KR20170083949A - Wireless communication device with leaky wave phased array antenna - Google Patents

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제나디 알렉산드로비치 에브티유쉬킨
안톤 세르게예비치 루갸노브
홍원빈
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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 안테나 장치를 포함하는 무선 통신 장치로서, 상기 무선 통신 장치는,
복수의 안테나 소자(antenna element)를 포함하는 밀리미터파 안테나 모듈; 상기 안테나 모듈을 수용하며, 도전성 구조물을 포함하는 하우징; 및 상기 안테나 모듈을 상기 하우징의 외부 공간과 정합시키는 누설파 방사부를 포함할 수 있으며,
상기 누설파 방사부는 상기 하우징의 도전성 구조물에 형성된 적어도 하나의 개구를 포함하고,
상기 안테나 모듈은, 상기 하우징에 의해 외부 공간과 분리되면서, 상기 누설파 방사부를 통해 상기 외부 공간으로 전자기장을 방사할 수 있다.
상기와 같은 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치는 실시예에 따라 다양할 수 있다.
According to various embodiments of the present invention, there is provided a wireless communication device comprising an antenna device,
A millimeter wave antenna module including a plurality of antenna elements; A housing for receiving the antenna module, the housing including a conductive structure; And a leakage wave radiating part for matching the antenna module with an outer space of the housing,
Wherein the leakage radiation section includes at least one opening formed in the conductive structure of the housing,
The antenna module may radiate an electromagnetic field to the outer space through the leakage wave radiation part while being separated from the outer space by the housing.
The wireless communication apparatus and / or the electronic apparatus may vary according to the embodiment.

Description

누설파 위상 어레이 안테나를 포함하는 무선 통신 장치 {WIRELESS COMMUNICATION DEVICE WITH LEAKY WAVE PHASED ARRAY ANTENNA}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a wireless communication apparatus including a leakage wave phased array antenna,

본 발명의 다양한 실시예는, 안테나 장치에 관한 것으로서, 예를 들면, 밀리미터파(mmWave) 송수신이 가능한 안테나 장치 및 그를 포함하는 무선 통신 장치에 관한 것이다. Various embodiments of the present invention are directed to an antenna device, for example, an antenna device capable of millimeter wave (mmWave) transmission and reception, and a wireless communication device including the same.

5G 시대는 인근 장치들과의 연결(예: 무선 접속) 용이성과 개선된 에너지 효율을 구현함으로써, 전자 장치 접속 확장성이나 확장된 성능을 제공하고 다양한 사용자 경험을 제공할 수 있다. mm(밀리미터) 파 주파수대에서 운용되는 무선 액세스 기술들에 있어서, 안테나 어레이 물리학 및 고속 트랜시버 설계, 등화기 설계에 있어서의 기본적인 문제들 중 다수는 WiGig/802.11ad 표준에 의해 이미 보여져 왔다. 4G/5G 모바일 네트워크나 무선 로컬 영역 모바일 네트워크(예: wireless LAN)를 지원하는 무선 통신 장치는 사용자의 이동 등에 따라 그 위치가 가변되므로, 안정된 통신 채널을 제공함에 있어, 폭넓은 빔 스캐닝 범위 등이 요구될 수 있다. The 5G era provides electronic device connectivity scalability, extended performance and a diverse user experience by implementing connectivity (eg, wireless connectivity) with nearby devices and improved energy efficiency. Many of the fundamental problems in antenna array physics and high-speed transceiver design, equalizer design for wireless access technologies operating in the millimeter (mm) waveband have already been shown by the WiGig / 802.11ad standard. A wireless communication device supporting a 4G / 5G mobile network or a wireless local area mobile network (for example, wireless LAN) has a variable beam scanning range, May be required.

밀리미터파 안테나를 무선 통신 장치에 탑재함에 있어, 제작 비용, 전력 효율, 소형화의 용이성, 안정된 접속 등을 고려할 수 있다. 예를 들어, 통신 주파수 대역이 높아질수록, 무선주파수 집적회로(radio frequency integrated circuit; RFIC)에서의 고 레벨 잡음 요소나 전파 손실이 증가하므로, 안정된 접속을 확보하기 위해서는 안테나 이득을 강제로 높일 수 있으며, 이는 전력 효율을 저하시킬 수 있다. 다른 예에서는, 안정된 접속을 확보하기 위해서, 폭넓은 빔 포밍(beam forming) 및 빔 스캐닝(beam scanning) 범위가 요구될 수 있지만, 통신 주파수 대역이 높아질수록 지향성이 커지므로, 빔 포밍(beam forming) 및 빔 스캐닝(beam scanning) 범위가 협소해질 수 있다. In mounting a millimeter wave antenna on a radio communication apparatus, manufacturing costs, power efficiency, ease of miniaturization, and stable connection can be considered. For example, the higher the communication frequency band, the higher the level noise component and the propagation loss in a radio frequency integrated circuit (RFIC), so that the antenna gain can be forcibly increased to ensure a stable connection , Which may reduce power efficiency. In another example, a wide beam forming and beam scanning range may be required in order to secure a stable connection, but since the higher the communication frequency band is, the higher the directivity becomes, And the beam scanning range may be narrowed.

수십 GHz 이상의 높은 주파수 대역에서 운용되는 밀리미터파 안테나는, 하나의 회로 기판에 RFIC와 방사 도체가 통합된 모듈로 이루어질 수 있다. 이러한 안테나 모듈은, 상당히 높은 주파수 대역에서 동작하면서도, 전력 효율이 우수하고, 폭넓은 빔 포밍 및 빔 스캐닝 범위를 확보함으로써 안정된 통신망 접속을 제공할 수 있다. 또한, 소형화가 용이하여 이통통신 단말기와 같은 소형화된 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에 탑재하기 용이할 수 있다. A millimeter wave antenna operating in a high frequency band of several tens of GHz or more can be composed of a module in which RFIC and radiation conductor are integrated on one circuit board. Such an antenna module can operate in a fairly high frequency band, provide excellent power efficiency, and can provide a stable network connection by securing a wide beamforming and beam scanning range. In addition, it can be easily mounted on a miniaturized wireless communication device and / or an electronic device such as a mobile communication terminal because of its small size.

하지만, 외관 등의 고급화를 위하여 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 외관에서 금속 구조물(예: 금속 케이스)을 사용하면서 안테나 모듈의 작동 환경이 열악해지고 있으며, 금속 구조물뿐만 아니라, 각종 유전체 구조물 등이 안테나 모듈의 주위에 배치됨으로써, 안테나 모듈의 설계 성능이 무선 통신 장치에서 적절하게 발휘되지 못할 수 있다. However, in order to enhance the appearance and the like, the operating environment of the antenna module becomes poor while using a metal structure (e.g., a metal case) in the appearance of a wireless communication device and / or an electronic device, By being disposed around the antenna module, the design performance of the antenna module may not be properly displayed in the wireless communication device.

본 발명의 다양한 실시예는, 주변의 금속 구조물이나 유전체 구조물과 전기적으로 조화를 이루어 안정된 통신망 접속을 제공할 수 있는 안테나 장치 및 그를 포함하는 무선 통신 장치(또는 전자 장치)를 제공할 수 있다. Various embodiments of the present invention can provide an antenna device and a wireless communication device (or electronic device) including the same that can provide a stable communication network connection in electrical harmony with surrounding metal structures or dielectric structures.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 안테나 장치를 포함하는 무선 통신 장치는, According to various embodiments of the present invention, a wireless communication device, including an antenna device,

복수의 안테나 소자(antenna element)를 포함하는 밀리미터파 안테나 모듈;A millimeter wave antenna module including a plurality of antenna elements;

상기 안테나 모듈을 수용하며, 도전성 구조물을 포함하는 하우징; 및 A housing for receiving the antenna module, the housing including a conductive structure; And

상기 안테나 모듈을 상기 하우징의 외부 공간과 정합시키는 누설파 방사부를 포함할 수 있으며, And a leakage radiation unit for matching the antenna module with the external space of the housing,

상기 누설파 방사부는 상기 하우징의 도전성 구조물에 형성된 적어도 하나의 개구를 포함하고,Wherein the leakage radiation section includes at least one opening formed in the conductive structure of the housing,

상기 안테나 모듈은, 상기 하우징에 의해 외부 공간과 분리되면서, 상기 누설파 방사부를 통해 상기 외부 공간으로 전자기장을 방사할 수 있다. The antenna module may radiate an electromagnetic field to the outer space through the leakage wave radiation part while being separated from the outer space by the housing.

어떤 실시예에서, 안테나 장치를 포함하는 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치는, In some embodiments, a wireless communication device and / or an electronic device, including an antenna device,

적어도 하나의 개구가 형성된 도전성 구조물(conductive structure)을 구비하는 하우징;A housing having a conductive structure with at least one opening formed therein;

상기 하우징 내에서 적어도 일부분이 상기 도전성 구조물에 인접하게 배치된 회로 기판; 및A circuit board in which at least a portion of the housing is disposed adjacent to the conductive structure; And

상기 회로 기판에 형성된 복수의 안테나 소자를 포함할 수 있으며, And a plurality of antenna elements formed on the circuit board,

상기 안테나 소자들은 상기 도전성 구조물을 통해 상기 하우징의 외부 공간에 정합되어 상기 외부 공간으로 전자기장을 방사할 수 있다. The antenna elements may be matched to the outer space of the housing through the conductive structure to radiate an electromagnetic field to the outer space.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈에 배치된 안테나 소자들은 위상 어레이 안테나를 구성하여 밀리미터파를 송수신할 수 있으며, 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에 제공되는 도전성 구조물(예: 적어도 하나의 개구를 포함하는 메탈 프레임)과 전기적으로 결합할 수 있다. 예를 들어, 도전성 구조물은 안테나 모듈과 전기적으로 결합하여 누설파 위상 어레이 안테나로 활용될 수 있다. 상기와 같은 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치는, 안테나 소자들의 배열에 의한 어레이 모드, 도전성 구조물을 통해 이루어지는 누설파 방사부에 의한 누설파 모드, 상기 어레이 모드와 누설파 모드의 조합에 따른 혼합 모드 중 적어도 하나의 빔 포밍 모드로 동작함으로써, 폭넓은 빔 포밍 및 빔 스캐닝 범위를 확보할 수 있다. According to various embodiments of the present invention, antenna elements disposed in an antenna module may constitute a phased array antenna to transmit and receive millimeter waves, and may include a conductive structure (e.g., at least one A metal frame including an opening). For example, the conductive structure may be utilized as a leakage wave phased array antenna by being electrically coupled with the antenna module. The wireless communication apparatus and / or the electronic apparatus may include an array mode by arrangement of antenna elements, a leakage wave mode by a leakage wave radiation section through a conductive structure, a mixing mode by a combination of the array mode and the leakage wave mode, It is possible to secure a wide beam forming and beam scanning range.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 일부분을 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 누설파 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 소자들의 다양한 형태를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 소자들이 배치된 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 소자(들)에 대한 급전 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 소자들에 대한 위상차 급전에 따른 방사 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 소자(들)의 한 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 방사 모드에 따른 방사 패턴을 각각 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 방사 모드에 따른 방사 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 14와 도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 빔 편향기를 각각 나타내는 사시도이다.
도 16 내지 도 19는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 장치에서, 다양한 형태의 누설파 구조를 각각 나타내는 도면이다.
도 20 내지 도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 23 내지 도 25는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 누설파 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 26과 도 27은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 누설파 구조의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 28 내지 도 31은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 안테나 소자의 구현 예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 32와 도 33은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 누설파 구조의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 34와 도 35는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 n=0, n=-1에 대한 전파 상수들의 주파수 종속도를 나타내는 그래프이다.
도 36은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 n=0, n=-1에 대한 누설파 모드들의 브릴루앙(Brillouing) 다이어그램을 나타내는 그래프이다.
도 37과 도 38은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 소자(들)가 평면형 도전체들 사이에 배치된 안테나 장치의 방사 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 39와 도 40은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 소자가 평면형 도전체와 유전체 구조물 사이에 배치된 안테나 장치의 방사 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 41은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 빔 포밍 및/또는 수평 평면에서의 지향성을 나타내는 그래프이다.
도 42와 도 43은 각각 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 수직 편향 빔 포밍 및 수평 평면 상의 지향성을 나타내는 그래프이다.
1 is an exploded perspective view illustrating a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention.
2 is an exploded perspective view illustrating a portion of a wireless communication device and / or an electronic device in accordance with various embodiments of the present invention.
3 is a diagram for explaining a leakage wave structure of a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.
4 is a plan view showing various forms of antenna elements of a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention.
5 is a diagram illustrating an example in which antenna elements of a wireless communication device and / or an electronic device are arranged according to various embodiments of the present invention.
6 is a diagram for describing a feed structure for an antenna element (s) of a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing a radiation pattern according to phase difference feed for antenna elements of a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention. FIG.
8 is a diagram for describing an example of an antenna element (s) of a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention.
9 is a view for explaining the operation of the antenna apparatus of the radio communication apparatus and / or the electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.
10 to 12 are graphs respectively showing the radiation patterns according to the radiation mode of the antenna apparatus in the wireless communication apparatus and / or the electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.
13 is a view for explaining radiation characteristics according to a radiation mode of an antenna apparatus in a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.
14 and 15 are perspective views respectively showing a beam deflector of an antenna device in a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention.
Figs. 16 to 19 are views showing various types of leakage wave structures in an antenna apparatus of a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention, respectively.
20 to 22 are views for explaining the structure of an antenna apparatus in a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.
23 to 25 are views for explaining a leakage wave structure of an antenna apparatus in a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.
26 and 27 are views for explaining another example of the leakage wave structure of an antenna device in a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.
28 to 31 are views for explaining implementations of antenna elements of an antenna apparatus in a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.
32 and 33 are views for explaining another example of the leakage wave structure of an antenna device in a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.
34 and 35 are graphs showing frequency dependency of propagation constants for n = 0, n = -1 in a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention.
Figure 36 is a graph showing Brillouing diagrams of leakage wave modes for n = 0, n = -1 in a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention.
37 and 38 are diagrams illustrating the radiation characteristics of an antenna device in which antenna element (s) are disposed between planar conductors in a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention.
39 and 40 are views for explaining radiation characteristics of an antenna device in which an antenna element is disposed between a planar conductor and a dielectric structure in a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention.
41 is a graph illustrating beamforming and / or directivity in a horizontal plane of an antenna device in a wireless communication device and / or an electronic device in accordance with various embodiments of the present invention.
42 and 43 are graphs showing vertical deflection beamforming and directivity on a horizontal plane of an antenna device in a wireless communication device and / or an electronic device, respectively, according to various embodiments of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 일부 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and some embodiments will be described in detail with reference to the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

'제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms including ordinals such as "first", "second", etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term " and / or " includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

또한, '전면', '후면', '상면', '하면' 등과 같은 도면에 보이는 것을 기준으로 기술된 상대적인 용어들은 '제1', '제2' 등과 같은 서수들로 대체될 수 있다. '제1', '제2' 등의 서수들에 있어서 그 순서는 언급된 순서나 임의로 정해진 것으로서, 필요에 따라 임의로 변경될 수 있다. In addition, relative terms described on the basis of what is shown in the drawings such as 'front', 'rear', 'top', 'under', etc. may be replaced with ordinals such as 'first', 'second' The ordinal numbers such as 'first', 'second', and the like may be arbitrarily changed in accordance with necessity, as the order is arbitrarily determined.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, the term "comprises" or "having ", etc. is intended to specify that there is a feature, number, step, operation, element, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in the sense of the present invention Do not.

본 발명에서 전자 장치는 터치 패널을 구비하는 임의의 장치일 수 있으며, 전자 장치는 단말, 휴대 단말, 이동 단말, 통신 단말, 휴대용 통신 단말, 휴대용 이동 단말, 디스플레이 장치 등으로 칭할 수 있다.In the present invention, the electronic device may be any device having a touch panel, and the electronic device may be referred to as a terminal, a mobile terminal, a mobile terminal, a communication terminal, a portable communication terminal, a portable mobile terminal, a display device and the like.

예를 들어, 전자 장치는 스마트폰, 휴대폰, 내비게이션 장치, 게임기, TV, 차량용 헤드 유닛, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) 컴퓨터, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등일 수 있다. 전자 장치는 무선 통신 기능을 갖는 포켓 사이즈의 휴대용 통신 단말로서 구현될 수도 있다. 또한, 전자 장치는 플렉서블 장치 또는 플렉서블 디스플레이 장치일 수 있다. For example, the electronic device can be a smart phone, a mobile phone, a navigation device, a game machine, a TV, a head unit for a car, a notebook computer, a laptop computer, a tablet computer, a Personal Media Player (PMP) have. The electronic device may be implemented as a pocket-sized portable communication terminal having a wireless communication function. Further, the electronic device may be a flexible device or a flexible display device.

전자 장치는 서버 등의 외부 전자 장치와 통신하거나, 외부 전자 장치와의 연동을 통해 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 카메라에 의해 촬영된 영상 및/또는 센서부에 의해 검출된 위치 정보를 네트워크를 통해 서버로 전송할 수 있다. 네트워크는, 이에 한정되지 않지만, 이동 또는 셀룰러 통신망, 근거리 통신망(Local Area Network: LAN), 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network: WLAN), 광역 통신망(Wide Area Network: WAN), 인터넷, 소지역 통신망(Small Area Network: SAN) 등일 수 있다. The electronic device can communicate with an external electronic device such as a server, or can perform an operation through interlocking with an external electronic device. For example, the electronic device can transmit the image captured by the camera and / or the position information detected by the sensor unit to the server via the network. The network may include, but is not limited to, a mobile or cellular network, a local area network (LAN), a wireless local area network (WLAN), a wide area network (WAN) (SAN) or the like.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치는, 복수의 안테나 소자를 포함하나는 안테나 모듈과, 케이스 또는 하우징의 도전성 구조물(적어도 하나의 개구를 포함)을 전자기적으로 결합할 수 있다. 상기와 같은 장치는, 안테나 소자들의 배열에 의한 어레이 모드, 도전성 구조물에 의한 누설파 모드, 어레이 모드와 누설파 모드의 조합에 따른 혼합 모드 중 어느 하나의 빔 포밍(beam forming) 모드로 동작함으로써, 폭넓은 빔 포밍 및/또는 빔 스캐닝 범위를 확보할 수 있다. According to various embodiments of the present invention, a wireless communication device and / or an electronic device includes an antenna module including a plurality of antenna elements, and an antenna module coupled electromagnetically to a conductive structure (including at least one opening) can do. Such an apparatus operates in a beam forming mode of an array mode by arranging antenna elements, a leakage wave mode by a conductive structure, and a mixing mode by a combination of an array mode and a leakage wave mode, It is possible to secure a wide beam forming and / or beam scanning range.

밀리미터파 안테나를 구성하기 위한 안테나 소자 및/또는 안테나 모듈은 전자 장치의 하우징 내에 수용될 수 있으며, 안테나 소자로부터 방사되는 전파는 하우징의 금속 부분 또는 유전체 부분을 투과할 수 있어야 한다. 금속 부분 또는 유전체 부분의 두께(t)가 다음의 [수학식 1]을 만족할 때, 무선 신호가 하우징의 금속 부분 또는 유전체 부분을 투과할 수 있다. The antenna element and / or the antenna module for constituting the millimeter wave antenna can be accommodated in the housing of the electronic device, and the radio wave radiated from the antenna element must be able to transmit the metal part or the dielectric part of the housing. When the thickness t of the metal part or the dielectric part satisfies the following formula (1), the radio signal can be transmitted through the metal part or the dielectric part of the housing.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, λc의 중심 주파수, 예를 들면, 60.5GHz 주파수의 파장이고, 통상적인 유전율 εr을 적용했을 때, 하우징의 금속 부분 또는 유전체 부분은 대략 690 마이크로미터(㎛) 이하의 두께를 가져야 무선 신호가 원활하게 투과할 수 있다. 하지만 전자 장치의 기계적 강성 등을 위해 하우징의 구조물 두께는 일반적으로 이러한 값을 초과하며, 안테나 소자 및/또는 안테나 모듈로부터 방사되는 무선 신호는 전자 장치의 표면, 예를 들면, 하우징의 금속 부분 또는 유전체 부분의 표면을 따라 전파될 수 있다. 예컨대, 안테나 소자 및/또는 안테나 모듈을 수용하는 하우징의 금속 부분 또는 유전체 부분은 무선 신호의 송수신에 있어 안테나 성능을 저하시킬 수 있다. Here, when the center frequency of? C is a wavelength of, for example, 60.5 GHz, and a typical dielectric constant? R is applied, the metal or dielectric portion of the housing must have a thickness of about 690 micrometers Can be smoothly transmitted. However, the structural thickness of the housing generally exceeds this value for mechanical stiffness and the like of the electronic device, and the radio signal radiated from the antenna element and / or the antenna module is transmitted to the surface of the electronic device, Can propagate along the surface of the portion. For example, the metal portion or dielectric portion of the housing that receives the antenna element and / or the antenna module may degrade antenna performance in transmitting and receiving wireless signals.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치는 하우징의 도전성 구조물에 적어도 하나의 개구를 형성하여 누설파 구조(예: 누설파 방사부 또는 누설파 위상 어레이 안테나)를 구현하고, 누설파 구조를 안테나 소자들의 배열과 결합할 수 있다. 누설파 구조와 안테나 소자 배열의 결합은, 빔 포밍 모드를 다양화할 수 있다. 예를 들어, 안테나 소자들 자체로서 무선 신호를 방사하는 어레이 모드에서는 각 안테나 소자들에 대한 위상차 급전을 통해 밀리미터파 송수신을 수행할 수 있으며, 혼합 모드 또는 누설파 모드에서는 안테나 소자들로부터 방사된 전자기 에너지의 적어도 일부가 누설파 구조에 포커싱되어 누설파 구조에 의해 밀리미터파 신호를 자유 공간으로 방사할 수 있다.A wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention may include at least one opening in a conductive structure of a housing to implement a leakage wave structure (e.g., a leaky wave radiation portion or a leakage wave phased array antenna) The leakage wave structure can be combined with the array of antenna elements. The combination of the leakage wave structure and the antenna element arrangement can diversify the beam forming mode. For example, in the array mode in which a radio signal is radiated as the antenna elements themselves, millimeter wave transmission / reception can be performed through feeding the phase difference to each antenna element. In the mixed mode or leakage wave mode, At least a part of the energy is focused on the leakage wave structure and the millimeter wave signal can be radiated into the free space by the leakage wave structure.

한 실시예에 따르면, 어레이 모드에서 안테나 소자들은 하우징의 도전성 구조물에 형성된 개구를 통해 무선 신호를 방사할 수 있다. 누설파 위상 어레이 안테나는 어레이 모드와는 다른 방향 및/또는 다른 각도 범위에서 빔 포밍 및 빔 스캐닝을 실행할 수 있다. 예컨대, 어레이 모드와 누설파 모드를 선택적으로 운용함으로써, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치는 더 폭넓은 빔 포밍 및 빔 스캐닝 범위를 확보할 수 있다. 어떤 실시예에서, 누설파 위상 어레이 안테나가 작동하는 동안 안테나 소자들은 개구를 통해 무선 신호를 방사함으로써, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치는 어레이 모드와 누설파 모드가 조합된 혼합 모드에서 빔 포밍 등을 실행할 수 있다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치는 수십 GHz 이상의 높은 통신 주파수 대역에서도 폭넓은 빔 포밍 및 빔 스캐닝 범위를 확보할 수 있다. According to one embodiment, in the array mode, the antenna elements can emit a radio signal through an opening formed in the conductive structure of the housing. Leaky wave phased array antennas can perform beamforming and beam scanning in a different direction and / or different angular ranges than in the array mode. For example, by selectively operating the array mode and the leakage wave mode, the wireless communication device and / or the electronic device according to various embodiments of the present invention can obtain a wider beamforming and beam scanning range. In some embodiments, the antenna elements emit a radio signal through the aperture while the leakage-wave phased array antenna is operating, so that the wireless communication device and / or the electronic device according to various embodiments of the present invention are capable of operating in an array mode and a leakage mode Beamforming or the like can be performed in a combined blending mode. Therefore, the wireless communication apparatus and / or the electronic apparatus according to various embodiments of the present invention can secure a wide beamforming and beam scanning range even in a high communication frequency band of several tens of GHz or more.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치(100)를 나타내는 분리 사시도이다. 도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치(100)의 일부분을 나타내는 분리 사시도이다. 1 is an exploded perspective view illustrating a wireless communication device and / or electronic device 100 in accordance with various embodiments of the present invention. 2 is an exploded perspective view illustrating a portion of a wireless communication device and / or electronic device 100 in accordance with various embodiments of the present invention.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치(100)(이하, '전자 장치')는, 메탈 프레임(101)과 전면 커버(102) 및/또는 후면 커버(103) 중 적어도 하나로 이루어진 하우징, 상기 하우징에 수용된 회로 기판(104)을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 전자 장치(100)의 안테나 모듈은, 복수의 안테나 소자(141)를 포함할 수 있으며, 상기 안테나 소자(141)들의 배열(143)이 상기 회로 기판(104)에 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 안테나 소자(141)들은 서로에 대하여 독립된 위상차 급전을 각각 제공받을 수 있다. 예컨대, 상기 안테나 소자(141)들의 배열(143)은 위상 어레이 안테나를 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 안테나 소자(141)들은 무선 주파수 집적 회로(radio frequency integrated circuit; RFIC)와 하나의 회로 기판(예: 상기 회로 기판(104))에 통합될 수 있다. 1 and 2, a wireless communication device and / or electronic device 100 (hereinafter 'electronic device') according to various embodiments of the present invention includes a metal frame 101, a front cover 102, And / or a rear cover 103, and a circuit board 104 housed in the housing. The antenna module of the electronic device 100 may include a plurality of antenna elements 141 and an array of antenna elements 141 may be formed on the circuit board 104 . In some embodiments, the antenna elements 141 may be provided with independent phase difference feeds to each other. For example, the array of antenna elements 141 may form a phased array antenna. In another embodiment, the antenna elements 141 may be integrated with a radio frequency integrated circuit (RFIC) and a circuit board (e.g., the circuit board 104).

다양한 실시예에 따르면, 상기 메탈 프레임(101)은, 대체로 폐루프(closed loop) 형상을 가지고 있으며, 적어도 부분적으로 도전성 재질을 포함할 수 있다. 상기 후면 커버(103)는, 상기 메탈 프레임(101)에 결합하여 상기 하우징 및/또는 상기 전자 장치(100)의 후면을 형성할 수 있다. 상기 후면 커버(103)는 알루미늄이나 마그네슘 등의 금속 재질 또는 합성 수지 등의 유전체 재질로 제작될 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 후면 커버(103)는 상기 메탈 프레임(101)과 일체형으로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 후면 커버(103)는 상기 메탈 프레임(101)과 동일한 재질로 제작되거나, 인서트 사출 등의 공정을 통해 별도의 조립 공정을 통하지 않고 성형과 동시에 상기 메탈 프레임(101)과 한 몸체(uni-body)로 형성될 수 있다. 상기 전면 커버(102)는 상기 후면 커버(103)와 대향하는(opposite to) 방향에서 상기 메탈 프레임(101)에 결합하여 상기 하우징 및/또는 상기 전자 장치(100)의 전면을 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 메탈 프레임(101)은, 상기 후면 커버(103)와 전면 커버(103) 사이 공간을 적어도 일부 감싸게 제공되며, 상기 하우징 및/또는 상기 전자 장치(100)의 측벽(들)을 형성할 수 있다. 상기 전면 커버(102)는, 예를 들면, 윈도우 글래스(window glass)와 디스플레이 소자 및/또는 터치 패널이 통합된 디스플레이 장치일 수 있다. According to various embodiments, the metal frame 101 may have a generally closed loop shape and may include at least partially conductive material. The rear cover 103 may be coupled to the metal frame 101 to form a rear surface of the housing and / or the electronic device 100. The rear cover 103 may be made of a metal material such as aluminum or magnesium or a dielectric material such as a synthetic resin. In some embodiments, the rear cover 103 may be integrally formed with the metal frame 101. For example, the rear cover 103 may be made of the same material as the metal frame 101, or may be formed through a process such as insert injection, -body. < / RTI > The front cover 102 may be coupled to the metal frame 101 in a direction opposite to the rear cover 103 to form a front surface of the housing and / or the electronic device 100. For example, the metal frame 101 may be provided to at least partially surround a space between the rear cover 103 and the front cover 103, and may be formed to cover the housing and / or the side wall (s) of the electronic device 100 . The front cover 102 may be, for example, a display device in which a window glass and a display device and / or a touch panel are integrated.

상기 하우징은 측벽, 예를 들어, 상기 메탈 프레임(101)을 관통하게 형성된 적어도 하나의 개구(111)를 포함할 수 있다. 상기 개구(111)(들)는, 예를 들면, 상기 메탈 프레임(101) 중에서도 도전성 구조물 상에 형성될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 개구(111)는 상기 하우징의 측벽들 중 하나에, 또는, 상기 하우징의 측벽들 중 복수의 측벽에 각각, 또는, 상기 하우징의 측벽들 중 서로 인접하는 두 측벽에 걸쳐 형성된 장공(elongated slot)일 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 안테나 소자(141)(들) 및/또는 상기 회로 기판(104)의 일부는 상기 개구(111) 내에 수용될 수 있다. 상기 개구(111)(들) 중 적어도 일부분은, 상기 안테나 소자(141)(들)와 전자기적으로 결합하여 누설파 구조(200)(예: 누설파 위상 어레이 안테나)를 형성할 수 있다. The housing may include at least one opening 111 formed to penetrate the side wall, for example, the metal frame 101. The opening (s) 111 (s) may be formed, for example, on the conductive structure of the metal frame 101. In one embodiment, the opening 111 is formed in one of the sidewalls of the housing, or in a plurality of sidewalls of the sidewalls of the housing, or in two sidewalls adjacent to each other of the sidewalls of the housing, It may be an elongated slot. In some embodiments, the antenna element 141 (s) and / or a portion of the circuit board 104 may be received within the opening 111. At least a portion of the opening (s) 111 (s) may be electromagnetically coupled to the antenna element (s) 141 (s) to form a leakage wave structure 200 (e.g., a leakage wave phased array antenna).

다양한 실시예에 따르면, 원형 또는 다각형 형상을 가진 복수의 개구들이 상기 하우징의 측벽(예: 상기 메탈 프레임(101)의 도전성 구조물 부분) 상에 배열될 수 있다. 상기 하우징의 측벽에 형성된 복수의 개구는 상기 전자 장치(100)의 음향 홀(acoustic hole)로 활용될 수 있다. 예를 들어, 사용자 음성의 입력을 위한 마이크 홀, 스피커 모듈로부터 발생된 음향을 출력하는 음향 출력 홀로 활용될 수 있다. 어떤 실시예에서, 이러한 음향 홀은, 상기 안테나 소자(141)(들)를 직접 수용하지는 않지만, 상기 안테나 소자(141)(들) 또는 상기 안테나 소자(141)들의 배열과 인접하게 배치될 수 있다. 예컨대, 음향 홀로서 제공되는 복수의 개구는 각각 상기 안테나 소자(141)(들)와 전자기적으로 결합하여 누설파 구조(200)(예: 누설파 위상 어레이 안테나)를 형성할 수 있다. According to various embodiments, a plurality of openings having a circular or polygonal shape may be arranged on the side walls of the housing (e.g., the conductive structure portion of the metal frame 101). A plurality of openings formed in the side walls of the housing may be utilized as acoustic holes in the electronic device 100. For example, it can be utilized as a microphone hole for inputting user's voice and an acoustic output hole for outputting sound generated from the speaker module. In some embodiments, such acoustical holes may not be directly received by the antenna element 141 (s), but may be disposed adjacent the array of antenna elements 141 (s) or antenna elements 141 . For example, a plurality of apertures provided as acoustic holes may be electromagnetically coupled to the antenna element 141 (s), respectively, to form a leakage wave structure 200 (e.g., a leakage wave phased array antenna).

한 실시예에서, 상기 회로 기판(104)은 인쇄회로 기판(printed circuit board; PCB) 또는 저온 동시 소성 세라믹(low temperature co-fired ceramic; LTCC) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 안테나 소자(141)(들)는 상기 회로 기판(104)의 적어도 한 면에 배치된 패치(patch)(들), 또는, 상기 회로 기판(104)이 다층 회로 기판이라면 상기 회로 기판(104)의 적어도 어느 한 층에 형성된 패치, 또는, 다층 회로 기판 내 형성된 도전성 패턴 및/또는 비아 홀의 조합으로 이루어진 그리드 구조를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 안테나 소자(141)(들)는 0차 모드(zeroth order) 모드 공진기일 수 있다. 상기 회로 기판(104)이 상기 하우징에 수용됨에 있어, 상기 안테나 소자(141)(들)는 상기 개구(111)에 수용되거나 상기 개구(111)에 인접하게 배치될 수 있다. In one embodiment, the circuit board 104 may be made of a printed circuit board (PCB) or a low temperature co-fired ceramic (LTCC). The antenna element 141 (s) may be a patch (s) disposed on at least one side of the circuit board 104 or a patch (s) disposed on the circuit board 104 if the circuit board 104 is a multi- Or a grid structure composed of a combination of conductive patterns and / or via holes formed in the multilayer circuit board. In some embodiments, the antenna element 141 (s) may be a zeroth order mode resonator. In the housing of the circuit board 104, the antenna element 141 (s) may be received in the opening 111 or disposed adjacent the opening 111.

다양한 실시예에 따르면, 상기 하우징에는, 예를 들면, 상기 개구(111)에는 빔 편향기(beam deflector)(105)가 제공될 수 있다. 상기 빔 편향기(105)는 상기 하우징의 외측에서 상기 개구(111)로 삽입될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 빔 편향기(105)는 대체로 유전체(예: 합성수지) 소재의 몸체와 상기 몸체에 형성된 기생 도체(parasitic conductor)를 포함할 수 있으며, 상기 개구(111)에 삽입되었을 때, 한 측면이 자유 공간(예: 상기 하우징의 외부 공간)으로 노출될 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 빔 편향기(105)는 상기 개구(111)와 조합되어 누설파 구조(200)(예: 누설파 위상 어레이 안테나)를 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 안테나 소자(141)(들)를 통해 무선 신호를 송수신할 때, 상기 빔 편향기(105)는 상기 개구(111)와 조합되어 도전성 구조물(예: 상기 메탈 프레임(101))에 형성되는 표면 전류의 흐름을 누설파로 변환하여 자유 공간으로 방사할 수 있다. According to various embodiments, the housing may be provided with a beam deflector 105, for example, in the opening 111. The beam deflector 105 may be inserted into the opening 111 from the outside of the housing. According to one embodiment, the beam deflector 105 may include a body of generally dielectric (e.g., synthetic resin) material and a parasitic conductor formed in the body. When inserted into the opening 111, , One side may be exposed in a free space (e.g., the outer space of the housing). In some embodiments, the beam deflector 105 may be combined with the aperture 111 to form a leaky wave structure 200 (e.g., a leaky wave phased array antenna). For example, when a radio signal is transmitted / received through the antenna element 141 (s), the beam deflector 105 is combined with the opening 111 to form a conductive structure (e.g., the metal frame 101) It is possible to convert the flow of the surface current into a leaked wave and radiate it into the free space.

도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))의 누설파 구조(200)를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 3 is a diagram for describing a leakage wave structure 200 of a wireless communication device and / or an electronic device (e.g., electronic device 100 of FIG. 1) according to various embodiments of the present invention.

도 1과 도 2에 도시된 실시예에서는 개구가 하우징의 두 측면에 걸쳐 형성된 구조가 예시되었으나, 본 실시예는, 개구가 하우징(예: 메탈 프레임(101))의 한 측면에 형성된 누설파 구조(200)를 예로 들어 살펴보기로 한다. In the embodiment shown in Figs. 1 and 2, the structure in which the openings are formed on both sides of the housing is illustrated, but the present embodiment is not limited to this structure in which the openings are formed in the housing (e.g., metal frame 101) (200) as an example.

도 3을 참조하면, 상기 누설파 구조(200)는, 하우징의 한 측면, 예를 들면, 메탈 프레임(101) 상에서 하나의 직선 구간에 형성된 개구(111)와, 상기 개구(111)에 장착된 빔 편향기(105)를 포함할 수 있다. 상기 메탈 프레임(101)의 외측면(outside face)에서, 상기 개구(111)는 0.2λ×0.5λ('λ'는 누설파 구조에서 형성되는 공진 주파수의 파장)의 크기를 가질 수 있으며, 상기 빔 편향기(105)는 상기 메탈 프레임(101)의 외측에서 상기 개구(111)로 삽입되어 상기 개구(111)를 폐쇄할 수 있다. 상기 빔 편향기(105)는 예를 들면, 0.095λ의 두께를 가질 수 있으며, 상기 개구(111)는 상기 빔 편향기(105)의 내측면으로부터 0.5λ의 깊이를 가질 수 있다. 3, the leakage wave structure 200 includes an opening 111 formed on one side of the housing, for example, one straight line section on the metal frame 101, And a beam deflector 105. On the outside face of the metal frame 101, the opening 111 may have a size of 0.2? 0.5 (where? 'Is the wavelength of the resonant frequency formed in the leakage wave structure) The beam deflector 105 may be inserted into the opening 111 from the outside of the metal frame 101 to close the opening 111. [ The beam deflector 105 may have a thickness of, for example, 0.095 lambda and the opening 111 may have a depth of 0.5 lambda from the inner surface of the beam deflector 105.

상기와 같은 누설파 구조(200)에서 전자기파는, 참조번호 '211'로 지시된 바와 같이, 상기 개구(111)의 길이 방향을 따라 진행하거나, 상기 빔 편향기(105)를 통해 자유 공간으로 방사될 수 있다. 자유 공간으로 방사되는 전자기파 및/또는 무선 신호의 방사 방향(또는 방사각)은, 상술한 안테나 소자들 배열의 위상 분포나 상기 누설파 구조의 전파 상수(propagation constant) 등에 따라 다양할 수 있다. In the leakage wave structure 200 as described above, the electromagnetic wave propagates along the longitudinal direction of the opening 111, as indicated by reference numeral 211, or passes through the beam deflector 105 to the free space . The radiation direction (or radiation angle) of electromagnetic waves and / or radio signals radiated into the free space may vary according to the phase distribution of the array of the above-described antenna elements, the propagation constant of the leakage wave structure, and the like.

도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 소자(411, 413, 415, 417)들의 다양한 형태를 나타내는 평면도이다. 이하의 상세한 설명에서는 안테나 소자에 대하여 참조번호 '411'만 병기하여 설명될 수 있으나, 이는 도 4의 '411'로 지시된 안테나 소자만을 의미하는 것이 아니라, 참조번호 '413', '415', '417'로 지시된 안테나 소자를 포함할 수 있다. 4 is a plan view showing various forms of antenna elements 411, 413, 415, 417 of a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention. In the following detailed description, only the reference numeral '411' may be described for the antenna element, but this does not mean only the antenna element indicated by '411' in FIG. 4 but the reference numerals '413', '415' May include an antenna element labeled '417'.

도 4를 참조하면, 상기 안테나 소자(411)(들)는, 앞서 언급한 바와 같이, 회로 기판의 적어도 한 면 또는 한 층에 형성된 패치 형태를 가질 수 있다. 대체로, 상기 안테나 소자(411, 413, 415, 417)(들)은 원형 패치(예: 참조번호 '411'로 지시된 패치) 또는 직사각형 패치(예: 참조번호 '413'으로 지시된 패치) 형태를 가질 수 있으며, 회로 기판 상에서 허용되는 배치 영역이나 방사 방향 등에 따라 삼각형이나 다이아몬드, 다각형의 패치(예: 참조번호 '415' 또는 '417'로 지시된 패치) 형태를 가질 수 있다. Referring to FIG. 4, the antenna element 411 (s) may have a patch shape formed on at least one side or one side of the circuit board, as mentioned above. In general, the antenna elements 411, 413, 415, 417 (s) may be in the form of a circular patch (e.g. a patch indicated by reference numeral "411") or a rectangular patch And may have the form of a triangle, a diamond, a polygon (e.g., a patch indicated by reference numeral '415' or '417') depending on the permissible placement area or radiation direction on the circuit board.

도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 소자(411)들이 배치된 예를 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 소자(411)(들)에 대한 급전 구조를 설명하기 위한 도면이다. 5 is an illustration showing an example in which antenna elements 411 of a wireless communication device and / or an electronic device are arranged according to various embodiments of the present invention. 6 is a diagram illustrating a feed structure for an antenna element 411 (s) of a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention.

도 5와 도 6을 참조하면, 상기 안테나 소자(411)는, 예를 들면, 원형 패치 형태를 가질 수 있으며, 한 쌍의 급전 포트(421, 423)를 통해 급전을 제공받을 수 있다. 상기 급전 포트(421, 423)들의 위치는 무선 신호의 방사 방향이나, 상기 안테나 소자(411)를 포함하는 안테나 어레이(예: 도 1의 안테나 소자(141))들의 배열(143))의 설치 환경 등에 따라 다양할 수 있다. 예를 들면, 상기 안테나 소자(411)를 포함하는 안테나 어레이는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100)) 및/또는 하우징 내에서, 한 모서리(corner)에 인접하게 배치될 수 있으며, 메탈 프레임(예: 도 1의 메탈 프레임(101))에 형성된 개구(111) 내에 배치될 수 있다. 상기 급전 포트(421, 423)들 각각에 제공되는 급전 신호는 서로에 대하여 위상차를 가질 수 있으며, 이를 통해 상기 안테나 소자(411)를 통해 송수신되는 무선 신호의 방사 방향 등을 다양하게 설정할 수 있다. 도 5와 도 6에서, 상기 개구(111) 내에는 안테나 소자(411)가 하나만 배치된 구조를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 상기 안테나 소자(411)는 도 1 및/또는 도 2에 도시된 배열(예: 안테나 소자들의 배열(143))을 이루는 안테나 소자(예: 안테나 소자(141)) 중 하나를 형성할 수 있다. 5 and 6, the antenna element 411 may have a circular patch shape, for example, and may be supplied with power through a pair of feed ports 421 and 423. The positions of the feed ports 421 and 423 may be set in a radial direction of a radio signal or in an installation environment of an antenna array (for example, an array 143 of the antenna elements 141 of FIG. 1) And the like. For example, the antenna array comprising the antenna element 411 may be disposed adjacent a corner in an electronic device (e.g., electronic device 100 of FIG. 1) and / or within a housing, May be disposed in the opening 111 formed in the metal frame (e.g., the metal frame 101 in Fig. 1). The feed signals provided to each of the feed ports 421 and 423 may have a phase difference with respect to each other so that the radiation direction of a radio signal transmitted and received through the antenna element 411 can be variously set. 5 and 6, a structure in which only one antenna element 411 is disposed in the opening 111 is illustrated, but the present invention is not limited thereto. For example, the antenna element 411 can form one of the antenna elements (e.g., the antenna element 141) that make up the arrangement shown in FIG. 1 and / or FIG. 2 have.

도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 소자들에 대한 위상차 급전에 따른 방사 패턴을 나타내는 그래프이다. FIG. 7 is a graph showing a radiation pattern according to phase difference feed for antenna elements of a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention. FIG.

도 7을 참조하면, 참조번호 '501'로 지시된 그래프는, 안테나 소자(예: 도 6의 안테나 소자(411))에 급전을 제공함에 있어, 제1 급전 포트(예: 도 6의 참조번호 '421'로 지시된 급전 포트)에 제공된 급전 신호에 대하여, 제2 급전 포트(예: 도 6의 참조번호 '423'으로 지시된 급전 포트)에 +90도 위상차 신호를 급전했을 때 형성되는 방사 패턴을 측정한 것이다. 참조번호 '502'로 지시된 그래프는, 예를 들면, 상기 제1 급전 포트(421)에 제공된 급전 신호에 대하여, 상기 제2 급전 포트(423)에 -90도 위상차 신호를 급전했을 때 형성되는 방사 패턴을 측정한 것이다. Referring to FIG. 7, the graph indicated by reference numeral 501 denotes a first feed port (for example, a reference numeral 501 in FIG. 6) for providing feed to an antenna element (e.g., antenna element 411 in FIG. 6) (For example, the feed port indicated by reference numeral '423' in FIG. 6) to the feed signal provided to the first feed port (indicated by "421" The pattern is measured. The graph indicated by reference numeral 502 is formed when, for example, a -90 degree phase difference signal is supplied to the second feed port 423 with respect to the feed signal provided to the first feed port 421 The radiation pattern is measured.

상기와 같은 급전신호 제공 조건에서, 최대 이득으로부터 3 dB 미만의 이득 변동 범위를 형성하면서, -106.25도 ~ -18.75도까지 대략 125도(대략 +- 62도) 각도의 빔 스캐닝 범위를 확보할 수 있었다. 동일한 안테나 소자(예: 도 6의 안테나 소자(411))에 +90 위상차 신호만 급전했을 경우 빔 스캐닝 범위는 -76.67도 ~ +18.04도, 대략 95도 각도의 빔 스캐닝 범위가 확보되며, -90도 위상차 신호만 급전했을 경우 -107.08도 ~ -13.00도, 대략 94도 각도의 빔 스캐닝 범위가 확보됨을 알 수 있다. 예컨대, 상기 안테나 소자(411)에 위상차 급전 신호를 제공함으로써, 빔 스캐닝 범위가 대략 30도 각도만큼 확장됨을 알 수 있다. 어떤 실시예에서, 안테나 어레이(예: 도 1의 안테나 소자(141)들의 배열(143))를 이루는 각 안테나 소자(예: 도 1의 안테나 소자(141))에 독립된 위상차 급전 신호를 제공함으로써, 안테나 어레이의 빔 스캐닝 범위는 더 넓게 확보될 수 있다. Under the condition of the above-described feed signal, a beam scanning range of approximately 125 degrees (approximately + - 62 degrees) from -106.25 degrees to -18.75 degrees can be secured while forming a gain variation range of less than 3 dB from the maximum gain there was. When only +90 phase difference signals are fed to the same antenna element (for example, the antenna element 411 in FIG. 6), the beam scanning range is -76.67 degrees to +18.04 degrees and a beam scanning range of approximately 95 degrees is secured. It can be seen that a beam scanning range of about -107.08 degrees to -13.00 degrees is secured when only the phase difference signal is fed. For example, by providing a phase difference feed signal to the antenna element 411, it can be seen that the beam scanning range is extended by about 30 degrees. In some embodiments, by providing an independent phase difference feed signal to each antenna element (e.g., antenna element 141 in FIG. 1) that makes up an antenna array (e.g., array 143 of antenna elements 141 in FIG. 1) The beam scanning range of the antenna array can be secured more widely.

도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 소자(841)(들)의 한 예를 설명하기 위한 도면이다. 8 is an illustration of an example of an antenna element 841 (s) of a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))의 안테나 모듈은, 회로 기판의 적어도 한 면 및/또는 한 층에 형성된 패치, 또는, 다층 회로 기판 내에 형성된 그리드 구조, 또는, 0차 모드 공진기 구조의 안테나 소자(들)를 가질 수 있으며, 도 8은 0차 모드 공진기 구조를 이용한 안테나 소자(841)를 포함하는 안테나 모듈(800)을 예시하고 있다. 상기 안테나 소자(841)의 주변에는 도전성 구조물을 포함하는 메탈 프레임(801)(및/또는 하우징)이 배치될 수 있으며, 상기 메탈 프레임(801)은 상기 안테나 소자(841)에 대하여 접지 베이스를 제공할 수 있다. 상기 안테나 소자(841)의 급전은 회로 기판(804) 내에 형성된 인쇄회로 패턴을 통해 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 안테나 모듈(800)은, 0차 모드 공진기 구조의 상기 안테나 소자(841)와, 상기 안테나 소자(841) 주변의 상기 메탈 프레임(801), 상기 회로 기판(804) 및/또는 상기 메탈 프레임(801) 내 공동(cavity)(811)의 조합을 통해 형성될 수 있다. 0차 모드 공진기 구조의 상기 안테나 소자(841)는 부피를 줄이기 용이하며, 따라서 상기 회로 기판(804) 상에서의 안테나 어레이(예: 도 1의 안테나 소자(141)들의 배열(143))가 차지하는 영역을 줄일 수 있다. 예컨대, 0차 모드 공진기 구조를 활용함으로써, 전자 장치의 내부 공간을 더 효율적으로 배치, 활용할 수 있다. As mentioned above, the antenna module of an electronic device (e.g., electronic device 100 of FIG. 1) according to various embodiments of the present invention may be a patch formed on at least one and / or one layer of a circuit board, Or may have a grid structure formed in a multilayer circuit board or an antenna element (s) of a zero-order mode resonator structure, and Figure 8 illustrates an antenna module 800 including an antenna element 841 using a zero-order mode resonator structure . A metal frame 801 (and / or a housing) including a conductive structure may be disposed around the antenna element 841, and the metal frame 801 may be provided with a ground base for the antenna element 841 can do. Feeding of the antenna element 841 may be provided through a printed circuit pattern formed in the circuit board 804. [ For example, the antenna module 800 may include the antenna element 841 of the zero-order mode resonator structure, the metal frame 801, the circuit board 804, and / And a cavity (811) in the frame (801). The antenna element 841 of the zeroth-order mode resonator structure is easy to reduce volume and is therefore a region occupied by the antenna array (e.g., array 143 of antenna elements 141 in FIG. 1) on the circuit board 804 . For example, by utilizing a zero order mode resonator structure, the internal space of the electronic device can be more efficiently arranged and utilized.

도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 9 is a view for explaining the operation of the antenna apparatus of the radio communication apparatus and / or the electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.

이하의 본 발명의 다양한 실시예를 살펴봄에 있어, 도 1 및/또는 도 2에 도시된 실시예를 통해 용이하게 이해할 수 있는 구성이나 구조에 대해서는 그 참조번호를 선행 실시예와 동일하게 부여하거나 생략하고, 그 상세한 설명 또한 생략될 수 있다. In the following various embodiments of the present invention, reference numerals for structures and structures that can be easily understood through the embodiments shown in FIG. 1 and / or FIG. 2 are given or omitted And its detailed description can be omitted.

도 9를 참조하면, 전자 장치(100)의 메탈 프레임(101)에는, 두 측면에 걸쳐 개구(111)가 형성될 수 있으며, 상기 메탈 프레임(101)의 모서리(corner) 부분에서 안테나 소자들의 배열(143)은 상기 개구(111)의 일부분을 통해 자유 공간으로 무선 신호를 직접 방사할 수 있다(예: 상술한 어레이 모드). 한 실시예에서, 상기 메탈 프레임(101)의 인접한 두 측면에 각각 빔 편향기(105)가 장착되어 적어도 상기 개구(111)의 다른 부분(들)을 폐쇄할 수 있으며, 이를 통해, 상기 안테나 소자들의 배열(143) 양측에 각각 누설파 구조(200)가 형성될 수 있다. 상기 누설파 구조(200)(들)는 상기 배열(143)을 이루는 안테나 소자들 중 적어도 하나와 전자기적 결합을 형성할 수 있으며, 이를 통해 누설파 위상 어레이 안테나로서 기능할 수 있다. 상기 누설파 구조(200)(들)의 길이(L)는 송수신되는 무선 신호의 주파수(또는 파장), 상기 메탈 프레임(101)이나 상기 빔 편향기(105) 등의 구조나 물성치(예: 유전율), 설계 상의 방사 방향 / 방사 각도 범위 등을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다. 9, an opening 111 may be formed in two sides of the metal frame 101 of the electronic device 100, and an array of antenna elements may be formed at the corner of the metal frame 101. In this case, (E.g., the above-described array mode). [0031] In one embodiment, In one embodiment, a beam deflector 105 may be mounted on each of two adjacent sides of the metal frame 101 to close at least another portion (s) of the opening 111, The leakage wave structure 200 may be formed on both sides of the array 143 of the plurality of light sources. The leakage wave structure 200 (s) may form an electromagnetic coupling with at least one of the antenna elements constituting the array 143, thereby functioning as a leakage wave phase array antenna. The length L of the leakage wave structure 200 may be determined by a frequency or a wavelength of a radio signal transmitted and received and a structure or property value of the metal frame 101 or the beam deflector 105 ), Design radial direction / radiation angle range, and the like.

도 10 내지 도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 방사 모드에 따른 방사 패턴을 각각 나타내는 그래프이다. 도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 방사 모드에 따른 방사 특성을 설명하기 위한 도면이다.10 to 12 are graphs respectively showing the radiation patterns according to the radiation mode of the antenna apparatus in the wireless communication apparatus and / or the electronic apparatus according to various embodiments of the present invention. 13 is a view for explaining radiation characteristics according to a radiation mode of an antenna apparatus in a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.

도 10은, 예를 들면, 상기 안테나 소자들의 배열(143) 자체의 방사로 획득될 수 있는 방사 패턴을 그래프로 도시하고 있다. 도 11은 상기 누설파 구조(예; 도 9의 누설파 구조(200))의 길이(L)를 1.5λ('λ'는 누설파 구조에서 형성되는 공진 주파수의 파장)로 설정하고 전자 장치가 어레이 모드, 혼합 모드, 누설파 모드 중 어느 하나의 빔 스캐닝 모드로 동작할 때 획득될 수 있는 방사 패턴을 그래프로 도시하고 있다. 도 12는 상기 누설파 구조(200)의 길이(L)를 4.2λ로 설정하고 전자 장치가 어레이 모드, 혼합 모드, 누설파 모드 중 어느 하나의 빔 스캐닝 모드로 동작할 때 획득될 수 있는 방사 패턴을 그래프로 도시하고 있다. 도 10 내지 도 13을 통해 안테나 장치의 방사 특성을 살펴봄에 있어, 도 9를 함께 참조하여 살펴보기로 한다. Fig. 10 graphically shows, for example, the radiation pattern that can be obtained by the radiation of the array of antenna elements 143 itself. 11 is a graph showing the relationship between the length L of the leakage wave structure (e.g., leakage wave structure 200 in Fig. 9) and the resonance frequency of the electronic device A radiation pattern that can be obtained when operating in one of the array mode, the mixed mode, and the leakage wave mode is shown graphically. 12 is a graph showing the relationship between the length L of the leakage wave structure 200 and the radiation pattern that can be obtained when the electronic device operates in any one of the array mode, As a graph. Referring to FIGS. 10 to 13, the radiation characteristics of the antenna device will be described with reference to FIG.

도 10을 참조하면, 전자 장치가 어레이 모드로 동작할 경우(및/또는 누설파 구조의 길이가 실질적으로 '0'인 경우), 예를 들어, 8개의 상기 안테나 소자들의 배열(143) 자체로 방사할 경우, 빔 스캐닝 범위가 대략 +-60도 각도로 확보될 수 있으며, 해당 범위에서 6.4dBi ~ 9.4dBi의 범위에서 안테나 이득이 변동될 수 있다. 10, when the electronic device operates in the array mode (and / or the length of the leakage wave structure is substantially '0'), for example, the array of eight antenna elements 143 itself When radiated, the beam scanning range can be secured at an approximately + -60 degree angle, and the antenna gain can be varied in the range of 6.4 dBi to 9.4 dBi.

도 11을 참조하면, 전자 장치가 어레이 모드로 동작할 때 빔 스캐닝 범위는 +-30도 각도로, 혼합 모드로 동작할 때 빔 스캐닝 범위는 +-60도 각도로 확대될 수 있으며, 누설파 모드로 동작할 때 빔 스캐닝 범위는 +-68도 각도로 확대될 수 있다. 이때, 안테나 이득은 6dBi ~ 9dBi의 범위에서 변동될 수 있다. Referring to FIG. 11, when the electronic device operates in the array mode, the beam scanning range can be expanded to an angle of + -30 degrees, when the electronic device operates in the mixed mode, the beam scanning range can be expanded to an angle of + The beam scanning range can be magnified by an angle of + -68 degrees. At this time, the antenna gain can be varied in the range of 6dBi to 9dBi.

도 12와 도 13을 참조하면, 전자 장치가 어레이 모드로 동작할 때 빔 스캐닝 범위는 +-30도 각도로, 혼합 모드로 동작할 때 빔 스캐닝 범위는 +-60도 각도로 확대될 수 있으며, 누설파 모드로 동작할 때 빔 스캐닝 범위는 +-72도 각도로 확대될 수 있다. 이때, 안테나 이득은 6dBi ~ 10dBi의 범위에서 변동될 수 있다. 12 and 13, when the electronic device operates in the array mode, the beam scanning range can be expanded to an angle of + -30 degrees, and when the electronic device operates in the mixed mode, the beam scanning range can be expanded to an angle of + -60 degrees, When operating in the leakage wave mode, the beam scanning range can be magnified by an angle of + -72 degrees. At this time, the antenna gain can be varied in the range of 6 dBi to 10 dBi.

상기와 같이 누설파 구조(200)의 길이(L)를 달리하면서 측정된 안테나 이득 및/또는 빔 스캐닝 범위가 하기의 [표 1]에 기재되어 있다. The antenna gain and / or the beam scanning range measured while varying the length L of the leakage wave structure 200 as described above are shown in Table 1 below.

누설파 구조 길이Leakage wave structure length 안테나 이득 (dBi)Antenna gain (dBi) 빔 스캐닝 범위
도(deg)
Beam scanning range
Degree (deg)
중심 빔
(center beam)
Center beam
(center beam)
최대 빔 스캐닝
각도에서의 이득
Maximum beam scanning
Gain at angle
00 9.49.4 66 +-60+ -60 1.51.5 99 6.66.6 +-68+ -68 2.32.3 99 8.18.1 +-68+ -68 3.33.3 99 8.98.9 +-70+ -70 4.34.3 8.88.8 10.010.0 +-72+ -72 4.54.5 99 9.39.3 +-72+ -72

이와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 안테나 소자들의 배열(143)과 누설파 구조(200)의 조합을 통해 어레이 모드, 혼합 모드, 누설파 모드로 각각 동작할 수 있으며, 이를 통해 빔 스캐닝 범위를 +-72도 각도로 확장할 수 있다. Thus, the electronic device according to various embodiments of the present invention can operate in an array mode, a mixed mode, and a leakage wave mode, respectively, through a combination of the array of antenna elements 143 and the leakage wave structure 200, The beam scanning range can be extended to an angle of + -72 degrees.

대체로, 전자 장치의 내부로 배치되는 밀리미터파 안테나(예: 상술한 안테나 소자들의 배열(143)로 이루어진 위상 어레이 안테나)는 주위의 다양한 구조물(예: 하우징, 도전성 구조물 등)에 의해 빔 스캐닝 범위 등이 제한될 수 있다. 또한, 전자 장치가 소형화될수록 전자 장치의 내부로 배치된 안테나의 빔 스캐닝 범위는 더 제한될 수 있다. 반면에, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 장치는, 누설파 구조를 통해, 안테나 소자(141)들의 동작에 따라 발생할 수 있는 표면 전류를 자유 공간으로 방사함으로써, 빔 스캐닝 범위를 확장할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 실질적으로 안테나 이득은 저하되지 않으면서도 혼합 모드 및/또는 누설파 모드를 통해 빔 스캐닝 범위를 양호하게 확보할 수 있다. In general, millimeter wave antennas (e.g., phased array antennas comprised of the array of antenna elements 143 described above) disposed within an electronic device can be used to detect beam scanning ranges, etc., by various surrounding structures (e.g., housings, conductive structures, etc.) Can be limited. In addition, as the electronic device is miniaturized, the beam scanning range of the antenna disposed inside the electronic device can be further restricted. On the other hand, as described above, the electronic device including the antenna device according to the various embodiments of the present invention is capable of radiating a surface current, which may occur according to the operation of the antenna elements 141, The beam scanning range can be extended. For example, an electronic device according to various embodiments of the present invention may well acquire a beam scanning range through a mixed mode and / or a leakage mode without substantially degrading the antenna gain.

도 14와 도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 빔 편향기(105a, 105b)를 각각 나타내는 사시도이다. 14 and 15 are perspective views respectively showing beam deflectors 105a and 105b of an antenna apparatus in a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.

도 14와 도 15를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 빔 편향기(105a, 105b)는 하우징(예: 도 1의 메탈 프레임(101))의 인접하는 두 측면에 걸쳐 형성된 개구 또는 하우징의 외측면 형상에 대응하는 형상으로서, 외측면 또는 내부로 형성된 기생 도체(151), 예를 들면, 도전성 패턴(conductive pattern)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 개구가 하우징의 한 측면에 형성되어 있다면, 상기 빔 편향기(105a, 105b)는 평판 형태를 가질 수 있다. 상기 기생 도체, 예를 들어, 도전성 패턴은, 혼합 모드 또는 누설파 모드에서, 상술한 누설파 구조 또는 개구에 포커싱된 전자기 에너지를 자유 공간으로 방사시킬 수 있다. 14 and 15, a beam deflector 105a, 105b according to various embodiments of the present invention includes an opening or housing formed over two adjacent sides of a housing (e.g., metal frame 101 of FIG. 1) And may include a parasitic conductor 151 formed on the outer side or inside thereof, for example, a conductive pattern. In certain embodiments, if an aperture is formed on one side of the housing, the beam deflector 105a, 105b may have a planar shape. The parasitic conductor, for example, the conductive pattern, can emit electromagnetic energy, which is focused on the above-described leakage wave structure or aperture, into free space in a mixed mode or a leakage wave mode.

도 16 내지 도 19는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치의 안테나 장치에서, 다양한 형태의 누설파 구조를 각각 나타내는 도면이다. Figs. 16 to 19 are views showing various types of leakage wave structures in an antenna apparatus of a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention, respectively.

도 16을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 빔 편향기(105c)는 메탈 프레임(101)의 외측면으로 노출될 수 있으며, 상기 빔 편향기(105c)의 외측면이나 내측면에 형성된 또는 내부로 수용된(매립된) 기생 도체(151)로서의 도전성 패턴을 포함할 수 있다.16, the beam deflector 105c of the electronic device according to various embodiments of the present invention may be exposed to the outer surface of the metal frame 101, and the outer surface of the beam deflector 105c, And may include a conductive pattern as a parasitic conductor 151 formed on a side surface or received (buried) therein.

도 17을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 빔 편향기(105d)는 내부로 수용된(매립된) 적어도 하나의 기생 도체(153), 예를 들면, 도체 소자(conductive element)(들)를 포함함으로써, 부분 반사 표면(partial reflection surface(s))을 형성할 수 있다. 17, a beam deflector 105d of an electronic device according to various embodiments of the present invention includes at least one parasitic conductor 153, e.g., a conductive element, (S)), it is possible to form a partial reflection surface (s).

도 18과 도 19를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 빔 편향기는 도전성 구조물, 예를 들면, 메탈 프레임(101)과, 상기 메탈 프레임(101)에 형성된 복수의 개구(155, 157)들의 배열로 이루어질 수 있다. 상기 메탈 프레임(101)의 일부와 상기 개구(155, 157)들의 배열은 상기 메탈 프레임(101) 내에 형성된 공동(cavity)을 통해 안테나 소자들의 배열(예: 도 1의 배열(143))과 전자기적으로 결합할 수 있으며, 표면 전류를 누설파로 변환하여 자유 공간으로 방사할 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 개구(155, 157)들은 다각형 또는 원형의 형상을 가질 수 있으며, 부분적으로 유전체 소재로 채워질 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 음향의 입력 또는 출력 기능이 있다면, 상기 개구(155, 157)들 중 적어도 일부는 음향이 전파되는 음향 홀로 활용될 수 있다. 18 and 19, a beam deflector of an electronic device according to various embodiments of the present invention includes a conductive structure, for example, a metal frame 101 and a plurality of openings 155 formed in the metal frame 101 , 157). The arrangement of a portion of the metal frame 101 and the arrangement of the openings 155 and 157 is determined by the arrangement of the antenna elements (e.g., array 143 of FIG. 1) And can radiate into the free space by converting the surface current into a leakage current. In certain embodiments, the openings 155, 157 may have a polygonal or circular shape and may be partially filled with a dielectric material. If an electronic device according to various embodiments of the present invention has a function of inputting or outputting sound, at least some of the openings 155, 157 may be utilized as acoustic holes through which sound propagates.

도 20 내지 도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 20 to 22 are views for explaining the structure of an antenna apparatus in a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.

도 20 내지 도 22를 참조하면, 전자 장치는, 메탈 프레임(101)의 일부가 누설파 표면(113)(예: 부분 반사 표면)으로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 메탈 프레임(101)에는 유전체로 채워진 복수의 개구(155)(예; 도파로)가 제공될 수 있으며, 서로 인접하는 상기 개구(155)들 사이의 도전성 구조물(또는 도전성 패턴)이 상기 누설파 표면(113)으로서 기능할 수 있다. 상기 메탈 프레임(101)의 내측에는, 안테나 소자(141)(들)을 포함하는 회로 기판(104)이 수용될 수 있다. 상기 안테나 소자(141)들은 상기 메탈 프레임(101)의 내측에서 상기 개구(155)와 인접하게 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서, 전자 장치는, 도전성 구조물에 인접하는, 예를 들면, 상기 메탈 프레임(101)에 인접하는 제1, 제2 평면형 도전체(106, 107)를 포함할 수 있다. 상기 제1 평면형 도전체(106)와 상기 제2 평면형 도전체(107)는 상기 회로 기판(104)의 적어도 일부, 예를 들면, 적어도 상기 안테나 소자(141)(및/또는 안테나 소자(141)들의 배열 영역)를 사이에 두고 서로 마주보게 배치될 수 있다. 20 to 22, the electronic device can be provided with a part of the metal frame 101 as the leakage wave surface 113 (e.g., a partial reflection surface). For example, the metal frame 101 may be provided with a plurality of openings 155 (e.g., waveguides) filled with a dielectric and the conductive structure (or conductive pattern) between the openings 155 adjacent to each other And can function as the leakage wave surface 113. On the inside of the metal frame 101, a circuit board 104 including the antenna element 141 (s) can be accommodated. The antenna elements 141 may be disposed adjacent to the opening 155 inside the metal frame 101. In some embodiments, the electronic device may include first and second planar conductors 106, 107 adjacent to the conductive structure, for example, adjacent to the metal frame 101. The first planar conductor 106 and the second planar conductor 107 may include at least a portion of the circuit board 104, such as at least the antenna element 141 (and / or the antenna element 141) (I.e., an arrangement region of the plurality of light emitting diodes).

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 평면형 도전체(106) 및/또는 상기 제2 평면형 도전체(107)는 상기 메탈 프레임(101) 내에 배치되어 상술한 전자 장치의 강성을 향상시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제1 평면형 도전체(106) 및/또는 상기 제2 평면형 도전체(107)는 상기 회로 기판(104)과 다른 전자 부품(예: 디스플레이 소자) 사이의 전자기적인 차폐 기능을 제공할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제1 평면형 도전체(106) 및/또는 상기 제2 평면형 도전체(107)는 상기 회로 기판(104)에 배치되는 각종 전자 부품들(예: 프로세서, RFIC, 오디오 모듈, 전원 관리 모듈 등) 간을 공간적으로 및/또는 전자기적으로 격리시킬 수 있다. According to various embodiments, the first planar conductor 106 and / or the second planar conductor 107 may be disposed within the metal frame 101 to improve the rigidity of the electronic device described above. In another embodiment, the first planar conductor 106 and / or the second planar conductor 107 provide an electromagnetic shielding function between the circuit board 104 and other electronic components (e.g., display elements) . In yet another embodiment, the first planar conductor 106 and / or the second planar conductor 107 may comprise various electronic components (e.g., a processor, an RFIC, an audio module , Power management module, etc.) can be spatially and / or electromagnetically isolated.

한 실시예에서, 상기 메탈 프레임(101), 상기 제1 평면형 도전체(106) 및 상기 제2 평면형 도전체(107)로 둘러싸인 공간은 상기 개구(155)(예: 유전체로 채워진 개구)들과 함께 누설파 구조(예: 도파로)를 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 공간에 포커싱된 전자기 에너지 및/또는 상기 메탈 프레임(101)에 형성되는 표면 전류는 상기 누설파 표면(113)을 통해 누설파로 변환되어 자유 공간으로 방사될 수 있다. 예컨대, 상기 누설파 표면(113)은 상기 안테나 소자(141)(들)과 자유 공간 사이에서 임피던스 정합 회로로서 활용될 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 공간 및 그를 형성하는 도전성 구조물들은 상기 안테나 소자(141)(들) 및/또는 상기 안테나 소자(141)들의 배열과 전자기적으로 결합하여 복수의 도파로 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 상기 안테나 소자(141)들은 서로에 대하여 독립된 채널을 통해 RFIC로부터 급전을 제공받을 수 있으며, 주변의 도전성 구조물들과 함께 도파로 구조(들)를 형성할 수 있다. In one embodiment, the space enclosed by the metal frame 101, the first planar conductor 106, and the second planar conductor 107 is defined by the openings 155 (e.g., openings filled with dielectric) It is possible to form a leakage wave structure (for example, a waveguide). For example, the electromagnetic energy focused in the space and / or the surface current formed in the metal frame 101 may be converted into a leakage wave through the leakage wave surface 113 and radiated into a free space. For example, the leakage wave front surface 113 may be utilized as an impedance matching circuit between the antenna element 141 (s) and the free space. In some embodiments, the space and the conductive structures that form it may be electromagnetically coupled with the array of antenna elements 141 (s) and / or the antenna elements 141 to form a plurality of waveguide structures. For example, a plurality of the antenna elements 141 may be supplied with power from the RFIC through independent channels to each other, and may form the waveguide structure (s) together with surrounding conductive structures.

도 23 내지 도 25는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 누설파 구조(200)를 설명하기 위한 도면이다. 23 to 25 are views for explaining a leakage wave structure 200 of an antenna apparatus in a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.

도 23 내지 도 25를 참조하면, 메탈 프레임(101)에는 복수의 개구(155)들이 배열되며, 안테나 소자(141)(들)를 수용하는 공동(cavity)(예: 상기 개구(155)들과 안테나 소자(141)(들) 사이의 공동)이 상기 개구(155)들과 조합되어 누설파 구조(200)를 형성할 수 있다. 복수의 상기 안테나 소자(141)들은 λc/4('λc'는 중심 주파수 파장)보다는 크고 λc보다는 작은 간격을 두고 일정 간격으로(주기적으로) 배치될 수 있다. 상기 안테나 소자(141)들을 주기적으로 배치함으로써, 안테나의 이득이나 빔 스캐닝 범위를 용이하게 제어할 수 있다. 상기 안테나 소자(141)들의 배열 주기가 클수록 이득은 높아지지만, 빔 스캐닝 범위는 감소할 수 있다. 23 to 25, a plurality of openings 155 are arranged in the metal frame 101 and a cavity (for example, the openings 155 and the openings 155) accommodating the antenna element 141 A cavity between the antenna element 141 (s)) can be combined with the openings 155 to form the leaky wave structure 200. The plurality of antenna elements 141 may be arranged at regular intervals (periodically) at a distance larger than? C / 4 ('? C' is a center frequency wavelength) and smaller than? C. By arranging the antenna elements 141 periodically, the gain of the antenna and the beam scanning range can be easily controlled. The larger the array period of the antenna elements 141, the higher the gain, but the beam scanning range can be reduced.

어떤 실시예에서, 상기 안테나 소자(141)(들)는, 도 25에 도시된 바와 같이, 회로 기판(104)의 양면에 각각 배치된 패치(141a)와, 상기 회로 기판(104)에 매립되면서 상기 패치(141a)들을 서로 연결하는 비아 도체(via conductor)(141b)를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 안테나 소자(들)의 형상 또는 구조가 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 다른 형상의 패치, 패치와 비아 홀 등의 조합으로 이루어진 그리드 구조, 0차 모드 공진기 등 다양한 구조로 상기 안테나 소자(141)(들)이 구현될 수 있다. In some embodiments, the antenna element 141 (s) may include a patch 141a disposed on both sides of the circuit board 104, as shown in Fig. 25, and a patch 141b disposed on the circuit board 104, And a via conductor 141b connecting the patches 141a to each other. However, the shape or structure of such an antenna element (s) does not limit the present invention, and the antenna element (s) may be formed in various structures such as a grid structure of a patch of different shapes, a combination of patches and via holes, 141) < / RTI >

다른 실시예에서, 누설파 구조(200)는 프로브 급전 구조를 통해 상기 공동 및/또는 상기 개구(155)에 직접적으로 급전을 제공받을 수 있다. 예컨대, 상술한 실시예에서는 안테나 소자(141)들로부터 방사된 전자기 에너지의 적어도 일부가 누설파 구조(200)를 통해 자유 공간으로 방사되는 구성을 예시하고 있지만, 누설파 구조(200)는 안테나 소자(141)들과는 독립된 경로를 통해 급전을 제공받아 누설파 방사부(누설파 위상 어레이 안테나)로서 동작할 수 있다. In another embodiment, the leakage wave structure 200 may be provided with a feed through the probe feed structure directly to the cavity and / or the aperture 155. For example, in the above-described embodiment, at least a part of the electromagnetic energy radiated from the antenna elements 141 is radiated to the free space through the leakage wave structure 200. However, (A leakage wave phase array antenna) by receiving a power supply through a path independent of the antenna 141.

도 26과 도 27은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 누설파 구조(200)의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 26 and 27 are views for explaining another example of the leakage wave structure 200 of the antenna apparatus in the radio communication apparatus and / or the electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.

도 26과 도 27을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 메탈 프레임(101)의 내측으로 8개의 안테나 소자(241)들의 배열로 이루어진 안테나 모듈을 포함할 수 있다. 상기 안테나 소자(241)들은 수평 편향 안테나 배열을 형성할 수 있으며, 상술한 빔 편향기 및/또는 누설파 구조(200)의 내측에 위치될 수 있다. Referring to FIGS. 26 and 27, an electronic device according to various embodiments of the present invention may include an antenna module formed of an array of eight antenna elements 241 inside a metal frame 101. The antenna elements 241 may form a horizontal deflection antenna arrangement and may be located inside the beam deflector and / or leakage wave structure 200 described above.

도 28 내지 도 31은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 안테나 소자의 구현 예들을 설명하기 위한 도면이다. 28 to 31 are views for explaining implementations of antenna elements of an antenna apparatus in a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.

도 20 내지 도 27을 통해 개시된 실시예의 안테나 장치 및/또는 전자 장치에서, 안테나 소자(141, 241)들의 배열은 메탈 프레임(101)의 일부를 포함하는 누설파 구조(200)와 인접하면서, 메탈 프레임(101)의 내측으로 수용된 회로 기판(104)에 형성될 수 있다. In the antenna device and / or the electronic device of the embodiment disclosed in Figs. 20 to 27, the arrangement of the antenna elements 141 and 241 is adjacent to the leakage wave structure 200 including a part of the metal frame 101, And may be formed on the circuit board 104 housed inside the frame 101. Fig.

φ=0도 평면 내에서의 수직 편향 빔포밍(Eθ)에 관한 실시예, 예를 들면, 도 20 내지 25 및/또는 도 28과 도 29 등을 통해 개시된 실시예에서, 반사벽(reflecting wall)이나 방향성 커플러(director coupler)를 포함하는 프로브 급전식 평면형 도파로(parrellel plate waveguide) 형태로 웨이브 커플러가 구현될 수 있다. 해당 실시예에서, 상기 안테나 소자(141 또는 241)들은 스트립라인(예: 참조번호 '243'으로 지시된 스트립라인)을 통해 RFIC와 연결되어 급전을 제공받을 수 있다. 어떤 실시예에서, 도 28 및/또는 도 30의 'a2'로 지시된 회로 기판(104)의 일부 영역(및/또는 계층)은 실질적으로 유전체 계층으로서, 상기 회로 기판(104)의 가장자리에서, 상기 안테나 소자(141, 241)들을 누설파 구조(200) 및/또는 자유 공간과 정합시키는 유전체 변환기로서 기능할 수 있다. In the embodiment disclosed with respect to the vertical deflection beam forming (E ? ) in the plane of? = 0 degree, for example in Figs. 20 to 25 and / or Figs. 28 and 29, etc., ) Or a waveguide coupler in the form of a probe-fed planar waveguide including a director coupler. In this embodiment, the antenna element 141 or 241 may be connected to the RFIC via a stripline (e.g., a strip line indicated by reference numeral 243) to be supplied with power. In some embodiments, a portion (and / or layer) of the circuit board 104 indicated by 'a2' in Figures 28 and / or 30 is substantially a dielectric layer, at the edge of the circuit board 104, And may function as a dielectric transducer to match the antenna elements 141 and 241 with the leakage structure 200 and / or the free space.

φ=0도 평면 내에서의 수평 편향 빔포밍(Eφ)에 관한 실시예, 예를 들면, 도 26 내지 27 및/또는 도 30과 도 31 등을 통해 개시된 실시예에서, 수평 편향 웨이브 커플러들은 반사벽이 있는 단극 요소(monopole element)들로서 구현될 수 있다. In the embodiment disclosed with respect to the horizontal deflection beamforming (E ? ) in the plane of? = 0 degrees, for example, Figs. 26-27 and / or Figs. 30 and 31, the horizontal deflection wave couplers Can be implemented as monopole elements with reflective walls.

도 28 내지 도 31에 도시된 안테나 소자(141 또는 241)들 및 그 배치 등에 관한 예시적인 사양(dimension(s))이 아래의 [표 2]를 통해 개시된다.Exemplary specifications (dimension (s)) regarding the antenna elements 141 or 241 shown in Figs. 28 to 31 and their arrangement and the like are disclosed in the following [Table 2].

파라미터parameter 사양(mm)Specifications (mm) 파라미터parameter 양(mm)Amount (mm) 파라미터parameter 양(mm)Amount (mm) a1a1 2.202.20 b1b1 0.560.56 c1c1 1.251.25 a2a2 1.561.56 b2b2 0.720.72 c2c2 1.051.05 d1d1 0.580.58 b3b3 0.510.51 c3c3 0.300.30 b4b4 0.520.52 c4c4 0.500.50 b5b5 0.530.53 c5c5 0.660.66

전자 장치 내의 기계적인, 구조적인 설계에 따라, 안테나 및/또는 안테나 소자들의 사양 등은 다양한 실시예들이 적용될 수 있다. 예컨대, 상기의 [표 2]에 기재된 사양은, 전자 장치의 크기, 전자 장치 내의 전자 부품이나 구조물 등의 배치에 따라 적절하게 변경될 수 있다. Depending on the mechanical, structural design within the electronic device, various embodiments such as the specifications of the antenna and / or antenna elements may be applied. For example, the specifications described in the above [Table 2] can be appropriately changed depending on the size of the electronic device, the arrangement of the electronic parts or structures in the electronic device, and the like.

예를 들면, 상술한 전자 장치의 구조에서, 회로 기판은 평면형 도전체와 기계적으로 결합 또는 조립될 수 있다. 어떤 실시예에서, 안테나 소자들이 배치된 회로 기판은, 기계적인 스트레스가 가해지지 않도록, 메탈 프레임과 일정 간격을 두고 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 누설파는 완만하게 가늘어짐(smoothly tapered)으로써, 표면파(surface wave)를 방사된 표면파(radiated space wave)로 변환함과 아울러, 유전체 슬랩(dielectric slab)과 자유 공간 사이의 정합 조건(matching condition)을 향상시킬 수 있다. For example, in the structure of the electronic device described above, the circuit board may be mechanically coupled or assembled with the planar conductor. In some embodiments, the circuit board on which the antenna elements are disposed may be spaced apart from the metal frame so that mechanical stress is not applied. In another embodiment, the leakage wave is smoothly tapered to convert a surface wave into a radiated space wave, and a matching condition between the dielectric slab and the free space it is possible to improve the matching condition.

사용 환경의 불규칙한 변화(예: 사용자의 이동에 따른 전파 환경의 변화 등)에도 안정된 통신 접속 상태를 유지하기 위해, 안테나 소자들의 배열은 편향 제어 수단이나 수직 / 수평 편향을 발생시키는 기능을 가질 수 있다. 이를 통해, 전자 장치는 다양한 작동 환경 조건에서도 안정된 통신 접속 상태를 유지할 수 있다. In order to maintain a stable communication connection state even in an irregular change in the use environment (e.g., a change in the propagation environment due to movement of the user, etc.), the arrangement of the antenna elements may have a function of generating a deflection control means or a vertical / horizontal deflection . This allows the electronic device to maintain a stable communication connection condition under various operating environmental conditions.

도 32와 도 33은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 누설파 구조의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 32 and 33 are views for explaining another example of the leakage wave structure of an antenna device in a wireless communication apparatus and / or an electronic apparatus according to various embodiments of the present invention.

도 32와 도 33을 참조하면, 상술한 실시예의 평면형 도전체(예: 도 21, 도 22의 제1, 제2 평면형 도전체(106, 107))는 안테나 소자(141)(들)와 함께 회로 기판에 형성된 도전층으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 회로 기판의 서로 다른 두 층에 각각 제1, 제2 평면형 도전체(161, 163)가 형성될 수 있으며, 상기 안테나 소자(141)(들)이 상기 제1 평면형 도전체(161)와 상기 제2 평면형 도전체(163)들 사이에 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서, 전자 장치 및/또는 안테나 장치는 상기 제1 평면형 도전체(161)와 상기 제2 평면형 도전체(163)를 연결하는 제3 평면형 도전체(165)를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 평면형 도전체(165)는, 상기 제1 평면형 도전체(161), 상기 제2 평면형 도전체(163)와 함께 상기 안테나 소자(141)들(또는 그 배열)을 적어도 부분적으로 둘러싸게 배치되어 도파로 구조를 형성할 수 있다. 32 and 33, the planar conductors (e.g., the first and second planar conductors 106 and 107 of FIGS. 21 and 22) of the embodiment described above are coupled with the antenna element 141 (s) It can be replaced with a conductive layer formed on the circuit board. For example, first and second planar conductors 161 and 163 may be formed on two different layers of a circuit board, respectively, and the antenna element 141 (s) may be formed on the first planar conductor 161 ) And the second planar conductors 163. In some embodiments, the electronic device and / or the antenna device may further include a third planar conductor 165 connecting the first planar conductor 161 and the second planar conductor 163. The third planar conductor 165 at least partially surrounds the antenna elements 141 (or array) with the first planar conductor 161 and the second planar conductor 163 So that a waveguide structure can be formed.

전송하는 준-TEM 모드(quasi-TEM mode)는 위상 상수 β의 저 주파수 분산(low frequency dispersion)을 가짐으로써, 57~66GHz 대역의 주파수 대역에서 동작할 때, 누설파 안테나의 빔 편향 효과(beam squinting effect)를 최소화할 수 있다. (도 43 참조)The transmission quasi-TEM mode has a low frequency dispersion of the phase constant beta so that when operating in the frequency band of 57 to 66 GHz, the beam- squinting effect can be minimized. (See FIG. 43)

다시, 도 22를 참조하면, 부분적으로 공기로 채워진 누설파 구조를 사용함으로써, 유효 유전율 εeff이 최소가 될 수 있다. 유효 유전율 εeff은 아래의 [수학식 2]를 통해 산출될 수 있다. Referring again to FIG. 22, by using a partially leak-tight leak wave structure, the effective permittivity? Eff can be minimized. The effective dielectric constant epsilon eff can be calculated through the following equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, l1은 누설파 구조에서 공기로 채워진 구간의 길이, l2는 누설파 구조에서 유전체로 채워진 구간의 길이를 나타낸다. Here, l 1 is the length of the section filled with air in the leakage wave structure, and l 2 indicates the length of the section filled with dielectric in the leakage wave structure.

어떤 실시예에서, 1.6mm 주기를 가진 부분 반사 표면(예: 도 20의 부분 반사 표면(113))에 의해 쿼시 유니폼(quasi-uniform) 유전체 구조들이 형성될 수 있다. 이러한 작은 주기로 부분 반사 표면을 형성하는 개구(예: 도 22의 개구(155))들의 배열은 실질적으로 누설파 안테나로서 작동할 수 있다. 부분 반사 표면을 형성하기 위한 개구(들)는 기본적인 고속 파형 모드로부터의 방사에 대해서만 최적화되며, 다른 공간 고조파들과 결합되지 않을 수 있다. 이때, 안테나는 빔 스캐닝 범위에서 기생 널(parasitic null)들을 가지지 않으면서 단일 빔을 방사할 수 있다. In some embodiments, quasi-uniform dielectric structures may be formed by a partial reflective surface (e.g., partial reflective surface 113 of FIG. 20) with a period of 1.6 mm. The arrangement of the openings (e.g., openings 155 in FIG. 22) that form the partially reflective surface in such a small period can substantially act as a leaky antenna. The aperture (s) for forming the partially reflective surface are only optimized for radiation from the fundamental fast wave mode and may not be combined with other spatial harmonics. At this time, the antenna can emit a single beam without having parasitic nulls in the beam scanning range.

누설파 방사는 안테나 소자들의 배열(예: 도 1의 배열(143))의 빔 스캐닝 범위를 법선 방향으로부터 최대 θ0=70도 각도까지 확장할 수 있다. 누설파 방사 각도에 따른 전파 상수 β0 W는 다음의 [수학식 3]으로 정의될 수 있다. Leakage wave radiation can extend the beam scanning range of the array of antenna elements (e.g., array 143 of FIG. 1) from the normal direction to a maximum angle of? 0 = 70 degrees. Propagation constant β 0 W in accordance with the leaky wave radiation angle may be defined by the following [Equation 3] on the.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, k0=2π/λ0로 정의될 수 있으며, 자유 공간 파수(free space wavenumber)를 의미하고, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치 및/또는 그를 포함하는 전자 장치에서, sinθ0의 절대값, 즉, k0에 대한 β0 W의 절대값 비(

Figure pat00004
)는 0.8 이상, 1 이하를 만족할 수 있다. Here, k 0 = can be defined as 2π / λ 0, and, in an electronic device, which means the free space wave number (free space wavenumber), and including an antenna device and / or him in accordance with various embodiments of the present invention, the sinθ 0 The absolute value, that is, the absolute value ratio of? 0 W to k 0 (
Figure pat00004
) Is 0.8 or more and 1 or less.

도 34와 도 35는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 n=0, n=-1에 대한 전파 상수들의 주파수 종속도를 나타내는 그래프이다. 도 36은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 n=0, n=-1에 대한 누설파 모드들의 브릴루앙(Brillouing) 다이어그램을 나타내는 그래프이다. 34 and 35 are graphs showing frequency dependency of propagation constants for n = 0, n = -1 in a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention. Figure 36 is a graph showing Brillouing diagrams of leakage wave modes for n = 0, n = -1 in a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention.

도 34와 도 35는, 예를 들면, 유전체로 채워진 직사각형 도파로(예: 도 18의 개구(155))에 대한 n=0, -1의 전파 상수들의 주파수 의존도에 관한 측정 결과들을 도시하고 있다. 측정 대상이 된 직사각형 도파로는 2.9mm의 길이를 가지면서 1.5의 유효 유전율은 가지고 있으며, 부분 반사 표면(예: 도 20의 부분 반사 표면(113))들이 1.6mm 주기로 배열된 구조이다. 34 and 35 illustrate measurement results relating to the frequency dependence of propagation constants of n = 0, -1 for a rectangular waveguide filled with a dielectric (e.g., aperture 155 in FIG. 18). The rectangular waveguide to be measured has a length of 2.9 mm, an effective permittivity of 1.5, and a partial reflection surface (for example, a partial reflection surface 113 of FIG. 20) arranged at a period of 1.6 mm.

상기와 같은 측정 결과에 따르면, 지배적인 모드 n=0는, 길이 방향을 따라 고속 웨이브(β0 W<k0)의 전파를 지원하며, 제1 공간 고조파들 n=-1은 차단 영역 β-1 W<-k0 안에 있다. 따라서 지배적인 모드 n=0만이 방사될 수 있다. 누설파의 빔은, 57~66GHz 주파수 대역에서 가변하면서, 55도 내지 75도까지 편향될 수 있다. (도 43 참조)According to the measurement results as described above, the dominant mode, n = 0, the length in a direction supporting the propagation of fast waves (β 0 W <k 0), and the first spatial harmonic of the n = -1 to block region β - 1 W <-k 0 . Thus, only the dominant mode n = 0 can be emitted. The beam of the leakage wave can be deflected from 55 degrees to 75 degrees while varying in the 57 to 66 GHz frequency band. (See FIG. 43)

도 37과 도 38은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 소자(들)가 평면형 도전체들 사이에 배치된 안테나 장치의 방사 특성을 설명하기 위한 도면이다. 도 39와 도 40은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 소자가 평면형 도전체와 유전체 구조물 사이에 배치된 안테나 장치의 방사 특성을 설명하기 위한 도면이다. 37 and 38 are diagrams illustrating the radiation characteristics of an antenna device in which antenna element (s) are disposed between planar conductors in a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention. 39 and 40 are views for explaining radiation characteristics of an antenna device in which an antenna element is disposed between a planar conductor and a dielectric structure in a wireless communication device and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention.

한 실시예에서, 도 37 및/또는 도 38에 도시된 바와 같이, 안테나 소자들의 배열이 형성된 회로 기판은 제1, 제2 평면형 도전체들 사이에 위치할 수 있다. 어떤 실시예에서, 도 39 및/또는 도 40에 도시된 바와 같이, 회로 기판은 하나의 평면형 도전체와 평면형 유전체(예: 도 1의 후면 커버 또는 다른 유전체 기판)로 대체될 수 있다. In one embodiment, as shown in Figures 37 and / or 38, a circuit board on which an array of antenna elements is formed may be positioned between the first and second planar conductors. In some embodiments, as shown in Figures 39 and / or 40, the circuit board may be replaced with a planar conductor and a planar dielectric (e.g., the back cover or other dielectric substrate of Figure 1).

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치 등의 메탈 프레임(예: 도 1의 메탈 프레임(101))은 기생 도체가 포함된 빔 편향기 및/또는 개구들의 배열에 기반하여, 또한, 안테나 소자들의 배열과 메탈 프레임 사이의 공동 등의 조합을 통해 누설파 구조를 형성할 수 있다. 예컨대, 회로 기판(및/또는 안테나 소자(들))과 메탈 프레임 사이에서 공동(cavity) 및/또는 유전체 구조(빔 편향기 및/또는 개구들의 배열)에 의해 도파로 구조(들)가 형성될 수 있다. 상기 개구(또는 유전체 구조)는 상기 공동(cavity)의 쿼시 유니폼 유전체 구조와 자유 공간을 분리할 수 있다. 상기 안테나 소자(들)에 의해 생성된 표면파는 바운드 파(bound wave)이지만, 불연속 구간에 이르러(once a discontinuity occurs) 자유 공간으로 방사될 수 있다. In accordance with various embodiments of the present invention, a metal frame (e.g., metal frame 101 of FIG. 1), such as an electronic device, is based on an array of beam deflectors and / or apertures including parasitic conductors, And a cavity between the metal frame and the like. For example, the waveguide structure (s) may be formed by a cavity and / or a dielectric structure (arrangement of beam deflectors and / or apertures) between the circuit board (and / or antenna element have. The opening (or dielectric structure) may separate the quasi-uniform dielectric structure of the cavity from the free space. The surface wave generated by the antenna element (s) is a bound wave but can radiate into a free space when a discontinuity occurs.

공동 도파로(cavity waveguide), 예를 들어, 상기 개구(155)는 바닥에서 단락된 z 방향 전송선으로 간주될 수 있다. 상기 개구(155)의 두께, 예를 들면, 도 22의 l2

Figure pat00005
에 이르면, 바닥에서의 단락 회로는 인터페이스에서의 개방회로로 변환될 수 있다. 이러한 공진점에서, 안내된 표면파는 공간으로 전파하는 방사파로 효율적으로 변환될 수 있다. 또한, 상기 개구(155)의 두께 증가는 총 전력에 대한 공동 도파로 내부의 전력 비율을 증가시키며, 이는 보다 많은 전력 또는 전자기파 에너지가 누설파 구조에 집중된다는 것을 의미할 수 있다. 메탈 프레임에서 생성되는 기생 표면파는 메탈 프레임의 내측에서 회로 기판을 따라 전파되면서 안테나 소자들의 방사 패턴을 왜곡시킬 수 있다. The cavity waveguide, for example, the opening 155, can be regarded as a z-direction transmission line shorted at the bottom. The thickness of the opening 155, for example, a l 2 of Fig. 22
Figure pat00005
The short circuit at the bottom can be converted to an open circuit at the interface. At such a resonance point, the guided surface wave can be efficiently converted into the radiation wave propagating in space. Also, increasing the thickness of the opening 155 increases the power ratio within the cavity waveguide to total power, which may mean that more power or electromagnetic wave energy is concentrated in the leakage wave structure. The parasitic surface waves generated in the metal frame can propagate along the circuit board inside the metal frame, distorting the radiation pattern of the antenna elements.

도파로 구조의 일부로서 형성된 회로 기판(104)과 메탈 프레임(101) 사이의 공간(예: 도 22의 'l1'으로 지시된 구간)에서,

Figure pat00006
값이 0.65mm보다 크면, 평면형 도전체들(예: 도 22의 제1 평면형 도전체(106)와 제2 평면형 도전체(107)) 사이의 간격을 조절함으로써, 표면파를 자유 공간으로 효율적으로 방사시키기 위한 누설파 구조를 형성할 수 있다. In a space between the circuit board 104 formed as a part of the waveguide structure and the metal frame 101 (e.g., the section indicated by ' 11 ' in FIG. 22)
Figure pat00006
If the value is greater than 0.65 mm, by controlling the spacing between the planar conductors (e.g., the first planar conductor 106 and the second planar conductor 107 of Fig. 22) It is possible to form a leakage wave structure.

도 41은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 빔 포밍 및/또는 수평 평면에서의 지향성을 나타내는 그래프이다. 도 42와 도 43은 각각 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치에서 안테나 장치의 수직 편향 빔 포밍 및 수평 평면 상의 지향성을 나타내는 그래프이다. 41 is a graph illustrating beamforming and / or directivity in a horizontal plane of an antenna device in a wireless communication device and / or an electronic device in accordance with various embodiments of the present invention. 42 and 43 are graphs showing vertical deflection beamforming and directivity on a horizontal plane of an antenna device in a wireless communication device and / or an electronic device, respectively, according to various embodiments of the present invention.

도 41 내지 도 43를 통해 그래프로 나타나는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치(예: 누설파 위상 어레이 안테나를 포함함)의 방사 성능 등이 다음의 [표 3]에 기재되어 있다.The radiation performance and the like of the antenna device (including the leakage wave phased array antenna) according to the various embodiments of the present invention, which is shown graphically through Figs. 41 to 43, is shown in the following Table 3. [

수직 편향Vertical deflection 수평편향Horizontal deflection 3 dB 스캔손실에서의
스캐닝 각도
At 3 dB scan loss
Scanning angle
+-70도+ -70 degrees +-50도
(스캔손실 5dB에서는 +-80도)
+ -50 degrees
(+ -80 degrees at 5dB scan loss)
중심 빔의 지향성(θ=0도)The directivity of the center beam (θ = 0 degrees) 12 ~ 13.5dBi12 to 13.5 dBi 14 ~ 15 dBi14 to 15 dBi 교차 편향Cross deflection -15 dB 미만Less than -15 dB -15 dB 미만Less than -15 dB 부분적 안테나 패턴들의 리플The ripple of the partial antenna patterns 3 dB 미만Less than 3 dB 3 dB 미만Less than 3 dB 반사 손실Reflection loss -6 ~ -15 dB-6 to -15 dB -6 ~ -15 dB-6 to -15 dB 수직 평면에서의 빔폭The beam width in the vertical plane +-50도에서 +-70도+ -70 degrees at + -50 degrees +-40도+ -40 degrees 모든 스캔 각도들에서의
사이드 로브
At all scan angles
Side Robe
5 dB 미만Less than 5 dB 3 dB 미만Less than 3 dB
57~66GHz에서의 빔 편향Beam deflection at 57 to 66 GHz +-5도+ -5 degrees +-5도+ -5 degrees

본 발명의 다양한 실시예에 따른 누설파 위상 어레이 안테나 및/또는 그를 포함하는 전자 장치는 모바일 폰, 태블릿, 웨어러블과 같은 장치들뿐 아니라 기지국, 라우터, 및 다른 종류의 전송기들과 같은 고정 장치들에 대해 사용될 수 있다. 안테나 어레이는 고선명 텔레비전(HDTV) 및 초고선명 비디오(UHDV), 데이터 파일 공유, 영화 업로드/다운로드, 클라우드 서비스 및 기타 상황들과 같은 멀티 기가비트 통신 서비스들을 제공하기 위한 모바일 장치 안에 내장될 수 있다. The leakage wave phased array antenna and / or the electronic device comprising it according to various embodiments of the present invention may be applied to devices such as mobile phones, tablets, wearables, as well as fixed devices such as base stations, routers, and other types of transmitters Lt; / RTI &gt; Antenna arrays can be embedded in mobile devices to provide multi-gigabit communication services such as high definition television (HDTV) and ultra high definition video (UHDV), data file sharing, movie upload / download, cloud services and other situations.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 누설파 위상 어레이 안테나 및/또는 전자 장치에 의해 가능한 네트워크 기능 개선 방법들로는 동시 전송(공간 재사용), MIMO 기법 및 풀 듀플렉스 기법 등을 예로 들수 있다. Simultaneous transmission (spatial reuse), MIMO, and full duplex techniques are examples of network function enhancement methods that can be implemented by the leakage-wave phased array antenna and / or the electronic device according to various embodiments of the present invention.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 누설파 위상 어레이 안테나 및/또는 전자 장치에 의해 가능한 mmWave 통신 표준으로는, WPAN(wireless personal area networks)이나 WLAN(wireless local area networks), 가령 ECMA-387, IEEE 802.15.3c, 및 IEEE 802.11ad 등을 예로 들수 있다. MmWave communication standards possible by a leakage wave phased array antenna and / or an electronic device according to various embodiments of the present invention include wireless personal area networks (WPAN) or wireless local area networks (WLAN), such as ECMA-387, IEEE 802.15 .3c, and IEEE 802.11ad.

예시적 실시예에서, 물리 계층과 MAC 계층이 즉석 무선 싱크, 고선명(HD) 스트림들의 무선 디스플레이, 무선 컴퓨팅, 및 인터넷 액세스를 포함하는 멀티 기가비트 무선 애플리케이션들을 지원할 수 있다. 물리 계층에서, 고성능 애플리케이션들(가령, 높은 데이터 레이트)에 대한 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 모드, 및 저전력 저복잡도 구현을 위한 단일 캐리어 모드의 두 동작 모드들이 정의될 수 있다. In an exemplary embodiment, the physical layer and the MAC layer may support multi-gigabit wireless applications, including instant wireless sinks, wireless display of high definition (HD) streams, wireless computing, and Internet access. At the physical layer, two modes of operation may be defined: an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) mode for high performance applications (e.g., high data rate) and a single carrier mode for low power low complexity implementation.

지정된 장치가 기본 서비스 집합에 기본 타이밍을 제공하고, 모바일 장치들로부터의 트래픽 요청을 수용하기 위해 미디엄 액세스를 조정할 수 있다. 채널 액세스 시간은 비콘 인터벌들(BIs)의 시퀀스로 분할되고, 각각의 BI는 비콘 전송 인터벌, 연결 빔포밍 트레이닝, 공지 전송 인터벌, 및 데이터 전송 인터벌을 포함할 수 있다. 비콘 전송 인터벌에서, 기지국이 전송 섹터 스윕 방식으로 하나 이상의 mmWave 비콘 프레임들을 전송할 수 있다. 그런 다음 지정 장치 및 모바일 장치들 간 초기 빔포밍 트레이닝, 및 연결이 연결 빔포밍 트레이닝을 통해 수행될 수 있다. 경합 기반 액세스 주기들과 서비스 주기들이 공지 전송 인터벌 중에 AP에 의해 각각의 데이터 전송 인터벌 안에서 할당될 수 있다. 데이터 전송 인터벌 중에, 지정 장치 및 모바일 장치들을 포함하는 임의 개의 쌍의 모바일 장치들 간 피어 투 피어 통신이 빔포밍 트레이닝 완료 후에 지원될 수 있다. IEEE 802.11ad에서, CSMA/CA(carrier sensing multiple access/collision avoidance) 및 TDMA(time division multiple access)의 하이브리드 다중화 액세스가 장치들 간 전송을 위해 채택될 수 있다. CSMA/CA는 대기시간을 줄이기 위해 웹 브라우징과 같은 버스티(bursty) 트래픽에 보다 적합하고, TDMA는 더 나은 서비스 품질(QoS)을 지원하기 위해 비디오 전송과 같은 트래픽에 보다 적합할 수 있다. The designated device can provide basic timing to the base service set and coordinate medium access to accommodate traffic requests from mobile devices. The channel access time is divided into a sequence of beacon intervals (BIs), and each BI may include a beacon transmission interval, concatenated beamforming training, a known transmission interval, and a data transmission interval. In the beacon transmission interval, the base station may transmit one or more mmWave beacon frames in a transmission sector sweep manner. Initial beamforming training between the assigning device and the mobile devices, and connection can then be performed via link beamforming training. Contention-based access periods and service periods may be assigned by the AP during the known transmission interval within each data transmission interval. During a data transmission interval, peer-to-peer communication between any pair of mobile devices, including a designated device and mobile devices, may be supported after completion of beamforming training. In IEEE 802.11ad, hybrid multiplexed access of carrier sensing multiple access / collision avoidance (CSMA / CA) and time division multiple access (TDMA) may be employed for inter-device transmission. CSMA / CA is better suited for bursty traffic such as web browsing to reduce latency, and TDMA may be more suitable for traffic such as video transmission to support better quality of service (QoS).

본 발명의 다양한 실시예에서, 도 2에 도시된 것과 같이 모바일 장치의 적어도 한 모서리에서 안테나들(예: 안테나 소자들)이 배치될 수 있다.In various embodiments of the present invention, antennas (e.g., antenna elements) may be disposed in at least one corner of the mobile device as shown in FIG.

다른 실시예에서, 안테나들은 도 20 내지 도 25, 도 26과 도 27, 도 37 및 도 39에 도시된 것과 같은 모바일 장치의 경계(예: 하우징의 구조물과 내부 공간 사이의 경계 또는 하우징의 측벽)에 배치될 수 있다. In other embodiments, the antennas may be positioned at the boundary of the mobile device (e.g., the boundary between the structure and inner space of the housing or the side wall of the housing) as shown in Figures 20-25, 26-27, 37, As shown in FIG.

달성 가능한 스캔 범위 및 안테나 이득은 모바일 장치 없이 단독동작 가능 안테나 모듈과 같거나 더 향상될 수 있다. 그러한 장치들의 케이스에서, 표면 전류 등으로 인한 기생 효과들은 억제, 개선될 수 있다. The achievable scan range and antenna gain can be enhanced to be equal to or better than a single operable antenna module without a mobile device. In the case of such devices, parasitic effects due to surface current, etc. can be suppressed and improved.

제안된 누설파 어레이 안테나는 이하의 이점을 가질 수 있다. The proposed leakage-wave array antenna can have the following advantages.

- 메탈 또는 유전체 장치 구조들로 인한 빔포밍 왜곡이 제거된다. 따라서, 안테나 이득이 증가된다.- Beamforming distortion due to metal or dielectric device structures is eliminated. Thus, the antenna gain is increased.

- 위상 제어되고 빔 편향 없는 빔포밍이 어레이의 16% 부분 대역폭에 대해 달성될 수 있다. +-70도 보다 향상된 빔 스캐닝 범위가 수직 및/또는 수평 편향들에 대해 확보될 수 있다. - Phase controlled and beam deflection beamforming can be achieved for the 16% partial bandwidth of the array. A beam scanning range better than + -70 degrees can be secured for vertical and / or horizontal deflections.

- 8개의 안테나 소자들의 배열은 전체 동작 대역에 대해 10dBi 이상으로 구현된 이득을 가진 안정적 엔드 파이어(end fire) 방사 빔들을 제공한다.The arrangement of the eight antenna elements provides stable end-fire radiation beams with gain realized over 10 dBi over the entire operating band.

- 밀리미터파 안테나 어레이는 구조적으로 단순하며 전도체가 뒤에 있으며(conductor-backed), 이는 메탈 프레임을 가진 모바일 장치 안으로의 등각 병합(conformal integration)에 대해 유용할 것이다. The millimeter wave antenna array is structurally simple and conductor-backed, which would be useful for conformal integration into mobile devices with metal frames.

- 밀리미터파 안테나는 메탈 프레임을 가진 모바일 폰 안으로의 병합 가능성을 통해 설계된다.- Millimeter wave antennas are designed through the possibility of merging into a mobile phone with a metal frame.

- 환경적 요소들 및 기계적 영향으로부터의 안테나들의 분리 또는 격리 배치할 수 있다. - Separation or isolation of antennas from environmental factors and mechanical effects.

- 밀리미터파 안테나는 안정된 성능을 제공하면서도, 전자 장치 및/또는 하우징 등의 기계적 내성 및 스트레스 강건성 요건을 만족시킬 수 있다. - Millimeter wave antennas can meet mechanical tolerance and stress robustness requirements of electronic devices and / or housings while providing stable performance.

- 누설파 위상 어레이 안테나를 형성하는 구조들은 고이득을 가진 소형 사이즈의 안테나 모듈들을 제공할 수 있다. The structures forming the leaky wave phased array antenna can provide antenna modules of small size with high gain.

- 안테나 모듈에 결합 중인 개별 동작 누설파 구조는 빔 스캐닝 범위를 증가시키고 고편향 빔들에 대한 안테나 이득을 개선한다The separate motion leakage wave structure in coupling to the antenna module increases the beam scanning range and improves the antenna gain for high deflection beams

- 빔 편향기들을 포함하는 메탈 프레임이 빔 스캐닝 범위를 확장할 수 있다. - Metal frames containing beam deflectors can extend the beam scanning range.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 누설파 위상 어레이 안테나는 다음과 같이 사용될 수 있다:A leakage-wave phased array antenna according to various embodiments of the present invention may be used as follows:

1. 전자 장치에 내장된 안테나 어레이는 패킹되지 않은 HD 비디오 스트림과 같은 대용량 데이터를 전송하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 단순히 TV 수상기나 모니터를 켜고, 사용자의 전자 장치에서 스트리밍을 활성화하는 것만으로도 TV 수상기나 모니터 등을 통해 원하는 영화를 시청할 수 있다. 1. An antenna array embedded in an electronic device can be used to transmit large amounts of data, such as an unpacked HD video stream. For example, a user can simply watch a desired movie through a TV set or a monitor by simply turning on a TV set or a monitor and activating streaming from the user's electronic device.

2. 사용자들 간에 HD 영화를 공유하고자 할 때, 단지 전자 장치의 데이터 전송 기능을 활성화하면 2, 3초 안에, 그러한 표준을 지원하는 다른 사용자의 모바일 장치로 영화 전체를 전송할 수 있다. 2. If you want to share HD movies between users, you can simply transfer the entire movie to another user's mobile device that supports that standard within a few seconds by activating the data transfer feature of the electronic device.

3. 키오스크에서 마지막 영화를 다운로드해야 할 때 모바일 페이를 통해 그 영화에 대해 비용을 지불하는 것만으로도, 데이터 전송을 활성화하고 2, 3초 후에 영화를 수신할 수 있다. 3. When you need to download the last movie from the kiosk, you can activate the data transfer and receive the movie in 2 or 3 seconds by paying for the movie via mobile pay.

4. 전자북 스토어나 일부 디지털 정보 공유 시스템에서 비용만 지불하는 것만으로도, 2, 3초 안에 주문한 것을 수신할 수 있다.4. In an electronic book store or some digital information sharing system, you can receive your order within a few seconds, just by paying the cost.

5. 기타, 대용량 데이터 전송이 필요한 다른 경우에도 본 발명의 다양한 실시예에 따른 누설파 위상 어레이 안테나 및/또는 그를 포함하는 전자 장치가 유용하게 활용될 수 있다. 5. In other cases where a large amount of data transmission is required, a leakage wave phased array antenna and / or an electronic device including the leaked wave phased array antenna according to various embodiments of the present invention may be usefully utilized.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치(예: 누설파 위상 어레이 안테나)를 포함하는 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치는, As described above, a wireless communication device and / or an electronic device including an antenna device (e.g., a leakage wave phased array antenna) according to various embodiments of the present invention,

복수의 안테나 소자(antenna element)를 포함하는 밀리미터파 안테나 모듈;A millimeter wave antenna module including a plurality of antenna elements;

상기 안테나 모듈을 수용하며, 도전성 구조물을 포함하는 하우징; 및 A housing for receiving the antenna module, the housing including a conductive structure; And

상기 안테나 모듈을 상기 하우징의 외부 공간과 정합시키는 누설파 방사부를 포함할 수 있으며, And a leakage radiation unit for matching the antenna module with the external space of the housing,

상기 누설파 방사부는 상기 하우징의 도전성 구조물에 형성된 적어도 하나의 개구를 포함할 수 있고,The leakage wave emitting portion may include at least one opening formed in the conductive structure of the housing,

상기 안테나 모듈은, 상기 하우징에 의해 외부 공간과 분리되고, 상기 누설파 방사부를 통해 상기 외부 공간으로 전자기장을 방사할 수 있다.The antenna module may be separated from the outer space by the housing, and may radiate an electromagnetic field to the outer space through the leakage wave emitting portion.

다양한 실시예에 따르면, 상기 도전성 구조물은 상기 하우징의 측벽(side wall)들의 적어도 일부를 형성할 수 있다.According to various embodiments, the conductive structure may form at least a portion of the side walls of the housing.

다양한 실시예에 따르면, 상기 개구는, 상기 하우징의 측벽들 중 적어도 하나 또는 인접하는 두 측벽에 걸쳐 형성된 장공(elongated slot)으로 이루어질 수 있고, According to various embodiments, the opening may be an elongated slot formed over at least one of the side walls of the housing or adjacent two side walls,

상기 누설파 방사부는, 상기 장공에 삽입되는 빔 편향기(deflector)를 더 포함할 수 있다. The leakage wave radiating unit may further include a beam deflector inserted into the slot.

다양한 실시예에 따르면, 상기 빔 편향기는, 상기 장공에 삽입되는 합성수지 몸체를 포함하고, 상기 몸체의 한 측면(side face)이 상기 외부 공간에 노출될 수 있다. According to various embodiments, the beam deflector may include a synthetic resin body inserted into the slot, and a side face of the body may be exposed to the external space.

다양한 실시예에 따르면, 상기 빔 편향기는, 상기 장공에 삽입되는 합성수지 몸체와, 상기 몸체에 형성된 적어도 기생 도체(parasitic conductor)를 포함할 수 있고, According to various embodiments, the beam deflector may include a synthetic resin body inserted into the slot and at least a parasitic conductor formed in the body,

상기 몸체의 한 측면이 상기 외부 공간에 노출될 수 있다. One side of the body may be exposed to the external space.

다양한 실시예에 따르면, 상기 기생 도체는, 상기 몸체에 형성된 도전성 패턴(coductive pattern) 또는 상기 몸체에 수용된 적어도 하나의 도체 소자(conductive element)를 포함할 수 있다. According to various embodiments, the parasitic conductor may include a conductive pattern formed on the body or at least one conductive element received in the body.

다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 소자들은 전자기 결합에 의해 상기 개구에 급전을 제공할 수 있다. According to various embodiments, the antenna elements may provide feed to the aperture by electromagnetic coupling.

다양한 실시예에 따르면, 상기 장치는, 상기 안테나 소자들의 배열에 의한 어레이 모드, 상기 누설파 방사부에 의한 누설파 모드, 상기 어레이 모드와 상기 누설파 모드의 조합에 따른 혼합 모드 중 적어도 하나의 빔 포밍(beam forming) 모드로 동작할 수 있다. According to various embodiments, the apparatus includes at least one of an array mode by arrangement of the antenna elements, a leakage wave mode by the leakage wave radiation unit, and a mixing mode by a combination of the array mode and the leakage wave mode And can operate in a beam forming mode.

다양한 실시예에 따르면, 상기 누설파 방사부는, 상기 도전성 구조물에 형성된 복수의 상기 개구의 배열로 이루어질 수 있다. According to various embodiments, the leakage wave radiating part may include an array of a plurality of the openings formed in the conductive structure.

다양한 실시예에 따르면, 상기 장치는, According to various embodiments,

상기 도전성 구조물에 인접하게 배치된 제1 평면형 도전체; 및A first planar conductor disposed adjacent to the conductive structure; And

상기 도전성 구조물에 인접하면서 상기 제1 평면형 도전체와 마주보게(facing) 배치된 제2 평면형 도전체를 더 포함할 수 있으며, And a second planar conductor adjacent to the conductive structure and disposed facing the first planar conductor,

상기 안테나 소자들이 상기 제1 평면형 도전체와 상기 제2 평면형 도전체 사이에 위치하면서 상기 측벽의 내측면에 마주보게 배치될 수 있다. The antenna elements may be positioned between the first planar conductor and the second planar conductor and facing the inner side of the sidewall.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 평면형 도전체와 상기 제2 평면형 도전체 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 상기 하우징의 측벽에 감싸질 수 있다.According to various embodiments, at least one of the first planar conductor and the second planar conductor may be at least partially enclosed in the side wall of the housing.

다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 장치는, 상기 제1 평면형 도전체와 상기 제2 평면형 도전체 사이에 배치된 회로 기판을 더 포함할 수 있으며, According to various embodiments, such an apparatus may further include a circuit board disposed between the first planar conductor and the second planar conductor,

상기 안테나 소자들은 상기 회로 기판에 형성될 수 있다. The antenna elements may be formed on the circuit board.

다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 장치는 회로 기판을 더 포함할 수 있으며, According to various embodiments, such an apparatus may further include a circuit board,

상기 제1 평면형 도전체와 상기 제2 평면형 도전체는 상기 회로 기판의 서로 다른 두 층(layer)에 각각 형성될 수 있고, The first planar conductor and the second planar conductor may be formed on two different layers of the circuit board, respectively,

상기 안테나 소자들은 상기 도전성 구조물에 인접하면서 상기 회로 기판에 형성될 수 있다. The antenna elements may be formed on the circuit board adjacent to the conductive structure.

다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 장치는, According to various embodiments, such an apparatus comprises:

상기 회로 기판에 형성되며, 상기 제1 평면형 도전체와 상기 제2 평면형 도전체를 연결하는 제3 평면형 도전체를 더 포함할 수 있고, And a third planar conductor formed on the circuit board and connecting the first planar conductor and the second planar conductor,

상기 제1 평면형 도전체, 상기 제2 평면형 도전체 및 상기 제3 평면형 도전체는 상기 안테나 소자들의 배열을 적어도 부분적으로 둘러싸는 도파로를 형성할 수 있다. The first planar conductor, the second planar conductor, and the third planar conductor may form a waveguide that at least partially surrounds the array of antenna elements.

다양한 실시예에 따르면, 상기 회로 기판은 인쇄회로 기판(printed circuit board; PCB)와 저온 동시 소성 세라믹(low temperature co-fired ceramic; LTCC) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. According to various embodiments, the circuit board may be comprised of a printed circuit board (PCB) and a low temperature co-fired ceramic (LTCC).

다양한 실시예에 따르면, 상기 회로 기판의 가장자리에 인접하는 일부 영역에 상기 안테나 소자들이 형성되고, 상기 일부 영역은 상기 안테나 소자들을 정합시키는 유전체 변환기로서 기능할 수 있다. According to various embodiments, the antenna elements may be formed in a portion of the area adjacent to the edge of the circuit board, and the portion of the area may function as a dielectric transducer to match the antenna elements.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 안테나 장치(예: 누설파 위상 어레이 안테나)를 포함하는 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치는, According to various embodiments of the present invention, a wireless communication device and / or an electronic device including an antenna device (e.g., a leakage wave phased array antenna)

적어도 하나의 개구가 형성된 도전성 구조물(conductive structure)을 구비하는 하우징;A housing having a conductive structure with at least one opening formed therein;

상기 하우징 내에서 적어도 일부분이 상기 도전성 구조물에 인접하게 배치된 회로 기판; 및A circuit board in which at least a portion of the housing is disposed adjacent to the conductive structure; And

상기 회로 기판에 형성된 복수의 안테나 소자를 포함할 수 있고, And a plurality of antenna elements formed on the circuit board,

상기 안테나 소자들은 상기 도전성 구조물을 통해 상기 하우징의 외부 공간에 정합되어 상기 외부 공간으로 전자기장을 방사할 수 있다. The antenna elements may be matched to the outer space of the housing through the conductive structure to radiate an electromagnetic field to the outer space.

다양한 실시예에 따르면, 복수의 상기 개구가 형성되어 상기 도전성 구조물은 상기 전자기장에 대한 누설파 방사부를 형성할 수 있다. According to various embodiments, a plurality of the openings may be formed such that the conductive structure forms a leaky radiation portion for the electromagnetic field.

다양한 실시예에 따르면, 상기 무선 통신 장치 및/또는 전자 장치는, 상기 장공에 삽입되는 빔 편향기(deflector)를 더 포함할 수 있고, According to various embodiments, the wireless communication device and / or the electronic device may further include a beam deflector inserted into the slot,

상기 빔 편향기는 유전체 몸체를 포함할 수 있다.The beam deflector may include a dielectric body.

다양한 실시예에 따르면, 상기 개구는 음향 홀(acoustic hole)을 포함하여 이루어질 수 있다. According to various embodiments, the opening may comprise an acoustic hole.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

100: 무선 통신 장치(및/또는 전자 장치)
101: 메탈 프레임 111: 개구
104: 회로 기판 141: 안테나 소자
143: 안테나 어레이 105: 빔 편향기(beam deflector)
100: wireless communication device (and / or electronic device)
101: metal frame 111: opening
104: circuit board 141: antenna element
143: Antenna array 105: Beam deflector

Claims (20)

무선 통신 장치에 있어서,
복수의 안테나 소자(antenna element)를 포함하는 밀리미터파 안테나 모듈;
상기 안테나 모듈을 수용하며, 도전성 구조물을 포함하는 하우징; 및
상기 안테나 모듈을 상기 하우징의 외부 공간과 정합시키는 누설파 방사부를 포함하고,
상기 누설파 방사부는 상기 하우징의 도전성 구조물에 형성된 적어도 하나의 개구를 포함하고,
상기 안테나 모듈은, 상기 하우징에 의해 외부 공간과 분리되고, 상기 누설파 방사부를 통해 상기 외부 공간으로 전자기장을 방사하는 장치.
A wireless communication apparatus comprising:
A millimeter wave antenna module including a plurality of antenna elements;
A housing for receiving the antenna module, the housing including a conductive structure; And
And a leakage radiation unit for matching the antenna module with an external space of the housing,
Wherein the leakage radiation section includes at least one opening formed in the conductive structure of the housing,
Wherein the antenna module is separated from an outer space by the housing and radiates an electromagnetic field to the outer space through the leakage wave radiation portion.
제1 항에 있어서, 상기 도전성 구조물은 상기 하우징의 측벽(side wall)들의 적어도 일부를 형성하는 장치.
2. The apparatus of claim 1, wherein the conductive structure forms at least a portion of the side walls of the housing.
제1 항에 있어서,
상기 개구는, 상기 하우징의 측벽들 중 적어도 하나 또는 인접하는 두 측벽에 걸쳐 형성된 장공(elongated slot)이고,
상기 누설파 방사부는, 상기 장공에 삽입되는 빔 편향기(deflector)를 더 포함하는 장치.
The method according to claim 1,
The opening is an elongated slot formed over at least one of the side walls of the housing or adjacent two side walls,
And the leakage wave radiating unit further comprises a beam deflector inserted in the slot.
제3 항에 있어서, 상기 빔 편향기는, 상기 장공에 삽입되는 합성수지 몸체를 포함하고, 상기 몸체의 한 측면(side face)이 상기 외부 공간에 노출되는 장치.
The apparatus of claim 3, wherein the beam deflector includes a synthetic resin body inserted into the slot, and a side face of the body is exposed to the external space.
제3 항에 있어서,
상기 빔 편향기는, 상기 장공에 삽입되는 합성수지 몸체와, 상기 몸체에 형성된 적어도 기생 도체(parasitic conductor)를 포함하고,
상기 몸체의 한 측면이 상기 외부 공간에 노출되는 장치.
The method of claim 3,
Wherein the beam deflector includes a synthetic resin body inserted into the slot and at least a parasitic conductor formed on the body,
Wherein one side of the body is exposed to the external space.
제5 항에 있어서, 상기 기생 도체는, 상기 몸체에 형성된 도전성 패턴(coductive pattern) 또는 상기 몸체에 수용된 적어도 하나의 도체 소자(conductive element)를 포함하는 장치.
6. The apparatus of claim 5, wherein the parasitic conductor comprises a conductive pattern formed on the body or at least one conductive element housed in the body.
제3 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 소자들은 전자기 결합에 의해 상기 개구에 급전을 제공하는 장치.
7. The apparatus according to any one of claims 3 to 6, wherein the antenna elements provide a feed to the aperture by electromagnetic coupling.
제1 항에 있어서, 상기 장치는, 상기 안테나 소자들의 배열에 의한 어레이 모드, 상기 누설파 방사부에 의한 누설파 모드, 상기 어레이 모드와 상기 누설파 모드의 조합에 따른 혼합 모드 중 적어도 하나의 빔 포밍(beam forming) 모드로 동작하는 장치.
The apparatus as claimed in claim 1, wherein the apparatus further comprises at least one of an array mode by arrangement of the antenna elements, a leakage wave mode by the leakage wave radiation section, and a mixing mode by a combination of the array mode and the leakage wave mode A device operating in a beam forming mode.
제1 항에 있어서, 상기 누설파 방사부는, 상기 도전성 구조물에 형성된 복수의 상기 개구의 배열로 이루어지는 장치.
The device according to claim 1, wherein the leakage wave radiating portion comprises an array of a plurality of openings formed in the conductive structure.
제1 항에 있어서,
상기 도전성 구조물에 인접하게 배치된 제1 평면형 도전체; 및
상기 도전성 구조물에 인접하면서 상기 제1 평면형 도전체와 마주보게(facing) 배치된 제2 평면형 도전체를 더 포함하고,
상기 안테나 소자들이 상기 제1 평면형 도전체와 상기 제2 평면형 도전체 사이에 위치하면서 상기 측벽의 내측면에 마주보게 배치된 장치.
The method according to claim 1,
A first planar conductor disposed adjacent to the conductive structure; And
Further comprising a second planar conductor adjacent the conductive structure and disposed facing the first planar conductor,
Wherein the antenna elements are positioned between the first planar conductor and the second planar conductor and facing the inner side of the sidewall.
제10 항에 있어서, 상기 제1 평면형 도전체와 상기 제2 평면형 도전체 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 상기 하우징의 측벽에 감싸진 장치.
11. The apparatus of claim 10, wherein at least one of the first planar conductor and the second planar conductor is at least partially enclosed in a sidewall of the housing.
제10 항에 있어서,
상기 제1 평면형 도전체와 상기 제2 평면형 도전체 사이에 배치된 회로 기판을 더 포함하고,
상기 안테나 소자들은 상기 회로 기판에 형성된 장치.
11. The method of claim 10,
Further comprising a circuit board disposed between the first planar conductor and the second planar conductor,
Wherein the antenna elements are formed on the circuit board.
제10 항에 있어서,
회로 기판을 더 포함하고,
상기 제1 평면형 도전체와 상기 제2 평면형 도전체는 상기 회로 기판의 서로 다른 두 층(layer)에 각각 형성되고,
상기 안테나 소자들은 상기 도전성 구조물에 인접하면서 상기 회로 기판에 형성된 장치.
11. The method of claim 10,
Further comprising a circuit board,
The first planar conductor and the second planar conductor are formed on two different layers of the circuit board respectively,
Wherein the antenna elements are formed on the circuit board adjacent to the conductive structure.
제13 항에 있어서,
상기 회로 기판에 형성되며, 상기 제1 평면형 도전체와 상기 제2 평면형 도전체를 연결하는 제3 평면형 도전체를 더 포함하고,
상기 제1 평면형 도전체, 상기 제2 평면형 도전체 및 상기 제3 평면형 도전체는 상기 안테나 소자들의 배열을 적어도 부분적으로 둘러싸는 도파로를 형성하는 장치.
14. The method of claim 13,
And a third planar conductor formed on the circuit board and connecting the first planar conductor and the second planar conductor,
Wherein the first planar conductor, the second planar conductor, and the third planar conductor form a waveguide at least partially surrounding the array of antenna elements.
제13 항에 있어서, 상기 회로 기판은 인쇄회로 기판(printed circuit board; PCB)와 저온 동시 소성 세라믹(low temperature co-fired ceramic; LTCC) 중 어느 하나로 이루어진 장치.
14. The apparatus of claim 13, wherein the circuit board comprises one of a printed circuit board (PCB) and a low temperature co-fired ceramic (LTCC).
제13 항에 있어서, 상기 회로 기판의 가장자리에 인접하는 일부 영역에 상기 안테나 소자들이 형성되고, 상기 일부 영역은 상기 안테나 소자들을 정합시키는 유전체 변환기로서 기능하는 장치.
14. The apparatus of claim 13, wherein the antenna elements are formed in a region adjacent to an edge of the circuit board, and the portion of the antenna elements functions as a dielectric converter to match the antenna elements.
전자 장치에 있어서,
적어도 하나의 개구가 형성된 도전성 구조물(conductive structure)을 구비하는 하우징;
상기 하우징 내에서 적어도 일부분이 상기 도전성 구조물에 인접하게 배치된 회로 기판; 및
상기 회로 기판에 형성된 복수의 안테나 소자를 포함하고,
상기 안테나 소자들은 상기 도전성 구조물을 통해 상기 하우징의 외부 공간에 정합되어 상기 외부 공간으로 전자기장을 방사하는 전자 장치.
In an electronic device,
A housing having a conductive structure with at least one opening formed therein;
A circuit board in which at least a portion of the housing is disposed adjacent to the conductive structure; And
And a plurality of antenna elements formed on the circuit board,
Wherein the antenna elements are aligned with an outer space of the housing through the conductive structure to radiate an electromagnetic field to the outer space.
제17 항에 있어서, 복수의 상기 개구가 형성되어 상기 도전성 구조물은 상기 전자기장에 대한 누설파 방사부를 형성하는 전자 장치.
18. The electronic device according to claim 17, wherein a plurality of said openings are formed such that said conductive structure forms a leaky radiation portion for said electromagnetic field.
제17 항에 있어서,
상기 개구에 삽입되는 빔 편향기(deflector)를 더 포함하고,
상기 빔 편향기는 유전체 몸체를 포함하는 전자 장치.
18. The method of claim 17,
Further comprising a beam deflector inserted in the aperture,
Wherein the beam deflector comprises a dielectric body.
제17 항에 있어서, 상기 개구는 음향 홀(acoustic hole)을 포함하여 이루어지는 전자 장치. 18. The electronic device of claim 17, wherein the aperture comprises an acoustic hole.
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