KR20230084051A - 틸팅된 안테나 어레이들을 갖는 전자 디바이스들 - Google Patents

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Abstract

전자 디바이스에는 제1 및 제2 측벽들, 후방 벽, 및 디스플레이가 제공될 수 있다. 10 ㎓ 초과의 주파수들에서 무선 주파수 신호들을 전달하기 위해 다수의 안테나 패널들이 사용될 수 있다. 제1 안테나 패널은 디스플레이를 통해 방사할 수 있는 반면, 제2 및 제3 패널들은 제1 및 제2 측벽들을 통해 방사한다. 제2 및 제3 패널들은 측벽들에 대해 0이 아닌 각도들로 틸팅될 수 있다. 0이 아닌 각도들은 반대 부호를 가질 수 있다. 0이 아닌 각도들은 동일한 크기를 가질 수 있다. 크기는 일 예로서 15도와 동일할 수 있다. 이러한 방식으로 패널들을 틸팅하는 것은, 디바이스 내에 배치될 부가적인 패널들을 요구하지 않으면서, 후방 벽 내의 전도성 재료에 의해 야기되는 후방 벽 뒤의 커버리지를 벗어난 영역들을 포함하여, 패널들이 가능한 한 많이 디바이스 주위의 구체를 집합적으로 커버하게 허용할 수 있다.

Description

틸팅된 안테나 어레이들을 갖는 전자 디바이스들{ELECTRONIC DEVICES HAVING TILTED ANTENNA ARRAYS}
본 출원은 2021년 12월 3일자로 출원된 미국 특허 출원 제17/541,699호를 우선권으로 주장하며, 그 미국 특허 출원은 이로써 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 출원은 일반적으로 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 통신들을 지원하기 위해 안테나들 및 무선 송수신기들을 포함한다. 밀리미터파 및 센티미터파 통신 대역들에서 무선 통신들을 지원하는 것이 바람직할 수 있다. 때때로 극고주파(extremely high frequency, EHF) 통신들로 지칭되는 밀리미터파 통신들 및 센티미터파 통신들은 약 10 내지 300 ㎓의 주파수들에서의 통신들을 수반한다. 이러한 주파수들에서의 동작은 높은 처리량들을 지원할 수 있지만, 상당한 문제들을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 밀리미터파 및 센티미터파 주파수들에서의 무선 주파수 신호들은 다양한 매체들을 통한 신호 전파 동안 상당한 감쇠 및/또는 왜곡에 의해 특징지어질 수 있다. 부가적으로, 전도성 전자 디바이스 컴포넌트들은 전자 디바이스 주위의 무선 주파수 커버리지의 전체 구체를 제공하는 것을 어렵게 만들 수 있다.
전자 디바이스에 무선 회로부 및 하우징이 제공될 수 있다. 하우징은 주변부 전도성 하우징 구조물들 및 후방 벽을 가질 수 있다. 디스플레이는 후방 벽 반대편에서 주변부 전도성 하우징 구조물들에 장착될 수 있다. 무선 회로부는 10 ㎓ 초과의 주파수들에서 무선 주파수 신호들을 전달하기 위한 다수의 안테나 패널들을 포함할 수 있다.
안테나 패널들은 디스플레이를 통해 방사하는 제1 안테나 패널을 포함할 수 있다. 안테나 패널들은 주변부 전도성 하우징 구조물들의 제1 부분을 통해 방사하는 제2 안테나 패널 및 주변부 전도성 하우징 구조물들의 제2 부분을 통해 방사하는 제3 안테나 패널을 포함할 수 있다. 제2 및/또는 제3 안테나 패널들은 주변부 전도성 하우징 구조물들에 대해 0이 아닌 각도들로 틸팅될 수 있다. 0이 아닌 각도들은 반대 부호를 가질 수 있다. 0이 아닌 각도들은 동일한 크기를 가질 수 있다. 크기는 일 예로서 15도와 동일할 수 있다. 이러한 방식으로 안테나 패널들을 틸팅하는 것은, 디바이스 내에 배치될 부가적인 안테나 패널들을 요구하지 않으면서, 후방 벽 내의 전도성 재료에 의해 야기되는 후방 벽 뒤의 반구(hemisphere) 내에 커버리지를 벗어난 영역들을 포함하여, 안테나 패널들이 가능한 한 많이 디바이스 주위의 구체를 집합적으로 커버하게 허용할 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, 예시적인 위상 안테나 어레이의 도면이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른, 예시적인 패치 안테나 구조물들의 사시도이다.
도 6은 일부 실시예들에 따른, 예시적인 안테나 모듈의 사시도이다.
도 7은 일부 실시예들에 따른, 전자 디바이스의 전면을 통해 그리고 측벽들을 통해 방사하기 위한 안테나 패널들을 갖는 예시적인 전자 디바이스의 측단면도이다.
도 8은 일부 실시예들에 따른, 전자 디바이스의 후면 뒤의 무선 주파수 커버리지를 최적화하기 위해 예시적인 안테나 패널들이 전자 디바이스 측벽들에 대해 어떻게 틸팅될 수 있는지를 도시하는 측단면도이다.
도 9는 일부 실시예들에 따른, 예시적인 틸팅된 안테나 패널이 전자 디바이스 측벽을 통해 방사하기 위해 다중 세그먼트 애퍼처와 어떻게 정렬될 수 있는지를 도시하는 측단면도이다.
도 10은 일부 실시예들에 따른, 예시적인 틸팅된 안테나 패널이 전자 디바이스 측벽을 통해 방사하기 위해 틸팅된 애퍼처와 어떻게 정렬될 수 있는지를 도시하는 측단면도이다.
도 11은 일부 실시예들에 따른, 틸팅된 안테나 패널들을 사용하여 전자 디바이스 주위의 무선 주파수 커버리지를 최적화하는 데 수반되는 예시적인 동작들의 흐름도이다.
도 12는 일부 실시예들에 따른, 전자 디바이스 주위의 무선 주파수 커버리지를 조정하기 위해 예시적인 안테나 패널이 상이한 각도들에서 어떻게 틸팅될 수 있는지를 도시하는 표이다.
도 1의 전자 디바이스(10)와 같은 전자 디바이스에는 안테나들을 포함하는 무선 회로부가 제공될 수 있다. 안테나들은 무선 무선 주파수 신호(wireless radio-frequency signal)들을 송신 및/또는 수신하는 데 사용될 수 있다. 안테나들은 밀리미터파 및 센티미터파 신호들을 사용하여 무선 통신 및/또는 공간 레인징 동작들을 수행하기 위해 사용되는 위상 안테나 어레이들을 포함할 수 있다. 때때로 극고주파(EHF) 신호들로 지칭되는 밀리미터파 신호들은 약 30 ㎓ 초과의 주파수들에서(예를 들어, 60 ㎓, 또는 약 30 ㎓ 내지 300 ㎓의 다른 주파수들에서) 전파된다. 센티미터파 신호들은 약 10 ㎓ 내지 30 ㎓의 주파수들에서 전파된다. 원하는 경우, 디바이스(10)는 또한 위성 내비게이션 시스템 신호들, 셀룰러 전화 신호들, 로컬 무선 영역 네트워크 신호들, 근거리 통신들, 광 기반 무선 통신들, 또는 다른 무선 통신들을 처리하기 위한 안테나들을 포함할 수 있다.
디바이스(10)는 휴대용 전자 디바이스 또는 다른 적합한 전자 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 디바이스(10)는 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 약간 더 소형인 디바이스, 예컨대 손목 시계형 디바이스, 펜던트 디바이스, 헤드폰 디바이스, 이어피스(earpiece) 디바이스, 헤드셋 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 일체화되어 있는 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(예를 들어, 스테인리스 강, 알루미늄 등), 다른 적합한 재료들, 또는 이들 재료의 조합으로 형성될 수 있다. 일부 상황들에서, 하우징(12)의 부분들은 유전체 또는 다른 저전도성 재료(예를 들어, 유리, 세라믹, 플라스틱, 사파이어 등)로부터 형성될 수 있다. 다른 상황들에서, 하우징(12) 또는 하우징(12)을 구성하는 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 전면에 반대편인 디바이스(10)의 면)은 실질적으로 평면인 하우징 벽, 예컨대, 후방 하우징 벽(12R)(예를 들어, 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 코팅(예를 들어, 유전체 커버 층)에 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 유전체 재료들로 충전될 수 있다. 원하는 경우, (예를 들어, 관통 슬롯에 의해) 서로 분리된 하우징(12)의 부분들은 내부 전도성 구조물들(예를 들어, 슬롯을 브리지하는 시트 금속 또는 다른 금속 부재들)에 의해 결합될 수 있다.
하우징(12)은 주변부 구조물들(12W)과 같은 주변부 하우징 구조물들을 포함할 수 있다. 주변부 구조물들(12W)의 전도성 부분들 및 후방 하우징 벽(12R)의 전도성 부분들은 때때로 본 명세서에서 하우징(12)의 전도성 구조물들로 집합적으로 지칭될 수 있다. 주변부 구조물들(12W)은 디스플레이(14) 및 디바이스(10)의 주변부 주위에 이어질 수 있다. 디바이스(10) 및 디스플레이(14)가 4개의 에지들을 구비한 직사각형 형상을 갖는 구성들에서, 주변부 구조물들(12W)은, (일 예로서) 4개의 대응하는 에지들을 구비한 직사각형 링 형상을 갖고 후방 하우징 벽(12R)으로부터 디바이스(10)의 전면으로 연장되는 주변부 하우징 구조물들을 사용하여 구현될 수 있다. 다시 말하면, 디바이스(10)는 길이(예를 들어, Y-축에 평행하게 측정됨), 길이보다 작은 폭(예를 들어, X-축에 평행하게 측정됨), 및 폭보다 작은 높이(예를 들어, Z-축에 평행하게 측정됨)를 가질 수 있다. 주변부 구조물들(12W) 또는 주변부 구조물들(12W)의 일부는, 원하는 경우, 디스플레이(14)에 대한 베젤(예를 들어, 디스플레이(14)의 4개의 측부들 모두를 둘러싸고 그리고/또는 디스플레이(14)를 디바이스(10)에 유지시키는 것을 돕는 장식 트림(cosmetic trim))로서의 역할을 할 수 있다. 주변부 구조물들(12W)은, 원하는 경우, (예를 들어, 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 스테인리스 강, 알루미늄, 합금, 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 레지를 가질 수 있다. 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 저부 부분도, 또한, (예를 들어, 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(예를 들어, 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)이 디스플레이(14)에 대한 베젤로서의 역할을 할 때), 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)은 하우징(12)의 립 주위에 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 수 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(예를 들어, 하우징 구조물들(12R, 12W)은 금속의 연속적인 조각으로부터 단일체 구성으로 형성될 수 있다). 이들과 같은 하우징 구조물들은, 원하는 경우, 금속 블록으로부터 기계가공될 수 있고 그리고/또는, 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(예를 들어, 디바이스(10)의 사용자에게 가시적인 표면들)을 형성할 수 있고 그리고/또는, 디바이스(10)의 외부 표면들을 형성하지 않는 내부 구조물들(예를 들어, 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/커버 층들과 같은 층들로 커버되는 전도성 구조물들, 또는 디바이스(10)의 외부 표면들을 형성하고 그리고/또는 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 구역을 가질 수 있다. 디스플레이(14)의 비활성 영역(IA)에는 이미지들을 디스플레이하기 위한 픽셀들이 없을 수 있고, 그는 하우징(12) 내의 회로부 및 다른 내부 디바이스 구조물들과 중첩될 수 있다. 이러한 구조물들을 디바이스(10)의 사용자에 의한 시선으로부터 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. 비활성 영역(IA)은 (예를 들어, 스피커 포트(16)에서) 활성 영역(AA) 내로 연장되는 리세스된 영역 또는 노치를 포함할 수 있다. 활성 영역(AA)은, 예를 들어, 디스플레이(14)를 위한 디스플레이 모듈(예를 들어, 픽셀 회로부, 터치 센서 회로부 등을 포함하는 디스플레이 모듈)의 측방향 영역에 의해 한정될 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 일부만을 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(예를 들어, 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 어드레싱하기 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, 전도성 지지 플레이트 또는 백플레이트로 지칭됨)(예를 들어, 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 대향 측부들 사이에 용접되거나 달리 연결되는 하나 이상의 금속 부분들로 형성된 실질적으로 직사각형인 시트)와 같은 내부 전도성 구조물들을 포함할 수 있다. 전도성 지지 플레이트는 디바이스(10)의 외부 후방 표면을 형성할 수 있거나 또는 얇은 장식층, 보호 코팅, 및/또는 유리, 세라믹, 플라스틱과 같은 유전체 재료들을 포함할 수 있는 다른 코팅들과 같은 유전체 커버 층, 또는 디바이스(10)의 외부 표면들을 형성하고 그리고/또는 사용자의 시선으로부터 전도성 지지 플레이트를 숨기는 역할을 하는 다른 구조물들로 커버될 수 있다(예를 들어, 전도성 지지 플레이트는 후방 하우징 벽(12R)의 일부를 형성할 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.
구역들(22, 20)에서, 개구들이 디바이스(10)의 전도성 구조물들 내에(예를 들어, 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 대향하는 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 구조물들, 및 디바이스(10) 내의 다른 전도성 구조물들은 디바이스(10) 내의 안테나들을 위한 접지 평면으로서의 역할을 할 수 있다. 구역들(22, 20) 내의 개구들은 개방형 또는 폐쇄형 슬롯 안테나들에서의 슬롯들로서의 역할을 할 수 있거나, 루프 안테나에서의 재료들의 전도성 경로에 의해 둘러싸이는 중심 유전체 구역으로서의 역할을 할 수 있거나, 스트립 안테나 공진 요소 또는 역-F(inverted-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 구역들(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(예를 들어, 접지가 구역들(22, 20) 내의 유전체-충전 개구들을 향해 연장될 수 있음), 그에 의해 구역들(22, 20) 내의 슬롯들을 좁힐 수 있다. 구역(22)은 때때로 본 명세서에서 디바이스(10)의 하부 구역(22) 또는 하부 단부(22)로 지칭될 수 있다. 구역(20)은 때때로 본 명세서에서 디바이스(10)의 상부 구역(20) 또는 상부 단부(20)로 지칭될 수 있다.
대체로, 디바이스(10)는 임의의 적합한 수(예를 들어, 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상 등)의 안테나들을 포함할 수 있다. 디바이스(10) 내의 안테나들은 세장형 디바이스 하우징의 대향하는 제1 및 제2 단부들에서(예를 들어, 도 1의 디바이스(10)의 하부 구역(22) 및/또는 상부 구역(20)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 유전체-충전된 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. 이러한 방식으로 형성되는 전도성 세그먼트들은, 원하는 경우, 디바이스(10) 내의 안테나들의 부분들을 형성할 수 있다. 다른 유전체 개구들(예를 들어, 갭들(18) 이외의 유전체 개구들)이 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W) 내에 형성될 수 있고, 디바이스(10)의 내부 내에 장착된 안테나들을 위한 유전체 안테나 윈도우들로서의 역할을 할 수 있다. 디바이스(10) 내의 안테나들은 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)을 통해 무선 주파수 신호들을 전달하기 위해 유전체 안테나 윈도우들과 정렬될 수 있다. 디바이스(10) 내의 안테나들은, 또한, 디스플레이(14)를 통해 무선 주파수 신호들을 전달하기 위해 디스플레이(14)의 비활성 영역(IA)과 정렬될 수 있다.
디바이스(10)의 최종 사용자에게 (예를 들어, 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, (예를 들어, 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 점유하는 안테나들을 제공하는 것을 가능하게 하는 것이 바람직할 것이다.
전형적인 시나리오에서, 디바이스(10)는 하나 이상의 상부 안테나들 및 하나 이상의 하부 안테나들을 가질 수 있다. 상부 안테나는, 예를 들어, 디바이스(10)의 상부 구역(20)에 형성될 수 있다. 하부 안테나는, 예를 들어, 디바이스(10)의 하부 구역(22)에 형성될 수 있다. 부가적인 안테나들이, 원하는 경우, 구역들(20, 22) 사이에서 연장되는 하우징(12)의 에지들을 따라 형성될 수 있다. 디바이스(10)가 3개 또는 4개의 상부 안테나들 및 5개의 하부 안테나들을 포함하는 예가 일 예로서 본 명세서에 설명된다. 안테나들은 동일한 통신 대역들, 중첩하는 통신 대역들, 또는 별개의 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. 임의의 다른 원하는 주파수들을 커버하기 위한 다른 안테나들이 또한, 디바이스(10)의 내부 내의 임의의 원하는 위치들에 장착될 수 있다. 도 1의 예는 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 하우징(12)은 다른 형상들(예를 들어, 정사각형 형상, 원통형 형상, 구형 형상, 이들 및/또는 상이한 형상들의 조합 등)을 가질 수 있다.
디바이스(10)에서 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 저장소를 포함할 수 있다. 저장 회로부(30)는 하드 디스크 드라이브 저장소, 비휘발성 메모리(예를 들어, 플래시 메모리, 또는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive)를 형성하도록 구성된 다른 전기적 프로그래밍가능 판독 전용 메모리), 휘발성 메모리(예를 들어, 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 제어하는 데 사용될 수 있다. 프로세싱 회로부(32)는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, 디지털 신호 프로세서들, 호스트 프로세서들, 기저대역 프로세서 집적 회로들, 주문형 집적 회로들, 중앙 프로세싱 유닛(central processing unit, CPU)들 등을 포함할 수 있다. 제어 회로부(28)는 하드웨어(예를 들어, 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(예를 들어, 저장 회로부(30)는 소프트웨어 코드를 저장하는 비일시적(유형적) 컴퓨터 판독가능 저장 매체들을 포함할 수 있음). 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 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(예를 들어, IEEE 802.11 프로토콜들 - 때때로 WiFi®로 지칭됨), 블루투스® 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, 안테나-기반 공간 레인징 프로토콜(antenna-based spatial ranging protocol)들(예를 들어, 무선 검출 및 레인징(radio detection and ranging, RADAR) 프로토콜들 또는 밀리미터파 및 센티미터파 주파수들에서 전달되는 신호들에 대한 다른 원하는 레인지 검출 프로토콜들) 등을 포함한다. 각각의 통신 프로토콜은 프로토콜을 구현하는 데 사용되는 물리적 연결 방법론을 특정하는 대응하는 무선 액세스 기술(RAT)과 연관될 수 있다.
디바이스(10)는 입력-출력 회로부(24)를 포함할 수 있다. 입력-출력 회로부(24)는 입력-출력 디바이스들(26)을 포함할 수 있다. 입력-출력 디바이스들(26)은, 데이터가 디바이스(10)로 공급되게 하기 위해 그리고 데이터가 디바이스(10)로부터 외부 디바이스들로 제공되게 하기 위해 사용될 수 있다. 입력-출력 디바이스들(26)은 사용자 인터페이스 디바이스들, 데이터 포트 디바이스들, 센서들, 및 다른 입력-출력 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력-출력 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 다른 오디오 포트 컴포넌트들, 디지털 데이터 포트 디바이스들, 광 센서들, 자이로스코프들, 가속도계들 또는 지구에 대한 모션 및 디바이스 배향을 검출할 수 있는 다른 컴포넌트들, 커패시턴스 센서들, 근접 센서들(예를 들어, 용량성 근접 센서 및/또는 적외선 근접 센서), 자기 센서들, 및 다른 센서들 및 입력-출력 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
입력-출력 회로부(24)는 무선 주파수 신호들을 무선으로 전달하기 위한, 무선 회로부(34)와 같은 무선 회로부를 포함할 수 있다. 도 2의 예에서는 명료함을 위해 제어 회로부(28)가 무선 회로부(34)와는 별개로 도시되어 있지만, 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(예를 들어, 제어 회로부(28)의 부분들이 무선 회로부(34) 상에 구현될 수 있음). 일 예로서, 제어 회로부(28)는 기저대역 프로세서 회로부, 또는 무선 회로부(34)의 일부를 형성하는 다른 제어 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
무선 회로부(34)는 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)와 같은 밀리미터파 및 센티미터파 송수신기 회로부를 포함할 수 있다. 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)는 약 10 ㎓ 내지 300 ㎓의 주파수들에서의 통신들을 지원할 수 있다. 예를 들어, 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)는 약 30 ㎓ 내지 300 ㎓의 극고주파(EHF) 또는 밀리미터파 통신 대역들에서의, 그리고/또는 약 10 ㎓ 내지 30 ㎓의 센티미터파 통신 대역들(때때로 초고주파(Super High Frequency, SHF) 대역들로 지칭됨)에서의 통신들을 지원할 수 있다. 예들로서, 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)는 약 18 ㎓ 내지 27 ㎓의 IEEE K 통신 대역, 약 26.5 ㎓ 내지 40 ㎓의 K-a 통신 대역, 약 12 ㎓ 내지 18 ㎓의 Ku 통신 대역, 약 40 ㎓ 내지 75 ㎓의 V 통신 대역, 약 75 ㎓ 내지 110 ㎓의 W 통신 대역, 또는 대략 10 ㎓ 내지 300 ㎓의 임의의 다른 원하는 주파수 대역에서의 통신들을 지원할 수 있다. 원하는 경우, 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)는 60 ㎓에서의(예를 들어, 57 내지 61 ㎓ 주위의 WiGig 또는 60 ㎓ Wi-Fi 대역들), 그리고/또는 약 24 ㎓ 내지 90 ㎓의 5세대 모바일 네트워크들 또는 5세대 무선 시스템(5G) 새로운 무선방식(New Radio, NR) 주파수 범위 2(Frequency Range 2, FR2) 통신 대역들에서의 IEEE 802.11ad 통신들을 지원할 수 있다. 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)는 하나 이상의 집적 회로들(예를 들어, 시스템-인-패키지 디바이스 내의 공통 인쇄 회로 상에 장착된 다수의 집적 회로들, 상이한 기판들 상에 장착된 하나 이상의 집적 회로들 등)로부터 형성될 수 있다.
밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)(때때로 본 명세서에서 간단히 송수신기 회로부(38) 또는 밀리미터파/센티미터파 회로부(38)로 지칭됨)는 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)에 의해 송신 및 수신되는 밀리미터파 및/또는 센티미터파 주파수들에서의 무선 주파수 신호들을 사용하여 공간 레인징 동작들을 수행할 수 있다. 수신된 신호들은 외부 물체들로부터 반사되고 다시 디바이스(10)를 향해 반사된 송신된 신호들의 버전일 수 있다. 제어 회로부(28)는 송신 및 수신된 신호들을 프로세싱하여, 디바이스(10)와 디바이스(10)의 주위의 하나 이상의 외부 물체들(예를 들어, 디바이스(10) 외부의 물체들, 예컨대 사용자 또는 다른 사람들의 신체, 다른 디바이스들, 동물들, 가구류, 벽들, 또는 디바이스(10) 부근의 다른 물체들 또는 장애물들) 사이의 레인지를 검출 또는 추정할 수 있다. 원하는 경우, 제어 회로부(28)는, 또한, 송신 및 수신된 신호들을 프로세싱하여 디바이스(10)에 대한 외부 물체들의 2차원 또는 3차원 공간 위치를 식별할 수 있다.
밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)에 의해 수행되는 공간 레인징 동작들은 단방향이다. 원하는 경우, 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)는 또한 (예를 들어, 양방향 밀리미터파/센티미터파 무선 통신 링크를 통해) 외부 무선 장비(10)와 같은 외부 무선 장비와의 양방향 통신들을 수행할 수 있다. 외부 무선 장비는 다른 전자 디바이스들, 예컨대 전자 디바이스(10), 무선 기지국, 무선 액세스 포인트, 무선 액세서리, 또는 밀리미터파/센티미터파 신호들을 송신 및 수신하는 임의의 다른 원하는 장비를 포함할 수 있다. 양방향 통신들은 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)에 의한 무선 데이터의 송신 및 외부 무선 장비에 의해 송신되었던 무선 데이터의 수신 둘 모두를 수반한다. 무선 데이터는, 예를 들어, 전화 통화, 스트리밍 미디어 콘텐츠, 인터넷 브라우징과 연관된 무선 데이터, 디바이스(10) 상에서 실행되는 소프트웨어 애플리케이션들, 이메일 메시지들과 연관된 무선 데이터 등과 같은, 대응하는 데이터 패킷들 내로 인코딩된 데이터를 포함할 수 있다.
원하는 경우, 무선 회로부(34)는 비-밀리미터파/비-센티미터파 송수신기 회로부(36)와 같은, 10 ㎓ 미만의 주파수들에서의 통신들을 처리하기 위한 송수신기 회로부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비-밀리미터파/비-센티미터파 송수신기 회로부(36)는 2.4 ㎓ 및 5 ㎓ WI-Fi®(IEEE 802.11) 대역들과 같은 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN) 통신 대역들, 2.4 ㎓ 블루투스® 통신 대역과 같은 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 통신 대역들, 셀룰러 전화 통신 대역들, 예컨대 셀룰러 저대역(LB)(예를 들어, 600 내지 960 ㎒), 셀룰러 낮은-중간대역(LMB)(예를 들어, 1400 내지 1550 ㎒), 셀룰러 중간대역(MB)(예를 들어, 1700 내지 2200 ㎒), 셀룰러 고대역(HB)(예를 들어, 2300 내지 2700 ㎒), 셀룰러 초고대역(UHB)(예를 들어, 3300 내지 5000 ㎒의, 또는 약 600 ㎒ 내지 약 5000 ㎒의 다른 셀룰러 통신 대역들(예를 들어, 3G 대역들, 4G LTE 대역들, 10 ㎓ 미만의 5G 새로운 무선방식(New Radio) 주파수 범위 1(FR1) 대역들 등), 근거리 통신(NFC) 대역(예를 들어, 13.56 ㎒), 위성 내비게이션 대역들(예를 들어, 1575 ㎒에서의 L1 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 대역, 1176 ㎒에서의 L5 GPS 대역, 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GLONASS) 대역, 베이더우(BeiDou) 내비게이션 위성 시스템(BDS) 대역 등), IEEE 802.15.4 프로토콜 및/또는 다른 UWB 통신 프로토콜들에 의해 지원되는 초광대역(UWB) 통신 대역(들)(예를 들어, 6.5 ㎓에서의 제1 UWB 통신 대역 및/또는 8.0 ㎓에서의 제2 UWB 통신 대역), 및/또는 임의의 다른 원하는 통신 대역들을 처리할 수 있다. 무선 주파수 송수신기 회로부에 의해 처리되는 통신 대역들은 본 명세서에서 때때로 주파수 대역들로 지칭되거나, 간단히 "대역들"로 지칭될 수 있고, 대응하는 주파수 범위들에 걸쳐 있을 수 있다. 비-밀리미터파/비-센티미터파 송수신기 회로부(36) 및 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)는, 각각, 하나 이상의 집적 회로들, 전력 증폭기 회로부, 저잡음 입력 증폭기들, 수동 무선 주파수 컴포넌트들, 스위칭 회로부, 송신 라인 구조물들, 및 무선 주파수 신호들을 처리하기 위한 다른 회로부를 포함할 수 있다.
일반적으로, 무선 회로부(34) 내의 송수신기 회로부는 임의의 원하는 관심 주파수 대역들을 커버(처리)할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 회로부(34)는 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 송수신기 회로부는 하나 이상의 안테나들(40)을 사용하여 무선 주파수 신호들을 전달할 수 있다(예를 들어, 안테나들(40)은 송수신기 회로부에 대한 무선 주파수 신호들을 전달할 수 있음). 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "무선 주파수 신호들을 전달한다"는 (예를 들어, 외부 무선 통신 장비와의 단방향 및/또는 양방향 무선 통신들을 수행하기 위한) 무선 주파수 신호들의 송신 및/또는 수신을 의미한다. 안테나들(40)은 무선 주파수 신호들을 자유 공간 내로(또는 유전체 커버 층과 같은 개재 디바이스 구조물들을 통해 자유 공간으로) 방사함으로써 무선 주파수 신호들을 송신할 수 있다. 안테나들(40)은, 부가적으로 또는 대안적으로, (예를 들어, 유전체 커버 층과 같은 개재 디바이스 구조물들을 통해) 자유 공간으로부터 무선 주파수 신호들을 수신할 수 있다. 안테나들(40)에 의한 무선 주파수 신호들의 송신 및 수신은, 각각, 안테나의 동작 주파수 대역(들) 내의 무선 주파수 신호들에 의한 안테나 내의 안테나 공진 요소 상의 안테나 전류들의 여기 또는 공진을 수반한다.
위성 내비게이션 시스템 링크들, 셀룰러 전화 링크들, 및 다른 장거리 링크들에서, 무선 주파수 신호들은 전형적으로 수천 피트 또는 마일에 걸쳐서 데이터를 전달하기 위해 사용된다. 2.4 ㎓ 및 5 ㎓에서의 Wi-Fi® 및 Bluetooth® 링크들 및 다른 단거리 무선 링크들에서, 무선 주파수 신호들은 전형적으로 수십 또는 수백 피트에 걸쳐서 데이터를 전달하기 위해 사용된다. 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)는 단거리들에 걸쳐서 가시선 경로(line-of-sight path)를 통해 이동하는 무선 주파수 신호들을 전달할 수 있다. 밀리미터파 및 센티미터파 통신들에 대한 신호 수신을 향상시키기 위해, 위상 안테나 어레이들 및 빔 형성(조향) 기술들(예를 들어, 어레이 내의 각각의 안테나에 대한 안테나 신호 위상 및/또는 크기가 빔 조향을 수행하도록 조정되는 스킴들)이 사용될 수 있다. 디바이스(10)의 동작 환경으로 인해 차단되었거나 달리 열화된 안테나들이 비사용 중(out of use)으로 스위칭될 수 있고 더 높은 성능의 안테나들이 그들을 대신하여 사용될 수 있도록 보장하기 위해 안테나 다이버시티 스킴들이 또한 사용될 수 있다.
임의의 적합한 안테나 유형들을 사용하여 무선 회로부(34) 내의 안테나들(40)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나들(40)은 적층된 패치 안테나 구조물들, 루프 안테나 구조물들, 패치 안테나 구조물들, 역-F형 안테나 구조물들, 슬롯 안테나 구조물들, 평면형 역-F형 안테나 구조물들, 모노폴 안테나 구조물들, 다이폴 안테나 구조물들, 나선형 안테나 구조물들, 야기(Yagi)(Yagi-Uda) 안테나 구조물들, 이들 설계들의 하이브리드들 등으로부터 형성되는 공진 요소들을 갖는 안테나들을 포함할 수 있다. 다른 적합한 배열에서, 안테나들(40)은 유전체 공진기 안테나들과 같은 유전체 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 들어, 일 유형의 안테나는 비-밀리미터파/비-센티미터파 송수신기 회로부(36)에 대한 비-밀리미터파/비-센티미터파 무선 링크를 형성하는 데 사용될 수 있고, 다른 유형의 안테나는 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)에 대한 밀리미터파 및/또는 센티미터파 주파수들에서의 무선 주파수 신호들을 전달하는 데 사용될 수 있다. 밀리미터파 및 센티미터파 주파수들에서 무선 주파수 신호들을 전달하기 위해 사용되는 안테나들(40)은 하나 이상의 위상 안테나 어레이들로 배열될 수 있다.
밀리미터파 및 센티미터파 주파수들에서 무선 주파수 신호들을 전달하기 위해 위상 안테나 어레이에 형성될 수 있는 안테나(40)의 개략도가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나(40)는 밀리미터파/센티미터파(MM파/CM파) 송수신기 회로부(38)에 커플링될 수 있다. 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)는 무선 주파수 송신 라인(42)을 포함하는 송신 라인 경로를 사용하여 안테나(40)의 안테나 피드(44)에 커플링될 수 있다. 무선 주파수 송신 라인(42)은 신호 전도체(46)와 같은 양극 신호 전도체를 포함할 수 있고, 접지 전도체(48)와 같은 접지 전도체를 포함할 수 있다. 접지 전도체(48)는 안테나(40)를 위한 안테나 접지에 (예를 들어, 안테나 접지에 위치된 안테나 피드(44)의 접지 안테나 피드 단자를 통해) 커플링될 수 있다. 신호 전도체(46)는 안테나(40)를 위한 안테나 공진 요소에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 신호 전도체(46)는 안테나 공진 요소에 위치된 안테나 피드(44)의 양극 안테나 피드 단자(positive antenna feed terminal)에 커플링될 수 있다.
다른 적합한 배열에서, 안테나(40)는 피드 프로브를 사용하여 공급되는 프로브 피드 안테나일 수 있다. 이러한 배열에서, 안테나 피드(44)는 피드 프로브로서 구현될 수 있다. 신호 도체(46)는 피드 프로브에 커플링될 수 있다. 무선 주파수 송신 라인(42)은 피드 프로브로 그리고 피드 프로브로부터 무선 주파수 신호들을 전달할 수 있다. 무선 주파수 신호들이 피드 프로브 및 안테나를 통해 송신되고 있을 때, 피드 프로브는 안테나를 위한 공진 요소를 여기시킬 수 있다(예를 들어, 안테나(40)를 위한 유전체 안테나 공진 요소의 전자기 공진 모드들을 여기시킬 수 있음). 공진 요소는 피드 프로브에 의한 여기에 응답하여 무선 주파수 신호들을 방사할 수 있다. 유사하게, 무선 주파수 신호들이 안테나에 의해 (예를 들어, 자유 공간으로부터) 수신될 때, 무선 주파수 신호들은 안테나를 위한 공진 요소를 여기시킬 수 있다(예를 들어, 안테나(40)를 위한 유전체 안테나 공진 요소의 전자기 공진 모드들을 여기시킬 수 있음). 이는 피드 프로브 상에 안테나 전류들을 생성할 수 있고, 대응하는 무선 주파수 신호들은 무선 주파수 송신 라인을 통해 송수신기 회로부에 전달될 수 있다.
무선 주파수 송신 라인(42)은 스트립라인 송신 라인(때때로 본 명세서에서 간단히 스트립라인으로 지칭됨), 동축 케이블, 금속화된 비아들에 의해 실현되는 동축 프로브, 마이크로스트립 송신 라인, 에지-커플링된 마이크로스트립 송신 라인, 에지-커플링된 스트립라인 송신 라인, 도파관 구조물, 이들의 조합들 등을 포함할 수 있다. 다수의 유형들의 송신 라인들이 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)를 안테나 피드(44)에 커플링시키는 송신 라인 경로를 형성하는 데 사용될 수 있다. 원하는 경우, 필터 회로부, 스위칭 회로부, 임피던스 정합 회로부, 위상 시프터 회로부, 증폭기 회로부, 및/또는 다른 회로부가 무선 주파수 송신 라인(42) 상에 개재될 수 있다.
디바이스(10) 내의 무선 주파수 송신 라인들은 세라믹 기판들, 강성 인쇄 회로 보드들, 및/또는 가요성 인쇄 회로들에 통합될 수 있다. 하나의 적합한 배열에서, 디바이스(10) 내의 무선 주파수 송신 라인들은 다수의 차원들(예를 들어, 2차원 또는 3차원)로 접힐 수 있거나 휘어질 수 있고 휨 후에 휘어진 또는 접힌 형상을 유지하는 다층의 라미네이트된 구조물들(예를 들어, 접착제를 개재시키지 않고서 함께 라미네이트되는 구리와 같은 전도성 재료와 수지와 같은 유전체 재료의 층들) 내에 통합될 수 있다(예를 들어, 다층 라미네이트된 구조물들은 다른 디바이스 컴포넌트들 주위로 라우팅하도록 특정한 3차원 형상으로 접힐 수 있고, 보강재들 또는 다른 구조물들에 의해 제자리에서 유지되지 않고서 접힘 후에 그의 형상을 유지하기에 충분히 강성일 수 있다). 라미네이트된 구조물들의 다수의 층들 모두는 (예를 들어, 접착제를 사용하여 다수의 층들을 함께 라미네이트하기 위해 다수의 가압 프로세스들을 수행하는 것과는 대조적으로) 접착제 없이 함께 (예를 들어, 단일 가압 프로세스에서) 배치(batch) 라미네이트될 수 있다.
도 4는 밀리미터파 및 센티미터파 주파수들에서 무선 주파수 신호들을 처리하기 위한 안테나들(40)이 위상 안테나 어레이 내에 형성될 수 있는 방식을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 위상 안테나 어레이(54)(때때로 본 명세서에서 어레이(54), 안테나 어레이(54), 또는 안테나들(40)의 어레이(54)로 지칭됨)는 무선 주파수 송신 라인들(42)에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 위상 안테나 어레이(54) 내의 제1 안테나(40-1)는 제1 무선 주파수 송신 라인(42-1)에 커플링될 수 있고, 위상 안테나 어레이(54) 내의 제2 안테나(40-2)는 제2 무선 주파수 송신 라인(42-2)에 커플링될 수 있고, 위상 안테나 어레이(54) 내의 제N 안테나(40-N)는 제N 무선 주파수 송신 라인(42-N)에 커플링될 수 있는 식이다. 안테나들(40)이 본 명세서에서 위상 안테나 어레이를 형성하는 것으로 설명되지만, 위상 안테나 어레이(54) 내의 안테나들(40)은 때때로 단일 위상 어레이 안테나를 집합적으로 형성하는 것으로 또한 지칭될 수 있다.
위상 안테나 어레이(54) 내의 안테나들(40)은 임의의 원하는 수의 행들 및 열들로 또는 임의의 다른 원하는 패턴으로 배열될 수 있다(예를 들어, 안테나들은 행들 및 열들을 갖는 그리드 패턴으로 배열될 필요가 없다). 신호 송신 동작들 동안, 무선 주파수 송신 라인들(42)은 무선 송신을 위한 위상 안테나 어레이(54)에 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)(도 3)로부터의 신호들(예를 들어, 밀리미터파 및/또는 센티미터파 신호들과 같은 무선 주파수 신호들)을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 신호 수신 동작들 동안, 무선 주파수 송신 라인들(42)은 (예를 들어, 외부 무선 장비로부터) 위상 안테나 어레이(54)에 수신된 신호들 또는 외부 물체들로부터 반사되었던 송신된 신호들을 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38)(도 3)로 공급하기 위해 사용될 수 있다.
위상 안테나 어레이(54) 내의 다수의 안테나들(40)의 사용은 안테나들에 의해 전달되는 무선 주파수 신호들의 상대적 위상들 및 크기들(진폭들)을 제어함으로써 빔 조향 배열들이 구현될 수 있게 한다. 도 4의 예에서, 안테나들(40)은 각각 대응하는 무선 주파수 위상 및 크기 제어기(50)를 갖는다(예를 들어, 무선 주파수 송신 라인(42-1) 상에 개재된 제1 위상 및 크기 제어기(50-1)는 안테나(40-1)에 의해 처리되는 무선 주파수 신호들에 대한 위상 및 크기를 제어할 수 있고, 무선 주파수 송신 라인(42-2) 상에 개재된 제2 위상 및 크기 제어기(50-2)는 안테나(40-2)에 의해 처리되는 무선 주파수 신호들에 대한 위상 및 크기를 제어할 수 있고, 무선 주파수 송신 라인(42-N) 상에 개재된 제N 위상 및 크기 제어기(50-N)는 안테나(40-N)에 의해 처리되는 무선 주파수 신호들에 대한 위상 및 크기를 제어할 수 있는 식이다).
위상 및 크기 제어기들(50)은 각각 무선 주파수 송신 라인들(42) 상의 무선 주파수 신호들의 위상을 조정하기 위한 회로부(예를 들어, 위상 시프터 회로들) 및/또는 무선 주파수 송신 라인들(42) 상의 무선 주파수 신호들의 크기를 조정하기 위한 회로부(예를 들어, 전력 증폭기 및/또는 저잡음 증폭기 회로들)를 포함할 수 있다. 위상 및 크기 제어기들(50)은 때때로 본 명세서에서 집합적으로 빔 조향 회로부(예를 들어, 위상 안테나 어레이(54)에 의해 송신 및/또는 수신된 무선 주파수 신호들의 빔을 조향하는 빔 조향 회로부)로 지칭될 수 있다.
위상 및 크기 제어기들(50)은 위상 안테나 어레이(54) 내의 안테나들 각각에 제공되는 송신된 신호들의 상대적 위상들 및/또는 크기들을 조정할 수 있고, 위상 안테나 어레이(54)에 의해 수신되는 수신된 신호들의 상대적 위상들 및/또는 크기들을 조정할 수 있다. 위상 및 크기 제어기들(50)은, 원하는 경우, 위상 안테나 어레이(54)에 의해 수신되는 수신된 신호들의 위상들을 검출하기 위한 위상 검출 회로부를 포함할 수 있다. 용어 "빔" 또는 "신호 빔"은 본 명세서에서 특정 방향으로 위상 안테나 어레이(54)에 의해 송신 및 수신되는 무선 신호들을 집합적으로 지칭하기 위해 사용될 수 있다. 신호 빔은 대응하는 포인팅 각도에서 특정 포인팅 방향으로 (예를 들어, 위상 안테나 어레이 내의 각각의 안테나로부터의 신호들의 조합으로부터의 보강 및 상쇄 간섭에 기초하여) 배향되는 피크 이득(peak gain)을 나타낼 수 있다. 용어 "송신 빔"은 때때로 본 명세서에서 특정 방향으로 송신되는 무선 주파수 신호들을 지칭하는 데 사용될 수 있는 반면, 용어 "수신 빔"은 때때로 본 명세서에서 특정 방향으로부터 수신되는 무선 주파수 신호들을 지칭하기 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 위상 및 크기 제어기들(50)이 송신된 무선 주파수 신호들에 대한 위상들 및/또는 크기들의 제1 세트를 생성하도록 조정되면, 송신된 신호들은 포인트(A)의 방향으로 배향되는 도 4의 빔(B1)에 의해 보여지는 바와 같은 송신 빔을 형성할 것이다. 그러나, 위상 및 크기 제어기들(50)이 송신된 신호들에 대한 위상들 및/또는 크기들의 제2 세트를 생성하도록 조정되면, 송신된 신호들은 포인트(B)의 방향으로 배향되는 빔(B2)에 의해 보여지는 바와 같은 송신 빔을 형성할 것이다. 유사하게, 위상 및 크기 제어기들(50)이 위상들 및/또는 크기들의 제1 세트를 생성하도록 조정되면, 무선 주파수 신호들(예를 들어, 수신 빔에서의 무선 주파수 신호들)은 빔(B1)에 의해 보여지는 바와 같이 포인트(A)의 방향으로부터 수신될 수 있다. 위상 및 크기 제어기들(50)이 위상들 및/또는 크기들의 제2 세트를 생성하도록 조정되면, 무선 주파수 신호들은, 빔(B2)에 의해 보여지는 바와 같이, 포인트(B)의 방향으로부터 수신될 수 있다.
각각의 위상 및 크기 제어기(50)는 도 2의 제어 회로부(28)로부터 수신되는 대응하는 제어 신호(52)에 기초하여 원하는 위상 및/또는 크기를 생성하도록 제어될 수 있다(예를 들어, 위상 및 크기 제어기(50-1)에 의해 제공되는 위상 및/또는 크기는 제어 신호(52-1)를 사용하여 제어될 수 있고, 위상 및 크기 제어기(50-2)에 의해 제공되는 위상 및/또는 크기는 제어 신호(52-2)를 사용하여 제어될 수 있는 등임). 원하는 경우, 제어 회로부는 송신 또는 수신 빔을 시간 경과에 따라 상이한 원하는 방향들로 조향하기 위해 실시간으로 제어 신호들(52)을 능동적으로 조정할 수 있다. 위상 및 크기 제어기들(50)은, 원하는 경우, 수신된 신호들의 위상을 식별하는 정보를 제어 회로부(28)에 제공할 수 있다.
밀리미터파 및 센티미터파 주파수들에서 무선 주파수 신호들을 사용하여 무선 통신들을 수행할 때, 무선 주파수 신호들은 위상 안테나 어레이(54)와 외부 통신 장비 사이의 가시선 경로를 통해 전달된다. 외부 물체가 도 4의 포인트(A)에 위치되면, 위상 및 크기 제어기들(50)은 포인트(A)를 향해 신호 빔을 조향하도록(예를 들어, 포인트(A)를 향해 신호 빔의 포인팅 방향을 조향하도록) 조정될 수 있다. 위상 안테나 어레이(54)는 포인트(A)의 방향으로 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신할 수 있다. 유사하게, 외부 통신 장비가 포인트(B)에 위치되면, 위상 및 크기 제어기들(50)은 포인트(B)를 향해 신호 빔을 조향하도록(예를 들어, 포인트(B)를 향해 신호 빔의 포인팅 방향을 조향하도록) 조정될 수 있다. 위상 안테나 어레이(54)는 포인트(B)의 방향으로 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신할 수 있다. 도 4의 예에서, 빔 조향은 단순화를 위해 단일 자유도에 걸쳐(예를 들어, 도 4의 페이지 상에서 좌우를 향해) 수행되는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 실제로, 빔은 2개 이상의 자유도들에 걸쳐(예를 들어, 3차원적으로, 도 4의 페이지 안팎으로 그리고 페이지 상에서 좌우로) 조향될 수 있다. 위상 안테나 어레이(54)는 (예를 들어, 위상 안테나 어레이 위의 반구 또는 반구의 세그먼트에서) 빔 조향이 수행될 수 있는 대응하는 시야를 가질 수 있다. 원하는 경우, 디바이스(10)는 디바이스의 다수의 측부들로부터 커버리지를 제공하기 위해 각각이 상이한 방향을 향하는 다수의 위상 안테나 어레이들을 포함할 수 있다.
임의의 원하는 안테나 구조물들이 안테나들(40)을 구현하는 데 사용될 수 있다. 때때로 본 명세서에서 일 예로서 설명되는 하나의 적합한 배열에서, 패치 안테나 구조물들이 안테나들(40)을 구현하는 데 사용될 수 있다. 패치 안테나 구조물들을 사용하여 구현되는 안테나들(40)은 때때로 본 명세서에서 패치 안테나들로 지칭될 수 있다. 도 4의 위상 안테나 어레이(54)에 사용될 수 있는 예시적인 패치 안테나가 도 5에 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 안테나(40)는 안테나 접지(56)와 같은 접지 평면으로부터 분리되고 그에 평행한 패치 안테나 공진 요소(58)를 가질 수 있다. 패치 안테나 공진 요소(58)는 도 5의 A-B 평면과 같은 평면 내에 놓일 수 있다(예를 들어, 요소(58)의 측방향 표면(lateral surface) 영역은 A-B 평면 내에 놓일 수 있다). 패치 안테나 공진 요소(58)는 때때로 본 명세서에서 패치(58), 패치 요소(58), 패치 공진 요소(58), 안테나 공진 요소(58), 또는 공진 요소(58)로 지칭될 수 있다. 안테나 접지(56)는 패치 요소(58)의 평면에 평행한 평면 내에 놓일 수 있다. 따라서, 패치 요소(58) 및 안테나 접지(56)는 거리(65)만큼 분리된 별개의 평행 평면들 내에 놓일 수 있다. 패치 요소(58) 및 안테나 접지(56)는 유전체 기판, 예컨대, 강성 또는 가요성 인쇄 회로 보드 기판, 금속 포일, 스탬핑된 시트 금속, 전자 디바이스 하우징 구조물들, 또는 임의의 다른 원하는 전도성 구조물들 상에 패턴화되는 전도성 트레이스들로부터 형성될 수 있다.
패치 요소(58)의 측부들의 길이는 안테나(40)가 원하는 동작 주파수에서 공진하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 패치 요소(58)의 측부들은 각각 (예를 들어, 패치 요소(58)를 둘러싸는 재료들의 유전체 특성들을 고려한 유효 파장인) 안테나(40)에 의해 전달되는 신호들의 파장의 절반과 대략 동일한 길이(68)를 가질 수 있다. 하나의 적합한 배열에서, 길이(68)는, 단지 2개의 예들로서, 57 ㎓ 내지 70 ㎓의 밀리미터파 주파수 대역을 커버하기 위해 0.8 mm 내지 1.2 mm(예를 들어, 대략 1.1 mm) 또는 37 ㎓ 내지 41 ㎓의 밀리미터파 주파수 대역을 커버하기 위해 1.6 mm 내지 2.2 mm(예를 들어, 대략 1.85 mm)일 수 있다.
도 5의 예는 단지 예시적인 것이다. 패치 요소(58)는 패치 요소(58)의 모든 측부들이 동일한 길이인 정사각형 형상을 가질 수 있거나, 또는 상이한 직사각형 형상을 가질 수 있다. 패치 요소(58)는 임의의 원하는 수의 직선 및/또는 곡선 에지들을 갖는 다른 형상들로 형성될 수 있다.
안테나(40)에 의해 처리되는 편파(polarization)를 향상시키기 위해, 안테나(40)에 다수의 피드들이 제공될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 안테나(40)는 무선 주파수 송신 라인(42V)과 같은 제1 무선 주파수 송신 라인(42)에 커플링되는 안테나 포트(P1)에서의 제1 피드를 가질 수 있다. 안테나(40)는 무선 주파수 송신 라인(42H)과 같은 제2 무선 주파수 송신 라인(42)에 커플링되는 안테나 포트(P2)에서의 제2 피드를 가질 수 있다. 제1 안테나 피드는 안테나 접지(56)에 커플링된 제1 접지 피드 단자(명료함을 위해 도 5에 도시되지 않음) 및 패치 요소(58)에 커플링된 제1 양극 안테나 피드 단자(62V)를 가질 수 있다. 제2 안테나 피드는 안테나 접지(56)에 커플링된 제2 접지 피드 단자(명료함을 위해 도 5에 도시되지 않음) 및 패치 요소(58) 상의 제2 양극 안테나 피드 단자(62H)를 가질 수 있다.
구멍들 또는 개구들, 예컨대 개구들(64, 66)이 안테나 접지(56)에 형성될 수 있다. 무선 주파수 송신 라인(42V)은 개구(64)를 통해 패치 요소(58) 상의 양극 안테나 피드 단자(62V)까지 연장되는 수직 전도체(예를 들어, 전도성 관통-비아, 전도성 핀, 금속 필러(pillar), 솔더 범프, 이들의 조합, 또는 다른 수직 전도성 상호연결 구조물들)를 포함할 수 있다. 무선 주파수 송신 라인(42H)은 개구(66)를 통해 패치 요소(58) 상의 양극 안테나 피드 단자(62H)까지 연장되는 수직 전도체를 포함할 수 있다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이며, 원하는 경우, 다른 송신 라인 구조물들(예를 들어, 동축 케이블 구조물들, 스트립라인 송신 라인 구조물들 등)이 사용될 수 있다.
포트(P1)와 연관된 제1 안테나 피드를 사용할 때, 안테나(40)는 제1 편파를 갖는 무선 주파수 신호들을 송신 및/또는 수신할 수 있다(예를 들어, 포트(P1)와 연관된 무선 주파수 신호들(70)의 전기장(E1)은 도 5의 B-축에 평행하게 배향될 수 있다). 포트(P2)와 연관된 안테나 피드를 사용할 때, 안테나(40)는 제2 편파를 갖는 무선 주파수 신호들을 송신 및/또는 수신할 수 있다(예를 들어, 포트(P2)와 연관된 무선 주파수 신호들(70)의 전기장(E2)은 포트들(P1, P2)과 연관된 편파들이 서로 직교하도록 도 5의 A-축에 평행하게 배향될 수 있다).
포트들(P1, P2) 중 하나는 안테나(40)가 단일 편파 안테나로서 동작하도록 주어진 시간에 사용될 수 있거나, 둘 모두의 포트들은 안테나(40)가 (예를 들어, 이중 편파 안테나, 원형 편파 안테나, 타원형 편파 안테나 등으로서) 다른 편파들로 동작하도록 동시에 동작될 수 있다. 원하는 경우, 활성 포트는 안테나(40)가 주어진 시간에 커버하는 수직 또는 수평 편파들 사이에서 스위칭할 수 있도록 시간 경과에 따라 변화될 수 있다. 포트들(P1, P2)은 상이한 위상 및 크기 제어기들(50)(도 3)에 커플링될 수 있거나, 또는 둘 모두가 동일한 위상 및 크기 제어기(50)에 커플링될 수 있다. 원하는 경우, 포트들(P1, P2)은 둘 모두 (예를 들어, 안테나(40)가 이중 편파 안테나로서 작용할 때) 주어진 시간에 동일한 위상 및 크기로 동작될 수 있다. 원하는 경우, 포트들(P1, P2)을 통해 전달되는 무선 주파수 신호들의 위상들 및 크기들은 개별적으로 제어될 수 있고 시간에 걸쳐 변화될 수 있어서, 안테나(40)가 다른 편파들(예를 들어, 원형 또는 타원형 편파들)을 나타내게 한다.
주의를 기울이지 않으면, 도 5에 도시된 유형의 이중 편파 패치 안테나들과 같은 안테나들(40)은 상대적으로 넓은 범위의 주파수들을 커버하기에 불충분한 대역폭을 가질 수 있다. 안테나(40)는 제1 주파수 대역 및 제1 주파수 대역보다 높은 주파수들에서의 제2 주파수 대역 둘 모두를 커버할 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 일 예로서 본 명세서에서 설명되는 하나의 적합한 배열에서, 제1 주파수 대역은 약 24 내지 30 ㎓의 주파수들을 포함할 수 있는 반면, 제2 주파수 대역은 약 37 내지 40 ㎓의 주파수들을 포함한다. 이러한 시나리오들에서, 패치 요소(58)는 제1 및 제2 주파수 대역들 둘 모두 전체를 커버하기 위해 그 자체로 충분한 대역폭을 나타내지 않을 수 있다.
원하는 경우, 안테나(40)는 패치 요소(58) 위에 적층되는 하나 이상의 부가적인 패치 요소들(60)을 포함할 수 있다. 각각의 패치 요소(60)는 패치 요소(58)와 부분적으로 또는 완전히 중첩될 수 있다. 패치 요소(60)는 길이(68) 이외의 길이들을 갖는 측부들을 가질 수 있으며, 이는 패치 요소(58)와는 상이한 주파수들에서 방사하도록 패치 요소(60)를 구성함으로써, 안테나(40)의 전체 대역폭을 연장시킨다. 패치 요소(60)는 직접-피딩된(directly-fed) 패치 요소들(예를 들어, 송신 라인들에 직접 커플링된 양극 안테나 피드 단자들을 갖는 패치 요소들) 및/또는 안테나 피드 단자들 및 송신 라인들에 의해 직접 피딩되지 않는 기생 안테나 공진 요소들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 패치 요소들(60)은 원하는 경우 하나 이상의 전도성 관통 비아들에 의해 패치 요소(58)에 커플링될 수 있다(예를 들어, 그에 따라, 적어도 하나의 패치 요소(60) 및 패치 요소(58)가 단일의 직접 피딩된 공진 요소로서 함께 커플링된다). 패치 요소들(60)이 직접 피딩되는 시나리오들에서, 패치 요소들(60)은 상이한(예를 들어, 직교) 편파들을 갖는 신호들을 전달하기 위한 2개의 양극 안테나 피드 단자들을 포함할 수 있고 그리고/또는, 단일 편파를 갖는 신호들을 전달하기 위한 단일 양극 안테나 피드 단자를 포함할 수 있다.
패치 요소(58) 및 패치 요소들(60) 각각의 조합된 공진은, 제1 및 제2 주파수 대역들(예를 들어, 24 내지 30 ㎓ 및 37 내지 40 ㎓) 둘 모두 전체에 걸쳐 만족스러운 안테나 효율로 방사하도록 안테나(40)를 구성할 수 있다. 도 5의 예는 단지 예시적인 것이다. 패치 요소들(60)은 원하는 경우 생략될 수 있다. 패치 요소들(60)은 직사각형, 정사각형, 십자-형상, 또는 임의의 원하는 수의 직선 및/또는 곡선 에지들을 갖는 임의의 다른 원하는 형상들일 수 있다. 패치 요소(60)는 패치 요소(58)에 대해 임의의 원하는 배향으로 제공될 수 있다. 안테나(40)는 임의의 원하는 수의 피드들을 가질 수 있다. 원하는 경우 다른 안테나 유형들(예를 들어, 다이폴 안테나들, 모노폴 안테나들, 슬롯 안테나들 등)이 사용될 수 있다.
원하는 경우, 위상 안테나 어레이(54)는 무선 주파수 집적 회로와 같은 다른 회로부와 통합되어 통합형 안테나 패널을 형성할 수 있다. 도 6은 디바이스(10)에서 10 ㎓를 초과하는 주파수들에서의 신호들을 처리하기 위한 예시적인 통합형 안테나 패널의 후방 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)에는 안테나 패널(72)(때때로 본 명세서에서 패널(72), 안테나 모듈(72), 또는 모듈(72)로 지칭됨)과 같은 통합형 안테나 패널이 제공될 수 있다.
안테나 패널(72)은 기판(85)과 같은 유전체 기판 상에 형성된 안테나들(40)의 위상 안테나 어레이(54)를 포함할 수 있다. 기판(85)은, 예를 들어, 강성 또는 인쇄 회로 보드, 가요성 인쇄 회로, 또는 다른 유전체 기판일 수 있다. 기판(85)은 다수의 적층된 유전체 층들(80)(예를 들어, 유리 섬유-충전된 에폭시의 다수의 층들과 같은 인쇄 회로 보드 기판의 다수의 층들, 강성 인쇄 회로 보드 재료, 연성 인쇄 회로 보드 재료, 세라믹, 플라스틱, 유리, 또는 다른 유전체들)을 포함하는 적층된 유전체 기판일 수 있다. 위상 안테나 어레이(54)는 임의의 원하는 패턴으로 배열된 임의의 원하는 수의 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 각각의 안테나(40)는 패치 요소들(91)(예를 들어, 도 5의 패치 요소들(58 및/또는 60)과 같은 패치 요소들)의 개개의 세트를 포함할 수 있다.
하나 이상의 전기 컴포넌트들(74)은 기판(85)의 (상부) 표면(76)(예를 들어, 표면(78) 및 패치 요소들(91) 반대편의 기판(85)의 표면) 상에 장착될 수 있다. 컴포넌트(74)는, 예를 들어, 집적 회로(예를 들어, 집적 회로 칩) 또는 기판(85)의 표면(76)에 장착되는 다른 회로부를 포함할 수 있다. 컴포넌트(74)는 증폭기 회로부, 위상 시프터 회로부(예를 들어, 도 4의 위상 및 크기 제어기들(50)), 및/또는 무선 주파수 신호들에 대해 동작하는 다른 회로부와 같은 무선 주파수 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 컴포넌트(74)는 때때로 본 명세서에서 무선 주파수 집적 회로(RFIC)(74)로 지칭될 수 있다. 그러나, 이는 단지 예시적인 것이며, 일반적으로, RFIC(74)의 회로부는 집적 회로 상에 형성될 필요는 없다. RFIC(74)는 원하는 경우 안테나 패널(72)로부터 생략될 수 있다.
기판(85) 내의 유전체 층들(80)은 제1 세트의 층들(86)(때때로 본 명세서에서 안테나 층들(86)로 지칭됨) 및 제2 세트의 층들(84)(때때로 본 명세서에서 송신 라인 층들(84)로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 접지 트레이스들(82)은 송신 라인 층들(84)로부터 안테나 층들(86)을 분리할 수 있다. 송신 라인 층들(84) 상의 전도성 트레이스들 또는 다른 금속 층들은 도 4의 무선 주파수 송신 라인들(42)(예를 들어, 도 5의 무선 주파수 송신 라인들(42V, 42H))과 같은 송신 라인 구조물들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 송신 라인 층들(84) 상의 전도성 트레이스들은 (예를 들어, 안테나 층들(86)을 통해 연장되는 전도성 비아들 위의) 안테나들(40)에 대한 안테나 피드들과 (예를 들어, 송신 라인 층들(84)을 통해 연장되는 전도성 비아들 위의) RFIC(74) 사이에 커플링되는 스트립라인 또는 마이크로스트립 송신 라인들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 보드-대-보드 커넥터(도시되지 않음)는 위상 안테나 어레이(54)에 대한 기저대역 및/또는 송수신기 회로부(예를 들어, 도 3의 밀리미터파/센티미터파 송수신기 회로부(38))에 RFIC(74)를 커플링시킬 수 있다.
원하는 경우, 위상 안테나 어레이(54) 내의 각각의 안테나(40)는 전도성 비아들(88)(예를 들어, X-축에 평행하게 그리고 도 6의 안테나 층들(86)을 통해 연장되는 전도성 비아들)의 펜스들에 의해 측방향으로 둘러싸일 수 있다. 위상 안테나 어레이(54)에 대한 전도성 비아들(88)의 펜스들은, 전도성 비아들(88)의 펜스들이 접지 전위에서 유지되도록, 접지 트레이스들(82)에 단락될 수 있다. 전도성 비아들(88)은 표면(78)까지 또는 위상 안테나 어레이(54) 내의 최저부 전도성 패치(91)와 동일한 유전체 층(80)까지 하향으로 연장될 수 있다. 전도성 비아들(88)의 펜스들은 안테나들(40)에 의해 커버되는 주파수들에서 불투명할 수 있다. 각각의 안테나(40)는 안테나 층들(86) 내의 전도성 비아들(88)의 펜스들의 대응하는 세트에 의해 한정된 전도성 공동 벽들을 갖는 각자의 안테나 공동(92) 내에 놓일 수 있다. 전도성 비아들(88)의 펜스들은, 예를 들어, 위상 안테나 어레이(54) 내의 각각의 안테나(40)가 적합하게 격리되는 것을 보장하는 데 도움이 될 수 있다. 위상 안테나 어레이(54)는 다수의 안테나 유닛 셀들(90)을 포함할 수 있다. 각각의 안테나 유닛 셀(90)은 전도성 비아들(88)의 각자의 펜스들, 그러한 전도성 비아들의 펜스들에 의해 한정된(예를 들어, 그에 의해 측방향으로 둘러싸인) 각자의 안테나 공동(92), 및 그 안테나 공동(92) 내의 각자의 안테나(40)(예를 들어, 패치 요소들(91)의 세트)를 포함할 수 있다.
하나 이상의 안테나 패널들(72)은 디바이스(10) 내의 상이한 위치들에 장착될 수 있다. 도 7은 디바이스(10)가 디바이스(10)의 상이한 측면들을 통해 방사하기 위한 3개의 안테나 패널들(72)을 어떻게 포함할 수 있는지의 일 예를 도시하는 측단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)는 하우징(12) 내에 장착된 안테나 패널들(72A, 72B, 72C)을 포함할 수 있다. 안테나 패널(72C)은 커버리지 영역(94) 내의 무선 주파수 커버리지를 제공하기 위해 디바이스(10)의 전면을 통해(예를 들어, 디스플레이(14) 내의 디스플레이 커버 층을 통해) 방사할 수 있다. 안테나 패널(72C)은, 예를 들어 커버리지 영역(94) 내에서/그 영역에 걸쳐 상이한 빔 포인팅 방향들로 상이한 신호 빔들을 형성할 수 있다. 예를 들어, 커버리지 영역(94)은 디바이스(10) 내의 안테나 패널들(72)이 디바이스(10) 전면 위의 반구의 일부 또는 전부를 커버하게 허용할 수 있다.
안테나 패널들(72A, 72B)은 디바이스(10)의 개개의 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)을 따라(예를 들어, 디바이스(10)의 대향 측벽들을 따라) 장착될 수 있다. 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)은 안테나 패널들(72A, 72B)이 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)을 통해 방사하게 허용하는 유전체 안테나 윈도우들(애퍼처들)을 갖는 전도성 재료(예를 들어, 금속)를 포함할 수 있다. 안테나 패널(72A)은 커버리지 영역(96) 내에서 무선 주파수 커버리지를 제공할 수 있다. 안테나 패널(72B)은 커버리지 영역(98) 내에서 무선 주파수 커버리지를 제공할 수 있다. 안테나 패널들(72A, 72B)이 (예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이) 디바이스(10)의 대향 단부들에 장착되는 예들에서, 커버리지 영역들(96, 98)은 안테나 패널들(72A, 72B)이 디바이스(10)의 대향 측면들에 대한 무선 주파수 커버리지를 제공하게 허용할 수 있다.
안테나 패널들(72A, 72B, 72C)은 디바이스(10) 주위의 구체의 대부분에 걸쳐 (예를 들어, 커버리지 영역들(96, 98, 94) 내에서) 디바이스(10)에 대한 무선 주파수 커버리지를 집합적으로 제공할 수 있다. 그러나, 후방 하우징 벽(12R)이 상당한 양의 전도성 재료를 포함하는 일부 시나리오들에서(예를 들어, 후방 하우징 벽(12R)이 디바이스(10)의 길이 및 폭에 걸쳐 연장되는 금속, 예컨대 금속의 평면 시트로부터 전체적으로 형성될 때), 후방 하우징 벽(12R) 내의 전도성 재료는, 각각, 커버리지 영역들(96, 98) 내에서 안테나 패널들(72A, 72B)에 의해 전달되는 무선 주파수 신호들 중 일부를 차단할 수 있다. 이는 안테나 패널들(72A, 72B, 72C)에 의해 제공되는 집합적 무선 주파수 커버리지를 디바이스(10)의 후면 아래의 반구의 부분들(예를 들어, 소위 "커버리지를 벗어난(OOC) 영역들") 내에 제한할 수 있다. 이는 외부 통신 장비가 후방 하우징 벽(12R) 아래의 OOC 영역들 내에 위치될 때 디바이스(10)와 외부 통신 장비 사이의 무선 통신들을 방해할 수 있다.
디바이스(10)가 OOC 영역들 내에서 보충 커버리지를 제공하기 위해 후방 하우징 벽(12R)의 전도성 재료 내의 애퍼처들과 정렬되는 부가적인 안테나 패널들을 포함할 수 있지만, 부가적인 안테나 패널들을 디바이스(10)에 추가하는 것은 과도한 양의 디바이스 공간, 전력, 및 다른 리소스들을 소비할 수 있고, 애퍼처들을 후방 하우징 벽(12R)에 추가하는 것은 후방 하우징 벽(12R)의 장식 및/또는 기계적 성능에 바람직하지 않게 영향을 줄 수 있다. 도 7의 예에서, 안테나 패널들(72A, 72B)은 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)에 평행하게(예를 들어, 도 7의 Z-축에 평행하게) 연장되는 측방향 영역들(예를 들어, 표면들)을 갖는다. 디바이스(10) 주위의 구체 내에서 (예를 들어, 부가적인 안테나 패널들 또는 애퍼처들을 디바이스에 추가하지 않으면서) 가능한 한 많은 (예를 들어, 10 ㎓ 초과의 주파수들의) 무선 주파수 커버리지를 디바이스(10)에 제공하기 위해, 안테나 패널들(72A 및/또는 72B)은 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)에 대해 평행하지 않은 각도들로 틸팅될 수 있다.
도 8은 안테나 패널들(72A, 72B)이 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)에 대해 어떻게 틸팅될 수 있는지를 도시하는 측단면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 안테나 패널들(72A, 72B)은 안테나 패널들의 측방향 표면(예를 들어, 안테나 패널들 내의 기판의 표면(78)) 내에 놓인 측방향 축(102)에 의해 특징지어질 수 있다. 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)은 디바이스(10)의 측벽들의 측방향 표면 내에 놓인(예를 들어, 도 8의 Z-축에 평행하고 후방 하우징 벽(12R) 및/또는 디스플레이(14)의 측방향 면에 수직인) 측방향 축(100)에 의해 특징지어질 수 있다.
안테나 패널(72A)은 (예를 들어, 안테나 패널(72A)의 측방향 축(102)과 안테나 패널(72A)에 인접한 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 일부의 측방향 축(100) 사이의 각도에 의해 정의된 바와 같이) 각도 a만큼 후방 하우징 벽(12R)을 향해 하향으로 틸팅될 수 있다. 안테나 패널(72A)이 (예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이) 하향으로 틸팅되지 않은 예들에서, 각도 a는 0과 동일하다. 다시 말해서, 각도 a(예를 들어, 때때로 본 명세서에서 틸트 각도 또는 패널 각도로 지칭됨)가 0이 아닐 때(예를 들어, 기판(78)의 측방향 표면 또는 동등하게는 축(102)이 X-Z 평면에서의 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 측방향 표면에 대해 또는 동등하게는 축(100)에 대해 0이 아닌 각도로 배향될 때), 안테나 패널(72A)은 본 명세서에서, (예를 들어, 0이 아닌 각도만큼) "틸팅"된 것으로 지칭되거나 또는 "틸트"(예를 들어, 0이 아닌 틸트)를 제공받을 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 안테나 패널(72B)은 (예를 들어, 안테나 패널(72B)의 측방향 축(102)과 안테나 패널(72B)에 인접한 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 일부의 측방향 축(100) 사이의 각도에 의해 정의된 바와 같이) 각도 β만큼 후방 하우징 벽(12R)을 향해 하향으로 틸팅될 수 있다. 안테나 패널(72B)이 (예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이) 하향으로 틸팅되지 않은 예들에서, 각도 β는 0과 동일하다. 각도 β는 각도 a와 동일할 수 있거나(예를 들어, 각도들 a 및 β는 각도들이 Z-축의 대향 측면들로부터 연장되도록 크기가 동일하고 부호가 반대일 수 있으며, 여기서 β = -a임) 또는 각도 β는 각도 a와 상이할 수 있다. 각도들 β 및 a는 원하는 경우 0도 내지 45도(예를 들어, 15도, 10 내지 20도, 5 내지 25도, 5 내지 30도, 2 내지 40도, 1 내지 10도, 1 내지 20도 등)일 수 있다.
화살표(104)에 의해 도시된 바와 같이, 디바이스(10)의 후면을 향해, 틸팅 안테나 패널(72A)은 그의 커버리지 영역(96)을 시프트(틸팅)시킬 수 있고, 틸팅 안테나 패널(72B)은 그의 커버리지 영역(98)을 시프트(틸팅)시킬 수 있다. 안테나 패널들을 틸팅하는 것은 또한 때때로 본 명세서에서, 안테나 패널들을 회전시키는 것(예를 들어, 여기서 틸팅된 안테나 패널은 회전된 안테나 패널로 때때로 지칭됨) 또는 안테나 패널들을 기울이는 것(예를 들어, 여기서 틸팅된 안테나 패널은 기울어진 안테나 패널로 때때로 지칭됨)으로 지칭될 수 있다. 커버리지 영역에서의 이러한 회전은 안테나 패널들(72A 및/또는 72B)이 후방 하우징 벽(12R) 내의 전도성 재료의 존재에도 불구하고(예를 들어, 디바이스(10) 내에 배치되도록 부가적인 안테나 패널들에게 요구하지 않으면서) 후방 하우징 벽(12R) 아래의 반구 내의 OOC 영역들의 존재를 최소화하게 허용할 수 있다. 도 8의 예는 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 안테나 패널들(72C 및/또는 72B)은 생략될 수 있다. 안테나 패널들(72A, 72B)은 디바이스(10)의 대향 측벽들에 인접하게 장착될 필요가 없으며, 일반적으로 디바이스(10)의 임의의 측벽들에 인접하게 장착될 수 있다. 디바이스(10)는 원하는 경우 3개 초과의 안테나 패널들(72)을 포함할 수 있다. 안테나 패널들(72A, 72B, 72C)은 각각 임의의 원하는 패턴(예를 들어, 하나 이상의 위상 안테나 어레이들의 일부를 형성하기 위한 1차원 또는 2차원 어레이 패턴)으로 배열된 하나 이상의 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 안테나 패널들(72A, 72B)은 때때로 본 명세서에서 틸팅된 안테나 패널들로 지칭될 수 있다. 틸팅된 안테나 패널들은 임의의 원하는 방식으로 디바이스(10) 내에 장착될 수 있다.
도 9는 안테나 패널(72B)이 디바이스(10) 내에 어떻게 장착될 수 있는지의 일 예를 도시하는 측단면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 안테나 패널(72B)은 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W) 내의 대응하는 애퍼처(110)와 정렬되게 디바이스(10)의 내부 볼륨(116) 내에 장착될 수 있다(예를 들어, 여기서 안테나 패널(72B) 내의 안테나(들)(40)는 애퍼처(110)를 향함). 애퍼처(110)는, 무선 주파수 신호들이 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 전도성 재료에 의해 차단되지 않으면서 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)을 통과하기 위해 애퍼처가 유전체 안테나 윈도우로서의 역할을 하게 허용하는 유전체 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 애퍼처(110)는 사출-성형된 플라스틱, 에폭시, 폴리머, 및/또는 다른 유전체 재료들을 포함할 수 있다. 안테나 패널(72B) 내의 안테나(들)(40)는 애퍼처(110)를 통해 (예를 들어, 도 8의 커버리지 영역(98) 내의 신호 빔으로) 방사할 수 있다.
주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)은 레지(기준(datum))(108)와 같은 내향 돌출 부분을 가질 수 있다. 안테나 패널(72B)의 일부 또는 전부는 레지(108)와 후방 하우징 벽(12R) 사이에 수직으로 개재될 수 있다. 디스플레이(14)는 레지(108)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(14)는 디스플레이 커버 층(112)과 같은 디스플레이 커버 층을 가질 수 있다. 디스플레이 커버 층(112)을 레지(108)에 접착시키기 위해 접착제 층이 사용될 수 있다. 애퍼처(110)는 안테나 패널(72B) 내의 안테나(들)(40)가 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)을 통해 무선 주파수 신호들을 전달하게 허용할 수 있다. 유전체 커버 층(106)(때때로 본 명세서에서 안테나 윈도우(106)로 지칭됨)과 같은 유전체 커버 층은 안테나 패널(72B) 및 디바이스(10)의 내부를 손상 또는 오염물들로부터 보호하기 위해 애퍼처(110)와 중첩될 수 있다. 안테나 윈도우(106)는 유리, 플라스틱, 사파이어, 세라믹, 또는 다른 유전체 재료들로 형성될 수 있다. 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 측방향 축(100)은 안테나 윈도우(106)의 외부 표면(114)(예를 들어, 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 외부 표면) 내에 놓인다(그 외부 표면을 통해 연장됨). 애퍼처(110)는, 원하는 경우, 안테나 패널(72B)에 의해 전달되는 무선 주파수 신호들에 대한 공진 모드들에 기여하고 그리고/또는 임피던스 정합을 수행할 수 있는 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W) 내의 공동을 한정한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 안테나 패널(72B)은 외부 표면(114)(측방향 축(100))에 대해 각도 β로 틸팅될 수 있다. 안테나 패널(72B)의 측방향 표면(78)은 애퍼처(110) 내의 유전체 재료에 대해 가압되거나, 붙여지거나, 성형되거나, 부착되거나, 접착되거나, 그리고/또는 장착될 수 있다. 도 9의 예에서, 애퍼처(110)는, 애퍼처의 유전체 재료가 제1 종축(122)을 따라 연장되는 제1 세그먼트(118) 및 종축(122)에 대해 평행하지 않은 각도로 배향된 제2 종축(124)을 따라 연장되는 제2 세그먼트(120)를 포함하는 다중 세그먼트 애퍼처이다(예를 들어, 여기서 종축(124)은 안테나 패널(72B)의 측방향 표면(78)에 수직임).
다시 말해서, 세그먼트(120)는 애퍼처(110)의 세그먼트(118)에 대해 틸팅된다(예를 들어, 애퍼처(110)는 구부러지거나 비선형임). 이는 안테나 패널(72B)이 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)의 구조물 또는 기하학적 구조물에 최소한의 효과로 내부 볼륨(116) 내에 끼워맞춰지게 허용할 수 있다. 그러나, 이러한 방식으로 애퍼처(110)를 구부리는 것은 세그먼트(118)가 세그먼트(120)를 만나는 전자기 불연속을 생성하며, 이는 안테나 패널(72B)의 무선 주파수 성능을 바람직하지 않게 제한할 수 있다. 원하는 경우, 애퍼처(110)는 도 10의 측단면도에 도시된 바와 같이, 전자기 불연속을 제거하기 위해 단일 직선 세그먼트를 포함할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 애퍼처(110)는 종축(126)(예를 들어, 안테나 패널(72B)의 측방향 표면(78)에 수직으로 배향된 축)을 따라 연장되는 단일 세그먼트를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 안테나 윈도우(106)는 애퍼처(110)의 에지들과 평행하도록 (예를 들어, Y-축에 대해 0이 아닌 각도로) 기울어진 주변 에지들(128)을 포함한다. 다시 말해서, 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)은 (예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같은 다수의 세그먼트들 또는 굴곡부 없이) 애퍼처(110)를 따라 연장되는 연속적인 평면 벽들을 한정할 수 있다. 이는 도 9의 세그먼트들(118, 120)과 연관된 전자기 불연속을 제거하는 역할을 할 수 있다. 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W)은, 원하는 경우, 애퍼처(110)와 정렬되게 내부 볼륨(116) 내에 위치설정 안테나 패널(72B)을 수용하기 위한 노치들, 리세스들, 또는 다른 구조물들 또는 기하학적 구조물들을 포함할 수 있다. 도 9 및 도 10의 예들은 단지 예시적인 것이며, 일반적으로, 애퍼처(110)는 다른 형상들을 가질 수 있다. 도 8의 안테나 패널(72A)은 유사하게, 주변부 전도성 하우징 구조물들(12W) 내의 대응하는 애퍼처(110)에 인접하게 장착될 수 있다.
각도들 β 및 α는 안테나 패널들(72A, 72B)에 의해 디바이스(10)의 후면 뒤의 반구 내에서 집합적으로 제공되는 전체 무선 주파수 커버리지를 최적화하도록 선택될 수 있다. 디바이스(10) 주위의 구체 내의 안테나 패널들(72A, 72B, 72C)에 대한 총 커버리지는, 각각의 안테나 패널로부터의 전력의 합에 의해 주어지는 유효 방사 전력(effective radiated power, EIRP)과 같은 메트릭에 의해 특징지어질 수 있다. 안테나 패널들에 의해 제공되는 커버리지는 또한, 주어진 밀리미터파/센티미터파 대역에서의 모든 안테나 패널들로부터의 EIRP의 누적 분포 함수(cumulative distribution function, CDF)에 의해 특징지어질 수 있다.
도 11은, 각각 각도들 β 및 α로 틸팅된 안테나 패널들(72B, 72A)을 갖는 디바이스(10)를 조립하기 위해 수행될 수 있는 예시적인 동작들의 흐름도이다. 도 11의 동작들은, 예를 들어 디바이스(10)의 설계, 조립, 테스트, 교정, 및/또는 제조 동안 조립, 설계, 제조, 및/또는 테스트 장비에 의해 수행될 수 있다. 도 11의 동작들은, 후방 하우징 벽(12R) 뒤의 반구 내에서 OOC 영역들 내의 커버리지를 개선시키면서 총 구형 커버리지를 최대화하는 최적의 각도들 α 및 β로 안테나 패널들(72A, 72B)을 장착하기 위해 수행될 수 있다.
동작(130)에서, 장비는 각도들 β 및 α(때때로 본 명세서에서 패널 각도들로 지칭됨)을 선택할 수 있다.
동작(132)에서, 장비는 안테나 패널(72A)을 각도 α로 디바이스(10) 내에 배치(장착)할 수 있고, 안테나 패널(72B)을 각도 β로 디바이스(10) 내에 배치(장착)할 수 있다. 이어서, 장비는 무선 주파수 신호들을 사용하여 무선 성능 메트릭 데이터를 수집하면서 안테나 패널들(72A, 72B)을 사용하여 무선 주파수 신호들을 전달할 수 있다. 무선 성능 메트릭 데이터는, 예를 들어 선택된 패널 각도들에서의 안테나 패널들의 방사 전력을 표시할 수 있다. 무선 성능 메트릭 데이터는 EIRP 값 EIRPG = EIRPPOST - EIRPPRE를 포함할 수 있으며, 여기서 EIRPPOST는 선택된 패널 각도들로 장착된 이후의 패널들의 EIRP이고, EIRPPRE는 선택된 패널 각도들로 장착되기 전의 패널들의 EIRP이다. 무선 성능 메트릭 데이터는 또한 CDF 값 CDFG = CDFPOST - CDFPRE를 포함할 수 있으며, 여기서 CDFPOST는 선택된 패널 각도들로 장착된 이후의 패널들의 CDF이고, CDFPOST는 선택된 패널 각도들로 장착되기 전의 패널들의 CDF이다.
동작(134)에서, 장비는 EIRPG를 제1 임계치 값 TH1과 비교할 수 있고, CDFG를 제2 임계치 값 TH2와 비교할 수 있다. EIRPG < TH1 또는 CDFG < TH2이면, 프로세싱은 경로(136)를 통해 동작(130)으로 루프 백(loop back)될 수 있고, 새로운 패널 각도들이 테스트될 수 있다. EIRPG > TH1 및 CDFG > TH2이면, 프로세싱은 경로(140)를 통해 동작(140)으로 진행할 수 있다. 동작(140)에서, 장비는 선택된 패널 각도들의 안테나 패널들로 디바이스(10)의 조립을 완료할 수 있고 그리고/또는 선택된 패널 각도들로 부가적인 디바이스들을 조립할 수 있다.
도 12는 안테나 패널들(72A 및/또는 72B)에 대해 사용될 수 있는 예시적인 패널 각도들의 일부 예들을 보여주는 표이다. 장비는 0도, 5도, 15도, 및 45도와 같은 상이한 패널 각도들의 세트에 대해 P50 CDF 및 P5 CDF를 식별할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 상이한 0이 아닌 패널 각도들에서 5% CDF 및 50% CDF 둘 모두에서의 개선이 존재한다(예를 들어, 15도의 패널 각도는 패널들이 피크 P50 CDF를 나타내게 허용할 수 있음). 도 8의 Z-축에 대해 각도 α = 15로(예를 들어, 5 내지 25도) 설정하고 각도 β = -15로(예를 들어, -25 내지 -5도) 설정하는 것은 가능한 한 많이 디바이스(10) 주위의 구체 및 디바이스(10)의 후면 뒤의 OOC 영역들에 걸쳐 최적의 커버리지를 집합적으로 나타내도록 안테나 패널들(72A, 72B, 72C)을 구성할 수 있다. 이것은 단지 예시적인 것이며, 일반적으로, 다른 패널 각도들이 사용될 수 있다.
디바이스(10)는 개인 식별가능 정보를 수집 및/또는 사용할 수 있다. 개인 식별가능 정보의 사용은 사용자들의 프라이버시를 유지하기 위한 산업 또는 정부 요건들을 충족시키거나 초과하는 것으로 일반적으로 인식되는 프라이버시 정책들 및 관례들을 따라야 한다는 것이 잘 이해된다. 특히, 개인 식별가능 정보 데이터는 의도하지 않은 또는 인가되지 않은 액세스 또는 사용의 위험들을 최소화하도록 관리되고 취급되어야 하며, 인가된 사용의 성질이 사용자들에게 명확히 표시되어야 한다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되며, 전자 디바이스는 디스플레이, 디스플레이 반대편의 전도성 하우징 벽, 전도성 하우징 벽을 디스플레이에 커플링시키는 전도성 측벽 - 전도성 측벽은 외부 표면을 갖고 애퍼처를 포함함 -, 및 애퍼처와 정렬된 안테나 패널을 포함하며, 안테나 패널은 외부 표면에 대해 0이 아닌 각도로 전도성 하우징 벽을 향해 틸팅되고, 애퍼처를 통해 무선 주파수 신호들을 전달하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 0이 아닌 각도는 5도 내지 25도이다.
다른 실시예에 따르면, 0이 아닌 각도는 10도 내지 20도이다.
다른 실시예에 따르면, 0이 아닌 각도는 15도이다.
다른 실시예에 따르면, 안테나 패널은, 외부 표면에 대해 0이 아닌 각도로 틸팅된 측방향 표면을 갖는 기판, 및 기판 상의 적어도 하나의 안테나를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 안테나는 위상 안테나 어레이를 포함하고, 무선 주파수 신호들은 10 ㎓ 초과의 주파수에 있다.
다른 실시예에 따르면, 애퍼처는 종축을 따라 연장되는 세그먼트를 포함하고, 전도성 측벽은 종축에 평행하게 연장되는 주변 에지들을 갖는 안테나 윈도우를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 애퍼처는 제1 종축을 따라 연장되는 제1 세그먼트 및 제1 종축에 대해 평행하지 않은 각도로 배향된 제2 종축을 따라 연장되는 제2 세그먼트를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트는 사출-성형된 플라스틱을 포함하고, 안테나 패널은 제2 세그먼트의 사출-성형된 플라스틱에 장착된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는, 전도성 하우징 벽을 디스플레이에 커플링시키는 부가적인 전도성 측벽 - 부가적인 전도성 측벽은 부가적인 외부 표면 및 부가적인 애퍼처를 갖고, 부가적인 외부 표면은 전도성 측벽의 외부 표면에 평행하게 연장됨 -, 및 부가적인 애퍼처와 정렬된 부가적인 안테나 패널을 포함하며, 부가적인 안테나 패널은 부가적인 외부 표면에 대해 부가적인 0이 아닌 각도로 전도성 하우징 벽을 향해 틸팅되고, 부가적인 애퍼처를 통해 부가적인 무선 주파수 신호들을 전달하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 부가적인 0이 아닌 각도 및 0이 아닌 각도는 동일한 크기를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 부가적인 0이 아닌 각도 및 0이 아닌 각도는 반대 부호들을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되며, 전자 디바이스는, 디스플레이, 디스플레이로부터 멀리 연장되는 제1 측벽, 디스플레이로부터 멀리 연장되는 제2 측벽, 디스플레이를 통해 10 ㎓ 초과의 주파수에서 방사하도록 구성된 제1 안테나 패널, 제1 측벽을 통해 주파수에서 방사하도록 구성된 제2 안테나 패널, 및 제2 측벽을 통해 주파수에서 방사하도록 구성된 제3 안테나 패널을 포함하며, 제3 안테나 패널은 제2 측벽에 대해 0이 아닌 각도로 틸팅된다.
다른 실시예에 따르면, 제2 안테나 패널은 제1 측벽에 대해 부가적인 0이 아닌 각도로 틸팅된다.
다른 실시예에 따르면, 0이 아닌 각도 및 부가적인 0이 아닌 각도는 동일한 크기를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 크기는 5도 내지 25도이다.
다른 실시예에 따르면, 크기는 10도 내지 20도이다.
일 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되며, 전자 디바이스는, 디스플레이, 디스플레이 반대편의 전도성 하우징 벽, 디스플레이의 주변부를 따라 이어지고 디스플레이를 전도성 하우징 벽에 커플링시키는 주변부 전도성 하우징 구조물들, 주변부 전도성 하우징 구조물들 내의 안테나 윈도우, 주변부 전도성 하우징 구조물들 내에 있고 안테나 윈도우와 정렬되는 애퍼처, 유전체 기판, 및 유전체 기판 상에 있고 애퍼처 및 안테나 윈도우와 정렬되는 위상 안테나 어레이를 포함하며, 유전체 기판은 안테나 윈도우의 측방향 표면에 대해 0이 아닌 각도로 틸팅된 측방향 표면을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 애퍼처는, 안테나 윈도우의 측방향 표면에 수직으로 배향된 제1 종축을 따라 연장되는 제1 세그먼트를 포함하고, 유전체 기판의 측방향 표면에 수직으로 배향된 제2 종축을 따라 연장되는 제2 세그먼트를 포함하며, 제2 종축은 제1 종축에 대해 평행하지 않고, 제2 세그먼트는 제1 세그먼트와 유전체 기판 사이에 개재된다.
다른 실시예에 따르면, 애퍼처는 유전체 기판으로부터 안테나 윈도우로 연장되는 직선 세그먼트를 포함한다.
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,
    디스플레이;
    상기 디스플레이 반대편의 전도성 하우징 벽;
    상기 전도성 하우징 벽을 상기 디스플레이에 커플링시키는 전도성 측벽 - 상기 전도성 측벽은 외부 표면을 갖고 애퍼처를 포함함 -; 및
    상기 애퍼처와 정렬된 안테나 패널을 포함하며,
    상기 안테나 패널은 상기 외부 표면에 대해 0이 아닌 각도로 상기 전도성 하우징 벽을 향해 틸팅(tilt)되고, 상기 애퍼처를 통해 무선 주파수 신호들을 전달하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 0이 아닌 각도는 5도 내지 25도인, 전자 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 0이 아닌 각도는 10도 내지 20도인, 전자 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 0이 아닌 각도는 15도인, 전자 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 패널은,
    상기 외부 표면에 대해 상기 0이 아닌 각도로 틸팅된 측방향 표면을 갖는 기판; 및
    상기 기판 상의 적어도 하나의 안테나를 포함하는, 전자 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 안테나는 위상 안테나 어레이(phased antenna array)를 포함하고, 상기 무선 주파수 신호들은 10 ㎓ 초과의 주파수에 있는, 전자 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 애퍼처는 종축을 따라 연장되는 세그먼트를 포함하고, 상기 전도성 측벽은 상기 종축에 평행하게 연장되는 주변 에지들을 갖는 안테나 윈도우를 포함하는, 전자 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 애퍼처는 제1 종축을 따라 연장되는 제1 세그먼트 및 상기 제1 종축에 대해 평행하지 않은 각도로 배향된 제2 종축을 따라 연장되는 제2 세그먼트를 포함하는, 전자 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 세그먼트 및 상기 제2 세그먼트는 사출-성형된 플라스틱을 포함하고, 상기 안테나 패널은 상기 제2 세그먼트의 상기 사출-성형된 플라스틱에 장착되는, 전자 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 하우징 벽을 상기 디스플레이에 커플링시키는 부가적인 전도성 측벽 - 상기 부가적인 전도성 측벽은 부가적인 외부 표면 및 부가적인 애퍼처를 갖고, 상기 부가적인 외부 표면은 상기 전도성 측벽의 상기 외부 표면에 평행하게 연장됨 -; 및
    상기 부가적인 애퍼처와 정렬된 부가적인 안테나 패널을 더 포함하며,
    상기 부가적인 안테나 패널은 상기 부가적인 외부 표면에 대해 부가적인 0이 아닌 각도로 상기 전도성 하우징 벽을 향해 틸팅되고, 상기 부가적인 애퍼처를 통해 부가적인 무선 주파수 신호들을 전달하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 부가적인 0이 아닌 각도 및 상기 0이 아닌 각도는 동일한 크기를 갖는, 전자 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 부가적인 0이 아닌 각도 및 상기 0이 아닌 각도는 반대 부호들을 갖는, 전자 디바이스.
  13. 전자 디바이스로서,
    디스플레이;
    상기 디스플레이로부터 멀리 연장되는 제1 측벽;
    상기 디스플레이로부터 멀리 연장되는 제2 측벽;
    상기 디스플레이를 통해 10 ㎓ 초과의 주파수에서 방사하도록 구성된 제1 안테나 패널;
    상기 제1 측벽을 통해 상기 주파수에서 방사하도록 구성된 제2 안테나 패널; 및
    상기 제2 측벽을 통해 상기 주파수에서 방사하도록 구성된 제3 안테나 패널을 포함하며,
    상기 제3 안테나 패널은 상기 제2 측벽에 대해 0이 아닌 각도로 틸팅되는, 전자 디바이스,
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 안테나 패널은 상기 제1 측벽에 대해 부가적인 0이 아닌 각도로 틸팅되는, 전자 디바이스.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 0이 아닌 각도 및 상기 부가적인 0이 아닌 각도는 동일한 크기를 갖는, 전자 디바이스.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 크기는 5도 내지 25도인, 전자 디바이스.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 크기는 10도 내지 20도인, 전자 디바이스.
  18. 전자 디바이스로서,
    디스플레이;
    상기 디스플레이 반대편의 전도성 하우징 벽;
    상기 디스플레이의 주변부를 따라 이어지고 상기 디스플레이를 상기 전도성 하우징 벽에 커플링시키는 주변부 전도성 하우징 구조물들;
    상기 주변부 전도성 하우징 구조물들 내의 안테나 윈도우;
    상기 주변부 전도성 하우징 구조물들 내에 있고 상기 안테나 윈도우와 정렬되는 애퍼처;
    유전체 기판; 및
    상기 유전체 기판 상에 있고 상기 애퍼처 및 상기 안테나 윈도우와 정렬되는 위상 안테나 어레이를 포함하며,
    상기 유전체 기판은 상기 안테나 윈도우의 측방향 표면에 대해 0이 아닌 각도로 틸팅된 측방향 표면을 갖는, 전자 디바이스.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 애퍼처는, 상기 안테나 윈도우의 상기 측방향 표면에 수직으로 배향된 제1 종축을 따라 연장되는 제1 세그먼트를 포함하고, 상기 유전체 기판의 상기 측방향 표면에 수직으로 배향된 제2 종축을 따라 연장되는 제2 세그먼트를 포함하며,
    상기 제2 종축은 상기 제1 종축에 대해 평행하지 않고, 상기 제2 세그먼트는 상기 제1 세그먼트와 상기 유전체 기판 사이에 개재되는, 전자 디바이스.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 애퍼처는 상기 유전체 기판으로부터 상기 안테나 윈도우로 연장되는 직선 세그먼트를 포함하는, 전자 디바이스.
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