KR20220161430A - 안테나 어셈블리 및 단말 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 전자 장치 기술 분야와 관련되며, 안테나 어셈블리 및 단말 장치를 제공한다. 안테나 어셈블리는 회로 기판 및 회로 기판 상에 설치된 적어도 하나의 안테나 구조를 포함하며; 회로 기판은 전도성 바닥판을 포함하고, 또한 전도성 바닥판에는 두께 방향으로 전도성 바닥판을 관통하는 적어도 하나의 발사 슬롯 홀이 형성되며; 적어도 하나의 안테나 구조 중의 어느 하나의 안테나 구조는 급전 브랜치 및 급전부를 포함하며; 급전 브랜치의 위치는 적어도 하나의 발사 슬롯 홀 중의 하나의 발사 슬롯 홀과 매칭되고, 발사 슬롯 홀을 여기시켜 슬롯 안테나 방사를 발생시키는 데 사용되며; 그리고, 급전부는 상기 발사 슬롯 홀의 가장자리에 설치되고, 발사 슬롯 홀을 구동시켜 루프 안테나 방사를 발생시키는 데 사용된다.

Description

안테나 어셈블리 및 단말 장치
본 개시는 전자 장치 기술 분야와 관련된다.
본 개시는 2020년 6월 30일에 중국 특허청에 출원된 출원 번호 202010630513.6의 중국 특허 출원의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 참조에 의해 본 개시에 포함된다.
지능형 단말 장치 분야의 급속한 발전으로, 5G(5th Generation Mobile Communication Technology, 5세대 이동 통신 기술) 휴대폰은 주요 단말 제조업체 간의 경쟁의 초점이 되었으며, 5G 휴대폰의 통신 이점은 5G 안테나의 강력한 신호 송수신 기능에서 비롯된다. 관련 5G 안테나는 일반적으로 MIMO(Multi Input Multi Output, 다중 입력 다중 출력) 안테나 기술을 사용하는데, 이는 휴대폰 내부에 10여개의 안테나를 배치해야 한다.
따라서, 안테나의 MIMO 성능을 향상시키는 동시에 안테나 구조의 소형화를 향상시키는 안테나 최적화 방안을 제공하는 방법은 당업계에서 해결해야 할 시급한 기술적 문제가 되었다.
본 개시의 하나의 측면은 안테나 어셈블리를 제공하며, 이는 회로 기판 및 회로 기판 상에 설치된 적어도 하나의 안테나 구조를 포함하며; 그 중에서, 회로 기판은 전도성 바닥판을 포함하고, 또한 전도성 바닥판에는 두께 방향으로 전도성 바닥판을 관통하는 적어도 하나의 발사 슬롯 홀이 형성되며; 적어도 하나의 안테나 구조 중의 어느 하나의 안테나 구조는 급전 브랜치 및 급전부를 포함하며; 급전 브랜치의 위치는 적어도 하나의 발사 슬롯 홀 중의 하나의 발사 슬롯 홀과 매칭되고, 발사 슬롯 홀을 여기시켜 슬롯(slot) 안테나 방사를 발생시키는 데 사용되며; 그리고, 급전부는 발사 슬롯 홀의 가장자리에 설치되고, 발사 슬롯 홀을 구동시켜 루프(loop) 안테나 방사를 발생시키는 데 사용된다.
본 개시의 다른 하나의 측면은 단말 장치를 제공하며, 이는 하우징 및 하우징에 설치되는 메인보드 및 안테나 어셈블리를 포함하며; 그 중에서, 메인보드는 안테나 어셈블리를 통해 무선 신호를 송수신하며, 또한 안테나 어셈블리는 본 개시에 의해 제공되는 안테나 어셈블리이다.
본 개시에서 제공하는 안테나 어셈블리에 따르면, 전도성 바닥판 상의 동일한 발사 슬롯 홀을 이용하여 2개의 안테나 유닛을 제작하여, 발사 슬롯 홀이 루프 안테나 유닛의 루프 안테나와 슬롯 안테나 유닛의 슬롯 부분 역할을 동시에 수행하도록 할 수 있다. 따라서 2개의 안테나 유닛이 회로 기판에서 동일한 안테나 영역을 공유하게 되므로 회로 기판에서 안테나 구조가 차지하는 면적과 단말 장치가 차지하는 볼륨이 줄어들어, 안테나의 MIMO 성능을 유지함과 동시에 안테나 구조의 클리어런스 영역 면적을 줄여 단말 장치 구조의 소형화를 향상시킨다.
도 1은 본 개시에 의해 제공되는 안테나 어셈블리의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 개시에 의해 제공되는 안테나 어셈블리의 개략적인 구조도이다.
도 3은 도 2의 부분 확대도이다.
도 4는 다른 시야각에서 본 도 2에 도시된 안테나 어셈블리의 개략적인 구조도이다.
도 5는 본 개시에 의해 제공되는 안테나 어셈블리에서 슬롯 안테나 유닛과 루프 안테나 유닛의 반사 손실 곡선의 개략도이다.
도 6은 본 개시에 의해 제공되는 안테나 어셈블리에서 슬롯 안테나 유닛과 루프 안테나 유닛 사이의 격리 곡선이다.
도 7은 본 개시에 의해 제공되는 안테나 어셈블리의 개략적인 구조도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다. 본 명세서에 기재된 구체적인 실시예는 본 개시 내용을 예시하고 설명하기 위해 사용된 것일 뿐, 본 개시 내용을 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
관련 5G 안테나는 일반적으로 MIMO 안테나 기술을 사용하므로 휴대폰 내부에 10여개의 안테나를 배치해야 한다. 하지만, 5G 단말 장치는 4X4 MIMO 시스템 성능을 만족시키는 안테나가 필요하며, 안테나 간의 격리도 및 안테나 간의 ECC(Envelope Correlation Coefficient, 포락 상관 계수) 성능을 향상시키기 위해, 관련된 안테나 개선 방법에서는 일반적으로 안테나 사이의 공간 거리를 넓게 선택하므로, 안테나의 MIMO 성능을 유지하기 어려우며, 또한 개선된 안테나 역시 sub-6G 안테나의 배치 요구 사항에 적응하기 어렵다.
따라서, 안테나의 MIMO 성능을 향상시키는 동시에 안테나 구조의 소형화를 향상시키는 안테나 최적화 방안을 제공하는 방법은 당업계에서 해결해야 할 시급한 기술적 문제가 되었다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 안테나 어셈블리가 제공된다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 안테나 어셈블리는 회로 기판 및 상기 회로 기판 상에 설치된 적어도 하나의 안테나 구조를 포함한다. 회로 기판은 전도성 바닥판(100)를 포함하고, 전도성 바닥판(100)에는 두께 방향으로 전도성 바닥판(100)을 관통하는 적어도 하나의 발사 슬롯 홀(110)이 형성된다. 안테나 구조는 급전 브랜치(300) 및 급전부(400)를 포함하고, 급전 브랜치(300)의 위치는 발사 슬롯 홀(110)과 매칭되고, 발사 슬롯 홀(110)을 여기시켜 슬롯 안테나 방사를 발생시키는 데 사용되며, 급전부(400)는 발사 슬롯 홀(110)의 가장자리에 설치되고, 발사 슬롯 홀(110)을 구동시켜 루프 안테나 방사를 발생시키는 데 사용된다.
선택적인 실시예에서, 급전 브랜치(300)와 발사 슬롯 홀(110)은 슬롯 안테나 유닛을 구성한다. 급전 브랜치(300)에는 급전 마이크로 스트립 선으로서 급전점이 연결되어 발사 슬롯 홈(110)을 여기시켜 방사를 진행하며; 급전부(400)와 발사 슬롯 홀(110)은 루프 안테나 유닛을 형성한다. 발사 슬롯 홀(110)의 가장자리는 루프 안테나 유닛의 루프 안테나 역할을 하며, 급전부(400)는 루프 안테나에 상응하는 전기 신호를 인가하여 발사 슬롯 홈(110) 주위에 형성된 루프 안테나를 구동시켜 방사를 발생시킨다.
본 개시에서 제공하는 안테나 어셈블리에 따르면, 전도성 바닥판(100) 상의 동일한 발사 슬롯 홀(110)을 이용하여 2개의 안테나 유닛을 제작하여, 발사 슬롯 홀(110)이 루프 안테나 유닛의 루프 안테나와 슬롯 안테나 유닛의 슬롯 부분 역할을 동시에 수행하도록 할 수 있다. 따라서 2개의 안테나 유닛이 회로 기판에서 동일한 안테나 영역을 공유하게 되므로 회로 기판에서 안테나 구조가 차지하는 면적과 단말 장치가 차지하는 볼륨이 줄어들어, 안테나의 MIMO 성능을 유지함과 동시에 안테나 구조의 클리어런스(clearence) 영역 면적을 줄여 단말 장치 구조의 소형화를 향상시킨다.
본 개시는 전도성 바닥판(100)의 재질을 특별히 한정하지 않으며, 예를 들어 전도성 바닥판(100)의 재질은 금속재일 수 있다.
본 개시는 급전 브랜치(300)에 급전을 설치하는 방법을 특별히 제한하지 않는다. 예를 들어, 본 개시의 선택적 실시예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 급전 브랜치(300)에는 슬롯 급전 핀(310)(즉, 슬롯 안테나 유닛의 급전점) 및 슬롯 접지 핀(즉, 슬롯 안테나 유닛의 접지점)이 설치되며, 슬롯 급전 핀(310)은 급전 브랜치(300)를 전도성 바닥판(100)과 통전시킨다.
본 개시는 회로 기판의 구조를 특별히 한정하지 않으며, 예를 들어, PCB(Printed Circuit Board, 인쇄 회로 기판)일 수 있다. 본 개시의 바람직한 실시예로서, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 회로 기판은 절연 매체층(200)을 더 포함하며, 급전 브랜치(300)는 전도성 바닥판(100)에서 떨어진 절연 매체층(200)의 일측에 설치된다.
선택적인 실시예에서, 급전 브랜치(300)와 전도성 바닥판(100) 사이에 절연 매체층(200)이 이격되어 있어, 급전 브랜치(300)와 전도성 바닥판(100) 상의 루프 안테나 사이의 우발적인 단락이 효과적으로 방지될 수 있고, 안테나 구조의 안정성이 개선된다.
본 개시는 급전 핀을 특별히 한정하지 않으며, 예를 들어 절연 매체층(200) 상에 적어도 하나의 핀 관통홀이 형성되며, 급전 핀은 핀 관통홀을 관통하여 급전 브랜치(300)를 전도성 바닥판(100)과 통전시킨다.
본 개시는 급전부(400)의 구조를 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 본 개시의 선택적인 실시예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 급전부(400)는 루프 급전 핀(410)(즉, 루프 안테나 유닛의 급전점) 및 루프 접지 핀(420)(즉, 루프 안테나 유닛의 접지점)을 포함하며, 루프 급전 핀(410) 및 루프 접지 핀(420)은 각각 발사 슬롯 홀(110)을 중심으로 하는 금속 원의 시작점과 끝점으로 볼 수 있다. 이 금속 원은 루프 급전 핀(410) 및 루프 접지 핀(420)과 함께 루프 안테나 유닛을 형성한다.
본 개시는 급전 브랜치(300)와 배출 슬롯 홀(110)의 상대적인 위치 관계를 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 본 개시의 선택적인 실시예로서, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 급전 브랜치(300)의 연장 방향은 발사 슬롯 홀(110)의 연장 방향과 교차한다.
안테나의 성능을 향상시키기 위해, 선택적 실시예로, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 급전 브랜치(300)의 연장 방향과 발사 슬롯 홀(110)의 연장 방향은 서로 수직이고, 급전 브랜치(300)의 연장 방향은 발사 슬롯 홀(110)의 연장 방향과 직교하므로, 루프 안테나 유닛과 슬롯 안테나 유닛에 의해 전도성 바닥판(100) 상에서 여기된 바닥판 전류가 서로 직교하게 되며, 나아가, 안테나 구조가 우수한 격리도를 갖게 되므로, 안테나의 MIMO 성능 및 ECC 성능이 향상된다.
안테나 성능을 더욱 향상시키기 위해, 선택적인 실시예에서, 급전 브랜치(300)의 길이와 발사 슬롯 홀(110)의 길이 사이의 관계는 다음을 만족한다: 슬롯 안테나에서 방사되는 공진 주파수는 루프 안테나에서 방사되는 공진 주파수와 동일하다.
본 개시에서, 급전 브랜치(300)의 위치 및 발사 슬롯 홀(110)의 길이 및 폭을 조정함으로써 슬롯 안테나 유닛의 공진 주파수를 조정할 수 있고; 발사 슬롯 홀(110)의 길이를 조절함으로써 루프 안테나 유닛의 공진 주파수를 조절할 수 있다. 2개의 안테나 유닛의 공진 주파수를 동일한 주파수로 조정함으로써, 2개의 안테나 유닛은 MIMO 안테나 그룹을 형성할 수 있다.
도 5는 슬롯 안테나 유닛과 루프 안테나 유닛의 반사 손실 곡선(S 곡선)의 개략도이다. S11은 루프 안테나 유닛의 반사 손실 곡선이고, S22는 슬롯 안테나 유닛의 반사 손실 곡선이다. 이미지에서 볼 수 있듯이, 공진 주파수가 동일한 경우 2개의 안테나 유닛이 유사한 주파수 대역에서 작동하므로 MIMO 성능이 양호한 안테나 그룹을 형성할 수 있다.
도 6은 슬롯 안테나 유닛과 루프 안테나 유닛을 격리 곡선을 보여준다. 이미지에서 볼 수 있듯이, 급전 브랜치(300)의 연장 방향과 발사 슬롯 홀(110)의 연장 방향이 직교하는 경우, 2개의 안테나의 분리도는 -15dB 미만이다. 즉, 2개의 안테나 사이에 양호한 격리도가 있고, 또한 양호한 MIMO 성능 및 ECC 성능이 있다.
본 개시는 전도성 바닥판(100)에서 발사 슬롯 홀(110)의 위치 관계를 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 본 개시의 선택적인 실시예로서, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 전도성 바닥판(100)은 중앙 영역 및 중앙 영역 주위에 위치하는 가장자리 영역을 가지며, 발사 슬롯 홀(110)은 가장자리 영역에 설치되고, 발사 슬롯 홀(110)의 연장 방향은 전도성 바닥판(100)의 가장자리 윤곽 방향과 동일하며, 또한 급전부(400)는 발사 슬롯 홀(110)과 전도성 바닥판(100)의 가장자리 사이에 설치된다.
절연 매체층(200)은 전도성 바닥판(100)의 가장자리를 넘어 연장되어 클리어런스 영역을 형성한다는 점에 유의해야 한다(도 2 및 3에 도시된 바와 같음). 즉, 클리어런스 영역에는 전도성 바닥판(100)의 재료가 설치되 않아 안테나의 무지향성 통신 효과를 보장한다.
본 개시는 발사 슬롯 홀(110)의 개수를 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 안테나 어셈블리는 복수의 안테나 구조를 포함할 수 있고, 전도성 바닥판(100)에는 복수의 발사 슬롯 홀(110)이 형성되고, 복수의 안테나 구조의 위치는 복수의 발사 슬롯 홀(110)의 위치와 일대일로 대응된다.
본 개시에서, 회로 기판에는 복수의 안테나 구조가 설치되어 안테나 어셈블리의 신호 송수신 기능을 크게 향상시키고, 5G 및 심지어 sub-6G 기술의 사용 요구 사항을 충족시킬 수 있으며, 동시에 안테나 디버깅의 편의성을 향상시킨다.
본 개시의 구체적인 실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 안테나 어셈블리는 2개의 안테나 구조를 포함하고, 전도성 바닥판(100)의 상부에는 2개의 발사 슬롯 홀(110)이 형성되며, 2개의 안테나 구조는 2개의 발사 슬롯 홀(110)과 일대일로 대응하여 매칭되게 설치되며, 또한 대응하는 발사 슬롯 홀(110)과 루프 안테나 유닛 및 슬롯 안테나 유닛을 동시에 형성한다.
물론, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 안테나 어셈블리는 전도성 바닥판(100)의 바닥부에 설치되는 2개의 안테나 구조를 더 포함할 수 있고, 전도성 바닥판(100)의 바닥부에도 2개의 발사 슬롯 홀이 대응되게 형성될 수 있다. 또한, 전도성 바닥판(100)의 측변에도 복수의 발사 슬롯 홀(110)이 형성될 수 있으며, 각 발사 슬롯 홀(110)도 이에 상응하는 안테나 구조가 설치된다. 인접한 2개의 안테나 구조 사이의 거리는 안테나 구조 사이의 격리도가 미리 설정된 격리도를 만족할 수 있도록 설치될 수 있다. 다른 예로, 복수의 안테나 구조 중 다른 안테나 구조는 단말의 측변을 따라 배열될 수 있고, 또한 다른 안테나 구조는 수직으로 2x2로 배열될 수 있다.
또한, 본 개시에서 제공하는 안테나 어셈블리의 구조 방안도 다양한 변형 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 안테나 구조는 슬롯 안테나 유닛과 PIFA(또는 IFA) 안테나 유닛의 조합일 수 있으며, 2개의 안테나 유닛을 조합하여 MIMO 성능이 우수한 안테나 그룹을 얻을 수 있다.
본 개시의 다른 측면으로서, 단말 장치가 제공된다. 단말 장치는 하우징 및 하우징에 설치되는 메인보드 및 안테나 어셈블리를 포함하고, 메인보드는 안테나 어셈블리를 통해 무선 신호를 송수신하며, 안테나 어셈블리는 본 개시에서 제공하는 안테나 어셈블리이다.
본 개시에 따르면, 안테나 어셈블리에서 전도성 바닥판(100) 상의 동일한 발사 슬롯 홀(110)을 이용하여 2개의 안테나 유닛을 제작함으로써, 발사 슬롯 홀(110)이 루프 안테나 유닛의 루프 안테나와 슬롯 안테나 유닛의 슬롯 부분 역할을 모두 수행하도록 한다. 따라서 2개의 안테나 유닛은 회로 기판에서 동일한 안테나 영역을 공유하므로 회로 기판에서 안테나 구조가 차지하는 면적과 단말 장치에서 차지하는 볼륨이 줄어들며, 안테나의 MIMO 성능을 유지하면서 안테나 구조의 클리어런스 영역 면적을 줄여 단말 장치 구조의 소형화를 향상시킨다.
본 개시는 단말 장치의 다른 구조를 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 선택적인 실시예로, 단말 장치는 미들 프레임을 더 포함할 수 있고, 미들 프레임의 재료는 금속 재료일 수 있고, 회로 기판은 미들 프레임에 고정 설치될 수 있다.
위의 실시예들은 본 발명의 원리를 설명하기 위해 채택된 예시적인 실시예일 뿐, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아님을 이해해야 한다. 본 분야의 기술자라면, 본 출원의 정신 및 사상의 범위를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경과 개량을 할 수 있으며, 이러한 변경 및 개량도 본 발명의 보호 범위로 간주된다.
100-전도성 바닥판, 110-발사 슬롯 홀, 200-절연 매체층, 300-급전 브랜치, 310-슬롯 급전 핀, 400-급전부, 410-루프 급전 핀, 420-루프 접지 핀.

Claims (10)

  1. 회로 기판 및 상기 회로 기판 상에 설치된 적어도 하나의 안테나 구조를 포함하며; 그 중에서,
    상기 회로 기판은 전도성 바닥판을 포함하고, 또한 전도성 바닥판에는 두께 방향으로 상기 전도성 바닥판을 관통하는 적어도 하나의 발사 슬롯 홀이 형성되며; 그리고
    상기 적어도 하나의 안테나 구조 중의 어느 하나의 안테나 구조는 급전 브랜치 및 급전부를 포함하며; 그 중에서, 상기 급전 브랜치의 위치는 상기 적어도 하나의 발사 슬롯 홀 중의 하나의 발사 슬롯 홀과 매칭되고, 상기 발사 슬롯 홀을 여기시켜 슬롯 안테나 방사를 발생시키는 데 사용되며; 그리고, 상기 급전부는 상기 발사 슬롯 홀의 가장자리에 설치되고, 상기 발사 슬롯 홀을 구동시켜 루프 안테나 방사를 발생시키는 데 사용되는 안테나 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전 브랜치에는 슬롯 급전 핀 및 슬롯 접지 핀이 설치되며,
    또한 상기 슬롯 급전 핀은 상기 급전 브랜치를 상기 전도성 바닥판과 통전시키는 안테나 어셈블리.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 회로 기판은 절연 매체층을 더 포함하며, 또한 상기 급전 브랜치는 상기 전도성 바닥판에서 떨어진 상기 절연 매체층의 일측에 설치되는 안테나 어셈블리.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 절연 매체층 상에 적어도 하나의 핀 관통홀이 형성되며,
    또한 상기 급전 핀은 상기 적어도 하나의 관통 홀 중의 하나의 핀 관통홀을 관통하여 상기 급전 브랜치를 상기 전도성 바닥판과 통전시키는 안테나 어셈블리.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전부는 루프 급전 핀 및 루프 접지 핀을 포함하는 안테나 어셈블리.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 브랜치의 연장 방향은 상기 발사 슬롯 홀의 연장 방향과 교차하는 안테나 어셈블리.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 급전 브랜치의 길이와 상기 발사 슬롯 홀의 길이 관계는 상기 슬롯 안테나에서 방사되는 공진 주파수와 상기 루프 안테나에서 방사되는 공진 주파수가 동일한 것을 충족시키는 안테나 어셈블리.
  8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 바닥판은 중앙 영역 및 상기 중앙 영역 주위에 위치하는 가장자리 영역을 가지며, 상기 발사 슬롯 홀은 상기 가장자리 영역에 설치되고, 상기 발사 슬롯 홀의 연장 방향은 상기 전도성 바닥판의 가장자리 윤곽 방향과 동일하며, 또한 상기 급전부는 상기 발사 슬롯 홀과 상기 전도성 바닥판의 가장자리 사이에 설치되는 안테나 어셈블리.
  9. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 안테나 구조는 복수의 안테나 구조이고, 상기 적어도 하나의 발사 슬롯 홀은 복수의 발사 슬롯 홀이고, 또한 상기 복수의 안테나 구조의 위치는 상기 복수의 발사 슬롯 홀의 위치와 일대일로 대응되는 안테나 어셈블리.
  10. 하우징 및 상기 하우징에 설치되는 메인보드 및 안테나 어셈블리를 포함하며; 그 중에서, 상기 메인보드는 상기 안테나 어셈블리를 통해 무선 신호를 송수신하며, 또한 상기 안테나 어셈블리는 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 따른 상기 안테나 어셈블리인 단말 장치.
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