, 다수의 전력 전송 신호들 중의 적어도 일부를 다수의 전력 증폭기들 중의 적어도 하나에 제공하도록 구성된다.
(B2) B1의 전송기 칩의 일부 실시 예들에 있어서, 프로세싱 유닛은 CPU, ROM, RAM 및 암호화(encryption)(예를 들어, CPU 서브시스템(170), 도 1b)를 포함한다.
(B3) B1-B2 중 임의 전송기 칩의 일부 실시 예들에 있어서, 입력 전류는 직류이다. 대안적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 입력 전류는 교류이다. 이들 실시 예들에 있어서, 전력 변환기는, 각각, 무선 주파수 DC-DC 변환기 또는 무선 주파수 AC-DC 변환기이다.
(B4) B1-B3 중 임의 전송기 칩의 일부 실시 예들에 있어서, 무선 통신 부품은 근접장 충전 패드의 표면상에 배치되는 디바이스로부터 통신 신호들을 수신하도록 구성되는 Bluetooth 또는 Wi-Fi 라디오(radio)이다.
상술한 과제를 처리하는데 도움을 주고 그에 의해 사용자 요구를 충족시키는 충전 패드를 제공하기 위하여, 상술한 안테나 존들은, 충전 패드가 그 패드상의 임의 위치에 배치된 디바이스를 충전할 수 있도록 에너지 전송 특성들(예를 들어, 각 안테나 소자의 전도성 라인(conductive line)에 대한 임피던스 및 주파수)을 조정할 수 있는, (도 3a-6e와 도 8을 참조하여 아래에 설명할 하나 이상의 안테나들(120)을 각각 포함하는 도 1b의 RF 충전 패드(100)의 안테나 존들(290)과 같은) 적응적 안테나 소자들을 포함할 수 있다 (예를 들어, 도 1b의 RF 충전 패드(100)의 안테나 존들(290)은, 도 3a-6e와 도 8을 참조하여 아래에 설명할 하나 이상의 안테나들(120)을 각각 포함할 수 있다).
일부 실시 예들에 따르면, 본 명세서에 설명된 무선 주파수(RF) 충전 패드들의 안테나 존들은, 전자 디바이스의 RF 수신기에 RF 신호들을 전송하는, 하나 이상의 프로세서들과 통신하는 하나 이상의 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 각 안테나 소자는, (ⅰ) 곡류형 라인 패턴(meandered line pattern)을 형성하는 전도성 라인, (ⅱ) 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 전도성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하는, 전도성 라인의 제 1 단부에 있는 제 1 단말, (ⅲ) 제 1 단말과 구별되는, 전도성 라인의 제 2 단부에 있는 제 2 단말 - 제 2 단말은 적어도 하나의 프로세서에 의해 제어되고, 제 2 단말에서의 임피던스값을 수정할 수 있게 하는 부품과 결합됨 -을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는, 하나 이상의 안테나 소자들로부터 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하기 위하여 주파수 및/또는 임피던스 값을 적응적으로 조정하도록 구성된다.
충전 패드가 그 패드상의 임의 위치에 배치된 디바이스를 충전할 수 있도록 에너지 전송 특성들(예를 들어, 각 안테나 소자의 전도성 라인에 대한 임피던스 및 주파수)을 조정할 수 있는 적응적 안테나 소자들을 포함하는 무선 충전 시스템(예를 들어, RF 충전 패드들)이 필요하다. 일부 실시 예들에 있어서, 이들 충전 패드들은 전송 안테나 소자들(본 명세서에서는 안테나 소자들 또는 RF 안테나 소자들로서 지칭됨)로부터 전달되고, 충전된 전자 디바이스의 수신기로 전달되는 에너지를 모니터링하는 하나 이상의 프로세서들을 포함하며, 하나 이상의 프로세서들은 충전 패드상의 임의 위치에서의 에너지 전달이 최대화되도록 에너지 전송 특성들을 최적화한다. 일부 실시 예들은, 수신기에서 수신된 전력을 하나 이상의 프로세서들에게 보고하기 위한 피드백 루프(feedback loop)를 포함할 수 있다.
(C1) 일부 실시 예들에 따르면, 무선 주파수(RF) 충전 패드가 제공된다. RF 충전 패드는, RF 충전 패드로부터 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 모니터링하는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. RF 충전 패드는, 또한, RF 신호들을 전자 디바이스의 RF 수신기에 전송하는, 하나 이상의 프로세서들과 통신하는 하나 이상의 안테나 소자들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각 안테나 소자는, (ⅰ) 곡류형 라인 패턴(meandered line pattern)을 형성하는 전도성 라인, (ⅱ) 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 전도성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하는, 전도성 라인의 제 1 단부에 있는 제 1 단말, (ⅲ) 제 1 단말과 구별되는, 전도성 라인의 제 2 단부에 있는 제 2 단말 - 제 2 단말은 적어도 하나의 프로세서에 의해 제어되고, 제 2 단말에서의 임피던스값을 수정할 수 있게 하는 부품과 결합됨 -을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는, 하나 이상의 안테나 소자들로부터 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하기 위하여 주파수 및/또는 임피던스 값을 적응적으로 조정하도록 구성된다.
(C2) 일부 실시 예들에 따르면, 무선 주파수(RF) 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전하는데 이용되는 방법이 제공된다. 그 방법은, 적어도 하나의 RF 안테나를 구비하는 전송기를 제공하는 것을 포함한다. 그 방법은, 또한, 적어도 하나의 RF 안테나를 통해, 하나 이상의 RF 신호들을 전송하고, 적어도 하나의 RF 안테나에서 RF 수신기로의 하나 이상의 RF 신호들을 통해 전달되는 에너지량을 모니터링하는 것을 포함한다. 그 방법은, 적어도 하나의 RF 안테나에서 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하기 위해 전송기의 특성을 적응적으로 조정하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 특성은 (ⅰ) 하나 이상의 RF 신호들의 주파수, (ⅱ) 전송기의 임피던스, 및 (ⅲ) (ⅰ)과 (ⅱ)의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 RF 안테나는 RF 안테나들의 어레이의 일부이다.
(C3) 일부 실시 예들에 따르면, 무선 주파수(RF) 충전 패드가 제공된다. RF 충전 패드는, RF 충전 패드로부터 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 모니터링하는 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. RF 충전 패드는, 또한, RF 신호들을 전자 디바이스의 RF 수신기에 전송하는, 하나 이상의 프로세서들과 통신하도록 구성되는 하나 이상의 전송 안테나 소자들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각 안테나 소자는, (ⅰ) 곡류형 라인 패턴(meandered line pattern)을 형성하는 전도성 라인, (ⅱ) 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 전도성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하는, 전도성 라인의 제 1 단부에 있는 입력 단말, (ⅲ) 입력 단말과 구별되고 서로 다른, 전도성 라인의 다수의 위치들에 있는 다수의 적응적 부하 단말들 - 다수의 적응적 부하 단말들의 각각의 적응적 부하 단말은 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되고, 각각의 적응적 부하 단말에서의 각 임피던스값을 수정할 수 있도록 구성되는 각각의 부품과 결합됨 -을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은, 하나 이상의 전송 안테나 소자들로부터 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하기 위하여 다수의 적응적 부하 단말들 중 하나 이상의 단말에서의 주파수 및 각 임피던스 값 중 적어도 하나를 적응적으로 조정하도록 구성된다.
(C4) 일부 실시 예들에 따르면, 무선 주파수(RF) 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전하는데 이용되는 방법이 제공된다. 그 방법은, 하나 이상의 RF 안테나를 구비하는 전송기를 포함하는 충전 패드를 제공하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각 RF 안테나는, (ⅰ) 곡류형 라인 패턴(meandered line pattern)을 형성하는 전도성 라인, (ⅱ) 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 전도성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하는, 전도성 라인의 제 1 단부에 있는 입력 단말, (ⅲ) 입력 단말과 구별되고 서로 다른, 전도성 라인의 다수의 위치들에 있는 다수의 적응적 부하 단말들 - 다수의 적응적 부하 단말들의 각각의 적응적 부하 단말은 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되고, 각각의 적응적 부하 단말에서의 각 임피던스값을 수정할 수 있게 하는 각각의 부품과 결합됨 -을 포함한다. 그 방법은, 하나 이상의 RF 안테나를 통해, 하나 이상의 RF 신호들을 전송하고, 하나 이상의 RF 안테나에서 RF 수신기로의 하나 이상의 RF 신호들을 통해 전달되는 에너지량을 모니터링하는 것을 포함한다. 그 방법은, 하나 이상의 RF 안테나에서 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하기 위해 전송기의 하나 이상의 프로세서들을 이용하여, 전송기의 특성을 적응적으로 조정하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 특성은 (ⅰ) 하나 이상의 RF 신호들의 주파수, (ⅱ) 전송기의 임피던스, 및 (ⅲ) (ⅰ)과 (ⅱ)의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기의 임피던스는 전송기의 하나 이상의 프로세서들을 이용하여 하나 이상의 RF 안테나들의 다수의 적응적 부하 단말들 중 하나 이상의 단말에서 적응적으로 조정된다.
(C5) 일부 실시 예들에 따르면, 비-일시적 컴퓨터 독출 가능 저장 매체가 제공된다. 비-일시적 컴퓨터 독출 가능 저장 매체는, 하나 이상의 전송 안테나 소자들을 포함하는 무선 주파수(RF) 충전 패드와 결합되는 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서들이, RF 충전 패드에서 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 모니터링하게 하고, RF 신호를 전자 디바이스의 RF 수신기로 전송하는 하나 이상의 전송 안테나 소자들과 통신하게 하는 실행 가능 명령어들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각각의 전송 안테나 소자는, 곡류형 라인 패턴(meandered line pattern)을 형성하는 전도성 라인; 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 전도성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하는, 전도성 라인의 제 1 단부에 있는 입력 단말; 및, 입력 단말과 구별되고 서로 다른, 전도성 라인의 다수의 위치들에 있는 다수의 적응적 부하 단말들 - 다수의 적응적 부하 단말들의 각각의 적응적 부하 단말은 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되도록 구성되고, 각각의 적응적 부하 단말에서의 각 임피던스값을 수정할 수 있도록 구성되는 각각의 부품과 결합됨 -을 포함한다. 또한, 하나 이상의 프로세서들은, 하나 이상의 전송 안테나 소자들로부터 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하기 위하여 다수의 적응적 부하 단말들 중 하나 이상의 단말에서의 주파수 및 각 임피던스 값 중 적어도 하나를 적응적으로 조정한다.
(C6) C1-C5 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, 주파수는 제 1 주파수 대역내이고, 하나 이상의 전송 안테나 소자들 중의 적어도 하나는, 하나 이상의 프로세서에 의한, 적어도 하나의 전송 안테나 소자의 다수의 적응적 부하 단말들 중의 하나 이상의 단말에서의 각 임피던스 값에 대한 적응적 조정에 기초하여 제 2 주파수 대역에서 동작하도록 구성된다.
(C7) C1-C6 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드는 하나 이상의 프로세서들과 결합되고, 전도성 라인의 제 1 단부에 있는 입력 단말에 전류를 제공하도록 구성되는 입력 회로를 포함하며, 이때, 하나 이상의 프로세서들은 입력 회로에게 그 주파수와 별개인 새로운 주파수를 가진 전류를 생성하도록 명령함에 의해 그 주파수를 적응적으로 조정하도록 구성된다.
(C8) C1-C7 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은 피딩 소자(feeding element)에게 사전 결정된 증분(increment)들을 이용하여 판정되는 다수의 서로 다른 주파수들을 가진 전류를 생성하도록 명령함으로써, 주파수를 적응적으로 조정하도록 구성된다.
(C9) C1-C8 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 전송 안테나 소자들 중의 적어도 하나의 소자에 대한 각각의 전도성 라인은, 적어도 하나의 전송 안테나 소자가 주파수 및/또는 새로운 주파수를 가진 RF 신호들을 효율적으로 전송할 수 있게 하는 각각의 굴곡형 라인 패턴을 가지며, 각각의 굴곡형 라인 패턴을 가진 각각의 전도성 라인의 적어도 2개의 인접하는 세그먼트들은 서로에 대해 다른 기하학적 치수들을 가지고, 각 전도성 라인은, 적어도 하나의 전송 안테나 소자가 주파수 및/또는 새로운 주파수를 가진 RF 신호를 전송하도록 구성될 때, 동일하게 유지되는 길이를 가진다.
(C10) C1-C9 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 전송 안테나 소자들 중의 적어도 하나의 전송 안테나 소자는 제 1 세그먼트와 제 2 세그먼트를 가지며, 제 1 세그먼트는 입력 단말을 포함하고, 적어도 하나의 전송 안테나 소자는, 제 1 세그먼트가 제 2 세그먼트와 결합되지 않는 동안에는 그 주파수에서 동작하고, 제 1 세그먼트가 제 2 세그먼트와 결합되는 동안에는 새로운 주파수에서 동작하도록 구성되며, 하나 이상의 프로세서들은, 피딩 소자에게 그 주파수와 별개인 새로운 주파수를 가진 전류를 생성하도록 명령하는 것과 함께 제 1 세그먼트와 제 2 세그먼트를 결합시키도록 구성된다.
(C11) C1-C10 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은, 하나 이상의 전송 안테나 소자들 중의 제 1 전송 안테나 소자와 연관된 주파수 및/또는 각 임피던스 값을 적응적으로 조정하여, 제 1 전송 안테나 소자가 제 1 주파수 대역에서 동작하게 하고, 하나 이상의 전송 안테나 소자들 중의 제 2 전송 안테나 소자와 연관된 주파수 및/또는 각 임피던스 값을 적응적으로 조정하여, 제 2 전송 안테나 소자가 제 2 주파수 대역에서 동작하게 하는 구성으로 이루어지며, 이때 제 1 주파수 대역은 제 2 주파수 대역과 별개이다.
(C12) C1-C11 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, 전자 디바이스는 RF 충전 패드의 상부 표면과 접촉하거나 그에 근접하게 배치된다.
(C13) C1-C12 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, 각 부품은, 각 적응적 부하 단말을 오픈 상태(open state)와 쇼트 상태(short state)간에 절환시키는, 각 적응적 부하 단말에 결합된 기계적 릴레이(mechanical relay)이고, 임피던스 값은, 기계적 릴레이가 오픈 회로와 쇼트 회로간에 절환되도록 기계적 릴레이를 오픈하거나 클로징(closing)함으로써, 각 전송 안테나 소자의 각 적응적 부하 단말에서 적응적으로 조정된다.
(C14) C1-C13 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, 각 부품은 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)이고, 각 임피던스 값은 ASIC에 의해 값들의 범위내에서 적응적으로 조정된다.
(C15) C1-C14 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은, 전자 디바이스의 RF 수신기로 전달되는 에너지의 상대적인 최대량을 판정하기 위하여 다수의 적응적 부하 단말들 중의 하나 이상의 단말에서의 주파수 및 각 임피던스 값을 적응적으로 조정함으로써, 그 주파수 및/또는 각 임피던스 값을 적응적으로 조정하도록 구성되고, 에너지의 최대량이 판정되면, 하나 이상의 전송 안테나 소자들의 각각이 RF 수신기로 전달되는 에너지의 최대량으로 결과했던 각 임피던스 값을 사용하여 각 주파수로 RF 신호들을 각각 전송하게 하는 구성으로 이루어진다.
(C16) C1-C15 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은 전자 디바이스로부터 수신한 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 모니터링하는데, 그 정보는 RF 신호들로부터 RF 수신기에서 수신된 에너지를 식별한다.
*(C17) C1-C16 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, 수신된 에너지를 식별하는, 전자 디바이스로부터 수신된 정보는 무선 통신 프로토콜을 이용하여 송신된다.
(C18) C1-C17 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, 무선 통신 프로토콜은 저전력 블루투스(bluetooth low energy: BLE)이다.
(C19) C1-C18 중 어느 하나의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은 각각의 적응적 부하 단말에서 검출되는 에너지 량에 적어도 부분적으로 기초하여 전달되는 에너지량을 모니터링한다.
따라서, 본 명세서에서 설명한 원리에 따라 구성된 무선 충전 시스템들은, 동일한 충전 전송기상의 서로 다른 주파수들 또는 주파수 대역들에서 동조되는 서로 다른 전자 디바이스를 충전할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 단일 안테나 소자를 가진 전송기는 동시에 또는 다른 시간에 다수의 주파수들 또는 주파수 대역들에서 동작할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 안테나 소자들을 가진 전송기는, 동시에 다수의 주파수들 또는 주파수 대역들에서 동작할 수 있다. 그것은, 수신 디바이스들에 포함된 안테나들의 유형 및 크기가 보다 가요적으로 될 수 있게 한다.
상술한 다양한 실시 예들은 본 명세서에서 설명한 임의 다른 실시 예들과 조합될 수 있음을 알아야 한다. 명세서에서 설명한 특징 및 장점들은 전부를 포함한 것이 아니며, 도면, 명세서 및 청구범위의 견지에서 본 기술 분야의 숙련자에게는 많은 추가적인 특징 및 장점들이 명백할 것이다. 또한, 명세서에서 이용된 용어들은 원칙적으로 읽기 쉽게 및 교육용으로 선택되었으며, 발명 주제를 제한하거나 한정하기 위한 것이 아님을 알아야 한다.
본 개시를 보다 상세하게 이해할 수 있도록, 다양한 실시 예들의 특징들을 참조하여 보다 특정한 설명이 이루어졌으며, 다양한 실시 예들 중의 일부는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 그러나, 첨부 도면은 단지 본 개시의 관련 특징들을 나타내기 위한 것이고, 따라서, 제한으로서 간주되어서는 안되며, 설명을 위해 다른 효과적인 특징을 인정할 수 있다.
도 1a는 일부 실시 예들에 따른, RF 무선 전력 전송 시스템의 블럭도이다.
도 1b는, 일부 실시 예들에 따른, RF 전력 전송기 집적 회로 및 안테나 존들을 포함하는 예시적인 RF 충전 패드의 부품들을 보여주는 블럭도이다.
도 2a는, 일부 실시 예들에 따른, 예시적인 RF 충전 패드를 도시한 블럭도이다.
도 2b는, 일부 실시 예들에 따른, 예시적인 수신기 디바이스를 도시한 블럭도이다.
도 3a는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드의 고-레벨 블럭도이다.
도 3b 및 3c는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드의 일부를 보여주는 고-레벨 블럭도이다.
도 3d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 신호를 전송중인 안테나 소자의 단면내의 에너지 흐름을 도시한 단순 회로 블럭도이다.
도 4는, 일부 실시 예들에 따른, 2개의 단말들을 가진 전송 안테나 소자의 개략도이다.
도 5는, 무선 주파수(RF) 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전하는 방법의 흐름도이다.
도 6a 내지 6e는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드내의 개별적인 안테나 소자들에 대한 다양한 구성을 보여주는 개략도이다.
도 7a 내지 7d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 수신기에 대한 안테나 소자의 개략도이다.
도 8은, 일부 실시 예들에 따른, 다수의 전송 안테나 소자들(또는 단위 셀들)을 가진 RF 충전 패드의 개략도이다.
도 9a 및 9b는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드에 있어서의 하나 이상의 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키는 방법(900)을 보여주는 흐름도이다.
도 10은, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드내의 하나 이상의 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키는 프로세스를 보여주는 개략도이다.
도 11a 내지 11e는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드내의 하나 이상의 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키는 다양한 측면을 보여주는 흐름도이다.
도 12는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드의 다수의 적응적 부하들을 가진 전송 안테나 소자의 개략도이다.
도 13은, 일부 실시 예들에 따른, 다수의 적응적 부하들을 가진 적어도 하나의 RF 안테나를 이용함으로써 무선 주파수(RF) 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전시키는 방법의 흐름도이다.
도 14a 내지 14d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드내의 다수의 주파수들 또는 주파수 대역들에서 동작할 수 있는 개별적인 안테나 소자들에 대한 다양한 구성들을 보여주는 개략도이다.
도 15는, 일부 실시 예들에 따른, 안테나 소자의 길이를 조정함에 의해 다수의 주파수들 또는 주파수 대역들에서 동작할 수 있는 개별적인 안테나 소자에 대한 예시적인 구성을 보여주는 개략도이다.
통상적인 실시에 따라, 도면에 도시된 다양한 특성들은 축적으로 도시되지 않았다. 따라서, 다양한 특성들의 치수들은 명확성을 위해 임의로 확장되거나 줄어들 수 있다. 또한, 도면들 중의 일부는 주어진 시스템, 방법 또는 디바이스의 부품들 모두를 도시하지 않았다. 마지막으로, 명세서 및 도면의 전반에 걸쳐 유사한 참조 번호는 유사한 특성을 나타내는데 이용될 수 있다.
도 1a는 일부 실시 예들에 따른, RF 무선 전력 전송 시스템의 블럭도이다.
도 1b는, 일부 실시 예들에 따른, RF 전력 전송기 집적 회로 및 안테나 존들을 포함하는 예시적인 RF 충전 패드의 부품들을 보여주는 블럭도이다.
도 2a는, 일부 실시 예들에 따른, 예시적인 RF 충전 패드를 도시한 블럭도이다.
도 2b는, 일부 실시 예들에 따른, 예시적인 수신기 디바이스를 도시한 블럭도이다.
도 3a는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드의 고-레벨 블럭도이다.
도 3b 및 3c는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드의 일부를 보여주는 고-레벨 블럭도이다.
도 3d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 신호를 전송중인 안테나 소자의 단면내의 에너지 흐름을 도시한 단순 회로 블럭도이다.
도 4는, 일부 실시 예들에 따른, 2개의 단말들을 가진 전송 안테나 소자의 개략도이다.
도 5는, 무선 주파수(RF) 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전하는 방법의 흐름도이다.
도 6a 내지 6e는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드내의 개별적인 안테나 소자들에 대한 다양한 구성을 보여주는 개략도이다.
도 7a 내지 7d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 수신기에 대한 안테나 소자의 개략도이다.
도 8은, 일부 실시 예들에 따른, 다수의 전송 안테나 소자들(또는 단위 셀들)을 가진 RF 충전 패드의 개략도이다.
도 9a 및 9b는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드에 있어서의 하나 이상의 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키는 방법(900)을 보여주는 흐름도이다.
도 10은, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드내의 하나 이상의 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키는 프로세스를 보여주는 개략도이다.
도 11a 내지 11e는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드내의 하나 이상의 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키는 다양한 측면을 보여주는 흐름도이다.
도 12는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드의 다수의 적응적 부하들을 가진 전송 안테나 소자의 개략도이다.
도 13은, 일부 실시 예들에 따른, 다수의 적응적 부하들을 가진 적어도 하나의 RF 안테나를 이용함으로써 무선 주파수(RF) 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전시키는 방법의 흐름도이다.
도 14a 내지 14d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드내의 다수의 주파수들 또는 주파수 대역들에서 동작할 수 있는 개별적인 안테나 소자들에 대한 다양한 구성들을 보여주는 개략도이다.
도 15는, 일부 실시 예들에 따른, 안테나 소자의 길이를 조정함에 의해 다수의 주파수들 또는 주파수 대역들에서 동작할 수 있는 개별적인 안테나 소자에 대한 예시적인 구성을 보여주는 개략도이다.
통상적인 실시에 따라, 도면에 도시된 다양한 특성들은 축적으로 도시되지 않았다. 따라서, 다양한 특성들의 치수들은 명확성을 위해 임의로 확장되거나 줄어들 수 있다. 또한, 도면들 중의 일부는 주어진 시스템, 방법 또는 디바이스의 부품들 모두를 도시하지 않았다. 마지막으로, 명세서 및 도면의 전반에 걸쳐 유사한 참조 번호는 유사한 특성을 나타내는데 이용될 수 있다.
이제 실시 예에 대해 상세한 참조가 이루어질 것이며, 그의 예시들은 첨부된 도면에 도시된다. 이하의 상세 설명에서는, 설명된 다양한 실시 예들의 전반적인 이해를 제공하기 위하여 많은 특정의 세부 사항들이 설명된다. 그러나, 본 기술 분야의 숙련자라면, 설명된 다양한 실시 예들이 이들 특정의 세부 사항 없이도 실시될 수 있음을 알 것이다. 다른 예시에 있어서, 잘 알려진 방법, 절차, 부품, 회로 및 네트워크는, 실시 예들의 측면들이 불필요하게 모호하게 되지 않도록 세부적으로 설명되지 않았다.
도 1a는, 일부 실시 예들에 따른, RF 무선 전력 전송의 블럭도이다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 무선 전력 전송 시스템(150)은, RF 충전 패드(100)(본 명세서에서는 근접장(NF) 충전 패드(100) 또는 RF 충전 패드(100)로 지칭됨)를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 RF 전력 전송기 집적 회로(160)를 포함한다(이하에서 보다 상세하게 설명하겠음). 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 이하에서 도 2a를 참조하여 보다 상세하게 설명할 하나 이상의 통신 부품(204)(예를 들어, WI-FI 또는 BLUETOOTH 라디오와 같은 무선 통신 부품)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, 하나 이상의 전력 증폭기 유닛들이 외부 TX 안테나 어레이(210)(예를 들어, 도 2a의 안테나들(210))를 구동할 때, 그들의 동작을 제어하기 위하여, 하나 이상의 전력 증폭기 유닛들(108-1,...108-n)에 접속된다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 전력은 RF 무선 전력 전송 시스템이 TX 안테나 어레이(210)를 통해 하나 이상의 무선 수신 디바이스로 RF 전력을 송신할 수 있도록 하기 위하여, 스위치 회로를 통해 RF 충전 패드(100)에서 제어되어 변조된다. 예시적인 전력 증폭기 유닛들은 도 3a를 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명된다.
일부 실시 예들에 있어서, 통신 부품(들)(204)은 RF 충전 패드(100)와 하나 이상의 통신 네트워크간에 통신이 이루어질 수 있게 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 통신 부품(들)(204)은, 다양한 커스텀(custom) 또는 표준 무선 프로토콜(예를 들어, IEEE 802.15.4, Wi-Fi, ZigBee, 6LoWPAN, Thread, Z-Wave, Bluetooth Smart, ISA100.11a, WirelessHART, MiWi 등), 커스텀 또는 표준 유선 프로토콜(예를 들어, Ethernet, HomePlug 등) 및/또는 본 문서의 출원일 이후에 아직 전개되지 않은 통신 프로토콜들을 포함하는, 임의 다른 적당한 통신 프로토콜 중 임의 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 할 수 있다.
도 1b는, 일부 실시 예들에 따른, RF 전력 전송기 집적 회로(160)("집적 회로")의 블럭도이다. 일부 실시 예들에 있어서, 집적 회로(160)는 CPU 서브시스템(170), 외부 디바이스 제어 인터페이스, DC-RF 전력 변환을 위한 RF 서브섹션(subsection), 및, 버스 또는 상호 접속 구조 블럭(interconnection fabric block, 171)과 같은, 상호 접속 부품을 통해 상호 접속되는 아날로그 및 디지털 상호 접속 인터페이스를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, CPU 서브시스템(170)은, FLASHF로부터 직접 실행되거나 CPU 서브시스템 랜덤 액세스 메모리(RAM)(174)(예를 들어, 도 2a의 메모리(206))내로 로딩될 CPU 실행 가능 코드를 포함하는, 외부 FLASH로의, 예를 들어, I2C 포트와 같은, 디지털 제어 인터페이스를 통한 디바이스 프로그램 부팅(device program boothing)을 위한 관련된 ROM(Read-Only-Memory, 172)을 가진 마이크로프로세서 유닛(CPU, 202)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, CPU 서브시스템(170)은, 또한, RF 충전 패드(100)로부터 무선으로 운송되는 전력을 수신하려고 시도하는 무선 전력 수신기와 같은, 외부 디바이스와의 통신 교환을 인증하고 보호하기 위한 암호화 모듈 또는 블럭(176)을 포함한다.
일부 실시 예들에 있어서, (도 2a의 메모리(206)에 도시되고 이하에서 설명되는) CPU상에서 실행되는 실행 가능 명령어들은 RF 충전 패드(100)의 동작을 관리하고, 예를 들어, SPI 제어 인터페이스(175)와 같은 제어 인터페이스와 RF 전력 전송기 집적 회로(160)내에 포함된 다른 아날로그 및 디지털 인터페이스들을 통해 외부 디바이스를 제어하는데 이용된다. 일부 실시 예들에 있어서, CPU 서브시스템은, 또한, RF 국부 발진기(L0)(177)와 RF 전력 전송기(TX)(178)를 포함하는, RF 전력 전송기 집적 회로(160)의 RF 서브섹션의 동작을 관리한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF LO(177)는 CPU 서브시스템(170)으로부터의 명령에 기초하여 조정되며, 그에 의해, 동작의 서로 다른 원하는 주파수들로 설정되는 반면, RF TX는, 실행 가능 RF 전력 레벨을 생성하기 위해 원하는 대로 RF 출력을 변환하고 증폭하고 변조한다.
일부 실시 예들에 있어서, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 선택적 빔형성 집적 회로(optional beamforming integrated circuit)(109)에 (예를 들어, RF TX(178)를 통해) 실행 가능 RF 전력 레벨을 제공하며, 그 다음, 선택적 빔 형성 집적 회로(IC)는 하나 이상의 전력 증폭기(108)에 위상 편이 신호들을 제공한다. 일부 실시 예들에 있어서, 빔 형성 IC(109)는, 2 이상의 안테나들(210)(예를 들어, 각 안테나(210)는 다른 안테나 존(290)과 연관될 수 있거나, 각각이 단일 안테나 존(290)에 속할 수 있음)을 이용하여 특정 무선 전력 수신기로 전송되는 전력 전송 신호들이 적절한 특성들(예를 들어, 위상)로 전송됨으로써 특정 무선 전력 수신기로 전송되는 전력이 확실히 최대화되도록 하는데(예를 들어, 전력 전송 신호들이 특정 무선 전력 수신기에 동상(in phase)으로 도착) 이용된다. 일부 실시 예들에 있어서, 빔 형성 IC(109)는 RF 전력 전송기 IC(160)의 일부를 형성한다.
일부 실시 예들에 있어서, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 (예를 들어, RF TX(178)를 통해) 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 직접 실행 가능 RF 전력 레벨을 제공하며 빔 형성 IC(109)를 이용하지 않는다 (또는, 무선 전력 수신기에 전력 전송 신호들을 전송하기 위해 단지 단일 안테나(210)만이 이용되는 경우와 같이, 위상 편이가 요구되지 않으면, 빔 형성 IC를 바이패스한다).
일부 실시 예들에 있어서, 그 다음, 하나 이상의 전력 증폭기들(108)은, RF 충전 패드(100)로부터 무선으로 운송된 전력을 수신하도록 승인받은 무선 전력 수신기로의 전송을 위해 안테나 존들(290)에 RF 신호를 제공한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각 안테나 존(290)은 각 PA(108)와 결합된다 (예를 들어, 안테나 존(290-1)은 PA(108-1)와 결합되고, 안테나 존(290-N)은 PA(108-N)와 결합된다). 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 안테나 존들은, 각각, 동일 세트의 PA들(108)에 결합된다 (예를 들어, 모든 PA들(108)은 각 안테나 존(290)에 결합된다). 안테나 존들(290)에 대한 PA들(108)의 결합 및 다양한 배열은, (도 9a 및 9b와, 도 10, 도 11a 내지 도 11e와 관련하여 아래에서 보다 상세하게 설명하겠지만) 무선 전력 수신기에 무선 전력을 전송하는데 사용하기 위한 가장 효율적인 안테나 존(290)을 판정하기 위하여, RF 충전 패드(100)가 서로 다른 안테나 존들을 연속적 또는 선택적으로 활성화할 수 있게 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 전력 증폭기들(108)은 CPU 서브시스템(170)과 통신하여, PA들(108)에 의해 RF 충전 패드(100)의 안테나 존들에 제공되는 출력 전력을 CPU(202)가 측정할 수 있게 한다.
도 1b는, 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)의 안테나 존들(290)이 하나 이상의 안테나들(201A-N)을 포함하는 것을 보여준다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 안테나 존들의 각 안테나 존은 하나 이상의 안테나들(210)을 포함한다(예를 들어, 안테나 존(290-1)은 하나의 안테나(210-A)를 포함하고, 안테나 존(290-N)은 다수의 안테나들(210)을 포함한다). 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 존들의 각각에 포함된 다수의 안테나들은 RF 충전 패드(100)상의 무선 전력 수신기의 위치와 같은, 다양한 파라메타들에 기초하여 동적으로 정의된다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 존들은 굴곡 라인 안테나들(meandering line antennas) 중의 하나 이상을 포함하는데, 이에 대해서는 이하에서 보다 상세하게 설명하겠다. 일부 실시 예들에 있어서, 각 안테나 존(290)은 다른 유형의 안테나들(예를 들어, 굴곡 라인 안테나 및 루프 안테나)을 포함할 수 있지만, 다른 실시 예에서는 각 안테나 존(290)이 동일 유형의 단일 안테나를 포함할 수 있고(예를 들어, 모든 안테나 존들(290)이 하나의 굴곡 라인 안테나를 포함할 수 있음), 또 다른 실시 예에서는, 안테나 존들이 동일 유형의 단일 안테나를 포함하는 일부 안테나 존들과, 다른 유형의 안테나들을 포함하는 일부 안테나 존들을 포함할 수 있다. 또한, 안테나 존들은 이하에서 추가적으로 상세하게 설명하겠다.
일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, RF 충전 패드(100)가 허용 가능한 온도 범위내에서 확실하게 유지되도록 CPU 서브시스템(170)과 통신하는 온도 모니터링 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, RF 충전 패드(100)가 임계 온도에 도달했다는 판정이 이루어지면, RF 충전 패드(100)가 임계 온도 아래로 떨어질때 까지, RF 충전 패드(100)의 동작은 일시적으로 유예된다.
단일 칩상에 RF 전력 전송기 회로(160)에 대해 도시된 부품들을 포함시킴에 의해(도 1b), 그러한 전송기 칩들은 전송기 칩들에서의 동작을 보다 효율적이고 빠르게 (및 보다 저지연으로) 관리할 수 있으며, 그에 의해 이들 전송기 칩들에 의해 관리되는 충전 패드로 사용자의 만족도를 개선하는데 도움을 준다. 예를 들어, RF 전력 전송기 회로(160)는 보다 저렴하게 구성 가능하고, 보다 적은 물리적 공간(physical footprint)을 가지며, 설치가 간단하다. 또한, 도 2a를 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명하겠지만, RF 전력 전송기 회로(160)는 단지 승인된 수신기만이 RF 충전 패드(100)(도 1b)로부터 무선으로 운송된 전력을 확실하게 수신할 수 있도록 안전 소자 모듈(282)(도 2b) 또는 수신기(104)와 함께 이용되는 (예를 들어, 도 1b에 도시된 암호화 블럭(176)에 포함되는) 안전 소자 모듈(234)을 포함할 수 있다.
도 2a는 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드(100)의 특정 부품들을 도시한 블럭도이다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 RF 전력 전송기 IC(160)(및 도 1a 및 1b를 참조하여 설명된 것과 같이, 거기에 포함된 부품들)와, (CPU 서브시스템(170)의 일부인 비휘발성 메모리(206)과 같은, RF 전력 전송기 IC(160)의 일부로서 포함될 수 있는) 메모리(206)와, 이들 부품들을 상호 접속시키는 하나 이상의 통신 버스들(208)(칩셋(chipset)이라고도 함)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 하나 이상의 센서(들)(212)(이하에서 설명하겠음)를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, 하나 이상의 표시등(indicator lights), 사운드 카드, 스피커, 문자 정보 및 에러 코드등을 디스플레이하는 소형 디스플레이와 같은 하나 이상의 출력 디바이스들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, RF 충전 패드(100)의 위치를 판정하기 위한, GPS(Global Positioning Satellite) 또는 다른 지리 위치 수신기(geo-location receiver)와 같은, 위치 검출 디바이스를 포함한다.
일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 센서(들)(212)는 하나 이상의 열 방사 센서, 주변 온도 센서, 습도 센서, IR 센서, 점유 감지 센서(예를 들어, RFID 센서), 주변광 센서, 움직임 검출기, 가속도계 및/또는 자이로스코프를 포함한다.
메모리(206)는 DRAM, SRAM, DDR SRAM 또는 다른 랜덤 액세스 고체 상태 메모리 디바이스와 같은 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함하고, 선택적으로, 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스, 하나 이상의 광학 디스크 저장 디바이스, 하나 이상의 플래시 메모리 디바이스와 같은 비 휘발성 메모리 또는 다른 비 휘발성 고체 상태 저장 디바이스를 포함한다. 메모리(206) 또는 대안적으로 메모리(206)내의 비 휘발성 메모리는, 비-일시적 컴퓨터 독출 가능 저장 매체를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(206) 또는 메모리(206)의 비-일시적 컴퓨터 독출 가능 저장 매체는 이하의 프로그램, 모듈 및 데이터 구조 또는 그들의 서브셋(subset) 또는 슈퍼셋(superset)을 저장한다:
· 다양한 베이직 시스템 서비스(basic system service)들을 조정하고 하드웨어 의존 태스크(hardware dependent task)들을 실행하는 절차들을 포함하는 운영 로직(216);
· 무선 통신 부품(들)(204)과 함께 리모트 디바이스(예를 들어, 리모트 센서, 전송기, 수신기, 서버, 매핑 메모리등)와 결합되고/되거나 그와 통신하는 통신 모듈(218);
· 예를 들어, RF 충전 패드(100) 근처의 객체의 출현, 속도 및 위치를 판정하기 위하여 (예를 들어, 센서(들)(212)과 함께) 센서 데이터를 획득 및 프로세싱하는 센서 모듈(220);
·주어진 위치에 에너지의 포켓(들)을 형성하는 것을 포함하되, 그에 국한되는 것은 아닌, (예를 들어, 안테나 존들(290) 및 거기에 각각 포함된 안테나들(210)과 함께) 전력 전송 신호들을 생성 및 전송하는 전력파 생성 모듈(power-wave generating module, 222) - 전력파 생성 모듈(222)은 또한, 개별적인 안테나 존들에 의해 전력 전송 신호들을 전송하는데 이용되는 전송 특성들을 수정하는데 이용될 수 있음 - ;
· 데이터베이스(database)(224)
- 데이터베이스는,
○ 하나 이상의 센서들(예를 들어, 센서들(212) 및/또는 하나 이상의 리모트 센서들)에 의해 수신, 검출 및/또는 전송되는 데이터를 저장 및 관리하는 센서 정보(226);
○ RF 충전 패드(100) 및/또는 하나 이상의 리모트 디바이스들에 대한 동작 설정치를 저장하는 디바이스 설정치(228);
○ 하나 이상의 프로토콜들(예를 들어, ZigBee, Z-Wave 등과 같은 커스텀 또는 표준 무선 프로토콜 및/또는 이더넷과 같은 커스텀 또는 표준 유선 프로토콜)에 대한 프로토콜 정보를 저장 및 관리하는 통신 프로토콜 정보(230); 및
○ (예를 들어, 하나 이상의 전송 필드들을 매핑하는) 매핑 데이터를 저장 및 관리하는 매핑 데이터(232)를
포함하되 그에 국한되는 것은 아님 - ;
· 무선 전력 수신기가 RF 충전 패드(100)으로부터 무선으로 운송되는 전력을 수신하도록 승인받았는지를 판정하는 안전 소자 모듈(234); 및
· (도 9a-9b, 도 100 및 도 11a-11e를 참조하여 아래에서 보다 상세하게 설명하겠지만) 어느 안테나 존 또는 안테나 존들이 다양한 무선 전력 수신기에 전력을 무선으로 운송하는데 이용되어야 하는지를 판정하기 위하여 다양한 안테나 존들에 의해 테스트 전력 전송 신호들을 전송하는 프로세스를 조정하는 안테나 존 선택 및 동조 모듈(237).
상술한 소자들(예를 들어, RF 충전 패드(100)의 메모리(206)에 저장된 모듈들)의 각각은 이전에 설명한 메모리 디바이스들 중의 하나 이상의 메모리 디바이스에 선택적으로 저장되며, 상술한 기능(들)을 실행하는 명령어들의 세트에 대응한다. 상술한 모듈들 또는 프로그램들(예를 들어, 명령어 세트)은 개별적인 소프트웨어 프로그램, 절차 또는 모듈들로서 구현될 필요는 없으며, 따라서, 이들 모듈들의 다양한 서브셋들은 다양한 실시 예에서 선택적으로 조합되거나 재배열될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(206)는, 상술한 모듈들 및 데이터 구조들의 서브셋을 선택적으로 저장한다.
도 2b는 일부 실시 예들에 따른, 대표적인 수신기 디바이스(104)(수신기, 전력 수신기 또는 무선 전력 수신기라 부르기도 함)를 도시한 블럭도이다. 일부 실시 예에 있어서, 수신기 디바이스(104)는, 하나 이상의 프로세싱 유닛들(예를 들어, CPU들, ASIC들, FPGA들, 마이크로프로세서들)(252), 하나 이상이 통신 부품들(254), 메모리(256), 안테나(들)(260), 전력 포획 회로(power havesting circuitry)(259) 및 (칩셋이라고 지칭되는) 이들 부품들을 상호 접속시키는 하나 이상의 통신 버스들(258)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(104)는 도 2a를 참조하여 상술한 하나 이상의 센서들(212)과 같은 하나 이상의 센서(들)(262)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(104)는 전력 포획 회로(259)를 통해 포획된 에너지를 저장하는 에너지 저장 디바이스(261)를 포함한다. 다양한 실시 예들에 있어서, 에너지 저장 디바이스(261)는 하나 이상의 배터리들, 하나 이상의 커패시터들, 하나 이상의 인덕터들 등을 포함한다.
일부 실시 예들에 있어서, 전력 포획 회로(259)는 하나 이상의 정류 회로들 및/또는 하나 이상의 전력 변환기들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 포획 회로(259)는 전력파들 및/또는 에너지 포켓들을 전기적 에너지(전기)로 변환하도록 구성되는 하나 이상의 부품들(예를 들어, 전력 변환기)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 포획 회로(259)는, 랩탑(laptop) 또는 폰(phone)과 같은 결합된 전자 디바이스에 전력을 공급하도록 구성된다. 일부 실시 예들에 있어서, 결합된 전자 디바이스에 전력을 공급하는 것은, 전기 에너지를 AC 형태에서 (예를 들어, 전자 디바이스가 이용할 수 있는) DC 형태로 전환하는 것을 포함한다.
일부 실시 예들에 있어서, 안테나(들)(260)는 이하에서 보다 상세하게 설명되는 굴곡 라인 안테나들 중 하나 이상을 포함한다.
일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(104)는, 하나 이상의 표시등, 사운드 카드, 스피커, 문자 정보 및 에러 코드들을 디스플레이하는 소형 디스플레이등과 같은 하나 이상의 출력 디바이스를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(104)는, 수신기 디바이스(103)의 위치를 판정하기 위한, GPS 또는 다른 지리 위치 수신기(geo-location receiver)와 같은, 위치 검출 디바이스를 포함한다.
다양한 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 센서(들)(262)는 하나 이상의 열 방사 센서, 주변 온도 센서, 습도 센서, IR 센서, 점유 감지 센서(예를 들어, RFID 센서), 주변광 센서, 움직임 검출기, 가속도계 및/또는 자이로스코프를 포함한다.
통신 부품(들)(254)은 수신기(104)와 하나 이상의 통신 네트워크간에 통신이 이루어질 수 있게 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 통신 부품(들)(254)은, 다양한 커스텀(custom) 또는 표준 무선 프로토콜(예를 들어, IEEE 802.15.4, Wi-Fi, ZigBee, 6LoWPAN, Thread, Z-Wave, Bluetooth Smart, ISA100.11a, WirelessHART, MiWi 등), 커스텀 또는 표준 유선 프로토콜(예를 들어, Ethernet, HomePlug 등) 및/또는 본 문서의 출원일 이후에 아직 전개되지 않은 통신 프로토콜들을 포함하는, 임의 다른 적당한 통신 프로토콜 중 임의 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 할 수 있다.
통신 부품(들)(254)은 다양한 커스텀(custom) 또는 표준 무선 프로토콜(예를 들어, IEEE 802.15.4, Wi-Fi, ZigBee, 6LoWPAN, Thread, Z-Wave, Bluetooth Smart, ISA100.11a, WirelessHART, MiWi 등), 커스텀 또는 표준 유선 프로토콜(예를 들어, Ethernet, HomePlug 등) 및/또는 본 문서의 출원일 이후에 아직 전개되지 않은 통신 프로토콜들을 포함하는, 임의 다른 적당한 통신 프로토콜 중 임의 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 할 수 있는, 예를 들어, 하드웨어를 포함한다.
메모리(256)는 DRAM, SRAM, DDR SRAM 또는 다른 랜덤 액세스 고체 상태 메모리 디바이스와 같은 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함하고, 선택적으로, 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스, 하나 이상의 광학 디스크 저장 디바이스, 하나 이상의 플래시 메모리 디바이스와 같은 비 휘발성 메모리 또는 다른 비 휘발성 고체 상태 저장 디바이스를 포함한다. 메모리(256) 또는 대안적으로 메모리(256)내의 비 휘발성 메모리는, 비-일시적 컴퓨터 독출 가능 저장 매체를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(256) 또는 메모리(256)의 비-일시적 컴퓨터 독출 가능 저장 매체는 이하의 프로그램, 모듈 및 데이터 구조 또는 그들의 서브셋(subset) 또는 슈퍼셋(superset)을 저장한다:
· 다양한 베이직 시스템 서비스(basic system service)들을 조정하고 하드웨어 의존 태스크(hardware dependent task)들을 실행하는 절차들을 포함하는 운영 로직(266);
· 통신 부품(들)(254)와 함께 리모트 디바이스(예를 들어, 리모트 센서, 전송기, 수신기, 서버, 매핑 메모리등)와 결합되고/되거나 그와 통신하는 통신 모듈(268);
· 예를 들어, 수신기(103), RF 충전 패드(100) 또는 수신기(103) 근처의 객체의 출현, 속도 및 위치를 판정하기 위하여 (예를 들어, 센서(들)(262)과 함께) 센서 데이터를 획득 및 프로세싱하는 센서 모듈(270);
·전력파들 및/또는 에너지 포켓들을 (예를 들어, 안테나(들)(260) 및/또는 전력 포획 회로(259)들과 함께) 수신하고, 그 에너지를 (예를 들어, 직류로) (예를 들어, 전력 포획 회로(259)와 함께) 선택적으로 변환하고, 그 에너지를 (예를 들어, 에너지 저장 디바이스(261)와 함께) 선택적으로 저장하는 무선 전력-수신 모듈(272); 및
· 데이터베이스(database)(274).
데이터베이스(274)는,
○ 하나 이상의 센서들(예를 들어, 센서들(262) 및/또는 하나 이상의 리모트 센서들)에 의해 수신, 검출 및/또는 전송되는 데이터를 저장 및 관리하는 센서 정보(276);
○ 수신기(103), 결합된 전자 디바이스 및/또는 하나 이상의 리모트 디바이스들에 대한 운영 설정치들을 저장하는 디바이스 설정들(device settings)(278);
○ 하나 이상의 프로토콜들(예를 들어, ZigBee, Z-Wave 등과 같은 커스텀 또는 표준 무선 프로토콜 및/또는 이더넷과 같은 커스텀 또는 표준 유선 프로토콜)에 대한 프로토콜 정보를 저장 및 관리하는 통신 프로토콜 정보(280); 및
○ RF 충전 패드(100)에 식별 정보를 제공하는 안전 소자 모듈(282)(예를 들어, 무선 전력 수신기(104)가 무선으로 운송된 전력을 수신하도록 승인되었는지를 판정하기 위하여, RF 충전 패드(100)는 식별 정보를 이용함)을
포함하되 그에 국한되는 것은 아니다.
상술한 소자들(예를 들어, 수신기(104)의 메모리(256)에 저장된 모듈들)의 각각은 이전에 설명한 메모리 디바이스들 중의 하나 이상의 메모리 디바이스에 선택적으로 저장되며, 상술한 기능(들)을 실행하는 명령어들의 세트에 대응한다. 상술한 모듈들 또는 프로그램들(예를 들어, 명령어 세트)은 개별적인 소프트웨어 프로그램, 절차 또는 모듈들로서 구현될 필요는 없으며, 따라서, 이들 모듈들의 다양한 서브셋들은 다양한 실시 예에서 선택적으로 조합되거나 재배열될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(256)는, (예를 들어, 수신기(104)와 결합되는 전자 디바이스에 대한 디바이스 유형과 같은) 접속된 디바이스의 디바이스 유형을 식별하는 식별 모듈과 같이, 상기에서 설명되지 않은 추가적인 모듈들 및 데이터 구조를 선택적으로 저장한다.
도 3a 내지 도 8을 참조하면, RF 충전 패드의 다양한 안테나들에서의 임피던스 값들을 수정하는 부품들(예를 들어, 부하 피크(load pick))을 포함하는 RF 충전 패드(100)의 실시 예가 도시되며, 굴곡 라인 패턴을 형성하는 전도성 라인을 포함하는 안테나들의 설명은 이 도면들을 참조하여 제공된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 일부 실시 예들은 RF 충전 패드(100)의 다양한 안테나들에서의 임피던스 값들을 수정할 수 있도록 부하 피크(106)를 포함하는 RF 충전 패드(100)를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 제 1 단부에 있는 각 전력 증폭기 스위치 회로(103)와 제 2 단부에 있는 각 적응적 부하단말(102)에 의해 각각 전력 공급되고/피딩되는 하나 이상의 안테나 소자들을 포함한다(하나 이상의 안테나 소자들의 추가적인 세부 사항 및 설명은 도 3b 내지 3c를 참조하여 이하에서 제공된다).
일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, 또한, 중앙 프로세싱 유닛(110)(본 명세서에서는 프로세서(110)로 지칭됨)을 포함한다(또는 그와 통신한다). 일부 실시 예들에 있어서, 프로세서(110)는, 도 1b에 도시되고 RF 전력 전송기 집적 회로(160)의 부품으로서 포함된 CPU(202)와 같이, RF 충전 패드(100)의 동작을 관리하는 단일 집적 회로의 부품이다. 일부 실시 예들에 있어서, 프로세서(110)는, (예를 들어, 다양한 임피던스 값을 생성하기 위하여 ASIC 또는 가변 레지스터일 수 있는 부하 피크 또는 적응적 부하(106)와 통신함에 의해) RF 신호 주파수들을 제어하고, 적응적 부하 단말들(102)의 각각에서의 임피던스 값을 제어하도록 구성된다. 일부 실시 예들에 있어서, 부하 피크(106)는 오픈 또는 쇼트 상태로 배치되는 전자기 스위치이다.
일부 실시 예들에 있어서, 전자 디바이스(예를 들어, 스트리밍 매체 디바이스 또는 프로젝터의 하우징내에 집적화될 수 있는 충전 패드(100)의 상부상에 배치되는 리모트(remote)와 같이, 내부적으로 또는 외부적으로 접속된 부품으로서 수신기(104)를 포함하는 디바이스)는, 배터리를 충전하고/하거나 전자 디바이스에 직접 전력을 공급하기 위하여 충전 패드(100)의 하나 이상의 RF 안테나 소자들로부터 수신기(104)로 전달되는 에너지를 이용한다.
일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 (도 3a, 전력 증폭기(PA)(108)로부터의) 전력을 수신하는 2 이상의 입력 단말과 2 이상의 출력 또는 적응적 부하 단말(102)을 가진 채 구성된다. 일부 실시 예들에 있어서, (예를 들어, 충전될 (내부적으로 또는 외부적으로 접속된 RF 수신기(104)를 가진) 전자 디바이스가 충전 패드상에 배치되는 위치 아래에 배치되는 안테나 소자들을 포함하는 존과 같은) RF 충전 패드(100)의 특정 존에 있는 적응적 부하 단말들(102)은 수신기(104)에 의해 수신된 전력을 최대화하도록 최적화된다. 예를 들어, 내부적으로 또는 외부적으로 접속된 RF 수신기(104)를 가진 전자 디바이스가 특정 존(105)(존(105)은 안테나 소자들의 세트를 포함함)에 있어서의 패드(100)상에 배치되었다는 표시를 수신할 때 CPU(110)는 RF 수신기(104)로 전달되는 전력을 최대화하도록 안테나 소자들의 세트를 적응화시킬 수 있다. 안테나 소자들의 세트를 적응화시키는 것은, 안테나 소자들의 세트와 연관된 적응적 부하 단말들(102)에 대해 다양한 임피던스 값을 시험하도록 CPU(110)가 부하 피크(106)에게 명령하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 소자에 있는 특정 전도성 라인에 대한 임피던스 값은 Z = A +jB(A는 임피던스 값의 실수부이고, B는 허수부로서, 예를 들어, 0+j0, 1000+j0, 0+50j 또는 25+j75등)의 복소값에 의해 주어지며, 부하 피크는, 안테나 소자들의 세트로부터 RF 수신기(104)로 전달되는 에너지 량을 최대화하도록 임피던스 값을 조정한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자들의 세트를 적응화시키는 것은, 또한 또는 대안적으로, RF 수신기(104)로 에너지의 최대량이 전달되는 주파수가 발견될 때 까지, CPU(110)에 의해 안테나 소자들의 세트가 다양한 주파수들의 RF 신호들을 전송할 수 있게 되는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자들의 세트가 전송하는 주파수 및/또는 임피던스 값을 조정하면, RF 수신기(104)로 전달되는 에너지 량에 대한 변경이 유발된다. 이러한 방식에 있어서, RF 수신기(104)로 전달되는 에너지 량은 (예를 들어, 패드(100)의 안테나 소자들에 의해 수신기(104)로 전송되는 에너지의 적어도 75%를 전달하도록) 최대화되며 (일부 실시 예들에 있어서, 임피던스 값 및/또는 주파수들을 조정하면, 전송될 에너지의 최대 98%가 수신기(104)에 의해 수신될 수 있음), RF 수신기(104)가 배치되는 패드(100)상의 임의 특정 포인트에서 수신될 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 전력 증폭기(108)를 포함하는 입력 회로는, 오실레이터 또는 주파수 변조기와 같이, 동시에 다수의 주파수들로 동작할 수 있는 디바이스 또는 입력 신호의 주파수들을 변경할 수 있는 디바이스를 추가적으로 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, CPU(110)는, RF 수신기(104)로 전달되는 에너지 량이 사전 결정된 임계치를 넘을 경우 (예를 들어, 전송되는 에너지의 75% 이상, 예를 들어, 최대 98%가 수신됨), 또는 (이하의 적응화 스킴(adaptation scheme)을 참조하여 설명한 바와 같이) 다수의 임피던스 및/또는 주파수 값들로 전송을 테스트하고 RF 수신기(104)로 전달되는 최대 에너지로 결과하는 임피던스 및 주파수의 조합을 선택함에 의해, RF 수신기(104)에 에너지의 최대량이 전달되고 있는 중이라고 판정한다.
일부 실시 예들에 있어서, 주파수와 임피던스의 어떤 조합이 RF 수신기(104)로의 최대 에너지 전달로 결과하는지를 판정하기 위하여, 충전 패드(100)의 RF 안테나(들)(120)로부터 방출되는 RF 신호(들)의 주파수 및/또는 임피던스 값들을 적응적으로 조정하도록 적응화 스킴이 채용된다. 예를 들어, 충전 패드(100)에 접속되는 프로세서(110)는, 보다 나은 성능을 위한 적응적 최적화를 시도하기 위하여 RF 충전 패드(100)의 주어진 위치(예를 들어, 도 3a의 존(105)과 같이, RF 신호들을 전송하는 하나 이상의 RF 안테나 소자들을 포함하는 RF 충전 패드(100)의 존 또는 영역)에서 (예를 들어, 허용된 동작 주파수 범위 또는 범위들내의) 서로 다른 주파수들을 시험한다. 예를 들어, 간단한 최적화는, 각 부하 단말을 오픈/접속해제시키거나 접지(ground)로 클로즈/쇼트시키며(이들 상태들간의 절환에 릴레이가 사용되는 실시 예), 그 존내의 RF 안테나가 여러 주파수로 전송하게 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 릴레이 상태(오픈 또는 쇼트) 및 주파수의 각각의 조합에 대해, 수신기(104)로 전달되는 에너지는 모니터링되며, 다른 조합을 이용했을 때 전달되는 에너지와 비교된다. 수신기(104)로의 최대 에너지 전달로 결과하는 조합이 선택되어, 수신기(104)로 하나 이상의 RF 신호들을 계속 전송하는데 이용된다. 일부 실시 예들에 있어서, 상술한 적응화 스킴은, RF 충전 패드(100)에 의해 수신기(104)로 전달되는 에너지 량을 최대화하는 것을 돕기 위하여, 도 9a-9b, 도 10 및 도 11a-11e를 참조하여 아래에 설명되는 방법들 중의 일부로서 실행된다.
또 다른 예시로서, 무선 주파수 파를 전달하기 위한 패드(100)에 의해 ISM 대역내의 5가지 주파수들이 이용되고, 부하 피크(106)가 오픈 상태와 쇼트 상태간의 절환을 위한 전자기 릴레이일 경우, 적응화 스킴을 채용하는 것은, 각 안테나 소자(120) 또는 안테나 소자들(120)의 존에 대한 주파수들 및 임피던스 값들의 조합을 시험하고 최대의 성능으로 결과하는 (즉, 수신기(104)에서 수신되는 최대 전력 또는 패드(100)로부터 RF 수신기(104)로 전달되는 최대 전력으로 결과하는) 조합을 선택하는 것(10)을 수반한다.
산업적, 과학적 및 의료적 무선 대역(ISM 대역들)은, 통신보다는 과학적, 의료적 및 산업적 요건을 위해 의도된 무선 주파수 에너지의 이용을 위해 국제적으로 예비된 무선 스펙트럼의 일부 또는 무선 대역들의 그룹을 지칭한다. 일부 실시 예들에 있어서, 모든 ISM 대역들(예를 들어, 40MHz, 900MHz, 2.4GHz, 5.8GHz, 24GHz, 60GHz, 122GHz 및 245GHz)은 적응화 스킴의 일부로서 채용될 수 있다. 한 가지 특정 예시로서, 충전 패드(100)가 5.8GHz 대역내에서 동작중이면, 그 다음, 적응화 스킴을 채용하는 것은, RF 신호들을 전송하고, 그 다음, 사전 결정된 증분으로 주파수를 조정하는 것을 포함한다(예를 들어, 50MHz 증가, 그에 따라, 5.75GHz, 5.755GHz, 5.76GHz 등의 주파수들로 됨). 일부 실시 예들에 있어서, 사전 결정된 증분은 5, 10, 15, 20, 50MHz 증분 또는 임의 다른 적당한 증분일 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 패드(100)의 안테나 소자들(120)은, 예를 들어, 915MHz의 중심 주파수를 가진 제 1 주파수 대역과 5.8GHz의 중심 주파수를 가진 제 2 주파수 대역과 같은, 2개의 개별적인 주파수 대역들내에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이들 실시 예들에 있어서, 적응화 스킴을 채용하는 것은, RF 신호들을 전송하고, 제 1 주파수 대역에 대해 제 1 임계값에 도달할 때까지 제 1 사전 결정된 증분으로 주파수를 조정하고, 제 2 주파수 대역에 대해 제 2 임계값에 도달할 때까지 (제 1 사전 결정된 증분과 동일하거나 동일하지 않을 수 있는) 제 2 사전 결정된 증분으로 주파수를 조정하는 것을 포함한다. 예를 들어, 안테나 소자들(120)은 (제 1 주파수 대역내의) 902MHz, 915MHz, 928MHz와, 그 다음 (제 2 주파수 대역내의) 5.795GHz, 5.8GHz 및 5.805GHz로 전송하도록 구성될 수 있다. 다수의 주파수들로 동작할 수 있는 안테나 소자들에 관한 추가적인 세부 사항은 도 14a-14d와 도 15를 참조하여 아래에 제공된다.
도 3b-3c를 참조하면, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드의 일부를 보여주는 고-레벨 블럭도가 도시된다.
도 3b는 (안테나들(120)의 어레이 또는 그중 하나를 포함하는 안테나 존의 일부일 수 있으며, 그들 모두는 도 3a에 도시된 충전 패드(100)를 형성하는) 단일 TX 안테나(120)의 개략도이다. 일부 실시 예들에 있어서, TX 안테나(120)는, 또한, TX 안테나 소자(120)라고 지칭된다. 일부 상황에 있어서, RF 수신 유닛/안테나(RX)(또는 내부적 또는 외부적으로 접속된 부품으로서 수신 유닛(104)을 포함하는 디바이스)는 (도 3b에 도시된 바와 같이, 굴곡형 라인 배열을 형성하는 전도성 라인을 포함하는) TX 안테나(120)를 포함하는 패드(100)의 일부의 최상측상에 배치된다.
일부 실시 예들에 있어서, 수신기(104)는 단일 TX 안테나(120)의 금속 전도성 라인과의 직접적인 콘택트(contact)를 가지지 않으며 단지 TX 안테나(120)에 (근접장 존내에서) 결합된다.
일부 실시 예들에 있어서, TX 안테나(120)는 도 3b에서 각각 121(도 3a의 단말들(102) 중 하나일 수 있음)과 123(도 3a의 PA 스위치 회로(103)들 중 하나에 접속될 수 있음)으로 표시된 2 이상의 단말들(또는 포트들)을 가진다. 일부 실시 예들에 있어서, (전력 증폭기 또는 PA로부터의) 전력의 소스(source)는 단말(123)에 접속되고, 적응적 부하(예를 들어, 전자기 스위치 또는 ASIC)는 단말(121)에 접속된다. 일부 실시 예들에 있어서, 적응적 부하는, 일반적으로, 실수부와 허수부를 가진 복소 임피던스로서 형성된다 (즉, 능동 디바이스들(예를 들어, 트랜지스터들로 이루어진 집적 회로들 또는 칩들) 또는 인덕터들/커패시터들 및 저항들에 의해 형성된 수동 디바이스를 이용하여 복소 적응적 부하가 형성될 수 있음). 일부 실시 예들에 있어서, 복소 임피던스는 상술한 바와 같이 수학식 Z = A + jB(예를 들어, 0+j0, 100+j0, 0+50j 등)에 의해 주어진다.
일부 실시 예들에 있어서, 수신기(104)는 제 3 단말로서 고려될 수 있다. 낭비되는 에너지를 제거하기 위하여, 수신기(104)는 단말(123)로부터 단말(121)로 진행하는 유도성 전력의 최대량(예를 들어, 98%와 같이 75% 이상)을 흡수하도록 구성되어야 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 프로세서(110)는 (예를 들어, 메시지를 교환하기 위한 BLE(BLUETOOTH Low Energy)와 같은 단거리 통신 프로토콜을 이용하여 메시지를 교환함으로써) 피드백 루프(feedback loop)를 통해 수신기(104)에 접속된다. 일부 대안적인 실시 예들에 있어서, 수신기에서 전송기에 있는 CPU로의 피드백 루프는, 개별적인 통신 프로토콜 및/또는 다른 주파수 대역을 이용하기 보다는, 패드(100)에 의해 전송된 전력 전송 신호들과 동일한 주파수 대역을 이용할 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 교환되는 메시지 및 피드백 루프는 수신되는 에너지 량을 나타내는데 이용될 수 있거나, 대안적으로 또는 추가적으로 이전 측정 대비 수신된 에너지 량의 증감을 나타낼 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 프로세서(110)는 특정 시점에 수신기(104)가 수신한 에너지 량을 모니터링하고, 적응적 부하를 제어/최적화하여 단말(123)에서 단말(121)로 전달되는 전력을 최대화한다. 일부 실시 예들에 있어서, 전달되는 에너지 량을 모니터링하는 것은, (ⅰ) 수신기(104)(또는 수신기(104)가 배치된 전자 디바이스의 부품)로부터, 특정 시점에 수신기(104)가 수신한 에너지 량을 나타내는 정보를 수신하는 것과, (ⅱ) (수신기(104)가 흡수하는 대신) 단말(121)에 있는 전도성 라인에 남아있는 에너지 량을 모니터링하는 것 중 하나 또는 그 둘 모두를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서는, 이들 둘 모두의 모니터링 기술들이 이용될 수 있는 반면, 다른 실시 예들에 있어서는 이들 모니터링 기술들 중 어느 하나가 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 수신기(104)(즉, 내부적 또는 외부적으로 접속된 부품으로서 수신기(104)를 포함하는 전자 디바이스)는, (각 안테나 소자(120)상에 굴곡형 패턴을 형성하는 전도성 라인을 부분적으로 또는 전체적으로 커버하는) 충전 패드(100) 상의 어느 위치에라도 배치될 수 있으며, 프로세서(100)는, 수신기(104)로 전달되는 에너지를 최대화하기 위하여, 전달되는 에너지 량을 계속적으로 모니터링하고 (예를 들어, 임피던스 및/또는 주파수에 대해) 필요한 조정을 계속할 것이다.
충전 패드(100) 및 거기에 포함된 안테나 소자들(120)의 동작 설명을 돕기 위하여, 도 3b에 도시된 전송 안테나 소자(120)는 2개의 섹션으로 분할된다. 즉, 1) 섹션(125)은 안테나 소자(120)의 단말(123)에서 시작하여 수신기(104)의 에지(edge)로 연장되고, 2) 섹션(127)은 단말(121)과 전송 안테나 소자(120)의 나머지에 의해 형성된다. 그 블럭들은 도 3c에 대해 아래에서 보다 상세하게 설명된다. 섹션들(125,127)은 예시적인 목적으로 이용된 기능 표현으로서, 안테나 소자를 개별적인 섹션들로 분할하는 특정 구현을 나타내고자 하는 것은 아니다.
도 3c를 참조하면, TX 안테나(120)의 블럭도가 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 섹션들(125,127)을 분할하는 지점에서 시작하여, 적응적 부하(106)에 대한 TX 안테나(120)의 접속점(예를 들어, 단말(121))에서 종료하는, 유효 임피던스 값(Zeffective)은 TX 안테나(120)상의 수신기(104)의 위치와, 단말(121)에 있는 적응적 부하(106)에 의해 제공되는 선택된 부하에 기초하여 가변할 것이다. 일부 실시 예들에 있어서, 단말(123)과 수신기(104)간로 전달되는 에너지가 최대화되고(예를 들어, 패드(100)의 안테나 소자들에 의해 전송되는 에너지의 75% 이상, 예를 들어, 98%가 RF 수신기(104)에 의해 수신됨), 단말(123)에서 단말(121)로의 에너지 전달이 최소를 유지(예를 들어, 패드(100)의 안테나 소자들에 의해 전송되는 에너지의 25% 미만은 RF 수신기(104)에 의해 수신되지 않고, 2% 정도는 결국 단말(121)에 도달하거나 되반사되는)하는 방식으로, Zeffective를 조정하도록 (프로세서(110)와 함께, 도 3a) 적응적 부하(106)에 의해 선택된 부하가 최적화된다.
오픈 상태와 쇼트 상태간의 절환에 전자기 스위치(예를 들어, 기계적 릴레이)가 이용되는 실시 예에 있어서, 특정 안테나 소자(120)에 대해 스위치를 오픈 상태에서 쇼트 상태로 이동시키면(예를 들어, 접지 평면으로 쇼트시킴), 특정 안테나 소자(120)에 대한 각 단말(121)에서의 임피던스 값 Zeffective은 0에 근접한 값으로 떨어지게 된다 (대안적으로, 쇼트 상태에서 오픈 상태로의 절환은, 임피던스 값이 무한에 근접한 값에 가깝게 상승되게 한다). 일부 실시 예들에 있어서, 도 3a를 참조하여 상기에서 설명한 주파수 적응화 스킴은 임피던스 값들과 RF 신호 주파수들의 다양한 조합을 테스트하는데 채용되어, RF 수신기(예를 들어, 수신기(104), 도 3a 내지 3c)로 전달되는 에너지를 최대화시킨다. 일부 실시 예들에 있어서, 적응적 부하(106)로서 전자기 스위치 대신에 집적 회로(IC 또는 칩)가 이용될 수 있다. 그러한 실시 예에 있어서, 적응적 부하(106)는 0 내지 무한대와 같은, 값들의 범위를 따라 임피던스 값을 조정하도록 구성된다. 일부 실시 예들에 있어서, IC는, IC의 펌웨어(firmware)(및/또는 IC의 동작을 제어하는 CPU(110)상에서 실행되는 펌웨어)에 의해 제어되는 적응적/재구성 가능 RF 능동 및/또는 수동 소자들(예를 들어, 트랜지스터들 및 전송 라인들)에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, (도 3a를 참조하여 상술한 바와 같이) IC에 의해 생성되고 펌웨어를 통해 제어되며 피드백 루프로부터의 정보에 기초하는 임피던스는 Smith 차트로부터 선택된 임의 부하값을 커버하도록 변경될 수 있다(또는 IC는 Smith 차트로부터의 값들의 일부를 커버하는 특정 부하들을 생성하도록 고안될 수 있다). 일부 실시 예들에 있어서, 이러한 IC는 패드(100)의 전체 동작을 관리하는데 이용되는 RF 전력 전송기 집적 회로(160)(도 1b)와 구별되며, 이러한 다른 IC는, 회로(160)가 임피던스 값에 대한 조정을 제어할 수 있도록 RF 전력 전송기 집적 회로(160)와 통신한다. Smith 챠트는 샘플링될 수 있고 프로세서(110)에 의해 액세스 가능한 (예를 들어, 룩업 테이블(lookup table)과 같은) 메모리에 저장될 수 있으며, 프로세서(110)는 테스트하기 위한 여러 임피던스 값들을 판정하기 위해 저장된 Smith 챠트를 이용하여 룩업(lookup)을 실행할 수 있다. 예를 들어, 집적 회로는, 수신기(104)로 전달되는 에너지를 최적화하는 값들의 조합을 배치시키기 위하여(최대화된 에너지 전달의 예시는 상술하였음), 다양한 RF 주파수들과 함께 테스트하기 위한 임피던스 값에 대한 사전 결정된 개수의 복소값들(예를 들어, 5j 내지 10j, 100+0j 또는 0+50j 등)을 선택하도록 구성될 수 있다.
일부 다른 실시 예에 있어서, 하나의 적응적 부하(106)를 가진 도 1b의 2 이상의 안테나 소자들(120)을 가진 전송기 또는 충전 패드는, 각각 동시에 2 이상의 개별적인 주파수 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나 소자는 제 1 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하고, 제 2 안테나 소자는 제 2 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하며, 제 3 안테나 소자는 제 3 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하고, 제 4 안테나 소자는 제 4 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하는데, 4개의 주파수 대역들은 서로 별개이다. 그러므로, 2 이상의 안테나 소자들(120)을 가진 전송기는 멀티-대역 전송기(multi-band transmitter)로서 이용될 수 있다.
도 3d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 신호를 전송하고 있는 안테나 소자의 섹션들내의 에너지 흐름을 도시한 단순화된 회로의 블럭도이다. 도 3d의 부분 1 및 부분 2에 대한 참조는 도 3b 및 3c에 도시된 섹션들과 관련된다. 특히, 부분 1은 섹션(125)에 대응하고 부분 2는 섹션(127)에 대응한다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 전송 안테나 소자(120)에 대한 유효 임피던스(Zeffective)는, 수신기(104) 및 적응적 부하(도 3b 및 3c에서 섹션(127)로서 표시됨) 뒤에 있는 (일부 실시 예에서는 아래에 보다 상세하게 설명한 바와 같이 굴곡형 라인 패턴을 형성하는) 전도성 라인의 일부에 의해 형성된다. 일부 실시 예들에 있어서, 최적화에 의해, 부하(Zeffective)가 조정될 것이며, 그에 따라, PA로부터 수신기(104)로 전달되는 에너지는 최대화되고, 그것이 적응적 부하에 도달하는 시간까지 전도성 라인에 남아있는 에너지는 최소화된다(상기에서 설명하였음).
도 4는, 일부 실시 예들에 따른, 2개의 단말들을 가진 안테나 소자의 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, (상기 도 3b 내지 3d를 참조하여 단말(123)로서 설명된) 안테나 소자(120)의 입력 또는 제 1 단말은 전력 증폭기(108)와 접속되고, (상기 도 3b 내지 3d를 참조하여 단말(121)로서 설명된) 출력 또는 제 2 단말은, 적응적 부하를 구성할 수 있게 하는 부하 피크(106)와 접속된다. 일부 실시 예에 있어서, 환원하면, 안테나 소자(120)는 전력 증폭기(108)에 의해 제 1 단말로부터 피딩되고, 안테나 소자(120)는 적응적 부하(예를 들어, 쇼트 상태와 개방 상태간에 절환되는 기계적 릴레이)에 있는 제 2 단말에서 종료된다.
일부 실시 예들에 있어서, 충전 패드(100)(도 3a)는 굴곡형 라인 패턴을 형성하는 전도성 라인을 가진 단일층 또는 멀티-층 구리 안테나 소자들(120)로 이루어진다. 일부 실시 예들에 있어서, 이 층들의 각각은 그의 층들 중 하나로서 고체 접지 평면(예를 들어, 하부층)을 가진다. 도 4에 도시된 전송 안테나 소자에 대해 고체 접지 평면의 한가지 예시가 도시되고 표시된다.
일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)(및 거기에 포함된 개별적인 안테나 소자들(120))는, 프로젝터, 랩탑 또는 디지털 매체 플레이어(예를 들어, 스트리밍 텔레비젼 쇼들 및 다른 콘텐츠를 보여주는 텔레비전에 접속된 ROKU 디바이스와 같은 네트워크형 스트리밍 매체 플레이어)와 같은 가전 디바이스에 내장된다. 예를 들어, 가전 디바이스내에 RF 충전 패드(100)를 내장함으로써, 사용자는 프로젝터 또는 스트리밍 매체 플레이어의 상부상에, 프로젝터 또는 스트리밍 매체 플레이어의 리모트(remote)(예를 들어, 프로젝터 또는 스트리밍 매체 플레이어에 대한 리모트는, 도 7a 내지 7d에 도시된 수신기(104)에 대한 예시적인 구조와 같은, 각 수신기(104)를 포함함)와 같은 주변 디바이스를 간단하게 배치할 수 있으며, 거기에 포함된 충전 패드(100)는 리모트에 내부적으로 또는 외부적으로 접속된 수신기(104)에 에너지를 전송할 수 있을 것이며, 그 에너지는 리모트의 충전을 위해 수신기(104)에 의해 포획된다.
일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 충전될 디바이스가 배치되는 독립형 충전 디바이스로서 USB 동글(dongle)에 포함될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자(120)는, 충전될 디바이스가 USB 동글과 접촉하는 다양한 위치에 배치될 수 있도록, USB 동글의 상부 표면, 측표면 및/또는 하부 표면 근처에 배치될 수 있다(예를 들어, 충전중인 헤드폰(headphone)은 USB 동글의 상부상에 또는 그 아래에 자리하거나, 또는 그 위에 매달려 있을 수 있음).
일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 책상, 의자, 카운터톱(countertop) 등과 같은 가구내에 집적화되어, 사용자가 집적화된 RF 충전 패드(100)를 포함하는 표면의 상부상에 그들을 간단하게 배치함으로써 그들의 디바이스(예를 들어, 내부적으로 또는 외부적으로 접속된 부품들로서 각 수신기들(104)을 포함하는 디바이스)를 쉽게 충전할 수 있게 한다.
도 5를 참조하면, 무선 주파수(RF) 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전하는 방법(500)의 흐름도가 제공된다. 초기에, 하나 이상의 RF 신호들 또는 파를 전송하는 적어도 하나의 RF 안테나(예를 들어, 도 3b 내지 3d와 도 4의 안테나 소자(120)), 즉, RF 전자기 파를 전송할 수 있도록 고안된 안테나를 포함하는 전송기가 제공된다(502). 일부 실시 예들에 있어서, RF 안테나 소자들(120)의 어레이는 단일 평면, 스택(stack) 또는 그들의 조합에서 서로 인접하게 배열되며, 그에 의해 RF 충전 패드(100)를 형성한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 안테나 소자들(120)의 각각은 안테나 입력 단말(예를 들어, 도 4를 참조하여 설명한 제 1 단말(123))과 안테나 출력 단말(예를 들어, 도 4를 참조하여 설명한 제 2 단말(121))을 포함한다.
일부 실시 예들에 있어서, 수신기(예를 들어, 수신기(104), 도 3a 내지 3d)가 또한 제공된다. 그 수신기는, 또한, RF 신호들을 수신(310)하는 하나 이상의 RF 안테나들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기는 내부적으로 또는 외부적으로 접속된 부품으로서 수신기(104)를 포함하는 디바이스를 충전하기 위하여 하나 이상의 RF 신호들을 이용 가능한 전력으로 변환(318)하는 적어도 하나의 렉테나(rectenna)를 포함한다. 사용시에, 수신기(104)는 적어도 하나의 안테나에 대한 근접장 무선 주파수 거리내에 배치된다(506). 예를 들어, 수신기는, 충전 패드(100)의 표면과 같은, 적어도 하나의 RF 안테나에 인접한 표면의 상부 상에 또는 적어도 하나의 RF 안테나의 상부상에 배치될 수 있다.
그 다음, 하나 이상의 RF 신호들은 적어도 하나의 RF 안테나를 통해 전송된다(508). (상술한 바와 같이) 적어도 하나의 안테나로부터 RF 수신기로 하나 이상의 RF 신호들을 통해 전달되는 에너지 량을 판정하기 위해 시스템이 모니터링된다(512/514). 일부 실시 예들에서는, 이러한 모니터링(512)이 전송기에서 이루어지지만, 다른 실시 예에서는 모니터링(514)이 백 채널(back channel)을 통해 (예를 들어, WIFI 또는 BLUETOOTH를 이용한 무선 데이터 접속을 통해) 전송기로 데이터를 되전송하는 수신기에서 발생한다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기와 수신기는 백 채널을 통해 메시지들을 교환하며, 이들 메시지들은 단계 516에서 이루어진 조정을 알리기 위하여 전송되고/되거나 수신된 에너지를 나타낼 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 전송기의 특성은, 적어도 하나의 RF 안테나에서 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하기 위하여 단계 516에서 적응적으로 조정된다. 일부 실시 예들에 있어서, 이 특성은 하나 이상의 RF 신호들의 주파수 및/또는 전송기의 임피던스이다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기의 임피던스는 조정 가능 부하의 임피던스이다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 적응적 부하의 임피던스를 제어하도록 구성된다. 임피던스 및 주파수 조정에 관한 추가적인 세부 사항 및 예시들은 상기에서 제공되었다.
일부 실시 예들에 있어서, 전송기는, 전력 소스에 전기적으로 결합되도록 구성된 전력 입력과, 안테나에 송신된 적어도 하나의 전기 신호를 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서(예를 들어, 프로세서(110), 도 3a 내지 3c)를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 안테나로 송신되는 적어도 하나의 신호의 주파수를 제어하도록 구성된다.
일부 실시 예들에 있어서, 전송기는 전력 입력과 안테나 입력 단말 간에 전기적으로 결합된 전력 증폭기(예를 들어, PA(108), 도 3a, 3b, 3d 및 도 4)를 추가로 구비한다. 일부 실시 예들은, 또한, 안테나 출력 단말(예를 들어, 단말(121), 도 3a 내지 3c 및 도 4)에 전기적으로 결합된 적응적 부하를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 적어도 하나의 안테나에서 RF 수신기로 전달되는 모니터링된 에너지 량에 기초하여 적응적 부하의 임피던스를 동적으로 조정한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 안테나로 송신되는 적어도 하나의 신호의 주파수를 동시에 제어한다.
일부 실시 예들에 있어서, 전송기의 각 RF 안테나는, 굴곡형 라인 패턴을 형성하는 전도성 라인과, 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 전도성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하는 전도성 라인의 제 1 단부에 있는 제 1 단말(예를 들어, 단말(123))과, 전도성 라인의 제 2 단부에 있는, 제 1 단말과 별개인, 제 2 단말(예를 들어, 단말(121))을 포함하되, 제 2 단말은 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되고 전도성 라인의 임피던스 값을 수정할 수 있게 하는 부품(예를 들어, 적응적 부하(106))에 결합된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전도성 라인은 다층 기판(multi-layered substrate)의 제 1 안테나 층내에 또는 그 위에 배치된다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 안테나는 다층 기판의 제 2 안테나 층내에 또는 그 위에 배치된다. 마지막으로, 일부 실시 예들은 다층 기판의 접지 평면층내에 또는 그 위에 배치된 접지 평면을 제공한다.
일부 실시 예들에 있어서, 도 5를 참조하여 상술한 방법은, 도 9a 및 9b, 도 10과 도 11a 내지 11e를 참조하여 아래에 설명한 방법들과 함께 실행된다. 예를 들어, 임피던스 값을 수정/조정하는 동작은 수신기로 무선 전력을 전송하는데 이용하기 위한 안테나 존들을 판정한 후("판정된 안테나 존들") 실행되고, 그 다음, 판정된 안테나 존들에서의 임피던스 값은, 판정된 안테나 존들내의 안테나에 의해 전력의 최대량이 수신기로 무선으로 전달되는 것이 보장되도록, 조정된다.
도 6a 내지 6e는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드내의 개별적인 안테나 소자들에 대한 다양한 구성을 보여주는 개략도이다. 도 6a 내지 6e에 도시된 바와 같이, RF 충전 패드(100)(도 3a)는, 다른 구조들을 이용하여 이루어지는 안테나 소자들(120)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 6a 및 6b는, 굴곡형 라인 패턴내에 형성된 전도성 라인들을 각각으로 포함하는 다수의 층들을 포함하는 안테나 소자(120)에 대한 구조들의 예시를 보여준다. 각 층에서의 전도성 라인은, 멀티-층 안테나 소자(multi-layer antenna element, 120)내의 다른 전도성 라인들에 대해, 동일하거나(도 6b) 다른(도 6a) 폭들(또는 길이들, 트레이스 게이지(trace gauge)들, 패턴들 또는 각 트레이스간의 공간들 등)을 가진다. 일부 실시 예들에 있어서, 굴곡형 라인 패턴은 패드(100)(또는 개별적인 안테나 소자(120))의 서로 다른 위치들에서 가변하는 길이 및/또는 폭을 가지도록 고안될 수 있으며, 굴곡형 라인 패턴들은 개별적인 안테나 소자(120) 또는 패드(100)의 2 상의 기판상에 프린트(print)될 수 있다. 굴곡형 라인 패턴들의 이러한 구성들은, 보다 높은 자유도를 허용하며, 그러므로, 개별적인 안테나 소자들(120) 및 RF 충전 패드(100)의 보다 넓은 동작 대역폭 및/또는 결합 범위를 허용하는 보다 복잡한 안테나 구조들이 구축될 수 있다.
도 6c 내지 6e에 추가적인 예시적 구조들이 제공된다. 도 6c는 슬라이딩 커버리지(sliding coverage)를 가지는 굴곡형 라인 패턴을 형성하는 전도성 라인들의 다수의 층들을 포함하는 안테나 소자(120)에 대한 구조의 예시를 보여준다(일부 실시 예들에 있어서, 각 굴곡형 라인 패턴은, 다른 기판들에 배치될 수 있는데, 각 기판의 제 1 굴곡형 라인 패턴의 일부는 다른 기판의 제 2 굴곡형 라인 패턴과 오버랩(overlap)되고(즉, 슬라이딩 커버리지), 이러한 구성은 안테나 구조의 폭에 걸쳐 커버리지를 연장시키는 데 도움을 줌). 도 6d는 굴곡형 라인 패턴내의 각 턴(turn)에서 서로 다른 길이들을 가진 전도성 라인을 포함하는 안테나 소자(120)에 대한 구조의 예시를 보여준다(일부 실시 예에 있어서, 각 턴에서 서로 다른 길이를 이용하면, 안테나 소자(120)의 결합 범위를 연장시키는데 도움이 되고/되거나, RF 충전 패드(100)의 동작 대역폭을 늘리는데 도움이 된다). 도 6e는 2개의 인접하는 굴곡형 라인 패턴들을 형성하는 전도성 라인을 포함하는 안테나 소자(120)에 대한 구조의 예시를 보여준다(일부 실시 예들에 있어서, 2개의 인접하는 굴곡형 라인 패턴들을 형성하는 전도성 라인을 가지면, 안테나 소자(120)의 폭을 연장시키는데 도움이 된다). 이들 예시들의 모두는 비 제한적이며, 상술한 예시적인 구조를 이용하면 임의 개수의 조합들 및 다층 구조들이 가능하게 된다.
도 7a 내지 7d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 수신기에 대한 안테나 소자의 개략도이다. 특히, 도 7a 내지 7d는, (ⅰ) 도 7a(단일 편파 수신기(single-polarity receiver))와 도 7b(이중 편파 수신기(dual-polarity receiver))에 도시된 바와 같이, 굴곡형 라인 패턴을 형성하는 전도성 라인(그 전도성 라인은 고체 접지 평면 또는 반사기 뒤에 있거나 그렇지 않을 수 있음)을 가진 수신기를 포함하는 RF 수신기들(예를 들어, 수신기(104), 도 3a 내지 3d 및 도 4)에 대한 구조의 예시를 보여준다. 도 7c 및 7d는, 굴곡형 라인 패턴을 형성하는 전도성 라인과 이중 편파를 가진 RF 수신기에 대한 구조의 추가적인 예시를 보여준다. 도 7a 내지 7d에 도시된 구조들의 각각은, 각 RF 수신기에 대한 서로 다른 결합 범위들, 결합 배향들 및/또는 대역폭을 제공하는데 이용될 수 있다. 비-제한적 예시로서, 도 7a에 도시된 안테나 소자가 수신기에 이용될 때, 단지 한 방향으로 패드(100)에 결합되는 초소형 수신기들이 고안/구축될 수 있다. 또 다른 비-제한적 예시로서, 도 7b 내지 7d에 도시된 안테나 소자가 수신기에 이용될 때, 그 수신기는 임의 배향으로 패드(100)에 결합될 수 있다.
공통 소유된 미국특허출원번호 제15/269,729호는, (예를 들어, 도 2a 내지 2d, 도 3, 도 4, 도 5, 도 7, 도 8 및 도 9a와 9b에 도시되고 명세서에 설명된 것들과 같은) 안테나 소자들에 대한 굴곡형 라인 패턴들의 추가적인 예시들과 설명을 제공하고, 굴곡형 라인 패턴을 가진 안테나 소자들을 포함하는 전력 전달 시스템의 기능성의 설명(예를 들어, 문단 [0022]-[0034] 및 도 1a와 1b)을 제공하며, 따라서, 이러한 공통 소유된 출원의 개시는 (수신기 및 전송기에 대한, 또는 그들의 각각에 대한) 본 명세서에 제공된 굴곡형 라인 패턴을 가진 안테나 소자들의 설명을 보조한다.
도 8은, 일부 실시 예들에 따른, 대형 RF 충전/전송 패드를 형성하는 다수의 전송 안테나들(유닛 셀들)을 가진 RF 충전 패드의 개략도이다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 인접하는 안테나 소자들(120)의 어레이로서 형성된다(셀들간의 거리는 최상의 커버리지를 위해 최적화될 수 있음). 일부 실시 예들에 있어서, 수신기가 인접하는 안테나 소자들(120) 간의 영역/갭(gap)에 배치되면, (예를 들어, 도 3a를 참조하여 상기에서 설명한 적응화 스킴에 따른) 에너지 전달을 최적화하기 위한 시도는 허용 가능 임계 레벨(예를 들어, 75% 이상)보다 높은, 증가된 에너지 전달로 결과하지 않을 수 있다. 그 경우, 이러한 상황에서는, 인접하는 안테나 소자들(120) 사이의 위치에 있고 RF 충전 패드의 표면상에 배치된 수신기에 추가적인 에너지를 전달하기 위하여, 인접하는 안테나 소자들 모두가 동시에 전출력으로 RF 파를 전송하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에 따른 한가지 가능한 구성으로서, 포트(또는 단말) 그룹 #1(도 8)은 전력을 공급하고, 포트(또는 단말) 그룹 #2 및 #3은 적응적 부하(예를 들어, 쇼트-회로 상태와 오픈-회로 상태간에 이동하는 전자기 릴레이)를 제공한다. 적절한 구성의 또 다른 예시로서, 포트(또는 단말) 그룹들 #1, #2 및 #3은 (동시에 또는 필요한 경우에 한 번에 하나의 그룹만이 절환된 채) 전력 증폭기를 통해 충전 패드(100)에 전력을 공급하는데 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)의 각 전송 안테나 소자(120)는, 상술한 바와 같이, 적응적 부하(들)를 지원하기 위해 피딩(PA) 단말과 하나 이상의 단말들에 의해 제어되는 별도의 안테나 존을 형성한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기로부터의 피드백(feedback)은 수신기가 상부상에 배치되는 안테나 존을 판정하는데 도움을 주며, 이러한 판정은 그 존을 활성화시킨다. 2 이상의 존들 사이에 (예를 들어, 인접하는 안테나 소자들(120) 사이의 영역/갭에) 수신기가 배치되는 상황에서는, 수신기로의 에너지의 충분한 전달을 보장하기 위하여 추가적인 인접 존들이 활성화될 수 있다. 수신기로 무선 전력을 전송하는데 이용하기 위한 존들을 판정하는 것과 관련된 추가적인 세부 사항은 도 9a 및 9b와, 도 10 및 도 11a 내지 11e를 참조하여 아래에 제공된다.
도 9a 및 9b는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드내의 하나 이상의 안테나 존을 선택적으로 활성화시키는 (예를 들어, 그와 연관된 안테나를 활성화시키는) 방법(900)을 보여주는 흐름도이다. 그 방법(900)의 동작들은 근접장 충전 패드(예를 들어, RF 충전 패드(100), 도 1b 및 2a) 또는 그의 하나 이상의 부품들(예를 들어, 도 1a 및 1b와 도 2a를 참조하여 상술한 것들)에 의해 실행된다. 일부 실시 예들에 있어서, 방법(900)은 컴퓨터 메모리 또는 컴퓨터 독출 가능 저장 매체(예를 들어, RF 충전 패드(100)의 메모리(206), 도 2a)에 저장된 명령어들에 대응한다.
근접장 충전 패드는 하나 이상의 프로세서들(예를 들어, CPU(202), 도 1b), 무선 통신 부품(예를 들어, 통신 부품(들)(204), 도 1a 및 2a), 및 각각이 적어도 하나의 안테나 소자(예를 들어, 도 3a 내지 6e를 참조하여 설명한 안테나(120) 중의 하나일 수 있는 안테나들(210) 중의 하나, 도 2a)(902)를 포함하는 다수의 안테나 존들(예를 들어, 안테나 존들(290-1 및 290-N, 도 1b)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는, 각각이 각 안테나 존들에 포함되는 개별적인 안테나들(또는 본 명세서에서 안테나 소자로서 지칭되는, 안테나들을 포함하는 단위 셀들)을 포함한다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 안테나 존(290-1)은 안테나(210-A)를 포함한다. 다른 예시로서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 안테나 존(290-N)은 다수의 안테나들을 포함한다. 근접장 충전 패드가 다수의 안테나 존들 또는 그룹들을 포함하고, 각각의 존/그룹이 개별적인 안테나 소자들 중의 적어도 하나(예를 들어, 적어도 하나의 안테나(210))를 포함하도록, 안테나 존들은 안테나 그룹들로서 지칭될 수 있다. 안테나 존은 임의 개수의 안테나들을 포함할 수 있으며, 특정 안테나 존과 연관된 안테나들의 개수는 수정되거나 조정될 수 있음을 알아야 한다(예를 들어, 근접장 충전 패드(100)의 동작을 관리하는 RF 전력 전송기 집적 회로(160)의 CPU 서브시스템(170)은, 이하에서 보다 상세하게 설명하겠지만, 다양한 시점에서 각 안테나 존을 동적으로 정의함). 일부 실시 예들에 있어서, 각 안테나 존은 동일한 개수의 안테나들을 포함한다.
일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은, 근접장 충전 패드의 동작을 제어하는데 이용되는 단일 집적 회로(예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160), 도 1b)의 부품이다. 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서 및/또는 근접장 충전 패드의 무선 통신 부품은, 근접장 충전 패드가 내장되는 디바이스의 하나 이상의 프로세서들과 같이, 근접장 충전 패드 외부에 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 무선 통신 부품은 무선 송수신기(예를 들어, 무선 전력 수신기와 통신 신호를 교환하는, NLUETOOTH 라디오, WI-FI 라디오 등)이다.
일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은 근접장 충전 패드에 대한 캘리브레이션 프로세스동안 하나 이상의 디바이스 검출 임계치를 수립하는 것(904)을 포함한다. 일부 예시들에 있어서, 캘리브레이션 프로세스는 근접장 충전 패드를 제조한 후에 실행되고, 근접장 충전 패드상에 여러 유형의 디바이스들(예를 들어, 스마트폰, 테이블렛, 랩탑, 접속된 디바이스 등)을 배치하고, 그 다음 여러 유형의 디바이스에 테스트 전력 전송 신호들을 전송하면서 안테나 존에서 검출된 반사 전력의 최소량을 측정하는 것을 포함한다. 일부 예시들에 있어서, 제 1 디바이스 특정 임계치는 반사된 전력의 최소량의 5% 이하에 대응하는 값으로 수립된다. 일부 실시 예들에 있어서, (예를 들어, 무선 전력 수신기가 안테나 존들 사이의 보더(border)에 배치되기 때문에) 제 1 임계치를 충족시킬 수 있는 안테나가 하나도 없는 경우에, 무선 전력 수신기로 전력을 전송하는데 이용하기 위하여 2 이상의 안테나 존을 배치하는데 제 2의 보다 높은 임계치가 이용될 수 있도록, 제 2 디바이스-특정 임계치가 수립된다. 일부 실시 예들에 있어서, 여러 유형의 디바이스의 각각의 유형에 대해 다수의 제 1 및 제 2 디바이스-특정 검출 임계치들이 수립되며, RF 전력 전송기 집적 회로(160)와 연관된 메모리(예를 들어, 메모리(206), 도 2a)에 이들 다수의 제 1 및 제 2 디바이스-특정 검출 임계치들이 저장될 수 있다.
그 방법(900)은, 무선 통신 부품을 통해, 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있는 무선 전력 수신기를 검출(906)하는 것을 포함한다. 일부 예시들에 있어서, 그 검출은, 근접장 충전 패드가 턴온(turn on)(예를 들어, 전원 공급)된 후에 이루어진다. 이러한 예시들에 있어서, 근접장 충전 패드는, NF 충전 패드(100)의 임계 거리내에 임의 무선 전력 수신기가 존재하는지를 판정하기 위하여, (예를 들어, NF 충전 패드(100)로부터 원거리, 예를 들어, 1-1.5미터내의 임계 거리내에 배치된 무선 전력 수신기를 스캐닝하기 위하여) 근접장 충전 패드 근처 영역을 스캐닝한다. 근접장 충전 패드는 무선 전력 수신기들과 연관된 무선 통신 부품들(예를 들어, 통신 부품(254), 도 5b)에 의해 방송되는 신호들에 대한 스캐닝을 실시하기 위하여, 무선 통신 부품(예를 들어, 블루투스 라디오와 같은 통신 부품(들)(204), 도 2a)을 이용할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드의 임계 거리내의 무선 전력 수신기를 검출한 후, 하나 이상의 프로세서들에 의해, (상술한 다수의 제 1 및 제 2 디바이스 검출 임계치들 중에서) 디바이스 검출 임계치가 선택된다. 디바이스의 유형을 식별하는 근접장 충전 패드에 정보, 예를 들어, 이 정보를 포함하는 BLUETOOTH 또는 저전력 BLUETOOTH 광고 신호를 제공하기 위하여, 무선 전력 수신기의 무선 통신 부품이 이용된다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드 및 그의 부품들의 에너지를 절약하고 수명을 연장시키기 위해, 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 무선 전력 수신기가 검출될 때 까지, 전송되는 무선 전력은 없다(및 본 명세서에서 설명한 디바이스 검출 및 안테나 선택 알고리즘이 시작되지 않음).
일부 실시 예들에 있어서, 그 검출(906)은, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드로부터 무선으로 운송되는 전력을 수신하도록 승인되는 것을 보장하기 위하여 (예를 들어, 안전 소자 모듈(234, 282)를 이용하여, 도 2a 및 2b) 승인 응답 확인(authorization handshake)을 실행하는 것을 포함하며, 무선 전력 수신기가 허가되었다고 판정되면 그 방법이 동작을 실행한다(908). 이러한 방식에 있어서, 근접장 충전 패드는, 단지 허가된 무선 전력 수신기만이 무선으로 운송되는 전력을 수신할 수 있고, 근접장 충전 패드에 의해 전송되는 전력을 리치(leech)할 수 있는 디바이스는 없음을 보장한다.
그 방법(900)은, 또한, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있다는 검출에 응답하여, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었는지를 판정하는 것(912)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 이것은, 다수의 안테나 존들의 각각을 이용하여 테스트 전력 전송 신호들을 전송하고(908), 테스트 전력 전송 신호들을 전송하면서 근접장 충전 패드에서의 반사된 전력량을 모니터링함에 의해(910), 달성된다.
일부 실시 예들에 있어서, 반사된 전력량이 디바이스 검출 임계치를 충족하지 못하면(예를 들어, 반사된 전력량이 테스트 전력 전송 신호들에 의해 전송된 전력의 20%보다 더 크면), 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 표면상에 배치되지 않았다는 판정이 이루어진다(912, 아니오). 이러한 판정에 따라, 근접장 충전 패드는, 단계 914에서 다수의 안테나 존들의 각각을 이용하여 테스트 전력 전송 신호들의 전송을 계속한다(즉, 단계 918로 진행). 일부 실시 예들에 있어서, 908 및 910에서의 동작들은, 디바이스 검출 임계치가 충족되었다는 판정이 이루어질 때까지, 실행된다.
일부 실시 예들에서는, 반사 전력량이 다수의 안테나 존들의 각 안테나 존에서 측정되지만(예를 들어, 각 안테나 존은 도 1b에 도시된 것과 같은, 각 ADC/DAC/전력 검출기와 연관될 수 있음), 반면, 다른 실시 예에서는 반사 전력량이 RF 전력 전송기 집적 회로(160)의 단일 부품(예를 들어, ADC/DAC/전력 검출기)을 이용하여 측정될 수 있다. 반사 전력량이 디바이스 검출 임계치(912, 예)를 충족하면, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었다고 판정된다. 예를 들어, 반사 전력량이 테스트 전력 전송 신호들에 의해 전송된 전력량의 20% 이하이면, 반사 전력량은 디바이스 검출 임계치를 충족시킬 수 있다. 그러한 결과는, 테스트 전력 전송 신호들에 의해 전송된 전력량이 무선 전력 수신기에 의해 흡수/포획되었음을 나타낸다.
일부 실시 예들에서는, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었을 때를 판정하는데 도움을 주기 위하여 근접장 충전 패드에 다른 유형의 센서들(예를 들어, 센서(212), 도 2a)이 포함되거나, 그와 통신한다. 예를 들어, 일부 실시 예들에 있어서, 이러한 판정에 도움을 주기 위하여, 하나 이상의 광학적 센서들(예를 들어, 패드의 일부로 부터 광이 차단될 때, 이것은 무선 전력 수신기가 패드상에 배치되었다는 표시를 제공함), 하나 이상의 진동 센서들(그 패드에서 진동이 검출되면, 이것은, 무선 전력 수신기가 패드상에 배치되었다는 표시를 제공함), 하나 이상의 스트레인 게이지(strain gauge)들(패드의 표면에서의 스트레인 레벨이 증가하면, 이것은, 무선 전력 수신기가 그 표면상에 배치되었다는 표시를 제공), 하나 이상의 열 센서들(예를 들어, 패드의 표면에서의 온도가 상승하면, 이것은, 무선 전력 수신기가 그 표면상에 배치되었다는 표시를 제공), 및/또는 하나 이상의 무게 센서들(패드의 표면상에서 측정된 무게량이 증가하면, 이것은 무선 전력 수신기가 그 표면상에 배치되었다는 표시를 제공함)이 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 테스트 전력 전송 신호들을 전송하기 전에, 그 방법은, 근접장 충전 패드로부터 무선으로 운송되는 전력을 무선 전력 수신기가 수신하도록 승인되었다고 판정하는 것을 포함한다. 예를 들어, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기(104) 및 근접장 충전 패드(100)는, 각각, 이러한 승인 프로세스를 실행하는데 이용되어, 근접장 충전 패드로부터 무선으로 운송되는 전력을 단지 승인된 수신기만이 수신할 수 있음을 보장하는, 안전 소자 모듈(282, 234)을 포함한다.
그 방법(900)은, 또한, 근접장 충전 패드상에 무선 전력 수신기가 배치되었다는 판정에 따라, 제 1 세트의 전송 특성들을 가진 각각의 테스트 전력 전송 신호들을, 다수의 안테나 존들에 포함된 각 안테자 소자들이, 선택적으로 전송하는 것(916)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 선택적 또는 연속적 전송은, 다수의 안테나 존들의 각 안테나 존을 이용하여 실행된다(918). 선택적 또는 연속적 전송은, 개별적인 안테나 존들과 연관된 하나 이상의 안테나가 테스트 전력 전송 신호들을 전송할 수 있도록 한번에 하나씩 안테나 존을 선택적으로 활성화시키는 프로세스를 지칭한다.
도 9b를 참조하면, 그 방법(900)은, 또한, 다수의 안테나 존들 중의 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의해 (916 및/또는 918에서의 연속적인 또는 선택적인 전송 동작 동안에) 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족하는지(예를 들어, 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의해 무선 전력 수신기에 전력 임계량 이상이 전달됨을 특정 전력 운송 파라메타가 나타내는지)를 판정하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각각의 전력-운송 파라메타는 다수의 안테나 그룹들의 각 안테나 그룹에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송에 기초하여 무선 전력 수신기가 수신한 전력량에 대응한다.
하나 이상의 프로세서들에 의해, 특정 전력 운송 파라메타가 전력 운송 기준을 충족한다고 판정되면(920, 예), 그 방법은 적어도 하나의 특정 안테나 존을 이용하여 무선 전력 수신기에 다수의 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것(922)을 포함하되, 다수의 추가적인 전력 전송 신호들의 각각은 제 1 세트와는 별개인 제 2 세트의 전송 특성들과 함께 전송된다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 세트의 전송 특성들은 특정 안테나 그룹에 의해 무선 전력 수신기로 전달되는 전력량을 증가시키기 위하여 제 1 세트의 전송 특성들내의 적어도 하나의 특성을 조정함에 의해 결정된다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 조정된 특성은 주파수 또는 임피던스 값이다(및 주파수와 임피던스는 상술한 적응화 기법을 이용하여 조정될 수 있다).
상술한 테스트 전력 전송 신호들은 무선 전력 수신기에 무전 전력을 운송하는데 이용하기 위한 것이 어느 안테나 존인지를 판정하는데 도움을 주는데 이용된다. 일부 실시 예들에 있어서, 이들 테스트 전력 전송 신호들은, 무선 전력 수신기에 의해, 무선 전력 수신기 또는 그와 연관된 디바이스에 전력 또는 전하를 제공하는데 이용되지 않는다. 대신에, 다수의 추가적인 전력 전송 신호들은 무선 전력 수신기에 전력 또는 전하를 제공하는데 이용된다. 이러한 방식에서는, 적당한 안테나 존이 다수의 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하도록 배치될 때까지, 근접장 충전 패드가 디바이스 검출 단계 동안에 (예를 들어, 테스트 전력 전송 신호들을 전송하면서) 리소스를 유지할 수 있다. 그 경우, 방법(900)은 테스트 신호(즉, 제 1 세트의 전송 특성들을 가진 테스트 전력 전송 신호들)들을 이용하여 무선 전력 수신기의 위치를 위치 결정할 수 있고, 근접장 충전 패드상의 무선 전력 수신기의 위치가 주어지면, 전력 전송 신호들을 제공하기에 가장 적합한 안테나 존으로부터의 안테나를 이용하여 전송한다. 도 10을 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명하겠지만, 이 프로세스는 안테나 존들에 대한 거친 탐색(coarse search)(예를 들어, 거친 탐색은 동작들(908-918)을 포함할 수 있음)과, 안테나 존들에 대한 미세 탐색(예를 들어, 미세 탐색은 동작들(920-934)을 포함할 수 있음)을 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 전력 제어 프로세스(도 11e)는 선택된 안테나 존들을 이용하여 무선 전력 수신기에 운송된 전력 레벨을 최적화하기 위해 도움을 주는데 이용된다(예를 들어, 방법(900) 동안에 선택되었던 안테나 존들을 이용하여 무선 전력의 전송을 조정하기 위해 동작들(922,930 또는 934) 이후에 전력 제어가 실행될 수 있음). 전력 제어 프로세스의 일부로서, 근접장 충전 패드는, 추가적인 다수의 전력 전송 신호들을 전송하면서, 근접장 충전 패드에 의해 무선 전력 수신기로 무선으로 운송되는 전력 레벨을 판정하는데 이용되는, 무선 전력 수신기로부터 수신된 정보에 기초하여 제 2 세트의 전송 특성들내의 적어도 하나의 특성을 조정한다.
동작(920)으로 되돌아가서, 916에서(및 선택적으로 918)의 연속적인 또는 선택적인 전송 동작(들) 동안에 테스트 전력 전송 신호들의 전송과 연관된 전력-운송 파라메타들 중 어느 것도, 전력-운송 기준을 충족하지 못한다는 판정(920, 아니오)에 응답하여, 그 방법(900)은 그들의 연관된 각각의 전력 운송 파라메타들에 기초하여 2 이상의 안테나 존들(본 명세서에서는 2+안테나 존들로서 지칭되기도 함)을 선택하는 것(924)을 포함한다. 이것은, 무선 전력 수신기가 임의 특정 안테나 존의 가운데에 위치하지 않을 때, 이루어진다(예를 들어, 수신기는 2 이상의 안테나 존들에 있을 수 있다). 예를 들어, 각각의 전력 운송 파라메타들에 기초한 916에서(및 선택적으로 918에서)의 연속하는 또는 선택적인 전송 동작 동안에 무선 전력 수신기에 가장 많은 전력량을 전달했던 2 이상의 안테나 존들이 동작(924)에서 선택된다. 이러한 방식에서는, 일부 실시 예에 있어서, 다른 안테나 존에 대한 전력 운송 파라메타보다 더 높은 전력 운송 파라메타들의 그들 각각의 연관성에 기초한 916/918에서의 동작 동안에 무선 전력 수신기로 전력을 가장 효율적으로 전송했던 2 이상의 안테나 존들을 선택함에 의해, 가장 효율적인 안테나 존에 대한 미세 탐색이 시작된다. 이 실시 예에 있어서, 각 전력 전달 파라메타는 각 안테나 존에 대해 모니터링될 수 있으며(동작 916/918과 함께), 무선 전력의 전송에 이용하기 위한 2 이상의 안테나 존들로서, 다수의 안테나 존들 중 어느 것을 선택할지를 판정하기 위해, 이들 전력-운송 파라메타들이 비교된다.
2 이상의 안테나 존들을 선택한 후, 그 방법은, (ⅰ) 이전 전송에 기초하여 (예를 들어, 전송 후, 각 안테나 그룹에서 측정된 반사 전력량에 기초하여, 또는 무선 전력 수신기에 의해 수신된 전력 레벨에 관한, 전력 수신기로부터 수신된 피드백에 기초하여) 테스트 전력 전송 신호들의 적어도 하나의 특성(예를 들어, 주파수, 진폭, 위상, 이득 등)을 수정함에 의해 테스트 전력 전송 신호를 갱신하고, (ⅱ) 2 이상의 안테나 존들의 각각을 이용하여 갱신된 테스트 전력 전송 신호들을 전송하는 것(926)을 추가로 포함한다.
그 방법(900)은, 2 이상의 안테나 존들중의 임의 존에 의해 갱신된 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시키는지를 판정하는 것을 포함한다. 2 이상의 안테나 존들 중의 임의 존에 의해 갱신된 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시킨다는 판정에 응답하여(928, 예), 그 방법(900)은 2 이상의 안테나 존들 중의 그 존을 이용하여 무선 전력 수신기에 다수의 추가적인 전력 전력 신호들을 전송하는 것(930)을 추가로 포함하되, 다수의 추가적인 전력 전송 신호들의 각각은, 제 1 세트와 별개인, 제 2 세트의 전송 특성들과 함께 전송된다. 다수의 추가적인 전력 전송 신호들은 무선 전력 수신기(또는 무선 전력 수신기와 결합된 전자 디바이스)에 전력을 무선으로 운송하는데 이용된다.
일부 실시 예들에 있어서, 동작(920,928)에서 특정 전력 운송 파라메타가 전력 운송 기준을 충족시킨다는 판정은, 제 1 임계 전력량이 무선 전력 수신기에 전달됨을 (적어도 하나의 특정 존 및/또는 2 이상의 안테나 존들 중의 존과 연관된)각 전력-운송 파라메타들이 나타낸다고 판정하는 것을 포함한다. 그러한 판정이 동작(928)에서 이루어지면, 이것은, 그 존이, 제 1 임계 전력량이 동작(926)과 함께 그 존에 의해 무선 전력 수신기로 전달됨을 나타내는 각 전력-운송 파라메타를 가진 하나 이상의 안테나 존들 중 단지 하나의 안테나 존임을, 나타낸다.
일부 실시 예들에 있어서, 제 1 임계 전력량은 무선 전력 수신기가 수신한 전력량에 대응한다(일부 상황에 있어서, 제 1 임계 전력량은, 대안적으로, 근접장 충전 패드에서 검출된 반사 전력량에 대응할 수 있다). 상술한 바와 같이, 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드를 제조한 후 캘리브레이션 프로세스가 실행되는데, 그 프로세스는 근접장 충전 패드상에 여러 유형의 디바이스들(예를 들어, 각각 무선 전력 수신기와 결합되는 스마트 폰, 테이블렛, 랩탑, 접속 디바이스 등)을 배치하고, 안테나 그룹이 여러 유형의 디바이스들에 테스트 신호를 전송한 후, 수신기(또는 그에 결합된 디바이스)에서 수신한 전력의 최대량을 측정하는 것을 포함한다. 일부 예시들에 있어서, 제 1 임계치는, 수신된 전력의 최대량의 백분율에 대응하는 값으로 수립된다(특정 안테나 존에 의해 전송된 전력의 대략 85% 이상이 수신기에 의해 수신된다).
상술한 바와 같이, 캘리브레이션 프로세스의 실시 예 동안, (예를 들어, 무선 전력 수신기가 안테나 그룹들 사이의 보더에 배치될 수 있기 때문에) 제 1 임계치를 충족시킬 수 있는 안테나 존이 하나도 없을 경우에, (아래에서 설명하겠지만) 무선 전력 수신기에 무선 전력을 전송하기 위해 2 이상의 안테나 존을 배치하는데 제 2 임계치가 이용될 수 있도록, 제 2 임계치가 수립된다. 이러한 제 2 임계치는, 캘리브레이션 프로세스동안 측정된 반사 전력의 최대량의 또 다른 백분율(예를 들어, 65%)일 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 및 제 2 임계치들은, 캘리브레이션 프로세스를 겪는 각각의 디바이스에 대한 각각의 디바이스-특정 제 1 및 제 2 임계치로서 결정된다.
일부 실시 예들에 있어서, 그 방법(900)은 (ⅰ) 2 이상의 안테나 존들 중의 어느 안테나도 무선 전력 수신기에 제 1 임계 전력량을 전달하고 있지 않고, (ⅱ) 2 이상의 안테나 존들 중의 추가적인 안테나 존과 연관된 추가적인 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시킨다고 판정하는 것(928, 아니오)을 포함한다. 예를 들어, 각 전력 운송 파라메타는, 2 이상의 존들 중의 존에 의해 무선 전력 수신기로 전달되는 제 1 전력량이 제 2 임계 전력량은 초과하지만 제 1 임계 전력량 보다는 아래임을 나타내며, 추가적인 전력-운송 파라메타는, 추가적인 안테나 존에 의해 무선 전력 수신기로 전달되는 제 2 전력량이 제 2 임계 전력량을 초과하지만 제 1 임계 전력량보다는 아래임을 나타낸다. 다시 말해, 2 이상의 안테나 존들 중의 어느 안테나 존도, 제 1 임계 전력량을 충족시키기에 충분한 전력을 무선 전력 수신기에 전달할 수 없을 경우, 그 방법은, 안테나 그룹들 중 2 그룹이 보다 낮은 제 2 임계 전력량을 충족시키기에 충분한 전력을 무선 전력 수신기에 전달했는지를 판정하는 것으로 진행한다. 예를 들어, 무선 전력 수신기는, 2개의 안테나 그룹들 사이의 보더에 배치될 수 있으며, 그에 따라 제 1 임계치를 충족시킬 수 있는 안테나 그룹이 하나도 없을 수 있지만, 이들 2개의 안테나 그룹이 제 2 임계 전력량을 개별적으로 각각 충족시킬 수도 있다.
근접장 충전 패드의 하나 이상의 프로세서들에 의해, 2 이상의 안테나 존들에 의한 갱신된 테스트 전력 전송 신호들의 전송과 연관된 전력 운송 파라메타들이 전력 운송 기준을 충족한다고 판정되면(932, 예), 그 방법은 2 이상의 안테나 존들을 이용하여 무선 전력 수신기에 다수의 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것(934)을 포함한다. 그러한 상황은, 무선 전력 수신기가 2개의 인접하는 안테나 존들 사이에 배치될 때 발생한다. 일부 실시 예들에 있어서, 2 이상의 안테나 존들의 각각은, 무선 전력 수신기에 전력을 제공하기 위하여, 추가적인 다수의 전력 전송 신호들을 동시에 전송한다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 2 이상의 존들이 전력 운송 기준을 충족하는 전력 운송 파라메타를 가지고 있지 않으면(932, 아니오), 수신기에 무선 전력을 효율적으로 전달할 수 있도록 배치된 안테나 존들이 없기 때문에, 그 방법(900)은 그 수신기(또는 다시 다른 수신기)의 탐색을 시작하기 위해 동작(906)으로 복귀한다. 일부 실시 예들에 있어서, 대안적으로, 그 방법(900)은, 다른 특성들을 가진 테스트 전력 전송 신호들의 전송을 시작하여, 이들 특성들에 의해 2 이상의 안테나 존들이 전력 운송 기준을 충족시키기에 충분한 무선 전력이 수신기에 운송될 수 있게 되는지를 판정하기 위하여 동작(924)으로 복귀할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법(900)은 사전 결정된 횟수로(예를 들어 2회) 동작(924)으로 복귀하며, 2 이상의 존들이 전력 운송 기준을 충족하는 전력 운송 파라메타들을 여전히 가지지 못하면, 그 방법은, 그 시점에 동작(906)으로 복귀하여, 새로운 수신기의 탐색을 시작한다.
일부 실시 예들에 있어서, 그 방법(900)이, (예를 들어, 동작 922, 930 및 934에서) 수신기에 전력을 무선으로 운송하는데 이용하기 위한 안테나 존들의 위치를 성공적으로 결정한 후, 그 방법(900)은 새로운 수신기에 대한 탐색을 시작하기 위하여 동작(906)으로 복귀한다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는 임의 특정 시점에 다수의 수신기들에게 무선 전력을 동시에 운송할 수 있으며, 그러므로, 그 방법(900)을 반복함에 의해, 근접장 충전 패드가, 이들 다수의 수신기들의 각각으로의 무선 전력 전송에 이용하기 위한 안테나 존을 적절하게 판정할 수 있게 한다.
일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드의 안테나 존들의 각각에 대한 각 전력 운송 파라메타들을 판정하는데 이용되는 정보는, 근접장 충전 패드의 무선 통신 부품을 통해 무선 전력 수신기에 의해 근접장 충전 패드로 제공된다(예를 들어, 그 수신기는 상술한 테스트 전력 전송 신호들로부터, 수신기가 수신한 전력량을 판정하는데 이용되는 정보를 전송한다). 일부 실시 예들에 있어서, 이 정보는 무선 전력 수신기와, 근접장 충전 패드의 무선 통신 부품간의 접속을 통해 송신되며, 그 접속은, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드에 배치되었다고 판정할 때 수립된다.
추가적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는 안테나 존들을 동적으로 생성하거나 정의한다. 예를 들어, 도 1b를 참조하면, 근접장 충전 패드는 단일 안테나(210-A)를 포함하도록 제 1 안테나 존(290-1)을 정의할 수 있고, 2 이상의 안테나(210)를 포함하도록 또 다른 안테나 존(290-N)을 정의할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 상술한 방법(900)의 다양한 단계에서, 안테나 존들이 재정의될 수 있다. 예를 들어, 2 이상의 안테나 존들이 전력 운송 기준을 충족시키는 전력 운송 파라메타들을 가지지 않는다는 판정에 따라(932, 아니오), 근접장 충전 패드는 (각 안테나 존이 단일 안테나를 포함하는 대신에) 각각 다수의 안테나들을 포함하도록 안테나 존들을 재정의할 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 그 방법(900)은, 근접장 충전 패드상에 배치되었던 수신기에 무선 전력을 전송하는데 이용될 수 있는 적절한 안테나 존이 확실하게 배치되도록 하는데 도움을 주기 위하여 안테나 존들을 동적으로 정의할 수 있다.
도 10은, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드내의 하나 이상의 안테나 그룹들을 선택적으로 활성화시키는 프로세스(1000)를 보여주는 개략도이다. 프로세스(1000)에 있어서 그 동작들의 일부는 도 9a 및 9b의 방법(900)을 참조하여 상술한 동작들에 대응하거나, 그 동작들을 보조한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 프로세스(1000)는, 근접장 충전 패드(예를 들어, RF 충전 패드(100), 도 1a 및 1b와 도 2a)가 근접장 충전 패드 범위내의 무선 전력 수신기(예를 들어, 무선 전력 수신기(104), 도 12b)를 검출하고, 후속적으로 근접장 충전 패드상의 무선 전력 수신기를 검출함(1002)에 의해 시작된다(동작(1002)은 도 9a에서 동작(906 내지 912, 예)에 대응한다). 프로세스(1000)는 추가로 거친 탐색(1004)을 수행하고, 미세 탐색(1006)을 수행하며, 전력 제어 루틴을 실행(1008)한다. 프로세스(1000)에서의 각 단계는, 도 11a 내지 11e를 참조하여, 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다. 일부 실시 예들에 있어서, 프로세스(1000)는, 근접장 충전 패드가 근접장 충전 패드상의 무선 전력 수신기를 검출하고 후속적으로 근접장 충전 패드 범위내의 무선 전력 수신기를 검출함에 의해 시작된다.
도 11a는 근접장 충전 패드 범위내의 및 후속적으로 근접장 충전 패드상의 (또는 일부 실시 예에서는, 근접장 충전 패드상의 및 후속적으로 근접장 충전 패드 범위내의) 무선 전력 수신기를 검출하는 프로세스(1002)를 설명하는 흐름도이다. 그 프로세스(1002)는 근접장 충전 패드를 인에이블(enable)하는 것(1102), 즉, 근접장 충전 패드를 파워 온(power on)하는 것을 포함한다. 이후, 근접장 충전 패드는 무선 전력 수신기들을 스캐닝(1104)하고, 수신된 신호 세기 표시자(RSSI)에 적어도 부분적으로 기초하여 범위내의 무선 전력 수신기를 검출한다(1106). RSSI를 획득하기 위하여, 근접장 충전 패드는 무선 통신 부품(예를 들어, 블루투스 라디오와 같은 통신 부품(들)(204), 도 2a)을 이용하여, 무선 전력 수신기와 연관된 무선 통신 부품에 의해 방송되는 신호들(예를 들어, 블루투스 광고 신호)을 스캐닝한다. 근접장 충전 패드 범위내의 무선 전력 수신기를 검출하는 것은, 방법(900)의 동작(906)을 참조하여 상기에서 상세하게 설명하였다.
다음, 근접장 충전 패드는, 근접장 충전 패드상의 무선 전력 수신기를 검출한다(1108). 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었다고 판정될 때까지, 동작(908-914)을 참조하고 상술한 프로세들을 이용하여, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 있음을 규명한다. 일부 실시 예들에 있어서, 동작(1108)은 동작(1102) 전에 이루어진다.
계속해서, 근접장 충전 패드는 근접장 충전 패드상의 무선 전력 수신기를 검출하는 것에 응답하여 무선 전력 수신기와 통신 채널을 수립한다(1110).
도 11b를 참조하면, 그 방법은, 근접장 충전 패드가 거친 탐색(1004)을 수행하는 프로세스(1004)로 진행한다. 거친 탐색(1004)의 수행은, 근접장 충전 패드가 안테나 존(예를 들어, 안테나 존(290-1), 도 1b)에 대한 전력을 인에이블함(1122)에 의해 시작된다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 존에 대한 전력을 인에이블하는 것은, 그 안테나 존에 포함된 안테나 소자에 의해, 제 1 세트의 전송 특성들(예를 들어, 위상, 이득, 방향, 진폭, 편극 및/또는 주파수)을 가진 테스트 전력 전송 신호들을 전송하는 것을 포함한다. 테스트 전력 전송 신호들을 전송하는 것은, 방법(900)의 단계들(916-918)을 참조하여 상기에서 상세하게 설명되었다.
거친 탐색(1004)을 계속하여, 근접장 충전 패드는 무선 전력 수신기에 의해 수신된 전력량을 보고한다(1124, "보고된 전력"). 일부 실시 예들에 있어서, 보고된 전력은 동작(1110)에서 수립되었던 통신 채널을 통해 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드로 통신한다.
근접장 충전 패드는, 근접장 충전 패드에 대해 정의되었던 모든 안테나 존에 대해 상술한 단계들(1122 및 1124)을 반복한다(1126). 이후, 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는 보고된 전력 및 구성 임계치(예를 들어, 전력 운송 기준)에 기초하여 안테나 존들의 세트(예를 들어, 2 또는 3개의 존들, 또는 상황에 따라 더 많거나 더 적은 개수의 존들)를 선택한다(1128). 설명을 쉽게 하기 위하여, 그 세트내의 각 안테나 존은 단일 안테나(210)를 포함한다(예를 들어, 안테나 존(290-1), 도 1b). 그러나, 안테나 존들의 세트를 선택하는 대신, 근접장 충전 패드는 다수의 안테나들(210)을 포함하는 단일 안테나 존을 선택할 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 안테나 존(290-N)은 다수의 안테나들(210)을 포함한다. 추가적으로, 그 세트내의 각 안테나 존은 또한, 상황에 따라 다수의 안테나들을 포함할 수 있다.
도 11c를 참조하면, 보고된 전력에 기초하여 안테나 존들의 세트를 선택한 후, 근접장 충전 패드는 미세 탐색 프로세스(1006)를 수행한다. 일부 실시 예들에 있어서, 미세 탐색(1006)은, 근접장 충전 패드상의 무선 전력 수신기의 위치에 기초하여, 무선 전력 수신기로 무선으로 전력을 운송하는데 가장 적합한 안테나 존(들)이 어느 것인지를 판정하는데 이용된다. 미세 탐색(1006)을 수행하는데 있어서, 근접장 충전 패드는, 거친 탐색을 이용하여 선택된 안테나 존들의 세트로부터 적어도 하나의 안테나 존을 선택하고(1132), 적어도 하나의 안테나 존에 대해, 근접장 충전 패드는 이용 가능한 주파수 및/또는 임피던스를 스위핑한다(1134)(즉, 적어도 하나의 안테나 존에 의한 전력 전송 신호들의 전송을 조정한다). 이후, 근접장 충전 패드는 무선 전력 수신기에 의해 보고된 수신 전력량을 최대화하는 것으로 결과하는 이들 특성들을 기록한다(1136). 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 존들의 세트내의 각 안테나에 대해 동작들(1134,1136)들이 반복되고(1138), 근접장 충전 패드는 무선 전력 수신기에 최대 전력량을 운송하는 안테나 존(Z1)을 선택한다(1140). 또한, 근접장 충전 패드는, 안테나 존(Z1)에 의한 무선 전력 수신기로의 최대 전력량의 운송을 달성하도록, 릴레이 위치 및 주파수(및 다른 전송 특성들)를 기록한다.
일부 환경 또는 상황에서는, 안테나 존(Z1)에 의해 무선 전력 수신기로 운송되는 전력량이 임계 전력량을 충족하지 못한다. 이러한 환경 또는 상황에서는, 근접장 충전 패드가, 도 11d에 도시된, 인접 존 탐색(1007)을 수행한다. 일부 실시 예들에 있어서, 인접 존 탐색(1007)은 무선 전력 수신기로 운송되는 전력량을 증가시키기 위해 활성화될 수 있는 선택된 안테나 존(Z1)에 대한 하나 이상의 인접 존들을 식별하는데 이용된다. 예를 들어, 이것은, 근접 충전 패드의 인접하는 안테나 존들 사이의 보더에 무선 전력 수신기가 배치될 때 (예를 들어, 2개의 안테나 존들, 3개의 안테나 존들, 또는 4개의 안테나 존들 사이의 상호 교차점에 배치될때) 발생한다. 인접 존 탐색(1007)을 수행하는데 있어서, 근접장 충전 패드는 선택된 안테나 존(Z1)에 대해 인접한 안테나 존들(ZA)을 식별한다(1142). 일부 실시 예들에 있어서, 인접 존들(ZA)을 식별하는 것은 5개의 인접 존들까지 식별하는 것을 포함한다.
다음, 근접장 충전 패드는 각각 식별된 인접 존과 선택된 안테나 존(Z1)을 페어링(pairing)하고, 모든 안테나 조정 조합들을 스위핑하며(1146), 모든 이용 가능한 주파수들(및 다른 전송 특성들)을 스위핑한다(1148). 이후, 근접장 충전 패드는 인접 존들(ZA) 중에서 안테나 존들의 조합을 선택한다(1150). 예를 들어, 근접장 충전 패드는, 이들 안테나 존들 중의 어느 하나가 개별적으로 무선 전력 수신기에 운송하는 것 보다 더 많은 전력량을, 선택된 안테나 존(Z1)이 무선 전력 수신기에 운송한다고 판정할 수 있다. 또 다른 예시에 있어서, 근접장 충전 패드는, 선택된 안테나 존(Z1)과 2개(또는 3개)의 다른 인접 존들이 무선 전력 수신기에 최대 전력량을 운송한다고 판정할 수 있다. 안테나 존들의 원하는 조합을 선택할 때, 근접장 충전 패드는, 무선 전력 수신기로 운송되는 최대 전력량을 생성하는데 이용되는 전송 특성들을 기록한다. 미세 탐색 및 인접 존 탐색을 수행하는 것은, 방법(900)의 단계들(924-932)을 참조하여 상기에서 상세하게 설명하였다.
미세 탐색(1006)(필요할 경우 인접 존 탐색(1007))을 수행한 후, 근접장 충전 패드는 전력 제어 루틴을 실행(1008)하는데, 그의 예시가 도 11e에 도시된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 제어 루틴은, 무선 전력 수신기 및 근접장 충전 패드가 무선 전력 수신기로 운송되고 있는 전력량을 계속적으로 모니터링할 수 있게 한다. 이러한 방식에서는, 무선 전력 전송에 대한 조정이 무선 전력 수신기로부터 수신된 피드백에 기초하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 운송된 전력이 구성된 임계치 미만이면, 무선 전력 수신기는 근접장 충전 패드로부터 전력 증가를 요청할 수 있다. 도 11e는, 수신기가 수신기에 운송된 무선 전력량의 증감을 요청할 수 있게 하는데 이용될 수 있는 여러 동작들과, 운송되는 무선 전력량의 증감에 대한 수신기의 요청에 응답하여 수신기에 운송되는 무선 전력량을 증감시키기 위한 시기를 판정하기 위해 근접장 충전 패드에 의해 실행되는 프로세스를 도시한다.
(예를 들어, 도 1b를 참조하여) 상술한 안테나 소자들(120)은 각 안테나 소자(120)를 따르는 서로 다른 위치에서 결합되는 다수의 적응적 부하 단말들(예를 들어, 다수의 적응적 부하 단말들(121))을 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 다수의 적응적 부하 단말들을 가진 안테나 소자(120)는 도 12를 참조하여 아래에 제공된다. 도 12는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드의 (도 3 내지 8을 참조하여 상기에서 설명한 그러한 안테나들의 어레이의 일부일 수 있는) 다수의 적응적 부하들을 가진 전송 안테나 소자(유닛 셀)를 보여주는 개략도이다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(1200)는 (도 3b, 4, 6a-6e, 7a-7d 및 도 8에 도시된 안테나 소자들 중의 임의 안테나 소자일 수 있는) 하나 이상의 안테나 소자들(1201)을 포함한다. 각 안테나 소자(1201)는, 안테나 소자(1201)의 제 1 단부에 있는 전력 소스 또는 각 전력 증폭기(1208)에 접속될 수 있는, 각 전력 증폭기(PA) 스위치 회로(1208)(도 3a의 PA 스위치 회로(102)들의 각각일 수 있음)에 의해 전력 공급받거나 피딩된다.
일부 실시 예들에 있어서, 전력 증폭기(1208)를 포함하는 입력 회로는, 추가적으로, 오실레이터 또는 주파수 변조기와 같이, 동시에 다수의 주파수들로 동작할 수 있는 디바이스 또는 입력 신호의 주파수들을 변경할 수 있는 디바이스를 추가로 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(1200)의 각 안테나 소자(1201)는, 각 안테나 소자(1201)내의 다수의 위치들에 있는, 예를 들어, 1202a,1202b, 1202c,...1202n과 같은, 다수의 적응적 부하 단말들(1202)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자(1201)는 (도 3, 4 및 6-8을 참조하여 상술한 바와 같이) 굴곡형 라인 패턴을 형성하는 전도성 라인을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자(120)에 대한 다수의 적응적 부하 단말들(1202)의 각 적응적 부하 단말은, 도 12에 도시된 바와 같이, 안테나 소자(1201)의 전도성 굴곡형 라인상의 서로 다른 위치들에 배치된다.
일부 실시 예들에 있어서, 굴곡형 라인 안테나 소자(1201)는 한 평면에서 다수의 턴을 가진 전도성 라인을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 턴들은 도 12에서 안테나 소자(1201)에 대해 도시된 바와 같은 정사각형 턴일 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 턴들은 라운드-에지형 턴(round-edged turn)일 수 있다. 전도성 라인은 가변 폭의 세그먼트들, 예를 들어, 제 1 폭을 가진 세그먼트(1206) 및 제 1 폭보다 작은 제 2 폭을 가진 짧은 길이의 세그먼트(1207)를 가질 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 적응적 부하 단말들 중 적어도 하나(1202a)는 짧은 길이의 세그먼트들 중 하나(예를 들어, 짧은 길이의 세그먼트(1207))에 배치되고, 또 다른 적응적 부하 단말은 제 1 폭을 가진 세그먼트들(1206)중 하나의 어느 곳에라도 배치될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 적응적 부하 단말(1202)들 중 적어도 하나는, 예를 들어, 굴곡형 라인 안테나 소자(1201)의 폭 세그먼트(width segment)의 중간과 같이, 폭 세그먼트상의 어느 곳에라도 배치되거나 그에 접속된다. 일부 실시 예들에 있어서, 마지막 적응적 부하 단말(1201n)은 (도 3, 4 및 6-8을 참조하여 상술한 안테나 소자(1201)의 입력 단말(1203)에서의 제 1 단부와 대향되는) 전도성 라인의 제 2 단부에 배치된다. 일부 실시 예들에 있어서, 특정 고안 및 최적화에 있어서, 적응적 부하 단말은 굴곡형 라인 안테나 소자(1201)의 제 2 단부에 반드시 배치되어야만 하는 것은 아니며, 안테나 소자(1201)의 임의 위치에 배치될 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(1200)는 중앙 처리 유닛(1210)(본 명세서에서는 프로세서(1210)로서 지칭되기도 함)을 포함한다(또는 그와 통신한다). 일부 실시 예들에 있어서, 프로세서(1210)는 (도 3a 및 3b에서 부하 피크(load pick) 또는 적응적 부하(106)를 참조하여 설명한 바와 같이) 각각의 적응적 부하 단말(1202)에 대해, 예를 들어, 1212a, 1212b, 1212c,... 1212n과 같은 부하 피크들 또는 적응적 부하들(1212) 중의 다수개와 통신함에 의해, 각 적응적 부하 단말들(1202)에서의 임피던스 값들을 제어하고 RF 신호 주파수들을 제어하도록 구성된다.
일부 실시 예들에 있어서, 전자 디바이스(예를 들어, 스트리밍 매체 디바이스 또는 프로젝터의 하우징내에 집적화될 수 있는 충전 패드(1200)의 상부상에 배치된 리모트와 같이, 내부적 또는 외부적으로 접속된 부품으로 수신기(1204)를 포함하는 디바이스)는, 전자 디바이스에 직접 전력을 공급하고/하거나 배터리를 충전시키기 위해 충전 패드(1200)의 하나 이상의 RF 안테나 소자들(1201)로부터 수신기(1204)로 전달되는 에너지를 이용한다.
일부 실시 예들에 있어서, 충전될 안테나 소자(1201)의 선택된 위치 또는 특정 존(예를 들어, 충전될 (내부적으로 또는 외부적으로 접속된 RF 수신기(1204)를 가진) 전자 디바이스가 충전 패드 상에 배치되는 위치 아래에 배치된 안테나 소자(1201)상의 존)에 있는 적응적 부하 단말들(1201)은 수신기(1204)가 수신하는 전력을 최대화하도록 최적화된다. 예를 들어, 내부적으로 또는 외부적으로 접속된 RF 수신기(1204)를 가진 전자 디바이스가 안테나 소자(1201)상의 특정 존내의 패드(1200)상에 배치되었다는 표시를 수신할 때, CPU(1210)는, RF 수신기(1204)로 전달되는 전력이 최대화되도록, 적응적 단말들(1202)에 각각 결합되는, 다수의 적응적 부하들(1212), 예를 들어, 적응적 부하들(1212a, 1212b, 1212c,...1212n)을 조정한다. 적응적 부하들(1212)의 세트를 조정하는 것은, CPU(1210)가 안테나 소자(120)의 서로 다른 위치들에 결합되는 적응적 부하 단말들(1202) 중 하나 이상에 대한 다양한 임피던스 값들을 시험하도록 적응적 부하들 중 하나 이상에게 명령하는 것을 포함할 수 있다. 적응적 부하들을 조정하는 것에 관한 추가적인 세부 사항은 상기에 설명되었으며, 간략성을 위해, 여기에서는 반복하지 않겠다.
안테나 소자(1201)의 전도성 라인의 특정 위치/부분에서의 유효 임피던스 값(Zeffective)은 다수의 변수들에 의해 영향을 받으며, 안테나 소자(1201) 상의 다양한 위치에 결합되는 적응적 부하 단말들(1212)의 구성을 조정함에 의해 조작될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, (안테나 소자(1201)의 단말(1203)에서 시작하여 수신기(1204)의 에지로 연장되는) 섹션(1225)과 (단말(1202n)과 전송 안테나 소자(1201)의 나머지에 의해 형성되는) 섹션(1227)을 분할하는 지점에서 시작하여, 적응적 부하(1212n)에 대한 TX 안테나(1201)의 접속에서 종료하는 임피던스 값(Zeffective)은, TX 안테나(1201)상의 수신기의 위치에 기초하여 및 섹션(1227)내의 다양한 위치에 있는 적응적 부하들(1212)에 의해 제공되는 선택된 부하들의 세트에 기초하여 변경될 것이다. 일부 실시 예들에 있어서, 단말(1203)과 수신기(1204)간로 전달되는 에너지는 최대(예를 들어, 98%와 같이, 패드(1200)의 안테나 소자들에 의해 전송되는 에너지의 75% 이상이 RF 수신기(1204)에 의해 수신됨)에 도달하는 반면, 단말(1203)에서 단말(1202n)로의 에너지 전달이 최소로 유지되는(예를 들어, 패드(1200)에 의해 전송되는 에너지의 25% 미만은 RF 수신기(1204)에 의해 수신되지 않고, 2% 정도는 섹션(1227)내에 배치된 단말에 결국 도달하거나 되반사되는) 그러한 방식으로, Zeffective를 조정하기 위해 선택된 부하가 (프로세서(1210)와 함께) 적응적 부하(1212)에 의해 최적화된다.
일부 실시 예들에 있어서, 다수의 적응적 부하들(1212) 중 선택된 여러개의 적응적 부하들(1212)은 안테나 소자(1201)의 임피던스 및/또는 주파수를 조정하기 위해 안테나 소자(1201)상에서 (프로세서(1210)에 의해) 이용된다. 일 예시에 있어서, 도 12를 참조하면, 단지 적응적 부하 단말들(1202a, 1202c)만이 특정 시점에 적응적 부하들(1212a, 1212c)에 각각 접속되는 반면, 적응적 부하 단말들(1202b,1202n)은 특정 시점에 접속 해제된다. 또 다른 예시에 있어서, 도 12를 참조하면, 단지 적응적 부하 단말들(1202a, 1202n)만이 특정 시점에 적응적 부하들(1212a, 1212n)에 각각 접속되는 반면, 적응적 부하 단말들(1202b, 1202c)은 특정 시점에 접속 해제된다. 일부 실시 예들에 있어서, 적응적 부하 단말들(1202)의 모두는 특정 시점에 그들 각각의 적응적 부하들(1212)에 접속된다. 일부 실시 예들에 있어서, 적응적 부하 단말들(1202)의 어느 것도 특정 시점에 그들 각각의 적응적 부하들(1212)에 접속되지 않는다. 일부 실시 예들에 있어서, 선택된 적응적 부하 단말(1212)에 접속된 적응적 부하들(1212)의 각각의 임피던스 값은, 에너지 전달이 최적화되도록 개별적으로 조정된다.
멀티-대역 동작(multi-band operation)을 위해 굴곡형 라인 안테나가 최적화되었던 실시 예에 있어서, 단일 안테나 소자내의 멀티 적응적 부하 구성(multiple adaptive load configuration)은, 상기 도 3b에서 설명한 단일 안테나 소자내의 단일 적응적 부하 구성에 비해, 보다 넓은 주파수 대역 조정이 가능하다. 단일 안테나 소자내의 멀티 적응적 부하 구성은 단일 안테나 소자상의 멀티 주파수 대역 동작(multiple frequency band operation)을 개선한다. 예를 들어, 다수의 적응적 부하 단말들을 가진 단일 안테나 소자(1201)는 하나의 적응적 부하 단말로 구성된 대응하는 안테나 소자보다 더 넓은 주파수 대역에서 동작할 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 또한 또는 대안적으로, 적응적 부하들(1212)의 세트를 적응화시키는 것은, RF 수신기(1204)로 최대 에너지량이 전달되는 주파수가 발견될 때까지, CPU(1210)에 의해 안테나 소자들의 세트가 여러 주파수로 RF 신호를 전송할 수 있게 되는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 예를 들어, 안테나 소자들 중 하나는 제 1 주파수로 RF 신호들을 전송하고, 안테나 소자들 중 또 다른 하나는 제 1 주파수와 다른 제 2 주파수로 RF 신호들을 전송한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자들의 세트가 전송하는 임피던스 값 및/또는 주파수들을 조정하면, RF 수신기(1204)로 전달되는 에너지 량의 변경이 유발된다. 이러한 방식에 있어서, (예를 들어, 패드(1200)의 안테나 소자들에 의해 수신기(1204)로 전송되는 에너지의 적어도 75%를 전달하도록, 및 일부 실시 예들에서는 임피던스 값 및/또는 주파수를 조정하여 전송되는 에너지의 최대 98%가 수신기(1204)에 의해 수신되도록) 최대화된 RF 수신기(1204)로 전달되는 에너지 량이, RF 수신기(1204)가 배치된 패드(1200)상의 임의 특정 지점에서 수신될 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, CPU(1210)는, RF 수신기(1204)로 전달되는 에너지 량이 사전 결정된 임계치를 초과할 때(예를 들어, 전송되는 에너지의 75% 이상, 예를 들어, 98%가 수신될 때) 또는 다수의 임피던스 및/또는 주파수 값들로 전송을 테스트하고 그 다음 최대 에너지가 RF 수신기(1204)로 전달되는 것으로 결과하는 임피던스 및 주파수의 조합을 선택함에 의해(상기 도 3a 내지 3d에서 적응화 스킴을 참조하여 설명됨), RF 수신기(1204)로 에너지의 최대량이 전달되는 중이라고 판정한다. 일부 실시 예들에 있어서, 프로세서(1210)는 피드백 루프를 통해 (예를 들어, 메시지를 교환하기 위해 BLE, WIFI, ZIGBEE, 적외선 빔, 근접장 전송 등과 같은, 무선 통신 프로토콜을 이용하여 메시지를 교환함에 의해) 수신기(1204)에 접속된다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 수신기(1204)로 전달되는 에너지를 최대화하기 위하여 적응적 임피던스 부하(1212)의 임피던스 값들과 RF 주파수들의 다양한 조합을 테스트하기 위한 적응화 기법이 채용된다. 그러한 실시 예에 있어서, 적응적 부하(1212)의 각각은, 예를 들어, 0과 무한대 사이의 값들의 범위를 따라 임피던스 값을 조정하도록 구성된다. 일부 실시 예들에 있어서, 적응화 기법은, 안테나 소자(1201)들 중 한 안테나 소자의 상부상에 하나 이상의 RF 수신기들이 배치될 때, 채용된다.
일부 실시 예들에 있어서, RF 수신기(1204)로 에너지 전달이 최대로 되는 주파수와 임피던스의 조합을 판정하기 위하여, 적응화 기법이 채용되어, 충전 패드(1200)의 RF 안테나(들)(1201)로부터 방출되는 RF 신호(들)의 임피던스 값 및/또는 주파수들을 적응적으로 조정한다. 예를 들어, 충전 패드(1200)에 접속되는 프로세서(1210)는, 보다 나은 성능을 위해 적응적인 최적화를 시도하기 위하여, 특정 적응적 부하들(1212)을 인에이블 또는 디스에이블(disable)하는 것과 같이, 안테나 소자(1201)의 서로 다른 위치들에 있는 적응적 부하들(1212)의 서로 다른 선택된 세트들을 이용하여, (허용된 동작 주파수 범위 또는 범위들내의) 서로 다른 주파수들을 시험한다. 예를 들어, 간단한 최적화는, 접지에 대해 각 부하 단말을 오픈/접속 해제하거나, 클로징/쇼트시키며(이들 상태들간의 절환을 위해 릴레이가 이용되는 실시 예), RF 안테나 소자(1201)가 다양한 주파수들로 전송할 수 있게 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 릴레이 상태(오픈 또는 쇼트)와 주파수의 각 조합에 대해, 수신기(1204)로 전달되는 에너지가 모니터링되며, 다른 조합을 사용했을 때 전달되는 에너지와 비교된다. 수신기(1204)로의 최대 에너지 전달로 결과하는 조합이 선택되며, 그 조합은 하나 이상의 안테나 소자들(1201)을 이용하여 수신기(1204)로 하나 이상의 RF 신호들의 전송을 계속하는데 이용된다.
일부 실시 예들에 있어서, 패드(1200)의 다수의 적응적 부하들(1212)을 가진 단일 안테나 소자(1201)는, 예를 들어, 915MHz의 중심 주파수를 가진 제 1 주파수 대역과, 5.8GHz의 중심 주파수를 가진 제 2 주파수 대역과 같은, 2개 이상의 개별적인 주파수 대역들(예를 들어, 상술한 ISM 대역)에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이들 실시 예들에 있어서, 적응화 기법을 채용하는 것은, RF 신호들을 전송하고, 제 1 주파수 대역에 대해 제 1 임계값에 도달할 때 까지 제 1 사전 결정된 증분으로 주파수를 조정하며, 제 2 주파수 대역에 대해 제 2 임계값에 도달할 때까지, (제 1 사전 결정된 증분과 동일하거나 그렇지 않은) 제 2 사전 결정된 증분으로 주파수를 조정하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 단일 안테나 소자는 하나 이상의 주파수 대역들내의 다수의 서로 다른 주파수들로 동작할 수 있다. 예를 들어, 단일 안테나 소자(1201)는 (제 1 주파수 대역에 있어서) 902MHz, 915MHz, 928MHz로 전송하도록 구성되고, 그 다음, (제 2 주파수 대역에 있어서) 5.795GHz, 5.8GHz 및 5.805GHz로 전송하도록 구성된다. 단일 안테나 소자(1201)는 멀티-대역 안테나로서 2 이상의 주파수 대역들로 동작할 수 있다. 적어도 하나의 안테나 소자(1201)를 가진 전송기는 멀티-대역 전송기로서 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 각각 다수의 적응적 부하들(1212)을 가진 다수의 안테나 소자들(1201)은, 특정 전송 패드가 동시에 2 이상의 개별적인 대역들에서 동작할 수 있도록 하기 위하여 특정 전송 패드내에 구성될 수 있다. 예를 들어, 특정 전송 패드의 제 1 안테나 소자(1201)는 제 1 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하고, 특정 전송 패드의 제 2 안테나 소자(1201)는 제 2 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하며, 특정 전송 패드의 제 3 주파수 소자(1201)는 제 3 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하고, 특정 전송 패드의 제 4 안테나 소자(1201)는 제 4 주파수 또는 주파수 대역에서 동작하되, 이들 4개의 주파수들은 서로 별도이다. 이러한 방식에서는, 특정 전송 패드가 다수의 서로 다른 주파수 대역에서 동작하도록 구성된다.
일부 실시 예들에 있어서, 본 명세서에서 설명한 전송기는 하나의 주파수 또는 주파수 대역에서 무선 전력을 전송할 수 있고, 다른 주파수 또는 주파수 대역에서 수신기와 데이터를 전송 및 교환할 수 있다.
다른 주파수들에서 동작하는 서로 다른 안테나 소자들은, 소형 디바이스가 보다 높은 주파수로 충전되고 대형 디바이스가 동일 충전 패드상에서 보다 낮은 주파수로 충전될 때, 에너지 전달 효율을 최대화할 수 있다. 예를 들어, 이동 전화와 같이, 보다 높은 전력량을 요구하는 디바이스는, 보다 큰 안테나를 포함하기 위하여 보다 큰 스페이스를 가질 수 있으며, 그에 따라 900MHz의 보다 낮은 주파수가 적당한 주파수 대역으로 된다. 비교로서, 이어버드(earburd)와 같은 소형 디바이스는 보다 적은량의 전력을 요구할 수 있으며, 보다 긴 안테나를 이용할 수 있는 보다 적은 스페이스를 가질 수 있고, 그에 따라 2.4 또는 5.8MHz의 보다 높은 주파수가 적당한 주파수 대역으로 된다. 이러한 구성은 수신 디바이스에 포함되는 안테나의 유형 및 크기가 보다 가요적으로 되게 한다.
도 13을 참조하면, 일부 실시 예들에 따라, 다수의 적응적 부하들을 가진 적어도 하나의 RF 안테나를 이용함으로써 무선 주파수(RF) 전력 전송을 통해 전자 디바이스를 충전하는 방법(1300)의 흐름도가 제공된다. 초기에, 하나 이상의 RF 신호들 또는 파를 전송하는 적어도 하나의 안테나, 즉, RF 전자기파를 전송할 수 있도록 고안된 안테나(예를 들어, 도 12와 도 3 내지 8을 참조하여 상술한 바와 같은 안테나 소자(1201))를 포함하는, 전송기를 포함하는 충전 패드가 단계(1302)에서 제공된다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 안테나 소자들(1201)의 어레이는 단일 평면 또는 스택, 또는 그들의 조합에서 서로 인접하게 배열됨으로써, RF 충전 패드(1200)를 형성한다(도 6a-6e, 7a-7d 및 도 8을 참조하여 설명됨). 일부 실시 예들에 있어서, RF 안테나 소자들(1201)의 각각은 안테나 입력 단말(예를 들어, 도 12를 참조하여 설명한 제 1 단말(1203))과 다수의 안테나 출력 단말들(예를 들어, 도 12를 참조하여 설명한 다수의 적응적 부하 단말들(1202))을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자(1201)는 (도 3-4 및 도 6-12에 도시된) 굴곡형 라인 배열을 형성하는 전도성 라인을 포함한다. 다수의 적응적 부하 단말들(1202)은 안테나 소자(1201)의 전도성 라인의 서로 다른 위치에 배치된다.
일부 실시 예들에 있어서, 전송기는 전력 입력과 안테나 입력 단말(예를 들어, 도 12에서 PA(1208))간에 전기적으로 결합된 전력 증폭기를 추가로 구비한다. 일부 실시 예들은, 또한, 다수의 안테나 출력 단말들에 전기적으로 결합된 각각의 적응적 부하들(1212a, 1212b, 1212c,...1212n)(예를 들어, 도 12에서 적응적 부하 단말들(1202))을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기는 안테나에 송신되는 적어도 하나의 전기적 신호를 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서(예를 들어, 도 12에서의 프로세서(1210) 및 도 3a 및 3b에서의 프로세서(110))와, 전력 소스에 전기적으로 결합되도록 구성된 전력 입력을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 안테나로 송신되는 적어도 하나의 신호의 주파수 및/또는 진폭을 제어하도록 구성된다.
일부 실시 예들에 있어서, 전송기의 각 RF 안테나는, 굴곡형 라인 패턴을 형성하는 전도성 라인, 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 주파수로 전도성 라인을 통해 흐르는 전류를 수신하는 전도성 라인의 제 1 단부에 있는 제 1 단말(예를 들어, 단말(1203)) 및 전도성 라인의 다수의 위치들에 있으며, 제 1 단말과 별개인, 다수의 적응적 부하 단말들(예를 들어, 단말들(1202))을 포함하며, 다수의 적응적 부하 단말들은, 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되고, 전도성 라인의 임피던스 값을 수정할 수 있게 하는 각 부품(예를 들어, 도12의 적응적 부하들(1212))에 결합된다. 일부 실시 예들에 있어서, 전도성 라인은 다층 기판의 제 1 안테나 층내에 또는 그 위에 배치된다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 2 안테나는, 다층 기판의 제 2 안테나 층내에 또는 그 위에 배치된다. 마지막으로, 일부 실시 예들은 다층 기판의 접지 평면층내에 또는 그 위에 배치된 접지 평면을 제공한다.
일부 실시 예들에 있어서, (도 3을 참조하여 설명한 바와 같이) 수신기(도 12를 참조하면, 수신기(1204))가 제공된다. 수신기는 RF 신호들을 수신하는 하나 이상의 RF 안테나들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기는 내부적으로 또는 외부적으로 접속된 부품으로서 수신기(1204)를 포함하는 디바이스를 충전시키기 위해 하나 이상의 RF 신호들을 이용 가능한 전력으로 변환하는 적어도 하나의 렉테나를 포함한다(도 5를 참조하면, 단계들(504, 506, 510, 514 및 518)을 참조). 사용에 있어서, 수신기(1204)는 충전 패드 또는 전송기의 적어도 하나의 안테나에 대한 근접장 무선 주파수 거리내에 배치된다. 예를 들어, 수신기는, 충전 패드(1200)의 표면과 같이, 적어도 하나의 RF 안테나(1202)에 인접한 표면의 상부상에 또는 적어도 하나의 RF 안테나(1201)의 상부상에 배치될 수 있다.
단계(1304)에 있어서, 하나 이상의 RF 신호들은 적어도 하나의 RF 안테나(1201)를 통해 전송된다.
그 시스템은, (상술한 바와 같이) 적어도 하나의 안테나(1201)로부터 하나 이상의 RF 신호들을 통해 하나 이상의 RF 수신기로 전달되는 에너지 량을 판정하기 위해 단계(1306)에서 모니터링된다. 일부 실시 예들에 있어서, 이러한 모니터링(1306)은 전송기에서 이루어지며, 반면, 다른 실시 예에서는, 그 모니터링(1306)이 (예를 들어, WIFI 또는 BLUETOOTH를 이용하는 무선 데이터 접속을 통해) 백 채널을 통해 전송기에 데이터를 되전송하는 수신기에서 이루어진다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기와 수신기는 백 채널을 통해 메시지를 교환하며, 이들 메시지들은 단계(1308)에서 이루어진 조정을 통보하기 위하여, 전송 및/또는 수신된 에너지를 나타낸다.
일부 실시 예들에 있어서, 단계(1308)에서, 전송기의 특성은, 적어도 하나의 RF 안테나(1201)에서 수신기로 전달되는 에너지 량을 최적화하도록 적응적으로 조정된다. 일부 실시 예들에 있어서, 이러한 특성은, 전송기의 임피던스 및/또는 하나 이상의 RF 신호들의 주파수이다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송기의 임피던스는 조정 가능한 부하들의 임피던스이다. 또한, 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 다수의 적응적 부하들(1212)의 선택된 세트의 임피던스를 제어하도록 구성된다. 임피던스 및 주파수 조정에 관한 추가적인 세부 사항 및 예시들은 상기에서 제공되었다.
일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서(예를 들어, 도 12의 CPU(1210))는 적어도 하나의 안테나(1201)에서 RF 수신기로 전달되는 모니터링된 에너지 량에 기초하여 적응적 부하의 임피던스를 동적으로 조정한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 안테나로 송신되는 적어도 하나의 신호의 주파수를 동시에 제어한다.
일부 실시 예들에 있어서, 패드(1200)의 다수의 적응적 부하들(1212)을 가진 단일 안테나 소자(1201)는 서로 다른 시점에 또는 동시에, 915MHz의 중심 주파수를 가진 제 1 주파수 대역과 5.8GHz의 중심 주파수를 가진 제 2 주파수 대역과 같은, 2 이상의 개별적인 주파수 대역(예를 들어, 상술한 ISM 대역)에서 동작하도록 하나 이상의 프로세서들에 의해 동적으로 조정될 수 있다. 이러한 실시 예들에 있어서, 적응화 기법을 채용하는 것은, RF 신호들을 전송하고, 제 1 주파수 대역에 대해 제 1 임계값에 도달할 때 까지, 제 1 사전 결정된 증분으로 주파수를 조정하고, 제 2 주파수 대역에 대해 제 2 임계값에 도달할 때까지, (제 1 사전 결정된 증분과 동일하거나 다를 수 있는) 제 2 사전 결정된 증분으로 주파수를 조정하는 것을 포함한다. 예를 들어, 단일 안테나 소자(1201)는 (제 1 주파수 대역내의) 902MHz, 915MHz, 928MHz와, 그 다음 (제 2 주파수 대역내의) 5.795GHz, 5.8GHz 및 5.805GHz로 전송하도록 구성될 수 있다. 단일 안테나 소자(1201)는 멀티-대역 안테나처럼 2 이상의 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 적어도 하나의 안테나 소자(1201)를 가진 전송기는 멀티-대역 전송기로서 이용될 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 충전 패드 또는 전송기는, 도 12에서 설명한 다수의 적응적 부하들을 가진 안테나 소자(1201)들 중 하나 이상과 도 3a-3d에서 설명한 하나의 적응적 부하를 가진 하나 이상의 안테나 소자(120)를 포함할 수 있다.
도 14a-14d는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드내의, 다수의 주파수들 또는 주파수 대역들에서 동작할 수 있는 개별적인 안테나 소자에 대한 다양한 구성을 보여주는 개략도이다. 도 14a-14d에 도시된 바와 같이, RF 충전 패드(100)(도 3a-3b) 또는 RF 충전 패드(1200)(도 12)는 가변하는 물리적 치수들을 가진 전도성 라인 소자들을 갖도록 구성된 안테나 소자(120)(도 3b) 및 안테나 소자(1201)(도 12)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 14a-14d는, 각각이 소자의 다른 부분들에서 서로 다른 굴곡형 라인 패턴들로 형성된 전도성 라인을 포함하는 안테나 소자에 대한 예시적인 구조를 도시한다. 소자의 다른 부분 또는 위치들에서의 전도성 라인은 안테나 소자내의 다른 전도성 라인에 대해 다른 기하학적 치수(예를 들어, 폭 또는 길이, 또는 트레이스, 게이지, 패턴들, 각 트레이스간의 스페이스 등)를 가질 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 굴곡형 라인 패턴은 그 패드(또는 개별적인 안테나 소자)의 다른 위치에 가변하는 길이 및/또는 폭을 갖도록 고안될 수 있다. 굴곡형 라인 패턴의 이들 구성은 보다 높은 자유도를 허용하며, 그러므로, 개별적인 안테나 소자들 및 RF 충전 패드의 보다 넓은 동작 대역폭 및/또는 결합 범위를 허용하는 보다 복잡한 안테나 구조들이 구축될 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 본 명세서에서 설명된 안테나 소자들(120, 1201)은 도 14a-14d에 도시된 형상들 중 임의 형상을 가진다. 일부 실시 예들에 있어서, 도 14a-14d에 도시된 안테나 소자들의 각각은 전도성 라인의 일측 단부에 있는 입력 단말(도 1b의 123 및 도 12의 1203)과, 전도성 라인의 또 다른 단부 또는 다수의 위치에 있는, 상술한 적응적 부하들(도 1b의 106 및 도 12의 1212a-n)을 가진 적어도 하나의 적응적 부하 단말들(도 1b의 121 또는 도 12의 1202a-n)을 가진다.
일부 실시 예들에 있어서, 도 14a-14d에 도시된 안테나 소자들의 각각은, 2 이상의 서로 다른 주파수들 또는 2 이상의 서로 다른 주파수 대역들에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 단일 안테나 소자는, 안테나 소자의 각각의 입력 단말에 어느 주파수가 제공되는지에 의거하여, 제 1 시점에, 915MHz의 중심 주파수를 가진 제 1 주파수 대역과, 제 2 시점에 5.8GHz의 중심 주파수를 가진 제 2 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 또한, 도 14a-14d에 도시된 굴곡형 라인 패턴의 형상들은, 안테나 소자가 다수의 서로 다른 주파수로 효과적으로 동작할 수 있도록 최적화된다.
일부 실시 예들에 있어서, 도 14a-14d에 도시된 안테나 소자들의 각각은, 입력 단말이 서로 중복될 수 있는 3 이상의 개별적인 주파수들을 제공받음과 동시에 2 이상의 서로 다른 주파수들 또는 2 이상의 서로 다른 주파수 대역들에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 단일 안테나 소자는 915MHz의 제 1 중심 주파수와 5.8GHz의 제 2 중심 주파수를 가진 2개의 주파수 대역들이 전도성 라인의 입력 단말에 공급됨과 동시에, 915MHz의 중심 주파수를 가진 제 1 주파수 대역과, 5.8GHz의 중심 주파수를 가진 제 2 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 또 다른 예시에 있어서, 단일 안테나 소자는 하나 이상의 주파수 대역들내의 다수의 서로 다른 주파수들에서 동작할 수 있다.
일부 실시 예들에 있어서, 안테나 소자들의 동작 주파수들은, 수신기 안테나 치수, 주파수 또는 수신기 부하들 및 충전 패드상의 적응적 부하에 따라, 상술한 바와 같이 하나 이상의 프로세서들(도 3a-3b의 110 또는 도 12의 1210)에 의해 적응적으로 조정될 수 있다.
*일부 실시 예들에 있어서, 전도성 라인의 서로 다른 부분들에 있는 서로 다른 굴곡형 패턴을 가진 도 14a-14d에 도시된 안테나 소자들의 각각은, 보다 대칭적인 굴곡형 라인 구조(예를 들어, 도 3b, 4, 6a-6b 또는 도 8)에 비해, 다수의 주파수들에서 보다 효율적으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 전도성 라인의 서로 다른 부분에 있는 서로 다른 굴곡형 패턴을 가진, 도 14a-14d에 도시된 안테나 소자들의 서로 다른 동작 주파수들에서의 에너지 전달 효율은, 보다 대칭적인 굴곡형 라인 구조 소자들보다도, 대략 적어도 5% 만큼 개선될 수 있고 일부 예시에서는 적어도 60%만큼 개선될 수 있다. 예를 들어, 보다 대칭적인 굴곡형 라인 구조 안테나 소자는, 보다 대칭적인 굴곡형 라인 구조 안테나 소자가 고안되었던 주파수와 다른 새로운 주파수로 동작하면서 수신 디바이스에 전송된 에너지의 60% 미만을 전달할 수 있다(예를 들어, 보다 대칭적인 굴곡형 라인 구조 안테나 소자가 900MHz에서 동작하도록 고안되고, 그 다음 그것이 5.8GHz의 주파수를 가진 신호를 전송하면, 그것은 단지 60%의 에너지 전달 효율만을 달성할 수 있을 것이다). 이와 대조적으로, (도 14a-14d에 도시된 바와 같이) 서로 다른 굴곡 패턴을 가진 안테나 소자는 여러 주파수로 동작하면서 80% 이상의 에너지 전달 효율을 달성할 수 있을 것이다. 이러한 방식에 있어서, 도 14a-14d에 도시된 안테나 소자에 대한 고안은, 단일 안테나 소자가 여러 서로 다른 주파수들에서 보다 효율적인 동작을 달성하는 것을 보장한다.
도 15는, 일부 실시 예들에 따른, 안테나 소자의 길이를 조정함에 의해 다수의 주파수들 또는 주파수 대역들에서 동작할 수 있는 개별적인 안테나 소자에 대한 예시적인 구성을 도시한 개략도이다.
일부 실시 예에 있어서 도 15에 도시된 바와 같이, RF 충전 패드(1500)의 하나 이상의 전송 안테나 소자들 중 (도 3-8 및 도 13-14에서 설명한) 적어도 하나의 전송 안테나 소자(1502)는, 제 1 전도성 세그먼트(1504)(안테나 소자들(120,1201)에 대해 상기에서 설명한 것들과 같은, 굴곡형 전도성 라인의 제 1 부분)와 제 2 전도성 세그먼트(1506)(안테나 소자들(120,1201)에 대해 상기에서 설명한 것들과 같은, 굴곡형 전도성 라인의 제 2 부분)를 가진다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 전도성 세그먼트는 입력 단말(도 3b의 123 또는 도 12의 1203)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 전송 안테나 소자(1502)는 제 1 주파수(예를 들어, 2.4GHz)에서 동작하도록 구성되지만, 제 1 전도성 세그먼트(1504)는 제 2 전도성 세그먼트(1506)와 결합되지 않는다. 일부 실시 예들에 있어서, 적어도 하나의 전송 안테나 소자(1502)는 제 1 주파수와 다른 제 2 주파수(예를 들어, 900MHz)에서 동작하도록 구성되지만, 제 1 전도성 세그먼트는 제 2 전도성 세그먼트와 결합된다.
일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들(도 3a-3b의 110 또는 도 12의 1210)은, 제 1 주파수(예를 들어, 2.4GHz)와 별개인 제 2 주파수(예를 들어, 900MHz)로 전류를 생성하도록 (도 3a-3b 108 및 도 12의 1208로서 설명된) 피딩 소자(feeding element)에게 명령하는 것과 함께 제 2 세그먼트와 제 1 세그먼트의 결합을 유발하도록 구성되며, 그에 의해, 안테나 소자(1502)는 제 2 주파수에서 보다 효율적으로 동작할 수 있게 된다. 하나 이상의 프로세서는, 제 2 주파수 대신에 제 1 주파수를 가진 전류를 생성하도록 피딩 소자에게 명령하는 것과 함께, 제 2 전도성 세그먼트와 제 1 전도성 세그먼트간의 결합 해제를 유발하도록 구성되며, 그에 의해 안테나 소자(1502)는 다시 제 1 주파수에서 보다 효율적으로 동작할 수 있게 된다. 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은, 수신기가 동작하도록 구성되는 주파수(예를 들어, 보다 긴 수신 안테나를 가진 보다 큰 디바이스의 경우, 이 주파수는 900MHz일 수 있고, 작은 수신 안테나를 가진 보다 작은 디바이스의 경우, 이 주파수는 2.4GHz일 수 있음)를 식별하는 수신기(예를 들어, RX(104 또는 1204))로부터 수신된 정보에 기초하여 이들 전도성 세그먼트들의 결합(또는 결합 해제)을 유발하는지를 판정하도록 구성된다.
일부 실시 예들에 있어서, 도 15에 있어서 본 명세서에서 설명한 결합은, 2개의 접속 포인트들 사이 또는 2개의 서로 다른 세그먼트들 사이에 배치된 전도성 라인을 바이패싱(bypassing)하면서 단일 안테나 소자(1502)의 2개의 서로 다른 세그먼트들을 직접 접속시킴에 의해 구현될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 결합은, 안테나 소자(1502)의 3 이상의 서로 다른 세그먼트들간에 구현될 수 있다. 단일의 굴곡형 라인 안테나 소자(1502)의 서로 다른 부분들 또는 세그먼트들의 결합은, 안테나 소자(1502)의 전도성 라인의 크기 또는 길이를 효과적으로 변경시킬 수 있게 하며, 그에 따라, 단일 안테나 소자(1502)가 서로 다른 주파수들에서 동작할 수 있게 한다. 단일 안테나 소자(1502)는 멀티-대역 안테나처럼 2 이상의 주파수 대역에서 동작할 수 있다.
이들 예시들의 모두는 비 제한적이며, 상술한 예시적인 구성을 이용하면, 임의 개수의 조합들 및 다층 구조들이 가능하다.
추가적인 실시 예는, 본 개시를 읽은 본 기술 분야의 숙련자라면 쉽게 알겠지만, 여러 실시 예로 조합되거나 재 배열된 도 1 내지 15의 실시 예들을 포함하는 상기 실시 예들의 다양한 서브셋을 포함한다.
본 명세서에서 본 발명의 설명에 이용되는 용어는 단지 특정 실시 예들을 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 설명 및 첨부된 특허청구범위에 이용된, 단수적 표현은 그 문장이 명확하게 다르게 나타내지 않는다면, 복수 형태를 포함한다. 본 명세서에서 이용된 용어 "및/또는"은 하나 이상의 관련된 아이템들의 임의 가능한 조합과 모든 가능한 조합들을 지칭하며 포괄한다. 용어 "구비" 및/또는 "구비하는"은, 본 명세서에서 이용될 때, 언급된 특징들, 단계들, 동작들, 소자들 및/또는 부품들의 존재를 특정하지만 하나 이상의 다른 특징들, 단계들, 동작들, 소자들, 부품들 및/또는 그들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아님을 알아야 한다.
용어 "제 1", "제 2" 등은 본 명세서에서 다양한 소자들을 설명하는데 이용되지만, 이들 소자들이 이러한 용어에 의해 제한되는 것은 아님을 알아야 한다. 이들 용어들은 소자들을 구별하는데에만 이용된다. 예를 들어, "제 1 영역"의 모든 발생이 일관되게 개칭되고 "제 2 영역"의 모든 발생이 일관되게 개칭된다면, 설명의 의미를 변경하지 않고도, 제 1 영역은 제 2 영역으로 지칭될 수 있고, 유사하게 제 2 영역은 제 1 영역으로 지칭될 수 있다. 제 1 영역과 제 2 영역은 2 영역들이지만, 동일 영역은 아니다.
상술한 설명은, 설명을 위한 것이며, 특정 실시 예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 상술한 예시적인 설명은 절대적이거나 개시된 정확한 형태로 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다. 상술한 교시의 견지에서 많은 수정 및 변형들이 가능하다. 그 실시 예들은 본 발명 및 그의 실질적인 애플리케이션들의 원리를 가장 잘 설명하기 위해 선택되고 설명되었으며, 그에 의해, 본 기술 분야의 숙련자라면 예상되는 특정 이용에 적합한 다양한 수정으로 본 발명 및 다양한 실시 예들을 가장 잘 이용할 수 있게 될 것이다.
Claims (20)
- 근접장 충전 패드를 동작시키는 방법으로서,
각각이 적어도 하나의 안테나 소자를 포함하는 다수의 안테나 존들과, 무선 통신 부품 및 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 근접장 충전 패드에서,
무선 통신 부품을 통해, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있음을 검출하고,
무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있다는 검출에 응답하여, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었는지를 판정하고,
무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었다는 판정에 따라, 다수의 안테나 존들 중 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시킨다는 판정이 이루어질 때까지, 다수의 안테나 존들내에 포함된 각 안테나 소자들이, 제 1 세트의 전송 특성들을 가진 각 테스트 전력 전송 신호들을 선택적으로 전송하고,
특정 전력-운송 파라메타가 전력 운송 기준을 충족한다고 하나 이상의 프로세서들이 판정하면, 적어도 하나의 특정 안테나 존을 이용하여 무선 전력 수신기에 다수의 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것을 구비하되,
다수의 추가적인 전력 전송 신호들의 각각의 추가적인 전력 전송 신호는 제 1 세트의 전송 특성들과 구별되는, 제 2 세트의 전송 특성들과 함께 전송되는
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었는지를 판정하는 것은,
다수의 안테나 존들의 각각을 이용하여 테스트 전력 전송 신호들을 전송하고,
테스트 전력 전송 신호들을 전송하면서 근접장 충전 패드에서의 반사 전력량을 모니터링하고,
반사 전력량이 디바이스 검출 임계치를 충족하면, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었다고 판정하는 것을 포함하는
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 2 항에 있어서,
반사 전력량은 다수의 안테나 존들의 각 안테나 존에서 측정되는
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 2 항에 있어서,
디바이스 검출 임계치는 근접장 충전 패드에 대한 캘리브레이션 프로세스동안 수립되는
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 4 항에 있어서,
디바이스 검출 임계치는, 무선 전력 수신기에 결합된 디바이스의 유형에 특정적이며,
디바이스 검출 임계치는, 근접장 충전 패드에 근접한 무선 전력 수신기를 검출한 후, 하나 이상의 프로세서에 의해 선택되는
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
각 테스트 전력 전송 신호들을 선택적으로 전송하는 것은, 다수의 안테나 존들의 각 안테나 존을 이용하여 실행되고,
상기 방법은,
다수의 안테나 존들 중 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력 운송 파라메타가 전력 운송 기준을 충족시킨다는 판정이 이루어지기 전에,
근접장 충전 패드에서,
각 안테나 존에 의한 전송에 기초하여 각 안테나 존에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 각 전력-운송 파라메타를 갱신하고,
무선 전력 수신기로 무선 전력을 전송하기 위하여, 적어도 하나의 특정 안테나 존을 포함하는 2 이상의 안테나 존들을, 그들의 연관된 각 전력-운송 파라메타들에 기초하여, 선택하는 것을 추가로 구비하는
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 방법은, 근접장 충전 패드에서, 제 1 세트의 전송 특성들을 가진 추가적인 테스트 전력 전송 신호들을 전송하기 위하여 2 이상의 안테나 존들의 각각을 이용하는 것을 추가로 구비하고,
특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시킨다는 판정은, 적어도 하나의 특정 안테나 존이, 2 이상의 안테나 존들 중의 다른 안테나 존들에 비해, 무선 전력 수신기에 무선 전력을 보다 효율적으로 전송중임을 특정 전력-운송 파라메타가 나타낸다고 판정하는 것을 포함하는
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 7 항에 있어서,
특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시킨다는 판정은, 제 1 임계 전력량이 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의해 무선 전력 수신기로 전달됨을 특정 전력-운송 파라메타가 나타낸다고 판정하는 것을 포함하고,
적어도 하나의 특정 안테나 존은, 제 1 임계 전력량이 무선 전력 수신기에 전달됨을 나타내는 각 전력-운송 파라메타를 가진 2 이상의 안테나 존들 중의 단지 하나의 안테나 존인
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 6 항에 있어서,
특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시킨다는 판정은, (ⅰ) 무선 전력 수신기에 제 1 임계 전력량을 전달하고 있는 안테나 존이 없고, (ⅱ) 2 이상의 안테나 존들 중의 추가적인 안테나 존과 연관된 추가적인 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시킨다고 판정하는 것을 포함하고,
특정 전력-운송 파라메타는, 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의해 무선 전력 수신기로 전달되는 제 1 전력량이 제 2 임계 전력량보다 많고, 제 1 임계 전력량보다 적음을 나타내며,
추가적인 전력-운송 파라메타는, 추가적인 안테나 존에 의해 무선 전력 수신기로 전달되는 제 2 전력량이 제 2 임계 전력량보다 많고 제 1 임계 전력량보다 적음을 나타내는
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 9 항에 있어서,
특정 안테나 그룹과 추가적인 안테나 그룹 모두는, 무선 전력 수신기에 전력을 제공하기 위하여 추가적인 다수의 전력 전송 신호들을 동시에 전송하는데 이용되는,
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
전력-운송 파라메타를 판정하는데 이용되는 정보는, 무선 전력 수신기에 의해 근접장 충전 패드의 무선 통신 부품을 통해 근접장 충전 패드로 제공되는
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
제 2 세트의 전송 특성들은, 무선 전력 수신기로 특정 안테나 그룹에 의해 전달되는 전력량을 증가시키기 위해 제 1 세트의 전송 특성들에 있어서의 적어도 하나의 특성을 조정함에 의해 결정되는
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 12 항에 있어서,
적어도 하나의 조정된 특성은, 주파수 또는 임피던스 값(frequency or impedance value)인
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 방법은, 근접장 충전 패드에서,
추가적인 다수의 전력 전송 신호들을 전송하면서, 근접장 충전 패드에 의해 무선 전력 수신기로 무선 운송되는 전력의 레벨을 판정하는데 이용되는, 무선 전력 수신기로부터 수신한 정보에 기초하여, 제 2 세트의 전송 특성들에 있어서의 적어도 하나의 특성을 조정하는 것을 더 구비하는
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
하나 이상의 프로세서들은, 근접장 충전 패드의 동작을 제어하는데 이용되는 단일 집적 회로의 부품인
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 6 항에 있어서,
각 전력-운송 파라메타는, 다수의 안테나 그룹들의 각 안테나 그룹에 의한 각각의 테스트 전력 전송 신호의 전송에 기초하여 무선 전력 수신기에 의해 수신되는 전력량에 대응하는
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 방법은, 근접장 충전 패드에서, 테스트 전력 전송 신호들의 전송전에, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드로부터 무선으로 운송된 전력을 수신하도록 승인되었다고 판정하는 것을 더 구비하는
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
테스트 전력 전송 신호들은 RF(Radio Frequency) 전력 전송 신호들이고,
다수의 추가적인 전력 전송 신호들에 있어서의 추가적인 전력 전송 신호들은 RF 전력 전송 신호들인
근접장 충전 패드를 동작시키는 방법.
- 실행 가능 명령어를 저장하는 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 저장 매체로서,
상기 실행 가능 명령어는,
무선 통신 부품과, 각각이 적어도 하나의 안테나 소자를 포함하는 다수의 안테나 존들, 및 하나 이상의 프로세서들을 가진 근접장 충전 패드에 의해 실행될 때, 근접장 충전 패드가,
무선 통신 부품을 통해, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있음을 검출하게 하고,
무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있다는 검출에 응답하여, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었는지를 판정하게 하고,
무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었다는 판정에 따라, 다수의 안테나 존들 중 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시킨다는 판정이 이루어질 때까지, 다수의 안테나 존들내에 포함된 각 안테나 소자들에 의해, 제 1 세트의 전송 특성들을 가진 각 테스트 전력 전송 신호들을 선택적으로 전송하게 하고,
특정 전력-운송 파라메타가 전력 운송 기준을 충족한다고 하나 이상의 프로세서들이 판정하면, 적어도 하나의 특정 안테나 존을 이용하여 무선 전력 수신기에 다수의 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하게 하되,
다수의 추가적인 전력 전송 신호들의 각각의 추가적인 전력 전송 신호는 제 1 세트의 전송 특성들과 구별되는, 제 2 세트의 전송 특성들과 함께 전송되는
비-일시적 컴퓨터-판독 가능 저장 매체.
- 근접장 충전 패드로서,
무선 통신 부품과,
각각이 적어도 하나의 안테나 소자를 포함하는 다수의 안테나 소자와,
하나 이상의 프로세서들과,
하나 이상의 프로세서들에 의한 실행을 위해 구성되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비하고,
하나 이상의 프로그램들은,
무선 통신 부품을 통해, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있음을 검출하고,
무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드의 임계 거리내에 있다는 검출에 응답하여, 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었는지를 판정하고,
무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되었다는 판정에 따라, 다수의 안테나 존들 중 적어도 하나의 특정 안테나 존에 의한 각 테스트 전력 전송 신호의 전송과 연관된 특정 전력-운송 파라메타가 전력-운송 기준을 충족시킨다는 판정이 이루어질 때까지, 다수의 안테나 존들내에 포함된 각 안테나 소자들에 의해, 제 1 세트의 전송 특성들을 가진 각 테스트 전력 전송 신호들을 선택적으로 전송하고,
특정 전력-운송 파라메타가 전력 운송 기준을 충족한다고 하나 이상의 프로세서들이 판정하면, 적어도 하나의 특정 안테나 존을 이용하여 무선 전력 수신기에 다수의 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하도록 하는
명령어를 포함하되,
다수의 추가적인 전력 전송 신호들의 각각의 추가적인 전력 전송 신호는 제 1 세트의 전송 특성들과 구별되는, 제 2 세트의 전송 특성들과 함께 전송되는
근접장 충전 패드.
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