KR20240025592A - 다중 대역 슬롯 안테나 및 접지된 기생 소자를 구비한 웨어러블 컴퓨팅 장치 - Google Patents

다중 대역 슬롯 안테나 및 접지된 기생 소자를 구비한 웨어러블 컴퓨팅 장치 Download PDF

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텐지 정
케빈 리
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피트비트 엘엘씨
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Abstract

웨어러블 컴퓨팅 장치가 제공된다. 웨어러블 컴퓨팅 장치는 인쇄회로기판과 전도성 하우징을 포함한다. 웨어러블 컴퓨팅 장치는 인쇄회로기판과 전도성 하우징 사이의 갭에 의해 정의되는 슬롯 안테나를 더 포함한다. 슬롯 안테나는 복수의 다른 주파수 대역에서 작동 가능하다. 복수의 다른 주파수 대역은 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역을 포함한다. 웨어러블 컴퓨팅 장치는 기생 소자를 포함한다. 기생 소자는 복수의 다른 위치에서 인쇄회로기판에 전기적으로 접지된다.

Description

다중 대역 슬롯 안테나 및 접지된 기생 소자를 구비한 웨어러블 컴퓨팅 장치
본 발명은 일반적으로 웨어러블 컴퓨팅 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 웨어러블 컴퓨팅 장치의 인쇄회로기판과 웨어러블 컴퓨팅 장치의 전도성 하우징 사이의 갭에 의해 정의되는 슬롯 안테나의 성능(예를 들어, 방사 효율)을 개선하기 위해 접지된 기생 소자를 갖는 웨어러블 컴퓨팅 장치에 관한 것이다.
현대의 전자 장치는 흔히 다른 전자 장치와의 무선 통신을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 무선 주파수(RF) 안테나를 포함한다. 예를 들어, 웨어러블 컴퓨팅 장치에서, 무선 주파수 안테나는 제한된 공간에 맞추어져야 하면서도 바람직한 방출 및 수신 특성을 제공해야 한다. 게다가, 이러한 웨어러블 컴퓨팅 장치는 다중 주파수 대역을 통한 통신을 지원하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 실시예의 양태 및 장점은 다음 설명에서 부분적으로 설명되거나, 설명으로부터 학습될 수 있거나, 또는 실시예의 실시를 통해 학습될 수 있다.
하나의 양태에서, 웨어러블 컴퓨팅 장치가 제공된다. 웨어러블 컴퓨팅 장치는 인쇄회로기판과 전도성 하우징을 포함한다. 웨어러블 컴퓨팅 장치는 인쇄회로기판과 전도성 하우징 사이의 갭에 의해 정의되는 슬롯 안테나를 더 포함한다. 슬롯 안테나는 복수의 다른 주파수 대역에서 작동 가능하다. 복수의 다른 주파수 대역은 하나 이상의 전역 위치확인 시스템(GPS) 주파수 대역을 포함한다. 웨어러블 컴퓨팅 장치는 기생 소자를 포함한다. 기생 소자는 복수의 다른 위치에서 인쇄회로기판에 전기적으로 접지된다.
일부 실시예에서, 기생 소자는 제1 위치에서 인쇄회로기판에 직류 접지된다. 또한, 기생 소자는 제2 위치에서 인쇄회로기판에 직류 접지된다. 일부 실시예에서, 인쇄회로기판 상에 배치된 하나 이상의 자석이 제1 위치와 제2 위치 사이에 위치되도록 상기 제1 위치와 상기 제2 위치는 서로 이격되어 있다. 일부 실시예에서, 기생 소자는 하나 이상의 바이패스 커패시터를 통해 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지된다.
일부 실시예에서, 인쇄회로기판과 전도성 하우징 사이의 갭의 폭은 약 0.5 mm 내지 약 10 mm 범위이다. 일부 실시예에서, 인쇄회로기판의 둘레는 접지 금지 영역을 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 슬롯 안테나의 폭은 갭의 폭 및 접지 금지 영역의 폭에 걸쳐 있다. 일부 실시예에서, 슬롯 안테나의 폭은 약 0.5 mm 내지서 약 10 mm 범위이다.
일부 실시예에서, 슬롯 안테나가 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 작동할 때 슬롯 안테나는 기생 소자에 하나 이상의 전류를 유도한다.
일부 실시예에서, 슬롯 안테나는 제1 접지 접점 및 제2 접지 접점을 포함한다. 제1 접지 접점은 제1 위치에서 인쇄회로기판과 전도성 하우징 사이에 연결된다. 제2 접지 접점은 제1 위치와 다른 제2 위치에서 인쇄회로기판과 전도성 하우징 사이에 연결된다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역은 약 1164 메가헤르츠 내지 약 1189 메가헤르츠 범위의 제1 전역 위치확인 시스템 주파수 대역, 약 1563 메가헤르츠 내지 약 1587 메가헤르츠 범위의 제2 전역 위치확인 시스템 주파수 대역, 및 약 1215 메가헤르츠 내지 약 1240 메가헤르츠 범위의 제3 전역 위치확인 시스템 주파수 대역을 포함한다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 슬롯 안테나의 방사 효율은, 적어도 부분적으로 기생 소자가 하나 이상의 바이패스 커패시터를 통해 인쇄회로기판에 접지됨으로 인해 2 데시벨 이상 증가된다.
다른 양태에서, 웨어러블 컴퓨팅 장치가 제공된다. 웨어러블 컴퓨팅 장치는 인쇄회로기판과 전도성 하우징을 포함한다. 웨어러블 컴퓨팅 장치는 인쇄회로기판과 전도성 하우징 사이의 갭에 의해 정의되는 슬롯 안테나를 더 포함한다. 슬롯 안테나는 복수의 다른 주파수 대역에서 작동 가능하다. 복수의 다른 주파수 대역은 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역을 포함한다. 웨어러블 컴퓨팅 장치는 심전도 전극을 더 포함한다. 심전도 전극은 복수의 다른 위치에서 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지된다. 웨어러블 컴퓨팅 장치는 복수의 바이패스 커패시터를 더 포함한다. 복수의 바이패스 커패시터 각각은 심전도 전극과 인쇄회로기판 상의 복수의 다른 위치 중 대응 위치 사이에 연결된다.
일부 실시예에서, 슬롯 안테나가 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 작동할 때 슬롯 안테나는 심전도에 하나 이상의 전류를 유도한다. 일부 실시예에서, 심전도 전극은 제1 스프링 클립을 통해 제1 위치에서 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지된다. 추가적으로, 심전도 전극은 제2 스프링 클립을 통해 제2 위치에서 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지된다. 일부 실시예에서, 인쇄회로기판 상에 배치된 하나 이상의 자석이 제1 위치와 제2 위치 사이에 위치되도록 상기 제1 위치와 상기 제2 위치는 인쇄회로기판에서 서로 이격되어 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역은 약 1164 메가헤르츠 내지 약 1189 메가헤르츠 범위의 제1 전역 위치확인 시스템 주파수 대역, 약 1563 메가헤르츠 내지 약 1587 메가헤르츠 범위의 제2 전역 위치확인 시스템 주파수 대역, 및 약 1215 메가헤르츠 내지 약 1240 메가헤르츠 범위의 제3 전역 위치확인 시스템 주파수 대역을 포함한다.
일부 실시예에서, 피부전기 활성 전극은 인쇄회로기판에 전기적으로 연결된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 인쇄회로기판의 둘레는 접지 금지 영역을 포함한다.
일부 실시예에서, 슬롯 안테나는 제1 접지 접점 및 제2 접지 접점을 포함한다. 제1 접지 접점은 제1 위치에서 인쇄회로기판과 전도성 하우징 사이에 연결된다. 제2 접지 접점은 제1 위치와 다른 제2 위치에서 인쇄회로기판과 전도성 하우징 사이에 연결된다.
본 발명의 다양한 실시예들의 이들 및 다른 특징, 양면 및 장점은 다음의 설명 및 첨부된 청구범위를 참조하여 보다 잘 이해될 것이다. 본 명세서에 포함되어 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 보여주고, 설명과 함께 관련 원리를 설명하는 역할을 한다.
첨부된 도면을 참조하여 이루어진, 통상의 기술자를 대상으로 하는 실시예의 상세한 논의는 명세서에 설명되어 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 웨어러블 컴퓨팅 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예에 따른 웨어러블 컴퓨팅 장치의 전도성 하우징을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따른 웨어러블 컴퓨팅 장치의 하우징 어셈블리의 바닥 커버가 제거된 웨어러블 컴퓨팅 장치의 측면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 웨어러블 컴퓨팅 장치의 하우징 어셈블리가 제거된 웨어러블 컴퓨팅 장치의 측면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따른 웨어러블 컴퓨팅 장치의 전도성 하우징 내에 위치하는 인쇄회로기판을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예에 따른 웨어러블 컴퓨팅 장치의 인쇄회로기판을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예에 따른 웨어러블 컴퓨팅 장치의 전도성 하우징과 인쇄회로기판 사이의 갭에 의해 정의되는 슬롯 안테나를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예에 따른 웨어러블 컴퓨팅 장치의 인쇄회로기판에 접지된 기생 소자를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예에 따른 웨어러블 컴퓨팅 장치의 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지된 기생 소자를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예에 따른 웨어러블 컴퓨팅 장치의 인쇄회로기판의 레이아웃의 개략도를 도시한다.
이제 본 발명의 실시예를 상세히 참조할 것이며, 실시예들 중 하나 이상의 예가 도면에 도시되어 있다. 각 예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 본 발명을 설명하기 위해 제공되는 것이다. 실제로, 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않으면서, 본 발명에 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 하나의 실시예의 일부로서 예시되거나 설명된 특징은 다른 실시예와 함께 사용되어 또 다른 실시예를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그 등가물의 범위 내에 있는 그러한 수정 및 변형을 포함하도록 의도된 것이다.
본 발명의 예시적인 양태는 예를 들어 사용자의 손목 또는 사용자 신체의 다른 위치에 착용될 수 있는 웨어러블 컴퓨팅 장치에 관한 것이다. 웨어러블 컴퓨팅 장치는 전도성 하우징(예를 들어, 금속 하우징)과 인쇄회로기판 사이의 갭(예를 들어, 약 0.1 mm 갭 내지 약 10 mm 갭)에 의해 정의되는 슬롯 안테나를 포함할 수 있다. 슬롯 안테나는 복수의 다른 주파수 대역에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 슬롯 안테나는 하나 이상의 전역 항법위성 시스템(예를 들어, GPS(Global Positioning System), GLONASS, Galileo 등) 주파수 대역에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 전역 항법위성 시스템 주파수 대역은 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역(예를 들어, 1164 MHz ~ 1189 MHz, 1563 MHz ~ 1587 MHz, 1215 MHz ~ 1240 MHz)을 포함할 수 있다. 그러나 웨어러블 컴퓨팅 장치는 예를 들어 사용자의 손목에 충분히 착용되도록 작아야 하기 때문에, 일부 상황에서는 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 슬롯 안테나의 성능(예를 들어, 방사 효율)에 영향을 줄 수 있는 슬롯 안테나의 크기(예를 들어, 길이)가 제한된다.
본 발명의 하나의 양태는 기생 소자를 갖는 웨어러블 컴퓨팅 장치에 관한 것이다. 기생 소자는 인쇄회로기판에 전기적으로 접지될 수 있다. 예를 들어, 기생 소자는 인쇄회로기판의 접지면에 전기적으로 접지될 수 있다. 기생 소자는 기생 공진을 유발하는 임의의 소자를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 기생 소자는 금속 요소(예를 들어, 장식 요소)를 포함할 수 있다. 심전도(ECG) 전극 형태의 기생 소자를 갖는 웨어러블 컴퓨팅 장치의 예가 아래에서 더 설명된다.
기생 소자는 제1 위치에서 인쇄회로기판에 직류(DC) 접지될 수 있다. 추가적으로, 기생 소자는 제2 위치에서 인쇄회로기판에 직류 접지될 수 있다. 제1 위치와 제2 위치는 인쇄회로기판을 따라 서로 이격될 수 있다. 또한, 제1 위치 및 제2 위치에서 각각 기생 소자를 인쇄회로기판에 연결하기 위해 인쇄회로기판은 제1 위치에 제1 패스너(예를 들어, 스프링 클립)와 제2 위치에 제2 패스너(예를 들어, 스프링 클립)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기생 소자의 제1 극 및/또는 기생 소자의 제2 극은 각각 제1 패스너 및 제2 패스너를 통해 인쇄회로기판에 기계적으로 연결 및/또는 전기적으로 연결될 수 있다.
기생 소자는 복수의 다른 위치에서 인쇄회로기판에 무선 주파수(RF) 접지될 수 있다. 이 방식에서, 슬롯 안테나는 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 작동할 때 기생 소자에 하나 이상의 전류를 유도하며, 이는 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 슬롯 안테나의 성능(예를 들어, 방사 효율)을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 복수의 위치에서 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지된 기생 소자는 일부 경우에 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 슬롯 안테나의 방사 효율을 약 2 데시벨 이상 향상시킬 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 수치 값과 함께 용어 "약"의 사용은 언급된 수치 값의 약 20% 이내를 의미한다.
일부 실시예에서, 기생 소자는 하나 이상의 바이패스 커패시터를 통해 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지될 수 있다. 이러한 방식으로 기생 소자는 직류 또는 저주파(예를 들어, 비무선 주파수)에서 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 기생 소자는 제1 바이패스 커패시터를 통해 제1 위치에서 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기생 소자는 제2 바이패스 커패시터를 통해 제2 위치에서 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지될 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 심전도 전극을 갖는 웨어러블 컴퓨팅 장치에 관한 것이다. 심전도 전극은 복수의 다른 위치에서 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지될 수 있다. 더욱이, 심전도 전극은 무선 주파수 접지되기 때문에, 슬롯 안테나가 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 작동할 때 슬롯 안테나는 심전도 전극에 하나 이상의 전류를 유도할 수 있다. 이러한 방식으로, 복수의 위치에서 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지되는 심전도 전극은 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 슬롯 안테나의 성능(예를 들어, 방사 효율)을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 슬롯 안테나의 방사 효율은 적어도 2 데시벨만큼 향상될 수 있다. 또한, 심전도 전극은 기생 소자를 겸할 수 있으므로, 별도의 기생 소자를 필요로 하지 않고도 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 슬롯 안테나의 성능을 향상시킬 수 있다.
심전도는 하나 이상의 바이패스 커패시터를 통해 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지될 수 있다. 예를 들어, 심전도 전극은 인쇄회로기판과 심전도 전극의 제1 극 사이에 연결된 제1 바이패스 커패시터를 통해 무선 주파수 접지될 수 있다. 추가적으로, 심전도 전극은 인쇄회로기판과 심전도 전극의 제2 극 사이에 연결된 제2 바이패스 커패시터를 통해 무선 주파수 접지될 수 있다. 또한, 일부 경우에, 제1 바이패스 커패시터 및/또는 제2 바이패스 커패시터는 각각 제1 패스너 및 제2 패스너를 통해 인쇄회로기판에 기계적으로 및 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 예시적인 양태에 따른 웨어러블 컴퓨팅 장치는 수많은 기술적 효과 및 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 기생 소자 또는 심전도 전극을 복수의 위치에서 인쇄회로기판에 접지하는 무선 주파수 접지하면 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 슬롯 안테나의 성능(예를 들어, 방사 효율)을 향상시킬 수 있다. 또한, 심전도 전극을 인쇄 회로에 무선 주파수 접지하면 심전도 전극이 심전도 센서 및 기생 소자를 겸할 수 있다. 이러한 방식으로, 별도의 기생 소자를 필요로 하지 않고도 슬롯 안테나의 성능(예를 들어, 방사 효율)을 향상시킬 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)는 예를 들어 사용자의 팔(102)(예를 들어, 손목)에 착용될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)는 밴드(104) 및 하우징 어셈블리(110)를 포함할 수 있다. 하우징 어셈블리(110)는 밴드(104)에 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 하우징 어셈블리(110)를 사용자의 팔(102)에 고정하기 위해 밴드(104)가 사용자의 팔(102)에 체결될 수 있다.
일부 실시예에서, 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)는 사용자에게 콘텐츠(예를 들어, 시간, 날짜 등)을 표시할 수 있는 디스플레이(112)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이(112)는 대화형 디스플레이(예를 들어, 터치스크린 또는 터치 프리)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 사용자는 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)의 작동을 제어하기 위해 디스플레이(112)를 통해 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)와 상호 작용할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)는 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)와 상호 작용하도록 사용자에 의해 조작될 수 있는 하나 이상의 입력 장치(114)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 입력 장치(114)는 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)와 상호 작용하도록 조작(예를 들어, 누름)될 수 있는 기계적 버튼을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 입력 장치(114)는 디스플레이(112)와 연관된 백라이트(미도시)의 작동을 제어하기 위해 조작될 수 있다. 하나 이상의 입력 장치(114)는 사용자가 임의의 적절한 방식으로 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)와 상호 작용할 수 있도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 하나 이상의 입력 장치(114)는 디스플레이(112) 상의 하나 이상의 메뉴를 탐색하기 위해 사용자에 의해 조작될 수 있다.
일부 실시예에서, 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)는 사용자에 의해 착용(예를 들어, 연속적으로)되도록 설계될 수 있다. 착용된 경우, 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)는 사용자에 의해 수행된 활동에 관한 데이터 또는 사용자의 생리학적 상태에 관한 데이터를 수집할 수 있다. 이러한 데이터에는 사용자 주변 환경 또는 환경과 사용자의 상호 작용을 나타내는 데이터가 포함될 수 있다. 예를 들어, 데이터는 사용자의 움직임에 관한 모션 데이터, 주변 광, 주변 소음, 공기 질 등 및/또는 심박수, 발한량, 등과 같은 사용자의 다양한 생리적 특성을 측정하여 얻어진 생리적 데이터를 포함할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따른 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)의 하우징 어셈블리(110)의 측면도가 제공된다. 도시된 바와 같이, 하우징 어셈블리(110)는 전도성 하우징(120)을 포함할 수 있다. 전도성 하우징(120)은 사용자의 팔(102)(도 1)에 하우징 어셈블리(110)를 고정하는 데 사용되는 밴드(104)에 부착될 수 있다. 하우징 어셈블리(110)는 전도성 하우징(120)에 결합된 커버(122)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 커버(122)는 전도성 하우징(120)의 바닥에 결합될 수 있다. 이러한 방식으로, 하우징 어셈블리(110)가 밴드(104)를 통해 사용자의 팔(102)에 고정될 때 커버(122)가 사용자의 팔(102)(도 1)과 접촉(예를 들어, 터치)할 수 있다.
전도성 하우징(120)은 임의의 적합한 전도성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 전도성 하우징(120)은 금속 하우징을 포함할 수 있다. 커버(122)는 절연 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 커버(122)는 플라스틱 커버를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)는 심전도(ECG) 전극(200)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 심전도 전극(200)은 커버(122)에 의해 정의된 개구(예를 들어, 컷아웃) 내에 위치될 수 있다. 이러한 방식으로, 하우징 어셈블리(110)가 밴드(104)를 통해 사용자의 팔(102)에 고정될 때 심전도 전극(200)은 사용자의 팔(102)(도 1)과 접촉(예를 들어, 터치)할 수 있다. 심전도 전극(200)이 팔(102)과 접촉할 때, 심전도 전극(200)은 사용자의 팔(102)(예를 들어, 손목)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 심전도 전극(200)이 사용자의 팔(102)(예를 들어 손목)에 전기적으로 연결될 때 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)는 심전도 전극(200)을 통해 획득된 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 사용자의 하나 이상의 건강 지표(예를 들어, 심박수)를 결정할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
이제 도 3 및 도 4를 참조하면, 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)의 측면도가 일부 실시예에 따라 제공된다. 도 3은 커버(122)(도 2)가 제거된 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)의 측면도를 도시한다. 도 4는 하우징 어셈블리(110)(도 2)가 없이 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)의 측면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 디스플레이(112)는 일부 실시예에서 디스플레이 ITO 코팅(116) 및 터치 ITO 코팅(118)을 포함할 수 있다.
웨어러블 컴퓨팅 장치(100)는 하우징 어셈블리(110)(도 2) 내에 배치된 인쇄회로기판(300)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 인쇄회로기판(300)의 제1 부분은 전도성 하우징(120) 내에 위치될 수 있고, 인쇄회로기판(300)의 제2 부분은 커버(122) 내에 위치될 수 있다. 인쇄회로기판(300)은 그 위에 배치된 복수의 전자 부품(미도시)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 인쇄회로기판(300)은 인쇄회로기판(300)의 적어도 일부를 덮는 차폐 캔(302)을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 차폐 캔(302)은 인쇄회로기판(300) 상에 배치된 복수의 전자 부품 중 하나 이상의 전자 부품을 덮을 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 인쇄회로기판(300)은 하나 이상의 충전 핀(304)을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)의 에너지 저장 장치(예를 들어, 배터리)의 충전을 용이하게 하기 위해 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)는 하나 이상의 충전 핀(304)을 통해 충전 회로(미도시)에 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 전도성 하우징(120)은 하나 이상의 센서(130)를 위한 개구(예를 들어, 컷아웃)를 정의할 수 있다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 센서(130)는 사용자에게 보일 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 센서(130)는 피부전극 활성(EDA) 전극 및 심전도 전극 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 사용자의 하나 이상의 건강 지표(예를 들어, 심박수, 혈압, 심전도, 피부전기 활성 등)의 측정을 용이하게 하기 위해 사용자는 하나 이상의 센서(130)에 접촉(예를 들어, 터치)할 수 있다. 하나 이상의 센서(130)가 인쇄회로기판(300)에 전기적으로 연결될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
이제 도 5을 참조하면, 전도성 하우징(120)과 인쇄회로기판(300) 사이에 갭(400)이 정의되도록 인쇄회로기판(300)은 전도성 하우징(120)에 대해 위치된다. 갭(400)은 인쇄회로기판(300)의 전체 둘레 주위로 연장될 수 있다. 다르게 말하면, 인쇄회로기판(300)의 에지는 전도성 하우징(120)과 접촉(예를 들어, 터치)할 수 없다.
일부 실시예에서, 전도성 하우징(120)과 인쇄회로기판(300) 사이에 정의된 갭(400)의 폭(402)은 약 0.5 mm 내지 약 10 mm 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, 갭(400)의 폭(402)은 인쇄회로기판(300)의 둘레 주위에서 달라질 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(300)의 둘레의 제1 부분에서 전도성 하우징(120)과 인쇄회로기판(300) 사이의 갭(400)의 폭(402)은 인쇄회로기판(300)의 둘레의 제2 부분에서 전도성 하우징(120)과 인쇄회로기판(300) 사이의 갭(400)의 폭(402)과 상이할(예를 들어, 더 넓거나 또는 더 좁을) 수 있다.
이제 도 6 및 도 7을 참조하면, 인쇄회로기판(300)의 둘레는, 일부 실시예에서, 구리가 없는 또는 접지 금지 영역(306)을 포함할 수 있다. 접지 금지 영역(306)은 전자 부품(예를 들어, 저항기, 커패시터 등)이 배치될 수 없는 인쇄회로기판(300)의 영역을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예에서, 인쇄회로기판(300)의 접지 금지 영역(306)의 폭(308)은 0.1 mm 내지 약 2 mm 범위일 수 있다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 접지 금지 영역(306)은 전기적 갭으로 작용할 수 있다.
일부 실시예에서, 슬롯 안테나(500)(점선으로 표시됨)는 전도성 하우징(120)과 인쇄회로기판(300) 사이의 갭(400)에 의해 정의될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 슬롯 안테나(500)는 인쇄회로기판(300)의 접지 금지 영역(306)의 폭(308)에 걸쳐 있는 전기적 캡에 의해 추가로 정의될 수 있다. 이러한 실시예에서, 슬롯 안테나(500)의 폭은 갭(400)의 폭(402)(도 5)과 인쇄회로기판(300)의 접지 금지 영역(306)의 폭(308)에 걸쳐 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 슬롯 안테나(500)의 폭은 약 0.5 mm 내지 약 10 mm 범위일 수 있다.
슬롯 안테나(500)는 복수의 다른 주파수 대역에서 작동 가능하다. 예를 들어, 슬롯 안테나(500)는 하나 이상의 전역 항법위성 시스템(GNSS) 주파수 대역에서 작동 가능하다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 전역 항법위성 시스템 주파수 대역은 하나 이상의 전역 위치확인 시스템(GPS) 주파수 대역을 포함할 수 있다. 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역은 약 1164 MHz 내지 약 1189 MHz 범위의 제1 전역 위치확인 시스템 주파수 대역, 약 1563 MHz 내지 약 1587 MHz 범위의 제2 전역 위치확인 시스템 주파수 대역 및 약 1215 MHz 내지 약 1240 MHz 범위의 제3 전역 위치확인 시스템 주파수 대역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에 더하여, 슬롯 안테나(500)는 셀룰러 통신(예를 들어, 4G, 5G) 또는 무선 근거리 통신과 연관된 하나 이상의 주파수 대역에서 방사하도록 구성될 수 있다. 그러나, 슬롯 안테나(500)는 임의의 적절한 통신 표준과 연관된 주파수 대역에서 작동 가능하다는 것이 이해되어야 한다.
일부 실시예에서, 슬롯 안테나(500)는 제1 접지 접점(502) 및 제2 접지 접점(504)을 포함할 수 있다. 제1 접지 접점(502)은 전도성 하우징(120)과 인쇄회로기판(300)의 둘레(예를 들어, 접지 금지 영역(306))의 제1 위치 사이에 연결될 수 있다. 반대로, 제2 접지 접점(504)은 전도성 하우징(120)과 인쇄회로기판(300)의 둘레(306)의 제2 위치 사이에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 위치와 제2 위치는 인쇄회로기판(300)의 대향 측면에 해당할 수 있다. 그러나, 제1 접지 접점(502) 및 제2 접지 접점(504)은 슬롯 안테나(500)의 길이를 조정하기 위해 임의의 적합한 위치에서 인쇄회로기판(300)의 둘레에 연결될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 제1 접지 접점(502)과 제2 접지 접점(504)은 슬롯 안테나(500)의 길이를 단축하기 위해 서로 더 가깝게 위치될 수 있다. 대안적으로, 제1 접지 접점(502)과 제2 접지 접점(504)은 슬롯 안테나(500)의 길이를 늘리기 위해 서로 더 멀리 위치될 수 있다.
이제 도 8 및 도 9를 참조하면, 웨어러블 컴퓨팅 장치(예를 들어, 도 1의 웨어러블 컴퓨팅 장치(100))의 기생 소자(600)가 본 발명의 일부 실시예에 따라 제공된다. 일부 실시예에서, 기생 소자(600)는 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)의 하우징 어셈블리(110)(도 1) 내에 전체적으로 배치될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 기생 소자(600)는 하우징 어셈블리(110) 내에 부분적으로 배치될 수 있다. 기생 소자(600)의 제1 부분은 하우징 어셈블리(110) 내에 위치될 수 있는 반면, 기생 소자(600)의 제2 부분은 하우징 어셈블리(110)의 외부에 위치될 수 있다.
기생 소자(600)는 인쇄회로기판(300)에 전기적으로 접지될 수 있다. 예를 들어, 기생 소자(600)는 인쇄회로기판(300)의 접지면에 전기적으로 접지될 수 있다. 일부 실시예에서, 기생 소자(600)는 복수의 위치에서 인쇄회로기판(300)에 직류 접지될 수 있다. 예를 들어, 기생 소자(600)는 제1 위치(602) 및 제2 위치(604)에서 인쇄회로기판(300)에 직류 접지될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 위치(602)와 제2 위치(604)는 인쇄회로기판(300)을 따라 서로 이격될 수 있다. 일부 실시예에서, 기생 소자(60)는 2개 이상의 위치(예를 들어, 제1 위치(602), 제2 위치(604))에서 인쇄회로기판(300)에 직류 접지될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일부 실시예에서, 기생 소자(600)는 하나 이상의 바이패스 커패시터를 통해 인쇄회로기판(300)에 무선 주파수 접지될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 기생 소자(600)는 제1 바이패스 커패시터(610)를 통해 제1 위치(602)에서 인쇄회로기판(300)에 무선 주파수 접지될 수 있다. 추가적으로, 기생 소자(600)는 제2 바이패스 커패시터(612)를 통해 제2 위치(604)에서 인쇄회로기판(300)에 무선 주파수 접지될 수 있다. 바이패스 커패시터(예를 들어, 제1 바이패스 커패시터(610) 및 제2 바이패스 커패시터(612))는 기생 소자(600)를 직류 및 저주파(예를 들어, 비무선 주파수)에서 전기 접지에 전기적으로 절연시킬 수 있다는 것을 이해해야 한다.
기생 소자(600)는 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 슬롯 안테나(500)의 성능(예를 들어, 방사 효율)을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 기생 소자(600)는 복수의 위치(예를 들어, 제1 위치(602), 제2 위치(604))에서 인쇄회로기판(300)에 전기적으로 접지(예를 들어, 무선 주파수 접지, 직류 접지)되기 때문에, 슬롯 안테나(500)가 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 작동할 때 슬롯 안테나(500)는 기생 소자(600)에 하나 이상의 전류를 유도할 수 있다. 기생 소자(600)에 하나 이상의 전류를 유도하는 슬롯 안테나(500)는 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 슬롯 안테나(500)의 성능(예를 들어, 방사 효율)을 향상시킬 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 슬롯 안테나(500)의 방사 효율은 적어도 부분적으로 기생 소자(600)가 복수의 위치(예를 들어, 제1 위치(602), 제2 위치(604))에서 인쇄회로기판에 전기적으로 접지됨으로 인해 2 데시벨 이상 증가할 수 있다.
일부 실시예에서, 기생 소자(600)는 웨어러블 컴퓨팅 장치(100)(도 3)의 심전도 전극(200)(도 3)과 별개인 금속 요소를 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 기생 소자(600)는 도 2 내지 도 4를 참조하여 위에서 논의된 심전도 전극(200)을 포함할 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예에서, 심전도 전극(200)은 하나 이상의 바이패스 커패시터(예를 들어, 제1 바이패스 커패시터(610), 제2 바이패스 커패시터(612))를 통해 인쇄회로기판(300)에 무선 주파수 접지될 수 있다. 복수의 위치에서 심전도 전극(200)을 인쇄회로기판(300)에 무선 주파수 접지하는 것은 별도의 기생 소자(600)를 요구하지 않고도 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 슬롯 안테나(500)(도 7)의 성능이 향상되도록 허용할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
이제 도 10을 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따른 인쇄회로기판(300)의 레이아웃의 개략도가 제공된다. 도시된 바와 같이, 제1 위치(602)와 제2 위치(604)는 하나 이상의 자석(700)이 제1 위치(602)와 제2 위치(604) 사이에 위치되도록 인쇄회로기판(300) 상에서 서로 이격될 수 있다. 예를 들어 일부 실시예에서, 하나 이상의 자석(700)은 제1 자석 및 제2 자석을 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 더 많거나 더 적은 자석이 제1 위치와 제2 위치 사이에 배치된다.
일부 실시예에서, 인쇄회로기판(300)은 제1 위치(602)에 제1 패스너(예를 들어, 스프링 클립) 및 제2 위치에 제2 패스너(예를 들어, 스프링 클립)를 포함할 수 있다. 이러한 방식에서, 기생 소자(600)는 각각 제1 패스너 및 제2 패스너를 통해 제1 위치(602) 및 제2 위치(604)에서 인쇄회로기판(300)에 기계적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 주제가 다양한 특정 예시적인 실시예와 관련하여 상세하게 설명되었지만, 각각의 실시예는 설명의 방식으로 제공되는 것이며 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 전술한 내용을 이해하면 당업자는 이러한 실시예에 대한 변경, 변형 및 등가물을 쉽게 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 당업자에게 쉽게 명백한 바와 같이 본 주제에 대한 그러한 수정, 변경 및/또는 추가를 포함하는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 하나의 실시예의 일부로서 예시되거나 설명된 특징은 다른 실시예와 함께 사용되어 또 다른 실시예를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 그러한 변경, 변형 및 등가물을 보호하도록 의도한 것이다.

Claims (20)

  1. 웨어러블 컴퓨팅 장치로서,
    인쇄회로기판;
    전도성 하우징;
    슬롯 안테나; 및
    기생 소자를 포함하고,
    슬롯 안테나는 인쇄회로기판과 전도성 하우징 사이의 갭에 의해 정의되고, 슬롯 안테나는 복수의 다른 주파수 대역에서 작동 가능하며, 복수의 다른 주파수 대역은 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역을 포함하며,
    기생 소자는 복수의 다른 위치에서 인쇄회로기판에 전기적으로 접지되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    기생 소자는 하나 이상의 바이패스 커패시터를 통해 인쇄회로기판에 무선 주파수(RF) 접지되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    기생 소자는 제1 위치에서 인쇄회로기판에 직류(DC) 접지되고; 그리고
    기생 소자는 제2 위치에서 인쇄회로기판에 직류 접지되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    인쇄회로기판에 배치된 하나 이상의 자석이 제1 위치와 제2 위치 사이에 위치되도록 상기 제1 위치와 상기 제2 위치는 인쇄회로기판에서 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  5. 선행항 중 어느 한 항에 있어서,
    인쇄회로기판과 전도성 하우징 사이의 갭의 폭은 약 0.5 mm 내지 약 10 mm 범위인 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    인쇄회로기판의 둘레는 접지 금지 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    슬롯 안테나의 폭은 갭의 폭 및 접지 금지 영역의 폭에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    슬롯 안테나의 폭은 약 0.5 mm 내지 약 10 mm 범위인 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  9. 선행항 중 어느 한 항에 있어서,
    슬롯 안테나가 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 작동할 때, 슬롯 안테나는 기생 소자에 하나 이상의 전류를 유도하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  10. 선행항 중 어느 한 항에 있어서,
    슬롯 안테나는 제1 접지 접점 및 제2 접지 접점을 포함하고, 상기 제1 접지 접점은 제1 위치에서 인쇄회로기판과 전도성 하우징 사이에 연결되고, 상기 제2 접지 접점은 제1 위치와 상이한 제2 위치에서 인쇄회로기판과 전도성 하우징 간에 연결되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  11. 선행항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역은:
    약 1164 MHz 내지 약 1189 MHz 범위의 제1 전역 위치확인 시스템 주파수 대역;
    약 1563 MHz 내지 약 1587 MHz 범위의 제2 전역 위치확인 시스템 주파수 대역; 및
    약 1215 MHz 내지 약 1240 MHz 범위의 제3 전역 위치확인 시스템 주파수 대역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 슬롯 안테나의 방사 효율은 적어도 부분적으로, 기생 소자가 하나 이상의 바이패스 커패시터를 통해 인쇄회로기판에 무선 주파수(RF) 접지됨으로 인해 2 데시벨 이상 증가되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  13. 웨어러블 컴퓨팅 장치로서,
    인쇄회로기판;
    전도성 하우징;
    슬롯 안테나;
    심전도(ECG) 전극; 및
    복수의 바이패스 커패시터를 포함하고,
    슬롯 안테나는 인쇄회로기판과 전도성 하우징 사이의 갭에 의해 정의되고, 슬롯 안테나는 복수의 다른 주파수 대역에서 작동 가능하며, 복수의 다른 주파수 대역은 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역을 포함하며,
    심전도 전극은 복수의 다른 위치에서 인쇄회로기판에 무선 주파수(RF) 접지되고,
    각각의 바이패스 커패시터는 심전도 전극과 인쇄회로기판 상의 복수의 다른 위치 중 대응 위치 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    슬롯 안테나가 하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역에서 작동할 때, 슬롯 안테나는 심전도 전극에 하나 이상의 전류를 유도하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    심전도 전극은 제1 스프링 클립을 통해 제1 위치에서 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지되고; 그리고
    심전도 전극은 제2 스프링 클립을 통해 제2 위치에서 인쇄회로기판에 무선 주파수 접지되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    인쇄회로기판에 배치된 하나 이상의 자석이 제1 위치와 제2 위치 사이에 위치되도록 상기 제1 위치와 상기 제2 위치는 인쇄회로기판에서 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 전역 위치확인 시스템 주파수 대역은:
    약 1164 MHz 내지 약 1189 MHz 범위의 제1 전역 위치확인 시스템 주파수 대역;
    약 1563 MHz 내지 약 1587 MHz 범위의 제2 전역 위치확인 시스템 주파수 대역; 및
    약 1215 MHz 내지 약 1240 MHz 범위의 제3 전역 위치확인 시스템 주파수 대역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    인쇄회로기판에 전기적으로 결합된 피부전기 활성 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  19. 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    인쇄회로기판의 둘레는 접지 금지 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    슬롯 안테나는 제1 접지 접점 및 제2 접지 접점을 포함하고, 상기 제1 접지 접점은 제1 위치에서 인쇄회로기판과 전도성 하우징 사이에 연결되고, 상기 제2 접지 접점은 제1 위치와 상이한 제2 위치에서 인쇄회로기판과 전도성 하우징 간에 연결되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 컴퓨팅 장치.
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