KR20170124815A - 메탈 프레임 안테나 세그먼트를 포함하는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents
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Abstract
본 개시에 따른 안테나 모듈은, 다수의 신호들을 송수신하는 제 1 안테나를 포함하고, 상기 제 1 안테나는, 상기 안테나 모듈을 포함하는 몸체의 주변을 둘러싸는 메탈 프레임의 적어도 일부를 포함하는 제 1 프레임 안테나 세그먼트 및 상기 제 1 프레임 안테나 세그먼트와 연결되고, 제 1 전도성 코일을 포함하는 제 1 코일 안테나 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 개시의 기술적 사상은 안테나 모듈에 관한 것으로서, 메탈 프레임 안테나 세그먼트를 포함하는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
전자 장치의 일 예인 스마트 폰, 태블릿 PC, 스마트 시계 등과 같은 모바일전자 장치는 외부 장치와의 무선 통신을 포함하는 다수의 동작들을 수행하기 위하여, 각각의 동작에 필요한 무선 모듈들을 전자 장치에 내장할 수 있다. 최근 전자 장치가 경량화 및 소형화됨에 따라, 상기 무선 통신을 포함하는 다수의 동작들을 수행하기 위하여 필요한 안테나 모듈의 영역을 충분히 확보할 수 없는 문제점이 있으며, 이는 무선 통신 동작 등의 성능 저하를 야기할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상은 안테나 모듈에 관한 것으로서, 메탈 프레임 안테나 세그먼트를 포함하는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
본 개시에 따른 안테나 모듈은, 다수의 신호들을 송수신하는 제 1 안테나를 포함하고, 상기 제 1 안테나는, 상기 안테나 모듈을 포함하는 몸체의 주변을 둘러싸는 메탈 프레임의 적어도 일부를 포함하는 제 1 프레임 안테나 세그먼트 및 상기 제 1 프레임 안테나 세그먼트와 연결되고, 제 1 전도성 코일을 포함하는 제 1 코일 안테나 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 코일 안테나 세그먼트는, 상기 제 1 프레임 안테나 세그먼트보다 인덕턴스(Inductane)가 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안테나 모듈은, 상기 메탈 프레임의 적어도 일부를 포함하는 제 2 프레임 안테나 세그먼트; 및 상기 제 2 프레임 안테나 세그먼트와 연결되고, 제 2 전도성 코일을 포함하는 제 2 코일 안테나 세그먼트를 포함하는 제 2 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안테나 모듈은, 페라이트 시트(Ferrite Sheet)를 포함하고, 상기 제 1 전도성 코일은, 상기 페라이트 시트의 제 1 영역에 나선형(Helical)으로 제 1 턴수만큼 감긴 코일이며, 상기 제 2 전도성 코일은, 상기 페라이트 시트의 제 2 영역에 나선형(Helical)으로 제 2 턴수만큼 감긴 코일인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 안테나는, 상기 신호들을 기반으로 소정의 동작을 수행하는 제 1 무선 모듈과 연결되고, 상기 제 2 안테나는, 상기 신호들을 기반으로 소정의 동작을 수행하는 제 2 무선 모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
또한, 상기 제 1 전도성 코일은 상기 제 2 전도성 코일보다 인덕턴스가 작고, 상기 제 1 무선 모듈은, 근거리 무선 통신 동작을 수행하기 위한 근거리 무선 통신 모듈이며, 상기 제 2 무선 모듈은, 마그네틱 보안 전송 동작을 수행하기 위한 마그네틱 보안 전송 모듈 또는 무선 충전 동작을 수행하기 위한 무선 충전 모듈인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 프레임 안테나 세그먼트와 상기 제 2 프레임 안테나 세그먼트는 상기 메탈 프레임상에서 각각 서로 다른 위치에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 전도성 코일은 상기 제 2 전도성 코일은 서로 다른 인덕턴스를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 전자 장치는, 다수의 신호들을 송수신하기 위해 적어도 하나의 안테나를 포함한 안테나 모듈 및 상기 안테나와 연결되는 적어도 하나의 무선 모듈을 포함하며, 상기 안테나는, 상기 전자 장치의 몸체의 주변을 둘러싸는 메탈 프레임의 적어도 일부를 포함하는 제 1 프레임 안테나 세그먼트 및 상기 제 1 프레임 안테나 세그먼트와 연결되고, 제 1 전도성 코일을 포함하는 제 1 코일 안테나 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안테나는, 상기 무선 모듈로부터 수신된 제어신호를 기반으로 상기 안테나의 방사/수신 위치 및 상기 안테나의 인덕턴스 중 적어도 하나가 변경되는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 안테나 모듈은 메탈로 형성된 프레임 안테나 세그먼트를 포함하여 안테나의 방사 또는 수신 성능을 향상시키고, 전도성 코일을 포함하는 코일 안테나 세그먼트를 포함하여 무선 모듈이 소정의 무선 통신 동작을 수행하기에 적합한 인덕턴스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 1 의 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1 의 실시예에 따른 안테나의 등가 회로를 나타내는 도면이고, 도 3c는 무선 모듈의 종류에 따라 필요한 인덕턴스를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 구현될 수 있는 프레임 안테나 세그먼트를 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 코일 안테나 프레임을 나타내는 도면이다.
도 6a 은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치의 구성도이다.
도 6b 내지 도 6d는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈과 다양한 종류의 무선 모듈과 연결된 안테나 모듈을 나타내는 도면이다.
도 7a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 7b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 프레임 안테나 세그먼트의 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 7c는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 코일 안테나 세그먼트의 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 안테나 모듈과 무선 모듈간의 연결 관계를 설명하기 위해 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 개시의 다른 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 개시의 또 다른 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 선택 제어신호를 설명하기 위해 전자 장치를 나타내는 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나의 신호 방사 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈이 웨어러블 장치에 적용된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 포함하는 컴퓨팅 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 1 의 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1 의 실시예에 따른 안테나의 등가 회로를 나타내는 도면이고, 도 3c는 무선 모듈의 종류에 따라 필요한 인덕턴스를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 구현될 수 있는 프레임 안테나 세그먼트를 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 코일 안테나 프레임을 나타내는 도면이다.
도 6a 은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치의 구성도이다.
도 6b 내지 도 6d는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈과 다양한 종류의 무선 모듈과 연결된 안테나 모듈을 나타내는 도면이다.
도 7a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 7b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 프레임 안테나 세그먼트의 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 7c는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 코일 안테나 세그먼트의 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 안테나 모듈과 무선 모듈간의 연결 관계를 설명하기 위해 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 개시의 다른 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 개시의 또 다른 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 선택 제어신호를 설명하기 위해 전자 장치를 나타내는 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나의 신호 방사 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈이 웨어러블 장치에 적용된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 포함하는 컴퓨팅 시스템을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 1 을 참조하면, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈(10)은 적어도 하나의 안테나(11)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 안테나(11)는 다수 개의 단자들(12, 13)을 통해 소정의 무선 통신 동작 등을 수행하는 무선 모듈과 연결될 수 있다. 일 실시예에 따라, 안테나(11)는 제 1 안테나 세그먼트(11a) 및 제 2 안테나 세그먼트(11b)를 포함할 수 있다. 제 1 안테나 세그먼트(11a)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au) 또는 니켈(Ni) 중 적어도 하나 또는 그들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적 실시예에 불과한 바, 이에 국한되지 않으며 다른 금속 또는 이와 다른 금속들의 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 제 1 안테나 세그먼트(11a)는 플라스틱 등의 절연체의 내측면에 스파이럴 모양 또는 인덕턴스를 갖는 임의의 모양의 메탈 패턴을 입혀 형성될 수 있다.
제 2 안테나 세그먼트(11b)는 전도성 코일을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 제 2 안테나 세그먼트(11b)는 소정의 형상의 자성체 상에 전도성 물질로 이루어진 도전 선 또는 도전 패턴이 적어도 1턴 이상 권선되어 형성될 수 있으며, 상기 전도성 코일은 상기 도전 선 또는 상기 도전 패턴일 수 있다. 이하, 도전 선 또는 도전 패턴이 자성체 상에 소정의 턴수만큼 감긴 것은 전도성 코일의 권선횟수로 지칭될 수 있다. 상기 자성체는 자성체 기판일 수 있으며, NiZnCu, MnZn, M- type ferrie, Y- type ferrie, W- type ferrie, Z- type ferrie 등을 포함하는 페라이트 시트(ferrite sheet)일 수 있다. 또한, 상기 자성체는 원기둥 형상 자성체에 해당할 수 있으며, 이는 일 실시예에 해당하는 바, 이에 국한되지 않고 다양한 형상의 자성체에 도전 선 또는 도전 패턴이 적어도 1턴 이상 권선되어 형성될 수 있다. 더 나아가, 제 2 안테나 세그먼트(11b)는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board)에 직접 안테나 패턴이 형성되는 루프 안테나일 수 있으며, 상기 전도성 코일은 상기 안테나 패턴일 수 있다.
본 개시에 따른 안테나(11)는 제 1 안테나 세그먼트(11a)의 인덕턴스(Inductance)와 제 2 안테나 세그먼트의 인덕턴스의 합산 값과 동일 또는 유사한 인덕턴스를 가질 수 있도록 연결될 수 있다. 예시적 실시예로, 제 1 안테나 세그먼트(11a)와 제 2 안테나 세그먼트(11b)는 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 안테나(11)는 하나의 제 1 안테나 세그먼트(11a) 및 하나의 제 2 안테나 세그먼트(11b)를 포함하는 것을 개시하고 있으나, 이에 국한되지 않으며, 안테나(11)는 다수개의 제 1 안테나 세그먼트(11a) 및 다수개의 제 2 안테나 세그먼트(11b)를 포함할 수 있다. 더 나아가, 안테나 모듈(10)은 다수개의 스위칭 소자들을 포함하는 소정의 먹스를 포함할 수 있으며, 먹스를 통하여 다수개의 제 1 안테나 세그먼트(11a)들, 다수개의 제 2 안테나 세그먼트(11b)들 중 각각을 선택적으로 연결함으로써 안테나를 구성할 수 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 1 의 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(10)는 몸체 하우징(170)과 몸체 하우징의 측부를 둘러싸는 메탈 프레임(110) 및 후면 커버(200)를 포함할 수 있다. 전자 장치(10)는 스마트 폰(smart phone), 휴대폰(cellular phone), 태블릿 PC(tablet pc), 노트북(laptop computer), 개인 정보 단말기(personal digital assistant, PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player, PMP), 디지털 카메라(digital camera), 음악 재생기(music player), 휴대용 게임 콘솔(portable game console), 네비게이션(navigation) 등과 같은 임의의 모바일 장치(mobile device)일 수 있다. 또한, 스마트 워치(smart watch), 스마트 벨트(smart belt), 스마트 밴드(smart band) 등과 같은 임의의 웨어러블 장치(wearable device)일 수 있다.
몸체 하우징(170)은 전자 장치(10)의 전체 형상의 골격을 구성하고, 플라스틱 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 몸체 하우징(170)에는 각종 전자회로칩이나 전기 소자가 실장된 인쇄회로기판이 장착될 수 있고, 카메라 렌즈(162)를 포함하고 있는 카메라 모듈(160)이 장착될 수 있다. 또한, 몸체 하우징(170)에는 배터리를 수납할 수 있는 배터리 수납고(180)가 형성될 수 있다. 몸체 하우징(170)의 전방부에는 디스플레이 스크린(display screen), 입력 키 버튼 등이 배치될 수 있다.
제 1 안테나 세그먼트(115)는 메탈 프레임(110)의 적어도 일부를 포함하고,일부의 메탈 프레임을 이용하여 안테나 역할을 수행할 수 있다. 이하에서는, 제 1 안테나 세그먼트(115)를 프레임 안테나 세그먼트로 지칭하도록 하고, 제 2 안테나 세그먼트(130)는 코일 안테나 세그먼트로 지칭하도록 한다. 다만, 도 2에서 프레임 안테나 세그먼트(115)는 메탈 프레임(110)의 일부를 포함하는 것으로 도시하였으나, 프레임 안테나 세그먼트(11a)는 전체의 메탈 프레임(110)을 포함하여 안테나 역할을 수행할 수 있다. 또 다른 실시예로, 전자 장치(10)가 메탈 프레임(110) 대신 절연체 프레임(예를 들면, 플라스틱 프레임)을 포함하는 경우에는 프레임 안테나 세그먼트(115)는 상기 절연체 프레임의 적어도 일부의 내측면에 스파이럴 모양 또는 인덕턴스를 갖는 임의의 모양의 금속 패턴을 입혀 형성될 수 있다.
몸체 하우징(170)의 내부에 배치된 인쇄회로기판에는 프레임 안테나 세그먼트(115)와 연결되는 코일 안테나 세그먼트(130), 프레임 안테나 세그먼트(115)와 코일 안테나 세그먼트(130)를 포함하는 안테나와 연결되는 무선 모듈(150)이 실장될 수 있다. 프레임 안테나 세그먼트(115) 및 코일 안테나 세그먼트(130)를 포함하는 안테나는 무선 모듈(150)이 소정의 무선 통신 동작 등을 수행할 수 있도록 소정의 신호들을 송수신할 수 있다. 소정의 신호들은 무선 모듈(150)의 종류에 따라 다를 수 있다.
무선 모듈(150)은 근거리 무선 통신을 수행할 수 있는 회로 및/또는 칩 등을 포함하는 근거리 무선 통신 모듈(Near Field Communication module, NFC module)이거나, 마그네틱 보안 전송 동작을 수행할 수 있는 회로 및/또는 칩 등을 포함하는 마그네틱 보안 전송 모듈(Magnetic Secure Transmission module, MST module)이거나, 무선으로 전력을 송/수신할 수 있는 회로 및/또는 칩 등을 포함하는 무선 충전 모듈일 수 있다. 다만, 도 2에서는 하나의 무선 모듈(150)이 상기 인쇄회로기판에 실장되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 국한되지 않으며, 상기 인쇄회로기판에는 둘 이상의 무선 모듈들이 실장될 수 있으며, 각각의 무선 모듈의 종류는 같거나 다를 수 있다.
후면 커버(200)는 전자 장치(20)의 몸체 하우징(170)의 후면을 덮도록 배치될 수 있다. 후면 커버(200)에는 개구부(210)가 형성될 수 있으며, 한편, 후면 커버(200)가 몸체 하우징(170)에 부착될 때, 개구부(210)를 통해서 카메라 모듈(160)이 외부로 노출될 수 있다. 예를 들어, 개구부(210)를 통하여 카메라 렌즈(162)가 외부로 노출될 수 있다. 후면 커버(200)는 금속 또는 플라스틱과 같은 절연체로 구현될 수 있고, 실시예에 따라서는, 후면 커버(200)는 전자 장치(20)와 일체로 형성될 수 있다.
프레임 안테나 세그먼트(115)는 전자 장치(10)의 외곽에 위치하고, 메탈을 포함하고 있어 다른 전자 장치로 신호를 방사하는 방사 성능 또는 다른 전자 장치로부터 신호를 수신하는 수신 성능이 일반적인 전도성 코일을 포함하는 안테나 세그먼트보다 더 좋을 수 있다. 또한, 코일 안테나 세그먼트(130)는 프레임 안테나 세그먼트(115)와 직렬로 연결되어 안테나의 인덕턴스를 보강함으로써, 무선 모듈(150)이 무선 통신 동작 등을 하기 위해 필요한 인덕턴스를 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 1 의 실시예에 따른 안테나의 등가 회로를 나타내는 도면이고, 도 3c는 무선 모듈의 종류에 따라 필요한 인덕턴스를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 3a를 참조하면, 프레임 안테나 세그먼트(11a)는 제 1 인덕턴스를 갖는 제 1 인덕터(L1)로 기능할 수 있으며, 코일 안테나 세그먼트(11b)는 제 2 인덕턴스를 갖는 제 2 인덕터(L2)로 기능할 수 있다. 안테나(11)는 제 1 인덕터(L1)의 인덕턴스와 제 2 인덕터(L2)의 인덕턴스을 합산한 인덕턴스을 가질 수 있는 구성을 포함할 수 있으며, 일 예로, 안테나(11)는 프레임 안테나 세그먼트(11a)와 코일 안테나 세그먼트(11b)가 직렬로 연결된 구성을 포함할 수 있다.
안테나(11)의 등가회로는 제 1 인덕터(L1)와 제 2 인덕터(L2)가 직렬로 연결된 형태일 수 있다. 또한, 일 실시예로, 제 2 인덕터(L2)는 제 1 단자(11)와 전기적으로 연결되며, 제 1 인덕터(L1)는 제 2 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나(11)는 전자 장치에 포함된 무선 모듈과 제 1 단자(12) 및 제 2 단자(13)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예로, 제 1 인덕터(L1)의 인덕턴스 및 제 2 인덕터(L2)의 인덕턴스 중 적어도 하나는 변경될 수 있다. 예를 들어, 제 1 인덕터(L1)의 인덕턴스를 변경하기 위하여 프레임 안테나 세그먼트(11a)에 포함되는 메탈 프레임의 영역의 길이를 길거나 짧게할 수 있다. 또한, 제 2 인덕터(L2)의 인덕턴스을 변경하기 위하여 코일 안테나 세그먼트(11b)에 포함되는 전도성 코일의 권선횟수, 권선간격 등을 다르게 할 수 있다. 예를 들면, 제 1 무선 모듈은 제 2 무선 모듈보다 무선 통신 동작 등을 수행하기 위해 필요한 인덕턴스가 더 큰 때에는 제 1 무선 모듈에 연결되는 코일 안테나 세그먼트(11b)의 전도성 코일 권선횟수는 제 2 무선 모듈에 연결되는 코일 안테나 세그먼트(11b)의 전도성 코일 권선횟수보다 큰 것으로 구현될 수 있다.
이를 통해, 프레임 안테나 세그먼트(11a) 및 코일 안테나 세그먼트(11b)를 포함하는 안테나(11)는 무선 모듈이 무선 통신 동작 등을 수행하기에 적합한 인덕턴스를 제공할 수 있다.
또한, 일 실시예로, 단자(12, 13)들은 무선 통신 동작등을 수행하는 무선 모듈과 연결될 수 있다. 예를 들어, 무선 모듈이 근거리 무선 통신 모듈인 때에는, 다양한 회로 구성을 갖는 매칭 회로와 연결될 수 있다.
도 1 및 도 3b를 참조하면, 도 3a와 달리 프레임 안테나 세그먼트(11a)와 코일 안테나 세그먼트(11b)는 병렬로 연결될 수 있다. 즉, 프레임 안테나 세그먼트(11a)와 대응되는 제 1 인덕터(L1)는 코일 안테나 세그먼트(11b)와 대응되는 제 2 인덕터(L2)와 병렬로 연결될 수 있다. 제 1 인덕터(L1) 및 제 2 인덕터(L2)는 도 3a에서 서술된 구성과 동일한 바, 생략한다. 또한, 이하에서 개시된 실시예에서, 프레임 안테나 세그먼트(11a)와 코일 안테나 세그먼트(11b)가 직렬로 연결되는 것을 중심으로 서술하고 있으나, 이에 국한되지 않으며, 프레임 안테나 세그먼트(11a)와 코일 안테나 세그먼트(11b)가 병렬로 연결된 경우도 이하의 실시예가 적용될 수 있음은 분명하다.
도 3c를 참조하면, 소정의 주파수 구간(F)에서 제 1 무선 모듈(Wireless module1)의 동작을 수행하기 위해 적합한 안테나의 인덕턴스는 제 1 인덕턴스(I1)이고, 제 2 무선 모듈(Wireless module2)의 동작을 수행하기 위해 적합한 안테나의 인덕턴스는 제 2 인덕턴스(I2)이고, 제 3 무선 모듈(Wireless module3)의 동작을 수행하기 위해 적합한 안테나의 인덕턴스는 제 3 인덕턴스(I3)일 수 있다. 일 예로, 제 1 무선 모듈(Wireless module1)은 근거리 무선 통신 모듈일 수 있고, 제 2 무선 모듈(Wireless module2)은 무선 충전 모듈일 수 있으며, 제 3 무선 모듈(Wireless module3)은 마그네틱 보안 전송 모듈일 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 해당되는 바, 각각의 무선 모듈 종류에 따라 필요한 안테나의 인덕턴스는 다양할 수 있으며, 더 나아가, 본 개시의 안테나는 각각의 무선 모듈의 동작을 수행하기 위해 적합한 인덕턴스를 제공할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 구현될 수 있는 프레임 안테나 세그먼트를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 4a를 참조하면, 도 1의 안테나 모듈(10)은 제 1 내지 제 4 프레임 안테나 세그먼트(111-114) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1 프레임 안테나 세그먼트(111)는 메탈 프레임(110)의 제 1 위치의 일부 영역 및 단자들(A1, A2)을 포함할 수 있다. 일예로, 제 1 프레임 안테나 세그먼트(111)의 A1 단자는 코일 안테나 세그먼트와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제 1 프레임 안테나 세그먼트(111)의 A2 단자는 무선 모듈과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 프레임 안테나 세그먼트(111)를 포함하는 안테나는 상기 제 1 위치(P1)를 중심으로 소정의 신호를 방사 또는 수신할 수 있다.
다른 실시예로, 제 2 프레임 안테나 세그먼트(112)는 메탈 프레임(110)의 제 2 위치의 일부 영역 및 단자들(A3, A4)을 포함할 수 있다. 일예로, 제 2 프레임 안테나 세그먼트(112)의 A3 단자는 코일 안테나 세그먼트와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제 2 프레임 안테나 세그먼트(112)의 A4 단자는 무선 모듈과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 2 프레임 안테나 세그먼트(112)를 포함하는 안테나는 상기 제 2 위치(P2)를 중심으로 소정의 신호를 방사 또는 수신할 수 있다.
다른 실시예로, 제 3 프레임 안테나 세그먼트(113)는 메탈 프레임(110)의 제 3 위치의 일부 영역 및 단자들(A5, A6)을 포함할 수 있다. 일예로, 제 3 프레임 안테나 세그먼트(113)의 A5 단자는 코일 안테나 세그먼트와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제 3 프레임 안테나 세그먼트(113)의 A6 단자는 무선 모듈과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 3 프레임 안테나 세그먼트(113)를 포함하는 안테나는 상기 제 3 위치(P3)를 중심으로 소정의 신호를 방사 또는 수신할 수 있다.
또 다른 실시예로, 제 4 프레임 안테나 세그먼트(114)는 메탈 프레임(110)의 제 4 위치의 일부 영역 및 단자들(A7, A8)을 포함할 수 있다. 일예로, 제 4 프레임 안테나 세그먼트(114)의 A7 단자는 코일 안테나 세그먼트와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제 4 프레임 안테나 세그먼트(114)의 A8 단자는 무선 모듈과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 4 프레임 안테나 세그먼트(114)를 포함하는 안테나는 상기 제 4 위치(P4)를 중심으로 소정의 신호를 방사 또는 수신할 수 있다.
이와 같이, 소정의 신호를 방사 또는 수신하기를 원하는 메탈 프레임(10) 상의 위치에 기반하여 프레임 안테나 세그먼트가 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 안테나(11)와 전기적으로 연결되는 무선 모듈이 무선 통신 동작 등을 수행하기 위해 제 1 위치(P1)를 중심으로 소정의 신호를 방사 또는 수신하도록 설정된 때에는 안테나(11)는 제 1 프레임 안테나 세그먼트(111)를 포함할 수 있도록 구현될 수 있다.
다만, 도 4a에는 각각의 프레임 안테나 세그먼트(111-114)는 메탈 프레임(110)의 일부 영역만을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 국한되지 않으며 도 1의 안테나 모듈(10)은 다양한 위치의 영역을 포함하는 프레임 안테나 세그먼트들을 더 포함할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제 1 프레임 안테나 세그먼트(115)는 메탈 프레임(110)의 제 1 영역을 포함할 수 있고, 제 2 프레임 안테나 세그먼트(116)는 메탈 프레임(110)의 제 2 영역을 포함할 수 있다. 상기 제 2 영역의 길이는 상기 제 1 영역의 길이보다 길 수 있으며, 제 1 프레임 안테나 세그먼트(115)를 통해 방사되는 신호(R1)보다 제 2 프레임 안테나 세그먼트(116)를 통해 방사되는 신호(R2)가 방사 성능이 더 좋을 수 있다.
또 다른 실시예로, 안테나(11)가 소정의 신호를 방사 또는 수신할 때의 주변 통신 환경에 기반하여 프레임 안테나 세그먼트가 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 1 의 안테나(11)와 전기적으로 연결되는 무선 모듈이 통신 환경이 열악한 지역에서 무선 통신 동작 등을 수행하거나, 무선 통신 동작 등을 수행하기 위해 높은 방사 성능 또는 수신 성능을 필요로 할 때에는 안테나(11)는 제 2 프레임 안테나 세그먼트(116)를 포함할 수 있도록 구현될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 코일 안테나 프레임을 나타내는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 코일 안테나 프레임(130a)은 전도성 코일(132), 다수개의 단자들(C1, C2)을 포함할 수 있다. 전도성 코일(132)은 도전성 물질로 이루어진 도전 선이 적어도 자성체 시트(131)에 1턴 이상 나선형(Helical)으로 권선되어 형성될 수 있다. 일 실시예로, 자성체 시트(131)는 NiZnCu, MnZn, M- type ferrie, Y- type ferrie, W- type ferrie, Z- type ferrie 등을 포함하는 페라이트 시트일 수 있다. 또 다른 실시예로, 자성체 시트(131)는 연자성체 분말과 유기 결합제의 혼합물로 이루어질 수 있으며, 이 혼합물을 시트 형상으로 성형할 수 있다. 더 나아가, 자성체 시트(131)의 표면은 절연체로 덮여져 있을 수 있다. 자성체 시트(131)는 고주파 영역에서의 투자율이 큰 자성 재료로 이루어지며, 상기 자성 재료는 철 알루미늄 실리콘 합금(센더스트), 철 니켈 합금(퍼멀로이), 철 니켈 퍼멀로이 합금(몰리브덴 퍼멀로이), 철 코발트 합금, 철 코발트 실리콘 합금, 철 실리콘 바나듐 합금, 철 코발트 붕소 합금, 코발트기 아몰퍼스 합금, 철기 아몰퍼스 합금, 카르보닐 철 및 순철 중 에서 선택되는 적어도 1종으로 이루어질 수 있다. 또한, 자성체 시트(131)의 모양은 다양할 수 있으며, 일 예로 원통형으로 형성될 수 있다.
일 실시예로, 단자들(C1, C2) 중 어느 하나는 프레임 안테나 세그먼트에 전기적으로 연결될 수 있으며, 다른 하나는 무선 모듈에 전기적으로 연결될 수 있다. 코일 안테나 프레임(130a)의 인덕턴스는 전도성 코일(132)의 권선 횟수, 또는 권선 간격 등으로 결정될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 코일 안테나 프레임(130b)은 전도성 코일(132), 다수개의 단자들(D1, D2)을 포함할 수 있다. 전도성 코일(132)은 도전성 물질로 이루어진 도전 패턴이 나선형(spiral)으로 자성체 시트(131) 상에 1턴 이상 권선되어 형성될 수 있다. 일 실시예로, 자성체 시트(131)는 NiZnCu, MnZn, M- type ferrie, Y- type ferrie, W- type ferrie, Z- type ferrie 등을 포함하는 페라이트 시트일 수 있다. 또 다른 실시예로, 자성체 시트(131)는 금속분말과 수지를 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시예로, 단자들(D1, D2) 중 어느 하나는 프레임 안테나 세그먼트에 전기적으로 연결될 수 있으며, 다른 하나는 무선 모듈에 전기적으로 연결될 수 있다. 코일 안테나 프레임(130a)의 인덕턴스는 전도성 코일(132)의 권선 횟수, 또는 권선 간격 등으로 결정될 수 있다. 다만, 도 5a 및 도 5b에 도시된 코일 안테나 프레임(130a, 130b)은 예시적 실시예에 불과한 바, 이에 국한되지 않고, 코일 안테나 프레임은 다양한 구성을 갖는 전도성 코일을 포함할 수 있다.
도 6a 은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치의 구성도를 나타내고, 도 6b 내지 도 6d는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈과 다양한 종류의 무선 모듈과 연결된 안테나 모듈을 나타내는 도면이다.
도 6a를 참조하면, 전자 장치(300)는 메탈 프레임(310), 안테나(AT) 및 무선 모듈(350)을 포함할 수 있다. 안테나(AT)는 프레임 안테나 세그먼트(312) 및 코일 안테나 세그먼트(330)를 포함할 수 있다. 프레임 안테나 세그먼트(312)는 전자 장치(300)의 외곽을 둘러싸고 있는 메탈 프레임(310)의 적어도 일부 및 단자들(E1, E2)을 포함할 수 있다. 프레임 안테나 세그먼트(312)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au) 또는 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 금속 또는 그들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 형성될 수 있다. 프레임 안테나 세그먼트(312)의 내측면 또는/ 및 상하면은 주변 RF 통신과의 간섭 장지 및 성능 향상을 위하여 페라이트 또는 MDM(Magneto Dielectric Material)으로 코팅될 수 있다. 코일 안테나 세그먼트(330)는 소정의 전도성 코일(330) 및 단자들(E3, E4)을 포함할 수 있다. 프레임 안테나 세그먼트(312) 및 코일 안테나 세그먼트(330)의 구체적인 구현 예는 전술한 바 이하 생략한다.
프레임 안테나 세그먼트(312)의 E1 단자는 무선 모듈(350)과 전기적으로 연결되며, 프레임 안테나 세그먼트(312)의 E2 단자는 코일 안테나 세그먼트(330)의 E3 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 코일 안테나 세그먼트(332)의 E4 단자는 무선 모듈(350)과 전기적으로 연결될 수 있다. 무선 모듈(350)은 안테나(AT)를 이용하여 소정의 무선 통신 동작 등을 수행할 수 있다.
본 개시에 따른 전자 장치(300)는 전자 장치(300)의 외곽을 보호하는 메탈 프레임(310)의 일부에 해당되는 프레임 안테나 세그먼트(312) 및 전도성 코일(332)을 포함하는 코일 안테나 세그먼트(330)를 포함하는 안테나(AT)를 이용함으로써, 안테나(AT)는 무선 모듈이 소정의 무선 통신 동작을 수행하기 위해 적합한 인덕턴스를 제공할 수 있다. 더 나아가, 안테나(AT)는 프레임 안테나 세그먼트(312)를 포함함으로써, 안테나의 방사 성능 또는 수신 성능이 향상되어 무선 모듈은 원활한 무선 통신 동작을 수행할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 일 실시예로 도 6a의 무선 모듈(350)은 근거리 무선 통신 모듈(350a)일 수 있으며, 근거리 무선 통신 모듈(350a)은 본 개시의 실시예에 따른 안테나(AT)와 E5, E6 단자를 통해 전기적으로 연결되어 근거리 무선 통신 동작을 수행할 수 있다.
근거리 무선 통신 모듈(350a)은 매칭 회로(351a) 및 NFC 컨트롤러(352a)를 포함할 수 있다. 매칭 회로(351a)는 NFC 컨트롤러(352a)와 신호를 주고받을 수 있다. 또한, 매칭 회로(351a)는 NFC 컨트롤러(352a)와 신호를 주고받을 수 있다. 또한, 매칭 회로(351a)는 E5, E6 단자를 포함할 수 있으며, 안테나(AT)와 신호를 주고받을 수 있다. 매칭 회로(351a)는 적어도 하나의 수동 소자, 예컨대 저항, 캐패시터, 인덕터 등을 포함할 수 있고, NFC 컨트롤러(352a) 및 안테나(AT) 사이에서 임피던스를 변환할 수 있다. NFC 컨트롤러(352a)는 근거리 무선 통신 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, NFC 컨트롤러(352a)는 호스트와 통신하여 데이터를 수신할 수 있고, 수신된 데이터를 변조하여 생성된 신호를 매칭 회로(351a)로 출력할 수 있다. 또한, NFC 컨트롤러(352a)는 매칭 회로(351a)를 통해서 수신된 신호를 복조하여 생성된 데이터를 호스트로 전송할 수 있다. 설명의 편의상, 근거리 무선 통신 모듈(350a)과 안테나(AT)를 구분하여 설명하였으나, 이에 국한되지 않고 안테나(AT)는 근거리 무선 통신 모듈(350a)에 포함된 구성일 수 있다.
본 개시에 따른 안테나(AT)는 근거리 무선 통신 모듈(350a)이 원활하게 근거리 무선 통신 동작을 수행하기 위해 적합한 인덕턴스 및 향상된 방사 성능 또는 수신 성능을 가질 수 있다.
도 6c를 참조하면, 일 실시예로 도 6a의 무선 모듈(350)은 마그네틱 보안 전송 모듈(350b)일 수 있으며, 마그네틱 보안 전송 모듈(350b)은 본 개시의 실시예에 따른 안테나(AT)와 E5, E6 단자를 통해 전기적으로 연결되어 마그네틱 보안 전송 동작을 수행할 수 있다.
마그네틱 보안 전송 모듈(350b)은 MST 드라이버(353b) 및 MST 컨트롤러(354b)를 포함할 수 있다. MST 컨트롤러(354b)는 전자 장치에 저장된 신용카드 등의 보안 데이터를 MST 드라이버(353b)에서 출력할 수 있도록 제어할 수 있다. MST 드라이버(353b)는 MST 컨트롤러(354b)에 의해 상기 정보 데이터를 출력 여부가 제어될 수 있다. 또한, MST 드라이버(353b)는 E5, E6 단자를 포함하고, 안테나(AT)와 전기적으로 연결될 수 있다. MST 드라이버(353b)는 안테나(AT)를 통해 보안 데이터를 출력할 수 있다.
본 개시에 따른 안테나(AT)는 마그네틱 보안 전송 모듈(350b)이 원활하게 근거리 무선 통신 동작을 수행하기 위해 적합한 인덕턴스 및 향상된 방사 성능 또는 수신 성능을 가질 수 있다.
도 6d를 참조하면, 일 실시예로 도 6a의 무선 모듈(350)은 무선 충전 모듈(350c)일 수 있으며, 무선 충전 모듈(350c)은 본 개시의 실시예에 따른 안테나(AT)와 E5, E6 단자를 통해 전기적으로 연결되어 무선 충전 동작을 수행할 수 있다. 무선 충전 모듈(350c)은 매칭 회로(355c), 전압 레벨 컨트롤러(356c) 및 전력 관리부(357c)를 포함할 수 있다.
안테나(AT)는 데이터 신호가 삽입된 전력 신호를 무선 전력 공급 장치로부터 수신하거나, 데이터 신호를 무선 전력 공급 장치로 전송할 수 있다. 매칭 회로(355c)는 전자 장치와 무선 전력 공급 장치 사이의 공진 주파수를매칭하기 위한 공진 주파수 매칭 소자와 전자 장치와 무선 전력 공급 장치 사이의 임피던스 매칭하기 위한 임피던스 매칭 소자를 포함할 수 있다. 전압 레벨 컨트롤러(356c)는 안테나(AT)를 통해 무선 전력 공급 장치로부터 수신된 전력 신호의 주파수를 검출하는 주파수 검출부 및 검출된 주파수를 이용하여 전력 신호의 전압 레벨을 조정하여 전력 신호를 전력 관리부(357c)로 전송하는 전압 레벨 조정부(356c)를 포함할 수 있다. 전력 관리부(357c)는 수신된 전력 신호로 전자 장치의 배터리를 충전할 수 있다.
본 개시에 따른 안테나(AT)는 무선 충전 모듈(350c)이 원활하게 무선 충전 동작을 수행하기 위해 적합한 인덕턴스 및 높은 방사 성능 또는 수신 성능을 가질 수 있다.
도 7a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 블록도이다. 도 7b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 프레임 안테나 세그먼트의 구현 예를 나타내며, 도 7c는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 코일 안테나 세그먼트의 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 7a를 참조하면, 안테나 모듈(400)은 제 1 내지 제 n 안테나(410a-410n)를 포함할 수 있다. 제 1 안테나(410a)는 프레임 안테나 세그먼트(411a), 코일 안테나 세그먼트(413a) 및 단자들(414a, 415a)을 포함할 수 있다. 제 n 안테나(410n)는 프레임 안테나 세그먼트(411n), 코일 안테나 세그먼트(413n) 및 단자들(414n, 415n)을 포함할 수 있다. 각각의 안테나(410a-410b)는 각각 다른 무선 모듈과 연결될 수 있다. 일 실시예로, 연결되는 무선 모듈에 따라서 각각의 프레임 안테나 세그먼트(411a-411n)가 형성되는 메탈 프레임 상의 위치 및 각각의 프레임 안테나 세그먼트(411a-411n)가 포함하는 메탈 프레임 일부 영역의 길이 중 적어도 하나가 상이할 수 있다. 예를 들어, 도 7b를 참조하면, 제 1 안테나(410a)의 프레임 안테나 세그먼트(411a)는 메탈 프레임(110) 상의 제 1 위치(P1)에 형성될 수 있고, 제 n 안테나(410n)의 프레임 안테나 세그먼트(411n)는 메탈 프레임(110) 상이 제 4 위치(P4)에 형성될 수 있다. 따라서, 제 1 안테나(410a)는 제 1 위치(P1)를 중심으로 신호를 방사 또는 수신할 수 있으며, 제 n 안테나(411n)는 제 4 위치(P4)를 중심으로 신호를 방사 또는 수신할 수 있다.
또한, 제 1 안테나(410a)의 프레임 안테나 세그먼트(411a)가 포함하는 메탈 프레임 일부 영역의 길이(LT1)는 제 n 안테나(410n)의 프레임 안테나 세그먼트(411n)가 포함하는 메탈 프레임 일부 영역의 길이(LT2)보다 짧을 수 있다. 일 실시예에 따라 메탈 프레임 일부 영역의 길이는 각 프레임 안테나 세그먼트가 포함하는 단자들 중 코일 안테나 세그먼트와 연결되는 단자와 무선 모듈과 연결되는 단자 사이의 길이로 정의될 수 있다. 이에 따라, 방사 성능 또는 수신 성능은 제 n 안테나(410n)가 제 1 안테나(410a)보다 클 수 있다. 다만, 이는 일 예에 불과한 바, 이에 국한되지 않고 연결되는 무선 모듈에 따라 각 안테나의 프레임 안테나 세그먼트는 다른 위치에 형성될 수 있다.
도 7c를 참조하면, 일 실시예로, 하나의 페라이트 시트(FS)에 다수개의 전도성 코일(C1-Cn)이 나선형으로 권선됨으로써, 하나의 페라이트 시트(FS)에서 다수개의 코일 안테나 세그먼트(413a-413n)가 형성될 수 있다. 더 나아가, 각각의 전도성 코일(C1-Cn)이 감긴 영역 사이에는 각각의 신호의 간섭을 막기 위한 차폐 부재가 존재할 수 있다. 코일 안테나 세그먼트(413a-413n)에 연결되는 무선 모듈에 따라서 각각의 코일 안테나 세그먼트(413a-413n)의 인덕턴스가 상이할 수 있다. 예를 들어, 제 n 안테나(410n)의 코일 안테나 세그먼트(413n)의 전도성 코일(Cn)은 제 1 안테나(410a)의 코일 안테나 세그먼트(413a)의 전도성 코일보다 권선 회수가 더 많거나, 권선 간격이 더 좁아, 제 n 안테나(410n)의 코일 안테나 세그먼트(413a)의 인덕턴스가 보다 더 클 수 있다. 다만, 이는 일 예에 불과한 바, 이에 국한되지 않고 각각의 코일 안테나 세그먼트(413a-413n)의 인덕턴스는 서로 동일할 수 있다. 또한, 하나의 페라이트 시트(FS)에 다수개의 코일 안테나 세그먼트들(413a-413n)이 형성된 것은 일 실시예에 불과한 바, 다수개의 페라이트 시트(FS) 각각에 전도성 코일이 권선되어 다수개의 코일 안테나 세그먼트들(413a-413n)이 형성될 수 있다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 안테나 모듈과 무선 모듈간의 연결 관계를 설명하기 위해 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 전자 장치(ED)는 안테나 모듈(400) 및 이와 연결된 무선통합 모듈(CTM)을 포함할 수 있다. 안테나 모듈(400)은 제 1 안테나(410a) 및 제 2 안테나(410b)를 포함할 수 있으며, 무선 통합 모듈(CTM)은 제 1 무선 모듈(M1) 및 제 2 무선 모듈(M2)을 포함할 수 있다. 제 1 안테나(410a)는 단자들(414a, 415a, T1a, T1b)을 통해 제 1 무선 모듈(M1)과 연결될 수 있으며, 제 2 안테나(410b)는 단자들(414b, 415b, T2a, T2b)을 통해 제 2 무선 모듈(M2)과 연결될 수 있다. 제 1 안테나(410a)는 프레임 안테나 세그먼트(411a) 및 코일 안테나 세그먼트(413a)를 포함할 수 있고, 제 2 안테나(410b)는 프레임 안테나 세그먼트(411b) 및 코일 안테나 세그먼트(413b)를 포함할 수 있다.
이하, 제 1 무선 모듈(M1)이 근거리 무선 통신 모듈이고, 제 2 무선 모듈(M2)이 마그네틱 보안 전송 모듈임을 가정한다. 일 실시예로, 제 1 안테나(410a)의 프레임 안테나 세그먼트(411a)는 전자 장치(ED)의 메탈 프레임 상의 제 1 위치에 형성될 수 있으며, 제 2 안테나(410b)의 프레임 안테나 세그먼트(411b)는 전자 장치(ED)의 메탈 프레임 상의 제 2 위치에 형성될 수 있다. 또한, 제 1 안테나(410a)의 코일 안테나 세그먼트(413a)의 인덕턴스는 제 2 안테나(410b)의 코일 안테나 세그먼트(413b)의 인덕턴스보다 작을 수 있다.
이와 같이, 무선 모듈의 종류에 따라서 연결되는 안테나의 프레임 안테나 세그먼트의 위치 및 코일 안테나 세그먼트의 인덕턴스는 각각 다를 수 있다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 9를 참조하면, 안테나 모듈(500)은 프레임 안테나 세그먼트(511), 코일 안테나 세그먼트(513)를 포함하는 안테나(510) 및 제 1 먹스(550)를 포함할 수 있다. 프레임 안테나 세그먼트(511)는 전자 장치의 메탈 프레임 영역(MF) 및 다수개의 단자들(G1-G3)을 포함할 수 있다. 코일 안테나 세그먼트(513)는 전도성 코일(Coil) 및 다수개의 단자들(G4, G5)을 포함할 수 있다. 제 1 먹스(550)는 다수개의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
일 실시예로, G1 단자는 무선 모듈의 MT1 단자와 전기적으로 연결될수 있으며, 선택 제어신호(SCSA)에 기반하여 제 1 먹스(550)를 통해 G2 단자 및 G3 단자가 선택적으로 코일 안테나 세그먼트(513)의 G4 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. G5 단자는 무선 모듈의 MT2 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 선택 제어신호(SCSA)에 기반하여, 제 1 먹스(550)를 통해 제 2 단자(G2)가 선택되어 G4 단자와 전기적으로 연결된 때의 메탈 프레임 영역(MF)의 신호 방사/수신 영역은 제 1 먹스(550)를 통해 G3 단자가 선택되어 G4 단자와 전기적으로 연결된 때의 메탈 프레임 영역(MF)의 신호 방사/수신 영역보다 짧을 수 있다. 본 개시의 실시예와 같이 선택 제어신호(SCSA)에 기반하여 제 1 먹스(550)가 제어됨으로써, 안테나 역할을 수행할 수 있는 메탈 프레임 영역(MF)의 길이를 제어할 수 있다.
도 10은 본 개시의 다른 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 안테나 모듈(600)은 제 1 프레임 안테나 세그먼트(611a), 제 2 프레임 안테나 세그먼트(611b), 코일 안테나 세그먼트(613), 제 2 먹스(650a) 및 제 3 먹스(650b)를 포함할 수 있다. 제 1 프레임 안테나 세그먼트(611a)는 전자 장치의 제 1 메탈 프레임 영역(MF1) 및 다수개의 단자들(H1-H2)을 포함할 수 있다. 제 2 프레임 안테나 세그먼트(611b)는 전자 장치의 제 2 메탈 프레임 영역(MF2) 및 다수개의 단자들(H3-H4)을 포함할 수 있다. 코일 안테나 세그먼트(613)는 전도성 코일(Coil) 및 다수개의 단자들(H5, H6)을 포함할 수 있다. 제 2 먹스(650a) 및 제 3 먹스(650b)는 다수개의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 제 1 프레임 안테나 세그먼트(611a)는 도 7b에 도시된 메탈 프레임(110) 상의 제 1 위치(P1)에 형성된 프레임 안테나 세그먼트(411a)일 수 있고, 제 2 프레임 안테나 세그먼트(611b)는 도 7b에 도시된 메탈 프레임(110) 상의 제 4 위치(P4)에 형성된 프레임 안테나 세그먼트(411n)일 수 있다.
선택 제어신호(SCSB)에 기반하여 제 2 먹스(650a)를 통해 H1 단자 및 H3 단자가 선택적으로 무선 모듈의 MT1 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 선택 제어신호(SCSB)에 기반하여 제 3 먹스(650b)를 통해 H2 단자 및 H4 단자가 선택적으로 H5 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 선택 제어신호(SCSB)에 기반하여 다수개의 프레임 안테나 세그먼트들(611a, 611b) 중 어느 하나가 선택되어 무선 모듈 및 코일 안테나 세그먼트(613)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 프레임 안테나 세그먼트(611a)가 선택된 때에는 제 1 프레임 안테나 세그먼트(611a) 및 코일 안테나 세그먼트(613)를 포함하는 안테나(610)가 무선 모듈과 연결될 수 있다. 제 1 프레임 안테나 세그먼트(611a)가 선택된 때에는 안테나(610)는 제 1 위치(P1)에서 신호를 방사 또는 수신할 수 있으며, 이후 신호의 방사 또는 수신 위치를 변경하기 위하여 제 2 먹스(650a) 및 제 3 먹스(650b)를 제어하여 제 2 프레임 안테나 세그먼트(611b)를 선택할 수 있다. 본 개시의 실시예와 같이 선택 제어신호(SCSB)에 기반하여 제 2 먹스(650a) 및 제 3 먹스(650b)가 제어됨으로써, 안테나 역할을 수행할 수 있는 프레임 안테나 세그먼트를 선택하여 신호를 방사 또는 수신할 수 있는 위치를 제어할 수 있다.
도 11은 본 개시의 또 다른 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 안테나 모듈(700)은 제 1 코일 안테나 세그먼트(713a), 제 2 코일 안테나 세그먼트(713b), 프레임 안테나 세그먼트(711), 제 4 먹스(750a) 및 제 5 먹스(750b)를 포함할 수 있다. 제 1 코일 안테나 세그먼트(713a)는 제 1 전도성 코일(Coil 1) 및 다수개의 단자들(I1-I2)을 포함할 수 있다. 제 2 코일 안테나 세그먼트(713b)는 제 2 전도성 코일(Coil 2) 및 다수개의 단자들(I3-I4)을 포함할 수 있다. 프레임 안테나 세그먼트(711)는 전자 장치의 메탈 프레임 영역(MF) 및 다수개의 단자들(I5, I6)을 포함할 수 있다. 제 4 먹스(750a) 및 제 5 먹스(750b)는 다수개의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 제 1 코일 안테나 세그먼트(713a)의 제 1 전도성 코일(Coil 1)은 도 7c에 도시된 제 1 전도성 코일(C1)일 수 있으며, 제 2 코일 안테나 세그먼트(713b)의 제 2 전도성 코일(Coil 2)은 도 7c에 도시된 제 2 전도성 코일(C2)일 수 있다.
선택 제어신호(SCSC)에 기반하여 제 4 먹스(750a)를 통해 I1 단자 및 I3 단자가 선택적으로 무선 모듈의 MT1 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 선택 제어신호(SCSC)에 기반하여 제 5 먹스(750b)를 통해 I2 단자 및 I4 단자가 선택적으로 I5 단자와 연결될 수 있다. 즉, 선택 제어신호(SCSC)에 기반하여 다수개의 코일 안테나 세그먼트들(713a, 713b) 중 어느 하나가 선택되어 무선 모듈 및 프레임 안테나 세그먼트(711)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 코일 안테나 세그먼트(713a)가 선택된 때에는 제 1 코일 안테나 세그먼트(713a) 및 프레임 안테나 세그먼트(711)를 포함하는 안테나(710)가 무선 모듈과 연결될 수 있다. 본 개시의 실시예와 같이 선택 제어신호(SCSC)에 기반하여 제 4 먹스(750a) 및 제 5 먹스(750b)가 제어됨으로써, 안테나 역할을 수행할 수 있는 코일 안테나 세그먼트를 선택하여 안테나(710)의 인덕턴스를 제어할 수 있다.
이와 같이, 안테나(710)가 근거리 무선 통신 모듈과 연결된 때에는 선택 제어신호(SCSC)에 의하여 제 1 코일 안테나 세그먼트(713a)가 선택되어 안테나 역할을 수행할 수 있으며, 안테나(710)가 근거리 무선 통신 모듈보다 큰 인덕턴스를 갖는 안테나를 필요로 하는 마그네틱 보안 전송 모듈과 연결된 때에는 선택 제어신호(SCSC)에 의하여 제 2 코일 안테나 세그먼트(713b)가 선택되어 안테나 역할을 수행할 수 있다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 12를 참조하면, 전자 장치(ED')는 도 8의 전자 장치(ED)보다 선택 제어신호(SCSD)에 의하여 선택 제어되는 먹스(850)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예로, 제 1 무선 모듈(M1)은 선택 제어신호(SCSD)에 기반하여 제 1 안테나(810) 중 제 2 안테나(820) 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 또한, 제 2 무선 모듈(M2)은 선택 제어신호(SCSD)에 기반하여 제 1 안테나(810) 중 제 2 안테나(820) 중 어느 하나에 연결될 수 있다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 선택 제어신호를 설명하기 위해 전자 장치를 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(1000)는 NFC 컨트롤러(1100), 매칭 회로(1200) 및 안테나 모듈(1300)을 포함할 수 있다. 전자 장치(1000)는 다른 통신 기기(TD)와 무선으로 데이터를 주고받을 수 있으며, 호스트(HOST)와 통신할 수 있다. 안테나 모듈(1300)은 먹스(1310), 다수개의 프레임 안테나 세그먼트(1320), 다수개의 코일 안테나 세그먼트(1330)를 포함할 수 있다. NFC 컨트롤러(1100)는 안테나 선택 제어부(1150)를 더 포함할 수 있으며, 안테나 선택 제어부(1150)는 선택 제어신호(SCS)를 안테나 모듈(1300)에 제공하여 다수개의 프레임 안테나 세그먼트(1320) 중 적어도 어느 하나 또는 다수개의 코일 안테나 세그먼트(1330) 중 적어도 어느 하나를 선택할 수 있다. 일 실시예로, 안테나 선택 제어부(1150)는 근거리 무선 통신에 적합한 인덕턴스 정보에 기반하여 상기 인덕턴스에 대응되는 코일 안테나 세그먼트가 선택될 수 있도록 선택 제어신호(SCS)를 생성할 수 있다. 안테나 선택 제어부(1150)는 호스트(HOST)로부터 사용자가 원하는 신호의 방사 또는 수신 위치 정보를 수신받고, 상기 위치 정보를 기반으로 상기 위치 정보에 대응되는 위치에서 신호를 방사 또는 수신할 수 있는 프레임 안테나 세그먼트가 선택될 수 있도록 선택 제어신호(SCS)를 생성할 수 있다. 또 다른 실시예로, 안테나 선택 제어부(1150)는 현재 전자 장치(1000)의 통신 감도가 소정의 값 이하인 때에 이를 기반으로 방사/수신 영역이 큰 프레임 안테나 세그먼트가 선택될 수 있도록 하여 선택 제어신호(SCS)를 생성할 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나의 신호 방사 성능을 설명하기 위한 도면이다.\
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 도 14a는 전도성 코일만을 포함하는 안테나를 이용한 전자 장치(ED1)의 신호 방사 형태(R1)를 나타내며, 도 14b는 본 개시의 실시예에 따라 프레임 안테나 세그먼트 및 코일 안테나 세그먼트를 포함하는 안테나를 이용한 전자 장치(ED2)의 신호 방사 형태(R2)를 나타낸다. 본 개시의 실시예에 따른 안테나를 이용한 전자 장치(ED2)의 신호 방사 형태(R2)가 전도성 코일만을 포함하는 안테나를 이용한 전자 장치(ED1)의 신호 방사 형태(R1)보다 더 넓게 형성되어 있는 바 신호 방사 성능이 더 좋음을 알 수 있다.
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈이 웨어러블 장치에 적용된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 웨어러블 장치(WD)는 제 1 안테나(AT1) 및 제 2 안테나(AT2)를 포함할 수 있다. 제 1 안테나(AT1)는 제 1 프레임 안테나 세그먼트(FAS1) 및 제 1 코일 안테나 세그먼트(CAS1)를 포함할 수 있다. 제 2 안테나(AT2)는 제 2 프레임 안테나 세그먼트(FAS2) 및 제 2 코일 안테나 세그먼트(CAS2)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 제 1 프레임 안테나 세그먼트(FAS1)와 제 2 프레임 안테나 세그먼트(FAS2)는 웨어러블 장치(WD)의 메탈 프레임 상에 형성되는 위치가 상이한 바, 이에 따라 각 프레임 안테나 세그먼트(FAS1, FAS2)가 신호를 방사/수신하는 위치가 상이할 수 있다. 또한, 제 1 코일 안테나 세그먼트(CAS1)와 제 2 코일 안테나 세그먼트(CAS2)는 전도성 코일의 권선 횟수가 상이하여, 이에 따라 각 코일 안테나 세그먼트(CAS1, CAS2)의 인덕턴스가 상이할 수 있다. 예를 들어, 제 2 코일 안테나 세그먼트(CAS2)의 전도성 코일의 권선 수가 제 1 코일 안테나 세그먼트(CAS1)보다 많아 제 2 코일 안테나 세그먼트(CAS2)의 인덕턴스가 제 1 코일 안테나 세그먼트(CAS1)보다 클 수 있다.
도 16는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 포함하는 컴퓨팅 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 16을 참조하면, 모바일 기기, 데스크 탑 컴퓨터 또는 서버와 같은 컴퓨팅 시스템(1000)에서 본 발명의 예시적 실시예들 중 하나에 따른 안테나 모듈(1500)이 장착될 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(1000)은 중앙처리장치(1100), 유저 인터페이스(1200), 램(1100), 무선 모듈(1400) 및 안테나 모듈(1500)을 포함할 수 있으며, 이들 구성요소들은 각각 버스(1600)에 전기적으로 연결될 수 있다.
중앙처리장치(1100)는 컴퓨팅 시스템(1000)을 제어할 수 있고, 무선 모듈(1300)을 통해서 컴퓨팅 시스템(1000)의 외부로 전송할 데이터를 버스(1600)를 통해서 무선 모듈(1400)에 전송할 수 있다. 램(1100)은 중앙처리장치(1200)의 데이터 메모리로서 기능할 수 있고, 예컨대 DRAM을 포함할 수 있다 유저 인터페이스(1300)는 컴퓨팅 시스템(1000)의 유저로부터 명령을 수신하거나 유저에 대하여 신호(예컨대, 음성 또는 영상 데이터)를 출력할 수 있다. 전술한 예시적 실시예들과 같이 안테나 모듈(1500)은 프레임 안테나 세그먼트 및 코일 안테나 세그먼트를 포함하는 안테나를 포함할 수 있으며, 무선 모듈(1400)은 안테나 모듈(1500)에 포함된 안테나를 이용하여 무선 통신 동작을 효율적으로 수행할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (10)
- 다수의 신호들을 송수신하는 제 1 안테나를 포함한 안테나 모듈에 있어서,
상기 제 1 안테나는,
상기 안테나 모듈을 포함하는 몸체의 주변을 둘러싸는 메탈 프레임의 적어도 일부를 포함하는 제 1 프레임 안테나 세그먼트; 및
상기 제 1 프레임 안테나 세그먼트와 연결되고, 제 1 전도성 코일을 포함하는 제 1 코일 안테나 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제 1 코일 안테나 세그먼트는,
상기 제 1 프레임 안테나 세그먼트보다 인덕턴스(Inductane)가 큰 것을 특징으로 하는 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 안테나 모듈은,
상기 메탈 프레임의 적어도 일부를 포함하는 제 2 프레임 안테나 세그먼트; 및 상기 제 2 프레임 안테나 세그먼트와 연결되고, 제 2 전도성 코일을 포함하는 제 2 코일 안테나 세그먼트를 포함하는 제 2 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈. - 제3항에 있어서,
상기 안테나 모듈은,
페라이트 시트(Ferrite Sheet)를 포함하고,
상기 제 1 전도성 코일은, 상기 페라이트 시트의 제 1 영역에 나선형(Helical)으로 제 1 턴수만큼 감긴 코일이며,
상기 제 2 전도성 코일은, 상기 페라이트 시트의 제 2 영역에 나선형(Helical)으로 제 2 턴수만큼 감긴 코일인 것을 특징으로 하는 안테나 모듈. - 제3항에 있어서,
상기 제 1 안테나는, 상기 신호들을 기반으로 소정의 동작을 수행하는 제 1 무선 모듈과 연결되고,
상기 제 2 안테나는, 상기 신호들을 기반으로 소정의 동작을 수행하는 제 2 무선 모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제5항에 있어서,
상기 제 1 전도성 코일은 상기 제 2 전도성 코일보다 인덕턴스가 작고,
상기 제 1 무선 모듈은, 근거리 무선 통신 동작을 수행하기 위한 근거리 무선 통신 모듈이며,
상기 제 2 무선 모듈은, 마그네틱 보안 전송 동작을 수행하기 위한 마그네틱 보안 전송 모듈 또는 무선 충전 동작을 수행하기 위한 무선 충전 모듈인 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제 1 프레임 안테나 세그먼트와 상기 제 2 프레임 안테나 세그먼트는 상기 메탈 프레임상에서 각각 서로 다른 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제 1 전도성 코일은 상기 제 2 전도성 코일은 서로 다른 인덕턴스를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 다수의 신호들을 송수신하기 위해 적어도 하나의 안테나를 포함한 안테나 모듈; 및
상기 안테나와 연결되는 적어도 하나의 무선 모듈을 포함하며,
상기 안테나는,
상기 전자 장치의 몸체의 주변을 둘러싸는 메탈 프레임의 적어도 일부를 포함하는 제 1 프레임 안테나 세그먼트; 및
상기 제 1 프레임 안테나 세그먼트와 연결되고, 제 1 전도성 코일을 포함하는 제 1 코일 안테나 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치. - 제9항에 있어서,
상기 안테나는,
상기 무선 모듈로부터 수신된 제어신호를 기반으로 상기 안테나의 방사/수신 위치 및 상기 안테나의 인덕턴스 중 적어도 하나가 변경되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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