KR20210001976A - 다중 주파수 초광대역 안테나들을 갖는 전자 디바이스들 - Google Patents

다중 주파수 초광대역 안테나들을 갖는 전자 디바이스들 Download PDF

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KR20210001976A
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Abstract

제1 및 제2 초광대역 통신 대역들에서 신호들을 수신하기 위한 안테나가 전자 디바이스에 제공될 수 있다. 안테나는 제1 대역에서 방사하는 제1 아암 및 제2 대역에서 방사하는 제2 아암을 포함할 수 있다. 안테나는 스트립라인에 의해 피딩될 수 있다. 마이크로스트립은 스트립라인을 제1 및 제2 아암들에 커플링할 수 있고, 스트립라인의 임피던스를 제1 및 제2 대역들 내의 제1 및 제2 아암들의 임피던스에 각자 매칭시키도록 구성될 수 있다. 상이한 주파수들로 튜닝된 안테나들의 세트들은 동일한 송신 라인에 의해 피딩될 수 있고, 비교적 넓은 대역폭을 집합적으로 나타낼 수 있다. 전도성 차폐 층 또는 다른 전도성 컴포넌트들이 안테나들 상에 적층되어 안테나들에서의 교차 편광 간섭을 완화시킬 수 있다.

Description

다중 주파수 초광대역 안테나들을 갖는 전자 디바이스들{ELECTRONIC DEVICES HAVING MULTI-FREQUENCY ULTRA-WIDEBAND ANTENNAS}
본 출원은 2019년 6월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/456,856호를 우선권으로 주장하며, 상기 특허 출원은 그 전체가 본 명세서에 참고로서 포함된다.
본 출원은 전자 디바이스들에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무선 통신 회로부를 갖는 전자 디바이스들에 관한 것이다.
전자 디바이스들은 종종 무선 통신 회로부를 포함한다. 예를 들어, 셀룰러 전화기들, 컴퓨터들, 및 다른 디바이스들은, 종종, 무선 통신을 지원하기 위해 안테나들 및 무선 송수신기들을 포함한다. 일부 전자 디바이스들은 (다수의 안테나들을 사용하여) 외부 디바이스로부터 수신된 신호들의 도착 각도에 기초하여 외부 디바이스의 위치를 검출하기 위해 위치 검출 동작들을 수행한다.
작은 폼팩터(form factor)의 무선 디바이스들에 대한 소비자 요구를 만족시키기 위해, 제조자들은 콤팩트한 구조들을 사용하여 위치 검출 동작들을 수행하기 위한 안테나 컴포넌트들과 같은 무선 통신 회로부를 구현하려고 지속적으로 노력하고 있다. 동시에, 무선 디바이스들이 점점 더 많은 수의 주파수 대역들을 커버하도록 하는 요구가 있다.
안테나들은 서로 그리고 무선 디바이스 내의 컴포넌트들과 간섭할 잠재성이 있기 때문에, 안테나들을 전자 디바이스에 통합할 때 주의해야 한다. 더욱이, 디바이스 내의 안테나들 및 무선 회로부가 원하는 범위의 동작 주파수들에 걸쳐 만족스러운 성능을 보일 수 있음을 보장하려면 주의해야 한다.
따라서, 무선 전자 디바이스들을 위한 개선된 무선 통신 회로부를 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
전자 디바이스에 무선 회로부 및 제어 회로부가 제공된다. 무선 회로부는 외부 무선 장비에 대한 전자 디바이스의 포지션 및 배향을 결정하는 데 사용되는 안테나들을 포함할 수 있다. 제어 회로부는 외부 무선 장비로부터의 무선-주파수 신호들의 도착 각도를 측정함으로써 적어도 부분적으로 외부 무선 장비에 대한 전자 디바이스의 포지션 및 배향을 결정할 수 있다. 무선-주파수 신호들은 적어도 제1 및 제2 초광대역 통신 대역들에서 수신될 수 있다.
하나의 적합한 배열에서, 안테나들은 이중 대역 평면형 역(inverted)-F 안테나들을 포함할 수 있다. 각각의 안테나는 유전체 기판 상의 전도성 트레이스들로 형성된 저대역 아암(arm) 및 고대역 아암을 갖는 안테나 공진 요소를 포함할 수 있다. 고대역 아암은 8.0 ㎓ 초광대역 통신 대역과 같은 제1 초광대역 통신 대역을 커버할 수 있다. 저대역 아암은 6.5 ㎓ 초광대역 통신 대역과 같은 제2 초광대역 통신 대역을 커버할 수 있다.
유전체 기판은 폴리이미드, 액정 폴리머, 또는 다른 재료들로 형성된 가요성 인쇄 회로 기판일 수 있다. 제1 및 제2 무선-주파수 송신 라인들은 가요성 인쇄 회로 기판 상에 형성될 수 있다. 제1 무선-주파수 송신 라인은 스트립라인일 수 있다. 제2 무선-주파수 송신 라인은 저대역 아암 및 고대역 아암에 스트립라인을 커플링하는 마이크로스트립일 수 있다. 마이크로스트립은 스트립라인의 임피던스를 6.5 ㎓ 초광대역 통신 대역에서 저대역 아암의 임피던스에 매칭시키면서 또한 스트립라인의 임피던스를 8.0 ㎓ 초광대역 통신 대역에서 고대역 아암의 임피던스에 매칭시키도록 구성된 신호 트레이스 세그먼트들을 포함할 수 있다.
원하는 경우, 안테나들은 동일한 무선-주파수 송신 라인에 커플링된 제1, 제2, 제3, 및 제4 평면형 역-F 안테나들을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 안테나들은 8.0 ㎓ 초광대역 통신 대역 내의 제1 및 제2 주파수들에서 응답 피크들을 가질 수 있다. 제3 및 제4 안테나들은 6.5 ㎓ 초광대역 통신 대역 내의 제3 및 제4 주파수들에서 응답 피크들을 가질 수 있다. 신호 트레이스들은 무선-주파수 송신 라인의 임피던스를 각각의 안테나에 의해 처리되는 각자의 주파수들에서 제1, 제2, 제3, 및 제4 안테나들 각각에 대해 매칭시키도록 구성될 수 있다.
원하는 경우, 안테나들은 전도성 지지 플레이트 내의 개구들과 정렬될 수 있다. 안테나들은 디바이스를 위한 유전체 커버 층을 통해 방사할 수 있다. 전도성 차폐 층 및/또는 배터리와 같은 전도성 컴포넌트들이 안테나들 및 개구들을 커버할 수 있다. 전도성 차폐 층 및 전도성 컴포넌트는 안테나들과 전도성 지지 플레이트 사이의 교차 편광 간섭 관련 갭들을 완화시킬 수 있다. 원하는 경우, 플라스틱 심(shim)이 개구들 내에 형성될 수 있고, 안테나들이 플라스틱 심에 장착될 수 있다.
도 1은 일부 실시예들에 따른, 예시적인 전자 디바이스의 사시도이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른, 전자 디바이스 내의 예시적인 회로부의 개략도이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른, 예시적인 무선 회로부의 개략도이다.
도 4는 일부 실시예들에 따른, 네트워크 내의 외부 노드와 무선 통신하는 예시적인 전자 디바이스의 도면이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른, 네트워크 내의 외부 노드의 위치(예컨대, 도착 범위 및 각도)가 전자 디바이스에 대해 어떻게 결정될 수 있는지를 보여주는 도면이다.
도 6은 일부 실시예들에 따른, 전자 디바이스 내의 예시적인 안테나들이 어떻게 도착 각도를 검출하는 데 사용될 수 있는지를 보여주는 도면이다.
도 7은 일부 실시예들에 따른, 도착 범위 및 각도를 검출하기 위한 안테나들을 갖는 예시적인 가요성 인쇄 회로의 개략도이다.
도 8은 일부 실시예들에 따른, 예시적인 역-F 안테나 구조물들의 개략도이다.
도 9는 일부 실시예들에 따른, 예시적인 이중 대역 역-F 안테나 구조물들의 개략도이다.
도 10은 일부 실시예들에 따른, 무선-주파수 신호들을 전달하고 임피던스 매칭 송신 라인 구조물들을 포함하는 예시적인 이중 대역 평면형 역-F 안테나의 저면도이다.
도 11은 일부 실시예들에 따른, 가요성 인쇄 회로 기판 상의 예시적인 이중 대역 평면형 역-F 안테나의 측단면도이다.
도 12는 일부 실시예들에 따른, 상대적으로 넓은 대역폭을 갖는 다수의 주파수 대역들에서 무선-주파수 신호들을 전달할 수 있는 예시적인 안테나들의 세트의 저면도이다.
도 13은 일부 실시예들에 따른, 도 12에 도시된 유형의 예시적인 안테나들의 세트에 대한 안테나 성능(안테나 효율)의 플롯이다.
도 14 및 도 15는 일부 실시예들에 따른, 예시적인 전도성 차폐 층이 교차 편광 간섭을 완화시키기 위해 도 2 내지 도 13에 도시된 유형들의 안테나들에 어떻게 제공될 수 있는지를 보여주는 평면도이다.
도 16은 일부 실시예들에 따른, 예시적인 전도성 차폐 층이 교차 편광 간섭을 완화시키기 위해 도 2 내지 도 13에 도시된 유형들의 안테나들에 어떻게 제공될 수 있는지를 보여주는 측단면도이다.
도 17은 일부 실시예들에 따른, 도 2 내지 도 13에 도시된 유형들의 안테나들이 별도의 전도성 차폐 층 없이 교차 편광 간섭을 완화시키기 위해 전도성 지지 플레이트에 어떻게 배열될 수 있는지를 보여주는 측단면도이다.
도 1의 전자 디바이스(10)와 같은 전자 디바이스들에는 무선 회로부(때때로 본 명세서에서 무선 통신 회로부로 지칭됨)가 제공될 수 있다. 무선 회로부는 다수의 무선 통신 대역들에서의 무선 통신을 지원하는 데 사용될 수 있다. 무선 회로부에 의해 처리되는 통신 대역들(때때로 본 명세서에서 주파수 대역들로 지칭됨)은 위성 내비게이션 시스템 통신 대역들, 셀룰러 전화 통신 대역들, 무선 로컬 영역 네트워크 통신 대역들, 근거리 통신 대역들, 초광대역 통신 대역들, 또는 다른 무선 통신 대역들을 포함할 수 있다.
무선 회로부는 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있다. 무선 회로부의 안테나들은 루프 안테나들, 역-F 안테나들, 스트립 안테나들, 평면형 역-F 안테나들, 패치 안테나들, 슬롯 안테나들, 하나 초과의 유형의 안테나 구조물들을 포함하는 하이브리드 안테나들, 또는 다른 적합한 안테나들을 포함할 수 있다. 안테나들을 위한 전도성 구조물들은, 원하는 경우, 전도성 전자 디바이스 구조물들로부터 형성될 수 있다.
전도성 전자 디바이스 구조물들은 전도성 하우징 구조물들을 포함할 수 있다. 전도성 하우징 구조물들은 전자 디바이스의 주변부 둘레에 이어지는 주변부 전도성 구조물들과 같은 주변부 구조물들을 포함할 수 있다. 주변부 전도성 구조물들은 디스플레이와 같은 평면형 구조물에 대한 베젤(bezel)로서의 역할을 할 수 있고/있거나, 디바이스 하우징에 대한 측벽 구조물들로서의 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 구조물들을 형성할 수 있다.
주변부 전도성 구조물들을 주변부 세그먼트들로 분할하는 갭들이 주변부 전도성 구조물들 내에 형성될 수 있다. 세그먼트들 중 하나 이상이 전자 디바이스(10)를 위한 하나 이상의 안테나들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 안테나들은 또한 안테나 접지 평면 및/또는 전도성 하우징 구조물들(예컨대, 내부 및/또는 외부 구조물들, 지지판 구조물들 등)로 형성된 안테나 공진 요소를 이용하여 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 웨어러블 또는 미니어처 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, 무선 액세스 포인트, 무선 기지국, 키오스크, 빌딩, 또는 차량 내에 통합된 전자 디바이스, 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 기타 저전도성 재료(예컨대, 유리, 세라믹, 플라스틱, 사파이어 등)로부터 형성될 수 있다. 다른 상황들에서, 하우징(12) 또는 하우징(12)을 형성하는 구조물들의 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 전면의 반대편인 디바이스(10)의 면)은 실질적으로 평면인 하우징 벽, 예컨대, 후방 하우징 벽(12R)(예컨대, 평면형 하우징 벽)을 가질 수 있다. 후방 하우징 벽(12R)은, 후방 하우징 벽을 완전히 통과하고 따라서 하우징(12)의 부분들을 서로 분리시키는 슬롯들을 가질 수 있다. 후방 하우징 벽(12R)은 전도성 부분들 및/또는 유전체 부분들을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 후방 하우징 벽(12R)은 유리, 플라스틱, 사파이어, 또는 세라믹과 같은 유전체의 얇은 층 또는 코팅에 의해 커버된 평면형 금속 층을 포함할 수 있다. 하우징(12)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, (예컨대, 관통 슬롯에 의해) 서로 분리된 하우징(12)의 부분들은 내부 전도성 구조물들(예컨대, 슬롯을 브릿지하는 시트 금속 또는 다른 금속 부재들)에 의해 커플링될 수 있다.
하우징(12)은 주변부 구조물들(12W)과 같은 주변부 하우징 구조물들을 포함할 수 있다. 주변부 구조물들(12W) 및 후방 하우징 벽(12R)의 전도성 부분들은 때때로 본 명세서에서 집합적으로 하우징(12)의 전도성 구조물들로 지칭될 수 있다. 주변부 구조물들(12W)은 디바이스(10) 및 디스플레이(14)의 주변부 둘레에 이어질 수 있다. 디바이스(10) 및 디스플레이(14)가 4 개의 에지들을 갖는 직사각형 형상을 갖는 구성들에서, 주변부 구조물들(12W)은, (예로서) 4 개의 대응하는 에지들을 갖는 직사각형 링 형상을 갖고 후방 하우징 벽(12R)으로부터 디바이스(10)의 전면으로 연장되는 주변부 하우징 구조물들을 사용하여 구현될 수 있다. 주변부 구조물들(12W) 또는 주변부 구조물들(12W)의 일부는, 원하는 경우, 디스플레이(14)에 대한 베젤(예컨대, 디스플레이(14)의 4 개의 측면들 모두를 둘러싸고/둘러싸거나 디스플레이(14)를 디바이스(10)에 유지시키는 것을 돕는 장식 트림(cosmetic trim))로서의 역할을 할 수 있다. 주변부 구조물들(12W)은, 원하는 경우, (예컨대, 수직 측벽들, 만곡된 측벽들 등을 갖는 금속 밴드를 형성함으로써) 디바이스(10)에 대한 측벽 구조물들을 형성할 수 있다.
주변부 구조물들(12W)은 금속과 같은 전도성 재료로 형성될 수 있고, 그에 따라, 때때로, (예들로서) 주변부 전도성 하우징 구조물들, 전도성 하우징 구조물들, 주변부 금속 구조물들, 주변부 전도성 측벽들, 주변부 전도성 측벽 구조물들, 전도성 하우징 측벽들, 주변부 전도성 하우징 측벽들, 측벽들, 측벽 구조물들, 또는 주변부 전도성 하우징 부재로 지칭될 수 있다. 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)은 금속, 예컨대 스테인리스강, 알루미늄, 또는 다른 적합한 재료들로부터 형성될 수 있다. 1개, 2개, 또는 2개 초과의 별개의 구조물들이 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)을 형성하는 데 사용될 수 있다.
주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)이 균일한 단면을 갖는 것이 필수인 것은 아니다. 예를 들어, 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 상부 부분은, 원하는 경우, 디스플레이(14)를 제위치에 유지시키는 것을 돕는 내향 돌출 립(lip)을 가질 수 있다. 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 하부 부분도, 또한, (예컨대, 디바이스(10)의 후방 표면의 평면 내에) 확대된 립을 가질 수 있다. 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)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 전도성 하우징 구조물들(12W)이 디스플레이(14)에 대한 베젤로서의 역할을 하는 경우), 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)은 하우징(12)의 립 둘레에 이어질 수 있다(즉, 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)은 디스플레이(14)를 둘러싸는 하우징(12)의 에지만을 커버하고 하우징(12)의 측벽들의 나머지는 커버하지 않을 수도 있다).
후방 하우징 벽(12R)은 디스플레이(14)에 평행한 평면에 놓일 수 있다. 후방 하우징 벽(12R)의 일부 또는 전부가 금속으로부터 형성되는 디바이스(10)에 대한 구성들에서, 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 부분들을, 후방 하우징 벽(12R)을 형성하는 하우징 구조물들의 일체형 부분들로서 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(10)의 후방 하우징 벽(12R)은 평면형 금속 구조물을 포함할 수 있고, 하우징(12)의 측부들 상의 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 부분들은 평면형 금속 구조물의 평평한 또는 만곡된 수직 연장 일체형 금속 부분들로서 형성될 수 있다(예컨대, 하우징 구조물들(12R, 12W)은 금속의 연속적인 조각으로부터 단일체 구성으로 형성될 수 있다). 이들과 같은 하우징 구조물들은, 원하는 경우, 금속 블록으로부터 기계가공될 수 있고/있거나, 하우징(12)을 형성하도록 함께 조립되는 다수의 금속 조각들을 포함할 수 있다. 후방 하우징 벽(12R)은 1개 이상, 2개 이상, 또는 3개 이상의 부분들을 가질 수 있다. 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W) 및/또는 후방 하우징 벽(12R)의 전도성 부분들은 디바이스(10)의 하나 이상의 외부 표면들(예컨대, 디바이스(10)의 사용자에게 가시적인 표면들)을 형성할 수 있고/있거나, 디바이스(10)의 외부 표면들을 형성하지 않는 내부 구조물들(예컨대, 디바이스(10)의 사용자에게 가시적이지 않은 전도성 하우징 구조물들, 예컨대, 얇은 장식층들, 보호 코팅들, 및/또는 유리, 세라믹, 플라스틱과 같은 유전체 재료들을 포함할 수 있는 다른 코팅 층들과 같은 층들로 커버되는 전도성 구조물들, 또는 디바이스(10)의 외부 표면들을 형성하고/하거나 사용자의 시선으로부터 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W) 및/또는 후방 하우징 벽(12R)의 전도성 부분들을 숨기는 역할을 하는 다른 구조물들)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. 예를 들어, 활성 영역(AA)은 디스플레이 픽셀들의 어레이를 포함할 수 있다. 픽셀들의 어레이는 액정 디스플레이(LCD) 컴포넌트들, 전기 영동 픽셀들의 어레이, 플라즈마 디스플레이 픽셀들의 어레이, 유기 발광 다이오드 디스플레이 픽셀들 또는 다른 발광 다이오드 픽셀들의 어레이, 전기습윤 디스플레이 픽셀들의 어레이, 또는 다른 디스플레이 기술들에 기초한 디스플레이 픽셀들로부터 형성될 수 있다. 원하는 경우, 활성 영역(AA)은 터치 센서들, 예컨대, 터치 센서 용량성 전극들, 힘 센서들, 또는 사용자 입력을 수집하기 위한 다른 센서들을 포함할 수 있다.
디스플레이(14)는 활성 영역(AA)의 에지들 중 하나 이상을 따라 이어지는 비활성 경계 영역을 가질 수 있다. 비활성 영역(IA)은 이미지들을 디스플레이하기 위한 픽셀들이 없을 수 있고, 하우징(12) 내의 회로부 및 다른 내부 디바이스 구조물들과 중첩될 수 있다. 이러한 구조물들을 디바이스(10)의 사용자에 의한 관찰로부터 차단하기 위해, 비활성 영역(IA)과 중첩되는 디스플레이(14) 내의 디스플레이 커버 층 또는 다른 층들의 하부면은 비활성 영역(IA)에서 불투명 마스킹 층으로 코팅될 수 있다. 불투명 마스킹 층은 임의의 적합한 색상을 가질 수 있다.
디스플레이(14)는 투명 유리, 투명 플라스틱, 투명 세라믹, 사파이어 또는 다른 투명 결정성 재료의 층, 또는 다른 투명 층(들)과 같은 디스플레이 커버 층을 사용하여 보호될 수 있다. 디스플레이 커버 층은 평면 형상, 볼록한 만곡된 프로파일, 평면 및 만곡된 부분들을 갖는 형상, 평면 주 영역 - 평면 주 영역은 평면 주 영역의 평면으로부터 굽혀진 부분을 갖는 하나 이상의 에지들 상에 둘러싸임 - 을 포함하는 레이아웃, 또는 다른 적합한 형상을 가질 수 있다. 디스플레이 커버 층은 디바이스(10)의 전체 전면을 커버할 수 있다. 다른 적합한 배열에서, 디스플레이 커버 층은 디바이스(10)의 전면의 실질적으로 전체 또는 디바이스(10)의 전면의 일부분만을 커버할 수 있다. 디스플레이 커버 층 내에 개구들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 버튼을 수용하기 위해 디스플레이 커버 층에 개구가 형성될 수 있다. 개구는 또한 스피커 포트(16) 또는 마이크로폰 포트와 같은 포트들을 수용하기 위해 디스플레이 커버 층에 형성될 수 있다. 원하는 경우, 개구들이 하우징(12) 내에 형성되어 통신 포트들(예컨대, 오디오 잭 포트, 디지털 데이터 포트 등) 및/또는 스피커 및/또는 마이크로폰과 같은 오디오 컴포넌트들을 위한 오디오 포트들을 형성할 수 있다.
디스플레이(14)는 터치 센서를 위한 용량성 전극들의 어레이, 픽셀들을 어드레싱(address)하기 위한 전도성 라인들, 드라이버 회로들 등과 같은 전도성 구조물들을 포함할 수 있다. 하우징(12)은 금속 프레임 부재들, 및 하우징(12)의 벽들에 걸쳐 있는 평면형 전도성 하우징 부재(때때로, 백플레이트로 지칭됨)(즉, 주변부 전도성 구조물들(12W)의 대향하는 측부들 사이에 용접되거나 달리 연결되는 하나 이상의 금속 부분들로 형성된 실질적으로 직사각형인 시트)와 같은 내부 전도성 구조물들을 포함할 수 있다. 백플레이트는 디바이스(10)의 외측 후방 표면을 형성할 수 있거나 또는 얇은 장식층들, 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 사용자의 시선으로부터 백플레이트를 숨기는 역할을 하는 다른 구조물들로 커버될 수 있다. 디바이스(10)는 또한 인쇄 회로 보드들, 인쇄 회로 보드들 상에 장착된 컴포넌트들, 및 다른 내부 전도성 구조물들과 같은 전도성 구조물들을 포함할 수 있다. 디바이스(10)에 접지 평면을 형성하는 데 사용될 수 있는 이러한 전도성 구조물들은, 예를 들어, 디스플레이(14)의 활성 영역(AA) 아래로 연장될 수 있다.
영역들(22, 20)에서, 개구들이 디바이스(10)의 전도성 구조물들 내에(예컨대, 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)과, 후방 하우징 벽(12R)의 전도성 부분들, 인쇄 회로 보드 상의 전도성 트레이스들, 디스플레이(14) 내의 전도성 전기 컴포넌트들 등과 같은 반대편의 전도성 접지 구조물들 사이에) 형성될 수 있다. 때때로 갭들로 지칭될 수 있는 이들 개구들은 공기, 플라스틱, 및/또는 다른 유전체들로 충전될 수 있고, 원하는 경우, 디바이스(10) 내의 하나 이상의 안테나들을 위한 슬롯 안테나 공진 요소들을 형성하는 데 사용될 수 있다.
전도성 하우징 구조물, 및 디바이스(10) 내의 다른 전도성 구조물은 디바이스(10) 내의 안테나를 위한 접지 평면으로서의 역할을 할 수 있다. 영역들(22, 20) 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(22, 20) 내에 형성된 안테나 구조물들의 일부로서의 역할을 할 수 있다. 원하는 경우, 디스플레이(14)의 활성 영역(AA) 아래에 있는 접지 평면 및/또는 디바이스(10) 내의 다른 금속 구조물들은 디바이스(10)의 단부들의 부분들 내로 연장되는 부분들을 가질 수 있어서(예컨대, 접지가 영역들(22, 20) 내의 유전체-충전 개구들을 향해 연장될 수 있음), 그에 의해 영역들(22, 20) 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 단부들(예컨대, 도 1의 디바이스(10)의 영역들(22, 20)에 있는 단부들)에서, 디바이스 하우징의 하나 이상의 에지들을 따라서, 디바이스 하우징의 중심에, 다른 적합한 위치들에, 또는 이들 위치 중 하나 이상에 위치될 수 있다. 도 1의 배열은 단지 예시적인 것이다.
주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 부분들에는 주변부 갭 구조물들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)에는 갭들(18)과 같은 하나 이상의 갭들이 제공될 수 있다. 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W) 내의 갭들은 유전체, 예컨대 폴리머, 세라믹, 유리, 공기, 다른 유전체 재료들, 또는 이러한 재료들의 조합들로 충전될 수 있다. 갭들(18)은 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)을 하나 이상의 주변부 전도성 세그먼트들로 분할할 수 있다. 예를 들어, 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)에서의 (예컨대, 2 개의 갭들(18)을 갖는 배열에서의) 2 개의 주변부 전도성 세그먼트들, (예컨대, 3 개의 갭들(18)을 갖는 배열에서의) 3 개의 주변부 전도성 세그먼트들, (예컨대, 4 개의 갭들(18)을 갖는 배열에서의) 4 개의 주변부 전도성 세그먼트들, (예컨대, 6 개의 갭들(18)을 갖는 배열에서의) 6 개의 주변부 전도성 세그먼트들 등이 있을 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 세그먼트들은 원하는 경우 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. 이러한 홈들은, 또한, 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W) 내로 연장될 수 있고, 안테나 슬롯들, 갭들(18), 및 디바이스(10) 내의 다른 구조물들을 형성할 수 있다. 폴리머 또는 다른 유전체가 이 홈들 및 다른 하우징 개구들을 충전할 수 있다. 일부 상황들에서, 안테나 슬롯들 및 다른 구조물을 형성하는 하우징 개구들은 공기와 같은 유전체로 충전될 수 있다.
디바이스(10)의 최종 사용자에게 (예컨대, 미디어를 디스플레이하기, 애플리케이션들을 실행하기 등을 위해 사용되는 디바이스의 영역을 최대화하기 위해) 가능한 한 큰 디스플레이를 제공하기 위해, 디스플레이(14)의 활성 영역(AA)에 의해 커버되는 디바이스(10)의 전면에서의 영역의 크기를 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 활성 영역(AA)의 크기를 증가시키는 것은 디바이스(10) 내의 비활성 영역(IA)의 크기를 감소시킬 수 있다. 이는 디바이스(10) 내의 안테나들에 이용가능한 디스플레이(14) 뒤의 영역을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(14)의 활성 영역(AA)은 활성 영역(AA) 뒤에 장착된 안테나들에 의해 처리되는 무선-주파수 신호들이 디바이스(10)의 전면을 통해 방사하는 것을 차단하는 역할을 하는 전도성 구조물들을 포함할 수 있다. 따라서, (예컨대, 가능한 한 큰 디스플레이 활성 영역(AA)을 허용하기 위해) 안테나들이 만족스러운 효율 대역폭을 갖는 디바이스(10) 외부의 무선 장비와 통신하는 것을 여전히 허용하면서, 디바이스(10) 내의 작은 크기의 공간을 차지하는 안테나들을 제공하는 것을 가능하게 하는 것이 바람직할 것이다.
전형적인 시나리오에서, 디바이스(10)는 (일례로서) 하나 이상의 상부 안테나들 및 하나 이상의 하부 안테나들을 가질 수 있다. 상부 안테나는, 예를 들어, 영역(20) 내에서 디바이스(10)의 상부 단부에 형성될 수 있다. 하부 안테나는, 예를 들어, 영역(22) 내에서 디바이스(10)의 하부 단부에 형성될 수 있다. 추가적인 안테나들이, 원하는 경우, 영역들(20, 22) 사이에서 연장되는 하우징(12)의 에지들을 따라 형성될 수 있다. 안테나들은 동일한 통신 대역들, 중첩하는 통신 대역들, 또는 분리된 통신 대역들을 커버하기 위해 개별적으로 사용될 수 있다. 안테나들은 안테나 다이버시티 스킴(antenna diversity scheme) 또는 다중-입력-다중-출력(multiple-input-multiple-output, MIMO) 안테나 스킴을 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 통신, 음성 및 데이터 셀룰러 전화 통신, GPS(global positioning system) 통신 또는 다른 위성 내비게이션 시스템 통신, Bluetooth® 통신, 근거리 통신, 초광대역 통신 등을 지원하기 위한 안테나 구조물들을 포함할 수 있다.
디바이스(10) 내에서 사용될 수 있는 예시적인 컴포넌트들의 개략도가 도 2에 도시된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)는 제어 회로부(28)를 포함할 수 있다. 제어 회로부(28)는 저장 회로부(30)와 같은 스토리지를 포함할 수 있다. 저장 회로부(30)는 하드 디스크 드라이브 스토리지, 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) 등을 포함할 수 있다.
제어 회로부(28)는 프로세싱 회로부(32)와 같은 프로세싱 회로부를 포함할 수 있다. 프로세싱 회로부(32)는 디바이스(10)의 동작을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 프로세싱 회로부(32)는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, 디지털 신호 프로세서들, 호스트 프로세서들, 기저대역 프로세서 집적 회로, 주문형 집적 회로들, 중앙 프로세싱 유닛들(CPU) 등을 포함할 수 있다. 제어 회로부(28)는 하드웨어(예컨대, 전용 하드웨어 또는 회로부), 펌웨어, 및/또는 소프트웨어를 사용하여 디바이스(10)에서 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 디바이스(10)에서 동작들을 수행하기 위한 소프트웨어 코드는 저장 회로부(30) 상에 저장될 수 있다(예컨대, 저장 회로부(30)는 소프트웨어 코드를 저장하는 비일시적(유형적) 컴퓨터 판독가능 저장 매체들을 포함할 수 있다). 소프트웨어 코드는 때때로 프로그램 명령어들, 소프트웨어, 데이터, 명령어들, 또는 코드로 지칭될 수 있다. 저장 회로부(30) 상에 저장된 소프트웨어 코드는 프로세싱 회로부(32)에 의해 실행될 수 있다.
제어 회로부(28)는 외부 노드 위치 애플리케이션들, 위성 내비게이션 애플리케이션들, 인터넷 브라우징 애플리케이션들, VOIP(voice-over-internet-protocol) 전화 통화 애플리케이션들, 이메일 애플리케이션들, 미디어 재생 애플리케이션들, 운영 체제 기능들 등과 같은, 디바이스(10) 상의 소프트웨어를 실행하기 위해 사용될 수 있다. 외부 장비와의 상호작용들을 지원하기 위해, 제어 회로부(28)는 통신 프로토콜들을 구현하는 데 사용될 수 있다. 제어 회로부(28)를 사용하여 구현될 수 있는 통신 프로토콜들은 인터넷 프로토콜들, 무선 로컬 영역 네트워크 프로토콜들(예컨대, IEEE 802.11 프로토콜들 - 때때로, Wi-Fi®로 지칭됨), Bluetooth® 프로토콜 또는 다른 WPAN 프로토콜들과 같은 다른 단거리 무선 통신 링크들에 대한 프로토콜들, IEEE 802.11ad 프로토콜들, 셀룰러 전화 프로토콜들, MIMO 프로토콜들, 안테나 다이버시티 프로토콜들, 위성 내비게이션 시스템 프로토콜들(예컨대, GPS(global positioning system) 프로토콜들, GLONASS(global navigation satellite system) 프로토콜들 등), IEEE 802.15.4 초광대역 통신 프로토콜들 또는 다른 초광대역 통신 프로토콜들 등을 포함한다. 각각의 통신 프로토콜은 프로토콜을 구현하는 데 사용되는 물리적 연결 방법을 지정하는 대응하는 무선 액세스 기술(RAT)과 연관될 수 있다.
디바이스(10)는 입출력 회로부(24)를 포함할 수 있다. 입출력 회로부(24)는 입출력 디바이스들(26)을 포함할 수 있다. 입출력 디바이스들(26)은 데이터가 디바이스(10)에 공급되게 하기 위해, 그리고 데이터가 디바이스(10)로부터 외부 디바이스들로 제공되게 하기 위해 사용될 수 있다. 입출력 디바이스들(26)은 사용자 인터페이스 디바이스들, 데이터 포트 디바이스들, 센서들, 및 다른 입출력 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입출력 디바이스들은 터치 스크린들, 터치 센서 능력들을 갖지 않는 디스플레이들, 버튼들, 조이스틱들, 스크롤링 휠들, 터치 패드들, 키 패드들, 키보드들, 마이크로폰들, 카메라들, 스피커들, 상태 표시자들, 광원들, 오디오 잭들 및 기타 오디오 포트 컴포넌트들, 디지털 데이터 포트 디바이스들, 광 센서들, 자이로스코프들, 가속도계들 또는 지구에 대한 모션 및 디바이스 배향을 검출할 수 있는 다른 컴포넌트들, 캐패시턴스 센서들, 근접 센서들(예를 들어, 용량성 근접 센서 및/또는 적외선 근접 센서), 자기 센서들, 및 기타 센서들 및 입출력 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
입출력 회로부(24)는 무선-주파수 신호들을 무선으로 전달하기 위한 무선 회로부(34)(때때로 본 명세서에서 무선 통신 회로부(34)로 지칭됨)와 같은 무선 회로부를 포함할 수 있다. 무선 통신을 지원하기 위해, 무선 회로부(34)는 하나 이상의 집적 회로들로 형성된 무선-주파수(RF) 송수신기 회로부, 전력 증폭기 회로부, 저잡음 입력 증폭기들, 수동 RF 컴포넌트들, 안테나들(40)과 같은 하나 이상의 안테나들, 송신 라인들, 및 RF 무선 신호들을 처리하기 위한 다른 회로부를 포함할 수 있다. 무선 신호들은 또한 광을 사용하여(예컨대, 적외선 통신을 사용하여) 전송될 수 있다.
도 2의 예에서는 명료함을 위해 제어 회로부(28)가 무선 회로부(34)로부터 분리된 것으로 도시되고 있으나, 무선 회로부(34)는 프로세싱 회로부(32)의 일부를 형성하는 프로세싱 회로부 및/또는 제어 회로부(28)의 저장 회로부(30)의 일부를 형성하는 저장 회로부를 포함할 수 있다(예컨대, 제어 회로부(28)의 부분들이 무선 회로부(34) 상에 구현될 수 있음). 예로서, 제어 회로부(28)(예컨대, 프로세싱 회로부(32))는 기저대역 프로세서 회로부, 또는 무선 회로부(34)의 일부를 형성하는 다른 제어 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
무선 회로부(34)는 다양한 무선-주파수 통신 대역들을 처리하기 위한 무선-주파수 송수신기 회로부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 회로부(34)는 IEEE 802.15.4 프로토콜 및/또는 다른 초광대역 통신 프로토콜들을 이용하여 통신을 지원하는 초광대역(UWB) 송수신기 회로부(36)를 포함할 수 있다. 초광대역 무선-주파수 신호들은 대역-제한 데이터 펄스들을 사용하는 임펄스 무선 시그널링 스킴에 기초할 수 있다. 초광대역 신호들은 499 ㎒ 내지 1331 ㎒의 대역폭들, 500 ㎒ 초과의 대역폭들 등과 같은 임의의 원하는 대역폭들을 가질 수 있다. 기저대역 내의 더 낮은 주파수들의 존재는 때때로 초광대역 신호들이 벽들과 같은 물체들을 통과하는 것을 허용할 수 있다. IEEE 802.15.4 시스템에서, 한 쌍의 전자 디바이스들은 무선 타임 스탬핑된 메시지들을 교환할 수 있다. 메시지들 내의 타임 스탬프들은 메시지들의 비행 시간을 결정하고, 그에 의해 디바이스들 사이의 거리(범위) 및/또는 디바이스들 사이의 각도(예컨대, 인입 무선-주파수 신호들의 도착 각도)를 결정하기 위해 분석될 수 있다. 초광대역 송수신기 회로부(36)는 약 5 ㎓ 내지 약 8.3 ㎓의 초광대역 통신 대역(예컨대, 6.5 ㎓ UWB 통신 대역, 8 ㎓ UWB 통신 대역, 및/또는 다른 적합한 주파수들)과 같은 주파수 대역들에서 동작할 수 있다(즉, 무선-주파수 신호들을 전달할 수 있다).
도 2에 도시된 바와 같이, 무선 회로부(34)는 또한 비-UWB 송수신기 회로부(38)를 포함할 수 있다. 비-UWB 송수신기 회로부(38)는 UWB 통신 대역들 외의 통신 대역들, 예컨대 Wi-Fi®(IEEE 802.11) 통신 또는 다른 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN) 대역들에서의 통신을 위한 2.4 ㎓ 및 5 ㎓ 대역들, 2.4 ㎓ Bluetooth® 통신 대역 또는 다른 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 대역들, 및/또는 600 ㎒ 내지 960 ㎒의 셀룰러 저대역(LB), 1410 ㎒ 내지 1510 ㎒ 의 셀룰러 중저대역(LMB), 1710 ㎒ 내지 2170 ㎒의 셀룰러 중대역(MB), 2300 ㎒ 내지 2700 ㎒의 셀룰러 고대역(HB), 3300 ㎒ 내지 5000 ㎒의 셀룰러 초고 대역(UHB), 또는 600 ㎒ 내지 5000 ㎒ 또는 다른 적합한 주파수들의 다른 통신 대역들과 같은 셀룰러 전화 주파수 대역들을 (예들로서) 처리할 수 있다.
비-UWB 송수신기 회로부(38)는 음성 데이터 및 비음성 데이터를 처리할 수 있다. 무선 회로부(34)는, 원하는 경우, 다른 단거리 및 장거리 무선 링크들을 위한 회로부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 회로부(34)는 60 ㎓ 송수신기 회로부(예컨대, 밀리미터 파 송수신기 회로부), 텔레비전 및 무선 신호들을 수신하기 위한 회로부, 호출 시스템 송수신기들, 근거리 통신(near field communication, NFC) 회로부 등을 포함할 수 있다.
무선 회로부(34)는 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 안테나들(40)은 임의의 적합한 유형들의 안테나 구조물들을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 안테나들(40)은 루프 안테나 구조물들, 패치 안테나 구조물들, 역-F 안테나 구조물들, 슬롯 안테나 구조물들, 평면형 역-F 안테나 구조물들, 나선형 안테나 구조물들, 다이폴 안테나 구조물들, 모노폴 안테나 구조물들, 이들 설계들 중 두 개 이상의 하이브리드들 등으로부터 형성되는 공진 요소들을 갖는 안테나들을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 안테나들(40) 중 하나 이상은 후면-공동형(cavity-backed) 안테나들일 수 있다.
상이한 유형들의 안테나들이 상이한 대역들 및 대역들의 조합들에 대해 사용될 수 있다. 예를 들면, 일 유형의 안테나는 로컬 무선 링크 안테나를 형성하는 데 사용될 수 있고, 다른 유형의 안테나는 원격 무선 링크 안테나를 형성하는 데 사용될 수 있다. 전용 안테나들이 UWB 통신 대역에서 무선-주파수 신호들을 전달하기 위해 사용될 수 있거나, 원하는 경우, 안테나들(40)이 UWB 통신 대역에서 무선-주파수 신호들 및 비-UWB 통신 대역에서 무선-주파수 신호들(예컨대, 무선 로컬 영역 네트워크 신호들 및/또는 셀룰러 전화 신호들) 둘 모두를 전달하도록 구성될 수 있다. 안테나들(40)은 초광대역 무선 통신을 처리하기 위한 2 개 이상의 안테나들을 포함할 수 있다. 일례로서 본 명세서에 기술되는 하나의 적합한 배열에서, 안테나들(40)은 초광대역 무선 통신을 처리하기 위한 3 개의 안테나들의 하나 이상의 그룹들(때때로 본 명세서에서 안테나들의 트리플렛들로 지칭됨)을 포함한다. 또 다른 적합한 배열에서, 안테나들(40)은 안테나들의 세트들의 트리플렛을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 안테나 세트는 4 개의 각자의 주파수들로 튜닝되는 4 개의 안테나들을 포함한다(예컨대, 안테나들(40)은 초광대역 무선 통신을 처리하기 위한 4 개의 안테나들의 3 개의 세트들을 포함할 수 있다). 안테나들(40)은, 원하는 경우, 초광대역 무선 통신을 처리하기 위한 안테나들의 하나 이상의 더블렛(doublet)들을 포함할 수 있다.
때때로 디바이스(10)와 같은 전자 디바이스들 내에서 공간은 확보하기가 힘들다. 디바이스(10) 내의 공간 소비를 최소화하기 위해, 동일한 안테나(40)가 다수의 주파수 대역들을 커버하는 데 사용될 수 있다. 일례로서 본 명세서에 기술되는 하나의 적합한 배열에서, 초광대역 무선 통신을 수행하는 데 사용되는 각각의 안테나(40)는 적어도 2 개의 초광대역 통신 대역들(예컨대, 6.5 ㎓ UWB 통신 대역 및 8.0 ㎓ UWB 통신 대역)에서 무선-주파수 신호들을 전달하는 다중-대역 안테나일 수 있다. 일례로서 본 명세서에 기술되는 다른 적합한 배열에서, 각각의 안테나(40)는 단일 초광대역 통신 대역에서 무선-주파수 신호들을 전달할 수 있지만, 안테나들(40)은 상이한 초광대역 주파수들을 커버하는 상이한 안테나들을 포함할 수 있다. (예컨대, UWB 프로토콜을 사용하여) UWB 통신 대역들에서 전달되는 무선-주파수 신호들은 본 명세서에서 때때로 UWB 신호들 또는 UWB 무선-주파수 신호들로서 지칭될 수 있다. UWB 통신 대역들 이외의 주파수 대역들에서의 무선-주파수 신호들(예컨대, 셀룰러 전화 주파수 대역들, WPAN 주파수 대역들, WLAN 주파수 대역들 등에서의 무선-주파수 신호들)은 때때로 본 명세서에서 비-UWB 신호들 또는 비-UWB 무선-주파수 신호들로 지칭될 수 있다.
무선 회로부(34)의 개략도가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 회로부(34)는 무선-주파수 송신 라인 경로(50)와 같은 무선-주파수 송신 라인 경로를 사용하여 주어진 안테나(40)에 커플링되는 송수신기 회로부(42)(예컨대, 도 2의 UWB 송수신기 회로부(36) 또는 비-UWB 송수신기 회로부(38))를 포함할 수 있다.
안테나(40)와 같은 안테나 구조물들에 상이한 관심 주파수들을 커버하는 능력을 제공하기 위해, 안테나(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 별개의 컴포넌트들이 필터 회로부 내에 통합될 수 있다. 용량성 구조물들, 유도성 구조물들, 및 저항성 구조물들이 또한, 패턴화된 금속 구조물들(예컨대, 안테나의 일부)로부터 형성될 수 있다. 원하는 경우, 안테나(40)에는 관심 통신(주파수) 대역들에 걸쳐 안테나들을 튜닝하는 튜닝가능한 컴포넌트들과 같은 조정가능 회로들이 제공될 수 있다. 튜닝가능한 컴포넌트들은 튜닝가능한 필터 또는 튜닝가능한 임피던스 매칭 네트워크의 일부일 수 있거나, 안테나 공진 요소의 일부일 수 있거나, 안테나 공진 요소와 안테나 접지부 사이의 갭 등을 넓힐 수 있다.
무선-주파수 송신 라인 경로(50)는 하나 이상의 무선-주파수 송신 라인들(때때로 본 명세서에서 단순히 송신 라인들로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 무선-주파수 송신 라인 경로(50)(예컨대, 무선-주파수 송신 라인 경로(50) 내의 송신 라인들)는 포지티브 신호 전도체(52)와 같은 포지티브 신호 전도체 및 접지 전도체(54)와 같은 접지 신호 전도체를 포함할 수 있다.
무선-주파수 송신 라인 경로(50) 내의 송신 라인들은, 예를 들어 동축 케이블 송신 라인들(예컨대, 접지 전도체(54)가 그의 길이를 따라 신호 전도체(52)를 둘러싸는 접지된 전도성 브레이드로서 구현될 수 있음), 스트립라인 송신 라인들(예컨대, 여기서 접지 전도체(54)는 신호 전도체(52)의 두 측면들을 따라 연장됨), 마이크로스트립 송신 라인(예컨대, 여기서 접지 전도체(54)는 신호 전도체(52)의 일 측면을 따라 연장됨), 금속화된 비아에 의해 실현된 동축 프로브들, 에지-커플링된 마이크로스트립 송신 라인들, 에지-커플링된 스트립라인 송신 라인들, 도파관 구조물들(예컨대, 동일 평면 도파관들 또는 접지된 동일 평면 도파관들), 이들 유형의 송신 라인들 및/또는 다른 송신 라인 구조물들의 조합들 등을 포함할 수 있다. 때때로 본 명세서에서 예로서 기술되는 하나의 적합한 배열에서, 무선-주파수 송신 라인 경로(50)는 송수신기 회로부(42)에 커플링된 스트립라인 송신 라인 및 스트립라인 송신 라인과 안테나(40) 사이에 커플링된 마이크로스트립 송신 라인을 포함할 수 있다.
무선-주파수 송신 라인 경로(50) 내의 송신 라인들은 강성 및/또는 가요성 인쇄 회로 보드들에 통합될 수 있다. 하나의 적합한 배열에서, 무선-주파수 송신 라인 경로(50)는 다층의 라미네이트된 구조물들(예컨대, 구리와 같은 전도성 재료 및 중간 접착제 없이 함께 라미네이트되는 수지와 같은 유전체 재료의 층들) 내에 통합되는 송신 라인 전도체들(예컨대, 신호 전도체들(52) 및 접지 전도체들(54))을 포함할 수 있다. 다층의 라미네이트된 구조물들은, 원하는 경우, 다수의 차원들(예컨대, 2차원 또는 3차원)로 접히거나 굽혀질 수 있고, 굽힘 이후 굽혀지거나 또는 접힌 형상을 유지할 수 있다(예컨대, 다층의 라미네이트된 구조물들은 다른 디바이스 컴포넌트들 주위에서 라우팅하기 위해 특정 3차원 형상으로 접혀질 수 있고, 보강재들 또는 다른 구조물들에 의해 제자리에서 유지되지 않으면서 접힘 이후 그의 형상을 유지하기에 충분히 강성일 수 있다). 라미네이트된 구조물들의 다수의 층들 모두는 (예컨대, 접착제를 이용하여 다수의 층들을 함께 라미네이트하기 위해 다수의 가압 프로세스들을 수행하는 것과는 반대로) 접착제 없이 함께 (예컨대, 단일 가압 프로세스에서) 배치(batch) 라미네이트될 수 있다.
매칭 네트워크는 무선-주파수 송신 라인 경로(50)의 임피던스에 안테나(40)의 임피던스를 매칭시키는 데 사용되는 인덕터들, 저항기들, 및 커패시터들과 같은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 매칭 네트워크 컴포넌트들이 개별 컴포넌트들(예컨대, 표면 장착 기술 컴포넌트들)로서 제공될 수 있거나, 또는 하우징 구조물들, 인쇄 회로 보드 구조물들, 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 고정된 컴포넌트들일 수 있다.
무선-주파수 송신 라인 경로(50)는 안테나(40)와 연관된 안테나 피드 구조물들에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 안테나(40)는 역-F 안테나, 평면형 역-F 안테나, 패치 안테나 또는 단자(46)와 같은 포지티브 안테나 피드 단자 및 접지 안테나 피드 단자(48)와 같은 접지 안테나 피드 단자를 구비한 안테나 피드(44)를 갖는 다른 안테나를 형성할 수 있다. 신호 전도체(52)는 포지티브 안테나 피드 단자(46)에 커플링될 수 있고, 접지 전도체(54)는 접지 안테나 피드 단자(48)에 커플링될 수 있다. 원하는 경우, 다른 유형들의 안테나 피드 배열들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 안테나(40)는 대응하는 송신 라인을 통해 송수신기 회로부(42)의 각자의 포트에 각각 커플링된 다수의 피드들을 사용하여 피딩(feed)될 수 있다. 원하는 경우, 신호 전도체(52)는 안테나(40) 상의 다수의 위치들에 커플링될 수 있다(예컨대, 안테나(40)는 동일한 무선-주파수 송신 라인 경로(50)의 신호 전도체(52)에 커플링된 다수의 포지티브 안테나 피드 단자들을 포함할 수 있다). 원하는 경우(예컨대, 임의의 주어진 시간에 하나 이상의 포지티브 안테나 피드 단자들을 선택적으로 활성화시키기 위해), 스위치들이 송수신기 회로부(42)와 포지티브 안테나 피드 단자들 사이의 신호 전도체 상에 개재될 수 있다. 도 3의 예시적인 피딩 구성은 단지 예시적인 것이다.
동작 동안, 디바이스(10)는 외부 무선 장비와 통신할 수 있다. 원하는 경우, 디바이스(10)는 디바이스(10)와 외부 무선 장비 사이에서 전달되는 무선-주파수 신호들을 사용하여 디바이스(10)에 대한 외부 무선 장비의 위치를 식별할 수 있다. 디바이스(10)는 외부 무선 장비에 대한 범위(예컨대, 외부 무선 장비와 디바이스(10) 사이의 거리) 및 외부 무선 장비로부터의 무선-주파수 신호들의 도착 각도(angle of arrival, AoA)(예컨대, 무선-주파수 신호들이 디바이스(10)에 의해 외부 무선 장비로부터 수신되는 각도)를 식별함으로써 외부 무선 장비의 상대적 위치를 식별할 수 있다.
도 4는 디바이스(10)가 디바이스(10)와 외부 무선 장비, 예컨대 무선 네트워크 노드(60)(때때로 본 명세서에서 무선 장비(60), 무선 디바이스(60), 외부 디바이스(60), 또는 외부 장비(60)로 지칭됨) 사이의 거리(D)를 어떻게 결정할 수 있는지를 보여주는 도면이다. 노드(60)는 무선-주파수 신호들(56)과 같은 무선-주파수 신호들을 수신 및/또는 송신할 수 있는 디바이스들을 포함할 수 있다. 노드(60)는 태깅된 디바이스들(예컨대, 무선 수신기 및/또는 무선 송신기가 제공된 임의의 적합한 객체), 전자 장비(예컨대, 인프라스트럭처-관련 디바이스), 및/또는 다른 전자 디바이스들(예컨대, 디바이스(10)와 동일한 무선 통신 능력들 중 일부 또는 전부를 포함하는, 도 1과 관련하여 기술된 유형의 디바이스들)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 노드(60)는 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 다소 더 소형인 디바이스, 예컨대 손목 시계형 디바이스, 펜던트 디바이스, 헤드폰 디바이스, 이어피스 디바이스, 헤드셋 디바이스(예컨대, 가상 현실 또는 증강 현실 헤드셋 디바이스들) 또는 다른 웨어러블 또는 미니어처 디바이스, 핸드헬드 디바이스, 예컨대 셀룰러 전화기, 미디어 재생기, 또는 다른 소형 휴대용 디바이스일 수 있다. 노드(60)는 또한 셋톱 박스, 무선 통신 능력을 가진 카메라 디바이스, 데스크톱 컴퓨터, 컴퓨터 또는 다른 프로세싱 회로부가 일체화된 디스플레이, 일체화된 컴퓨터가 없는 디스플레이, 또는 다른 적합한 전자 장비일 수 있다. 노드(60)는 또한 키 포브, 지갑, 책, 펜, 또는 저전력 송신기(예컨대, RFID 송신기 또는 다른 송신기)가 제공된 다른 객체일 수 있다. 노드(60)는 전자 장비, 예컨대 온도 조절기, 연기 검출기, Bluetooth® 저에너지(Bluetooth LE) 비콘, Wi-Fi® 무선 액세스 포인트, 무선 기지국, 서버, 난방, 환기, 및 공조(HVAC) 시스템(때때로 온도 제어 시스템으로 지칭됨), 발광 다이오드(LED) 전구와 같은 광원, 광 스위치, 전원 콘센트, 탑승자 검출기(occupancy detector)(예컨대, 능동형 또는 수동형 적외선 광 검출기, 마이크로파 검출기 등), 도어 센서, 수분 센서, 전자 도어 잠금 장치, 보안 카메라, 또는 다른 디바이스일 수 있다. 원하는 경우, 디바이스(10)는 또한 이들 유형의 디바이스들 중 하나일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)는 무선 무선-주파수 신호들(56)을 사용하여 노드(60)와 통신할 수 있다. 무선-주파수 신호들(56)은 Bluetooth® 신호들, 근거리 통신 신호들, IEEE 802.11 신호들과 같은 무선 로컬 영역 네트워크 신호들, 60 ㎓에서의 신호들과 같은 밀리미터 파 통신 신호들, UWB 신호들, 다른 무선-주파수 무선 신호들, 적외선 신호들 등을 포함할 수 있다. 본 명세서에 예로서 기술되는 하나의 적합한 배열에서, 무선-주파수 신호들(56)은 6.5 ㎓ 및 8 ㎓ UWB 통신 대역들과 같은 다수의 UWB 통신 대역들에서 전달되는 UWB 신호들이다. 무선-주파수 신호들(56)은 위치 및 배향 정보와 같은 정보를 결정 및/또는 전달하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(10)(도 2) 내의 제어 회로부(28)는 무선-주파수 신호들(56)을 사용하여 디바이스(10)에 대한 노드(60)의 위치(58)를 결정할 수 있다.
노드(60)가 통신 신호들을 전송 또는 수신할 수 있는 배열들에서, 디바이스(10) 상의 제어 회로부(28)(도 2)는 도 4의 무선-주파수 신호들(56)을 사용하여 거리(D)를 결정할 수 있다. 제어 회로부는 신호 강도 측정 스킴들(예컨대, 노드(60)로부터 무선-주파수 신호들(56)의 신호 강도를 측정함)을 사용하여, 또는 시간-기반 측정 방식들, 예컨대 비행 시간 측정 기법들, 도착 시간차 측정 기법들, 도착 각도 측정 기법들, 삼각 측량 방법들, 비행 시간 방법들을 사용하여, 크라우드소싱된(crowdsourced) 위치 데이터베이스 및 다른 적합한 측정 기법들을 사용하여, 거리(D)를 결정할 수 있다. 그렇지만, 이것은 예시적인 것에 불과하다. 원하는 경우, 제어 회로부는 거리(D)를 결정하는 것을 돕기 위해 글로벌 포지셔닝 시스템 수신기 회로부, 근접 센서들(예컨대, 적외선 근접 센서들 또는 다른 근접 센서들), 카메라로부터의 이미지 데이터, 모션 센서들로부터의 모션 센서 데이터, 및/또는 디바이스(10) 상의 다른 회로부를 사용한 것으로부터의 정보를 사용할 수 있다. 디바이스(10)와 노드(60) 사이의 거리(D)를 결정하는 것에 부가하여, 제어 회로부는 노드(60)에 대한 디바이스(10)의 배향을 결정할 수 있다.
도 5는 노드(60)와 같은 인근 노드들에 대한 디바이스(10)의 포지션 및 배향이 어떻게 결정될 수 있는지를 도시한다. 도 5의 예에서, 디바이스(10) 상의 제어 회로부(예컨대, 도 2의 제어 회로부(28))는 수평 극 좌표계를 사용하여 노드(60)에 대한 디바이스(10)의 위치 및 배향을 결정한다. 이러한 유형의 좌표계에서, 제어 회로부는 디바이스(10)에 대한 인근 노드들(60)의 포지션을 설명하기 위해 방위각(azimuth angle)(θ) 및/또는 고각(elevation angle)(φ)을 결정할 수 있다. 제어 회로부는 로컬 수평선(64)과 같은 기준 평면 및 기준 벡터(68)와 같은 기준 벡터를 정의할 수 있다. 로컬 수평선(64)은 디바이스(10)와 교차하며 디바이스(10)의 표면(예컨대, 디바이스(10)의 전면 또는 후면)에 대해 정의되는 평면일 수 있다. 예를 들어, 로컬 수평선(64)은 디바이스(10)(도 1)의 디스플레이(14)에 평행하거나 그와 동일 평면 상에 있는 평면일 수 있다. 기준 벡터(68)(때때로 "북쪽" 방향으로 지칭됨)는 로컬 수평선(64) 내의 벡터일 수 있다. 원하는 경우, 기준 벡터(68)는 디바이스(10)의 종축(62)(예컨대, 디바이스(10)의 중심 아래로 길이 방향으로 이어지고 디바이스(10)의 최장 직사각형 치수에 평행한, 도 1의 Y-축에 평행한, 축)과 정렬될 수 있다. 기준 벡터(68)가 디바이스(10)의 종축(62)과 정렬될 때, 기준 벡터(68)는 디바이스(10)가 포인팅되고 있는 방향에 대응할 수 있다.
방위각(θ) 및 고각(φ)은 로컬 수평선(64) 및 기준 벡터(68)에 대해 측정될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 노드(60)의 고각(φ)(때때로 고도로 지칭됨)은 노드(60)와 디바이스(10)의 로컬 수평선(64) 사이의 각도(예컨대, 디바이스(10)와 노드(60) 사이에서 연장되는 벡터(67)와 디바이스(10)와 로컬 수평선(64) 사이에서 연장되는 동일 평면 벡터(66) 사이의 각도)이다. 노드(60)의 방위각(θ)은 로컬 수평선(64) 주위의 노드(60)의 각도(예컨대, 기준 벡터(68)와 벡터(66) 사이의 각도)이다. 도 5의 예에서, 노드(60)의 방위각(θ) 및 고각(φ)은 0°보다 크다.
원하는 경우, 종축(62) 이외의 다른 축들이 기준 벡터(68)를 정의하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부는 기준 벡터(68)로서 종축(62)에 수직인 수평축을 사용할 수 있다. 이는 노드들(60)이 디바이스(10)의 측면 부분 옆에 위치될 때(예컨대, 디바이스(10)가 노드들(60) 중 하나와 나란히 배향될 때)를 결정하는 데 유용할 수 있다.
노드(60)에 대한 디바이스(10)의 배향을 결정한 후에, 디바이스(10) 상의 제어 회로부는 적합한 동작을 취할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부는, 노드(60)로 정보를 송신할 수 있고, 노드(60)로부터 정보를 요청 및/또는 수신할 수 있고, 노드(60)와의 무선 페어링의 시각적 표시를 디스플레이하기 위해 디스플레이(14)(도 1)를 사용할 수 있고, 노드(60)와의 무선 페어링의 오디오 표시를 생성하기 위해 스피커들을 사용할 수 있고, 노드(60)와의 무선 페어링을 나타내는 햅틱 출력을 생성하기 위해 진동기, 햅틱 액추에이터, 또는 다른 기계적 요소를 사용할 수 있고, 디바이스(10)에 대한 노드(60)의 위치의 시각적 표시를 디스플레이하기 위해 디스플레이(14)를 사용할 수 있고, 노드(60)의 위치의 오디오 표시를 생성하기 위해 스피커들을 사용할 수 있고, 노드(60)의 위치를 나타내는 햅틱 출력을 생성하기 위해 진동기, 햅틱 액추에이터, 또는 다른 기계적 요소를 사용할 수 있고/있거나, 다른 적합한 동작을 취할 수 있다.
하나의 적합한 배열에서, 디바이스(10)는 2 개 이상의 초광대역 안테나들을 사용하여 디바이스(10)와 노드(60) 사이의 거리 및 노드(60)에 대한 디바이스(10)의 배향을 결정할 수 있다. 초광대역 안테나들은 노드(60)로부터 무선-주파수 신호들(예컨대, 도 4의 무선-주파수 신호들(56))을 수신할 수 있다. 무선 통신 신호들에서의 타임 스탬프들이 분석되어 무선 통신 신호들의 비행 시간을 결정하고 이에 의해 디바이스(10)와 노드(60) 사이의 거리(범위)를 결정할 수 있다. 추가적으로, 도착 각도(AoA) 측정 기법들은 노드(60)에 대한 전자 디바이스(10)의 배향(예컨대, 방위각(θ) 및 고각(φ))을 결정하는 데 사용될 수 있다.
도착 각도 측정에서, 노드(60)는 무선-주파수 신호(예컨대, 도 4의 무선-주파수 신호들(56))를 디바이스(10)로 송신한다. 디바이스(10)는 둘 이상의 초광대역 안테나들 사이의 무선-주파수 신호들의 도착 시간의 지연을 측정할 수 있다. 도착 시간의 지연(예컨대, 각각의 초광대역 안테나에서 수신된 위상의 차이)은 무선-주파수 신호의 도착 각도(및 따라서 디바이스(10)에 대한 노드(60)의 각도)를 결정하는 데 사용될 수 있다. 일단 거리(D) 및 도착 각도가 결정되면, 디바이스(10)는 디바이스(10)에 대한 노드(60)의 정확한 위치에 대한 지식을 가질 수 있다.
도 6은 노드(60)에 대한 디바이스(10)의 배향을 결정하기 위해 도착 각도 측정 기법들이 어떻게 사용될 수 있는지를 보여주는 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)는 각자의 무선-주파수 송신 라인 경로들(예컨대, 제1 무선-주파수 송신 라인 경로(50-1) 및 제2 무선-주파수 송신 라인 경로(50-2))을 통해 UWB 송수신기 회로부(36)에 커플링된 다수의 안테나들(예컨대, 제1 안테나(40-1) 및 제2 안테나(40-2))을 포함할 수 있다.
안테나들(40-1, 40-2)은 각각 노드(60)로부터 무선-주파수 신호들(56)을 수신할 수 있다(도 5). 안테나들(40-1, 40-2)은 거리(d1)만큼 측방향으로 분리될 수 있으며, 여기서 안테나(40-1)는 안테나(40-2)(도 6의 예에서)보다 노드(60)로부터 더 멀리 떨어져 있다. 따라서, 무선-주파수 신호들(56)은 안테나(40-2)보다 안테나(40-1)에 도달하기 위해 더 큰 거리를 이동한다. 노드(60)와 안테나(40-1) 사이의 추가 거리는 도 6에서 거리(d2)로 도시된다. 도 6은 또한 각도(a) 및 각도(b)(여기서 a + b = 90°임)를 도시한다.
거리(d2)는 각도(a) 또는 각도(b)의 함수로서 결정될 수 있다(예컨대, d2= d1*sin(a) 또는 d2= d1*cos(b)). 거리(d2)는 또한 안테나(40-1)에 의해 수신된 신호와 안테나(40-2)에 의해 수신된 신호 사이의 위상차의 함수로서 결정될 수 있으며(예컨대, d2 = (PD)*λ/(2*π)), 여기서 PD는 안테나(40-1)에 의해 수신된 신호와 안테나(40-2)에 의해 수신된 신호 사이의 위상차(때때로 "Δφ"로 기재됨)이고, λ는 무선-주파수 신호들(56)의 파장이다. 디바이스(10)는 수신된 신호들의 위상을 측정하고 위상차(PD)를 식별하기 위해 각각의 안테나에 커플링된 위상 측정 회로부를 포함할 수 있다(예컨대, 하나의 안테나에 대해 측정된 위상을 다른 안테나에 대해 측정된 위상으로부터 감산함으로써). 각도(a)(예컨대, a = sin-1((PD)*λ/(2*π*d1)) 또는 각도(b)에 대해 풀기 위해 d2에 대한 2 개의 방정식들이 서로 동일하게 설정되고(예컨대, d1*sin(a) = (PD)*λ/(2*π)) 재배열될 수 있다. 따라서, 도착 각도는, 안테나들(40-1, 40-2) 사이의 알려진(미리 결정된) 거리(d1), 안테나(40-1)에 의해 수신된 신호와 안테나(40-2)에 의해 수신된 신호 사이의 검출된(측정된) 위상차(PD), 및 수신된 무선-주파수 신호들(56)의 알려진 파장(주파수)에 기초하여 (예컨대, 도 2의 제어 회로부(28)에 의해) 결정될 수 있다. 도 6의 각도(a) 및/또는 각도(b)는, 예를 들어 도 5의 방위각(θ) 및 고각(φ)을 얻기 위해 구면 좌표로 변환될 수 있다. 제어 회로부(28)(도 2)는 방위각(θ) 및 고각(φ) 중 하나 또는 이 둘 모두를 계산함으로써 무선-주파수 신호들(56)의 도착 각도를 결정할 수 있다.
거리(d1)는 안테나(40-1)에 의해 수신된 신호와 안테나(40-2)에 의해 수신된 신호 사이의 위상차(PD)에 대한 계산을 용이하게 하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 거리(d1)는 수신된 무선-주파수 신호들(56)의 파장(예컨대, 유효 파장)의 1/2 이하일 수 있다(예컨대, 다수의 위상차 솔루션들을 회피하기 위해).
(도 6에서와 같이) 도착 각도를 결정하기 위한 2 개의 안테나들을 이용하여, 단일 평면 내에서의 도착 각도가 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 6의 안테나들(40-1, 40-2)은 도 5의 방위각(θ)을 결정하는 데 사용될 수 있다. 다수의 평면들에서 도착 각도 결정을 가능하게 하기 위해 제3 안테나가 포함될 수 있다(예컨대, 도 5의 방위각(θ) 및 고각(φ) 둘 모두가 결정될 수 있다). 이러한 시나리오의 3 개의 안테나들은 소위 안테나들의 트리플렛(triplet)을 형성할 수 있으며, 여기서 트리플렛 내의 각각의 안테나는 직각 삼각형의 각자의 모서리 상에 놓이도록 배열된다(예컨대, 트리플렛은 도 6의 안테나들(40-1, 40-2), 및 안테나들(40-1, 40-2) 사이의 벡터에 수직인 방향으로 안테나(40-1)로부터 거리(d1)에 위치된 제3 안테나를 포함할 수 있다). 안테나들(40)의 트리플렛들은 (예컨대, 도 5의 방위각(θ) 및 고각(φ) 둘 모두를 결정하기 위해) 2 개의 평면들에서의 도착 각도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 도착 각도를 결정하기 위해 안테나들(40)의 트리플렛들 및/또는 안테나들의 더블렛들(예컨대, 도 6의 안테나들(40-1, 40-2)과 같은 한 쌍의 안테나들)이 디바이스(10)에 사용될 수 있다. 원하는 경우, 안테나들의 상이한 더블렛들이 디바이스(10) 내에서 서로에 대해 직교로 배향되어, (예컨대, 각각 단일의 각자의 평면에서 도착 각도를 측정하는 안테나들(40)의 2 개 이상의 직교 더블렛들을 사용하여) 2 차원에서의 도착 각도를 복구할 수 있다.
원하는 경우, 초광대역 통신을 수행하기 위해 디바이스(10)에 의해 사용되는 안테나들의 트리플렛 또는 더블렛 내의 각각의 안테나가 공통 기판에 장착될 수 있다. 도 7은 안테나들(40)이 가요성 인쇄 회로와 같은 공통 기판에 어떻게 장착될 수 있는지를 보여주는 상면도(top-down view)이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 초광대역 통신을 수행하기 위한 2 개 이상의 안테나들(예컨대, 안테나들의 트리플렛)이 가요성 인쇄 회로(70)에 장착될 수 있다. 가요성 인쇄 회로(70)는 원하는 경우 (예컨대, 가요성 인쇄 회로(70) 부근의 다른 전자 디바이스 컴포넌트들의 존재를 수용하기 위해) 하나 이상의 축들을 따라 구부러지거나 접힐 수 있다.
가요성 인쇄 회로(70)는 부분들(72)(때때로 본 명세서에서 스터브 부분들(72) 또는 스터브들(72)로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 초광대역 통신을 수행하기 위한 안테나들(40)은 가요성 인쇄 회로(70)의 스터브들(72) 상의 영역들(80, 78, 74) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 초광대역 통신을 수행하기 위한 안테나들(40)의 트리플렛은 영역(74) 내의 제1 안테나, 영역(78) 내의 제2 안테나, 및 영역(80) 내의 제3 안테나를 포함할 수 있다. 다른 적합한 배열에서, 안테나들(40)은 안테나들의 세트들의 트리플렛을 포함할 수 있고, 여기서 안테나들의 각각의 세트는 2 개 이상의 안테나들(40)(예컨대, 4 개의 안테나들(40))을 포함하고, 각자의 세트들이 영역들(80, 78, 74) 내에 형성된다. 가요성 인쇄 회로(70) 상의 스터브들(72) 중 하나 이상은 무선 로컬 영역 네트워크 통신 대역에서 무선-주파수 신호들을 전달하기 위한 무선 로컬 영역 네트워크 안테나와 같은 비-UWB 신호들을 전달하기 위한 (예컨대, 영역(76) 내의) 비-UWB 안테나를 포함할 수 있다.
무선-주파수 송신 라인 경로들(예컨대, 도 3의 무선-주파수 송신 라인 경로(50))은 가요성 인쇄 회로(70) 상에 형성될 수 있고, 영역들(80, 78, 74) 내의 안테나들에 커플링될 수 있다. 가요성 인쇄 회로(70)는 하나 이상의 무선-주파수 커넥터들(82)을 포함할 수 있다(예컨대, 가요성 인쇄 회로(70) 내의 스터브들(72) 중 하나 이상에 또는 다른 곳에). 무선-주파수 커넥터(82)는 디바이스(10) 내의 송수신기 회로부(예컨대, 도 3의 송수신기 회로부(42))에 가요성 인쇄 회로(70) 상의 무선-주파수 송신 라인 경로들을 커플링할 수 있다. 송수신기 회로부는, 예를 들어, 디바이스(10)를 위한 메인 로직 보드와 같은 상이한 기판에 장착될 수 있다.
도 7의 예는 단지 예시적인 것이다. 일반적으로, 가요성 인쇄 회로(70)는 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다. 가요성 인쇄 회로(70)는 스터브들(72)을 포함할 필요가 없다(예컨대, 가요성 인쇄 회로(70)는 직사각형 형상 또는 다른 형상들을 가질 수 있다). 초광대역 통신을 수행하기 위해 가요성 인쇄 회로(70) 상에 안테나들의 더블렛만이 형성되는 시나리오들에서 영역들(80, 78, 74) 중 하나가 생략될 수 있다. 다른 적합한 배열에서, 도 7의 가요성 인쇄 회로(70)는 안테나들(40)을 위한 강성 인쇄 회로 보드 또는 다른 기판들로 대체될 수 있다. 원하는 경우, 다른 컴포넌트들(예컨대, 도 2의 입출력 디바이스들(26) 또는 제어 회로부(28)의 부분들, 추가적인 안테나들 등)이 가요성 인쇄 회로(70)에 장착될 수 있다.
임의의 원하는 안테나 구조물들이 도 7의 영역들(74, 80, 78) 내에 안테나들(40)을 구현하는 데(예컨대, UWB 신호들을 전달하기 위해 적어도 도 6의 안테나들(40-1, 40-2)을 구현하는 데) 사용될 수 있다. 때때로 본 명세서에 예로서 기술되는 하나의 적합한 배열에서, 평면형 역-F 안테나 구조물들이 안테나들(40)을 구현하는 데 사용될 수 있다. 평면형 역-F 안테나 구조물들을 사용하여 구현되는 안테나들은 때때로 본 명세서에서 평면형 역-F 안테나들로 지칭될 수 있다.
도 8은 안테나(40)(예컨대, 도 6의 안테나들(40-1, 40-2) 중 주어진 하나의 안테나)를 형성하는 데 사용될 수 있는 역-F 안테나 구조물들의 개략도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 안테나(40)는 안테나 공진 요소(86)와 같은 안테나 공진 요소 및 안테나 접지부(84)와 같은 안테나 접지부를 포함할 수 있다. 안테나 공진 요소(86)는 복귀 경로(88)에 의해 안테나 접지부(84)에 단락되는 공진 요소 아암(90)(때때로 본 명세서에서 안테나 공진 요소 아암으로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 안테나(40)는 송신 라인(예컨대, 도 3의 무선-주파수 송신 라인 경로(50) 내의 송신 라인)을 안테나 피드(44)의 포지티브 안테나 피드 단자(46) 및 접지 안테나 피드 단자(48)에 커플링함으로써 피딩될 수 있다. 포지티브 안테나 피드 단자(46)는 공진 요소 아암(90)에 커플링될 수 있고 접지 안테나 피드 단자(48)는 안테나 접지부(84)에 커플링될 수 있다. 복귀 경로(88)는 안테나 피드(44)와 평행하게 공진 요소 아암(90)과 안테나 접지부(84) 사이에 커플링될 수 있다. 공진 요소 아암(90)의 길이는 안테나의 응답(공진) 주파수를 결정할 수 있다.
도 8의 예에서, 안테나(40)는 단일 주파수 대역만을 커버하도록 구성된다. 원하는 경우, 안테나 공진 요소(86)는 다수의 주파수 대역들을 커버하도록 안테나(40)를 구성하는 다수의 공진 요소 아암들(90)을 포함할 수 있다. 도 9는 안테나(40)(예컨대, 도 6의 안테나들(40-1, 40-2) 중 주어진 하나의 안테나)를 형성하는 데 사용될 수 있는 이중 대역 역-F 안테나 구조물들의 개략도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 안테나 공진 요소(86)는 제1 공진 요소 아암(90L) 및 복귀 경로(88)의 대향 측면들로부터 연장되는 제2 공진 요소 아암(90H)을 포함한다.
제1 공진 요소 아암(90L)(때때로 본 명세서에서 저대역 아암(90L)으로 지칭됨)의 길이는 제1 주파수 대역에서 방사하도록 선택될 수 있고, 제2 공진 요소 아암(90H)(때때로 본 명세서에서 고대역 아암(90H)으로 지칭됨)의 길이는 제1 주파수 대역보다 더 높은 주파수들에서 제2 주파수 대역에서 방사하도록 선택될 수 있다. 일례로서, 저대역 아암(90L)은 6.5 ㎓ UWB 통신 대역에서 방사하도록 저대역 아암(90L)을 구성하는 길이를 가질 수 있는 반면, 고대역 아암(90H)은 8.0 ㎓ UWB 통신 대역에서 방사하도록 고대역 아암(90H)을 구성하는 길이를 갖는다.
도 9의 안테나(40)는 안테나 피드(44H) 및 안테나 피드(44L)와 같은 2 개의 안테나 피드들을 사용하여 피딩될 수 있다. 안테나 피드(44H)는 고대역 아암(90H)에 커플링된 포지티브 안테나 피드 단자(46H)를 포함할 수 있다. 안테나 피드(44L)는 저대역 아암(90L)에 커플링된 포지티브 안테나 피드 단자(46L)를 포함할 수 있다. 안테나 피드들(44L, 44H)의 접지 안테나 피드 단자들은 명료함을 위해 도 9의 예에 도시되지 않는다. 원하는 경우, 안테나 피드들(44L, 44H)은 동일한 접지 안테나 피드 단자를 공유할 수 있다. 포지티브 안테나 피드 단자들(46H, 46L)은 둘 모두 동일한 송신 라인에(예컨대, 도 3에 도시된 것과 동일한 신호 전도체(52)에) 커플링될 수 있다. 이는, 예를 들어, 저대역 아암(90L)에 의해 커버되는 주파수 대역 및 고대역 아암(90H)에 의해 커버되는 주파수 대역 둘 모두에서 안테나(40)의 안테나 효율을 최적화할 수 있다(예컨대, 안테나 전류가 복귀 경로(88)를 통해 접지에 먼저 단락되지 않고 대응하는 포지티브 안테나 피드 단자를 통해 각각의 공진 요소 아암에 전달될 수 있기 때문이다).
때때로 본 명세서에 예로서 기술되는 하나의 적합한 배열에서, 안테나(40)는 이중 대역 평면형 역-F 안테나일 수 있다. 이중 대역 평면형 역-F 안테나로서 구성될 때, 공진 요소 아암들(90H, 90L)은 안테나 접지부(84) 위의 평탄한 측방향 영역을 가로질러 연장되는 전도성 구조물(예컨대, 전도성 트레이스 또는 패치, 시트 금속, 전도성 포일 등)을 사용하여 형성될 수 있다.
도 10은 안테나(40)(예컨대, 도 6의 안테나들(40-1, 40-2) 중 주어진 하나의 안테나)를 형성하는 데 사용될 수 있는 이중 대역 평면형 역-F 안테나 구조물들의 저면도(bottom-up view)이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 안테나(40)의 안테나 공진 요소(86)(예컨대, 이중 대역 평면형 역-F 안테나)는 아래에 놓인 유전체 기판(92)의 표면 상의(예컨대, 유전체 기판(92)의 최상부 표면 상의) 전도성 트레이스들과 같은 전도성 구조물들로부터 형성될 수 있다. 유전체 기판(92)은 에폭시, 플라스틱, 세라믹, 유리, 발포체, 폴리이미드, 액정 폴리머, 또는 다른 재료들과 같은 임의의 원하는 유전체 재료들로부터 형성될 수 있다. 일례로서 본 명세서에 기술된 하나의 적합한 배열에서, 유전체 기판(92)은 가요성 인쇄 회로 재료(예컨대, 폴리이미드, 액정 폴리머 등)의 스택된 층들을 갖는 가요성 인쇄 회로 기판이다. 따라서, 유전체 기판(92)은 때때로 본 명세서에서 가요성 인쇄 회로 기판(92)으로 지칭될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 안테나 공진 요소(86)는 고대역 아암(90H)의 길이(L2)와 저대역 아암(90L)의 길이(L1)의 합과 동일한 길이를 갖는 평면 형상을 가질 수 있다. 안테나 공진 요소(86)(예컨대, 각각의 공진 요소 아암들(90H, 90L))는 안테나 공진 요소(86)가 안테나 접지부(예컨대, 도 9의 안테나 접지부(84))에 평행한 주어진 평면(예컨대, 도 10의 X-Y 평면) 내에서 측방향으로 연장되는 평면 형상을 갖도록 수직 폭(95)을 가질 수 있다. 다시 말하면, 저대역 아암(90L)은 길이(L1) 및 폭(95)을 갖는 반면, 고대역 아암(90H)은 길이(L2) 및 폭(95)을 갖는다. 도 10의 예는 단지 예시적인 것이며, 원하는 경우, 저대역 아암(90L) 및/또는 고대역 아암(90H)은 다른 형상들(예컨대, 안테나(40)의 근처에 다른 컴포넌트들을 수용하기 위한 컷-아웃(cut-out) 영역들을 갖는 형상들, 임의의 원하는 수의 만곡된 및/또는 직선 에지들을 갖는 형상들 등)을 가질 수 있다. 이들 시나리오들에서, 예를 들어, 길이(L1)는 저대역 아암(90L)의 최대 측방향 치수일 수 있고, 길이(L2)는 고대역 아암(90H)의 최대 측방향 치수일 수 있다.
길이(L2)는 8.0 ㎓ UWB 통신 대역과 같은 비교적 높은 주파수 대역에서 방사하도록 고대역 아암(90H)을 구성하도록 선택될 수 있다. 길이(L1)는 6.5 ㎓ UWB 통신 대역과 같은 비교적 낮은 주파수 대역에서 방사하도록 저대역 아암(90L)을 구성하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 길이(L2)는 8.0 ㎓ UWB 통신 대역 내의 주파수에 대응하는 유효 파장의 1/4 과 대략 동일할 수 있다(예컨대, 그의 15% 이내). 유사하게, 길이(L1)는 6.5 ㎓ UWB 통신 대역 내의 주파수에 대응하는 유효 파장의 1/4 과 대략 동일할 수 있다. 이들 유효 파장들은 가요성 인쇄 회로 기판(92)을 형성하는 데 사용되는 유전체 재료와 연관된 상수에 의해 자유 공간 파장들로부터 수정된다(예컨대, 유효 파장들은 자유 공간 파장들에 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 유전 상수(d-k)에 기초한 상수를 곱함으로써 구해진다). 이 예는 단지 예시적인 것이며, 일반적으로, 임의의 원하는 주파수 대역들(예컨대, UWB 통신 대역들)이 고대역 아암(90H) 및 저대역 아암(90L)에 의해 커버될 수 있다.
저대역 아암(90L)은 전도성 비아들(102)의 펜스에 의해 안테나 공진 요소(86) 내의 고대역 아암(90H)으로부터 분리될 수 있다. 전도성 비아들(102)은 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 최상부 표면으로부터, 가요성 인쇄 회로 기판(92)을 통해, 그리고 아래에 놓인 접지 평면까지(예컨대, 도 10의 Z-축의 방향으로) 연장된다. 전도성 비아들(102)의 펜스는 안테나(40)에 대한 복귀 경로(예컨대, 도 9의 복귀 경로(88))를 형성할 수 있다.
각각의 전도성 비아(102)는, 전도성 비아들(102)의 펜스의 좌측에 있는 안테나 공진 요소(86)의 부분이 8.0 ㎓ UWB 통신 대역에서 안테나 전류들에 대한 개방 회로(무한대 임피던스)로서 나타나도록, 그리고 전도성 비아들(102)의 펜스의 우측에 있는 안테나 공진 요소(86)의 부분이 6.5 ㎓ UWB 통신 대역에서 안테나 전류들에 대한 개방 회로(무한대 임피던스)로서 나타나도록, 충분히 좁은 거리만큼 하나 이상의 인접한 전도성 비아들(102)로부터 분리될 수 있다. 일례로서, 펜스 내의 각각의 전도성 비아(102)는 하나 이상의 인접한 전도성 비아들(102)로부터 고대역 아암(90H)에 의해 커버되는 파장의 1/6, 고대역 아암(90H)에 의해 커버되는 파장의 1/8, 고대역 아암(90H)에 의해 커버되는 파장의 1/10, 고대역 아암(90H)에 의해 커버되는 파장의 1/15, 고대역 아암(90H)에 의해 커버되는 파장의 1/15 미만, 고대역 아암(90H)에 의해 커버되는 파장의 1/6 미만 등만큼 분리될 수 있다.
원하는 경우, 접지된 차폐 링(98)이 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 최상부 표면에서 안테나 공진 요소(86)를 측방향으로 둘러쌀 수 있다. 접지된 차폐 링(98)은 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 표면 상의 전도성 트레이스들로부터 형성될 수 있다. 접지된 차폐 링(98)의 전도성 트레이스들은 가요성 인쇄 회로 기판(92)을 통해 연장되는 전도성 비아들의 펜스들에 의해 안테나 접지부(예컨대, 아래에 놓인 평면형 접지 트레이스들)에 단락될 수 있다(명료성을 위해 도 10에 도시되지 않음). 접지된 차폐 링(98)은 안테나(40)를 전자기 간섭으로부터 격리시키고 차폐하는 역할을 할 수 있다.
접지된 차폐 링(98), 접지된 차폐 링(98)에 커플링된 전도성 비아들, 및 아래에 놓인 평면형 접지 트레이스들은 집합적으로 도 9의 안테나 접지부(84)를 형성할 수 있고, 안테나(40)에 대한 무선-주파수 성능(예컨대, 안테나 효율 및 대역폭)을 최적화하는 역할을 하는 안테나(40)를 위한 전도성 안테나 공동을 형성(정의)할 수 있다. 안테나 접지부는 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 최상부 층 아래에 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 하나 이상의 층들 상에 접지 트레이스들을 포함할 수 있다. 접지 트레이스들은 실질적으로 모든 안테나(40) 아래에서 연장되는(예컨대, 중첩하는) 평면형 접지 트레이스들을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 접지 트레이스들은 또한 접지 트레이스들의 링, 또는 접지된 차폐 링(98)과 중첩하지만 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 최상부 층과 평면형 접지 트레이스 사이의 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 층 상에 형성된, 다른 형상들의 접지 트레이스들을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 안테나(40) 내의 접지 트레이스들의 각각의 층은 (예컨대, 접지 트레이스들 모두가 동일한 접지 전위에 유지되도록) 전도성 비아들을 사용하여 함께 커플링될 수 있다.
도 10의 안테나(40)는 무선-주파수 송신 라인 경로(예컨대, 도 3의 무선-주파수 송신 라인 경로(50))를 사용하여 피딩될 수 있다. 무선-주파수 송신 라인 경로는 스트립라인 송신 라인(96)(때때로 본 명세서에서 간단히 스트립라인(96)으로 지칭됨)과 같은 제1 송신 라인, 및 마이크로스트립 송신 라인(94)(때때로 본 명세서에서 간단히 마이크로스트립(94)으로 지칭됨)과 같은 제2 송신 라인을 포함할 수 있다. 마이크로스트립(94)은 스트립라인(96)을 안테나 공진 요소(86)에 커플링할 수 있다.
예를 들어, 스트립라인(96)은 신호 트레이스(100)(예컨대, 도 3의 신호 전도체(52)의 일부를 형성하는 전도성 트레이스)를 포함할 수 있다. 스트립라인(96)은 마이크로스트립(94)을 통해 안테나 공진 요소(86) 상의 포지티브 안테나 피드 단자들(46L, 46H)에 커플링될 수 있다. 마이크로스트립(94)을 위한 신호 전도체는 신호 트레이스 세그먼트들(101, 104, 106)(예컨대, 마이크로스트립(94)을 위한 신호 전도체의 각자의 세그먼트들 및 이에 따른 도 3의 신호 전도체(52)를 형성하며, 따라서 본 명세서에서 때때로 전도성 트레이스들, 신호 트레이스들, 또는 세그먼트들(101, 104, 106)로 지칭될 수 있는, 전도성 트레이스들)을 포함할 수 있다. 신호 트레이스 세그먼트(101)는 스트립라인(96)의 신호 트레이스(100)에 커플링될 수 있다. 신호 트레이스 세그먼트(101)는 신호 트레이스 세그먼트들(104, 106)을 신호 트레이스(101)에 커플링할 수 있다. 신호 트레이스 세그먼트(104)는 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 적어도 하나의 층을 통해 연장되는 전도성 비아에 의해 저대역 아암(90L) 상의 포지티브 안테나 피드 단자(46L)에 커플링될 수 있다. 신호 트레이스 세그먼트(106)는 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 적어도 하나의 층을 통해 연장되는 전도성 비아에 의해 고대역 아암(90H) 상의 포지티브 안테나 피드 단자(46H)에 커플링될 수 있다. 신호 트레이스(100) 및 신호 트레이스 세그먼트들(104, 106, 101)은 각각 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 동일 층(예컨대, 안테나(40)를 위한 평면형 접지 트레이스와 가요성 인쇄 회로 기판(92) 내의 최상부 층 사이에 수직으로 개재된 층) 상의 전도성 트레이스들로부터 형성될 수 있다.
스트립라인(96)은 대응하는 임피던스(예컨대, 50 옴 임피던스)를 나타낼 수 있다. 실제로, 스트립라인(96)의 임피던스가 포지티브 안테나 피드 단자(46L)에서(예컨대, 6.5 ㎓ UWB 통신 대역에서) 저대역 아암(90L)의 임피던스 및 포지티브 안테나 피드 단자(46H)에서(예컨대, 8.0 ㎓ UWB 통신 대역에서) 고대역 아암(90H)의 임피던스 둘 모두에 매칭되는 것을 보장하는 것은 어려울 수 있다. 주의를 기울이지 않으면, 스트립라인(96)과 안테나 공진 요소(86) 사이의 임피던스 불연속성은 하나 이상의 주파수 대역들에서 안테나(40)에 대한 전체 안테나 효율을 제한하는 바람직하지 않은 신호 반사들을 생성할 수 있다.
스트립라인(96)의 임피던스를 포지티브 안테나 피드 단자들(46L, 46H)의 임피던스에 매칭시키는 것을 돕기 위해, 신호 트레이스 세그먼트들(104, 106)은 안테나(40)를 위한 임피던스 매칭 구조물들을 형성하도록 구성될 수 있다(예컨대, 마이크로스트립(94)은 안테나(40)를 위해 무선-주파수 신호들을 전달하고 스트립라인(96)의 임피던스를 안테나 공진 요소(86)의 임피던스에 매칭시키는 임피던스 정합 구조물로서 역할을 하는 둘 모두를 할 수 있다). 따라서, 신호 트레이스 세그먼트들(104, 106)은 때때로 본 명세서에서 임피던스 매칭 세그먼트들(104, 106) 또는 임피던스 매칭 트레이스들(104, 106)로 지칭될 수 있다.
신호 트레이스 세그먼트(104)는 신호 트레이스 세그먼트(101)로부터 포지티브 안테나 피드 단자(46L)의 위치로 측방향으로 연장될 수 있다. 신호 트레이스 세그먼트(106)는 신호 트레이스 세그먼트(101)로부터 포지티브 안테나 피드 단자(46H)의 위치로 측방향으로 연장될 수 있다. 신호 트레이스 세그먼트들(104, 106)의 치수들(및 포지티브 안테나 피드 단자들(46L, 46H)의 위치들)은 스트립라인(96)의 임피던스를 안테나 공진 요소(86)의 임피던스에 매칭시키도록 선택될 수 있다.
예를 들어, 신호 트레이스 세그먼트(104)는 신호 트레이스 세그먼트(101)로부터 포지티브 안테나 피드 단자(46L)까지 연장되는 길이(D1)를 가질 수 있고, 수직 폭(W1)을 가질 수 있다. 유사하게, 신호 트레이스 세그먼트(106)는 신호 트레이스 세그먼트(101)로부터 포지티브 안테나 피드 단자(46H)까지 연장되는 길이(D2)를 가질 수 있다. 길이(D1), 길이(D2), 폭(W1), 폭(W2), 포지티브 안테나 피드 단자(46L)의 위치, 및/또는 포지티브 안테나 피드 단자(46H)의 위치를 조정하는 것은 저대역 아암(90L) 및 고대역 아암(90H)에 의해 처리되는 주파수 대역들에서 마이크로스트립(94)에 의해 수행되는 임피던스 매칭을 조절하는 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 폭(W1), 길이(D1), 및/또는 포지티브 안테나 피드 단자(46L)의 포지션은, 마이크로스트립(94)이 저대역 아암(90L)의 주파수 대역에서(예컨대, 6.5 ㎓ UWB 통신 대역에서) 신호 트레이스 세그먼트(101)의 좌측으로(예컨대, 화살표(97)의 방향으로) 50 옴 임피던스를 나타내면서 동시에 고대역 아암(90H)의 주파수 대역에서(예컨대, 8.0 ㎓ UWB 통신 대역에서) 신호 트레이스 세그먼트(101)의 좌측으로 무한대(개방 회로) 임피던스를 나타내도록 선택될 수 있다. 유사하게, 폭(W2), 길이(D2), 및/또는 포지티브 안테나 피드 단자(46H)의 포지션은, 마이크로스트립(94)이 고대역 아암(90H)의 주파수 대역에서(예컨대, 8.0 ㎓ UWB 통신 대역에서) 신호 트레이스 세그먼트(101)의 우측으로(예컨대, 화살표(99)의 방향으로) 50 옴 임피던스를 나타내면서 동시에 저대역 아암(90L)의 주파수 대역에서(예컨대, 6.5 ㎓ UWB 통신 대역에서) 신호 트레이스 세그먼트(101)의 우측으로 무한대(개방 회로) 임피던스를 나타내도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 마이크로스트립(94)은 신호 트레이스 세그먼트(101)의 양 측면에 대해 비대칭 임피던스 매칭을 수행할 수 있고, 이에 의해, 스트립라인(96)이 6.5 ㎓ UWB 통신 대역에서 포지티브 안테나 피드 단자(46L)에 임피던스 매칭되면서 동시에 8.0 ㎓ UWB 통신 대역에서 포지티브 안테나 피드 단자(46H)에 임피던스 매칭되는 것을 가능하게 한다.
이 예는 단지 예시적인 것이며, 일반적으로, 신호 트레이스 세그먼트들(104, 106)은 임의의 원하는 형상들(예컨대, 임의의 수의 만곡된 및/또는 직선 에지들을 갖는 형상들)을 가질 수 있다. 폭(W1)은 폭(W2)과 동일할 수 있거나 폭(W2)과 상이할 수 있다. 길이(D1)는 길이(D2)와 상이할 수 있거나 길이(D2)와 동일할 수 있다. 하나의 적합한 배열에서, 신호 트레이스 세그먼트(101)는 안테나 공진 요소(86)에 대한 복귀 경로를 형성하는 전도성 비아들(102)의 펜스와(예컨대, 도 10의 X-축을 따라) 정렬된다. 이는 단지 예시적인 것이며, 일반적으로, 신호 트레이스 세그먼트(101)는 안테나 공진 요소(86) 상의 다른 위치들과 정렬될 수 있다. 접지된 차폐 링(98)은 원하는 경우 생략될 수 있다.
도 10의 예에서, 안테나(40)는 단지 단일 선형 편광을 갖는 무선-주파수 신호들을 전달할 수 있다. 다시 말하면, 고대역 아암(90H)은 주어진 선형 편광을 갖는 8.0 ㎓ UWB 통신 대역에서 무선-주파수 신호들을 전달하고, 저대역 아암(90L)은 동일한 선형 편광을 갖는 6.5 UWB 통신 대역에서 무선-주파수 신호들을 전달한다. 원하는 경우, 서로에 대해 수직으로 배향된 추가적인 안테나들을 제공함으로써 디바이스(10)에서 추가적인 편광들이 커버될 수 있다. 도 10의 예는 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 안테나 공진 안테나(40) 및/또는 접지된 차폐 링(98)은 다른 형상들(예컨대, 임의의 원하는 수의 직선 및/또는 만곡된 에지들을 갖는 형상들)을 가질 수 있다.
도 11은 도 10의 이중 대역 평면형 역-F 안테나의 측단면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 안테나 공진 요소(86)는 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 표면(116) 상의 전도성 트레이스들로부터 형성될 수 있다. 가요성 인쇄 회로 기판(92)은 가요성 인쇄 회로 재료(예컨대, 폴리이미드, 액정 폴리머 등)의 하나 이상의 적층된 층들(122)을 포함할 수 있다. 이 예는 단지 예시적인 것이며, 원하는 경우, 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 하나 이상의 추가 층들(122)이 표면(116) 및 안테나 공진 요소(86) 위에 형성될 수 있다.
가요성 인쇄 회로 기판(92)은 안테나 공진 요소(86)의 측방향 윤곽을 넘어 연장되는 테일(tail)(124)을 포함할 수 있다. 스트립라인(96)은 테일(124) 상에 형성될 수 있다. 가요성 인쇄 회로(92)는 평면형 접지 트레이스들(128)과 같은 접지 평면(층)을 형성하는 전도성 트레이스들을 포함할 수 있다. 평면형 접지 트레이스들(128)은 (도 11의 예에 도시된 바와 같이) 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 표면 상에 형성될 수 있거나, 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 층들(122) 내에 임베딩될 수 있다. 평면형 접지 트레이스들(128)은 안테나(40)를 위한 스트립라인(96) 및 마이크로스트립(94)의 일부를 형성할 수 있고, 안테나 공진 요소(86) 아래에서 연장될 수 있다(예컨대, 안테나 공진 요소(86)는 평면형 접지 트레이스들(128)과 중첩할 수 있다). 전도성 비아들(108)은 평면형 접지 트레이스들(128)을 스트립라인(96) 내의 추가의 접지 트레이스들(110)에 단락시키도록 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 테일(124)을 통해 연장될 수 있다(예컨대, 스트립라인(96)의 신호 트레이스(100)는 추가의 접지 트레이스들(110)과 평면형 접지 트레이스들(128) 사이에 개재될 수 있다). 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 다른 적합한 배열에서, 스트립라인(96) 내의 신호 트레이스(100)는 추가의 접지된 트레이스들(예컨대, 도 10의 접지된 차폐 링(98)과 적어도 부분적으로 중첩하는 추가의 접지된 트레이스들)에 의해 2 개의 측면들 상에서(예컨대, X-Y 평면 내에서) 측방향으로 둘러싸일 수 있다. 원하는 경우, 다른 송신 라인 구조물들이 사용될 수 있다.
신호 트레이스(100)는 마이크로스트립(94) 내의 신호 트레이스 세그먼트(101)에 커플링될 수 있다. 전도성 비아(123)는 마이크로스트립(94) 내의 신호 전도체(예컨대, 도 11의 신호 트레이스(106))로부터 안테나 공진 요소(86)까지(예컨대, 도 10의 포지티브 안테나 피드 단자(46H)에서) 연장될 수 있다. 전도성 비아(123)는 가요성 인쇄 회로 기판(92) 내의 각각의 층(122) 사이의 계면들에서 랜딩 패드들(132)과 같은 전도성 컨택들에 커플링될 수 있다. 도 11은 단일의 전도성 비아(123)만을 도시하지만, 안테나(40)는 도 10의 포지티브 안테나 피드 단자들(46H, 46L)에 신호 트레이스 세그먼트들(106, 104) 둘 모두를 각자 커플링하기 위한 2 개의 전도성 비아들(123)을 포함할 수 있다.
접지된 차폐 링(98)은 가요성 인쇄 회로 기판(92)의 표면(116)상에 형성될 수 있다. 접지된 차폐 링(98)은 표면(116)에서 안테나 공진 요소(86)의 주변부의 일부 또는 전부를 둘러쌀 수 있다. 접지된 차폐 링(98)이 갭(118)에 의해 안테나 공진 요소(86)로부터 분리될 수 있다. 갭(118)은 안테나(40)를 제조하는 데 있어서 얼마간의 허용오차를 허용하기에 충분히 크면서 또한 디바이스(10) 내의 안테나(40)의 풋프린트를 최소화하기에 충분히 작을 수 있다. 일례로서, 갭(118)은 길이가 0.4 mm 내지 0.6 mm(예컨대, 0.5 mm)일 수 있다. 접지된 차폐 링(98)은 전도성 비아들(112)과 같은 전도성 비아들에 의해 평면형 접지 트레이스들(128)에 단락될 수 있다. 유사하게, 전도성 비아들(102)은 안테나 공진 요소(86)로부터 가요성 인쇄 회로 기판(92)을 통해 평면형 접지 트레이스들(128)까지 연장될 수 있다. 전도성 비아들(102, 112)은 가요성 인쇄 회로 기판(92) 내의 각각의 층(122) 사이의 인터페이스들에서 랜딩 패드들(132)에 커플링될 수 있다. 안테나(40)는 안테나(40)에 대한 복귀 경로(예컨대, 도 9의 복귀 경로(88))를 형성하기 위해 전도성 비아들(102)의 펜스를 포함할 수 있다.
전도성 비아들(112), 안테나 공진 요소(86), 및 평면형 접지 트레이스들(128)은 안테나(40)를 위한 연속적인 안테나 공동(체적)(130)을 정의할 수 있다. 일반적으로, 안테나(40)의 대역폭은 안테나 공동(130)의 크기에 비례한다. 안테나 공진 요소(86) 아래에 놓인 표면(120)의 부분은 안테나 공동(130)의 크기를 최대화하기 위해 접지된 트레이스들이 없을 수 있다(예컨대, 안테나 공동(130)이 평면형 접지 트레이스들(128)로 하향으로 연장될 수 있게 함). 이는 안테나(40)에 대한 대역폭 및 효율을 최대화하는 역할을 할 수 있다. 접지된 차폐 링(98) 및 전도성 비아들(112)은 또한 외부 전자기 간섭으로부터 안테나(40)를 차폐하는 역할을 할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 안테나(40)는 유전체 커버 층(114)과 같은 유전체 커버 층에 인접하게 디바이스(10) 내에 장착될 수 있다. 유전체 커버 층(114)은, 예로서, 디바이스(10)를 위한 유전체 후방 벽을 형성할 수 있거나(예컨대, 도 11의 유전체 커버 층(114)은 도 1의 후방 하우징 벽(12R)의 일부를 형성할 수 있음), 디바이스(10)를 위한 디스플레이 커버 층을 형성할 수 있다(예컨대, 도 11의 유전체 커버 층(114)은 도 1의 디스플레이(14)를 위한 디스플레이 커버 층일 수 있음). 원하는 경우, 유전체 커버 층(114)은 시각적으로 불투명한 재료로부터 형성될 수 있거나, 유전체 커버 층(114)이 시각적으로 불투명하도록 안료가 제공될 수 있거나, 안테나(40)를 시야에서 숨기는 잉크 층이 제공될 수 있다. 원하는 경우, 안테나 공진 요소(86)는 갭(126)에 의해 유전체 커버 층(114)으로부터 분리될 수 있거나, 접착제를 사용하여 유전체 커버 층(114)에 접착될 수 있거나, 유전체 커버 층(114)에 대해 가압될 수 있다. 안테나(40)는 유전체 커버 층(114)을 통해 무선-주파수 신호들을 전달할 수 있다.
원하는 경우, 가요성 인쇄 회로 기판(92)은 가요성 인쇄 회로(70)의 일부를 형성할 수 있거나, 도 7의 가요성 인쇄 회로(70)에 장착될 수 있다(예컨대, 도 11의 안테나(40)는 도 7의 영역들(80, 78, 또는 74) 중 하나에 장착될 수 있다). 도 7의 각각의 영역들(80, 78, 74) 내의 안테나들에 의해 커버되는 대역폭을 추가로 향상시키기 위해, 각각의 영역은 약간 상이한 주파수들로 튜닝되는 각자의 안테나들의 세트(40)를 포함할 수 있다. 안테나들의 세트는 집합적으로 도 10 및 도 11의 이중 대역 안테나의 대역폭보다 더 큰 대역폭을 나타낼 수 있다.
도 12는 비교적 큰 대역폭을 갖는 초광대역 통신을 수행하기 위해 도 7의 영역들(80, 78, 또는 74) 중 하나에 형성될 수 있는 예시적인 안테나들의 세트(134)의 저면도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 세트(134)는 제1 안테나(40-A), 제2 안테나(40-B), 제3 안테나(40-C), 및 제4 안테나(40-D)와 같은 4 개의 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 세트(134) 내의 각각의 안테나는 동일한 송신 라인(예컨대, 신호 전도체(138)를 갖는 스트립라인 또는 마이크로스트립과 같은 송신 라인)을 사용하여 피딩될 수 있다.
도 12의 예에서, 안테나들(40-A, 40-B, 40-C, 40-D) 각각은, 대응하는 안테나 공진 요소(86), 대응하는 폭(95)을 갖는 단일 공진 요소 아암(예컨대, 도 8의 공진 요소 아암(90)), 및 (예컨대, 도 8의 복귀 경로(88)와 같은 안테나에 대한 복귀 경로를 형성하기 위한) 전도성 비아들(102)의 대응하는 펜스를 갖는 평면형 역-F 안테나이다. 세트(134) 내의 각각의 안테나는 동일한 폭(95)을 가질 수 있거나, 세트(134) 내의 안테나들은 상이한 측방향 폭들을 가질 수 있다.
안테나들(40-A, 40-B, 40-C, 40-D)은 상이한 주파수들을 커버하도록 구성될 수 있다. 안테나들(40-A, 40-C)의 응답 주파수들은 (예컨대, 8.0 ㎓ UWB 통신 대역을 커버하기 위해 단일 안테나만이 사용되는 시나리오에서보다 더 넓은 대역폭을 갖고) 8.0 ㎓ UWB 통신 대역을 집합적으로 커버하도록 선택되는 반면, 안테나들(40-B, 40-D)의 응답 주파수들은 (예컨대, 6.5 ㎓ UWB 통신 대역을 커버하기 위해 단일 안테나만이 사용되는 시나리오에서보다 더 넓은 대역폭을 갖고) 6.5 ㎓ UWB 통신 대역을 집합적으로 커버하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 안테나(40-A) 내의 안테나 공진 요소(86)는 8.0 ㎓ 미만 및 6.5 ㎓ 초과의 제1 주파수(예컨대, 7.9 ㎓, 7.8 ㎓, 7.7 ㎓, 또는 8.0 ㎓ 아래로 300 ㎒ 또는 그 미만인 임의의 다른 원하는 주파수)에서 공진하도록 안테나(40-A)를 구성하는 길이(L3)를 가질 수 있는 반면, 안테나(40-C) 내의 안테나 공진 요소(86)는 8.0 ㎓ 초과의 제2 주파수(예컨대, 8.1 ㎓, 8.2 ㎓, 8.3 ㎓, 또는 8.0 ㎓ 보다 300 ㎒ 또는 그 미만으로 큰 임의의 다른 원하는 주파수)에서 공진하도록 안테나(40-C)를 구성하는 길이(L5)를 가질 수 있다. 유사하게, 안테나(40-B) 내의 안테나 공진 요소(86)는 6.5 ㎓ 미만의 제3 주파수(예컨대, 6.4 ㎓, 6.3 ㎓, 6.2 ㎓, 또는 6.5 ㎓ 아래로 300 ㎒ 또는 그 미만인 임의의 다른 원하는 주파수)에서 공진하도록 안테나(40-B)를 구성하는 길이(L4)를 가질 수 있는 반면, 안테나(40-D) 내의 안테나 공진 요소(86)는 6.5 ㎓ 초과 및 8.0 ㎓ 미만의 제4 주파수(예컨대, 6.6 ㎓, 6.7 ㎓, 6.8 ㎓, 또는 6.5 ㎓ 보다 300 ㎒ 또는 그 미만으로 큰 임의의 다른 원하는 주파수)에서 공진하도록 안테나(40-D)를 구성하는 길이(L6)를 가질 수 있다. 길이들(L3, L4, L5, L6)은, 예를 들어, 안테나들(40-A, 40-B, 40-C, 40-D) 각자의 동작의 유효 파장들의 1/4과 대략 동일할 수 있다. 집합적으로, 세트(134) 내의 안테나들은 신호 이중 대역 안테나가 사용되는 시나리오들에서보다 더 큰 대역폭을 갖는 초광대역 통신 대역들 둘 모두를 커버할 수 있다.
신호 트레이스(138)는 신호 트레이스(142)에 의해 안테나(40-C) 상의 포지티브 안테나 피드 단자(46)에 커플링될 수 있고, 신호 트레이스(140)에 의해 안테나(40-D) 상의 포지티브 안테나 피드 단자(46)에 커플링될 수 있다. 전도성 비아들은 신호 트레이스들(142, 140)을 포지티브 안테나 피드 단자들(46)(예컨대, 도 10 및 도 11의 가요성 인쇄 회로 기판(92)과 같은 아래에 놓인 가요성 인쇄 회로 기판을 통해 연장되는 전도성 비아들)에 커플링하는 데 사용될 수 있다. 신호 트레이스들(142, 140)은, 예를 들어, 신호 전도체(138)를 안테나들(40-C, 40-D)에 커플링하는 마이크로스트립 송신 라인의 신호 전도체를 형성할 수 있다.
신호 트레이스(142)는 또한 신호 트레이스(138)의 임피던스를 제2 주파수에서 안테나(40-C)의 임피던스에 매칭시키도록 구성되는 임피던스 매칭 트레이스일 수 있다. 예를 들어, 신호 트레이스(142)의 길이(D3), 신호 트레이스(142)의 폭(W3), 및/또는 안테나(40-C)에 대한 포지티브 안테나 피드 단자(46)의 포지션은 제2 주파수에서 신호 트레이스(138)의 좌측으로(예컨대, 화살표(152)의 방향으로) 50 옴 임피던스를 형성하면서 제4 주파수에서(예컨대, 안테나(40-D)의 응답 주파수에서) 무한대 임피던스를 형성하도록 선택될 수 있다. 유사하게, 신호 트레이스(140)는 또한 신호 트레이스(138)의 임피던스를 제4 주파수에서 안테나(40-D)의 임피던스에 매칭시키도록 구성되는 임피던스 매칭 트레이스일 수 있다. 예를 들어, 신호 트레이스(140)의 길이(D4), 신호 트레이스(140)의 폭(W4), 및/또는 안테나(40-D)에 대한 포지티브 안테나 피드 단자(46)의 포지션은 제4 주파수에서 신호 트레이스(138)의 우측으로(예컨대, 화살표(154)의 방향으로) 50 옴 임피던스를 형성하면서 제2 주파수에서(예컨대, 안테나(40-C)의 응답 주파수에서) 무한대 임피던스를 형성하도록 선택될 수 있다. 이는 신호 트레이스(138)의 임피던스를 그들의 각자의 주파수 대역들에서 안테나들(40-C, 40-D) 둘 모두에 매칭시키는 역할을 할 수 있어서, 안테나들(40-C, 40-D)에 대한 안테나 효율을 최대화한다.
안테나(40-A) 상의 포지티브 안테나 피드 단자(46)는 신호 트레이스(148)에 커플링될 수 있고, 안테나(40-B) 상의 포지티브 안테나 피드 단자(46)는 (예컨대, 각자의 전도성 비아들을 사용하여) 신호 트레이스(150)에 커플링될 수 있다. 신호 트레이스들(150, 148)은 신호 트레이스(144)의 대향 측면들로부터 연장될 수 있다. 신호 트레이스(144)는 신호 트레이스들(150, 148)을 신호 트레이스들(142, 140, 138)에 커플링할 수 있다. 신호 트레이스들(144, 148, 150)은, 예를 들어, 신호 전도체(138)를 안테나들(40-A, 40-B)에 커플링하는 마이크로스트립 송신 라인의 신호 전도체를 형성할 수 있다.
신호 트레이스(148)는 또한 신호 트레이스(138)의 임피던스를 제1 주파수에서 안테나(40-A)의 임피던스에 매칭시키도록 구성되는 임피던스 매칭 트레이스일 수 있다. 예를 들어, 신호 트레이스(148)의 길이(D5), 신호 트레이스(148)의 폭(W5), 및/또는 안테나(40-A)에 대한 포지티브 안테나 피드 단자(46)의 포지션은 제1 주파수에서 신호 트레이스(144)의 좌측으로(예컨대, 화살표(152)의 방향으로) 50 옴 임피던스를 형성하면서 제3 주파수에서(예컨대, 안테나(40-B)의 응답 주파수에서) 무한대 임피던스를 형성하도록 선택될 수 있다. 유사하게, 신호 트레이스(150)는 또한 신호 트레이스(138)의 임피던스를 제3 주파수에서 안테나(40-B)의 임피던스에 매칭시키도록 구성되는 임피던스 매칭 트레이스일 수 있다. 예를 들어, 신호 트레이스(150)의 길이(D6), 신호 트레이스(150)의 폭(W6), 및/또는 안테나(40-B)에 대한 포지티브 안테나 피드 단자(46)의 포지션은 제3 주파수에서 신호 트레이스(144)의 우측으로(예컨대, 화살표(154)의 방향으로) 50 옴 임피던스를 형성하면서 제1 주파수에서(예컨대, 안테나(40-A)의 응답 주파수에서) 무한대 임피던스를 형성하도록 선택될 수 있다. 이는 신호 트레이스(138)의 임피던스를 그들의 각자의 주파수 대역들에서 안테나들(40-A, 40-B) 둘 모두에 매칭시키는 역할을 할 수 있고, 이에 의해 안테나들(40-A, 40-B)에 대한 안테나 효율을 최대화한다. 원하는 경우, 신호 트레이스(144)의 치수들은 또한 안테나들(40-A, 40-B)에 대한 임피던스 매칭에 기여할 수 있다.
원하는 경우, 신호 트레이스(144)는, 안테나(40-C)에 대한 포지티브 안테나 피드 단자(46)에서의 무선-주파수 신호들이 안테나(40-A)에 대한 포지티브 안테나 피드 단자(46)에서의 무선-주파수 신호들과 동상(in phase)이 되도록, 그리고, 안테나(40-B)에 대한 포지티브 안테나 피드 단자(46)에서의 무선-주파수 신호들이 안테나(40-D)에 대한 포지티브 안테나 피드 단자(46)에서의 무선-주파수 신호들과 동상이 되도록 선택되는 길이(146)를 가질 수 있다. 이는 (예컨대, 8.0 ㎓ UWB 통신 대역에서) 안테나들(40-A, 40-C)에 대한 안테나 효율을 최대화하고 (예컨대, 6.5 ㎓ UWB 통신 대역에서) 안테나들(40-B, 40-D)에 대한 안테나 효율을 최대화하는 역할을 할 수 있다.
도 12의 예에서, 안테나(40-A)에 대한 복귀 경로를 형성하는 전도성 비아들(102)은 안테나(40-B)를 등지는(face away) 안테나 공진 요소(86)의 측면(에지) 상에 형성되고, 안테나(40-B)에 대한 복귀 경로를 형성하는 전도성 비아들(102)은 안테나(40-A)를 등지는 안테나 공진 요소(86)의 측면(에지) 상에 형성된다. 또한, 안테나(40-C)에 대한 복귀 경로를 형성하는 전도성 비아들(102)은 안테나(40-D)를 향하는 안테나 공진 요소(86)의 측면 상에 형성되고, 안테나(40-D)에 대한 복귀 경로를 형성하는 전도성 비아들(102)은 안테나(40-C)를 향하는 안테나 공진 요소(86)의 측면 상에 형성된다. 이는 세트(134)에 대한 안테나 효율을 최대화하는 역할을 할 수 있다. 이는 단지 예시적인 것이며, 일반적으로, 비아들(102)이 각각의 안테나(40-A, 40-B, 40-C, 40-D) 내의 안테나 공진 요소(86)의 임의의 원하는 측면 상에 형성될 수 있다. 신호 트레이스 세그먼트들(148, 150, 142, 140)은 임의의 원하는 수의 직선 및/또는 만곡된 에지들을 갖는 임의의 원하는 형상들을 가질 수 있다. 길이들(D5, D6, D3, D4)은 모두 동일할 수 있거나, 이들 길이들 중 둘 이상이 상이할 수 있다. 폭들(W5, W6, W3, W4)은 모두 동일할 수 있거나, 이들 폭들 중 둘 이상이 상이할 수 있다. 원하는 경우, 안테나들(40-A, 40-B, 40-C, 40-D)은 다른 형상들(예컨대, 임의의 원하는 수의 만곡된 및/또는 직선 에지들을 갖는 형상들)을 가질 수 있다. 신호 트레이스들(148, 150, 144, 142, 140)은 때때로 본 명세서에서 동일한 마이크로스트립 송신 라인에 대한 신호 전도체의 신호 트레이스 세그먼트들(예컨대, 세트(134) 내의 각각의 안테나에 신호 트레이스(138)를 커플링하는 마이크로스트립 송신 라인)로서 지칭될 수 있다.
도 13은 도 12의 안테나들(40-A, 40-B, 40-C, 40-D)의 세트(134)에 대한 주파수의 함수로서의 안테나 성능(안테나 효율)의 플롯이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 곡선(156)은 각각의 안테나들(40-A, 40-B, 40-C, 40-D)의 집합적 효율을 도시한다. 안테나들의 세트(134)는 주파수(FL)(예컨대, 6.5 ㎓)에서의 제1 초광대역 통신 대역 및 주파수(FH)(예컨대, 8.0 ㎓)에서의 제2 초광대역 통신 대역을 커버하도록 구성될 수 있다. 곡선(156)에 의해 도시된 바와 같이, 안테나(40-A)는 제1 주파수(예컨대, 주파수(F1))에서 응답 피크(164)를 나타낼 수 있고, 안테나(40-C)는 제2 주파수(예컨대, 주파수(F2))에서 응답 피크(166)를 나타낼 수 있고, 안테나(40-B)는 제3 주파수(예컨대, 주파수(F3))에서 응답 피크(160)를 나타낼 수 있고, 안테나(40-D)는 제4 주파수(예컨대, 주파수(F4))에서 응답 피크(162)를 나타낼 수 있다. 제1 주파수(F1)는 주파수(FH)보다 0 ㎒ 내지300 ㎒ 더 작을 수 있고, 제2 주파수(F2)는 주파수(FH)보다 0 ㎒ 내지 300 ㎒ 더 클 수 있고, 제3 주파수(F3)는 주파수(FL)보다 0 ㎒ 내지 300 ㎒ 더 작을 수 있고, 주파수(F4)는 주파수(FL)보다 0 ㎒ 내지 300 ㎒ 더 클 수 있다.
도 10 및 도 11의 이중 대역 안테나가 사용되는 시나리오들에서, 저대역 아암(90L)은 주파수(FL)에 대해 상대적으로 좁은 대역폭을 커버할 수 있고, 고대역 아암(90H)은 주파수(FH)에 대해 상대적으로 좁은 대역폭을 커버할 수 있다. 도 12의 세트(134)가 사용되는 시나리오들에서, 안테나들(40-A, 40-C)의 비교적 좁은 대역폭들은 주파수(FH)에 대해 확장된 대역폭을 갖는 세트(134)를 제공하도록 조합될 수 있다. 유사하게, 안테나들(40-B, 40-D)의 비교적 좁은 대역폭들은 주파수(FL) 주위에 확장된 대역폭을 갖는 세트(134)를 제공하도록 조합될 수 있다. 예를 들어, 안테나들(40-A, 40-C)은 안테나들(40-A, 40-C)이 고정된 대역폭(BW)(예컨대, 500 ㎒)을 집합적으로 나타내는 안테나 효율보다 더 큰 마진(158) 내에 있는 주파수(FH)에서의 안테나 효율(PK)을 나타낼 수 있다. 유사하게, 안테나들(40-B, 40-D)은 안테나들(40-B, 40-D)이 고정된 대역폭(BW)(예컨대, 500 ㎒)을 집합적으로 나타내는 안테나 효율보다 더 큰 마진(158) 내에 있는 주파수(FL)에서의 안테나 효율(PK)을 나타낼 수 있다. 마진(158)은, 예를 들어, 10 dB 이하일 수 있다. 이러한 방식으로, 디바이스(10) 내의 안테나들은 초광대역 통신을 수행하기 위한 비교적 넓은 대역폭들을 커버할 수 있다.
도 14는 도 7의 가요성 인쇄 회로(70)가 어떻게 디바이스(10) 내에 장착될 수 있는지를 도시하는 상면도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)는 전도성 지지 플레이트(168)와 같은 전도성 층을 포함할 수 있다. 전도성 지지 플레이트(168)는 도 1의 후방 하우징 벽(12R)의 일부를 형성할 수 있고, 디바이스(10)에 기계적 지지를 제공할 수 있고, 디바이스(10)의 길이 및 폭의 일부 또는 전부에 걸쳐 연장될 수 있다. 전도성 지지 플레이트(168)는 접지 전위에서 유지될 수 있고, 디바이스(10) 내의 안테나들을 위한 안테나 접지부의 일부를 형성할 수 있다. 원한다면, 도 11의 유전체 커버 층(114)과 같은 유전체 층이 전도성 지지 플레이트(168) 아래에 적층될 수 있다(명료함을 위해 도 14에 도시되지 않음).
전도성 지지 플레이트(168)는 개구들(170)(때때로 본 명세서에서 슬롯들(170)로 지칭됨)과 같은 개구들을 가질 수 있다. 가요성 인쇄 회로(70)의 스터브들(72)(예컨대, 도 7의 영역들(80, 78, 74) 및 따라서 안테나들이 가요성 인쇄 회로 상에 위치되는 가요성 인쇄 회로(70)의 부분들)은 개구들(170)과 정렬될 수 있다. 스터브들(72)은 개구들(170) 내에 삽입될 수 있거나, 달리 개구들(170)과 중첩될 수 있다. 각각의 스터브(72)는 도 10 및 도 11에 도시된 이중 대역 안테나와 같은 대응하는 이중 대역 안테나를 포함할 수 있거나, 도 12의 세트(134)와 같은 대응하는 안테나들의 세트를 포함할 수 있다(예컨대, 이중 대역 안테나들의 트리플렛 또는 단일 대역 안테나들의 세트들의 트리플렛은 전도성 지지 플레이트(168) 내의 개구들과 정렬될 수 있다). 다른 적합한 배열에서, 스터브들(72) 중 2 개(예컨대, 도 14에 도시된 최상부 스터브들(72))는 파선 영역(174)에 의해 도시된 바와 같이 전도성 지지 플레이트(168) 내의 단일 개구와 정렬될 수 있다.
실제로, 각각의 스터브(72) 상의 안테나 구조물들과 그 스터브가 정렬되어 있는 개구(170)의 에지들 사이에 하나 이상의 갭들(172)이 있을 수 있다. 갭들(172)은, 예를 들어, 0.4 mm, 0.2 mm 내지 0.5 mm, 0.1 mm 내지 0.6 mm, 또는 다른 크기들일 수 있다. 각각의 스터브(72) 상의 안테나들은 단일 선형 편광을 갖는 무선-주파수 신호들을 전달하도록 구성될 수 있다. 그러나, 갭들(172)의 존재는 다른 편광들의 무선-주파수 신호들이 스터브(72)상의 안테나들에 의해 바람직하지 않게 전달되는 교차 편광 간섭을 유발할 수 있다. 이러한 교차 편광 간섭을 완화시키기 위해, 전도성 차폐 층(176)과 같은 전도성 차폐 층이 개구들(170) 위에 제공될 수 있다. 원하는 경우, 다른 전도성 컴포넌트들(178)(예컨대, 디바이스(10)를 위한 배터리, 또는 전도성 구조물들을 갖는 디바이스(10) 내의 다른 컴포넌트들)은 전도성 차폐 층(176) 대신에 하나 이상의 개구들(170)과 중첩될 수 있다. 도 14의 예에서, 단일 전도성 차폐 층(176)이 전도성 지지 플레이트(168) 내의 최상부 개구들(170) 위에 제공된 반면, 전도성 컴포넌트(178)는 최하부 개구(170)를 커버한다. 전도성 차폐 층(176) 및 전도성 컴포넌트(178)는 다른 편광의 무선-주파수 신호들이 스터브들(72) 상의 안테나들에 의해 전달되는 무선-주파수 신호들과 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
도 14의 예는 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 상이한 전도성 차폐 층들(176)이 상이한 개구들(170) 위에 제공될 수 있다. 다른 적합한 배열에서, 전도성 컴포넌트(178)는 2 개의 개구들(170)을 커버할 수 있는 반면, 전도성 차폐 층(176)은 도 15의 상면도에 도시된 바와 같이 단일 개구(170)만을 커버한다. 이 예들은 단지 예시적인 것이며, 일반적으로, 영, 하나, 또는 하나 초과의 전도성 층(176)과 영, 하나, 또는 하나 초과의 전도성 컴포넌트(178)의 임의의 원하는 조합이 전도성 지지 플레이트(168) 내의 임의의 원하는 개구들(170)을 커버하는 데 사용될 수 있다.
도 16은 전도성 차폐 층(176)이 전도성 지지 플레이트(168) 내의 주어진 개구(170)를 어떻게 커버할 수 있는지를 도시하는 측단면도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 유전체 커버 층(114)이 전도성 지지 플레이트(168) 아래에 적층될 수 있다. 가요성 인쇄 회로(70)는 전도성 지지 플레이트(168)를 따라 연장될 수 있다. 가요성 인쇄 회로(70)의 스터브(72)는 전도성 지지 플레이트(168) 내의 개구(170) 내에서 연장될 수 있다. 안테나 구조물들(180)은 스터브(72)에서 가요성 인쇄 회로 기판(92) 상에 형성될 수 있다. 안테나 구조물들(180)은 도 10 및 도 11의 이중 대역 안테나 또는 도 12의 안테나들(40-A, 40-B, 40-C, 40-D)의 세트(134)를 포함할 수 있다. 스터브(72)(예컨대, 안테나 구조물들(180))는 전도성 지지 플레이트(168)의 상부 표면(182)과 유전체 커버 층(114) 사이의 개구(170) 내에 위치될 수 있다.
전도성 차폐 층(176)은 전도성 지지 플레이트(168) 및 가요성 인쇄 회로(176) 위에 적층될 수 있다. 전도성 차폐 층(176)은 개구(170)를 완전히 커버할 수 있다. 전도성 차폐 층(176)은 전도성 지지 플레이트(168)에 (예컨대, 솔더, 용접 또는 다른 전도성 접착제들을 사용하여) 갈바니적으로(galvanically) 접속될 수 있거나, 전도성 지지 플레이트(168)와 접촉하게 배치될 수 있거나, 전도성 지지 플레이트(168)로부터 분리되고 그에 용량적으로 커플링될 수 있다. 전도성 차폐 층(176)은 시트 금속, 전도성 접착제(예컨대, 접착제 층을 갖는 구리 테이프), 유전체 기판 상의 전도성 트레이스들, 디바이스(10)를 위한 하우징의 전도성 부분들, 전도성 포일, 페라이트, 또는 무선-주파수 신호들을 차단하는 임의의 다른 원하는 구조물들을 포함할 수 있다. 전도성 차폐 층(176)의 부재 시, 갭(172)은 안테나 구조물들(180)에 의해 처리되는 편광을 제외한 편광들로부터의 무선-주파수 신호들에 응답하여 방사할 수 있다. 이는 안테나 구조물들(180)에 의해 처리되는 무선-주파수 신호들에 바람직하지 않은 교차 편광 간섭을 유발할 수 있다. 전도성 차폐 층(176)의 존재는 이들 무선-주파수 신호들이 갭(172)이 방사하게 하는 것을 차단함으로써, 안테나 구조물들(180)에 대한 교차 편광 간섭을 완화시킬 수 있다.
도 16의 예는 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 도 14 및 도 15의 전도성 컴포넌트(178)와 같은 전도성 컴포넌트들이 교차 편광 간섭을 방지하기 위해 갭(170)과 중첩될 수 있다. 도 17은 가요성 인쇄 회로(70)가 전도성 차폐 층(176) 없이 교차 편광 간섭을 완화시키도록 어떻게 구성될 수 있는지를 도시하는 측단면도이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 유전체 심(184)과 같은 유전체 기판이 개구(170) 내의 유전체 커버 층(114) 상에 배치될 수 있다. 유전체 심(184)은, 예를 들어, 플라스틱 또는 다른 유전체 재료들로부터 형성될 수 있다. 유전체 심(184)의 상부 표면은 전도성 지지 플레이트(168)의 상부 표면(182)과 동일 평면에 놓일 수 있다. 가요성 인쇄 회로(70)의 스터브(72)는 개구(170) 내의 유전체 심(184) 상에 배치되고 그와 정렬될 수 있다. 안테나 구조물들(180)은 개구(170)의 측방향 영역을 완전히 채울 수 있다(예컨대, 도 12의 안테나들(40-A, 40-B, 40-C, 40-D)의 외부 둘레, 도 10의 안테나 공진 요소(86)의 외부 둘레, 또는 도 10의 접지된 차폐 링(98)은 플라스틱 심(184)의 측방향 둘레와 동일할 수 있다). 이는 안테나 구조물들과 전도성 지지 플레이트(168) 사이에 어떠한 갭도 유발하지 않고서 안테나 구조물들(180)을 갭(170)과 정렬시킬 수 있다. 이러한 예에서 안테나 구조물들(180)과 전도성 지지 플레이트(168) 사이에 갭들이 형성되지 않기 때문에, 다른 편광의 무선-주파수 신호들에 응답하여 방사하는 구조물들이 스터브(72) 상에 존재하지 않고, 교차 편광 간섭이 방지된다. 플라스틱 심(184)의 존재는 안테나 구조물들(180)이 전도성 지지 플레이트(168)에 바람직하지 않게 단락되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스로서, 유전체 기판, 유전체 기판 상의 전도성 트레이스들로부터 형성되는 제1 및 제2 공진 요소 아암들, 제1 공진 요소 아암에 커플링된 제1 포지티브 안테나 피드 단자, 및 제2 공진 요소 아암에 커플링된 제2 포지티브 안테나 피드 단자를 갖는 안테나(제1 공진 요소 아암은 제1 초광대역 통신 대역에서 방사하도록 구성되고 제2 공진 요소 아암은 제1 초광대역 통신 대역보다 더 높은 제2 초광대역 통신 대역에서 방사하도록 구성됨), 유전체 기판 상의 제1 무선-주파수 송신 라인, 및 유전체 기판 상의 제2 무선-주파수 송신 라인을 포함하고, 제2 무선-주파수 송신 라인은, 제1 및 제2 포지티브 안테나 피드 단자들에 제1 무선-주파수 송신 라인을 커플링하고, 제1 무선-주파수 송신 라인의 임피던스를 제1 초광대역 통신 대역에서 제1 포지티브 안테나 피드 단자의 임피던스에 매칭시키도록 구성된 제1 신호 트레이스 세그먼트, 및 제1 무선-주파수 송신 라인의 임피던스를 제2 초광대역 통신 대역에서 제2 포지티브 안테나 피드 단자의 임피던스에 매칭시키도록 구성된 제2 신호 트레이스 세그먼트를 포함하는, 전자 디바이스가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 신호 트레이스는 제2 초광대역 통신 대역에서 개방 회로를 형성하도록 구성되고 제2 신호 트레이스는 제1 초광대역 통신 대역에서 개방 회로를 형성하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 무선-주파수 송신 라인은 신호 전도체를 포함하고 제2 무선-주파수 송신 라인은 신호 전도체에 커플링된 제3 신호 트레이스 세그먼트를 포함하고, 제1 및 제2 신호 트레이스 세그먼트들은 제3 신호 트레이스 세그먼트의 대향 측면들로부터 연장된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 신호 트레이스 세그먼트는 제3 신호 트레이스 세그먼트로부터 제1 포지티브 안테나 피드 단자로 연장되는 제1 길이 및 제1 길이에 수직인 제1 폭을 갖고, 제2 신호 트레이스 세그먼트는 제3 신호 트레이스 세그먼트로부터 제2 포지티브 안테나 피드 단자로 연장되는 제2 길이 및 제2 길이에 수직인 제2 폭을 갖고, 제1 길이 및 제1 폭은 제1 무선-주파수 송신 라인의 임피던스를 제1 초광대역 통신 대역에서 제1 포지티브 안테나 피드 단자의 임피던스에 매칭시키도록 구성되고, 제2 길이 및 제2 폭은 제1 무선-주파수 송신 라인의 임피던스를 제2 초광대역 통신 대역에서 제2 포지티브 안테나 피드 단자의 임피던스에 매칭시키도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 유전체 기판 상의 접지 트레이스들, 및 유전체 기판을 통해 전도성 트레이스들로부터 접지 트레이스들로 연장되는 전도성 비아들의 펜스를 포함하고, 전도성 비아들의 펜스는 제1 공진 요소 아암을 제2 공진 요소 아암으로부터 분리한다.
다른 실시예에 따르면, 제3 신호 트레이스 세그먼트는 전도성 비아들의 펜스와 정렬된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 무선-주파수 송신 라인은 스트립라인 송신 라인을 포함하고, 제2 무선-주파수 송신 라인은 마이크로스트립 송신 라인을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제1, 제2 및 제3 신호 트레이스 세그먼트들 및 신호 전도체는 복수의 층들의 동일 층 상에 패턴화된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 제1 및 제2 공진 요소 아암들 둘레에서 연장되는 접지된 차폐 링을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 초광대역 통신 대역은 6.5 ㎓ 초광대역 통신 대역을 포함하고, 제2 초광대역 통신 대역은 8.0 ㎓ 초광대역 통신 대역을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는, 전자 디바이스의 전면을 형성하는 디스플레이 커버 층을 갖는 디스플레이, 전자 디바이스의 후면을 형성하는 유전체 커버 층, 유전체 커버 층과 중첩되고 개구를 갖는 전도성 지지 플레이트(유전체 기판 및 안테나는 개구 내에 장착되고, 안테나는 유전체 커버 층을 통해 방사하도록 구성됨), 및 개구를 커버하고 전도성 지지 플레이트에 전기적으로 커플링되는 전도성 차폐 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는, 전자 디바이스의 면을 형성하는 유전체 커버 층, 유전체 커버 층 상에 있으며 개구를 갖는 전도성 지지 플레이트, 및 유전체 커버 층 상에 있으며 개구 내에 있는 플라스틱 심을 포함하고, 플라스틱 심의 표면은 전도성 지지 플레이트의 표면과 동일 평면 상에 놓이고, 유전체 기판은 플라스틱 심의 표면에 장착되고, 안테나는 개구를 가로질러 연장된다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스로서, 유전체 기판, 유전체 기판 상의 무선-주파수 송신 라인, 및 유전체 기판 상에 있으며 무선-주파수 송신 라인에 커플링된 제1, 제2, 제3, 및 제4 안테나들을 포함하며, 제1 안테나는 제1 초광대역 통신 대역 내의 제1 주파수에서 제1 응답 피크를 나타내도록 구성되고, 제2 안테나는 제1 초광대역 통신 대역 내의 제2 주파수에서 제2 응답 피크를 나타내도록 구성되고, 제2 주파수는 제1 주파수와 상이하고, 제3 안테나는 제1 초광대역 통신 대역보다 더 낮은 제2 초광대역 통신 대역 내의 제3 주파수에서 제3 응답 피크를 나타내도록 구성되고, 제4 안테나는 제2 초광대역 통신 대역 내의 제4 주파수에서 제4 응답 피크를 나타내도록 구성되고, 제4 주파수는 제3 주파수와 상이한, 전자 디바이스가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 초광대역 통신 대역은 8.0 ㎓ 초광대역 통신 대역을 포함하고, 제2 초광대역 통신 대역은 6.5 ㎓ 초광대역 통신 대역을 포함하고, 제1 주파수는 7.7 ㎓ 내지 8.0 ㎓ 이고, 제2 주파수는 8.0 ㎓ 내지 8.3 ㎓ 이고, 제3 주파수는 6.2 ㎓ 내지 6.5 ㎓ 이고, 제4 주파수는 6.5 ㎓ 내지 6.8 ㎓ 이다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는, 유전체 기판 상의 제1, 제2, 제3, 제4, 및 제5 신호 트레이스들을 포함하고, 제1 및 제2 신호 트레이스들은 무선-주파수 송신 라인을 위한 신호 전도체의 대향 측면들에 커플링되며 그로부터 연장되고, 제1 신호 트레이스는 제1 안테나 상의 제1 포지티브 안테나 피드 단자에 커플링되고, 제3 신호 트레이스는 제2 안테나 상의 제2 포지티브 안테나 피드 단자에 커플링되고, 제2 신호 트레이스는 제3 안테나 상의 제3 포지티브 안테나 피드 단자에 커플링되고, 제4 포지티브 안테나 피드 단자는 제4 안테나 상의 제4 포지티브 안테나 피드 단자에 커플링되고, 제3 및 제4 신호 트레이스들은 제5 신호 트레이스의 대향 측면들로부터 연장되고, 제5 신호 트레이스는 제3 및 제4 신호 트레이스들을 제1 및 제2 신호 트레이스들에 커플링한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 신호 트레이스는 제3 주파수에서 개방 회로 임피던스를 형성하면서 제1 주파수에서 제1 안테나의 임피던스에 신호 전도체의 임피던스를 매칭시키도록 구성되고, 제2 신호 트레이스는 제1 주파수에서 개방 회로 임피던스를 형성하면서 제3 주파수에서 제3 안테나의 임피던스에 신호 전도체의 임피던스를 매칭시키도록 구성되고, 제3 신호 트레이스는 상기 제4 주파수에서 개방 회로 임피던스를 형성하면서 제2 주파수에서 제2 안테나의 임피던스에 신호 전도체의 임피던스를 매칭시키도록 구성되고, 제4 신호 트레이스는 제3 주파수에서 개방 회로 임피던스를 형성하면서 제4 주파수에서 제4 안테나의 임피던스에 신호 전도체의 임피던스를 매칭시키도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 대향하는 제1 및 제2 면들을 갖는 전자 디바이스는, 제1 면에 디스플레이 커버 층을 갖는 디스플레이, 주변부 전도성 하우징 구조물들 및 주변부 전도성 하우징 구조물들 사이에서 연장되는 전도성 지지 플레이트를 갖는 하우징, 제2 면에 있으며 전도성 지지 플레이트 상에 적층되는 유전체 커버 층, 전도성 지지 플레이트 내의 제1, 제2, 및 제3 개구들, 가요성 인쇄 회로 기판, 가요성 인쇄 회로 기판 상에 있으며 제1, 제2, 및 제3 개구들과 각자 정렬되고, 유전체 커버 층을 통해 방사하도록 구성되는, 제1, 제2, 및 제3 초광대역 안테나들, 및 제1 개구 및 제1 초광대역 안테나를 커버하는 전도성 차폐 층을 포함하고, 전도성 차폐 층은 전도성 지지 플레이트에 전기적으로 커플링되고, 제1 초광대역 안테나에서 교차 편광 간섭을 완화시키도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 제2 및 제3 개구들 및 제2 및 제3 초광대역 안테나들을 커버하는 배터리를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 제3 개구 및 제3 초광대역 안테나를 커버하는 전도성 컴포넌트를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 제2 개구 내의 유전체 커버 층 상의 유전체 심을 포함하고, 제2 초광대역 안테나는 유전체 심에 장착되고 제2 개구를 가로질러 연장된다.
전술한 내용은 단지 예시적인 것이며, 설명된 실시예들의 범주 및 기술적 사상을 벗어남이 없이, 당업자에 의해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 디바이스로서,
    유전체 기판;
    상기 유전체 기판 상의 전도성 트레이스들로부터 형성되는 제1 및 제2 공진 요소 아암(arm)들, 상기 제1 공진 요소 아암에 커플링된 제1 포지티브 안테나 피드 단자, 및 상기 제2 공진 요소 아암에 커플링된 제2 포지티브 안테나 피드 단자를 갖는 안테나 ― 상기 제1 공진 요소 아암은 제1 초광대역 통신 대역에서 방사하도록 구성되고 상기 제2 공진 요소 아암은 상기 제1 초광대역 통신 대역보다 더 높은 제2 초광대역 통신 대역에서 방사하도록 구성됨 ―;
    상기 유전체 기판 상의 제1 무선 주파수 송신 라인; 및
    상기 유전체 기판 상의 제2 무선 주파수 송신 라인을 포함하고,
    상기 제2 무선 주파수 송신 라인은, 상기 제1 및 제2 포지티브 안테나 피드 단자들에 상기 제1 무선 주파수 송신 라인을 커플링하고,
    상기 제1 무선 주파수 송신 라인의 임피던스를 상기 제1 초광대역 통신 대역에서 상기 제1 포지티브 안테나 피드 단자의 임피던스에 매칭시키도록 구성된 제1 신호 트레이스 세그먼트, 및
    상기 제1 무선 주파수 송신 라인의 상기 임피던스를 상기 제2 초광대역 통신 대역에서 상기 제2 포지티브 안테나 피드 단자의 임피던스에 매칭시키도록 구성된 제2 신호 트레이스 세그먼트를 포함하는, 전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 신호 트레이스는 상기 제2 초광대역 통신 대역에서 개방 회로를 형성하도록 구성되고 상기 제2 신호 트레이스는 상기 제1 초광대역 통신 대역에서 개방 회로를 형성하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 무선 주파수 송신 라인은 신호 전도체를 포함하고 상기 제2 무선 주파수 송신 라인은 상기 신호 전도체에 커플링된 제3 신호 트레이스 세그먼트를 포함하고, 상기 제1 및 제2 신호 트레이스 세그먼트들은 상기 제3 신호 트레이스 세그먼트의 대향 측면들로부터 연장되는, 전자 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 신호 트레이스 세그먼트는 상기 제3 신호 트레이스 세그먼트로부터 상기 제1 포지티브 안테나 피드 단자로 연장되는 제1 길이 및 상기 제1 길이에 수직인 제1 폭을 갖고, 상기 제2 신호 트레이스 세그먼트는 상기 제3 신호 트레이스 세그먼트로부터 상기 제2 포지티브 안테나 피드 단자로 연장되는 제2 길이 및 상기 제2 길이에 수직인 제2 폭을 갖고, 상기 제1 길이 및 상기 제1 폭은 상기 제1 무선 주파수 송신 라인의 상기 임피던스를 상기 제1 초광대역 통신 대역에서 상기 제1 포지티브 안테나 피드 단자의 상기 임피던스에 매칭시키도록 구성되고, 상기 제2 길이 및 상기 제2 폭은 상기 제1 무선 주파수 송신 라인의 상기 임피던스를 상기 제2 초광대역 통신 대역에서 상기 제2 포지티브 안테나 피드 단자의 상기 임피던스에 매칭시키도록 구성되는, 전자 디바이스.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 유전체 기판 상의 접지 트레이스들; 및
    상기 유전체 기판을 통해 상기 전도성 트레이스들로부터 상기 접지 트레이스들로 연장되는 전도성 비아들의 펜스를 추가로 포함하고, 상기 전도성 비아들의 펜스는 상기 제1 공진 요소 아암을 상기 제2 공진 요소 아암으로부터 분리하는, 전자 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제3 신호 트레이스 세그먼트는 상기 전도성 비아들의 펜스와 정렬되는, 전자 디바이스.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제1 무선 주파수 송신 라인은 스트립라인 송신 라인을 포함하고, 상기 제2 무선 주파수 송신 라인은 마이크로스트립 송신 라인을 포함하는, 전자 디바이스.
  8. 제3항에 있어서, 상기 유전체 기판은 복수의 층들을 갖는 가요성 인쇄 회로 기판을 포함하고, 상기 제1, 제2, 및 제3 신호 트레이스 세그먼트들 및 상기 신호 전도체는 상기 복수의 층들의 동일 층 상에 패턴화되는, 전자 디바이스.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 공진 요소 아암들 둘레에서 연장되는 접지된 차폐 링을 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 초광대역 통신 대역은 6.5 ㎓ 초광대역 통신 대역을 포함하고, 상기 제2 초광대역 통신 대역은 8.0 ㎓ 초광대역 통신 대역을 포함하는, 전자 디바이스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전자 디바이스의 전면(front face)을 형성하는 디스플레이 커버 층을 갖는 디스플레이;
    상기 전자 디바이스의 후면(rear face)을 형성하는 유전체 커버 층;
    상기 유전체 커버 층과 중첩되고 개구를 갖는 전도성 지지 플레이트 ― 상기 유전체 기판 및 상기 안테나는 상기 개구 내에 장착되고, 상기 안테나는 상기 유전체 커버 층을 통해 방사하도록 구성됨 ―; 및
    상기 개구를 커버하고 상기 전도성 지지 플레이트에 전기적으로 커플링되는 전도성 차폐 층을 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전자 디바이스의 면(face)을 형성하는 유전체 커버 층;
    상기 유전체 커버 층 상에 있으며 개구를 갖는 전도성 지지 플레이트; 및
    상기 유전체 커버 층 상에 있으며 상기 개구 내에 있는 플라스틱 심(shim)을 추가로 포함하고, 상기 플라스틱 심의 표면은 상기 전도성 지지 플레이트의 표면과 동일 평면 상에 놓이고, 상기 유전체 기판은 상기 플라스틱 심의 상기 표면에 장착되고, 상기 안테나는 상기 개구를 가로질러 연장되는, 전자 디바이스.
  13. 전자 디바이스로서,
    유전체 기판;
    상기 유전체 기판 상의 무선 주파수 송신 라인; 및
    상기 유전체 기판 상에 있으며 상기 무선 주파수 송신 라인에 커플링된 제1, 제2, 제3, 및 제4 안테나들을 포함하며, 상기 제1 안테나는 제1 초광대역 통신 대역 내의 제1 주파수에서 제1 응답 피크를 나타내도록 구성되고, 상기 제2 안테나는 상기 제1 초광대역 통신 대역 내의 제2 주파수에서 제2 응답 피크를 나타내도록 구성되고, 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수와 상이하고, 상기 제3 안테나는 상기 제1 초광대역 통신 대역보다 더 낮은 제2 초광대역 통신 대역 내의 제3 주파수에서 제3 응답 피크를 나타내도록 구성되고, 상기 제4 안테나는 상기 제2 초광대역 통신 대역 내의 제4 주파수에서 제4 응답 피크를 나타내도록 구성되고, 상기 제4 주파수는 상기 제3 주파수와 상이한, 전자 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 초광대역 통신 대역은 8.0 ㎓ 초광대역 통신 대역을 포함하고, 상기 제2 초광대역 통신 대역은 6.5 ㎓ 초광대역 통신 대역을 포함하고, 상기 제1 주파수는 7.7 ㎓ 내지 8.0 ㎓이고, 상기 제2 주파수는 8.0 ㎓ 내지 8.3 ㎓이고, 상기 제3 주파수는 6.2 ㎓ 내지 6.5 ㎓이고, 상기 제4 주파수는 6.5 ㎓ 내지 6.8 ㎓인, 전자 디바이스.
  15. 제13항에 있어서, 상기 유전체 기판 상의 제1, 제2, 제3, 제4, 및 제5 신호 트레이스들을 추가로 포함하고, 상기 제1 및 제2 신호 트레이스들은 상기 무선 주파수 송신 라인을 위한 신호 전도체의 대향 측면들에 커플링되며 그로부터 연장되고, 상기 제1 신호 트레이스는 상기 제1 안테나 상의 제1 포지티브 안테나 피드 단자에 커플링되고, 상기 제3 신호 트레이스는 상기 제2 안테나 상의 제2 포지티브 안테나 피드 단자에 커플링되고, 상기 제2 신호 트레이스는 상기 제3 안테나 상의 제3 포지티브 안테나 피드 단자에 커플링되고, 상기 제4 포지티브 안테나 피드 단자는 상기 제4 안테나 상의 제4 포지티브 안테나 피드 단자에 커플링되고, 상기 제3 및 제4 신호 트레이스들은 상기 제5 신호 트레이스의 대향 측면들로부터 연장되고, 상기 제5 신호 트레이스는 상기 제3 및 제4 신호 트레이스들을 상기 제1 및 제2 신호 트레이스들에 커플링하는, 전자 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 신호 트레이스는 상기 제3 주파수에서 개방 회로 임피던스를 형성하면서 상기 제1 주파수에서 상기 제1 안테나의 임피던스에 상기 신호 전도체의 임피던스를 매칭시키도록 구성되고, 상기 제2 신호 트레이스는 상기 제1 주파수에서 개방 회로 임피던스를 형성하면서 상기 제3 주파수에서 상기 제3 안테나의 임피던스에 상기 신호 전도체의 상기 임피던스를 매칭시키도록 구성되고, 상기 제3 신호 트레이스는 상기 제4 주파수에서 개방 회로 임피던스를 형성하면서 상기 제2 주파수에서 상기 제2 안테나의 임피던스에 상기 신호 전도체의 상기 임피던스를 매칭시키도록 구성되고, 상기 제4 신호 트레이스는 상기 제3 주파수에서 개방 회로 임피던스를 형성하면서 상기 제4 주파수에서 상기 제4 안테나의 임피던스에 상기 신호 전도체의 상기 임피던스를 매칭시키도록 구성되는, 전자 디바이스.
  17. 대향하는 제1 및 제2 면들을 갖는 전자 디바이스로서,
    상기 제1 면에 디스플레이 커버 층을 갖는 디스플레이;
    주변부 전도성 하우징 구조물들, 및 상기 주변부 전도성 하우징 구조물들 사이에서 연장되는 전도성 지지 플레이트를 갖는 하우징;
    상기 제2 면에 있으며 상기 전도성 지지 플레이트 상에 적층되는 유전체 커버 층;
    상기 전도성 지지 플레이트 내의 제1, 제2, 및 제3 개구들;
    가요성 인쇄 회로 기판;
    상기 가요성 인쇄 회로 기판 상에 있으며 상기 제1, 제2, 및 제3 개구들과 각자 정렬되고, 상기 유전체 커버 층을 통해 방사하도록 구성되는, 제1, 제2, 및 제3 초광대역 안테나들; 및
    상기 제1 개구 및 상기 제1 초광대역 안테나를 커버하는 전도성 차폐 층을 포함하고, 상기 전도성 차폐 층은 상기 전도성 지지 플레이트에 전기적으로 커플링되고, 상기 제1 초광대역 안테나에서 교차 편광 간섭을 완화시키도록 구성되는, 전자 디바이스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제2 및 제3 개구들 및 상기 제2 및 제3 초광대역 안테나들을 커버하는 배터리를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  19. 제17항에 있어서, 상기 전도성 차폐 층은 상기 제2 개구 및 상기 제2 초광대역 안테나를 커버하고, 상기 전자 디바이스는 상기 제3 개구 및 상기 제3 초광대역 안테나를 커버하는 전도성 컴포넌트를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제2 개구 내의 상기 유전체 커버 층 상의 유전체 심을 추가로 포함하고, 상기 제2 초광대역 안테나는 상기 유전체 심에 장착되고 상기 제2 개구를 가로질러 연장되는, 전자 디바이스.
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