KR102482836B1 - 안테나 장치를 구비하는 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는,
제1 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하며, 회로 기판에 배열된 복수의 제1 방사 도체들을 포함하는 어레이 안테나; 및
상기 전자 장치의 하우징 상에서 상기 제1 방사 도체들과 대응하게 배치된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈부를 포함할 수 있으며,
상기 렌즈부는 상기 제1 방사 도체들 각각을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 또는 반사할 수 있다.
상기와 같은 전자 장치는 실시예에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈부의 일부분은 상기 제1 방사 도체들이 송수신하는 무선 신호의 주파수와는 다른 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신할 수 있다.

Description

안테나 장치를 구비하는 전자 장치 {ELECTRONIC DEVICE WITH ANTENNA DEVICE}
본 발명의 다양한 실시예는 전자 장치에 관한 것으로서, 예를 들면, 밀리미터파 안테나(mmWave antenna)를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
무선 통신 기술은 상용화된 이동통신망 접속뿐만 아니라, 최근에는 와이파이(Wi-Fi) 기술로 대표되는 근거리 무선통신(wireless local area network; w-LAN), 블루투스(Bluthooth), 근접무선통신(near field communication; NFC) 등 다양한 방식으로 구현되고 있다. 이동통신 서비스는 음성 통화 서비스로부터 시작되어, 초고속, 대용량 서비스(예: 고화질 동영상 스트리밍 서비스)로 점차 진화하고 있으며, 와이기그(WiGig) 등을 포함하는 향후에 상용화될 차세대 이동통신 서비스는 수십 GHz 이상의 초고주파수 대역을 통해 제공될 것으로 전망된다.
근거리 무선통신이나 블루투스 등의 통신 규격이 활성화하면서, 전자 기기, 예컨대, 이동통신 단말기는 서로 다른 다양한 주파수 대역에서 동작하는 안테나 장치를 탑재하게 되었다. 예컨대, 4세대 이동통신 서비스는 700MHz, 1.8GHz, 2.1GHz 등의 주파수 대역에서, 와이파이는 규약에 따라 다소 차이는 있으나, 2.4GHz, 5GHz의 주파수 대역에서, 블루투스는 2.45GHz의 주파수 대역에서 운용되고 있다.
상용화된 무선통신망에서 안정된 품질의 서비스를 제공하기 위해서, 안테나 장치의 높은 이득(gain)과 광범위한 방사 영역(beam coverage)을 만족해야 한다. 차세대 이동통신 서비스는 수십 GHz 이상(예를 들면, 30~300GHz 범위의 주파수 대역이며, 공진주파수 파장의 길이가 대략 1~10mm 범위)의 초고주파수 대역을 통해 제공될 것인 바, 이전에 상용화된 이동통신 서비스에서 사용된 안테나 장치보다 더 높은 성능이 요구될 수 있다.
수십 GHz 이상의 대역(이하, '밀리미터파(mmWave) 대역')에서 사용되는 안테나 장치의 공진주파수 파장은 1~10mm에 불과하고, 방사 도체의 크기는 더 작아질 수 있다. 이러한 밀리미터파 통신용 안테나를 전자 장치에 탑재함에 있어, 안정된 통신환경을 확보하는데 많은 어려움이 있을 수 있다. 예를 들어, 밀리미터파는 직진성, 지향성이 높기 때문에, 설치 환경에 따라 안테나 장치의 방사 성능이 상당히 왜곡될 수 있다. 예컨대, 제작된 밀리미터파 통신용 안테나 장치를 전자 장치 등에 탑재했을 때, 전자 장치의 구조물 등의 간섭으로 인해, 제작된 안테나 장치의 성능이 저하될 수 있다.
더욱이, 이미 상용화된 무선 통신망의 주파수 대역에서 동작하는 안테나 장치들이 설치된 경우, 전자 장치 내에서 밀리미터파 통신용 안테나를 배치할 수 있는 공간을 확보하기 어려울 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 설치 환경에 따른 방사 성능의 왜곡을 방지하여 안정된 무선 통신 기능을 제공할 수 있는 안테나 장치를 구비하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 이미 상용화된 무선 통신망(예: 4세대 이동통신, 와이파이, 블루투스 등)의 주파수 대역(이하, '상용 주파수 대역' 또는 '상용 통신망'이라 함)에서 동작하는 안테나 장치들과 함께 설치되면서도 밀리미터파 주파수 대역에서 안정된 방사 성능을 확보할 수 있는 안테나 장치를 구비하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는,
제1 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하며, 회로 기판에 배열된 복수의 제1 방사 도체들을 포함하는 어레이 안테나; 및
상기 전자 장치의 하우징 상에서 상기 제1 방사 도체들과 대응하게 배치된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈부를 포함할 수 있으며,
상기 렌즈부는 상기 제1 방사 도체들 각각을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 또는 반사할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는,
제1 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하며, 회로 기판에 배열된 복수의 제1 방사 도체들을 포함하는 제1 안테나; 및
상기 제1 주파수 대역보다 낮은 제2 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하며, 상기 제1 방사 도체들과 인접하게 배치된 적어도 하나의 제2 안테나를 포함할 수 있으며,
상기 제2 안테나의 일부분이 상기 제1 방사 도체들 각각을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 또는 반사할 수 있다.
상기와 같은 안테나 장치를 구비하는 전자 장치는, 어레이 안테나 및/또는 제1 안테나를 밀리미터파 통신용 안테나로 설정하여 안정된 방사 성능을 확보할 수 있다. 예컨대, 렌즈부 및/또는 제2 안테나의 적어도 일부분은 어레이 안테나를 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 또는 반사함으로써, 전자 장치의 구조물 등에 의한 방사 성능의 왜곡을 보상할 수 있다.
또한, 제2 안테나는 어레이 안테나 및/또는 제1 안테나의 방사 성능 왜곡을 보상하면서, 이미 상용화된 이동통신망의 주파수 대역에서 안정적으로 무선 신호를 송수신할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 장치는 이미 상용화된 이동통신망뿐만 아니라, 차세대 이동통신망에서도 안정된 무선 송수신을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 전자 장치의 주요 부분을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 전자 장치의 주요 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에서, 안테나 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에서, 안테나 장치의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에서, 안테나 장치의 렌즈의 한 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 라인 A, B, C를 따라 렌즈를 각각 절개한 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에서, 안테나 장치의 렌즈의 다른 한 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 렌즈의 다양한 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치 중 한 예를 나타내는 도면이다.
도 10과 도 11은 각각 도 9에 도시된 안테나 장치의 방사 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치 중 다른 한 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치 중 다른 한 예를 나타내는 정면도이다.
도 14는 도 12 및/또는 도 13에 도시된 안테나 장치의 방사 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치 중 또 다른 한 예를 나타내는 도면이다.
도 16은 도 15에 도시된 안테나 장치의 방사 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치 중 또 다른 한 예를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치 중 또 다른 한 예를 나타내는 도면이다.
도 19는 도 18에 도시된 안테나 장치의 렌즈의 다양한 예를 나타내는 도면이다.
도 20 내지 도 27은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치의 구현 예들을 각각 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 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.
본 발명의 다양한 실시예에서, "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.
본 발명에서 사용된 "제1", "제2", "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, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 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: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된, 구비된)(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.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 발명에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 발명에서 전자 장치는 터치 패널을 구비하는 임의의 장치일 수 있으며, 전자 장치는 단말, 휴대 단말, 이동 단말, 통신 단말, 휴대용 통신 단말, 휴대용 이동 단말, 디스플레이 장치 등으로 칭할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치는 스마트폰, 휴대폰, 내비게이션 장치, 게임기, TV, 차량용 헤드 유닛, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) 컴퓨터, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등일 수 있다. 전자 장치는 무선 통신 기능을 갖는 포켓 사이즈의 휴대용 통신 단말로서 구현될 수도 있다. 또한, 전자 장치는 플렉서블 장치 또는 플렉서블 디스플레이 장치일 수 있다.
전자 장치는 서버 등의 외부 전자 장치와 통신하거나, 외부 전자 장치와의 연동을 통해 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 카메라에 의해 촬영된 영상 및/또는 센서부에 의해 검출된 위치 정보를 네트워크를 통해 서버로 전송할 수 있다. 네트워크는, 이에 한정되지 않지만, 이동 또는 셀룰러 통신망, 근거리 통신망(Local Area Network: LAN), 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network: WLAN), 광역 통신망(Wide Area Network: WAN), 인터넷, 소지역 통신망(Small Area Network: SAN) 등일 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 전자 장치(100)의 주요 부분을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 전자 장치(100)의 주요 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(100)는, 하우징(101) 내에 배치된 제1 안테나(103)와, 상기 제1 안테나(103)에 상응하게 배치된 렌즈부(104)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않지만, 상기 전자 장치(100)는 상기 하우징(101)의 일면에 설치된 디스플레이 장치, 카메라 모듈, 터치 패드, 음향 모듈 등 각종 입출력 장치를 포함할 수 있으며, 프로세서나 메모리를 포함함으로써 입출력 장치 등을 제어하거나, 입출력 장치를 통해 입력 또는 출력되는 정보 등을 저장할 수 있다.
상기 하우징(101)은, 각종 입출력 장치 등을 배치할 수 있는 구조물 및/또는 프로세서 등의 회로 장치 등을 수용하기 위한 공간을 제공할 수 있으며, 적어도 부분적으로 도전성 소재(electrically conductive material)로 제작될 수 있다. 상기와 같은 전자 장치(100)를 사용함에 있어, 외부 환경에 의한 손상을 완화, 방지하기 위해 사용자는 보호 커버(102)를 사용할 수 있으며, 상기 보호 커버(102)는 적어도 부분적으로 상기 하우징(101)을 감싸게 결합할 수 있다.
상기 제1 안테나(103)는 적어도 하나의 제1 방사 도체(131)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 안테나(103)는 회로 기판에 배열된 다수의 상기 제1 방사 도체(131)들을 포함하는 어레이 안테나(array antenna)일 수 있다. 상기 제1 방사 도체(131)(들)가 배치된 회로 기판은 상기 하우징(101)에 수용된 주회로 기판(111) 또는 상기 주회로 기판(111)과는 별도로 배치된 다른 회로 기판일 수 있다. 상기 제1 방사 도체(131)들은 각각, 회로 기판 내에 구현된 비아 홀, 비아 홀에 충진된 도전체(electric conductor), 회로 기판에 구현된 도전체 패턴 등의 조합으로 이루어질 수 있다. 각각의 상기 제1 방사 도체(131)들은 도시되지 않은 통신 모듈(및/또는 통신회로 칩)로부터 급전을 제공받아 무선 신호를 송수신할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 방사 도체(131)들은 수십 GHz 이상의 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하는 안테나, 예를 들면, 밀리미터파 통신용 안테나를 구성할 수 있다. 상기 제1 방사 도체(131)들의 배열을 이용하여 밀리미터파 통신용 안테나(예: 어레이 안테나)를 형성한 경우, 상기 제1 안테나(103)는 상기 회로 기판(예: 상기 제1 방사 도체(131)들이 배열된 회로 기판)에 장착된 통신회로 칩을 포함할 수 있다.
상기 제1 방사 도체(131) 및/또는 상기 제1 방사 도체(131)들의 조합으로 이루어지는 밀리미터파 통신용 안테나는, 본 출원인에 의해 출원된 국내 공개특허공보 제10-2015-0032972호(2015. 04. 01. 공개; 국제 공개특허공보 WO 2015/041422호, 2015. 03. 26. 공개) 등을 통해 개시된 안테나 장치를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 방사 도체(131)(들)는, 회로 기판에 형성된 비아 홀, 비아 홀에 충진된 도전체(electric conductor), 회로 기판에 형성된 인쇄회로 패턴 등의 조합에 따라, 야기-우다(Yagi-Uda) 안테나 구조, 격자형 안테나 구조, 패치형 안테나 구조, 역-F(inverted-F) 안테나 구조, 모노폴(monopole) 안테나 구조, 슬롯 안테나 구조, 루프 안테나 구조, 혼(horn) 안테나 구조, 다이폴(dipole) 안테나 구조 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
상기 렌즈부(104)는, 상기 하우징(101)의 내주면에 직접 형성되거나, 별도의 구조물로서 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 하우징(101) 제작 과정에서 상기 하우징(101) 내측면에 직접 형성되거나, 상기 하우징(101)과는 별도로 제작되어 상기 제1 안테나(103)와 함께 상기 하우징(101)에 조립될 수 있다. 상기 하우징(101)에 형성 및/또는 조립된 상태에서 상기 렌즈부(104)는 상기 제1 안테나(103) 및/또는 상기 제1 방사 도체(131)(들)를 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 및/또는 반사할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 안테나(103)가 상기 하우징(101) 내에 배치되었을 때, 상기 제1 안테나(101)의 방사 특성은 상기 하우징(101)의 구조물 등에 의해 왜곡될 수 있다. 상기와 같은 방사 특성의 왜곡은, 상기 하우징(101) 및/또는 보호 커버(102)의 재질(예: 전기적인 특성), 형상 등에 따라 다양할 수 있다.
일반적으로, 제작된 안테나 장치를 구조물(예: 상술한 하우징 및/또는 회로 기판)에 장착했을 때, 안테나 장치의 방사 성능은 설계된 방사 성능보다 낮아질 수 있다. 이는, 안테나 장치의 설계, 제작 과정에서는, 안테나 장치가 장착되는 환경(예: 구조물의 형상)을 모두 고려하는 것이 현실적으로 불가능하기 때문이다.
상기 렌즈부(104)는 상기 제1 안테나(103) 및/또는 상기 제1 방사 도체(131)(들)를 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 및/또는 반사함으로써, 상기 제1 안테나(103)의 설치 환경에 따른 방사 특성의 왜곡을 보상할 수 있다. 상기 렌즈부(104)는 유전체(dielectric material), 도전체(electric conductor) 및/또는 유전체와 도전체의 조합으로 이루어진 적어도 하나의 렌즈(141)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1과 도 2에서는, 복수의 상기 제1 방사 도체(131)들과 복수의 상기 렌즈(141)들 각각이 서로 상응하게 배치된 구조가 예시되고 있다.
예컨대, 상기 렌즈부(104)는 상기 하우징(101)의 재질이나 형상 등을 고려하여 제작됨으로써, 상기 하우징(101)에 장착된 상태에서도 상기 제1 안테나(103)가 설계 사양에 근접하는 방사 성능을 가질 수 있는 환경을 조성할 수 있다. 설계 사양에 따른 상기 제1 안테나(103)의 이득, 상기 제1 하우징(101)에 장착했을 때 상기 제1 안테나(103)의 이득, 상기 렌즈부(104)와 함께 상기 제1 하우징(101)에 장착했을 때 상기 제1 안테나(103)의 이득을 각각 측정한 결과가 하기의 [표 1]에 기재되어 있다.
[표 1]을 참조하면, 방사방향에 따라 다소 차이는 있으나, 상기 제1 안테나(103)의 설계 사양은 대략 16~17dBi의 이득을 가질 수 있도록 제작되었다. 하지만, 상기 제1 안테나(103)가 상기 하우징(101)에 장착된 상태에서 상기 제1 안테나(103)의 이득은 대략 9.4~11dBi까지 저하됨을 알 수 있다. 예컨대, 상기 하우징(101) 및/또는 상기 보호 커버(102)에 의해 상기 제1 안테나(103)의 성능이 왜곡 및/또는 저하될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 안테나(103)와 함께 상기 렌즈부(104)가 상기 하우징(101)에 장착됨으로써, 상기 제1 안테나(103)의 이득은 대략 15.5~16.4dBi까지 회복됨을 알 수 있다. 예컨대, 상기 렌즈부(104)를 배치함으로써, 상기 하우징(101) 및/또는 보호 커버(102)에 의해 왜곡 및/또는 저하된 상기 제1 안테나(103)의 성능이 설계 사양에 근접하도록 보상됨을 알 수 있다.
방사방향(각도; °) 설계 사양 (dBi) 하우징에 장착 (dBi) 렌즈부 배치 (dBi)
-30 16.24 9.6 15.97
0 16.95 9.4 15.51
+30 16.08 11.01 16.41
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에서, 안테나 장치(200)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에서, 안테나 장치(200)의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))에서, 어레이 안테나를 구성하는 방사 도체(231)(들)(예: 도 2의 제1 방사 도체(131))를 통해 송수신되는 무선 신호는 렌즈부(204a, 204b)(예: 도 1 및/또는 도 2의 렌즈부(104))를 경유하여 진행할 수 있다. 예컨대, 상기 렌즈부(204a, 204b)는 상기 방사 도체(231)를 통해 송수신되는 무선 신호를 반사하거나 굴절시킬 수 있다. 상기 방사 도체(231)로부터 무선 신호가 송신되는 예를 살펴보면, 상기 방사 도체(231)로부터 방사된 무선 신호는 동위상 면이 상기 방사 도체(231)를 중심으로 원형(또는 구면) 형태(S)를 이룰 수 있다. 상기 방사 도체(231)로부터 방사된 무선 신호가 상기 렌즈부(204a, 204b)에 의해 굴절 또는 반사되면, 원형 형태의 동위상 면은 평면 형태(P)로 변환될 수 있다. 예컨대, 상기 하우징(101) 등의 형상을 고려하여 상기 렌즈부(204a, 204b)(예: 도 1의 렌즈부(104))를 구성함으로써, 상기 방사 도체(231)로부터 방사된 무선 신호의 방사 패턴(예: 위상, 방사 파워, 방사각 및/또는 방사 방향)을 조절할 수 있다. 상기 렌즈부(204a, 204b)는 무선 신호를 굴절 또는 반사하는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있으며, 상기 렌즈부(204a, 204b)의 다양한 형태는 하기에서 좀더 상세하게 살펴보게 될 것이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에서, 안테나 장치의 렌즈의 한 예(241)를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 도 5에 도시된 라인 A, B, C를 따라 렌즈(241)를 각각 절개한 모습을 나타내는 도면이다.
도 5와 도 6을 참조하면, 복수의 상기 렌즈(241)(예: 도 2의 렌즈(141))들은 방사 도체(231)(예: 도 2의 제1 방사 도체(131))들 각각에 상응하게 배치된 유전체 렌즈일 수 있다. 상기 렌즈(241)는 전자 장치의 하우징(예: 도 1 및/또는 도 2의 하우징(101))의 일부분이거나, 하우징의 내측면에 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 렌즈(241)는 전자 장치의 하우징(예: 도 1 및/또는 도 2의 하우징(101)) 내측면에 각각 형성된 유닛 셀(243)들의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기 유닛 셀(243)들은 서로 다른 형상이나 크기, 서로 다른 유전율을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 유닛 셀(243)들의 형상이나 크기, 유전율 등은 상기 방사 도체(231)에 대한 상대적인 위치에 따라 다를 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 상기 유닛 셀(243)들의 형상이나 크기, 유전율은 입사된 무선 신호를 진행시키고자 하는 방향 등을 고려하여 설정, 제작될 수 있다. 도 6에 도시된 유닛 셀(243)들의 형상이나 배열은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 해당하는 것으로서, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 방사 도체(231)에 대한 상대적인 위치, 무선 신호를 굴절 또는 반사시키고자 하는 방향 등에 따라 상기 유닛 셀(243)들의 형상과 배열은 달라질 수 있다. 하기에서 살펴보겠지만, 상기 렌즈(241)를 이루는 유닛 셀(243)들 중 일부는 유전체(dielectric material)로, 다른 일부는 도전체(electric conductor)로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에서, 안테나 장치의 렌즈의 다른 한 예(341)를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 도 7에 도시된 렌즈(341)의 다양한 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7과 도 8을 참조하면, 상기 렌즈(341)는 기판(substrate)(343)과, 상기 기판(343)에 배열된 도체(345)(들)를 포함할 수 있다. 상기 도체(345)의 형상이나 배열은 방사 도체(예: 도 5의 방사 도체(231))에 대한 상대적인 위치, 무선 신호를 굴절 또는 방사시키고자 하는 방향 등에 따라 달라질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 상술한 렌즈부(예: 도 2의 렌즈부(104))는 복수의 렌즈(예: 도 2의 렌즈(141))들을 포함할 수 있으며, 도 5 등에 도시된 유전체 렌즈(241)와, 도 7 등에 도시된 도체 렌즈(341) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상술한 렌즈부(예: 도 2의 렌즈부(104))는 유전체 렌즈(들)만으로 이루어지거나, 도체 렌즈(들)만으로 이루어지거나, 유전체 렌즈(들)와 도체 렌즈(들)의 조합으로 이루어질 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치 중 한 예(400)를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))의 안테나 장치(400)는, 제1 주파수 대역(예: 상술한 밀리미터파 대역)에서 무선 신호를 송수신하는 제1 안테나(403)(예: 도 1 및/또는 도 2의 제1 안테나(103))와, 제1 주파수 대역보다 낮은 제2 주파수 대역(예: 상술한 상용 통신망 주파수 대역(들))에서 무선 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제2 안테나(405)를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 제1 안테나(403)는 회로 기판(433)에 배열된 복수의 제1 방사 도체(431)들을 포함함으로써, 어레이 안테나 구조를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제2 안테나(405)는 적어도 일부분이 상기 제1 방사 도체(431)들과 인접하게 배치되어, 상기 제1 방사 도체(431)들 각각을 통해 송수신된 무선 신호를 굴절 또는 반사할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 안테나(405)의 일부분은 무선 신호를 굴절 또는 반사하는 렌즈부(예: 도 2의 렌즈부(104))로 기능할 수 있다.
상기 제1 안테나(403)는, 도시되지는 않지만, 상기 회로 기판(433)에 장착되어 상기 제1 방사 도체(431)(들)로 급전을 제공하는 통신회로 칩을 포함할 수 있다. 상기 제1 방사 도체(431)들과 통신회로 칩이 모두 상기 회로 기판(433)에 배치되므로, 상기 통신회로 칩으로부터 상기 제1 방사 도체(431)들로 급전을 제공함에 있어, 급전 손실을 억제할 수 있다. 예컨대, 상기와 같은 제1 방사 도체(431)들 및/또는 통신회로 칩의 배치는 밀리미터파 통신과 같이 높은 주파수 대역에서의 급전에서 손실을 억제할 수 있다.
한 실시예에서, 상기 제1 방사 도체(431)들 각각은 밀리미터파 주파수 대역의 무선 신호를 송수신할 수 있다. 송수신되는 무선 신호의 주파수 대역이 높을수록 직진성, 지향성이 강해질 수 있으므로, 복수의 상기 제1 방사 도체(431)들을 배열함으로써, 상기 제1 안테나(403)는 전방향성을 확보할 수 있다. 상기 회로 기판(433)은 전자 장치의 주회로 기판(예: 도 1의 주회로 기판(111))과는 별도로 제작되어 상기 주회로 기판에 인접하게 및/또는 상기 주회로 기판의 일면에 장착될 수 있다.
상기 제2 안테나(405)는 일정 형상으로 연장 또는 배열된 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)(들)를 포함하며, 상기 제1 안테나(403)보다 낮은 제2 주파수 대역(들)의 무선 신호를 송수신할 수 있다. 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)는 전자 장치의 하우징(예: 도 1 및/또는 도 2의 하우징(101)) 상에 배치된 도체를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)는 하우징의 일부분에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)는 전자 장치의 하우징 중 일부분의 형상에 상응하게 배치되거나, 하우징의 일부분을 형성할 수 있다. 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)는, 일단부에 급전단(453)과 접지단(451)이 제공된 제1 부분(455a), 상기 제1 부분(455a)의 타단부로부터 연장된 제2 부분(455b), 상기 제2 부분(455b)의 단부로부터 연장된 제3 부분(455c)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)를 '제1 부분', '제2 부분', '제3 부분'으로 구분한 것은 설명의 편의를 위한 것으로서, 이러한 구분이 본 발명을 한정하지 않음에 유의한다. 상기 급전단(453)과 접지단(451)은 주회로 기판(401)과 회로 기판(433) 중 어느 하나로 각각 연결되어 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)로의 급전과 접지를 제공할 수 있다. 상기 급전단(453)과 접지단(451)의 연결에 관해서는 하기에서 좀더 상세하게 살펴보게 될 것이다. 상기 제1 부분(455a)과 제3 부분(455c)은 대체로 유사한 형상이나, 상기 제2 부분(455b)은 상기 제1, 제3 부분(455a, 455c)과 다소 상이함을 알 수 있다. 상기 제2 부분(455b)은 실질적으로, 상기 제1 방사 도체(431)들과 대면하게 위치할 수 있으며, 상기 제1 방사 도체(431)들을 통해 송수신되는 무선 전파를 굴절 또는 반사할 수 있다. 예컨대, 본 실시예에서, 상기 제2 부분(455b)은 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)의 일부분이면서, 무선 신호를 굴절시키는 렌즈(및/또는 렌즈부, 예: 도 2의 렌즈(141) 및/또는 렌즈부(104))로 기능할 수 있다.
도 10과 도 11은 각각 도 9에 도시된 안테나 장치(400)의 방사 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10과 도 11은 각각, 상기 제1 방사 도체(431)와 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)의 급전단에서 반사계수를 측정한 것으로서, 반사계수가 낮은 영역(주파수 대역)에서 상기 제1, 제2 방사 도체(431, 455a, 455b, 455c)는 각각 공진 주파수를 형성하여 무선 신호를 송수신할 수 있다. 상기와 같은 측정 결과는 단지, 상기 제1, 제2 방사 도체(431, 455a, 455b, 455c)의 배치에 따른 각 주파수 대역의 방사 특성(예: 안테나 이득이나 효율 등)의 변화를 측정하기 위한 것으로서, 이러한 측정 결과가 본 발명을 한정하지는 않음에 유의한다.
도 10을 참조하면, 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)(들)와 인접하게 배치된 상태에서, 상기 제1 안테나(403), 예를 들면, 상기 제1 방사 도체(431)들은 밀리미터파 대역(예: 대략 28GHz 대역)에서 공진 주파수를 형성함을 알 수 있다. 또한, 방사 방향에서 상기 제1 안테나(403)의 최대 이득을 측정한 결과, 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)(들)를 배치하기 전에는 5.56dBi으로 측정되었으나, 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)(들)를 배치한 후에는 8.2dBi로 측정되었다. 예컨대, 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)(들)를 배치함으로써, 상기 제1 안테나(403)의 최대 이득이 2.5dBi 이상 향상됨을 알 수 있었다. 또한, 상기 제1 방사 도체(431)의 전후방비(Front to Back Ratio)는 1.56dBi에서, 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)(들)를 배치한 후에 3.6dBi로 개선됨을 알 수 있었다. 예컨대, 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)(들)의 제2 부분(455b)이 상기 제1 방사 도체(431)들을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절시킴으로써, 상기 제1 안테나(403)의 방사 특성이 안정, 향상됨을 알 수 있었다.
도 11을 참조하면, 상기 제2 방사 도체(455a, 455b, 455c)(들)는 일부분(예: 상기 제2 부분(455b))이 상기 제1 방사 도체(431)(들)과 인접하게 배치된 상태에서, 상기 제2 안테나(405)는 대략 2.5GHz 대역에서 공진 주파수를 형성하며, 이때의 방사 효율은 대략 89% 정도로 측정되었다. 예컨대, 상기 제2 방사 도체(405)는 상기 제1 방사 도체(431)와 부분적으로 인접하게 배치되면서 상용 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신할 수 있으며, 상기 제1, 제2 안테나(403, 405) 각각이 서로 다른 주파수 대역에서 독립적으로 무선 신호를 송수신할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치 중 다른 한 예(500)를 나타내는 도면이다. 도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치 중 다른 한 예(500)를 나타내는 정면도이다.
도 12와 도 13을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치(500)는, 제1 안테나(503)와 제2 안테나(505)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 안테나(503)를 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 또는 반사하는 렌즈부를 포함할 수 있다. 상기 렌즈부는 유전체 부분(예: 참조번호 '561'로 지시된 렌즈)과 도전체 부분(예: 참조번호 '555b'로 지시된 렌즈)을 포함할 수 있으며, 상기 렌즈부의 도전체 부분은 제2 방사 도체(555a)와 연결되어 제2 방사 도체(555a)와 함께 무선 신호를 송수신할 수 있다.
상기 제1 안테나(503)(예: 도 1 및/또는 도 2의 제1 안테나(103))는 회로 기판(533)과, 상기 회로 기판(533)의 일면(예: 측면)에 배열된 복수의 제1 방사 도체(531)들을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 안테나(503)는 제1 방사 도체(531)들의 배열로 이루어진 어레이 안테나로서, 제1 주파수 대역(예: 상술한 밀리미터파 대역)에서 무선 신호를 송수신할 수 있다. 상기 회로 기판(533)은 전자 장치의 주회로 기판(501)(예: 도 1의 주회로 기판(111))과는 별도의 회로 기판일 수 있으며, 상기 주회로 기판(501)의 일측에 나란하게 배치될 수 있다.
상기 렌즈부는 유전체 렌즈(561)(들)와, 도전체 렌즈(555b)(들)의 조합으로 이루어질 수 있다. 한 실시예에서, 복수의 상기 유전체 렌즈(561)들이 상기 제1 방사 도체(531)들 중 하나에 각각 대면하게 배치될 수 있으며, 상기 제1 방사 도체(531)들을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절(또는 반사)시킬 수 있다. 상기 렌즈부는 복수의 상기 도전체 렌즈(555b)들을 포함할 수 있으며, 상기 도전체 렌즈(555b)들은 각각 상기 유전체 렌즈(561)들 중 하나와 조합되어 상기 제1 방사 도체(531)들 중 적어도 하나를 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절(또는 반사)시킬 수 있다.
상기 제2 안테나(505)는 제2 방사 도체(555a)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 방사 도체(555a)는 상기 주회로 기판(501)에 연결된 급전단(553)과 접지단(551)을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 방사 도체(555a)는 상기 주회로 기판(501)에 연결되어 급전과 접지를 제공받아 상기 제1 주파수 대역보다는 낮은 제2 주파수 대역(예: 상술한 상용 주파수 대역(들))에서 무선 신호를 송수신할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 도전체 렌즈(555b)(들)은 상기 제2 방사 도체(555a)에 연결되어 상기 제2 방사 도체(555a)가 형성하는 공진 주파수를 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 도전체 렌즈(555b)(들)은 상기 제2 방사 도체(555a)에 제공된 신호 전력의 적어도 일부가 유기되는 기생 도체로서, 상기 제2 방사 도체(555a)와 함께 제2 주파수 대역에서 공진 주파수를 형성할 수 있다.
도 12 및/또는 도 13에 도시된 상기 유전체 렌즈(561)들 및/또는 도전체 렌즈(555b)들의 배치 구조는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치 및/또는 전자 장치를 구현할 수 있는 다양한 예 중 하나에 해당하는 것으로서, 도시된 구조가 본 발명을 한정하지는 않는다. 예를 들어, 도 12 및/또는 도 13에서, 8개의 유전체 렌즈(561)와 4개의 도전체 렌즈(555b)(예: 상술한 기생 도체)가 배치된 구조가 예시되어 있으나, 상기 유전체 렌즈(561)와 도전체 렌즈(555b)의 수는 전자 장치에 요구되는 사양에 따라 달라질 수 있으며, 복수의 도전체 렌즈(555b)들 중 일부만이 상기 제2 방사 도체(555a)로 연결되어 상기 제2 안테나(505)의 일부분을 형성할 수도 있다.
도 14는 도 12 및/또는 도 13에 도시된 안테나 장치(500)의 방사 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 14에서, 'A'로 지시된 그래프는 상기 제2 방사 도체(555a)만으로 무선 신호를 송수신했을 때의 반사계수를, 'B'로 지시된 그래프는 상기 제2 방사 도체(555a)에 상기 도전체 렌즈(555b)들 중 적어도 일부를 연결하여 무선 신호를 송수신했을 때의 반사계수를 각각 나타내고 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 도전체 렌즈(555b)들은 상기 제2 방사 도체(555a)에 연결된 기생 도체로 활용된 경우, 상기 제2 안테나(505)의 공진 주파수를 조절할 수 있다. 예컨대, 기생 도체가 상기 제2 방사 도체(555a)에 연결되기 전, 상기 제2 안테나(505)는 대략 4GHz 전후의 주파수 대역에서 공진 주파수를 형성하며, 기생 도체가 연결된 후에는 2.4GHz 전후의 주파수 대역(예: 상술한 상용 주파수 대역)에서 공진 주파수를 형성하며 대략 40% 정도의 방사 효율을 확보할 수 있음을 확인하였다.
한 실시예에서, 상기 제1 안테나(503) 자체의 설계 사양은 14.4dBi의 이득을 가지도록 제작되었으며, 전자 장치 및/또는 전자 장치의 하우징에 배치함과 아울러, 상기 유전체 렌즈(561) 및/또는 도전체 렌즈(555b)들을 배치하여 측정된 상기 제1 안테나(503)의 이득은 13.66dBi로 측정되었다. 예컨대, 상기 유전체 렌즈(561) 및/또는 도전체 렌즈(555b)들을 배치하여 상기 제1 방사 도체(531)들을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절(또는 반사)시킴으로써, 전자 장치에 설치된 상태에서도 상기 제1 안테나(503)는 설계 사양에 근접한 동작 성능을 확보할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치 중 또 다른 한 예(600)를 나타내는 도면이다.
도 15에 도시된 안테나 장치(600)는 도 12에 도시된 안테나 장치(500)의 변형 예로서, 본 실시예를 설명함에 있어 12에 도시된 실시예를 통해 용이하게 이해할 수 있는 구성 등에 관한 상세한 설명의 일부는 생략될 수 있다.
도 15를 참조하면, 제2 안테나(605)의 제2 방사 도체(655) 일부가 제1 방사 도체들(예: 도 12의 제1 방사 도체(531)들) 중 적어도 일부와 마주보게 위치할 수 있으며, 일단에 제공된 급전단(653)을 통해 주회로 기판(예: 도 12의 주회로 기판(501))으로부터 급전 신호를 제공받을 수 있다. 한 실시예에서, 상기 제2 방사 도체(655)의 일부가 제1 방사 도체들을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절(또는 반사)시키는 렌즈(예: 도 12의 도전체 렌즈(555b))를 형성할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 제2 방사 도체(655)의 일부는 유전체 렌즈(661)(들)와 조합되어 제1 방사 도체들을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절(또는 반사)시키는 렌즈를 형성할 수 있다.
도 16은 도 15에 도시된 안테나 장치(600)의 방사 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 16은 상기 제2 방사 도체(655)의 일부에 대응하는 유전체 렌즈(661)(들)을 배치하기 전, 후에 상기 제2 안테나(605) 반사계수를 각각 측정한 결과를 나타내는 그래프로서, 예를 들면, 'A'로 지시된 그래프는 상기 유전체 렌즈(661)(들)을 배치하기 전에 측정된 상기 제2 안테나(605)의 반사계수를, 'B'로 지시된 그래프는 상기 유전체 렌즈(661)(들)을 배치한 상태에서 측정된 상기 제2 안테나(605)의 반사계수를 측정한 결과를 각각 나타내고 있다. 상기 유전체 렌즈(661)들이 배치되기 전, 후를 비교할 때, 공진 주파수가 대략 50MHz 정도 변화됨을 확인하였고, 상기 제2 안테나(605)의 이득은 36%에서 39%로 개선됨을 확인하였다. 예컨대, 상기 유전체 렌즈(661)(들)는 상기 제2 안테나(605)의 공진 주파수를 조절하거나 이득을 개선할 수 있다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치 중 또 다른 한 예(700)를 나타내는 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치(700)는, 하우징(701)(예: 도 1 및/또는 도 2에 도시된 하우징(101))의 일부분으로 이루어진 방사 도체(755a)를 포함할 수 있다.
상기 하우징(701)은 제1 안테나(703)를 수용하며, 적어도 일부분이 도전체(electric conductor)로 제작될 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(701)의 측벽은 도전성 금속으로 제작될 수 있으며, 상기 하우징(701)의 도전체 부분 중 적어도 일부가 방사 도체(755a)(예: 도 15의 제2 방사 도체(655))를 형성할 수 있다.
상기 제1 안테나(703)는 회로 기판(733)과, 상기 회로 기판(703)의 내부로 배치된 제1 방사 도체(예: 도 2의 제1 방사 도체(141))(들)을 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(703)의 내부로 배치된 제1 방사 도체는 비아 홀, 비아 홀에 충진된 도전체, 인쇄회로 패턴 등의 조합으로 이루어질 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 회로 기판(733)의 일면에는 적어도 하나의 접속 단자(735)(예: 씨-클립(C-clip))가 배치될 수 있으며, 상기 방사 도체(755a)의 일부분이 상기 접속 단자(735)(들)에 연결되어 급전 또는 접지를 제공받을 수 있다.
한 실시예에서, 상기 하우징(701)의 측벽이 도전체로 제작될 수 있으며, 상기 방사 도체(755a)는 상기 하우징(701)의 측벽 중 일부에 의해 형성될 수 있다. 상기 방사 도체(755a)는 상기 하우징(701)의 다른 도전체 부분과 절연될 수 있으며, 내측으로 형성된 적어도 하나의 접속단(755b)을 포함할 수 있다. 상기 접속단(755b)은 상기 회로 기판(733)과 마주보게 위치할 수 있으며, 상기 접속 단자(735)에 접촉함으로써 상기 방사 도체(755a)를 상기 회로 기판(733)에 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 방사 도체(755a)는, 상술한 다양한 실시예와 유사하게, 무선 신호를 굴절 또는 반사하는 렌즈(및/또는 렌즈부)로 활용될 수 있다. 예컨대, 상기 회로 기판(733)의 내부로 형성된 제1 방사 도체(들)을 통해 송수신되는 무선 신호가 상기 방사 도체(755a)에 의해 굴절 또는 반사될 수 있다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 안테나 장치 중 또 다른 한 예(800)를 나타내는 도면이다. 도 19는 도 18에 도시된 안테나 장치의 렌즈의 다양한 예(841)를 나타내는 도면이다.
도 18과 도 19를 참조하면, 본 실시예에 따른 안테나 장치(800)는, 적어도 하나의 제2 방사 도체(805a, 805b)를 포함할 수 있으며, 복수의 렌즈(841)들을 포함할 수 있다. 도 18과 도 19에서, 밀리미터파 통신을 위한 제1 안테나 및/또는 제1 방사 도체 등이 도시되지 않고 있으나, 이는 설명의 간결함을 위한 것으로서, 상술한 실시예와 유사하게 상기 렌즈(841)들은 상기 제2 방사 도체(805a, 805b)와는 별도로 배치된 제1 안테나 및/또는 제1 방사 도체를 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 또는 반사할 수 있다.
상기 제2 방사 도체(805a, 805b)(들)는, 예를 들면, 상용 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 제2 방사 도체(805a, 805b)의 적어도 일부분은, 상기 렌즈(841)들과 함께, 제1 안테나 및/또는 제1 방사 도체를 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 또는 반사할 수 있다.
상기 렌즈(841)들은 각각 다수의 유닛 셀(843a, 843b)들의 조합에 의해 형성될 수 있으며, 상기 유닛 셀(843a, 843b)들 중 일부는 유전체 소재로, 다른 일부는 도전체 소재로 형성될 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 한 실시예에서, 유전체 소재의 상기 유닛 셀(843a)들과 도전체 소재의 상기 유닛 셀(843b)들은 규칙적으로 배열될 수 있다. 예컨대, 도전체 소재의 상기 유닛 셀(843b)들은 상기 렌즈(841)의 중앙 부분을 가로 방향으로(또는 세로 방향으로) 가로지르는 패턴 또는 상기 렌즈(841)의 가장자리 부분을 따라 배열될 수 있다. 다른 실시예에서, 유전체 소재의 상기 유닛 셀(843a)들과 도전체 소재의 상기 유닛 셀(843b)들은 불규칙적으로 배열될 수 있다. 예컨대, 제1 방사 도체를 통해 송수신되는 무선 신호의 굴절 또는 반사 방향을 고려하여 유전체 소재의 상기 유닛 셀(843a)들과 도전체 소재의 상기 유닛 셀(843b)들의 배열이 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도전체 소재의 상기 유닛 셀(843b)들은 상기 제2 방사 도체(805a, 805b)(들)와 연결되어 기생 도체로 활용될 수 있다. 예컨대, 도전체 소재의 상기 유닛 셀(843b)들 중 적어도 일부는 상기 제2 방사 도체(805a, 805b)와 함께 상용 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신할 수 있다. 도전체 소재의 상기 유닛 셀(843b)들이 상기 제2 방사 도체(805a, 805b)에 연결되는 경우, 상기 제2 방사 도체(805a, 805b) 등을 통해 송수신되는 무선 신호의 주파수 대역이 조절될 수 있다.
도 20 내지 도 27은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치의 구현 예(900)들을 각각 나타내는 도면이다.
도 20 내지 도 27에 도시된 다양한 실시예는 상술한 제1 방사 도체(예: 도 12의 제1 방사 도체(531)), 제2 방사 도체(예: 도 12의 제2 방사 도체(555a)), 회로 기판(예: 도 12의 주회로 기판 및/또는 회로 기판(501, 533)) 등의 구성요소들의 배치와, 연결 구조에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 각 구성요소들의 형상, 연결 구조 등은 실제 전자 장치의 구조 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
도 20을 참조하면, 상기 안테나 장치(900)는, 주회로 기판(901)에 장착된 모듈 형태의 제1 안테나(903)와, 상기 제1 안테나(903)의 회로 기판(933)을 통해 급전 및/또는 접지를 제공받는 제2 안테나(905)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1, 제2 안테나(903, 905)는 공통의 급전과 접지를 제공받을 수 있다. 상기 제1 안테나(903)의 회로 기판(933)을 통해 급전을 제공받지만, 상기 제2 안테나(905)가 형성하는 공진 주파수의 대역은 상기 제1 안테나(903)가 형성하는 공진 주파수 대역보다 낮을 수 있다. 상기 제2 안테나(905)의 제2 방사 도체(955)는 상기 제1 안테나(903)의 제1 방사 도체(931)를 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절시킬 수 있다. 상기 제2 방사 도체(955)는 전자 장치의 하우징의 일부분으로 형성되거나, 별도의 도전체를 가공하여 형성될 수 있다.
도 21을 참조하면, 상기 안테나 장치(900)는, 주회로 기판(901)에 장착된 모듈 형태의 제1 안테나(903)와, 상기 주회로 기판(901)을 통해 급전 및/또는 접지를 제공받는 제2 안테나(905)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1, 제2 안테나(903, 905)는 서로에 대하여 독립된 급전과 접지를 제공받을 수 있다. 상기 제2 안테나(905)의 제2 방사 도체(955)는 상기 제1 안테나(903)의 제1 방사 도체(931)를 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절시킬 수 있다. 상기 제2 방사 도체(955)는 전자 장치의 하우징의 일부분으로 형성되거나, 별도의 도전체를 가공하여 형성될 수 있다.
도 22를 참조하면, 상기 안테나 장치(900)는, 주회로 기판(901)에 장착되는 모듈 형태의 제1 안테나(903)와, 상기 주회로 기판(901) 상에 형성된 인쇄회로 패턴 형태의 제2 안테나(905)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1, 제2 안테나(903, 905)는 공통된 급전과 접지를 제공받거나, 서로에 대하여 독립된 급전과 접지를 제공받을 수 있다. 상기 제2 안테나(905)의 제2 방사 도체(955)는 상기 제1 안테나(903)의 제1 방사 도체(931)를 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절시킬 수 있다.
도 23을 참조하면, 상기 안테나 장치(900)는, 주회로 기판(901)에 형성된 제1 방사 도체(931)들의 배열로 이루어진 어레이 안테나와, 상기 주회로 기판(901)을 통해 급전 및/또는 접지를 제공받는 제2 안테나(905)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 어레이 안테나와 제2 안테나(905)는 상기 주회로 기판(901)을 통해 공통된 급전과 접지를 제공받을 수 있다. 상기 제2 안테나(905)의 제2 방사 도체(955)는 상기 어레이 안테나의 제1 방사 도체(931)를 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절시킬 수 있다. 상기 제2 방사 도체(955)는 전자 장치의 하우징의 일부분으로 형성되거나, 별도의 도전체를 가공하여 형성될 수 있다.
도 24를 참조하면, 상기 안테나 장치(900)는 주회로 기판(901)에, 예를 들면, 상기 주회로 기판(901)의 내부에 형성된 제1 방사 도체(931)들의 배열로 이루어진 어레이 안테나와, 상기 주회로 기판(901)의 일면에 형성된 인쇄회로 패턴 형태의 제2 방사 도체(905)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 어레이 안테나와 제2 안테나(905)는 상기 주회로 기판(901)을 통해 공통된 급전과 접지를 제공받을 수 있다. 상기 제2 안테나(905)의 제2 방사 도체(955)는 상기 어레이 안테나의 제1 방사 도체(931)를 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제1 방사 도체(931)(들)는 상기 회로 기판(933) 또는 주회로 기판(901)의 측면이나 내부에 형성될 수 있으며, 상기 제1 방사 도체(931)들의 방사 방향(R)에서, 상기 제2 방사 도체(955)가 상기 제1 방사 도체(931)들보다 더 전방에 위치할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 방사 도체(955)는 상기 제1 방사 도체(931)들을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절시킬 수 있다.
도 25를 참조하면, 상기 안테나 장치(900)는, 모듈 형태의 제1 안테나(903)와, 주회로 기판(901) 및/또는 상기 제1 안테나(903)의 회로 기판(933) 각각에 배치된 제2 방사 도체(955a, 955b)들로 이루어진 제2 안테나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 방사 도체 중 하나(예: 참조번호 '955a'로 지시된 제2 방사 도체)는 도전체를 가공하여 제작되며 상기 회로 기판(933)의 일면에 장착될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제2 방사 도체 중 다른 하나(예: 참조번호 '955b'로 지시된 제2 방사 도체)는 상기 주회로 기판(901)의 내부에 형성되거나, 상기 주회로 기판(901)에 형성된 인쇄회로 패턴 형태를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 회로 기판(933)의 일면에 장착된 방사 도체(예: 참조번호 '955a'로 지시된 제2 방사 도체)와, 상기 주회로 기판의 내부에 형성된 방사 도체(예: 참조번호 '955b'로 지시된 제2 방사 도체)의 조합에 의해 제2 안테나가 구성될 수 있다.
도 26을 참조하면, 상기 안테나 장치(900)의 제1 안테나(903)는 모듈 형태로 제작되어 주회로 기판(901)에 장착될 수 있으며, 제2 안테나(905)는 일부가 상기 주회로 기판(901)의 일면에 형성된 인쇄회로 패턴 형태를 가질 수 있다. 상기 제2 안테나(905)의 제2 방사 도체(955)는 상기 주회로 기판(901)의 내부에 형성되면서 상기 주회로 기판(901)의 일면으로 노출될 수 있다.
도 27을 참조하면, 상기 안테나 장치(900)는, 상기 주회로 기판(901)의 한 측면에 배열된 제1 방사 도체(931)들과, 상기 주회로 기판(901)의 일면(예: 상면)에 배치된 제2 안테나(905)를 포함할 수 있다. 상기 제1 방사 도체(931)들의 배열로 밀리미터파 통신에 이용되는 어레이 안테나가 형성될 수 있으며, 상기 제2 안테나(905)의 일부는 상기 주회로 기판(901)의 일면에 형성된 인쇄회로 패턴 형태를 가질 수 있으며, 제2 방사 도체(955)는 상기 주회로 기판(901)의 일면에 장착된 구조를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 안테나(903) 및/또는 어레이 안테나의 제1 방사 도체(931)들은 무선 신호의 방사 방향(R)에서 상기 제2 방사 도체(955)(들)보다 더 전방에 위치할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 방사 도체(931)들을 통해 송수신되는 무선 신호는 상기 제2 방사 도체(955)(들)에 의해 반사될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는,
제1 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하며, 회로 기판에 배열된 복수의 제1 방사 도체들을 포함하는 어레이 안테나; 및
상기 전자 장치의 하우징 상에서 상기 제1 방사 도체들과 대응하게 배치된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈부를 포함할 수 있으며,
상기 렌즈부는 상기 제1 방사 도체들 각각을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 또는 반사할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 렌즈는 상기 하우징의 내측면에 형성된 유전체 렌즈를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수의 상기 렌즈가 상기 제1 방사 도체들 중 하나에 각각 대응하게 배치될 수 있으며,
복수의 상기 렌즈는 각각, 상기 하우징의 내측면에 형성된 유닛 셀들의 조합으로 이루어질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 유닛 셀들 중 적어도 일부는 서로 다른 크기 또는 유전율을 가진 유전체로 이루어질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 유닛 셀들 중 일부는 유전체(dielectric material)로, 다른 일부는 도전체(electric conductor)로 이루어질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 유전체 소재의 상기 유닛 셀과 도전체 소재의 상기 유닛 셀들이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열되어 복수의 상기 렌즈를 각각 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는,
상기 하우징 상에 배치된 적어도 하나의 제2 방사 도체를 더 포함할 수 있으며,
상기 유닛 셀들 중 도전체로 이루어진 유닛 셀의 적어도 일부가 상기 제2 방사 도체에 전기적으로 연결되어, 상기 제2 방사 도체와 함께 상기 제1 주파수 대역보다 더 낮은 제2 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 하우징은, 적어도 일부분이 도전체(electric conduct)로 제작될 수 있으며,
상기 하우징의 도전체 부분 중 적어도 일부가 상기 제2 방사 도체를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제2 방사 도체의 적어도 일부는 상기 하우징의 측벽에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는, 상기 하우징에 수용된 주회로 기판을 더 포함할 수 있으며,
상기 회로 기판이 상기 주회로 기판에 인접하게 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는,
상기 하우징 상에 배치되며, 상기 제1 주파수 대역보다 더 낮은 제2 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제2 방사 도체를 더 포함할 수 있으며,
상기 제2 방사 도체는 상기 회로 기판과 주회로 기판 중 어느 하나에 연결되어 급전 신호를 제공받을 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는,
상기 하우징 상에 배치되며, 상기 제1 주파수 대역보다 더 낮은 제2 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제2 방사 도체를 더 포함할 수 있으며,
상기 제2 방사 도체의 일부분이 상기 제1 방사 도체들과 대응하게 배치되어 상기 렌즈부를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는,
상기 하우징 상에 배치되는 적어도 하나의 제2 방사 도체; 및
상기 제1 방사 도체들과 대응하게 배치된 기생 도체를 더 포함할 수 있으며,
상기 기생 도체와 상기 제2 방사 도체가 전기적으로 연결되어 상기 제1 주파수 대역보다 더 낮은 제2 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 기생 도체가 상기 렌즈부를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는, 상기 기생 도체와 각각의 상기 제1 방사 도체들 사이에 배치된 유전체 부재들을 더 포함할 수 있으며,
상기 기생 도체와 유전체 부재들이 조합되어 상기 렌즈부를 형성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는,
제1 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하며, 회로 기판에 배열된 복수의 제1 방사 도체들을 포함하는 제1 안테나; 및
상기 제1 주파수 대역보다 낮은 제2 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하며, 상기 제1 방사 도체들과 인접하게 배치된 적어도 하나의 제2 안테나를 포함할 수 있으며,
상기 제2 안테나의 일부분이 상기 제1 방사 도체들 각각을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 또는 반사할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는,
상기 제2 방사 도체들과 대응하게 배치된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈부를 더 포함할 수 있으며,
상기 렌즈부는 상기 제2 안테나의 일부분과 함께 상기 제1 방사 도체들 각각을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 또는 반사할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수의 상기 렌즈는 각각, 상기 하우징의 내측면에 형성된 유닛 셀들의 조합으로 이루어질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 유닛 셀들 중 일부는 유전체(dielectric material)로 다른 일부는 도전체(electric conductor)로 이루어질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 유닛 셀들 중 도전체로 이루어진 유닛 셀들이 상기 제2 안테나에 연결되어 무선 신호를 송수신할 수 있다.
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. 예를 들어, 상술한 전자 장치의 제2 안테나 및/또는 제2 방사 도체는 복수로 배치될 수 있으며, 상용 주파수 대역, 와이파이, 블루투스, 근접무선통신(near field communication; NFC) 등 다양한 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신할 수 있다.
100: 전자 장치 101: 하우징
102: 보호 커버 103: 제1 안테나
104: 렌즈부 500: 안테나 장치
501: 주회로 기판 503: 제1 안테나
531: 제1 방사 도체 505: 제2 안테나
555a: 제2 방사 도체 555b: 도전체 렌즈
561: 유전체 렌즈

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    제1 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하며, 회로 기판에 배열된 복수의 제1 방사 도체들을 포함하는 어레이 안테나;
    상기 전자 장치의 하우징 상에서 상기 제1 방사 도체들과 대응하게 배치된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈부; 및
    상기 하우징 상에 배치되며, 상기 제1 주파수 대역보다 더 낮은 제2 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제2 방사 도체를 포함하고,
    상기 제2 방사 도체의 일부분이 상기 제1 방사 도체들과 대응하게 배치되어 상기 렌즈부와 함께 상기 제1 방사 도체들 각각을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 또는 반사하는 전자 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 하우징의 내측면에 형성된 유전체 렌즈를 포함하는 전자 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 복수의 상기 렌즈가 상기 제1 방사 도체들 중 하나에 각각 대응하게 배치되며,
    복수의 상기 렌즈는 각각, 상기 하우징의 내측면에 형성된 유닛 셀들의 조합으로 이루어진 전자 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 유닛 셀들 중 적어도 일부는 서로 다른 크기 또는 유전율을 가진 유전체로 이루어진 전자 장치.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 유닛 셀들 중 일부는 유전체(dielectric material)로, 다른 일부는 도전체(electric conductor)로 이루어진 전자 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 유전체 소재의 상기 유닛 셀과 도전체 소재의 상기 유닛 셀들이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열되어 복수의 상기 렌즈를 각각 형성하는 전자 장치.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 유닛 셀들 중 도전체로 이루어진 유닛 셀의 적어도 일부가 상기 제2 방사 도체에 전기적으로 연결되어, 상기 제2 방사 도체와 함께 상기 제2 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하는 전자 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 하우징은, 적어도 일부분이 도전체(electric conduct)로 제작되고,
    상기 하우징의 도전체 부분 중 적어도 일부가 상기 제2 방사 도체를 형성하는 전자 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 제2 방사 도체의 적어도 일부는 상기 하우징의 측벽에 배치된 전자 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징에 수용된 주회로 기판을 더 포함하고,
    상기 회로 기판이 상기 주회로 기판에 인접하게 배치된 전자 장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 제2 방사 도체는 상기 회로 기판과 주회로 기판 중 어느 하나에 연결되어 급전 신호를 제공받는 전자 장치.
  12. 삭제
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 방사 도체들과 대응하게 배치된 기생 도체를 더 포함하고,
    상기 기생 도체와 상기 제2 방사 도체가 전기적으로 연결되어 상기 제2 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하는 전자 장치.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 기생 도체가 상기 렌즈부를 형성하는 전자 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 기생 도체와 각각의 상기 제1 방사 도체들 사이에 배치된 유전체 부재들을 더 포함하고,
    상기 기생 도체와 유전체 부재들이 조합되어 상기 렌즈부를 형성하는 전자 장치.
  16. 전자 장치에 있어서,
    제1 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하며, 회로 기판에 배열된 복수의 제1 방사 도체들을 포함하는 제1 안테나; 및
    상기 제1 주파수 대역보다 낮은 제2 주파수 대역에서 무선 신호를 송수신하며, 상기 제1 방사 도체들과 인접하게 배치된 적어도 하나의 제2 안테나를 포함하고,
    상기 제2 안테나의 일부분이 상기 제1 방사 도체들 각각을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 또는 반사하는 전자 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 전자 장치의 하우징 상에서 상기 제1 방사 도체들과 대응하게 배치된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈부를 더 포함하고,
    상기 렌즈부는 상기 제2 안테나의 일부분과 함께 상기 제1 방사 도체들 각각을 통해 송수신되는 무선 신호를 굴절 또는 반사하는 전자 장치.
  18. 제17 항에 있어서, 복수의 상기 렌즈는 각각, 상기 하우징의 내측면에 형성된 유닛 셀들의 조합으로 이루어진 전자 장치.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 유닛 셀들 중 일부는 유전체(dielectric material)로 다른 일부는 도전체(electric conductor)로 이루어진 전자 장치.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 유닛 셀들 중 도전체로 이루어진 유닛 셀들이 상기 제2 안테나에 연결되어 무선 신호를 송수신하는 전자 장치.
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Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102482836B1 (ko) * 2016-01-07 2022-12-29 삼성전자주식회사 안테나 장치를 구비하는 전자 장치
KR102394127B1 (ko) * 2017-02-21 2022-05-04 삼성전자 주식회사 평면 렌즈 안테나를 포함하는 기구 및 이의 제어 방법
US10476167B2 (en) * 2017-07-20 2019-11-12 Apple Inc. Adjustable multiple-input and multiple-output antenna structures
US10553945B2 (en) * 2017-09-20 2020-02-04 Apple Inc. Antenna arrays having surface wave interference mitigation structures
CN107946738B (zh) * 2017-10-13 2020-11-17 瑞声科技(新加坡)有限公司 天线系统及移动终端
KR102415591B1 (ko) 2017-11-24 2022-07-04 삼성전자주식회사 안테나 어레이를 포함하는 전자 장치
KR20190060283A (ko) 2017-11-24 2019-06-03 삼성전자주식회사 안테나를 포함하는 전자 장치
JP2019097118A (ja) * 2017-11-27 2019-06-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 アンテナ装置
KR102424681B1 (ko) * 2017-11-27 2022-07-25 삼성전자주식회사 통신 장치 배치 구조 및 그것을 포함하는 전자 장치
KR102387939B1 (ko) * 2017-11-28 2022-04-19 삼성전자주식회사 안테나 및 그 안테나를 포함하는 전자 장치
KR102486588B1 (ko) 2017-12-19 2023-01-10 삼성전자 주식회사 렌즈를 포함하는 빔포밍 안테나 모듈
KR102531003B1 (ko) * 2017-12-19 2023-05-10 삼성전자 주식회사 렌즈를 포함하는 빔포밍 안테나 모듈
KR102346283B1 (ko) 2018-02-02 2022-01-04 삼성전자 주식회사 반사체를 포함하는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자장치
KR102398988B1 (ko) * 2018-02-06 2022-05-17 삼성전자주식회사 전자 장치 및 전자 장치를 위한 하우징의 구조
US10971819B2 (en) * 2018-02-16 2021-04-06 Qualcomm Incorporated Multi-band wireless signaling
KR102472237B1 (ko) 2018-03-09 2022-11-30 삼성전자주식회사 안테나를 포함하는 전자 장치
KR101983552B1 (ko) * 2018-05-17 2019-05-29 인천대학교 산학협력단 안테나 빔 향상용 전자파 렌즈, 이를 구비한 안테나 장치 및 전자 장치
KR102500361B1 (ko) * 2018-07-26 2023-02-16 삼성전자주식회사 5g 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치
JP7054741B2 (ja) * 2018-07-31 2022-04-14 ソニーグループ株式会社 ミリ波アンテナ用アンテナフレーム
KR102280051B1 (ko) 2018-08-22 2021-07-21 삼성전자주식회사 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102624049B1 (ko) * 2018-11-05 2024-01-12 삼성전자주식회사 안테나를 포함하는 전자 장치
KR102551487B1 (ko) 2018-11-06 2023-07-06 삼성전자 주식회사 안테나 모듈에 대응되도록 배치되는 도전성 구조체 및 그것을 포함하는 전자 장치
KR102572820B1 (ko) 2018-11-19 2023-08-30 삼성전자 주식회사 혼 구조를 이용한 안테나 및 그것을 포함하는 전자 장치
KR102568765B1 (ko) * 2018-11-19 2023-08-22 삼성전자주식회사 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치
KR102580708B1 (ko) * 2018-12-05 2023-09-21 삼성전자주식회사 인쇄 회로 기판의 일면을 통해 외부로 드러나는 신호선을 포함하고, 상기 신호선과 전기적으로 연결된 도전부재를 포함하는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치
CN113169449A (zh) * 2018-12-13 2021-07-23 索尼集团公司 天线装置
KR102599774B1 (ko) * 2019-02-12 2023-11-08 삼성전자 주식회사 안테나, 안테나 주변에 배치되는 도전성 부재를 포함하는 전자 장치
KR102560762B1 (ko) * 2019-02-13 2023-07-28 삼성전자주식회사 안테나를 포함하는 전자 장치
CN111725604B (zh) * 2019-03-20 2021-09-14 Oppo广东移动通信有限公司 毫米波天线装置和电子设备
CN110021812B (zh) * 2019-04-08 2021-04-13 Oppo广东移动通信有限公司 天线组件及电子设备
CN111916911B (zh) * 2019-05-10 2022-02-08 北京小米移动软件有限公司 终端
CN112151940A (zh) * 2019-06-28 2020-12-29 深圳市超捷通讯有限公司 天线结构及具有所述天线结构的无线通信装置
CN112234356B (zh) * 2019-06-30 2021-11-16 Oppo广东移动通信有限公司 天线组件及电子设备
CN112234341B (zh) * 2019-06-30 2022-02-01 Oppo广东移动通信有限公司 天线组件及电子设备
CN112234362B (zh) * 2019-06-30 2022-03-01 Oppo广东移动通信有限公司 壳体组件、天线组件及电子设备
CN112235449B (zh) 2019-06-30 2022-01-04 Oppo广东移动通信有限公司 壳体组件、天线组件及电子设备
CN110534924B (zh) * 2019-08-16 2021-09-10 维沃移动通信有限公司 天线模组和电子设备
CN112582782B (zh) * 2019-09-30 2024-02-13 Oppo广东移动通信有限公司 壳体组件、天线组件及电子设备
CN111509383B (zh) * 2020-04-30 2021-07-16 深圳市睿德通讯科技有限公司 一种毫米波与非毫米波天线多元整合模块系统和电子设备
CN111697324B (zh) * 2020-06-18 2022-02-11 Oppo广东移动通信有限公司 天线模组及终端
EP3964864A1 (en) * 2020-09-07 2022-03-09 Infineon Technologies AG Electronic device and method for electronic device
US20220302601A1 (en) * 2021-03-18 2022-09-22 Seoul National University R&Db Foundation Array Antenna System Capable of Beam Steering and Impedance Control Using Active Radiation Layer
WO2023036425A1 (en) * 2021-09-09 2023-03-16 Huawei Technologies Co., Ltd. Antenna arrangement for electronic apparatus
US20230077797A1 (en) * 2021-09-10 2023-03-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Wireless power transmission
CN114204286B (zh) * 2022-02-15 2022-05-13 云谷（固安）科技有限公司 集成天线的显示屏、显示装置和电子设备
CN114530694B (zh) 2022-04-24 2022-07-05 云谷（固安）科技有限公司 无线通信结构、显示面板和无线通信装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040017331A1 (en) * 2002-07-29 2004-01-29 Ball Aerospace And Technologies Corp. Electronically reconfigurable microwave lens and shutter using cascaded frequency selective surfaces and polyimide macro-electro-mechanical systems

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1272984B (it) * 1994-05-17 1997-07-01 Space Eng Srl Antenna a riflettore o a lente, a fasci sagomati o a scansione di fascio
US7423592B2 (en) * 2004-01-30 2008-09-09 Fractus, S.A. Multi-band monopole antennas for mobile communications devices
KR100631667B1 (ko) 2002-12-30 2006-10-09 엘지전자 주식회사 폴더형 휴대 단말기의 전자파 방지용 안테나 구조
US8803738B2 (en) * 2008-09-12 2014-08-12 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Planar gradient-index artificial dielectric lens and method for manufacture
KR100994129B1 (ko) 2008-10-27 2010-11-15 한국전자통신연구원 음의 유전율, 투자율 및 굴절률을 갖는 평판형 메타 물질, 그 메타 메질을 포함한 평판형 메타 물질 구조체 및 그 구조체를 포함한 안테나 시스템
KR20110062100A (ko) * 2009-12-02 2011-06-10 엘지전자 주식회사 안테나 장치 및 이를 포함하는 이동 단말기
US20120013517A1 (en) 2010-06-14 2012-01-19 California Institute Of Technology Integrated lens antennas for multi-pixel receivers for planetary and astronomical instruments
JP5307092B2 (ja) * 2010-08-18 2013-10-02 シャープ株式会社 アンテナ装置およびそれを備える電気機器
US8638263B2 (en) * 2011-03-31 2014-01-28 Broadcom Corporation Platform enhancements for planar array antennas
RU2494506C1 (ru) 2012-07-10 2013-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Радио Гигабит" Линзовая антенна с электронным сканированием луча
TWI548145B (zh) * 2013-01-07 2016-09-01 智易科技股份有限公司 全向式天線
US9413079B2 (en) * 2013-03-13 2016-08-09 Intel Corporation Single-package phased array module with interleaved sub-arrays
US9780457B2 (en) 2013-09-09 2017-10-03 Commscope Technologies Llc Multi-beam antenna with modular luneburg lens and method of lens manufacture
US9531087B2 (en) * 2013-10-31 2016-12-27 Sony Corporation MM wave antenna array integrated with cellular antenna
CN105393407B (zh) * 2013-11-18 2019-06-18 华为终端有限公司 一种天线及移动终端
CN105981217A (zh) * 2014-01-24 2016-09-28 安提纳国际有限公司 天线模块、天线以及包括该天线模块的移动设备
KR102482836B1 (ko) * 2016-01-07 2022-12-29 삼성전자주식회사 안테나 장치를 구비하는 전자 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040017331A1 (en) * 2002-07-29 2004-01-29 Ball Aerospace And Technologies Corp. Electronically reconfigurable microwave lens and shutter using cascaded frequency selective surfaces and polyimide macro-electro-mechanical systems

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Publication number Publication date
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