KR101300936B1

KR101300936B1 - 이동 전자 디바이스의 마이크로폰을 위한 전자기 차폐 및 음향 챔버

Info

Publication number: KR101300936B1
Application number: KR1020110078280A
Authority: KR
Inventors: 볼프강 에델러
Original assignee: 리서치 인 모션 리미티드
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2013-08-27
Also published as: CN102413219A; JP5184681B2; EP2416544B1; CA2747010C; KR20120013910A; JP2012039616A; CA2747010A1; JP2013013121A; JP2013123244A; EP2416544A1; MX2011008202A

Abstract

이동 전자 디바이스(10)의 회로 보드(80, 100, 120, 142)는 마이크로폰(96, 110, 126), 관련된 증폭기 및 거기에 장착된 신호 컨디셔닝 회로를 갖는다. 라디오 주파수(RF) 실드(94, 108, 122)는 마이크로폰을 둘러싸서 전자기적 간섭(EMI)으로부터 고립시킨다. 회로 보드와 함께 RF 실드는 마이크로폰을 둘러싸는 음향 챔버(81, 101)를 형성한다. RF 실드의 개구(99)는 음향 에너지가 음향 챔버에 진입하여 마이크로폰에 도달하는 것을 허용한다.

Description

이동 전자 디바이스의 마이크로폰을 위한 전자기 차폐 및 음향 챔버{ELECTROMAGNETIC SHIELDING AND AN ACOUSTIC CHAMBER FOR A MICROPHONE IN A MOBILE ELECTRONIC DEVICE}

본 개시는 이동 전자 디바이스들의 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 오디오 시스템 및 이와 관련된 방법들의 전자기 차폐 및 오디오 성능에 관한 것이다.

현재, 스마트폰들 및 이른바 수퍼폰(superphone)을 포함하는 셀룰러 전화들과 같은 이동 통신 디바이스의 인기는, 세계 각지에서 더욱더 많은 사람들이 개인용 및 사업용 통신 둘 다를 위해 이들을 채택하기 때문에 계속 증가하고 있다. 이러한 이동 통신 디바이스들은 사용자들이 그들이 이동하는 거의 모든 곳에서 전화 호를 걸거나 받는 것을 가능하게 한다. 이동 통신 디바이스 내에 통합된 기술이 진보함에 따라, 이들 디바이스들의 기능성을 지나치게 많이 구비한다. 다수의 이동 통신 디바이스들은 기본적인 전화 발신 능력 이외에 다수의 진보된 특징들을 제공한다. 이러한 특징들은 예를 들어, 셀룰러 데이터 네트워크(예를 들어,3G, 4G) 또는 이용 가능한 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN) 핫 스폿을 통한 무선 인터넷 브라우징, 무선 이메일, 켈린더링(calendaring), 주소록, 작업 리스트, 계산기들, 워드 프로세싱, 스프레드시트들 등을 포함한다. 또한, 보다 진보된 이동 통신 디바이스들은 디바이스들에 특정한 기능성을 제공하는 애플리케이션들("앱(app)"이라 칭함)을 실행하는 성능을 갖는다. 이러한 애플리케이션들(통상적으로 무료 또는 저가)은 인터넷으로부터 다운로딩되어 디바이스 상에 설치된다.

이동 통신 디바이스들의 기능성 면의 증가는 사용자들이 휴대하기에 더욱 쉽고 더욱 편리한 더욱더 작은 디바이스들에 대한 요구를 또한 이끌어낸다. 이는 디바이스들 내에 내부 회로 보드들 및 전기/전자 컴포넌트들의 물리적 크기를 축소하도록 이동 통신 디바이스 설계자들을 압박한다. 이는 다수의 컴포넌트들, 구체적으로 안테나, 마이크로폰 컴포넌트들, RF 전력 증폭기들 등과 같은 라디오 주파수(RF) 컴포넌트들이 서로 더 근접하게 위치되게 한다. 이는 디바이스의 다양한 전자 컴포넌트들이 디바이스의 RF 컴포넌트들 및 서브시스템들로부터 및/또는 외부 소스들로부터 전자기 간섭(EMI)을 격을 가능성을 증가시킨다. 예를 들어, 마이크로폰을 장착한 내부 표면은 RF 전력 증폭기 또는 안테나에 의해 방사된 에너지로부터 직접 전도된 에너지를 픽업(pick up)할 수 있다. 전력 증폭기들 및 안테나들로부터 전도되는/주변의 필드 방사 에너지의 이러한 원하지 않는 수신은 GSM(Global System for Mobile communications) 시스템과 같은 버스트 전송 스킴들에서 특히 문제가 될 수 있다.

일부 이동 무선 통신 디바이스들에서의 다른 간섭하는 EMI 신호들의 소스들은 RF 에너지를 방사하고, 가능하게는 차폐되지 않은 컴포넌트들을 간섭하고 그럼으로써 디바이스 성능을 열화시키는 액정 디스플레이(LCD), 마이크로처리기 또는 중앙 처리 장치(CPU), 클록 생성기 회로들 등을 포함한다. 부가적인 문제들은 전도된 및 방사된 간섭하는 RF 에너지가 이동 통신 디바이스에 결합될 때 일어날 수 있으며, 이는 업링크 및 다운링크 둘 다에 대한 장애에 대한 테스트들을 통한 오디오 브레이크(audio break)를 야기한다. 키보드 회로들조차도 잠재적으로 원하지 않는 EMI 문제들을 생성할 수 있다. 예를 들어, RF 수신기 감도는 종종 임의의 키보드 회로들에 의해 형성된 결과 루프(resulting loop)로 인해 키보드를 통해 마이크로처리기 또는 CPU로부터 방출되는 스펙트럼 고조파들의 EMI에 의해 열화된다. 일부 상황들에서, 강한 RF 에너지, 예를 들어, 안테나를 통해 라디오로부터 전송된 파워는 키보드 키-인(Key-In) 및 키-아웃(Key-Out) 라인들을 통해 이동 통신 디바이스의 마이크로처리기 또는 CPU 입력/출력(I/O) 라인들을 간섭 또는 이에 결합하고, 마이크로처리기 또는 CPU의 리셋을 야기한다.

본 발명은 이동 전자 디바이스의 마이크로폰을 위한 전자기 차폐 및 음향 챔버를 제공하고자 한다.

이동 전자 디바이스의 회로 보드는 마이크로폰 및 관련된 증폭기와 거기에 장착된 신호 컨디셔닝 회로(signal conditioning circuitry)를 갖는다. 라디오 주파수(RF) 실드는 마이크로폰을 둘러싸고 전자기 간섭(EMI)으로부터 마이크로폰을 분리한다. 회로 보드와 함께 RF 실드는 마이크로폰을 둘러싸는 음향 챔버를 형성한다. RF 실드의 개구는 음향 에너지가 음향 챔버에 진입하여 마이크로폰에 도달하는 것을 허용한다.

본 발명에 따르면 이동 전자 디바이스의 마이크로폰을 위한 전자기 차폐 및 음향 챔버를 제공할 수 있다.

매커니즘은 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 여기서 기술된다.
도 1은 전자기적으로 차폐된 오디오 시스템을 포함하는 예시적인 핸드헬드 무선 이동 통신 디바이스의 몇 개의 컴포넌트 블록들을 예시하는 단순화된 블록도.
도 2는 전자기적으로 차폐된 오디오 시스템을 포함하는 예시적인 핸드헬드 무선 이동 통신 디바이스의 컴포넌트 특징들을 예시하는 도면.
도 3은 전자기적으로 차폐된 오디오 시스템을 포함하는 예시적인 핸드헬드 무선 통신 디바이스들의 기능적인 블록들을 예시하는 블록도.
도 4는 전자기적으로 차폐된 오디오 시스템을 포함하는 예시적인 회로 보드의 섹션의 입면도.
도 5는 전자기적으로 차폐된 오디오 시스템의 일 실시예의 단면도.
도 6은 전자기적으로 차폐된 오디오 시스템의 일 실시예의 단면도.
도 7은 마이크로폰 및 주변의 RF 실드 벽 땝납 프레임을 도시하는 인쇄 회로 보드의 예시층을 도시하는 도면.
도 8은 RF 차폐 표면 및 밸런싱된 마이크로폰 신호 라인들을 도시하는 인쇄 회로 보드의 예시층을 도시하는 도면.
도 9는 RF 밸런싱된 마이크로폰 신호 라인들을 위한 RF 차폐를 도시하는 인쇄 회로 보드의 예시층을 도시하는 도면.
도 10은 마이크로폰 증폭기 회로에 대한 좌측 및 우측 밸런싱된 신호 라인들을 도시하는 인쇄 회로 보드의 예시층을 도시하는 도면.
도 11은 마이크로폰 증폭기 회로에 대한 좌측 및 우측 밸런싱된 신호 라인들에 대한 RF 차폐를 도시하는 인쇄 회로 보드의 예시층을 도시하는 도면.
도 12는 RF 차폐 인클로저 땜납 프레임 및 마이크로폰 증폭기 회로 입력 신호 경로를 도시하는 인쇄 회로 보드의 예시층을 도시하는 도면.
도 13은 마이크로폰 신호 경로에 대한 RF 차폐를 도시하는 인쇄 회로 보드의 예시층을 도시하는 도면.
도 14는 우측 및 좌측 차폐된 마이크로폰 신호 라인들을 도시하는 인쇄 회로 보드의 예시층을 도시하는 도면.
도 15는 마이크로폰 신호 경로를 차폐하기 위한 그라운드면을 도시하는 인쇄 회로 보드의 예시층을 도시하는 도면.

이하의 표시가 이 문서 전체에 걸쳐서 사용된다:

용어 정의

CDMA 코드 분할 다중 액세스

CPU 중앙 처리 장치

DC 직류

DSP 디지털 신호 처리기

EDG EGSM 에볼루션에 대한 개선된 데이터 레이트들

EMC 전자기 호환성

EMI 전자기적 간섭

FM 주파수 변조

FPGA 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이

GPRS 범용 패킷 라디오 서비스

GPS 글로벌 포지셔닝 시스템(Global Positioning System)

GSM 이동 통신용 글로벌 시스템

IC 집적 회로

LAN 로컬 영역 네트워크

LCD 액정 디스플레이

MAC 미디어 액세스 제어

PC 개인용 컴퓨터

PCB 인쇄 회로 보드

PCI 주변 컴포넌트 상호연결

PCS 개인 통신 서비스들

PDA 개인 휴대 정보 단말

PNA 개인 내비게이션 단말(personal navigation assistant)

RAM 랜덤 액세스 메모리

RAT 라디오 액세스 기술

RF 라디오 주파수

RFI 라디오 주파수 간섭

ROM 판독 전용 메모리

RSSI 수신된 신호 세기 지시자

RUIM 재사용 가능 식별 모듈

SDIO 보안 디지털 입력/출력

SIM 가입자 아이덴티티 모듈

SPI 직렬 주변기기 상호연결

USB 범용 직렬 버스

WCDMA 광대역 코드 분할 다중 액세스

WLAN 무선 로컬 영역 네트워크

본 개시는 이제 개시의 양호한 실시예들이 도시되는 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 더 완전히 제시될 것이다. 그러나 청구된 발명은 다수의 상이한 형태들로 실시될 수 있으며, 여기서 기술된 실시예들로 제한되는 것으로서 해석되어선 안 된다. 오히려, 이 실시예들이 제공되어 본 개시가 완전히 및 완료될 것이고, 본 발명의 범위를 당업자에게 완전하게 전달할 것이다. 유사한 번호들은 도면 전체를 통해 유사한 엘리먼트들을 지칭하고, 프라임 표기는 대안 실시예들에서 유사한 엘리먼트들을 지시하는데 이용된다.

본 개시는 마이크로폰을 위한 및 선택적으로는 마이크로폰에 전기적으로 연결된 컴포넌트들을 위한 전자기적 차폐 및 음향 챔버를 제공하는 것에 관한 것이다. 음향 챔버는 마이크로폰의 오디오 성능에 영향을 미칠 수 있고, 이에 따라 마이크로폰이 포함되는 오디오 시스템의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 음향 챔버는 주파수 응답, 보이스 명료도, 배경 잡음 제거(background noise rejection), 효율, 오디오의 신호 대 잡음비 및 보이스 품질에 영향을 미칠 수 있다.

상술한 바와 같이, 내부 마이크로폰 예를 들어, 표면-장착 기술(SMT) 마이크로폰이 내부 또는 외부 소스(예를 들어, 전력 증폭기, RF, 서브시스템, 안테나, 디지털 회로, 클록 회로들 등)로부터 EMI을 받을 때 생성된 관심사들(concerns)이 존재할 수 있다. EMI에 관련된 관심사들은 전자기 차폐된 오디오 시스템으로 극복될 수 있다. 적절한 RF 차폐 및 EMC 필터들(하나의 비-제한적인 예)은 오디오 열화를 감소시킨다. 일 예시적인 실시예에서, 라디오 주파수(RF) 실드는 내부 마이크로폰 및 그 연관된 회로를 둘러싸서 마이크로폰의 동작에 따른 EMI 관련 문제들을 감소 또는 제거한다. RF 실드는 라디오 전송들 동안 안테나에 의해 방출된 방사된 RF 에너지로부터 충분한 고립을 제공할 수도 있다. 즉, RF 실드는 안테나에 의해 방출된 RF 에너지가 차폐된 시스템과 상호작용 및/또는 간섭하는 것을 실질적으로 방지할 수 있다.

도 1, 2 및 3에서 도시된 것과 같은 통신 디바이스의 오디오 회로 부분의 전자기 간섭(EMI)과 연관된 관심사들은 이동 무선 통신 디바이스에 결합되는 전도된 및 방사된 간섭 RF 에너지를 감소시킴으로써 해결될 수 있으며, 그렇지 않으면 상기 전도된 및 방사된 간섭 RF 에너지는 가청 잡음을 생성할 수 있고, 업링크 및 다운링크 둘 다에서 RF 내성 장애를 야기할 수 있다. RF 실드는 EMI 필터들 및 마이크로폰을 인클로징하여 외부 또는 내부 RF 잡음 소스들을 통한 오디오 회로들로의 결합으로부터 전도된 간섭 RF 에너지를 감소 또는 제거한다.

전자기적으로 차폐된 오디오 시스템을 포함하는 예시적인 핸드헬드 무선 통신 디바이스의 컴포넌트 특징들을 예시하는 블록도가 도 1에서 도시된다. 전자기적으로 차폐된 오디오 시스템을 포함하는 예시적인 핸드헬드 무선 통신 디바이스의 컴포넌트 특징들을 예시하는 다이어그램이 도 2에서 도시된다.

도 1 및 2를 참조하여, 일반적으로 10으로 참조되는 이동 무선 통신 디바이스(예를 들어, 핸드헬드 셀룰러 전화)는 단지 예시 목적으로만 제시되며 대표적인 비-제한적인 예이다. 전자기적으로 차폐된 오디오 시스템은 그 범위로부터 벗어남 없이 다수의 다른 형태들의 전자 디바이스들에 포함될 수 있다는 것을 인식한다.

디바이스(10)는 하우징(11) 및 하우징 내부에 확보된 종래의 인쇄 회로 보드(PCB) 기판과 같은 회로 보드(142)를 포함한다. 여기서 사용된 용어 "회로 보드"는 임의의 유전체 기판, PCB, 세라믹 기판 또는 이동 무선 통신 디바이스(10) 내에 신호 회로들 및 전자 컴포넌트들을 휴대하기 위한 다른 회로 휴대 구조를 지칭한다는 것에 주의한다. 또한, 용어 회로 보드는 여기서 단수로 사용되지만, 복수의 회로 보드들을 또한 지칭할 수 있다. 이 예에서, 하우징(11)은 예를 들어, 다수의 셀룰러 전화들에서 사용되는 플립(flip) 또는 슬라이딩 하우징(sliding housing)에 대비되는 정적 하우징을 포함한다. 그러나 상기 및 다른 하우징 구성들이 또한 사용될 수 있다.

회로 보드(142) 상에 장착된 아날로그 및 디지털 회로(148)는 마이크로처리기, 메모리와, RF 회로, 전력 증폭기 회로 등을 포함하는 하나 이상의 광대역 및/또는 기저대역 트랜시버들(예를 들어, 셀룰러, WLAN, GPS, 블루투스, WiMAX, UWB 등), 및 키보드 회로 등을 포함할 수 있다. 키보드 회로는 당업자에게 이해될 것처럼 별도의 키보드 서브시스템 또는 회로 보드 등 상에 장착될 수 있다는 것에 주의한다. 배터리 또는 다른 전원(도시되지 않음)이 회로(148)에 전력을 공급하기 위해 하우징(11)에 의해 확보되는 것이 바람직하다. 회로(148)는 마이크로폰 및 관련된 마이크로폰 신호 컨디셔닝 및 증폭 회로를 포함하는 오디오 회로를 또한 포함할 수 있다.

일반적인 용어 "RF 회로"는 통신 회로뿐만이 아니라 전자기 방출을 생성하는 임의의 다른 회로 및/또는 상호연결을 또한 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 처리기들은 수백 MHz 내지 몇 GHz의 범위의 주파수들에서 동작할 수 있고, 이 주파수 범위에서 전자기 방출을 생성할 수 있다. 디바이스 내부의 PCB는 상기 주파수 범위에서 예를 들어, 처리기와 메모리 디바이스 사이에서 신호들을 또한 전달할 수 있다. 다른 예에서, 디스플레이 회로는 상기 주파수 범위에서 전자기 방출을 또한 생성할 수 있다. 그러므로 용어 "RF 회로"는 전자기 방출을 생성할 수 있는 임의의 컴포넌트, 회로 및 컴포넌트들 사이의 상호연결을 포함한다. 이에 따라, 도 1, 2 및 3과 관련하여 여기서 기술되는 임의의 컴포넌트들 및 회로와, 이러한 컴포넌트들 사이의 임의의 상호연결들(도전성 트래이스들(conductive traces))은 "RF 회로"라고 간주될 수 있다.

디바이스(10)는 하우징(11) 내에 확보되고 회로(148)에 연결되는 오디오 출력 트랜스듀서(144)(예를 들어, 스피커)를 또한 포함할 수 있다. 키패드(키보드)(22)와 같은 하나 이상의 사용자 입력 인터페이스 디바이스들 또한 하우징(11)내에 확보되고 회로(148)에 연결되는 것이 바람직하다. 여기서 사용된 용어 키패드는 흔히 알려진 문자 및/또는 숫자 키들을 갖는 사용자 입력 디바이스들을 나타내는 용어 키보드 및 멀티-톱(multi-top) 또는 예측 입력 모드들(predictive entry modes)을 포함하는 다른 실시예들을 또한 지칭한다. 사용자 입력 인터페이스 디바이스들의 다른 예들은 스크롤 휠(18) 및 돌아가기 버튼(19)을 포함한다. 다른 사용자 입력 인터페이스 디바이스(예를 들어, 스타일러스 또는 터치스크린 인터페이스)가 다른 실시예들에서 사용될 수 있다는 것을 인식한다.

안테나/RF 프론트 엔드 회로(150)는 하우징의 하부에 위치될 수 있고, 물리적으로 안테나를 형성하는, 안테나 회로를 형성하는 도전성 트래이스들의 패턴으로서 형성될 수 있다. RF 프론트 엔드 회로는 안테나 블록(150) 또는 회로 블록(148)에 선택적으로 구현될 수 있다. RF 출력 신호는 추가의 처리를 위해 회로 블록(148)에 입력된다.

디바이스(10)는 복수의 보조 I/O 디바이스들(146)을 또한 포함한다. 보조 I/O 디바이스들의 예들은 WLAN 서브시스템, 블루투스 서브시스템, 디지털 카메라 성능을 제공하기 위한 카메라 서브시스템, GPS 서브시스템, 플래시 메모리 카드 서브시스템, 제 2 오디오 출력 트랜스듀서(예를 들어, 스피커 폰 동작을 위한 스피커), 및 디지털 카메라 성능을 제공하기 위한 카메라 렌즈, 전기 디바이스 연결기, 예를 들어, USB, 헤드폰, 보안 디지털(SD) 또는 메모리 카드 등을 포함한다.

디바이스(10)는 디스플레이(12), 예를 들어, 하우징(11)에 확보되고 회로(148)에 연결되는 액정 디스플레이(LCD)를 또한 포함한다. 돌아가기 버튼(19) 및 스크롤 휠(18)은 당업자에 의해 이해될 것처럼 사용자가 메뉴 등을 내비게이팅하는 것을 허용하기 위해 회로(148)에 또한 연결될 수 있다. 스크롤 휠(18)은 "엄지휠(thumb wheel)" 또는 "트랙휠(track wheel)"로도 지칭될 수 있다. 스크롤 휠(18) 외에, 또는 대안적으로, 디바이스(10)는 트랙볼 또는 광학 트랙패드(도 2에서 도시되지 않음)와 같은 사용자 인터페이스 장치를 포함할 수 있다. 키패드(22)는 복수의 각각의 기호들이 각각 표시된 복수의 다중-기호 키들(14)을 포함한다. 키패드(22)는 당업자에게 이해될 수 있는 것처럼, 셀룰러 전화 발신하는데 사용하기 위해 대안의 기능키(15), 다음(next) 키(16), 스페이스 키(17), 시프트 키(26), 리턴(또는 엔터) 키(25), 백스페이스/삭제 키(24), 보내기 키(13), 종료 키(21), 및 편의(예를 들어, 메뉴) 키(20)를 또한 포함한다.

여기서 기술된 바와 같은 이동 무선 통신 디바이스(10)는 종래의 셀룰러 전화로서 유리하게 사용될 수 있고 예를 들어, 인터넷 및 이메일 데이터와 같이 셀룰러 데이터(3G, 4G 등) 또는 다른 네트워크를 통해 데이터를 송신 및/또는 수신하기 위해서도 사용될 수 있다. 물론, 다른 키패드 구성들이 다른 실시예들에서 또한 사용될 수 있다. 멀리-탭 또는 예측 입력 모드들은 당업자에 의해 이해될 것처럼 이메일 등을 작성하기 위해 이용될 수 있다.

전자기적으로 차폐된 오디오 시스템을 포함하는 예시적인 핸드헬드 무선 이동 통신 디바이스의 기능적인 블록들을 예시하는 블록도가 도 3에서 도시된다. 이 이동 통신 디바이스는 보이스 및 데이터 통신 성능들을 갖는 양방향 통신 디바이스인 것이 바람직하다. 또한, 디바이스는 인터넷을 통해 다른 컴퓨터와 통신하는 성능을 선택적으로 갖는다. 이동 통신 디바이스(또는 이동 디바이스)는 멀티미디어 재생기, 이동 통신 디바이스, 셀룰러 전화, 스마트폰, PDA, PNA, 블루투스 디바이스 등과 같은 임의의 적합한 유선 또는 무선 디바이스를 포함할 수 있다는 것에 주의한다. 단지 예시 목적만을 위해, 디바이스는 셀룰러 기반 스마트폰 또는 이른바 슈퍼폰과 같은 이동 디바이스로서 도시된다. 이 예는 객체 선택 매커니즘이 매우 다양한 통신 디바이스들로 구현될 수 있으므로 매커니즘의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다는 것에 주의한다. 이동 디바이스가 도시된 것들 외의 다른 컴포넌트들 및 서브시스템들(64)을 포함할 수 있기 때문에 이동 디바이스(10)는 단지 특정한 컴포넌트만을 예시하도록 의도적으로 단순화되었다는 것을 또한 이해한다.

일반적으로 10으로 참조되는 이동 디바이스는 선택적으로 아날로그 및 디지털 부분들을 갖고 기저대역 처리기, CPU, 마이크로처리기, DSP, 등을 포함할 수 있는 처리기(36)를 포함한다. 이동 디바이스는 복수의 라디오들(34) 및 연관된 안테나들(32)을 포함할 수 있다. 기본 셀룰러 링크 및 임의의 수의 다른 무선 표준들에 대한 라디오들 및 라디오 액세스 기술들(RAT들)이 포함될 수 있다. 예들은 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 개인 통신 서비스들(PCS), 이동 통신을 위한 클로벌 시스템(GSM)/GPRS/DEGE 3G; WCDMA; WiMAX 무선 네트워크의 범위 내에 있을 때 WiMAX 무선 접속을 제공하기 위한 WiMAX; 블루투스 무선 네트워크의 범위 내에 있을 때 블루투스 무선 접속을 제공하기 위한 블루투스; 애드 훅(ad hoc), 인프라스트럭처(infrastructure) 또는 매시(mesh) 기반 무선 LAN(WLAN) 네트워크의 범위 내에 또는 핫 스폿(hot spot)에 있을 때 무선 접속을 제공하기 위한 WLAN; 니어 필드(near field) 통신; UWB; 하나 이상의 궤도를 도는 GPS 위성들로부터 전송된 GPS 라디오 신호들을 수신하기 위한 GPS 수신기; FM 수신기, 디지털 방송 텔레비전 등을 갖는 홈 스테레오 시스템 또는 차량에서 재생을 위해서와 같이 저전력으로 미사용 FM 스테이션을 통해 오디오를 전송하는 능력과 FM 방송들을 청취하는 능력을 제공하는 FM 트랜시버를 포함하지만 이것으로 국한되지 않는다. 이동 디바이스는 또한 처리기(36)에서 전체적으로 또는 부분적으로 구현될 수 있거나 전체적으로 또는 부분적으로 구성되지 않을 수도 있는 프로토콜 스택들(66)을 또한 포함한다. 구현된 프로토콜 스택들은 요구되는 특정한 무선 프로토콜들에 의존할 것이다.

이동 디바이스는 또한 내부의 휘발성 스토리지(42)(예를 들어, RAM) 및 영구 스토리지(38) 및 플래시 메모리(40)를 포함할 수 있다. 영구 스토리지(38)는 디바이스(10)가 그 의도된 기능들을 수행하게 하기 위해 애플리케이션들에 의해 사용되는 관련된 데이터 파일들을 포함하는, 처리기(36)에 의해 실행 가능한 애플리케이션들을 또한 저장한다. 몇몇 사용자 인터페이스 디바이스들은 내비게이션, 메뉴 초이스들의 선택 및 작용의 확인을 위해 사용되는 누를 수 있거나 아니면 동작 가능한 엄지휠/터치패드/트랙볼을 포함할 수 있는 트랙볼/터치패드/엄지휠(44), 알파뉴메릭(alphanumeric) 데이터를 입력하기 위해 쿼티(QWERTY) 방식과 전화번호들을 입력하고 다른 제어들 및 입력들을 위한 숫자 키패드로 배열되는 등의 키패드/키보드(46)(키보드는 기호, 기능 및 전화 걸기/종료 키, 메뉴 키 및 탈출키와 같은 명령키들을 또한 포함할 수 있음), 마이크로폰(들)(52), 스피커(들)(50) 및 연관된 오디오 코덱 또는 다른 멀티미디어 코덱, 사용자를 경고하기 위한 진동기(도시되지 않음), 카메라 및 관련 회로(56), 디스플레이들(54) 및 연관된 디스플레이 제어기를 포함한다. 직렬/USB 또는 다른 인터페이스 연결(48)(예를 들어, SPI, SDIO, PCI, USD 등)은 직렬 링크를 사용자의 PC 또는 다른 디바이스에 제공한다. SIM/RUIM 카드(72)는 주소록 엔트리들, 사용자 확인(user identification) 등과 같은 사용자 데이터를 저장하기 위한 사용자의 SIM 또는 RUIM 카드에 대한 인터페이스를 제공한다.

휴대용 전력은 전력 관리 회로(68)에 결합되는 배터리(70)와 같은 전력 팩(power pack)에 의해 제공된다. 외부 전력은 배터리(70)의 충전 및 방전을 관리하도록 동작하는 전력 관리 회로(68)에 연결된 AC/DC 어댑터(78) 또는 USB 전력(60)을 통해 제공된다.

처리기(36)에 의해 실행되는 운영 체제 소프트웨어는 영구 스토리지(38) 또는 플래시 메모리(40)에 저장되는 것이 바람직하지만, 판독 전용 메모리(ROM) 또는 유사한 저장 엘리먼트와 같은 다른 형태의 메모리 디바이스들에 저장될 수 있다. 또한, 시스템 소프트웨어, 특정 디바이스 애플리케이션들, 또는 그 일부들은 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 휘발성 스토리지(42)에 임시적으로 로딩될 수 있다. 이동 디바이스에 의해 수신되는 통신 신호들은 RAM에 또한 저장될 수 있다.

자신의 운영 체제 기능들 외에, 처리기(36)는 디바이스(10)상에서 소프트웨어 애플리케이션의 실행을 가능하게 한다. 데이터 및 보이스 통신들과 같은 기본 디바이스 동작들을 제어하는 애플리케이션들의 미리 결정된 세트가 제조 동안 설치될 수 있다. 부가적인 애플리케이션들(또는 앱들)은 처리기(36)에 의한 실행을 위해 인터넷으로부터 다운로딩되고 메모리에 설치될 수 있다.

요구되는 네트워크 등록 또는 활성화 절차들이 완료되면, 이동 디바이스(10)는 통신 네트워크(도시되지 않음)를 통해 통신 신호들을 송신 및 수신할 수 있다. 안테나(32)에 의해 통신 네트워크로부터 수신되는 신호들은 라디오 회로(34)에 의해 처리된다. 처리는 예를 들어, 신호 증폭, 주파수 하향 변환, 필터링, 채널 선택 등을 포함하고, 아날로그-디지털 변환, 동기화, 디코딩, 복호화 등을 또한 제공할 수 있다. 수신된 신호의 아날로그-디지털 변환은 복조 및 디코딩과 같이 더욱 복잡한 통신 기능들이 수행되는 것을 허용한다. 전송될 신호들은 처리되고(디지털-아날로그 변환, 주파수 상향 변환, 필터링, 증폭 및 안테나(32)를 통한 통신 네트워크로의 전송을 포함함), 라디오 회로(34)에 의해 전송된다.

전자기적으로 차폐된 오디오 시스템을 포함하는 예시적인 회로 보드의 섹션의 입면도가 도 4에서 도시된다. 예시적인 회로 보드 레이아웃은 도 1, 2 및 3의 이동 통신 디바이스(10) 내에 포함될 수 있는 회로 보드(120)의 일부를 포함한다. 회로 보드 레이아웃은 2개의 부분들 - 제 1 부분은 (마이크로폰(MIC)(126)(달리, 표면에 장착됨), EMC 잡음 고립 회로(124) 및 RF 실드(122)를 포함하고, 제 2 부분은 마이크로폰 신호 컨디셔닝 및 증폭기 회로(132) 및 RF 실드(130)를 포함함 - 을 포함한다. 도 4에서 명확성을 위해 도시되었지만, 마이크로폰(126) 및 EMC 잡은 고립 회로(124)는 RF 실드(122)에 의해 완전히 또는 부분적으로 가려질 수 있고, 증폭기 회로(132)는 RF 실드(130)에 의해 완전히 또는 부분적으로 가려질 수 있다.

RF 고립 실드들("캔(can)")에 의해 둘러싸인 마이크로폰(126) 및 관련 증폭기 회로는 회로 보드(120) 상에 장착되고, 이는 회로 보드 상에 RF 고립 구획들을 형성한다. 복수의 마이크로폰 신호선들(128)은 마이크로폰(126)으로부터 증폭기 회로(132)로 라우팅된다. 각 RF 실드(122, 130)는 전기적으로 도전성이고 금속, 금속화된 플라스틱 등과 같이 다양한 전기적으로 도전성 재료들로부터 구성될 수 있고, 임의의 적합한 형상 또는 구성, 예를 들어, 측면들 및 상단 둥근 벽들 및 상단 등을 포함한다. RF 실드들(122 및 130)은 회로 보드(120)에 납땜 가능하게 될 수 있다.

EMC 컴포넌트들(124)은 커패시터들, 커패시터들을 통한 피드(feed), 필터들 및/또는 인덕터들과 같은 과 같은 수동 컴포넌트들 밸런싱된 및/또는 언밸런싱된 구성 중 어느 하나의 구성으로 포함한다. EMC 컴포넌트들(124)은 마이크로폰(126)으로의 전도된 전자기 간섭을 감소시키는데 이용될 수 있다.

증폭기 회로(132)는 마이크로폰(126)으로부터 수신된 신호를 컨디셔닝 및 증폭하는데 유용한 전기 컴포넌트들이다. 이는 오디오 집적 회로들(IC들), 오디오 전력 증폭기들, 트랜지스터들 및 다이오드들과 같은 활성 컴포넌트들과, 레지스터들, 커패시터들과 같은 수동 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 증폭기 회로(132)는 레지스터들, 커패시터들, 필터들 및/또는 인덕터들과 같은 수동 컴포넌트들을 또한 포함할 수 있다.

RF 실드(122)는 회로 보드(120)에 확보되고 마이크로폰(126)을 둘러싸는 금속성 또는 금속화된 하우징이고, 이는 전자기 간섭으로부터 마이크로폰(126) 및 선택적으로 EMC 컴포넌트는 차폐한다. 유사하게, RF 실드(130)는 회로 보드(120)에 확보되고 증폭기 회로(132)를 둘러싸는 금속성 또는 금속화된 하우징이고, 이는 전자기 간섭으로부터 증폭기 회로(132)를 차폐한다.

전자기적으로 차폐된 오디오 시스템의 일 실시예의 단면도가 도 5에 도시된다. 시스템은 2개 이상의 층들(82)을 포함하는 회로 보드(예를 들어, 인쇄 회로 보드)(80)를 포함한다. 마이크로폰(96) 및 EMC 컴포넌트들(98)은 회로 보드(80) 상에 장착된다(달리, 표면 장착됨). 금속 또는 금속화된 RF 실드(94)는 기계적으로 및 전기적으로 회로 보드(80)에 결합되고 회로 보드(80)와 함께 마이크로폰(96) 및 (선택적으로)EMC 컴포넌트들(98)을 둘러싸는 내부 구획(81)을 형성한다. RF 실드(94)는 마이크로폰(96) 및 (선택적으로) EMC 컴포넌트들(98)에 대한 EMI 고립을 제공한다.

RF 실드(94)는 상부, 측면들 등과 같이, RF 실드(94)의 임의의 적합한 위치에 위치될 수 있는 개구(99)를 포함한다. 선택적인 음향 튜브(90)는 디바이스, 예를 들어, 이동 무선 통신 디바이스(10)의 하우징(84)의 개구(예를 들어, 구멍)(86)와 RF 실드(94)를 음향적으로(acoustically) 연결한다. 음향 튜브(90)는 개구(86)로부터 개구(99)로 음향 에너지를 전도할 수 있고, 음향 커플러라고 칭할 수 있다. 개구들(99 및 86), 및 음향 튜브(90)는 원형 단면들을 가질 수 있지만, 반드시 원형 단면일 필요는 없다. 또한, 개구들(99 및 86)은 크기 또는 형상 또는 둘 다에서 서로 유사한 단면들을 가질 수 있거나 가지지 않을 수 있다. 개구들(99 및 86)간의 음향 튜브(90)의 경로는 임의적일 수 있으며, 도 5에서 도시된 바와 같이 직선일 필요는 없다. 음향 튜브(90)는 하나 이상의 고정 및/또는 밀봉 링들(92, 88)을 통해 각각 RF 실드(94) 및 하우징(84)에 고정되고 음향적으로 밀봉될 수 있다.

개구(99)는 하우징(84) 외부로부터 음향 에너지(음파들에 의해 전해질 수 있음)가 구획(81) 내부로 채널링(channel)되게 하는 것을 허용하여서 구획(81)이 마이크로폰(96)에 대한 음향 챔버(81)로서 기능하게 한다. 일단 음향 챔버(81) 내로 진입하면, 음향 에너지(음파들)는 음향 챔버(81) 전체에 자유롭게 전파될 수 있다. 음향 챔버(81)의 치수들은 마이크로폰(96)의 오디오 성능 및 대응하는 오디오 시스템을 개선하도록 선택될 수 있다. RF 실드(94)의 개구(99)의 크기는 마이크로폰(96)의 결과적인 오디오 주파수 응답에 영향을 미칠 수 있다는 것에 주의한다.

RF 차폐 및 EMC의 관점에서, RF 실드(94)의 개구(99)는 RF 실드(94)가 구획(81) 내부로의 외부 전자기 필드들의 관통을 실질적으로 감소시키도록 예를 들어, 1mm 범위의 직경과 같이 작은 것이 바람직하다. 또한, 음향 튜브(90)는 특정한 구현에 의존하여 임의의 적합한 형상, 형태 및 프로파일(profile)을 가질 수 있다. 또한, RF 실드(94)의 임의의 수의 개구들, 하우징(84)의 임의의 수의 개구들, 및 임의의 수의 음향 튜브들이 존재할 수 있다.

전자기적으로 차폐된 오디오 시스템의 대안 실시예의 단면도가 도 6에 도시된다. 이 대안 실시예에서, 마이크로폰(110) 및 EMC 컴포넌트들(112)은 2개 이상의 층들(102)을 갖는 회로 보드(예를 들어, 인쇄 회로 보드) 상에 장착된다. 금속 또는 금속화된 RF 실드 또는 캔(108)은 마이크로폰(110) 및 (선택적으로)EMC 컴포넌트들(112) 위에 배치되고, 기계적으로 및 전기적으로 회로 보드(100)에 결합된다(예를 들어, 납땜 또는 압력을 이용함).

실리콘, 고무, 플라스틱 및/또는 이것과 유사한 다른 재료와 같이 적합한 재료로 제조된 가요성 부트(106)가 RF 실드(108) 위에 배치되고, 따라서 부분적으로 또는 완전히 RF 실드(108)를 캡슐화(encapsulate)한다. 부트(106)는 가요성 음향 튜브를 형성하는 재료가 되고, 충격 흡수를 제공하고, 열적 보호에 기여하거나 구조적 안정성을 개선하는 등의 하나 이상의 기능들을 수행할 수 있다. 디바이스의 하우징(104)은 부트(106)와 접하거나 또는 매우 근접하고, 일 실시예에서, 부트(106)를 RF 실드(108)에 밀봉하도록 일정 압력을 제공할 수 있다.

도 5의 시스템에서와 같이, 내부 구획(101)은 RF 실드(108) 및 회로 보드(100)내에 생성되고 마이크로폰(100)에 대한 음향 챔버(101)를 형성한다. 음향 에너지를 위한 채널(114)은 RF 실드(108), 부트(106) 및 하우징(104)에 만들어진 하나 이상의 구멍들을 통과한다. 채널(114)은 하우징(104)의 개구로부터 RF 실드(108)의 개구로 음향 에너지를 전도할 수 있고, 음향 커플러로 칭해질 수 있다.

대안 실시예에서, (채널들(90 및 114)과 같은)채널은 하우징(104)이 RF 실드(108)와 직접 접촉하는 경우 완전히 방지될 수 있고, 하우징(104)의 개구는 RF 실드(108)의 개구와 중첩한다. 음향 에너지는 중첩을 통해 하우징(104)의 개구로부터 RF 실드(108)의 개구로 지향될 수 있으며, 이에 따라 음향 커플러를 달성한다.

도 5 및 6의 2개의 음향 챔버 배열들(81 및 101)은 단지 예시 목적을 위해 제공되었다는 것을 이해한다. 당업자는 RF 실드, 마이크로폰 및 마이크로폰을 위해 EMI에 대한 RF 차폐를 제공하고 오디오 성능을 개선 또는 최적화하도록 마이크로폰을 위한 음향 챔버를 형성하기 위한 RF 실드의 듀얼 기능성을 달성하기 위해 다른 컴포넌트들의 다른 배열들 및 구성들을 구현할 수 있다.

음향 챔버 및 음향 챔버 내에 인클로징되는(enclosed) 음향 볼륨의 치수들은 마이크로폰이 포함되는 오디오 시스템의 음향적인 특성들을 개선 또는 최적화하기 위해 선택될 수 있다. 음향 챔버 및 음향 챔버 내에 인클로징되는 음향 볼륨의 치수들은 미리 정의된 범위 내에서 또는 미리 정의된 값으로 오디오 시스템의 음향적 특성들을 달성하기 위해 선택될 수 있다. 음향 특성들의 예들은 주파수 응답, 효율, 신호 대 잡음비, 사운드 품질, 배경 잡음 제거, 및 보이스 명료도를 포함한다. 음향 챔버 내에 인클로징되는 음향 볼륨은 예를 들어, 음향 챔버의 볼륨에서 챔버 내에 인클로징되는 컴포넌트들의 볼륨을 차감한 것으로서 정의될 수 있다. 다른 정의들 또한 적합할 수 있다. 이에 따라, 인클로징되는 마이크로폰(및 선택적으로 EMC 컴포넌트들)의 크기는 음향 챔버의 설계에 영향을 미칠 수 있다.

예를 들어, 음향 챔버에 대해 요구되는 치수들은 마이크로폰의 사양들 및 파라미터들과 특정 애플리케이션에 대한 요건들, 예를 들어, 셀룰러 전화, 무선 전화 등의 인증 요건들(certification requirement)에 따라 산출 및 시뮬레이션될 수 있다. 음향 챔버의 치수들은 임의의 적합한 기술을 이용하여, 예를 들어, 경험적 산출들, 시뮬레이션들, 시행착오, 물리적 측정들 등을 통해 결정될 수 있다. 예시적인 제약들은 볼륨, 높이, 직경, 형상, 길이 및 음향 튜브의 직경 등을 포함한다. 일 실시예에서, 주파수 응답이 측정될 수 있고, 하나 이상의 제약들이 변경된다. 주파수 응답이 재차 측정되고 제약들이 조정된다. 이 공정은 원하는 주파수 응답이 달성될 때까지 계속될 수 있다.

음향 챔버 치수들의 개선된 또는 최적의 튜닝을 달성하는 것은 주파수 응답, 보이스 명료도, 배경 잡음 허용(background noise heard) 레벨(예를 들어, 배경 잡음의 제거), 효율, 신호 대 잡음비 및 사운드 품질의 견지에서 오디오의 품질 및 마이크로폰의 오디오 성능에 영향을 미칠 수 있다. "개선된 또는 최적의"라고 간주되는 것은 일반적으로 문맥-의존(context-dependent)적이고, 주관적인 판단을 수반할 수 있고, 다수의 인자들에 의존하여 다양할 수도 있다. 결과적으로, 일부 예시적인 실시예들이 여기서 기술되었지만, 그 개념은 이들 실시예들로 국한되지 않고, 그 개념은 임의의 특정 크기, 형상, 볼륨, 재료 또는 임의의 다른 제약들로 국한되지 않는다. 일반적으로, 여기서 기술된 개념들은 다양한 디바이스들에 적용될 수 있고, 다양한 지오메트리들(geometries) 및 다양한 컴포넌트들을 가지며, 다양한 원하는 오디오 특성들의 대상이 될 수 있다.

모든 배열들 및 구성들에서, 금속 RF 실드 인클로저는 개선된 또는 최적의 마이크로폰 성능을 위한 음향 볼륨을 제공한다. 디바이스의 마이크로폰은 통상적으로, 금속 또는 금속화된 RF 캔 또는 실드를 인쇄 회로 보드에 납땜함으로써 물리적으로 및 전기적으로 회로 보드에 연결된다. 일 실시예에서, RF 인클로저는 마이크로폰 위에 배치되고 회로 보드의 하나 이상의 층들(예를 들어, 적어도 그라운드 층, 즉 회로 그라운드로서 기능하고 반드시 지구에 관해 임의의 특정 전위를 가질 필요가 없는 층)에 전기적으로 연결하도록 회로 보드에 납땜된다.

일 실시예에서, 회로 보드는 다중층 회로 보드를 포함한다. 컴포넌트들의 예시적인 연결은 마이크로폰 장착(164), RF 실드를 위한 땜납 프레임(162) 및 EMC 컴포넌트 장착 영역(166)을 포함하는 예시적인 인쇄 회로 보드 레이아웃의 상단층(160)을 예시하는 도 7에서 도시된다. 상단층 상에 인클로저의 땜납 밑면은 인쇄 회로 보드의 디퍼층(deeper layer)의 구리 영역과의 전기적 도전성 연결이다. 이는 차폐면(또는 층)(172), 밸런싱된 마이크로폰 신호선들(174) 및 그라운드면에 접촉하기 위해 RF 실드의 벽들에 따른 차폐 캔 비아들(176)을 포함하는 회로 보드의 내부층(170)을 예시하는 도 8에서 도시된다. 그라운드면은 다수의 비아들을 이용하여 PCB를 완전히 덮는 디퍼 시스템 그라운드면층에 연결된다. 이는 마이크로폰 및 EMC 컴포넌트들의 전반적인 차폐(all-around shielding)를 제공한다. 바람직하게는, 비아들 간의 거리는 EMI에 대한 높은 RF 고립 효과들을 달성하기 위해 예를 들어, 5mm 미만과 같이 작게 제조된다.

도 9는 마이크로폰 증폭기 회로(132)(도 4)로 연결되는 밸런싱된 마이크로폰 신호선들을 위한 차폐(182)를 포함하는 상단층 아래의 제 2 회로 보드층(180)을 예시한다.

따라서 마이크로폰은 모든 측면들로부터 완전히 차폐되는데, 즉 실질적으로 완전한 차폐가 RF 실드와 하나 이상의 PCB 차폐층들의 조합에 의해 제공된다. 선택적으로, EMC 컴포넌트는 마이크로폰에 물리적으로 근접한 RF 실드 인클로저 내에 위치된다. 마이크로폰으로부터의 신호선들은 다중층 PCB의 디퍼층들 중 하나를 통해 직접 EMC 회로 컴포넌트들을 통과한다. 이들은 모두 마이크로폰으로부터 마이크로폰 입력 회로로의 경로를 따라 PCB의 다른 층들에 위치한 구리 트래이스들 및 영역들로 차폐된다. 이는 신호선들을 둘러싸는 차폐(194)를 갖는 마이크로폰 입력 회로에 대해 밸런싱된 좌측 및 우측 마이크로폰 신호선들(192)을 포함하는 다중층(PCB)의 또 다른 층(190)을 예시하는 도 10에서 도시된다. 도 11은 도 10의 층 아래에 놓이는 층(200)을 예시한다. 이 층은 특히 마이크로폰 입력 회로에 대해 밸런싱된 좌측 및 우측 마이크로폰 신호선들(192)(도 10)을 위한 차폐된 채널을 제공하는 차폐(202)를 포함한다.

회로 보드의 마이크로폰 입력 회로(증폭기 회로) 부분은 이제 더 상세히 기술될 것이다. 마이크로폰으로부터 입력 회로로의 신호선들은 위에서 기술된 바와 같이 밸런싱 및 차폐된다. 마이크로폰과 유사하게, 마이크로폰 신호 컨디셔닝 및 증폭기 회로에 대한 EMI에 대한 보호가 회로를 인클로징하는 RF 실드를 통해 제공된다. 신호 컨디셔닝, 변환 및 증폭과 같은 후속 오디오 신호 처리 스테이지들은 커플링 및 간섭을 감소시키기 위해 마이크로폰 차폐와 비교적 멀리 떨어진 PCB 상에 위치되는 시스템 그라운드(GND) 평면층을 갖는 RF 차폐 캔에 의해 또한 인클로징된다.

마이크로폰 및 EMC 컴포넌트들로부터의 신호 트랙들은 디퍼 PCB 층의 오디오 신호 처리 스테이지로 라우팅된다. 신호 트래이스들은 밸런싱된 신호 트랙들/라인들을 형성하기 위해 서로 근접하게 배치되고 EMI 차폐를 제공하기 위해 마이크로폰 및 오디오 스테이지들을 따라 좌측 및 우측 상에 시스템 GND 영역을 갖는다. 밸런싱된 마이크로폰 신호 트래이스들과 동일한 층상에 제공된 차폐층 외에, 복수의 비아들을 이용하여 시스템 GND 평면에 연결되는 신호선들의 상부 및 아래 상의 차폐면들이 제공된다. 이는 마이크로폰, EMC 컴포넌트들, 밸런싱된 마이크로폰 신호 트랙들 및 마이크로폰 입력 회로를 위한 완전한 차폐 시스템을 제공한다.

도 12는 RF 차폐 인클로저 땜납 프레임(212) 및 마이크로폰 증폭기 회로 입력 신호 경로(214)를 도시하는 인쇄 회로 보드의 예시적인 층(210)을 예시한다.

도 13은 차폐 벽 프레임 그라운드(224) 및 마이크로폰 신호 경로에 대한 차폐(222)를 도시하는 인쇄 회로 보드의 예시적인 층(220)이다.

도 14는 오디오 실드 프레임 그라운드(232)에 대한 차폐를 도시하는 인쇄 회로 보드의 예시적인 층(230)이다. 마이크로폰 신호선들은 동일한 층 상의 GND 구리 평면의 좌측 및 우측에 매립된다. 부가적인 GND 구리 평면들은 그 위의 영역 및 아래의 PCB 층들에 위치한다. 따라서 마이크로폰 신호선들은 모든 4개의 측면들로부터 차폐된다.

도 15는 특히 마이크로폰 신호 경로를 차폐하기 위한 그라운드면(242)을 도시하는 인쇄 회로 보드의 예시적인 층(240)이다.

따라서, (1) 캔 내에 위치한 마이크로폰 및 EMC 컴포넌트들을 갖는 RF 차폐 캔, (2) 차폐 마이크로폰 밸런싱된 신호 경로, (3) PCB 상의 상이한 위치들에 배치된 마이크로폰 입력 회로 및 (4) 마이크로폰 입력 회로, 코덱 및 거기에 위치한 다른 스테이지들을 갖는 RF 차폐 캔은 완전 차폐된 오디오 시스템을 형성하기 위해 조합된다. 일 실시예에서, 어떠한 오디오 선들 또는 컴포넌트들도 오디오 시스템의 개선된 성능을 위해 요구되는 EMI 고립을 제공하는 이 기계적인 인클로저들 외부에 없다.

이 기술을 이용하여, 전자기적 차폐 오디오 시스템의 하나 이상의 실시예들은 다방면들에서 이익을 제공할 수 있다. 우선, 차폐 캔은 실드로서 기능하는 것 외에, 회로 보드와 함께 음향 챔버를 형성(제공 또는 정의)한다. 음향 챔버는 오디오 성능을 개선 또는 최적화할 수 있다. 둘째, 전자기적 차폐 오디오 시스템은 마이크로폰 자체에 대한 EMI 차폐를 제공할 수 있다. 즉, 차폐 캔은 원하는 오디오 성능을 제공하면서 차폐로서 적합하게 기능하도록 "두가지 기능(double-duty)"을 효과적으로 수행할 수 있다. 셋째, 차폐는 EMC 컴포넌트들 및 신호선들로부터의 EMI 차폐를 제공할 수 있다. 또한, 감소한 비용, 감소한 부품수, 공간 절약, 재료 절약, 단순화된 제작 단계들 및 단순화된 디바이스 설계와 같이 부가적인 이익들이 또한 발생될 수 있다.

여기서 사용된 용어는 단순히 특정 실시예들을 기술하는 목적을 위한 것이며 매커니즘을 제한하도록 의도되지 않는다. 여기서 사용된 단수 형태는 문맥이 달리 명시적으로 지시하지 않는 한 복수의 형태들 또한 포함한다. 용어 "포함하다" 및/또는 "포함하는"은 이 명세서에서 사용될 때, 언급한 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 컴포넌트들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다. 용어 "동작하는"은 물리적인 컴포넌트의 성능을 지칭하는데, 즉 컴포넌트가 기능을 수행하도록 "동작하는" 경우, 해당 컴포넌트는 그 기능을 수행할 수 있다.

이하의 청구범위의 모든 수단 또는 단계들의 대응하는 구조들, 재료들, 작용들 및 등가물들과 기능 엘리먼트들의 합침은 구체적으로 청구한 바와 같이 다른 청구된 엘리먼트와 조합하여 기능을 수행하기 위한 임의의 구조, 재료, 또는 작용을 포함하도록 의도된다. 매커니즘의 설명은 예시 및 설명의 목적을 위해 존재하지만, 소모적이거나 개시된 형태의 매커니즘들로 제한하도록 의도되지 않는다. 다수의 변형들 민 변경들은 당업자에 의해 쉽게 일어날 수 있기 때문에, 매커니즘은 여기서 기술된 제한된 수의 실시예들로 제한되지 않는다고 의도된다. 따라서 모든 적합한 변동들, 변형들 및 등가물들은 매커니즘의 사상 및 범위 내에서 재정렬될 수 있다. 실시예들은 매커니즘 및 실제 응용의 원리들을 가장 잘 설명하기 위해, 당업자들이 예견되는 특정 사용에 적합하게 다수의 변형들을 갖는 다양한 실시예들을 위해 매커니즘을 이해하는 것을 가능하게 하기 위해 선택 및 기술되었다.

첨부된 청구범위는 본 매커니즘의 사상 및 범위 내에 있는 매커니즘의 모든 이러한 특징들 및 이익들을 포함한다고 의도된다. 다수의 변형들 및 변경들이 당업자에 의해 쉽게 일어날 수 있기 때문에, 매커니즘은 여기서 기술된 제한된 수의 실시예들로 제한되지 않는다고 의도된다. 이에 따라, 모든 적합한 변동들, 변형들 및 등가물들이 재정렬될 수 있다고 인식할 수 있다.

Claims

이동 전자 디바이스(10)에 있어서,
하우징(11)으로의 음향 에너지의 진입을 위한 개구(86, 114)를 갖는 상기 하우징(11);
상기 하우징 내부에 확보되고 전자기적 방출(electromagnetic emission)을 생성할 수 있는 라디오 주파수(RF; radio frequency) 회로;
상기 하우징 내부에 확보된 회로 보드(80, 100, 120, 142);
상기 회로 보드 상에 장착된 마이크로폰(96, 110, 126)을 포함하는 오디오 시스템;
상기 회로 보드에 기계적으로 및 전기적으로 결합되고 상기 마이크로폰을 둘러싸는 라디오 주파수(RF) 실드(shield)(94, 108, 122)로서, 상기 RF 실드는 적어도 상기 전자기적 방출로부터 상기 마이크로폰에 대한 일부의 전자기적 간섭(EMI; electromagnetic interference) 고립을 제공하기 위한 것인, 상기 RF 실드;
상기 마이크로폰을 둘러싸고 상기 회로 보드 및 상기 RF 실드로부터 형성되는 음향 챔버(81, 101)로서, 상기 RF 실드는 상기 음향 에너지가 상기 음향 챔버로 진입하는 것을 허용하기 위한 개구(99)를 갖고, 상기 음향 에너지는 상기 RF 실드의 상기 개구(99)를 통해 상기 음향 챔버로 진입한 이후 상기 음향 챔버 전체에 전파될 수 있는 것인, 상기 음향 챔버(81, 101); 및
상기 하우징의 상기 개구(86, 114)로부터 상기 RF 실드의 상기 개구(99)로 상기 음향 에너지를 전도하기 위한 음향 커플러(acoustic coupler; 90, 106)를 포함하고,
상기 음향 커플러는 상기 하우징의 상기 개구(86, 114)로부터 상기 RF 실드(94, 108, 122)의 상기 개구(99)로 확장하는 음향 튜브(90)인 것인 이동 전자 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 음향 튜브(90)는 고정링(fastening ring; 92)을 이용하여 상기 RF 실드에 고정되거나, 또는 고정링(88)을 이용하여 상기 하우징에 고정되는 것인 이동 전자 디바이스.
이동 전자 디바이스(10)에 있어서,
하우징으로의 음향 에너지의 진입을 위한 개구(86, 114)를 갖는 상기 하우징(11);
상기 하우징 내부에 확보되고 전자기적 방출(electromagnetic emission)을 생성할 수 있는 라디오 주파수(RF; radio frequency) 회로;
상기 하우징 내부에 확보된 회로 보드(80, 100, 120, 142);
상기 회로 보드 상에 장착된 마이크로폰(96, 110, 126)을 포함하는 오디오 시스템;
상기 회로 보드에 기계적으로 및 전기적으로 결합되고 상기 마이크로폰을 둘러싸는 라디오 주파수(RF) 실드(shield)(94, 108, 122)로서, 상기 RF 실드는 적어도 상기 전자기적 방출로부터 상기 마이크로폰에 대한 일부의 전자기적 간섭(EMI; electromagnetic interference) 고립을 제공하기 위한 것인, 상기 RF 실드;
상기 마이크로폰을 둘러싸고 상기 회로 보드 및 상기 RF 실드로부터 형성되는 음향 챔버(81, 101)로서, 상기 RF 실드는 상기 음향 에너지가 상기 음향 챔버로 진입하는 것을 허용하기 위한 개구(99)를 갖고, 상기 음향 에너지는 상기 RF 실드의 상기 개구(99)를 통해 상기 음향 챔버로 진입한 이후 상기 음향 챔버 전체에 전파될 수 있는 것인, 상기 음향 챔버(81, 101);
상기 하우징의 상기 개구(86, 114)로부터 상기 RF 실드의 상기 개구(99)로 상기 음향 에너지를 전도하기 위한 음향 커플러(acoustic coupler; 90, 106); 및
상기 마이크로폰에 결합된 하나 이상의 전자기 호환성(electromagnetic compatibility; EMC) 컴포넌트들(98, 124)을 포함하고,
상기 하나 이상의 EMC 컴포넌트들은 상기 RF 실드 내부의 상기 회로 보드 상에 장착되는 것인 이동 전자 디바이스.
이동 전자 디바이스(10)에 있어서,
하우징으로의 음향 에너지의 진입을 위한 개구(86, 114)를 갖는 상기 하우징(11);
상기 하우징 내부에 확보되고 전자기적 방출(electromagnetic emission)을 생성할 수 있는 라디오 주파수(RF; radio frequency) 회로;
상기 하우징 내부에 확보된 회로 보드(80, 100, 120, 142);
상기 회로 보드 상에 장착된 마이크로폰(96, 110, 126)을 포함하는 오디오 시스템;
상기 회로 보드에 기계적으로 및 전기적으로 결합되고 상기 마이크로폰을 둘러싸는 라디오 주파수(RF) 실드(shield)(94, 108, 122)로서, 상기 RF 실드는 적어도 상기 전자기적 방출로부터 상기 마이크로폰에 대한 일부의 전자기적 간섭(EMI; electromagnetic interference) 고립을 제공하기 위한 것인, 상기 RF 실드;
상기 마이크로폰을 둘러싸고 상기 회로 보드 및 상기 RF 실드로부터 형성되는 음향 챔버(81, 101)로서, 상기 RF 실드는 상기 음향 에너지가 상기 음향 챔버로 진입하는 것을 허용하기 위한 개구(99)를 갖고, 상기 음향 에너지는 상기 RF 실드의 상기 개구(99)를 통해 상기 음향 챔버로 진입한 이후 상기 음향 챔버 전체에 전파될 수 있는 것인, 상기 음향 챔버(81, 101); 및
상기 하우징의 상기 개구(86, 114)로부터 상기 RF 실드의 상기 개구(99)로 상기 음향 에너지를 전도하기 위한 음향 커플러(acoustic coupler; 90, 106)를 포함하고,
상기 음향 챔버의 치수들은 미리 정의된 값들로 또는 미리 정의된 범위 내에서 상기 오디오 시스템의 음향적 특성들을 달성하도록 선택되는 것인 이동 전자 디바이스.
제 4 항에 있어서,
상기 음향적 특성들은, 상기 오디오 시스템의 주파수 응답, 상기 오디오 시스템의 효율, 상기 오디오 시스템의 신호 대 잡음비, 상기 오디오 시스템의 사운드 품질, 상기 오디오 시스템의 배경 잡음 제거(background noise rejection), 및 상기 오디오 시스템의 보이스 명료도(voice intelligibility) 중 하나 이상을 포함하는 것인 이동 전자 디바이스.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음향 커플러는 상기 RF 실드를 부분적으로 또는 완전히 캡슐화(encapsultate)하는 부트(boot; 106)를 통과하는 채널(114)인 것인 이동 전자 디바이스.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은 상기 RF 실드와 직접 접촉하고 상기 음향 커플러는 상기 하우징의 상기 개구(86, 114)와 상기 RF 실드의 상기 개구(99)의 중첩(overlap)을 통해 달성되는 것인 이동 전자 디바이스.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회로 보드는 상기 마이크로폰에 대한 부가적인 RF 차폐를 제공하기 위해 실질적으로 상기 RF 실드 아래의 그라운드면(ground plane)을 포함하는 것인 이동 전자 디바이스.
전자기적 차폐된 오디오 시스템에 있어서,
회로 보드(80, 100, 120, 142);
상기 회로 보드 상에 장착된 마이크로폰(96, 110, 126); 및
상기 회로 보드에 기계적으로 및 전기적으로 결합되고 상기 마이크로폰을 둘러싸는 라디오 주파수(radio frequency; RF) 실드(94, 108, 122)로서, 상기 RF 실드는 상기 마이크로폰에 대한 일부의 전자기적 간섭(electromagnetic interference; EMI) 고립을 제공하기 위한 것인, 상기 RF 실드; 및
상기 마이크로폰을 둘러싸고 상기 회로 보드 및 상기 RF 실드로부터 형성되는 음향 챔버(81, 101)를 포함하고,
상기 RF 실드는 음향 에너지가 상기 챔버 외부로부터 상기 음향 챔버에 진입하는 것을 허용하기 위한 개구(99)를 갖고, 음향 에너지는 상기 개구(99)를 통해 상기 음향 챔버에 진입한 이후 상기 음향 챔버 전체에 전파될 수 있으며,
상기 전자기적 차폐된 오디오 시스템은 음향 에너지를 상기 RF 실드의 외부로부터 상기 RF 실드의 상기 개구(99)로 전도하기(conduct) 위한 음향 커플러(90, 106)를 더 포함하는 것인 전자기적 차폐된 오디오 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 음향 커플러를 상기 RF 실드에 연결하기 위한 고정링(92)을 더 포함하는 전자기적 차폐된 오디오 시스템.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 회로 보드는 상기 마이크로폰의 부가적인 RF 차폐를 제공하도록 실질적으로 상기 RF 실드 아래의 그라운드면을 포함하는 것인 전자기적 차폐된 오디오 시스템.
전자기적 차폐된 오디오 시스템에 있어서,
회로 보드(80, 100, 120, 142);
상기 회로 보드 상에 장착된 마이크로폰(96, 110, 126);
상기 회로 보드에 기계적으로 및 전기적으로 결합되고 상기 마이크로폰을 둘러싸는 라디오 주파수(RF) 실드(94, 108, 122)로서, 상기 RF 실드는 상기 마이크로폰에 대한 전자기적 간섭(EMI) 고립을 제공하기 위한 것인, 상기 RF 실드;
상기 마이크로폰을 둘러싸고 상기 회로 보드 및 상기 RF 실드로부터 형성되는 음향 챔버(81, 101); 및
상기 마이크로폰에 결합된 하나 이상의 전자기적 호환성(EMC) 컴포넌트들(98, 124)을 포함하고,
상기 하나 이상의 EMC 컴포넌트들은 상기 음향 챔버 내부의 상기 회로 보드 상에 장착되고,
상기 RF 실드는 음향 에너지가 상기 챔버 외부로부터 상기 음향 챔버에 진입하는 것을 허용하기 위한 개구를 갖고, 음향 에너지는 상기 개구를 통해 상기 음향 챔버에 진입한 이후 상기 음향 챔버 전체에 전파될 수 있는 것인 전자기적 차폐된 오디오 시스템.
전자기적 차폐된 오디오 시스템에 있어서,
회로 보드(80, 100, 120, 142);
상기 회로 보드 상에 장착된 마이크로폰(96, 110, 126);
상기 회로 보드에 기계적으로 및 전기적으로 결합되고 상기 마이크로폰을 둘러싸는 라디오 주파수(RF) 실드(94, 108, 122)로서, 상기 RF 실드는 상기 마이크로폰에 대한 전자기적 간섭(EMI) 고립을 제공하기 위한 것인, 상기 RF 실드; 및
상기 마이크로폰을 둘러싸고 상기 회로 보드 및 상기 RF 실드로부터 형성되는 음향 챔버(81, 101)를 포함하고,
상기 RF 실드는 음향 에너지가 상기 챔버 외부로부터 상기 음향 챔버에 진입하는 것을 허용하기 위한 개구를 갖고, 음향 에너지는 상기 개구를 통해 상기 음향 챔버에 진입한 이후 상기 음향 챔버 전체에 전파될 수 있으며,
상기 음향 챔버의 치수들은 미리 정의된 값들로 또는 미리 정의된 범위 내에서 상기 오디오 시스템의 음향 특성들을 달성하도록 선택되는 것인 전자기적 차폐된 오디오 시스템.
제 13 항에 있어서,
상기 음향적 특성들은 상기 오디오 시스템의 주파수 응답, 상기 오디오 시스템의 효율, 상기 오디오 시스템의 신호 대 잡음비, 상기 오디오 시스템의 사운드 품질, 상기 오디오 시스템의 배경 잡음 제거, 및 상기 오디오 시스템의 보이스 명료도 중 하나 이상을 포함하는 것인 전자기적 차폐된 오디오 시스템.
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