KR102662290B1

KR102662290B1 - 안테나를 구비하는 전자 기기

Info

Publication number: KR102662290B1
Application number: KR1020227030422A
Authority: KR
Inventors: 정강재; 조일남; 최국헌; 박병용; 김의선
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Filing date: 2020-06-19
Publication date: 2024-05-03

Abstract

일 실시 예에 따른 안테나를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는 상기 전자 기기 내부에 배치되는 기판(substrate) 상에 배치되고, 복수의 주파수 대역에서 공진하도록 동작하는 안테나; 및 상기 기판 상에 배치되고, 상기 안테나로 신호를 급전하는 급전 라인 (feeding line)과 그라운드로 동작하는 그라운드 라인으로 구성된 급전부(feeding unit)를 포함할 수 있다. 상기 안테나는 상기 급전 라인과 연결된 제1 금속 패턴 및 상기 그라운드 라인과 연결된 제2 금속 패턴이 상기 기판의 제1 축 방향으로 형성된 제1 방사체; 및 상기 급전 라인과 연결된 제3 금속 패턴이 상기 기판의 제2 축 방향으로 형성된 제2 방사체를 포함할 수 있다.

Description

안테나를 구비하는 전자 기기

본 명세서는 안테나를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다. 특정 구현은 LTE 대역과 5G Sub6 대역에서 동작하는 투명 안테나에 관한 것이다.

전자기기(electronic devices)는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)로 나뉠 수 있다. 다시 전자기기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.

전자기기의 기능은 다양화되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.

이와 같은 전자기기는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.

이러한 전자기기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.

상기 시도들에 더하여, 최근 전자기기는 LTE 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공하고 있다. 또한, 향후에는 5G 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공할 것으로 기대된다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.

이와 관련하여, 이동 단말기는 5G 통신 서비스를 다양한 주파수 대역에서 제공하도록 구성될 수 있다. 최근에는 6GHz 대역 이하의 Sub6 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 하지만, 향후에는 보다 빠른 데이터 속도를 위해 Sub6 대역 이외에 밀리미터파(mmWave) 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공할 것으로 예상된다.

4G LTE 통신 서비스와 5G 통신 서비스를 제공하기 위해 안테나는 전자 기기 내부에 배치되거나 또는 디스플레이 내부에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 디스플레이 내부의 넓은 공간을 활용하면 전자 기기 내부에 배치된 기존 안테나들과 간섭 없이 안테나를 구현할 수 있다. 하지만, 이와 같이 디스플레이에 구비되는 투명 안테나는 메탈 메쉬 격자 구조 또는 투명 소재로 구현되어 전도성이 저감되는 문제점이 있다.

또한, LTE 저대역(low band)까지 커버하기 위하여 안테나 대역폭 확장이 필요하다. 이를 위해, 안테나 사이즈가 증가하는 문제점이 있다.

본 명세서는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 4G LTE 대역 및 5G Sub6 대역에서 동작하는 투명 소재의 안테나를 제공하기 위한 것이다.

본 명세서의 다른 일 목적은, 4G LTE 저대역 및 5G Sub6 대역까지 하나의 안테나 모듈로 광대역 동작하는 안테나 구조를 제시하기 위한 것이다.

본 명세서의 다른 일 목적은, 4G LTE 저대역 및 5G Sub6 대역까지 하나의 안테나 모듈로 광대역 동작하는 다중 모드/다중 대역 안테나 구조를 제시하기 위한 것이다.

본 명세서의 다른 일 목적은, 전자 기기의 디스플레이에 복수 개의 투명 안테나를 배치하여 통신 성능을 개선하기 위한 것이다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 일 실시 예에 따른 안테나를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는 상기 전자 기기 내부에 배치되는 기판(substrate) 상에 배치되고, 복수의 주파수 대역에서 공진하도록 동작하는 안테나; 및 상기 기판 상에 배치되고, 상기 안테나로 신호를 급전하는 급전 라인 (feeding line)과 그라운드로 동작하는 그라운드 라인으로 구성된 급전부(feeding unit)를 포함할 수 있다. 상기 안테나는 상기 급전 라인과 연결된 제1 금속 패턴 및 상기 그라운드 라인과 연결된 제2 금속 패턴이 상기 기판의 제1 축 방향으로 형성된 제1 방사체; 및 상기 급전 라인과 연결된 제3 금속 패턴이 상기 기판의 제2 축 방향으로 형성된 제2 방사체를 포함할 수 있다.

일 실시 예로, 상기 안테나는 상기 제1 방사체에 의해 제1 주파수 대역에서 공진하도록 동작하고, 상기 제2 방사체에 의해 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다.

일 실시 예로, 상기 제1 방사체는 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴의 너비가 소정 각도로 증가하도록 형성되는 bow-tie 안테나일 수 있다.

일 실시 예로, 상기 제2 방사체는 상기 제3 금속 패턴의 너비가 상기 제2 축 방향으로 증가하도록 형성되는 모노폴 안테나일 수 있다.

일 실시 예로, 상기 모노폴 안테나는 단부가 원형 구조, 반원 구조, 삼각형 구조 및 테이퍼링 구조 중 적어도 하나로 형성된 loaded monopole 안테나로 구성될 수 있다.

일 실시 예로, 상기 bow-tie 안테나의 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴에는 소정 길이와 너비로 형성되는 슬릿이 구비될 수 있다.

일 실시 예로, 상기 급전부는 상기 급전 라인의 양 측에 상기 그라운드 라인이 소정 간격으로 이격된 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1 금속 패턴은 상기 슬릿과 수직하게 형성되는 매칭 스터브 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 매칭 스터브 패턴의 너비는 상기 급전 라인의 너비보다 좁게 형성될 수 있다.

일 실시 예로, 상기 급전부는 상기 급전 라인의 양 측에 상기 그라운드 라인이 소정 간격으로 이격된 구조로 형성될 수 있다. 상기 안테나는 상기 그라운드 라인 중 하나와 소정 간격 이격되게 배치되는 제4 금속 패턴으로 형성된 제3 방사체를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예로, 상기 제3 방사체는 삼각형 형상으로 형성된 기생 금속 패턴(parasitic metal pattern)으로 형성되고, 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 공진할 수 있다.

일 실시 예로, 상기 안테나는 상기 제1 방사체에 의해 제1 주파수 대역 및 상기 제3 주파수 대역보다 높은 제4 주파수 대역에서 공진할 수 있다. 상기 제1 방사체는 상기 제1 방사체에 해당하는 bow-tie 안테나의 고차 모드(higher order mode)에 의해 상기 제4 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다.

일 실시 예로, 상기 기판은 투명 소재 기판(transparent material substrate)일 수 있다. 상기 안테나를 구성하는 상기 제1 방사체 내지 제3 방사체는 투명 소재 금속(transparent material metal) 또는 메탈 메쉬 격자(metal mesh grid)로 구현될 수 있다.

일 실시 예로, 상기 전자 기기는 불 투명 영역(un-transparent region)에 형성되고, 상기 급전 라인과 연결되어 상기 복수의 주파수 대역의 신호를 전달하도록 구성된 송수신부 회로(transceiver circuit)을 더 포함할 수 있다. 상기 송수신부 회로는 상기 급전 라인을 통해 상기 안테나로 신호를 전달하여, LTE 통신 시스템의 저대역(LB) 내지 고대역(HB)의 신호 및 5G Sub6 대역의 신호를 상기 안테나를 통해 방사하도록 할 수 있다.

일 실시 예로, 상기 안테나는 상기 전자 기기의 서로 다른 영역에 배치되는 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 상기 전자 기기는 상기 송수신부 회로와 동작 가능하게 결합되고, 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 복수의 안테나들 중 둘 이상의 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다.

일 실시 예로, 상기 프로세서는 상기 송수신부 회로를 제어하여, 상기 안테나의 상기 제1 방사체 내지 상기 제3 방사체 중 적어도 하나를 이용하여 반송파 집성(carrier aggregation)을 수행할 수 있다.

일 실시 예로, 상기 안테나는 상기 전자 기기의 서로 다른 영역에 배치되는 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 송수신부 회로를 제어하여, 상기 복수의 안테나들 중 둘 이상의 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하면서, 상기 안테나의 상기 제1 방사체 내지 상기 제3 방사체 중 적어도 하나를 이용하여 반송파 집성(carrier aggregation)을 수행할 수 있다.

일 실시 예로, 상기 전자 기기는 이동 단말기, 사이니지, 디스플레이 기기, 투명 AR/VR 기기, 차량 또는 무선 오디오/비디오 장치일 수 있다. 상기 안테나는 디스플레이 상에 배치되거나 또는 디스플레이 내부에 배치되는 투명 안테나일 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따른 디스플레이에 구비되는 투명 안테나를 포함하는 안테나 모듈이 제공된다. 상기 안테나 모듈은 투명 기판(transparent substrate) 상에 배치되고, 복수의 주파수 대역에서 공진하도록 동작하는 투명 안테나; 및 상기 투명 기판 상에 배치되고, 상기 투명 안테나로 신호를 급전하는 급전 라인 (feeding line)과 그라운드로 동작하는 그라운드 라인으로 구성된 급전부(feeding unit)를 포함할 수 있다. 상기 투명 안테나는 상기 급전 라인과 연결된 제1 금속 패턴 및 상기 그라운드 라인과 연결된 제2 금속 패턴이 상기 기판의 제1 축 방향으로 형성된 제1 방사체; 및 상기 급전 라인과 연결된 제3 금속 패턴이 상기 기판의 제2 축 방향으로 형성된 제2 방사체를 포함할 수 있다.

일 실시 예로, 상기 제1 방사체는 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴의 너비가 소정 각도로 증가하도록 형성되는 bow-tie 안테나일 수 있다. 상기 제2 방사체는 상기 제3 금속 패턴의 너비가 상기 제2 축 방향으로 증가하도록 형성되는 모노폴 안테나일 수 있다.

일 실시 예로, 상기 bow-tie 안테나의 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴에는 소정 길이와 너비로 형성되는 슬릿이 구비될 수 있다. 상기 급전부는 상기 급전 라인의 양 측에 상기 그라운드 라인이 소정 간격으로 이격된 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1 금속 패턴은 상기 슬릿과 수직하게 형성되는 매칭 스터브 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 매칭 스터브 패턴의 너비는 상기 급전 라인의 너비보다 좁게 형성될 수 있다.

일 실시 예로, 상기 급전부는 상기 급전 라인의 양 측에 상기 그라운드 라인이 소정 간격으로 이격된 구조로 형성될 수 있다. 상기 투명 안테나는 상기 그라운드 라인 중 하나와 연결되고, 상기 급전 라인과 소정 간격 이격되게 배치되는 제4 금속 패턴으로 형성된 제3 방사체를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 방사체는 삼각형 형상으로 형성된 기생 금속 패턴(parasitic metal pattern)으로 형성되고, 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 공진할 수 있다.

이와 같은 투명 안테나를 구비하는 전자기기의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

일 실시 예에 따르면, 4G LTE 대역 및 5G Sub6 대역에서 동작하는 투명 소재의 안테나를 제공할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 모노폴 및 bow-tie 방사체의 결합 구조를 통해, 4G LTE 저대역 및 5G Sub6 대역까지 하나의 안테나 모듈로 광대역 동작하는 안테나 구조를 제공할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 모노폴 및 bow-tie 방사체의 결합 구조를 통해, 4G LTE 저대역 및 5G Sub6 대역까지 하나의 안테나 모듈로 광대역 동작하는 다중 모드/다중 대역 안테나 구조를 제공할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 전자 기기의 디스플레이에 복수 개의 투명 안테나를 배치하고, 다중 입출력(MIMO) 및/또는 반송파 집성(CA)을 통해 통신 성능을 개선할 수 있다.

본 명세서의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 명세서의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 구성과 전자 기기와 외부기기 또는 서버와의 인터페이스를 나타낸다.
도 2a는 도 1의 전자 기기에 대한 상세 구성을 나타낸다. 한편, 도 2b 및 2c는 본 명세서와 관련된 전자 기기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 전자 기기의 복수의 안테나들이 배치될 수 있는 구성의 예시를 나타낸다. 도 3b는 실시 예에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다.
도 4a는 본 명세서에 따른 디스플레이에 내장되는 투명 안테나와 전송 선로를 구비하는 전자 기기를 나타낸다. 또한, 도 4b는 본 명세서에 따른 투명 안테나가 내장되는 디스플레이의 구조를 나타낸다.
도 5는 단일 대역에서 동작하는 안테나의 공진 특성과 다중 대역에서 동작하는 안테나의 사이즈와 주파수와의 관계를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 서로 다른 실시 예에 따른 다중 대역/다중 모드 안테나 구성을 나타낸다.
도 8은 다양한 실시 예에 따른 모노폴 안테나의 형상들을 나타낸다.
도 9a 내지 9c는 서로 다른 주파수 대역에서 기판의 금속 패턴에 형성되는 전류 분포를 나타낸다. 한편, 도 10a 및 도 10b는 서로 다른 주파수 대역에서 안테나 방사 패턴을 나타낸다.
도 11은 일 실시 예에 따른 투명 안테나로 구현되는 다중 모드/다중 대역 안테나 구성을 나타낸다. 한편, 도 12는 일 실시 예에 따른 투명 안테나의 레이어 구조를 나타낸다.
도 13a는 일 예시에 따른 투명 안테나와 인터페이스 구성을 나타낸다. 도 13b는 일 예시에 따른 투명 안테나와 이를 제어하는 구성을 나타낸다.
도 14a 및 도 14b는 일 실시 예에 따른 다중 모드 안테나의 반사 계수 특성과 방사 효율 특징을 나타낸 것이다.
도 15는 다중 모드로 동작하는 복수의 안테나들과 이들을 제어하는 구성을 나타낸다.
도 16a는 본 명세서에서 제시되는 투명 안테나가 다양한 전자 기기에 적용된 예시를 나타낸다.
도 16b는 본 명세서에서 제시되는 투명 안테나가 로봇(robot)에 적용된 실시예를 나타낸다.
도 17은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 명세서의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 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.

본 명세서에서 설명되는 전자 기기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.

그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 구성과 전자 기기와 외부기기 또는 서버와의 인터페이스를 나타낸다. 한편, 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 도 2a는 도 1의 전자 기기에 대한 상세 구성을 나타낸다. 한편, 도 2b 및 2c는 본 명세서와 관련된 전자 기기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.

도 1을 참조하면, 전자 기기(100)는 통신 인터페이스(110), 입력 인터페이스 (또는, 입력 장치)(120), 출력 인터페이스 (또는, 출력 장치)(150) 및 프로세서(180)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 통신 인터페이스(110)는 무선 통신모듈(110)를 지칭할 수 있다. 또한, 전자 기기(100)는 디스플레이(151)와 메모리(170)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 전자 기기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 전자 기기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신모듈(110)은, 전자 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100) 사이, 또는 전자 기기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신모듈(110)은, 전자 기기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 여기서, 하나 이상의 네트워크는 예컨대 4G 통신 네트워크 및 5G 통신 네트워크일 수 있다.

도 1 및 도 2a를 참조하면, 이러한 무선 통신모듈(110)은, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113), 위치정보 모듈(114) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113) 및 위치정보 모듈(114)은 모뎀과 같은 기저대역 프로세서로 구현될 수 있다. 일 예시로, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113) 및 위치정보 모듈(114)은 IF 대역에서 동작하는 송수신부 회로(transceiver circuit)와 기저대역 프로세서로 구현될 수 있다. 한편, RF 모듈(1200)은 각각의 통신 시스템의 RF 주파수 대역에서 동작하는 RF 송수신부 회로로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113) 및 위치정보 모듈(114)은 각각의 RF 모듈을 포함하도록 해석될 수 있다.

4G 무선 통신 모듈(111)은 4G 이동통신 네트워크를 통해 4G 기지국과 4G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 4G 무선 통신 모듈(111)은 하나 이상의 4G 송신 신호를 4G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 4G 무선 통신 모듈(111)은 하나 이상의 4G 수신 신호를 4G 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 4G 기지국으로 전송되는 복수의 4G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다. 또한, 4G 기지국으로부터 수신되는 복수의 4G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다.

5G 무선 통신 모듈(112)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 여기서, 4G 기지국과 5G 기지국은 비-스탠드 얼론(NSA: Non-Stand-Alone) 구조일 수 있다. 예컨대, 4G 기지국과 5G 기지국은 셀 내 동일한 위치에 배치되는 공통-배치 구조(co-located structure)일 수 있다. 또는, 5G 기지국은 4G 기지국과 별도의 위치에 스탠드-얼론(SA: Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다.

5G 무선 통신 모듈(112)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 5G 무선 통신 모듈(112)은 하나 이상의 5G 송신 신호를 5G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(112)은 하나 이상의 5G 수신 신호를 5G 기지국으로부터 수신할 수 있다.

이때, 5G 주파수 대역은 4G 주파수 대역과 동일한 대역을 사용할 수 있고, 이를 LTE 재배치(re-farming)이라고 지칭할 수 있다. 한편, 5G 주파수 대역으로, 6GHz 이하의 대역인 Sub6 대역이 사용될 수 있다.

반면, 광대역 고속 통신을 수행하기 위해 밀리미터파(mmWave) 대역이 5G 주파수 대역으로 사용될 수 있다. 밀리미터파(mmWave) 대역이 사용되는 경우, 전자 기기(100)는 기지국과의 통신 커버리지 확장(coverage expansion)을 위해 빔 포밍(beam forming)을 수행할 수 있다.

한편, 5G 주파수 대역에 관계없이, 5G 통신 시스템에서는 전송 속도 향상을 위해, 더 많은 수의 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 기지국으로 전송되는 복수의 5G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) MIMO가 수행될 수 있다. 또한, 5G 기지국으로부터 수신되는 복수의 5G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) MIMO가 수행될 수 있다.

한편, 무선 통신모듈(110)은 4G 무선 통신 모듈(111)과 5G 무선 통신 모듈(112)을 통해 4G 기지국 및 5G 기지국과 이중 연결(DC: Dual Connectivity) 상태일 수 있다. 이와 같이, 4G 기지국 및 5G 기지국과의 이중 연결을 EN-DC(EUTRAN NR DC)이라 지칭할 수 있다. 여기서, EUTRAN은 Evolved Universal Telecommunication Radio Access Network로 4G 무선 통신 시스템을 의미하고, NR은 New Radio로 5G 무선 통신 시스템을 의미한다.

한편, 4G 기지국과 5G 기지국이 공통-배치 구조(co-located structure)이면, 이종 반송파 집성(inter-CA(Carrier Aggregation)을 통해 스루풋(throughput) 향상이 가능하다. 따라서, 4G 기지국 및 5G 기지국과 EN-DC 상태이면, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)을 통해 4G 수신 신호와 5G 수신 신호를 동시에 수신할 수 있다.

근거리 통신 모듈(113)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth??), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(114)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 전자 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100) 사이, 또는 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100, 또는 외부서버)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.

한편, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)을 이용하여 전자 기기 간 근거리 통신이 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 기지국을 경유하지 않고 전자 기기들 간에 D2D (Device-to-Device) 방식에 의해 근거리 통신이 수행될 수 있다.

한편, 전송 속도 향상 및 통신 시스템 융합(convergence)을 위해, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112) 중 적어도 하나와 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(111)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 4G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 또는, 5G 무선 통신 모듈(112)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 5G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.

위치정보 모듈(114)은 전자 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, 전자 기기는 GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 전자 기기는 Wi-Fi모듈을 활용하면, Wi-Fi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서, 위치정보모듈(114)은 치환 또는 부가적으로 전자 기기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신모듈(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보모듈(114)은 전자 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 전자 기기의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.

구체적으로, 전자 기기는 5G 무선 통신 모듈(112)을 활용하면, 5G 무선 통신 모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 5G 기지국의 정보에 기반하여, 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 특히, 밀리미터파(mmWave) 대역의 5G 기지국은 좁은 커버리지를 갖는 소형 셀(small cell)에 배치(deploy)되므로, 전자 기기의 위치를 획득하는 것이 유리하다.

입력 장치(120)는, 펜 센서(1200), 키 버튼(123), 음성입력 모듈(124), 터치 패널(151a) 등을 포함할 수 있다. 한편, 입력 장치(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라 모듈(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 152c), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력 장치(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.

카메라 모듈(121)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈, 이미지 신호 프로세서(ISP), 또는 플래시(예: LED 또는 lamp 등)를 포함할 수 있다.

센서 모듈(140)은 전자 기기 내 정보, 전자 기기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(140)은 제스처 센서(340a), 자이로 센서(340b), 기압 센서(340c), 마그네틱 센서(340d), 가속도 센서(340e), 그립 센서(340f), 근접 센서(340g), 컬러(color) 센서(340h)(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서(340i), 온/습도 센서(340j), 조도 센서(340k), 또는 UV(ultra violet) 센서(340l), 광 센서(340m), 홀(hall)센서(340n) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 센서 모듈(140)은 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 152c 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 전자 기기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.

출력 인터페이스(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이(151), 오디오 모듈(152), 햅팁 모듈(153), 인디케이터(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이와 관련하여, 디스플레이(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 전자 기기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 전자 기기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(micro electro mechanical systems, MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(151)는 사용자에게 각종 콘텐트(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 및/또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 디스플레이(151)는 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스쳐, 근접, 또는 호버링 입력을 수신할 수 있다.

한편, 디스플레이(151)는 터치 패널(151a), 홀로그램 장치(151b) 및 프로젝터(151c) 및/또는 이들을 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 패널은 유연하게, 투명하게, 또는 착용할 수 있게 구현될 수 있다. 패널은 터치 패널(151a)과 하나 이상의 모듈로 구성될 수 있다. 홀로그램 장치(151b)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터(151c)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 스크린은, 예를 들면, 전자 장치(100)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다.

오디오 모듈(152)은 리시버(152a), 스피커(152b) 및 마이크로폰(152c)과 연동하도록 구성될 수 있다. 한편, 햅팁 모듈(153)은 전기 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있고, 진동, 또는 햅틱 효과(예: 압력, 질감) 등을 발생시킬 수 있다. 전자 기기는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting), 또는 미디어플로(mediaFlow) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있는 모바일 TV 지원 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 또한, 인디케이터(154)는 전자 기기(100) 또는 그 일부(예: 프로세서(310))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다.

인터페이스부로 구현될 수 있는 유선 통신모듈(160)은 전자 기기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 유선 통신 모듈(160)는, HDMI(162), USB(162), 커넥터/포트(163), 광 인터페이스(optical interface)(164), 또는 D-sub(D-subminiature)(165)를 포함할 수 있다. 또한, 유선 통신모듈(160)은 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전자 기기(100)에서는, 유선 통신 모듈(160)에 외부기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.

또한, 메모리(170)는 전자 기기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 전자 기기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 전자 기기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버(예컨대, 제1 서버(310) 또는 제2 서버(320))로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 전자 기기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 전자 기기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 전자 기기(100) 상에 설치되어, 프로세서(180)에 의하여 상기 전자 기기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.

이와 관련하여, 제1 서버(310)는 인증 서버로 지칭될 수 있고, 제2 서버(320)는 컨텐츠 서버로 지칭될 수 있다. 제1 서버(310) 및/또는 제2 서버(320)는 기지국을 통해 전자 기기와 인터페이스될 수 있다. 한편, 컨텐츠 서버에 해당하는 제2 서버(320) 중 일부는 기지국 단위의 모바일 에지 클라우드(MEC, 330)로 구현될 수 있다. 따라서, 모바일 에지 클라우드(MEC, 330)로 구현된 제2 서버(320)를 통해 분산 네트워크를 구현하고, 컨텐츠 전송 지연을 단축시킬 수 있다.

메모리(170)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(170)는 내장 메모리(170a)와 외장 메모리(170b)를 포함할 수 있다. 메모리(170)는, 예를 들면, 전자 기기(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메모리(170)는 소프트웨어 및/또는 프로그램(240)을 저장할 수 있다. 예를 들어, 프로그램(240)은 커널(171), 미들웨어(172), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)(173) 또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션")(174) 등을 포함할 수 있다. 커널(171), 미들웨어(172), 또는 API(174)의 적어도 일부는, 운영 시스템(OS)으로 지칭될 수 있다.

커널(171)은 다른 프로그램들(예: 미들웨어(172), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programing interface, API)(173), 또는 어플리케이션 프로그램(174))에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스, 메모리(170), 또는 프로세서(180) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 커널(171)은 미들웨어(172), API(173), 또는 어플리케이션 프로그램(174)에서 전자 기기(100)의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.

미들웨어(172)는 API(173) 또는 어플리케이션 프로그램(174)이 커널(171)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 또한, 미들웨어(172)는 어플리케이션 프로그램(247)으로부터 수신된 하나 이상의 작업 요청들을 우선 순위에 따라 처리할 수 있다. 일 실시 예로, 미들웨어(172)는 어플리케이션 프로그램(174) 중 적어도 하나에 전자 기기(100)의 시스템 리소스(예: 버스, 메모리(170), 또는 프로세서(180) 등)를 사용할 수 있는 우선순위를 부여하고, 하나 이상의 작업 요청들을 처리할 수 있다. API(173)는 어플리케이션 프로그램(174)이 커널(171) 또는 미들웨어(1723)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예컨대 파일 제어, 창 제어, 영상 처리, 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다.

프로세서(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 전자 기기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다. 또한, 프로세서(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1 및 도 2a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 프로세서(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 전자 기기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.

프로세서(180)는, 중앙처리장치(CPU), 어플리케이션 프로세서(AP), 이미지 신호 프로세서(image signal processor, ISP) 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor, CP), 저전력 프로세서(예: 센서 허브) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(180)는 전자 기기(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.

전원공급부(190)는 프로세서(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 전자 기기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 전력 관리 모듈(191)과 배터리(192)를 포함하며, 배터리(192)는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다. 전력 관리 모듈(191은 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC, 또는 배터리 또는 연료 게이지를 포함할 수 있다. PMIC는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기 공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 배터리 게이지는, 예를 들면, 배터리(396)의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다. 예를 들면, 배터리(192)는, 충전식 전지 및/또는 태양 전지를 포함할 수 있다.

외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320) 각각은 전자 기기(100)와 동일한 또는 다른 종류의 기기(예: 외부기기 또는 서버)일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 기기(100)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 전자 기기(예: 외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320))에서 실행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(100)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자 기기(100)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 장치(예: 외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320))에게 요청할 수 있다. 다른 전자 기기(예: 외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320))는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자 장치(201)로 전달할 수 있다. 전자 기기(100)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 클라이언트-서버 컴퓨팅, 또는 모바일 에지 클라우드(MEC) 기술이 이용될 수 있다.

상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 전자 기기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 전자 기기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 전자 기기 상에서 구현될 수 있다.

도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템은 전자 장치(100), 적어도 하나의 외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320)를 포함할 수 있다. 전자 기기(100)는 적어도 하나의 외부기기(100a)와 기능적으로 연결되고, 적어도 하나의 외부기기(100a)로부터 수신한 정보를 기반으로 전자 기기(100)의 콘텐츠나 기능을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 기기(100)는 서버(310, 320)를 이용하여 적어도 하나의 외부기기(100)가 소정의 규칙을 따르는 정보를 포함하거나 혹은 생성하는지를 판단하기 위한 인증을 수행할 수 있다. 또한, 전자 기기(100)는 인증 결과에 기반하여 전자 기기(100)를 제어함으로써 콘텐츠 표시 혹은 기능 제어를 달리할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 기기(100)는 유선 혹은 무선 통신 인터페이스를 통해 적어도 하나의 외부기기(100a)와 연결되어 정보를 수신 혹은 송신할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기(100) 및 적어도 하나의 외부기기(100a)는 NFC(near field communication), 충전기(charger)(예: USB(universal serial bus)-C), 이어잭(ear jack), BT(bluetooth), WiFi(wireless fidelity) 등의 방식으로 정보를 수신 혹은 송신할 수 있다.

전자 기기(100)는 외부기기 인증 모듈(100-1), 콘텐츠/기능/정책 정보 DB(100-2), 외부기기 정보 DB(100-3), 혹은 콘텐츠 DB(104) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 외부기기(100a)는 전자 기기(100)와 연계 가능한 보조(assistant) 기구로서, 전자 기기(100)의 사용 편의성, 외관적 미감 증대, 활용성 강화 등 다양한 목적으로 설계된 기기일 수 있다. 적어도 하나의 외부기기(100a)는 전자 기기(100)에 물리적으로 접촉되거나 혹은 물리적으로 접촉되지 않을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 외부기기(100a)는 유선/무선 통신모듈을 이용하여 전자 기기(100)에 기능적으로 연결되고, 전자 기기(100)에서 콘텐츠나 기능을 제어하기 위한 제어 정보를 전송할 수 있다.

한편, 제1 서버(310)는 적어도 하나의 외부기기(100a)와 관련한 서비스를 위한 서버나 클라우드 장치 혹은 스마트 홈 환경에서 서비스를 제어하기 위한 허브 장치를 포함할 수 있다. 제1 서버(310)는 외부기기 인증 모듈(311), 콘텐트/기능/정책 정보 DB(312), 외부기기 정보 DB(313) 또는 전자 기기/사용자 DB(314) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 서버(310)는 인증 관리 서버, 인증 서버, 인증 관련 서버로 지칭될 수 있다. 제2 서버(320)는, 서비스나 콘텐츠 제공을 위한 서버나 클라우드 장치, 혹은 스마트 홈 환경에서 서비스를 제공하기 위한 허브 장치를 포함할 수 있다. 제2 서버(320)는 콘텐츠 DB(321), 외부기기 스펙 정보 DB(322), 콘텐츠/기능/정책 정보 관리 모듈(323) 혹은 장치/사용자 인증/관리 모듈(324) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제2 서버(130)는 콘텐츠 관리 서버, 콘텐츠 서버 또는 콘텐츠 관련 서버로 지칭될 수 있다.

도 2b 및 2c를 참조하면, 개시된 전자 기기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 명세서는 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 전자 기기의 특정 유형에 관련될 것이나, 전자 기기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 전자 기기에 일반적으로 적용될 수 있다.

여기에서, 단말기 바디는 전자 기기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.

전자 기기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 전자 기기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.

단말기 바디의 전면에는 디스플레이(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.

경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다. 한편, 리어 케이스(102)의 측면 중 일부가 방사체(radiator)로 동작하도록 구현될 수 있다.

도시된 바와 같이, 후면커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면커버(103)에는 카메라(121b)나 음향 출력부(152b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.

도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 전자 기기(100)에는 디스플레이(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 유선 통신 모듈(160) 등이 구비될 수 있다.

디스플레이(151)는 전자 기기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이(151)는 전자 기기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.

또한, 디스플레이(151)는 전자 기기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 전자 기기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.

디스플레이(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 프로세서(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.

이처럼, 디스플레이(151)는 터치센서와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 2a 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다.

제1음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.

광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 프로세서(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.

제1카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.

제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 전자 기기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.

한편, 전자 기기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서가 구비될 수 있으며, 프로세서(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.

유선 통신 모듈(160)은 전자 기기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 유선 통신 모듈(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 전자 기기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 유선 통신 모듈(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.

단말기 바디의 후면에는 제2카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다. 제2카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, 어레이(array) 카메라로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다. 플래시(125)는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(125)는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.

단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다. 또한, 마이크로폰(152c)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(152c)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.

단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 한편, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)와 연결되는 복수의 안테나는 단말기 측면에 배치될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.

한편, 단말기 측면에 배치되는 복수의 안테나는 MIMO를 지원하도록 4개 이상으로 구현될 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(112)이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 복수의 안테나 각각이 배열 안테나(array antenna)로 구현됨에 따라, 전자 기기에 복수의 배열 안테나가 배치될 수 있다.

단말기 바디에는 전자 기기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(190, 도 2a 참조)가 구비된다. 전원 공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리(191)를 포함할 수 있다.

이하에서는 실시 예에 따른 다중 통신 시스템 구조 및 이를 구비하는 전자 기기, 특히 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 안테나 및 이를 구비하는 전자 기기와 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 명세서는 본 명세서의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

한편, 도 2a와 같은 4G/5G 무선 통신 모듈이 구비된 일 실시예에 따른 복수의 안테나를 구비하는 전자기기의 구체적인 동작 및 기능에 대해서 이하에서 검토하기로 한다.

일 실시예에 따른 5G 통신 시스템에서, 5G 주파수 대역은 Sub6 대역보다 높은 주파수 대역일 수 있다. 예를 들어, 5G 주파수 대역은 밀리미터파 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다.

도 3a는 일 실시예에 따른 전자 기기의 복수의 안테나들이 배치될 수 있는 구성의 예시를 나타낸다. 도 3a를 참조하면, 전자 기기(100)의 내부 또는 전면에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)이 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 전자 기기의 내부에 캐리어에 프린트된 형태로 구현되거나 또는 RFIC와 함께 시스템 온 칩(Soc) 형태로 구현될 수 있다. 한편, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 전자 기기의 내부 이외에 전자 기기의 전면에 배치될 수도 있다. 이와 관련하여, 전자 기기(100)의 전면에 배치되는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 디스플레이에 내장되는 투명 안테나(transparent antenna)로 구현될 수 있다.

한편, 전자 기기(100)의 측면에 복수의 안테나들(1110S1 및 1110S2)이 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 전자 기기(100)의 측면에 도전 멤버 형태로 4G 안테나가 배치되고, 도전 멤버 영역에 슬롯이 형성되고, 슬롯을 통해 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)이 5G 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 또한, 전자 기기(100)의 배면에 안테나들(1150B)이 배치되어, 5G 신호가 후면 방사되도록 구성될 수 있다.

한편, 본 명세서는 전자 기기(100)의 측면에 복수의 안테나들(1110S1 및 1110S2)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 또한, 본 명세서는 전자 기기(100)의 전면 및/또는 측면에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 및 1110S2)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 전자 기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 및 1110S2)중 어느 하나의 안테나를 통해 기지국과 통신이 가능하다. 또는, 전자 기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 및 1110S2) 중 둘 이상의 안테나를 통해 기지국과 다중 입출력(MIMO) 통신이 가능하다.

도 3b는 실시 예에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다. 도 3b를 참조하면, 전자 기기는 제1 전력 증폭기(1210), 제2 전력 증폭기(1220) 및 RFIC(1250)를 포함한다. 또한, 전자 기기는 모뎀(Modem, 400) 및 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor, 500)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 모뎀(Modem, 400)과 어플리케이션 프로세서(AP, 500)와 물리적으로 하나의 chip에 구현되고, 논리적 및 기능적으로 분리된 형태로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 물리적으로 분리된 chip의 형태로 구현될 수도 있다.

한편, 전자 기기는 수신부에서 복수의 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 410 내지 440)을 포함한다. 여기서, 제1 전력 증폭기(1210), 제2 전력 증폭기(1220), 제어부(1250) 및 복수의 저잡음 증폭기(310 내지 340)는 모두 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템에서 동작 가능하다. 이때, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템일 수 있다.

도 3b에 도시된 바와 같이, RFIC(1250)는 4G/5G 일체형으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. RFIC(1250)가 4G/5G 일체형으로 구성되는 경우, 4G/5G 회로 간 동기화 (synchronization) 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 모뎀(1400)에 의한 제어 시그널링이 단순화될 수 있다는 장점이 있다.

한편, RFIC(1250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G RFIC 및 5G RFIC로 각각 지칭될 수 있다. 특히, 5G 대역이 밀리미터파 대역으로 구성되는 경우와 같이 5G 대역과 4G 대역의 대역 차이가 큰 경우, RFIC(1250)가 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. 이와 같이, RFIC(1250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G 대역과 5G 대역 각각에 대하여 RF 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.

한편, RFIC(1250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우에도 4G RFIC 및 5G RFIC가 논리적 및 기능적으로 분리되고 물리적으로는 하나의 chip에 구현되는 것도 가능하다.

한편, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어하도록 구성한다. 구체적으로, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 모뎀(1400)을 통해 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어, 전자 기기의 저전력 동작(low power operation)을 위해 전력 관리 IC (PMIC: Power Management IC)를 통해 모뎀(1400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 모뎀(1400)은 RFIC(1250)를 통해 송신부 및 수신부의 전력 회로를 저전력 모드에서 동작시킬 수 있다.

이와 관련하여, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다고 판단되면, 모뎀(300)을 통해 RFIC(1250)를 다음과 같이 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다면, 제1 및 제2 전력 증폭기(110, 120) 중 적어도 하나가 저전력 모드에서 동작하거나 또는 오프(off)되도록 모뎀(300)을 통해 RFIC(1250)를 제어할 수 있다.

다른 실시 예에 따르면, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 전자 기기가 low battery mode이면, 저전력 통신이 가능한 무선 통신을 제공하도록 모뎀(300)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 4G 기지국, 5G 기지국 및 액세스 포인트 중 복수의 엔티티와 연결된 경우, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 가장 저전력으로 무선 통신이 가능하도록 모뎀(1400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스루풋을 다소 희생하더라도 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 근거리 통신 모듈(113)만을 이용하여 근거리 통신을 수행하도록 모뎀(1400)과 RFIC(1250)를 제어할 수 있다.

또 다른 실시 예에 따르면, 전자 기기의 배터리 잔량이 임계치 이상이면, 최적의 무선 인터페이스를 선택하도록 모뎀(300)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 배터리 잔량과 가용 무선 자원 정보에 따라 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(1400)을 제어할 수 있다. 이때, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 배터리 잔량 정보는 PMIC로부터 수신하고, 가용 무선 자원 정보는 모뎀(1400)으로부터 수신할 수 있다. 이에 따라, 배터리 잔량과 가용 무선 자원이 충분하면, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(1400)과 RFIC(1250)를 제어할 수 있다.

한편, 도 3b의 다중 송수신 시스템(multi-transceiving system)은 각각의 무선 시스템(radio System)의 송신부와 수신부를 하나의 송수신부로 통합할 수 있다. 이에 따라, RF 프론트 엔드(Front-end)에서 두 종류의 시스템 신호를 통합하는 회로부분을 제거할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 프론트 엔드 부품을 통합된 송수신부로 제어 가능하므로, 송수신 시스템이 통신 시스템 별로 분리되었을 경우보다 효율적으로 프론트 엔드 부품을 통합할 수 있다.

또한, 통신 시스템 별로 분리되는 경우, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 불가능하거나, 이로 인한 시스템 지연(system delay)를 가중시키기 때문에 효율적인 자원 할당이 불가능하다. 반면에, 도 2와 같은 다중 송수신 시스템은, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 가능하고, 이로 인한 시스템 지연을 최소화할 수 있어 효율적인 자원 할당이 가능한 장점이 있다.

한편, 제1 전력 증폭기(1210)와 제2 전력 증폭기(1220)는 제1 및 제2 통신 시스템 중 적어도 하나에서 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 통신 시스템이 4G 대역 또는 Sub6 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(1220)는 제1 및 제2 통신 시스템에서 모두 동작 가능하다.

반면에, 5G 통신 시스템이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(1210, 1220)는 어느 하나는 4G 대역에서 동작하고, 다른 하나는 밀리미터파 대역에서 동작할 수 있다.

한편, 송수신부와 수신부를 통합하여, 송수신 겸용 안테나를 이용하여 하나의 안테나로 2개의 서로 다른 무선 통신 시스템을 구현할 수 있다. 이때, 도 2와 같이 4개의 안테나를 이용하여 4x4 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 하향링크(DL)를 통해 4x4 DL MIMO가 수행될 수 있다.

한편, 5G 대역이 Sub6 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역에서 모두 동작하도록 구성될 수 있다. 반면에, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역 중 어느 하나의 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이때, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 별도의 복수 안테나 각각이 밀리미터파 대역에서 배열 안테나로 구성될 수 있다.

한편, 4개의 안테나 중 제1 전력 증폭기(1210)와 제2 전력 증폭기(1220)에 연결된 2개의 안테나를 이용하여 2x2 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 상향링크(UL)를 통해 2x2 UL MIMO (2 Tx)가 수행될 수 있다. 또는, 2x2 UL MIMO에 한정되는 것은 아니고, 1 Tx 또는 4 Tx로 구현 가능하다. 이때, 5G 통신 시스템이 1 Tx로 구현되는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(1210, 1220) 중 어느 하나만 5G 대역에서 동작하면 된다. 한편, 5G 통신 시스템이 4Tx로 구현되는 경우, 5G 대역에서 동작하는 추가적인 전력 증폭기가 더 구비될 수 있다. 또는, 하나 또는 두 개의 송신 경로 각각에서 송신 신호를 분기하고, 분기된 송신 신호를 복수의 안테나에 연결할 수 있다.

한편, RFIC(1250)에 해당하는 RFIC 내부에 스위치 형태의 분배기(Splitter) 또는 전력 분배기(power divider)가 내장되어 있어, 별도의 부품이 외부에 배치될 필요가 없고 이로 인해 부품 실장성을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(1250)에 해당하는 RFIC 내부에 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태의 스위치를 사용하여 2개의 서로 다른 통신 시스템의 송신부(TX) 선택이 가능하다.

또한, 실시 예에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기는 위상 제어부(1230), 듀플렉서(duplexer, 1231), 필터(1232) 및 스위치(1233)를 더 포함할 수 있다.

mmWave 대역과 같은 주파수 대역에서 전자 기기는 기지국과의 통신을 위한 커버리지 확보를 위해 지향성 빔을 사용할 필요가 있다. 이를 위해, 각각의 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 복수의 안테나 소자들로 이루어질 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)로 구현될 필요가 있다. 위상 제어부(1230)는 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)의 각각의 안테나 소자로 인가되는 신호의 위상을 제어하도록 구성 가능하다. 이와 관련하여, 위상 제어부(1230)는 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)의 각각의 안테나 소자로 인가되는 신호의 크기와 위상을 모두 제어 가능하다. 이에 따라, 위상 제어부(1230)는 신호의 크기와 위상을 모두 제어하므로 전력 및 위상 제어부(230)로 지칭할 수 있다.

따라서, 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)의 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호의 위상을 제어하여, 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)를 통해 독립적으로 빔 포밍(beam-forming)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)를 통해 다중 입출력(MIMO)를 수행할 수 있다. 이 경우, 위상 제어부(230)는 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)가 서로 다른 방향으로 빔을 형성하도록 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호의 위상을 제어할 수 있다.

듀플렉서(1231)는 송신 대역과 수신 대역의 신호를 상호 분리하도록 구성된다. 이때, 제1 및 제2 전력 증폭기(1210, 1220)를 통해 송신되는 송신 대역의 신호는 듀플렉서(1231)의 제1 출력 포트를 통해 안테나(ANT1, ANT4)에 인가된다. 반면에, 안테나(ANT1, ANT4)를 통해 수신되는 수신 대역의 신호는 듀플렉서(1231)의 제2 출력포트를 통해 저잡음 증폭기(310, 340)로 수신된다.

필터(1232)는 송신 대역 또는 수신 대역의 신호를 통과(pass)시키고 나머지 대역의 신호는 차단(block)하도록 구성될 수 있다. 이때, 필터(1232)는 듀플렉서(1231)의 제1 출력 포트에 연결되는 송신 필터와 듀플렉서(1231)의 제2 출력포트에 연결되는 수신 필터로 구성될 수 있다. 대안적으로, 필터(1232)는 제어 신호에 따라 송신 대역의 신호만을 통과시키거나 또는 수신 대역의 신호만을 통과시키도록 구성될 수 있다.

스위치(1233)는 송신 신호 또는 수신 신호 중 어느 하나만을 전달하도록 구성된다. 본 명세서의 일 실시 예에서, 스위치(1233)는 시분할 다중화(TDD: Time Division Duplex) 방식으로 송신 신호와 수신 신호를 분리하도록 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 이때, 송신 신호와 수신 신호는 동일 주파수 대역의 신호이고, 이에 따라 듀플렉서(1231)는 서큘레이터(circulator) 형태로 구현될 수 있다.

한편, 본 명세서의 다른 실시 예에서, 스위치(1233)는 주파수 분할 다중화(FDD: Time Division Duplex) 방식에서도 적용 가능하다. 이때, 스위치(1233)는 송신 신호와 수신 신호를 각각 연결 또는 차단할 수 있도록 DPDT (Double Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 한편, 듀플렉서(1231)에 의해 송신 신호와 수신 신호의 분리가 가능하므로, 스위치(1233)가 반드시 필요한 것은 아니다.

한편, 실시 예에 따른 전자 기기는 제어부에 해당하는 모뎀(1400)을 더 포함할 수 있다. 이때, RFIC(1250)와 모뎀(1400)을 각각 제1 제어부 (또는 제1 프로세서)와 제2 제어부(제2 프로세서)로 지칭할 수 있다. 한편, RFIC(1250)와 모뎀(1400)은 물리적으로 분리된 회로로 구현될 수 있다. 또는, RFIC(1250)와 모뎀(1400)은 물리적으로 하나의 회로에 논리적 또는 기능적으로 구분될 수 있다.

모뎀(1400)은 RFIC(1250)를 통해 서로 다른 통신 시스템을 통한 신호의 송신과 수신에 대한 제어 및 신호 처리를 수행할 수 있다. 모뎀(1400)은 4G 기지국 및/또는 5G 기지국으로부터 수신된 제어 정보(Control Information)를 통해 획득할 수 있다. 여기서, 제어 정보는 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: Physical Downlink Control Channel)을 통해 수신될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

모뎀(1400)은 특정 시간 및 주파수 자원에서 제1 통신 시스템 및/또는 제2 통신 시스템을 통해 신호를 송신 및/또는 수신하도록 RFIC(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, RFIC(1250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 송신하도록 제1 및 제2 전력 증폭기(1210, 1220)를 포함한 송신 회로들을 제어할 수 있다. 또한, RFIC(1250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 수신하도록 제1 내지 제4 저잡음 증폭기(1310 내지 1340)를 포함한 수신 회로들을 제어할 수 있다.

이하에서는, 본 명세서에 따른 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 배열 안테나를 구비하는 전자 기기에 대해 설명하기로 한다. 구체적으로, 디스플레이에 내장되는 투명 안테나 형태의 복수의 배열 안테나를 구비하는 전자 기기에 대해 설명하기로 한다.

이와 관련하여, 도 4a는 본 명세서에 따른 디스플레이에 내장되는 투명 안테나와 전송 선로를 구비하는 전자 기기를 나타낸다. 또한, 도 4b는 본 명세서에 따른 투명 안테나가 내장되는 디스플레이의 구조를 나타낸다.

도 4a를 참조하면, 전자 기기는 디스플레이(151)에 내장되는 안테나(1100)와 안테나(1100)를 급전하도록 구성된 전송 선로(transmission line, 1120)를 포함한다. 여기서, 디스플레이(151)는 OLED 또는 LCD로 구성 가능하다. 한편, 도 3 및 도 4a를 참조하면, 전자 기기는 디스플레이(151)에 내장되는 복수의 안테나들(ANT 1 내지 ANT 4)과 안테나들(ANT 1 내지 ANT 4)을 급전하도록 구성된 전송 선로(1120)을 포함한다. 여기서, 복수의 안테나들(ANT 1 내지 ANT 4)은 각각 배열 안테나(array antenna)로 구현되어 빔 포밍을 수행하도록 구성 가능하다. 한편, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d) 각각의 배열 안테나는 상호 간에 이격되어 배치되어 다중 입출력(MIMO)를 수행하도록 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(ANT 1 내지 ANT 4) 각각에 의한 빔 방향은 실질적으로 상호 직교하도록 공간 빔 포밍(spatial beam forming)이 수행될 수 있다.

이와 관련하여, 본 명세서에 따른 복수의 배열 안테나들(ANT 1 내지 ANT 4)의 각각의 안테나 소자는 시인성 향상을 위해 일 방향으로 형성된 메탈 메쉬로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 배열 안테나들(ANT 1 내지 ANT 4)의 각각의 안테나 소자의 내부에는 특정 각도의 사선 방향으로 형성된 메탈 메쉬 라인이 구비될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 각각의 안테나 소자의 내부에는 수평 방향 또는 수직 방향으로 형성된 메탈 메쉬 라인이 구비될 수 있다.

이와 관련하여, 도 4a와 같이 4개의 안테나 소자가 하나의 배열 안테나로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니라, 2x1, 4x1, 8x1 배열 안테나 등으로 변경 가능하다. 또한, 일 축 방향, 예컨대 수평 방향 이외에 타 축 방향, 예컨대 수직 방향으로도 빔 포밍을 수행할 수 있다. 이를 위해, 2x2, 4x2, 4x4, 2x4 배열 안테나 등으로 변경 가능하다. 이와 같은 배열 안테나를 이용하여 밀리미터 파(mmWave) 대역에서 빔 포밍이 가능하다.

한편, 본 명세서에 따른 투명 안테나를 구비하는 전자기기에서, 투명 안테나는 Sub6 대역에서 동작할 수도 있다. 이와 관련하여, Sub6 대역에서 동작하는 투명 안테나는 배열 안테나 형태로 구비되어야 하는 것은 아니다. 따라서, Sub6 대역에서 동작하는 투명 안테나는 단일 안테나가 상호 간에 이격되어 배치되어 다중 입출력(MIMO)를 수행하도록 동작할 수 있다.

이에 따라, 도 4a의 패치 안테나가 배열 안테나로 배치되지 않고, 단일 안테나 형태의 패치 안테나가 전자 기기의 좌측 상부, 좌측 하부, 우측 상부 및 우측 하부에 배치되고, 각각의 패치 안테나가 다중 입출력(MIMO)를 수행하도록 동작할 수 있다.

한편, 본 명세서에 따른 투명 안테나가 내장되는 디스플레이 구조에 대해 설명하면 다음과 같다. 도 4b를 참조하면, 디스플레이(151) 내부의 OLED 디스플레이 패널과 OCA 상부에 유전체 레이어, 즉 유전체 기판(dielectric substrate, SUB)이 배치될 수 있다. 여기서, 상부에 필름 형태의 유전체(1130)가 안테나(1100)의 유전체 기판(dielectric substrate)으로 사용될 수 있다. 또한, 필름 형태의 유전체(1130) 상부에 안테나 레이어가 배치될 수 있다. 여기서, 안테나 레이어는 은 합금(Ag alloy), 구리(copper), 알루미늄(aluminum) 등으로 구현될 수 있다. 한편, 안테나 레이어에는 도 4a의 안테나(1100)와 전송 선로(1120)가 배치될 수 있다.

이와 관련하여, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 명세서에 따른 투명 안테나는 패치 안테나 내부가 메탈 메쉬 격자 구조로 형성될 수 있다. 또는, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 명세서에 따른 투명 안테나는 패치 안테나 내부가 전술한 금속 재질의 투명 필름 형태의 구조로 형성될 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 2b와 같은 전자 기기에서, 도 3a 및 도 4a와 같이 전자 기기 내부에 배치되는 안테나와 도 3b와 같은 다중 송수신 시스템을 구비하는 전자기기의 구체적인 구성 및 기능에 대해서 이하에서 설명하기로 한다.

이와 관련하여, 전자 기기는 5G 통신 서비스를 다양한 주파수 대역에서 제공하도록 구성될 수 있다. 최근에는 6GHz 대역 이하의 Sub6 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 복수의 통신 시스템을 지원하기 위해, 전자 기기는 LTE 대역과 5G Sub6 대역에서 모두 동작할 필요가 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 명세서에서 설명되는 전자 기기에 구비되는 안테나는 기판(substrate) 상에 배치될 수 있다. 한편, 안테나는 투명 안테나(transparent antenna)로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 안테나의 금속 패턴이 투명 소재(transparent material)로 구현되거나 또는 메탈 메쉬 격자(metal mesh grid)로 구현될 수 있다. 안테나가 배치되는 기판도 투명 소재 기판(transparent material substrate)로 구현될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 전자 기기에 구비되는 안테나는 LTE 대역과 5G Sub6 대역에서 모두 동작할 필요가 있다. 구체적으로, 전자 기기는 약 0.69GHz 내지 6GHz의 광대역(wideband)에서 동작할 필요가 있다. 따라서, 전자 기기에 구비되는 안테나도 LTE 대역과 5G Sub6 대역에서 모두 동작하기 위해 약 0.69GHz 내지 6GHz의 광대역에서 동작할 필요가 있다. 이와 관련하여, 도 5는 단일 대역에서 동작하는 안테나의 공진 특성과 다중 대역에서 동작하는 안테나의 사이즈와 주파수와의 관계를 나타낸다.

도 5(a)를 참조하면, 단일 대역(single band)에서 동작하는 특정 사이즈의 안테나는 주파수 f1에서 공진한다. 이 경우, 특정 사이즈의 안테나는 공진 주파수 f1을 포함하는 특정 대역 폭(BW1)에서 안테나로서 동작할 수 있다. 따라서, 단일 대역에서 동작하는 안테나는 대역 폭 특성이 한정되는 협대역 안테나로 동작할 수 있다.

도 5(b)를 참조하면, 다중 대역(single band)에서 동작하는 특정 사이즈의 안테나는 주파수 f1 및 f2에서 공진한다. 이 경우, 다중 대역에서 동작하는 특정 사이즈의 안테나는 공진 주파수 f1 및 f2를 포함하는 특정 대역 폭(BW2)에서 안테나로서 동작할 수 있다. 따라서, 다중 대역에서 동작하는 특정 사이즈의 안테나는 대역 폭 특성이 향상된 광대역 안테나로 동작할 수 있다.

본 명세서에 따르면, 한정된 안테나 사이즈로 광대역 특성을 만족하는 안테나 설계를 위해 다른 주파수에서 서로 독립적으로 방사하는 다중 방사 구조로 안테나를 설계할 수 있다. 이와 관련하여, 독립적이지 않은 모드의 방사체가 근접하게 위치 시 주파수 f1 및 f2 모두에서 효율 저하가 발생되거나 안테나 매칭 특성이 열화될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 설명되는 안테나는 상호 독립적으로 동작하는 다중 모드 안테나 구조를 제시하고자 한다.

일 예로, 본 명세서의 제1 모드 및 제2 모드로 동작하는 다중 모드 안테나는 주파수 f1 및 f2에서 공진하도록 구성될 수 있다. 다중 모드에 의해 다중 대역에서 동작하므로 다중 대역 안테나를 다중 모드 안테나로 지칭할 수 있다. 보다 상세하게는, 본 명세서에서 제시되는 다중 대역/다중 모드 안테나는 bow-tie 안테나와 모노폴(monopole) 안테나가 결합된 구조로 구성될 수 있다.

이러한 다중 대역/다중 모드 안테나는 기판(substrate) 상에 프린트된 금속패턴(metal pattern)으로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 6 및 도 7은 서로 다른 실시 예에 따른 다중 대역/다중 모드 안테나 구성을 나타낸다.

구체적으로, 도 6은 bow-tie 안테나와 모노폴 안테나로 이루어진 다중 대역/다중 모드 안테나 구성을 나타낸다. 한편, 도 7은 bow-tie 안테나, 모노폴 안테나 및 기생 패치 안테나로 이루어진 다중 대역/다중 모드 안테나 구성을 나타낸다. 이와 관련하여, 본 명세서에서 설명되는 다중 대역/다중 모드 안테나 구성은 도 6 및 도 7의 구성에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 다양하게 변경 가능하다. 다중 대역/다중 모드 안테나 구성은 bow-tie 안테나와 기생 패치 안테나로 이루어질 수 있다. 또는, 다중 대역/다중 모드 안테나 구성은 모노폴 안테나와 기생 패치 안테나로도 이루어질 수 있다. 이러한 다중 대역/다중 모드 안테나 구성은 일반화하면, 복수의 방사체의 모든 가능한 조합 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

본 명세서에서 제시되는 다중 대역/다중 모드 안테나의 기술적 특징은 다음과 같다.

다중 입출력(MIMO)을 수행하기 위해, 안테나 크기가 소형화된 안테나 구조를 제시할 수 있다. 일 예로, 4X4 MIMO를 위해 4개의 안테나가 전자 기기에 배치될 수 있다. 이를 위해, 안테나 크기가 소형화된 안테나 구조가 제시될 필요가 있다.

Global Sub 6GHz 통신 서비스를 위하여 약 158% (0.69GHz ~6GHz)의 광대역 특성을 가지는 안테나가 요구된다. 일 예로, 0.69~0.8GHz, 0.9~1.4GHz, 1.4~6GHz 대역을 각각 독립적인 방사모드로 구현할 수 있다.

이와 관련하여, 한정된 안테나 사이즈로 0.69~1.4GHz의 저대역(low band)의 안테나 임피던스 특성을 확보할 필요가 있다. 일 예로, LTE 저대역에서 5G Sub6 대역까지 커버하기 위해 요구되는 안테나 사이즈는 300x600mm 이상일 수 있다. 반면에, 본 명세서에서 제시되는 다중모드/다중 대역 안테나 사이즈는 120x50mm의 작은 사이즈로 구현될 수 있다.

한편, 단일(single) 공진 모드로는 저대역을 모두 커버하는 것이 용이하지 않다. 따라서, 도 5(b)와 같이 인접하는 주파수에서 직교(orthogonal)하는 2개의 방사 모드를 공진하게 하여 안테나 대역폭을 확보할 수 있다. 이와 관련하여, 0.69~0.85GHz 대역에 대하여 광대역 다이폴 구조인 bow-tie dipole모드로 안테나를 구현할 수 있다. 한편, 0.9~1.4GHz 대역에 대하여 dipole과 orthogonal한 전기적 특성을 갖는 monopole 모드로 안테나를 구현할 수 있다. 한편, 본 명세서에서는 추가적인 삼각형 패치(additional triangle patch)와 다이폴/모노폴의 고차 모들(higher mode)를 이용하여 1.7~6GHz의 안테나 대역폭을 확보할 수 있다.

한편, 광대역 안테나 구조를 위해 진행파(traveling wave)를 이용한 end-fire 방사 구조가 적용될 수 있다. 하지만, 본 명세서에서는 정재파()를 이용한 등방성(omni-directional) 방사 구조를 통해 등방성 방사 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 제시되는 모노폴 + bow-tie 다이폴 안테나 구조를 통해 광대역 안테나 특성과 전방향 신호 송신/수신이 가능하다.

도 6을 참조하면, 전자 기기는 안테나(1100), 급전부(feeding unit, 1150)를 포함할 수 있다. 안테나(1100)는 전자 기기 내부에 배치되는 기판(substrate, 1010) 상에 배치되고, 복수의 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다. 급전부(1150)는 기판(1010) 상에 배치되고, 안테나(1100)로 신호를 급전하는 급전 라인 (feeding line, 1150a)과 그라운드로 동작하는 그라운드 라인(1150b)으로 구성될 수 있다. 일 예로, 급전부(1150)는 급전 라인(1150a)의 양 측에 그라운드 라인(1150b)이 소정 간격으로 이격된 구조로 형성될 수 있다. 즉, 급전부(1150)는 co-planar waveguide 구조로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 본 명세서에서 제시되는 안테나 임피던스 매칭을 위한 급전 구조는 광대역 발룬(wideband balun)과 같은 구조를 필요로 하지 않는다. 따라서, 광대역 발룬의 도입에 따른 부피 증가 없이 기판 에 프린트된 형태로 광대역 안테나를 제공할 수 있다.

안테나(1100)는 하나 이상의 방사체(radiator)로 구성될 수 있다. 안테나(1100)는 제1 방사체(1110) 및 제2 방사체(1120)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 방사체(1110)는 제1 금속 패턴(1110a) 제2 금속 패턴(1110b)으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 방사체(1110)는 급전 라인(1150a)과 연결된 제1 금속 패턴(1110a) 및 그라운드 라인(1150b)과 연결된 제2 금속 패턴(1110b)으로 구성될 수 있다. 제1 금속 패턴(1110a) 및 제2 금속 패턴(1110b)은 기판(1010)의 제1 축 방향으로 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 금속 패턴(1110a) 및 제2 금속 패턴(1110b)이 기판(1010)의 수평 축 방향, 예컨대 x축 방향으로 형성될 수 있다.

제2 방사체(1120)는 급전 라인(1150a)과 연결된 제3 금속 패턴이 기판(1010)의 제2 축 방향으로 형성될 수 있다. 일 예로, 제3 금속 패턴이 기판(1010)의 수직 축 방향, 예컨대 y축 방향으로 형성될 수 있다.

제1 방사체(1110)의 형상은 다이폴 형상, 또는 bow-tie 형상으로 구현될 수 있다. 일 예로, 제1 방사체(1110)는 제1 금속 패턴(1110a) 및 제2 금속 패턴(1110b)의 너비가 소정 각도로 증가하도록 형성되는 bow-tie 안테나일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 방사체(1110)는 기판(1010)의 제1 축 방향으로 형성되는 임의의 금속 패턴으로 구현되는 안테나일 수 있다. 이 경우, 제1 방사체(1110)의 동작 대역이 제1 주파수 대역이면 제1 방사체(1110)의 전기적 길이는 동작 대역의 약 반 파장(half-wavelength)으로 설정될 수 있다. 따라서, 제1 방사체(1110)를 다이폴(dipole antenna)로 지칭할 수 있다. 제1 방사체(1110)의 너비가 소정 각도로 증가하도록 형성된 경우 bow-tie 안테나로 지칭할 수 있다.

제2 방사체(1110)의 형상은 모노폴(monopole) 형상으로 구현될 수 있다. 보다 상세하게는, 제2 방사체(1120)인 모노폴 안테나는 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 8은 다양한 실시 예에 따른 모노폴 안테나의 형상들을 나타낸다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 모노폴 안테나는 단부(end portion)가 원형 구조, 반원 구조, 삼각형 구조 및 테이퍼링 구조 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 따라서, 모노폴 안테나는 단부(end portion)가 원형 구조, 반원 구조, 삼각형 구조 및 테이퍼링 구조 중 적어도 하나로 형성된 loaded monopole 안테나로 구성될 수 있다.

도 8을 참조하면, 제2 방사체(1120)는 단부가 테이퍼링 구조, 원형 구조 또는 반원 구조로 형성될 수 있다. 제2 방사체(1120)의 단부가 테이퍼링 구조인 경우, 단부의 금속 패턴의 테두리가 오목(concave) 형상으로 구현될 수 있다. 반면에, 제2 방사체(1120)의 단부가 원형 구조 또는 반원 구조인 경우, 단부의 금속 패턴의 테두리가 볼록(convex) 형상으로 구현될 수 있다. 제2 방사체(1110)의 단부의 형상을 상보적으로 하여 서로 다른 주파수에서의 안테나 특성을 최적화할 수 있다. 이와 관련하여, 다중 입출력(MIMO) 동작을 위해 안테나(1100)를 복수 개 배치하는 경우, 각 안테나에서 제2 방사체(1120)의 형상을 상이하게 하여 서로 다른 주파수에서의 안테나 특성을 최적화할 수 있다. 이러한 안테나 특성 최적화에 대해서는 이하에서 상세하게 설명한다.

도 6을 참조하면, 안테나(1100)는 제1 방사체(1110)에 의해 제1 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다. 안테나(1100)는 제2 방사체(1120)에 의해 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역은 LTE 대역 중 저대역(low band, LB)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제1 주파수 대역은 약 0.69 내지 0.85GHz 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 주파수 대역은 약 0.9 내지 1.4GHz 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

안테나(1100)는 제1 주파수 대역에서 공진하도록 제1 모드로 동작할 수 있다. 일 예로, 안테나(1100)는 약 0.69 내지 0.85GHz 대역에서 공진하도록 bow-tie 다이폴 모드로 동작할 수 있다. 안테나(1100)는 제2 주파수 대역에서 공진하도록 제2 모드로 동작할 수 있다. 일 예로, 안테나(1100)는 약 0.9 내지 1.4GHz 대역에서 공진하도록 mono-pole 모드로 동작할 수 있다.

한편, 제1 방사체(1110)의 제1 금속 패턴(1110a) 및 제2 금속 패턴(1110b)에는 소정 길이와 너비로 형성되는 슬릿(1115)이 구비될 수 있다. 즉, bow-tie 안테나의 제1 금속 패턴(1110a) 및 제2 금속 패턴(1110b)에는 소정 길이와 너비로 형성되는 슬릿(1111)이 구비될 수 있다.

전술한 바와 같이, 급전부(1150)는 급전 라인(1150a)의 양 측에 그라운드 라인(1150b)이 소정 간격으로 이격된 구조로 형성될 수 있다. 즉, 급전부(1150)는 co-planar waveguide 구조로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제1 방사체(1110)의 제1 금속 패턴(1110a)은 슬릿(1111)과 수직하게 형성되는 매칭 스터브 패턴(1112)을 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 매칭 스터브 패턴(1112)의 너비는 급전 라인(1150a)의 너비보다 좁게 형성될 수 있다. 이 경우, 매칭 스터브 패턴(1112)은 급전 라인(1150a)과 제1 방사체(1110)와의 임피던스 매칭 기능을 수행할 수 있다. 또한, 매칭 스터브 패턴(1112)은 급전 라인(1150a)과 제2 방사체(1120)와의 임피던스 매칭 기능을 수행할 수 있다.

매칭 스터브 패턴(1112)은 제1 금속 패턴(1110a) 또는 제2 금속 패턴(1110b) 중 하나가 배치된 영역에만 배치될 수 있다. 이에 따라, 매칭 스터브 패턴(1112)에 인접한 전송 선로(1160)는 일 측에만 그라운드가 배치된 비대칭 그라운드 구조(asymmetric ground structure)로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 급전부(1150)에서 형성되는 수직 전계(vertical electric field) 성분 중 적어도 일부가 전송 선로(1160) 영역을 통해 수평 전계 성분으로 변환될 수 있다. 이 경우, 수직 전계 성분은 기판(1010)의 높이 방향으로 형성되는 전계 성분이고, 수평 전계 성분의 기판(1010)에 평행한 방향으로 형성되는 전계 성분이다. 따라서, 매칭 스터브 패턴(1112)은 복수의 방사체에 대한 임피던스 매칭 기능과 함께 안테나의 방사 효율(radiation efficiency)를 향상시키는 기능을 한다.

이상에서는 다이폴 모드와 모노폴 모드로 동작하는 안테나 모듈에 대해 설명하였다. 이하에서는 다이폴 모드와 모노폴 모드로 동작하는 안테나 모듈에서 기생 패치 안테나가 부가된 구조에 대해 설명하기로 한다. 도 7을 참조하면, 전자 기기는 안테나(1100), 급전부(feeding unit, 1150)를 포함할 수 있다. 안테나(1100)는 전자 기기 내부에 배치되는 기판(substrate, 1010) 상에 배치되고, 복수의 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다. 급전부(1150)는 기판(1010) 상에 배치되고, 안테나(1100)로 신호를 급전하는 급전 라인 (feeding line, 1150a)과 그라운드로 동작하는 그라운드 라인(1150b)으로 구성될 수 있다. 일 예로, 급전부(1150)는 급전 라인(1150a)의 양 측에 그라운드 라인(1150b)이 소정 간격으로 이격된 구조로 형성될 수 있다. 즉, 급전부(1150)는 co-planar waveguide 구조로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

안테나(1100)는 하나 이상의 방사체(radiator)로 구성될 수 있다. 안테나(1100)는 제1 방사체(1110), 제2 방사체(1120) 및 제3 방사체(1130)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 방사체(1110)는 급전 라인(1150a)과 연결된 제1 금속 패턴(1110a) 및 그라운드 라인(115b)과 연결된 제2 금속 패턴(1110b)으로 구성될 수 있다. 제1 금속 패턴(1110a) 및 제2 금속 패턴(1110b)이 기판(1010)의 제1 축 방향으로 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 금속 패턴(1110a) 및 제2 금속 패턴(1110b)이 기판(1010)의 수평 축 방향, 예컨대 x축 방향으로 형성될 수 있다.

제3 방사체(1130)는 그라운드 라인(1150b) 중 하나와 소정 간격 이격되게 배치되는 제4 금속 패턴으로 형성될 수 있다.

제3 방사체(1130)의 형상은 삼각형 형상으로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 제3 방사체(1130)의 테두리는 직선형태 이외에 곡선 형태로 구성될 수 있다. 제3 방사체(1130)의 제3 방사체(1130)의 테두리는 테이퍼링된 형태로 오목한 형태 또는 볼록한 형태로 구현될 수도 있다. 제3 방사체(1130)는 기생 금속 패턴(parasitic metal pattern)으로 형성되고, 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 공진할 수 있다. 여기서, 제3 주파수 대역은 LTE 대역 중 중대역(mid band, MB) 및 고대역(high band, HB)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 8을 참조하면, 안테나(1100)는 제1 방사체(1110)에 의해 제1 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다. 안테나(1100)는 제2 방사체(1120)에 의해 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다. 또한, 안테나(1100)는 제3 방사체(1130)에 의해 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다.

이와 관련하여, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역은 LTE 대역 중 저대역(low band, LB)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제1 주파수 대역은 약 0.69 내지 0.85GHz 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 주파수 대역은 약 0.9 내지 1.4GHz 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제3 주파수 대역은 LTE 대역 중 중대역(mid band, MB) 및 고대역(high band, HB)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 주파수 대역은 약 1.7 내지 4.5GHz 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

안테나(1100)는 제1 주파수 대역에서 공진하도록 제1 모드로 동작할 수 있다. 일 예로, 안테나(1100)는 약 0.69 내지 0.85GHz 대역에서 공진하도록 bow-tie 다이폴 모드로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, bow-tie 안테나의 소형화를 위해 슬릿(1111)이 제1 금속 패턴(1110a) 및 제2 금속 패턴(1110b)에 모두 구비될 수 있다. 응용에 따라, 슬릿(1111)은 제1 금속 패턴(1110a) 및 제2 금속 패턴(1110b) 중 어느 하나에만 구비될 수 있다. 일 예로, 슬릿(1111)은 제1 금속 패턴(1110a)에 구비되고 매칭 스터브(1112)와 함께 해당 주파수에서 임피던스 매칭 기능을 수행할 수 있다.

안테나(1100)는 제2 주파수 대역에서 공진하도록 제2 모드로 동작할 수 있다. 일 예로, 안테나(1100)는 약 0.9 내지 1.4GHz 대역에서 공진하도록 mono-pole 모드로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, mono-pole 안테나의 대역폭 증가 및 소형화를 위해 제2 방사체(1120)는 loaded 모노폴 구조로 형성될 수 있다.

또한, 안테나(1100)는 제3 주파수 대역에서 공진하도록 제3 모드로 동작할 수 있다. 일 예로, 안테나(1100)는 약 1.7 내지 4.5GHz 대역에서 공진하도록 기생 패치에 의한 제3 모드로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 급전부(1150)의 그라운드 라인(1150b)에 삼각형 형상의 기생 금속 패턴으로 제3 방사체(1130)을 구현하여 LTE MB/HB 대역에서 제3 방사체(1130)가 공진하도록 구성될 수 있다.

한편, 본 명세서에서 설명되는 다중 모드로 동작하는 안테나(1100)는 고차 모드 (higher order mode)로 동작하는 고조파 모드 안테나(harmonic mode antenna)로도 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나(1100)는 제1 방사체(1110)에 의해 제1 주파수 대역 및 제3 주파수 대역보다 높은 제4 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다. 이 경우, 제4 주파수 대역은 약 4.5 내지 6.0GHz 대역일 수 있다. 제1 방사체(1110)는 제1 방사체(1110)에 해당하는 bow-tie 안테나의 고차 모드(higher order mode)에 의해 제4 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다. 한편, bow-tie 안테나가 제4 주파수 대역에서 안테나로서 동작할 수 있지만, bow-tie 안테나에 형성된 슬릿(1111)에 의해 제4 주파수 대역에서 안테나로서 동작할 수 있다. 따라서, bow-tie 안테나가 고차 모드로 동작함에 따른 효율 감소를 슬릿(1111)에 의한 방사에 의해 보상할 수 있다.

또한, 안테나(1100)는 제2 방사체(1120)에 의해 제2 주파수 대역 및 제4 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다. 제2 방사체(1120)는 제2 방사체(1120)에 해당하는 모노폴 안테나의 고차 모드에 의해 제4 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다.

이러한 다중 모드로 동작하는 다중 모드 안테나는 서로 다른 주파수 대역에서 다중 공진하도록 구성될 수 있다. 또한, 다중 모드 안테나는 서로 다른 주파수 대역에서 서로 다른 방사체 영역을 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 9a 내지 9c는 서로 다른 주파수 대역에서 기판의 금속 패턴에 형성되는 전류 분포를 나타낸다. 한편, 도 10a 및 도 10b는 서로 다른 주파수 대역에서 안테나 방사 패턴을 나타낸다.

도 7 및 도 9a를 참조하면, 제1 주파수 대역 (약 0.69 내지 0.85GHz)에서, 제1 방사체(1110)에 해당하는 영역에 전류 분포가 집중된다. 즉, 제1 주파수 대역에서 제1 금속 패턴(1110a) 및 제2 금속 패턴(1110b)에 전류 밀도가 집중된다. 따라서, 제1 주파수 대역에서 제1 방사체(1110)가 메인 방사체로 동작한다. 도 10a는 제1 주파수 대역 (약 0.69 내지 0.85GHz)에서의 안테나 방사 패턴을 나타낸다. 도 7 및 도 10a를 참조하면, 기판(1010)의 상부와 하부로 방사 패턴의 피크가 형성된다. 안테나가 제1 주파수 대역에서 동작하는 경우, 방사 패턴이 거의 모든 방향에서 일정 수준 이상으로 형성됨을 알 수 있다. 따라서, 안테나가 제1 주파수 대역에서 동작하는 경우, 거의 모든 방향으로 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 이에 따라, 안테나가 제1 주파수 대역에서 동작하는 경우, 안테나 방사 패턴은 준-무지향성 패턴(semi-isotropic pattern)으로 형성될 수 있다.

도 7 및 도 9b를 참조하면, 제2 주파수 대역 (약 0.9 내지 1.4GHz 대역)에서, 제2 방사체(1120)에 해당하는 영역에 전류 분포가 집중된다. 즉, 제1 주파수 대역에서 제2 방사체(1120)의 제3 금속 패턴에 전류 밀도가 집중된다. 따라서, 제1 주파수 대역에서 제2 방사체(1120)가 메인 방사체로 동작한다. 도 10b는 제1 주파수 대역 (약 0.9 내지 1.4GHz 대역)에서의 안테나 방사 패턴을 나타낸다. 도 7 및 도 10b를 참조하면, 기판(1010)의 측면부로 방사 패턴의 피크가 형성된다. 안테나가 제2주파수 대역에서 동작하는 경우, 방사 패턴이 거의 모든 방향에서 일정 수준 이상으로 형성됨을 알 수 있다. 따라서, 안테나가 제2주파수 대역에서 동작하는 경우, 거의 모든 방향으로 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 이에 따라, 안테나가 제2 주파수 대역에서 동작하는 경우, 안테나 방사 패턴은 준-무지향성 패턴(semi-isotropic pattern)으로 형성될 수 있다.

본 명세서에서 제시되는 안테나는 투명 안테나로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 11은 일 실시 예에 따른 투명 안테나로 구현되는 다중 모드/다중 대역 안테나 구성을 나타낸다. 한편, 도 12는 일 실시 예에 따른 투명 안테나의 레이어 구조를 나타낸다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 투명 필름 또는 글래스 소재의 기판(1010) 상에 메탈 메쉬 격자(1020) 및 더미 메쉬 격자(1030)가 배치될 수 있다. 한편, 메탈 메쉬 격자(1020) 및 더미 메쉬 격자(1030)의 상부에 금속 패턴을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 투명 필름(1040)이 배치될 수 있다.

본 명세서에서 제시되는 투명안테나의 공정을 단순화하기 위해, 메탈 메쉬 격자(1020) 및 더미 메쉬 격자(1030)로 이루어진 투명 안테나는 단일 레이어로 구성될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 제시되는 투명 안테나는 단일 레이어로 구성되면서도 다중 모드에 따라 광대역 안테나로 동작할 수 있다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 기판(1010)은 투명 소재 기판(transparent material substrate)으로 구현될 수 있다. 도 6, 도 11 및 도 12를 참조하면, 안테나(1100)를 구성하는 제1 방사체(1110) 및 제2 방사체(1120)은 투명 소재 금속(transparent material metal) 또는 메탈 메쉬 격자(metal mesh grid)로 구현될 수 있다. 도 7, 도 11 및 도 12를 참조하면, 안테나(1100)를 구성하는 제1 방사체(1110) 내지 제3 방사체(1130)는 투명 소재 금속 또는 메탈 메쉬 격자로 구현될 수 있다.

한편, 투명 소재 기판(1010)에 일부 영역에만 금속 패턴 또는 메탈 메쉬 격자가 배치되는 경우, 금속 영역과 유전체 영역(dielectric region)에 의해 시인성(visibility) 이슈가 발생할 수 있다. 이러한 이슈를 해결하기 위해, 기판(1010)의 유전체 영역에도 더미 메쉬 격자(dummy mesh grid)를 배치할 필요가 있다. 기판(1010)의 금속 영역에 배치되는 메탈 메쉬 격자는 소정 너비(W)의 메쉬 격자로 구성될 수 있다. 기판(1010)의 유전체 영역에 배치되는 더미 메쉬 격자도 소정 너비(W1)의 메쉬 격자로 구성될 수 있다. 또한, 기판(1010)의 금속 영역에 배치되는 메탈 메쉬 격자는 소정 간격의 피치(P)로 주기적으로 배치될 수 있다. 기판(1010)의 유전체 영역에 배치되는 더미 메쉬 격자도 소정 간격의 피치(P1)로 주기적으로 배치될 수 있다.

이와 관련하여, 안테나(1100)의 메탈 메쉬 격자는 유전체의 더비 메쉬 격자와 전기적으로 분리되어야 한다. 한편, 메탈 메쉬 격자의 너비(W)와 더미 메쉬 격자의 너비(W1)와 동일하게 형성될 수 있다. 다른 예로, 최적의 안테나 효율 특성 및/또는 시인성 개선을 위해 메탈 메쉬 격자의 너비(W)와 더미 메쉬 격자의 너비(W1)는 상이하게 형성될 수 있다. 또한, 메탈 메쉬 격자의 피치(P)와 더미 메쉬 격자의 피치(P1)는 동일하게 형성될 수 있다. 다른 예로, 최적의 안테나 효율 특성 및/또는 시인성 개선을 위해 메탈 메쉬 격자의 피치(P)와 더미 메쉬 격자의 피치(P1)는 상이하게 형성될 수 있다.

본 명세서에서 제시되는 투명 안테나의 방사부(radiation portion)은 투명 소재 기판 및 메탈 메쉬 격자로 구현될 수 있다. 반면에, 투명 안테나의 급전부 중 일부는 불 투명 영역 (un-transparent region)으로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 13a는 일 예시에 따른 투명 안테나와 인터페이스 구성을 나타낸다. 도 13b는 일 예시에 따른 투명 안테나와 이를 제어하는 구성을 나타낸다.

도 13a를 참조하면, 투명 안테나(1100)를 구성하는 제1 방사체(1110) 내지 제3 방사체(1130)는 투명 소재 금속(transparent material metal) 또는 메탈 메쉬 격자(metal mesh grid)로 구현될 수 있다. 급전부(1150)도 투명 소재 금속(transparent material metal) 또는 메탈 메쉬 격자(metal mesh grid)로 구현될 수 있다. 불 투명 영역에 구현된 급전부(1150)는 CPW 구조로 형성될 수 있다. 급전부(1150)는 RF 커넥터와 RF 케이블을 통해 송수신부 회로와 연결될 수 있다.

도 13b를 참조하면, 투명 안테나(1100)는 투명 안테나(1100)를 제어하는 송수신부 회로(1250) 및 프로세서(1400)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 프로세서(1400)는 모뎀(modem)과 같은 기저대역 프로세서(baseband processor)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 송수신부 회로(1250)를 제어하는 임의의 프로세서일 수 있다.

송수신부 회로(1250)는 불 투명 영역(un-transparent region)에 형성될 수 있다. 또는, 도 13a과 같이 송수신부 회로(1250)는 RF 케이블을 통해 인터페이스되고 다른 영역에 형성될 수 있다.

도 13b를 참조하면, 송수신부 회로(1250)는 급전 라인(1150a)과 연결되어 복수의 주파수 대역의 신호를 전달하도록 구성될 수 있다. 도 3b를 참조하면, 송수신부 회로는 전력 증폭기(1210, 1220) 및 저잡음 증폭기(1310 내지 1330)과 같은 프론트 엔드 모듈(FEM)을 더 포함할 수 있다.

송수신부 회로(1250)는 급전 라인(1150a)을 통해 안테나(1100)로 신호를 전달하여, LTE 통신 시스템의 저대역(LB) 내지 고대역(HB)의 신호 및 5G Sub6 대역의 신호를 안테나(1100)를 통해 방사하도록 할 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합되고, 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성될 수 있다.

프로세서(1400)는 송수신부 회로를 제어하여, 안테나(1100)의 제1 방사체(1110) 내지 제3 방사체(1120) 중 적어도 하나를 이용하여 반송파 집성(carrier aggregation, CA)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 방사체(1110)를 통해 제1 주파수 대역 및 제4 주파수 대역을 통해 CA를 수행할 수 있다. 제2 방사체(1120)를 통해 제2 주파수 대역 및 제4 주파수 대역을 통해 CA를 수행할 수 있다. 제1 방사체(1110) 및 제2 방사체(1120)를 통해 제1 주파수 대역, 제2 주파수 대역 및 제4 주파수 대역 중 둘 이상의 대역을 통해 CA를 수행할 수 있다. 제1 방사체(1110) 내지 제3 방사체(1130)을 통해 제1 주파수 대역 내지 제4 주파수 대역 중 둘 이상의 대역을 통해 CA를 수행할 수 있다.

본 명세서에서 제시되는 다중 모드 안테나는 다중 대역에서 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 도 14a 및 도 14b는 일 실시 예에 따른 다중 모드 안테나의 반사 계수 특성과 방사 효율 특징을 나타낸 것이다. 보다 상세하게, 도 14a는 도 7, 도 11, 도 13a 및 도 13b와 같이 제1 방사체(1110) 내지 제3 방사체(1130)로 이루어진 안테나(1100)의 반사 계수 특성을 나타낸다. 도 14b는 도 7, 도 11, 도 13a 및 도 13b와 같이 제1 방사체(1110) 내지 제3 방사체(1130)로 이루어진 안테나(1100)의 방사 효율 특성을 나타낸다.

도 14a를 참조하면, 안테나는 VSWR (voltage standing wave ratio) 2.5:1을 기준으로 제1 주파수 대역 내지 제4 주파수 대역에서 동작한다. 즉, 안테나는 VSWR 2.5:1을 기준으로 0.69GHz 내지 6GHz의 주파수 대역에서 동작한다. 따라서, 안테나는 중심 주파수를 기준으로 약 158%의 대역폭 특성을 만족한다.

도 7, 도 11, 도 13a, 도 13b 및 도 14a를 참조하면, 안테나는 제1 주파수 대역에 해당하는 주파수에서 bow-tie 다이폴 모드 (즉, 제1 모드)로 동작한다. 안테나는 제2 주파수 대역에 해당하는 주파수에서 모노폴 모드 (즉, 제2 모드)로 동작한다. 안테나는 제3 주파수 대역에서 삼각 패치 모드 (즉, 제3 모드)로 동작한다. 안테나는 제4 주파수 대역에서 bow-tie/모노폴 고조파 모드 (즉, 제4 모드)로 동작한다.

도 14b를 참조하면, 안테나는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에서 약 50% 이상의 방사 효율로 동작한다. 일 예로, 안테나는 0.73GHz에서 약 62%의 방사 효율로 동작한다. 안테나는 제3 주파수 대역에서 60% 이상의 방사 효율로 동작한다. 또한, 안테나는 제4 주파수 대역에서 약 70%의 방사 효율로 동작한다.

도 14b를 참조하면, 안테나는 제1 주파수 대역 내지 제4 주파수 대역에서 최소 40% 이상의 방사 효율로 동작한다. 보다 상세하게, 약 0.69 내지 6GHz에서 최소 40% 이상의 방사 효율로 동작한다.

본 명세서의 다른 양상에 따르면, 디스플레이에 구비되는 투명 안테나를 포함하는 안테나 모듈이 제시된다. 이와 관련하여, 도 6, 도 7 및 도 13a를 참조하면, 안테나 모듈은 투명 안테나(1100) 및 급전부(feeding unit, 1150)을 포함하도록 구성될 수 있다. 투명 안테나(1100)는 투명 기판(transparent substrate, 1010) 상에 배치되고, 복수의 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다. 급전부(1150)는 투명 기판(1010) 상에 배치되고, 투명 안테나(1100)로 신호를 급전하는 급전 라인 (feeding line, 1150a)과 그라운드로 동작하는 그라운드 라인(1150b)으로 구성될 수 있다.

투명 안테나(1100)는 급전 라인(1150a)과 연결된 제1 금속 패턴(1110a) 및 그라운드 라인(1150b)과 연결된 제2 금속 패턴(1110b)이 투명 기판(1010)의 제1 축 방향으로 형성된 제1 방사체(1110)를 포함할 수 있다. 투명 안테나(1100)는 급전 라인(1150a)과 연결된 제3 금속 패턴(1130)이 투명 기판(1010)의 제2 축 방향으로 형성된 제2 방사체(1120)를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제1 방사체(1110)는 제1 금속 패턴(1110a) 및 제2 금속 패턴(1110b)의 너비가 소정 각도로 증가하도록 형성되는 bow-tie 안테나일 수 있다. 제2 방사체(1120)는 제3 금속 패턴의 너비가 제2 축 방향으로 증가하도록 형성되는 모노폴 안테나일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, bow-tie 안테나의 제1 금속 패턴(1110a) 및 제2 금속 패턴(1110b)에는 소정 길이와 너비로 형성되는 슬릿(1111)이 구비될 수 있다. 급전부(1150)는 급전 라인(1150a)의 양 측에 그라운드 라인(1152)이 소정 간격으로 이격된 구조로 형성될 수 있다. 제1 금속 패턴(1110a)은 슬릿(1111)과 수직하게 형성되는 매칭 스터브 패턴(1112)을 더 포함할 수 있다. 매칭 스터브 패턴(1112)의 너비는 급전 라인(1150a)의 너비보다 좁게 형성될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 급전부(1150)는 급전 라인(1150a)의 양 측에 그라운드 라인(1150b)이 소정 간격으로 이격된 구조로 형성될 수 있다. 투명 안테나(1100)는 그라운드 라인(1150b) 중 하나와 연결되고, 급전 라인(1150a)과 소정 간격 이격되게 배치되는 제4 금속 패턴으로 형성된 제3 방사체(1130)를 더 포함할 수 있다. 제3 방사체(1130)는 삼각형 형상으로 형성된 기생 금속 패턴(parasitic metal pattern)으로 형성되고, 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 공진할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 투명 안테나(1100)의 복수의 방사체 중 적어도 하나는 고차 모드(higher order mode)로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나(1100)는 제1 방사체(1110)에 의해 제1 주파수 대역 및 제3 주파수 대역보다 높은 제4 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다. 이 경우, 제4 주파수 대역은 약 4.5 내지 6.0GHz 대역일 수 있다. 제1 방사체(1110)는 제1 방사체(1110)에 해당하는 bow-tie 안테나의 고차 모드(higher order mode)에 의해 제4 주파수 대역에서 공진하도록 동작할 수 있다. 한편, bow-tie 안테나가 제4 주파수 대역에서 안테나로서 동작할 수 있지만, bow-tie 안테나에 형성된 슬릿(1111)에 의해 제4 주파수 대역에서 안테나로서 동작할 수 있다. 따라서, bow-tie 안테나가 고차 모드로 동작함에 따른 효율 감소를 슬릿(1111)에 의한 방사에 의해 보상할 수 있다.

본 명세서에서 제시되는 다중 모드/다중 대역 안테나는 복수의 안테나들로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 15는 다중 모드로 동작하는 복수의 안테나들과 이들을 제어하는 구성을 나타낸다.

도 15를 참조하면, 안테나는 전자 기기(1000)의 서로 다른 영역에 배치되는 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4)은 개수는 4개에 한정되는 것은 아니고, 2개, 4개, 6개, 8개로 응용에 따라 변경 가능하다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 4개의 안테나에 대해 설명하기로 한다. 프로세서(14400)는 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다.

도 6 내지 도 15을 참조하면, 각각의 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 송수신부 회로(1250) 및 프로세서(1400)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈에 해당하는 각각의 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 전자 기기 내에 복수 개 배치되어, 다중 입출력을 수행할 수 있다.

프로세서(1400)는 다중 입출력(MIMO)을 수행하면서 반송파 집성(carrier aggregation)을 수행할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(1400)는 송수신부 회로를 제어하여, 상기 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하면서, 안테나(1100)의 제1 방사체(1110) 내지 제3 방사체(1130) 중 적어도 하나를 이용하여 반송파 집성(CA)을 수행할 수 있다.

복수의 안테나는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)를 포함하도록 구성 가능하다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)는 전자 기기의 좌측, 우측, 상부 및 하부에 배치될 수 있다. 하지만, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)가 배치되는 위치는 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다.

본 명세서에서 설명되는 투명 안테나(1100)는 메탈 메쉬 격자 구조 또는 투명 소재를 이용한 투명 안테나로 구현될 수 있다. 따라서, 투명 안테나(1100)로 구성되는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)는 전자 기기의 디스플레이(151) 내부의 투명 소재 기판 또는 투명 필름에 배치될 수 있다.

제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)는 각각 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4)과 동작 가능하게 결합될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4) 각각은 위상 제어부, 전력 증폭기 및 수신 증폭기를 구비할 수 있다. 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4) 각각은 RFIC에 해당하는 송수신부 회로(1250) 중 일부 구성을 포함할 수 있다.

기저대역 프로세서(1400)는 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4)과 동작 가능하게 결합될 수 있다. 프로세서(1400)는 RFIC에 해당하는 송수신부 회로(1250) 중 일부 구성을 포함할 수 있다. 프로세서(1400)는 모뎀에 해당하는 기저대역 프로세서(1400)를 포함할 수 있다. 프로세서(1400)는 RFIC에 해당하는 송수신부 회로(1250) 중 일부 구성과 모뎀에 해당하는 기저대역 프로세서(1400)를 포함하도록 SoC (System on Chip) 형태로 제공될 수 있다. 하지만, 도 12의 구성에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 다양하게 변경 가능하다.

전술한 바와 같이, 다중 모드/다중 대역안테나는 투명 안테나 형태로 전자 기기의 디스플레이에 복수의 안테나(ANT1 내지 ANT4)로 구성되고, 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 프로세서(1400)는 복수의 안테나(ANT1 내지 ANT4)를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.

기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4)을 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)를 통해 수신되는 신호의 품질에 기반하여, 최적의 안테나를 선택할 수 있다.

기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)를 수행하도록 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4)을 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)를 통해 수신되는 신호의 품질과 간섭 수준에 기반하여, 최적의 안테나 조합을 선택할 수 있다.

기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 적어도 하나를 통해 반송파 집성(carrier aggregation, CA)이 수행되도록 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1) 내지 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4)을 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 각각이 제1 주파수 대역 내지 제4 주파수 대역 중 복수의 대역에서 다중 공진하므로, 하나의 안테나를 통해 반송파 집성(CA)을 수행할 수 있다.

프로세서(1400)는 각각의 안테나에 대해 제1 대역과 제2 대역에서의 신호 품질을 판단할 수 있다. 기저대역 프로세서(1400)는 제1 대역과 제2 대역에서의 신호 품질에 기반하여, 제1 대역에서 어느 하나의 안테나와 제2 대역에서 다른 안테나를 통해 반송파 집성(CA)을 수행할 수 있다. 여기서, 제1 대역과 제2 대역은 각각 제1 주파수 대역 내지 제4 주파수 대역 중 하나 이상의 대역일 수 있다.

다중 모드/다중 대역 안테나와 이를 제어하는 전자기기와 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.

본 명세서에서 설명되는 전자 기기는 주변 전자 기기, 외부 기기 또는 기지국 등 다양한 엔티티로부터 동시에 정보를 송신 또는 수신할 수 있다. 필요가 있는 경우, 도 1 내지 도 15을 참조하면, 전자 기기는 안테나 모듈(1100)과 이를 제어하는 송수신부 회로(1250) 및 기저대역 프로세서(1400)를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 다중 입출력(MIMO)을 수행하여 통신 용량 향상 및/또는 정보 송신 및 수신의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 전자 기기는 다양한 엔티티로부터 동시에 서로 다른 정보를 송신 또는 수신하여 통신 용량을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 전자 기기에서 대역폭의 확장 없이도 MIMO 동작을 통해 통신 용량을 향상시킬 수 있다.

대안으로, 전자기기는 다양한 엔티티로부터 동시에 동일한 정보를 동시에 송신 또는 수신하여 주변 정보에 대한 신뢰성을 향상시키고 레이턴시를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 전자기기에서 URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) 통신이 가능하고 전자기기는 URLLC UE로 동작할 수 있다. 이를 위해, 스케줄링을 수행하는 기지국은 URLLC UE로 동작하는 전자기기를 위해 시간 슬롯을 우선적으로 할당할 수 있다. 이를 위해 이미 다른 UE에게 할당된 특정 시간-주파수 자원 중 일부를 펑처링(puncturing)할 수 있다.

전술한 바와 같이, 복수의 안테나(ANT1 내지 ANT4)은 제1 대역과 제2 대역에서 광대역 동작할 수 있다. 기저대역 프로세서(1400)는 제1 대역에서 복수의 안테나 소자들(ANT1 내지 ANT4) 중 일부를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 대역에서 복수의 안테나 소자들(ANT1 내지 ANT4) 중 일부를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 상호 간에 충분한 거리로 이격되고 소정 각도로 회전된 상태로 배치된 배열 안테나들을 이용하여 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 동일 대역 내의 제1 신호 및 제2 신호 간의 격리도(isolation)를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

전자 기기 내의 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 하나 이상의 안테나는 제1 대역에서 방사체(radiator)로서 동작할 수 있다. 한편, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 하나 이상의 안테나가 제2 대역에서 방사체로서 동작할 수 있다. 여기서, 제1 대역과 제2 대역은 각각 제1 주파수 대역 내지 제4 주파수 대역 중 하나 이상의 대역일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로세서(1400)는 제1 대역에서 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 한편, 프로세서(1400)는 제2 대역에서 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다.

이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 대역에서 둘 이상의 안테나의 신호 품질이 모두 임계치 이하이면, 제2 대역의 시간/주파수 자원 요청을 기지국으로 송신할 수 있다. 이에 따라, 제2 대역의 시간/주파수 자원이 할당되면, 프로세서(1400)는 해당 자원을 통해 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다.

제2 대역의 자원이 할당된 경우에도 동일한 둘 이상의 안테나를 이용하여 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 따라서, 안테나가 변경됨에 따라 해당 프론트 엔드 모듈(FEM)을 다시 온/오프 함에 따라 전력 소모를 방지할 수 있다. 또한, 안테나가 변경됨에 따라 해당 프론트 엔드 모듈(FEM)을 다시 온/오프 함에 따른 전자 부품, 예컨대 증폭기의 settling time에 따른 성능 저하를 방지할 수 있다.

한편, 제2 대역의 자원이 할당된 경우, 둘 이상의 안테나 중 적어도 하나의 안테나가 변경되고, 해당 안테나들을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 따라서, 제1 대역 및 제2 대역의 전파 환경이 상이하여 해당 안테나를 통해 통신 수행이 어렵다고 판단되면 다른 안테나를 이용할 수 있다.

다른 실시 예에 따르면, 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 하나를 통해 제1 대역의 제1 신호를 수신하면서 제2 대역의 제2 신호를 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이 경우, 하나의 안테나를 통해 반송파 집성(carrier aggregation, CA)을 수행할 수 있다는 장점이 있다.

따라서, 프로세서(1400)는 제1 대역과 제2 대역이 결합된 대역을 통해 반송파 집성(CA: Carrier Aggregation)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 본 명세서에서는 전자 기기에서 대용량의 데이터를 송신 또는 수신할 필요가 있는 경우, 반송파 집성을 통해 광대역 수신이 가능하다는 장점이 있다.

이에 따라, 전자 기기는 eMBB (Enhanced Mobile Broad Band) 통신이 가능하고 전자 기기는 eMBB UE로 동작할 수 있다. 이를 위해, 스케줄링을 수행하는 기지국은 eMBB UE로 동작하는 전자 기기를 위해 광대역 주파수 자원을 할당할 수 있다. 이를 위해 이미 다른 UE에게 할당된 주파수 자원을 제외하고 여유 있는 주파수 대역들에 대한 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.

다중 모드/다중 대역 안테나 및 이를 제어하는 전자기기와 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.

본 명세서에서 제시되는 다중 모드로 동작하는 투명 안테나는 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다. 이와 관련하여, 도 16a는 본 명세서에서 제시되는 투명 안테나가 다양한 전자 기기에 적용된 예시를 나타낸다. 도 15 및 도 16a를 참조하면, 전자 기기(1000)는 이동 단말기, 사이니지, 디스플레이 기기, 투명 AR/VR 기기, 차량 또는 무선 오디오/비디오 장치 중 적어도 하나일 수 있다. 한편, 다중 모드로 동작하는 안테나(1100)는 디스플레이 상에 배치되거나 또는 디스플레이 내부에 배치되는 투명 안테나일 수 있다.

한편, 도 16b는 본 명세서에서 제시되는 투명 안테나가 로봇(robot)에 적용된 실시예를 나타낸다. 도 6-7, 도 11, 도 13a-13b 및 도 16b를 참조하면, 로봇(1000b)의 디스플레이(151b) 상에 또는 디스플레이(151b) 내부에 투명 안테나(1100)가 배치될 수 있다. 투명 안테나(1100)는 복수의 방사체의 조합 중 하나, 즉 제1 방사체(1110) 내지 제3 방사체(1130)의 다양한 조합 중 하나로 구현되어 다중 모드/다중 대역 안테나로 동작할 수 있다. 투명 안테나(1100)는 복수의 방사체의 조합 중 하나, 즉 제1 방사체(1110) 내지 제3 방사체(1130)의 다양한 조합 중 하나를 통해 LTE 대역 및/또는 5G Sub6 대역에서 동작할 수 있다.

로봇(1000b)은 디바이스 엔진과 같은 제어부(180)의 제어 하에 통신 네트워크를 통해 서버(300)와 연동할 수 있다. 이 경우, 통신 네트워크는 5G 통신 네트워크일 수 있다. 통신 네트워크는 VPN 또는 TCP 브릿지(bridge)로 구현될 수 있다. 로봇(1000b)은 통신 네트워크를 통해 MEC 서버(300)에 접속할 수 있다. 로봇(1000b)이 MEC 서버(300)와 연동하므로 이러한 로봇/네트워크 시스템을 클라우드 로보틱스 시스템으로 지칭할 수 있다. 클라우드 로보틱스 시스템은 로봇(1000b)이 주어진 임무 수행에 필요한 기능을 MEC 서버(300)와 같은 클라우드 서버에서 처리하는 시스템이다.

이상에서는 본 명세서에 따른 다중 모드/다중 대역 안테나 및 이를 제어하는 전자기기에 대해 설명하였다. 이러한 다중 모드/다중 대역 안테나 및 이를 제어하는 전자기기와 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 17은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.

도 17을 참조하면, 무선 통신 시스템은 제 1 통신 장치(910) 및/또는 제 2 통신 장치(920)을 포함한다. 'A 및/또는 B'는 'A 또는 B 중 적어도 하나를 포함한다'와 동일한 의미로 해석될 수 있다. 제 1 통신 장치가 기지국을 나타내고, 제 2 통신 장치가 단말을 나타낼 수 있다(또는 제 1 통신 장치가 단말 또는 차량을 나타내고, 제 2 통신 장치가 기지국을 나타낼 수 있다).

기지국(BS: Base Station)은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), gNB(Next Generation NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point), gNB(general NB), 5G 시스템, 네트워크, AI 시스템, RSU(road side unit), 로봇 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 단말(Terminal)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치, 차량(vehicle), 로봇(robot), AI 모듈 등의 용어로 대체될 수 있다.

제 1 통신 장치와 제 2 통신 장치는 프로세서(processor, 911,921), 메모리(memory, 914,924), 하나 이상의 Tx/Rx RF 모듈(radio frequency module, 915,925), Tx 프로세서(912,922), Rx 프로세서(913,923), 안테나(916,926)를 포함한다. 프로세서는 앞서 살핀 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 보다 구체적으로, DL(제 1 통신 장치에서 제 2 통신 장치로의 통신)에서, 코어 네트워크로부터의 상위 계층 패킷은 프로세서(911)에 제공된다. 프로세서는 L2 계층의 기능을 구현한다. DL에서, 프로세서는 논리 채널과 전송 채널 간의 다중화(multiplexing), 무선 자원 할당을 제 2 통신 장치(920)에 제공하며, 제 2 통신 장치로의 시그널링을 담당한다. 전송(TX) 프로세서(912)는 L1 계층 (즉, 물리 계층)에 대한 다양한 신호 처리 기능을 구현한다. 신호 처리 기능은 제 2 통신 장치에서 FEC(forward error correction)을 용이하게 하고, 코딩 및 인터리빙(coding and interleaving)을 포함한다. 부호화 및 변조된 심볼은 병렬 스트림으로 분할되고, 각각의 스트림은 OFDM 부반송파에 매핑되고, 시간 및/또는 주파수 영역에서 기준 신호(Reference Signal, RS)와 멀티플렉싱되며, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)를 사용하여 함께 결합되어 시간 영역 OFDMA 심볼 스트림을 운반하는 물리적 채널을 생성한다. OFDM 스트림은 다중 공간 스트림을 생성하기 위해 공간적으로 프리코딩된다. 각각의 공간 스트림은 개별 Tx/Rx 모듈(또는 송수신기,915)를 통해 상이한 안테나(916)에 제공될 수 있다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 전송을 위해 각각의 공간 스트림으로 RF 반송파를 변조할 수 있다. 제 2 통신 장치에서, 각각의 Tx/Rx 모듈(또는 송수신기,925)는 각 Tx/Rx 모듈의 각 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 캐리어로 변조된 정보를 복원하여, 수신(RX) 프로세서(923)에 제공한다. RX 프로세서는 layer 1의 다양한 신호 프로세싱 기능을 구현한다. RX 프로세서는 제 2 통신 장치로 향하는 임의의 공간 스트림을 복구하기 위해 정보에 공간 프로세싱을 수행할 수 있다. 만약 다수의 공간 스트림들이 제 2 통신 장치로 향하는 경우, 다수의 RX 프로세서들에 의해 단일 OFDMA 심볼 스트림으로 결합될 수 있다. RX 프로세서는 고속 푸리에 변환 (FFT)을 사용하여 OFDMA 심볼 스트림을 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환한다. 주파수 영역 신호는 OFDM 신호의 각각의 서브 캐리어에 대한 개별적인 OFDMA 심볼 스트림을 포함한다. 각각의 서브캐리어 상의 심볼들 및 기준 신호는 제 1 통신 장치에 의해 전송된 가장 가능성 있는 신호 배치 포인트들을 결정함으로써 복원되고 복조 된다. 이러한 연 판정(soft decision)들은 채널 추정 값들에 기초할 수 있다. 연판정들은 물리 채널 상에서 제 1 통신 장치에 의해 원래 전송된 데이터 및 제어 신호를 복원하기 위해 디코딩 및 디인터리빙 된다. 해당 데이터 및 제어 신호는 프로세서(921)에 제공된다.

UL(제 2 통신 장치에서 제 1 통신 장치로의 통신)은 제 2 통신 장치(920)에서 수신기 기능과 관련하여 기술된 것과 유사한 방식으로 제 1 통신 장치(910)에서 처리된다. 각각의 Tx/Rx 모듈(925)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 반송파 및 정보를 RX 프로세서(923)에 제공한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다.

이상에서는 5G Sub6 대역에서 동작하는 투명 안테나 및 이를 제어하는 전자 기기에 대해 설명하였다. 이와 같은 투명 안테나를 구비하는 전자기기의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 명세서의 다른 일 목적은, 전자 기기의 디스플레이에 복수 개의 투명 안테나를 배치하고, 다중 입출력(MIMO) 및/또는 반송파 집성(CA)을 통해 통신 성능을 개선할 수 있다.

전술한 본 명세서와 관련하여, 5G Sub6 대역에서 동작하는 투명 안테나 및 이를 제어하는 전자 기기의 설계 및 이의 구동은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.

Claims

안테나를 구비하는 전자 기기에 있어서,
상기 전자 기기 내부에 배치되는 기판(substrate) 상에 배치되고, 복수의 주파수 대역에서 공진하도록 동작하는 안테나; 및
상기 기판 상에 배치되고, 상기 안테나로 신호를 급전하는 급전 라인 (feeding line)과 그라운드로 동작하는 그라운드 라인으로 구성된 급전부(feeding unit)를 포함하고,
상기 안테나는,
상기 급전 라인과 연결된 제1 금속 패턴 - 상기 제1 금속 패턴은 제1 서브 패턴 및 제2 서브 패턴을 구비함; 및
상기 그라운드 라인과 연결된 제2 금속 패턴 - 상기 제2 금속 패턴은 제3 서브 패턴을 형성함 - 을 포함하고,
상기 제1 서브 패턴과 상기 제3 서브 패턴은 상기 제2 서브 패턴을 기준으로 양 측에 배치되고,
상기 그라운드 라인에 연결되는 상기 제3 서브 패턴은 상기 제2 서브 패턴과 상기 그라운드 라인 사이에 배치되고,
상기 제1 서브 패턴 및 상기 제3 서브 패턴은 상기 기판의 제1 축 방향으로 제1 방사체를 형성하고,
상기 급전 라인과 연결된 상기 제2 서브 패턴은 상기 제1 축 방향에 직교한 제2 축 방향으로 제2 방사체를 형성하고,
상기 제1 방사체는 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴의 너비가 소정 각도로 증가하도록 형성되는 bow-tie 안테나이고,
상기 bow-tie 안테나의 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴에는 소정 길이와 너비로 형성되는 슬릿이 구비되는, 전자 기기.
제1 항에 있어서,
상기 안테나는
상기 제1 방사체에 의해 제1 주파수 대역에서 공진하도록 동작하고, 상기 제2 방사체에 의해 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 공진하도록 동작하는, 전자 기기.
삭제
안테나를 구비하는 전자 기기에 있어서,
상기 전자 기기 내부에 배치되는 기판(substrate) 상에 배치되고, 복수의 주파수 대역에서 공진하도록 동작하는 안테나; 및
상기 기판 상에 배치되고, 상기 안테나로 신호를 급전하는 급전 라인 (feeding line)과 그라운드로 동작하는 그라운드 라인으로 구성된 급전부(feeding unit)를 포함하고,
상기 안테나는,
상기 급전 라인과 연결된 제1 금속 패턴 - 상기 제1 금속 패턴은 제1 서브 패턴 및 제2 서브 패턴을 구비함; 및
상기 그라운드 라인과 연결된 제2 금속 패턴 - 상기 제2 금속 패턴은 제3 서브 패턴을 형성함 - 을 포함하고,
상기 제1 서브 패턴과 상기 제3 서브 패턴은 상기 제2 서브 패턴을 기준으로 양 측에 배치되고,
상기 그라운드 라인에 연결되는 상기 제3 서브 패턴은 상기 제2 서브 패턴과 상기 그라운드 라인 사이에 배치되고,
상기 제1 서브 패턴 및 상기 제3 서브 패턴은 상기 기판의 제1 축 방향으로 제1 방사체를 형성하고,
상기 급전 라인과 연결된 상기 제2 서브 패턴은 상기 제1 축 방향에 직교한 제2 축 방향으로 제2 방사체를 형성하고,
상기 제2 방사체는 상기 제2 서브 패턴의 너비가 상기 제2 축 방향으로 증가하도록 형성되는 모노폴 안테나인 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
제4 항에 있어서,
상기 모노폴 안테나는 단부가 원형 구조, 반원 구조, 삼각형 구조 및 테이퍼링 구조 중 적어도 하나로 형성된 loaded monopole 안테나로 구성되는, 전자 기기.
삭제
제2 항에 있어서,
상기 급전부는 상기 급전 라인의 양 측에 상기 그라운드 라인이 소정 간격으로 이격된 구조로 형성되고,
상기 제1 금속 패턴은 상기 슬릿과 수직하게 형성되는 매칭 스터브 패턴을 더 포함하고,
상기 매칭 스터브 패턴의 너비는 상기 급전 라인의 너비보다 좁게 형성되는, 전자 기기.
제2 항에 있어서,
상기 급전부는 상기 급전 라인의 양 측에 상기 그라운드 라인이 소정 간격으로 이격된 구조로 형성되고,
상기 안테나는,
상기 그라운드 라인 중 하나와 소정 간격 이격되게 배치되는 제4 금속 패턴으로 형성된 제3 방사체를 더 포함하는, 전자 기기.
제8 항에 있어서,
상기 제3 방사체는 삼각형 형상으로 형성된 기생 금속 패턴(parasitic metal pattern)으로 형성되고, 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 공진하는, 전자 기기.
제9 항에 있어서,
상기 안테나는,
상기 제1 방사체에 의해 제1 주파수 대역 및 상기 제3 주파수 대역보다 높은 제4 주파수 대역에서 공진하고,
상기 제1 방사체는 상기 제1 방사체에 해당하는 bow-tie 안테나의 고차 모드(higher order mode)에 의해 상기 제4 주파수 대역에서 공진하도록 동작하는, 전자 기기.
제8 항에 있어서,
상기 기판은 투명 소재 기판(transparent material substrate)이고,
상기 안테나를 구성하는 상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체 및 상기 제3 방사체는 투명 소재 금속(transparent material metal) 또는 메탈 메쉬 격자(metal mesh grid)로 구현되는 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
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삭제
디스플레이에 구비되는 투명 안테나를 포함하는 안테나 모듈에 있어서,
투명 기판(transparent substrate) 상에 배치되고, 복수의 주파수 대역에서 공진하도록 동작하는 투명 안테나; 및
상기 투명 기판 상에 배치되고, 상기 투명 안테나로 신호를 급전하는 급전 라인(feeding line)과 그라운드로 동작하는 그라운드 라인으로 구성된 급전부(feeding unit)를 포함하고,
상기 투명 안테나는,
상기 급전 라인과 연결된 제1 금속 패턴 - 상기 제1 금속 패턴은 제1 서브 패턴 및 제2 서브 패턴을 구비함; 및
상기 그라운드 라인과 연결된 제2 금속 패턴 - 상기 제2 금속 패턴은 제3 서브 패턴을 형성함 - 을 포함하고,
상기 제1 서브 패턴과 상기 제3 서브 패턴은 상기 제2 서브 패턴을 기준으로 양 측에 배치되고,
상기 그라운드 라인에 연결되는 상기 제3 서브 패턴은 상기 제2 서브 패턴과 상기 그라운드 라인 사이에 배치되고,
상기 제1 서브 패턴 및 상기 제3 서브 패턴은 상기 기판의 제1 축 방향으로 제1 방사체를 형성하고,
상기 급전 라인과 연결된 상기 제2 서브 패턴은 상기 제1 축 방향에 직교한 제2 축 방향으로 제2 방사체를 형성하고,
제1 주파수 대역에서 공진하는 상기 제1 방사체는 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴의 너비가 소정 각도로 증가하도록 형성되는 bow-tie 안테나이고,
제2 주파수 대역에서 공진하는 상기 제2 방사체는 상기 급전 라인과 연결된 제3 금속 패턴의 너비가 상기 제2 축 방향으로 증가하도록 형성되는 모노폴 안테나인 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
삭제
제17 항에 있어서,
상기 bow-tie 안테나의 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴에는 소정 길이와 너비로 형성되는 슬릿이 구비되고,
상기 급전부는 상기 급전 라인의 양 측에 상기 그라운드 라인이 소정 간격으로 이격된 구조로 형성되고,
상기 제1 금속 패턴은 상기 슬릿과 수직하게 형성되는 매칭 스터브 패턴을 더 포함하고,
상기 매칭 스터브 패턴의 너비는 상기 급전 라인의 너비보다 좁게 형성되는, 안테나 모듈.
제17 항에 있어서,
상기 급전부는 상기 급전 라인의 양 측에 상기 그라운드 라인이 소정 간격으로 이격된 구조로 형성되고,
상기 투명 안테나는,
상기 그라운드 라인 중 하나와 연결되고, 상기 급전 라인과 소정 간격 이격되게 배치되는 제4 금속 패턴으로 형성된 제3 방사체를 더 포함하고,
상기 제3 방사체는 삼각형 형상으로 형성된 기생 금속 패턴(parasitic metal pattern)으로 형성되고, 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 공진하는, 안테나 모듈.