KR102572247B1 - 슬롯을 이용한 안테나 및 그것을 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 제1플레이트, 상기 제1플레이트와 반대 방향으로 향하는 제2플레이트, 및 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이의 공간을 둘러싸고, 상기 제2플레이트에 결합되거나, 상기 제2플레이트와 일체로 형성된 측면 부재를 포함하는 하우징과, 상기 제1플레이트의 적어도 일부를 통해 보이는 디스플레이와, 상기 하우징 내부에 배치된 안테나 구조체로서, 제1U-형(U-shaped) 슬롯을 포함하는 제1영역 및 상기 제1영역과 접하는 제2영역을 포함하는 제1도전층 및 상기 제1도전층과 이격되면서 대면하는 제2도전층으로서, 상기 제1U-형 슬롯과 대면하는 제2U-형 슬롯을 포함하는 제3영역, 및 상기 제3영역과 접하고 상기 제2영역과 대면하는 제4영역을 포함하는 제2도전층을 포함하는 안테나 구조체 및 상기 제1도전층 또는 제2도전층에 전기적으로 연결되고, 3GHz 및 100GHz사이의 주파수를 가진 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성된 적어도 하나의 무선 통신 회로를 포함할 수 있다. 그밖에 다양한 실시예들이 가능할 수 있다.

Description

슬롯을 이용한 안테나 및 그것을 포함하는 전자 장치{ANTENNA USING SLOT AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명의 다양한 실시예들은 슬롯을 이용한 안테나 및 그것을 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
무선 통신 기술의 발전에 따라 전자 장치(예: 통신용 전자 장치)는 일상 생활에 보편적으로 사용되고 있으며, 이로 인한 컨텐츠 사용이 기하급수적으로 증가되고 있는 추세이다. 이러한 컨텐츠 사용의 급속한 증가에 의해 네트워크 용량은 점차 한계에 도달하고 있으며, 4G(4th generation) 통신 시스템의 상용화 이후, 증가하는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위하여 고주파(예: mmWave) 대역(예: 3 GHz ~ 300 GHz 대역)의 주파수를 이용하여 신호를 송신 및/또는 수신하는 통신 시스템(예: 5G(5th generation), pre-5G 통신 시스템, 또는 new radio(NR))이 연구되고 있다.
차세대 무선 통신 기술은 실질적으로 3GHz ~ 100GHz 범위의 주파수를 이용하여 신호를 송수신할 수 있으며, 주파수 특성상 높은 자유 공간 손실을 극복하고, 안테나의 이득을 높이기 위한 효율적인 실장 구조 및 이에 부응하는 새로운 안테나 구조가 개발되고 있는 추세이다.
상술한 안테나는 전자 장치의 전면 및/또는 후면 방향으로 빔 패턴이 형성되도록 구성될 수 있다. 최근에는 전자 장치의 전면 및/또는 후면 뿐만 아니라 측면으로 빔 패턴을 형성하기 위하여, 유전체를 사이에 두고 일정 간격으로 이격된 한 쌍의 도전층을 이용한 안테나(예: S-패치 안테나(shorted patch antenna) 또는 편파 안테나)가 개발되고 있다. 그러나 이러한 형태의 안테나는 주로 단일 대역(single band)에서만 동작하고, 다중 대역(예: 제1주파수 대역(예: 약 24 GHz ~ 34 GHz 범위의 주파수 대역) 또는 제2주파수 대역(약 37 GHz ~ 44 GHz 범위의 주파수 대역))에서는 대역폭이 부족하여 충분히 활용되기 어려움이 있을 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 슬롯을 이용한 안테나 및 그것을 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 다중 대역(예: 이중 대역)에서 동작할 수 있는 슬롯을 이용한 안테나 및 그것을 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 작동 주파수 대역을 조절하거나, 대역폭 확장이 가능하도록 구성된 슬롯을 이용한 안테나 및 그것을 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 제1플레이트, 상기 제1플레이트와 반대 방향으로 향하는 제2플레이트, 및 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이의 공간을 둘러싸고, 상기 제2플레이트에 결합되거나, 상기 제2플레이트와 일체로 형성된 측면 부재를 포함하는 하우징과, 상기 제1플레이트의 적어도 일부를 통해 보이는 디스플레이와, 상기 하우징 내부에 배치된 안테나 구조체로서, 제1U-형(U-shaped) 슬롯을 포함하는 제1영역 및 상기 제1영역과 접하는 제2영역을 포함하는 제1도전층 및 상기 제1도전층과 이격되면서 대면하는 제2도전층으로서, 상기 제1U-형 슬롯과 대면하는 제2U-형 슬롯을 포함하는 제3영역, 및 상기 제3영역과 접하고 상기 제2영역과 대면하는 제4영역을 포함하는 제2도전층을 포함하는 안테나 구조체 및 상기 제1도전층 또는 제2도전층에 전기적으로 연결되고, 3GHz 및 100GHz사이의 주파수를 가진 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성된 적어도 하나의 무선 통신 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나는 한 쌍의 도전층들에 형성된 슬롯에 의해 제1주파수 대역(예: low band) 및 제2주파수 대역(예: high band)의 이중 대역에서 동작하도록 구성될 수 있으며, 도전층 사이에 배치된 다른 도전층(예: 플레이트형 스터브(stub))을 이용하여 제2주파수 대역(예: high band)의 대역폭이 확장될 수 있다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 복수개의 셀룰러 네트워크들을 포함하는 네트워크 환경에서의 전자 장치의 블록도이다.
도 3a는 다양한 실시예들에 따른 모바일 전자 장치의 사시도이다.
도 3b는 다양한 실시예들에 따른 모바일 전자 장치의 후면 사시도이다.
도 3c는 다양한 실시예들에 따른 모바일 전자 장치의 전개 사시도이다.
도 4a는 도 2를 참조하여 설명된 제3안테나 모듈의 구조의 일 실시예를 도시한다.
도 4b는, 도 4a의 (a)에 도시된 제3안테나 모듈의 라인 Y-Y'에 대한 단면을 도시한다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈의 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 5a의 안테나 모듈의 적층 구조를 도시한 단면도이다.
도 5c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 5a의 안테나 모듈이 부분적으로 투영된 상태를 도시한 평면도이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 5a의 안테나 모듈의 반사 계수 및 이득을 나타낸 그래프이다.
도 6c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 5a의 안테나 모듈의 주파수별 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 5a의 안테나 모듈의 U-형 슬롯의 폭의 변화에 따른 반사 계수를 나타낸 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈의 사시도이다.
도 8b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 8a의 안테나 모듈의 적층 구조를 도시한 단면도이다.
도 8c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 8a의 안테나 모듈이 부분적으로 투영된 상태를 도시한 평면도이다.
도 9a 내지 도 9l은 안테나 구조체의 부분적인 구조 변경에 따른 주파수 변경 관계를 도시한 그래프들이다.
도 10a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈의 사시도이다.
도 10b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 10a의 안테나 모듈의 적층 구조를 도시한 단면도이다.
도 10c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 10a의 안테나 모듈의 적층 구조를 다른 방향에서 바라본 단면도이다.
도 10d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 10a의 안테나 모듈이 부분적으로 투영된 상태를 도시한 평면도이다.
도 11a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 10a의 안테나 모듈의 반사 계수를 나타낸 그래프이다.
도 11b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 10a의 안테나 모듈의 주파수별 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 11c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 제3도전층 및 제4도전층의 배치 관계에 따른 안테나 모듈의 반사 계수를 나타낸 그래프이다.
도 12a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈의 사시도이다.
도 12b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 12a의 안테나 모듈의 적층 구조를 도시한 단면도이다.
도 12c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 12a의 안테나 모듈이 부분적으로 투영된 상태를 도시한 평면도이다.
도 13a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 12a의 안테나 모듈의 반사 계수를 나타낸 그래프이다.
도 13b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 12a의 안테나 모듈의 주파수별 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 14의 안테나 모듈의 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 16a 내지 도 16d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 14의 안테나 모듈의 위상차에 따른 빔 스캐닝 성능을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈의 사시도이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 이중 기판 적층 구조를 갖는 안테나 모듈의 사시도 및 단면도이다.
도 19는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 18a의 안테나 모듈의 이득 및 반사 계수를 나타낸 그래프이다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)은 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(388)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다.. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나","A 또는 B 중 적어도 하나,""A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,"및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 복수개의 셀룰러 네트워크들을 포함하는 네트워크 환경에서의 전자 장치(101)의 블록도(200)이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(101)는 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제 1 radio frequency integrated circuit(RFIC)(222), 제 2 RFIC(224), 제 3 RFIC(226), 제 4 RFIC(228), 제 1 radio frequency front end(RFFE)(232), 제 2 RFFE(234), 제 1 안테나 모듈(242), 제 2 안테나 모듈(244), 및 안테나(248)을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는 프로세서(120) 및 메모리(130)를 더 포함할 수 있다. 제 2 네트워크(199)는 제 1 셀룰러 네트워크(292)와 제 2 셀룰러네트워크(294)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 도 1에 기재된 부품들 중 적어도 하나의 부품을 더 포함할 수 있고, 제 2 네트워크(199)는 적어도 하나의 다른 네트워크를 더 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제 1 RFIC(222), 제 2 RFIC(224), 제 4 RFIC(228), 제 1 RFFE(232), 및 제 2 RFFE(234)는 무선 통신 모듈(192)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 4 RFIC(228)는 생략되거나, 제 3 RFIC(226)의 일부로서 포함될 수 있다.
제 1 커뮤니케이션 프로세서(212)는 제 1 셀룰러 네트워크(292)와의 무선 통신에 사용될 대역의 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 레거시 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제 1 셀룰러 네트워크는 2세대(2G), 3G, 4G, 또는 long term evolution(LTE) 네트워크를 포함하는 레거시 네트워크일 수 있다. 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제 2 셀룰러 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 지정된 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네크워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제 2 셀룰러 네트워크(294)는 3GPP에서 정의하는 5G 네트워크일 수 있다. 추가적으로, 일실시예에 따르면, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제 2 셀룰러 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 다른 지정된 대역(예: 약 6 GHz 이하)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네크워크 통신을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212)와 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 단일(single) 칩 또는 단일 패키지 내에 구현될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 프로세서(120), 보조 프로세서(123), 또는 통신 모듈(190)과 단일 칩 또는 단일 패키지 내에 형성될 수 있다.
제 1 RFIC(222)는, 송신 시에, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 생성된 기저대역(baseband) 신호를 제 1 셀룰러 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)에 사용되는 약 700 MHz 내지 약 3 GHz의 라디오 주파수(RF) 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에는, RF 신호가 안테나(예: 제 1 안테나 모듈(242))를 통해 제 1 셀룰러 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제 1 RFFE(232))를 통해 전처리(preprocess)될 수 있다. 제 1 RFIC(222)는 전처리된 RF 신호를 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제 2 RFIC(224)는, 송신 시에, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제 2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에 사용되는 Sub6 대역(예: 약 6GHz 이하)의 RF 신호(이하, 5G Sub6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Sub6 RF 신호가 안테나(예: 제 2 안테나 모듈(244))를 통해 제 2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제 2 RFFE(234))를 통해 전처리될 수 있다. 제 2 RFIC(224)는 전처리된 5G Sub6 RF 신호를 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214) 중 대응하는 커뮤니케이션 프로세서에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제 3 RFIC(226)는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제 2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에서 사용될 5G Above6 대역(예: 약 6 GHz ~ 약 60 GHz)의 RF 신호(이하, 5G Above6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제 2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고 제 3 RFFE(236)를 통해 전처리될 수 있다. 제 3 RFIC(226)는 전처리된 5G Above6 RF 신호를 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제 3 RFFE(236)는 제 3 RFIC(226)의 일부로서 형성될 수 있다.
전자 장치(101)는, 일실시예에 따르면, 제 3 RFIC(226)와 별개로 또는 적어도 그 일부로서, 제 4 RFIC(228)를 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 4 RFIC(228)는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 중간(intermediate) 주파수 대역(예: 약 9 GHz ~ 약 11 GHz)의 RF 신호(이하, IF 신호)로 변환한 뒤, 상기 IF 신호를 제 3 RFIC(226)로 전달할 수 있다. 제 3 RFIC(226)는 IF 신호를 5G Above6 RF 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제 2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 수신되고 제 3 RFIC(226)에 의해 IF 신호로 변환될 수 있다. 제 4 RFIC(228)는 IF 신호를 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)가 처리할 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
일시예에 따르면, 제 1 RFIC(222)와 제 2 RFIC(224)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제 1 RFFE(232)와 제 2 RFFE(234)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일시예에 따르면, 제 1 안테나 모듈(242) 또는 제 2 안테나 모듈(244)중 적어도 하나의 안테나 모듈은 생략되거나 다른 안테나 모듈과 결합되어 대응하는 복수의 대역들의 RF 신호들을 처리할 수 있다.
일실시예에 따르면, 제 3 RFIC(226)와 안테나(248)는 동일한 서브스트레이트에 배치되어 제 3 안테나 모듈(246)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모듈(192) 또는 프로세서(120)가 제 1 서브스트레이트(예: main PCB)에 배치될 수 있다. 이런 경우, 제 1 서브스트레이트와 별도의 제 2 서브스트레이트(예: sub PCB)의 일부 영역(예: 하면)에 제 3 RFIC(226)가, 다른 일부 영역(예: 상면)에 안테나(248)가 배치되어, 제 3 안테나 모듈(246)이 형성될 수 있다. 제 3 RFIC(226)와 안테나(248)를 동일한 서브스트레이트에 배치함으로써 그 사이의 전송 선로의 길이를 줄이는 것이 가능하다. 이는, 예를 들면, 5G 네트워크 통신에 사용되는 고주파 대역(예: 약 6 GHz ~ 약 60 GHz)의 신호가 전송 선로에 의해 손실(예: 감쇄)되는 것을 줄일 수 있다. 이로 인해, 전자 장치(101)는 제 2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)와의 통신의 품질 또는 속도를 향상시킬 수 있다.
일시예에 따르면, 안테나(248)는 빔포밍에 사용될 수 있는 복수개의 안테나 엘레멘트들을 포함하는 안테나 어레이로 형성될 수 있다. 이런 경우, 제 3 RFIC(226)는, 예를 들면, 제 3 RFFE(236)의 일부로서, 복수개의 안테나 엘레멘트들에 대응하는 복수개의 위상 변환기(phase shifter)(238)들을 포함할 수 있다. 송신 시에, 복수개의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 엘레멘트를 통해 전자 장치(101)의 외부(예: 5G 네트워크의 베이스 스테이션)로 송신될 5G Above6 RF 신호의 위상을 변환할 수 있다. 수신 시에, 복수개의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 엘레멘트를 통해 상기 외부로부터 수신된 5G Above6 RF 신호의 위상을 동일한 또는 실질적으로 동일한 위상으로 변환할 수 있다. 이것은 전자 장치(101)와 상기 외부 간의 빔포밍을 통한 송신 또는 수신을 가능하게 한다.
제 2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)는 제 1 셀룰러 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)와 독립적으로 운영되거나(예: Stand-Alone (SA)), 연결되어 운영될 수 있다(예: Non-Stand Alone (NSA)). 예를 들면, 5G 네트워크에는 액세스 네트워크(예: 5G radio access network(RAN) 또는 next generation RAN(NG RAN))만 있고, 코어 네트워크(예: next generation core(NGC))는 없을 수 있다. 이런 경우, 전자 장치(101)는 5G 네트워크의 액세스 네트워크에 액세스한 후, 레거시 네트워크의 코어 네트워크(예: evolved packed core(EPC))의 제어 하에 외부 네트워크(예: 인터넷)에 액세스할 수 있다. 레거시 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: LTE 프로토콜 정보) 또는 5G 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: New Radio(NR) 프로토콜 정보)는 메모리(230)에 저장되어, 다른 부품(예: 프로세서(120), 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212), 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214))에 의해 액세스될 수 있다.
도 3a는 다양한 실시예들에 따른 모바일 전자 장치(300)의 전면의 사시도이다. 도 3b는 다양한 실시예들에 따른 모바일 전자 장치(300)의 후면 사시도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 모바일 전자 장치(300)(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 제 1 면 (또는 전면)(310A), 제 2 면 (또는 후면)(310B), 및 제 1 면(310A) 및 제 2 면(310B) 사이의 공간을 둘러싸는 측면(310C)을 포함하는 하우징(310)을 포함할 수 있다. 일 실시예(미도시)에서는, 하우징은 제 1 면(310A), 제 2 면(310B) 및 측면(310C)들 중 일부를 형성하는 구조를 지칭할 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 면(310A)은 적어도 일부분이 실질적으로 투명한 전면 플레이트(302)(예: 다양한 코팅 레이어들을 포함하는 글라스 플레이트, 또는 폴리머 플레이트)에 의하여 형성될 수 있다. 제 2 면(310B)은 실질적으로 불투명한 후면 플레이트(311)에 의하여 형성될 수 있다. 상기 후면 플레이트(311)는, 예를 들어, 코팅 또는 착색된 유리, 세라믹, 폴리머, 금속(예: 알루미늄, 스테인레스 스틸(STS), 또는 마그네슘), 또는 상기 물질들 중 적어도 둘의 조합에 의하여 형성될 수 있다. 상기 측면(310C)은, 전면 플레이트(302) 및 후면 플레이트(311)와 결합하며, 금속 및/또는 폴리머를 포함하는 측면 베젤 구조 (또는 "측면 부재")(318)에 의하여 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 후면 플레이트(311) 및 측면 베젤 구조(318)는 일체로 형성되고 동일한 물질(예: 알루미늄과 같은 금속 물질)을 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서는, 상기 전면 플레이트(302)는, 상기 제 1 면(310A)으로부터 상기 후면 플레이트(311) 쪽으로 휘어져 심리스하게(seamless) 연장된 2개의 제 1 영역(310D)들을, 상기 전면 플레이트(302)의 긴 엣지(long edge) 양단에 포함할 수 있다. 도시된 실시예(도 3b 참조)에서, 상기 후면 플레이트(311)는, 상기 제 2 면(310B)으로부터 상기 전면 플레이트(302) 쪽으로 휘어져 심리스하게 연장된 2개의 제 2 영역(310E)들을 긴 엣지 양단에 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 전면 플레이트(302)(또는 상기 후면 플레이트(311))가 상기 제 1 영역(310D)들 (또는 상기 제 2 영역(310E)들) 중 하나 만을 포함할 수 있다. 일 실시예에서는, 상기 제 1 영역(310D)들 또는 제 2 영역(310E)들 중 일부가 포함되지 않을 수 있다. 상기 실시예들에서, 상기 전자 장치(300)의 측면에서 볼 때, 측면 베젤 구조(318)는, 상기와 같은 제 1 영역(310D) 또는 제 2 영역(310E)이 포함되지 않는 측면 쪽에서는 제 1 두께 (또는 폭)을 가지고, 상기 제 1 영역(310D) 또는 제 2 영역(310E)을 포함한 측면 쪽에서는 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(300)는, 디스플레이(301), 오디오 모듈(303, 307, 314), 센서 모듈(304, 316, 319), 카메라 모듈(305, 312, 313), 키 입력 장치(317), 발광 소자(306), 및 커넥터 홀(308, 309) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(300)는, 구성요소들 중 적어도 하나(예: 키 입력 장치(317), 또는 발광 소자(306))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다.
디스플레이(301)는, 예를 들어, 전면 플레이트(302)의 상당 부분을 통하여 노출될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 제 1 면(310A), 및 상기 측면(310C)의 제 1 영역(310D)을 형성하는 전면 플레이트(302)를 통하여 상기 디스플레이(301)의 적어도 일부가 노출될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 디스플레이(301)의 모서리를 상기 전면 플레이트(302)의 인접한 외곽 형상과 대체로 동일하게 형성할 수 있다. 일 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(301)가 노출되는 면적을 확장하기 위하여, 디스플레이(301)의 외곽과 전면 플레이트(302)의 외곽간의 간격이 대체로 동일하게 형성될 수 있다.
일 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(301)의 화면 표시 영역의 일부에 리세스 또는 개구부(opening)을 형성하고, 상기 리세스 또는 상기 개구부(opening)와 정렬되는 오디오 모듈(314), 센서 모듈(304), 카메라 모듈(305), 및 발광 소자(306) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(301)의 화면 표시 영역의 배면에, 오디오 모듈(314), 센서 모듈(304), 카메라 모듈(305), 지문 센서(316), 및 발광 소자(306) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(301)는, 터치 감지 회로, 터치의 세기(압력)를 측정할 수 있는 압력 센서, 및/또는 자기장 방식의 스타일러스 펜을 검출하는 디지타이저와 결합되거나 인접하여 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 센서 모듈(304, 319)의 적어도 일부, 및/또는 키 입력 장치(317)의 적어도 일부가, 상기 제 1 영역(310D), 및/또는 상기 제 2 영역(310E)에 배치될 수 있다.
오디오 모듈(303, 307, 314)은, 마이크 홀(303) 및 스피커 홀(307, 314)을 포함할 수 있다. 마이크 홀(303)은 외부의 소리를 획득하기 위한 마이크가 내부에 배치될 수 있고, 어떤 실시예에서는 소리의 방향을 감지할 수 있도록 복수개의 마이크가 배치될 수 있다. 스피커 홀(307, 314)은, 외부 스피커 홀(307) 및 통화용 리시버 홀(314)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는 스피커 홀(307, 314)과 마이크 홀(303)이 하나의 홀로 구현 되거나, 스피커 홀(307, 314) 없이 스피커가 포함될 수 있다(예: 피에조 스피커).
센서 모듈(304, 316, 319)은, 전자 장치(300)의 내부의 작동 상태, 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(304, 316, 319)은, 예를 들어, 하우징(310)의 제 1 면(310A)에 배치된 제 1 센서 모듈(304)(예: 근접 센서) 및/또는 제 2 센서 모듈(미도시)(예: 지문 센서), 및/또는 상기 하우징(310)의 제 2 면(310B)에 배치된 제 3 센서 모듈(319)(예: HRM 센서) 및/또는 제 4 센서 모듈(316)(예: 지문 센서)을 포함할 수 있다. 상기 지문 센서는 하우징(310)의 제 1면(310A)(예: 디스플레이(301))뿐만 아니라 제 2면(310B)에 배치될 수 있다. 전자 장치(300)는, 도시되지 않은 센서 모듈, 예를 들어, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서(304) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
카메라 모듈(305, 312, 313)은, 전자 장치(300)의 제 1 면(310A)에 배치된 제 1 카메라 장치(305), 및 제 2 면(310B)에 배치된 제 2 카메라 장치(312), 및/또는 플래시(313)를 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈(305, 312)은, 하나 또는 복수의 렌즈들, 이미지 센서, 및/또는 이미지 시그널 프로세서를 포함할 수 있다. 플래시(313)는, 예를 들어, 발광 다이오드 또는 제논 램프(xenon lamp)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 2개 이상의 렌즈들 (적외선 카메라, 광각 및 망원 렌즈) 및 이미지 센서들이 전자 장치(300)의 한 면에 배치될 수 있다.
키 입력 장치(317)는, 하우징(310)의 측면(310C)에 배치될 수 있다. 일 실시예에서는, 전자 장치(300)는 상기 언급된 키 입력 장치(317)들 중 일부 또는 전부를 포함하지 않을 수 있고 포함되지 않은 키 입력 장치(317)는 디스플레이(301) 상에 소프트 키 등 다른 형태로 구현될 수 있다. 어떤 실시예에서, 키 입력 장치는 하우징(310)의 제 2면(310B)에 배치된 센서 모듈(316)을 포함할 수 있다.
발광 소자(306)는, 예를 들어, 하우징(310)의 제 1 면(310A)에 배치될 수 있다. 발광 소자(306)는, 예를 들어, 전자 장치(300)의 상태 정보를 광 형태로 제공할 수 있다. 일 실시예에서는, 발광 소자(306)는, 예를 들어, 카메라 모듈(305)의 동작과 연동되는 광원을 제공할 수 있다. 발광 소자(306)는, 예를 들어, LED, IR LED 및 제논 램프를 포함할 수 있다.
커넥터 홀(308, 309)은, 외부 전자 장치와 전력 및/또는 데이터를 송수신하기 위한 커넥터(예를 들어, USB 커넥터)를 수용할 수 있는 제 1 커넥터 홀(308), 및/또는 외부 전자 장치와 오디오 신호를 송수신하기 위한 커넥터를 수용할 수 있는 제 2 커넥터 홀(예를 들어, 이어폰 잭)(309)을 포함할 수 있다.
도 3c는 다양한 실시예들에 따른 모바일 전자 장치(320)의 전개 사시도이다.
도 3c를 참조하면, 모바일 전자 장치(320)(예: 도 3a의 모바일 전자 장치(300))는, 측면 베젤 구조(321), 제 1 지지부재(3211)(예: 브라켓), 전면 플레이트(322), 디스플레이(323), 인쇄 회로 기판(324), 배터리(325), 제 2 지지부재(326)(예: 리어 케이스), 안테나(327), 및 후면 플레이트(328)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(320)는, 구성요소들 중 적어도 하나(예: 제 1 지지부재(3211), 또는 제 2 지지부재(326))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다. 전자 장치(320)의 구성요소들 중 적어도 하나는, 도 3a, 또는 도 3b의 전자 장치(300)의 구성요소들 중 적어도 하나와 동일, 또는 유사할 수 있으며, 중복되는 설명은 이하 생략한다.
제 1 지지부재(3211)는, 전자 장치(320) 내부에 배치되어 측면 베젤 구조(321)와 연결될 수 있거나, 측면 베젤 구조(321)와 일체로 형성될 수 있다. 제 1 지지부재(3211)는, 예를 들어, 금속 재질 및/또는 비금속 (예: 폴리머) 재질로 형성될 수 있다. 제 1 지지부재(3211)는, 일면에 디스플레이(323)가 결합되고 타면에 인쇄 회로 기판(324)이 결합될 수 있다. 인쇄 회로 기판(324)에는, 프로세서, 메모리, 및/또는 인터페이스가 장착될 수 있다. 프로세서는, 예를 들어, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
메모리는, 예를 들어, 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
인터페이스는, 예를 들어, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 및/또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다. 인터페이스는, 예를 들어, 전자 장치(320)를 외부 전자 장치와 전기적 또는 물리적으로 연결시킬 수 있으며, USB 커넥터, SD 카드/MMC 커넥터, 또는 오디오 커넥터를 포함할 수 있다.
배터리(325)는 전자 장치(320)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 또는 재충전 가능한 2차 전지, 또는 연료 전지를 포함할 수 있다. 배터리(325)의 적어도 일부는, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(324)과 실질적으로 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 배터리(325)는 전자 장치(320) 내부에 일체로 배치될 수 있고, 전자 장치(320)와 탈부착 가능하게 배치될 수도 있다.
안테나(327)는, 후면 플레이트(328)와 배터리(325) 사이에 배치될 수 있다. 안테나(327)는, 예를 들어, NFC(near field communication) 안테나, 무선 충전 안테나, 및/또는 MST(magnetic secure transmission) 안테나를 포함할 수 있다. 안테나(327)는, 예를 들어, 외부 장치와 근거리 통신을 하거나, 충전에 필요한 전력을 무선으로 송수신 할 수 있다. 일 실시예에서는, 측면 베젤 구조(321) 및/또는 상기 제 1 지지부재(3211)의 일부 또는 그 조합에 의하여 안테나 구조가 형성될 수 있다.
도 4a는, 예를 들어, 도 2를 참조하여 설명된 제 3 안테나 모듈(246)의 구조의 일 실시예를 도시한다. 도 4a의 (a)는, 상기 제 3 안테나 모듈(246)을 일측에서 바라본 사시도이고, 도 4a의 (b)는 상기 제 3 안테나 모듈(246)을 다른 측에서 바라본 사시도이다. 도 4a의 (c)는 상기 제 3 안테나 모듈(246)의 X-X'에 대한 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 일실시예에서, 제 3 안테나 모듈(246)은 인쇄 회로 기판(410), 안테나 어레이(430), RFIC(radio frequency integrate circuit)(452), PMIC(power manage integrate circuit)(454)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 제 3 안테나 모듈(246)은 차폐 부재(490)를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 상기 언급된 부품들 중 적어도 하나가 생략되거나, 상기 부품들 중 적어도 두 개가 일체로 형성될 수도 있다.
인쇄 회로 기판(410)은 복수의 도전성 레이어들, 및 상기 도전성 레이어들과 교번하여 적층된 복수의 비도전성 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 인쇄 회로 기판(410)은, 상기 도전성 레이어에 형성된 배선들 및 도전성 비아들을 이용하여 인쇄 회로 기판(410) 및/또는 외부에 배치된 다양한 전자 부품들 간 전기적 연결을 제공할 수 있다.
안테나 어레이(430)(예를 들어, 도 2의 248)는, 방향성 빔을 형성하도록 배치된 복수의 안테나 엘리먼트들(432, 434, 436, 또는 438)을 포함할 수 있다. 상기 안테나 엘리먼트들(432, 434, 436, 또는 438)은, 도시된 바와 같이 인쇄 회로 기판(410)의 제 1 면에 형성될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 안테나 어레이(430)는 인쇄 회로 기판(410)의 내부에 형성될 수 있다. 실시예들에 따르면, 안테나 어레이(430)는, 동일 또는 상이한 형상 또는 종류의 복수의 안테나 어레이들(예: 다이폴 안테나 어레이, 및/또는 패치 안테나 어레이)을 포함할 수 있다.
RFIC(452)(예를 들어, 도 2의 226)는, 상기 안테나 어레이와 이격된, 인쇄 회로 기판(410)의 다른 영역(예: 상기 제 1 면의 반대쪽인 제 2 면)에 배치될 수 있다. 상기 RFIC는, 안테나 어레이(430)를 통해 송/수신되는, 선택된 주파수 대역의 신호를 처리할 수 있도록 구성된다. 일 실시예에 따르면, RFIC(452)는, 송신 시에, 통신 프로세서(미도시)로부터 획득된 기저대역 신호를 지정된 대역의 RF 신호로 변환할 수 있다. 상기 RFIC(452)는, 수신 시에, 안테나 어레이(430)를 통해 수신된 RF 신호를, 기저대역 신호로 변환하여 통신 프로세서에 전달할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, RFIC(452)는, 송신 시에, IFIC(intermediate frequency integrate circuit)(예를 들어, 도 2의 228)로부터 획득된 IF 신호(예: 약 9GHz ~ 약 11GHz) 를 선택된 대역의 RF 신호로 업 컨버트 할 수 있다. 상기 RFIC(452)는, 수신 시에, 안테나 어레이(430)를 통해 획득된 RF 신호를 다운 컨버트하여 IF 신호로 변환하여 상기 IFIC에 전달할 수 있다.
PMIC(454)는, 상기 안테나 어레이(430)와 이격된, 인쇄 회로 기판(410)의 다른 일부 영역(예: 상기 제 2 면)에 배치될 수 있다. PMIC는 메인 PCB(미도시)로부터 전압을 공급받아, 안테나 모듈 상의 다양한 부품(예를 들어, RFIC(452))에 필요한 전원을 제공할 수 있다.
차폐 부재(490)는 RFIC(452) 또는 PMIC(454) 중 적어도 하나를 전자기적으로 차폐하도록 상기 인쇄 회로 기판(410)의 일부(예를 들어, 상기 제 2 면)에 배치될 수 있다. 일실시예에 따르면, 차폐 부재(490)는 쉴드 캔을 포함할 수 있다.
도시되지 않았으나, 다양한 실시예들에서, 제 3 안테나 모듈(246)은, 모듈 인터페이스를 통해 다른 인쇄 회로 기판(예: 주 회로 기판)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 모듈 인터페이스는, 연결 부재, 예를 들어, 동축 케이블 커넥터, board to board 커넥터, 인터포저, 또는 FPCB(flexible printed circuit board)를 포함할 수 있다. 상기 안테나 모듈의 RFIC(452) 및/또는 PMIC(454)는 상기 연결 부재를 통하여, 상기 인쇄 회로 기판과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4b는, 도 4a의 (a)에 도시된 제 3 안테나 모듈(246)의 라인 Y-Y'에 대한 단면을 도시한다. 도시된 실시예의 인쇄 회로 기판(410)은 안테나 레이어(411)와 네트워크 레이어(413)를 포함할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기 안테나 레이어(411)는, 적어도 하나의 유전층(437-1), 및 상기 유전층의 외부 표면 상에 또는 내부에 형성된 안테나 엘리먼트(436) 및/또는 급전부(425)를 포함할 수 있다. 상기 급전부(425)는 급전점(427) 및/또는 급전선(429)을 포함할 수 있다.
상기 네트워크 레이어(413)는, 적어도 하나의 유전층(437-2), 및 상기 유전층의 외부 표면 상에 또는 내부에 형성된 적어도 하나의 그라운드 층(433), 적어도 하나의 도전성 비아(435), 전송선로(423), 및/또는 신호 선로(429)를 포함할 수 있다.
아울러, 도시된 실시예에서, 도 4a 도시된 (c)의 RFIC(452)(예: 도 2의 제3RFIC(226))는, 예를 들어 제 1 및 제 2 연결부들(solder bumps)(440-1, 440-2)을 통하여 상기 네트워크 레이어(413)에 전기적으로 연결될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 연결부 대신 다양한 연결 구조 (예를 들어, 납땜 또는 BGA)가 사용될 수 있다. 상기 RFIC(452)는, 제 1 연결부(440-1), 전송 선로(423), 및 급전부(425)를 통하여 상기 안테나 엘리먼트(436)와 전기적으로 연결될 수 있다. RFIC(452)는 또한, 상기 제 2 연결부(440-2), 및 도전성 비아(435)를 통하여 상기 그라운드 층(433)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도시되지는 않았으나, RFIC(452)는 또한 상기 신호 선로(429)를 통하여, 위에 언급된 모듈 인터페이스와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈(500)의 사시도이다. 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 5a의 안테나 모듈(500)의 적층 구조를 도시한 단면도이다. 도 5b는 도 5a의 라인 X1-X1'에서 바라본 단면도이다.
도 5a의 안테나 모듈(500)은 도 2의 제3안테나 모듈(246)과 적어도 일부 유사하거나, 안테나 모듈의 다른 실시예들을 더 포함할 수 있다.
도 5a를 참고하면, 안테나 모듈(500)은 전자 장치의 내부 공간에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면 안테나 모듈(500)은 전자 장치(예: 도 3a의 전자 장치(300))의 측면(예: 도 3a의 측면(310C)) 방향으로 빔 패턴이 형성되도록 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 안테나 모듈(500)은 전자 장치(예: 도 3a의 전자 장치(300))의 후면 플레이트(예: 도 3b의 후면 플레이트(311))(예: 제2플레이트) 또는 전면 플레이트(예: 도 3a의 전면 플레이트(302))(예: 제1플레이트)의 적어도 일부를 향하여 빔 패턴이 형성되도록 배치될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(500)은 전자 장치(예: 도 3a의 전자 장치(300))의 내부 공간에 배치되는 복수의 절연 레이어가 적층된 인쇄 회로 기판(510)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(500)은 안테나 구조체(R1)를 포함할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 안테나 구조체(R1)는 인쇄 회로 기판(510)에 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판(510)은 제1면(511) 및 제1면(511)의 반대 방향으로 향하는 제2면(512)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R1)는 인쇄 회로 기판(510)의 복수의 절연 레이어들 중 적어도 두 개의 레이어를 통해 각각 배치되는 도전층들(520, 530)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R1)는 인쇄 회로 기판(510)에 배치되는 제1도전층(520) 및 제1도전층(520)과 이격하면서 대면되는 제2도전층(530)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1도전층(520)은 인쇄 회로 기판의 제1면(511)에 노출되도록 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 제1도전층(520)은 인쇄 회로 기판(510)의 내부에서 어느 하나의 절연 레이어를 통해 배치될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 제2도전층(530)은 인쇄 회로 기판(510)의 제2면(512)에 노출되도록 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 제2도전층(530)은 인쇄 회로 기판(510)의 내부에서 어느 하나의 절연 레이어를 통해 배치될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1도전층(520)은 제1U-형(U-shaped) 슬롯(521)을 포함하는 제1영역(A1) 및 제1영역(A1)과 접하는 제2영역(A2)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2도전층(530)은 제1U-형 슬롯(521)과 대면하는 제2U-형 슬롯(531)을 포함하고 제1영역(A1)과 대면하는 제3영역(A3) 및 제3영역(A3)과 접하고 제2영역(A2)과 대면하는 제4영역(A4)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1U-형 슬롯(521)과 제2U-형 슬롯(531)은 각 도전층(520, 530)으로부터 에칭과 같은 공정을 통하여 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1U-형 슬롯(521) 및 제2U-형 슬롯(531)은 제1영역(A1)과 제2영역(A2)의 경계 부분으로부터 제1영역(A1) 방향으로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1U-형 슬롯(521) 및 제2U-형 슬롯(531)은, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 동일한 형상을 가지며 서로 중첩되도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R1)는 제1영역(A1)과 제3영역(A3) 사이에 형성되는 제1공간(5411) 및 제2영역(A2)과 제4영역(A4) 사이에 형성되는 제2공간(5421)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R1)는 제1영역(A1)과 제3영역(A3) 사이의 제1공간(5411)에 충진되는 제1유전체(541) 및 제2영역(A2)과 제4영역(A4) 사이의 제2공간(5421)에 충진되는 제2유전체(542)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면 제1유전체(541) 및 제2유전체(542)는 제1도전층(520) 및 제2도전층(530) 사이에 배치되는 절연성 물질 또는 공기(air)를 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 제1유전체(541) 및 제2유전체(542)는 제1도전층(520) 및 제2도전층(530) 사이에 배치되는 인쇄 회로 기판(510)의 절연 레이어를 포함할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R1)는 제2영역(A2) 및 제4영역(A4) 사이에 배치되고 제2도전층(530)의 적어도 일부 영역으로부터 무선 통신 회로(590)에 전기적으로 연결되는 제1급전 라인(550)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1급전 라인(550)의 일단은 제1급전부(551)(예: 도전성 비아)를 통하여 제2도전층(530)에 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1급전 라인(550)의 타단은 제1도전층(520)과 제2도전층 사이에 배치되는 제1급전 선로(552)를 통하여 무선 통신 회로(590)와 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 무선 통신 회로(590)는 인쇄 회로 기판(510)의 제2면(512)에 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 무선 통신 회로(590)는 전자 장치(예: 도 3a의 전자 장치(300))의 내부 공간에서, 도전성 케이블(예: 연성 인쇄 회로 기판(FPCB; flexible printed circuit board))을 통하여 인쇄 회로 기판(510)과 이격되도록 배치될 수도 있다. 다른 실시예로, 무선 통신 회로(590)는 인쇄 회로 기판(510)과 이격된 별도의 인쇄 회로 기판(예: 서브스트레이트(substrate))에 배치되고, 도전성 케이블을 통해 인쇄 회로 기판(510)의 안테나 구조체(R1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1급전부(551)는 제2공간(5421)에서 제1급전 라인(550)에 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 제1급전부(551)는 제1공간(5411)에서 제1급전 라인(550)에 전기적으로 연결되도록 배치될 수도 있다. 이러한 경우, 제1급전 라인(550)의 적어도 일부는 제1공간(5411)까지 연장될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 무선 통신 회로(590)는 제1U-형 슬롯(521)을 포함하는 제1도전층(520)의 제1영역(A1) 및 제2U-형 슬롯(531)을 포함하는 제2도전층(530)의 제3영역(A3)을 통하여 3 GHz ~ 100 GHz 범위의 주파수를 가진 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1U-형 슬롯(521)을 포함하는 제1도전층(520)의 제1영역(A1) 및 제2U-형 슬롯(531)을 포함하는 제2도전층(530)의 제3영역(A3)은 수직 편파를 형성하는 패치 안테나(예: shorted patch antenna)로 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R1)는 제1U-형 슬롯(521)을 포함하는 제1도전층(520)의 제1영역(A1) 및 제2U-형 슬롯(531)을 포함하는 제2도전층(530)의 제3영역(A3)을 통하여 이중 대역에서 동작할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R1)는 제1U-형 슬롯(521) 및 제2U-형 슬롯(531)을 포함하는 제1도전층(520)의 제1영역(A1) 및 제2도전층(530)의 제3영역(A3)을 통하여 지정된 제1주파수 대역(예: 약 24 GHz ~ 34 GHz 범위의 주파수 대역)(예: 약 28 GHz 대역) 및 제2주파수 대역(예: 약 37 GHz ~ 44 GHz 범위의 주파수 대역) (예: 약 39 GHz 대역)에서 동작할 수 있다.
도 5c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 5a의 안테나 모듈(500)이 부분적으로 투영된 상태를 도시한 평면도이다.
도 5c를 참고하면, 제2공간(5421)은 제1도전층(520)의 제2영역(A2) 및 제2도전층(530)의 제4영역(A4) 사이에서 유전체가 충진된 캐비티(cavity)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2공간(5421)은 제1영역(A1) 및 제2영역(A2)의 경계 부분으로부터 제2영역(A2) 방향으로 일정 깊이를 갖는 장방형 형상으로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2공간(5421)은 제2공간(5421)의 경계 라인을 따라 수직 방향으로 제1도전층(520)과 제2도전층(530)을 전기적으로 연결시키는 전기적 연결 부재(543)를 통하여 전기적으로 단절되도록 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전기적 연결 부재(543)는 제2공간(5241)의 경계 라인을 따라 제1도전층(520)으로부터 제2도전층(530)까지 배치되는 복수의 도전성 비아들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R1)는 제1U-형 슬롯(521) 및 제2U-형 슬롯(531)의 길이(L)에 따라 제1주파수 대역(예: low band)이 변경될 수 있다. 예컨대, 제1주파수 대역(예: low band)의 임피던스 매칭을 위하여 제1U-형 슬롯(521) 및 제2U-형 슬롯(531)의 길이(L)가 변경되더라도 안테나 구조체(R1)의 제2주파수 대역(예: high band)의 변화폭은 적게 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 안테나 구조체(R1)는 제2주파수 대역(예: high band)의 변화폭이 적게 유지된 상태에서 제1주파수 대역(예: low band)을 shift하는데 유리할 수 잇다. 다른 실시예로, 제1도전층(520)의 제1영역(A1) 및 제2도전층(530)의 제3영역(A3)의 크기, 수직 간격 또는 급전부의 위치에 따라 기본 공진 주파수가 결정될 수 있으며, 제1U-형 슬롯(521) 및/또는 제2U형 슬롯(531)의 전체 길이(L), 슬롯의 폭 또는 슬롯의 돌출 길이에 의해 추가 주파수 대역이 결정될 수 있다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 5a의 안테나 모듈(500)의 반사 계수 및 이득(gain)을 나타낸 그래프이다. 도 6c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 5a의 안테나 모듈(500)의 주파수별 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6c를 참고하면, 제1U-형 슬롯(예: 도 5a의 제1U-형 슬롯(521)) 및 제2U-형 슬롯(예: 도 5a의 제2U-형 슬롯(531))을 포함하는 안테나 구조체(예: 도 5a의 안테나 구조체(R1))는 약 27.7 GHz ~ 28.7 GHz 범위의 약 1 GHz의 대역폭을 갖는 제1주파수 대역(예: low band)에서 약 2.87 dBi의 이득을 가지며 원활히 동작될 수 있고(예: 도 6a 및 도 6b의 601 영역), 약 37 GHz ~ 39.9 GHz 범위의 약 2.9 GHz의 대역폭을 갖는 제2주파수 대역(예: high band)에서 약 2.87 dBi의 이득을 가지며 원활히 동작될 수 있음을 알 수 있다(예: 도 6a 및 도 6b의 602 영역).
도 7은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 5a의 안테나 모듈(500)의 U-형 슬롯들(521, 531)의 폭의 변화에 따른 반사 계수를 나타낸 그래프이다.
도 7을 참고하면, 제1U-형 슬롯(예: 도 5a의 제1U-형 슬롯(521)) 및 제2U-형 슬롯(예: 도 5a의 제2U-형 슬롯(531))의 길이(예: 도 5c의 길이(L))에 따라 제1주파수 대역(예: low band)이 shift될 수 있다. 이러한 경우, 제2주파수 대역(예: high band)은 지정 주파수 대역(예: 약 39 GHz 대역)에서 변화폭이 적음을 알 수 있다. 예를 들어, 안테나 구조체(예: 도 5c의 안테나 구조체(R1))는 제1주파수 대역(예: low band)에서, 제1U-형 슬롯(예: 도 5a의 제1U-형 슬롯(521)) 및 제2U-형 슬롯(예: 도 5a의 제2U-형 슬롯(531))길이(예: 도 5c의 길이(L))가 3.2 mm인 경우, 약 30 GHz의 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 3.5 mm인 경우, 약 28 GHz 주파수 대역에서 동작할 수 있으며, 3.8 mm인 경우 약 26 GHz 주파수 대역에서 동작함을 알 수 있다. 따라서, 제1U-형 슬롯(예: 도 5a의 제1U-형 슬롯(521)) 및 제2U-형 슬롯(예: 도 5a의 제2U-형 슬롯(531))의 길이(예: 도 5c의 길이(L))가 일정 수준까지 길어질 경우, 안테나 구조체(예: 도 5c의 안테나 구조체(R1))는 제2주파수 대역(예: high band)의 변화폭이 적게 유지되면서, 제1주파수 대역(예: low band)에서 저주파수 대역으로 점진적으로 shift됨을 알 수 있다.
도 8a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈(800)의 사시도이다. 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 8a의 안테나 모듈(800)의 적층 구조를 도시한 단면도이다. 도 8b는 도 8a의 라인 X2-X2'에서 바라본 단면도이다.
본 발명의 예시적인 실시예들을 설명함에 있어, 전술한 구성 요소들과 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 부호를 기재하였으며, 그 상세한 설명이 생략될 수 있다.
도 8a의 안테나 모듈(800)은 도 2의 제 3 안테나 모듈(246)과 적어도 일부 유사하거나, 안테나 모듈의 다른 실시예들을 더 포함할 수 있다.
도 8a를 참고하면, 안테나 모듈(800)는 안테나 구조체(R2)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R2)는 제1U-형 슬롯(521)을 포함하는 제1도전층(520) 및 제2U-형 슬롯(531)을 포함하는 제2도전층(530)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1도전층(520)과 제2도전층(530) 사이의 적어도 제2유전체(542)내에, 제1도전층(520)과 실질적으로 평행하게 배치되며 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1도전층(520)보다 작은 면적을 갖도록 배치되는 제3도전층(560)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 제1도전층(520) 및 제2도전층(530)과 평행하게 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 인쇄 회로 기판의 절연 레이어 중 제1도전층(520)과 제2도전층(530) 사이에 배치되는 그라운드 층(예: 도전층)으로부터 일정 면적을 가지고 연장되도록 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 제1도전층(520)과 제2도전층(530)을 전기적으로 연결하는 도전성 연결 부재(543)와 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 무선 통신 회로(590)는 안테나 구조체(R2)를 통하여 3 GHz ~ 100 GHz 범위의 주파수를 가진 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 제1도전층(520)과 제1급전 라인(550) 사이에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 제1급전 라인(560)과 커플링 가능한(capacitively coupled) 위치에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 실질적으로 제2유전체(542)내에 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 제3도전층(560)의 적어도 일부는 제1유전체(541)내로 연장 배치될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1공간(5411)에서 제2공간(5421)으로 향하는 제1방향(① 방향)과 수직인 제2방향(② 방향)을 따라 연장된 제1가장자리(561)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 제1가장자리(561) 중에 배치되며 제1방향(① 방향)으로 형성되는 리세스(562)(예: 홈)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 리세스(562)는 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1가장자리(561)의 중앙에 일정 깊이를 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 제3도전층(560)은 리세스(562)를 기준으로 양단에 각각 돌출 형성되는 제1돌출부(5611) 및 제2돌출부(5612)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R2)는 제1도전층(520) 및 제2도전층(530) 사이에서 제1급전 라인(550)과 일정 간격으로 이격되도록 배치되는 제3도전층(560)을 통해 제2주파수 대역(예: high band)의 대역폭이 확장될 수 있다.
도 8c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 8a의 안테나 모듈(800)이 부분적으로 투영된 상태를 도시한 평면도이다.
도 8c를 참고하면, 제3도전층(560)은, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제2공간(5421)의 실질적으로 중앙에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 리세스(562)는, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1가장자리(561)의 실질적으로 중앙에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 제1가장자리(561)에 배치된 리세스(562)에 의해 양단이 돌출되도록 형성된 제1돌출부(5611) 및 제2돌출부(5612)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1돌출부(5611) 및 제2돌출부(5612)는 실질적으로 동일한 형상 및 크기를 갖도록 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1급전 라인(550)은, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1방향(① 방향)으로 제3도전층(560)의 실질적으로 중심을 가로지르도록 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1급전 라인(550)과 전기적으로 연결되는 제1급전부(551)는, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 리세스(562)와 중첩되거나 중첩되지 않는 위치에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 리세스(562)가 실질적으로 제2공간(5421)의 적어도 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 제3도전층(560)은, 리세스(562)의 적어도 일부가 제1공간(5411)의 적어도 일부와 중첩되도록 배치될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R2)는 제1돌출부(5611) 및 제2돌출부(5612)의 폭(S_w) 변화에 따라 제2주파수 대역(예: high band)의 대역폭이 변경될 수 있다. 예컨대, 안테나 구조체(R2)는 리세스(562)에서 제1돌출부(5611)와 제2돌출부(5612)까지의 길이 변화에 따라 제2주파수 대역(예: high band)의 대역폭이 변경될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R2)는 제1U-형 슬롯(521)을 포함하는 제1도전층(520)의 제1영역(A1) 및 제2U-형 슬롯(531)을 포함하는 제2도전층(530)의 제3영역(A3)을 통해 지정된 제2주파수 대역(예: 약 28 GHz 대역)에서 동작될 수 있으며, 도전성 스터브(stub) 역할을 하는 제3도전층(560)을 통해 지정된 제2주파수 대역(예: 약 39 GHz 대역)의 대역폭이 확장될 수 있다.
도 9a 내지 도 9l은 안테나 구조체의 부분적인 구조 변경에 따른 주파수 변경 관계를 도시한 그래프들이다. 도 9a 내지 도 9l에 도시된 안테나 구조체의 구조 변경에 따른 대응 부분의 수치 단위는 mm일 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 제2공간(예: 도 8c의 제2공간(5421))(예: 캐비티(cavity))의 폭(예: 도 8c의 폭(C_w))의 변화 및 깊이(예: 도 8c의 깊이(C_h)) 변화에 따른 안테나 구조체(예: 도 8c의 안테나 구조체(R2))의 반사 계수를 나타낸 그래프이다.
도 9a를 참고하면, 안테나 구조체(R2)는 제2공간(5421)의 폭(C_w)의 변화에 따라 제2주파수 대역(예: high band)이 적은 변화폭을 가지면서, 제1주파수 대역(예: low band)은 지정된 주파수 대역으로 shift됨을 알 수 있다. 예컨대, 제2공간(5421)의 폭(C_w)이 커질수록 제1주파수 대역에서, 저주파수 대역으로 shift됨을 알 수 있다(901 영역).
도 9b를 참고하면, 안테나 구조체(R2)는 제2공간(5421)의 깊이(C_h)의 변화에 따라 제1주파수 대역(예: low band) 및 제2주파수 대역(예: high band)이 함께 변경됨을 알 수 있다. 예컨대, 제1주파수 대역 및 제2주파수 대역은 제2공간(5421)의 깊이가 깊어질수록 저주파수 대역으로 shift됨을 알 수 있다(902 영역 및 903 영역).
도 9c 내지 도 9e는 제2공간(예: 도 8c의 제2공간(5421))에서 제1급전부(예: 도 8c의 제1급전부(551))의 위치 변화에 따른 안테나 구조체(예: 도 8c의 안테나 구조체(R2))의 반사 계수를 나타낸 그래프이다.
도 9c를 참고하면, 안테나 구조체(R2)는 제1급전부(551)와 제2공간(5421)의 내측면(예: 도 8c의 내측면(5421b))까지의 거리(예: 도 8c의 거리(F_w))의 변화에 따라 제2주파수 대역(예: high band)에서 임피던스 특성이 변화됨을 알 수 있다(904 영역).
도 9d를 참고하면, 안테나 구조체(R2)는 제1급전부(551)와 제2공간(5421)의 내면(예: 도 8c의 내면(5421a))까지의 거리(예: 도 8c의 거리(F_h))의 변화에 따라 제1주파수 대역(예: low band) 및 제2주파수 대역(예: high band)에서 임피던스 특성이 함께 변화됨을 알 수 있다(905 영역 및 906 영역).
도 9e를 참고하면, 안테나 구조체(R2)는 제2도전층(예: 도 8b의 제2도전층(530))으로부터 제1급전부(551)까지의 높이(예: 도 8b의 높이(F_t))의 변화에 따라 제1주파수 대역(예: low band) 및 제2주파수 대역(예: high band)에서 임피던스 특성 및 작동 주파수 대역이 함께 변화됨을 알 수 있다(907 영역 및 908 영역).
도 9f 및 도 9g는 제1도전층(예: 도 8c의 제1도전층(520))의 돌출 길이(예: 도 8c의 돌출 길이(P_h) 및 폭(예: 도 8c의 폭(P_w))의 변화에 따른 안테나 구조체(예: 도 8c의 안테나 구조체(R2))의 반사 계수를 나타낸 그래프이다. 예컨대, 제2도전층(예: 도 8b의 제2도전층(530)) 역시 제1도전층(520)과 대응하여 변화될 수 있다.
도 9f를 참고하면, 안테나 구조체(R2)는 제1도전층(520)의 돌출 길이(P_h)의 변화에 따라 제1주파수 대역(예: low band)이 적은 변화폭을 가지면서, 제2주파수의 대역(예: high band)은 지정된 주파수 대역으로 shift됨을 알 수 있다. 예컨대, 제1도전층(520)의 돌출 길이(P_h)가 커질수록 작동 주파수 대역은 저주파수 대역으로 shift됨을 알 수 있다(909 영역).
도 9g를 참고하면, 안테나 구조체(R2)는 제1도전층(520)의 폭(P_w)의 변화에 따라, 제2주파수 대역(예: high band)의 대역폭 변경을 위한 임피던스 특성이 변화됨을 알 수 있다(910 영역).
도 9h 및 도 9i는 제1U-형 슬롯(521)의 간격(예: 도 8c의 간격(W)) 및 돌출 길이(예: 도 8c의 돌출 길이(H))의 변화에 따른 안테나 구조체(예: 도 8c의 안테나 구조체(R2))의 반사 계수를 나타낸 그래프이다. 예컨대, 제2U-형 슬롯(예: 도 8b의 제2U-형 슬롯(531)) 역시 제1U-형 슬롯(521)과 대응하여 변화될 수 있다.
미도시 되었으나, 제1U-형 슬롯(521)의 폭(예: 도 8c의 폭(L))의 변화에 따른 제1주파수 대역 및 제2주파수 대역의 변화는 미비하여 해당 그래프가 생략되었다.
도 9h를 참고하면, 안테나 구조체(R2)는 제1U-형 슬롯(521)의 간격(W)의 변화에 따라 제1주파수 대역(예: low band) 및 제2주파수 대역(예: high band)에서의 작동 주파수 대역이 함께 변화됨을 알 수 있다. 예컨대, 안테나 구조체(R2)는 제1U-형 슬롯(521)의 간격(W)이 클수록 제1주파수 대역 및 제2주파수 대역에서, 고주파수 대역으로 shift됨을 알 수 있다(911 영역 및 912 영역).
도 9i를 참고하면, 안테나 구조체(R2)는 제1U-형 슬롯(521)의 돌출 길이(H)의변화에 따라 제2주파수 대역(예: high band)이 적은 변화폭을 가지면서, 제1주파수 대역(예: low band)은 지정된 주파수 대역으로 shift됨을 알 수 있다. 예컨대, 돌출 길이(H)가 길어질수록 안테나 구조체는 제1주파수 대역에서, 저주파수 대역으로 shift됨을 알 수 있다(913 영역).
도 9j 내지 도 9l은 제3도전층(예: 도 8c의 제3도전층(560))의 구조 변화에 따른 안테나 구조체(예: 도 8c의 안테나 구조체(R2))의 반사 계수를 나타낸 그래프이다.
도 9j를 참고하면, 안테나 구조체(R2)는 제3도전층(560)의 제1돌출부(예: 도 8c의 제1돌출부(5611)) 및 제2돌출부(예: 도 8c의 제2돌출부(5612))의 폭(예: 도 8c의 폭(S_w))의 변화에 따라 제1주파수 대역(예: low band)이 적은 변화폭을 가지면서, 제2주파수 대역(예: high band)은 대역폭이 변경될 수 있다(914 영역).
도 9k를 참고하면, 안테나 구조체(R2)는 제3도전층(560)의 제1가장자리(예: 도 8c의 제1가장자리(561)로부터 제2공간(예: 도 8c의 제2공간(5421))의 내면(예: 도 8c의 내면(5421a))까지의 거리(예: 도 8c의 거리(S_l))의 변화에 따라 제2주파수 대역(예: high band)에서 임피던스 특성 및 주파수 대역이 변화됨을 알 수 있다(915 영역).
도 9l을 참고하면, 안테나 구조체(R2)는 제1급전 라인(예: 도 8b의 제2급전 라인(550))으로부터 제3도전층(예: 도 8b의 제3도전층(560))의 높이(예: 도 8b의 높이(S_t))의 변화에 따라 제2주파수 대역(예: high band)에서 임피던스 특성 및 주파수 대역이 변화됨을 알 수 있다(916 영역).
도 10a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈(1000)의 사시도이다. 도 10b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 10a의 안테나 모듈(1000)의 적층 구조를 도시한 단면도이다. 도 10c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 10a의 안테나 모듈(1000)의 적층 구조를 다른 방향에서 바라본 단면도이다. 도 10b는 도 10a의 라인 X3-X3' 방향에서 안테나 모듈(1000)의 주요 구조를 부분적으로 투영하여 바라본 단면도이다. 도 10c는 도 10a의 라인 X4-X4' 방향에서 안테나 모듈(1000)의 주요 구조를 부분적으로 투영하여 바라본 단면도이다.
본 발명의 예시적인 실시예들을 설명함에 있어, 전술한 구성 요소들과 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 부호를 기재하였으며, 그 상세한 설명이 생략될 수 있다.
도 10a의 안테나 모듈(1000)은 도 2의 제3안테나 모듈(246)과 적어도 일부 유사하거나, 안테나 모듈의 다른 실시예들을 더 포함할 수 있다.
도 10a 내지 도 10c를 참고하면, 안테나 모듈(1000)은 안테나 구조체(R3)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R3)는 제1U-형 슬롯(521)을 포함하는 제1도전층(520) 및 제2U-형 슬롯(531)을 포함하는 제2도전층(530)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1도전층(520)과 제2도전층(530) 사이에, 제1도전층(520)과 실질적으로 평행하게 배치되며 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1도전층(520)보다 작은 면적을 갖도록 배치되는 제3도전층(560)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1도전층(520)과 제2도전층(530) 사이에 제3도전층(560)과 동일하지 않은 레이어에서, 제1도전층(520)과 실질적으로 평행하게 배치되며, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1도전층(520)보다 작은 면적을 가지며 제3도전층(560)과 중첩되지 않는 위치에 배치되는 제4도전층(570)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560) 및 제4도전층(570)은, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 중첩되지 않고 나란하게 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560) 및/또는 제4도전층(570)의 적어도 일부는 제2공간(5421)내에 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제4도전층(570)은 제3도전층(560)과 실질적으로 동일한 크기 및 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 제3도전층(560) 및 제4도전층(570)은, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 적어도 부분적으로 중첩되도록 배치될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 무선 통신 회로(590)는 안테나 구조체(R3)를 통하여 3 GHz ~ 100 GHz 범위의 주파수를 가진 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R3)는 제3도전층(560)과 제2도전층(530) 사이에 적어도 일부가 배치되는 제1급전 라인(550)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1급전 라인(550)의 일단은 제1급전부(551)(예: 도전성 비아)를 통해 제2도전층(520)과 전기적으로 연결되고, 타단은 제1급전 선로(552)를 통해 무선 통신 회로(590)와 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R3)는 제1도전층(510)과 제4도전층(570) 사이에 적어도 일부가 배치되는 제2급전 라인(553)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2급전 라인(553)의 일단은 제2급전부(554)(예: 도전성 비아)를 통해 제1도전층(520)과 전기적으로 연결되고, 타단은 제2급전 선로(555)를 통해 무선 통신 회로(590)와 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 제1도전층(520)의 제2영역(A2)과 제1급전 라인(550) 사이에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 제1급전 라인(560)과 커플링 가능한(capacitively coupled) 위치에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 실질적으로 제2유전체(542)내에 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 제3도전층(560)의 적어도 일부는 제1유전체(541)내로 연장 배치될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제4도전층(570)은 제2도전층(530)의 제4영역(A4)과 제2급전 라인(553) 사이에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제4도전층(570)은 제2급전 라인(553)과 커플링 가능한(capacitively coupled) 위치에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제4도전층(570)은 실질적으로 제2유전체(542)내에 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 제4도전층(570)의 적어도 일부는 제1유전체(541)내로 연장 배치될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R3)는 제1도전층(520)과 제1급전 라인(550) 사이에 배치되는 제3도전층(560)과, 제3도전층(560)과 대칭되도록 배치되고 제2도전층(530)과 제2급전 라인(553) 사이에 배치되는 제4도전층(570) 및 서로 대칭되게 급전되는 제1급전 라인(550) 및 제2급전 라인(553)에 의해 입력되는 주파수에 해당되는 안테나 모듈의 방사 출력이 증가될 수 있다.
도 10d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 10a의 안테나 모듈(1000)이 부분적으로 투영된 상태를 도시한 평면도이다.
도 10d를 참고하면, 제3도전층(560) 및 제4도전층(570)은 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 서로 중첩되지 않고 나란하게 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1급전 라인(550)은, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1방향(① 방향)으로, 제3도전층(560)의 실질적인 중심을 가로지르도록 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2급전 라인(553)은, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1방향(① 방향)으로, 제4도전층(570)의 실질적인 중심을 가로지르도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(R3)는 서로 대칭으로 배치되는 급전 구조(differential 급전 구조)로, 두 개의 급전 라인(550, 553)을 통해 이중 급전되기 때문에 입력 포트가 두 배로 증가하여 안테나 구조체(R3)로 인가되는 입력 파워가 증가되고, 이로 인하여 안테나 모듈(1000)의 출력 파워가 증가될 수 있다.
도 11a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 10a의 안테나 모듈(1000)의 반사 계수를 나타낸 그래프이다. 도 11b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 10a의 안테나 모듈(1000)의 주파수별 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 11a 및 도 11b를 참고하면, 안테나 구조체(예: 도 10a의 안테나 구조체(R3))는 제1U-형 슬롯(예: 도 10a의 제1U-형 슬롯(521)), 제2U-형 슬롯(예: 도 10a의 제2U-형 슬롯(531)), 제3도전층(예: 도 10a의 제3도전층(560)) 및 제4도전층(예: 도 10a의 제4도전층(570))을 포함하고, differential 구조로 이중 급전되더라도 제1주파수 대역(예: 약 28 GHz 주파수 대역)(예: 1101 영역) 및 제2주파수 대역(예: 약 39 GHz 주파수 대역)(예: 1102 영역)에서 원활히 동작함을 알 수 있다.
도 11c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 제3도전층(560) 및 제4도전층(570)의 배치 관계에 따른 안테나 모듈(1000)의 반사 계수를 나타낸 그래프이다.
도 10d 및 11c를 참고하면, 제1도전층(520)을 위에서 바라볼 때, 제1급전 라인(550)과 제4도전층(570)간의 거리(F_x) 및/또는 제2급전 라인(553)과 제3도전층(560)간의 거리(F_x)의 변화에 따라 안테나 모듈(1000)의 성능 변화가 발생될수 있다. 예컨대, 제1급전 라인(550)과 제4도전층(570)간의 거리(F_x) 및/또는 제2급전 라인(553)과 제3도전층(560)간의 거리(F_x)가 가까워질수록 안테나 모듈의 성능이 제1주파수 대역(예: low band) 및 제2주파수 대역(예: high band)에서 열화됨을 알 수 있다(1103 영역 및 1104 영역). 따라서, 제3도전층(560) 및 제4도전층(570)은 가능한 이격시키는 것이 안테나 모듈의 성능면에서 유리할 수 있다.
도 12a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈(1200)의 사시도이다. 도 12b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 12a의 안테나 모듈(1200)의 적층 구조를 도시한 단면도이다. 도 12b는 도 12a의 라인 X5-X5' 방향에서 안테나 모듈(1200)의 주요 구조를 부분적으로 투영하여 바라본 단면도이다.
본 발명의 예시적인 실시예들을 설명함에 있어, 전술한 구성 요소들과 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 부호를 기재하였으며, 그 상세한 설명이 생략될 수 있다.
도 12a의 안테나 모듈(1200)은 도 2의 제 3 안테나 모듈들(246)과 적어도 일부 유사하거나, 안테나 모듈의 다른 실시예들을 더 포함할 수 있다.
도 12a를 참고하면, 안테나 모듈(1200)은 제1안테나 구조체(R4) 및 제1안테나 구조체(R4)내에 배치되는 제2안테나 구조체(R5)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1안테나 구조체(R4)는 제1도전층(520) 및 제1도전층(520)과 이격 배치되는 제2도전층(530)에 의해 수직 편파를 형성할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2안테나 구조체(R5)는 제1도전층(520) 및 제2도전층(530) 사이에 배치되고 수평 편파를 형성하는 다이폴 안테나를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 무선 통신 회로(590)는 제1안테나 구조체(R4) 및 제2안테나 구조체(R5)를 통하여 3 GHz ~ 100 GHz 범위의 주파수를 가진 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1안테나 구조체(R4)는 제1U-형 슬롯(521)을 포함하는 제1도전층(520) 및 제2U-형 슬롯(531)을 포함하는 제2도전층(530)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1도전층(520)과 제2도전층(530) 사이에, 제1도전층(520)과 실질적으로 평행하게 배치되며 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1도전층(520)보다 작은 면적을 갖도록 배치되는 제3도전층(560)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 제1도전층(520)의 제2영역(A2)과 제1급전 라인(550) 사이에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3도전층(560)은 제1급전 라인(560)과 커플링 가능한(capacitively coupled) 위치에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2안테나 구조체(R5)는 제1급전 라인(550)보다 제2도전층(530)에 가까운 서로 다른 레이어에 배치되는 한 쌍의 도전성 패턴들(581, 582)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 한 쌍의 도전성 패턴들(581, 582)은 제1도전층(520)과 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2안테나 구조체(R5)는 제2공간(5421)으로부터 제1공간(5411)의 적어도 일부까지 연장된 제1도전성 라인(5811)의 단부에 형성되는 제1도전성 패턴(581)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2안테나 구조체(R5)는, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1도전성 라인(5811)과 중첩되도록 배치되는 제2도전성 라인(5821)을 포함할 수 있으며, 제2도전성 라인(5821)의 단부에는 제1도전성 패턴(581)과 적어도 일부가 중첩되도록 제2도전성 패턴(582)이 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1도전성 라인(5811)은 제2공간(5421)에서 제3급전 선로(5812)를 통해 무선 통신 회로(590)와 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1도전성 패턴(581) 및 제2도전성 패턴(582)은, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1공간(5411)내에서, 제2영역(A2)으로부터 제1영역(A1) 방향으로 제1도전층(520)의 제1U-형 슬릿(521)을 지나도록 연장된 위치에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1안테나 구조체(R4)는 제1급전 라인(550) 및 제3도전층(560)을 사이에 두고 이격 배치되는 제1도전층(520) 및 제2도전층(530)을 통해 제1주파수 대역 및 제2주파수 대역에서 동작할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2안테나 구조체(R5)는 제1급전 라인(550)과 제2도전층(530) 사이에 배치되는 한 쌍의 도전성 라인들(5811, 5821)의 각 단부에 배치되는 도전성 패턴(581, 582)을 통해 제1주파수 대역 및 제2주파수 대역에서 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2안테나 구조체(R5)의 제1도전성 패턴(581) 및 제2도전성 패턴(582)은, 제1도전층(520)을 위에서 바라볼 때, 제1안테나 구조체(R4)의 제1도전층(520) 및 제2도전층(530)과 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
도 12c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 12a의 안테나 모듈(1200)이 부분적으로 투영된 상태를 도시한 평면도이다.
도 12c를 참고하면, 제3도전층(560)은, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제2공간(5421)의 실질적인 중앙에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1급전 라인(550)은, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1방향(① 방향)으로 제3도전층(560)의 실질적인 중심을 가로지르도록 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2안테나 구조체(R5)의 한 쌍의 도전성 라인들(5811, 5821)은, 제1도전층(520)을 상부에서 바라볼 때, 제1급전 라인(550)과의 간섭을 회피하기 위하여 제1급전 라인(550)을 우회하도록 배치될 수 있다. 예컨대, 한 쌍의 도전성 라인(5811, 5821)은 제1급전 라인(550)보다 길게 형성될 수 있으며, 제1급전 라인(550)을 지난 지점에서 다시 제1급전 라인(550)이 지나는 가상의 라인(L1)으로 우회할 수 있다. 따라서, 제1도전성 패턴(581) 및 제2도전성 패턴(582)은 제1급전 라인(550)이 지나는 가상의 라인(L1)을 기준으로 대칭되는 위치에 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 제2안테나 구조체(R5)는 제3도전층(560)이 포함되지 않은 제1U-형 슬롯(521) 및 제2U-형 슬롯(531)만을 포함하는 안테나 구조체(예: 도 5a의 안테나 구조체(R1))에 동일한 방식으로 포함될 수도 있다.
도 13a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 12a의 안테나 모듈(1200)의 반사 계수를 나타낸 그래프이다. 도 13b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 12a의 안테나 모듈(1200)의 주파수별 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 13a 및 도 13b를 참고하면, 제1안테나 구조체(R4) 및 제2안테나 구조체(R5)를 포함하는 안테나 모듈은 약 27.5 GHz ~ 28.5 GHz 범위의 대역폭을 갖는 제1주파수 대역에서 원활히 동작될 수 있고(예: 도 13a의 1301 영역), 약 37 GHz ~ 39.9 GHz 범위의 대역폭을 갖는 제2주파수 대역에서 원활히 동작될 수 있음을 알 수 있다(예: 도 13a의 1302 영역).
도 14는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈(1400)의 사시도이다.
도 14의 안테나 모듈(1400)은 도 2의 제3안테나 모듈(246)과 적어도 일부 유사하거나, 안테나 모듈의 다른 실시예들을 더 포함할 수 있다.
도 14를 참고하면, 안테나 모듈(1400)은 인쇄 회로 기판(1410)과, 인쇄 회로 기판(1410)에 배치되는 복수의 안테나 구조체들(1421, 1422, 1423, 1424)를 포함하는 제1안테나 어레이(1420)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(1400)의 제1안테나 어레이(1420)는 1×4 배열 구조를 갖는 안테나 구조체들(1421, 1422, 1423, 1424)을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 안테나 모듈(1400)은 다양한 개 수의 안테나 구조체 및 배열을 갖는 안테나 어레이를 포함할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판(1410)은 제1면(1411), 제1면(1411)과 반대 방향으로 향하는 제2면(1412)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 어레이(1420)는 인쇄 회로 기판(1410)에 나란히 순차적으로 배치될 수 있으며, 제1도전층(1421a) 및 제2도전층(1421b)을 포함하는 제1안테나 구조체(1421), 제3도전층(1422a) 및 제4도전층(1422b)을 포함하는 제2안테나 구조체(1422), 제5도전층(1423a) 및 제6도전층(1423b)을 포함하는 제3안테나 구조체(1423) 및/또는 제7도전층(1424a) 및 제8도전층(1424b)을 포함하는 제4안테나 구조체(1424)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1안테나 구조체(1421), 제2안테나 구조체(1422), 제3안테나 구조체(1423) 및 제4안테나 구조체(1424)는 전술한 도 5a의 안테나 구조체(R1), 도 8a의 안테나 구조체(R2), 도 10a의 안테나 구조체(R3) 또는 도 12a의 안테나 구조체(R4, R5) 중 적어도 하나의 안테나 구조체와 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(1400)은 인쇄 회로 기판(1410)의 제2면(1412)에 배치되고, 안테나 어레이(1420)와 전기적으로 연결되는 무선 통신 회로(1430)를 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 무선 통신 회로(1430)는 도전성 케이블(예: FPCB(flexible printed circuit board))을 통해 인쇄 회로 기판(1410)과 이격된 위치에 배치될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 무선 통신 회로(1430)는 제1안테나 어레이(1420)를 통해 3 GHz ~ 100 GHz 범위의 주파수를 가진 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(1400)는 특정 위상을 갖도록 각 안테나 구조체와 무선 통신 회로가 전기적으로 연결된 RF 체인(RF chain) 중에 배치되는 위상 천이기(phase shifter)를 통해 안테나 어레이(1420)의 빔 패턴의 방향이 조절되거나 특정 scanning 범위를 갖는 빔 커버리지가 확보될 수 있다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 14의 안테나 모듈(1400)의 방사 패턴을 나타낸 도면이다. 도 16a 내지 도 16d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 14의 안테나 모듈(1400)의 위상차에 따른 빔 스캐닝 성능을 도시한 도면이다.
도 15 및 도 16a 내지 도 16d를 참고하면, 28GHz 주파수 대역에서 위상 천이기(예: 3bit 위상 천이기)를 이용하여 45°단위로 위상을 순차적으로 입력할 경우, 점진적으로 빔 패턴의 방향이 변경되는 것을 알 수 있으며, 이를 기반으로 ±30°의 빔 scanning(총 60°의 coverage)이 가능함을 알 수 있다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈(1700)의 사시도이다.
도 17의 안테나 모듈(1700)은 도 2의 제3안테나 모듈(246)과 적어도 일부 유사하거나, 안테나 모듈의 다른 실시예들을 더 포함할 수 있다.
도 17을 참고하면, 안테나 모듈(1700)은 인쇄 회로 기판(1710)과, 인쇄 회로 기판(1710)에 배치되는 복수의 안테나 어레이들(1720, 1730, 1740)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판(1710)은 제1면(1711), 제1면(1711)과 반대 방향으로 향하는 제2면(1712)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(1700)은 인쇄 회로 기판(1710)의 제1면(1711)에 일정 간격으로 순차적으로 배치되는 복수의 안테나들(1721, 1722, 1723, 1724)를 포함하는 제1안테나 어레이(1720), 인쇄 회로 기판(1710)의 에지 영역에 배치되는 복수의 제1안테나 구조체들(1731, 1732, 1733, 1734)을 포함하는 제2안테나 어레이(1730) 및/또는 복수의 제1안테나 구조체들(1731, 1732, 1733, 1734)과 대응되는 위치에 배치되는 복수의 제2안테나 구조체들(1741, 1742, 1743, 1744)을 포함하는 제3안테나 어레이(1740)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(1700)은 인쇄 회로 기판(1710)상에 제1안테나 어레이(1720)의 복수의 안테나들(1721, 1722, 1723, 1724)과, 제2안테나 어레이(1730)의 복수의 제1안테나 구조체들(1731, 1732, 1733, 1734) 및 제3안테나 어레이(1740)의 제2안테나 구조체들(1741, 1742, 1743, 1744)이 1×4 배열 구조를 갖도록 배치되나 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 예컨대, 안테나 모듈(1700)은 다양한 개 수의 안테나, 안테나 구조체들 및 다양한 배열을 갖는 안테나 어레이들을 포함할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1안테나 어레이(1720)는, 인쇄 회로 기판(1710)의 제1면(1711)상에서, 제1도전성 패치(1721a)를 포함하는 제1안테나(1720), 제2도전성 패치(1722a)를 포함하는 제2안테나(1722), 제3도전성 패치(1723a)를 포함하는 제3안테나(1723) 및/또는 제4도전성 패치(1724a)를 포함하는 제4안테나(1724)가 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1안테나 어레이(1720)는 인쇄 회로 기판(1710)의 제1면(1711)이 향하는 제3방향(예: 도 17의 ③ 방향)으로 빔 패턴이 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제3방향(예: 도 17의 ③ 방향)은 전자 장치(예: 도 2b의 전자 장치(300))의 후면 플레이트(예: 도 3b의 후면 플레이트(311))가 향하는 방향을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2안테나 어레이(1730)는 인쇄 회로 기판(1710)의 일측 에지 영역에 배치되는 제1도전층(1731a) 및 제2도전층(1731b)을 포함하는 제1안테나 구조체(1731), 제3도전층(1732a) 및 제4도전층(1732b)을 포함하는 제2안테나 구조체(1732), 제5도전층(1733a) 및 제6도전층(1733b)을 포함하는 제3안테나 구조체(1733) 및/또는 제7도전층(1734a) 및 제8도전층(1734b)을 포함하는 제4안테나 구조체(1734)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1안테나 구조체(1731), 제2안테나 구조체(1732), 제3안테나 구조체(1733) 및 제4안테나 구조체(1734)는 전술한 도 5a의 안테나 구조체(R1), 도 8a의 안테나 구조체(R2), 도 10a의 안테나 구조체(R3) 또는 도 12a의 제1안테나 구조체(R4) 중 적어도 하나의 안테나 구조체와 적어도 일부 유사한 구조로 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3안테나 어레이(1740)는 한 쌍의 도전층 사이에 배치되는, 제1도전성 패턴(1741a) 및 제2도전성 패턴(1741b)을 포함하는 제5안테나 구조체(1741), 제3도전성 패턴(1742a) 및 제4도전성 패턴(1742b)을 포함하는 제6안테나 구조체(1742), 제5도전성 패턴(1743a) 및 제6도전성 패턴(1743b)을 포함하는 제7안테나 구조체(1743) 및/또는 제7도전성 패턴(1744a) 및 제8도전성 패턴(1744b)을 포함하는 제8안테나 구조체(1744)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제5안테나 구조체(1741), 제6안테나 구조체(1742), 제7안테나 구조체(1743) 및/또는 제8안테나 구조체(1744)는 전술한 도 12a의 제2안테나 구조체(R5)와 적어도 일부 유사한 구조로 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2안테나 어레이(1730)는 제3방향과 수직한 제4방향(예: 도 17의 ④ 방향)으로 빔 패턴이 형성되는 수직 편파 안테나 (예: 패치 안테나)로 동작할 수 있다. 제3안테나 어레이(1740)는 제4방향(예: 도 17의 ④ 방향)으로 빔 패턴이 형성되는 수평 편파 안테나(예: 다이폴 안테나)로 동작할 수 있다. 따라서, 제2안테나 어레이(1730)와 제3안테나 어레이(1740)는 동일한 방향으로 빔 패턴이 형성되는 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제4방향(예: 도 17의 ④ 방향)은 전자 장치(예: 도 3b의 전자 장치(300))의 측면(예: 도 3b의 측면(310E))이 향하는 방향을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(1700)은 인쇄 회로 기판(1710)의 제2면(1712)에 배치되고, 제1안테나 어레이(1720), 제2안테나 어레이(1730) 및 제3안테나 어레이(1440)와 전기적으로 연결되는 무선 통신 회로(1750)를 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 무선 통신 회로(1750)는 도전성 케이블(예: FPCB(flexible printed circuit board))을 통해 인쇄 회로 기판(1710)과 이격된 위치에 배치될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 무선 통신 회로(1750)는 제1안테나 어레이(1720), 제2안테나 어레이(1730) 및 제3안테나 어레이(1740)를 통해 3 GHz ~ 100 GHz 범위의 주파수를 가진 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(1700)은 특정 위상을 갖도록 안테나 어레이들(1720, 1730, 1740)과 무선 통신 회로(1750)가 전기적으로 연결된 RF 체인(RF chain) 중에 배치되는 위상 천이기(phase shifter)를 통해 안테나 어레이들(1720, 1730, 1740)의 빔 패턴의 방향이 조절되거나 특정 scanning 범위를 갖는 빔 커버리지가 확보될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 안테나 모듈(예: 도 8a의 안테나 모듈(800))은, 이격된 한 쌍의 도전층(예: 도 8a의 제1도전층(520) 및 제2도전층(530))에 대면하도록 각각 배치되는 U-형 슬롯(예: 도 8a의 제1U-형 슬롯(521) 및 제2U-형 슬롯(531))을 포함함으로써 제2주파수 대역(예: high band)에서 변화폭이 적게 유지되면서, 제1주파수 대역(예: low band)이 shift될 수 있으며, 한 쌍의 도전층(예: 도 8a의 제1도전층(520) 및 제2도전층(530)) 사이에 배치되는 또 다른 도전층(예: 도 8a의 제3도전층(560))(예: 도전성 stub)을 포함함으로써 제1주파수 대역(예: low band)의 변화폭이 적게 유지되면서, 제2주파수 대역(예: high band)의 대역폭이 확장될 수 있다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 이중 기판 적층 구조를 갖는 안테나 모듈(1800)의 사시도 및 단면도이다.
도 18a 및 도 18b를 참고하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도전성 패치를 이용한 안테나 모듈(1800)은 두 개의 인쇄 회로 기판을 적층시키는 방식으로 형성될 수 있다.
도 18a의 안테나 모듈(1800)은 도 2의 제3안테나 모듈(246)과 적어도 일부 유사하거나, 안테나 모듈의 다른 실시예를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(1800)은 제1인쇄 회로 기판(1810)과, 제1인쇄 회로 기판(1810)과 적어도 부분적으로 적층되도록 배치되는 제2인쇄 회로 기판(1820)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1인쇄 회로 기판(1810)은 제1면(1801) 및 제1면(1801)과 반대 방향으로 향하는 제2면(1802)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2인쇄 회로 기판(1820)은 제2면(1802)과 대면하는 제3면(1803) 및 제3면(1803)과 반대 방향으로 향하는 제4면(1804)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1인쇄 회로 기판(1810)은 제1면(1801)에 노출되거나, 제1인쇄 회로 기판(1810)의 내부에서 제2면(1802) 보다 제1면(1801)에 가까운 위치에 배치되는 제1도전층(1811)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2인쇄 회로 기판(1820)은 제1면(1801)을 위에서 바라볼 때, 제1도전층(1811)과 대응되도록 배치되고, 제4면(1804)에 노출되거나, 제2인쇄 회로 기판(1820)의 내부에서 제3면(1803) 보다 제4면(1804)에 가까운 위치에 배치되는 제2도전층(1821)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1인쇄 회로 기판(1810)은 제1도전층(1811)과 제2면(1802) 사이에 배치되고, 무선 통신 회로(예: 도 2의 무선 통신 모듈(192))와 전기적으로 연결되는 일정 길이를 갖는 도전성 라인(1813)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1면(1801)을 위에서 바라볼 때, 도전성 라인(1813)의 적어도 일부는 제1도전층(1811)과 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1인쇄 회로 기판(1810)은 도전성 라인(1813)과 전기적으로 연결되고, 제1인쇄 회로 기판(1810)의 제2면(1802)까지 연장되는 제1급전부(1812)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1급전부(1812)는 제1인쇄 회로 기판(1810)을 수직으로 관통하는 도전성 비아를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2인쇄 회로 기판(1820)은 제2도전층(1821)과 전기적으로 연결되며, 제1급전부(1812)와 대면하도록 제3면(1803)까지 연장 형성되는 제2급전부(1822)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1급전부(1812)는 제2면(1802)에 노출되도록 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2급전부(1822)는 제3면(1803)에 노출되도록 배치될 수 있다. 예컨대, 제1인쇄 회로 기판(1810)과 제2인쇄 회로 기판(1820)이 중첩될 경우, 제1급전부(1812)와 제2급전부(1822)는 솔더링 또는 도전성 본딩 공정을 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 안테나 모듈(1800)은 제1인쇄 회로 기판(1810)의 제1도전층(1811) 및 제2인쇄 회로 기판(1820)의 제2도전층(1821)이 서로 이격 배치된 한 쌍의 도전성 패치로 동작할 수 있으며, 제1급전부(1812) 및 제2급전부(1822)는 하나의 급전부로써 동작할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(1800)은 제1인쇄 회로 기판(1810)의 제2면(1802)과 제2인쇄 회로 기판(1820)의 제3면(1803)이 대면하는 공간(1805)이 진공 상태가 유지되면서, 도전성 본딩 공정을 통해 서로 부착될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 제1인쇄 회로 기판(1810) 및 제2인쇄 회로 기판(1820)은 ACF(anisotropic conductive film)를 통해 서로 접합될 수도 있다.
도 19는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 18a의 안테나 모듈(1800)의 이득 및 반사 계수를 나타낸 그래프로써, 단일 기판(예: 단일 인쇄 회로 기판)에 구성된 안테나 모듈과의 방사 성능을 비교하고 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 도 18a의 이중 기판 구조를 갖는 안테나 모듈(예: 도 18a의 안테나 모듈(1800))의 경우, 단일 기판에 구현된 안테나 모듈보다 높은 이득을 나타내면서, 상대적으로 넓은 대역폭이 확보됨을 알 수 있다. 예컨대, -10dB를 기준으로, 단일 기판에 구현된 안테나 모듈의 경우, 27.5GHz ~ 28.5 GHz의 약 1GHz의 대역폭이 확보되고 있으나(1901 구간), 이중 기판 구조를 갖는 안테나 모듈의 경우, 26 GHz ~ 29.5 GHz의 약 3.5 Ghz의 상대적으로 더 넓은 대역폭이 확보됨을 알 수 있다(1902 구간).
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 3a의 전자 장치(300))는, 제1플레이트(예: 도 3a의 전면 플레이트(302)), 상기 제1플레이트와 반대 방향으로 향하는 제2플레이트(예: 도 3b의 후면 플레이트(311)), 및 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이의 공간을 둘러싸고, 상기 제2플레이트에 결합되거나, 상기 제2플레이트와 일체로 형성된 측면 부재(예: 도 3a의 측면 베젤 구조(318))를 포함하는 하우징과, 상기 제1플레이트의 적어도 일부를 통해 보이는 디스플레이(예: 도 3a의 디스플레이(301))와, 상기 하우징 내부에 배치된 안테나 구조체(예: 도 5b의 안테나 구조체(R1))로서, 제1U-형(U-shaped) 슬롯(예: 도 5b의 제1U-형 슬롯(521))을 포함하는 제1영역(예: 도 5b의 제1영역(A1)) 및 상기 제1영역과 접하는 제2영역(예: 도 5b의 제2영역(A2))을 포함하는 제1도전층(예: 도 5b의 제1도전층(520)) 및 상기 제1도전층과 이격되면서 대면하는 제2도전층(예: 도 5b의 제2도전층(530))으로서, 상기 제1U-형슬롯과 대면하는 제2U-형 슬롯(예: 도 5b의 제2U-형 슬롯(531))을 포함하는 제3영역(예: 도 5b의 제3영역(A3)), 및 상기 제3영역과 접하고 상기 제2영역과 대면하는 제4영역(예: 도 5b의 제4영역(A4))을 포함하는 제2도전층을 포함하는 안테나 구조체 및 상기 제1도전층 또는 제2도전층에 전기적으로 연결되고, 3GHz 및 100GHz사이의 주파수를 가진 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성된 적어도 하나의 무선 통신 회로(예: 도 5b의 무선 통신 회로(590))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조체는, 상기 제1도전층의 상기 제1U-형 슬롯 및 상기 제2도전층의 상기 제2U-형 슬롯의 크기에 따라 제1주파수 대역(예: low band)이 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조체는, 상기 제1도전층의 제1영역 및 상기 제2도전층의 제3영역 사이의 제1공간(예: 도 5b의 제1공간(5411))을 채우는 제1유전체(예: 도 5b의 제1유전체(541)) 및 상기 제1도전층의 제2영역 및 상기 제2도전층의 제4영역 사이의 제2공간(예: 도 5b의 제2공간(5421))을 채우는 제2유전체(예: 도 5b의 제2유전체(542))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조체는, 적어도 상기 제2유전체 내에, 상기 제1도전층과 실질적으로 평형하게 배치되며, 상기 제1도전층 위에서 볼 때, 상기 제1도전층보다 작은 면적을 가지는 제3도전층(예: 도 8a의 제3도전층(560))을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제3도전층은, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제1공간에서 상기 제2공간 쪽으로 향하는 제1방향(예: 도 8a의 제1방향(① 방향))과 수직인 제2방향(예: 도 8a의 제2방향(② 방향))을 따라 연장된 제1가장자리(예: 도 8a의 제1가장자리(561))를 포함하며, 상기 제1가장자리는 상기 제1방향으로 형성된 리세스(예: 도 8a의 리세스(562))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조체는, 상기 제1방향을 따라 형성되는 상기 리세스의 폭 및/또는 상기 제2방향을 따라 형성되는 상기 리세스의 깊이에 따라 제2주파수 대역(예: high band)의 대역폭이 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조체(예: 도 8a의 안테나 구조체(R2))는, 상기 제2도전층과 상기 제3도전층 사이에 연장되고, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제3도전층과 적어도 일부 중첩되며, 상기 제2도전층과 상기 무선 통신 회로를 전기적으로 연결하는 전기적 경로(예: 도 8b의 제1급전 라인(550))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제3도전층은 상기 전기적 경로와 커플링 가능한 위치에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전기적 경로는, 상기 제2도전층과 상기 제3도전층 사이에서, 상기 제2공간내, 또는 상기 제2공간으로부터 상기 제3공간의 적어도 일부까지 연장되는 제1급전 라인(예: 도 8b의 제1급전 라인(550))과, 상기 제1급전 라인의 일단에 배치되고, 상기 제2도전층과 전기적으로 연결되는 제1급전부(예: 도 8b의 제1급전부(551)) 및 상기 제1급전 라인의 타단으로부터 상기 무선 통신 회로와 전기적으로 연결되는 제1급전 선로(예: 도 8b의 제1급전 선로(552))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1급전 라인은, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제3도전층의 중앙을 가로지르도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조체는, 적어도 상기 제2유전체 내에, 상기 제1도전층과 실질적으로 평형하게 배치되며, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제1도전층보다 작은 면적을 가지고 상기 제3도전층과 나란하게 배치되고, 상기 제3도전층과 동일한 형상을 갖는 제4도전층(예: 도 10b의 제4도전층(570))을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조체는 복수의 절연 레이어들을 포함하고, 상기 제3도전층 및 상기 제4도전층은 서로 다른 절연 레이어에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조체(예: 도 10b의 안테나 구조체(R3))는, 상기 제2도전층과 상기 제3도전층 사이에 연장되고, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제3도전층과 적어도 일부 중첩되며, 상기 제2도전층과 상기 무선 통신 회로를 전기적으로 연결하는 제1전기적 경로(예: 도 10b의 제1급전 라인(550)) 및 상기 제1전기적 경로와 상기 제4도전층 사이에 연장되고, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제4도전층과 적어도 일부 중첩되며, 상기 제1도전층과 상기 무선 통신 회로를 전기적으로 연결하는 제2전기적 경로(예: 도 10b의 제2급전 라인(553))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수의 절연 레이어들을 포함하는 인쇄 회로 기판(예: 도 5b의 인쇄 회로 기판(510))을 더 포함하고, 상기 제1도전층은 상기 절연 레이어들 중 제1레이어에 배치되고, 상기 제2도전층은 상기 절연 레이어들 중 상기 제1레이어로부터 이격된 제2레이어에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제2공간은 상기 복수의 절연 레이어를 통해, 상기 제1도전층으로부터 상기 제2도전층까지 전기적으로 연결되고, 일정 간격으로 배치되는 복수의 도전성 비아(예: 도 5b의 도전성 연결 부재(543))를 통해 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 무선 통신 회로는 상기 인쇄 회로 기판에 배치되거나, 도전성 케이블을 통해 상기 인쇄 회로 기판과 이격 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1영역과 상기 제3영역 사이의 제1공간으로부터 상기 제2영역과 상기 제4영역 사이의 제2공간의 적어도 일부까지 연장되고, 상기 안테나 구조체와 동일한 방향으로 빔 패턴이 형성되는 추가 안테나 구조체(예: 도 12a의 제2안테나 구조체(R5))를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 추가 안테나 구조체(예: 도 12b의 제2안테나 구조체(R5))는, 제1도전성 라인(예: 도 12b의 제1도전성 라인(5811))에 의해 상기 제2공간으로부터 상기 제1공간의 적어도 일부 영역까지 배치되고, 상기 무선 통신 회로와 전기적으로 연결되는 제1도전성 패턴(예: 도 12b의 제1도전성 패턴(581)) 및 상기 제1도전성 패턴과 동일하지 않은 레이어에서, 상기 제1도전성 라인과 이격 배치되는 제2도전성 라인(예: 도 12b의 제2도전성 라인(5821))에 의해 상기 제2공간으로부터 상기 제1공간의 적어도 일부 영역까지 배치되는 제2도전성 패턴(예: 도 12b의 제2도전성 패턴(582))을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조체는, 상기 제2도전층과 상기 제3도전층 사이에 연장되고, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제3도전층과 적어도 일부 중첩되며, 상기 제2도전층과 상기 무선 통신 회로를 전기적으로 연결하는 전기적 경로를 포함하고, 상기 전기적 경로는, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제1도전성 라인 및/또는 상기 제2도전성 라인과 중첩되지 않는 위치에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 무선 통신 회로는 상기 추가 안테나 구조체를 통해 3GHz 및 100GHz사이의 주파수를 가진 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
500: 안테나 모듈 510: 인쇄 회로 기판
520: 제1도전층 521: 제1U-형 슬롯
530: 제2도전층 531: 제2U-형 슬롯
541: 제1유전체 542: 제2유전체
550: 제1급전 라인 560: 제3도전층
R1, R2, R3, R4, R5: 안테나 구조체

Claims (22)

  1. 전자 장치에 있어서,
    제1플레이트, 상기 제1플레이트와 반대 방향으로 향하는 제2플레이트, 및 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이의 공간을 둘러싸고, 상기 제2플레이트에 결합되거나, 상기 제2플레이트와 일체로 형성된 측면 부재를 포함하는 하우징;
    상기 제1플레이트의 적어도 일부를 통해 보이는 디스플레이;
    상기 하우징 내부에 배치된 안테나 구조체로서,
    제1U-형(U-shaped) 슬롯을 포함하는 제1영역 및 상기 제1영역과 접하는 제2영역을 포함하는 제1도전층; 및
    상기 제1도전층과 이격되면서 대면하는 제2도전층으로서, 상기 제1U-형 슬롯과 대면하는 제2U-형 슬롯을 포함하는 제3영역, 및 상기 제3영역과 접하고 상기 제2영역과 대면하는 제4영역을 포함하는 제2도전층을 포함하는 안테나 구조체; 및
    상기 제1도전층 또는 제2도전층에 전기적으로 연결되고, 3GHz 및 100GHz사이의 주파수를 가진 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 적어도 하나의 무선 통신 회로를 포함하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 구조체는,
    상기 제1도전층의 상기 제1U-형 슬롯 및 상기 제2도전층의 상기 제2U-형 슬롯의 크기에 따라 제1주파수 대역이 결정되는 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1주파수 대역은 24 GHz ~ 34 GHz 범위의 주파수 대역을 포함하는 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 구조체는,
    상기 제1도전층의 제1영역 및 상기 제2도전층의 제3영역 사이의 제1공간을 채우는 제1유전체; 및
    상기 제1도전층의 제2영역 및 상기 제2도전층의 제4영역 사이의 제2공간을 채우는 제2유전체를 포함하는 전자 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 안테나 구조체는,
    적어도 상기 제2유전체 내에, 상기 제1도전층과 실질적으로 평형하게 배치되며, 상기 제1도전층 위에서 볼 때, 상기 제1도전층보다 작은 면적을 가지는 제3도전층을 더 포함하는 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3도전층은, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제1공간에서 상기 제2공간 쪽으로 향하는 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 연장된 제1가장자리를 포함하며, 상기 제1가장자리는 상기 제1방향으로 형성된 리세스를 포함하는 전자 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 안테나 구조체는,
    상기 제1방향을 따라 형성되는 상기 리세스의 폭 또는 상기 제2방향을 따라 형성되는 상기 리세스의 깊이에 따라 제2주파수 대역의 대역폭이 결정되는 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2주파수 대역은 37 GHz ~ 44 GHz 범위의 주파수 대역을 포함하는 전자 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 안테나 구조체는,
    상기 제2도전층과 상기 제3도전층 사이에 연장되고, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제3도전층과 적어도 일부 중첩되며, 상기 제2도전층과 상기 무선 통신 회로를 전기적으로 연결하는 전기적 경로를 포함하는 전자 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3도전층은 상기 전기적 경로와 커플링 가능한 위치에 배치되는 전자 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전기적 경로는
    상기 제2도전층과 상기 제3도전층 사이에서, 상기 제2공간내에 배치되는 제1급전 라인;
    상기 제1급전 라인의 일단에 배치되고, 상기 제2도전층과 전기적으로 연결되는 제1급전부; 및
    상기 제1급전 라인의 타단으로부터 상기 무선 통신 회로와 전기적으로 연결되는 제1급전 선로를 포함하는 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1급전 라인은, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제3도전층의 중앙을 가로지르도록 배치되는 전자 장치.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 안테나 구조체는,
    적어도 상기 제2유전체 내에, 상기 제1도전층과 실질적으로 평형하게 배치되며, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제1도전층보다 작은 면적을 가지고 상기 제3도전층과 나란하게 배치되고, 상기 제3도전층과 동일한 형상을 갖는 제4도전층을 더 포함하는 전자 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 안테나 구조체는 복수의 절연 레이어들을 포함하고,
    상기 제3도전층 및 상기 제4도전층은 서로 다른 절연 레이어에 배치되는 전자 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 안테나 구조체는,
    상기 제2도전층과 상기 제3도전층 사이에 연장되고, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제3도전층과 적어도 일부 중첩되며, 상기 제2도전층과 상기 무선 통신 회로를 전기적으로 연결하는 제1전기적 경로; 및
    상기 제1전기적 경로와 상기 제4도전층 사이에 연장되고, 상기 제1도전층을 위에서 바라볼 때, 상기 제4도전층과 적어도 일부 중첩되며, 상기 제1도전층과 상기 무선 통신 회로를 전기적으로 연결하는 제2전기적 경로를 포함하는 전자 장치.
  16. 제4항에 있어서,
    복수의 절연 레이어들을 포함하는 인쇄 회로 기판을 더 포함하고,
    상기 제1도전층은 상기 절연 레이어들 중 제1레이어에 배치되고,
    상기 제2도전층은 상기 절연 레이어들 중 상기 제1레이어로부터 이격된 제2레이어에 배치되는 전자 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2공간은 상기 복수의 절연 레이어를 통해, 상기 제1도전층으로부터 상기 제2도전층까지 전기적으로 연결되고, 일정 간격으로 배치되는 복수의 도전성 비아를 통해 형성되는 전자 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 무선 통신 회로는 상기 인쇄 회로 기판에 배치되거나, 도전성 케이블을 통해 상기 인쇄 회로 기판과 이격 배치되는 전자 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1영역과 상기 제3영역 사이의 제1공간으로부터 상기 제2영역과 상기 제4영역 사이의 제2공간의 적어도 일부까지 연장되고, 상기 안테나 구조체와 동일한 방향으로 빔 패턴이 형성되는 추가 안테나 구조체를 더 포함하는 전자 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 추가 안테나 구조체는,
    제1도전성 라인에 의해 상기 제2공간으로부터 상기 제1공간의 적어도 일부 영역까지 배치되고, 상기 무선 통신 회로와 전기적으로 연결되는 제1도전성 패턴; 및
    상기 제1도전성 패턴과 동일하지 않은 절연 레이어에서, 상기 제1도전성 라인과 이격 배치되는 제2도전성 라인에 의해 상기 제2공간으로부터 상기 제1공간의 적어도 일부 영역까지 배치되는 제2도전성 패턴을 포함하는 전자 장치.
  21. 삭제
  22. 삭제
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