KR20210085392A - 안테나 구조체 및 그를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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윤영중
윤수민
김동현
박성진
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삼성전자주식회사
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Abstract

다양한 실시예들에 따른 전자 장치(electronic device)는 제1 면에 배치된 전면 플레이트, 제1 면의 반대 면인 제2 면에 배치된 후면 플레이트, 전면 플레이트와 후면 플레이트 사이의 공간을 둘러 싸며, 적어도 일부가 도전성 부분을 포함하는 측면 부재, 통신 회로 및 통신 회로와 전기적으로 연결된 안테나 구조체를 포함할 수 있다. 안테나 구조체는 상기 도전성 부분에 형성된 적어도 하나의 슬롯, 도전성 부분의 일 측면으로부터 연장되고, 일 측이 적어도 하나의 슬롯과 인접하는 플랜지, 및 플랜지에 의해 지지되어, 슬롯에 수직적으로 급전하도록 구성된 급전선을 포함할 수 있다.

Description

안테나 구조체 및 그를 포함하는 전자 장치{ANTENNA STRUCTURE AND ELECTRONIC DEIVICE COMPRISING THEREOF}
다양한 실시예들은 무선 통신 기능을 제공하는 안테나 구조체 및 그를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
수십 GHz 이상의 주파수 대역(예를 들어, 30~300 GHz 범위의 주파수 대역이면서, 공진주파수 파장의 길이가 약 1-10mm 범위인 경우)을 가지는 차세대 이동통신 서비스(예: 5G 통신(IMT-2020)) 무선통신망이 제공될 수 있다. 예를 들어, 근래의 전자 장치에는 초고주파 대역의 신호를 이용하는 차세대 네트워크 통신 기술인, 이른바 5세대 네트워크 통신 기술이 적용되고 있다. 상기 5세대 네트워크 통신은 3GPP(generation partnership project)에 의해 규정된 무선 통신 프로토콜로서, 밀리미터파(mm wave) 대역의 신호를 이용하여 고속 또는 대용량의 데이터 송수신을 제공될 수 있다. 전자 장치의 5세대 네트워크 통신 운용을 지원하는 안테나 모듈은 어레이(array) 구조로 배치되는 복수의 안테나 엘리먼트(element)를 포함할 수 있다.
밀리미터파(mm-Wave) 통신에 이용되는 안테나 구조를 포함하는 전자 장치의 공진 주파수 파장의 길이는 대략 1~10mm에 불과하므로, 직진성과 지향성이 높아 설치 환경에 따라 안테나 장치의 방사 성능이 왜곡될 수 있다. 예를 들어, 제작된 밀리미터파 통신용 안테나 장치를 전자 장치 등에 탑재했을 때, 전자 장치 주변 구조물 등이나 사용자의 일부에 의한 간섭으로 인해 제작된 안테나 장치의 성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
적어도 일부가 금속 재질로 구성된 하우징을 포함하는 전자 장치에서, 금속 재질로 구성된 부분에 슬롯(slot)을 형성하여 슬롯 안테나(slot antenna)를 구현할 수 있다. 적어도 일부 대역의 슬롯 안테나를 구현하는 경우에 슬롯에 형성되는 급전 구조가 요구될 수 있다. 소형 장치 내에 적절한 급전 구조를 형성하기 위한 실장 공간을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
본 문서에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 제1 면에 배치된 전면 플레이트, 제1 면의 반대 면인 제2 면에 배치된 후면 플레이트, 전면 플레이트와 후면 플레이트 사이의 공간을 둘러 싸며, 적어도 일부가 도전성 부분을 포함하는 측면 부재, 통신 회로 및 통신 회로와 전기적으로 연결된 안테나 구조체를 포함할 수 있다. 안테나 구조체는 상기 도전성 부분에 형성된 적어도 하나의 슬롯, 도전성 부분의 일 측면으로부터 연장되고, 일 측이 적어도 하나의 슬롯과 인접하는 플랜지, 및 플랜지에 의해 지지되어, 슬롯에 수직적으로 급전하도록 구성된 급전선을 포함할 수 있다.
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들은, 레거시 통신을 위한 구조를 이용하거나 일부 변형하여 밀리미터파 주파수 대역에서 방사 성능을 확보할 수 있는 급전 구조를 실장할 수 있는 전자 장치 및 안테나 구조를 제공할 수 있다.
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들은, 보다 넓은 주파수 대역에서 무선 통신을 지원할 수 있는 전자 장치 및 안테나 구조를 제공할 수 있다.
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치 및 안테나 구조는, 추가적인 주파수 대역에 대한 요구가 있는 경우에 적응적으로 복합 주파수 대역에 대한 성능을 용이하게 확보 가능하도록 설계될 수 있다.
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치 및 안테나 구조는, 금속성 구조 부분의 형상이나 슬롯의 형상을 변경하여 용이하게 주파수 대역에 대한 튜닝 및 최적화가 이루어질 수 있다.
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치 및 안테나 구조는, 배열 안테나 구성 시에 배열 요소들 간의 간격을 용이하게 조절할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는, 다양한 실시 예들에 따른, 복수의 셀룰러 네트워크들을 포함하는 네트워크 환경 내의 전자 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은, 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치에서 안테나 빔이 방사되는 범위를 나타내는 도면이다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치의 하우징 및 안테나 구조체를 간략히 나타낸 사시도이다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체를 구성하는 슬롯과 플랜지를 나타낸 사시도이다.
도 6은 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체를 구성하는 슬롯과 플랜지를 나타낸 단면도이다.
도 7은 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체를 구성하는 슬롯과 플랜지를 나타낸 정면도이다.
도 8은 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체의 슬롯이 형성된 영역 및 그 주변을 나타낸 평면도이다.
도 9는 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체의 슬롯이 형성된 영역 및 그 주변을 나타낸 배면도이다.
도 10은 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체의 반사 계수(reflection coefficient)를 나타내는 도면이다.
도 11은, 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체 및 전자 장치에 포함된 인쇄 회로 기판의 단면도이다.
도 12는, 다양한 실시 예들에 따른, 무선 주파수 직접 회로가 플랜지 상에 실장된 구조를 나타내는 평면도이다.
도 13은 다양한 실시 예들에 따른, 변형된 슬롯의 형태를 나타내는 도면이다.
도 14는 다양한 실시 예들에 따른, 또다른 변형된 슬롯의 형태를 나타내는 도면이다.
도 15는 다양한 실시 예들에 따른, 복수의 슬롯들을 이용하여 배열 안테나를 구성한 안테나 구조체를 나타내는 도면이다.
도 16은 다양한 실시 예들에 따른, 복수의 안테나 구조체들을 포함하는 전자 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 17은 다양한 실시 예들에 따른, 폴더블 전자 장치로 구성된 전자 장치가 펼쳐진 상태의 모습을 나타내는 도면이다.
도 18은, 다양한 실시 예들에 따른, 폴더블 전자 장치로 구성된 전자 장치가 접힌 상태의 모습을 나타내는 도면이다.
도 19는, 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체의 형태를 나타내는 도면이다.
도 20은 26 GHz 대역에서 동작할 때의 안테나 배열의 배열 방사 패턴을 나타낸다.
도 21은 28 GHz 대역에서 동작할 때의 안테나 배열의 배열 방사 패턴을 나타낸다.
도 22는 39 GHz 대역에서 동작할 때의 안테나 배열의 배열 방사 패턴을 나타낸다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)은 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예:스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150) 를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나",“A 또는 B 중 적어도 하나,”"A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,”및 “A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로”라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어™)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2는, 다양한 실시 예들에 따른, 복수의 셀룰러 네트워크들을 포함하는 네트워크 환경 내의 전자 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(101)는 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제1 무선 주파수 직접 회로(Radio Frequency Integrated Circuit, RFIC)(222), 제2 RFIC(224), 제3 RFIC(226), 제4 RFIC(228), 제1 무선 주파수 프론트 엔드(Radio Frequency Front End, RFFE)(232), 제2 RFFE(234), 제1 안테나 모듈(242), 제2 안테나 모듈(244), 및 안테나 (248)를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는 프로세서(120) 및 메모리(130)를 더 포함할 수 있다. 제2 네트워크(199)는 제1 셀룰러 네트워크(292)와 제2 셀룰러 네트워크(294)를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 도 1에 기재된 부품들 중 적어도 하나의 부품을 더 포함할 수 있고, 제2 네트워크(199)는 적어도 하나의 다른 네트워크를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제1 RFIC(222), 제2 RFIC(224), 제3 RFIC(226), 제4 RFIC(228), 제1 RFFE(232), 및 제2 RFFE(234)는 무선 통신 모듈(192)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 제4 RFIC(228)은 생략되거나, 제3 RFIC(226)의 일부로서 포함될 수도 있다.
제1 커뮤니케이션 프로세서(212)는 제1 셀룰러 네트워크(292)와의 무선 통신에 사용될 대역의 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 레거시 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제1 셀룰러 네트워크는 2세대(2G), 3G, 4G 또는 Long Term Evolution(LTE) 네트워크를 포함하는 레거시 네트워크일 수 있다. 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제2 셀룰러 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 다른 지정된 대역(예: 약 6GHz 이하)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)와 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 단일(single) 칩 또는 단일 패키지 내에 구현될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 프로세서(120), 보조 프로세서(123) 또는 통신 모듈(190)과 단일 칩 또는 단일 패키지 내에 형성될 수 있다.
제1 RFIC(222)는, 송신 시에, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 생성된 기저대역(baseband) 신호를 제1 셀룰러 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)에 사용되는 약 700 MHz 내지 약 3 GHz의 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에는, RF 신호가 안테나(예: 제1 안테나 모듈(242))를 통해 제1 셀룰러 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제1 RFFE(2332))를 통해 전처리(preprocess)될 수 있다. 제1 RFIC(222)는 전처리된 RF 신호를 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제2 RFIC(224)는, 송신 시에, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 생성된 기저대역 신호를 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에 사용되는 Sub6 대역(예: 약 6GHz 이하)의 RF 신호(이하, 5G Sub6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Sub6 RF 신호가 안테나(예: 제2 안테나 모듈(244)))를 통해 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제2 RFFE(234))를 통해 전처리될 수 있다. 제2 RFIC(224)는 전처리된 5G Sub6 RF 신호를 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214) 중 대응하는 커뮤니케이션 프로세서에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제3 RFIC(226)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에서 사용될 5G Above6 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 RF 신호(이하, 5G Above6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고 제3 RFFE(236)를 통해 전처리될 수 있다. 제3 RFIC(226)는 전처리된 5G Above6 RF 신호를 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 RFFE(236)는 제3 RFIC(226)의 일부로서 형성될 수 있다.
전자 장치(101)는, 일 실시 예에 따르면, 제3 RFIC(226)와 별개로 또는 적어도 그 일부로서, 제4 RFIC(228)를 포함할 수 있다. 이런 경우, 제4 RFIC(228)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 중간(intermediate) 주파수 대역(예: 약 9GHz ~ 약 11GHz)의 RF 신호(이하, IF 신호)로 변환한 뒤, 상기 IF 신호를 제3 RFID(226)로 전달할 수 있다. 제3 RFIC(226)는 IF 신호를 5G Above6 RF 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제2 셀룰러 네트워크(294)(예:5G 네트워크)로부터 수신되고 제3 RFIC(226)에 의해 IF 신호로 변환될 수 있다. 제4 RFIC(228)는 IF 신호를 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)가 처리할 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제3 RFIC(226)와 직접적으로 연결되거나, 이에 추가적으로 또는 대체적으로, 전자 장치(101)가 제4 RFID(228)를 제3 RFIC(226)와 별개로 또는 적어도 그 일부로서 포함하는 경우에 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제4 RFIC(228)를 통해 제3 RFIC(226)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 RFIC(222)와 제2 RFIC(224)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 RFFE(232)와 제2 RFFE(234)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 안테나 모듈(242) 또는 제2 안테나 모듈(244) 중 적어도 하나의 안테나 모듈은 생략되거나 다른 안테나 모듈과 결합되어 대응하는 복수의 대역들의 RF 신호들을 처리할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 RFIC(226)와 안테나(248)는 동일한 서브스트레이트에 배치되어 제3 안테나 모듈(246)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모??(192) 또는 프로세서(120)가 제1 서브스트레이트(예: main PCB)에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 서브스트레이트와 별도의 제2 서브스트레이트(예: sub PCB)의 일부 영역(예: 하면)에 제3 RFIC(226)가, 다른 일부 영역(예: 상면)에 안테나(248)이 배치되어 제3 안테나 모듈(246)이 형성될 수 있다. 제3 RFIC(226)와 안테나(248)를 통일한 서브스트레이트에 배치함으로써 그 사이의 전송 선로의 길이를 줄일 수 있다. 이는, 예를 들면, 5G 네트워크 통신에 사용되는 고주파 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 신호가 전송 선로에 의해 손실(예: 감쇄)되는 것을 줄일 수 있다. 이로 인해, 전자 장치(101)는 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)와의 통신의 품질 또는 속도를 향상시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나(248)는 빔포밍에 사용될 수 있는 복수의 안테나 엘레멘트들을 포함하는 어레이 안테나로 형성될 수 있다. 이런 경우, 제3 RFIC(226)는, 예를 들면, 제3 RFFE(236)의 일부로서, 복수의 안테나 요소들에 대응하는 ?珦? 위상 변환기(phase shifter)(238)들을 포함할 수 있다. 송신 시에, 복수의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 요소를 통해 전자 장치(101)의 외부(예: 5G 네트워크의 베이스 스테이션)로 송신될 5G Above6 RF 신호의 위상을 변환할 수 있다. 수신 시에, 복수의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 요소를 통해 상기 외부로부터 수신된 5G Above6 RF 신호의 위상을 동일한 또는 실질적으로 동일한 위상으로 변환할 수 있다. 이것은 전자 장치(101)와 상기 외부 간의 빔포밍을 통한 송신 또는 수신을 가능하게 한다.
제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)는 제1 셀룰러 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)와 독립적으로 운영되거나(예: Stand-Alone(SA)), 연결되어 운영될 수 있다(예: Non-Stand Alone(NSA)). 예를 들면, 5G 네트워크에는 액세스 네트워크(예: 5G radio access network(RAN) 또는 next generation RAN(NG RAN))만 있고, 코어 네트워크(예: next generation core(NGC))는 없을 수 있다. 이런 경우, 전자 장치(101)는 5G 네트워크의 액세스 네트워크에 액세스한 후, 레거시 네트워크의 코어 네트워크(예: evolved packed core(EPC))의 제어 하에 외부 네트워크(예: 인터넷)에 액세스할 수 있다. 레거시 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: LTE 프로토콜 정보) 또는 5G 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: New Radio(NR) 프로토콜 정보)는 메모리(230)에 저장되어, 다른 부품(예: 프로세서(120), 제1 커뮤티케이션 프로세서(212), 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214))에 의해 액세스될 수 있다.
도 3은, 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치(300)(예: 도 1의 전자 장치(101))에서 안테나 빔이 방사되는 범위(beam steering range)를 나타내는 도면이다. 도 4는 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치(300)(예: 도 1의 전자 장치(101))의 하우징(310) 및 안테나 구조체(400)를 간략히 나타낸 사시도이다.
도 3은 전자 장치(300)의 전면(301)이 보이는(visible) 도 3의 (a), 전자 장치(300)의 일 측면(303b)이 보이는 도 3의 (b)를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 전자 장치(300)는 하우징(310)을 포함하고, 하우징(310) 내부에 적어도 하나의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)) 및 통신 회로(예: 도 1의 통신 모듈(190))을 포함할 수 있다. 그리고 전자 장치 (300)는, 상기 통신 회로와 전기적으로 연결된 안테나 구조체(400)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 하우징(310)은 전자 장치(300)의 다른 구성요소들을 보호할 수 있다. 하우징(310)은, 예를 들어, 전자 장치(300)의 전면(301)을 포함하는 전면 플레이트(front plate)(또는 제1 플레이트), 전면(301)과 반대 방향을 향하는(facing away) 후면(302)을 포함하는 후면 플레이트(back plate)(또는 제2 플레이트), 및 후면 플레이트에 부착되거나 후면 플레이트와 일체로 형성되고, 전면 플레이트와 후면 플레이트 사이의 공간을 둘러싸는 측면 부재(303)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 측면 부재(303)는 전면(301) 및 후면(302)과 다른 방향을 향하는 적어도 하나의 측면(303a, 303b, 303c, 303d)을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 측면 부재는 도전성 물질을 포함하는 도전성 부분을 포함할 수 잇다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(300)의 전면(301)에는 전면 플레이트의 상당 부분을 통하여 노출(visible)되는 디스플레이(311)가 장착될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 본 문서의 도면에 표시된 좌표축은 어떤 구성요소가 향하는 방향을 지칭하기 위한 것일 수 있다. 여기서의 좌표축은 3차원 공간 상의 좌표축(X축, Y축, Z축)일 수 있다. 도 3 및 도 4를 함께 참조하면, X축
은 전자 장치(300)의 폭 방향(또는 안테나 구조체(400)의 폭 방향)에 평행한 축일
수 있고, Y축은 전자 장치(300)의 길이 방향(또는 안테나 구조체(400)의 두께 방향)에 평행한 축일 수 있다. 그리고 Z축은 전자 장치(300)의 두께 방향(또는 안테나 구조체(400)의 높이 방향))에 평행한 축일 수 있다. 일 실시예에 따르면, XY 평면은 전자 장치의 전면 플레이트의 일면과 평행하게 그은 가상의 수평면(S1)과평행한 면일 수 있으며, YZ 평면은 전자 장치의 상기 가상의 수평면으로부터 직교하는 가상의 수직면(S2)과 평행한 면일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 하우징(310) 내부에 배치되는 프로세서(120)는, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, GPU(graphic processing unit), 카메라의 이미지 신호 프로세서, 또는 baseband processor(또는, 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP))) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 SoC(system on chip) 또는 SiP(system in package)으로 구현될 수 있다. 통신 모듈(190)은, 예를 들어, baseband processor, 또는 적어도 하나의 통신 회로(예: IFIC, 또는 RFIC)를 포함할 수 있다. 통신 모듈(190)은, 예를 들어, 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서 (AP))와 별개의 baseband processor를 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 통신 모듈(190)의 baseband processor는 프로세서(120)와 하나의 칩(chip) 내에 배치되거나, 또는 독립된 칩 형태로 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 프로세서(120) 및 상기 통신 모듈(190)을 통해 근거리 통신을 위한 제1 네트워크(198), 또는 원거리 통신을 위한 제2 네트워크(199)에 대응할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(120) 및 상기 통신 모듈(190)을 통해 제2 네트워크(199)에 포함된 제1 셀룰러 네트워크(292) 및 제2 셀룰러 네트워크(294)에 대응할 수 있다. 제1 셀룰러 네트워크(292) 및 제2 셀룰러 네트워크(294) 각각은 4G(4th generation) 네트워크 및 5G(5th generation) 네트워크를 포함할 수 있다. 4G 네트워크는 예를 들어, 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 규정되는 LTE(long term evolution) 프로토콜을 지원할 수 있다. 5G 네트워크는 예를 들어, 3GPP에서 규정되는 NR(new radio)프로토콜을 지원할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(300)는 복수의 안테나 모듈(예: 도 2의 제3 안테나 모듈(246))을 포함할 수 있다. 상기 복수의 안테나 모듈은 전자 장치(300) 내부에서 하우징(310)과 매우 인접한 위치에 배치될 수 있다. 한 실시 예에서, 적어도 하나의 안테나 모듈은 하우징의 적어도 일부를 안테나 엘레멘트(예: 도 2의 안테나 엘레멘트(248))로서 사용하는 경우 전파 손실 경로(path loss)를 줄일 수 있다.
예를 들어, 네 개의 안테나 모듈(예: 도 2의 안테나 모듈(246))이 구비되는 실시예에 따르면, 전자 장치의 전면 플레이트의 상면에서 볼 때, 하나의 안테나 모듈(예: 제3-1 안테나 모듈(미도시))은 전자 장치(300)의 상단에서 제1 측면(303a)에 인접하여 배치될 수 있고, 다른 안테나 모듈(예: 제3-2 안테나 모듈(미도시))은 전자 장치(300)의 좌측에서 제2 측면(303b)에 인접하여 배치될 수 있으며, 또 다른 안테나 모듈(예: 제3-3 안테나 모듈(미도시))은 전자 장치(300)의 하단에서 제3 측면(303c)에 인접하여 배치될 수 있다. 나머지 다른 하나의 안테나 모듈(예: 제3-4 안테나 모듈(미도시))은 전자 장치(300)의 우측에서 제4 측면(303d)에 인접하여 배치될 수 있다. 이는 일 예시에 불과한 것으로서, 다른 다양한 배치도 가능할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 하우징(310)의 적어도 일부분은 도전성 재질(예: 메탈(metal)(예: 알루미늄, 스테인레스 스틸(STS), 마그네슘, 또는 이들 중 적어도 둘 이상을 조합한 합금))을 포함할 수 있다. 예를 들면, 하우징(310)의 측면 부재(303)의 적어도 일부는 메탈 프레임(또는 메탈 베젤) 구조를 포함하고, 다른 적어도 일부분은 유전체 구조(예: 폴리머 구조)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 하우징(310)의 적어도 일부분이 메탈 프레임 구조를 포함하는 경우 전자 장치 내부에 배치된 안테나 요소로부터 무선 신호(또는 통신 신호)(예: RF 신호)가 방사되면, 상기 무선 신호는 하우징(310)의 메탈 프레임의 표면을 따라 전파됨에 따라, 안테나 성능에 영향을 받을 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 하우징(310)의 적어도 일부분이 메탈 프레임 구조를 가지는 경우, 메탈 프레임에 슬롯을 형성하여 안테나 요소로서 이용될 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 하우징(310)의 적어도 일부분을 이용하여 슬롯형 안테나가 형성될 수 있다. 상기 슬롯형 안테나를 도전선(예: 커플링된 급전선(coupled feed line))을 이용해 통신 회로(예: 도 2의 제3 RFIC(226))가 구비된 기판(substrate)에 연결함으로써 안테나 모듈(예: 도 2의 안테나 모듈(246))이 형성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 통신 회로(예: 도 2의 제3 RFIC(226))가 구비된 기판에는 도전선 및/또는 상기 도전선과 별개로 또 다른 안테나 요소가 구비될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 도전선 또는 안테나 요소로부터 무선 신호가 방사되면, 하우징의 메탈 프레임의 슬롯 안테나를 통해서 무선 신호가 전파될 수 있다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(300)는 하우징(310)의 적어도 일 부분(예: 측면 부재(303))에 형성된 슬롯형 안테나를 포함하는 안테나 구조체(400)를 포함할 수 있다. 여기의 안테나 구조체(400)는 급전부를 더 포함할 수 있으며, 전자 장치(300)에 포함된 통신 회로(예: RFIC)와 전기적으로 연결됨으로써 안테나 모듈(예: 도 2의 제3 안테나 모듈(246))을 형성할 수 있다.
도 3은 설명의 편의를 위해 간단히 안테나 구조체(400)가 전자 장치(300)의 상단부 중심 및 하단부 중심 측에 배치되어 안테나 빔을 방사하는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 안테나 구조체(400)는 도 3에 디시된 바와 달리 전자 장치(300)의 다양한 위치에 배치될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 안테나 구조체(400)는 전자 장치(300)의 가상의 수평면(S1) 상에서 안테나 빔(F1, 파선)의 제1 조향 범위(first steering range)를 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 빔(F1)의 제1 조향 범위는 D1 방향을 따라 전자 장치(300)의 가상의 수평면(S1)의 실질적으로(substantially) 전 범위를 커버할 수 있다. 본 문서에서 개시된 다양한 실시 예들에 따른 안테나 구조체(400)는 상기와 같은 1차원적인 영역뿐만 아니라 편극화를 통해 제2 조향 범위(예: 가상의 수직면(S2 상에서의 안테나 빔(F2, 일점 쇄선))를 가질 수 있다. 도 3은 설명의 편의를 위하여 전자 장치(300)의 가상의 수평면(S1) 및 수직면(S2)에 대한 조향 범위를 나타내었으나, 조향 방향은 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 조향 방향은 수평면(S1) 또는 수직면(S2)에 대해 45도 기울어진 방향일 수 있다.
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들에 따른 안테나 구조체(400)는 5G 통신을 위해 이용되는 것일 수 있다. 본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들에 따른 안테나 구조체(400)는 하우징(310)의 적어도 일부가 도전성 재질을 포함하는 경우에도 전파의 경로 손실(path loss)을 저감하고, 밀리미터파(mmWave)를 안정적으로 송수신할 수 있다.
일 실시 예에 따른 안테나 구조체(400)는, 예를 들어 금속(metal)과 같은 도전성 재질을 포함할 수 있다. 따라서, 안테나 구조체(400)에는 전류가 통전될 수 있다. 안테나 구조체(400)에 통전되는 전류에 의해 발생되는 전파를 통해서 외부와 신호를 주고받을 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(예: RFIC)에 의해 주파수가 상향 전환(up convert)되면 안테나 구조체(400)는 도전선을 통해 전달된 무선 주파수 신호를 외부에 방사할 수 있다. 다른 예를 들면, 안테나 구조체(400)는 안테나 구조체(400)를 통해서 수신된 무선 주파수 신호를 통신 회로 측으로 전달하여, 통신 회로가 무선 주파수 신호를 IF 신호로 하향 전환(down convert)하도록 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 안테나 구조체(400)는 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300)의 하우징(310)의 일 부분을 포함할 수 있다. 안테나 구조체(400)가 하우징(310)의 일 부분을 포함하는 경우, 안테나 구조체(400)는 전자 장치의 외형을 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 구조체(400)는 하우징(310)의 전면 플레이트(front plate)와 후면 플레이트(back plate) 사이의 공간을 둘러싸는 측면 부재(303)를 이용하여 형성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(300)에 분절부(304)가 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 분절부(304)에는 유전체(예: 폴리머 물질)가 채워질 수 있다. 분절부(304)에 유전체가 채워짐으로써, 분절부(304)가 안테나 구조체(400)의 안테나 엘리먼트로 이용되는 부분을 하우징(310)의 다른 부분과 전기적으로 단절시키면서, 하우징(310)의 외부로부터 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 안테나 구조체(400)는 전술한 실시 예에서 안테나 모듈(예: 도 2의 안테나 모듈(246))에 포함된 안테나 요소(예: 안테나 요소(248))로서 동작할 수 있다. 예를 들어, 안테나 요소는 패치 안테나, 루프 안테나 또는 다이폴 안테나의 형태를 가질 수 있으나, 안테나 구조체(400)가 안테나 요소를 대체하는 경우에는 패치 안테나, 루프 안테나 또는 다이폴 안테나 중 적어도 하나를 생략할 수도 있다.
이하, 전자 장치(300)의 측면 부재(303)의 적어도 일부를 이용하여 안테나 구조체(400)를 형성하는 실시 예를 기준으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(300)의 측면 부재(303)는 그 일부 또는 전부로서, 도전성 재질로 이루어진 도전성 부분(401)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도전성 부분(401)은 표면이 편평하게 형성될 수 있다. 그러나, 다른 실시 예에 따르면 도전성 부분(401)은 적어도 일부가 굴곡진 부분을 포함할 수도 있다. 도전성 부분(401)에 형성된 슬롯을 이용하여 슬롯형(slot-type) 안테나 구조체(400)를 구성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도전성 부분(401)에 형성된 슬롯은 제1 방향(예: Z축과 평행한 방향 또는 전자 장치(300)의 두께 방향)으로 연장된 형태로 형성될 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 슬롯은 제1 방향으로부터 제2 방향(예: X 축 및 Z축과 평행한 평면 상에서의 시계 방향, 또는 반시계 방향)으로 지정된 각도(예: 45도)만큼 기울어진 방향으로 연장된 형태로 형성될 수도 있다.
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들에 따르면, 측면 부재(303)에 적어도 둘 이상의 슬롯이 하나의 슬롯 세트에 포함되는 것으로 언급될 수 있다. 도 4를 참조하면, 네 개의 슬롯들(411)이 슬롯 세트(412)에 포함되는 것으로 언급될 수 있다.
도 5 내지 도 9는 다양한 실시 예들에 따른 안테나 구조체(예: 도 4의 안테나 구조체(400))의 적어도 일부를 나타낸다. 도 5는 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체를 구성하는 슬롯과 플랜지를 나타낸 사시도이다. 도 6은 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체를 구성하는 슬롯과 플랜지를 나타낸 단면도이다. 도 7은 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체를 구성하는 슬롯과 플랜지를 나타낸 정면도이다. 도 8은 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체의 슬롯이 형성된 영역 및 그 주변을 나타낸 평면도이다. 도 9는 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체의 슬롯이 형성된 영역 및 그 주변을 나타낸 배면도이다.
도 5를 참조하면, 측면 부재(예: 도 4의 측면 부재(303))의 도전성 부분(401)에 슬롯(411)이 형성될 수 있다. 도전성 부분(401)은 슬롯(411)의 상단과 하단을 형성하기 위한 상부 영역(531) 및 하부 영역(532)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도 5 내지 도 9에서 도시된 바와는 달리 상부 영역(531) 및 하부 영역(532)은 최소화될 수도 있다.
도전성 영역(401)의 내측면(예: Y 축과 평행한 음(-)의 방향을 향하는 면, 또는 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))의 내부 공간을 향하는 면)으로부터 연장되어 형성된 플랜지(flange)(510)가 배치될 수 있다. 플랜지(510)는 도전성 영역(401) 주변에 돌출된 부분을 의미할 수 있다. 플랜지(510)는 도전성 영역(401)과 같이 도전성 재질로 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 플랜지(510)는 도전성 부분(401)과 실질적으로 동일한 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 플랜지(510)는 제1 면(예: 전면 플레이트가 배치된 평면) 및 제2 면(예: 후면 플레이트가 배치된 평면) 사이에 위치하는 제3 면(예: 전자 장치의 내부 공간을 포함하고, X축 및 Y축과 평행한 평면)에 배치될 수 있다. 도 5 내지 도 9에서 슬롯(411)이 연장된 방향은 제3 면과 수직을 이루고 있으나, 다른 실시 예들에 따르면, 슬롯(411)이 연장된 방향은 제3 면과 지정된 각도(수직이 아닌) 만큼 기울어진 방향으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)의 두께를 형성하는 측면 부재(303)의 높이(예: Z축과 평행한 방향의 길이)가 충분하지 않음으로 인해서 1~10mm 내의 대역 길이를 제공하지 못하는 경우, 슬롯(411)을 기울어진 방향으로 형성하면 대역 길이가 확보될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 플랜지(510)는 적어도 일 측이 슬롯(511)이 형성된 영역에 인접하도록 형성될 수 있다. 또한, 일 실시 에에 따른 플랜지(510)는 일 면에 기판(520)이 배치될 수 있을 만큼의 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기판(520) 상에 슬롯(511)에 급전하도록 구성된 급전선(예: 도전선)이 형성되어, 급전선이 플랜지(510)에 의해 지지되도록 할 수 있다. 급전선은, 예를 들어, 통신 회로(예: RFIC)로부터 생성된 신호가 전달되거나, 외부로부터 수신된 신호가 통신 회로로 전달되도록 할 수 있다. 플랜지에 의해 급전선이 지지되는 구조에 의하여, 슬롯(411)의 지정된 위치에 수직적으로 급전이 이루어질 수 있다.
A-A' 단면을 도시한 도 6 및 아래에서부터 바라보는 방향(Z축에 평행한 양(+)의 방향)을 도시한 도 9를 참조하면, 플랜지(510)에는 슬롯(411)과 인접한 영역에 형성되는 리세스(511)가 포함될 수 있다. 일 실시 예에 따르면 리세스(511) 내에는 유전체가 채워질 수도 있다. 또한, 슬롯(411)에도 유전체가 채워질 수 있다. 슬롯(411)과 리세스(511)에 의해서, 도 6에 도시된 바와 같이 T자형 슬롯이 형성될 수 있다. 실질적으로, 슬롯(411)과 리세스(511)에 의해서 슬롯형 안테나의 슬롯이 구성되나, 설명의 편의를 위하여 슬롯(411)과 리세스(511)를 구분하여 설명한다.
도 6 및 도 8을 참조하였을 때, 급전선(610)은 슬롯(411) 내부에 지정된 폭만큼 배치되어 슬롯(411)과 커플링되도록 형성될 수 있다. 플랜지에 의해 지지된 급전선(610)에 의해서 수직적인 급전이 이루어지면, 슬롯(411)의 길이와 급전선(610)에 의해 형성되는 길이들(L s1 및 L s2 ) 및 리세스(511)의 길이 L fs 에 따라서 공진이 형성될 수 있다. 또한, 주파수에 따라서, 길이 L s1 , 길이 L s2 및 길이 L s3 에 각각 다르게 공진이 형성될 수 있다. 따라서, 다양한 실시 예들에 따른 안테나 구조체(400) 또는 안테나 구조체(400)를 포함하는 전자 장치는 복합 대역(multi-band)에 대한 요구에 맞추어 동작하도록 구성될 수 있다. 또한 일 실시 예에 따르면, 길이 L s2 및 길이 L s3 를 합한 영역(L s4 라고 언급될 수 있다)에서 발생되는 공진이 이용될 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 급전선(610)은 기판(520)의 아래쪽 면에 배치될 수도 있다. 이 경우, 도전성 재질로 구성된 플랜지(520)와 급전선(610)이 이격되도록 하기 위하여 급전선(610)과 플랜지(520) 사이에 도전성 재질이 아닌 보호층(도시되지 않음)이 형성될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 슬롯(411)의 후면에 플랜지(510)에 의해 지지되는 기판(520) 및 급전선(610)이 배치되어, 길이 L s1 및 길이 L s2 를 형성할 수 있다. 급전선(610)은 급전선(610)에 급전하는 RFIC(도시되지 않음)와 연결될 수 있다. 요구되는 대역이 변경되는 경우, 플랜지의 위치(또는, 플랜지의 높이로 언급될 수도 있다)와 길이 L fs 를 조정하여 용이하게 대역에 대한 요구를 충족시키는 안테나 구조체(400)가 구성될 수 있다. 도 7에서, 슬롯(411)은 비어 있는 공간인 것으로 도시되었으나, 다른 실시 예에 따르면, 슬롯(411)에 유전체가 채워질 수도 있다. 또는, 다른 실시 예들에 따르면, 슬롯(411)의 형태를 'L'자 형태나 '[' 형태로 형성하여 안테나 구조체가 동작할 수 있는 주파수 대역이 조정될 수도 있다.
도 10은 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체(예: 도 4의 안테나 구조체(400)의 반사 계수(reflection coefficient)를 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, T자형 슬롯에 의하여 삼중 공진(예: 도 6의 L s1 , L s2 및 L s3 )이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 도 10에서 길이 L fs 에 따른 반사 계수를 참조하면, L fs 가 1.2인 경우에 주파수 대역 f3에서 공진이 발생되도록 안테나 구조체(예: 도 4의 안테나 구조체(400))가 구성될 수 있다.
도 11은, 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체(예: 도 4의 안테나 구조체(400)) 및 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))에 포함된 인쇄 회로 기판의 단면도이다.
다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 레거시 네트워크 통신을 수행하기 위한 회로를 포함하는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)(1110), 인쇄 회로 기판(1110)으로부터 도전성 부분(401)에 신호를 전달하기 위하여 플랜지(510)와 인쇄 회로 기판(1110) 사이를 연결하는 C-클립(1120)을 더 포함할 수 있다. 즉, C-클립(1120)은 제1 대역의 무선 통신을 위한 급전에 사용될 수 있다. 또한, 제2 대역의 무선 통신을 위한 RFIC와 연결된 급전선이 제1 대역과 구분되는 제2 대역의 무선 통신을 위한 급전에 이용될 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, C-클립(1120)은 플렉시블 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit, FPC)의 커넥터를 통한 연결으로 대체될 수도 있다. 본 문서에서, 인쇄 회로 기판(1110)과 플랜지(510)를 연결하는 구성(예: C-클립(1120), FPC의 커넥터)은 연결 장치로 언급될 수 있다.
따라서, 다양한 실시 예들에 따른 안테나 구조체(400)는 레거시 네트워크 통신을 수행하기 위한 구조들을 유지하면서, 추가적으로 슬롯 안테나를 용이하게 구성할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 인쇄 회로 기판(1110)은 플렉시블 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit, FPC)를 이용하여 기판(예: 도 6의 520)의 FPC 커넥터(도시되지 않음)와 연결될 수도 있다. 기판(예: 도 6의 520)은 적어도 일부가 유연한 재질로 구성될 수 있다. 인쇄 회로 기판(1110)과 기판(예: 도 6의 520)이 연결된 경로를 통하여 RFIC(예: 도 2의 제3 RFIC(228), 도 12의 RFIC(1210))와 인쇄 회로 기판(1110) 사이에 신호가 전달될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 플랜지(510)는 도전성 재질로 이루어진 도전성 영역과 비도전성 재질로 이루어진 비도전성 영역을 포함할 수 있다. 이 경우, C-클립(1120)은 플랜지(510)의 도전성 영역에 연결될 수 있다.
도 12는, 다양한 실시 예들에 따른, 무선 주파수 직접 회로(예: 도 2의 제3 RFIC(228))가 플랜지(예: 도 5의 플랜지(510)) 상에 실장된 구조를 나타내는 평면도이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 안테나 구조체(예: 도 4의 안테나 구조체(400))는 플랜지(510) 상에 실장되는(즉, 플랜지(510)에 의해 지지되는 기판 상에 형성되는) 복수 개의 RFIC들(1210)을 포함할 수 있다. 플랜지(510) 상에 실장된 복수 개의 RFIC들(1210)은 각각 도전성 부분(401)에 형성된 슬롯(411) 각각에 배치된 급전선(610)들과 연결될 수 있다. 급전선(610)들과 연결되는 RFIC들(1210)이 플랜지(510) 상에 실장됨으로써, RFIC(1210)로부터 급전선(610)에 이르는 경로를 최소화하여 경로 손실을 저감할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 플랜지(510)가 복수의 RFIC들(1210)을 실장할 수 있는 면적을 확보하도록 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))의 내부 공간을 형성할 수 없는 경우, 급전선(610)에 연결되는 위상 천이기(Phase Shifter)(예: 도 2의 제3 RFIC(226))는 플랜지(510)가 아닌 측면 부재(401)의 내측면(전자 장치의 내부 공간을 향하는 면)에 부착될 수도 있다.
도 13은 다양한 실시 예들에 따른, 변형된 슬롯(411)의 형태를 나타내는 도면이다.
플랜지(510)가 제1 면(예: 전면 플레이트가 배치된 평면) 및 제2 면(예: 후면 플레이트가 배치된 평면) 사이에 위치하는 제3 면(1310)(예: 전자 장치의 내부 공간을 포함하고, X축 및 Y축과 평행한 평면)에 배치되어 있을 때, 다양한 실시 예들에 따른 슬롯(411)은 제3 면(1310)에 대해 지정된 각도(1320)만큼 기울어진 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
복수 개의 슬롯들이 서로 다른 각도(예: +45도 및 -45도) 만큼 기울어진 방향으로 연장되어 형성된 경우, 이중 편극화가 발생하므로 이를 빔 조향에 이용할 수 있다.
도 14는 다양한 실시 예들에 따른, 또다른 변형된 슬롯(411)의 형태를 나타내는 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같은 기울어진 슬롯(예: 도 13의 슬롯(411))을 이용하여 이중 편극화를 발생시키는 경우, H-평면에서 딥 포인트(dip point)가 발생할 수 있다. 따라서, 해당 부분의 신호를 보강하기 위하여, 안테나 구조체(예: 도 4의 안테나 구조체(400))는 추가 슬롯(1400)을 더 포함할 수 있다.
추가 슬롯(1400)은 슬롯(411)의 폭 W보다 넓은 폭 AW를 가지고, 슬롯(411) 보다 짧은 길이 AH를 가지도록 형성될 수 있다. 추가 슬롯(1400)에 의해 경계 조건(boundary condition)이 변경되어, 딥 포인트에 해당하는 부분의 신호가 보강될 수 있다.
도 15는 다양한 실시 예들에 따른, 복수의 슬롯들을 이용하여 배열 안테나를 구성한 안테나 구조체(예: 도 4의 안테나 구조체)를 나타내는 도면이다.
다양한 실시 예들에 따른, 어레이 안테나를 형성하는 안테나 구조체(400)는, 도전성 부분(401)에 제1 방향으로 형성된 슬롯들(411')을 포함하는 제1 슬롯 세트(412')과 제2 방향으로 형성된 슬롯들(421)을 포함하는 제2 슬롯 세트(422)를 포함할 수 있다.
안테나 구조체(400)는 플랜지(510) 상에 고정되어 제1 슬롯 세트(412') 및 제2 슬롯 세트(422)에 급전하도록 하는 회로를 실장한 기판(520)을 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 안테나 구조체(400)는 편극회된 신호를 이용하여 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))의 외부로 빔을 방사할 수 있다.
도 16은 다양한 실시 예들에 따른, 복수의 안테나 구조체들(400)을 포함하는 전자 장치(300)의 구조를 나타내는 도면이다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 4개의 안테나 구조체들(400)을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(300)는 복수 개의 안테나 구조체(400)들을 포함할 수 있다. 안테나 구조체(400)는 전자 장치의 일 부분으로서 한정되어 형성되는 것이 아니라, 안테나 구조체(400)가 별도로 복수개 구비되어 전자 장치(300)의 여러 부분에 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 16을 참조하면, 전자 장치(300)의 하단부에 구비된 안테나 구조체(400a) 뿐만 아니라, 반대편인 상단부에도 안테나 구조체(400b)가 구비될 수 있다. 또한, 추가적으로 또는 대체적으로, 전자 장치(300)는 전자 장치(300)의 좌측부에 구비된 안테나 구조체(400c) 및/또는 우측부에 구비된 안테나 구조체(400d)를 포함할 수 있다.
전자 장치(300)는 전자 장치의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))가 메모리(예: 도 1의 메모리(130))에 저장된 인스트럭션들(instructions)을 실행함으로써, 안테나 구조체(400)를 이용한 신호의 송수신을 제어할 수 있다. 일 실시 예에 다르면, 전자 장치(300)의 적어도 하나의 프로세서는 수신되는 무선 신호의 수신 감도를 결정할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 안테나 구조체들(400a, 400b, 400c, 400d) 중에서 결정된 수신 감도에 기초하여 선택된 적어도 하나의 안테나 구조체에 포함된 슬롯들(412', 422) 중 적어도 하나를 선택할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 선택된 적어도 하나의 슬롯을 이용하여 안테나(예를 들어, 복수의 슬롯들로 구성된 배열 안테나)를 이용하여 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라 안테나 구조체들(400)을 형성한 전자 장치는 다이버시티(diversity), 거대 배열 다중입출력(massive multi-input multi-output, massive MIMO), 전차원 다중입출력(full dimensional MIMO, FD MIMO)과 같은 다양한 안테나 방사 모드를 구현할 수 있다. 예를 들어, MIMO 구현을 위해 전자 장치(300) 내부의 복수의 안테나 구조체(400)는 서로 다른 특성을 가진 전파를 송수신하도록 제어될 수 있다.
도 17 및 도 18은, 다양한 실시 예들에 따른, 폴더블(foldable) 전자 장치(1700) 및 안테나 구조체(1800)를 나타내는 도면이다. 도 17은 다양한 실시 예들에 따른, 폴더블 전자 장치로 구성된 전자 장치가 펼쳐진 상태의 모습을 나타내는 도면이다. 도 18은, 다양한 실시 예들에 따른, 폴더블 전자 장치로 구성된 전자 장치가 접힌 상태의 모습을 나타내는 도면이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(1700)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 플렉시블(flexible) 디스플레이 패널이 배치된 폴더블(foldable) 전자 장치일 수 있다. 폴더블 전자 장치(1700)는, 복수의 하우징 구조가 서로에 대하여 회전 가능한 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴더블 전자 장치(1700)는 제1 하우징 구조(1700a)와 제1 하우징 구조(1700a)에 대해 회전 가능하게(또는 접힘 가능하게) 형성된 제2 하우징 구조(1700b)를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제1 하우징 구조(1700a)와 제2 하우징 구조(1700b)는 힌지 구조(1730)를 통해서 접힘 가능하게 형성될 수 있다.
도 17 및 도 18에 도시된 실시 예에 있어서, 안테나 구조체(1800)는 제1 도전성 부분(1800a)에 포함된 복수의 슬롯들(1812)을 포함하는 제1 슬롯 세트와 제2 도전성 부분(1800b)에 포함된 복수의 슬롯들(1822)을 포함하는 제2 슬롯 세트를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 폴더블 전자 장치(1700)가 접혔을 때, 제1 도전성 부분(1800a)에 포함된 복수의 슬롯들(1812)과 제2 도전성 부분(1800b)에 포함된 복수의 슬롯들(1822)은 서로 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치가 폴더블 전자 장치(1700)인 경우, 폴더블 전자 장치가 접힌 상태에서는 하나의 도전성 부분(예: 도 4의 도전성 부분(401))에 2열로 슬롯이 형성되어, 폴더블 전자 장치(1700)는 2x4의 2차원 배열 안테나를 구성할 수 있다.
도 19는, 다양한 실시 예들에 따른, 안테나 구조체의 형태를 나타내는 도면이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))는 안테나 구조체의 적어도 일부를 덮는 커버 부재 또는 디스플레이 부재(311)를 더 포함할 수 있다. 본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들에 따르면, 안테나 구조체(예: 도 4의 안테나 구조체(400))의 형태는 특정한 형태로 한정되지 아니하며, 다양한 실시예에 따른 적용이 가능하다. 예를 들어, 도 19의 (a)에 도시된 바와 같이, 안테나 구조체는 편평한 플레이트(401a)에 플랜지(510a)가 형성된 형상을 가질 수 있다. 다른 예를 들면, 안테나 구조체는 도 19의 (b)에 도시된 바와 같이 편평한 플레이트 및 그 편평한 플레이트 일측에서 연장된 연장부를 포함하는 형태(예: 'L'자 형태)를 가지는 도전성 부분(401b)과 편평한 플레이트의 일면에 플랜지(510a)가 형성된 형상을 가질 수 있다. 또 다른 예를 들면, 안테나 구조체는 도 19의 (c)에 도시된 바와 같이 편평한 플레이트 및 그 편평한 플레이트의 일 측과 타 측에서 각각 연장된 연장부들을 포함하는 형태(예: 'I'자 형태)를 가질 수도 있다. 또 다른 예를 들면, 안테나 구조체는 도 19의 (d)에 도시된 바와 같이 도전성 부분(401c)은 편평한 플레이트 및 그 플레이트의 일 측과 타 측에서 각각 연장된 연장부들을 포함하되, 도전성 부분(401c)의 적어도 일부가 디스플레이 부재(311)에 의해 가려지지 않고 돌출된 형태를 가지며, 플랜지(510d)가 내측에 형성된 형태를 가질 수도 있다. 또 다른 예를 들면, 안테나 구조체는 외부로 굴곡진 형태를 가지는 도전성 부분(401e)과 내측에 형성된 플랜지(510e)를 포함할 수도 있다.
도 20 내지 도 22는 일 실시 예에 따라 1x4 배열 안테나를 형성하는 안테나 구조체(예: 도 15의 안테나 구조체(400))가 복합 대역에서 동작하는 경우에 나타나는 방사 패턴의 예시를 나타낸다. 도 20은 26 GHz 대역에서 동작할 때의 안테나 배열의 배열 방사 패턴을 나타낸다. 도 21은 28 GHz 대역에서 동작할 때의 안테나 배열의 배열 방사 패턴을 나타낸다. 도 22는 39 GHz 대역에서 동작할 때의 안테나 배열의 배열 방사 패턴을 나타낸다.
배열 안테나를 구성하는 안테나 구조체의 각 배열 서브셋은 복수의 동작 주파수에서 도 20 내지 도 22에 도시된 바와 같은 방사 패턴을 보일 수 있다. 안테나 구조체의 각 배열 서브셋은 RFIC(예: 도 2의 제3 RFIC(226)) 또는 단극 쌍투(Single-Pole Double-Throw) 스위치와 연결될 수 있다. 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))는 채널 환경에 따라 각 배열 서브셋이 채널 환경에 따라 다중 입출력(Multi-Input Multi-Output, MIMO), 공간 다이버시티(Spatial Diversity) 또는 복합 빔 배열(Multi Beam Array)를 형성하도록 각 배열 서브셋을 제어할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 2의 전자 장치(101), 도 3의 전자 장치(300))는 전면 플레이트, 후면 플레이트, 측면 부재(예: 도 3의 측면 부재(303)), 통신 회로(예: 도 2의 제3 RFIC(226)) 및 안테나 구조체(예: 도 4의 안테나 구조체(400), 도 15의 안테나 구조체(400), 도 17의 안테나 구조체(1800))를 포함할 수 있다. 전면 플레이트는 제1 면(예: 도 3의 전면(301))에 배치되고, 후면 플레이트는 제2 면(예: 도 3의 후면(302))에 배치될 수 있다. 측면 부재는 전면 플레이트와 후면 플레이트 사이의 공간을 둘러 싸며, 적어도 일부가 도전성 부분(예: 도 4의 도전성 부분(401))을 포함할 수 있다. 안테나 구조체는 통신 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
안테나 구조체는, 상기 도전성 부분에 형성된 적어도 하나의 슬롯(예: 도 4의 슬롯(411), 도 13의 슬롯(411), 도 14의 슬롯(411)), 상기 도전성 부분의 일 측면으로부터 연장되고, 일 측이 상기 적어도 하나의 슬롯과 인접하는 플랜지(예: 도 5의 플랜지(510)), 및 플랜지에 의해 지지되어, 슬롯에 수직적으로 급전하도록 구성된 급전선(예: 도 6의 급전선(610), 도 8의 급전선(610), 도 12의 급전선 (610))을 포함할 수 있다.
통신 회로는 상기 플랜지에 고정되고, 급전선으로 급전하는 복수의 무선 주파수 직접 회로를 포함할 수 있다.
전자 장치는 전면 플레이트와 후면 플레이트 사이의 공간에 배치된 인쇄 회로 기판(예: 도 11의 PCB(1110)) 및 인쇄 회로 기판과 플랜지를 연결하는 연결 장치(예: 도 11의 C-클립(1120), FPC 커넥터)를 더 포함할 수 있다. 연결 장치는 제1 대역의 무선 통신을 위한 급전에 사용되고, 급전선은 제1 대역(예: 레거시 네트워크 통신의 주파수 대역)과 구분되는 제2 대역(예: 5G 통신의 주파수 대역)의 무선 통신을 위한 급전에 사용될 수 있다.
또한, 안테나 구조체의 플랜지는 슬롯과 인접한 영역에 형성된 리세스(예: 도9의 리세스(511))를 포함할 수 있다. 리세스 내에는 유전체가 배치될 수 있다. 플랜지는 전면 플레이트와 후면 플레이트 사이의 공간에 배치될 수 있다. 안테나 구조체에 포함되며, 도전성 부분에 형성된 슬롯(예: 도 13의 슬롯(411), 도 14의 슬롯(411))은 제1 면 또는 제2 면에 대해 수직인 방향으로부터 지정된 각도로 기울어진 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 측면 부재의 도전성 부분에는 슬롯의 폭보다 넓은 폭을 가지고, 적어도 일부가 상기 플랜지와 인접하는 추가 슬롯(예: 도 14의 추가 슬롯(1400))이 더 형성될 수 있다.
급전선은 플랜지의 일 면에 배치된 기판(예: 도 5의 기판(520), 도 6의 기판(520)) 상에 형성될 수 있다.
안테나 구조체(예: 도 4의 안테나 구조체(400), 도 15의 안테나 구조체(400), 도 17의 안테나 구조체(1800))는 복수개의 슬롯들(예: 도 15의 슬롯들(411', 421)) 각각이 안테나 요소를 구성하는 안테나 배열을 포함할 수 있다.
전자 장치는 제1 하우징 구조(예: 도 17 및 도 18의 제1 하우징 구조(1700a)) 및 제2 하우징 구조(예: 도 17 및 도 18의 제2 하우징 구조(1700b))를 포함하는 폴더블 전자 장치(예: 도 17 및 도 19의 폴더블 전자 장치(1700))일 수 있다. 폴더블 전자 장치의 측면 부재에 포함된 도전성 부분(예: 도 17 및 도 18의 안테나 구조체(1800)에 포함된 도전성 부분)은, 제1 하우징 구조에 포함되고, 슬롯(예: 도 17 및 도 18의 슬롯(1812))을 포함하는 제1 슬롯 세트(예: 도 17 및 도 18의 슬롯들(1812)을 포함하는 슬롯 세트)가 형성된 제1 도전성 부분(예: 도 17 및 도 18의 제1 도전성 부분(1800a)), 및 제2 하우징 구조에 포함되고, 제2 슬롯 세트(예: 도 17 및 도 18의 슬롯들(1822)을 포함하는 슬롯 세트)가 형성된 제2 도전성 부분을 포함할 수 있다. 폴더블 전자 장치가 접혔을 때(예: 도 18), 제1 도전성 부분 및 제2 도전성 부분은 서로 인접하게 위치하고, 제1 슬롯 세트와 제2 슬롯 세트는 서로 대응되는 위치에 위치하도록 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 2의 전자 장치(101), 도 3의 전자 장치(300))는 적어도 하나의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120), 도 2의 프로세서(120), 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제2 커뮤니케이션 프로세서(214))를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 상기 안테나 구조체를 이용하여 빔 포밍을 제어할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 2의 전자 장치(101), 도 3의 전자 장치(300))는 측면 부재(예: 도 12의 측면 부재(401))에 부착되고, 상기 급전선과 연결된 위상 천이기를 더 포함할 수도 있다.
슬롯(예: 도 6의 슬롯(411))에 대한 플랜지(예: 도 6의 플랜지(510))의 높이(예: 도 6의 길이 L s2 )는, 상기 안테나 구조체를 이용하여 수행되는 무선 통신의 주파수 대역에 상응하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 안테나 구조체(예: 도 4의 안테나 구조체(400), 도 15의 안테나 구조체(400), 도 17의 안테나 구조체(1800))를 이용하여 24.25 GHz 이상이고 29.5 GHz 이하인 대역 및 37 GHz 이상이고 40 GHz 이하인 대역 내의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 안테나 구조체는, 도전성 부재(예: 도 4의 도전성 부분(401))에 형성된 적어도 하나의 슬롯(예: 도 4의 슬롯(411), 도 13의 슬롯(411), 도 14의 슬롯(411)), 상기 도전성 부분의 일 측면으로부터 연장되고, 일 측이 상기 적어도 하나의 슬롯과 인접하는 플랜지(예: 도 5의 플랜지(510)), 및 플랜지에 의해 지지되어, 슬롯에 수직적으로 급전하도록 구성된 급전선(예: 도 6의 급전선(610), 도 8의 급전선(610), 도 12의 급전선(610))을 포함할 수 있다.
안테나 구조체의 플랜지는 급전선에 급전하는 무선 주파수 직접 회로를 지지할 수 있도록 형성될 수 있다. 즉, 플랜지는 측면 부재를 다른 구성과 연결하기 위해 좁은 면적으로만 형성되는 것이 아니라, 무선 주파수 직접 회로가 지지될 수 있을 만한 면적을 가지도록 확장되어 형성된 것일 수 있다.
안테나 구조체의 플랜지는 슬롯과 인접한 영역에 형성된 리세스(예: 도9의 리세스(511))를 포함할 수 있다. 리세스 내에는 유전체가 배치될 수 있다.
플랜지는 도전성 부재의 일 측면에 대해 수직인 면에 배치되고, 상기 슬롯은 상기 플랜지가 배치된 면에 대해 지정된 각도로 기울어진 방향으로 형성될 수 있다.
도전성 부재에는, 슬롯의 폭보다 넓은 폭을 가지고, 적어도 일부가 상기 플랜지와 인접하는 추가 슬롯(예: 도 14의 추가 슬롯(1400))이 더 형성될 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: read only memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: electrically erasable programmable read only memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: compact disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: digital versatile discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WLAN(wide LAN), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    제1 면에 배치된 전면 플레이트;
    상기 제1 면의 반대 면인 제2 면에 배치된 후면 플레이트;
    상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트 사이의 공간을 둘러 싸며, 적어도 일부가 도전성 부분을 포함하는 측면 부재;
    통신 회로; 및
    상기 통신 회로와 전기적으로 연결된 안테나 구조체를 포함하고,
    상기 안테나 구조체는,
    상기 도전성 부분에 형성된 적어도 하나의 슬롯,
    상기 도전성 부분의 일 측면으로부터 연장되고, 일 측이 상기 적어도 하나의 슬롯과 인접하는 플랜지, 및
    상기 플랜지에 의해 지지되어, 상기 슬롯에 수직적으로 급전하도록 구성된 급전선을 포함하는, 전자 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신 회로는 상기 플랜지에 고정되고, 상기 급전선으로 급전하는 복수의 무선 주파수 직접 회로를 포함하는, 전자 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트 사이의 상기 공간에 배치된 인쇄 회로 기판; 및
    상기 인쇄 회로 기판과 상기 플랜지를 연결하는 연결 장치로 더 포함하고,
    상기 연결 장치는 제1 대역의 무선 통신을 위한 급전에 사용되고, 상기 급전선은 상기 제1 대역과 구분되는 제2 대역의 무선 통신을 위한 급전에 사용되는, 전자 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 플랜지는, 상기 슬롯과 인접한 영역에 형성된 리세스를 포함하는, 전자 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 플랜지는 상기 리세스 내에 배치된 유전체를 포함하는, 전자 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 플랜지는 상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트 사이의 공간에 배치되는, 전자 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에 대해 수직인 방향으로부터 지정된 각도로 기울어진 방향으로 형성된, 전자 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 도전성 부분은,
    상기 슬롯의 폭보다 넓은 폭을 가지고, 적어도 일부가 상기 플랜지와 인접하는 추가 슬롯이 더 형성된, 전자 장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 급전선은 상기 제3 면에 배치된 상기 플랜지의 일 면에 배치된 기판 상에 형성된 것인, 전자 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬롯을 포함하는 복수개의 슬롯들 각각이 안테나 요소를 구성하는 안테나 배열을 포함하는, 전자 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자 장치는 제1 하우징 구조 및 제2 하우징 구조를 포함하는 폴더블 전자 장치이고,
    상기 도전성 부분은,
    상기 제1 하우징 구조에 포함되고, 상기 슬롯을 포함하는 제1 슬롯 세트가 형성된 제1 도전성 부분, 및
    상기 제2 하우징 구조에 포함되고, 제2 슬롯 세트가 형성된 제2 도전성 부분을 포함하며,
    상기 폴더블 전자 장치가 접혔을 때, 상기 제1 도전성 부분 및 상기 제2 도전성 부분은 서로 인접하게 위치하고, 상기 제1 슬롯 세트와 상기 제2 슬롯 세트는 서로 대응되는 위치에 위치하도록 형성된, 전자 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    적어도 하나의 프로세서를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 안테나 구조체를 이용하여 빔 포밍을 제어하는, 전자 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬롯에 대한 플랜지의 높이는, 상기 안테나 구조체를 이용하여 수행되는 무선 통신의 주파수 대역에 상응하는, 전자 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 구조체를 이용하여 24.25 GHz 이상이고 29.5 GHz 이하인 대역 및 37 GHz 이상이고 40 GHz 이하인 대역 내의 신호를 송신하는, 전자 장치.
  15. 안테나 구조체에 있어서,
    적어도 하나의 슬롯이 형성된 도전성 부재;
    상기 도전성 부재의 일 측면으로부터 연장되고, 일 측이 상기 적어도 하나의 슬롯과 인접하는 플랜지; 및
    상기 플랜지에 의해 지지되어, 상기 슬롯에 수직적으로 급전하도록 구성된 급전선을 포함하는, 안테나 구조체.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 플랜지는, 상기 급전선에 급전하는 무선 주파수 직접 회로를 지지하도록 형성되는, 안테나 구조체.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 플랜지는, 상기 슬롯과 인접한 영역에 형성된 리세스를 포함하는, 안테나 구조체.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 플랜지는 상기 리세스 내에 배치된 유전체를 포함하는, 안테나 구조체.
  19. 청구항 11에 있어서,
    상기 플랜지는 상기 도전성 부재의 상기 일 측면에 대해 수직인 면에 배치되고,
    상기 슬롯은 상기 플랜지가 배치된 면에 대해 지정된 각도로 기울어진 방향으로 형성된, 안테나 구조체.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 도전성 부재는, 상기 슬롯의 폭보다 넓은 폭을 가지고, 적어도 일부가 상기 플랜지와 인접하는 추가 슬롯이 더 형성된, 전자 장치.
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