KR20200135552A - 안테나 시스템 및 단말 기기 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 저주파 이중 CA 및 NR 주파수 대역을 지원하기 위한 안테나 시스템 및 단말 기기를 개시하며, 안테나 기술 분야에 관한 것이다. 상기 안테나 시스템은 제1 급전점, 제1 접지점, 제2 급전점, 제2 접지점, 제3 접지점, 제4 접지점, 제1 방사체, 제2 방사체, 제1 공진 구조체 및 제2 공진 구조체를 포함하고, 상기 제1 급전점은 상기 제1 방사체에 연결되고, 상기 제2 급전점은 상기 제2 방사체에 연결되고, 상기 제1 방사체는 상기 제1 접지점에 연결되고, 상기 제2 방사체는 상기 제2 접지점에 연결되고; 상기 제1 공진 구조체는 상기 제1 방사체로부터 특정 거리에서 상기 제1 방사체에 전자기적으로 결합되고, 상기 제2 공진 구조체는 상기 제2 방사체로부터 특정 거리에서 상기 제2 방사체에 전자기적으로 결합되며; 상기 제1 공진 구조체는 상기 제3 접지점에 연결되고, 상기 제2 공진 구조체는 상기 제4 접지점에 연결된다. 본 출원의 실시예는 안테나 설계에 적용된다.

Description

안테나 시스템 및 단말 기기
본 출원은 안테나 기술 분야에 관한 것으로, 특히 안테나 시스템 및 단말 기기에 관한 것이다.
이동 전화 기술의 급속한 발전으로 인해, 이동 전화의 속도에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있다. 캐리어 집성(carrier aggregation, Aggregation, CA) 및 다중 입력 다중 출력(multiple input multiple output, MIMO)과 같은 기술을 4세대(4th generation, 4G) 또는 5세대(5th generation, 5G) 통신 기술에 적용하여 속도를 향상시킨다. 이는 이동 전화가 복수의 안테나를 가질 것을 요구한다. 5G 통신 기술에서는 새로운 무선(new radio, NR) 주파수 대역이 추가된다. 구체적으로, N77, N78 및 N79는 3.3GHz∼5GHz의 고주파 부분을 포함한다. 이는 이동 전화의 안테나가 더 높은 주파수 대역을 지원할 수 있을 것을 요구한다. 또한, 이동 전화의 높은 화면 대 본체 비율(screen-to-body ratio)을 구현하려면, 안테나 크기를 지속적으로 줄일 필요가 있다.
일반적으로, 전술한 요구사항은 이동 전화의 안테나를 설계하는 것을 점점 더 어렵게 만든다.
본 출원의 실시예는 저주파 이중 CA 및 NR 주파수 대역을 지원하기 위한 안테나 시스템 및 단말 기기를 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 출원의 실시예에서는 다음과 같은 기술적 방안이 사용된다.
제1 측면에 따르면, 안테나 시스템이 제공되며, 상기 안테나 시스템은, 제1 급전점(feed point), 제1 접지점(ground point), 제2 급전점, 제2 접지점, 제3 접지점, 제4 접지점, 제1 방사체(radiator), 제2 방사체, 제1 공진 구조체(resonance structure) 및 제2 공진 구조체를 포함한다. 상기 제1 접지점, 상기 제2 접지점, 상기 제3 접지점 및 상기 제4 접지점은 메인보드 접지부(mainboard ground)에 위치한다. 상기 제1 급전점은 상기 제1 방사체에 연결되고, 상기 제1 급전점은 고주파 신호 및 제1 저주파 신호를 상기 제1 방사체에 송신하도록 구성된다. 상기 제2 급전점은 상기 제2 방사체에 연결되고, 상기 제2 급전점은 중간 주파 신호 및 제2 저주파 신호를 상기 제2 방사체에 송신하도록 구성된다. 상기 제1 방사체는 상기 제1 접지점에 연결되고, 상기 제2 방사체는 상기 제2 접지점에 연결되된다. 상기 제2 저주파 신호의 주파수는 상기 제1 저주파 신호의 주파수보다 크다. 상기 제1 공진 구조체는 상기 제1 방사체로부터 특정 거리에서 상기 제1 방사체에 전자기적으로 결합되고, 상기 제2 공진 구조체는 상기 제2 방사체로부터 특정 거리에서 상기 제2 방사체에 전자기적으로 결합된다. 상기 제1 공진 구조체는 상기 제3 접지점에 연결되고, 상기 제2 공진 구조체는 상기 제4 접지점에 연결된다. 본 출원에서 제공되는 안테나 시스템은 이중 급전 안테나(dual-feed antenna)이다. 공진 구조체는 단일 안테나로 저주파를 커버할 수 있게 하며, 중 안테나 공진 구조체는 저주파 이중 CA를 구현할 수 있다. 또한, 두 안테나의 방사체는 롱텀 에볼루션(long term evolution, LTE) 주파수 대역을 커버할 수 있어, 저주파 이중 CA를 지원할 수 있다.
가능한 구현예에서, 상기 고주파 신호는 새로운 무선(new radio, NR) 주파수 대역을 포함한다. 이 실시예에서, 안테나 시스템은 NR 주파수 대역을 지원한다.
가능한 구현예에서, 상기 제1 방사체는 단말 기기의 하부 프레임의 제1 부분을 포함하고, 상기 제2 방사체는 상기 단말 기기의 하부 프레임의 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 절연되어 있으며, 상기 제1 공진 구조체는 상기 제1 방사체의 일측에 있는 상기 단말 기기의 측면 프레임의 일부 또는 전부를 포함하고, 상기 제1 공진 구조체는 상기 제1 부분과 절연되어 있지 않으며; 상기 제2 공진 구조체는 상기 제2 방사체의 일측에 있는 상기 단말 기기의 측면 프레임의 일부 또는 전부를 포함하고, 상기 제2 공진 구조체는 상기 제2 부분과 절연되어 있지 않다. 이 설계에서는 단말 기기의 프레임을 안테나 시스템의 방사체 및 공진 구조체로 사용하여, 단말 기기 내부의 공간을 절약할 수 있다.
가능한 구현예에서, 상기 단말 기기는 금속 스크린 패널(metal screen panel)을 더 포함하고, 상기 단말 기기의 평면에 대해 수평 방향으로, 상기 하부 프레임과 상기 금속 스크린 패널 사이의 거리는 D이고, 상기 측면 프레임과 상기 금속 스크린 패널 사이의 거리는 S이고, D는 제1 임계 값보다 작고, S는 제2 임계 값보다 작다. 이 구현예는 특정 안테나 여유 공간(clearance area)을 보장할 수 있다.
가능한 구현예에서, 상기 단말 기기의 평면에 대해 수직 방향으로, 상기 금속 스크린 패널과 상기 하부 프레임 또는 상기 측면 프레임 사이의 거리는 H이고, H는 제3 임계 값보다 작다. 이 구현예에서는 D 및 S 값(0mm라도)에 관계없이 특정 안테나 여유 공간을 여전히 보장할 수 있다.
가능한 구현예에서, D 또는 H가 0 이하이면, H는 0보다 크다. 이 구현예는 은 특정 안테나 여유 공간을 보장할 수 있다.
가능한 구현예에서, 상기 안테나 시스템은 제5 접지점을 더 포함하고, 상기 제5 접지점은 상기 메인보드 접지부에 위치하며, 상기 제1 공진 구조체는 제1 소자를 사용하여 상기 제5 접지점에 연결되고; 및/또는 상기 안테나 시스템은 제6 접지점을 더 포함하고, 상기 제6 접지점은 상기 메인보드 접지부에 위치하며, 상기 제2 공진 구조체는 제2 소자를 사용하여 상기 제6 접지점에 연결된다. 상기 제1 소자 또는 상기 제2 소자는 필터, 스위치, 영옴(zero-ohm) 저항기, 커패시터 및 인덕터 중 적어도 하나를 포함한다. 제1 소자 또는 제2 소자가 다른 경우에 다른 효과가 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 소자 또는 제2 소자가 필터이면, 대응하는 공진 구조체에 의해 새로운 저주파가 생성될 수 있다. 제1 소자 또는 제2 소자가 개방형 스위치(open switch)이면, 대응하는 방사체는 단일 저주파 상태에 있을 수 있다. 제1 소자 또는 제2 소자가 폐쇄형 스위치(closed switch), 영옴 저항기 또는 커패시터이면, 대응하는방사체는 단일 고주파 상태에 있을 수 있다.
가능한 구현예에서, 상기 제1 급전점은 제3 소자를 사용하여 상기 제1 방사체에 연결되고; 및/또는 상기 제2 급전점은 제4 소자를 사용하여 상기 제2 방사체에 연결된다. 상기 제3 소자 또는 상기 제4 소자는 매칭 네트워크(matching network), 조정 가능한 커패시터 및 스위치 중 적어도 하나를 포함한다. 제3 소자와 제4 소자가 다른 경우에 다른 효과가 구현될 수 있다. 예를 들어, 제3 소자 또는 제4 소자가 매칭 네트워크 또는 조정가능한 캐패시터이면, 안테나의 임피던스 특성이 향상될 수 있고, 안테나의 출력 전력이 증가할 수 있다. 제3 소자 또는 제4 소자가 스위치이면, 스위치가 턴오프될 때 대응하는 방사체가 수동 상태에 있고 사이드 방사체(side radiator)의 공진 구조체로 사용되어, 사이드 방사체의 효율을 향상시킬 수 있다.
가능한 구현예에서, 상기 제1 급전점, 상기 제1 접지점 및 상기 제1 방사체는 역(inverted) F 안테나 또는 복합 좌우현 전송 선로(composite right/left-handed transmission line, CRLH) 안테나를 형성하고; 및/또는 상기 제2 급전점, 상기 제2 접지점 및 상기 제2 방사체는 역 F 안테나 또는 CRLH 안테나를 형성한다. 이 구현예는 제1 안테나 및 제2 안테나의 가능한 구현을 제공한다.
제2 측면에 따르면, 제1 측면 및 제1 측면의 구현예들 중 어느 하나에 따른 안테나 시스템을 포함하는 단말 기기가 제공된다. 이 부분의 기술적 효과에 대해서는 제1 측면 및 제1 측면의 임의의 구현예의 기술적 효과를 참조하기 바란다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 개략 구조도 1이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 개략 구조도 2이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 개략 구조도 3이다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 개략 구조도 4이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 개략 구조도 5이다.
도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 안테나 여유 공간의 개략도 1이다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 안테나 여유 공간의 개략도 2이다.
도 8은 본 출원의 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 리턴 손실(screen-to-body ratio)의 개략도 1이다.
도 9는 본 출원의 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 안테나 효율의 개략도 1이다.
도 10은 본 출원의 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 리턴 손실의 개략도 2이다.
도 11은 본 출원의 일 실시예에 따른 안테나 시스템의 안테나 효율의 개략도 2이다.
본 출원의 설명에서, "중심", "위", "아래", "앞", "뒤", "왼쪽", "오른쪽"
"수직", "수평", "맨 위(top)", "바닥". "내부", 또는 "외부"와 같은 용어가 지시하는 방향 또는 위치 관계는 첨부 도면에 기초하여 표시된 방향 또는 위치 관계이며, 단지 본 출원 실시예의 내용의 설명을 용이하게 하고 설명을 단순화하기 위해 사용될 뿐이고, 나타낸 장치 또는 요소가 특정 방향을 가져야 하고 특정 방향으로 구성 및 작동되어야 하는 것을 나타내거나 암시하려는 의도는 아니므로, 본 출원에 대한 한정사항으로 해석될 수는 없다.
도 1을 참조하면, 본 출원은 안테나 시스템을 제공한다. 이 안테나 시스템은 제1 급전점(101), 제1 접지점(102), 제2 급전점(103), 제2 접지점(104), 제3 접지점(105), 제4 접지점(106), 제1 방사체(107), 제2 방사체(108), 제1 공진 구조체(109) 및 제2 공진 구조체(110)를 포함한다.
제1 접지점(102), 제2 접지점(104), 제3 접지점(105) 및 제4 접지점(106)은 메인보드 접지부에 위치한다. "메인보드 접지부"는 무선 주파수 장치가 위치한 메인보드 또는 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)의 접지 층을 가리킨다.
제1 급전점(101)은 제1 방사체(107)에 연결되고, 제1 급전점(101)은 고주파 신호 및 제1 저주파 신호를 제1 방사체(107)에 송신하도록 구성된다. 제2 급전점(103)은 제2 방사체(108)에 연결되고, 제2 급전점(103)은 중간 주파 신호 및 제2 저주파 신호를 제2 방사체(108)에 송신하도록 구성된다. 제1 방사체(107)는 제1 접지점(102)에 연결되고, 제2 방사체(108)는 제2 접지점(104)에 연결된다. 제2 저주파 신호의 주파수는 제1 저주파 신호의 주파수보다 크다. 구체적으로, 제1 저주파 신호의 주파수는 700MHz 내지 N MHz를 포함할 수 있고, 제2 저주파 신호의 주파수는 N MHz 내지 960MHz를 포함할 수 있으며, 여기서 N은 700MHz와 960MHz 사이의 주파수를 나타낸다. 중간 주파 신호의 주파수는 1710MHz 내지 2400MHz를 포함할 수 있고, 고주파 신호의 주파수는 2500MHz 내지 2690MHz를 포함할 수 있다. 다시 말해, 고주파 신호는 NR 주파수 대역을 포함한다. 대안으로, 본 발명의 일 실시예에서, 고주파 신호의 주파수가 중간 주파 신호의 주파수보다 높고, 중간 주파 신호의 주파수가 저주파 신호의 주파수보다 높다면, 고주파 신호, 중간 주파 신호 및 저주파 신호의 구체적인 주파수는 한정되지 않는다.
제1 공진 구조체(109)는 제1 방사체(107)로부터 특정 거리에서 제1 방사체(107)에 전자기적으로 결합되고, 제2 공진 구조체(110)은 제2 방사체(108)로부터 특정 거리에서 제2 방사체(108)에 전자기적으로 결합된다. 제1 공진 구조체(109)는 제3 접지점(105)에 연결되고, 제2 공진 구조체(110)는 제4 접지점(106)에 연결된다. 제1 공진 구조체(109)와 제1 방사체(107)는 제1 안테나로서 사용되고, 제2 공진은 구조체(110)와 제2 방사체(108)는 제2 안테나로서 사용된다.
제1 안테나의 제1 방사체(107)와 제2 안테나의 제2 방사체(108)는 모두 모노폴(monopole)이고, 제1 방사체(107)와 제2 방사체(108)의 공진 대역폭은 비교적 좁고 고주파 또는 중간 주파수에 집중되어 있다. 제1 방사체(107)와 제2 방사체(108)의 공진 구조체에 대해 결합 급전(coupled feeding)을 수행하여, 공진 구조체에서 저주파 공진을 발생시켜, 제1 안테나와 제2 안테나가 모두 저주파를 커버할 수 있도록 한다. 다시 말해, 제1 안테나 및 제2 안테나는 저주파 이중 CA를 지원할 수 있다.
본 출원에서는 제1 급전점(101), 제1 접지점(102) 및 제1 방사체(107)를 포함하는 안테나의 형태는 한정되지 않으며, 제2 급전점(103), 제2 접지점(104) 및 제2 방사체(108)를 포함하는 안테나의 형태는 한정되지 않는다. 제2 방사체(108)는 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 급전점(101), 제1 접지점(102) 및 제1 방사체(107)는 역 F 안테나(inverted F antenna, IFA), 복합 좌우현 전송 선로(CRLH) 안테나, 또는 다른 형태의 안테나를 형성할 수 있고; 및/또는 제2 급전점(103), 제2 접지점(104) 및 제2 방사체(108)는 IFA 안테나, CRLH 안테나, 또는 다른 형태의 안테나를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 급전점(101), 제1 접지점(102) 및 제1 방사체(107)는 역 F 안테나를 형성하고, 제2 급전점(103), 제2 접지점(104) 및 제2 방사체(108)는 역 F 안테나를 형성한다. 도 1에 도시된 바와 같이. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 급전점(101), 제1 접지점(102) 및 제1 방사체(107)는 역 F 안테나를 형성하고, 제2 급전점(103), 제2 접지점(104) 및 제2 방사체(108)는 CRLH 안테나를 형성한다.
도 3을 참조하면, 선택적으로, 안테나 시스템은 제5 접지점(111)을 더 포함할 수 있으며, 여기서 제5 접지점(111)은 메인보드 접지부에 연결되고, 제1 공진 구조체(109)는 제1 소자(112)를 사용하여 제5 접지점(111)에 연결된다. 선택적으로, 안테나 시스템은 제6 접지점(113)을 더 포함할 수 있으며, 여기서 제6 접지점(113)은 메인보드 접지부에 연결되고, 제2 공진 구조체(110)는 제2 소자(114)를 사용하여 제6 접지점(113)에 연결된다. 장치(112) 또는 제2 소자(114)는 필터, 스위치, 영옴 저항기, 커패시터 및 인덕터 중 적어도 하나를 포함한다.
이하에서는 설명을 위한 예로서 안테나 시스템을 위한 제2 소자(114)의 기능을 사용한다. 제1 소자(112)는 안테나 시스템에 대해 동일한 효과를 갖는다는 것을 이해할 수 있으며, 여기서는 세부 사항을 설명하지 않는다.
예를 들어, 제2 공진 구조체(110)와 제1 방사체(107)의 공진을 통해 생성된 저주파 공진에 더하여, 제2 소자(114)가 필터이면, 제2 공진 구조체(110)는 새로운 저주파 공진을 생성하여 더 많은 저주파 대역을 커버할 수 있어, 저주파 이중 CA를 구현할 수 있다. 제2 소자(114)가 스위치이면, 스위치가 온되어 있을 때, 제2 방사체(108)는 단일 고주파 상태에 있고, 스위치가 오프되어 있을 때, 제2 방사체(108)는 단일 저주파 상태에 있다. 두 상태 모두 필터의 영향을 받지 않으므로, 효율이 더 높다. 제2 소자(114)가 영옴 저항기, 소형 커패시터 또는 소형 인덕터이면, 제2 방사체(108)는 단일 고주파 상태에 있다.
도 4를 참조하면, 선택적으로, 제1 급전점(101)은 제3 소자(115)를 사용하여 제1 방사체(107)에 연결될 수 있다. 선택적으로, 제2 급전점(103)은 제4 소자(116)를 사용하여 제2 방사체(108)에 연결될 수 있다. 제3 소자(115) 또는 제4 소자(116)는 매칭 네트워크, 조정 가능한 커패시터 및 스위치 중 적어도 하나를 포함한다. 이하에서는 안테나 시스템을 위한 매칭 네트워크, 조정 가능한 커패시터 및 스위치의 기능을 설명한다.
임피던스의 관점에서, 무선 신호 송신 과정에서, 송신기 또는 포워딩 장치(예: 텔레비전, 방송국, 무선 통신 또는 이동 전화 신호를 전송하기 위한 장치)의 전기적 특성(임피던스 특성 등)이 서로 매칭되면, 무선 신호 송신의 손실 및 왜곡을 최소화할 수 있다. 따라서 안테나와 동일한 전기적 특성을 갖는 네트워크를 매칭 네트워크라고 한다. 매칭 네트워크의 품질은 안테나의 정재파 비(standing wave ratio, SWR)와 안테나의 효율에 직접적인 영향을 미친다. 안테나의 임피던스 특성을 향상시키고 안테나의 출력 전력을 높이기 위해 급전점과 방사체 사이에 연결된 매칭 네트워크 또는 조정 가능한 커패시터가 사용될 수 있다.
급전점과 방사체 사이에 연결된 스위치가 온되어 있을 때, 내용은 도 1 내지 도 3의 내용과 일치하므로, 세부 사항을 설명하지 않는다. 급전점과 방사체 사이에 연결된 스위치가 오프되어 있을 때, 대응하는 방사체는 수동 상태(passive state)에 있다. 예를 들어, 제2 급전점(103)과 제2 방사체(108) 사이의 스위치가 오프되어 있을 때, 제2 방사체(108)는 수동 상태(즉, 비 CA 상태)이고, 제2 방사체(108)와 제2 공진 구조체(110)는 제1 방사체(107)의 공진 구조체가 되어, 제1 방사체(107)의 효율을 향상시킬 수 있다. 대안으로, 제1 급전점(101)과 제1 방사체(107) 사이의 스위치가 오프되어 있을 때, 제1 방사체(107)는 패시브 상태에 있고, 제1 방사체(107)와 제1 공진 구조체(109)는 제2 방사체(108)의 공진 구조체가되어, 제2 방사체(108)의 효율을 향상시킬 수 있다. 비 CA 시나리오에서는 공진 구조체의 길이를 줄여, 안테나 대역폭을 좁혀서, 단일 주파수 대역의 성능을 보장할 수 있다.
이동 전화와 같은 단말 기기의 상부에 안테나 시스템을 설치하면, 통화 중에 사람의 머리가 단말 기기의 상부에 비교적 가깝기 때문에, 전체 안테나 시스템의 비 흡수율 (specific absorption rate, SAR)이 지나치게 높아, 안테나 시스템의 효율이 저하된다. 따라서, 안테나 시스템은 단말 기기의 하부에 설치하는 것이 바람직하다. SAR은 이동 전화이나 무선 제품의 전자파 에너지 흡수율이다. 인체의 여러 기관은 손실 매체이기 때문에, 외부 전자기장의 작용으로 인체에 유도된 전자기장이 발생하고, 유도된 전자기장은 전류를 발생시켜 전자기 에너지를 흡수 및 소산한다.
단말 기기에 안테나 시스템을 설치하면, 단말 기기 내부 공간을 절약하여 화면 대 본체 비율(screen-to-body ratio)을 더욱 향상시키기 위해, 단말 기기의 프레임을 제1 방사체(107), 제2 방사체(108), 제1 공진 구조체(109) 및 제2 공진 구조체(110)로서 설계할 수 있다. 특히, 단말 기기의 하부 프레임은 제1 방사체(107) 및 제2 방사체(108)로서 설계될 수 있으며, 단말 기기의 측면 프레임은 제1 공진 구조체(109) 및 제2 공진 구조체(110)로서 설계될 수 있다.
구체적으로, 제1 방사체(107)는 단말 기기의 하부 프레임의 제1 부분을 포함할 수 있고, 제2 방사체(108)는 단말 기기의 하부 프레임의 제2 부분을 포함할 수 있으며, 제1 부분 및 제2 부분은 절연되어 있지 않다. 제1 공진 구조체(109)는 제1 방사체(107)의 측면에 있는 단말 기기의 측면 프레임의 일부 또는 전부를 포함할 수 있으며, 제1 부분과 절연되어 있지 않다. 제2 공진 구조체(110)는 제2 방사체(108)의 측면에 있는 단말 기기의 측면 프레임의 일부 또는 전부를 포함할 수 있으며, 제2 부분과 절연되어 있지 않다. 방사체들 사이 또는 방사체와 공진 구조체 사이에 슬롯(slot)이 있으며, 슬롯은 비금속 물체로 채워질 수 있거나, 예를 들어 범용 직렬 버스(universal serial bus, USB) 인터페이스와 같은, 방사체 또는 공진 구조체와 전기적으로 접촉하지 않는 기타 소자가 슬롯에 설치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 공진 구조체(109) 및/또는 제2 공진 구조체(110)는 단말 기기의 하부 프레임의 일부를 별도로 더 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 방사체(107) 및/또는 제2 방사체(108)는 단말 기기의 측면 프레임의 일부를 별도로 더 포함할 수 있다.
본 출원의 안테나는 단말 기기의 프레임을 사용할 수 있기 때문에 안테나 여유 공간이 매우 작을 수 있다. 안테나 여유 공간은 안테나가 접지되어 있지 않은 영역의 크기를 나타낸다. 안테나 요소가 접지에 너무 가까우면, 접지에 대한 커패시턴스가 증가하여 안테나 매칭에 영향을 준다. 도 6에 도시된 바와 같이, 단말 기기의 강도를 높이기 위해, 일반적으로 하우징 내부에 금속 스크린 패널(117)이 배치된다. 이는 단말 기기의 평면에 대해 수평 방향으로, 하부 프레임과 금속 스크린 패널(117) 사이의 거리가 D이고, 측면 프레임과 금속 스크린 패널(117) 사이의 거리가 S인 것과 동일하며, 여기서 D는 제1 임계 값보다 작고, S는 제2 임계 값보다 작으며, D와 S는 3mm 이하일 수 있거나, 음수 값일 수도 있다. 선택적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 단말 기기의 평면에 수직 방향으로, 금속 스크린 패널(117)과 단말 기기의 하부 프레임 또는 측면 프레임 사이에 특정 거리(H)가 있을 수 있으며, 여기서 H는 제3 임계 값보다 작다. D 또는 H가 0 이하이면, H는 0보다 클 수 있다. D와 H가 모두 0보다 크면, H는 0 이하일 수 있거나, 0보다 클 수 있다. 거리 H는 특정 안테나 여유 공간을 보장할 수 있다. D, S 및 H의 값은 본 출원에서 한정되지 않는다.
도 8은 S = 1.5mm일 때, D가 다른 제1 안테나 및 제2 안테나의 리턴 손실의 개략도이다. 리턴 손실은 반사 손실(reflection loss)이라고도 하며, 안테나 임피던스 미스매칭으로 인한 반사이다. 임피던스 미스매칭은 주로 연결 지점 또는 임피던스가 변경되는 지점에서 발생한다. 리턴 손실로 인해 신호 변동이 발생한다. 리턴된 신호는 실수로 수신된 신호로 간주되어 혼동을 유발한다. 곡선 (1)은 D = 0mm일 때 제1 안테나의 리턴 손실을 보여주고, 곡선 (2)는 D = 2mm일 때 제1 안테나의 리턴 손실을 보여주며, 곡선 (3)은 D = 0mm일 때 제2 안테나의 리턴 손실을 보여주고, 곡선 (4)은 D = 2mm일 때 제2 안테나의 리턴 손실을 보여준다. 리턴 손실이 -3dB 미만인 주파수가 사용 가능한 주파수이다. 도면에서 알 수 있듯이, 제1 안테나는 2.5GHz, 4.5GHz 및 N MHz ∼ 900MHz 근처의 주파수를 사용할 수 있고, 제2 안테나는 700MHz ∼ N MHz 및 1.8GHz 근처의 주파수를 사용할 수 있다.
도 9는 S = 1.5 mm일 때 D가 상이한 제1 안테나 및 제2 안테나의 안테나 효율의 개략도이다. 안테나 효율은 안테나에 의해 방사되는 전력(즉, 전자기파로 효과적으로 변환된 전력)과 안테나에 입력되는 유효 전력의 비율이다. 곡선 (1)은 D = 0mm 일 때 제1 안테나의 안테나 효율을 보여주고, 곡선 (2)는 D = 2mm 일 때 제1 안테나의 안테나 효율을 보여주고, 곡선 (3)은 D = 0mm 일 때 제2 안테나의 안테나 효율을 보여주며, 곡선 (4)는 D = 2mm 일 때 제2 안테나의 안테나 효율을 보여준다. 도면에서 알 수 있듯이 2.5GHz, 4.5GHz, N MHz ∼ 900MHz 부근의 주파수에서 제1 안테나의 안테나 효율은 비교적 높고, 700MHz ∼ N MHz 및 1.8GHz 근처의 주파수에서 제2 안테나의 안테나 효율이 비교적 높다.
D = 2mm, S = 1.5mm, 제1 급전점(101)과 제1 방사체(107) 사이의 스위치가 오프되어 있으면, 제1 방사체(107)와 제1 공진 구조체(109)는 제2 방사체(108)의 공진 구조체가 되고(이 경우 비 CA 상태), 제4 소자(116)는 매칭 네트워크이고, 매칭 네트워크가 상이한 인덕터일 때 획득되는 리턴 손실은 도 10에 도시되어 있다. 곡선 (1)은 CA 상태에서의 리턴 손실을 보여주고, 곡선 (2)는 제4 소자(116)가 14nH 인덕터일 때 비 CA 상태에서의 리턴 손실을 보여주고, 곡선 (3)은 제4 소자(116)가 16nH 인덕터일 때 비 CA 상태에서의 리턴 손실을 보여주고, 곡선 (4)는 제4 소자(116)가 18nH 인덕터일 때 비 CA 상태에서의 리턴 손실을 보여준다. 도면에서 화살표의 최솟값은 제1 방사체(107)와 제1 공진 구조체(109)의 공진으로 인한 리턴 손실의 감소이다.
도 11은 제4 소자(116)가 매칭 네트워크이고 매칭 네트워크가 도 10과 동일한 조건에서 상이한 인덕터일 때 안테나 효율의 개략도이다. 곡선 (1)은 CA 상태에서의 안테나 효율을 보여주고, 곡선 (2)는 제4 소자(116)가 14nH 인덕터일 때 비 CA 상태에서의 안테나 효율을 보여주고, 곡선 (3)은 제4 소자(116)가 16nH 인덕터일 때 비 CA 상태에서의 안테나 효율을 보여주고, 곡선 (4)는 제4 소자(116)가 18nH 인덕터일 때 비 CA 상태에서의 안테나 효율을 보여준다. 도면에서 화살표의 최소값은 제1 방사체(107)와 제1 공진 구조체(109)의 공진으로 인한 안테나 효율의 증가이다.
본 출원에서 제공되는 안테나 시스템은 이중 급전 안테나이다. 공진 구조체는 단일 안테나가 저주파를 커버할 수 있게 하며, 이중 안테나 공진 구조체는 저주파 이중 CA를 구현할 수 있다. 또한, 두 안테나의 방사체는 롱텀 에볼루션(long term evolution, LTE) 주파수 대역과 새로 추가된 NR 주파수 대역을 커버할 수 있어, 저주파 이중 CA와 NR 주파수 대역을 모두 지원한다.
당업자는 본 명세서에 개시된 실시예에서 설명한 예들의 결합으로, 유닛들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어 또는 컴퓨터 소프트웨어와 전자 하드웨어의 조합에 의해 구현될 수 있음을 알 수 있다. 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 수행되는지는 구체적인 애플리케이션과 기술적 방안의 설계 제약 조건에 따라 다르다. 당업자는 각각의 특정 애플리케이션에 대해 설명된 기능을 구현하기 위해 여러 다른 방법을 사용할 수 있지만, 그러한 구현이 본 출원의 범위를 벗어나는 것으로 간주되어서는 안 된다.

Claims (10)

  1. 안테나 시스템으로서,
    제1 급전점(feed point), 제1 접지점(ground point), 제2 급전점, 제2 접지점, 제3 접지점, 제4 접지점, 제1 방사체(radiator), 제2 방사체, 제1 공진 구조체(resonance structure) 및 제2 공진 구조체를 포함하고, 상기 제1 접지점, 상기 제2 접지점, 상기 제3 접지점 및 상기 제4 접지점은 메인보드 접지부(mainboard ground)에 위치하며;
    상기 제1 급전점은 상기 제1 방사체에 연결되고, 상기 제1 급전점은 고주파 신호 및 제1 저주파 신호를 상기 제1 방사체에 송신하도록 구성되며; 상기 제2 급전점은 상기 제2 방사체에 연결되고, 상기 제2 급전점은 중간 주파 신호 및 제2 저주파 신호를 상기 제2 방사체에 송신하도록 구성되며; 상기 제1 방사체는 상기 제1 접지점에 연결되고, 상기 제2 방사체는 상기 제2 접지점에 연결되고; 상기 제2 저주파 신호의 주파수는 상기 제1 저주파 신호의 주파수보다 크며;
    상기 제1 공진 구조체는 상기 제1 방사체로부터 특정 거리에서 상기 제1 방사체에 전자기적으로 결합되고, 상기 제2 공진 구조체는 상기 제2 방사체로부터 특정 거리에서 상기 제2 방사체에 전자기적으로 결합되며, 상기 제1 공진 구조체는 상기 제3 접지점에 연결되고, 상기 제2 공진 구조체는 상기 제4 접지점에 연결되는,
    안테나 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 신호는 새로운 무선(new radio, NR) 주파수 대역을 포함하는, 안테나 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 방사체는 단말 기기의 하부 프레임의 제1 부분을 포함하고, 상기 제2 방사체는 상기 단말 기기의 하부 프레임의 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 절연되어 있으며, 상기 제1 공진 구조체는 상기 제1 방사체의 일측에 있는 상기 단말 기기의 측면 프레임의 일부 또는 전부를 포함하고, 상기 제1 공진 구조체는 상기 제1 부분과 절연되어 있으며; 상기 제2 공진 구조체는 상기 제2 방사체의 일측에 있는 상기 단말 기기의 측면 프레임의 일부 또는 전부를 포함하고, 상기 제2 공진 구조체는 상기 제2 부분과 절연되어 있는, 안테나 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단말 기기는 금속 스크린 패널(metal screen panel)을 더 포함하고, 상기 단말 기기의 평면에 대해 수평 방향으로, 상기 하부 프레임과 상기 금속 스크린 패널 사이의 거리는 D이고, 상기 측면 프레임과 상기 금속 스크린 패널 사이의 거리는 S이고, D는 제1 임계 값보다 작고, S는 제2 임계 값보다 작은, 안테나 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단말 기기의 평면에 대해 수직 방향으로, 상기 금속 스크린 패널과 상기 하부 프레임 또는 상기 측면 프레임 사이의 거리는 H이고, H는 제3 임계 값보다 작은, 안테나 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    D 또는 H가 0 이하이면, H는 0보다 큰, 안테나 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 시스템은 제5 접지점을 더 포함하고, 상기 제5 접지점은 상기 메인보드 접지부에 위치하며, 상기 제1 공진 구조체는 제1 소자를 사용하여 상기 제5 접지점에 연결되고; 및/또는
    상기 안테나 시스템은 제6 접지점을 더 포함하고, 상기 제6 접지점은 상기 메인보드 접지부에 위치하며, 상기 제2 공진 구조체는 제2 소자를 사용하여 상기 제6 접지점에 연결되고;
    상기 제1 소자 또는 상기 제2 소자는 필터, 스위치, 영옴(zero-ohm) 저항기, 커패시터 및 인덕터 중 적어도 하나를 포함하는, 안테나 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 급전점은 제3 소자를 사용하여 상기 제1 방사체에 연결되고; 및/또는
    상기 제2 급전점은 제4 소자를 사용하여 상기 제2 방사체에 연결되며;
    상기 제3 소자 또는 상기 제4 소자는 매칭 네트워크(matching network), 조정 가능한 커패시터 및 스위치 중 적어도 하나를 포함하는, 안테나 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 급전점, 상기 제1 접지점 및 상기 제1 방사체는 역(inverted) F 안테나 또는 복합 좌우현 전송 선로(composite right/left-handed transmission line, CRLH) 안테나를 형성하고; 및/또는
    상기 제2 급전점, 상기 제2 접지점 및 상기 제2 방사체는 역 F 안테나 또는 CRLH 안테나를 형성하는, 안테나 시스템.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 안테나 시스템을 포함하는 단말 기기.
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