KR20170086532A

KR20170086532A - 캐비티 백 어퍼처 안테나

Info

Publication number: KR20170086532A
Application number: KR1020177014499A
Authority: KR
Inventors: 엘리멜렉 간치로우; 아론 예헤즈켈리
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2017-07-26
Also published as: US20160164186A1; CN107112637A; EP3227962A1; WO2016089597A1; JP2017538356A; BR112017011792A2; US9871299B2

Abstract

장치는, 기판의 제 1 금속 영역, 기판의 제 2 금속 영역, 및 슬롯 어퍼처 안테나의 캐비티를 정의하도록 제 1 금속 영역을 제 2 금속 영역에 전기적으로 연결하는 비아들을 포함한다.

Description

캐비티 백 어퍼처 안테나{CAVITY BACKED APERTURE ANTENNA}

관련 출원에 대한 교차-참조

[0001] 본 출원은 2014년 12월 4일 출원된, 공동 소유된 미국 정식 특허 출원 번호 제14/560,598호를 우선권으로 주장하며, 그 내용은 그 전체가 인용에 의해 본원에 명시적으로 포함된다.

분야

[0002] 본 개시는 일반적으로 안테나들에 관한 것이다.

[0003] 기술의 진보들은 컴퓨팅 디바이스들이 더 작고 더 강력하게 되게 하였다. 예를 들어, 현재, 작고, 경량이며, 사용자들에 의해 쉽게 휴대되는 휴대용 무선 전화들, 디지털 보조기기들(PDA들) 및 페이징 디바이스들과 같은 무선 컴퓨팅 디바이스들을 포함하는 다양한 휴대용 개인 컴퓨팅 디바이스들이 존재한다. 보다 구체적으로, 셀룰러 전화들 및 인터넷 프로토콜(IP) 전화들과 같은 휴대용 무선 전화들은 무선 네트워크를 통해 음성 및 데이터 패킷들을 통신할 수 있다. 또한, 다수의 이러한 무선 전화들은 그 안에 포함되는 다른 타입들의 디바이스들을 포함한다. 예를 들어, 무선 전화는 또한 디지털 스틸 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 레코더, 및 오디오 파일 재생기를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 무선 전화들은 웹 브라우저 애플리케이션과 같이 인터넷에 액세스하는데 이용될 수 있는 소프트웨어 애플리케이션들을 포함해서, 실행 가능한 명령들을 프로세싱할 수 있다. 따라서, 이들 무선 전화들은 상당한 컴퓨팅 성능들을 포함할 수 있다.

[0004] 60 GHz(gigahertz) 무선 시스템들의 경우, 디바이스의 송신 및 수신 성능들을 증가시키기 위해 단일 디바이스에 다수의 안테나들을 포함하는 것이 바람직하다. 모바일 통신 디바이스 내에 라디오 주파수 집적 회로를 포함하는 SiP(system in package)의 크기의 감소에 의해, SiP에서 매우 다수의 안테나들을 배치하는 것이 더 어렵게 되었다. 또한, SiP는 금속화 환경(예를 들어, 모바일 전화 하우징의 금속 근처)에 있을 수 있고, 안테나가 근처 금속화와 함께 동작하는 것이 바람직할 수 있다. 안테나들의 수를 증가시키기 위한 하나의 과거의 접근법은 인쇄 회로(PC) 보드의 에지를 활용하는 에지 다이폴 안테나들(edge dipole antennas)을 사용하는 것이지만, 이러한 에지 다이폴 안테나들은 금속에 아주 근접하여 작동하도록 설계되지 않는다.

[0005] 도 1은 캐비티 백 슬롯 안테나(cavity backed slot antenna)를 포함하는 무선 디바이스를 도시한다.
[0006] 도 2는 도 1의 무선 디바이스의 컴포넌트들의 블록도를 도시한다.
[0007] 도 3은 도 1 내지 도 2의 무선 디바이스에 의해 이용될 수 있는 예시적인 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나의 도면을 도시한다.
[0008] 도 4는 라디오 주파수 집적 회로(RFIC) 및 다수의 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나들을 포함하는 라디오 주파수 SiP(system in package)의 도면을 예시한다.
[0009] 도 5a는 모바일 전화의 하우징의 개구들의 도면을 도시한다.
[0010] 도 5b는 모바일 전화의 하우징의 개구들의 다른 도면을 도시한다.
[0011] 도 6은 예시적인 캐비티 백 호른 어퍼처 안테나(cavity backed horn aperture antenna)의 도면을 도시한다.
[0012] 도 7은 인쇄 회로 기판과 모바일 전화의 하우징 간의 포지션 관계들을 예시한다.
[0013] 도 8은 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나를 이용한 통신 방법을 도시하는 흐름도를 예시한다.

[0014] 아래에 기술되는 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 설계들의 설명으로서 의도되고 본 개시가 실시될 수 있는 유일한 설계를 나타내도록 의도되진 않는다. "예시적인"이란 용어는 "예, 인스턴스 또는 예시로서 작용하는 것"을 의미하도록 본원에서 이용된다. "예시적인" 것으로서 본원에서 설명되는 임의의 설계는 반드시 다른 설계들보다 선호되거나 유리한 것으로서 해석될 필요는 없다. 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 설계들의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정한 세부사항들을 포함한다. 본원에서 설명되는 예시적인 설계들은 이들 특정한 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다. 일부 인스턴스들에서, 잘-알려진 구조들 및 디바이스들은 본원에서 제시된 예시적인 설계들의 신규성을 모호하게 하는 것을 방지하기 위해 블록도 형태로 도시된다.

[0015] 도 1은 무선 통신 시스템(120)과 통신하는 무선 디바이스(110)를 도시한다. 무선 통신 시스템(120)은 LTE(Long Term Evolution) 시스템, CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템, GSM(Global System for Mobile Communications) 시스템, WLAN(wireless local area network) 시스템, 하나 또는 그 초과의 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 프로토콜들 또는 표준들(예를 들어, IEEE 802.11ad)에 따라 동작하는 무선 시스템, 60GHz 무선 시스템, mm-파(mm-wave) 무선 시스템, 또는 몇몇 다른 무선 시스템일 수 있다. CDMA 시스템은 WCDMA(Wideband CDMA), CDMA 1X, EVDO(Evolution-Data Optimized), TD-SCDMA(Time Division Synchronous CDMA), 또는 몇몇 다른 버전의 CDMA를 구현할 수 있다. 단순함을 위해, 도 1은 2개의 기지국들(130 및 132) 및 하나의 시스템 제어기(140)를 포함하는 무선 통신 시스템(120)을 도시한다. 일반적으로, 각각의 무선 시스템은 임의의 수의 기지국들 및 임의의 세트의 네트워크 엔티티들을 포함할 수 있다.

[0016] 무선 디바이스(110)는 사용자 장비(UE), 모바일 스테이션, 단말, 액세스 단말, 가입자 유닛, 스테이션 등으로서 또한 지칭될 수 있다. 무선 디바이스(110)는 셀룰러 전화, 스마트폰, 태블릿, 무선 모뎀, 개인용 디지털 보조기기(PDA), 핸드헬드 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 스마트북, 넷북, 코드리스 전화, 무선 로컬 루프(WLL) 스테이션, 블루투스 디바이스 등일 수 있다. 무선 디바이스(110)는 무선 통신 시스템(120)과 통신할 수 있다. 무선 디바이스(110)는 브로드캐스트 스테이션들(예를 들어, 브로드캐스트 스테이션(134))로부터의 신호들, 하나 또는 그 초과의 GNSS(global navigation satellite systems)에서 위성들(예를 들어, 위성(150))로부터의 신호들 등을 또한 수신할 수 있다. 무선 디바이스(110)는 LTE, WCDMA, CDMA 1X, EVDO, TD-SCDMA, GSM, 802.11ad, 무선 기가비트, 60GHz 주파수 대역 통신, mm-파 통신 등과 같은 무선 통신을 위한 하나 또는 그 초과의 라디오 기술들을 지원할 수 있다.

[0017] 또한, 예시적인 실시예에서, 본원에서 추가로 설명되는 바와 같이, 무선 디바이스(110)는 (예를 들어, 하나 또는 그 초과의 안테나 어레이들의 부분으로서) 하나 또는 그 초과의 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나들을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 캐비티 백 어퍼처 안테나는 인쇄 회로 보드(PC)의 에지에 정렬된 슬롯을 갖는 슬롯 안테나일 수 있고, 비아들은 PC 보드의 금속층들 간의 캐비티를 생성하도록 PC 보드의 금속층들에 커플링될 수 있다. 예시적인 캐비티 백 어퍼처 안테나는 도 3을 참조하여 추가로 설명된다.

[0018] 예시적인 실시예에서, 무선 디바이스(110) 내의 안테나들 중 하나 또는 그 초과는 캐비티 백 호른(horn) 어퍼처 안테나일 수 있다. 예를 들어, 캐비티 백 호른 어퍼처 안테나는 PC 보드의 다수의 층들에 의해 형성될 수 있는 플레어 섹션(flared section)을 갖는 캐비티를 포함할 수 있다. 플레어 섹션의 높이 및/또는 폭은 변동될 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하여 추가로 설명되는 바와 같이, 비아들은 캐비티의 플레어 섹션의 높이 및/또는 폭을 변동시키기 위해 PC 보드의 다수의 금속층들 간에 포지셔닝될 수 있다. 다른 예로서, 호른(horn)-형상 안테나는 도 7을 참조하여 추가로 설명되는 바와 같이, 무선 디바이스의 하우징의 벽들을 테이퍼링(tapering)함으로써 형성될 수 있다.

[0019] 도 2는 무선 디바이스(110)의 컴포넌트들의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 예시적인 설계에서, 무선 디바이스(110)는 주 안테나 어레이(210)에 커플링되는 트랜시버(220), 보조 안테나 어레이(212)에 커플링되는 트랜시버(222) 및 데이터 프로세서/제어기(280)를 포함한다. 트랜시버(220)는 다수의 주파수 대역들, 다수의 라디오 기술들, 캐리어 어그리게이션(carrier aggregation) 등을 지원하기 위해 다수(K개)의 수신기들(230pa 내지 230pk) 및 다수(K개)의 송신기들(250pa 내지 250pk)을 포함한다. 트랜시버(222)는 다수의 주파수 대역들, 다수의 라디오 기술들, 캐리어 어그리게이션, 수신 다이버시티, 다수의 송신 안테나들로부터 다수의 수신 안테나들로의 다중-입력 다중-출력(MIMO)` 송신 등을 지원하기 위해 다수(L개)의 수신기들(230sa 내지 230sl) 및 다수(L개)의 송신기들(250sa 내지 250sl)을 포함한다.

[0020] 주 안테나 어레이(210) 및/또는 보조 안테나 어레이(212)는 도 3 내지 도 4를 참조하여 추가로 설명되는 바와 같이 하나 또는 그 초과의 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나들을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 주 안테나 어레이(210) 및/또는 보조 안테나 어레이(212)는 도 6 내지 도 7을 참조하여 추가로 설명되는 바와 같이 하나 또는 그 초과의 캐비티 백 호른 어퍼처 안테나들을 포함할 수 있다.

[0021] 도 2에서 도시된 예시적인 설계에서, 각각의 수신기(230)는 LNA(240) 및 수신 회로들(242)을 포함한다. 데이터 수신을 위해, 주 안테나 어레이(210)는 기지국들 및/또는 다른 송신기 스테이션들로부터 신호들을 수신하고, 수신된 RF 신호를 제공하며, 이는 안테나 인터페이스 회로(224)를 통해 라우팅되고, 입력 RF 신호로서 선택된 수신기에 제공된다. 안테나 인터페이스 회로(224)는 스위치들, 듀플렉서들, 송신 필터들, 수신 필터들, 매칭 회로들 등을 포함할 수 있다. 아래의 설명은, 수신기(230pa)가 선택된 수신기라고 가정한다. 수신기(230pa) 내에서, LNA(240pa)는 입력 RF 신호를 증폭하고 출력 RF 신호를 제공한다. 수신 회로들(242pa)은 RF로부터 기저대역으로 출력 RF 신호를 하향변환하고, 하향변환된 신호를 증폭 및 필터링하고, 아날로그 입력 신호를 데이터 프로세서/제어기(280)에 제공한다. 수신 회로들(242pa)은 믹서들, 필터들, 증폭기들, 매칭 회로들, 오실레이터, 로컬 오실레이터(LO) 생성기, 위상 동기 루프(PLL) 등을 포함할 수 있다. 트랜시버들(220 및 222)의 각각의 잔여 수신기(230)는 수신기(230pa)와 유사한 방식으로 동작할 수 있다.

[0022] 도 2에서 도시된 예시적인 설계에서, 각각의 송신기(250)는 송신 회로들(252) 및 전력 증폭기(PA)(254)를 포함한다. 데이터 송신을 위해, 데이터 프로세서/제어기(280)는 송신될 데이터를 프로세싱(예를 들어, 인코딩 및 변조)하고 아날로그 출력 신호를 선택된 송신기에 제공한다. 아래의 설명은 송신기(250pa)가 선택된 송신기라고 가정한다. 송신기(250pa) 내에서, 송신 회로들(252pa)은 아날로그 출력 신호를 증폭 및 필터링하고 기저대역으로부터 RF로 상향변환하고, 변조된 RF 신호를 제공한다. 송신 회로들(252pa)은 증폭기들, 필터들, 믹서들, 매칭 회로들, 오실레이터, LO 생성기, PLL 등을 포함할 수 있다. PA(254pa)는 변조된 RF 신호를 수신 및 증폭하고 적절한 출력 전력 레벨을 갖는 송신 RF 신호를 제공한다. 송신 RF 신호는 안테나 인터페이스 회로(224)를 통해 라우팅되고 주 안테나 어레이(210)를 통해 송신된다. 트랜시버들(220 및 222) 내의 각각의 잔여 송신기(250)는 송신기(250pa)와 유사한 방식으로 동작할 수 있다.

[0023] 도 2는 수신기(230) 및 송신기(250)의 예시적인 설계를 도시한다. 수신기 및 송신기는 또한 필터들, 매칭 회로들 등과 같이 도 2에서 도시되지 않은 다른 회로들을 포함할 수 있다. 트랜시버들(220 및 222) 중 일부 또는 모두 다는 하나 또는 그 초과의 아날로그 집적 회로들(IC들), RF IC들(RFIC들), 믹싱된-신호 IC들 등 상에서 구현될 수 있다. 예를 들어, LNA들(240) 및 수신 회로들(242)은 RFIC 등일 수 있는 하나의 모듈 상에서 구현될 수 있다. 트랜시버들(220 및 222)의 회로들은 다른 방식들로 또한 구현될 수 있다. RFIC는 도 4에서 예시된 바와 같은 캐비티 백 어퍼처 안테나들 및 패치 안테나들과 같은 안테나들을 또한 포함하는 SiP(system in package)에 포함될 수 있다.

[0024] 데이터 프로세서/제어기(280)는 무선 디바이스(110)에 대한 다양한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 프로세서/제어기(280)는 수신기(230)를 통해 수신되는 데이터 및 송신기(250)를 통해 송신되는 데이터에 대한 프로세싱을 수행할 수 있다. 데이터 프로세서/제어기(280)는 트랜시버들(220 및 222) 내의 다양한 회로들의 동작을 제어할 수 있다. 메모리(282)는 데이터 프로세서/제어기(280)에 대한 프로그램 코드들 및 데이터를 저장할 수 있다. 데이터 프로세서/제어기(280)는 하나 또는 그 초과의 주문형 집적 회로들(ASIC들) 및/또는 다른 IC들 상에 구현될 수 있다.

[0025] 무선 디바이스(110)는 다수의 주파수 대역 그룹들, 다수의 라디오 기술들 및/또는 다수의 안테나들을 지원할 수 있다. 무선 디바이스(110)는 다수의 주파수 대역 그룹들, 다수의 라디오 기술들 및/또는 다수의 안테나들을 통한 수신을 지원하기 위해 다수의 LNA들을 포함할 수 있다.

[0026] 도 3은 인쇄 회로(PC) 보드(306)의 에지(304)에 정렬된 슬롯(302)을 갖는 예시적인 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나(300)의 등각뷰의 도면을 도시한다. 안테나(300)는 무선 디바이스(110)의 안테나 어레이들(210-212)과 같은 안테나 어레이의 하나 또는 다수의 안테나들일 수 있다. 비아(308)는 PC 보드(306)의 금속층들 간에 캐비티(309)를 생성하는데 사용된다. 예를 들어, 도 3에서 도시된 바와 같이, PC 보드(306)의 상부층(310)(예를 들어, 제 1 금속 영역) 및 PC 보드(306)의 하부층(312)(예를 들어, 제 2 금속 영역)은 캐비티(309)의 2개의 측들로서 사용될 수 있고 비아들(308)의 3개의 세트들은 캐비티(309)의 3개의 다른 측들을 형성할 수 있다. 이러한 경우에, 캐비티(309)는 상부 표면, 하부 표면, 3개의 측들(비아들에 의해 형성됨) 및 PC 보드(306)의 에지(304)에 정렬된 개방 슬롯(302)을 갖는 박스의 형상을 갖는다. 비아들(308)은 하부 표면과 상부 표면을 연결한다. 이 예시적인 실시예에서, 도 3은 슬롯(302)이 T-바 공진기(314)에 의해 공급되는 것을 도시하지만, 다른 공급 방법들이 사용될 수 있다. 따라서, T-바 공진기(314)와 같은 안테나(300)의 방사/공급 엘리먼트는 PC 보드(306) 내부(예를 들어, 그 안)에 로케이팅될 수 있다.

[0027] 본 개시에 따라, 슬롯은 PC 보드의 에지로부터 방사할 수 있고, 슬롯을 여기(예를 들어, 방사/공급 엘리먼트)시키는 프로브는 PC 보드 내부에 로케이팅될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 설명된 캐비티 백 어퍼처 안테나는 mm-파 범위에서 통신하는 무선 디바이스에서 하나 또는 그 초과의 안테나들을 구현하는 데 사용될 수 있다. 마이크로파 범위 안테나들에서, 슬롯은 접지 금속을, 방사 금속 영역들로부터 분리하여 안테나가 쇼트(short)되지 않게 하는데 사용된다. 본원에서 설명되는 mm-파 안테나에 대해, 슬롯은 활성 방사 어퍼처일 수 있고, 슬롯을 둘러싸는 금속은 접지될 수 있다. 슬롯은 PC 보드 상의 또는 그 내부의 라디에이터에 커플링될 수 있다. 대안적으로, 슬롯은 여기 안테나와 접할 수 있고, 다른 안테나에 의해 여기된 호른 안테나로서 방사할 수 있다.

[0028] 도 4는 각각이 도 3을 참조하여 설명된 바와 같은 구조를 가질 수 있는 다수의 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나들(406-412) 및 RFIC(404)를 포함하는 라디오 주파수 SiP(system in package)(402)를 예시하는 시스템도를 도시한다. 예시적인 구현에서, 다수의 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나들(406-412)은 SiP(402)의 PC 보드의 제 1 층 및 제 2 층을 공유할 수 있으며, 비아들의 상이한 세트들은 별도의 안테나들(406-412)을 형성하기 위해 사용될 수 있다.

[0029] 예를 들어, 제 1 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나(406)는 제 1 슬롯 어퍼처를 포함하는 PC 보드의 제 1 부분을 포함할 수 있고, 제 2 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나(408)는 제 2 슬롯 어퍼처를 포함하는 PC 보드의 제 2 부분을 포함할 수 있다. 제 1 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나(406)는 제 1 금속 영역, 제 2 금속 영역 및 제 1 캐비티를 형성하는 제 1 비아들을 포함할 수 있다. 제 2 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나(408)는 제 3 금속 영역, 제 4 금속 영역 및 제 2 캐비티를 형성하는 제 2 비아들을 포함할 수 있다. 제 1 금속 영역 및 제 2 금속 영역은 제 1 캐비티의 양 측들(예를 들어, 상부 및 하부)을 형성할 수 있다. 유사하게, 제 3 금속 영역 및 제 4 금속 영역은 제 2 캐비티의 양 측들을 형성할 수 있다. 예를 들어, PC 보드의 상부 표면의 제 1 전도층은 도 3의 상부층(310)에 대응할 수 있고 PC 보드의 하부 표면의 제 2 전도층은 도 3의 하부층(312)에 대응할 수 있다. 제 1 캐비티의 제 1 금속 영역 및 제 2 캐비티의 제 3 금속 영역은 제 1 전도층의 부분들일 수 있고, 제 1 캐비티의 제 2 금속 영역 및 제 2 캐비티의 제 4 금속 영역은 제 2 전도층의 부분들일 수 있다.

[0030] 제 1 비아들 및 제 2 비아들은 각각, 제 1 캐비티 및 제 2 캐비티의 3개의 측들(예를 들어, 측벽 및 배면 벽)을 각각 형성할 수 있다. 제 1 캐비티 백 어퍼처 안테나(406)는 T-바 공진기(314)와 같은 제 1 공진기를 포함할 수 있고, 제 2 캐비티 백 어퍼처 안테나(408)는 제 2 공진기를 포함할 수 있다. 다른 캐비티 백 어퍼처 안테나들(410, 412) 각각은 캐비티 백 어퍼처 안테나들(406, 408)에 관하여 설명된 것과 유사한 구조를 가질 수 있다.

[0031] 4개의 안테나들이 도 4에 도시되지만, 4개 초과의 안테나들 또는 4개 미만의 안테나들이 공간 가용성 및 설계 제약들에 의존하여 SiP(402)의 PC 보드 상에 배치될 수 있다. 도 4는 서로 이격된 안테나들(406-412)을 도시하고, 다른 실시예들에서, 안테나들(406-412) 중 2개 또는 그 초과는 예컨대, 하나 또는 그 초과의 측벽들을 공유함으로써 서로 인접할 수 있다. 예시를 위해, 비아들의 단일 벽은 (제 2 캐비티 백 어퍼처 안테나(408)의) 제 2 캐비티로부터 (제 1 캐비티 백 어퍼처 안테나(406)의) 제 1 캐비티를 분리할 수 있다. 도 4에 도시되지 않았지만, 다른 예시적인 실시예에서, RFIC(404)는 다른 타입들의 안테나들(예를 들어, 패치, 모노폴 또는 다이폴 안테나들)을 포함할 수 있다. 안테나 엘리먼트들은 커버리지 다각화(coverage diversification)를 제공하기 위해 PC 보드 상의 RFIC(404)의 또는 그 주위의 위치들에 배치될 수 있다. 예를 들어, 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나(406-412)는 수평으로 편파(polarize)되는 RFIC(404)에 포함된 다이폴 안테나들을 보완하기 위해 PC 보드 에지에 대해 수직으로 편파될 수 있다.

[0032] 개시된 예시적인 안테나(300)가 어퍼처 안테나이기 때문에, 다른 금속 구조들(예를 들어, 모바일 전화의 금속 케이스)에 근접한 것과 같이 금속 환경에 안테나를 배치하는 것은 (금속 환경에 의해 악영향을 받는 성능을 갖는 다이폴 안테나들과 대조적으로) 안테나(300)의 성능에 유익하게 영향을 줄 수 있다. 예시적인 실시예로서, 모바일 전화의 하우징의 개구들은 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나(들)의 어퍼처(들)와 정렬될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나들 중 적어도 하나는 하우징의 개구에 근접할 수 있다. 도 5a 및 도 5b는, 모바일 케이스(예를 들어, 하우징)에서의 에칭된 슬롯들의 예시적인 실시예들을 도시한다. 도 5a의 예시적인 실시예에서, 다수의 안테나들은 PC 보드(504) 상에 있고, 에칭된 슬롯(510, 520, 530)은 모바일 케이스(502)의 각각의 안테나 개구 앞에 있다. 도 5b의 예시적인 실시예에서, 단일 슬롯(540)이 안테나들의 어레이 앞에 있다. 슬롯들(510-540) 중 하나 또는 그 초과는 (예를 들어, SiP(402)의) 캐비티 백 어퍼처 안테나와 정렬될 수 있다(또는 이에 근접할 수 있음). 따라서, 개시된 예시적인 안테나들은 금속 환경에서 개선된 성능을 제공하고 RF 모듈 설계 및 하우징의 다양한 위치들로의 배치에 대한 증가된 유연성을 제공한다.

[0033] 슬롯 타입의 캐비티가 도 3에 도시되지만, 다른 캐비티 타입들이 사용될 수 있다는 것이 주의되어야 한다. 예를 들어, 캐비티가 "단계적으로 하강하는(steps down)" 스텝 캐비티(step cavity)가 사용될 수 있다(PC 보드의 다수의 층들을 사용함으로써, 캐비티는 다양한 높이(wide height)에서 시작하고 높이는 PC 보드의 내부의 방향으로 단계적으로 감소할 수 있음). 다른 예시적인 실시예에서, 도 6에서 예시된 바와 같이, 호른 타입의 안테나가 형성될 수 있다. 호른 안테나는 피드 포워드 안테나의 플레어(flare)를 증가시키는 플레어 형상의 비아들을 이용할 수 있다. 도 6은 캐비티 백 호른 어퍼처 안테나의 상면도(top-down view)(620) 및 캐비티 백 호른 어퍼처 안테나의 단면도(630)를 예시한다. 캐비티 백 호른 어퍼처 안테나는 PC 보드(606)의 상부층(예를 들면, 금속 영역)(610), PC 보드(606)의 하부층(예를 들어, 금속 영역)(612) 및 비아들(608) 사이에 형성된다. 캐비티 백 호른 어퍼처 안테나는 또한 T-바 공진기 또는 다른 엘리먼트와 같은 방사 또는 공급 엘리먼트(614)를 포함할 수 있다. 상면도에서, 엘리먼트(614) 및 비아들(608)은 그들이 상부층(610) 아래에 있음을 나타내기 위해 점선으로 도시된다. 예시적인 실시예에서, 상면도(620)에 도시된 바와 같이, 캐비티의 폭은 캐비티를 형성하기 위해 PC 보드(606)의 층들을 연결하는 비아들(608)의 포지셔닝에 기초하여 플레어될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 단면도(630)에 도시된 바와 같이, 캐비티의 높이는 비아들(608)의 연결들 및 포지셔닝에 기초하여 플레어될 수 있다. 본 개시는 따라서, 플레어된 폭(flared width), 플레어된 높이 또는 둘 모두를 갖는 캐비티 백 호른 어퍼처 안테나를 예시한다.

[0034] 도 6은 PC 보드에 테이퍼(taper)를 포함하는 호른 안테나의 예시적인 실시예들을 예시하지만, 대안적인 실시예들에서, 호른 안테나는 모바일 디바이스의 벽들(또는 케이스)을 테이퍼링함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 710에 도시된 바와 같이, 모바일 디바이스의 금속 케이스에 형성된 에칭된 슬롯은 테이퍼링될 수 있다. 도 7은 또한 PC 보드와 금속 케이스 간의 대안적인 포지션 관계들을 예시한다. 720 및 730에서, 직사각형 에칭된 슬롯을 포함하는 예시적인 실시예들이 예시된다. 740에서, PC 보드가 금속 케이스의 외부 에지로 연장되는 예시적인 실시예가 도시된다.

[0035] 도 8은 무선 디바이스(110)와 같은 무선 디바이스의 동작의 방법(800)의 흐름도를 도시한다. 방법(800)은 802에서 라디오 주파수 신호를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 라디오 주파수 신호는 802에서, 라디오 주파수 회로로부터 수신될 수 있다. 방법(800)은 또한 804에서, 슬롯 어퍼처 안테나를 사용하여 라디오 주파수 신호를 방사하는 것을 포함할 수 있다. 슬롯 어퍼처 안테나는 기판의 제 1 금속 영역, 기판의 제 2 금속 영역, 및 슬롯 어퍼처 안테나의 캐비티를 형성하도록 제 1 금속 영역을 제 2 금속 영역에 전기적으로 연결하는 비아들을 포함한다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나(300)는 라디오 주파수 회로(예컨대, 도 4의 RFIC(400))로부터 수신된 신호를 방사할 수 있다. 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나(300)는 PC 보드(306)의 금속층들을 연결하는 비아들(308)을 포함한다. 캐비티 백 슬롯 안테나는 또한 외부 신호들을 수신하고 그러한 신호들을 RF 회로에 제공할 수 있다.

[0036] 설명된 실시예들과 공조하여, 장치는 기판의 제 1 영역의 제 1 전도 수단을 포함한다. 제 1 전도 수단은 예시적인 비-제한적인 예로서, 도 3의 상부층(310) 또는 하부층(312), 도 4의 SiP(402)의 PC 보드의 금속 영역, 도 6의 상부층(610) 또는 하부층(612) 또는 이들의 임의의 결합을 포함할 수 있다.

[0037] 장치는 기판의 제 2 영역의 제 2 전도 수단을 포함할 수 있다. 제 2 전도 수단은 예시적인 비-제한적인 예로서, 도 3의 상부층(310) 또는 하부층(312), 도 4의 SiP(402)의 PC 보드의 금속 영역, 도 6의 상부층(610) 또는 하부층(612) 또는 이들의 임의의 결합을 포함할 수 있다.

[0038] 장치는 슬롯 어퍼처 안테나의 캐비티를 정의하도록 제 1 영역을 제 2 영역에 전기적으로 연결하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 전기적으로 연결하기 위한 수단은 예시적인 비-제한적인 예로서, 도 3의 비아들(308), 도 4의 SiP(402)의 PC 보드의 제 1 비아들 또는 제 2 비아들, 도 6의 비아들(608), 또는 이들의 임의의 결합을 포함할 수 있다.

[0039] 당업자들은, 정보 및 신호들이 다양한 다른 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 위의 설명 전반에 걸쳐 참조될 수 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기 필드들 또는 자기 입자들, 광 필드들 또는 광 입자들, 또는 이들의 임의의 결합으로 표현될 수 있다.

[0040] 본원에 개시된 실시예와 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들은, 전자 하드웨어, 프로세서에 의해 실행되는 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이 둘의 결합으로서 구현될 수 있다는 것을 당업자는 추가로 인지할 것이다. 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들 및 단계들은 일반적으로 그의 기능성의 견지에서 위에서 설명되었다. 이러한 기능성이 하드웨어 또는 프로세서 실행 가능한 명령들로 구현되는지 여부는 전체 시스템 상에 부과되는 설계 제약들 및 특정 애플리케이션에 의존한다. 당업자들은 설명된 기능을 특정 애플리케이션마다 다양한 방식들로 구현할 수도 있지만, 이러한 구현 결정들이 본 개시의 범위를 벗어나게 하는 것으로 해석되지는 않아야 한다.

[0041] 본원에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 알고리즘 또는 방법의 단계들은 직접 하드웨어로, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 이 둘의 결합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 플래시 메모리, 판독-전용 메모리(ROM), 프로그래밍 가능 판독--전용 메모리(PROM), 소거 가능한 프로그래밍 가능 판독-전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거 가능한 프로그래밍 가능 판독-전용 메모리(EEPROM), 레지스터, 하드 디스크, 분리 가능 디스크, 콤팩트 디스크 판독-전용 메모리(CD-ROM), 또는 당 분야에 알려진 임의의 다른 형태의 비-일시적인 저장 매체에 상주할 수 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되어, 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독하고, 저장 매체에 정보를 기록할 수 있다. 대안적으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적 회로(ASIC)에 상주할 수 있다. ASIC는 컴퓨팅 디바이스 또는 사용자 단말에 상주할 수 있다. 대안적으로, 프로세서 및 저장 매체는 컴퓨팅 디바이스 또는 사용자 단말에 별도의 컴포넌트들로서 상주할 수 있다.

[0042] 개시된 실시예의 이전 설명은 당업자가 개시된 실시예들을 실시하거나 이용하는 것을 가능케 하도록 제공된다. 이들 실시예들에 대한 다양한 변형은 당업자에게 쉽게 명백할 것이며, 본원에서 정의되는 원리들은 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 개시는 본원에서 제시된 실시예들로 한정되도록 의도되는 것이 아니라, 다음의 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 원리들 및 신규한 특징들에 부합하는 최광의의 가능 범위로 허여될 것이다.

Claims

장치로서,
기판의 제 1 금속 영역;
상기 기판의 제 2 금속 영역; 및
슬롯 어퍼처 안테나(slot aperture antenna)의 캐비티를 정의하도록 상기 제 1 금속 영역을 상기 제 2 금속 영역에 전기적으로 연결하는 비아들을 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기판은 상기 제 1 금속 영역에 대응하는 하부층 및 상기 제 2 금속 영역에 대응하는 상부층을 포함하는, 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 비아들은 상기 하부층 및 상기 상부층을 커플링하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 비아들은 상기 캐비티의 다수의 측(side)들을 형성하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 슬롯 어퍼처 안테나는 공진기를 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
제 2 안테나를 더 포함하는, 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 슬롯 어퍼처 안테나는 제 1 편파 방향을 갖고 상기 제 2 안테나는 제 2 편파 방향을 갖는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 슬롯 어퍼처 안테나는 금속 구조에 근접하여 로케이팅되는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 캐비티는 플레어 섹션(flared section)을 갖는, 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 기판의 다수의 층들은 상기 캐비티의 플레어 섹션의 높이를 변동시키는, 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 비아들의 서브세트는 상기 캐비티의 플레어 섹션의 폭을 변동시키는, 장치.
제 1 항에 있어서,
복수의 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나들을 더 포함하고,
모듈 내의 복수의 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나들은 개구들을 갖는 금속 하우징 내에 로케이팅되고, 상기 복수의 캐비티 백 슬롯 어퍼처 안테나들 중 적어도 하나의 안테나는 상기 개구들 중 적어도 하나에 근접한, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기판에 부착된 라디오 주파수 집적 회로를 더 포함하고,
상기 기판의 제 1 부분은 상기 슬롯 어퍼처 안테나를 포함하고, 상기 기판의 제 2 부분은 제 2 슬롯 어퍼처 안테나를 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 슬롯 어퍼처 안테나는 금속 하우징의 테이퍼링된 벽들에 의해 형성된 플레어 섹션(flared section)을 포함하는 캐비티 백 호른(horn) 어퍼처 안테나를 포함하는, 장치.
통신의 방법으로서,
라디오 주파수 신호를 수신하는 단계; 및
슬롯 어퍼처 안테나를 사용하여 상기 라디오 주파수 신호를 방사하는 단계를 포함하고,
상기 슬롯 어퍼처 안테나는 기판의 제 1 금속 영역, 기판의 제 2 금속 영역, 및 상기 슬롯 어퍼처 안테나의 캐비티를 정의하도록 상기 제 1 금속 영역을 상기 제 2 금속 영역에 전기적으로 연결하는 비아들을 포함하는, 통신의 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 슬롯 어퍼처 안테나는 제 1 편파 방향을 가지며,
상기 방법은, 제 2 편파 방향을 갖는 제 2 슬롯 어퍼처 안테나에서 제 2 라디오 주파수 신호를 방사하는 단계를 더 포함하는, 통신의 방법.
장치로서,
기판의 제 1 영역의 제 1 전도 수단;
상기 기판의 제 2 영역의 제 2 전도 수단; 및
슬롯 어퍼처 안테나의 캐비티를 정의하도록 상기 제 1 영역을 상기 제 2 영역에 전기적으로 연결하기 위한 수단을 포함하는, 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 기판은 하부층 및 상부층을 포함하고, 상기 전기적으로 연결하기 위한 수단은 상기 하부층 및 상기 상부층을 커플링하는 다수의 비아들을 포함하는, 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 캐비티는 상기 기판의 다수의 층에 의해 형성된 플레어 섹션을 갖는, 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 전기적으로 연결하기 위한 수단은 비아들을 포함하고, 상기 캐비티는 상기 플레어 섹션의 폭을 변동시키는 비아들의 서브세트에 의해 형성되는 플레어 섹션을 갖는, 장치.