JP2017120943A - 電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】フレキシブルプリント回路基板の導電パターンをアンテナの補助素子として機能させ、アンテナ利得が向上することによって、部品を追加することなく、安定的に良好な無線通信を行うことを可能にした無線通信モジュールを内蔵した電子機器を提供すること。【解決手段】無線通信を行うアンテナと、無線通信用ICを覆うシールドケースと、前記シールドケースが配設された無線回路基板と、基板間を電気的に接続するフレキシブルプリント回路基板と、を備えた電子機器において、前記フレキシブルプリント回路基板は前記アンテナに重ならず、前記フレキシブルプリント回路基板の少なくとも一本の導電パターンが配線された部分が前記無線回路基板の実装面に対して略平行に配置され、かつ前記シールドケースの上面を覆うように重なることを特徴とする構成とした。【選択図】図4

Description

本発明は、無線通信モジュールを内蔵する電子機器に関し、特に無線通信モジュールの送受信を良好に行うことができる構成をもつ電子機器に関する。
近年SNSやクラウドサービス等の普及によって、ネットワーク接続の必要性が高まっており、多くの電子機器には無線通信モジュールが内蔵されている。
無線通信モジュールを電子機器内部に配置すると、無線通信モジュール周辺の導電部品によって、無線通信モジュールから放射される電波が導電部品に遮蔽される。そのため、電子機器に内蔵された無線通信モジュールのアンテナ利得は、無線通信モジュール単体に比べて低下する。
電子機器の送受信感度を良好するには、無線通信モジュール単体の性能を向上させるか、無線通信モジュールと導電部品とのクリアランスを十分に確保することが望ましい。
無線通信モジュール単体の性能を向上させる手段として、アンテナサイズを大きくすることが考えられる。
しかし、モジュールの電子機器小型化の要求から、無線通信モジュールの小型化が求められており、アンテナサイズを大きくすることは困難である。また、アンテナサイズを維持したまま通信感度を向上させるには、無線通信モジュール内部の処理の高速化が必要となるため処理負荷が大きくなり、無線通信ICの周辺部品の増加や無線通信モジュールの発熱量増加といった問題が出てくる。
一方で、無線通信モジュールと導電部品とのクリアランスを十分に確保するには、無線通信モジュールのアンテナと周辺の導電部品との距離を、無線通信モジュールが放射する電波の波長の1/10以上離すことが望ましい。Wi−Fi通信の場合、Wi−Fi電波の波長は、真空中でおよそ125mmなので、無線通信モジュールのアンテナと周辺の導電部品とを12.5mm以上離すことが望ましい。
しかし、近年、電子機器の小型化の要求が高まっており、無線通信モジュールの部品配置を工夫して周辺の導電部品との距離を十分にとることには限界がある。
そのような状況の中で、無線通信モジュールに対して、アンテナの補助素子となる部品を配置して、良好な無線通信を可能にする技術が開示されている。
特許文献1には、携帯無線装置に実装された外部コネクタのシールドケースに導電板を配置して、導電板をアンテナの補助素子として機能させる技術が開示されている。外部コネクタのシールドケースは無線通信モジュールの回路基板のグランドと電気的に接続されており、外部コネクタのシールドケースは導電板と静電結合により電気的に接続されている。このように、外部コネクタのシールドケースと導電板とがアンテナを構成することにより良好な無線通信を行うことができる。
また、特許文献2では、無線通信を行うチップアンテナの上に櫛歯パターン状の導電パターンで構成されたフレキシブルプリント配線板を配置し、櫛歯パターンをアンテナの補助素子として機能させる技術が開示されている。櫛歯パターンで構成されたフレキシブルプリント配線板は、操作部ユニットを電気的に接続するフレキシブルプリント配線板の一部を延長して、チップアンテナの上面を覆っている。このような構成にすることで、新たな部品を追加する必要なく、良好な無線通信を行うことができる。
特開2009−164889号公報 特開2014−230065号公報
しかしながら、上述の特許文献1に開示された従来技術では、外部コネクタのシールドケースの背面に導体板を配置するため、追加部品を必要とする。そのため、追加部品のコストがかかることや、追加部品を配置するためのスペースを確保する必要がある。
特許文献2に開示された従来技術では、操作部ユニットを電気的に接続するフレキシブルプリント配線板の一部を延長して、アンテナの補助素子として利用するため、追加部品を必要としない。
しかし、フレキシブルプリント配線板はチップアンテナを覆う構成になっており、チップアンテナの高さ方向の位置が固定されていない。
チップアンテナと櫛歯パターンとは静電結合によって電気的に接続されており、チップアンテナと櫛歯パターンとの距離が変化すると、チップアンテナと櫛歯パターン間に生じる電界が変化する。その結果、チップアンテナと櫛歯パターン間の電気的な結合力が変化してしまい、アンテナの補助素子としての機能を安定させることが困難になる。また、導電パターンをアンテナと静電結合させるには、アンテナの形状や特性にあわせて導電パターンを最適形状にする必要がある。
しかし、アンテナ設計は専任のメーカーで行われることが多く、チップアンテナのようにブラックボックス化されるとアンテナの特性を把握することが困難になる。
そこで、本発明の目的は、フレキシブルプリント回路基板の導電パターンをアンテナの補助素子として機能させ、アンテナ利得が向上することによって、部品を追加することなく、安定的に良好な無線通信を行うことを可能にした無線通信モジュールを内蔵した電子機器を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、
無線通信を行うアンテナと、無線通信用ICを覆うシールドケースと、前記シールドケースが配設された無線回路基板と、基板間を電気的に接続するフレキシブルプリント回路基板と、を備えた電子機器において、前記フレキシブルプリント回路基板は前記アンテナに重ならず、前記フレキシブルプリント回路基板の少なくとも一本の導電パターンが配線された部分が前記無線回路基板の実装面に対して略平行に配置され、かつ前記シールドケースの上面を覆うように重なることを特徴とする。
本発明によれば、フレキシブルプリント回路基板の導電パターンをアンテナの補助素子として機能させ、アンテナ利得が向上することによって、部品を追加することなく、安定的に良好な無線通信を行うことを可能にした無線通信モジュールを内蔵した電子機器を提供することができる。
本発明の実施形態に係る一眼レフカメラ100の外観斜視図である。 一眼レフカメラ100の本体部であるカメラアセンブリ105の斜視図である。 無線通信モジュール200の詳細な構成を示す外観斜視図である。 カメラアセンブリ105における無線通信モジュール200の配置形態を示す要部詳細図である。 実施形態2の接続フレキ300の断面図である。 実施形態3の接続フレキ400と無線通信モジュール200の配置関係を示す上面図である。
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明に係る電子機器として、所謂、一眼レフカメラ(撮像装置)を取り上げることとするが、本発明に係る電子機器は、撮像装置に限定されるものではない。
[実施形態1]
まず、図1と図2を参照して、本実施形態の一眼レフカメラの構成について説明する。
図1(a)は本発明の実施形態に係る一眼レフカメラ100と一眼レフカメラ100に装着された交換式レンズ101の外観斜視図、図1(b)は一眼レフカメラ100の分解斜視図である。
図1(a)に示すように、一眼レフカメラの前面に交換式レンズ101が装着されており、一眼レフカメラ100の上面部には、不図示のシャッターを切るためのレリーズボタン102と、各種撮影モードを設定するためのモードダイヤル103と、各種撮影モードにおいて絞り値やシャッタースピードを変更する電子ダイヤル104などが設けられている。
また、図1(b)に示すように、一眼レフカメラ100は、一眼レフカメラ100の本体部であるカメラアセンブリ105に対してフロントカバー106、バックカバー107、トップカバー108およびターミナルカバー109が一体に取り付けられて構成されている。
図2(a)は一眼レフカメラ100の本体部であるカメラアセンブリ105の正面からの斜視図であり、図2(b)はカメラアセンブリ105の背面からの斜視図である。
図2(a)と(b)に示すように、カメラアセンブリ105は、カメラアセンブリ105の骨組み構造であるシャーシ110に対して、ミラーユニット111aを回転駆動させるクイックリターンミラーユニット111、撮影者が構図を決める際に被写体を観察するためのファインダーユニット112等の複数のユニットが締結されることにより構成されている。
メイン基板113はシャーシ110の背面に備え付けられており、フレキシブルプリント回路基板等を介して、各種ユニットと接続されている。また、メイン基板113は各種ユニットを制御する制御ドライバ等を実装しており、撮影者の操作に合わせて各種ユニットを駆動させる。
さらに、シャーシ110には、インターフェース基板114と、無線通信モジュール200とが取り付けられている。
インターフェース基板114は、音声出力端子等を実装しており、例えばマイクジャック114aと、ヘッドホンジャック114bとを備えている。また、インターフェース基板114は、片面フレキシブルプリント回路基板115(以下「接続フレキ」と記す)を介してメイン基板113と電気的に接続されている。
不図示の外部マイクがマイクジャック114aに接続されると、外部マイクで集音された音声信号が接続フレキ115を介してメイン基板113に伝達されて処理される。
不図示の外部ヘッドホンがヘッドホンジャック114bに接続されると、不図示の外部マイク等で集音された音声データがメイン基板113で処理されて、接続フレキ115を介してインターフェース基板114から外部ヘッドホンに出力される。
無線通信モジュール200は、外部の無線通信機器と画像データの送受信等を行う。また、無線通信モジュール200は、メイン基板113とフレキシブルプリント回路基板116を介して接続されており、撮影者の操作に合わせてメイン基板113によって制御される。
次に、図3を参照して無線通信モジュール200の構成について説明する。
図3は無線通信モジュール200の詳細な構成を示す外観斜視図である。
無線通信モジュール200は、無線通信回路基板201上に無線通信用ICを覆うシールドケース202と、フレキシブルプリント回路基板116を接続するコネクタ203等の電子部品が実装されている。
無線通信回路基板201には、無線通信モジュール200をカメラアセンブリ105に固定するための締結穴204と、シャーシ110に対して位置を決める位置決め穴205が設けられている。さらに、無線通信回路基板201上には、パターンアンテナ206が構成されている。
シールドケース202内に配置された無線通信用ICから出力された交流電流が給電線を通して、パターンアンテナ206に給電される。パターンアンテナ206に給電された交流電流は、パターンアンテナ206の開放端で反射し共振をおこし、パターンアンテナ206内で増幅しながらパターンアンテナ206の外部に電波を放射する。
給電点206aは、給電線とパターンアンテナ206との接続点を示しており、シールドケース202の角部近傍かつシールドケース202の外側に位置している。シールドケース202の角部のうち、特に給電点206aの対角に位置する角部を202aとする。
次に、図4を参照して接続フレキ115と無線通信モジュール200の位置関係について説明する。
図4はカメラアセンブリ105における無線通信モジュール200の配置形態を示す要部詳細図である。図4(a)は無線通信モジュール200周辺の正面からの要部斜視図である。図4(b)は無線通信モジュール200周辺の要部断面図である。図4(c)は接続フレキ115と無線通信モジュール200のみを抽出し、接続フレキ115と無線通信モジュール200の位置関係を示す要部上面図である。
図4(a)に示すように、無線通信モジュール200は、カメラアセンブリ105の上部に取り付けられており、インターフェース基板114の上、モードダイヤル103の下に位置する。無線通信モジュール200は、位置決め穴205にシャーシ110から突出したボス110aに挿入されることでシャーシ110に対する位置を決められており、締結穴204にビスを通して固定される。締結穴204の周辺は、無線回路基板201のグランドパターンが露出しており、ビスを介して、シャーシ110の金属部と電気的に接続されている。
図4(b)に示すように、インターフェース基板114とメイン基板113は互いに略平行に配置されており、無線通信モジュール200に対して略垂直に配置されている。
メイン基板113とインターフェース基板114とを接続する接続フレキ115は、シャーシ110の上部をまたぐようにコの字型に配置されている。接続フレキ115は、シャーシ110から突出したボス110bによって位置が決められている。また、接続フレキ115は、接続フレキ115の下面に両面テープ115aが貼付されており、両面テープ115aによって接続フレキ115とシールドケース202とが密着している。
図4(c)において、導電パターン115bはインターフェース基板114に実装されたマイクジャック114aのアナログ信号パターンである。導電パターン115cはインターフェース基板114に実装されたヘッドホンジャック114bのアナログ信号パターンである。導電パターン115dはマイクジャック114aのアナログ信号用のグランドパターンである。導電パターン115eはヘッドホンジャック114bのアナログ信号パターン用のグランドパターンである。導電パターン115d、115eはシールドケース202の角部202aの上に重なるように配置されている。
シールドケース202の表面には、パターンアンテナ206に給電される交流電流の漏れ電流がわずかながら流れている。この漏れ電流は、パターンアンテナ206に流れる電流と同様に高周波の交流電流である。そのため、表皮効果により、逆起電力の影響を受けやすいシールドケース202の中心部は電流が流れにくく、逆に、シールドケース202の角部202aのようなコーナーには、中心部の1/4の逆起電力の影響しか受けないため多くの電流が流れることになる。
接続フレキ115をシールドケース202の角部202aに密着させると、静電結合により、接続フレキ115の導電パターンにも高周波電流が流れる。その結果、接続フレキ115の導電パターン115d、115eにも高周波の交流電流が誘起され、接続フレキ115の導電パターン115d、115eが二次共振を起こしてアンテナの補助素子として機能する。
また、シールドケース202の角部202aは、給電点206aの対角に位置しており、シールドケース202の4つの角部の中でパターンアンテナ206から最も離れた場所に位置している。そのため、パターンアンテナ206と接続フレキ115の相互干渉が抑えられ、パターンアンテナ110が放射する電波は接続フレキ115による影響を受けにくい。
さらに、接続フレキ115とシールドケース202とが両面テープ115aで密着されているため、接続フレキ115の導電パターン115d、115eとシールドケース202との距離を一定に保つことができる。その結果、接続フレキ115の導電パターン115d、115eとシールドケース202との静電結合の強度を一定にし、電気的な接続を安定させることができる。
導電パターン115d、115eとシールドケース202との距離が近いほうが静電結合を強められるため、両面テープ115aの厚さは薄いことが望ましい。そのうえ、接続フレキ115は、シールドケース202と静電結合し、パターンアンテナ206には干渉しないため、アンテナの形状や特性に合わせてフレキ形状を変更する必要がなく、アンテナの利得を向上させることができる。
以上により、接続フレキ115の導電パターン115d、115eが無線通信モジュール200から放射される無線電波に対して二次共振を起こし、接続フレキ115の導電パターン115bも無線電波を放射するアンテナとして働くため、部品を追加することなく、安定的に良好な無線通信を行うことができる。
本実施形態では、導電パターン115d、115eとシールドケース202の角部202aとを重ねたが、少なくとも一本の導電パターンがシールドケース202の角部202aとが重なっていれば、同様の効果を得ることができる。
ところで、導電パターン115d、115eとシールドケース202の角部202aが静電結合しているため、導電パターン115d、115eとシールドケース202の角部202aとの間に浮遊容量が存在する。そのため、導電パターン115d、115eはシールドケース202の角部202aの高周波電流の影響を受けやすい。
しかし、導電パターン115d、115eはアナログ信号用のグランドパターンであり電位が安定しているため、高周波電流の影響を受けてもノイズが乗りにくい。
また、導電パターン115b、115cはシールドケース202から離れた位置に配線されているため、シールドケース202の角部202aと静電結合を起していない。そのため、導電パターン115b、115cに伝達されるアナログ信号はシールドケース202の角部202aの高周波電流の影響を受けにくく、ノイズが乗りにくい。
すなわち、上述のような接続フレキ115の配線構成にすることで、接続フレキ115をアンテナ補助素子として利用しながらも、接続フレキ115の導電パターン(115b、115c、115d、115e)にノイズが乗りにくい構成とすることができる。仮に、導電パターン115d、115eをアナログ信号パターンとすると、シールドケース202の角部202aとの静電結合による高周波電流の影響で、導電パターン115d、115eに伝達されるアナログ信号にノイズが混入する可能性がある。
なお、本実施形態では、4本の導電パターンを例示したが接続フレキ115に配線される導電パターンはこの限りではない。
たとえば、デジタル系の信号などもノイズ耐性があるため、導電パターン115d、115eにデジタル系の信号パターンを割り当ててもよい。
[実施形態2]
以下、図5を参照して、両面フレキシブルプリント回路基板である実施形態2の接続フレキ300の構成について説明する。
図5は接続フレキ300の断面図である。
接続フレキ300は、実施形態1と同様に、メイン基板113とインターフェース基板114とを接続している。また、実施形態1と同様に、接続フレキ300の下面には両面テープ301が貼付されており、接続フレキ300はシールドケース202に貼り付けられて密着している。
導電パターン303、304、305、306はベースフィルム302の上面に配線されている。
グランド層307はベースフィルム301の下面に配置されており、メイン基板113及びインターフェース基板114のグランドパターンに接続されている。
カバーフィルム308は、導電パターン303、304、305、306をそれぞれ覆っている。
このような構成にすることで、グランド層307がシールドケース202の角部202aと静電結合を起こし、アンテナの補助素子として機能する。グランド層307が静電結合するので、導電パターン303、304、305、306は静電結合による高周波電流の影響を受けにくくなる。その結果、実施形態1のように、導電パターンとシールドケース202との位置関係を考慮することなく、導電パターン303、304、305、306の信号配列を自由に組み替えることが可能である。
[実施形態3]
以下、図6を参照して、両面フレキシブルプリント回路基板である実施形態3の接続フレキ400の構成について説明する。
図6は接続フレキ400とシールドケース202の位置関係を示す要部上面図である。
接続フレキ400は、実施形態1、2と同様に、メイン基板113とインターフェース基板114とを接続している。また、接続フレキ400は、シールドケース202の角部202aに限らず、4か所の角部すべてと重なっている。
パターンアンテナ206からの漏れ電流は、シールドケース202の角部202aに限らず、そのほかの角部にも多く流れているため、接続フレキ400の導電パターンとシールドケース202のすべての角部とで静電結合を起こす。そのため、接続フレキ400は実施例1の接続フレキ115よりも、シールドケース202との電気的な接続が強くなるため、誘起される高周波電流が多くなる。
接続フレキ400は給電点206aの近傍まで配置されるため、パターンアンテナ206と相互干渉の影響を受ける。パターンアンテナ206から放射される電波は、相互干渉によって影響を受けるが、接続フレキ400とシールドケース202の電気的な接続が強まるので、無線通信モジュール全体のアンテナ利得は向上する。その結果、接続フレキ400はアンテナの補助素子として、接続フレキ115より高い効果を発揮することができる。
接続フレキ400は、実施例1の接続フレキ115よりもシールドケース200との電気的な接続が強くなり導電パターンにノイズが乗りやすくなるため、実施形態2のように、導電パターンの裏面にグランド層を設けた構成にすることが望ましい。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
115 実施形態1の接続フレキ、115d アナログ信号パターン、
202 シールドケース、202a シールドケースの角部、203 コネクタ、
204 締結穴、205 位置決め穴、206 アンテナ、206a 給電点、
300 実施形態2の接続フレキ、400 実施形態3の接続フレキ

Claims (8)

  1. 無線通信を行うアンテナ(206)と
    無線通信用ICを覆うシールドケース(202)と
    前記シールドケース(202)が配設された無線回路基板(201)と、
    基板間を電気的に接続するフレキシブルプリント回路基板(115)と、
    を備えた電子機器において、
    前記フレキシブルプリント回路基板(115)は前記アンテナ(206)に重ならず、前記フレキシブルプリント回路基板(115)の少なくとも一本の導電パターンが配線された部分が前記無線回路基板(201)の実装面に対して平行に配置され、かつ前記シールドケース(202)の上面を覆うように重なることを特徴とする電子機器。
  2. 前記フレキシブルプリント回路基板(202)の導電パターンは前記シールドケース(202)の上面の中で、少なくとも前記シールドケース(202)の角部(202a)に重なることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  3. 前記アンテナ(206)と給電線とを接続する給電点(206a)はシールドケース(202)の外側に配置され、前記シールドケース(202)の角部(202a)は前記給電点(206a)の対角に位置することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子機器。
  4. 前記フレキシブルプリント回路基板(115)は前記シールドケース(202)と密着して重なることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  5. 前記フレキシブルプリント回路基板(115)はアナログ信号を出力する第一の基板(114)とアナログ信号の出力を制御する第二の基板(113)を電気的に接続し、アナログ信号とアナログ信号以外の導体パターンで構成されている場合、アナログ信号以外の導体パターン(115d、115e)とシールドケース(202)とが重なることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  6. 前記フレキシブルプリント回路基板(115)のアナログ信号の導電パターン(115b、115c)はシールドケース(202)の上面を覆わないように離して配線されることを特徴とする請求項1又は請求項5に記載の電子機器。
  7. 前記フレキシブルプリント回路基板(115)は導電パターン(115b、115c、115d、115e)とシールドケース(202)との間にグランド層(307)を配置することを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  8. 前記フレキシブルプリント回路基板(400)は前記シールドケース(202)上面の全体を覆うように重なることを特徴とする請求項1又は請求項7に記載の電子機器。
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