KR102440555B1

KR102440555B1 - Electronic device including antenna unit

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Publication number: KR102440555B1
Application number: KR1020170134786A
Authority: KR
Inventors: 안톤 세르게예비치 루키야노프; 엘레나 알렉산드로브나 셰펠레바; 겐나지이 알렉산드로비치 예프츄시킨; 알렉산드르 니콜라예비치 크리프코프; 아르템 유리예비치 니키쇼프
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2022-09-06
Also published as: EP3507860B1; RU2650349C1; KR20180078130A; EP3507860A4; EP3507860A1

Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 안테나 유닛은,
유전체 기판; 상기 유전체 기판 상부에 배치된 유전체 커버; 상기 유전체 기판 상에 배열된 안테나 요소들을 포함하고, 상기 유전체 기판 및 상기 유전체 커버에서 전파되는 진행파를 형성하는 안테나 어레이; 및 상기 유전체 기판 내측에 형성된 공간에 배치되고, 상기 유전체 커버와 공간 매칭하고 상기 적어도 하나의 안테나 요소와 결합하는 적어도 하나의 공간 매칭 요소(element of spatial matching)를 포함하고,
상기 공간 매칭 요소는 상기 유전체 커버와 함께 상기 안테나 어레이와 공간적으로 매칭하고, 상기 안테나 어레이로부터 전파되어 상기 유전체 커버로 진행된 진행파의 반사를 줄이도록 형성될 수 있다.
상기와 같은 안테나 장치는 실시예에 따라 다양할 수 있다. According to various embodiments of the present invention, the antenna unit,
dielectric substrate; a dielectric cover disposed over the dielectric substrate; an antenna array comprising antenna elements arranged on the dielectric substrate, the antenna array forming a traveling wave propagating in the dielectric substrate and the dielectric cover; and at least one element of spatial matching disposed in a space formed inside the dielectric substrate, spatially matching the dielectric cover and coupled to the at least one antenna element,
The spatial matching element may be formed to spatially match the antenna array together with the dielectric cover, and to reduce reflection of a traveling wave propagating from the antenna array and traveling to the dielectric cover.
The antenna device as described above may vary according to embodiments.

Description

ELECTRONIC DEVICE INCLUDING ANTENNA UNIT

본 발명의 다양한 실시예는 전자 장치에 관한 것으로서, 예를 들면, 안테나 유닛을 포함하는 전자 장치에 관한 것이다. Various embodiments of the present disclosure relate to an electronic device, for example, to an electronic device including an antenna unit.

지속적으로 증가하는 사용자 수요가 모바일 통신 기술의 급속한 발전의 동기가 되고 있다. 인터넷을 액세스할 수 있는 최근의 모든 전자 장치들은 3G 및 4G(LTE)를 이용하고 있으며, 차세대 통신 표준은 사용자들이 인터넷 상에서 원하는 정보를 발견하는데 최대한 짧은 시간이 소요되도록 개발되고 있다. The ever-increasing user demand is motivating the rapid development of mobile communication technology. All recent electronic devices that can access the Internet use 3G and 4G (LTE), and next-generation communication standards are being developed so that it takes the shortest possible time for users to find desired information on the Internet.

5세대(5G) 네트워크는 차세대 통신 네트워크 표준이다. 5세대 표준은 밀리미터파(mmWave)로 동작하며, 5G 신호 길이는 4G 신호 길이보다 매우 짧다.The fifth generation (5G) network is a next-generation communication network standard. The 5G standard operates on millimeter wave (mmWave), and the 5G signal length is much shorter than the 4G signal length.

모바일 장치 및 그 안테나 어레이를 기술한 발명은 US8760352 B2(2005년 10월 4일 공개됨)이 알려져 있다. 발명 US8760352 B2는 (전화기 평면의) 엔드 파이어(end-fire) 및 (전화기 평면에 직교하는) 브로드 사이드 방향을 커버하는 인터리브(interleaved) TX/RX 안테나 요소들을 가지는 저 프로파일 안테나를 개시하며, 상기 안테나는 LTCC 기술로 만들어진다. 그러나 상기 발명은 전자기파가 금속 케이스에 의해 왜곡되는 현상이 나타나기 때문에, 금속 케이스를 가진 모바일 장치에서는 구현될 수 없다. An invention that describes a mobile device and its antenna array is known from US8760352 B2 (published Oct. 4, 2005). Invention US8760352 B2 discloses a low profile antenna with interleaved TX/RX antenna elements covering end-fire (of the phone plane) and broadside direction (orthogonal to the phone plane), said antenna is made with LTCC technology. However, the invention cannot be implemented in a mobile device having a metal case, since the phenomenon that electromagnetic waves are distorted by the metal case appears.

또한, 글라이드 패스(glide path) 시스템을 위한 수직 편향 마이크로스트립 안테나를 개시한 발명 US3225351(1965년 12월 21일 공개됨)이 알려져 있다. 이 발명은 비행기를 착륙대로 안내하기 위한 진행파 안테나 어레이를 개시한다. 그러나 상기 발명은 모바일 통신 기술에서는 구현될 수 없다. 이유는, 공간을 스캐닝하는 기능을 사용하지 못하기 때문에 금속 프레임을 가진 모바일 장치 안에서 작용될 수 없다. 또한, 상기 발명의 안테나는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성보다 약 2 ~ 3배 큰 파장을 제공하기 때문에 모바일 통신 기기 분야에 적합하지 못하다. Also known is the invention US3225351 (published December 21, 1965) which discloses a vertically polarized microstrip antenna for a glide path system. This invention discloses a traveling wave antenna array for guiding an airplane to a landing pad. However, the invention cannot be implemented in mobile communication technology. The reason is that it cannot be operated in a mobile device with a metal frame because the function of scanning space is not available. In addition, the antenna of the present invention is not suitable for the field of mobile communication devices because it provides a wavelength that is about 2 to 3 times greater than that of the configuration according to an embodiment of the present invention.

또한, 개선된 주파수 대역 및 방사 파라미터들을 가지는 내장형 표면파 안테나를 개시하는 발명 US7595765 B1(2009년 9월 29일 공개됨)이 알려져 있다. 상기 발명은, 서로 다른 유전 물질을 포함하는 내장형 표면파 안테나 요소들을 제안한다. 상기 서로 다른 유전 물질들은 급전선(feed)에 인접하게 배치됨으로써 안테나 요소들에서의 바람직하지 못한 반사들을 피하도록 설계되어 있다. 또 다른 방안으로서, 상기 서로 다른 유전 물질들이 안테나 요소를 통해 속도를 변경하고, 그에 따라 안테나 방사 패턴을 형성하도록 배열될 수 있다. 상기 방사 패턴은 안테나 요소의 렌즈 영역 내에서 안테나 요소의 접지 평면 컨투어링(contouring)을 통해 추가적으로 제어될 수 있다. 그러나 상기 발명은 공간을 스캐닝할 수 없고 큰 규모를 가지기 때문에 모바일 통신 기기 분야에서 구현하기 어려운 단점을 가지고 있다. 또한, 기본적으로 브로드 사이드 방향의 방사를 위해 설계되므로, 모바일 장치의 금속 하우징 안에 내장될 수 없다.Also known is the invention US7595765 B1 (published on September 29, 2009) which discloses a built-in surface wave antenna with improved frequency band and radiation parameters. The invention proposes built-in surface wave antenna elements comprising different dielectric materials. The different dielectric materials are designed to avoid undesirable reflections from the antenna elements by being placed adjacent to the feed. Alternatively, the different dielectric materials may be arranged to vary the velocity through the antenna element, thereby forming the antenna radiation pattern. The radiation pattern may be further controlled through ground plane contouring of the antenna element within the lens area of the antenna element. However, since the above invention cannot scan space and has a large scale, it is difficult to implement in the field of mobile communication devices. Also, since it is designed for radiation in the broadside direction, it cannot be built into the metal housing of the mobile device.

상술한 종래 기술의 단점들을 극복하기 위해, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 유닛을 포함하는 전자 장치는 진행파들이 안테나를 통해 여기되어 전자 장치(예를 들어, 통신 장치)의 하우징의 메탈 프레임을 감싸는 유전체 기판 및 유전체 커버 상에 전파되도록 구현할 수 있다. In order to overcome the above-described disadvantages of the prior art, in an electronic device including an antenna unit according to various embodiments of the present invention, traveling waves are excited through an antenna to form a metal frame of a housing of an electronic device (eg, a communication device). It can be implemented to propagate on the surrounding dielectric substrate and dielectric cover.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 유닛을 포함하는 전자 장치는, 진행파들이 전자 장치(예를 들어, 통신 장치)의 디스플레이 평면을 향하는 방향에 대응하는 방향(예를 들어, 엔드 파이어(end-fire) 방향)으로 방출되로록 구현할 수 있다. In an electronic device including an antenna unit according to various embodiments of the present disclosure, a direction (eg, end-fire) corresponding to a direction in which traveling waves are directed toward a display plane of an electronic device (eg, a communication device) ) direction) can be implemented.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 안테나 유닛에 있어서, According to various embodiments of the present invention, in the antenna unit,

유전체 기판;dielectric substrate;

상기 유전체 기판 상부에 배치된 유전체 커버; 및a dielectric cover disposed over the dielectric substrate; and

상기 유전체 기판 상에 배열된 안테나 요소들을 포함하고, 상기 유전체 기판 및 상기 유전체 커버에서 전파되는 진행파를 형성하는 안테나 어레이; 및an antenna array comprising antenna elements arranged on the dielectric substrate, the antenna array forming a traveling wave propagating in the dielectric substrate and the dielectric cover; and

상기 유전체 기판 내측에 형성된 공간에 배치되고, 상기 유전체 커버와 공간 매칭하고 상기 적어도 하나의 안테나 요소와 결합하는 적어도 하나의 공간 매칭 요소(element of spatial matching)를 포함하고, and at least one element of spatial matching disposed in a space formed inside the dielectric substrate, spatially matching the dielectric cover and coupled to the at least one antenna element,

상기 공간 매칭 요소는 상기 유전체 커버와 함께 상기 안테나 어레이와 공간적으로 매칭하고, 상기 안테나 어레이로부터 전파되어 상기 유전체 커버로 진행된 진행파의 반사를 줄이도록 형성될 수 있다.The spatial matching element may be formed to spatially match the antenna array together with the dielectric cover, and to reduce reflection of a traveling wave propagating from the antenna array and traveling to the dielectric cover.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 통신이 가능한 전자 장치에 있어서,According to various embodiments of the present invention, in an electronic device capable of wireless communication,

금속 프레임을 포함하는 하우징;a housing comprising a metal frame;

상기 하우징 내에 배치되고, 상기 무선 통신을 위한 동작 유닛들을 지원하는 유전체 기판;a dielectric substrate disposed within the housing and supporting operation units for the wireless communication;

상기 유전체 기판 상부에 배치된 유전체 커버;a dielectric cover disposed over the dielectric substrate;

본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 유닛을 포함하는 전자 장치는, 안테나 방사 지향성을 형성하고, 스캐닝 범위를 증가시킬 수 있다.An electronic device including an antenna unit according to various embodiments of the present disclosure may form an antenna radiation directivity and increase a scanning range.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 유닛을 포함하는 전자 장치는, 밀리미터파(mmWave) 범위 안테나의 효율성을 향상시키고, 신호 손실을 줄일 수 있다.An electronic device including an antenna unit according to various embodiments of the present disclosure may improve the efficiency of a millimeter wave (mmWave) range antenna and reduce signal loss.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 유닛을 포함하는 전자 장치는, 하우징을 형성하는 메탈 프레임을 통해 상기 전자 장치의 사용 편이성을 제공하며, 통신 성능을 향상시킬 수 있다.An electronic device including an antenna unit according to various embodiments of the present disclosure may provide ease of use of the electronic device and improve communication performance through a metal frame forming a housing.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 유닛을 포함하는 전자 장치(100)의 측면을 나타낸 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 안테나 어레이(230)의 구조를 포함하는 안테나 유닛을 나타낸 전자 장치 일측의 상면도이다.
도 2b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 안테나 어레이(230)의 구조를 포함하는 안테나 유닛의 측면을 나타낸 전자 장치 일측의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 공간 매칭 요소(340)를 포함한 안테나 유닛을 나타낸 전자 장치(300) 일측의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 공간 매칭 요소(440)를 포함한 안테나 유닛을 나타낸 전자 장치(400) 일측의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 안테나 유닛의 구성 요소들과 등가 전기 회로의 관계를 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 상기 안테나 유닛의 기하학적 파라미터들을 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 안테나 유닛의 구성 요소들과 등가 전기 회로의 관계를 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 안테나가 외부 공간과 매칭되지 않을 경우의 방사 방향에 대한 안테나 이득에 관한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 안테나가 외부 공간과 매칭되는 경우의 방사 방향에 대한 안테나 이득에 관한 그래프이다.1 is a schematic diagram illustrating a side surface of an electronic device 100 including an antenna unit according to various embodiments of the present disclosure.
2A is a top view of one side of an electronic device showing an antenna unit including a structure of an antenna array 230 according to various embodiments of the present disclosure.
2B is a cross-sectional view of one side of an electronic device showing a side surface of an antenna unit including a structure of an antenna array 230 according to various embodiments of the present disclosure.
3 is a cross-sectional view of one side of the electronic device 300 showing an antenna unit including a spatial matching element 340 according to various embodiments of the present disclosure.
4 is a cross-sectional view of one side of the electronic device 400 illustrating an antenna unit including a spatial matching element 440 according to various embodiments of the present disclosure.
5 is a side view illustrating a relationship between components of an antenna unit and an equivalent electric circuit according to various embodiments of the present disclosure;
6 is a side view illustrating geometric parameters of the antenna unit according to various embodiments of the present invention.
7 is a side view illustrating a relationship between components of an antenna unit and an equivalent electric circuit according to various embodiments of the present disclosure;
8 is a graph of an antenna gain with respect to a radiation direction when the antenna does not match an external space, according to various embodiments of the present disclosure.
9 is a graph relating to an antenna gain with respect to a radiation direction when an antenna is matched with an external space, according to various embodiments of the present disclosure;

이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present document will be described with reference to the accompanying drawings. However, it is not intended to limit the technology described in this document to specific embodiments, and it should be understood to include various modifications, equivalents, and/or alternatives of the embodiments of this document. . In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like components.

본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this document, expressions such as "has," "may have," "includes," or "may include" refer to the presence of a corresponding characteristic (eg, a numerical value, function, operation, or component such as a part). and does not exclude the presence of additional features.

본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.In this document, expressions such as "A or B," "at least one of A and/and B," or "one or more of A or/and B" may include all possible combinations of the items listed together. . For example, "A or B," "at least one of A and B," or "at least one of A or B" means (1) includes at least one A, (2) includes at least one B; Or (3) it may refer to all cases including both at least one A and at least one B.

본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.As used herein, expressions such as "first," "second," "first," or "second," may modify various elements, regardless of order and/or importance, and refer to one element. It is used only to distinguish it from other components, and does not limit the components. For example, the first user equipment and the second user equipment may represent different user equipment regardless of order or importance. For example, without departing from the scope of the rights described in this document, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be renamed as a first component.

어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.A component (eg, a first component) is "coupled with/to (operatively or communicatively)" to another component (eg, a second component) When referring to "connected to", it will be understood that the certain element may be directly connected to the other element or may be connected through another element (eg, a third element). On the other hand, when it is said that a component (eg, a first component) is "directly connected" or "directly connected" to another component (eg, a second component), the component and the It may be understood that other components (eg, a third component) do not exist between other components.

본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다. As used herein, the expression "configured to (or configured to)" depends on the context, for example, "suitable for," "having the capacity to ," "designed to," "adapted to," "made to," or "capable of." The term “configured (or configured to)” may not necessarily mean only “specifically designed to” in hardware. Instead, in some circumstances, the expression “a device configured to” may mean that the device is “capable of” with other devices or parts. For example, the phrase “a processor configured (or configured to perform) A, B, and C” refers to a dedicated processor (eg, an embedded processor) for performing the operations, or by executing one or more software programs stored in a memory device. , may mean a generic-purpose processor (eg, a CPU or an application processor) capable of performing corresponding operations.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.Terms used in this document are only used to describe specific embodiments, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meanings as commonly understood by one of ordinary skill in the art described in this document. Among the terms used in this document, terms defined in a general dictionary may be interpreted with the same or similar meaning to the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this document, ideal or excessively formal meanings is not interpreted as In some cases, even terms defined in this document cannot be construed to exclude embodiments of the present document.

본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The electronic device according to various embodiments of the present document may include, for example, a smartphone, a tablet personal computer, a mobile phone, a video phone, and an e-book reader. , desktop personal computer, laptop personal computer, netbook computer, workstation, server, personal digital assistant (PDA), portable multimedia player (PMP), MP3 player, mobile It may include at least one of a medical device, a camera, and a wearable device. According to various embodiments, the wearable device may be an accessory type (eg, a watch, ring, bracelet, anklet, necklace, eyeglass, contact lens, or head-mounted-device (HMD)), a fabric or an integral piece of clothing ( It may include at least one of, for example, electronic clothing), a body attachable type (eg, a skin pad or tattoo), or a bioimplantable type (eg, an implantable circuit).

어떤 실시예들에서, 전자 장치는 가전 제품(home appliance)일 수 있다. 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSync^TM, 애플TV^TM, 또는 구글 TV^TM), 게임 콘솔(예: Xbox^TM, PlayStation^TM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In some embodiments, the electronic device may be a home appliance. Home appliances are, for example, televisions, digital video disk (DVD) players, audio systems, refrigerators, air conditioners, vacuum cleaners, ovens, microwave ovens, washing machines, air purifiers, set-top boxes, home automation controls. panel (home automation control panel), security control panel (security control panel), TV box (eg Samsung HomeSync ^TM , Apple TV ^TM , or Google TV ^TM ), game console (eg Xbox ^TM , PlayStation ^TM ), electronic dictionary , an electronic key, a camcorder, or an electronic picture frame.

다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In another embodiment, the electronic device may include various medical devices (eg, various portable medical measuring devices (eg, a blood glucose meter, a heart rate monitor, a blood pressure monitor, or a body temperature monitor), magnetic resonance angiography (MRA), magnetic resonance imaging (MRI), Computed tomography (CT), imagers, or ultrasound machines, etc.), navigation devices, satellite navigation systems (global navigation satellite system (GNSS)), event data recorder (EDR), flight data recorder (FDR), automotive infotainment ) devices, ship electronic equipment (e.g. ship navigation devices, gyro compasses, etc.), avionics, security devices, vehicle head units, industrial or domestic robots, automatic teller's machines (ATMs) in financial institutions. , point of sales (POS) in stores, or internet of things (e.g. light bulbs, sensors, electricity or gas meters, sprinkler devices, smoke alarms, thermostats, street lights, toasters) , exercise equipment, hot water tank, heater, boiler, etc.) may include at least one.

어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시예에 따른 전자 장치는 플렉서블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.According to some embodiments, the electronic device is a piece of furniture or part of a building/structure, an electronic board, an electronic signature receiving device, a projector, or various measuring instruments (eg, water, electricity, gas, or a radio wave measuring device). In various embodiments, the electronic device may be a combination of one or more of the various devices described above. The electronic device according to an embodiment may be a flexible electronic device. In addition, the electronic device according to the embodiment of the present document is not limited to the above-described devices, and may include a new electronic device according to technological development.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 설명된다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.Hereinafter, an electronic device according to various embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. In this document, the term user may refer to a person who uses an electronic device or a device (eg, an artificial intelligence electronic device) using the electronic device.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 유닛을 포함하는 전자 장치(100)의 측면을 나타낸 개략도이다. 1 is a schematic diagram illustrating a side surface of an electronic device 100 including an antenna unit according to various embodiments of the present disclosure.

도 1을 참조하면, 상기 안테나 유닛을 포함하는 전자 장치(100)는 무선 통신이 가능한 통신 장치일 수 있다. 상기 전자 장치(100)는 하우징(110) 및 안테나 유닛(미도시)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , an electronic device 100 including the antenna unit may be a communication device capable of wireless communication. The electronic device 100 may include a housing 110 and an antenna unit (not shown).

다양한 실시예에 따른, 상기 하우징(110)은 금속 프레임(metal frame)을 포함할 수 있으며, 상기 안테나 유닛은 상기 하우징(110) 내에 배치되며, 상기 전자 장치(100)의 안테나 어레이의 요구된 신호 전파 방향의 커버리지(coverage)를 제공함에 따라, 5G, 60Ghz, WiGig 표준 및/또는 기타에 따른 동작을 제공할 수 있다.According to various embodiments, the housing 110 may include a metal frame, the antenna unit is disposed in the housing 110 , and a required signal of the antenna array of the electronic device 100 . By providing coverage in the propagation direction, operation according to 5G, 60Ghz, WiGig standards and/or others may be provided.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 구조에서, 상기 전자 장치(100)의 브로드 사이드(broad side)는 상기 전자 장치(예를 들어, 통신 장치) 평면에 수직인 방향이고, 엔드 파이어(end-fire) 방향은 상기 전자 장치의 디스플레이 평면에 나란한 방향일 수 있다.In the structure according to various embodiments of the present disclosure, a broad side of the electronic device 100 is in a direction perpendicular to a plane of the electronic device (eg, a communication device), and an end-fire is formed. The direction may be a direction parallel to the display plane of the electronic device.

본 발명의 다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(100)의 안테나 유닛의 주요 구성은, 복수의 안테나 요소들을 포함하며 진행파를 형성하는 안테나 어레이 및 유전체 커버 및 안테나 공간 매칭 요소들로서 제공되는 복수의 요소들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 요소들은 상기 진행파 안테나 어레이의 가장자리 상에 배치되고, 상기 안테나 요소들과 결합될 수 있다. 상기 공간 매칭 요소는 방사파를 주어진 방향에 따라 자유 공간으로 변환 및 재지향시킬 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the main configuration of the antenna unit of the electronic device 100 is an antenna array including a plurality of antenna elements and forming a traveling wave and a dielectric cover and a plurality of elements provided as antenna space matching elements. may include The plurality of elements may be disposed on an edge of the traveling wave antenna array and may be combined with the antenna elements. The spatial matching element may transform and redirect the radiation wave into free space according to a given direction.

다양한 실시예에 따른, 상기 안테나 요소는 공간 매칭 요소와 인접 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 공간 매칭 요소는 상기 안테나 요소와 접촉하도록 상기 안테나 요소와 결합할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 안테나 요소 및 상기 공간 매칭 요소는 단일 제조 공정으로 기판 내에 형성될 수 있으며, 상기 공간 매칭 요소는 기 설정된 방향으로 안테나 방사를 형성하는데 필요한 도파관 영역일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 안테나 요소 및 상기 공간 매칭 요소는 인쇄 회로기판의 단일 제조 공정에서 전기 통신 장치의 인쇄 회로 기판 내에 형성될 수 있다.According to various embodiments, the antenna element may be disposed adjacent to a spatial matching element. For example, the spatial matching element may engage the antenna element to be in contact with the antenna element. As another example, the antenna element and the spatial matching element may be formed in a substrate by a single manufacturing process, and the spatial matching element may be a waveguide region necessary to form antenna radiation in a predetermined direction. As another example, the antenna element and the spatial matching element may be formed in a printed circuit board of a telecommunications device in a single manufacturing process of the printed circuit board.

다양한 실시예에 따른, 전자 장치(100)는 금속 하우징이나 금속 하우징 프레임을 가진 통신 장치들 및 기타 통신 기기들에 내장되는 밀리미터파(mmWave) 안테나의 효율적 사용을 가능하게 한다. According to various embodiments, the electronic device 100 enables efficient use of a millimeter wave (mmWave) antenna embedded in communication devices having a metal housing or a metal housing frame and other communication devices.

다양한 실시예에 따른, 무선 통신이 가능하고 상기 안테나 유닛을 가지는 전자 통신 장치는 모바일 전화, 무선 통신을 수행할 수 있는 태블릿 컴퓨터, 랩탑, 울트라북, PDA, 및 무선 통신 기능을 가진 디스플레이 장치, 또는 통신 전자 장치 하우징 내에 안테나 어레이를 채택하는 기능 및 디스플레이를 가진 임의의 모바일 통신 장치일 수 있다. According to various embodiments, an electronic communication device capable of wireless communication and having the antenna unit is a mobile phone, a tablet computer capable of performing wireless communication, a laptop, an ultrabook, a PDA, and a display device having a wireless communication function, or It may be any mobile communication device having a display and the ability to employ an antenna array within a communication electronics housing.

다양한 실시예에 따른, 상기 안테나 유닛은 상기 통신 전자 장치의 통신 유닛 내에 내장될 수 있다. 예를 들어, 상기 통신 전자 장치의 통신 유닛은 방사 소스, 전력 공급부, 데이터 출력부, 사용자 입력부 및 목적을 구현하는데 필요한 다른 유닛들을 포함할 수 있다. 상기 방사 소스는 사용자 입력 신호를 송수신하고, 사용자로부터 수신한 데이터를 적절한 수신 장치에 전송하기 적합한 신호들로 변환하기 위한 데이터 컨버터들을 포함할 수 있다. 상기 데이터 출력부는 예를 들어, 사용자에게 통신에 필요한 데이터를 보여주는 디스플레이 및 확성기를 포함할 수 있다. 상기 사용자 입력부는 마이크로폰, 키보드, 디스플레이, 및 사용자 및 통신부로의 데이터 방향으로부터 데이터를 수신하기 적합한 어떤 다른 유닛을 포함할 수 있다. 상기 전력 공급부는 상술한 유닛들의 동작을 위한 전력을 공급할 수 있다.According to various embodiments, the antenna unit may be embedded in a communication unit of the communication electronic device. For example, the communication unit of the communication electronic device may include a radiation source, a power supply unit, a data output unit, a user input unit, and other units necessary to implement the purpose. The radiation source may include data converters for transmitting and receiving a user input signal and for converting data received from the user into signals suitable for transmission to an appropriate receiving device. The data output unit may include, for example, a display and a loudspeaker for showing data required for communication to a user. The user input unit may include a microphone, keyboard, display, and any other unit suitable for receiving data from the user and data direction to the communication unit. The power supply unit may supply power for the operation of the above-described units.

다양한 실시예에 따른, 진행파 안테나 사용을 통해 전파가 통신 전자 장치의 메탈 하우징을 감싸고, 그에 따라 엔드 파이어(end-fire) 방향으로의 방사를 제공할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 통신 전자 장치는 상기 하우징의 일체성을 악화시킬 수 있는 금속 하우징 내의 어떤 불연속 영역들 또는 어떤 포트들의 배치가 제외되어 구현될 수 있다.According to various embodiments, radio waves may surround the metal housing of the communication electronic device through the use of a traveling wave antenna, thereby providing radiation in an end-fire direction. As another example, the communication electronic device may be implemented by excluding certain discontinuous areas or placement of certain ports within a metal housing that may deteriorate the integrity of the housing.

도 2a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 안테나 어레이(230)의 구조를 포함하는 안테나 유닛을 나타낸 전자 장치 일측(200)의 상면도이다. 도 2b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 안테나 어레이(230)의 구조를 포함하는 안테나 유닛의 측면을 나타낸 전자 장치(200) 일측의 단면도이다.FIG. 2A is a top view of one side 200 of an electronic device showing an antenna unit including a structure of an antenna array 230 according to various embodiments of the present disclosure. 2B is a cross-sectional view of one side of the electronic device 200 showing a side surface of an antenna unit including the structure of the antenna array 230 according to various embodiments of the present disclosure.

도 2a 및 도 2b을 참조하면, 상기 전자 장치(200)은 하우징(201) 및 안테나 유닛을 포함할 수 있다. 상기 하우징(201)은 금속(metal) 재질로 구성될 수 있다. 상기 안테나 유닛은 유전체 기판(210), 상기 유전체 기판(210) 상부에 배치된 유전체 커버(220), 적어도 하나의 안테나 요소(231)를 포함하는 안테나 어레이(230) 및 상기 유전체 기판(210) 내측에 형성된 공간에 배치된 공간 매칭 요소(element of spatial matching)(240)를 포함할 수 있다.2A and 2B , the electronic device 200 may include a housing 201 and an antenna unit. The housing 201 may be made of a metal material. The antenna unit includes a dielectric substrate 210 , a dielectric cover 220 disposed on the dielectric substrate 210 , an antenna array 230 including at least one antenna element 231 , and an inner side of the dielectric substrate 210 . It may include an element of spatial matching 240 disposed in the space formed in .

다양한 실시예에 따른, 상기 유전체 기판(210)은 예를 들어, 인쇄 회로기판일 수 있으며, 상기 유전체 기판(210)은 전자 장치(200)의 무선 통신을 수행하기 위한 동작 유닛들을 포함할 수 있다. According to various embodiments, the dielectric substrate 210 may be, for example, a printed circuit board, and the dielectric substrate 210 may include operation units for performing wireless communication of the electronic device 200 . .

다양한 실시예에 따른, 상기 유전체 커버(220)는 상기 안테나 어레이(230)의 가장자리 영역에 배치되어, 적어도 하나의 안테나 요소(231)와 결합할 수 있다. 상기 유전체 커버(220)의 유전체 재료는 예를 들어, 전자 장치(200)의 디스플레이(display)일 수 있으며, 안테나 요소(231)들의 집합인 안테나 어레이(230)를 커버하는 유전체 도파로(dielectric waveguide)로서 동작할 수 있다. 상기 유전체 도파로는 진행파 이미터들(travelling wave emitters)로서 기능할 수 있다.According to various embodiments, the dielectric cover 220 may be disposed on an edge region of the antenna array 230 to be coupled to at least one antenna element 231 . The dielectric material of the dielectric cover 220 may be, for example, a display of the electronic device 200 , and a dielectric waveguide covering the antenna array 230 which is a set of antenna elements 231 . can operate as The dielectric waveguide may function as traveling wave emitters.

다양한 실시예에 따른, 상기 유전체 커버(220)는 상기 안테나 요소(231)들 및 공간 매칭 요소(예를 들어, 공간 컨버터(spatial converter))을 지원하는 유전체 기판(210)을 형성하는 물질보다 높은 유전율을 가질 수 있으며, 상기 안테나 어레이(230)에 의해 여기된 전자기파들을 감속시키는 구조를 제공할 수 있다. 따라서, 상기 유전체 커버(220)는 유전체 도파로(dielectric waveguide)로서 규정되는 커버에 대한 조건(예를 들면, 커버의 유전율 및 높이의 파라미터들)이 만족될 때, 여기된 전자기파들은 유전체 커버(220)의 구조를 통해 엔드 파이어(end-fire) 방향으로 성공적으로 지향되고, 브로드사이드(broadside) 방향으로 향하는 방사를 감소시킬 수 있다.According to various embodiments, the dielectric cover 220 is higher than the material forming the dielectric substrate 210 supporting the antenna elements 231 and a spatial matching element (eg, a spatial converter). It may have a dielectric constant and may provide a structure for decelerating electromagnetic waves excited by the antenna array 230 . Accordingly, when the dielectric cover 220 is satisfied with the conditions for the cover defined as a dielectric waveguide (for example, parameters of the dielectric constant and height of the cover), the excited electromagnetic waves are emitted from the dielectric cover 220 . Through the structure of the end-fire (end-fire) direction successfully directed, it is possible to reduce the radiation directed to the broadside (broadside) direction.

다양한 실시예에 따른, 상기 안테나 어레이(230)는 상기 유전체 기판(210) 상에 배열된 복수 개의 안테나 요소들(231)을 포함하고, 상기 유전체 기판(210) 및 상기 유전체 커버(220)에서 전파되는 진행파(travelling wave)를 형성할 수 있다. 상기 안테나 요소(231)는 전력 공급부와 전기적으로 연결된 급전라인(2311)(예를 들면, 동축 급전부(coaxial feeding)) 및 상기 급전 라인(2311)으로부터 연장되어 진행파(travelling wave)를 방사하는 안테나 패치(2312)를 포함할 수 있다.According to various embodiments, the antenna array 230 includes a plurality of antenna elements 231 arranged on the dielectric substrate 210 , and propagates from the dielectric substrate 210 and the dielectric cover 220 . A traveling wave can be formed. The antenna element 231 extends from a feeding line 2311 (eg, coaxial feeding) electrically connected to a power supply and the feeding line 2311 and radiating a traveling wave. may include a patch 2312 .

다양한 실시예에 따른, 상기 안테나 요소들(231)은 상기 공간 매칭 요소(240)에 인접 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 공간 매칭 요소(240)는 상기 안테나 요소들(231)와 접촉하거나 상기 안테나 요소들(231)의 적어도 일부와 결합할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 안테나 요소들(231)들은 마이크로스트립(microstrip) 안테나 요소일 수 있다. 전술된 대로, 상기 안테나 요소들(231) 및 상기 공간 매칭 요소(240)는 단일 제조 공정으로 기판 내에 형성될 수 있으며, 상기 공간 매칭 요소(240)는 기 설정된 방향으로 안테나 방사를 형성하는데 필요한 도파로 영역을 제공할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 안테나 요소들(231) 및 상기 공간 매칭 요소(240)는 인쇄 회로기판의 단일 제조 공정에서 전기 통신 장치의 인쇄 회로 기판 내에 형성될 수 있다.According to various embodiments, the antenna elements 231 may be disposed adjacent to the spatial matching element 240 . For example, the spatial matching element 240 may contact or engage at least a portion of the antenna elements 231 . As another example, the antenna elements 231 may be microstrip antenna elements. As described above, the antenna elements 231 and the spatial matching element 240 can be formed in a substrate in a single manufacturing process, and the spatial matching element 240 is a waveguide required to form the antenna radiation in a predetermined direction. area can be provided. As another example, the antenna elements 231 and the spatial matching element 240 may be formed in a printed circuit board of a telecommunications device in a single manufacturing process of the printed circuit board.

다양한 실시예에 따른, 상기 공간 매칭 요소(240)는 상기 유전체 커버(220)와 공간적으로 매칭(spatial matching)하고 상기 적어도 하나의 안테나 요소(231)와 결합할 수 있다. 상기 공간 매칭 요소(240)는 상기 안테나 요소들(231)와 함께 소정의 방향으로 안테나 방사를 형성하는데 필요한 도파로(dielectric waveguide) 영역이며, 단일 제조 공정을 통해 상기 유전체 기판(210) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 공간 매칭 요소(240) 및 안테나 요소들(231)은 상기 인쇄 회로기판의 단일 제조 공정에서 전자 장치의 인쇄 회로기판에 형성될 수 있다. According to various embodiments, the spatial matching element 240 may spatially match the dielectric cover 220 and may be coupled to the at least one antenna element 231 . The spatial matching element 240 is a dielectric waveguide region necessary to form antenna radiation in a predetermined direction together with the antenna elements 231, and can be formed in the dielectric substrate 210 through a single manufacturing process. have. For example, the spatial matching element 240 and the antenna elements 231 may be formed on a printed circuit board of an electronic device in a single manufacturing process of the printed circuit board.

다양한 실시예에 따른, 상기 공간 매칭 요소(240)는 복수 개로 형성될 수 있으며, 서로 인접하게 배치될 수 있다. 상기 공간 매칭 요소(240) 각각의 요소들은 상기 안테나 요소(231)의 각각에 대응되도록 매칭될 수 있다. According to various embodiments, the spatial matching element 240 may be formed in plurality, and may be disposed adjacent to each other. Each of the spatial matching elements 240 may be matched to correspond to each of the antenna elements 231 .

다양한 실시예에 따른, 상기 공간 매칭 요소(240)들 중 각각의 요소들은 서로간 적어도 일부 영역이 서로 맞닿도록 배치되어 하나의 매칭 영역을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 공간 매칭 요소(240)들 중 각각의 요소들은 서로 구획되지 않도록 결합되어(예를 들어, 각각의 매칭 요소들 사이에는 어떠한 벽(wall)이 형성되지 않도록 결합되어) 하나의 커다란 공간 매칭부를 형성할 수 있다. 상기 각각의 공간 매칭 요소(240)들 중 각각의 요소들은 개별적으로 안테나 요소들(231)과 결합되어 전자기파를 방사할 수 있다. 상기 하나의 공통된 영역을 형성한 상기 공간 매칭부은 안테나 방사가 왜곡없이 기 설정된 방향으로 재지향될 수 있다.According to various embodiments, each of the spatial matching elements 240 may be disposed such that at least some regions thereof are in contact with each other to provide one matching region. For example, each of the spatial matching elements 240 may be coupled so as not to be partitioned from each other (eg, coupled such that no wall is formed between the respective matching elements) to form one large A spatial matching unit may be formed. Each of the spatial matching elements 240 may be individually combined with the antenna elements 231 to radiate electromagnetic waves. The spatial matching unit forming the single common area may redirect antenna radiation in a preset direction without distortion.

다양한 실시예에 따른, 상기 공간 매칭 요소(240)는 상기 유전체 커버(220)와 함께 상기 안테나 어레이(230)와 공간적으로 매칭하고, 상기 안테나 어레이(230)로부터 전파되어 상기 유전체 커버(220)로 진행된 진행파(travelling wave)의 반사를 줄일 수 있다. 예를 들어, 유전체 커버(220)(예를 들어, 디스플레이(display)) 및 방사 공간(예를 들어, 전자 장치 외부 자유 공간)과 안테나 어레이(230)를 공간 매칭하는 공간 매칭 요소(240)는 안테나 요소(231)와 결합하는 전자기파 공간 컨버터로서 동작할 수 있다. According to various embodiments, the spatial matching element 240 spatially matches the antenna array 230 together with the dielectric cover 220 , and propagates from the antenna array 230 to the dielectric cover 220 . Reflection of the advanced traveling wave can be reduced. For example, the spatial matching element 240 spatially matching the dielectric cover 220 (eg, a display) and the radiation space (eg, free space outside the electronic device) and the antenna array 230 is It can operate as an electromagnetic wave space converter that couples with the antenna element 231 .

다양한 실시예에 따른, 상기 공간 매칭 요소(240)는 상기 유전체 커버(220)(예를 들어, 디스플레이 및 금속 하우징)및 마이크로스트립 안테나 요소(231)와의 최선의 매칭을 위하여, 사다리꼴 형상(trapezoidal form)의 단면을 가질 수 있다. 다만, 상기 공간 매칭 요소(240)의 형상은 사다리꼴 형상에 한정된 것은 아니며, 일부 영역이 점차적으로 확장하는 형태 등과 같이, 공간 매칭이 적절하게 이루어지는 어떠한 다른 기하학적 형상으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 사라리꼴 형상 및/또는 다른 기하하적 형상의 공간 매칭 요소(240)는 유전체 기판(210)의 밀링(milling), 유전체 기판의 몰딩(molding), 또는 다양한 제조 기술을 통해 구현될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 공간 매칭 요소(240)는 상기 유전체 커버(220)와 공간 매칭되도록 형성되기 위하여 기판 내측에 리세스(recess) 또는 캐비티(cavity)가 형성된 후, 유전체 재료가 채워지도록 설계될 수 있다.According to various embodiments, the spatial matching element 240 has a trapezoidal form for best matching with the dielectric cover 220 (eg, display and metal housing) and the microstrip antenna element 231 . ) can have a cross section. However, the shape of the spatial matching element 240 is not limited to a trapezoidal shape, and may be designed in any other geometric shape in which spatial matching is appropriately performed, such as a shape in which some regions are gradually expanded. For example, the spatial matching element 240 of the salicyclic shape and/or other geometric shape may be implemented through milling of the dielectric substrate 210, molding of the dielectric substrate, or various manufacturing techniques. can be As another example, the spatial matching element 240 may be designed to be filled with a dielectric material after a recess or cavity is formed inside the substrate to be spatially matched with the dielectric cover 220 . have.

다양한 실시예에 따른, 상기 유전체 커버(220)와 공간 매칭하는 공간 매칭 요소(240)를 형성하기 위해, 상기 리세스는 금속화층(metallization layer) 내에 제공되고 상기 리세스 내부가 유전체로 채워진 안테나 유전체 기판(210)을 형성할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 공간 매칭 요소(240)는 금속이 없는 인쇄 회로기판 안에 리세스 또는 캐비티를 형성하고 그 표면을 금속화함으로써 구현할 수 있다.To form a spatial matching element 240 spatially matching the dielectric cover 220, according to various embodiments, the recess is provided in a metallization layer and an antenna dielectric inside the recess is filled with a dielectric. A substrate 210 may be formed. As another example, the spatial matching element 240 may be implemented by forming a recess or cavity in a metal-free printed circuit board and metallizing the surface.

다양한 실시예에 따른, 상기 금속 공간 매칭 요소(240)는 유전체 커버(220)와 매칭되는 유전체로 채워진 리세스일 수 있으며, 상기 유전체로 채워진 리세스 표면에는 금속화된 커버가 배치될 수 있다.According to various embodiments, the metal space matching element 240 may be a recess filled with a dielectric that matches the dielectric cover 220 , and a metallized cover may be disposed on a surface of the recess filled with the dielectric.

도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 공간 매칭 요소(340)를 포함한 안테나 유닛을 나타낸 전자 장치(300) 일측의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of one side of the electronic device 300 showing an antenna unit including a spatial matching element 340 according to various embodiments of the present disclosure.

도 3을 참조하면, 상기 전자 장치(300)은 하우징(301) 및 안테나 유닛을 포함할 수 있다. 상기 하우징(301)은 금속 재질로 구성될 수 있다. 상기 안테나 유닛은 유전체 기판(310), 상기 유전체 기판(310) 상부에 배치된 유전체 커버(320), 적어도 하나의 안테나 요소(331)를 포함하는 안테나 어레이(예를 들어, 도 2의 안테나 어레이(230) 및 상기 유전체 기판 내측에 형성된 공간에 배치된 공간 매칭 요소(340)(element of spatial matching)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the electronic device 300 may include a housing 301 and an antenna unit. The housing 301 may be made of a metal material. The antenna unit is an antenna array (eg, the antenna array of FIG. 2 ) including a dielectric substrate 310 , a dielectric cover 320 disposed on the dielectric substrate 310 , and at least one antenna element 331 . 230) and a spatial matching element 340 (element of spatial matching) disposed in a space formed inside the dielectric substrate.

다양한 실시예에 따른, 상기 안테나 유닛은 무선 통신(wireless communication)이 가능하고, 상기 유전체 커버(320)에서 전파되는 파장들이 방사 공간과 매칭하도록 형성된 금속 프레임(metal frame)(350)을 더 포함할 수 있다.According to various embodiments, the antenna unit is capable of wireless communication, and the wavelengths propagated in the dielectric cover 320 may further include a metal frame 350 formed to match the radiation space. can

다양한 실시예에 따른, 상기 금속 공간 매칭 요소(340)의 단면은 사다리꼴 형상을 가지고 있으며, 제 1 부분(A), 제 2 부분(B) 및 제 3 부분(C)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 부분(A)은 진행파 전송 경로(travelling wave transmission path)를 가지는 안테나 어레이의 안테나 요소(331)와 매칭하도록 구성하여, 부드러운 방사의 전환(smooth transition of radiation)에 의하여 최소의 정상비파(minimum standing-wave ratio)를 보장할 수 있다. 예를 들어, 방사 라인 중 하나의 방사 라인에서 다른 방사 라인의 변환을 통해 상기 방사를 안테나 어레이의 안테나 요소(331)로부터 상기 유전체 커버(320)로 진행시킬 수 있다. 상기 제 2 부분(B)은 유전체 도파로(dielectric waveguide)일 수 있다. 상기 제 3 부분(C)은 상기 유전체 커버(320)와 공간 매칭 요소(340)의 경계로부터 최소의 반사를 제공(minimum reflections)하도록 구성될 수 있다.According to various embodiments, a cross-section of the metal space matching element 340 has a trapezoidal shape, and may include a first portion (A), a second portion (B), and a third portion (C). The first part (A) is configured to match the antenna element 331 of the antenna array having a traveling wave transmission path, so that by a smooth transition of radiation, the minimum standing non-wave ( minimum standing-wave ratio) can be guaranteed. For example, the radiation may be propagated from the antenna element 331 of the antenna array to the dielectric cover 320 through conversion of one of the radiation lines to the other. The second part B may be a dielectric waveguide. The third portion C may be configured to provide minimum reflections from the boundary between the dielectric cover 320 and the spatial matching element 340 .

도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 공간 매칭 요소(440)를 포함한 안테나 유닛을 나타낸 전자 장치(400) 일측의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of one side of the electronic device 400 illustrating an antenna unit including a spatial matching element 440 according to various embodiments of the present disclosure.

도 4를 참조하면, 상기 전자 장치(400)은 하우징(401) 및 안테나 유닛을 포함할 수 있다. 상기 하우징(401)은 금속 재질로 구성될 수 있다. 상기 안테나 유닛은 유전체 기판(410), 상기 유전체 기판(410) 상부에 배치된 유전체 커버(420), 적어도 하나의 안테나 요소(431)를 포함하는 안테나 어레이(430) 및 상기 유전체 기판 내측에 형성된 공간에 배치된 공간 매칭 요소(element of spatial matching)를 포함할 수 있다. 상기 유전체 기판(410)은 다층으로 구성될 수 있으며, 복수 개의 금속 코팅층(411)과 상기 금속 코팅층(411) 사이에 배치된 복수의 유전체층(413)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the electronic device 400 may include a housing 401 and an antenna unit. The housing 401 may be made of a metal material. The antenna unit includes a dielectric substrate 410 , a dielectric cover 420 disposed on the dielectric substrate 410 , an antenna array 430 including at least one antenna element 431 , and a space formed inside the dielectric substrate. It may include an element of spatial matching disposed in . The dielectric substrate 410 may be configured in multiple layers, and may include a plurality of metal coating layers 411 and a plurality of dielectric layers 413 disposed between the metal coating layers 411 .

다양한 실시예에 따른, 상기 공간 매칭 요소(440)를 형성하는 리세스 또는 캐비티의 표면의 금속화처리는 필수적인 구성이 아니며, 금속이 없는 공간 매칭 요소(440)과 같은, 다른 가능한 실시예로 구성될 수 있다. Metallization of the surface of the recess or cavity forming the spatial matching element 440 in accordance with various embodiments is not a necessary configuration, but in other possible embodiments, such as a metal-free spatial matching element 440 . can be

다양한 실시예에 따른, 안테나 어레이(430) 및 유전체 커버(예를 들어, 디스플레이(display))와 매칭하는 공간 매칭 요소(440)는 전자 장치(400)의 멀티층 인쇄 회로기판(410) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 멀티층 인쇄 회로기판(410)은 공지된 제조 기술에 따라, 금속 코팅층(411)을 포함하는 복수의 유전체층(413)을 순차적으로 적층하여 전자 장치(400)(예를 들어, 통신 장치)의 멀티층 인쇄 회로기판(410)으로 구현되며, 상기 멀티층 인쇄 회로기판(410) 내측 및/또는 인접하게 안테나 어레이의 안테나 요소(431) 및 공간 매칭 요소(440)가 형성될 수 있다.According to various embodiments, the spatial matching element 440 matching the antenna array 430 and the dielectric cover (eg, a display) is formed in the multilayer printed circuit board 410 of the electronic device 400 . can be For example, the multi-layer printed circuit board 410 is formed by sequentially stacking a plurality of dielectric layers 413 including a metal coating layer 411 according to a known manufacturing technique to form an electronic device 400 (eg, It is implemented as a multi-layer printed circuit board 410 of a communication device), and the antenna element 431 and the spatial matching element 440 of the antenna array can be formed inside and/or adjacent to the multi-layer printed circuit board 410 . have.

다양한 실시예에 따른, 상기 디스플레이와 같은 유전체 커버(420)와 공간 매칭하는 상기 사라리꼴 형상의 공간 매칭 요소(440)는 상기 공간 매칭 요소(440)의 단면을 따라, 인쇄 회로 기판의 유전체층(413)들 및 금속 코팅층(411)들은 사이징(sizing)하고 제조함으로써 멀티층 인쇄 회로기판(410) 내측으로 형성될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 금속 코팅층(411)의 인접층들 사이에 배치된 금속화된 비아홀(415)(metallized via-holes)들은 상기 인쇄 회로기판(410)의 층들 사이의 파장들의 흐름(passage of waves)을 차단할 수 있다. According to various embodiments, the space matching element 440 of the saralithic shape that spatially matches the dielectric cover 420 such as the display is along the cross-section of the space matching element 440, the dielectric layer 413 of the printed circuit board. ) and the metal coating layer 411 may be formed inside the multi-layer printed circuit board 410 by sizing and manufacturing. As another example, metallized via-holes 415 disposed between adjacent layers of the metallized coating layer 411 may form a passage of waves between the layers of the printed circuit board 410 . ) can be blocked.

다양한 실시예에 따른, 상기 안테나 유닛 및 안테나 유닛을 포함하는 전자 장치(400)는 다음과 같은 이점을 가질 수 있다.According to various embodiments, the antenna unit and the electronic device 400 including the antenna unit may have the following advantages.

- 높은 이득의 안테나를 제공할 수 있다.- A high-gain antenna can be provided.

- +/-50도 범위 내 엔드 파이어 방향(end-fire direction)에서의 개선된 스캐닝을 제공할 수 있으며, 상기 스캐닝 영역의 확장은 안테나 요소(431)에 의해 여기된 전파들에 대한 유전체 커버(420)의 감속 특성들과 관련될 수 있다.- can provide improved scanning in the end-fire direction within the range of +/-50 degrees, the expansion of the scanning area being a dielectric cover for radio waves excited by the antenna element 431 ( 420).

다양한 실시예에 따른, 안테나의 특성들은 표면파(surface wave)들을 지원함으로써 엔드 파이어 방향(end-fire direction)에 따른 진행파 안테나의 지향성을 향상시킬 수 있으며, 상기 유전체 커버(420)에서 전파되는 전자기파로 인한 스캐닝 손실없이(without scanning losses) 상기 엔드 파이어 평면에서 빔 스캐닝을 개선시킬 수 있다.According to various embodiments, the characteristics of the antenna may improve the directivity of the traveling wave antenna in the end-fire direction by supporting surface waves, and the electromagnetic wave propagated from the dielectric cover 420 may be used. It can improve beam scanning in the end fire plane without scanning losses due to it.

다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(400) 하우징의 금속 프레임(450)은 안테나 유닛을 방사 공간과 매칭시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 진행파(travelling wave)의 사용은 방사가 금속 프레임(450)을 감싸도록하고, 엔드 파이어 방향(end-fire direction)으로 효과적인 전파를 제공할 수 있다.According to various embodiments, the metal frame 450 of the housing of the electronic device 400 may be used to match the antenna unit with the radiation space. For example, the use of a traveling wave may cause radiation to surround the metal frame 450 and provide effective propagation in the end-fire direction.

다양한 실시예에 따른, 상기 안테나 어레이의 안테나 요소(431)들의 위상들은, 원하는 방사 방향으로의 플랫 위상 프론트(flat phase front) 형성 및 방사 패턴의 최대치(maximum of the radiation pattern) 형성과 같은 고려 사항들에 기반하여 산출될 수 있다. 안테나 방향성(예를 들어, 지향성)은 안테나 유닛의 구성 요소들 및 표면파 형성 조건들 사이의 요구되는 위상 관계를 유지함으로써 제공될 수 있다.According to various embodiments, the phases of the antenna elements 431 of the antenna array are taken into account such as forming a flat phase front in a desired radiation direction and forming a maximum of the radiation pattern. can be calculated based on Antenna directivity (eg, directivity) can be provided by maintaining a desired phase relationship between surface wave forming conditions and components of the antenna unit.

도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 안테나 유닛의 구성 요소들과 등가 전기 회로의 관계를 나타낸 측면도이다. 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 상기 안테나 유닛의 기하학적 파라미터들을 나타낸 측면도이다.5 is a side view illustrating a relationship between components of an antenna unit and an equivalent electric circuit according to various embodiments of the present disclosure; 6 is a side view illustrating geometric parameters of the antenna unit according to various embodiments of the present disclosure;

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 전자 장치(500)은 하우징(501) 및 안테나 유닛을 포함할 수 있다. 상기 하우징(501)은 금속 재질로 구성될 수 있다. 상기 안테나 유닛은 유전체 기판(510), 유전체 커버(520), 적어도 하나의 안테나 요소(530)를 포함하는 안테나 어레이(530) 및 상기 유전체 기판 내측에 형성된 공간에 배치된 공간 매칭 요소(540)(element of spatial matching)를 포함할 수 있다. 이하, 제안된 안테나 유닛의 구성 요소들과 등가 전기 회로간의 관계 및 동작하는 방식에 대해 살펴본다.5 and 6 , the electronic device 500 may include a housing 501 and an antenna unit. The housing 501 may be made of a metal material. The antenna unit includes a dielectric substrate 510 , a dielectric cover 520 , an antenna array 530 including at least one antenna element 530 , and a spatial matching element 540 ( ) disposed in a space formed inside the dielectric substrate ( ). element of spatial matching). Hereinafter, a relationship between the components of the proposed antenna unit and an equivalent electric circuit and an operation method will be described.

다양한 실시예에 따른, 안테나 유닛은 유전체 기판(510), 예를 들어, 인쇄 회로 기판 내에 형성된 스트립라인에 의해 여기되는 진행파 마이크로스트립 안테나 요소(530)들의 어레이를 수용하는 인쇄 회로 기판를 포함할 수 있다. 상기 안테나 어레이의 각각의 스트립라인 안테나 요소(530)는 상기 공간 매칭 요소(540) 내에서 전파하는 진행파들(travelling waves)을 여기시킬수 있다. 예를 들어, 상기 공간 매칭 요소(540)는 공간 컨버터(spatial converter)일 수 있으며, 상기 유전체 기판(510) 및 상기 유전체 커버(520)(예를 들어, 디스플레이(display)) 사이에 배치될 수 있다. 상기 전파된 진행파들(travelling waves)는 상기 하우징(501)의 금속 프레임을 감싸는(enveloping) 방사선으로써 기지국(base station)을 향하여 방사될 수 있다. An antenna unit, according to various embodiments, may include a printed circuit board housing an array of traveling wave microstrip antenna elements 530 excited by a stripline formed within a dielectric substrate 510 , for example a printed circuit board. . Each stripline antenna element 530 of the antenna array is capable of exciting traveling waves propagating within the spatial matching element 540 . For example, the spatial matching element 540 may be a spatial converter, and may be disposed between the dielectric substrate 510 and the dielectric cover 520 (eg, a display). have. The propagated traveling waves may be radiated toward a base station as radiation enveloping the metal frame of the housing 501 .

다양한 실시예에 따른, 상기 공간 매칭 요소(540)(예를 들어, 공간 컨버터(spatial converter))는 세 부분으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 공간 매칭 요소(540)는 제 1 부분(A), 제 2 부분(B) 및 제 3 부분(C)을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 부분(A)은 스트립라인 안테나 요소(531)를 유전체 커버(520) 및 유전체 기판(510)으로 구성된 전송 경로와 매칭시킬 수 있다. 상기 제 2 부분(B)은 상기 공간 컨버터의 영구적 부분으로 유전체 도파로(dielectric waveguide)일 수 있으며, 상기 제 3 부분(C)은 안테나를 유전체 커버(520) 및 외부 방사 공간과 매칭시킬 수 있다. According to various embodiments, the spatial matching element 540 (eg, a spatial converter) may consist of three parts. For example, the spatial matching element 540 may include a first portion (A), a second portion (B) and a third portion (C), wherein the first portion (A) is a stripline antenna element. 531 may be matched with a transmission path composed of the dielectric cover 520 and the dielectric substrate 510 . The second part (B) may be a dielectric waveguide as a permanent part of the spatial converter, and the third part (C) may match the antenna with the dielectric cover 520 and the external radiating space.

다양한 실시예에 따른, 상기 공간 매칭 요소(540)의 제 1 부분(A)의 모든 파라미터들은 상기 안테나 어레이(530)에 사용되는 특정한 기본 방사기들(elementary emitters)의 최소 정상파비(minimum standing-wave ratio; SWR)를 보장하기 위해 결정될 수 있다. According to various embodiments, all parameters of the first portion A of the spatial matching element 540 are the minimum standing-wave ratios of certain elementary emitters used in the antenna array 530 . ratio; SWR).

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 공간 매칭 요소(540)의 상기 제 1 부분(A)의 높이(Htr)는 일반적으로 마이크로스트립 이미터들의 고도의 표준 비율에 의해 결정될 수 있으며, 예를 들어, 1/4 파장에서 1/2 파장(λ/4 ~ λ/2)일 수 있다.As shown in FIG. 6 , the height Htr of the first portion A of the spatial matching element 540 can generally be determined by a standard ratio of the heights of microstrip emitters, for example, It may be 1/4 wavelength to 1/2 wavelength (λ/4 to λ/2).

상기 제 2 부분(B)은 상기 공간 매칭 요소(540)의 도파로 구조의 일부분에 해당하며, 일반적으로 그 길이는 대략 λ/4 파장(1/4 λ) 이상일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 길이가 길수록 안테나 유닛은 더 많은 방향성을 가질 수 있다. The second portion B corresponds to a portion of the waveguide structure of the spatial matching element 540, and in general, its length may be about λ/4 wavelength (1/4 λ) or more. As another example, as the length increases, the antenna unit may have more directionality.

상기 제 3 부분(C)의 파라미터들은 도파로 구조들의 경계 상에서 최소 반사를 보장하기 위하여 등가 회로(도 5의 등가 회로(550))에 의하여 결정될 수 있다. 상기 제 3 부분(C)의 형상은 전자기파들의 완만한 출력을 제공하도록 구현될 수 있다. 실질적으로 전자 장치들(예를 들어, 통신 장치)의 프레임(501)은 금속으로 구성되며, 하우징의 금속 프레임과 같은 구조가 안테나 방사 방향 상에 배치된 경우, 공간 매칭 요소(540)의 제 3 부분(C)의 파라미터들은 도 5 에 나타난 등가 회로(550)를 기반하여 산출될 수 있다.The parameters of the third part C may be determined by an equivalent circuit (equivalent circuit 550 in FIG. 5 ) to ensure minimum reflection on the boundary of the waveguide structures. The shape of the third part (C) may be implemented to provide a smooth output of electromagnetic waves. The frame 501 of the electronic devices (eg, communication device) is substantially made of metal, and when a structure such as the metal frame of the housing is disposed in the antenna radiation direction, the third of the spatial matching element 540 is The parameters of the part C may be calculated based on the equivalent circuit 550 shown in FIG. 5 .

다양한 실시예에 따른, 상기 공간 매칭 요소(540)를 형성하는 유전체 내에서 전파하는 파장을 가지는 진행파 안테나는, 출력 저항의 큰 무효 성분(large reactive component of the output resistance)을 가질 수 있고, 이는 외부 방사 공간과 일치할 수 있다. 유전체의 단부 상의 하우징의 금속 프레임과 같은 금속 요소들은, 출력 임피던스의 무효 성분에 대한 효과적인 보상과, 외부 방사 공간으로 향하는 지향성 방사선을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 금속 물체 상에 형성된 단차는 매칭 반응성을 제공할 수 있다.A traveling wave antenna having a wavelength that propagates within the dielectric forming the spatial matching element 540, according to various embodiments, may have a large reactive component of the output resistance, which It can coincide with the radiating space. Metal elements, such as the metal frame of the housing on the end of the dielectric, can be used to provide effective compensation for the reactive component of the output impedance and to provide directional radiation to the external radiating space. For example, a step formed on a metal object may provide matching reactivity.

다양한 실시예에 따른, 상기 단차가 공기 중에서 λ/8보다 큰 값을 가지는 경우에는 금속 하우징의 프레임(501)의 두께는 더 이상 영향력을 미치지 않을 수 있다. 또 다른 예로, 상기 단차가 상기 파라미터가 제조자에 의해 λ/8과 동일하거나 작은 값을 가지도록 가변할 수 있는 경우, 최적화 분석에 고려될 수 있다.According to various embodiments, when the step difference has a value greater than λ/8 in air, the thickness of the frame 501 of the metal housing may no longer have an influence. As another example, when the step can be varied by the manufacturer so that the parameter has a value equal to or smaller than λ/8, it may be considered for optimization analysis.

다시 도 6을 참조하면, 상기 금속 요소들의 파라미터들을 결정하기 위하여, 등가 진행파 안테나 회로(550)(equivalent travelling wave antenna circuit)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 등가 회로(550)의 신호 소스(551)에 의해 상기 안테나 유닛의 안테나 요소(530)(예를 들어, 마이크로스트립 이미터)가 표현될 수 있으며, 상기 등가 회로(505)의 도파로(552)에 의해 상기 안테나 유닛의 공간 매칭 요소(540)(예를 들어, 공간 컨버터)의 제 2 부분(B)의 일 영역이 표현될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 등가 회로(550)의 변환기(553)에 의해 상기 안테나 유닛의 공간 매칭 요소(540)(예를 들어, 공간 컨버터)의 제 3 부분(C)의 일 영역이 표현될 수 있으며, 상기 등가 회로(550)의 출력 매칭 임피던스(554)에 의해, 상기 안테나 유닛의 금속 요소(예를 들어, 금속 프레임(501))가 표현될 수 있다. 상기 등가 회로(550)의 임피던스 Z0(555)는 외부 환경의 저항일 수 있다.Referring again to FIG. 6 , an equivalent traveling wave antenna circuit 550 may be used to determine the parameters of the metal elements. For example, an antenna element 530 (eg, a microstrip emitter) of the antenna unit may be represented by a signal source 551 of the equivalent circuit 550 , A region of the second part B of the spatial matching element 540 (eg, spatial converter) of the antenna unit may be represented by the waveguide 552 . As another example, a region of the third part C of the spatial matching element 540 (eg, spatial converter) of the antenna unit may be represented by the converter 553 of the equivalent circuit 550 , , by the output matching impedance 554 of the equivalent circuit 550 , a metal element (eg, a metal frame 501 ) of the antenna unit may be represented. The impedance Z0 555 of the equivalent circuit 550 may be a resistance of the external environment.

다시 도 6을 참조하면, 상기 구조에서, 'h2'는 유전체 커버(520)의 높이, 'htr'는 유전체 커버(520)와 공간 매칭하는 공간 매칭 요소(540)의 높이, 및 'hm'는 안테나 요소(530)가 위치하는 평면(일반적으로 안테나의 유전체 기판 표면에 해당함)을 기준으로 전자 장치의 금속 프레임의 높이를 의미한다.Referring back to FIG. 6 , in the above structure, 'h2' is the height of the dielectric cover 520 , 'htr' is the height of the spatial matching element 540 spatially matching the dielectric cover 520, and 'hm' is It refers to the height of the metal frame of the electronic device with respect to the plane on which the antenna element 530 is positioned (generally corresponding to the surface of the dielectric substrate of the antenna).

다양한 실시예에 따른, 상기 공간 매칭 요소의 파라미터들의 대략적인 값들에 기반하여, 반응성(jb)이 결정되고, 특정 파라미터들(예를 들어, Ltr 및 dtr)이 획득되며, 이들은 전체적 안테나 유닛 파라미터들의 최적화에 사용될 수 있다. 상기 'Ltr'는 공간 매칭 요소(540)의 제 3 부분(C)의 길이, 상기 'dtr'는 유전체 커버(520)와 공간 매칭하는 요소(540)의 제 3 부분(C)으로부터 전자 장치의 금속 프레임까지의 거리를 의미한다.Based on the approximate values of the parameters of the spatial matching element, according to various embodiments, a reactivity jb is determined, and specific parameters (eg, Ltr and dtr) are obtained, which are of the global antenna unit parameters. can be used for optimization. The 'Ltr' is the length of the third part (C) of the spatial matching element 540, and the 'dtr' is the length of the electronic device from the third part C of the element 540 spatially matching the dielectric cover 520. Means the distance to the metal frame.

상기 안테나 유닛 요소들의 파라미터들의 최적화 프로세스의 결과는 안테나 요소들의 반사 요인(reflection factor)을 최소화하고, 안테나 어레이에 걸친 이득 요소(gain factor)를 최대화할 수 있다. 최적화 알고리즘들은 다양한 공지 기술을 통해 활용할 수 있다.The result of the optimization process of the parameters of the antenna unit elements is to minimize the reflection factor of the antenna elements and maximize the gain factor across the antenna array. Optimization algorithms may be utilized through various known techniques.

다양한 실시예에 따른, 상기 금속 프레임(501)은 안테나 요소(530)가 위치하는 평면을 기준으로 외부 공간과 안테나를 매칭할 수 있다. 상기 금속 프레임(501)의 높이 hm는 유전체 커버(520)의 두께와 일치할 수 있으며, 예를 들어, 디스플레이 두께와 일치할 수 있다. 그러나 상기 두께는 λ₁/10 보다 크지 않은 선에서 상기 유전체 커버(520)의 두께보다 크거나 작을 수 있다. According to various embodiments, the metal frame 501 may match an external space with the antenna based on a plane in which the antenna element 530 is located. The height hm of the metal frame 501 may match the thickness of the dielectric cover 520 , for example, may match the display thickness. However, the thickness may be greater or less than the thickness of the dielectric cover 520 in _a line not greater than λ 1/10.

다양한 실시예에 따른, 상기 유전체 커버(520) 및 유전체 기판(510)을 구성하는 물질을 서로 다른 유전율에 따른 비를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 유전체 커버(520)가 제 1 유전율(ε₁)을 가지고 상기 유전체 기판(510)이 제 2 유전율(ε₂)를 가질 수 있으며, 상기 제 1 유전율(ε₁)과 상기 제 2 유전율(ε₂)은 서로 동일하거나 다른 크기를 가질 수 있다.(ε₁ > ε₂, ε₁< ε₂ 또는 ε₁= ε₂)According to various embodiments, materials constituting the dielectric cover 520 and the dielectric substrate 510 may have different ratios according to dielectric constants. For example, the dielectric cover 520 may have a first dielectric constant ε ₁ and the dielectric substrate 510 may have a second dielectric constant ε ₂ , the first dielectric constant ε ₁ and the first dielectric constant ε 1 . 2 permittivity (ε ₂ ) may have the same or different sizes (ε ₁ > ε ₂ , ε ₁ < ε ₂ , or ε ₁ = ε ₂ ).

다양한 실시예에 따른, 상기 제 1 유전율(ε₁)을 가지는 유전체 커버(520)는 예를 들어, 유리 또는 다른 유전 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 유전율(ε₁)을 가지는 유전체 커버(520)는 안테나 요소를 수용하는 상기 제 2 유전율(ε₂)을 가지는 유전체 기판(510)보다 높은 유전율을 가질 수 있다. 상기 유전체 커버(520)와 공간적으로 매칭하는 공간 매칭 요소(540) 내에 채워진 유전체는 상기 유전체 기판(510)과 동일한 유전율(예를 들면, 제 2 유전율(ε₂))을 가질 수 있다.According to various embodiments, the dielectric cover 520 having the first dielectric constant ε ₁ may include, for example, glass or another dielectric material. The dielectric cover 520 having the first dielectric constant ε ₁ may have a higher dielectric constant than the dielectric substrate 510 having the second dielectric constant ε ₂ accommodating the antenna element. The dielectric filling in the spatial matching element 540 spatially matching the dielectric cover 520 may have the same dielectric constant (eg, a second dielectric constant ε ₂ ) as the dielectric substrate 510 .

상기 비율을 통해, 감속 효과를 가진 유전체 커버(520)의 구현됨으로써, 유전체 커버(520)의 두께 내에 진행하는 전자기파들을 유지하고 브로드사이드(broadside) 방향을 향하는 전자기파의 손실을 감소시킬 수 있다.Through the above ratio, by implementing the dielectric cover 520 having a deceleration effect, it is possible to maintain the electromagnetic waves traveling within the thickness of the dielectric cover 520 and reduce the loss of electromagnetic waves toward the broadside direction.

다양한 실시예에 따른, 유전체 커버(520) 내에서 표면파를 가이드하는 최적 프로세스를 제공하기 위하여, 유전체 커버와의 공간 매칭하는 공간 매칭 요소의 높이 h_tr는 약 1/4 파장(λ₂/4)이고, L_tr + d_tr 는 유효 파장 λ_eff과 거의 동일할 수 있다. 파장 λ₁는 유전율 ε₁을 가지는 유전체 커버와 안테나 요소를 공간 매칭하는 요소(공간 컨버터)를 채우는 유전체 내 파장이며, 파장 λ₂는 유전율 ε₂을 가지는 유전체 커버와 안테나 요소를 공간 매칭하는 요소(공간 컨버터)를 채우는 유전체 내 파장이며, λ_eff는 유전율 ε_eff을 가진 유전체 볼륨 내 파장을 의미한다.To provide an optimal process for guiding surface waves within the dielectric cover 520 , according to various embodiments, the height h _tr of the spatial matching element spatially matching with the dielectric cover is about 1/4 wavelength (λ ₂ /4). and L _tr + d _tr may be approximately equal to the effective wavelength λ _eff . The wavelength λ ₁ is a wavelength in the dielectric that fills the element (spatial converter) spatially matching the dielectric cover and the antenna element having a dielectric constant ε ₁ , and the wavelength λ ₂ is a dielectric cover having a dielectric constant ε ₂ and a spatial matching element ( is the wavelength in the dielectric filling the space converter), and λ _eff means the wavelength in the dielectric volume with the permittivity ε _eff .

유전율 ε_eff는 다음과 같이 [수학식 1]로 정의될 수 있다.The permittivity ε _eff may be defined by [Equation 1] as follows.

[수학식 1] 및 도 6을 참고하면, 상기 유전율 ε_eff는 유전율 ε₁ 및 ε₂을 가지는 두 개의 유전체들을 통해 이동하는 방사파에 대한 케이스의 유전율 값을 제공할 수 있다. 여기서, 제 1 유전체(ε₁을 가짐)는 디스플레이의 유전체 커버이고, 제 2 유전체(ε₂을 가짐)는 유전체 커버(예를 들어, 디스플레이)와 공간 매칭하는 공간 매칭 요소의 리세스를 채우는 유전 물질을 의미한다. 상기 유전체 커버는 기판의 유전 물질과 동일한 물질일 수 있다.Referring to [Equation 1] and FIG. 6, the permittivity ε _eff is the permittivity ε ₁ and a dielectric constant value of the case for a radiation wave traveling through the two dielectrics having ε ₂ . wherein the first dielectric (having ε ₁ ) is a dielectric cover of the display, and the second dielectric (having ε ₂ ) is a dielectric filling a recess in a spatial matching element spatially matching the dielectric cover (eg, display). means material. The dielectric cover may be the same material as the dielectric material of the substrate.

상기 e_eff 는 유효 파장 λ_eff을 결정하는데 사용되며, 금속 하우징 프레임까지의 거리 d_tr를 결정하는데 사용될 수 있다.The e _eff is used to determine the effective wavelength λ _eff , and may be used to determine the distance d _tr to the metal housing frame.

다양한 실시예에 따른, 상기 유전체 커버는 안테나의 유전체 기판의 유전율 ε₂ 보다 큰 유전율 ε₁을 가지므로, 상기 유전체 커버는 유전체 내의 전자기 표면파들을 보유하고, 횡 방향으로 향하는 조기 방사(premature radiation)를 방지하는 딜레이 층(delay layer)을 형성할 수 있다. According to various embodiments, the dielectric cover has a dielectric constant ε ₁ greater than that of the dielectric substrate of the antenna ε ₂ , such that the dielectric cover retains electromagnetic surface waves in the dielectric and prevents transversely directed premature radiation. It is possible to form a delay layer to prevent it.

상기 유전체 커버 내 표면파는 상기 유전체 커버와 공간적으로 매칭하는 공간 매칭 요소 내의 전자기파에 추가되고, 상기 유전체 커버의 경계(가장자리)에서 방출될 수 있다. A surface wave in the dielectric cover may be added to an electromagnetic wave in a spatial matching element that spatially matches the dielectric cover, and may be emitted at a boundary (edge) of the dielectric cover.

다양한 실시예에 따른, 유전체 커버 내측으로 통합된 안테나 공간 매칭 요소는 과도한 전파 손실 없이 보다 나은 신호 전파를 제공할 수 있다.Antenna spatial matching elements integrated into the dielectric cover, in accordance with various embodiments, may provide better signal propagation without excessive propagation loss.

상기 유전체 커버 및 공간 매칭 안테나 요소의 결합은 제안된 스트립선 안테나 요소들의 엔드 파이어(end-fire) 방향으로의 지향 특성을 개선시키고, 안테나 이득을 증가시킬 수 있다. 또 다른 예로, 상기 결합은 더 적은 수의 요소(예를 들어, 4 개의 요소)를 갖는 안테나 어레이에 대해 발생하는 손실없이 방위각 평면 상의 방사 패턴보다 넓은 스캐닝 범위를 제공할 수 있다. 예를 들어, 방사 지향성을 형성할 수 있다.The combination of the dielectric cover and the spatial matching antenna element can improve the directivity characteristic of the proposed stripline antenna elements in the end-fire direction and increase the antenna gain. As another example, the combination may provide a wider scanning range than the radiation pattern on the azimuth plane without loss incurred for antenna arrays with fewer elements (eg, four elements). For example, radiation directivity can be formed.

다양한 실시예에 따른, 전자 통신 장치가 금속 프레임을 갖지 않거나 금속 프레임이 안테나 요소들의 위치 및 디스플레이의 바닥 표면보다 한참 아래에 있는 경우(> λ/4 - λ/2), 자유 공간 매칭 반응성은 다른 방식으로, 예를들어, 매칭 스터브들(stubs) 등을 사용하여 관리될 수 있다. 금속 하우징 프레임이 없는 장치를 가지는 실시예들에서, 자유 공간 매칭은 유전체 커버와의 공간 매칭하는 공간 매칭 요소(예를 들어, 공간 컨버터)의 제 3 부분(C)의 형상으로 인해 달성될 수 있다. According to various embodiments, when the electronic communication device does not have a metal frame or the metal frame is well below the bottom surface of the display and the location of the antenna elements (>λ/4 - λ/2), the free space matching responsiveness is different. manner, for example, using matching stubs or the like. In embodiments having a device without a metal housing frame, free space matching may be achieved due to the shape of the third portion C of the spatial matching element (eg spatial converter) that is spatially matched with the dielectric cover. .

상기 실시예는 전술한 바와 같이, 본 발명의 장치의 동작을 보장하며, 개별적이고도 집합적으로 기지국과 통신 장치의 보다 우수한 통신을 제공하는 동일한 바람직한 효과들을 달성할 수 있다.The above embodiment ensures the operation of the apparatus of the present invention as described above, and can achieve the same desirable effects of providing better communication between the base station and the communication apparatus individually and collectively.

도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 안테나 유닛의 구성 요소들과 등가 전기 회로의 관계를 나타낸 측면도이다.7 is a side view illustrating a relationship between components of an antenna unit and an equivalent electric circuit according to various embodiments of the present disclosure;

도 7을 참조하면, 상기 전자 장치(600)은 하우징(601) 및 안테나 유닛을 포함할 수 있다. 상기 하우징(601)은 금속 재질로 구성될 수 있다. 상기 안테나 유닛은 유전체 기판(610), 유전체 커버(620), 적어도 하나의 안테나 요소(630)를 포함하는 안테나 어레이(630) 및 상기 유전체 기판 내측에 형성된 공간에 배치된 공간 매칭 요소(640)(element of spatial matching)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7 , the electronic device 600 may include a housing 601 and an antenna unit. The housing 601 may be made of a metal material. The antenna unit includes a dielectric substrate 610, a dielectric cover 620, an antenna array 630 including at least one antenna element 630, and a spatial matching element 640 disposed in a space formed inside the dielectric substrate ( element of spatial matching).

다양한 실시예에 따라 구현된 통신 장치는 둥근 경계(Edge)가 형성된 하우징을 가질 수 있다. 예를 들어, 둥근 경계들을 가진 유전체 커버(예를 들어, 디스플레이)를 포함할 수 있다. 상기 유전체 커버가 구부러진 형상으로 제조된 경우, 안테나 요소(630) 및 기타 구성들은 전술된 유전체 커버(도 5의 유전체 커버(520))와 비교하여 그 구성을 변화시키지 않으며, 상기 전술된 [수학식 1]과 동일한 방정식에 따라 계산될 수 있다.A communication device implemented according to various embodiments may have a housing having a rounded edge. For example, it may include a dielectric cover (eg, a display) with rounded borders. When the dielectric cover is manufactured in a bent shape, the antenna element 630 and other components do not change its configuration compared to the above-described dielectric cover (the dielectric cover 520 in FIG. 5), and the above-mentioned [Equation 1] and can be calculated according to the same equation.

다양한 실시예에 따른, 유전체 커버(620) 내에서 표면파를 가이드하는 최적 프로세스를 제공하기 위하여, 유전체 커버와의 공간 매칭하는 공간 매칭 요소의 높이 h_tr는 약 1/4 파장(λ₂/4)이고, L_tr + d_tr 는 유효 파장 λ_eff과 거의 동일할 수 있다. In order to provide an optimal process for guiding surface waves within the dielectric cover 620, according to various embodiments, the height h _tr of the spatial matching element spatially matching with the dielectric cover is about 1/4 wavelength (λ ₂ /4). and L _tr + d _tr may be approximately equal to the effective wavelength λ _eff .

다양한 실시예에 따른, 상기 금속 요소들의 파라미터들을 결정하기 위하여, 등가 진행파 안테나 회로(650)(equivalent travelling wave antenna circuit)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 등가 회로(650)의 신호 소스(651)에 의해 상기 안테나 유닛의 안테나 요소(630)(예를 들어, 마이크로스트립 이미터)가 표현될 수 있으며, 상기 등가 회로(605)의 도파로(652)에 의해 상기 안테나 유닛의 공간 매칭 요소(640)(예를 들어, 공간 컨버터)의 제 2 부분(B)의 일 영역이 표현될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 등가 회로(650)의 변환기(653)에 의해 상기 안테나 유닛의 공간 매칭 요소(640)(예를 들어, 공간 컨버터)의 제 3 부분(C)의 일 영역이 표현될 수 있으며, 상기 등가 회로(650)의 출력 매칭 임피던스(654)에 의해, 상기 안테나 유닛의 금속 요소(예를 들어, 금속 프레임(601))가 표현될 수 있다. 상기 등가 회로(650)의 임피던스 Z0(655)는 외부 환경의 저항일 수 있다.An equivalent traveling wave antenna circuit 650 may be used to determine the parameters of the metal elements, according to various embodiments. For example, the antenna element 630 (eg, microstrip emitter) of the antenna unit may be represented by the signal source 651 of the equivalent circuit 650 , the An area of the second part B of the spatial matching element 640 (eg, spatial converter) of the antenna unit may be represented by the waveguide 652 . As another example, a region of the third part C of the spatial matching element 640 (eg, spatial converter) of the antenna unit may be represented by the converter 653 of the equivalent circuit 650 , , a metal element (eg, a metal frame 601 ) of the antenna unit may be represented by an output matching impedance 654 of the equivalent circuit 650 . The impedance Z0 655 of the equivalent circuit 650 may be a resistance of the external environment.

도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 안테나가 외부 공간과 매칭되지 않을 경우의 방사 방향에 대한 안테나 이득(Y1)에 관한 그래프이다. 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 안테나가 외부 공간과 매칭되는 경우의 방사 방향에 대한 안테나 이득(Y1)에 관한 그래프이다.8 is a graph of an antenna gain (Y1) with respect to a radiation direction when the antenna does not match an external space, according to various embodiments of the present disclosure. 9 is a graph of an antenna gain (Y1) with respect to a radiation direction when an antenna is matched with an external space according to various embodiments of the present disclosure;

도 8 및 도 9를 참조하면, 방사 방향이 0 도일 경우는 전자 장치의 엔드 파이어 방향을 의미하며, 방사 방향이 +90 도일 경우는 전자 장치의 브로드사이드 방향을 의미한다.8 and 9 , when the radiation direction is 0 degrees, it means the end fire direction of the electronic device, and when the radiation direction is +90 degrees, it means the broadside direction of the electronic device.

다양한 실시예에 따른, 상기 구조들을 통해, 이전 기술들과 대비하여 상기 엔드 파이어 방향에서 안테나 이득이 증가함을 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 8의 엔드 파이어 방향에서의 안테나 이득은 약 4.5dB 임에 반하여, 도 9의 엔드 파이어 방향에서의 안테나 이득은 약 8dB 임을 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 엔드 파이어 방향에서의 안테나 이득은 이전 기술에 비해 2배 가까이 증가하였다. 또 다른 예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조에서, 약 +/-50도의 스캐닝 범위가 제공되는 것을 확인할 수 있다. Through the structures according to various embodiments, it can be confirmed that the antenna gain is increased in the direction of the end fire compared to the previous techniques. For example, it can be seen that the antenna gain in the end fire direction of FIG. 9 is about 8 dB, whereas the antenna gain in the end fire direction of FIG. 8 is about 4.5 dB. According to an embodiment of the present invention, the antenna gain in the direction of the end fire is increased by almost two times compared to the previous technology. As another example, it can be seen that in the structure according to an embodiment of the present invention, a scanning range of about +/- 50 degrees is provided.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조에서 90도 방향의 방사는 최소가 되고, 이전 기술에서는 90도 방향의 방사는 최대가 됨을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 8 and 9 , it can be seen that in the structure according to an embodiment of the present invention, radiation in a 90 degree direction is minimized, and in the prior art, radiation in a 90 degree direction is maximized.

본 발명의 실시예들은 상술한 것들에 국한되는 것은 아니며, 당업자는 본 명세서에 포함된 정보 및 선행 기술에서의 지식을 기반으로 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않은 채 다른 실시예들을 예상할 수 있을 것이다. 단수로 언급된 요소들은 달리 특정하지 않는 한 복수의 요소들을 배제하지 않는다. The embodiments of the present invention are not limited to those described above, and a person skilled in the art can envision other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention based on the information contained herein and knowledge in the prior art. will be. Elements recited in the singular do not exclude plural elements unless otherwise specified.

요소들의 동작 관계는 이 요소들의 서로에 대한 올바른 상호 동작 및 요소들의 기능 구현을 보장하는 관계로서 이해되어야 한다. 기능적 관계의 구체적 예들은 데이터 교환 수단과의 관계, 복수의 전류 전송 수단과의 관계, 기계적 이동 수단과의 관계, 광, 사운드, 전자기 또는 기계적 진동 등의 전송 수단과의 관계가 될 수 있다. 기능적 관계의 특정 유형은 상기 요소들의 상호동작에 의해 결정되며, 달리 언급하지 않는 한 이 분야에 잘 알려진 원리들을 이용하는 잘 알려진 수단에 의해 제공된다. The operational relationship of the elements should be understood as a relationship that ensures the correct interaction of these elements with each other and the functional implementation of the elements. Specific examples of the functional relationship may be a relationship with a data exchange means, a relationship with a plurality of current transmission means, a relationship with a mechanical moving means, a relationship with a transmission means such as light, sound, electromagnetic or mechanical vibration. The particular type of functional relationship is determined by the interaction of the elements and, unless otherwise stated, is provided by well-known means using well-known principles in the art.

본 발명에 따른 다양한 실시예들은 도면의 블록들을 구현하기 위한 어떤 특정 소프트웨어 및 하드웨어를 기술하는 것이 아니며, 당업자라면 본 발명의 본질이 특정 하드웨어나 소프트웨어 구현에 국한되지 않으며, 따라서 이 분야에 알려진 임의의 하드웨어나 소프트웨어 수단이 본 발명을 구현하는데 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서 하드웨어는 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit)들, DSP(digital signal processor)들, DSP 소자들, 프로그래머블 로직 소자들, FPGA(field programmable gate array)들, 프로세서들, 컨트롤러들, 마이크로컨트롤러들, 마이크로프로세서들, 전자 장치들, 여기 개시된 동작들을 수행하도록 구성된 다른 전자 모듈들, 컴퓨터, 또는 이들의 조합 안에서 구현될 수 있다. The various embodiments according to the present invention do not describe any specific software and hardware for implementing the blocks of the drawings, and those skilled in the art will not be limited to specific hardware or software implementations in the essence of the present invention, and thus any It will be appreciated that either hardware or software means may be used to implement the present invention. Accordingly, hardware includes one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), DSP elements, programmable logic elements, field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, It may be implemented in microprocessors, electronic devices, other electronic modules configured to perform the operations disclosed herein, a computer, or a combination thereof.

여러 종속 청구항들에서 언급되는 특징들 및 상세한 설명의 다양한 부분에서 개시된 실시예들이 결합되어(그러한 결합 가능성이 명시적으로 개시되지 않더라도) 바람직한 효과를 얻을 수 있다. 본 명세서나 도면에서의 자료에서 지시된 수치들은 언급된 범위의 하한치에서 상한치까지의 모든 값들을 포함할 수 있다. The features recited in the various dependent claims and the embodiments disclosed in various parts of the detailed description may be combined (even if such a combinatorial possibility is not explicitly disclosed) to obtain desirable effects. Numerical values indicated in data in this specification or drawings may include all values from the lower limit to the upper limit of the stated range.

본 발명의 예시된 실시예들이 첨부된 도면들에서 상세히 기술 및 도시되었다는 사실에도 불구하고, 이러한 실시예들은 다만 예시적인 것으로 보다 광범위한 발명을 제한하고자 하는 것이 아니며, 당업자에게는 다른 다양한 변형들이 자명해 보이므로 본 발명이 예시 및 기술된 배열 및 구조들에 국한되는 것은 아니라는 것을 알아야 한다. Notwithstanding the fact that illustrative embodiments of the present invention have been described and illustrated in detail in the accompanying drawings, these embodiments are illustrative only and are not intended to limit the broader invention, and various other modifications will be apparent to those skilled in the art. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the arrangements and structures illustrated and described.

유전체 기판;dielectric substrate;

다양한 실시예에 따르면, 무선 통신(wireless communication)이 가능하고, 상기 유전체 커버에서 전파되는 파장들이 방사 공간과 매칭하도록 형성된 금속 프레임(metal frame)을 더 포함할 수 있다.According to various embodiments, it is possible to communicate wirelessly (wireless communication), and may further include a metal frame (metal frame) formed to match the wavelengths propagating in the dielectric cover to the radiation space.

다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 어레이는 스트립라인 안테나 요소들(stripline antenna elements)에 의해 형성될 수 있다.According to various embodiments, the antenna array may be formed by stripline antenna elements.

다양한 실시예에 따르면, 상기 유전체 커버와 공간 매칭하는 상기 적어도 하나의 공간 매칭 요소의 단면은 사다리꼴 형상(trapezoidal shape)을 가질 수 있다.According to various embodiments, a cross section of the at least one spatial matching element spatially matching the dielectric cover may have a trapezoidal shape.

다양한 실시예에 따르면, 상기 유전체 커버와 공간 매칭하는 상기 적어도 하나의 공간 매칭 요소는 제 1 부분, 제 2 부분 및 제 3 부분을 포함하고, 상기 제 1 부분은 상기 유전체 커버와 함께 상기 안테나 어레이와 매칭되도록 구성되어, 상기 안테나 어레이로부터 상기 유전체 커버 내부로 방사의 이동에 의한 최소 정상파 비(minimum standing-wave ratio)를 보장하고, 상기 제 2 부분은 유전체 도파로(dielectric waveguide)이며, 상기 제 3 부분은 상기 유전체 커버와 공간 매칭하는 상기 공간 매칭 요소의 경계로부터 최소 반사를 제공하도록 구성될 수 있다.According to various embodiments, the at least one spatial matching element spatially matching the dielectric cover includes a first portion, a second portion and a third portion, wherein the first portion comprises: the antenna array together with the dielectric cover; configured to match, ensuring a minimum standing-wave ratio by movement of radiation from the antenna array into the dielectric cover, the second portion being a dielectric waveguide, and the third portion being can be configured to provide minimal reflection from the boundary of the spatial matching element spatially matching the dielectric cover.

다양한 실시예에 따르면, 상기 유전체 커버는 제 1 유전율(ε₁)을 가지고, 상기 유전체 기판은 제 2 유전율(ε₂)을 가지며, 상기, 제 1 유전율(ε₁)은 상기 제 2 유전율(ε₂)보다 클 수 있다.According to various embodiments, the dielectric cover has a first dielectric constant (ε ₁ ), the dielectric substrate has a second dielectric constant (ε ₂ ), wherein the first dielectric constant (ε ₁ ) is the second dielectric constant (ε) ₂ ) can be greater than

금속 프레임을 포함하는 하우징;a housing comprising a metal frame;

다양한 실시예에 따르면, 상기 유전체 기판은 통신을 수행하기 위한 동작 유닛들을 포함하는 인쇄 회로 기판이고, 상기 안테나 어레이는 상기 인쇄 회로 기판 내에 형성될 수 있다.According to various embodiments, the dielectric substrate may be a printed circuit board including operation units for performing communication, and the antenna array may be formed in the printed circuit board.

다양한 실시예에 따르면, 상기 유전체 커버와 공간 매칭하는 상기 적어도 하나의 공간 매칭 요소는 상기 인쇄 회로 기판 내에 형성될 수 있다.According to various embodiments, the at least one spatial matching element spatially matching the dielectric cover may be formed in the printed circuit board.

다양한 실시예에 따르면, 상기 유전체 커버와 공간 매칭하는 상기 적어도 하나의 공간 매칭 요소는 멀티 레이어로 구성된 인쇄 회로 기판 내에 형성되며, 상기 공간 매칭 요소는 상기 인쇄 회로 기판의 내부 층에 형성된 금속화된 홀들(interlayer metallized holes)에 의해 제공될 수 있다.According to various embodiments, the at least one spatial matching element spatially matching the dielectric cover is formed in a multi-layered printed circuit board, and the spatial matching element includes metallized holes formed in an inner layer of the printed circuit board. (interlayer metallized holes).

다양한 실시예에 따르면, 상기 공간 매칭 요소의 상기 제 3 부분의 파라미터들(parameters)은 상기 메탈 프레임의 높이에 의해 정의될 수 있다.According to various embodiments, parameters of the third part of the spatial matching element may be defined by a height of the metal frame.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.As mentioned above, although specific embodiments have been described in the detailed description of the present invention, it will be apparent to those of ordinary skill in the art that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.

200: 전자 장치
210: 유전체 기판
220: 유전체 커버
230: 안테나 어레이
240: 공간 매칭 요소200: electronic device
210: dielectric substrate
220: dielectric cover
230: antenna array
240: spatial matching element

Claims

In the antenna unit,
dielectric substrate;
a dielectric cover disposed over the dielectric substrate; and
an antenna array comprising antenna elements arranged on the dielectric substrate, the antenna array forming a traveling wave propagating in the dielectric substrate and the dielectric cover; and
and at least one element of spatial matching disposed in a space formed inside the dielectric substrate, spatially matching the dielectric cover and coupled to the at least one antenna element,
The spatial matching element is configured to spatially match the antenna array together with the dielectric cover, and to reduce reflection of a traveling wave propagating from the antenna array and traveling to the dielectric cover.

The method of claim 1,
The antenna unit further comprising a metal frame capable of wireless communication and configured to allow wavelengths propagated in the dielectric cover to match a radiation space.

The method of claim 1,
wherein the antenna array is formed by stripline antenna elements.

The method of claim 1,
An antenna unit having a cross section of the at least one spatial matching element spatially matching the dielectric cover has a trapezoidal shape.

The method of claim 1,
the at least one spatial matching element spatially matching the dielectric cover comprises a first portion, a second portion and a third portion;
the first portion is configured to match the antenna array with the dielectric cover to ensure a minimum standing-wave ratio due to movement of radiation from the antenna array into the dielectric cover;
the second part is a dielectric waveguide,
and the third portion is configured to provide minimal reflection from a boundary of the spatial matching element spatially matching the dielectric cover.

The method of claim 1,
The dielectric cover has a first dielectric constant (ε ₁ ), the dielectric substrate has a second dielectric constant (ε ₂ ),
The first dielectric constant (ε ₁ ) is greater than the second dielectric constant (ε ₂ ) of the antenna unit.

In an electronic device capable of wireless communication,
a housing comprising a metal frame;
a dielectric substrate disposed within the housing and supporting operation units for the wireless communication;
a dielectric cover disposed over the dielectric substrate;
an antenna array comprising antenna elements arranged on the dielectric substrate, the antenna array forming a traveling wave propagating in the dielectric substrate and the dielectric cover; and
and at least one element of spatial matching disposed in a space formed inside the dielectric substrate, spatially matching the dielectric cover and coupled to the at least one antenna element,
The spatial matching element is configured to spatially match the antenna array together with the dielectric cover, and to reduce reflection of a traveling wave propagating from the antenna array and traveling to the dielectric cover.

8. The method of claim 7,
wherein the antenna array is formed by stripline antenna elements.

8. The method of claim 7,
A cross section of the at least one spatial matching element spatially matching the dielectric cover has a trapezoidal shape.

8. The method of claim 7,
the at least one spatial matching element spatially matching the dielectric cover comprises a first portion, a second portion and a third portion;
the first portion is configured to match the antenna array with the dielectric cover to ensure a minimum standing-wave ratio due to movement of radiation from the antenna array into the dielectric cover;
the second part is a dielectric waveguide,
and the third portion is configured to provide minimal reflection from a boundary of the spatial matching element spatially matching the dielectric cover.

8. The method of claim 7,
The dielectric cover has a first dielectric constant (ε ₁ ), the dielectric substrate has a second dielectric constant (ε ₂ ),
The first dielectric constant ε ₁ is greater than the second dielectric constant ε ₂ .

8. The method of claim 7,
the dielectric substrate is a printed circuit board including operation units for performing communication;
The antenna array is formed in the printed circuit board.

13. The method of claim 12,
The at least one spatial matching element spatially matching the dielectric cover is formed in the printed circuit board.

13. The method of claim 12,
The at least one spatial matching element spatially matching the dielectric cover is formed in a multi-layer printed circuit board, and the spatial matching element is formed in interlayer metallized holes formed in an inner layer of the printed circuit board. Electronic device provided by.

11. The method of claim 10,
The parameters of the third part of the spatial matching element are defined by the height of the metal frame.