KR102305113B1 - 안테나를 구비한 전자 장치를 위한 보조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 제공될 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 발명은 안테나를 구비한 전자 장치의 보조 장치에 대한 것으로, 상기 보조 장치는, 제1유닛(unit)에 포함되는 제1안테나 및 상기 전자 장치의 내부 안테나 중 적어도 하나와 캐패시턴스(capasitance)를 생성하는 제2안테나를 포함하는 제2유닛을 포함한다. 또한, 본 발명은 상술한 실시 예와 다른 실시 예들도 포함한다.

Description

안테나를 구비한 전자 장치를 위한 보조 장치{ASSIST DEVICE FOR ELECTRONIC DEVICE WITH ANTENNA}
본 발명은 안테나를 구비한 전자 장치를 위해 사용되는 보조 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
또한, 현대 사회에서, 다양한 통신을 위한 전자 장치가 사용된다. 나아가, 통신 기술의 발달로 인해 다양한 전자 장치들에 무선 통신에 기반한 서비스들이 구현되고 있다. 이에 따라, 무선 통신을 위한 안테나를 구비한 전자 장치들의 종류가 점차 다양화되고 있다. 안테나의 성능 확보를 위해서는 물리적인 공간 확보가 필수적이다. 일반적으로, 안테나는 λ/2 또는 λ/4의 크기에서 최대 성능을 가진다. 상기 λ는 동작 주파수에서의 파장을 의미한다. 그러나, 상기 안테나의 크기가 파장보다 매우 작게 설계 되는 경우가 있으며, 일반적으로, 상기 파장보다 매우 작은 크기의 안테나는 '소형 안테나(small antenna)'라 지칭된다. 이때, 상기 소형 안테나의 성능은 안테나 크기에 비례한다.
통신 대역이 700 내지 3000MHz인 경우, 낮은(Low) 대역 주파수인 700MHz의 파장은 약 40cm 이다. 예를 들어, 상기 휴대용 단말기(예: 스마트 폰)의 통신 대역이 상기 700MHz를 포함하는 경우, 상기 40cm 크기의 안테나를 설치할 공간이 허용되지 아니한다. 따라서, 상기 낮은 대역의 경우, 상기 휴대용 단말기에 내장된 안테나는 소형 안테나에 해당된다. 최근, 휴대용 단말기는 두께 감소, 화면 증대, 베젤(bezel) 감소 등의 경향을 보이며, 이에 따라, 안테나를 실장할 수 있는 공간이 점차 감소하고 있다. 더욱이, 휴대용 단말기의 다기능화로 인해, 내부에 실장되는 부품의 수가 증가하고, 안테나를 실장하기 위한 공간의 확보가 더 어려워지고 있다.
본 발명의 일 실시 예는 안테나 효율을 증대시키기 위한 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예는 전자 장치의 내부 안테나의 특성에 영향을 주는 추가 안테나를 구비한 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 전자 장치의 내부 안테나의 공진 주파수를 변경시키는 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 사용 상태에 따라 전자 장치의 내부 안테나에 서로 다른 영향을 주는 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 안테나 성능 개선을 통해 데이터 전송률을 향상시키기 위한 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 안테나 성능 개선을 통해 방송 신호 수신율을 향상시키기 위한 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 안테나를 구비한 전자 장치의 보조 장치는, 제1유닛(unit)에 포함되는 제1안테나 및 상기 전자 장치의 내부 안테나 중 적어도 하나와 캐패시턴스(capasitance)를 생성하는 제2안테나를 포함하는 제2유닛을 포함한다. 여기서, 상기 캐패시턴스의 값은, 상기 제1유닛 및 상기 제2유닛의 상대적 위치 관계에 따라 달라질 수 있다.
전자 장치에 본 발명의 실시 예들에 따른 안테나 요소(antenna element)를 구비한 보조 장치를 사용함으로써, 전자 장치의 수신 커버리지(coverage)가 넓어지고, 데이터 전송 속도 향상, 통화 수신 성능 향상 등의 효과가 얻어질 수 있다.
도 1은 전자 장치에서 핸드그립(handgrip)으로 인한 안테나 성능 변화의 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치 및 보조 장치의 예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 구성 요소들의 예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 상태 변화를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시 에에 따른 보조 장치의 안테나 구조를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시 에에 따른 보조 장치의 상태에 따른 캐패시턴스 변화를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 상태로 인한 안테나 특성의 변화 예를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치 및 전자 장치에 구비된 안테나들의 등가 회로(equivalent circuit)를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치에 구비된 안테나들의 대체 가능한 구조들의 예를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 상태 변화에 따른 공진(resonance) 주파수 변화의 예를 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 상태 변화에 따른 공진 주파수 변화의 다른 예를 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 구현 예를 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치로 인한 전자 장치의 안테나 공진 주파수 변화 예를 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 다른 구현 예를 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 또 다른 구현 예를 도시한다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 활용 예를 도시한다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 다른 활용 예를 도시한다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치로 인한 안테나 성능을 도시한다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보조 장치의 구성 요소들의 예를 도시한다.
도 20은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보조 장치 및 전자 장치에 구비된 안테나들의 등가 회로를 도시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 발명은 보조 장치(assist device)를 이용하여 안테나를 구비한 전자 장치의 안테나 성능을 개선하기 위한 기술에 대해 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 상기 전자 장치 및 상기 보조 장치의 구성 요소를 식별하기 위한 용어 등은 설명의 편의를 위한 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
본 발명에서, 상기 전자 장치는 휴대용 전자 장치(portable electronic device)일 수 있으며, 스마트 폰(smart phone), 휴대용 단말기(portable terminal), 이동 전화(mobile phone), 이동 패드(mobile pad), 미디어 플레이어(media player), 태블릿 컴퓨터(tablet computer), 핸드헬드 컴퓨터(handheld computer) 또는 PDA(Personal Digital Assistant) 중 하나일 수 있다. 또한, 상기 전자 장치는 상술한 장치들 중 둘 이상의 기능들을 결합한 장치일 수 있다.
전자 장치의 안테나 성능 개선을 위한 직관적인 방법은 안테나를 전자 장치 외부에 설치함으로써, 상대적으로 넓은 안테나 설치 공간을 확보하는 것이다. 예를 들어, 전자 장치 외곽을 금속 프레임(frame)으로 제작하고, 상기 외곽을 안테나로 활용하는 것, 안테나 리어 케이스(rear case)에 안테나 패턴을 삽입하는 것, 추가 악세서리의 하나인 범퍼 케이스에 안테나를 설치하는 것 등의 방법이 고려될 수 있다.
또는, 상기 전자 장치의 내부 안테나와 물리적으로 연결된 외부 안테나를 추가함으로써, 안테나 공간을 확장하는 발상이 가능하다. 그러나, 상기 물리적 연결을 통한 확장은 다음과 같은 문제점을 야기할 수 있다. 상기 내부 안테나에서 상기 외부 안테나로 물리적인 연결을 위한 별도의 체결 단자가 요구된다. 상기 전자 장치의 구조 상 외부 안테나 설치 위치가 특정 범위에 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 설치 위치는 리어 케이스(rear case), 범퍼 케이스(bumper case), 보호 케이스(protection case), 보호 필름(protection film) 등을 포함할 수 있다. 또한, 안테나 공간 확장이 제한적이므로, 안테나 성능 개선폭 또한 제한적일 수 있다. 나아가, 휴대용 단말기(예: 스마트 폰)의 경우, 통화 상태에서 사용자의 핸드그립(handgrip) 영향으로 인해, 안테나 성능 열화가 발생할 수 있다. 상기 핸드 그립으로 인한 성능 열화의 일 예는 하기 도 1과 같다. 도 1은 전자 장치에서 핸드그립(handgrip)으로 인한 안테나 성능 변화의 예를 도시한다. 상기 도 1은 주파수에 따른 반사 계수를 나타낸다. 상기 도 1을 참고하면, 핸드그립 여부에 따라 반사계수가 최소인 주파수, 즉, 공진 주파수가 변경됨이 확인된다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시 예들은 안테나 성능을 개선하면서 인체로부터의 영향을 회피하는 방안을 제안한다. 이를 위해, 새로운 안테나 공간 설정이 요구되며, 본 발명의 다양한 실시 예는 상기 전자 장치에 사용되는 보조 장치를 이용한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치 및 보조 장치의 예를 도시한다.
상기 도 2를 참고하면, 보조 장치(210)는 전자 장치(220)에 물리적으로 부착될 수 있다. 상기 도 2의 경우, 상기 전자 장치(220)는 스마트 폰과 같은 휴대용 단말기이며, 상기 보조 장치(210)는 상기 전자 장치(220)의 커버(cover)이다. 상기 보조 장치(210)는 커버, 플립 커버(filp cover), 뷰 커버(view cover) 등으로 지칭될 수 있다. 상기 보조 장치(210)는 상기 전자 장치(220)와 독립적인 구조체로서, 상기 전자 장치(220)의 외장(exterior)에 부착될 수 있다. 또는, 상기 보조 장치(210)는 상기 전자 장치(220)의 구성요소(component) 일부와 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 보조 장치(210)는 상기 전자 장치(220)의 뒷 커버(rear cover)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 보조 장치(210)를 제거하면, 상기 전자 장치(220)의 뒷 커버도 함께 제거된다. 상기 도 2의 경우, 상기 보조 장치(210)의 일부에 홀(hole)이 형성되어 있으나, 상기 홀은 존재하지 아니할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 구성 요소들의 예를 도시한다.
상기 도 3을 참고하면, 보조 장치는 제1유닛(unit)(320) 및 제2유닛(330)으로 구성된다. 상기 제1유닛(320)은 상기 전자 장치에 부착되는 구성요소로서, 상기 전자 장치의 구성요소(예: 뒷 커버)의 일부를 포함하거나, 또는, 상기 전자 장치와 독립적인 구조물일 수 있다. 즉, 상기 보조 장치를 제거하지 아니하는 한, 상기 제1유닛(320) 및 상기 전자 장치 간 상대적 위치 관계는 변경되지 아니한다. 상기 제1유닛(320)은 제1면(side)(322) 및 제2면(324)을 포함한다. 상기 제1면(322)은 상기 전자 장치의 후면(rear side)과 접촉되는 면으로, 내면(inner side)으로 지칭될 수 있다. 상기 제2면(324)은 상기 제1면(322)의 반대의 면으로서, 외면(outter side)으로 지칭될 수 있다.
상기 제2유닛(330)은 상기 전자 장치와 독립적인 구조물이다. 상기 제2유닛(330)은 제1면(332) 및 제2면(334)을 포함한다. 상기 제1면(332)은 상기 전자 장치의 전면(front side)과 접촉될 수 있는 면으로, 내면으로 지칭될 수 있다. 상기 제2면(334)은 상기 제1면(332)의 반대의 면으로서, 외면으로 지칭될 수 있다. 상기 제1유닛(320) 및 상기 제2유닛(330)은 연성(ductility)을 가진 물질로 상호 연결되거나, 또는, 경첩(hinge)을 통해 연결됨으로써, 상기 제2유닛(330) 및 상기 전자 장치 간 상대적 위치 관계는 변경될 수 있다. 이에 따라, 상기 보조 장치는 열림(open) 상태(status), 닫힘(close) 상태, 접힘(folding) 상태를 가질 수 있다. 상기 보조 장치의 상태들은 이하 도 4와 같이 정의될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 상태 변화를 도시한다. 상기 도 4에서, (a)는 닫힘 상태, (b)는 열림 상태, (c)는 접힘 상태를 도시한다.
상기 도 4의(a)를 참고하면, 상기 닫힘 상태는 제1유닛(420) 및 제2유닛(430)이 대체적으로(substantially) 평행하게 배치된 상태로서, 상기 제2유닛(430)이 상기 전자 장치(400)의 전면을 덮고 있는 상태이다. 즉, 상기 닫힘 상태는 상기 제2유닛(430)의 제1면, 즉, 내면 및 상기 전자 장치(400)가 접촉된 상태이다. 상기 닫힘 상태에서, 상기 제1유닛(420)의 외면 및 상기 제2유닛의 외면이 노출된다. 또한, 상기 닫힘 상태에서, 상기 전자 장치(400)의 전면이 노출되지 아니한다.
상기 도 4의 (b)를 참고하면, 상기 열림 상태는 상기 제2유닛(430) 및 상기 제1유닛(420)이 대체적으로(substantially) 나란히(side by side) 배치된 상태이다. 상기 열림 상태에서, 상기 제1유닛(420)의 외면이 노출되고, 상기 제2유닛의 내면 및 외면이 노출된다. 또한, 상기 열림 상태에서, 상기 전자 장치(400)의 전면이 노출된다.
상기 도 4의 (c)를 참고하면, 상기 접힘 상태는 상기 제2유닛(430) 및 상기 제1유닛(420)이 대체적으로(substantially) 평행하게 배치된 상태로서, 상기 제2유닛(430)의 외면 및 상기 제1유닛(420)의 외면이 마주보는 상태이다. 상기 닫힘 상태에서, 상기 제2유닛의 내면이 노출된다. 또한, 상기 접힘 상태에서, 상기 전자 장치(400)의 전면이 노출된다.
도 5는 본 발명의 실시 에에 따른 보조 장치의 안테나 구조를 도시한다.
상기 도 5를 참고하면, 전자 장치는 내부 안테나(506)를 포함하며, 보조 장치는 제1안테나(526) 및 제2안테나(536)을 포함한다. 다시 말해, 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 상기 안테나는 신호 방사를 위해 또는 신호 방사를 돕기 위해 설계된 특정 패턴(pattern)을 가지는 도체 구조물을 의미한다. 상기 보조 장치에 포함된 상기 제1안테나(526) 및 상기 제2안테나(536)는 '커버 안테나(cover antenna)'라 지칭될 수 있다.
상기 상기 제1안테나(526)는 상기 커버 안테나의 주(main) 방사체로서, 상기 내부 안테나(506)와 용량적으로(capacitive) 연결하기 위한 피딩(feeding)부를 포함한다. 즉, 상기 제1안테나(526)는 상기 내부 안테나(506)와 용량적 연결(capacitive coupling)을 가진다. 상기 제2안테나(536)는 상기 보조 장치의 상태에 따른 안테나 특성을 변경하기 위한 수단이다. 여기서, 상기 상태는 열림 상태, 닫힘 상태, 접힘 상태를 포함한다.
상기 도 5의 예시에서, 상기 내부 안테나(506), 상기 제1안테나(526), 상기 제2안테나(527)는 전자 장치 및 보조 장치의 하단에 위치한다. 그러나, 상기 내부 안테나(506), 상기 제1안테나(526), 상기 제2안테나(527) 위치는 일 예이며, 다른 위치에 배치될 수 있다. 단, 상기 제1안테나(526), 상기 제2안테나(527)의 위치는 상기 내부 안테나(506)의 위치에 의존할 수 있다.
또한, 상기 도 5의 예시에서, 상기 내부 안테나(506), 상기 제1안테나(526), 상기 제2안테나(527)의 안테나 패턴은 생략되었다. 상기 내부 안테나(506), 상기 제1안테나(526), 상기 제2안테나(536)의 구체적인 안테나 패턴은 신호 대역, 안테나 종류, 상기 전자 장치의 특성, 의도되는(desired) 캐패시턴스(capacitance) 등에 기초하여 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따라, 상기 커버 안테나는 상기 보조 장치의 내부에 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 커버 안테나는 상기 보조 장치의 제조 시 설치된다. 본 발명의 다른 실시 에에 따라, 상기 커버 안테나는 사용자에 의해 사후적으로 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버 안테나는 접착제를 통해 상기 보조 장치에 부착되는 형식, 다시 말해, 스티커(sticker)의 형태로 상기 보조 장치에 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 커버 안테나는 비전도성의 필름에 프린트(print)된 안테나 패턴의 형태로 부착되거나, 또는, 상기 안테나 패턴만이 상기 보조 장치에 부착될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 에에 따른 보조 장치의 상태에 따른 캐패시턴스 변화를 도시한다. 상기 도 6에서, (a)는 열림 상태, (b)는 닫힘 상태, (c)는 접힘 상태를 도시한다. 상기 도 6의 경우, 구체적인 안테나 패턴이 도시되었으나, 도시된 안테나 패턴은 일 예이며, 본 발명이 이에 제한되지 아니한다.
상기 도 6을 참고하면, 제1유닛(620)에 포함된 제1안테나(626) 및 제2유닛(630)에 포함된 제2안테나(636) 간 캐패시턴스가 발생한다. 단, 상기 보조 장치의 상태에 따라 서로 다른 크기의 캐패시턴스가 발생한다. 구체적으로, 상기 (a)와 같은 열림 상태의 경우, 크기 C1의 캐패시턴스가, 상기 (b)와 같은 닫힘 상태의 경우, 크기 C2의 캐패시턴스가, 상기 (c)와 같은 접힘 상태의 경우, 크기 C3의 캐패시턴스가 발생할 수 있다. 상기 C1, 상기 C2, 상기 C3의 구체적인 값은 상기 제1안테나(626) 및 상기 제2안테나(636)의 형상, 면적, 상대적 위치 관계, 분절 구조 등의 특성에 기초하여 결정된다. 따라서, 상기 제1안테나(626) 및 상기 제2안테나(636)의 형상, 면적, 상대적 위치 관계 등의 특성은 본 발명의 실시자의 의도 및 목표하는 안테나 성능에 따라 달라질 수 있는 설계 변수이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 상태로 인한 안테나 특성의 변화 예를 도시한다. 상기 도 7은 전자 장치의 내부 안테나, 상기 보조 장치의 제1안테나 및 제2안테나 모두를 포함한 전체 안테나의 특성을 도시한다. 상기 도 7은 주파수 변화에 대한 반사 계수를 나타내며, 반사 계수가 최소인 주파수는 공진(resonance) 주파수이다.
상기 도 7에 도시된 주파수 특성은 안테나 자체의 특성, 구체적으로, 사용 상태에 따른 보조 장치의 다른 구성요소(예: 안테나 패턴 외 유전체)에 의한 영향, 사용자의 핸드그립에 의한 영향을 고려하지 아니한 특성이다. 즉, 상기 도 5에 도시된 주파수 특성의 변화는 상기 보조 장치의 다른 구성요소 또는 상기 핸드그립에 의한 안테나 특성 변화를 보상하기 위한 것이다.
상기 도 7을 참고하면, 열림 상태의 경우, 닫힘 상태의 경우, 접힘 상태의 경우에 공진 주파수가 서로 다르다. 구체적으로, 상기 보조 장치 미설치 시 공진 주파수는 f0이고, 상기 보조 장치가 열림 상태인 경우, 공진 주파수가 f1으로 낮아진다. 반면, 상기 보조 장치가 닫힘 상태 또는 접힘 상태인 경우, 상기 공진 주파수가 f2 또는 f3로 높아진다. 따라서, 상기 열림 상태의 경우, 외부 요인으로 인해 공진 주파수가 f0-f1 만큼 증가한다면, 상기 외부 요인의 영향은 상기 도 7와 같은 주파수 특성 변경을 통해 보상될 수 있다. 또한, 상기 닫힘 상태의 경우, 외부 요인으로 인해 공진 주파수가 f2-f0 만큼 감소한다면, 상기 외부 요인의 영향은 상기 도 7와 같은 주파수 특성 변경을 통해 보상될 수 있다. 또한, 상기 접힘 상태의 경우, 외부 요인으로 인해 공진 주파수가 f3-f0 만큼 감소한다면, 상기 외부 요인의 영향은 상기 도 7와 같은 주파수 특성 변경을 통해 보상될 수 있다.
상기 도 7에 예시된 주파수 특성 변경의 경우, 상기 열림 상태에서 안테나 자체의 상기 공진 주파수가 감소하고, 상기 닫힘 상태 또는 상기 접힘 상태에서 안테나 자체의 상기 공진 주파수가 증가한다. 즉, 상기 도 7의 예시는, 상기 열림 상태에서 외부 요인에 의해 공진 주파수가 높아지고, 상기 닫힘 상태 또는 상기 접힘 상태에서 외부 요인에 의해 공진 주파수가 낮아지는 상황을 전제한다. 그러나, 상기 열림 상태에서 외부 요인에 의해 공진 주파수가 낮아진다면, 상기 도 7의 예시와 다르게, 상기 보조 장치는 상기 열림 상태에서 상기 안테나 자체의 공진 주파수가 높아지도록 설계될 수 있다. 또한, 상기 닫힘 상태 또는 상기 접힘 상태에서 외부 요인에 의해 공진 주파수가 높아진다면, 상기 도 7의 예시와 다르게, 상기 보조 장치는 상기 닫힘 상태 또는 상기 접힘 상태에서 상기 안테나 자체의 공진 주파수가 낮아지도록 설계될 수 있다. 즉, 상기 보조 장치의 상태에 따른 공진 주파수의 변화는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 달라질 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치 및 전자 장치에 구비된 안테나들의 등가 회로(equivalent circuit)를 도시한다.
상기 도 8을 참고하면, 내부 안테나(806), 제1안테나(826), 제2안테나(836)는 용량적으로 연결(capacitive coupled)된다. 상기 내부 안테나(806) 및 상기 제1안테나(826) 간 CP1는 물리적으로 분리된 안테나 패턴들 간 발생하는 기생 캐패시턴스(parastic capacitance) 값이다. 상기 CP1은 상기 보조 장치의 상태에 따라 변경되지 아니한다. 상기 제1안테나(826) 및 상기 제2안테나(836) 간 C12는 물리적으로 분리된 안테나 패턴들 간 발생하는 캐패시턴스 값으로서, 상기 보조 장치의 상태에 따라 변경될 수 있다. 상기 내부 안테나(806), 상기 제1안테나(826), 상기 제2안테나(836)는 하나의 안테나로서 신호를 방사할 수 있다. 열림 상태에서, 안테나의 총 캐패시턴스는 하기 <수학식 1>과 같다.
Figure 112015033662426-pat00001
상기 <수학식 1>에서, 상기 Ctotal은 안테나의 총 캐패시턴스, 상기 C1은 전자 장치의 내부 안테나의 캐패시턴스, 상기 C2는 보조 장치의 제1안테나의 캐패시턴스, 상기 CP1은 상기 내부 안테나 및 상기 제1안테나 간 기생 캐패시턴스를 의미한다.
상기 <수학식 1>를 참고하면, 상기 제2안테나(836)는 상기 총 캐패시턴스에 영향을 주지 아니한다. 즉, 상기 열림 상태에서, 상기 제2안테나(836)는 연결되지 아니한 것과 동일하다. 이때, 공진 주파수는 하기 <수학식 2>와 같다.
Figure 112015033662426-pat00002
상기 <수학식 2>에서, 상기 fr은 공진 주파수, 상기 Ltot는 총 인덕턴스(indunctance), 상기 Ctot는 총 캐패시턴스를 의미한다.
상기 기생 캐패시턴스와 다른 변수들의 관계를 살펴보면 하기 <수학식 3>과 같다.
Figure 112015033662426-pat00003
상기 <수학식 3>에서, 상기 CP1은 상기 내부 안테나 및 상기 제1안테나 간 기생 캐패시턴스, 상기 εr은 상기 보조 장치의 유전율(permittivity), 상기 a는 상기 내부 안테나 및 상기 제1안테나 간 중첩되는 면적(overlaped area), 상기 d는 상기 내부 안테나 및 상기 제1안테나 간 거리, 상기 fr은 공진 주파수를 의미한다.
상기 도 8에 도시된 안테나의 등가 회로는 일 예이다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 안테나들은 다른 구조로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 안테나들은 하기 도 9에 도시된 방식의 안테나들로 대체될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치에 구비된 안테나들의 대체 가능한 구조들의 예를 도시한다. 상기 도 8에 도시된 각 안테나의 등가 회로는 (a)에 도시된 CRLH 구조, (b)와 같은 RLC 구조, (c)와 같은 진행파(traveling wave) 구조를 가질 수 있다.
상기 (a)를 참고하면, 상기 CRLH 구조는, 직렬 연결된 인덕터(776) 및 캐패시터(780)와 병렬로 배치된 캐패시터(778)을 포함하는 서브-회로(sub-circuit)를 포함하며, 상기 서브-회로, 캐패시터(772), 인덕터(774)가 직렬 연결된 구조를 가진다. 상기 (b)를 참고하면, 상기 RLC 구조는, 저항(784) 및 캐패시터(786)가 병렬 연결된 서브-회로를 포함하며, 상기 서브-회로 및 인덕터(782)가 직렬 연결된 구조를 가진다. 상기 (c)를 참고하면, 상기 진행파 구조는, 인덕터(792) 및 정항(796)이 병렬 연결된 서브-회로를 포함하며, 상기 서브-회로 및 캐패시터(794)가 직렬 연결된 구조를 가진다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 상태 변화에 따른 공진 주파수 변화의 예를 도시한다. 상기 도 10은 전자 장치의 내부 안테나, 상기 보조 장치의 제1안테나 및 제2안테나 모두를 포함한 전체 안테나의 특성을 도시한다. 상기 도 10은 주파수 변화에 대한 반사 계수를 나타내며, 반사 계수가 최소인 주파수는 공진 주파수이다.
상기 도 10을 참고하면, 상기 보조 장치 미설치 시 공진 주파수는 f0이다. 상기 보조 장치가 열림 상태인 경우, 공진 주파수가 f1으로 낮아진다. 반면, 상기 보조 장치가 닫힘 상태인 경우, 상기 공진 주파수가 f2로 높아진다. 상기 닫힘 상태에서의 공진 주파수 변경은, 상기 도 8에 도시된 제1안테나(826) 및 제2안테나(836)간 C12의 발생에 의한다. 이에 따라, 외부 요인으로 인한 공진 주파수 변경이 보상될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 핸드그립으로 인해 주파수가 낮아지는 현상이 보정될 수 있다.
상기 도 10에 도시된 안테나 특성은, 상기 도 7의 경우와 달리, 상기 보조 장치의 접힘 상태를 고려하지 아니한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따라, 상기 보조 장치의 3가지 상태들(예: 열림 상태, 닫힘 상태, 접힘 상태) 중 일부만이 선택적으로 고려될 수 있다. 이에 따라, 상기 도 10은 상기 열림 상태 및 상기 닫힘 상태만이 고려된 경우를 예시한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 상태 변화에 따른 공진 주파수 변화의 다른 예를 도시한다. 상기 도 11은 전자 장치의 내부 안테나, 상기 보조 장치의 제1안테나 및 제2안테나 모두를 포함한 전체 안테나의 특성을 도시한다. 상기 도 11은 주파수 변화에 대한 반사 계수를 나타내며, 반사 계수가 최소인 주파수는 공진 주파수이다.
상기 도 11을 참고하면, 상기 보조 장치가 닫힘 상태인 경우, 상기 공진 주파수는 f2이다. 상기 보조 장치가 접힘 상태인 경우, 상기 공진 주파수가 f3으로 높아진다. 상기 접힘 상태에서의 공진 주파수 변경은, 상기 도 8에 도시된 제1안테나(826) 및 제2안테나(836)간 C12의 변경에 의한다. 이에 따라, 외부 요인으로 인한 공진 주파수 변경이 보상될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 핸드그립으로 인해 주파수가 낮아지는 현상이 보정될 수 있다.
상기 도 11에 도시된 안테나 특성은, 상기 도 7의 경우와 달리, 상기 보조 장치의 열림 상태를 고려하지 아니한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따라, 상기 보조 장치의 3가지 상태들(예: 열림 상태, 닫힘 상태, 접힘 상태) 중 일부만이 선택적으로 고려될 수 있다. 이에 따라, 상기 도 11은 상기 닫힘 상태 및 사익 접힘 상태만이 고려된 경우를 예시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 구현 예를 도시한다.
상기 도 12를 참고하면, 보조 장치는 커버 안테나(1246)을 포함하며, 전자 장치의 LCD 패널(Liquid Crystal Display panel)(1262) 및 브라켓(braket)(1264)은 그라운드(ground)에 해당한다. 상기 커버 안테나(1246)는 상지 전자 장치의 상단의 서브(Sub)-안테나 성능 극대화를 위해 설치될 수 있다. 상기 커버 안테나(1246)의 피딩부는 상기 전자 장치에 내장된 서브 안테나의 주 방사체와 접근하여 설치되고, 상기 커버 안테나(1246)의 주 방사체는 보조 장치의 전면부의 상단에 설치됨으로써, 닫힘 상태 시 성능 열화를 최소화할 수 있게 구현될 수 있다. 상기 커버 안테나(1246)의 설치를 위해, 약 {1/10×N×파장} 이상의 공간이 확보되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 커버 안테나(1246) 주변에 다른 도전체가 존재하지 아니함이 바람직하다. 이 경우, 열림 상태, 닫힘 상태, 접힘 상태에서 상기 그라운드와 {½×파장}만큼 이격 시, 최대 성능이 기대될 수 있다.
상기 도 12와 같은 구현의 경우, 상기 열림 상태, 상기 닫힘 상태, 상기 접힘 상태에서 안테나 동작 대역이 변화할 수 있다. 즉, 상기 열림 상태에서 통신 대역에서 동작하는 것만을 고려하여 구현한 경우, 상기 닫힘 상태 또는 상기 접힘 상태 시 통신 대역 밖에서 안테나가 공진함으로써 성능이 열화될 수 있다. 따라서, 상기 닫힘 상태 및 상기 접힘 상태에서 추가적인 보상 요소(예: 캐패시턴스, 인덕턴스)가 발생하도록 구현함이 바람직하다. 이 경우, 상기 안테나의 공진점(resonance point) 변화의 예는 이하 도 13과 같다. 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치로 인한 전자 장치의 안테나 공진 주파수 변화 예를 도시한다. 상기 도 13은 주파수 변화에 따른 반사 계수를 나타낸다. 상기 도 13을 참고하면, 열림 상태에서, 미설치시보다 더 낮은 반사 계수가 나타난다. 즉, 열림 상태에서 성능이 최적화되도록 구현될 수 있다. 또한, 상기 닫힘 상태 시 상기 전자 장치의 전면 그라운드(예: LCD 패널(1262), 브라켓(1264))와 캐패시턴스 Cclose를 형성하도록, 상기 접힘 상태 시 상기 전자 장치의 후면 그라운드와 캐패시턴스 Cfold를 형성하도록 구현함으로서, 성능이 확보될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 다른 구현 예를 도시한다. 상기 도 14에서, (a)는 열림 상태의 측면도와 전면도, (b)는 닫힘 상태의 측면도와 전면도, (c)는 접힘 상태의 측면도와 전면도를 도시한다.
상기 도 14를 참고하면, 보조 장치(1410)의 커버 안테나는 패턴1(1471), 패턴2(1472), 패턴3(1473)을 포함한다. 상기 보조 장치(1410)의 상태에 따라, 상기 패턴1(1471), 상기 패턴2(1472), 상기 패턴3(1473) 중 일부는 신호 방사에 기여하는 주요 패턴으로, 나머지는 신호 방사에 영향 주지 아니하는 더미(dummy) 패턴으로 작용할 수 있다.
상기 도 14의 (a)를 참고하면, 상기 열림 상태의 경우, 상기 패턴1(1471)만이 상기 패턴1(1471)이 전자 장치(1400)의 내부 안테나와 용량적으로 결합(capacitive coupled)되며, 상기 패턴2(1472) 및 상기 패턴3(1473)은 신호 방사에 기여하지 아니한다. 즉, 상기 열림 상태에서, 상기 패턴1(1471)은 상기 주요 패턴, 상기 패턴2(1472) 및 상기 패턴3(1473)은 상기 더미 패턴이 된다. 예를 들어, 상기 패턴1(1471)의 스터브(stub) 길이에 따라 낮은(low) 대역에서 공진 주파수를 형성할 수 있다. 상기 열림 상태 시, 상기 전자 장치(1400)의 내부 안테나의 공진 주파수 및 상기 패턴1(1471)의 공진 주파수의 결합에 의해, 낮은 대역의 광대역 안테나가 구현될 수 있다.
상기 도 14의 (b)를 참고하면, 상기 닫힘 상태의 경우, 상기 보조 장치(1410)의 제1유닛 및 제2유닛에 분산된 패턴2(1472)에 의해 캐패시턴스 Cclose가 형성된다. 이에 따라, 상기 패턴2(1472)가 상기 패턴1(1471)과 용량적으로 결합(capacitive coupled)되며, 상기 패턴1(1471) 및 상기 패턴2(1472)가 신호 방사에 영향을 준다. 즉, 상기 닫힘 상태에서, 상기 패턴1(1471) 및 상기 패턴2(1472) 은 주요 패턴, 상기 패턴3(1473)은 상기 더미 패턴이 된다. 즉, 상기 패턴2(1472)는 상기 열림 상태에서 영향을 주지 아니하나, 상기 닫힘 상태 시 상기 전자 장치(1400)의 전면 그라운드(예: 브라켓)과 캐패시턴스를 형성하고, 새로운 공진 주파수를 생성할 수 있다.
상기 도 14의 (c)를 참고하면, 상기 접힘 상태의 경우, 상기 보조 장치(1410)의 제1유닛 및 제2유닛에 분산된 패턴3(1473)에 의해 캐패시턴스 Cfold가 형성된다. 이에 따라, 상기 패턴3(1473)이 상기 패턴1(1471)과 용량적으로 결합(capacitive coupled)되며, 상기 패턴1(1471) 및 상기 패턴3(1473)이 신호 방사에 영향을 준다. 즉, 상기 접힘 상태에서, 상기 패턴1(1471) 및 상기 패턴3(1473) 은 주요 패턴, 상기 패턴2(1472)는 상기 더미 패턴이 된다. 예를 들어, 상기 패턴3(1473)은 상기 전자 장치(1400)의 후면의 도체와 캐패시턴스를 형성하고, 상기 패턴3(1473)의 구체적인 위치에 따라 새로운 공진 주파수를 생성할 수 있다.
상기 도 14를 참고하여 설명한 실시 예에서, 상기 (b)에 도시된 닫힘 상태의 경우, 상기 Cclose가 형성된다. 이때, 상기 Cfold는 0 값을 가질 수 있으나, 경우에 따라, 값을 가질 수 있다. 그러나, 상기 Cfold의 값은 상기 Cclose에 비하여 상대적으로 매우 작은 값을 가지도록 설계될 수 있다. 즉, 상기 (b)와 같은 경우, 상기 패턴2(1472)에 의한 영향이 상기 패턴3(1473)에 의한 영향에 비하여 지배적(dominant)이도록 구현될 수 있다. 마찬가지로, 상기 (c)의 경우, 상기 Cclose 값이 0이 아닐 수 있으나, 상기 패턴3(1473)에 의한 영향이 상기 패턴2(1472)에 의한 영향에 비하여 지배적이도록 구현될 수 있다. 이를 위해, 상기 패턴들(1471, 1472, 1473)의 면적, 중첩되는 정도, 상기 보조 장치(1410)에서의 위치, 형상, 길이, 상기 패턴들(1471, 1472, 1473) 외 다른 물질의 유전율 등이 설계 요소로 고려될 수 있다. 이때, 상기 전자 장치(1400)의 다른 구성요소(예: 브라켓, LCD, 카메라 등)들이 더 이용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 또 다른 구현 예를 도시한다. 상기 도 15는 다수의 커버 안테나들이 구현된 예를 도시한다.
상기 도 15를 참고하면, 보조 장치는 셀룰러(cellular) 서브 안테나(1506-1)를 위한 셀룰러 서브 커버 안테나(1546-1), 무선랜 안테나(1506-2)를 위한 무선랜 커버 안테나(1546-2)를 포함한다. 즉, 상기 전자 장치는 서로 다른 대역을 위한 다수의 안테나들을 구비할 수 있으므로, 상기 보조 장치도 각 대역에 대응하는 커버 안테나들을 구비할 수 있다. 상기 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 전자 장치는 GPS(Global Positioning System) 안테나(1506-3), 셀룰러 메인 안테나(1506-4), 2G(2nd Generation)/3G(3rd Generation) 안테나(1506-5)를 더 포함할 수 있으며, 상기 보조 장치도 대응하는 커버 안테나들을 더 포함할 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 활용 예를 도시한다. 상기 도 16은 다양한 플랫폼(flatform)에 적용된 커버 안테나들을 예시한다.
상기 도 16을 참고하면, (a)와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치는 스마트 폰(1692)을 위한 보조 장치로서, 적어도 하나의 커버 안테나를 포함할 수 있다. 또한, (b)와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치는 타블렛(tablet) PC(Personal Computer)(1694)를 위한 보조 장치로서, 적어도 하나의 커버 안테나를 포함할 수 있다. 또한, (c)와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치는 타블렛형 스마트폰(1696)을 위한 보조 장치로서, 적어도 하나의 커버 안테나를 포함할 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치의 다른 활용 예를 도시한다.
상기 도 17을 참고하면, 상기 보조 장치는 방송 수신기(1782)를 위한 커버 안테나(1746)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 방송 수신기(1782)는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting), 라디오(radio) 등을 수신하기 위한 수단일 수 있다. 일반적으로, 방송 신호의 경우 셀룰러 통신과 같은 데이터 통신 신호에 비하여 저주파 대역에 속한다. 따라서, 방송 신호의 파장은 상대적으로 길기 때문에, 별도의 외장 안테나가 사용되는 것이 일반적이다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 커버 안테나(1746)이 상기 외장 안테나의 역할을 대신 수행할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 커버 안테나(1746)는, 종래의 외장 안테나와 달리, 물리적 체결을 요구하지 아니하는 장점을 가진다.
상기 방송 수신기(1782)는 방송 신호를 수신하는 수단으로서 동작하며, 동시에, 상기 방송 신호에 대한 주 안테나로서 기능할 수 있다. 구체적으로, 상기 방송 수신기(1782)는 상기 외장 안테나와 접촉식 급전이 가능한 급전부의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 방송 수신기(1782)는 용량적 연결 패드(capacitive coupling pad) 패턴을 형성함으로써, 상기 외장 안테나와 비접촉식 급전을 구현할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용량적 연결 패드(capacitive coupling pad)의 패턴은 상기 방송 신호의 주파수 대비 1/100 이하의 면적을 가짐으로써, 근거리(near field)에서의 연결(coupling)을 구현할 수 있다.
상기 방송 수신기(1782)를 위한 안테나로서, 이어폰(earphone)과 같은 도체 물질을 포함하는 오디오 출력 장치가 대체 안테나로서 사용될 수 있다. 만일, 상기 이어폰과 같은 대체 안테나 및 상기 커버 안테나(1746)가 동시에 설치된 경우, 전자 장치는 수신 감도의 비교를 통해 어느 하나를 선택적으로 사용할 수 있다. 또는, 상기 전자 장치는 양자 모두를 이용하여 방송 신호를 수신할 수 있다. 이 경우, 다이버시티(diversity) 이득이 더 얻어질 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치로 인한 안테나 성능을 도시한다. 상기 도 18은 송신 전력(power)에 따른 전송률(throughput) 변화를 도시한다. 상기 도 18은 전자 장치의 메인 안테나 및 서브 안테나를 이용한 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기법 적용 시 성능을 도시한다.
상기 도 18을 참고하면, 열림 상태의 경우, 미설치 상태에 비하여 성능이 향상됨이 확인된다. 또한, 닫힘 상태 및 접힘 상태의 경우, 미설치 상태와 동등한 성능이 나타남이 확인된다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 보조 장치 내 커버 안테나에 의해, 보조 장치 또는 핸드 그립에 의한 영향이 보상될 수 있다.
하기 <표 1>은 LTE(Long Term Evolution) 규격에서 정의하는 대역 B13, B5, B2, B4를 가정한 모의실험 결과를 나타낸다.
대역 커버 안테나 없는 보조 장치 커버 안테나 구비한 보조 장치
열림상태 닫힘상태 접힘상태
패시브
효율		 B13 수신 -14.1 dBi +12.4 -1.3 -2.1
B5 수신 -13.9 dBi +11.3 -0.1 +6.8
B2 수신 -4.35 dBi +2.8 +0.7 -2.7
B4 수신 -5.33 dBi +3.0 -0.7 +1.7
TIS(Total Isotropic Sensitivity)
MIMO (메인+서브 안테나)
B13, ch 5230		 -84.18 dBi +5.7 -0.2 -1.3
상기 <표 1>에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 커버 안테나를 구비한 보조 장치 사용 시, 커버 안테나 없는 보조 장치를 사용한 경우에 비하여, 모든 상태에서 수신 감도가 향상되는 것이 확인된다.
상술한 본 발명의 실시 예들에서, 보조 장치의 제1유닛에 포함되는 제1안테나는 전자 장치에 포함되는 내부 안테나와 용량적으로 연결된다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제1안테나 및 상기 내부 안테나는 물리적으로 연결될 수 있다. 이하 본 발명은 상기 제1안테나 및 상기 내부 안테나는 물리적으로 연결되는 실시 예들을 설명한다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보조 장치의 구성 요소들의 예를 도시한다.
상기 도 19를 참고하면, 상기 보조 장치는 제1유닛(1920) 및 제2유닛(1930)으로 구성된다. 상기 제1유닛(1920)은 상기 전자 장치에 부착되는 구성요소로서, 상기 전자 장치의 구성요소(예: 뒷 커버)의 일부를 포함하거나, 또는, 상기 전자 장치와 독립적인 구조물일 수 있다. 즉, 상기 보조 장치를 제거하지 아니하는 한, 상기 제1유닛(1920) 및 상기 전자 장치 간 상대적 위치 관계는 변경되지 아니한다. 상기 제1유닛(1920)은 제1면(1922) 및 제2면(1924)을 포함한다. 상기 제1면(1922)은 상기 전자 장치의 후면과 접촉되는 면으로, 내면으로 지칭될 수 있다. 상기 제2면(1924)은 상기 제1면(1922)의 반대의 면으로서, 외면으로 지칭될 수 있다.
또한, 상기 제1유닛(1920)은 연결부(connection module)(1928)를 포함한다. 상기 연결부(1928)는 상기 제1유닛(1920)에 포함된 제1안테나 및 상기 전자 장치의 내부 안테나 간 물리적 체결 수단이다. 상기 연결부(1928)는 상기 제1유닛(1920)에 포함된 제1안테나 및 상기 전자 장치의 내부 안테나 간 인덕턴스를 형성한다. 예를 들어, 상기 연결부(1928)는 신호를 전달할 수 있는 도체를 포함할 수 있다. 상기 도 19의 경우, 상기 연결부(1928)는 상기 제1유닛의 우측 상단에 위치하나, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따라, 상기 연결부(1928)의 위치는 달라질 수 있다. 또한, 상기 도 19의 경우, 상기 연결부(1928)는 원 기둥의 형상으로 도시되어 있으나, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따라, 상기 연결부(1928)의 형상은 달라질 수 있다.
상기 제2유닛(1930)은 상기 전자 장치와 독립적인 구조물이다. 상기 제2유닛(1930)은 제1면(1932) 및 제2면(1934)을 포함한다. 상기 제1면(1932)은 상기 전자 장치의 전면과 접촉될 수 있는 면으로, 내면으로 지칭될 수 있다. 상기 제2면(1934)은 상기 제1면(1932)의 반대의 면으로서, 외면으로 지칭될 수 있다. 상기 제1유닛(1920) 및 상기 제2유닛(1930)은 연성(ductility)을 가진 물질로 상호 연결되거나, 또는, 경첩을 통해 연결됨으로써, 상기 제2유닛(1930) 및 상기 전자 장치 간 상대적 위치 관계는 변경될 수 있다. 이에 따라, 상기 보조 장치는 열림 상태, 닫힘 상태, 접힘 상태를 가질 수 있다. 상기 보조 장치의 상태들은 상기 도 4와 같이 정의될 수 있다.
도 20은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보조 장치 및 전자 장치에 구비된 안테나들의 등가 회로를 도시한다.
상기 도 20을 참고하면, 내부 안테나(2006) 및 제1안테나(2026)는 연결부(2028)에 의해 물리적으로 연결되고, 상기 내부 안테나(2006) 및 제2안테나(2036)는 용량적으로 연결(capacitive coupled)된다. 상기 내부 안테나(2006) 및 상기 제1안테나(2026) 간 LS1은 상기 연결부(2028)에 의해 발생하는 인덕턴스(indunctance) 값이다. 상기 LS1은 상기 보조 장치의 상태에 무관하게 유지될 수 있다. 상기 제1안테나(2026) 및 상기 제2안테나(2036) 간 C12는 물리적으로 분리된 안테나 패턴들 간 발생하는 캐패시턴스 값으로서, 상기 보조 장치의 상태에 따라 변경될 수 있다. 상기 내부 안테나(2006), 상기 제1안테나(2026), 상기 제2안테나(2036)의 조합은 하나의 안테나로서 기능할 수 있다. 상기 도 8에 도시된 안테나의 등가 회로는 일 예이다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 안테나들은 다른 구조로 구현될 수 있다.
본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 안테나를 구비한 전자 장치의 보조 장치에 있어서,
    제 2 안테나를 포함하는 제 2 유닛,
    상기 제 2 안테나는 상기 전자 장치의 내부 안테나 또는 제 1 유닛의 제 1 안테나 중 적어도 하나와의 커패시턴스(capacitance)를 생성하도록 구성되고,
    상기 커패시턴스의 값은 상기 제 1 유닛에 대한 상기 제 2 유닛의 상대적 위치 변화에 따라 달라지는 보조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 안테나는 상기 내부 안테나와 용량적으로(capacitively) 또는 유도적으로(inductively) 결합되는 보조 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 유닛은 상기 내부 안테나와 상기 제 1 안테나를 물리적으로 연결하는 연결부(connection module)를 포함하는 보조 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 연결부는 상기 내부 안테나와 상기 제 1 안테나 사이의 인덕턴스(inductance)를 생성하도록 구성되는 보조 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 상대적 위치 변화는 열림(open) 상태(status), 닫힘(close) 상태 및 접힘(folding) 상태로 구분되고,
    상기 닫힘 상태는 상기 제 2 유닛이 상기 전자 장치의 전면과 접촉하는 상태이고,
    상기 접힘 상태는 상기 제 2 유닛이 상기 전자 장치의 후면 또는 상기 전자 장치의 뒷 커버 또는 상기 보조 장치의 상기 제 1 유닛과 접촉하는 상태이고,
    상기 열림 상태는 상기 닫힘 상태 및 상기 접힘 상태 이외의 상태인 보조 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1 안테나는 상기 열림 상태, 상기 닫힘 상태 및 상기 접힘 상태에서 상기 내부 안테나와 용량적으로 결합된 제 1 패턴을 포함하는 보조 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 2 안테나는 상기 닫힘 상태에서 상기 제 1 안테나 또는 상기 내부 안테나 중 적어도 하나와 용량적으로 결합된 제 2 패턴, 상기 접힘 상태에서 상기 제 1 안테나 및 상기 내부 안테나 중 적어도 하나와 용량적으로 결합된 제 3 패턴을 포함하는 보조 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 안테나는 상기 상대적 위치 변화에 따라 상기 제 1 안테나 또는 상기 내부 안테나 중 적어도 하나와 용량적으로 결합되거나 더미 패턴(dummy pattern)으로서 동작하는 적어도 하나의 패턴을 포함하는 보조 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 안테나는 제 1 패턴을 포함하고,
    상기 제 2 안테나는 제 2 패턴 및 제 3 패턴을 포함하고,
    상기 제 1 패턴 및 상기 제 2 패턴은 상기 보조 장치의 제 1 상태에서 제 1 값의 커패시턴스를 생성하고,
    상기 제 1 패턴 및 상기 제 3 패턴은 상기 보조 장치의 제 2 상태에서 제 2 값의 커패시턴스를 생성하는 보조 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 상기 보조 장치의 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 이외의 구성 요소 및 사용자 핸드 그립(handgrip)에 의한 안테나 공진 점(resonance point) 변화를 보상하기 위한 커패시턴스를 생성하는 보조 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 상대적 위치 변화가 열림 상태 인 경우, 상기 내부 안테나, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나를 포함하는 전체 안테나의 공진 주파수는 상기 보조 장치가 설치되지 않은 경우의 상기 내부 안테나의 공진 주파수와 동일한 보조 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 상대적 위치 변화가 열림 상태 인 경우, 상기 내부 안테나, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나를 포함하는 전체 안테나의 공진 주파수가 상기 보조 장치가 설치되지 않은 경우의 상기 내부 안테나의 공진 주파수보다 낮은 보조 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 유닛이 상기 전자 장치의 전면 또는 후면과 접촉하는 경우, 상기 내부 안테나, 상기 제 1 안테나 및 상기 안테나를 포함하는 전체 안테나의 공진 주파수는 상기 보조 장치가 설치되지 않은 경우의 상기 내부 안테나의 공진 주파수보다 높은 보조 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 안테나는 데이터 통신용 안테나 또는 방송 수신용 회로 중 적어도 하나를 포함하는 보조 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 데이터 통신용 안테나는 셀룰러 통신(cellular communication)용 메인 안테나, 셀룰러 통신용 서브 안테나, WLAN (wireless local area network) 용 안테나 또는 GPS (global positioning system)용 안테나 중 적어도 하나를 포함하는 보조 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조 장치는 상기 전자 장치의 커버인 보조 장치.
  17. 전자 장치에 있어서,
    내부 안테나;
    제 1 안테나를 포함하는 제 1 유닛; 및
    제 2 안테나를 포함하는 제 2 유닛을 포함하고,
    상기 제 2 안테나는 상기 제 1 안테나 또는 상기 내부 안테나 중 적어도 하나와의 커패시턴스(capacitance)를 생성하도록 구성되고,
    상기 커패시턴스의 값은 상기 제 1 유닛과 상기 제 2 유닛에 대한 상기 제 2 유닛의 상대적 위치 변화에 따라 달라지는 전자 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제 2 안테나는 상기 상대적 위치 변화에 따라, 상기 제 1 안테나 또는 상기 내부 안테나 중 적어도 하나와 용량적으로 결합되거나 더미 패턴(dummy pattern)으로서 동작하는 적어도 하나의 패턴을 포함하는 전자 장치.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 제 1 안테나는 제 1 패턴을 포함하고,
    상기 제 2 안테나는 제 2 패턴 및 제 3 패턴을 포함하고,
    상기 제 1 패턴 및 상기 제 2 패턴은 상기 제 1 유닛 및 상기 제 2 유닛의 제 1 상태에서 제 1 값의 커패시턴스를 생성하고,
    상기 제 1 패턴 및 상기 제 3 패턴은 상기 제 1 유닛 및 상기 제 2 유닛의 제 2 상태에서 제 2 값의 커패시턴스를 생성하는 전자 장치.

  20. 삭제
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