KR20190029440A - 근거리 통신들 및 비-근거리 통신들을 위한 공유 구조체들을 갖는 전자 디바이스 안테나들 - Google Patents

근거리 통신들 및 비-근거리 통신들을 위한 공유 구조체들을 갖는 전자 디바이스 안테나들 Download PDF

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Abstract

전자 디바이스에 무선 회로부가 제공될 수 있다. 무선 회로부는 안테나 공진 요소 아암(arm) 및 안테나 접지와 같은 안테나 구조체들을 포함할 수 있다. 분할된 복귀 경로가 안테나 공진 요소 아암과 안테나 접지 사이에 결합될 수 있다. 안테나 구조체들은 비-근거리(non-near-field) 통신 주파수들에서 동작될 때 하나 이상의 역-F 안테나들을 형성할 수 있다. 안테나 구조체들은 전도성 경로를 사용해 근거리 통신 송수신기 회로부에 결합될 수 있다. 근거리 통신 주파수들에서 동작될 때, 근거리 통신 신호들은 전도성 경로, 안테나 공진 요소 아암, 복귀 경로, 및 안테나 접지를 사용해 전달될 수 있다. 전도성 경로와 안테나 접지 사이에 커패시터가 결합될 수 있다. 커패시터는 비-근거리 통신 신호들을 안테나 접지에 단락시키고, 근거리 통신 신호들이 전도성 경로로부터 안테나 접지로 전달되는 것을 차단할 수 있다.

Description

근거리 통신들 및 비-근거리 통신들을 위한 공유 구조체들을 갖는 전자 디바이스 안테나들{ELECTRONIC DEVICE ANTENNAS HAVING SHARED STRUCTURES FOR NEAR-FIELD COMMUNICATIONS AND NON-NEAR-FIELD COMMUNICATIONS}
본 출원은 2017년 9월 11일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/700,565호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 출원은 전자 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무선 통신 회로부를 갖는 전자 디바이스를 위한 안테나에 관한 것이다.
휴대용 컴퓨터 및 셀룰러 전화기와 같은 전자 디바이스들에는 종종 무선 통신 능력들이 제공된다. 예를 들어, 전자 디바이스들은 셀룰러 전화 대역들을 이용하여 통신하기 위해 셀룰러 전화 회로부와 같은 장거리 무선 통신 회로부를 사용할 수 있다. 전자 디바이스들은 인근 장비와의 통신들을 처리하기 위해 무선 로컬 영역 네트워크 통신 회로부와 같은 단거리 무선 통신 회로부를 사용할 수 있다. 전자 디바이스들에는 또한 위성 내비게이션 시스템 수신기들, 및 근거리 통신 회로부와 같은 다른 무선 회로부가 제공될 수 있다. 근거리 통신 방식들은, 전형적으로 20 cm 이하인 단거리에 걸친, 전자기적으로 결합된 통신들을 수반한다.
소형 폼 팩터의 무선 디바이스들에 대한 소비자 요구를 만족시키기 위해, 제조자들은 콤팩트한 구조체들을 사용하여 안테나 컴포넌트들과 같은 무선 통신 회로부를 구현하기 위해 지속적으로 노력하고 있다. 동시에, 점점 더 많은 통신 대역들을 커버하는 무선 디바이스들에 대한 요구가 있다. 예를 들어, 무선 디바이스가 근거리 통신 대역을 커버하면서 동시에 셀룰러 전화 대역들, 무선 로컬 영역 네트워크 대역들, 및 위성 내비게이션 시스템 대역들과 같은 추가적인 비-근거리(non-near-field)(원거리) 대역들을 커버하는 것이 바람직할 수 있다.
안테나들은 서로 그리고 무선 디바이스 내의 컴포넌트들과 간섭할 가능성이 있기 때문에, 안테나들을 전자 디바이스에 통합할 때 주의해야 한다. 더욱이, 디바이스 내의 안테나들 및 무선 회로부가 동작 주파수들의 범위에 걸쳐 만족스러운 성능을 나타낼 수 있도록 보장하기 위하여 주의해야 한다.
따라서, 무선 전자 디바이스를 위한 개선된 무선 통신 회로부를 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
전자 디바이스에는 무선 회로부가 제공될 수 있다. 무선 회로부는 안테나 구조체들을 포함할 수 있다.
안테나 구조체들은 셀룰러 전화 송수신기 회로부와 같은 비-근거리 통신 회로부에 결합될 수 있다. 비-근거리 통신 주파수들에서 동작될 때, 안테나 구조체들은 하나 이상의 비-근거리 안테나들로서의 역할을 하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 안테나 구조체들은 600 ㎒ 초과의 주파수들과 같은 비-근거리 통신 주파수들에서 동작될 때 하나 이상의 역-F 안테나들을 형성하도록 구성될 수 있다. 안테나 구조체들은 비-근거리 통신 주파수들에서 공진하는 안테나 공진 요소 아암(arm) 및 안테나 접지를 포함할 수 있다. 분할된 복귀 경로가 안테나 공진 요소 아암과 안테나 접지 사이에 결합될 수 있다.
안테나 구조체들은 또한 전도성 경로를 사용해 근거리 통신 송수신기 회로부와 같은 근거리 통신 회로부에 결합될 수 있다. 근거리 통신 주파수들에서 동작될 때, 근거리 통신 신호들은 전도성 경로, 안테나 공진 요소 아암의 적어도 일부분, 복귀 경로의 적어도 일부분, 및 안테나 접지의 적어도 일부분을 사용해 전달될 수 있다.
전도성 경로와 안테나 접지 사이에 커패시터가 결합될 수 있다. 커패시터는 비-근거리 통신 신호들을 안테나 접지에 단락시키고, 근거리 통신 신호들이 전도성 경로로부터 안테나 접지로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 예시적인 전자 디바이스의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전자 디바이스 내의 예시적인 회로부의 개략도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 예시적인 무선 통신 회로부의 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 예시적인 역-F 안테나의 개략도이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 비-근거리 통신들 및 근거리 통신들 둘 모두를 처리하는 데 사용될 수 있는 전자 디바이스 내의 예시적인 안테나 구조체들의 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 근거리 통신 피드 경로를 형성하는 데 사용될 수 있는 예시적인 가요성 인쇄 회로 보드의 평면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 근거리 통신 피드 경로를 형성하는 데 사용될 수 있는 예시적인 가요성 인쇄 회로 보드의 측단면도이다.
도 1의 전자 디바이스(10)와 같은 전자 디바이스들에는 무선 통신 회로부가 제공될 수 있다. 무선 통신 회로부는 다수의 무선 통신 대역들에서의 무선 통신들을 지원하는 데 사용될 수 있다.
무선 통신 회로부는 안테나 구조체들을 포함할 수 있다. 안테나 구조체들은 셀룰러 전화 통신들 및/또는 다른 원거리(비-근거리) 통신들을 위한 안테나들을 포함할 수 있다. 안테나 구조체들 내의 회로부는 안테나 구조체들이 근거리 통신들을 처리하기 위한 근거리 통신 루프 안테나를 형성하게 할 수 있다. 안테나 구조체들은 루프 안테나 구조체들, 역-F 안테나 구조체들, 스트립 안테나 구조체들, 평면형 역-F 안테나 구조체들, 슬롯 안테나 구조체들, 하나 초과의 유형의 안테나 구조체들을 포함하는 하이브리드 안테나 구조체들, 또는 다른 적합한 안테나 구조체들을 포함할 수 있다. 안테나 구조체들을 위한 전도성 구조체들은, 원하는 경우, 전도성 전자 디바이스 구조체들로부터 형성될 수 있다.
전도성 전자 디바이스 구조체들은 전도성 하우징 구조체들을 포함할 수 있다. 하우징 구조체들은 전자 디바이스의 주변부 둘레에 이어지는 주변부 전도성 구조체들과 같은 주변부 구조체들을 포함할 수 있다. 주변부 전도성 구조체는 디스플레이와 같은 평면형 구조체에 대한 베젤(bezel)로서의 역할을 할 수 있고/있거나, 디바이스 하우징에 대한 측벽 구조체들로서의 역할을 할 수 있고/있거나, (예컨대, 수직 평면형 측벽들 또는 만곡된 측벽들을 형성하기 위해) 일체형의 평면형 후방 하우징으로부터 상향으로 연장되는 부분들을 가질 수 있고/있거나, 다른 하우징 구조체들을 형성할 수 있다.
주변부 전도성 구조체들을 주변부 세그먼트들로 분할하는 갭들이 주변부 전도성 구조체들 내에 형성될 수 있다. 세그먼트들 중 하나 이상이 전자 디바이스(10)를 위한 하나 이상의 안테나들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 안테나들은 또한 전도성 하우징 구조체들(예를 들어, 내부 및/또는 외부 구조체들, 지지 플레이트 구조체들 등)로부터 형성된 안테나 접지 평면 및/또는 안테나 공진 요소를 사용하여 형성될 수 있다.
전자 디바이스(10)는 휴대용 전자 디바이스 또는 다른 적합한 전자 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(10)는 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 다소 더 소형인 디바이스, 예컨대 손목 시계형 디바이스, 펜던트 디바이스, 헤드폰 디바이스, 이어피스(earpiece) 디바이스, 또는 다른 착용식 또는 축소형 디바이스, 핸드헬드 디바이스, 예컨대 셀룰러 전화기, 미디어 재생기, 또는 다른 소형 휴대용 디바이스일 수 있다. 디바이스(10)는 또한 셋톱 박스, 데스크톱 컴퓨터, 컴퓨터 또는 다른 프로세싱 회로부가 일체화된 디스플레이, 일체화된 컴퓨터가 없는 디스플레이, 또는 다른 적합한 전자 장비일 수 있다.
디바이스(10)는 하우징(12)과 같은 하우징을 포함할 수 있다. 때때로 케이스로 지칭될 수 있는 하우징(12)은 플라스틱, 유리, 세라믹, 섬유 복합재들, 금속(예컨대, 스테인리스강, 알루미늄 등), 다른 적합한 재료들, 또는 이들 재료의 조합으로 형성될 수 있다. 일부 상황들에서, 하우징(12)의 부분들은 유전체 또는 다른 저-전도성 재료(예를 들어, 유리, 세라믹, 플라스틱, 사파이어 등)로부터 형성될 수 있다. 다른 상황들에서, 하우징(12) 또는 하우징(12)을 구성하는 구조체들의 적어도 일부는 금속 요소들로부터 형성될 수 있다.
디바이스(10)는, 원하는 경우, 디스플레이(14)와 같은 디스플레이를 가질 수 있다. 디스플레이(14)는 디바이스(10)의 전면 상에 장착될 수 있다. 디스플레이(14)는 용량성 터치 전극들을 포함하는 터치 스크린일 수 있거나, 또는 터치에 감응하지 않을 수도 있다. 하우징(12)의 후면(즉, 디바이스(10)의 전면에 대향하는 디바이스(10)의 면)은 평면형 하우징 벽을 가질 수 있다. 후방 하우징 벽은, 후방 하우징 벽을 완전히 통과하고 따라서 하우징(12)의 하우징 벽 부분들(및/또는 측벽 부분들)을 서로 분리시키는 슬롯들을 가질 수 있다. 후방 하우징 벽은 전도성 부분들 및/또는 유전체 부분들을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 후방 하우징 벽은 유리, 플라스틱, 사파이어, 또는 세라믹과 같은 유전체의 얇은 층 또는 코팅에 의해 덮인 평면형 금속 층을 포함할 수 있다. 하우징(12)(예를 들어, 후방 하우징 벽, 측벽들 등)은 또한 하우징(12)을 완전히 통과하지 않는 얕은 홈들을 가질 수 있다. 슬롯들 및 홈들은 플라스틱 또는 다른 유전체로 충전될 수 있다. 원하는 경우, (예를 들어, 관통 슬롯에 의해) 서로 분리된 하우징(12)의 부분들은 내부 전도성 구조체들(예를 들어, 슬롯을 브릿지하는 시트 금속 또는 다른 금속 부재들)에 의해 결합될 수 있다.
디스플레이(14)는 발광 다이오드(LED)들, 유기 LED(OLED)들, 플라즈마 셀들, 전기 습윤 픽셀(electrowetting pixel)들, 전기 영동 픽셀(electrophoretic pixel)들, 액정 디스플레이(LCD) 컴포넌트들, 또는 다른 적합한 픽셀 구조체들로부터 형성되는 픽셀들을 포함할 수 있다. 투명한 유리 또는 플라스틱의 층과 같은 디스플레이 커버 층이 디스플레이(14)의 표면을 덮을 수 있거나, 또는 디스플레이(14)의 최외곽 층은 컬러 필터 층, 박막 트랜지스터 층, 또는 다른 디스플레이 층으로부터 형성될 수 있다. 원하는 경우, 버튼(24)과 같은 버튼들이 커버 층에 있는 개구들을 통과할 수 있다. 커버 층은, 또한, 스피커 포트(26)를 위한 개구와 같은 다른 개구들을 가질 수 있다.
하우징(12)은 구조체들(16)과 같은 주변부 하우징 구조체들을 포함할 수 있다. 구조체들(16)은 디바이스(10) 및 디스플레이(14)의 주변부 둘레에 이어질 수 있다. 디바이스(10) 및 디스플레이(14)가 4개의 에지들을 갖는 직사각형 형상을 갖는 구성들에서, 구조체들(16)은 (일례로서) 4개의 대응하는 에지들을 구비한 직사각형 링 형상을 갖는 주변부 하우징 구조체들을 사용하여 구현될 수 있다. 주변부 구조체들(16) 또는 주변부 구조체들(16)의 일부는 디스플레이(14)에 대한 베젤(예컨대, 디스플레이(14)의 4개의 측면들 모두를 둘러싸고/둘러싸거나 디스플레이(14)를 디바이스(10)에 유지시키는 것을 돕는 장식 트림(cosmetic trim))로서의 역할을 할 수 있다. 주변부 구조체들(16)은, 원하는 경우, (예컨대, 수직 측벽들, 만곡된 측벽들 등을 갖는 금속 밴드를 형성함으로써) 디바이스(10)에 대한 측벽 구조체들을 형성할 수 있다.
주변부 하우징 구조체들(16)은 금속과 같은 전도성 재료로 형성될 수 있고, 그에 따라, 때때로, (예들로서) 주변부 전도성 하우징 구조체들, 전도성 하우징 구조체들, 주변부 금속 구조체들, 또는 주변부 전도성 하우징 부재로 지칭될 수 있다. 주변부 하우징 구조체들(16)은 금속, 예컨대 스테인리스강, 알루미늄, 또는 다른 적합한 재료들로부터 형성될 수 있다. 1개, 2개 또는 2개 초과의 별개의 구조물들이 주변부 하우징 구조체들(16)을 형성하는 데 사용될 수 있다.
주변부 하우징 구조체들(16)이 균일한 단면을 갖는 것이 필수인 것은 아니다. 예를 들어, 주변부 하우징 구조체들(16)의 상부 부분은, 원하는 경우, 디스플레이(14)를 제위치에 유지시키는 것을 돕는 내향 돌출 립(lip)을 가질 수 있다. 주변부 하우징 구조체들(16)의 저부 부분도, 또한, (예컨대, 디바이스(10)의 후방 표면의 평면 내에) 확대된 립을 가질 수 있다. 주변부 하우징 구조체들(16)은 실질적으로 직선형인 수직 측벽들을 가질 수 있거나, 만곡되어 있는 측벽들을 가질 수 있거나, 또는 다른 적합한 형상들을 가질 수 있다. 일부 구성들에서(예컨대, 주변부 하우징 구조체들(16)이 디스플레이(14)에 대한 베젤로서의 역할을 하는 경우), 주변부 하우징 구조체들(16)은 하우징(12)의 립 둘레에 이어질 수 있다(즉, 주변부 하우징 구조체들(16)은 디스플레이(14)를 둘러싸는 하우징(12)의 에지만을 덮을 수 있고, 하우징(12)의 측벽들의 나머지는 덮지 않을 수도 있다).
원하는 경우, 하우징(12)은 전도성 후방 표면 또는 벽을 가질 수 있다. 예를 들어, 하우징(12)은 금속, 예컨대 스테인리스강 또는 알루미늄으로부터 형성될 수 있다. 하우징(12)의 후방 표면은 디스플레이(14)에 평행한 평면에 놓일 수 있다. 하우징(12)의 후방 표면이 금속으로부터 형성되는 디바이스(10)에 대한 구성들에서, 주변부 전도성 하우징 구조체들(16)의 부분들을, 하우징(12)의 후방 표면을 형성하는 하우징 구조체들의 일체형 부분들로서 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(10)의 후방 하우징 벽이 평면형 금속 구조체로부터 형성될 수 있고, 하우징(12)의 측면들 상에 있는 주변부 하우징 구조체들(16)의 부분들이 평면형 금속 구조체의 수직으로 연장되는 평평하거나 만곡된 일체형 금속 부분들로서 형성될 수 있다. 이들과 같은 하우징 구조체들은, 원하는 경우, 금속 블록으로부터 기계가공될 수 있고/있거나, 하우징(12)을 형성하도록 함께 조립되는 다수의 금속 조각들을 포함할 수 있다. 하우징(12)의 평면형 후방 벽은 1개 이상, 2개 이상, 또는 3개 이상의 부분들을 가질 수 있다. 주변부 전도성 하우징 구조체들(16) 및/또는 하우징(12)의 전도성 후방 벽은 디바이스(10)의 하나 이상의 외부 표면들(예를 들어, 디바이스(10)의 사용자가 볼 수 있는 표면들)을 형성할 수 있고/있거나, 디바이스(10)의 외부 표면들을 형성하지 않는 내부 구조체들(예를 들어, 디바이스(10)의 사용자가 볼 수 없는 전도성 하우징 구조체들, 예컨대 얇은 코스메틱 층들, 보호 코팅들, 및/또는 유리, 세라믹, 플라스틱과 같은 유전체 재료들을 포함할 수 있는 다른 코팅 층들과 같은 층들로 덮이는 전도성 구조체들, 또는 디바이스(10)의 외부 표면들을 형성하고/하거나 구조체들(16)을 사용자의 시야로부터 가리는 역할을 하는 다른 구조체들)을 사용하여 구현될 수 있다.
디스플레이(14)는 디바이스(10)의 사용자에 대한 이미지들을 디스플레이하는 활성 영역(AA)을 형성하는 픽셀들의 어레이를 가질 수 있다. 비활성 영역(IA)과 같은 비활성 경계 영역은 활성 영역(AA)의 주변부 에지들 중 하나 이상을 따라 이어질 수 있다.
디스플레이(14)는 터치 센서를 위한 용량성 전극들의 어레이, 픽셀들을 어드레싱(address)하기 위한 전도성 라인들, 드라이버 회로들 등과 같은 전도성 구조체들을 포함할 수 있다. 하우징(12)은 금속 프레임 부재들, 및 하우징(12)의 벽들에 걸쳐 있는 평면형 전도성 하우징 부재(때때로 백플레이트로 지칭됨)(즉, 부재(16)의 대향하는 측면들 사이에 용접되거나 달리 연결되는 하나 이상의 금속 부분들으로부터 형성된 실질적으로 직사각형인 시트)와 같은 내부 전도성 구조체들을 포함할 수 있다. 백플레이트는 디바이스(10)의 외부 후방 표면을 형성할 수 있거나, 또는 얇은 코스메틱 층들, 보호 코팅들, 및/또는 유리, 세라믹, 플라스틱과 같은 유전체 재료들을 포함할 수 있는 다른 코팅들과 같은 층들, 또는 디바이스(10)의 외부 표면들을 형성하고/하거나 백플레이트를 사용자의 시야로부터 가리는 역할을 하는 다른 구조체들에 의해 덮일 수 있다. 디바이스(10)는 또한 인쇄 회로 보드들, 인쇄 회로 보드들 상에 실장된 컴포넌트들, 및 다른 내부 전도성 구조체들과 같은 전도성 구조체들을 포함할 수 있다. 디바이스(10)에서의 접지 평면을 형성하는 데 사용될 수 있는 이들 전도성 구조체는 예를 들어, 디스플레이(14)의 활성 영역(AA) 아래로 연장될 수 있다.
영역들(22, 20)에서, 개구들이 디바이스(10)의 전도성 구조체들 내에(예를 들어, 주변부 전도성 하우징 구조체들(16)과 대향하는 전도성 접지 구조체들, 예컨대 하우징(12)의 전도성 부분들, 인쇄 회로 보드 상의 전도성 트레이스들, 디스플레이(14) 내의 전도성 전기 컴포넌트들 등 사이에) 형성될 수 있다. 원하는 경우, 때때로 갭들로 지칭될 수 있는 이들 개구들은 공기, 플라스틱, 및/또는 다른 유전체들로 충전될 수 있고, 디바이스(10) 내의 하나 이상의 안테나들을 위한 슬롯 안테나 공진 요소들을 형성하는 데 사용될 수 있다.
전도성 하우징 구조체들 및 디바이스(10) 내의 다른 전도성 구조체들은 디바이스(10) 내의 안테나를 위한 접지 평면으로서의 역할을 할 수 있다. 영역들(20, 22) 내의 개구들은 개방형 또는 폐쇄형 슬롯 안테나들에서의 슬롯들로서의 역할을 할 수 있거나, 루프 안테나에서의 재료들의 전도성 경로에 의해 둘러싸이는 중심 유전체 영역으로서의 역할을 할 수 있거나, 스트립 안테나 공진 요소 또는 역-F 안테나 공진 요소와 같은 안테나 공진 요소를 접지 평면으로부터 분리시키는 공간으로서의 역할을 할 수 있거나, 기생 안테나 공진 요소의 성능에 기여할 수 있거나, 또는 달리 영역들(20, 22) 내에 형성된 안테나 구조체들의 일부로서의 역할을 할 수 있다. 원하는 경우, 디스플레이(14)의 활성 영역(AA) 아래에 있는 접지 평면 및/또는 디바이스(10) 내의 다른 금속 구조체들은 디바이스(10)의 단부들의 부분들 내로 연장되는 부분들을 가질 수 있어서(예컨대, 접지가 영역들(20, 22) 내의 유전체-충전 개구들을 향해 연장될 수 있음), 그에 의해 영역들(20, 22) 내의 슬롯들을 좁힐 수 있다.
대체로, 디바이스(10)는 임의의 적합한 수(예컨대, 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상 등)의 안테나들을 포함할 수 있다. 디바이스(10) 내의 안테나들은 세장형 디바이스 하우징의 대향하는 제1 및 제2 단부들에서(예컨대, 도 1의 디바이스(10)의 단부들(20, 22)에서), 디바이스 하우징의 하나 이상의 에지들을 따라서, 디바이스 하우징의 중심에, 다른 적합한 위치들에, 또는 이들 위치 중 하나 이상에 위치될 수 있다. 도 1의 구성은 단지 예시적인 것에 불과하다.
주변부 하우징 구조체들(16)의 부분들에는 주변부 갭 구조체들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 주변부 전도성 하우징 구조체들(16)에는 갭들(18)과 같은 하나 이상의 갭들이 제공될 수 있다. 주변부 하우징 구조체들(16) 내의 갭들은 유전체, 예컨대 중합체, 세라믹, 유리, 공기, 다른 유전체 재료들, 또는 이들 재료의 조합들로 충전될 수 있다. 갭들(18)은 주변부 하우징 구조체들(16)을 하나 이상의 주변부 전도성 세그먼트들로 분할할 수 있다. 예를 들어, (예컨대, 2개의 갭들(18)을 갖는 배열에서는) 주변부 하우징 구조체들(16) 내에 2개의 주변부 전도성 세그먼트들, (예컨대, 3개의 갭들(18)을 갖는 배열에서는) 3개의 주변부 전도성 세그먼트들, (예컨대, 4개의 갭들(18)을 갖는 배열 등에서는) 4개의 주변부 전도성 세그먼트들이 있을 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 주변부 전도성 하우징 구조체들(16)의 세그먼트들은 디바이스(10) 내의 안테나들의 부분들을 형성할 수 있다.
원하는 경우, 하우징(12)을 부분적으로 또는 완전히 관통하여 연장되는 홈들과 같은 하우징(12) 내의 개구들은 하우징(12)의 후방 벽의 폭에 걸쳐서 연장될 수 있고, 하우징(12)의 후방 벽을 관통하여 그 후방 벽을 상이한 부분들로 분할할 수 있다. 이들 홈은 또한 주변부 하우징 구조체들(16) 내로 연장될 수 있고, 안테나 슬롯들, 갭들(18), 및 디바이스(10) 내의 다른 구조체들을 형성할 수 있다. 중합체 또는 다른 유전체가 이 홈들 및 다른 하우징 개구들을 충전할 수 있다. 일부 상황들에서, 안테나 슬롯들 및 다른 구조체를 형성하는 하우징 개구들은 공기와 같은 유전체로 충전될 수 있다.
전형적인 시나리오에서, 디바이스(10)는 (일례로서) 하나 이상의 상부 안테나들 및 하나 이상의 하부 안테나들을 가질 수 있다. 상부 안테나는, 예를 들어, 영역(22) 내에서 디바이스(10)의 상부 단부에 형성될 수 있다. 하부 안테나는, 예를 들어, 영역(20) 내에서 디바이스(10)의 하부 단부에 형성될 수 있다. 안테나들은 동일한 통신 대역들, 중첩하는 통신 대역들, 또는 별개의 통신 대역들을 커버하기 위해 개별적으로 사용될 수 있다. 안테나들은 안테나 다이버시티 방식(antenna diversity scheme) 또는 다중-입력-다중-출력(multiple-input-multiple-output, MIMO) 안테나 방식을 구현하는 데 사용될 수 있다.
디바이스(10) 내의 안테나들은 임의의 관심 통신 대역들을 지원하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(10)는 로컬 영역 네트워크 통신들, 음성 및 데이터 셀룰러 전화 통신들, GPS(global positioning system) 통신들 또는 다른 위성 내비게이션 시스템 통신들, 블루투스® 통신들 등을 지원하기 위한 안테나 구조체들을 포함할 수 있다.
도 1의 디바이스(10)에서 사용될 수 있는 예시적인 컴포넌트들을 보여주는 개략도가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)는 저장 및 프로세싱 회로부(28)와 같은 제어 회로부를 포함할 수 있다. 저장 및 프로세싱 회로부(28)는 하드 디스크 드라이브 저장소, 비휘발성 메모리(예컨대, 플래시 메모리, 또는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive)를 형성하도록 구성된 다른 전기적 프로그램가능 판독 전용 메모리), 휘발성 메모리(예컨대, 정적 또는 동적 랜덤 액세스 메모리) 등과 같은 저장소를 포함할 수 있다. 저장 및 프로세싱 회로부(28) 내의 프로세싱 회로부는 디바이스(10)의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있다. 이러한 프로세싱 회로부는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, 디지털 신호 프로세서들, 응용 주문형 집적 회로들 등에 기초할 수 있다.
저장 및 프로세싱 회로부(28)는 인터넷 브라우징 애플리케이션, VOIP(voice-over-internet-protocol) 전화 통화 애플리케이션, 이메일 애플리케이션, 미디어 재생 애플리케이션, 운영 체제 기능들 등과 같은 소프트웨어를 디바이스(10) 상에서 실행하는 데 사용될 수 있다. 외부 장비와의 상호작용들을 지원하기 위해, 저장 및 프로세싱 회로부(28)는 통신 프로토콜들을 구현하는 데 사용될 수 있다. 저장 및 프로세싱 회로부(28)를 사용하여 구현될 수 있는 통신 프로토콜들은 인터넷 프로토콜, 무선 로컬 영역 네트워크 프로토콜(예컨대, 때때로 와이파이®라고 지칭되는 IEEE 802.11 프로토콜), 블루투스® 프로토콜과 같은 다른 단거리 무선 통신 링크를 위한 프로토콜, 셀룰러 전화 프로토콜, 다중-입력-다중 출력(MIMO) 프로토콜, 안테나 다이버시티 프로토콜, 근거리 통신(NFC) 프로토콜 등을 포함한다.
입출력 회로부(30)는 입출력 디바이스들(32)을 포함할 수 있다. 입출력 디바이스들(32)은 데이터가 디바이스(10)에 공급되게 하기 위해, 그리고 데이터가 디바이스(10)로부터 외부 디바이스들로 제공되게 하기 위해 사용될 수 있다. 입출력 디바이스들(32)은 사용자 인터페이스 디바이스들, 데이터 포트 디바이스들, 및 다른 입출력 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입출력 디바이스들(32)은 터치 스크린들, 터치 센서 기능이 없는 디스플레이들, 버튼들, 조이스틱들, 스크롤링 휠들, 터치 패드들, 키패드들, 키보드들, 마이크로폰들, 카메라들, 버튼들, 스피커들, 상태 표시자들, 광원들, 오디오 잭들 및 다른 오디오 포트 컴포넌트들, 디지털 데이터 포트 디바이스들, 광 센서들, 위치 및 배향 센서들(예컨대, 가속도계들, 자이로스코프들 및 나침반들과 같은 센서들), 커패시턴스 센서들, 근접 센서들(예컨대, 용량성 근접 센서들, 광 기반 근접 센서들 등), 지문 센서들(예컨대, 도 1의 버튼(24)과 같은 버튼과 일체화된 지문 센서, 또는 버튼(24)을 대체하는 지문 센서) 등을 포함할 수 있다.
입출력 회로부(30)는 외부 장비와 무선으로 통신하기 위한 무선 통신 회로부(34)를 포함할 수 있다. 무선 통신 회로부(34)는 하나 이상의 집적 회로들로부터 형성된 무선-주파수(RF) 송수신기 회로부, 전력 증폭기 회로부, 저잡음 입력 증폭기들, 수동 RF 컴포넌트들, 하나 이상의 안테나들, 전송 라인(transmission line)들, 및 RF 무선 신호들을 처리하기 위한 다른 회로부를 포함할 수 있다. 무선 신호들은 또한 광을 이용하여(예컨대, 적외선 통신들을 이용하여) 송신될 수 있다.
무선 통신 회로부(34)는 다양한 무선-주파수 통신 대역들을 처리하기 위한 무선-주파수 송수신기 회로부(90)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로부(34)는 송수신기 회로부(36, 38, 42)를 포함할 수 있다. 송수신기 회로부(36)는 WiFi®(IEEE 802.11) 통신들을 위한 2.4 ㎓ 및 5 ㎓ 대역들을 처리할 수 있고, 2.4 ㎓ 블루투스® 통신 대역을 처리할 수 있다. 회로부(34)는, (예들로서) 700 내지 960 ㎒의 저 통신 대역, 960 내지 1710 ㎒의 낮은-중간 대역, 1710 내지 2170 ㎒의 중간대역, 2300 내지 2700 ㎒의 고대역, 3400 내지 3700 ㎒의 초고대역 또는 600 ㎒와 4000 ㎒ 사이의 다른 통신 대역들과 같은 주파수 범위들, 또는 다른 적합한 주파수들에서의 무선 통신들을 처리하기 위한 셀룰러 전화 송수신기 회로부(38)를 사용할 수 있다.
회로부(38)는 음성 데이터 및 비음성 데이터를 처리할 수 있다. 무선 통신 회로부(34)는, 원하는 경우, 다른 단거리 및 장거리 무선 링크들을 위한 회로부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 회로부(34)는 60 ㎓ 송수신기 회로부, 텔레비전 및 라디오 신호들을 수신하기 위한 회로부, 페이징 시스템 송수신기들, 근거리 통신(NFC) 회로부 등을 포함할 수 있다. 무선 통신 회로부(34)는 1575 ㎒에서 GPS 신호들을 수신하거나 또는 다른 위성 포지셔닝 데이터를 처리하기 위한 GPS 수신기 회로부(42)와 같은 GPS 수신기 장비를 포함할 수 있다. 와이파이® 및 블루투스® 링크들 및 다른 단거리 무선 링크들에서, 무선 신호들은 전형적으로 수십 또는 수백 피트에 걸쳐 데이터를 전달하는 데 이용된다. 셀룰러 전화 링크들 및 기타 장거리 링크들에서, 무선 신호들은 전형적으로 수천 피트 또는 마일에 걸쳐 데이터를 전달하는 데 이용된다.
무선 회로부(34)는 근거리 통신 회로부(120)를 포함할 수 있다. 근거리 통신 회로부(120)는 디바이스(10)와 근거리 통신 판독기 또는 다른 외부 근거리 통신 장비 사이의 통신들을 지원하기 위해 근거리 통신 신호들을 생성하고 수신할 수 있다. 근거리 통신들은 루프 안테나들을 이용하여 지원될 수 있다(예컨대, 디바이스(10)의 루프 안테나가 근거리 통신 판독기의 대응하는 루프 안테나에 전자기적으로 근거리 결합되는 유도성 근거리 통신들을 지원하기 위해). 근거리 통신 링크들은 전형적으로 20 cm 이하의 거리에 걸쳐 형성된다(즉, 디바이스(10)는 유효한 통신들을 위해 근거리 통신 판독기의 근방에 배치되어야 한다).
무선 통신 회로부(34)는 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 안테나들(40)은 임의의 적합한 안테나 유형들을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나들(40)은 루프 안테나 구조체, 패치 안테나 구조체, 역-F 안테나 구조체, 슬롯 안테나 구조체, 평면형 역-F 안테나 구조체, 나선형 안테나 구조체, 다이폴 안테나 구조체, 모노폴 안테나 구조체, 이들 설계의 하이브리드들 등으로부터 형성되는 공진 요소들을 갖는 안테나들을 포함할 수 있다. 상이한 유형의 안테나들이 상이한 대역들 및 대역들의 조합들에 대해 사용될 수 있다. 예를 들면, 일 유형의 안테나는 로컬 무선 링크 안테나를 형성하는 데 사용될 수 있고, 또 다른 유형의 안테나는 원격 무선 링크 안테나를 형성하는 데 사용될 수 있다. 셀룰러 전화 통신들, 무선 로컬 영역 네트워크 통신들, 및 다른 원거리 무선 통신들을 지원하는 것 외에, 안테나들(40)의 구조체들은 근거리 통신들을 지원하는 데 이용될 수 있다. 안테나들(40)의 구조체들은 또한 근접 센서 신호들(예컨대, 용량성 근접 센서 신호들)을 수집하는 데 이용될 수 있다.
무선-주파수 송수신기 회로부(90)는 근거리 통신 신호들을 처리하지 않으며, 따라서 때때로 원거리 통신 회로부 또는 비-근거리 통신 회로부로 지칭된다. 근거리 통신 송수신기 회로부(120)는 근거리 통신들을 처리하는 데 이용된다. 하나의 적합한 배열에 의해, 13.56 ㎒ 주파수의 신호들을 이용하여 근거리 통신들이 지원될 수 있다. 원하는 경우, 안테나들(40)의 구조체들을 이용하여 다른 근거리 통신 대역들이 지원될 수 있다. 송수신기 회로부(90)는 비-근거리 통신 주파수들(예를 들어, 600 ㎒ 초과의 주파수들 또는 다른 적합한 주파수들)을 처리할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 안테나 구조체들(40)은 근거리 통신 송수신기(120)와 같은 근거리 통신 회로부 및 비-근거리 송수신기 회로부(90)와 같은 비-근거리 통신 회로부에 결합될 수 있다.
무선 회로부(34) 내의 비-근거리 송수신기 회로부(90)는 경로(92)와 같은 경로들을 사용하여 안테나 구조체들(40)에 결합될 수 있다. 근거리 통신 송수신기 회로부(120)는 경로(132)와 같은 경로들을 사용하여 안테나 구조체들(40)에 결합될 수 있다. 경로(134)와 같은 경로들은, 제어 회로부(28)가 구조체들(40)로부터 형성된 근거리 통신 안테나를 이용하여 근거리 통신 데이터를 전송하고 근거리 통신 데이터를 수신하도록 하는 데 사용될 수 있다.
제어 회로부(28)는 입출력 디바이스들(32)에 결합될 수 있다. 입출력 디바이스들(32)은 디바이스(10)로부터의 출력을 공급할 수 있고 디바이스(10)의 외부에 있는 소스들로부터의 입력을 수신할 수 있다.
안테나(들)(40)와 같은 안테나 구조체들에 관심 통신 주파수들을 커버하는 능력을 제공하기 위해, 안테나(들)(40)에는 필터 회로부(예컨대, 하나 이상의 수동 필터들 및/또는 하나 이상의 튜닝가능한 필터 회로들)와 같은 회로부가 제공될 수 있다. 커패시터들, 인덕터들, 및 저항기들과 같은 개별 컴포넌트들이 필터 회로부 내에 통합될 수 있다. 용량성 구조체들, 유도성 구조체들, 및 저항성 구조체들이, 또한, 패턴화된 금속 구조체들(예컨대, 안테나의 일부)로부터 형성될 수 있다. 원하는 경우, 안테나(들)(40)에는 관심 통신 대역들에 걸쳐 안테나들을 튜닝하기 위한 튜닝가능한 컴포넌트들(102)과 같은 조정가능한 회로들이 제공될 수 있다. 튜닝가능한 컴포넌트들(102)은 튜닝가능한 필터 또는 튜닝가능한 임피던스 매칭 네트워크의 일부일 수 있고, 안테나 공진 요소의 일부일 수 있고, 안테나 공진 요소와 안테나 접지 사이의 갭에 걸쳐 있을 수 있는 등일 수 있다.
튜닝가능한 컴포넌트들(102)은 튜닝가능한 인덕터들, 튜닝가능한 커패시터들, 또는 다른 튜닝가능한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이들과 같은 튜닝가능한 컴포넌트들은 고정형 컴포넌트들의 스위치들 및 네트워크들, 연관된 분포 커패시턴스들 및 인덕턴스들을 생성하는 분포형 금속 구조체들, 가변 커패시턴스 및 인덕턴스 값들을 생성하기 위한 가변 솔리드 스테이트 디바이스들, 튜닝가능한 필터들, 또는 다른 적합한 튜닝가능한 구조체들에 기초할 수 있다. 디바이스(10)의 동작 동안, 제어 회로부(28)는 인덕턴스 값들, 커패시턴스 값들, 또는 튜닝가능한 컴포넌트들(102)과 연관된 다른 파라미터들을 조정하는 제어 신호들을 경로(103)와 같은 하나 이상의 경로들 상에 발행함으로써, 원하는 통신 대역들을 커버하도록 안테나 구조체들(40)을 튜닝할 수 있다.
디바이스(10)의 동작 동안, 제어 회로부(28)는 인덕턴스 값들, 커패시턴스 값들, 또는 튜닝가능한 컴포넌트들(102)과 연관된 다른 파라미터들을 조정하는 제어 신호들을 경로(136)와 같은 하나 이상의 경로들 상에 발행함으로써, 원하는 통신 대역들을 커버하도록 안테나 구조체들(40)을 튜닝할 수 있다. 능동 및/또는 수동 컴포넌트들은 또한 안테나 구조체들(40)이 비-근거리-통신 송수신기 회로부(90)와 근거리 통신 송수신기 회로부(120) 사이에서 공유되도록 하는 데 사용될 수 있다. 근거리 통신들 및 비-근거리 통신들은 또한, 원하는 경우, 2개 이상의 별개의 안테나들을 사용해 처리될 수 있다.
경로(92)는 하나 이상의 전송 라인들을 포함할 수 있다. 일례로서, 도 3의 신호 경로(92)는 라인(94)과 같은 양극 신호 전도체 및 라인(96)과 같은 접지 신호 전도체를 갖는 전송 라인일 수 있다. 라인들(94, 96)은 (예들로서) 동축 케이블, 스트립라인 전송 라인, 또는 마이크로스트립 전송 라인의 부분들을 형성할 수 있다. 매칭 네트워크(예를 들어, 튜닝가능한 컴포넌트들(102)을 사용하여 형성된 조정가능한 매칭 네트워크)는 안테나(들)(40)의 임피던스를 전송 라인(92)의 임피던스에 매칭시키는 데 사용되는 인덕터들, 저항기들, 및 커패시터들과 같은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 매칭 네트워크 컴포넌트들은 개별 컴포넌트들(예컨대, 표면 실장 기술 컴포넌트들)로서 제공될 수 있거나, 또는 하우징 구조체들, 인쇄 회로 보드 구조체들, 플라스틱 지지부들 상의 트레이스들 등으로부터 형성될 수 있다. 이들과 같은 컴포넌트들은, 또한, 안테나(들)(40) 내의 필터 회로부를 형성하는 데 사용될 수 있고, 튜닝가능한 및/또는 고정형 컴포넌트들일 수 있다.
전송 라인(92)은 안테나 구조체들(40)과 연관된 안테나 피드 구조체들에 결합될 수 있다. 일례로서, 안테나 구조체들(40)은 역-F 안테나, 슬롯 안테나, 하이브리드 역-F 슬롯 안테나, 또는 단자(98)와 같은 양극 안테나 피드 단자 및 접지 안테나 피드 단자(100)와 같은 접지 안테나 피드 단자를 구비한 안테나 피드(112)를 갖는 다른 안테나를 형성할 수 있다. 양극 전송 라인 전도체(94)는 양극 안테나 피드 단자(98)에 결합될 수 있고, 접지 전송 라인 전도체(96)는 접지 안테나 피드 단자(100)에 결합될 수 있다. 원하는 경우, 다른 유형의 안테나 피드 배열들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 안테나 구조체들(40)은 다수의 피드들을 사용하여 피드될 수 있다. 도 3의 예시적인 피딩 구성(feeding configuration)은 단지 예시적인 것에 불과하다.
원하는 경우, 제어 회로부(28)는 안테나 임피던스 정보를 수집하기 위해 임피던스 측정 회로를 사용할 수 있다. 제어 회로부(28)는, 안테나(40)가 근처의 외부 물체들의 존재에 의해 영향을 받고 있거나 달리 튜닝이 필요한 때인지를 결정할 때, 근접 센서(예를 들어, 도 2의 센서들(32) 참조)로부터의 정보, 수신된 신호 강도 정보, 배향 센서로부터의 디바이스 배향 정보, 디바이스(10)의 사용 시나리오에 관한 정보, 오디오가 스피커(26)를 통해 재생되고 있는지 여부에 관한 정보, 하나 이상의 안테나 임피던스 센서들로부터의 정보, 또는 다른 정보를 사용할 수 있다. 이에 응답하여, 제어 회로부(28)는 안테나(40)가 원하는 대로 동작하는 것을 보장하기 위해 조정가능한 인덕터, 조정가능한 커패시터, 스위치, 또는 다른 튜닝가능한 컴포넌트(102)를 조정할 수 있다. 컴포넌트(102)에 대한 조정들은 또한 안테나(40)의 커버리지를 확장하기 위해(예를 들어, 안테나(40)가 튜닝 없이 커버하게 될 주파수들의 범위보다 넓은 범위에 걸쳐 확장되는 원하는 통신 대역들을 커버하기 위해) 행해질 수 있다.
안테나들(40)은 슬롯 안테나 구조체들, 역-F 안테나 구조체들(예를 들어, 평면형 및 비-평면형 역-F 안테나 구조체들), 루프 안테나 구조체들, 이들의 조합들, 또는 다른 안테나 구조체들을 포함할 수 있다.
예시적인 역-F 안테나 구조체가 도 4에 도시되어 있다. 도 4의 역-F 안테나 구조체(40)는 안테나 공진 요소(106) 및 안테나 접지(접지 평면)(104)를 갖는다. 안테나 공진 요소(106)는 아암(108)과 같은 주 공진 요소 아암을 가질 수 있다. 아암(108)의 길이는 안테나 구조체(140)가 원하는 동작 주파수들에서 공진하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 아암(108)의 길이(또는 아암(108)의 분기)는 안테나(40)에 대한 원하는 동작 주파수에서 파장의 1/4일 수 있다. 안테나 구조체(40)는, 또한, 고조파 주파수들에서 공진들을 나타낼 수 있다. 원하는 경우, 슬롯 안테나 구조체들 또는 다른 안테나 구조체들이 (예를 들어, 하나 이상의 통신 대역들에서의 안테나 응답을 향상시키기 위해) 도 4의 안테나(40)와 같은 역-F 안테나 내에 통합될 수 있다.
주 공진 요소 아암(108)은 복귀 경로(110)에 의해 접지(104)에 결합될 수 있다. 안테나 피드(112)는 양극 안테나 피드 단자(98) 및 접지 안테나 피드 단자(100)를 포함할 수 있고, 아암(108)과 접지(104) 사이에서 복귀 경로(110)와 병렬로 이어질 수 있다. 원하는 경우, 도 4의 예시적인 안테나 구조체(40)와 같은 역-F 안테나 구조체들은 하나 초과의 공진 아암 분기(예컨대, 다수의 통신 대역들에서의 동작들을 지원하도록 다수의 주파수 공진들을 생성하기 위함)를 가질 수 있거나, 또는 다른 안테나 구조체들(예컨대, 기생 안테나 공진 요소들, 안테나 튜닝을 지원하기 위한 튜닝가능한 컴포넌트들 등)을 가질 수 있다. 원하는 경우, 도 4의 역-F 안테나(40)와 같은 안테나들은 도 3의 컴포넌트들(102)과 같은 튜닝가능한 컴포넌트들을 가질 수 있다.
안테나들을 포함하는 디바이스(10)의 예시적인 부분들의 내부 평면도가 도 5에 도시된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)는 주변부 전도성 하우징 구조체들(16)과 같은 주변부 전도성 하우징 구조체들을 가질 수 있다. 주변부 전도성 하우징 구조체들(16)은 갭들(18-1, 18-2)과 같은 유전체-충전 갭들(예를 들어, 플라스틱 갭들)(18)에 의해 분할될 수 있다. 안테나 구조체들(40)은 역-F 안테나 설계에 기초한 비-근거리 안테나 또는 다른 설계들을 갖는 안테나 구조체들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 안테나 구조체들(40)은 갭들(18-1, 18-2) 사이에서 연장되는 주변부 전도성 하우징 구조체들(16)의 세그먼트로부터 형성되는 아암(108)과 같은 역-F 안테나 공진 요소 아암을 포함할 수 있다.
슬롯(101)과 같은 유전체-충전 개구가 아암(108)을 접지(104)로부터 분리시킬 수 있다. 공기 및/또는 다른 유전체가 아암(108)과 접지 구조체들(104) 사이의 슬롯(101)을 충전할 수 있다. 원하는 경우, 슬롯(101)은 안테나의 전체 성능에 기여하는 슬롯 안테나 공진 요소 구조체를 형성하도록 구성될 수 있다. 안테나 접지(104)는 전도성 하우징 구조체들로부터, 디바이스(10) 내의 전기 디바이스 컴포넌트들로부터, 인쇄 회로 보드 트레이스들로부터, 와이어 및 금속 포일의 스트립들과 같은 전도체의 스트립들로부터, 또는 다른 전도성 구조체들로부터 형성될 수 있다. 하나의 적합한 배열에서, 접지(104)는 하우징(12)의 전도성 부분들(예를 들어, 하우징(12)의 후방 벽의 부분들, 및 주변부 갭들(18)에 의해 아암(108)으로부터 분리되는 주변부 전도성 하우징 구조체들(16)의 부분들)로부터 형성된다. 역-F 안테나 공진 요소 아암(108)을 위한 복귀 경로(110)는 아암 주변부 전도성 하우징 구조체들(16)과 접지(104) 사이에 결합될 수 있다.
디바이스(10)에서의 근거리 통신들을 지원하기 위해, 디바이스(10)는 바람직하게는 근거리 통신 안테나를 포함한다. 안테나 구조체들(40)의 일부 또는 전부를 셀룰러 전화 안테나 또는 다른 비-근거리 통신 안테나 둘 모두로서 그리고 근거리 통신 안테나로서 사용함으로써 공간이 절약될 수 있다. 일례로서, 디바이스(10)를 위한 근거리 통신 안테나(예를 들어, 근거리 통신 회로부(120)에 의해 사용되는 안테나)는 공진 요소(108) 및 접지(104)의 부분들과 같은 도 5의 안테나 구조체들(40)의 부분들을 사용함으로써 형성될 수 있다. 근거리 및 비-근거리 안테나들 사이에서 전도성 안테나 구조체들을 공유함으로써, 중복된 전도성 구조체들이 최소화될 수 있고 디바이스(10) 내에서 안테나 용적이 절약될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)를 위한 근거리 통신 안테나는 역-F 안테나 공진 요소 아암(108), 복귀 경로(110), 및 접지(104)의 부분들과 같은 안테나 구조체들(40)로부터 형성될 수 있다. 안테나 구조체들(40)로부터 형성된 비-근거리 통신 안테나는 피드(112)와 같은 안테나 피드를 사용하여 피드될 수 있다. 피드(112)의 양극 안테나 피드 단자(98)는 주변부 전도성 구조체들(16)에 결합될 수 있는 반면에, 접지 피드 단자(100)는 접지(104)에 결합된다. 전송 라인(92)의 양극 전송 라인 전도체(94) 및 접지 전송 라인 전도체(96)는 송수신기 회로부(90)와 안테나 피드(112) 사이에 결합될 수 있다. 송수신기 회로부(90)는 700 내지 960 ㎒의 저 통신 대역, 960 내지 1710 ㎒의 낮은-중간대역, 1710 내지 2170 ㎒의 중간대역, 2300 내지 2700 ㎒의 고대역, 3400 내지 3700 ㎒의 초고대역, WiFi®(IEEE 802.11) 통신들을 위한 2.4 ㎓ 및 5 ㎓ 대역들, 및/또는 GPS 신호들을 위한 1575 ㎒ 대역과 같은 주파수 대역들에서의 무선 통신들을 처리할 수 있다.
구조체들(40)로부터 형성된 비-근거리 통신 역-F 안테나는 아암(108)(단자(202)에서의)과 접지(104)(단자들(204-1, 204-2)에서의) 사이에 결합된 복귀 경로(110)와 같은 복귀 경로를 가질 수 있다. 복귀 경로(110)는 인덕터들(206, 208)과 같은 하나 이상의 인덕터들을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 인덕터들(206, 208)은 주변부 전도성 하우징 구조체(16) 상의 단자(202)과 접지(104) 상의 상이한 위치들 사이에서 병렬로 결합될 수 있다. 예를 들어, 인덕터(206)는 단자(202)와 접지 단자(204-1) 사이에 결합될 수 있는 반면에, 인덕터(208)는 단자(202)와 접지 단자(204-2) 사이에 결합된다. 인덕터들(206, 208)은 고정형 인덕터들일 수 있거나 또는 조정가능한 인덕터들일 수 있다. 예를 들어, 각각의 인덕터는 단자(202)와 접지(104) 사이에서 인덕터를 연결해제하기 위해 선택적으로 개방되는 스위치에 결합될 수 있다.
이러한 식으로, 복귀 경로(110)는 주변부 전도성 하우징 구조체들(16) 상의 단일 지점(202)과 접지(104) 상의 다수의 지점들 사이에서 분할될 수 있다. 복귀 경로(110)가 단자(202)와 접지(104) 사이에서 병렬로 결합되는 2개의 경로들 사이에서 분할되기 때문에, 복귀 경로(110)는 본 명세서에서 때때로 분할된 단락 경로 또는 분할된 복귀 경로로 지칭될 수 있다. 분할된 단락 경로는, 예를 들어, 구조체들(40)로부터 형성된 비-근거리 통신 안테나에 대한 안테나 효율을, 단자(202)와 접지(104) 사이의 단일 전도성 경로를 사용해 복귀 경로가 구현되는 시나리오들에 비해 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 복귀 경로(110)가 인덕터(206)만을 포함한다면, 안테나 구조체들(40)은 중간대역(MB)의 제1 부분(예를 들어, 1710 ㎒와 1940 ㎒ 사이)에서 비교적 높은 안테나 효율을 가질 수 있다. 복귀 경로(110)가 인덕터(208)만을 포함한다면, 안테나 구조체들(40)은 중간대역(MB)의 제2 부분(예를 들어, 1940 ㎒와 2170 ㎒ 사이)에서 비교적 높은 안테나 효율을 가질 수 있다. 그러나, 복귀 경로(110)가 인덕터(206, 208) 둘 모두를 포함하는 분할된 복귀 경로인 경우, 안테나 구조체들(40)은 전체 중간대역(MB)(예를 들어, 1710 ㎒와 2170 ㎒ 사이)에 걸쳐 비교적 높은 안테나 효율을 가질 수 있다.
접지 평면(104)은 디바이스(10) 내에서 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 접지 평면(104)은 주변부 전도성 하우징 구조체들(16) 내의 갭(18-1)과 정렬될 수 있다(예를 들어, 갭(18-1)의 하부 에지는 접지 평면(104)의 에지와 정렬되어 갭(18-1)에 인접한 슬롯(101)을 한정하여, 갭(18-1)의 하부 에지가, 갭(18-1)에 인접한 주변부 전도성 구조체들(16)의 부분과 접지 평면(104) 사이의 계면에서의 접지 평면(104)의 에지와 대략 동일 선상에 있게 할 수 있다). 이 예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 다른 적합한 배열에서, 접지 평면(104)은 (예를 들어, 도 5의 Y-축을 따라) 갭(18-1) 아래로 연장되는 갭(18-1)에 인접한 추가의 수직 슬롯을 가질 수 있다.
원하는 경우, 접지 평면(104)은 (예를 들어, 도 5의 Y-축의 방향으로) 갭(18-2)의 하부 에지(예를 들어, 하부 에지(210))를 넘어서 연장되는 갭(18-2)에 인접한 수직 슬롯(162)을 포함할 수 있다. 슬롯(162)은, 예를 들어, 접지(104)에 의해 한정되는 2개의 에지들 및 주변부 전도성 구조체들(16)에 의해 한정되는 하나의 에지를 가질 수 있다. 슬롯(162)은 갭(18-2)에서 슬롯(101)의 개방 단부에 의해 한정된 개방 단부를 가질 수 있다. 슬롯(162)은 (예를 들어, 도 5의 X-축의 방향으로) 갭(18-2) 아래의 주변부 전도성 구조체들(16)의 부분으로부터 접지(104)를 분리시키는 폭(176)을 가질 수 있다. 갭(18-2) 아래의 주변부 전도성 구조체들(16)의 부분은 접지(104)에 단락되므로(그리고 따라서 안테나 구조체들(40)을 위한 안테나 접지의 일부를 형성하므로), 슬롯(162)은 안테나 구조체들(40)을 위한 안테나 접지에 의해 한정된 3개의 측면들을 갖는 개방 슬롯을 효과적으로 형성할 수 있다. 슬롯(162)은 임의의 원하는 폭(예를 들어, 약 2 mm, 4 mm 미만, 3 mm 미만, 2 mm 미만, 1 mm 미만, 0.5 mm 초과, 1.5 mm 초과, 2.5 mm 초과, 1 내지 3 mm 등)을 가질 수 있다. 슬롯(162)은 (예를 들어, 폭(176)에 수직인) 세장형 길이(178)를 가질 수 있다. 슬롯(162)은 임의의 원하는 길이(예를 들어, 10 내지 15 mm, 5 mm 초과, 10 mm 초과, 15 mm 초과, 30 mm 초과, 30 mm 미만, 20 mm 미만, 15 mm 미만, 10 mm 미만, 5 내지 20 mm 등)를 가질 수 있다.
전자 디바이스(10)는 종축(282)에 의해 특징지어질 수 있다. 길이(178)는 종축(282)(및 Y-축)에 평행하게 연장될 수 있다. 슬롯(162)의 부분들은, 원하는 경우, 하나 이상의 주파수 대역들에서 슬롯 안테나 공진들을 안테나(40)에 기여할 수 있다. 예를 들어, 슬롯(162)의 길이 및 폭은 안테나(40)가 원하는 동작 주파수들에서 공진하도록 선택될 수 있다. 원하는 경우, 슬롯들(101, 162)의 전체 길이는 안테나(40)가 원하는 동작 주파수들에서 공진하도록 선택될 수 있다.
안테나 구조체들(40)을 사용해 근거리 통신들을 지원하기 위하여, 근거리 통신 회로부(120)(NFC TX/RX)는 근거리 통신 신호들(예를 들어, 13.56 ㎒ 근거리 통신 대역과 같은 근거리 통신 대역에서의 신호들)을 전송하고 수신할 수 있다. 근거리 통신 송수신기 회로부(120)는 경로(132)와 같은 전도성 경로를 사용하여 안테나 구조체들(40)에 결합될 수 있다. 경로(132)는 예를 들어, 단일-종단 근거리 통신 신호들을 전달하기 위한 단일-종단 전송 라인 신호 경로일 수 있다. 이러한 시나리오에서, 근거리 통신 송수신기 회로부(120)는 발룬(balun) 회로부, 또는 단일-종단 신호들을 차동 신호들로 변환하고 차동 신호들을 단일-종단 신호들로 변환하기 위한 다른 회로부를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 경로(132) 상의 노드(214)는 커패시터(218)와 같은 용량성 회로를 통해 접지(104)에 단락될 수 있다. 노드(214)는 또한 인덕터(220)와 같은 유도성 회로를 통해 주변부 전도성 하우징 구조체들(16) 상의 단자(212)에 결합될 수 있다. 안테나 구조체들(40)이 만족스러운 안테나 효율로 동작하면서 근거리 및 비-근거리 신호들 둘 모두를 전달하는 것을 보장하도록, 인덕터(220)는 선택된 인덕턴스를 가질 수 있고 커패시터(218)는 선택된 커패시턴스를 가질 수 있다.
예를 들어, 인덕터(220)의 인덕턴스는, 공진 요소 아암(108)이 비-근거리 통신 주파수들(예를 들어, 셀룰러 전화 주파수들)에서 전송 라인(92)에 임피던스 매칭되는 것을 보장하도록, 선택될 수 있다. 일례로서, 인덕터(220)는 대략 10 nH, 8 nH 내지 12 nH, 5 nH 내지 15 nH, 또는 다른 인덕턴스들의 인덕턴스를 가질 수 있다.
그러한 임피던스 매칭을 수행하기 위해, 인덕터(220)는 단자(212)와 접지(104) 사이에 결합된다. 안테나 구조체들(40)이 비-근거리 통신들을 전달하는 데에만 사용되는 시나리오들에서, 구조체들(40)로부터 형성된 비-근거리 통신 안테나는, 인덕터(220)가 노드(214)에서 접지 평면(104)에 직접 단락되는 경우 셀룰러 전화 주파수들에서의 최적의 성능을 나타낼 수 있다. 그러나, 안테나 구조체들(40)이 또한 근거리 통신들을 지원하는 데 사용되는 경우, 인덕터(220)를 노드(214)에서의 접지(104)에 단락시키는 것은, 대응하는 안테나 전류들이 주변부 전도성 하우징 구조체들(16)로 전달될 수 있기 전에 송수신기(120)로부터의 근거리 통신 신호들을 접지(104)에 단락시킬 것이며, 이에 의해 구조체들(40)이 만족스러운 효율로 근거리 신호들을 무선으로 전달하는 것을 방지한다.
인덕터(220)가 구조체들(40)로부터 형성된 비-근거리 통신 안테나에 대한 비-근거리 통신 주파수들에서의 만족스러운 임피던스 매칭을 수행하도록 하면서도 구조체들(40)이 근거리 통신들을 지원하도록 하기 위해, 커패시터(218)는 단자(214)를 접지 단자(216)에서의 안테나 접지(104)에 단락시킬 수 있다(예를 들어, 인덕터(220)는 노드(214) 및 커패시터(218)를 통해 접지(104)에 단락될 수 있다). 커패시터(218)는, 송수신기(120)에 의해 전달되는 근거리 통신 신호들과 같은 비교적 낮은 주파수 신호들이 노드(214)로부터 접지 지점(216)으로 전달되는 것을 차단하면서 또한 송수신기(90)에 의해 전달되는 비-근거리 통신 신호들과 같은 비교적 높은 주파수 신호들이 노드(214)로부터 접지(216)로 전달되게 하도록 선택되는, 비교적 큰 커패시턴스를 가질 수 있다 다시 말해서, 커패시터(218)는, 근거리 통신 주파수들에서 노드(214)와 단자(216) 사이에 개방 회로를 형성하고 비-근거리 통신 주파수들(예를 들어, 100 ㎒ 초과의, 20 ㎒ 초과의, 13.56 ㎒ 초과의 주파수들 등)에서 노드(214)와 단자(216) 사이에 단락 회로를 형성하는 필터로서의 역할을 할 수 있다. 예들로서, 커패시터(218)는 대략 50 pF, 30 내지 100 pF, 10 pF 초과, 100 pF 미만, 30 pF 초과, 50 pF 초과의 커패시턴스, 또는 다른 원하는 커패시턴스들을 가질 수 있다.
이러한 식으로 구성될 때, 피드(112)에 의해 전달되는 셀룰러 전화 신호들과 같은 비-근거리 통신 안테나 신호들(안테나 전류들)은, 공진 요소(108)로부터 인덕터(220) 및 커패시터(218)를 통해 접지로(접지 단자(216)를 통함)의 경로(224)를 따를 수 있다. 동시에, 근거리 통신 안테나 신호들(안테나 전류들)은 인덕터(220), 주변부 전도성 하우징 구조체(16), 복귀 경로(110)(예를 들어, 인덕터(208)), 및 접지(104)를 통하는 경로(222)(예를 들어, 안테나 구조체들(40)로부터 형성된 근거리 통신 루프 안테나에 대한 루프 안테나 공진 요소를 형성하는 루프 경로)를 통해 흐를 수 있다. 안테나 구조체들(40)은, 원하는 경우, 만족스러운 효율로 근거리 통신 신호들 및 비-근거리 통신 신호들을 동시에 또는 일제히 전달할 수 있다.
도 5의 예에서, 근거리 통신 안테나 신호들은 복귀 경로(110)의 인덕터(208)를 통하는 경로(222)를 따르는 것으로서 도시된다. 그러나, 이 예는 단지 예시적인 것에 불과하다. 전술된 바와 같이, 복귀 경로(110)는 단자(202)와 접지(104) 사이에서 병렬로 결합된 2개의 인덕터들로 분할될 수 있다. 따라서 경로(222)는 인덕터(208), 인덕터(206), 또는 인덕터들(206, 208) 둘 모두를 통과할 수 있다. 이러한 식으로 디바이스(10)의 폭에 걸쳐 루프 안테나 공진 요소를 연장하는 것은, 예를 들어, 디바이스(10)가 RFID 판독기와 같은 외부 근거리 통신 회로부와 통신할 때 디바이스 위치설정에 비교적 영향을 받지 않게 한다. 도 5의 예는 단지 예시적인 것에 불과하다. 원하는 경우, 인덕터(220) 및/또는 커패시터(218)는 임의의 원하는 필터 회로부(예를 들어, 임의의 원하는 방식으로 배열된 유도성, 용량성, 및/또는 저항성 컴포넌트들을 포함하는 필터 회로부)로 대체될 수 있다. 필터 회로부는, 예를 들어, 고역 통과 필터 회로부, 저역 통과 필터 회로부, 대역 통과 필터 회로부, 노치 필터 회로부 등을 포함할 수 있다.
도 6은 안테나 구조체들(40)을 사용해 근거리 통신 신호들을 전달하기 위한 경로(132)의 평면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(10)는 가요성 인쇄 회로 보드(226)와 같은 가요성 인쇄 회로를 포함할 수 있다. 가요성 인쇄 회로 보드(226)는 폴리이미드 시트들 또는 다른 가요성 중합체 층들로부터 형성된 인쇄 회로일 수 있다. 가요성 인쇄 회로 보드(226)는 가요성 인쇄 회로 보드 상의 컴포넌트들 사이에서 신호들을 전달하기 위한 패턴화된 금속 트레이스들을 포함할 수 있다. 인덕터(220) 및 커패시터(218)는 가요성 인쇄 회로(226) 상에 실장된 고정형 컴포넌트들(예를 들어, 표면 실장 기술 컴포넌트들)일 수 있다. 다른 적합한 배열에서, 인덕터(220)는 인쇄 회로(226) 상에서 분포 인덕턴스로부터 형성될 수 있고/있거나 커패시터(218)는 분포 커패시턴스로부터 형성될 수 있다.
가요성 인쇄 회로(226)는 근거리 통신 안테나를 위한 양극 안테나 피드 단자(230) 및 접지 안테나 피드 단자(232)를 포함할 수 있다. 피드 단자들(232, 230)은, 원하는 경우, 차동 단자들(232, 230)에 걸쳐 나타나는 차동 신호들을 경로(132) 및 도 5의 루프 경로(222)를 통해 흐르는 단일-종단 루프 전류 신호들로 변환하는 발룬(도시되지 않음)과 같은 차동-대-단일 종단 변환기(differential-to-single ended converter)를 통해 경로(132)에 결합될 수 있다. 경로(132)는 송수신기 회로부(120)에 결합된 인쇄 회로 상의 금속 트레이스들로부터 형성될 수 있다(예를 들어, 피드 단자(230), 또는 단자들(230, 232)에 결합된 차동 단자들 및 경로(132)에 결합된 단일-종단 단자를 갖는 발룬). 경로(132)는 노드(214)에 결합될 수 있다. 인덕터(220)는 가요성 인쇄 회로(226) 상의 노드(214)와 단자(234) 사이에 결합될 수 있다. 가요성 인쇄 회로 상의 단자(234)는 이어서 주변부 전도성 하우징 구조체(16) 상의 단자(212)에 결합될 수 있다. 단자들(212, 234)은 임의의 원하는 전도성 구조체(예를 들어, 브래킷, 클립, 스프링, 핀, 스크류, 솔더, 용접부, 전도성 접착제 등)를 사용해 결합될 수 있다. 원하는 경우, 가요성 인쇄 회로를 주변부 전도성 하우징 구조체에 전기적으로 연결하는 구조체는 또한, 가요성 인쇄 회로를 주변부 전도성 하우징 구조체 또는 전자 디바이스 내의 다른 구조체에 기계적으로 고정시킬 수 있다.
커패시터(218)는 단자(214)와 접지 단자(216) 사이에 결합될 수 있다. 접지 단자(216)는 접지 평면(104)에 결합되는 임의의 원하는 전도성 구조체로부터 형성될 수 있다. 일부 경우들에서, 단자(216)를 접지에 전기적으로 연결하는 구조체는 또한 가요성 인쇄 회로를 (예를 들어, 접지 평면(104)의 적어도 일부분을 형성하는 전도성 지지 플레이트에) 기계적으로 고정시킬 수 있다. 접지 단자(216)는 스크류와 같은 체결구에 의해 형성될 수 있거나, 또는 임의의 다른 원하는 유형의 전도성 구조체(예를 들어, 브래킷, 클립, 스프링, 핀, 스크류, 솔더, 용접부, 전도성 접착제 등)에 의해 형성될 수 있다. 원하는 경우, 전도성 구조체들은 또한 접지 단자(216)를 디스플레이(14) 내의 접지된 전도성 구조체들(예를 들어, 전도성 디스플레이 프레임 또는 디스플레이 플레이트)에 단락시킬 수 있다.
가요성 인쇄 회로 보드(226)는 추가의 인쇄 회로(예를 들어, 인쇄 회로(228))에 결합될 수 있다. 인쇄 회로(228)는 강성 인쇄 회로 보드(예를 들어, 섬유유리-충전된 에폭시 또는 다른 강성 인쇄 회로 보드 재료로부터 형성된 인쇄 회로 보드)일 수 있거나, 또는 가요성 인쇄 회로(예를 들어, 폴리이미드 시트 또는 다른 가요성 중합체 층으로부터 형성된 가요성 인쇄 회로)일 수 있다. 인쇄 회로(228)는 예를 들어, 전자 디바이스(10)를 위한 마더보드 또는 메인 로직 보드일 수 있다. 가요성 인쇄 회로 보드(226)는 양극 안테나 피드 단자(230) 및/또는 접지 안테나 피드 단자(232)에서 인쇄 회로 보드(228)에 연결될 수 있다. 인쇄 회로 보드(228)는 가요성 인쇄 회로(226) 위 또는 아래에서 실장될 수 있다.
도 7은 도 6의 선(235)을 따라 취해진 측단면도이다. 도 7은 접지 평면(104), 가요성 인쇄 회로(226), 및 인쇄 회로 보드(228)가 연결될 수 있는 방법의 하나의 예를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전도성 스크류 보스(236)가 접지 평면(104) 상에 형성될 수 있다. 원하는 경우, 스크류 보스(236)는 접지 평면(104)의 부분들을 형성하는 전도성 하우징 구조체들(예를 들어, 내부 및/또는 외부 구조체들, 후방 하우징 벽을 형성하는 지지 플레이트 구조체들 등)과 일체형으로 형성될 수 있다. 스크류 보스(236)는 전도성일 수 있고 접지 평면(104)을 가요성 인쇄 회로(226) 및 인쇄 회로 보드(228)에 단락시킬 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 전도성 스크류 보스(236)는 가요성 인쇄 회로(226) 내의 접지 안테나 피드 단자(즉, 도 6의 접지 안테나 피드 단자(232))에 단락될 수 있다. 스크류(238)와 같은 스크류가 스크류 보스(236) 내로 스크류될 수 있다. 스크류(238)는 인쇄 회로 보드(228) 및 가요성 인쇄 회로(226)를 접지 평면(104)에 고정시키기 위해 방향(244)으로 바이어스 힘을 가할 수 있다. 인쇄 회로 보드(228) 및 가요성 인쇄 회로(226)는 스크류(238), 스크류 보스(236), 또는 스크류(238)와 스크류 보스(236)의 조합을 수용하기 위한 개구들을 가질 수 있다.
스크류(238)에 의해 가해진 바이어스 힘은 또한 인쇄 회로 보드(228) 상의 피드 패드(feed pad)들(242)을 가요성 인쇄 회로(226) 상의 피드 패드들(240)로 가압할 수 있다. 피드 패드들(240, 242)은 가요성 인쇄 회로(226) 및 인쇄 회로 보드(228)의 표면 상에 각각 형성된 전도성 피드 패드들일 수 있다. 인쇄 회로 보드(228)는 피드 패드들(240, 242)을 통해 가요성 인쇄 회로 보드(226)에 안테나 피드 신호들을 송신할 수 있다. 가요성 인쇄 회로(226) 상의 피드 패드들(240)은 근거리 통신 안테나를 위한 양극 안테나 피드 단자(예를 들어, 도 6의 양극 안테나 피드 단자(230), 또는 송수신기(120)의 차동 피드 단자들에 결합된 발룬의 단일 종단 출력)를 형성하는 것으로 여겨질 수 있다. 피드 패드들(240, 242)은 피드 패드들이 스크류 보스(236)를 둘러싸도록 환형 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 피드 패드들(240, 242)은 임의의 다른 원하는 형상을 가질 수 있다.
가요성 인쇄 회로(226)가 인쇄 회로 보드(228) 아래에 형성되는 도 7의 예는 단지 예시적인 것에 불과하다 원하는 경우, 인쇄 회로 보드(228)가 가요성 인쇄 회로(226) 아래에 형성될 수 있다. 추가적으로, 도 7의 예에서, 스크류(238)는 전자 디바이스 내의 어떠한 컴포넌트들도 전기적으로 연결하는 데 사용되지 않는다. 따라서, 스크류(238)는 전도성일 필요가 없다(즉, 스크류(238)는 플라스틱과 같은 유전체 재료일 수 있다). 그러나, 다른 실시예들에서, 스크류(238)는 전도성 재료로 형성될 수 있고 컴포넌트들을 함께 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들어, 스크류(238)는 인쇄 회로 보드(228), 가요성 인쇄 회로(226), 및/또는 접지 평면(104)을 전기적으로 연결할 수 있다. 스크류(238)가 컴포넌트들을 전기적으로 연결하는 실시예들에서, 원하는 경우, 스크류 보스(236)의 일부 또는 전부는 유전체 재료로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되며, 이는 안테나 공진 요소 아암 및 안테나 접지를 갖는 안테나 구조체들, 안테나 공진 요소 아암에 결합되고 안테나 구조체들을 사용해 비-근거리 통신 신호들을 전달하도록 구성된 비-근거리 통신 송수신기 회로부, 전도성 경로를 통해 안테나 공진 요소 아암에 결합된 근거리 통신 송수신기 회로부 - 근거리 통신 송수신기 회로부는 안테나 구조체들 및 전도성 경로를 사용해 근거리 통신 신호들을 전달하도록 구성됨 -, 및 전도성 경로와 안테나 접지 사이에 결합된 커패시터를 포함하며, 커패시터는 비-근거리 통신 신호들을 안테나 접지에 단락시키고, 근거리 통신 신호들이 전도성 경로로부터 안테나 접지로 전달되는 것을 차단하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 근거리 통신 송수신기 회로부와 안테나 공진 요소 아암 사이의 전도성 경로에 개재된 인덕터를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 인덕터는 전도성 경로 상의 노드와 안테나 공진 요소 아암 사이에 결합되고 커패시터는 노드와 안테나 접지 사이에 결합된다.
다른 실시예에 따르면, 커패시터는 30 pF와 100 pF 사이의 커패시턴스를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 커패시터 및 인덕터는 가요성 인쇄 회로 보드 상에 실장된다.
다른 실시예에 따르면, 커패시터는, 커패시터를 안테나 접지에 전기적으로 결합하고 가요성 인쇄 회로를 안테나 접지에 기계적으로 부착하는 체결구와, 전도성 경로 상의 노드 사이에 결합된다.
다른 실시예에 따르면, 전도성 경로는 강성 인쇄 회로 보드 상의 피드 패드에 결합된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 가요성 인쇄 회로 보드를 강성 인쇄 회로 보드에 부착하는 추가의 체결구를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 피드 패드에 결합되는 강성 인쇄 회로 보드 상의 발룬을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 주변부 전도성 하우징 구조체들을 갖는 하우징을 포함하며, 안테나 공진 요소 아암은 주변부 전도성 하우징 구조체들의 세그먼트로부터 형성된다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되며, 이는 안테나 접지, 제1 주파수 대역에서 비-근거리 통신 신호들을 전달하도록 구성되는 안테나 공진 요소 아암, 안테나 공진 요소 아암과 안테나 접지 사이에 결합되는 복귀 경로, 안테나 공진 요소 아암에 결합된 전도성 경로 - 전도성 경로, 안테나 공진 요소 아암의 적어도 일부분, 복귀 경로의 적어도 일부분, 및 안테나 접지의 적어도 일부분은 제2 주파수 대역에서 근거리 통신 신호들을 전달하도록 구성되는 전도성 루프 경로를 형성함 -; 및 전도성 경로와 안테나 접지 사이에 결합되는 전자 컴포넌트를 포함하며, 전자 컴포넌트는 제1 주파수 대역에서 전도성 경로와 안테나 접지 사이에 단락 회로를 형성하고 제2 주파수 대역에서 개방 회로를 형성하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 전도성 경로에 결합된 근거리 통신 송수신기 회로부를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전도성 경로는 근거리 통신 송수신기 회로부와 안테나 공진 요소 아암 사이에 결합된 노드를 포함하고, 전자 컴포넌트는 노드와 안테나 접지 사이에 결합되며, 전자 디바이스는 노드와 안테나 공진 요소 아암 사이에 결합된 추가의 전자 컴포넌트를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 컴포넌트는 커패시터를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 추가의 전자 컴포넌트는 인덕터를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 컴포넌트는 커패시터를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되며, 이는 역-F 안테나 공진 요소 아암, 안테나 접지, 역-F 안테나 공진 요소 아암을 사용하여 비-근거리 통신 신호들을 전달하는 비-근거리 통신 송수신기 회로부, 역-F 안테나 공진 요소 아암과 안테나 접지 사이에 결합된 분할된 복귀 경로, 및 역-F 안테나 공진 요소 아암에 결합되고, 역-F 안테나 공진 요소 아암, 분할된 복귀 경로의 적어도 일부, 및 안테나 접지의 적어도 일부를 사용해 근거리 통신 신호들을 전달하는 근거리 통신 송수신기 회로부를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 분할된 복귀 경로는 역-F 안테나 공진 요소 아암 상의 제1 단자와 안테나 접지 상의 제2 단자 사이에 결합된 제1 전도성 경로, 및 제2 단자와 상이한 안테나 접지 상의 제3 단자와 제1 단자 사이에 결합된 제2 전도성 경로를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 분할된 복귀 경로의 제1 전도성 경로는 제1 인덕터를 포함하고, 분할된 복귀 경로의 제2 전도성 경로는 제2 인덕터를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 및 제2 인덕터들은 조정가능하다.
전술한 내용은 단지 예시적인 것에 불과하며, 설명된 실시예들의 범주 및 기술적 사상을 벗어남이 없이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 디바이스로서,
    안테나 공진 요소 아암(arm) 및 안테나 접지를 갖는 안테나 구조체들;
    상기 안테나 공진 요소 아암에 결합되고 상기 안테나 구조체들을 사용해 비-근거리(non-near-field) 통신 신호들을 전달하도록 구성된 비-근거리 통신 송수신기 회로부;
    전도성 경로를 통해 상기 안테나 공진 요소 아암에 결합된 근거리 통신 송수신기 회로부 - 상기 근거리 통신 송수신기 회로부는 상기 안테나 구조체들 및 상기 전도성 경로를 사용해 근거리 통신 신호들을 전달하도록 구성됨 -; 및
    상기 전도성 경로와 상기 안테나 접지 사이에 결합된 커패시터를 포함하며, 상기 커패시터는 상기 비-근거리 통신 신호들을 상기 안테나 접지에 단락시키고, 상기 근거리 통신 신호들이 상기 전도성 경로로부터 상기 안테나 접지로 전달되는 것을 차단하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 근거리 통신 송수신기 회로부와 상기 안테나 공진 요소 아암 사이의 상기 전도성 경로에 개재된 인덕터를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 인덕터는 상기 전도성 경로 상의 노드와 상기 안테나 공진 요소 아암 사이에 결합되고 상기 커패시터는 상기 노드와 상기 안테나 접지 사이에 결합되는, 전자 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 커패시터는 30 pF 내지 100 pF의 커패시턴스를 갖는, 전자 디바이스.
  5. 제3항에 있어서, 상기 커패시터 및 인덕터는 가요성 인쇄 회로 보드 상에 실장되는, 전자 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 커패시터는, 상기 커패시터를 상기 안테나 접지에 전기적으로 결합하고 상기 가요성 인쇄 회로를 상기 안테나 접지에 기계적으로 부착하는 체결구와, 상기 전도성 경로 상의 상기 노드 사이에 결합되는, 전자 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전도성 경로는 강성 인쇄 회로 보드 상의 피드 패드(feed pad)에 결합되는, 전자 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가요성 인쇄 회로 보드를 상기 강성 인쇄 회로 보드에 부착하는 추가의 체결구를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 피드 패드에 결합되는 상기 강성 인쇄 회로 보드 상의 발룬(balun)을 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    주변부 전도성 하우징 구조체들을 갖는 하우징을 추가로 포함하며, 상기 안테나 공진 요소 아암은 상기 주변부 전도성 하우징 구조체들의 세그먼트로부터 형성되는, 전자 디바이스.
  11. 전자 디바이스로서,
    안테나 접지;
    제1 주파수 대역에서 비-근거리 통신 신호들을 전달하도록 구성되는 안테나 공진 요소 아암;
    상기 안테나 공진 요소 아암과 상기 안테나 접지 사이에 결합되는 복귀 경로;
    상기 안테나 공진 요소 아암에 결합된 전도성 경로 - 상기 전도성 경로, 상기 안테나 공진 요소 아암의 적어도 일부분, 상기 복귀 경로의 적어도 일부분, 및 상기 안테나 접지의 적어도 일부분은 제2 주파수 대역에서 근거리 통신 신호들을 전달하도록 구성되는 전도성 루프 경로를 형성함 -; 및
    상기 전도성 경로와 상기 안테나 접지 사이에 결합되는 전자 컴포넌트를 포함하며, 상기 전자 컴포넌트는 상기 제1 주파수 대역에서 상기 전도성 경로와 상기 안테나 접지 사이에 단락 회로를 형성하고 상기 제2 주파수 대역에서 개방 회로를 형성하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전도성 경로에 결합된 근거리 통신 송수신기 회로부를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전도성 경로는 상기 근거리 통신 송수신기 회로부와 상기 안테나 공진 요소 아암 사이에 결합된 노드를 포함하고, 상기 전자 컴포넌트는 상기 노드와 상기 안테나 접지 사이에 결합되며, 상기 전자 디바이스는,
    상기 노드와 상기 안테나 공진 요소 아암 사이에 결합된 추가의 전자 컴포넌트를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전자 컴포넌트는 커패시터를 포함하는, 전자 디바이스.
  15. 제13항에 있어서, 상기 추가의 전자 컴포넌트는 인덕터를 포함하는, 전자 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전자 컴포넌트는 커패시터를 포함하는, 전자 디바이스.
  17. 전자 디바이스로서,
    역-F 안테나 공진 요소 아암;
    안테나 접지;
    상기 역-F 안테나 공진 요소 아암을 사용해 비-근거리 통신 신호들을 전달하는 비-근거리 통신 송수신기 회로부;
    상기 역-F 안테나 공진 요소 아암과 상기 안테나 접지 사이에 결합된 분할된 복귀 경로; 및
    상기 역-F 안테나 공진 요소 아암에 결합되고, 상기 역-F 안테나 공진 요소 아암, 상기 분할된 복귀 경로의 적어도 일부, 및 상기 안테나 접지의 적어도 일부를 사용해 근거리 통신 신호들을 전달하는 근거리 통신 송수신기 회로부를 포함하는, 전자 디바이스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 분할된 복귀 경로는 상기 역-F 안테나 공진 요소 아암 상의 제1 단자와 상기 안테나 접지 상의 제2 단자 사이에 결합된 제1 전도성 경로, 및 상기 제2 단자와 상이한 상기 안테나 접지 상의 제3 단자와 상기 제1 단자 사이에 결합된 제2 전도성 경로를 포함하는, 전자 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 상기 분할된 복귀 경로의 상기 제1 전도성 경로는 제1 인덕터를 포함하고, 상기 분할된 복귀 경로의 상기 제2 전도성 경로는 제2 인덕터를 포함하는, 전자 디바이스.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 및 제2 인덕터들은 조정가능한, 전자 디바이스.
KR1020180102055A 2017-09-11 2018-08-29 근거리 통신들 및 비-근거리 통신들을 위한 공유 구조체들을 갖는 전자 디바이스 안테나들 KR102149922B1 (ko)

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US15/700,565 2017-09-11
US15/700,565 US10263335B2 (en) 2017-09-11 2017-09-11 Electronic device antennas having shared structures for near-field communications and non-near field communications

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