KR101803643B1 - 근거리 및 비근거리 통신들을 위한 안테나들 - Google Patents

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Abstract

전자 장치가 안테나 구조들을 가질 수 있다. 안테나 구조들은 셀룰러 전화 송수신기 회로 또는 무선 LAN 회로와 같은 비근거리 통신 회로에 결합될 수 있다. 비근거리 통신 주파수들에서 작동될 때, 안테나 구조들은 원거리 무선 통신을 지원하기 위한 하나 이상의 역 F형 안테나들 또는 기타 안테나들의 역할을 하도록 구성될 수 있다. 근접 센서 회로 및 근거리 통신 회로는 또한 안테나 구조들에게 결합될 수 있다. 근접 센서 주파수들에서 작동될 때, 안테나 구조들은 용량성 근접 센서 전극 구조들을 형성하는 데에 이용될 수 있다. 근거리 통신 주파수들에서 작동될 때, 안테나 구조들은 유도성 근거리 통신 루프 안테나를 형성하는 데에 이용될 수 있다.

Description

근거리 및 비근거리 통신들을 위한 안테나들{ANTENNAS FOR NEAR-FIELD AND NON-NEAR-FIELD COMMUNICATIONS}
본 출원은 2014년 4월 16일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제14/254,604호에 기초한 우선권을 주장하며, 이 미국 출원의 내용은 이로써 그 전체가 본 명세서에 참조에 의해 통합된다.
본 발명은 전자 장치들에 관한 것이며, 더 구체적으로는 무선 통신 회로를 구비한 전자 장치용 안테나들에 관한 것이다.
휴대용 컴퓨터들 및 셀룰러 전화기들과 같은 전자 장치들에는 대개 무선 통신 기능이 제공된다. 예를 들어, 전자 장치들은 셀룰러 전화 대역들을 이용하여 통신하기 위해 셀룰러 전화 회로와 같은 장거리 무선 통신 회로를 이용할 수 있다. 전자 장치들은 근처 장비와의 통신을 다루기 위해 무선 LAN(local area network) 통신 회로와 같은 단거리 무선 통신 회로를 사용할 수 있다. 전자 장치들은 위성 내비게이션 시스템 수신기들 및 근거리 통신 회로(near-field communications circuitry)와 같은 기타 무선 회로를 또한 제공받을 수 있다. 근거리 통신 스킴들은 전형적으로 20cm 이거나 더 짧은 단거리상에서의 전자기 결합 통신(electromagnetically coupled communications)을 수반한다.
소형 폼 팩터 무선 장치들에 대한 소비자 요구를 충족시키기 위하여, 제조사들은 조밀한 구조들을 이용하여 안테나 컴포넌트들과 같은 무선 통신 회로를 구현하려고 지속적으로 노력해 왔다. 동시에, 무선 장치들이 점증하는 수의 통신 대역들을 감당하기를 바라는 요구가 있다. 예를 들어, 무선 장치가 근거리 통신 대역을 감당하면서 동시에 셀룰러 전화 대역들, WLAN(wireless local area network) 대역들, 및 위성 내비게이션 시스템 대역들과 같은 부가적 비근거리(원거리) 대역들을 감당하는 것이 바람직할 수 있다.
안테나들이 서로 간에 그리고 무선 장치에서의 컴포넌트들과 간섭할 잠재성이 있기 때문에, 안테나들을 전자 장치에 수용할 때는 주의를 기울여야만 한다. 더욱이, 장치 내의 무선 회로 및 안테나들이 동작 주파수들의 범위에 걸쳐서 만족스러운 성능을 나타낼 수 있도록 보장하기 위해 주의를 기울여야만 한다.
그러므로, 무선 전자 장치용의 향상된 무선 통신 회로를 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
전자 장치는 무선 회로를 제공받을 수 있다. 무선 회로는 안테나 구조들을 포함할 수 있다.
안테나 구조들은 셀룰러 전화 송수신기 회로 및 WLAN 회로와 같은 비근거리 통신 회로(non-near-field communications circuitry)에 결합될 수 있다. 비근거리 통신 주파수들에서 작동될 때, 안테나 구조들은 하나 이상의 원거리 안테나들(far-field antennas)의 역할을 하도록 구성될 수 있다. 예로서, 안테나 구조들은 700 MHz를 넘는 주파수들과 같은 비근거리 통신 주파수들에서 작동될 때 하나 이상의 역 F형 안테나들(inverted-F antennas)을 형성하도록 구성될 수 있다.
근접 센서 회로(proximity sensor circuitry) 및 근거리 통신 회로가 또한 안테나 구조들에게 결합될 수 있다. 약 200 kHz의 주파수들과 같은 근접 센서 주파수들에서 작동될 때, 안테나 구조들은 용량성 근접 센서 전극 구조들을 형성하는 데에 이용될 수 있다. 저역 통과 필터 회로가 근접 센서 회로를 안테나 구조들에게 결합하는데 사용될 수 있다.
안테나 구조들은 대역 통과 필터 회로, 커패시터들(고역 통과 필터들), 인덕터들(저역 통과 필터들), 및 기타 주파수 종속적 회로들과 같은 주파수 종속적 안테나 회로를 포함할 수 있다. 대역 통과 필터 회로는 13.56 MHz와 같은 근거리 통신 주파수들에서 신호들을 통과시키는 통과 대역을 가질 수 있다. 비근거리 통신 주파수들에서, 안테나 회로는 무선 LAN(local area network) 통신, 셀룰러 전화 통신, 및 기타 비근거리 무선 신호들을 지원하기 위해 역 F형 안테나들 또는 기타 원거리 안테나들을 형성하도록 구성된다.
근거리 통신 주파수들에서 작동될 때, 대역 통과 필터들, 저역 통과 필터들, 커패시터들, 및 기타 안테나 회로는, 역 F형 안테나 구조들로 하여금 근접 센서 회로 및 비근거리 통신 회로를 분리시키면서 근거리 통신 루프 안테나를 형성하도록 야기하는 개방 회로(open circuit) 및 폐 회로를 형성하기 위해 구성될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 랩톱 컴퓨터와 같은 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 핸드헬드 전자 장치와 같은 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
도 3은 실시예에 따른 태블릿 컴퓨터와 같은 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
도 4는 실시예에 따른 컴퓨터 또는 텔레비전에 대한 디스플레이와 같은 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
도 5는 실시예에 따른 전자 장치에서의 예시적 회로의 구성도이다.
도 6은 실시예에 따른 예시적 무선 회로의 구성도이다.
도 7은 실시예에 따른 예시적된 역 F형 안테나 구조의 다이어그램이다.
도 8은 실시예에 따른 예시적 안테나 구조들의 평면도이다.
도 9는 실시예에 따라서 도 8의 예시적 안테나 구조들을 형성하는 데에 이용될 수 있는 기판들 및 기타 구조들의 평면도이다.
도 10은 실시예에 따라서 근접 센서 데이터를 수집하는데 이용될 수 있는 예시적 안테나 구조들의 평면도이다.
전자 장치들은 안테나 구조들을 제공받을 수 있다. 안테나 구조들은 셀룰러 전화 통신 및/또는 다른 원거리(비근거리) 통신을 위한 안테나들을 포함할 수 있다. 안테나 구조들에서의 회로는 안테나 구조들이 근거리 통신을 다루기 위해 근거리 통신 루프 안테나를 형성하도록 허용할 수 있다. 안테나 구조들은 또한 근접 센서 데이터를 수집하는데 이용될 수 있는 구조들을 포함할 수 있다. 이런 것들과 같은 안테나 구조들을 포함할 수 있는 예시적 전자 장치들은 도 1, 2, 3 및 4에 도시된다.
도 1의 전자 장치(10)는 랩톱 컴퓨터의 형상을 가지며, 상부 하우징(12A), 및 키보드(16)와 터치패드(18)와 같은 컴포넌트들을 구비한 하부 하우징(12B)을 갖는다. 장치(10)는 상부 하우징(12A)이 하부 하우징(12B)에 상대적으로 회전축(24) 주위로 방향들(22)으로 회전하는 것을 허용하는 힌지 구조물(20)(때때로 클러치 배럴(clutch barrel)로 지칭됨)을 갖는다. 디스플레이(14)는 상부 하우징(12A)에 장착된다. 때때로 디스플레이 하우징 또는 덮개(lid)라고 지칭될 수 있는 상부 하우징(12A)은 상부 하우징(12A)을 회전축(24) 주위로 하부 하우징(12B)을 향해 회전시킴으로써 닫힌 위치에 놓여진다.
도 2는 셀룰러 전화, 뮤직 플레이어, 게임 장치, 내비게이션 유닛, 또는 기타 콤팩트 장치와 같은 핸드헬드 장치에 기초한 전자 장치(10)에 대한 예시적인 구성을 보여준다. 장치(10)에 대한 이러한 유형의 구성에서, 장치(10)는 대향하는 전면 및 후면을 갖는다. 장치(10)의 후면은 하우징(12)의 평탄부로부터 형성될 수 있다. 디스플레이(14)는 장치(10)의 전면을 형성한다. 디스플레이(14)는 버튼(26) 및 스피커 포트(27)와 같은 컴포넌트들을 위한 개구들을 포함하는 최외곽층을 가질 수 있다.
도 3의 예에서, 전자 장치(10)는 태블릿 컴퓨터이다. 도 3의 전자 장치(10)에서, 장치(10)는 대향하는 평탄한 전면 및 후면을 갖는다. 장치(10)의 후면은 하우징(12)의 평탄한 후방 벽 부분으로부터 형성된다. 굴곡되거나 평탄한 측벽들은 평탄한 후방 벽의 주변을 따라 뻗어갈 수 있고, 연직 상방으로 연장할 수 있다. 디스플레이(14)는 하우징(12)에서의 장치(10)의 전면에 탑재된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 디스플레이(14)는 버튼(26)을 수용하기 위한 개구를 가진 최외곽층을 갖는다.
도 4는 장치(10)가 컴퓨터 디스플레이, 통합된 컴퓨터 디스플레이를 갖는 컴퓨터, 또는 텔레비전인 전자 장치(10)를 위한 예시적인 구성을 보여준다. 디스플레이(14)는 하우징(12)에서의 장치(10)의 전면에 탑재된다. 이런 유형의 배치에 의해, 장치(10)를 위한 하우징(12)은 벽에 장착될 수 있거나 또는 테이블 윗면 또는 데스크와 같은 평탄한 표면상에서 장치(10)를 지지하기 위한 지지대(30)와 같은 선택적 구조를 가질 수 있다.
도 1, 2, 3, 및 4의 전자 장치(10)와 같은 전자 장치는, 일반적으로 랩톱 컴퓨터, 내장된 컴퓨터를 포함하는 컴퓨터 모니터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러 전화, 미디어 플레이어, 또는 기타 핸드헬드 또는 휴대용 전자 장치, 손목 시계 장치, 펜던트 장치, 헤드폰 또는 이어폰 장치, 또는 기타 착용 가능하거나 미니어처 장치 등의 더 소형의 장치, 텔레비전, 내장된 컴퓨터를 포함하지 않는 컴퓨터 디스플레이, 게임 장치, 내비게이션 장치, 디스플레이를 가진 전자 장비가 공중 전화 박스 또는 자동차에 탑재되어 있는 시스템과 같은 내장 시스템, 이런 장치들 중 둘 이상의 기능성을 구현하는 장비, 또는 기타 전자 장비와 같은 컴퓨팅 장치일 수 있다. 도 1, 2, 3 및 4의 예들은 예시적인 것에 불과하다.
장치(10)는 디스플레이(14)와 같은 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(14)는 하우징(12)에 탑재될 수 있다. 때로는 인클로저 또는 케이스로 지칭될 수 있는 하우징(12)은 플라스틱, 유리, 세라믹, 섬유 복합재, 금속(예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄 등), 기타 적절한 재료, 또는 이러한 재료들 중 임의의 둘 이상의 재료들의 조합으로 형성될 수 있다. 하우징(12)은 하우징(12)의 일부 또는 전부가 단일 구조로서 절삭 가공 또는 성형되는 단일체 구성을 이용하여 형성될 수 있거나, 또는 복수의 구조(예를 들어, 내부 프레임 구조, 외부 하우징 표면들을 형성하는 하나 이상의 구조, 등)를 이용하여 형성될 수 있다.
디스플레이(14)는 도전성 용량성 터치 센서 전극들 또는 다른 터치 센서 컴포넌트들(예를 들어, 저항성 터치 센서 컴포넌트들, 음향 터치 센서 컴포넌트들, 힘 기반 터치 센서 컴포넌트들, 광 기반 터치 센서 컴포넌트들, 등등)의 층을 수용하는 터치 스크린 디스플레이일 수 있거나, 또는 터치 센서식이 아닌 디스플레이일 수 있다. 용량성 터치 스크린 전극들은 산화 인듐 주석(indium tin oxide) 패드들 또는 다른 투명 도전성 구조들의 배열로부터 형성될 수 있다.
디스플레이(14)는 LCD 성분들로부터 형성되는 디스플레이 화소들의 배열, 전기영동(electrophoretic) 디스플레이 화소들의 배열, 플라즈마 디스플레이 화소들의 배열, 유기 발광 다이오드 디스플레이 화소들의 배열, 전기습윤(electrowetting) 디스플레이 화소들의 배열, 또는 기타 디스플레이 기술에 기반한 디스플레이 화소들을 포함할 수 있다.
디스플레이(14)는 투명 유리 또는 투명 플라스틱의 층과 같은 디스플레이 도포층을 이용하여 보호될 수 있다. 디스플레이 도포층 내에 개구들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 개구는 버튼을 수용하기 위해 디스플레이 도포층에 형성될 수 있고, 개구는 스피커 포트를 수용하기 위해 디스플레이 도포층에 형성될 수 있고, 등등과 같이 된다. 디스플레이(14)는 활성 지역과 비활성 지역을 가질 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(14)는 사용자를 위한 이미지들을 표시하는 디스플레이 화소들의 배열을 포함하는 직사각형 중심 영역을 가질 수 있다. 활성 영역은 비활성인 주변 경계부 영역에 의해 둘러싸일 수 있다. 디스플레이의 비활성 경계부는 디스플레이 화소들을 포함하지 않고, 사용자를 위한 이미지들을 표시하지 않는다. 디스플레이 도포층은 비활성 경계부를 도포할 수 있다. 장치(10)의 내부 컴포넌트들이 보이는 것을 차단하기 위해, 디스플레이 도포층의 내부 표면은 비활성 지역에서의 흑색 잉크 층과 같은 불투명 마스킹 재료로 코팅될 수 있다. 안테나 구조들은 안테나 구조들과 도전성 디스플레이 구조들 사이의 간섭을 최소화하기 위해 디스플레이(14)의 비활성 영역들 아래에 놓여 있는 장치(10)의 부분들에 형성될 수 있다.
하우징(12)은 도전성 재료들 및/또는 절연 재료들로부터 형성될 수 있다. 하우징(12)이 플라스틱 또는 기타 유전 재료들로부터 형성되는 구성들에서, 안테나 신호들은 하우징(12)을 통과해 나아갈 수 있다. 이런 유형의 구성에서의 안테나들은 하우징(12)의 일부분의 배후에 탑재될 수 있다. 하우징(12)이 도전성 재료(예를 들어, 금속)로부터 형성되는 구성들에서, 하우징의 개구들에 하나 이상의 무선 통과 안테나 윈도들(radio-transparent antenna windows)을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 예로서, 금속 하우징은 플라스틱 안테나 윈도들로 채워지는 개구들을 가질 수 있다. 안테나들은 안테나 윈도들의 배후에 탑재될 수 있고 또한 안테나 윈도들을 통하여 안테나 신호들을 송신하고 및/또는 수신할 수 있다.
장치(10)에 이용될 수 있는 예시적 컴포넌트들을 보여주는 구성도가 도 5에 도시된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 장치(10)는 저장 및 처리 회로(28)와 같은 제어 회로를 포함할 수 있다. 저장 및 처리 회로(28)는 하드 디스크 드라이브 저장 장치, 비휘발성 메모리(예로, SSD(solid state drive)를 형성하기 위해 구성되는 플래시 메모리 또는 기타 전기적 프로그램 가능 ROM), 휘발성 메모리(예를 들어, 정적 또는 동적 RAM), 기타 등등과 같은 저장 장치를 포함할 수 있다. 저장 및 처리 회로(28)에서의 처리 회로는 장치(10)의 동작을 제어하기 위해 이용될 수 있다. 이 처리 회로는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 마이크로컨트롤러들, 디지털 신호 프로세서들, 주문형 집적 회로들, 기타 등등에 기초할 수 있다.
저장 및 처리 회로(28)는 인터넷 브라우징 애플리케이션들, VOIP(voice-over-internet-protocol) 전화 통화 애플리케이션들, 이메일 애플리케이션들, 미디어 재생 애플리케이션들, 운영 체제 기능들, 기타 등등과 같은 소프트웨어를 장치(10)상에서 실행하는 데 이용될 수 있다. 외부 장비와의 상호 작용들을 지원하기 위해, 저장 및 처리 회로(28)는 통신 프로토콜들을 구현하는 데에 이용될 수 있다. 저장 및 처리 회로(28)를 이용하여 구현될 수 있는 통신 프로토콜들은 인터넷 프로토콜들, WLAN 프로토콜들(예를 들어, 때로는 WiFi®로 지칭되는 IEEE 802.11 프로토콜들), Bluetooth® 프로토콜과 같은 기타 단거리 무선 통신 링크들을 위한 프로토콜들, 셀룰러 전화 프로토콜들, MIMO 프로토콜들, 안테나 다이버시티 프로토콜들, 기타 등등을 포함한다.
입출력 회로(44)는 입출력 장치들(32)을 포함할 수 있다. 입출력 장치들(32)은 데이터가 장치(10)에게 제공되는 것을 허용하고 데이터가 장치(10)로부터 외부 장치들에게 제공되는 것을 허용하기 위해 이용될 수 있다. 입출력 장치들(32)은 사용자 인터페이스 장치들, 데이터 포트 장치들, 및 기타 입출력 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입출력 장치들은 터치 스크린들, 터치 센서 능력이 없는 디스플레이들, 버튼들, 조이스틱들, 클릭 휠들, 스크롤링 휠들, 터치 패드들, 키패드들, 키보드들, 마이크들, 카메라들, 버튼들, 스피커들, 상태 표시자들, 광원들, 오디오 잭들 및 기타 오디오 포트 컴포넌트들, 디지털 데이터 포트 장치들, 광 센서들, 모션 센서들(가속도계들), 커패시턴스 센서들, 근접 센서들, 기타 등등을 포함할 수 있다.
입출력 회로(44)는 외부 장비와 무선으로 통신하기 위한 무선 통신 회로(34)를 포함할 수 있다. 무선 통신 회로(34)는 하나 이상의 집적 회로들, 전력 증폭기 회로, 저잡음 입력 증폭기들, 수동 RF 컴포넌트들, 하나 이상의 안테나들, 전송선로들, 및 RF 무선 신호들을 다루기 위한 기타 회로로부터 형성되는 무선 주파수(RF) 송수신기 회로를 포함할 수 있다. 무선 신호들은 또한 광을 이용하여(예를 들어, 적외선 통신을 이용하여) 송신될 수 있다.
무선 통신 회로(34)는 다양한 무선 주파수 통신 대역들을 다루기 위한 무선 주파수 송수신기 회로(90)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로(34)는 송수신기 회로(36, 38, 42)를 포함할 수 있다. 송수신기 회로(36)는 WiFi®(IEEE 802.11) 통신을 위한 2.4GHz 및 5GHz 대역들을 다룰 수 있고 또한 2.4GHz Bluetooth® 통신 대역을 다룰 수 있는 WLAN 송수신기 회로일 수 있다. 회로(34)는 (예들로서) 700 내지 960 MHz의 낮은 통신 대역, 1710 내지 2170 MHz의 중간 대역, 및 2300 내지 2700 MHz의 높은 대역 또는 700 MHz와 2700 MHz 사이의 기타 통신 대역들 또는 기타 적절한 주파수들과 같은 주파수 범위들에서 무선 통신을 다루기 위해 셀룰러 전화 송수신기 회로(38)를 이용할 수 있다. 회로(38)는 음성 데이터 및 비음성 데이터를 다룰 수 있다. 무선 통신 회로(34)는 1575 MHz에서 GPS(global positioning system) 신호들을 수신하거나 또는 기타 위성 위치 확인 데이터를 다루기 위한 GPS 수신기 회로(42)와 같은 위성 내비게이션 시스템 회로를 포함할 수 있다. 무선 통신 회로(34)는 요망된다면 기타 단거리 및 장거리 무선 링크용 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 회로(34)는 60 GHz 송수신기 회로, 텔레비전 및 무선 신호들을 수신하기 위한 회로, 페이징 시스템 송수신기들, 기타 등등을 포함할 수 있다. WiFi® 및 Bluetooth® 링크들 및 기타 단거리 무선 링크들에서, 무선 신호들은 전형적으로 수십 또는 수백 피트에 걸쳐서 데이터를 전달하는데 사용된다. 셀룰러 전화 링크들 및 기타 장거리 링크들에서, 무선 신호들은 전형적으로 수천 피트 또는 마일들에 걸쳐서 데이터를 전달하는데 이용된다.
무선 회로(34)는 근거리 통신 회로(120)를 포함할 수 있다. 근거리 통신 회로(120)는 장치(10)와 근거리 통신 판독기 또는 기타 외부 근거리 통신 장비 사이의 통신을 지원하기 위해 근거리 통신 신호들을 생성하고 수신할 수 있다. 근거리 통신은 (예를 들어, 장치(10)에서의 한 루프 안테나가 근거리 통신 판독기에서의 대응하는 한 루프 안테나에게 전자기적으로 근거리 결합되는 유도성 근거리 통신을 지원하는) 루프 안테나들을 이용하여 지원될 수 있다. 근거리 통신 링크들은 전형적으로 20 cm 이하의 거리에 걸쳐서 일반적으로 형성된다(즉, 장치(10)는 효과적 통신을 위해 근거리 통신 판독기의 부근에 놓여져야만 한다).
무선 통신 회로(34)는 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 안테나들(40)은 임의의 적절한 안테나 유형들을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나들(40)은 루프 안테나 구조들, 패치 안테나 구조들(patch antenna structures), 역 F형 안테나 구조들, 슬롯 안테나 구조들, 평면 역 F형 안테나 구조들(planar inverted-F antenna structures), 나선형 안테나 구조들, 이들 설계들의 복합형들, 기타 등등으로부터 형성되는 공진 소자들을 갖는 안테나들을 포함할 수 있다. 상이한 유형들의 안테나들이 상이한 대역들 및 대역들의 조합들에 대해 사용될 수 있다. 예를 들면, 한 가지 유형의 안테나가 로컬 무선 링크 안테나를 형성하는데 사용될 수 있으며 또 다른 유형의 안테나가 원격 무선 링크 안테나를 형성하는데 사용될 수 있다. 셀룰러 전화 통신, 무선 LAN 통신, 및 기타 원거리 무선 통신을 지원하는 데에 더하여, 안테나들(40)의 구조들은 근거리 통신을 지원하기 위해 이용될 수 있다. 안테나들(40)의 구조들은 또한 근접 센서 신호들(예를 들어, 용량성 근접 센서 신호들)를 수집하기 위해 이용될 수 있다.
무선 주파수 송수신기 회로(90)는 근거리 통신 신호들을 다루지 않고, 그러므로 때때로 원거리 통신 회로 또는 비근거리 통신 회로로서 지칭된다. 근거리 통신 송수신기 회로(120)는 근거리 통신을 다루기 위해 이용될 수 있다. 하나의 적절한 배치에 의해, 근거리 통신은 13.56 MHz의 주파수에서의 신호들을 이용하여 지원될 수 있다. 기타 근거리 통신 대역들이 요망된다면 안테나들(40)의 구조들을 이용하여 지원될 수 있다. 송수신기 회로(90)는 비근거리 통신 주파수들(예를 들어, 700 MHz를 넘는 주파수들 또는 다른 적절한 주파수)을 다룰 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 무선 회로(34)에서의 비근거리 송수신기 회로(90)는 경로(92)와 같은 경로들을 이용하여 안테나 구조들(40)에 결합될 수 있다. 근거리 통신 송수신기 회로(120)는 경로(132)와 같은 경로들을 이용하여 안테나 구조들(40)에 결합될 수 있다. 경로(134)와 같은 경로들은 제어 회로(28)가 구조들(40)로부터 형성되는 근거리 통신 안테나를 이용하여 근거리 통신 데이터를 송신하고 근거리 통신 데이터를 수신하도록 허용하기 위해 이용될 수 있다. 근접 센서 회로(122)는 근접 센서 데이터를 수집하기 위해 안테나 구조들(40)을 용량성 근접 센서 전극들로서 이용할 수 있다(즉, 용량성 근접 센서 데이터는 외부 대상들이 장치(10)의 부근에 있는지의 여부를 나타냄). 근접 센서 데이터는 경로(136)와 같은 경로들을 이용하여 근접 센서 회로(122)로부터 제어 회로(28)에게 전달될 수 있다. 근접 센서 데이터는 외부 대상들이 장치(10)의 부근에서 검출될 때 무선 송신 전력들을 조절하기 위해(예를 들어, 송수신기 회로(90)에 의해 송신되고 있는 무선 신호들을 위한 송신 전력들을 감소시키기 위해) 또는 기타 무선 회로 조절들을 이루기 위해 이용될 수 있다.
제어 회로(28)는 입출력 장치들(32)에게 결합될 수 있다. 입출력 장치들(32)은 장치(10)로부터의 출력을 공급할 수 있고 또한 장치(10)의 외부에 있는 소스들로부터의 입력을 수신할 수 있다.
관심 있는 통신 주파수들을 감당하는 능력을 가진 안테나 구조들(40)을 제공하기 위해, 안테나 구조들(40)은 임피던스 매칭 회로, 필터들, 및 기타 안테나 회로를 제공받을 수 있다. 이 회로는 고정 및 튜닝 가능 회로들을 포함할 수 있다. 커패시터들, 인덕터들, 및 저항들과 같은 개별 부품들이 안테나 회로 내에 통합될 수 있다. 용량성 구조들, 유도성 구조들, 및 저항 구조들이 또한 패터닝된 금속 구조들(예를 들면, 안테나의 부분)로부터 형성될 수 있다. 요망된다면, 안테나 구조들(40)은 관심 있는 통신 대역들에 걸쳐서 안테나들을 튜닝하기 위한 튜닝 가능 컴포넌트들(102)과 같은 조절가능 회로들을 제공받을 수 있다. 튜닝 가능 컴포넌트들(102)은 튜닝 가능 인덕터들, 튜닝 가능 커패시터들, 또는 기타 튜닝 가능 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이들과 같은 튜닝 가능 컴포넌트들은 고정 컴포넌트들의 스위치들 및 네트워크들, 연관되고 분포된 커패시턴스들 및 인덕턴스들을 산출하는 분포된 금속 구조들, 가변 커패시턴스 및 인덕턴스 값들을 산출하기 위한 가변 고체 장치들, 튜닝 가능 필터들, 또는 기타 적절한 튜닝 가능 구조들에 기초할 수 있다. 예를 들어, 튜닝 가능 컴포넌트들(102)은 하나 이상의 조절 가능한 커패시터들(예를 들어, 스위칭 회로를 조절함으로써 다중의 상이한 커패시턴스 값 중 하나를 산출할 수 있는 프로그램 가능 커패시터), 하나 이상의 조절 가능 인덕터들(예를 들어, 바라는 인덕터 값이 다중의 상이한 이용 가능한 인덕터 값으로부터 선택되게 허용하는 다중화기 또는 기타 조절 가능한 스위칭 회로를 갖는 조절 가능 인덕터 회로), 또는 기타 조절 가능 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
장치(10)의 동작 동안, 제어 회로(28)는 경로(103)와 같은 하나 이상의 경로들상에서 튜닝 가능 컴포넌트들(102)과 연관되는 인덕턴스 값들, 커패시턴스 값들, 또는 기타 파라미터들을 조절하는 제어 신호들을 발행하고, 그에 의해 바라는 통신 대역들을 감당하기 위해 안테나 구조들(40)을 튜닝할 수 있다. 능동 및/또는 수동 컴포넌트들이 안테나 구조들(40)이 비근거리 통신 송수신기 회로(90), 근거리 통신 송수신기 회로(120), 및 근접 센서 회로(122) 사이에 공유되는 것을 허용하기 위해 또한 이용될 수 있다.
경로(92)는 하나 이상의 전송선로들을 포함할 수 있다. 예로서, 도 6의 신호 경로(92)는 선로(94)와 같은 포지티브 신호 도전체 및 선로(96)와 같은 접지 신호 도전체를 갖는 전송선로일 수 있다. 선로들(94 및 96)은 (예들로서) 동축 케이블 또는 마이크로스트립 전송선로의 부분들을 형성할 수 있다. 인덕터들, 저항들, 및 커패시터들과 같은 컴포넌트들로부터 형성되는 매칭 네트워크가 안테나 구조들(40)의 임피던스를 전송선로(92)의 임피던스에 매칭하기 위해 이용될 수 있다. 매칭 네트워크 컴포넌트들은 개별 컴포넌트들(예를 들어, 표면실장기술 컴포넌트들)로서 제공될 수 있거나, 또는 하우징 구조들, 인쇄 회로 기판 구조들, 플라스틱 지지부들상의 트레이스들, 기타 등등으로부터 형성될 수 있다. 이들과 같은 컴포넌트들은 또한 안테나 구조들(40)에서의 필터 회로 및 기타 안테나 회로를 형성하는 데에 이용될 수 있다.
전송선로(92)는 직접적으로 안테나(40)에 대한 안테나 공진 소자 및 접지에 결합될 수 있거나 또는 안테나(40)에 대한 공진 소자에 간접적으로 급전하는 데에 이용되는 간접 급전식 안테나 급전 구조들에 결합될 수 있다. 예로서, 안테나 구조들(40)은 단자(98)와 같은 포지티브 안테나 급전 단자 및 접지 안테나 급전 단자(100)와 같은 접지 안테나 급전 단자를 가진 안테나 급전을 갖는 역 F형 안테나, 슬롯 안테나, 하이브리드 역 F형 슬롯 안테나 또는 기타 안테나를 형성할 수 있다. 포지티브 전송선로 도전체(94)는 포지티브 안테나 급전 단자(98)에게 결합될 수 있고 접지 전송선로 도전체(96)는 접지 안테나 급전 단자(92)에게 결합될 수 있다. 또 다른 예로서, 안테나 구조들(40)은 간접적으로 급전되는 슬롯 안테나 공진 소자와 같은 안테나 공진 소자 또는 기타 소자를 포함할 수 있다. 간접 급전 배치들에서, 전송선로(92)는 전자기 근거리 결합(electromagnetic near-field coupling)을 통하여 안테나 슬롯 또는 기타 소자와 같은 안테나 구조들에게 간접적으로 급전하는데 이용되는 안테나 급전 구조에 결합된다.
안테나들(40)은 슬롯 안테나 구조들, 역 F형 안테나 구조들(예를 들어, 평면 및 비평면 역 F형 안테나 구조들), 루프 안테나 구조들, 또는 기타 안테나 구조들을 포함할 수 있다.
예시적 역 F형 안테나 구조가 도 7에 도시된다. 도 7의 역 F형 안테나 구조(140)는 안테나 공진 소자(106) 및 안테나 접지(접지 평면)(104)를 갖는다. 안테나 공진 소자(106)는 암(arm)(108)과 같은 주 공진 소자 암을 가질 수 있다. 암(108)의 길이는 안테나 구조(140)가 바라는 동작 주파수들에서 공진하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 암(108)의 길이는 안테나(40)에 대한 바라는 동작 주파수에서의 파장의 1/4일 수 있다. 안테나 구조(140)는 또한 고조파 주파수들에서 공진들을 나타낼 수 있다.
주 공진 소자 암(108)은 리턴 경로(110)에 의해 접지(104)에 결합될 수 있다. 안테나 급전(112)은 포지티브 안테나 급전 단자(98) 및 접지 안테나 급전 단자(100)를 포함할 수 있고 또한 암(108)과 접지(104) 사이의 리턴 경로(110)에 평행하게 뻗어갈 수 있다. 요망된다면, 도 7의 예시적 안테나 구조(140)와 같은 역 F형 안테나 구조들은 (예를 들어, 다중 통신 대역에서의 동작들을 지원하기 위해 다중 주파수 공진을 생성하기 위한) 둘 이상의 공진 암 가지를 가질 수 있거나, 또는 기타 안테나 구조들(예를 들어, 기생 안테나 공진 소자들, 안테나 튜닝을 지원하기 위한 튜닝 가능 컴포넌트들 등)을 가질 수 있다. 평면 역 F형 안테나(PIFA)는 평면 구조들(예를 들어, 도 7의 페이지 내로 연장하는 금속의 스트립 또는 금속 패치와 같은 평면 금속 구조)을 이용하여 암(108)을 구현함으로써 형성될 수 있다. 도 7의 역 F형 안테나(40)와 같은 안테나들은 회로(126)와 같은 조절 가능 회로들(때때로 매칭 회로들로서 지칭됨)을 가질 수 있다. 회로(126)는 공진 소자 암(108)과 접지(104) 사이의 경로(124)에 결합될 수 있다. 회로(126)에 대한 조절들은 안테나(40)의 성능(예를 들어, 안테나(40)의 주파수 응답)을 조절하는데 사용될 수 있다. 도 7의 예시적 회로(126)와 같은 안테나 회로는 도 6의 컴포넌트들(102)과 같은 튜닝 가능 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
장치(10)는 하나 이상 안테나들을 포함할 수 있다. 2개의 안테나를 포함하는 장치(10)의 예시적 부분의 평면도가 도 8에 도시된다. 안테나들(40A 및 40B)은 비활성 지역 IA와 같은 장치(10)에서의 디스플레이의 비활성 부분에 자리 잡을 수 있다. 디스플레이를 위한 디스플레이 모듈 또는 기타 활성 디스플레이 부분은 영역(14')에 자리잡을 수 있다. 접지 평면(104)은 하우징(12)상의 주변 도전체 구조들, 하우징 벽들, 중간판(midplate) 내부 하우징 부재, 및/또는 장치(10)에서의 기타 도전성 구조들로부터 형성될 수 있다. 접지 평면(104)은 안테나들(40A 및 40B)과 같은 다중 안테나를 위한 안테나 접지의 역할을 할 수 있다.
안테나(40A)는 포지티브 급전 단자(98A) 및 접지 급전 단자(100A)를 가진 급전(112A), 공진 소자 암(108A), 리턴 경로(110A), 및 암(108A)과 접지(104) 사이에 결합되는 매칭 회로 경로(124A)를 갖는다. 커패시터(C1)는 경로(112A)에 개재될 수 있다. 커패시터(C2) 및 매칭 회로(M1) 또는 기타 안테나 회로가 경로(124A)에 개재될 수 있다. 회로(M1)는 조절 가능할 수 있다(예를 들어, 회로(M1)는 도 6의 튜닝 가능 컴포넌트들(102)을 포함할 수 있다).
인덕터(L1)(예를 들어, 약 80 nH 내지 200 nH의 값을 갖는 인덕터) 또는 기타 적절한 회로에 기반한 회로와 같은 필터 회로가 안테나(40A)의 암(108A)과 안테나(40B)의 암(108B)을 결합할 수 있다. 이 회로는 저역 통과 회로의 역할을 할 수 있다. 요망된다면, 기타 유형의 필터 회로가 인덕터(L1)에 의해 차지되는 위치에서 안테나 구조들에 통합될 수 있다.
안테나(40B)는 포지티브 급전 단자(98B) 및 접지 급전 단자(100B)를 가진 안테나 급전 경로(112B), 리턴 경로(110B), 및 매칭 회로 경로(124B)를 포함할 수 있다. 커패시터(C5)가 경로(112B)에 개재될 수 있다. 커패시터(C4)가 경로(110B)에 개재될 수 있다. 매칭 회로(M2) 또는 기타 안테나 회로 및 커패시터(C3)가 경로(124B)에 개재될 수 있다. 회로(M2)는 도 6의 컴포넌트들(102)과 같은 튜닝 가능 회로를 포함할 수 있다. 인덕터(L2)(예를 들어, 80 nH 내지 200 nH의 값을 갖는 인덕터) 또는 기타 적절한 주파수 종속적 회로에 기반한 주파수 종속적 회로와 같은 필터가 안테나(40B)의 암(108B)을 근거리 통신 회로(140)에 결합할 수 있다.
근거리 통신 회로(140)는 근거리 통신 송수신기(120), 매칭 회로(130)와 같은 매칭 회로, 및 발룬(128)과 같은 발룬(balun)을 포함할 수 있다. 발룬(128)은 경로(142)상의 차동 근거리 통신 신호들(differential near-field communications signals)을 경로(144)상의 싱글 엔드 근거리 통신 신호들(single-ended near-field communications signals)로 변환하는데 사용될 수 있다. 기타 유형의 근거리 통신 회로들이, 요망된다면 장치(10)를 위한 근거리 통신 신호들을 다루기 위해 이용될 수 있다.
안테나들(40A 및 40B)은 역 F형 안테나들이다. 무선 주파수 송수신기 회로(90)는 (예를 들어, 개개의 전송선로들을 이용하여) 급전들(112A 및 112B)에서 안테나들(40A 및 40B)에 결합된다. 회로(90)의 동작 동안에, 안테나들(40A 및 40B)은 2 안테나 시스템에서 주 및 보조 안테나들의 역할을 할 수 있다. 장치(10)에서의 스위칭 회로는 (예를 들어, 수신 신호 강도 정보에 기초하여, 근접 센서 데이터에 기초하여, 기타 등등에 기초하여) 실시간으로 최적 안테나가 사용되도록 스위칭하기 위해 안테나들(40A 및 40B) 사이에서 스위칭할 수 있다. 송수신기 회로(90)와 연관되는 신호들의 주파수들은 전형적으로 700 MHz 이상이다. 이들 주파수들에서, 인덕터(L1)는 암(108B)으로부터 암(108A)을 전기적으로 분리하는 개방 회로를 형성하고 인덕터(L2)는 근거리 통신 회로(140)로부터 안테나(40B)를 분리하는 개방 회로를 형성한다. 커패시터들(C1, C2, C3, C4, 및 C5)(예를 들어, 약 20-30 pF의 값들을 가진 커패시터들)은 이들 주파수들에서 단락 회로들을 형성하여, 안테나들(40A 및 40B)이 송수신기 회로(90)를 위한 역 F형 안테나들의 역할을 하도록 한다. 근거리 통신 회로(140)는 더 낮은 주파수들에서 (예를 들어, 13.56 MHz에서) 동작할 수 있다. 근거리 통신 주파수들에서, 커패시터들(C1, C2, C3, C4, 및 C5)은 근거리 통신 신호 전류들로부터 이들 커패시터들을 포함하는 경로들을 분리시키는 개방 회로들을 형성한다. 인덕터들(L1 및 L2)은 근거리 통신 주파수들에서 단락 회로들을 형성하고, 그래서 예시적 근거리 통신 전류 I와 같은 근거리 통신 신호 전류들이 안테나들(40A 및 40B)의 부분들로부터 형성되는 루프 안테나를 통해 흐를 수 있다. 전류 I는, 예를 들어, 안테나(40B)의 암(108B), 안테나(40A)의 암(108A), 안테나(40A)의 리턴 경로(110A), 및 접지(104)를 통과하며 루프를 이루어 흐른다.
이 예가 드러내는 바와 같이, 도 8의 안테나 구조들(40)은 비근거리 통신 안테나 구조들(즉, 역 F형 안테나(40A) 및 역 F형 안테나(40B)) 및 근거리 통신 안테나 구조들(즉, 안테나들(40A 및 40B)의 부분들로부터 형성되는 루프 안테나)의 양쪽으로서 역할을 할 수 있다. 근거리 및 비근거리 기능들 양쪽 간에서 안테나 구조들(40)을 공유하는 능력은 안테나 구조들(40)의 사이즈가 최소화되게 허용하고 또한 안테나 부품들의 중복을 회피하게 한다.
도 9는 도 8의 안테나 구조들(40)과 같은 안테나 구조들을 구현하는 데에 이용될 수 있는 예시적 컴포넌트들을 보여주는 장치(10)의 부분의 평면도이다. 도 9의 예에 도시된 바와 같이, 장치(10)는 안테나(40A)의 부분들(예를 들어, 공진 소자 암(108A), 기타 등등)을 형성하기 위한 기판(170)과 같은 제1 안테나 기판을 가질 수 있고, 안테나(40B)의 부분들(예를 들어, 공진 소자 암(108B))을 형성하기 위한 기판(172)과 같은 제2 안테나 기판을 가질 수 있다. 기판들(170 및 172)은 인쇄 회로들, 플라스틱 캐리어들, 또는 패터닝된 금속 트레이스들 또는 기타 도전성 안테나 구조들을 수용하는 기타 안테나 지지 구조들일 수 있다. 컴포넌트들(162 및 166)(예를 들어, 커패시터 C2, 매칭 회로 M1, 커패시터 C3, 및 매칭 회로 M2와 같은 전기 디바이스들이 거주하는 가요성 인쇄 회로 물질의 스트립들)과 같은 컴포넌트들은 접지(104)에게 기판들(170 및 172)상의 트레이스들(예를 들어, 암들(108A 및 108B))을 결합하는데 사용될 수 있다. 기판(164)은 인덕터(L1)와 같은 인덕터 또는 기타 필터 회로를 수용할 수 있고 또한 기판(170)을 기판(172)에 결합하는데 사용될 수 있다. 컴포넌트(168)는 기판(172)을 경로(144)에 결합하는 인덕터 또는 기타 필터 회로일 수 있다. 요망된다면, 더 적은 기판들 또는 더 많은 기판들이 안테나들(40A 및 40B)을 구현하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 단일 기판이 양쪽 안테나들(40A 및 40B)을 위한 금속 트레이스들 및 컴포넌트들을 수용할 수 있고, 하나 이상의 부가적 기판들이 안테나 구조들(40), 기타 등등을 형성하는 데에 이용될 수 있다. 도 9의 예는 예시적인 것에 불과하다.
안테나들(40A 및 40B)은 영역(150)에 의해 나누어질 수 있다. 컴포넌트(152)(예를 들어, 가요성 인쇄 회로상의 카메라), 컴포넌트(154)(예를 들어, 가요성 인쇄 회로상의 마이크), 및 컴포넌트(156)(예를 들어, 안테나 급전 단자들(158 및 160)을 이용하여 급전되는 단극 위성 내비게이션 시스템 안테나)와 같은 컴포넌트들이 영역(150)에 형성될 수 있다. 가요성 인쇄 회로들은 핫바 납땜 접속들(hot-barred solder connections) 또는 기타 적절한 도전성 부착 메커니즘들을 이용하여 결합될 수 있다. 요망된다면, 안테나 구조들(40)의 위 및 아래의 장치(10)의 부분들은 유전체 구조들일 수 있어서, 안테나 구조들(40)이 (예로서) 장치(10)의 전방과 후방의 양쪽을 통하여 근거리 통신(및 비근거리 통신)에 사용될 수 있도록 한다.
도 10의 다이어그램은 어떻게 근접 센서 회로가 안테나 구조들(40)에 수용될 수 있는지를 보여준다. 도 10에 도시된 바와 같이, 장치(10)를 위한 근접 센서는 안테나(40B)에서의 근접 센서 플렉스(proximity sensor flex)(174) 및 금속 암(108B)과 같은 구조로부터 형성될 수 있다. 근접 센서 플렉스(174)는 근접 센서 전극 구조들을 형성하기 위한 금속 트레이스들을 포함하는 가요성 인쇄 회로 또는 기타 인쇄 회로일 수 있다. 암(108B)은 안테나(40B)의 부분으로서 역할을 할 수 있고 근접 센서 구조(예를 들어, 용량성 근접 센서 전극, 실드 층(shield layer), 기타 등등)를 또한 형성할 수 있다. 근접 센서 구조(174)는 저역 통과 필터(176) 및 경로(180)에 의해 근접 센서 회로(122)에게 결합될 수 있다. 안테나(40B)의 안테나 공진 소자 암(108B)으로부터 형성되는 근접 센서 구조는 저역 통과 필터(178) 및 경로(182)에 의해 근접 센서 회로(122)에게 결합될 수 있다. 근접 센서 회로(122)는 근거리 통신 회로(140)에 대해 사용되는 주파수 미만의 근접 센서 주파수에서 동작할 수 있다. 예로서, 근접 센서 회로(122)는 약 200 kHz의 주파수에서 동작할 수 있다.
안테나(40A)의 안테나 공진 소자 암(108A)은 대역 통과 필터(BPF1)에 의해 안테나(40B)의 안테나 공진 소자 암(108B)의 단부에 결합될 수 있다. 대역 통과 필터(BPF2)는 안테나 공진 소자 암(108B)의 대향 단부를 근거리 통신 신호 경로(144)에게 결합하는데 사용될 수 있다. 대역 통과 필터들(BPF1 및 BPF2)은 각각이 근거리 통신 주파수들에 중심을 두는 통과 대역을 가질 수 있고(예를 들어, 이들 필터들은 13.56 MHz에서 단락 회로들일 수 있음), 개방 회로들을 형성하고 그에 의해 이 주파수 범위 미만의 또는 이를 넘는 신호들을 차단하도록 구성될 수 있다. 이는 대역 통과 필터들(BPF1 및 BPF2)이 NFC 주파수들에서 NFC 안테나를 형성하기 위한 폐 회로들을 형성하는 한편, 근접 센서 회로(122)와 연관되는 근접 센서 주파수들에서 및 송수신기 회로(90)와 연관되는 비근거리 통신 주파수들에서 개방 회로들을 형성하는 것을 허용한다.
비근거리 통신 회로(90)는 급전(112A)에 결합되는 제1 전송선로 및 급전(112B)에 결합되는 제2 전송선로를 가질 수 있다. 비근거리 통신 주파수들(즉, 700 MHz를 넘는 주파수들)에서 동작할 때, 대역 통과 필터(BPF2)는 개방 회로일 것이고 경로(144)로부터 암(108B)을 분리할 것이다. 대역 통과 필터(BPF1)는 개방 회로일 것이고 암(108B)으로부터 암(108A)을 분리할 것이고, 그에 의해 서로로부터 안테나들(40A 및 40B)를 분리할 것이다. 커패시터들(C1, C2, C3, C4, 및 C5)은 안테나 구조들(40)이 역 F형 안테나(40A) 및 역 F형 안테나(40B)가 되도록 구성하는 단락 회로들을 형성한다. 저역 통과 필터들(176 및 178)은 700 MHz를 넘는 주파수들에서 개방 회로들이고, 그래서 근접 센서 회로(122)는 안테나들(40A 및 40B)로부터 분리된다. 그러므로 필터들(BPF1, BPF2, LPF 176, 및 LPF 178), 및 커패시터들(C1, C2, C3, C4, 및 C5)로부터 형성되는 필터 회로의 사용은 안테나들(40A 및 40B)이 셀룰러 전화 통신, 무선 LAN 통신, 선택적 위성 내비게이션 시스템 통신, 기타 등등을 다루는데 사용되도록 허용한다.
근접 센서 회로(122)와 연관되는 낮은 주파수들(예를 들어, 200 kHz 또는 13.56 MHz의 근거리 통신 주파수 미만의 기타 주파수)에서, 저역 통과 필터들(176 및 178)은 단락 회로들을 형성한다. 이는 근접 센서 회로(122)를 용량성 근접 센서 전극들(174 및 108B)에 전기적으로 결합한다. 대역 통과 필터들(BPF1 및 BPF2) 및 커패시터들(C1, C2, C3, C4, 및 C5)은 근접 센서 신호 주파수들에서 개방 회로들이고, 그래서 근접 센서 회로(122)가 용량성 근접 센서 신호들을 수집하는데 사용되고 있을 때, 구조들(174 및 108B)만이 근접 센서 회로(122)에 의해 이용되고 있다. 안테나 구조들(40)의 기타 부분들은 구조들(174 및 108B)로부터 전기적으로 분리된다. 구조들(174 및 108B)은 장치(10)의 주변의 근처에 자리잡을 수 있고, 구조(108B) 이외의 안테나 구조들(40)의 부분들 및 근거리 통신 회로(140)로부터 전기적으로 단절될 때 근접 센서 전극들의 역할을 하도록 양호하게는 구성된다.
근거리 통신 주파수들에서 저역 통과 필터들(176 및 178)은 개방 회로들이고, 이는 안테나 구조들(40)로부터 근접 센서 회로(122)를 분리한다. 커패시터들(C1, C2, C3, C4, 및 C5)은 개방 회로들이고 대역 통과 필터들(BPF1 및 BPF2)은 단락 회로들이다. 이는 근거리 통신 루프 안테나의 역할을 하는 안테나 구조들(40)을 구성한다. 도 8과 연계하여 기술된 바와 같이, 근거리 통신 안테나 루프 전류들은 근거리 통신 경로(144)로부터 대역 통과 필터(BPF2)를 통과하고, 안테나 공진 소자 암(108B)을 통과하고, 대역 통과 필터(BPF1)를 통과하고, 암(108A)을 통과하고, 리턴 경로(110A)를 통과하고, 및 접지(104)를 통과하며 흐른다. 근거리 통신 주파수들에서, 그러므로 구조들(40)은 비근거리 통신 신호들을 다루기 위한 역 F형 안테나들(40A 및 40B)의 역할을 한다기 보다는, 근거리 통신 송수신기(120)에 의해 송신되고 수신되는 신호들을 다루기 위한 근거리 통신 루프 안테나의 역할을 한다.
도 10의 예는 어떻게 안테나 구조들(40)이 저 주파수들에서 근접 센서 전극들을 형성하고, 중간 주파수들에서 근거리 통신 안테나를 형성하고, 및 고 주파수들에서 비근거리 통신 안테나(들)를 형성할 수 있는지를 보여준다. 기타 유형의 공유 안테나 구조들 및 연관된 필터 회로들이, 요망된다면 근접 센싱, NFC 통신, 및 비NFC 통신을 지원하기 위해 이용될 수 있다. 도 10의 예는 예시에 불과하다.
실시예에 따라서, 안테나 구조들, 안테나 구조들에 결합되는 비근거리 통신 회로, 안테나 구조들에 결합되는 근거리 통신 회로, 및 안테나 구조들에 결합되는 근접 센서 회로를 포함하는 전자 장치가 제공된다.
또 다른 실시예에 따라서, 안테나 구조들은 안테나 공진 소자 암을 포함한다.
또 다른 실시예에 따라서, 전자 장치는 근접 센서 회로를 안테나 공진 소자 암에 결합하는 저역 통과 필터를 포함한다.
또 다른 실시예에 따라서, 전자 장치는 근거리 통신 회로를 안테나 공진 소자 암에 결합하는 대역 통과 필터를 포함한다.
또 다른 실시예에 따라서, 전자 장치는 근거리 통신 회로의 사용과 연관되는 근거리 통신 주파수들에서 안테나 구조들로부터 근거리 통신 회로를 위한 루프 안테나를 형성하고 및 비근거리 통신 회로의 사용과 연관되는 비근거리 통신 주파수들에서 안테나 구조들로부터 비근거리 안테나를 형성하는 안테나 구조들에서의 안테나 회로를 포함한다.
또 다른 실시예에 따라서, 안테나 회로는 커패시터들을 포함한다.
또 다른 실시예에 따라서, 안테나 회로는 대역 통과 필터를 포함한다.
또 다른 실시예에 따라서, 대역 통과 필터는 안테나 공진 소자 암의 단부에 접속된다.
또 다른 실시예에 따라서, 안테나 구조들은 비근거리 통신 회로와 연관되는 주파수들에서 작동될 때 한 쌍의 역 F형 안테나들로서 안테나 구조들을 구성하고 및 근거리 통신 회로와 연관되는 주파수들에서 작동될 때 근거리 통신 루프 안테나로서 그 안테나 구조들을 구성하는 안테나 회로를 포함한다.
또 다른 실시예에 따라서, 한 쌍의 역 F형 안테나들은 제1 공진 소자 암, 제1 급전, 및 제1 리턴 경로를 갖는 제1 역 F형 안테나, 및 제2 공진 소자 암, 제2 급전, 및 제2 리턴 경로를 갖는 제2 역 F형 안테나를 포함하고, 안테나 구조들은 안테나 접지를 포함하고, 제1 리턴 경로는 제1 공진 소자 암과 안테나 접지 사이에 결합되고, 근거리 통신 신호들과 연관되는 안테나 전류들은, 안테나 회로가 루프 안테나를 형성하기 위해 안테나 구조들을 구성했을 때, 제2 공진 소자 암, 제1 공진 소자 암, 제1 리턴 경로, 및 안테나 접지를 통하여 흐른다.
실시예에 따라서, 제1 안테나 공진 소자 암 및 제1 안테나 공진 소자 암을 안테나 접지에 결합하는 제1 리턴 경로를 갖는 제1 역 F형 안테나, 제2 안테나 공진 소자 암 및 제2 안테나 공진 소자 암을 안테나 접지에 결합하는 리턴 경로를 갖는 제2 역 F형 안테나, 및 제1 안테나 공진 소자 암과 제2 안테나 공진 소자 암 사이에 결합되는 대역 통과 필터를 포함하는 전자 장치가 제공된다.
또 다른 실시예에 따라서, 제2 안테나 공진 소자는 대향하는 제1 및 제2 단부들을 가지고 대역 통과 필터는 제2 안테나 공진 소자 암의 제1 단부와 제1 안테나 공진 소자 암 사이에 결합된다.
또 다른 실시예에 따라서, 전자 장치는 제2 역 F형 안테나의 리턴 경로에 개재되는 커패시터를 포함한다.
또 다른 실시예에 따라서, 전자 장치는 제2 안테나 공진 소자 암의 제2 단부에 결합되는 부가적 대역 통과 필터를 포함한다.
또 다른 실시예에 따라서, 전자 장치는 부가적 대역 통과 필터에 결합되는 근거리 통신 회로를 포함한다.
또 다른 실시예에 따라서, 전자 장치는 제2 역 F형 안테나에 결합되는 근접 센서 회로를 포함한다.
또 다른 실시예에 따라서, 전자 장치는 근접 센서 회로를 제2 안테나 공진 소자 암에 결합하는 경로에서의 저역 통과 필터를 포함한다.
실시예에 따라서, 비근거리 통신 회로, 비근거리 통신을 다루기 위해 비근거리 통신 회로에 결합되는 제1 급전을 갖는 제1 안테나, 비근거리 통신을 다루기 위해 비근거리 통신 회로에 결합되는 제2 급전을 갖는 제2 안테나, 제1 안테나와 제2 안테나 사이에 결합되는 대역 통과 필터, 및 근거리 통신 주파수에서 동작하는 근거리 통신 회로를 포함하는 전자 장치가 제공되고, 대역 통과 필터는 근거리 통신 주파수에서 통과 대역을 갖는다.
또 다른 실시예에 따라서, 비근거리 통신 회로는 적어도 700 MHz의 비근거리 통신 주파수에서 동작하는 송수신기 회로를 포함하고 대역 통과 필터는 비근거리 통신 주파수에서 개방 회로이다.
또 다른 실시예에 따라서, 전자 장치는 근접 센서 주파수에서 동작하는 제2 안테나에게 결합되는 근접 센서 회로를 포함하고, 대역 통과 필터는 근접 센서 주파수에서 개방 회로이다.
전술한 것은 예시에 지나지 않으며, 통상의 기술자들은 설명된 실시예들의 범위 및 취지를 벗어나지 않고서 다양한 수정을 만들어낼 수 있다. 이상의 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.
10: 전자 장치
12A, 12B: 상부 하우징, 하부 하우징
14: 디스플레이
16: 키보드
18: 터치패드
20: 힌지 구조물
24: 회전축

Claims (19)

  1. 전자 장치로서:
    필터링 회로를 포함하는 안테나 구조들;
    상기 안테나 구조들에 결합되는 비근거리 통신 회로;
    상기 안테나 구조들에 결합되는 근거리 통신 회로; 및
    상기 안테나 구조들에 결합되는 근접 센서 회로
    를 포함하고,
    상기 필터링 회로는, 상기 안테나 구조들이 상기 비근거리 통신 회로와 연관되는 주파수들에서 동작하는 경우, 상기 비근거리 통신 회로와 연관되는 상기 주파수들에서 동작하도록 구성되는 제1 공진 소자 암을 갖는 제1 안테나 및 상기 제1 공진 소자 암과 분리되고 상기 비근거리 통신 회로와 연관되는 상기 주파수들에서 동작하도록 구성되는 제2 공진 소자 암을 갖는 제2 안테나를 형성하도록 상기 안테나 구조들을 구성하는, 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 근접 센서 회로를 상기 제2 공진 소자 암에 결합하는 저역 통과 필터를 더 포함하는 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 근거리 통신 회로를 상기 제2 공진 소자 암에 결합하는 대역 통과 필터를 더 포함하는 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 안테나, 상기 제2 안테나 및 상기 필터링 회로는 상기 근거리 통신 회로의 사용과 연관되는 근거리 통신 주파수들에서 상기 근거리 통신 회로를 위한 루프 안테나를 형성하는, 전자 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 필터링 회로는 상기 제1 공진 소자 암과 안테나 접지 사이에 결합되는 커패시터들을 포함하는, 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 필터링 회로는 대역 통과 필터를 포함하는, 전자 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 대역 통과 필터는 상기 제1 공진 소자 암의 단부에 접속되는, 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 안테나는 제1 역 F형 안테나를 포함하고, 상기 제2 안테나는 제2 역 F형 안테나를 포함하고, 상기 제1 및 제2 역 F형 안테나들은 상기 근거리 통신 회로와 연관되는 주파수들에서 작동될 때 서로 쇼트(shorted)되는, 전자 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 역 F형 안테나는 상기 제1 공진 소자 암, 제1 급전 및 제1 리턴 경로를 포함하고, 상기 제2 역 F형 안테나는 상기 제2 공진 소자 암, 제2 급전, 및 제2 리턴 경로를 포함하고,
    상기 안테나 구조들은 안테나 접지를 포함하고, 상기 제1 리턴 경로는 상기 제1 공진 소자 암과 상기 안테나 접지 사이에 결합되고, 근거리 통신 신호들과 연관되는 안테나 전류들은 상기 안테나 구조들이 상기 근거리 통신 회로와 연관되는 주파수들에서 동작하는 경우 상기 제2 공진 소자 암, 상기 제1 공진 소자 암, 상기 제1 리턴 경로, 및 상기 안테나 접지를 통하여 흐르는, 전자 장치.
  10. 전자 장치로서:
    제1 안테나 공진 소자 암 및 상기 제1 안테나 공진 소자 암을 안테나 접지에 결합하는 제1 리턴 경로를 갖는 제1 역 F형 안테나;
    제2 안테나 공진 소자 암 및 상기 제2 안테나 공진 소자 암을 상기 안테나 접지에 결합하는 리턴 경로를 갖는 제2 역 F형 안테나; 및
    상기 제1 안테나 공진 소자 암과 상기 제2 안테나 공진 소자 암 사이에 전기적으로 연결되는 대역 통과 필터
    를 포함하는 전자 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2 안테나 공진 소자 암은 대향하는 제1 및 제2 단부들을 가지고, 상기 대역 통과 필터는 상기 제2 안테나 공진 소자 암의 제1 단부와 상기 제1 안테나 공진 소자 암 사이에 결합되는, 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 역 F형 안테나의 리턴 경로에 개재되는 커패시터를 더 포함하는 전자 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 안테나 공진 소자 암의 제2 단부에 결합되는 부가적 대역 통과 필터를 더 포함하는 전자 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 부가적 대역 통과 필터에 결합되는 근거리 통신 회로를 더 포함하는 전자 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 역 F형 안테나에 결합되는 근접 센서 회로를 더 포함하는 전자 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 근접 센서 회로를 상기 제2 안테나 공진 소자 암에 결합하는 경로에서의 저역 통과 필터를 더 포함하는 전자 장치.
  17. 전자 장치로서:
    비근거리 통신 주파수에서 동작하는 비근거리 통신 회로;
    비근거리 통신을 다루기 위해 상기 비근거리 통신 회로에 결합되는 제1 급전을 갖는 제1 안테나;
    비근거리 통신을 다루기 위해 상기 비근거리 통신 회로에 결합되는 제2 급전을 갖는 제2 안테나;
    상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 사이에 결합되는 대역 통과 필터; 및
    근거리 통신 주파수에서 동작하는 근거리 통신 회로
    를 포함하고,
    상기 대역 통과 필터는 상기 근거리 통신 주파수에서 통과 대역을 가지고 상기 통과 대역은 상기 비근거리 통신 주파수를 포함하지 않는, 전자 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 비근거리 통신 회로는 적어도 700 MHz의 비근거리 통신 주파수에서 동작하는 송수신기 회로를 포함하고, 상기 대역 통과 필터는 상기 비근거리 통신 주파수에서 개방 회로(open circuit)인, 전자 장치.
  19. 제18항에 있어서, 근접 센서 주파수에서 동작하는 상기 제2 안테나에 결합되는 근접 센서 회로를 더 포함하고, 상기 대역 통과 필터는 상기 근접 센서 주파수에서 개방 회로인, 전자 장치.
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Patent event code: PE09021S01D

AMND Amendment
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PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20170626

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Patent event date: 20161227

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Patent event date: 20160711

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Patent event code: PE06011S01I

AMND Amendment
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Patent event date: 20170626

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Comment text: Amendment to Specification, etc.

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Patent event date: 20170626

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