KR100836302B1

KR100836302B1 - 전자 장치 및 무선 통신 단말

Info

Publication number: KR100836302B1
Application number: KR1020067018709A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 이케다
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2008-06-09
Also published as: TW200614774A; JP3841100B2; KR20060118608A; JP2006050527A; EP1766795A1; WO2006004220A1; US20090131130A1; US20070184874A1; US8103319B2; US7454229B2; TWI286018B

Abstract

전자파에 의해 제1 통신을 수행하는 제1 전송 유닛; 전자파에 의해 제2 통신을 수행하는 제2 전송 유닛; 및 상기 제2 전송 유닛으로부터 전송되는 신호를 수신하는 수신 유닛을 적어도 구비하는 전자 장치에서, 상기 전자 장치는 적어도 상기 제2 전송 유닛 및 상기 수신 유닛에 연결된, 이용 전자파의 1/(2π)보다 작은 크기를 갖는 방사체에 의해 배치된 안테나를 포함한다.

Description

전자 장치 및 무선 통신 단말 {ELECTRONIC APPARATUS AND WIRELESS COMMUNICATION TERMINAL}

본 발명은 전자 장치 및 무선 통신 단말에 관한 것으로서, 휴대전화 등의 촬상 소자 및 표시 소자와 같은 요소를 포함하고, 또한 통신 기능을 구비하고 있으며, 이러한 요소들은 높은 데이터 전송 속도를 요한다.

최근, 휴대전화, 노트북 타입 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 기능은 현저하게 개선되었으며, 이러한 전자 장치에 내장된 표시 소자 및 촬상 소자에 대해 고해상도 및 고정밀화가 강하게 요구되어, 이러한 전자 장치의 구조가 더 복잡하게 되었다. 특히 휴대전화는, 이러한 휴대전화에 카메라 기능이 내장될 것이 요구되고, 휴대전화의 표시 유닛 대형화가 요구되는 동시에, 작고 비용이 저렴하면서 가벼울 것이 강하게 요구되며, 또한 저소비로 동작할 것이 요구된다. 이러한 휴대전화의 하우징 구조로서, "클램쉘(clam shell)형 하우징"으로 불리는 폴더 타입의 하우징 및 "플립형 하우징"이 주로 사용되어 왔다.

현재, 이러한 표시 부재 소자 및 촬상 소자를 포함하는 전자 장치에서, 고해상도를 갖는 대형 표시 유닛을 생산하고, 나아가, 이러한 전자 장치를 작고 가볍게 만들기 위한 요구가 매우 강하게 제기되고 있다. 이러한 요구에 부응하여, 이러한 전자 장치의 소자 실장 기판을 복수의 하위 보드로 분할하는 경우가 많다. 이 경우에, 전자 회로가 표시 부재 측 및 제어 측으로 분리되는 경우가 많다. 이러한 환경에서, CPU를 디스플레이 소자 또는 촬상 소자 중 어느 하나에 연결하기 위한 배선의 길이는 불가피하게 증가한다. 디스플레이 소자의 해상도가 증가하기 때문에, 이 선로를 통해 전송되는 신호의 주파수가 높아져, 이러한 전자 소자 사이의 전기적 연결은 점점 곤란해진다.

특히, 클램쉘 타입 구조에서, CPU는 좁은 힌지(hinge) 부분을 통해 표시 소자 또는 촬상 소자 중 어느 하나에 연결된다. 이러한 표시 소자 및 촬상 소자에 대한 해상도가 증대하기 때문에, 양 기판 간에 전송/수신되는 데이터의 양 또한 증가하여, 고속의 데이터 전송 기술이 요구된다. 이 문제를 해결하기 위해, 고속 데이터 전송 시스템으로서, 예를 들면, 표시 부재 또는 촬상 소자 중 어느 하나에 연결하기 위해 LVDS(Low Voltage Differential Signaling)가 사용되는 등의 기술 사상이 제시되어 있다(일본 특허 제3086456호(44행) 및 일본 특허 제3330359호(46행)). 게다가, 일본 특허 제3349426호 및 일본 특허 제 3349490호는, 상술한 LVDS 기술 사상이 이 문제를 만족스럽게 해결할 수 없기 때문에, 새로운 방법을 제시하고 있다.

한편, 반도체 제조 기술에 있어서 큰 진보가 나타나면서, 시스템-온-칩으로서 집적도가 상당히 증가한 경향이 있으며, 따라서 단일의 칩 내에 저장 가능한 모든 반도체 회로가 이 단일의 반도체 칩에 탑재된다. 결과적으로, 반도체 칩과 외부 회로를 연결하기 위해 이용되는 핀의 전체 개수가 상당히 증가하며, 때때로 수 백 개의 연결 핀을 초과하기도 한다. 반면에, 반도체 회로의 동작 주파수가 유사하게 증가함과 동시에, 와이어 본딩(wire bonding)을 통해 반도체 회로를 외부 유닛에 연결하기 위한 종래의 연결 방법은 고주파수 특성에 대한 문제가 발생할 수 있으며, 또한 반도체 회로와 외부 유닛 사이에 신호가 거의 전송/수신되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제의 관점에서, 2003년 12월에 발행된 일본 잡지 "NIKKEI MICRODEVICE", 161쪽; JP-A-10-256478; JP-A-2000-124406; JP-A-2000-68904; 및 JP-A-2003-101320에서 반도체 칩이 무선으로 상호 연결되어 있거나, 회로 블럭들이 무선으로 상호 연결된 여러 연구 결과가 나타나 있다.

그러나, 최근의 표시 부재의 큰 스크린 사이즈에 대하여 이러한 기술 사상이 실행되어도, 충분히 만족스러운 성능을 얻을 수 없다. 즉, LVDS과 같은 소 신호 직렬 전송 동작에서, 충분히 만족스러운 노이즈 내성(내 간섭성 및 간섭 적용을 피할 수 있는 특성)을 달성하기 위해 매우 세심한 설계와 조정이 필요하다. LVDS 기술에서는, 신호의 진폭(amplitude)이 작기 때문에, 디지털 IC는 반드시 아날로그 신호를 처리해야 한다. 결과적으로, 전력 소모가 증가한다는 문제점이 있다. 또한, 높은 정확도로 신호를 전송하기 위해, LVDS 기술에서 정합(well-matched)의 임피던스 종단이 요구된다. 그러나, 임피던스 종단을 요구하는 많은 수의 신호 라인이 존재하고, 전송 임피던스는, 예를 들면 100옴으로, 낮다. 따라서, 이러한 저항 종단에 소모되는 전력이 허용치를 넘어버리는, 즉 높아지는, 또 다른 문제가 있다.

게다가, 배선이 힌지 부분과 같은 가동 부분을 통과하는 경우에, 이러한 가동 부분의 벤딩(bending) 각도로 인해 특성 임피던스가 변화하기 때문에, 상태에 응하여 임피던스 불일치 현상이 발생할 수 있으며, 따라서, 벤딩 부분에서의 반사 때문에 신호 열화가 일어날 수 있다. 결과적으로, 전송 데이터의 속도가 제한되는 점, 및/또는 탑재 방법 및 구성요소의 배치에 대한 제한이 생긴다는 문제점이 있다.

게다가, 전술하는 것으로부터 명백하듯이, 힌지 부분을 통해 전송/수신되는 신호의 전체 개수가 수십 개의 신호선에 이르고, 기판상에 형성된 배선이 이용될 수 없기 때문에, 플렉시블 기판이 커넥터를 통해 상호 연결된다. 이러한 플렉시블 기판의 이용 및 이러한 커넥터에 의한 연결은 고비용이 들고, 나아가 연결 신뢰도가 낮다는 결점이 있다.

게다가, 고속으로 데이터를 전송하기 위해 필요한 배선의 증가는 이 배선을 이용하기 위한 물리적 공간을 필요로 한다. 명백히, 전자 장치에 대해 많은 설계의 제약이 생긴다.

게다가, 긴 배선을 이용하여 고속으로 많은 양의 데이터가 전송되는 경우, 신호선으로부터 방사되는 전자장이 증가하며, 그러면 이는 전자 장치 자체 또는 다른 전자 장치에 전자기 방해를 일으킨다. 종래의 신호선에 의한 신호 전송 동작에서는 신호 수신 단말에서의 진폭 레벨이 규정되며, 신호 수신 단말에서 충분히 높은 품질이 보장되는 경우에도, 신호의 진폭 레벨은 저감될 수 없다. 즉, EMI 대책이 충분히 이뤄질 수 없으며, 이는 전자 장치의 설계를 제약하며, 이 전자 장치의 비용을 증가시킨다. 또한, 전송측 상의 전자 회로가 구동되기 때문에, 신호 수신 단말 상의 부하 및 선로의 표유 용량이 동시에 구동되므로, 신호를 전송하기 위해 여분의 에너지가 반드시 필요하다. 즉, 이는 전력 소모를 증가시킨다.

이러한 문제들은 집적 회로 및 전자 회로의 각각의 블록 사이에서 수행되는 통신에 종래의 무선 통신 기술이 행해지고, 전자파에 의한 무선 데이터 전송 기술을 사용함으로써 배선이 형성될 수 없는 부분에서의 데이터 전송 동작이 수행되면 완전히 해결될 수 있다. 상술한 종래의 무선 통신 기술과 관련하여, 2003년 12월에 발행된 일본 잡지 "NIKKEI MICRODEVICE", 161쪽; JP-A-10-256478; JP-A-2000-124406; JP-A-2000-68904; 및 JP-A-2003-101320에 개시된 기술이 주목받는다.

그러나, 종래의 무선 기술을 전자 장치 내의 데이터 전송 동작에 도입하기 위해서는, 데이터가 도선으로 전송되는 방법과 같은 경우와 비교하여 그 메커니즘이 매우 복잡하고 사실상 설치가 수행되기 어렵다. 특히, 휴대전화 단말에서, 전화 기능의 송신기 출력(즉, 휴대전화 단말의 근본 목적)은 매우 높고, 따라서 전송 신호는 동일한 장치(휴대전화 단말) 내에서 확립된 무선 연결에 큰 방해를 끼칠 수 있다. 전술한 설명으로부터 자명하듯이, 동일한 전자 장치에서 실행되는 무선 통신에 있어서는, 일본 전자파 제어법 등에 의해 제한된 규제대상이 되지 않는, 낮은 레벨을 갖는 전자파만이 제한적으로 이용될 수 있다. 실제로, 이러한 신호 레벨 간의 차이는 80dB에 이른다. 반면에, 기기 내 연결에 이용되는 신호가 노이즈로서 전화 수신기에 혼합될 수 있고, 예를 들면 이 수신기의 감도를 저하시키는 등의 방해를 일으킬 가능성이 있다. 이러한 종래 기술 중 어떠한 것도 상술한 문제의 관점에서의 효율적인 해결 수단을 개시하고 있지 않다.

또한, 전자 기기를 내부적으로 연결하기 위해 이용되는 안테나는 상술한 종 래의 무선 기술을 실시하는 경우 매우 어려운 문제를 구성한다. 상술한 일본 특허 공보 5 내지 8 중 어느 것도 효율적인 해결책을 기술하고 있지 않다. 예를 들면, 일본 특허 공보 6은, 1.5GHz의 주파수를 갖는 전자파 파장의 1/4 길이를 갖는 안테나가 집적 회로 상에 형성된 것을 기술한다. 그러나, 1.5GHz의 주파수를 갖는 이런 전자파의 파장은 20cm가 되며, 따라서 이러한 1/4 파장의 안테나 길이(즉, 5cm)를 갖는 안테나를 집적 회로 상에 형성하는 것은 실질적으로 어렵다. 또한, 일본 특허 공보 7 및 8은, 절연 필름이 반도체 칩 상에 형성되어 있고, 평형의 안테나 방사체가 반도체 칩의 절연 필름상에 위치한 구조를 기술하고 있다. 그러나, 이러한 사실은 통상의 숙련된 기술자에 의해 쉽게 이해될 수 있다. 즉, 반도체 칩상에 형성된 절연 필름의 두께와 실질적으로 동일한 두께에 기인한 절연 필름상에 위치한 안테나 방사체로부터 전자파는 효율적으로 방사될 수 없다.

나아가, 직사(point-blank) 범위 내의 전자 기기 내에서 통신이 실행되고, 표준 통신선이 사용되는 먼 거리의 범위뿐만이 아니라, 안테나 근처의 특정 전달 특성에도 근거하여 전자파의 전달이 고려되어야 한다.

이 문제를 명확히 하기 위해, 종래 기술에 근거하여 실행되는 시뮬레이션을, 도면을 참조하여 설명한다.

도 11은 클램쉘 구조를 구비한 휴대전화 단말, 즉 표시 장치가 탑재된 표시체 유닛(701)과 기저대(baseband) 프로세서와 입력 장치(키보드)가 탑재된 본체 유닛(702)이 배치된 휴대전화 단말의 시뮬레이션의 예시이다. 도면에 나타난 바와 같이 선 X-X'가 축으로서 이용되고, 표시체 유닛(701) 및 본체 유닛(702) 양쪽이 접힐 수 있지만, 시뮬레이션은 이 유닛들(701 및 702)이 열려져 있는 상태, 즉 통상의 상태 하에서 수행된다.

이 휴대전화 단말 모델에서, 전자파를 사용하여 표시 장치상에 표시될 데이터를 본체 유닛(702)으로부터 표시체 유닛(701)으로 전송하기 위해서, 전송용 안테나(703) 및 수신용 안테나(704)가 각각 구비된다. 또한, 휴대전화의 전송/수신용 안테나(705)가 표시체 유닛(701) 상에 구비되어 있고, 통상의 상태 하에서 동축 케이블을 통해 본체 유닛(702)으로부터 전력이 공급된다. 이 도면에서, 간단한 시뮬레이션을 위해 모든 안테나가 단극(mono-pole) 안테나로서 다루어진다. 실제의 실시형태에서는, 이러한 역-F형 안테나로서의 높이가 낮은 안테나가 안테나(703 및 704)로서 선택되어야 한다. 그러나, 두 안테나의 경우의 시뮬레이션 결과에 있어 큰 차이가 없는 것으로 보인다. 또한, 휴대전화용 안테나(705)가 3세대 휴대전화 시스템에서 사용되는 2GHz의 주파수 범위로 전자파를 전송/수신하고, 기기 내 통신용 안테나들(703 및 704)이 5GHz의 주파수 범위로 전자파를 이용한다고 가정하면, 길이가 37.5mm 및 15mm이고 1/4 파장에 상응하며, 그 직경이 1mm인 실린더가 방사체로서 사용된다.

도 12는 기기 내 통신용 전송 안테나(703)를 포트 1로서 설정하고, 기기 내통신용 수신 안테나(704)를 포트 2로서 설정하며, 전화용 안테나(705)를 포트 3으로서 설정한 경우의 S 행렬의 전형적인 S 파라미터를 나타낸다.

도 12에서, 기기 내 통신용 전송 안테나(703)로부터 수신 안테나(704)로 전 송되는 에너지 비율은 "S₂₁"이고, 휴대전화 안테나(705)로부터 기기 내 통신용 수신 안테나(704)로 전송되는 에너지의 비율은 "S₂₃"이다. 이 도면으로부터 알 수 있듯이, 비율 "S₂₁"은 기기 내 통신에서 이용되는 5GHz의 주파수에서 대략 -16dB이고, 비율 "S₂₃"은 휴대전화에 대해 2GHz의 주파수에서 -25dB이다.

다시 말하면, 기기 내 통신용 수신 안테나(704)에서 기기 내 통신용 전송 안테나(703)의 전송 출력과 휴대전화용 안테나(705)의 전송 출력 간의 레벨 차이는 DU 비율(Desire/Undesire 비율)에 직접 반영된다. 휴대전화에 대한 전송 출력은 최대 23dBm이며, 또한 일본 전자파 제어법에 근거하여 무면허 무선국에 허용된 최대 전송 파워는 EIRP로 환산하면 -64.3dBm에 상응한다. 상술한 시뮬레이션에 따라, 양 신호는 대략 80dB(23 - (-64.3) - (16 - 25) = 78.3)의 매우 큰 레벨 차이로서 기기 내 통신용 안테나(704)에 나타난다.

기기 내 통신용 수신 유닛에서, 원하지 않는 신호를 제거하기 위한 필터 수단이 요구된다. 그러나, 실제의 경우에는, 수신 유닛 상의 이러한 극히 큰 레벨 차이를 제거할 수 있는 필터를 탑재하는 것은 사실상 어렵다. 기호 "S₁₃"은 휴대전화용 안테나(705)로부터 기기 내 통신용 전송 안테나(703)로 전송되는 에너지의 비율을 나타낸다. 양 안테나가 전송 안테나에 대응되므로, 이 에너지 비율 "S₁₃"은 문제가 되지 않는다. 그러나, 예를 들면, 상술한 촬상 소자를 장착한 휴대전화 단말, 예를 들면 카메라가 장착된 휴대전화 등에서, 표시체 유닛(701)상에 탑재된 촬 상 소자에 의해 획득된 이미지 데이터가 본체 유닛(702)으로 전송되는 경우, 기기 내 통신용 안테나(703)는 수신용 안테나로서 이용되고, 따라서 이 에너지 비율의 값 "S₁₃"이 참조용으로 사용될 수 있다. 또한 S 행렬은 대칭 행렬에 상응하기 때문에, S₃₁ = S₁₃이다. 이러한 경우에, 조건은 더 엄격해지며, DU 비율은 -90dB에 이른다.

결과적으로, 본 발명은 종래의 전자 기기에서 사용되는 각각의 회로 블록 간에 무선으로 그리고 고속으로 전송되는 대량의 데이터가 전송되는 경우에 발생하는 상술한 다양한 종류의 문제를 해결하고, 특히, 전자 기기 자체 내에 전자 기기가 갖는 근본 목적을 구성하는 강한 전자파 발진원이 존재하는 경우에 안테나의 사이즈 및 방해 제거에 관한 문제를 해결하기 위해 고안되었으며, 따라서, 종래 데이터 전송 시스템의 제약 및 결점을 제거할 수 있고, 저비용 및 고신뢰도로 제조될 수 있는 전자 장치 및 무선 통신 단말을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 전자 장치는, 전자파에 의해 제1 통신을 수행하는 제1 전송 유닛; 전자파에 의해 제2 통신을 수행하는 제2 전송 유닛; 및 제2 전송 유닛으로부터 전송되는 신호를 수신하는 수신 유닛을 적어도 구비하고; 이 전자 장치는, 방사체를 포함하는 구의 직경이, 상기 제2 전송 유닛 또는 상기 수신 유닛 중 어느 하나에 이용되는 전자파 파장의 1/(2π)보다 작은 안테나를 포함하는 전자 장치의 특징을 갖는다.

상술한 배치에 따르면, 제2 전송 유닛으로부터 전송된 신호는 동일한 전자 기기 내의 수신 유닛에 의해 수신된다. 이 전송 및 수신 유닛이 전자 기기 내에서 고속으로 대량의 데이터를 전송하기 위해 이용되면, 공기층이 매질로서 이용되어 전자파를 이용한 방법으로 데이터 전송 동작이 수행되기 때문에, 고속 및 대량의 데이터 전송 동작에 의해 발생하는 다양한 종류의 종래 문제점들이 해결될 수 있다. 게다가, "소형 안테나"로 불리는 이러한 안테나들은 이 전송 및 수신 유닛에 이용되는 안테나로서 사용되기 때문에, 그 주파수 대역은 협대역이고, 이 소형 안테나들은 강한 주파수 선택 특성을 나타낸다. 결과적으로, 제1 전송 유닛으로부터 전송되는 전송 신호의 방해가 저감될 수 있다. 또한, 안테나가 작게 만들어지므로, 소위 "근접 영역"은 좁아진다. 그 결과, 이 소형 안테나가 동일한 기기 내의 공간과 같이 좁은 장소에 배치되는 경우에도, 신호 라인은 용이하게 설계될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자 장치는, 안테나가 방사체; 및 방사체의 리액턴스 성분을 상쇄하기 위한 리액턴스 소자로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 배치에 따라서, 안테나가 갖는 리액턴스 성분을 상쇄할 수 있는 리액턴스 소자가 구비되므로, 안테나는 고성능으로 제조될 수 있으며, 우수한 방사 효율을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전자 장치는, 제1 전송 유닛, 제2 전송 유닛, 또는 수신 유닛의 전체 회로나 일부 회로가 반도체 집적 회로 상에 구축되며; 반도체 집적 회로 상의 배선이 갖는 리액턴스 성분 및 반도체 집적 회로로부터 안테나의 방사체까지로 한정된 배선이 갖는 리액턴스 성분 양쪽에 의해 상기 안테나의 방사체의 리액턴스 성분 전체 또는 그 일부가 상쇄되는 특징을 갖는다.

상술한 배치에 따라서, 전자 기기 내 신호를 전송/수신하기 위해 이용되는 수신 유닛 및 전송 유닛 양쪽은 전자 기기를 구성하는 집적 회로 상에 동시에 형성되어, 전자 기기는 작고 저비용으로 만들어질 수 있으며, 나아가 높은 신뢰도로 제조될 수 있다. 또한, 안테나가 갖는 리액턴스 성분의 일부는 반도체 집적 회로로부터 안테나까지 한정된 배선 등이 갖는 표유 소자에 의해 보상될 수 있기 때문에, 종래의 문제를 구성하는 반도체 집적 회로의 본딩 와이어(bonding wire)의 인덕턴스와 같은 표유 소자에 의해 발생하는 악영향을 전자 장치가 제거할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전자 장치는, 전자파에 의해 제1 통신을 수행하는 제1 전송 유닛; 전자파에 의해 제2 통신을 수행하는 제2 전송 유닛; 및 상기 제2 전송 유닛으로부터 전송되는 신호를 수신하는 수신 유닛을 적어도 구비하고, 이 전자장치는, 방사체를 포함하는 구의 직경이, 제2 전송 유닛 또는 수신 유닛 중 어느 하나에 이용되는 전자파 파장의 1/(2π)보다 작은 안테나; 수신 유닛의 수신 상태를 평가하는 평가 수단; 제2 전송 유닛에 의해 전송되는 전자파의 주파수를 제어하는 제어 수단; 및 평가 수단에 의한 평가 결과를 제어 수단에 피드백하는 피드백 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상술한 배치에 따라서, 동일한 전자 기기 내에서 제2 전송 유닛으로부터 전송된 신호는 수신 유닛에 의해 수신된다. 이 전송 및 수신 유닛이 전자 기기 내에서 고속으로 대량의 데이터를 전송하기 위해 이용되면, 공기층이 매질로서 이용되어 전자파를 이용한 방법으로 데이터 전송 동작이 수행되기 때문에, 고속 및 대량의 데이터 전송 동작에 의해 발생하는 다양한 종류의 종래 문제점들이 해결될 수 있다. 게다가, "소형 안테나"로 불리는 이러한 안테나들은 이 전송 및 수신 유닛에 이용되는 안테나로서 사용되기 때문에, 그 주파수 대역은 협대역이고, 이 소형 안테나들은 강한 주파수 선택 특성을 나타낸다. 결과적으로, 제1 전송 유닛으로부터 전송되는 전송 신호의 방해가 경감될 수 있다. 또한, 안테나가 작게 만들어지므로, 소위 "근접 영역"은 좁아진다. 그 결과, 이 작은 안테나가 동일한 기기 내의 공간과 같은 좁은 장소에 배치되는 경우에도, 신호선은 쉽게 설계될 수 있다. 이러한 소형 안테나는 강한 주파수 선택 특성을 갖기 때문에, 이 소형 안테나는 회로 제조의 변동 및 주변 상황의 변화에 대하여 높은 민감성를 갖는다. 그러나, 본 발명의 전자 장치는 피드백 수단을 구비하고 최적화된 주파수에서 계속적으로 동작하도록 제어될 수 있으므로, 이러한 요인에 의해 발생하는 불안정한 요소들이 제거될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자 장치는, 안테나의 방사체 형태가 선형인 특징을 갖는다.

본 발명의 상술한 배치에 따르면, 안테나를 용이하게 설계하면서, 안테나의 주파수 특성을 좁은 주파수 대역으로 만들 수 있으며, 따라서, 강한 주파수 선택 특성을 갖도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자 장치는, 안테나의 방사체가 인쇄 회로 기판상에 형성되는 인쇄 패턴으로 구성된 특성을 갖는다.

본 발명의 상술한 배치에 따르면, 안테나는 배선 패턴과 함께 집적 회로 상에 형성될 수 있으며, 안테나의 탑재 공정이 단순화될 수 있다. 게다가, 통신 기기를 작고 저비용으로 만들 수 있으며, 동시에 이 통신 기기의 신뢰성도 개선될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 무선 통신 단말은, 제1 하우징 유닛; 제2 하우징 유닛; 제1 하우징 유닛과 제2 하우징 유닛 사이의 위치 관계가 변경 가능하도록 제1 하우징 유닛을 제2 하우징 유닛에 결합하는 결합 유닛; 제1 하우징 유닛 또는 제2 하우징 유닛 중 어느 하나에 탑재된 외부 무선 통신용 안테나; 외부 무선 통신용 안테나를 통해 수행되는 외부 무선 통신을 주로 제어하는, 제1 하우징 유닛에 탑재되는 외부 무선 통신 제어 유닛; 제2 하우징 유닛에 탑재되는 표시 유닛; 제1 하우징 유닛과 제2 하우징 유닛 사이에 수행되는 내부 무선 통신을 제어하는, 제1 하우징 유닛에 탑재된 제1 내부 무선 통신 제어 유닛; 제1 하우징 유닛과 제2 하우징 유닛 사이에 수행되는 내부 무선 통신을 제어하는, 제2 하우징 유닛에 탑재된 제2 내부 무선 통신 제어 유닛; 방사체를 포함하는 구의 직경이, 내부 무선 통신에 사용되는 전자파 파장의 1/(2π)보다 작은, 제1 하우징 유닛에 탑재된 제1 내부 무선 통신용 안테나; 방사체를 포함하는 구의 직경이, 내부 무선 통신에 사용되는 전자파 파장의 1/(2π)보다 작은, 제2 하우징 유닛에 탑재된 제2 내부 무선 통신용 안테나; 및 외부 무선 통신용 안테나를 통해 전송되는 전자파의 전송 타이밍에 의거하여 내부 무선 통신에서 전송되는 전자파의 전송 타이밍을 제어하는 내부 무선 타이밍 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상술한 배치에 따라서, 내부 무선 통신용 안테나의 주파수 범위는 좁게 만들어질 수 있고, 주파수 선택 특성이 개선될 수 있으며, 나아가, 그 지향성이 완화될 수 있다. 결과적으로, 외부 무선 통신과 내부 무선 통신 사이의 간섭이 경감될 수 잇으며, 방해가 감소될 수 잇다. 휴대전화에 클램쉘 구조가 사용된 경우에도, 휴대전화의 하우징들 사이의 데이터 전송 동작은 안정된 상태 하에서 무선 모드로 수행될 수 있다. 그 결과로서, 휴대전화상에 탑재된 표시 유닛의 고해상도에 대응하여 하우징들 사이에서 전송/수신되는 데이터의 양이 증가하는 경우에도, 결합 유닛의 복잡한 구조가 억제되는 동시에, 번거로운 탑재 공정을 방지할 수 있다. 결과적으로, 비용 상승의 면이 억제되는 동시에, 휴대전화는 높은 신뢰도로 작고 얇게 만들어질 수 있으며; 나아가, 휴대전화의 휴대성이 저하되지 않으면서, 휴대전화는 대형 표시 스크린을 갖도록 제조될 수 있고 다양한 기능을 구비할 수 있다.

도 1은 본 발명의 안테나가 탑재된 클램쉘 타입 휴대전화가 열려 있는 상태를 나타내는 투시도이다.

도 2는 본 발명의 안테나가 탑재된 클램쉘 타입 휴대전화가 닫혀 있는 상태를 나타내는 투시도이다.

도 3은 본 발명의 안테나가 탑재된 회전 타입 휴대전화의 외관을 보여주는 투시도이다.

도 4는 본 발명의 실시형태를 설명하는 도표이다.

도 5는 본 발명의 실시형태에서 안테나 부분을 자세하게 설명하는 도표이다.

도 6은 본 발명의 실시형태에서 안테나 부분의 효과를 기술하는 도표이다.

도 7은 미소 전류 소자로부터 방사되는 계(field)를 나타내는 도표이다.

도 8은 본 발명의 실시형태를 기술하는 블록도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시형태를 설명하는 도표이다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시형태를 설명하는 도표이다.

도 11은 종래 기술을 설명하는 도표이다.

도 12는 종래 기술을 설명하는 도표이다.

이제 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 기술한다.

도 1은 안테나가 탑재된 본 발명의 클램쉘 타입 휴대전화가 열려 있는 상태를 나타내는 투시도이다. 도 2는 안테나가 탑재된 본 발명의 클램쉘 타입 휴대전화가 닫혀 있는 상태를 나타내는 투시도이다.

도 1 및 도 2에서, 동작 버튼(4)이 제1 하우징 유닛(1)의 표면상에 배치되어 있고, 또한, 마이크로폰(5)이 제1 하우징 유닛(1)의 하부 가장자리에 구비되어 있다. 또한, 표시 부재(8)가 제2 하우징 유닛(2)의 표면상에 구비되어 있고, 스피커(9)가 제2 하우징 유닛(2)의 상부 가장자리에 탑재되어 있다. 이러한 경우에, 외부 무선 통신 안테나(6)에 의해 전송/수신되는 신호는 제1 하우징 유닛(1)과 함께 동축 케이블을 통해 전달될 수 있다. 또한, 외부 무선 통신용 안테나(6)는 참조번호 6'로 나타난 것처럼 제1 하우징 유닛(1) 상에 선택적으로 탑재될 수 있다.

또한, 표시 부재(11) 및 촬상 소자(12)는 모두 제2 하우징 유닛(2)의 바깥면에 구비된다. 또한, 표시 부재(8 및 11)로서, 예를 들면 액정 표시 패널로서, 유기 EL 패널, 또는 플라즈마 표시 패널이 사용될 수 있다. 또한, 촬상 소자(12)로서, CCD 또는 CMOS 센서 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 또한, 제1 하우징 유닛(1)과 제2 하우징 유닛(2) 사이의 내부 무선 통신을 수행하는 내부 무선 통신용 안테나(7 및 10)는 제1 하우징 유닛(1) 및 제2 하우징 유닛(2) 양쪽에 각각 구비되어 있다.

그리고, 제1 하우징 유닛(1)은 힌지(3)를 통해 제2 하우징 유닛(2)에 결합되어 있다. 제2 하우징 유닛(2)는 힌지(3)를 받침점으로서 설치함으로써 회전되며, 제2 하우징 유닛(2)은 제1 하우징 유닛(1) 위로 접힐 수 있다. 그러면, 제2 하우징 유닛(2)은 제1 하우징 유닛(1) 위로 닫혀 있으므로, 동작 버튼(4)은 제2 하우징 유닛(2)으로 보호될 수 있고, 휴대전화의 운반 중에 동작 버튼(4)이 오동작하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 하우징 유닛(2)이 제1 하우징 유닛(1)으로부터 열리므로, 표시 부재(8)가 보여지는 동안 동작 버튼(4)이 동작할 수 있고; 스피커(9) 및 마이크로폰(5)이 이용되는 동안 전화 통신이 수행될 수 있으며; 또한, 동작 버튼(4)이 동작하는 동안 촬상 동작이 수행될 수 있다.

이러한 경우에, 클램쉘 구조가 사용되기 때문에, 표시 부재(8)는 제2 하우징 유닛(2)의 거의 전체 영역에 걸쳐 배치될 수 있고, 휴대전화의 이동성을 저하하지 않으면서 표시 부재(8)의 크기가 확대될 수 있어, 시각적 특성이 개선될 수 있다.

또한, 내부 무선 통신용 안테나들(7 및 10)은 제1 하우징 유닛(1) 및 제2 하 우징 유닛(2)에 각각 구비되므로, 내부 무선 통신용 안테나(7 및 10)를 이용하여 내부 통신으로서 제1 하우징 유닛(1)과 제2 하우징 유닛(2) 사이의 데이터 전송 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 외부 무선 통신용 안테나(6)를 통해 제1 하우징 유닛(1)으로 획득된 이미지 데이터 및 음성 데이터는 모두 내부 무선 통신용 안테나(7 및 10)를 이용하여 내부 무선 통신으로서 제2 하우징 유닛(2)으로 전송되어, 이미지가 표시 부재(8) 상에 표시될 수 있으며 음성이 스피커(9)로부터 출력될 수 있다. 또한, 촬상 소자(12)에 의해 획득된 촬상 데이터는, 내부 무선 통신용 안테나(7 및 10)를 사용하여 내부 무선 통신으로 제2 하우징 유닛(2)으로부터 제1 하우징 유닛(1)으로 전송되며, 그리고 나서, 외부 무선 통신용 안테나(6)를 통해 외부 유닛으로 송출될 수 있다.

결과적으로, 제1 하우징 유닛(1)과 제2 하우징 유닛(2) 간에 배선을 이용하여 데이터를 전송할 필요가 없고, 또한 다수의 핀을 구비한 플렉시블 배선 기판이 더이상 힌지(3)를 관통하지 않는다. 따라서, 힌지(3)의 복잡한 구조가 억제될 수 있고; 성가신 탑재 단계를 피할 수 있으며, 비용상승의 측면이 억제되는 동시에, 휴대전화가 높은 신뢰도로 작고 얇게 만들어질 수 있고; 나아가, 휴대전화의 이동성이 저하하지 않으면서, 휴대전화는 대형 표시 스크린으로 제조될 수 있으며 다양한 기능을 구비할 수 있다.

도 3은 안테나가 탑재된 본 발명의 회전 타입 휴대전화의 외관을 보여주는 투시도이다.

도 3에서, 동작 버튼(24)은 제1 하우징 유닛(21)의 표면상에 배치되어 있으 며, 또한, 마이크로폰(25)은 제1 하우징 유닛(21)의 하부 가장자리 상에 구비되어 있다. 또한, 표시 부재(28)는 제2 하우징 유닛(22)의 표면상에 구비되어 있고, 스피커(29)는 제2 하우징 유닛(22)의 상부 가장자리 상에 구비되어 있으며, 외부 무선 통신용 안테나(26)는 제2 하우징 유닛(22)의 상부 가장자리 상에 탑재되어 있다. 이러한 경우에, 외부 무선 통신 안테나(26)에 의해 전송/수신된 신호는 제1 하우징 유닛(21)과 함께 동축 케이블을 통해 전달될 수 있다. 또한, 외부 무선 통신용 안테나(26)는 참조 번호 26'로 나타난 것처럼 제1 하우징 유닛(21) 상에 선택적으로 탑재될 수 있다.

또한, 제1 하우징 유닛(21)과 제2 하우징 유닛(22) 사이의 내부 무선 통신을 수행하는 내부 무선 통신용 안테나들(27 및 30)은 제1 하우징 유닛(21) 및 제2 하우징 유닛(22) 양쪽에 각각 구비되어 있다.

그리고, 제1 하우징 유닛(21)은 힌지(23)를 통해 제2 하우징 유닛(22)에 결합되어 있다. 제2 하우징 유닛(22)은 힌지(23)를 받침점으로 설치함으로써 수평으로 회전되며, 제2 하우징 유닛(22)은 제1 하우징 유닛(21) 위로 접힐 수 있다. 또한, 제2 하우징 유닛(22)은 제1 하우징 유닛(21)으로부터 이동할 수 있다. 그리고, 제2 하우징 유닛(22)은 이 제2 하우징 유닛(22)이 제1 하우징 유닛(21) 위에 오버랩되는 방법으로 배치되므로, 동작 버튼(24)은 제2 하우징 유닛으로 보호될 수 있으며, 휴대전화를 운반하는 경우 동작 버튼(24)이 오동작하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 하우징 유닛(22)이 제1 하우징 유닛(21)으로부터 이동하기 위해 수평으로 회전하므로, 표시 부재가 보여지는 동안 동작 버튼(24)이 동작 가능하고; 스피커(29) 및 마이크로폰(25)이 이용되는 동안 전화 통신이 수행될 수 있다.

이러한 경우에, 내부 무선 통신용 안테나들(27 및 30)이 제1 하우징 유닛(21) 및 제2 하우징 유닛(22)에 각각 구비되기 때문에, 내부 무선 통신용 안테나(27 및 30)를 이용하여 내부 통신으로 제1 하우징 유닛(21)과 제2 하우징 유닛(22) 사이의 데이터 전송 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 외부 무선 통신용 안테나(26 또는 26`)를 통해 제1 하우징 유닛(21)으로 획득된 이미지 데이터 및 음성 데이터는 모두 내부 무선 통신용 안테나(27 및 30)를 이용하여 내부 무선 통신으로 제2 하우징 유닛(22)으로 전송되어, 이미지가 표시 부재(28)상에 표시될 수 있고, 음성이 스피커(29)로부터 출력될 수 있다.

결과적으로, 다수의 핀을 구비한 플렉시블 배선 기판은 더이상 힌지(23)를 관통하지 않는다. 따라서, 힌지(23)의 복잡한 구조가 억제될 수 있고; 성가신 탑재 단계를 피할 수 있으며, 비용 상승의 측면이 억제되는 동시에, 높은 신뢰도로 작고 얇게 휴대전화가 만들어질 수 있고; 나아가, 휴대전화의 이동성이 저하되지 않으면서, 휴대전화는 대형 표시 스크린으로 제조될 수 있고 다양한 기능을 구비할 수 있다.

비록 상술한 실시형태에서 휴대전화가 예시되었으나, 본 발명은 비디오 카메라, PDA(Personal Digital Assistants), 노트북 타입 개인용 컴퓨터 등에도 대체되어 적용될 수 있다.

실시형태 1

도 4(a)는 본 발명에 따른 실시형태를 보여주는 투시도이고, 도 4(b)는 도 4(a)에서 "X-Y" 화살표에 의해 나타난 직선을 포함하는 평면으로 자른, 도 4(a)의 실시형태의 단면도이다.

도 4에서, 참조 번호 101은 액정 표시 부재 및 촬상 소자가 탑재된 표시체 유닛을 보여주며, 표시 부재는 표시 부재 구동 회로 등과 함께 유전체 기판(107)상에 탑재된다. 참조 번호 102는 본체 유닛을 보여주며, 키보드 등의 입력 장치, 본체 유닛(102)의 CPU, 전화 기능 처리 동작에서 요구되는 변조/복조 회로 등이 유전체 기판(108) 상에 탑재된다. 본체 유닛(102)에서 생성된 표시 데이터는 본체 유닛(102) 상에 탑재된 변조 회로 등에 의해 처리되며, 그 후에, 처리된 표시 데이터는 기기 내 통신용 전송 안테나(103)로부터 전자파로서 방사되며, 그리고 나서, 전송된 표시 데이터는 기기 내 통신용 수신 안테나(104)에 의해 수신된다. 수신된 신호는 복조 처리 동작에 근거하여 표시체 유닛(101) 상에 구비된 수신 회로에 의해 처리되며, 그리고 나서, 표시 데이터로 변환되어 표시체 유닛(101) 상에 구비된 표시 부재 상에 표시 데이터의 내용이 표시된다. 참조 번호 105는 휴대전화에 이용되는 안테나를 보여준다. 본체 유닛(102)에 의해 동축 케이블을 통하여 전력이 안테나(105)에 공급된다.

도 4의 안테나와 그에 이용되는 주파수의 위치 관계는 도 11에 나타난 종래 기술의 것과 동일하다. 또한, 표시체 유닛(101) 및 본체 유닛(102) 양쪽의 유전체 기판들(107 및 108)의 뒷면은 접지면으로서 도체로 피복된다. 도 4(B)에서, 동일한 참조 번호 106이 두 지점에 나타난다. 이는 동일한 참조 번호 106이 힌지 부분 을 통해 등전위에서 유지되는 동일한 구성요소를 나타내기 때문이다. 또한, 접지면이 유전체 기판 뒷면의 거의 모든 면을 덮고 있다고 해도, 이는 시뮬레이션을 간단하게 수행하기 위한 예시이다. 실제로는, 이 접지면은 탑재되는 회로의 접지로서 이용되며, 따라서 이 접지면은 복잡한 패턴이 된다.

도 5는 본 발명에 관한 기기 내 통신용 전송/수신 안테나(103 및 104)를 더 자세하게 설명하기 위한 도표이다. 도 4에서 나타난 동일한 참조 번호가 도 5의 동일한 구조적 요소들을 표기하기 위해 사용되었다. 이 실시형태에서, 전송/수신 안테나(103 및 104) 양쪽에 대해, 길이 6.5mm, 폭 1mm의 직사각형 도체가 안테나 방사체로서 사용되었다. 이 직사각형 도체는, 회로 기판의 일부로서 기능하는 인쇄 회로 기판의 도체 패턴의 형태로 구성될 수 있으며, 역-F형 안테나로서의 특정 요소 및 특정 구조가 필요하지 않으므로, 제조 공정에 있어 장점을 갖는다. 이 안테나의 크기는 사용 주파수(5GHz) 파장(6cm)의 거의 1/10이고, 파장의 1/(2π) 이하이며, 따라서 "소형 안테나"로 불린다. 기호 "π"는 원주율이다.

양 안테나의 방사 효율을 높이기 위해, 방사체의 뒷면은 접지면으로부터 벗어나 있다. 기기 내 통신용 전송 안테나(103)에 대해, 접지면 뒤 표면에서 7 x 9.5mm 크기의 직사각형 구멍(109)이 뚫어져 있다. 또한, 기기 내 통신용 안테나(104)는 기판의 가장자리면 상에 구성되어 있으며, 노치(notch) 부분이 접지면상에 형성되어 있다. 이 안테나들 및 구성요소들은 단순히 한 예로서 예시되었음을 유념해야 하며, 따라서, 간단한 구성요소의 배열을 위해 자유롭게 변경될 수 있다. 도 5에서 기호 "X"로 나타난 지점들이 공급 지점으로 사용되지만, 전력은 기기 내 통신 전송/수신 안테나(103 및 104)와 이 안테나(103 및 104)의 바로 아래에 위치한 접지면 상의 지점 사이에서 공급된다.

도 6은 기기 내 통신용 전송 안테나(103)가 포트 1로서 사용되고, 기기 내 통신용 수신 안테나(104)가 포트 2로서 사용되며, 휴대전화용 안테나가 포트 3으로서 사용되는 경우에 S 파라미터의 시뮬레이션을 실행하는 것에 의한 계산 결과를 나타낸다. 도 6의 계산 결과로부터 알 수 있듯이, 기기 내 통신용 전송 안테나(103)로부터 수신 안테나(104)로 전송되는 에너지의 비율 "S₂₁"은 사용 주파수 5GHz에서 -16db이며, 반면에, 휴대전화 안테나(105)로부터 기기 내 통신용 수신 안테나(104)로 전송되는 에너지의 비율 "S₂₃"은 사용 주파수 2GHz에서 -49db이다. 즉, 에너지 비율 S₂₁과 S₂₃ 사이의 차이는 기기 내 통신용 전송 안테나(103)의 전송 파워와 기기 내 통신용 수신 안테나(104) 내의 휴대전화용 안테나(105)의 전송 파워 사이의 레벨 차이에 반영되며, DU 비율은 33dB까지 개선될 수 있다. 문제 없이 기기 내 통신을 수행하기 위해서, DU 비율은 47dB까지 더 개선되어야 한다. 그러나, 이러한 방해는 통신 시스템 및 필터에 의해 획득되는 확산(diffusion) 게인에 의해 충분히 방지될 수 있다. 이는 시스템 설계를 더 간단하게 하며, 또한 시스템 성능을 상당히 개선할 수 있다.

일반적으로 말하면, 직경이 파장의 1/(2π)인 구(sphere)에 저장될 수 있는 사이즈의 안테나를 "소형 안테나"라고 한다. 전자파의 방사원으로부터의 측정 거리가 파장의 1/(2π) 이하인 거리 내에서, 정전계 및 유도계(inductive field)는 방사계보다 뛰어나며, 반응성 방사 영역(reactive radiation area)이라고 한다. 소형 안테나의 한쪽 단말에서 바라보면, 소형 안테나의 다른 쪽 단부가 반응성 방사 영역에 포함된다. 또한, 안테나의 중심으로부터 단부까지의 위상차는 0.5 라디안 이하가 되며, 호도 "x"와 sin x 사이의 차이가 2% 이하가 되고, 또한 "x"에 의해 sin x의 근사치를 구할 수 있는 영역에 상응한다. 소형 안테나를 이용하는 시스템에서, 프레넬(Fresnel) 영역으로 불리는 방사 부근 영역은 실질적으로 존재하지 않으며, 통신선이 쉽게 설계될 수 있다. 안테나가 소형 안테나가 되는 경우, 방사 임피던스는 리액턴스를 나타내게 되고, 방사 임피던스의 실제 부분은 저감된다. 이는 방사 임피던스의 "Q"가 증가하고 대역이 좁아지는 것을 의미한다. 또한, 방사 지향성은 순화되고, 최대 방사 방향을 따라서 게인은 1.5에 가까워진다.

도 7은 미소 전류 소자로부터 방사되는 계를 나타내는 도표이다.

도 7에서, 미소 전류 소자로부터 방사되는 방사 전자계는, 방사계, 유도계, 및 정전계로 불리는, 파원(wave source)으로부터의 거리 "r"에 대하여 1/r, 1/r², 및 1/r³에 직접 비례하는 세 성분의 합으로 볼 수 있다. 거리 "r"이 1/K(기호 "K"는 2π/λ를 나타냄)이 되면, "Kr"은 1이 되고, 따라서, 각각의 계의 크기는 상호 일치하게 된다. 거리 "r"이 1/K보다 작은 경우에는, 복사계에 비해 유도계 및 정전계 양쪽이 지배적으로 강해진다. 이 영역은 반응성 방사 영역에 상응한다.

안테나의 방사체가 반응성 방사 영역에 의해 완전히 포함되는 경우, 다시 말하면, 방사체를 포함하는 구의 직경이 1/K보다 작은, 즉 1/(2π)보다 작은 경우, 이 안테나의 리액턴스 성분이 지배적이 되며, 이 안테나의 주파수 범위 및 그 안테나 효율이 크게 영향을 받는다. 이러한 현상은 예를 들면, 후술하는 간행물에 자세히 기술되어 있다.

Chu, L.I. "Physical Limitations of omni-directional Antennas", Journal of Applied Physics, 1948, 19, 1163-1175쪽.

McLean, J.S. "A Re-examinations of the Fundamental Limits on the Radiation Q of Electrically small Antennas" IEEE trans. Antennas Propagation Vol 44, 672-676쪽. 1996.

본 발명의 실시형태는 소형 안테나의 이러한 특성을 이용하며, 안테나의 방사체를 포함하는 구의 직경이 이용 전자파 파장의 1/(2π)보다 작도록 안테나의 크기를 설정함으로써 안테나가 갖는 리액턴스 성분을 효율적으로 이용할 수 있으며, 또한, 안테나 자체가 갖는 주파수 선택 특성을 샤프닝(sharpening)함으로써 방해를 제거할 수 있다. 또한, 소형 안테나에서, 이 소형 안테나의 방향성이 완화되므로, 소위 "2축 구조"를 갖는 복잡한 하우징 구조에서 전송측과 수신측 사이의 위치 관계에서조차, S₂₁ 특성이 평탄하게 되고, 안정적인 동작이 실현될 수 있다. 이 복잡한 하우징 구조체에 대해, 클램 쉴 구조를 갖는 휴대 전화에서, 도 4(A)에서 "Z"로 나타난 직선이 축으로서 사용될 때, 하우징은 회전할 수 있다.

실시형태 1에서, 직경이 파장의 1/(3π)의 구에 저장될 수 있는 크기에 근거하여 시뮬레이션이 수행되고, 이 실시형태 1은 우수한 특성이 얻어질 수 있음을 보여준다. 나아가, 이러한 크기는 직경이 파장의 1/5π 구에 저장되도록 대안적으로 사용될 수 있다. 이러한 경우, 안테나를 칩 상에, 또는 패키지 내에, 또는 패키지 상에 배치하는 것이 적당하다. 안테나의 크기에 대한 하한선이 배선의 선폭 이상이 되도록 선택하는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명에 따라서 장치의 전자 회로 주요 부분을 나타내는 블록도이다.

도 8에서, CPU(401)는 휴대전화 회로(406)로부터 획득되는 정보 및 계산에 근거하여 표시되어야 하는 표시 데이터를 생성하며, 그리고 나서 표시 데이터를 비디오 메모리(402)에 기록한다. 액정 제어기(403)는 표시 부재상에 표시되는 표시 데이터(419)를 비디오 메모리(402)로부터 소정의 순서에 따라 읽어들이고, 읽은 표시 데이터(419)를 수직 동기 신호(421) 및 수평 동기 신호(420)와 함께 출력한다. 표시 데이터(419)는 병렬/직렬 변환 회로(404)에 의해 병렬-직렬 변환되며, 그리고 나서 병렬/직렬 변환된 표시 데이터(419)를 논리 회로(407)로 전송한다. 동기 회로(405)는 수평 동기 신호(420) 및 수직 동기 신호(421)를 수신함으로써 프리앰블(preambe)을 생성한다. 통신, 예를 들면, 동시 검출을 위한 타이밍을 위해 필요한 동기를 확립하도록 이 프리앰블이 사용된다. 논리 회로(407)는, 무선 통신에서 이용되는 패킷(데이터)을 생성하기 위해, 병렬/직렬 변환 회로(404)로부터 얻어낸 신호 및 동기 회로(405)로부터 얻어낸 신호를 수신하며, 이 패킷 데이터는, 반송파 발진기(409)에 의해 생성된 반송파 주파수에 근거하여 변조기(408)에 의해 변조되고, 이 변조된 패킷 데이터는 전송 안테나(410)에 의해 전송된다. 이 전송 안테나(410)는 도 4에 나타난 기기 내 통신용 전송 안테나(103)에 상응한다. 상술한 회로 소자는 도 4의 본체 유닛(102) 상에 탑재된다. 휴대전화용 안테나(427)는 표시체 유닛(도 1에 나타난 101) 상에 탑재되고, 동축 케이블을 이용하여, 본체 유닛(102)에 구비되는 휴대전화 회로(406)에 연결된다.

수신 안테나(411)는 전송 안테나(410)로부터 전송된 전자파 신호를 수신한다. 수신 안테나(411)는, 도 4에 나타난 기기 내 통신용 수신 안테나(104)에 상응한다. 이 신호가 프리앰프(412)에 의해 증폭된 후에, 대역통과 필터(413)에 의해 증폭된 신호로부터 불필요한 주파수 대역에서의 방해파가 제거되며, 필토링된 신호가 다른 동기화 회로(414)로 입력된다. 대역통과 필터(413)는 특정 주파수 대역, 예를 들면 전화용 전송 주파수 대역을 차단할 수 있는 노치 필터 등으로 대체될 수 있다. 선택적으로, 대역통과 필터(413)는 프리앰프(412)의 전단계에서 구비될 수 있다. 대역통과 필터(413)가 프리앰프(412)의 전단계에서 구비되는 경우, 신호가 프리앰프(412)로 입력되기 전에 방해파가 제거되므로, 프리앰프(412)의 동적인 범위 내에서 마진(margin)이 생성될 수 있다. 반대로, 대역통과 필터(413)가 손실이 있는 경우, 프리앰프(412)의 노이즈 지수는 악화된다.

이 중 어떠한 경우에도, 전송 안테나(410) 및 수신 안테나(411)에 의해 주파수 선택 특성이 구현되기 때문에, 설계에서 마진이 생성될 수 있어, 시스템 구조가 쉽게 만들어질 수 있다. 동기화 회로(414)는 수신 신호 패킷에 포함되어 있는 프리앰블을 검출하고, PLL(415)과 관련하여 복조 동작에 필요한 클록 및 동기화 타이밍을 생성한다. 수신 신호에 응답하여, 동기화 회로(414) 및 PLL(415)의 출력을 이용하여 복조 회로(416)는 수신 신호 패킷을 복조한다. 또 다른 논리 회로(418)는, 패킷에 포함되어 있는 표시 데이터(422)에 관한 타이밍에 맞춰, 복조된 패킷으로부터 X 구동기의 전송 클록(425), 수평 동기 신호(423), 및 수직 동기 신호(424)를 생성한다. 그리고 나서, 논리 회로(418)는 표시 동작을 수행하기 위해, 수평 동기 신호(423), 수직 동기 신호(424), 및 전송 클록(425)을, 액정 표시 부재 LCD(426)에 각각 사용된 액정 구동기로 출력한다. 상술한 회로 소자는 도 4의 표시체 유닛(101) 상에 탑재된다.

반송파 발진기(409)의 발진 주파수에 대해, 라디오 수신기 및 휴대전화 등과 같이 전자파를 이용하는 전자 기구의 원래 목적에 방해를 주지 않고, 또한 이 전자 기구에 의해 역으로 영향을 받지 않는 주파수가 선택된다. 본 실시형태 1에서 설명한 바와 같이, 대략 5GHz의 사용 주파수가 선택되면, 100Mbps의 데이타가 전송되는 경우에도 사용되는 범위는 대략 200MHz이다. 따라서, 일반적으로, 본 실시형태 1의 휴대전화는 가장 많은 기회에서 아무 문제 없이 사용될 수 있다. 도 6으로부터 자명하듯이, -3dB 대역의 에너지 비율 "S₂₁"은 400 MHz에 상응한다. 따라서, 이러한 소형 안테나를 사용하여 좁은 대역이 구현되더라도, 주파수 대역은 충분한 마진을 갖는다.

상술한 구조가 사용되기 때문에, 표시 데이터는 무선으로 표시 부재로 전송될 수 있으며, 또한, 표시체의 확대와 관련하여 확연히 드러나는 후술하는 문제점들이 제거될 수 있다. 즉, 이러한 문제들은 유선으로 데이터 전송을 함으로써 일 어나며, 예를 들면 전력 소비, 배선 위치의 제약, EMI 제어, 신뢰도의 확보 등이 있다. 특히, 극히 강한 전자파를 방사할 수 있는 전송기가 동일한 시스템 내에 존재하는 경우에도, 방해로 악영향을 받지 않으면서 우수한 시스템이 공급될 수 있다.

실시형태 2

도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 전자 기구에 관한 개념의 주요 유닛을 예시하는 도표이다.

도 9에서, 참조 번호 501은 도 4의 전송 안테나(103)에 상응하는 기기 내 통신용 전송 안테나를 나타낸다. 또한, 참조 번호 502는 도 4의 수신 안테나(104)에 상응하는 기기 내 통신용 수신 안테나를 나타낸다. 이 안테나(501 및 502)는 소형 안테나에 상응하므로, 방사 임피던스의 리액턴스 성분이 크며, 각각 "R₁ + jX₁" 및 "R₂ + jX₂"로 표현된다. 통상, 소형 안테나에서, 리액턴스 성분 "X₁" 및 "X₂"는 용량성이며 음수값을 가진다. 이 리액턴스 성분들(X₁ 및 X₂)은, 사용 주파수에서 이 리액턴스 성분들(X₁ 및 X₂)이 0이 되는 값을 갖는 인덕턴스 소자들(503 및 504)을 추가적으로 사용함으로써 상쇄될 수 있다. 보통, 회로 배선 등은 표유 인덕턴스를 갖기 때문에, 이 표유 인덕턴스는 인덕턴스 소자들(503 및 504)의 일부에 포함될 수 있다.

상술한 방법으로 종래 회로의 효율을 낮춘 표유 리액턴스 성분이 상쇄될 수 있어, 고효율 및 우수한 특성을 갖는 시스템이 구현될 수 있다. 참조번호 508은 송신기 출력 회로로부터 신호를 입력하기 위한 입력 단자를 나타낸다. 매칭 회로(506)의 등가 출력 임피던스(507)가 "R₁"이 되도록 상태 일치를 확립하기 위해, 매칭 회로에 의해 임피던스 변환 동작이 수행된다. 매칭 회로(506) 및 인덕턴스(503)는 모두 정규 상태 하에서 설계되도록 송신기 출력 회로와 함께 일체형으로 형성되었음을 주목해야 한다. 인덕턴스(503)는 배선 인덕턴스와 같은 표유 리액턴스 성분을 고려하여 설계될 수 있다. 참조 번호 505는, 안테나 측으로부터 송신기 출력을 본, 등가 구동원으로서의 전류원(current source)을 나타낸다. 소형 안테나의 방사 임피던스의 실제 부분인 "R₁"은 값이 작고, 출력 임피던스(507)는 실제 부분 "R₁"과 일치하도록 만들기 어렵다. 그러나, 이 어려움은 편의를 제공할 수 있다. 그 이유는 다음과 같다. 실제 부분 "X₁"이 출력 임피던스(507)와 완전히 일치하면, 송신기의 효율이 과도하게 높아지고, 방사 전자계가 극히 강해져서, 전자파는 스퓨리어스(spurious) 방사로서 시스템 외로 방사된다. 이 회로 부분은 불일치 상태로 맞추기 때문에, 과도한 방사가 방지될 수 있다.

또한, 출력 임피던스는 안테나 범위 Q를 낮추게 하기 때문에, 작은 안테나 사이즈 때문에 전송 주파수 범위가 과도하게 좁아지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 수신 안테나(502)에 대해, 이 수신 안테나의 리액턴스 성분을 상쇄할 수 있는 리액턴스 소자로서 인덕턴스(504)가 추가적으로 구비된다. 참조번호 510은 매칭 회로를 보여주며, 사용 주파수에 있어서 안테나측에서 본 입력 임피던스(509)가 이 입력 임피던스(509)가 "R₂"가 되도록 설계된다. 매칭 회로(510)는 표유 리액턴스 및 입력 필터의 특성을 고려하여 설계된다. 매칭 회로(510)의 출력 신호는 기기 내 통신용 수신 유닛(511)으로 전송된다.

이러한 회로 소자는 안테나 방사체를 제외하고 모두 반도체 집적 회로상에 집적해서, 소형화와 저비용으로 하는 것이 가능하다. 이 경우에, 종래에는 본딩 와이어의 인덕턴스가 방해를 일으켜 충분히 우수한 특성이 얻어지지 않았지만, 본 발명의 시스템에 따르면, 이러한 표유 인덕턴스 성분이 안테나의 방사 리액턴스 성분을 상쇄할 수 있는 부분으로서 이용될 수 있으므로, 본딩 와이어에 의한 악영향을 제거하고, 더 나은 특성의 전자 기기를 소형 및 저비용으로 만드는 것이 가능하다. 또한, 도 6에 나타난 S 파라미터 특성은 본 실시형태 2에서 설명된 방법으로 매칭 상태가 확립된 경우를 예시적으로 나타낸다.

실시형태 3

도 10은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 전자기기의 배치를 보여주는 블록도이다. 도 8과 동일한 참조 번호의 회로 블록들은 도 8과 동일하므로, 설명을 생략한다. 이 회로 블록들은 반도체 집적 회로 상에 집적되어 소형 및 저비용으로 만들어질 수 있다. 이 경우에, 기기 내 통신용 전송/수신 안테나는 도 9에 나타난 방법으로 리액턴스 성분을 상쇄할 수 있고 좁은 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 이 때, 집적회로를 안테나와 연결하는 본딩 와이어의 인덕턴스 성분에 의해 발생하 는 악영향은 상술한 방법에 따라 제거될 수 있다. 그러나, 이러한 불규칙함(fluctuation)은 전송 안테나와 수신 안테나 사이의 주파수 선택 특성의 불규칙함으로 나타난다. 이러한 불규칙함을 보다 높은 정밀도로 제어하는 것은 성가신 일이다. 실시형태 3은 이러한 성가신 일에 대한 대책을 보여준다.

즉, 평가 회로(601)는, 예를 들면, 에러율 및 신호 강도에 근거하여 기기 내 통신용 수신 회로의 복조 회로(416)의 출력을 평가한다. 그리고 나서, 평가 회로(601)는 평가된 출력을 기기 내 통신용 전송 회로의 반송파 발진기(409)로 피드백하고, 기기 내 통신에 대한 최적의 주파수를 선택하기 위해 그 발진 주파수를 변경한다. 주파수의 변경은 주파수 구동 회로의 주파수 분할 비율을 변경하거나, 전압 제어 발진기 및 PLL과 같은 기술을 사용하여 주파수 변경을 쉽게 구현할 수 있다. 전송과 수신 사이의 위치 관계는 기기 내 통신에서 고정되어 있고, 또 방사된 전자파는 매우 약하고 무선파 제어법의 주파수 허용 편차 규정과 충돌하지 않기 때문에 , 기기 내 통신은 자유롭게 변경 가능하다. 피드백을 위한 신호는 전송/수신 동작을 위해 동일한 기기 내에 존재하기 때문에, 선택적으로, 이 신호는 유선 신호로 전송될 수 있다. 결과적으로, 피드백 동작을 위한 신호 경로는 무선으로 동작할 필요는 없으며, 따라서 회로는 단순화될 수 있다.

본 발명에 따르면, 배선 및 반도체 집적 회로 프로세스에 근거한 불규칙화에 의한 편차를 허용하는 동시에, 높은 신뢰도의 시스템을 용이하게 또는 저비용으로 구현할 수 있다.

본 발명은 휴대 전화 내의 본체 유닛과 표시체 유닛 사이의 신호 연결에만 한정되는 것이 아니라, 복수의 무선 시스템이 동일한 기기 내에 상호 구비되는 다양한 종류의 시스템, 예를 들면 무선 랜이 내장된 시스템에 적용될 수 있다. 반대로, 디스플레이 부재를 구비한 GPS 단말기나 휴대용 TV 등의 극히 낮은 레벨의 전자파를 수신하는 수신기와 기기 내 통신이 상호 수행되는 기기에서, 기기 내 통신이 기기 본래의 통신에 주는 악영향을 제거하기 위해서 본 발명이 사용 가능하다.

Claims

전자파에 의해 제1 통신을 수행하는 제1 전송 유닛; 전자파에 의해 제2 통신을 수행하는 제2 전송 유닛; 및 상기 제2 전송 유닛으로부터 전송되는 신호를 수신하는 수신 유닛을 적어도 구비하는 전자 장치로서, 상기 전자 장치는,

방사체(radiator)를 포함하는 구(sphere)의 직경이, 상기 제2 전송 유닛 또는 상기 수신 유닛 중 어느 하나에 이용되는 전자파 파장의 1/(2π) 이하인 안테나를 포함하고,

상기 제1 통신은, 상기 전자 장치와 이 전자 장치 이외의 전자 장치 간에 이루어지는 통신이며,

상기 제2 통신은, 상기 제2 전송 유닛과 상기 수신 유닛 간에 이루어지는 통신이며,

상기 안테나는, 상기 제2 통신에 사용되는, 전자 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 안테나는, 방사체; 및 상기 방사체의 리액턴스 성분을 상쇄하기 위한 리액턴스 소자로 구성되는, 전자 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 전송 유닛, 상기 제2 전송 유닛, 또는 상기 수신 유닛의 전체 회로나 일부 회로가 반도체 집적 회로 상에 구축되며;

상기 반도체 집적 회로 상의 배선이 갖는 리액턴스 성분 및 상기 반도체 집적 회로로부터 안테나의 방사체까지로 한정된 배선이 갖는 리액턴스 성분 양쪽 모두에 의해 상기 안테나의 방사체의 리액턴스 성분 전체 또는 그 일부가 상쇄되는, 전자 장치.
전자파에 의해 제1 통신을 수행하는 제1 전송 유닛; 전자파에 의해 제2 통신을 수행하는 제2 전송 유닛; 및 상기 제2 전송 유닛으로부터 전송되는 신호를 수신하는 수신 유닛을 적어도 구비하는 전자 장치로서, 상기 전자 장치는,

방사체를 포함하는 구의 직경이, 상기 제2 전송 유닛 또는 상기 수신 유닛 중 어느 하나에 이용되는 전자파 파장의 1/(2π) 이하인, 안테나;

상기 수신 유닛의 수신 상태를 평가하는 평가 수단;

상기 제2 전송 유닛에 의해 전송되는 전자파의 주파수를 제어하는 제어 수단; 및

상기 평가 수단에 의한 평가 결과를 상기 제어 수단에 피드백하는 피드백 수단을 포함하고,

상기 제1 통신은, 상기 전자 장치와 이 전자 장치 이외의 전자 장치 간에 이루어지는 통신이며,

상기 제2 통신은, 상기 제2 전송 유닛과 상기 수신 유닛 간에 이루어지는 통신이며,

상기 안테나는, 상기 제2 통신에 사용되는, 전자 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 안테나의 방사체의 형태는 선형인, 전자 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 안테나의 방사체는 인쇄 회로 기판상에 형성된 인쇄 패턴으로 구성된, 전자 장치.
제1 하우징 유닛;

제2 하우징 유닛;

상기 제1 하우징 유닛과 상기 제2 하우징 유닛 사이의 위치 관계가 변경 가능하도록 상기 제1 하우징 유닛을 상기 제2 하우징 유닛에 결합하는 결합 유닛;

상기 제1 하우징 유닛 또는 상기 제2 하우징 유닛 중 어느 하나에 탑재된 외부 무선 통신용 안테나;

상기 외부 무선 통신용 안테나를 통해 수행되는 외부 무선 통신을 제어하는, 상기 제1 하우징 유닛에 탑재되는 외부 무선 통신 제어 유닛;

상기 제2 하우징 유닛에 탑재되는 표시 유닛;

상기 제1 하우징 유닛과 상기 제2 하우징 유닛 사이에 수행되는 내부 무선 통신을 제어하는, 상기 제1 하우징 유닛에 탑재된 제1 내부 무선 통신 제어 유닛;

상기 제1 하우징 유닛과 상기 제2 하우징 유닛 사이에 수행되는 내부 무선 통신을 제어하는, 상기 제2 하우징 유닛에 탑재된 제2 내부 무선 통신 제어 유닛;

방사체를 포함하는 구의 직경이, 상기 내부 무선 통신에 사용되는 전자파 파장의 1/(2π) 이하인, 상기 제1 하우징 유닛에 탑재된 제1 내부 무선 통신용 안테나;

방사체를 포함하는 구의 직경이, 상기 내부 무선 통신에 사용되는 전자파 파장의 1/(2π) 이하인, 상기 제2 하우징 유닛에 탑재된 제2 내부 무선 통신용 안테나; 및

상기 외부 무선 통신용 안테나를 통해 전송되는 전자파의 전송 타이밍에 의거하여 상기 내부 무선 통신에서 전송되는 전자파의 전송 타이밍을 제어하는 내부 무선 타이밍 제어 유닛을 포함하는, 무선 통신 단말.