WO2020162645A1 - 안테나를 구비하는 전자 기기 - Google Patents

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WO2020162645A1
WO2020162645A1 PCT/KR2019/001520 KR2019001520W WO2020162645A1 WO 2020162645 A1 WO2020162645 A1 WO 2020162645A1 KR 2019001520 W KR2019001520 W KR 2019001520W WO 2020162645 A1 WO2020162645 A1 WO 2020162645A1
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WO
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hand grip
electronic device
impedance matching
antenna element
rfic
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PCT/KR2019/001520
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English (en)
French (fr)
Inventor
우승민
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/335—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors at the feed, e.g. for impedance matching

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device having an antenna. More specifically, it relates to an electronic device that improves antenna performance in a hand grip situation.
  • Electronic devices can be divided into mobile/portable terminals and stationary terminals depending on whether they can be moved. Again, electronic devices may be divided into handheld terminals and vehicle mounted terminals according to whether the user can directly carry them.
  • the functions of electronic devices are diversifying. For example, there are functions for data and voice communication, photo and video shooting through a camera, voice recording, music file playback through a speaker system, and output of an image or video to the display.
  • an electronic game play function is added or a multimedia player function is performed.
  • recent mobile terminals can receive multicast signals providing visual content such as broadcasting and video or television programs.
  • Such electronic devices have diversified functions, for example, they are implemented in the form of a multimedia player equipped with complex functions such as taking pictures or videos, playing music or video files, and receiving games and broadcasts. have.
  • LTE communication technology has been commercialized to provide various services.
  • wireless communication systems using 5G communication technology are expected to be commercialized and provide various services. Meanwhile, some of the LTE frequency bands may be allocated to provide 5G communication services.
  • the mobile terminal may be configured to provide 5G communication services in various frequency bands. Recently, attempts have been made to provide a 5G communication service using a Sub6 band below the 6GHz band. However, in the future, it is expected to provide 5G communication service using millimeter wave (mmWave) band in addition to Sub6 band for faster data rate.
  • mmWave millimeter wave
  • a hand effect according to the hand grip occurs as a user uses an electronic device that is a terminal.
  • a high frequency band such as a millimeter wave (mmWave) band
  • the hand effect according to the hand grip may have a greater influence.
  • the impedance matching characteristic of the corresponding antenna changes, and accordingly, there is a problem in that the transmission and reception characteristics of signals through the antenna at the corresponding frequency are deteriorated.
  • Another object is to provide an electronic device capable of improving antenna performance in a hand grip situation.
  • Another object of the present invention is to provide an electronic device capable of differentially compensating for an effect of a hand grip for each antenna element in a hand grip situation.
  • an electronic device includes: an array antenna forming one beam; A plurality of impedance matching circuits each connected to the array antenna; A transceiver circuit for controlling the impedance matching circuit and the power amplifier according to a hand grip; And a second transmission/reception unit circuit controlling the transmission/reception unit circuit so that the impedance matching circuit of the antenna element adjacent to the antenna element where the hand grip is generated maintains an impedance matching state before the hand grip occurs.
  • the hand effect can be compensated for by dynamically performing impedance matching of adjacent antenna elements of the generated antenna element.
  • the array antenna may be disposed on the electronic device as a plurality of array antennas.
  • the transceiver circuit is a plurality of radio frequency integrated circuits (RFICs) connected to each array antenna, and the second transceiver circuit is one IFIC (intermediate frequency integrated circuit) connected to the plurality of RFICs.
  • RFICs radio frequency integrated circuits
  • IFIC intermediate frequency integrated circuit
  • the impedance matching circuit may be provided for each antenna element of the array antenna.
  • the impedance matching circuit may include a variable inductor capable of varying inductance and a variable capacitor capable of varying capacitance.
  • the transmission/reception unit circuit may receive a variable voltage value to be applied to the variable inductor and the variable capacitor from the second transmission/reception unit circuit.
  • the transmission/reception unit circuit may control a variable inductor and a variable capacitor of an impedance matching circuit of an antenna element adjacent to an antenna element in which the hand grip occurs according to the variable voltage value.
  • the IFIC controls the RFIC to turn off the corresponding power amplifier (PA) of the antenna element in which the hand grip occurs, so that the power of an active component such as a power amplifier connected to the antenna element in which the hand grip occurs.
  • PA power amplifier
  • the IFIC may redistribute the transmission signal to the RFIC so that the remaining power amplifiers operate except for the corresponding power amplifier turned off.
  • the IFIC may control the RFIC to turn off a corresponding reception amplifier (LNA) and a corresponding phase shifter (PS) of the antenna element in which the hand grip has occurred.
  • LNA reception amplifier
  • PS phase shifter
  • the IFIC may recombine the received signal from the RFIC so that the remaining receiving amplifier and the phase shifter operate except for the corresponding receiving amplifier and the corresponding phase shifter that are turned off.
  • a baseband processor may further include a baseband processor that controls the IFIC to match one of a first frequency band and a second frequency band based on resource allocation information from the base station.
  • the IFIC may simultaneously control the plurality of impedance matching circuits through the plurality of RFICs so as to be matched in one of the first frequency band and the second frequency band.
  • a corresponding impedance matching circuit may be individually controlled through a corresponding RFIC so that an impedance matching circuit of an antenna element adjacent to the antenna element in which the hand grip occurs is impedance-matched.
  • whether or not the hand grip is generated is a closed-loop detecting the level of some signals coupled by a coupler in a capacitor sensor or a receiving amplifier included in each impedance matching circuit. ) Can be judged.
  • whether or not the hand grip is generated may be determined before the power amplifier amplifies a signal with a corresponding frequency and a corresponding power value based on the resource allocation information. In this case, whether or not the hand grip is generated may be determined in a signal reception period from the base station, and the power amplifier connected to the antenna element in which the hand grip has occurred may be turned off in a signal transmission period subsequent to the signal reception period.
  • An electronic device comprises: an array antenna forming one beam; A plurality of impedance matching circuits each connected to the array antenna; A control unit that determines whether a hand grip has occurred; And a transceiver circuit for controlling the impedance matching circuit and the power amplifier according to the hand grip.
  • the control unit controls the impedance matching circuit of the antenna element adjacent to the antenna element in which the hand grip occurs through the transmission/reception unit circuit to dynamically match the impedance of the antenna element adjacent to the antenna element in which the hand grip occurs. This can be done to compensate for the hand effect.
  • the hand effect can be compensated by dynamically performing impedance matching of an antenna element adjacent to an antenna element in which a hand grip has occurred.
  • FIGS. 1B and 1C are conceptual diagrams of an example of an electronic device related to the present disclosure viewed from different directions.
  • FIG. 2 shows a configuration of a wireless communication unit of an electronic device operable in a plurality of wireless communication systems according to the present invention.
  • 3A shows a detailed configuration of an electronic device that improves antenna performance in a hand grip situation according to the present invention.
  • 3B shows a detailed configuration of an electronic device including a plurality of array antennas according to the present invention.
  • FIG. 4A shows a detailed configuration of an impedance matching circuit connected to an antenna element according to the present invention.
  • FIG. 4B shows a detailed configuration of an impedance matching circuit and an RF front end connected to an antenna element according to the present invention.
  • 5A shows the structure of an RF front end and an RFIC connected to a plurality of antenna elements according to an embodiment of the present invention.
  • 5B shows the structure of an RF front end and an RFIC connected to a plurality of antenna elements according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows structures of RFICs and IFICs in an electronic device in which a plurality of array antennas are disposed according to the present invention.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating the determination of hand grip generation in a signal reception period and control of a power amplifier according to a signal transmission period according to the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram of an electronic device for improving antenna performance in a hand grip situation according to another embodiment of the present invention.
  • Electronic devices described herein include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, and a slate PC.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • Tablet PC tablet PC
  • ultrabook ultrabook
  • wearable device wearable device, for example, smartwatch, glass type terminal (smart glass), HMD (head mounted display)
  • HMD head mounted display
  • FIG. 1A is a block diagram illustrating an electronic device related to the present invention
  • FIGS. 1B and 1C are conceptual views of an electronic device related to the present invention as viewed from different directions.
  • the electronic device 100 includes a wireless communication unit 110, an input unit 120, a sensing unit 140, an output unit 150, an interface unit 160, a memory 170, a control unit 180, and a power supply unit 190 ) And the like.
  • the components shown in FIG. 1A are not essential for implementing an electronic device, and thus an electronic device described in the present specification may have more or fewer components than those listed above.
  • the wireless communication unit 110 among the components, between the electronic device 100 and the wireless communication system, between the electronic device 100 and another electronic device 100, or the electronic device 100 and an external server It may include one or more modules that enable wireless communication between. Also, the wireless communication unit 110 may include one or more modules connecting the electronic device 100 to one or more networks.
  • the one or more networks may be, for example, a 4G communication network and a 5G communication network.
  • the wireless communication unit 110 may include at least one of a 4G wireless communication module 111, a 5G wireless communication module 112, a short-range communication module 113, and a location information module 114.
  • the 4G wireless communication module 111 may transmit and receive 4G base stations and 4G signals through a 4G mobile communication network. At this time, the 4G wireless communication module 111 may transmit one or more 4G transmission signals to a 4G base station. Also, the 4G wireless communication module 111 may receive one or more 4G reception signals from a 4G base station.
  • uplink (UL) multi-input multi-output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G transmission signals transmitted to a 4G base station.
  • a downlink (DL) multi-input multi-output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G reception signals received from a 4G base station.
  • the 5G wireless communication module 112 may transmit and receive 5G base stations and 5G signals through a 5G mobile communication network.
  • the 4G base station and the 5G base station may have a non-stand-alone (NSA) structure.
  • the 4G base station and the 5G base station may be a co-located structure disposed at the same location in the cell.
  • the 5G base station may be arranged in a stand-alone (SA) structure at a location separate from the 4G base station.
  • SA stand-alone
  • the 5G wireless communication module 112 may transmit and receive 5G base stations and 5G signals through a 5G mobile communication network. At this time, the 5G wireless communication module 112 may transmit one or more 5G transmission signals to a 5G base station. In addition, the 5G wireless communication module 112 may receive one or more 5G received signals from the 5G base station.
  • the 5G frequency band may use the same band as the 4G frequency band, and this may be referred to as LTE re-farming.
  • a 5G frequency band a Sub6 band, which is a band of 6 GHz or less, may be used.
  • the millimeter wave (mmWave) band may be used as a 5G frequency band to perform broadband high-speed communication.
  • the electronic device 100 may perform beam forming for communication coverage expansion with the base station.
  • uplink MIMO may be performed by a plurality of 5G transmission signals transmitted to the 5G base station.
  • downlink (DL) MIMO may be performed by a plurality of 5G reception signals received from a 5G base station.
  • the wireless communication unit 110 may be in a dual connectivity (DC) state with a 4G base station and a 5G base station through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112.
  • DC dual connectivity
  • a dual connection between a 4G base station and a 5G base station may be referred to as EN-DC (EUTRAN NR DC).
  • EUTRAN is an Evolved Universal Telecommunication Radio Access Network, which means 4G wireless communication system
  • NR is New Radio, which means 5G wireless communication system.
  • the 4G base station and the 5G base station have a co-located structure, throughput can be improved through inter-CA (carrier aggregation). Therefore, the 4G base station and the 5G base station can be In the EN-DC state, the 4G reception signal and the 5G reception signal can be simultaneously received through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112.
  • the short range communication module 113 is for short range communication, and includes BluetoothTM, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and NFC. Near field communication may be supported by using at least one of (Near Field Communication), Wi-Fi (Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, and Wireless USB (Wireless Universal Serial Bus) technologies.
  • the short-range communication module 114 may be provided between the electronic device 100 and a wireless communication system, between the electronic device 100 and other electronic devices 100, or through the electronic device 100 through wireless area networks. ) And other electronic devices 100 or a network in which an external server is located may support wireless communication.
  • the local area wireless communication network may be a wireless personal area network (Wireless Personal Area Networks).
  • short-range communication between electronic devices may be performed using the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112.
  • short-range communication may be performed between electronic devices by a device-to-device (D2D) method without passing through a base station.
  • D2D device-to-device
  • carrier aggregation using at least one of the 4G wireless communication module 111 and 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113 for transmission speed improvement and communication system convergence (convergence)
  • carrier aggregation using at least one of the 4G wireless communication module 111 and 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113 for transmission speed improvement and communication system convergence (convergence)
  • 4G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 4G wireless communication module 111 and the Wi-Fi communication module 113.
  • 5G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113.
  • the location information module 114 is a module for acquiring a location (or current location) of an electronic device, and representative examples thereof include a Global Positioning System (GPS) module or a Wireless Fidelity (WiFi) module.
  • GPS Global Positioning System
  • WiFi Wireless Fidelity
  • the electronic device may acquire the location of the electronic device using a signal transmitted from a GPS satellite.
  • the Wi-Fi module is used as an electronic device, the location of the electronic device may be acquired based on information of a Wi-Fi module and a wireless access point (AP) that transmits or receives a wireless signal.
  • the location information module 115 may perform any function of other modules of the wireless communication unit 110 in order to obtain data regarding the location of the electronic device by substitution or additionally.
  • the location information module 115 is a module used to obtain a location (or current location) of the electronic device, and is not limited to a module that directly calculates or acquires the location of the electronic device.
  • the location of the electronic device may be obtained based on the information of the 5G wireless communication module and the 5G base station that transmits or receives the wireless signal.
  • the 5G base station in the mmWave band is deployed in a small cell having a narrow coverage, it is advantageous to obtain the location of the electronic device.
  • the input unit 120 includes a camera 121 or an image input unit for inputting an image signal, a microphone 122 for inputting an audio signal, or an audio input unit, and a user input unit 123 for receiving information from a user, for example, , A touch key, a mechanical key, etc.).
  • the voice data or image data collected by the input unit 120 may be analyzed and processed as a user's control command.
  • the sensing unit 140 may include one or more sensors for sensing at least one of information in the electronic device, information on surrounding environments surrounding the electronic device, and user information.
  • the sensing unit 140 includes a proximity sensor 141, an illumination sensor 142, a touch sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, and gravity.
  • G-sensor for example, camera (see 121)), microphone (microphone, see 122), battery gauge, environmental sensor (for example, barometer, hygrometer, thermometer, radiation detection sensor, It may include at least one of a heat sensor, a gas sensor, etc.) and a chemical sensor (eg, an electronic nose, a healthcare sensor, a biometric sensor, etc.). Meanwhile, the electronic device disclosed in this specification may combine and use information sensed by at least two or more of these sensors.
  • the output unit 150 is for generating an output related to visual, auditory or tactile sense, and includes at least one of a display unit 151, an audio output unit 152, a hap tip module 153, and a light output unit 154. can do.
  • the display unit 151 may form a layer structure with the touch sensor or are integrally formed to implement a touch screen.
  • the touch screen may function as a user input unit 123 that provides an input interface between the electronic device 100 and a user, and at the same time, provide an output interface between the electronic device 100 and the user.
  • the interface unit 160 serves as a passage with various types of external devices connected to the electronic device 100.
  • the interface unit 160 connects a wired/wireless headset port, an external charger port, a wired/wireless data port, a memory card port, and a device equipped with an identification module. It may include at least one of a port, an audio input/output (I/O) port, an input/output (video I/O) port, and an earphone port.
  • the electronic device 100 may perform appropriate control related to the connected external device in response to the connection of the external device to the interface unit 160.
  • the memory 170 stores data supporting various functions of the electronic device 100.
  • the memory 170 may store a number of application programs (application programs) driven by the electronic device 100, data for operating the electronic device 100, and instructions. At least some of these application programs may be downloaded from an external server through wireless communication. In addition, at least some of these application programs may exist on the electronic device 100 from the time of shipment for basic functions of the electronic device 100 (for example, an incoming call, a calling function, a message reception, and a calling function). Meanwhile, the application program may be stored in the memory 170, installed on the electronic device 100, and driven by the controller 180 to perform an operation (or function) of the electronic device.
  • the controller 180 controls the overall operation of the electronic device 100 in addition to the operations related to the application program.
  • the controller 180 may provide or process appropriate information or functions to a user by processing signals, data, information, etc. input or output through the above-described components or by driving an application program stored in the memory 170.
  • controller 180 may control at least some of the components described with reference to FIG. 1A in order to drive the application program stored in the memory 170. Furthermore, the controller 180 may operate by combining at least two or more of the components included in the electronic device 100 to drive the application program.
  • the power supply unit 190 receives external power and internal power to supply power to each component included in the electronic device 100.
  • the power supply unit 190 includes a battery, and the battery may be a built-in battery or a replaceable battery.
  • At least some of the respective components may operate in cooperation with each other in order to implement an operation, control, or control method of an electronic device according to various embodiments described below. Further, the operation, control, or control method of the electronic device may be implemented on the electronic device by driving at least one application program stored in the memory 170.
  • the disclosed electronic device 100 includes a bar-shaped terminal body.
  • the present invention is not limited to this, and may be applied to various structures such as a watch type, a clip type, a glass type, or a folder type, a flip type, a slide type, a swing type, a swivel type to which two or more bodies are movably coupled.
  • the description of a specific type of electronic device may be generally applied to other types of electronic devices.
  • the terminal body may be understood as a concept referring to the electronic device 100 as at least one aggregate.
  • the electronic device 100 includes a case (eg, a frame, a housing, a cover, etc.) forming an exterior. As shown, the electronic device 100 may include a front case 101 and a rear case 102. Various electronic components are disposed in the inner space formed by the combination of the front case 101 and the rear case 102. At least one middle case may be additionally disposed between the front case 101 and the rear case 102.
  • a case eg, a frame, a housing, a cover, etc.
  • the electronic device 100 may include a front case 101 and a rear case 102.
  • Various electronic components are disposed in the inner space formed by the combination of the front case 101 and the rear case 102.
  • At least one middle case may be additionally disposed between the front case 101 and the rear case 102.
  • a display unit 151 is disposed on the front of the terminal body to output information. As illustrated, the window 151a of the display unit 151 is mounted on the front case 101 to form the front surface of the terminal body together with the front case 101.
  • electronic components may also be mounted on the rear case 102.
  • Electronic components that can be mounted on the rear case 102 include a removable battery, an identification module, and a memory card.
  • a rear cover 103 for covering the mounted electronic component may be detachably coupled to the rear case 102. Therefore, when the rear cover 103 is separated from the rear case 102, the electronic components mounted on the rear case 102 are exposed to the outside. Meanwhile, some of the side surfaces of the rear case 102 may be implemented to operate as a radiator.
  • the rear cover 103 when the rear cover 103 is coupled to the rear case 102, a part of the side surface of the rear case 102 may be exposed. In some cases, the rear case 102 may be completely covered by the rear cover 103 during the engagement. Meanwhile, the rear cover 103 may be provided with an opening for exposing the camera 121b or the sound output unit 152b to the outside.
  • the electronic device 100 includes a display unit 151, first and second sound output units 152a and 152b, a proximity sensor 141, an illuminance sensor 142, a light output unit 154, the first and second units Cameras 121a and 121b, first and second operation units 123a and 123b, a microphone 122, and an interface unit 160 may be provided.
  • the display unit 151 displays (outputs) information processed by the electronic device 100.
  • the display unit 151 may display execution screen information of an application program driven by the electronic device 100, or UI (User Interface) or GUI (Graphic User Interface) information according to the execution screen information. .
  • two or more display units 151 may be present depending on the implementation form of the electronic device 100.
  • the electronic devices 100 may have a plurality of display units spaced apart or integrally disposed on one surface, or may be disposed on different surfaces.
  • the display unit 151 may include a touch sensor that senses a touch on the display unit 151 so that a control command can be input by a touch method. Using this, when a touch is made to the display unit 151, the touch sensor detects the touch, and the controller 180 can be configured to generate a control command corresponding to the touch based on the touch.
  • the content input by the touch method may be a letter or a number, or an instruction or designable menu item in various modes.
  • the display unit 151 may form a touch screen together with a touch sensor, and in this case, the touch screen may function as a user input unit 123 (see FIG. 1A ). In some cases, the touch screen may replace at least some functions of the first operation unit 123a.
  • the first sound output unit 152a may be implemented as a receiver that delivers a call sound to the user's ear, and the second sound output unit 152b is a loud speaker that outputs various alarm sounds or multimedia playback sounds. ).
  • the light output unit 154 is configured to output light to notify when an event occurs. Examples of the event include message reception, call signal reception, missed calls, alarm, schedule notification, email reception, information reception through an application, and the like.
  • the control unit 180 may control the light output unit 154 so that the output of light is terminated when the user's event confirmation is detected.
  • the first camera 121a processes an image frame of a still image or video obtained by an image sensor in a shooting mode or a video call mode.
  • the processed image frame may be displayed on the display unit 151 and may be stored in the memory 170.
  • the first and second operation units 123a and 123b are examples of the user input unit 123 that is operated to receive a command for controlling the operation of the electronic device 100, and may also be collectively referred to as a manipulating portion. have.
  • the first and second operation units 123a and 123b may be employed in any manner as long as the user operates while receiving a tactile feeling such as touch, push, scroll, etc.
  • the first and second manipulation units 123a and 123b may also be employed in a manner in which the first and second manipulation units 123a and 123b are operated without a user's tactile feeling through proximity touch, hovering touch, or the like.
  • the electronic device 100 may be provided with a fingerprint recognition sensor for recognizing a user's fingerprint, and the controller 180 may use fingerprint information detected through the fingerprint recognition sensor as an authentication means.
  • the fingerprint recognition sensor may be embedded in the display unit 151 or the user input unit 123.
  • the microphone 122 is configured to receive a user's voice, other sounds, and the like.
  • the microphone 122 may be provided at a plurality of locations and configured to receive stereo sound.
  • the interface unit 160 is a passage through which the electronic device 100 can be connected to an external device.
  • the interface unit 160 is a connection terminal for connection with other devices (eg, earphones, external speakers), a port for short-range communication (for example, an infrared port (IrDA Port), a Bluetooth port (Bluetooth) Port, Wireless LAN Port, etc.], or at least one of a power supply terminal for supplying power to the electronic device 100.
  • the interface unit 160 may be implemented in the form of a socket for accommodating an external card such as a subscriber identification module (SIM) or a user identity module (UIM), or a memory card for storing information.
  • SIM subscriber identification module
  • UIM user identity module
  • a second camera 121b may be disposed on the rear side of the terminal body.
  • the second camera 121b has a shooting direction substantially opposite to the first camera 121a.
  • the second camera 121b may include a plurality of lenses arranged along at least one line.
  • the plurality of lenses may be arranged in a matrix format.
  • Such a camera may be referred to as an array camera.
  • images may be captured in a variety of ways using a plurality of lenses, and better quality images may be obtained.
  • the flash 124 may be disposed adjacent to the second camera 121b. When a subject is photographed by the second camera 121b, the flash 124 illuminates light toward the subject.
  • a second sound output unit 152b may be additionally disposed on the terminal body.
  • the second sound output unit 152b may implement a stereo function together with the first sound output unit 152a, or may be used to implement a speakerphone mode during a call.
  • At least one antenna for wireless communication may be provided in the terminal body.
  • the antenna may be built in the terminal body or may be formed in the case. Meanwhile, a plurality of antennas connected to the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 may be disposed on the side of the terminal.
  • the antenna may be formed of a film type and attached to the inner surface of the rear cover 103, or a case including a conductive material may be configured to function as an antenna.
  • a plurality of antennas disposed on the side of the terminal may be implemented in four or more to support MIMO.
  • the 5G wireless communication module 112 operates in a millimeter wave (mmWave) band
  • mmWave millimeter wave
  • a plurality of array antennas may be disposed in the electronic device.
  • the terminal body is provided with a power supply unit 190 (see FIG. 1A) for supplying power to the electronic device 100.
  • the power supply unit 190 may include a battery 191 built in the terminal body or configured to be detachable from the outside of the terminal body.
  • the electronic device includes a first power amplifier 210, a second power amplifier 220 and an RFIC 250. Also, the electronic device may further include a modem (Modem 400) and an application processor (AP).
  • the modem (Modem, 400) and the application processor (AP, 500) is physically implemented in one chip, it may be implemented in a logical and functionally separated form.
  • the present invention is not limited thereto, and may be implemented in the form of physically separated chips depending on the application.
  • the RFIC 250 and the modem 400 may be referred to as a transceiver circuit (250) and a baseband processor (400), respectively.
  • the electronic device includes a plurality of low noise amplifiers (LNAs) 410 to 440 at the receiver.
  • LNAs low noise amplifiers
  • the first power amplifier 210, the second power amplifier 220, the control unit 250 and the plurality of low noise amplifiers 310 to 340 are all operable in the first communication system and the second communication system.
  • the first communication system and the second communication system may be 4G communication systems and 5G communication systems, respectively.
  • the RFIC 250 may be configured as a 4G/5G integrated type, but is not limited thereto, and may be configured as a 4G/5G separated type according to an application.
  • the RFIC 250 is configured as a 4G/5G integrated type, it is advantageous in terms of synchronization between 4G/5G circuits, and has an advantage that control signaling by the modem 400 can be simplified.
  • the RFIC 250 when configured as a 4G/5G separated type, it may be referred to as a 4G RFIC and a 5G RFIC, respectively.
  • the RFIC 250 when the 5G band and the 4G band have a large difference in bands, such as when the 5G band is configured as a millimeter wave band, the RFIC 250 may be configured as a 4G/5G separate type. In this way, when the RFIC 250 is configured as a 4G/5G separate type, there is an advantage that RF characteristics can be optimized for each of the 4G band and the 5G band.
  • the RFIC 250 is configured as a 4G/5G separated type, it is possible that the 4G RFIC and the 5G RFIC are logically and functionally separated and physically implemented in one chip.
  • the application processor (AP) 500 is configured to control the operation of each component of the electronic device. Specifically, the application processor (AP, 500) may control the operation of each component of the electronic device through the modem 400.
  • the modem 400 may be controlled through a power management IC (PMIC) for low power operation of an electronic device. Accordingly, the modem 400 may operate the power circuits of the transmitter and receiver through the RFIC 250 in a low power mode.
  • PMIC power management IC
  • the application processors AP and 500 may control the RFIC 250 through the modem 300 as follows. For example, if the electronic device is in the idle mode, at least one of the first and second power amplifiers 110 and 120 operates in the low power mode or is turned off (RFIC) through the modem 300 250 can be controlled.
  • RFIC turned off
  • the application processor AP, 500 may control the modem 300 to provide wireless communication capable of low-power communication.
  • the application processor (AP) 500 may control the modem 400 to enable wireless communication with the lowest power. Accordingly, even though the throughput is slightly sacrificed, the application processor (AP) 500 may control the modem 400 and the RFIC 250 to perform short-range communication using only the short-range communication module 113.
  • the modem 300 may be controlled to select an optimal wireless interface.
  • the application processor (AP, 500) may control the modem 400 to receive through both the 4G base station and the 5G base station according to the remaining battery power and available radio resource information.
  • the application processor (AP, 500) may receive the remaining battery level information from the PMIC, and the available radio resource information from the modem 400. Accordingly, if the remaining battery power and available radio resources are sufficient, the application processors AP, 500 may control the modem 400 and the RFIC 250 to receive through both the 4G base station and the 5G base station.
  • the multi-transceiving system of FIG. 2 may integrate a transmitter and a receiver of each radio system into one transceiver. Accordingly, there is an advantage in that the circuit part that integrates the two types of system signals can be eliminated at the RF front-end.
  • front end components can be controlled by an integrated transmission/reception unit, it is possible to integrate the front end components more efficiently when the transmission/reception systems are separated for each communication system.
  • the multi-transmission/reception system as shown in FIG. 2 can control other communication systems as necessary, and has the advantage of efficient resource allocation because it can minimize system delay.
  • the first power amplifier 210 and the second power amplifier 220 may operate in at least one of the first and second communication systems.
  • the first and second power amplifiers 220 are operable in both the first and second communication systems.
  • one of the first and second power amplifiers 210 and 220 may operate in the 4G band and the other may operate in the millimeter wave band. have.
  • 4x4 MIMO can be implemented using 4 antennas as shown in FIG. 2.
  • 4x4 DL MIMO may be performed through downlink (DL).
  • the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in both the 4G band and the 5G band.
  • the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in any one of the 4G band and the 5G band.
  • each of a plurality of separate antennas may be configured as an array antenna in the millimeter wave band.
  • 2x2 MIMO may be implemented using two antennas connected to the first power amplifier 210 and the second power amplifier 220 among the four antennas.
  • 2x2 UL MIMO (2 Tx) may be performed through uplink (UL).
  • a transmission signal may be branched from each of one or two transmission paths, and the branched transmission signal may be connected to a plurality of antennas.
  • a switch-type splitter or a power divider is built in the RFIC corresponding to the RFIC 250, so there is no need for a separate component to be placed outside, thereby improving component mountability.
  • a transmitter (TX) of two different communication systems can be selected by using a single pole double throw (SPDT) switch inside the RFIC corresponding to the controller 250.
  • SPDT single pole double throw
  • an electronic device operable in a plurality of wireless communication systems may further include a duplexer 231, a filter 232, and a switch 233.
  • the duplexer 231 is configured to separate the signals of the transmission band and the reception band from each other. At this time, signals of a transmission band transmitted through the first and second power amplifiers 210 and 220 are applied to the antennas ANT1 and ANT4 through the first output ports of the duplexer 231. On the other hand, the signals of the reception band received through the antennas ANT1 and ANT4 are received by the low noise amplifiers 310 and 340 through the second output port of the duplexer 231.
  • the filter 232 may be configured to pass signals in a transmission band or a reception band and block signals in the other band.
  • the filter 232 may include a transmission filter connected to the first output port of the duplexer 231 and a reception filter connected to the second output port of the duplexer 231.
  • the filter 232 may be configured to pass only signals in the transmission band or only signals in the reception band depending on the control signal.
  • the switch 233 is configured to transmit only either a transmission signal or a reception signal.
  • the switch 233 may be configured in the form of a single pole double throw (SPDT) to separate a transmission signal and a reception signal in a time division duplex (TDD) method.
  • the transmission signal and the reception signal are signals of the same frequency band, and accordingly, the duplexer 231 may be implemented in a circulator form.
  • the switch 233 is also applicable to a frequency division multiplexing (FDD) method.
  • the switch 233 may be configured in the form of a Double Pole Double Throw (DPDT) so as to connect or block a transmission signal and a reception signal, respectively.
  • DPDT Double Pole Double Throw
  • the electronic device may further include a modem 400 corresponding to the control unit.
  • the RFIC 250 and the modem 400 may be referred to as a first control unit (or a first processor) and a second control unit (a second processor), respectively.
  • the RFIC 250 and the modem 400 may be implemented as physically separated circuits.
  • the RFIC 250 and the modem 400 may be physically divided into logical or functional circuits.
  • the modem 400 may perform control and signal processing for transmission and reception of signals through different communication systems through the RFIC 250.
  • the modem 400 may be obtained through control information received from a 4G base station and/or a 5G base station.
  • the control information may be received through a physical downlink control channel (PDCCH), but is not limited thereto.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the modem 400 may control the RFIC 250 to transmit and/or receive signals through the first communication system and/or the second communication system at specific time and frequency resources. Accordingly, the RFIC 250 may control transmission circuits including the first and second power amplifiers 210 and 220 to transmit a 4G signal or a 5G signal in a specific time period. In addition, the RFIC 250 may control reception circuits including the first to fourth low noise amplifiers 310 to 340 to receive a 4G signal or a 5G signal in a specific time period.
  • the electronic device may turn off the power amplifier connected to the antenna when a hand grip is generated on some of the plurality of array antenna elements forming one beam.
  • the meaning of “hand grip” can be expressed in various terms such as a hand effect and a finger effect.
  • a hand effect such as a hand grip is a generic meaning indicating a decrease in transmission and reception of radio waves due to interaction with a human body as an electronic device is used.
  • the electronic device may include the following components.
  • the present invention is not limited thereto, and some components may be omitted or some components may be modified depending on the application.
  • RFIC corresponding to the transmission/reception circuit that controls the impedance matching circuit and power amplifier according to the hand grip
  • IFIC corresponding to the second transceiver that controls the RFIC so that the impedance matching circuit of the antenna element adjacent to the antenna element where the hand grip occurs becomes the impedance before the hand grip occurs
  • the IFIC controls the RFIC to turn off the corresponding power amplifier of the antenna element in which the hand grip has occurred.
  • FIG. 3A shows a detailed configuration of an electronic device for improving antenna performance in a hand grip situation according to the present invention.
  • 3B shows a detailed configuration of an electronic device having a plurality of array antennas according to the present invention.
  • FIG. 4A shows a detailed configuration of an impedance matching circuit connected to an antenna element according to the present invention.
  • FIG. 4B shows a detailed configuration of an impedance matching circuit and an RF front end connected to an antenna element according to the present invention.
  • an array antenna 1110 includes a plurality of antenna elements ANT11 to ANT18.
  • the array antenna may be implemented with a variety of antenna elements, such as 2, 4, 8, 16.
  • the array antenna 1110 may operate in at least one of a first frequency band and a second frequency band.
  • the first frequency band is a 28 GHz band
  • the second frequency band may be a 39 GHz band, but is not limited thereto, and may be an arbitrary band of the mmWave band.
  • FIG. 5A shows a structure of an RF front end and an RFIC connected to a plurality of antenna elements according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5B shows a structure of an RF front end and an RFIC connected to a plurality of antenna elements according to another embodiment of the present invention.
  • each antenna element of the array antenna may operate with two orthogonal polarizations, that is, horizontal (H)/vertical (V) polarization. Accordingly, UL/DL MIMO can be performed using the H polarization and V polarization of the array antenna.
  • some of the antenna elements 1111 and 1112 among the array antennas may operate in a 28 GHz band, and other antenna elements 1113 and 1114 may operate in a 39 GHz band.
  • active components in the RF front end connected to the antenna elements 1111 and 1112 operating in the 28 GHz band that is, the power amplifier (PA) and the reception amplifier (LNA) may be turned off.
  • PA power amplifier
  • LNA reception amplifier
  • the array antenna can operate in the 28 GHz band or 39 GHz by adjusting the capacitance and inductance values of the impedance matching circuit in the RF front end.
  • the array antenna 1110 may perform dual resonance so as to operate in a 28 GHz band and a 39 GHz band.
  • a hand effect such as a hand grip occurs on a specific antenna element 1114
  • an active component in the RF front end connected to the specific antenna element 1114 may be turned off.
  • the impedance matching circuit in the RF front end of the antenna element 1113 adjacent to the specific antenna element 1114 in which the hand grip has occurred may be tuned.
  • the present invention is to correct the PA off connected to the antenna element and the resonant frequency of the adjacent antenna element when the hand grip is generated in some of the plurality of antenna elements forming one beam. Meanwhile, the present invention is not limited thereto, and when the hand effect phenomenon is not large, impedance matching may be performed only on the antenna element in which the hand effect has occurred.
  • the PA connected to the antenna element can be turned off.
  • a hand effect phenomenon may occur even in an adjacent antenna element having a large hand effect phenomenon, so that impedance matching with respect to the adjacent antenna element may be performed.
  • an electronic device that improves antenna performance in a hand grip situation according to the present invention may perform the following operations.
  • the array antenna 1110 including a plurality of antenna elements is configured to form one beam.
  • the impedance matching circuit 1120 may be configured to be connected to each antenna element 1110 of the array antenna.
  • the transceiver circuit 1250 may be configured to control the impedance matching circuit 1120 and the power amplifier 1210 according to a hand grip.
  • the second transceiver circuit 1260 may control characteristics of the antenna elements ANT13 adjacent to the antenna elements ANT11 and ANT12 in which the hand grip has occurred.
  • the second transceiving unit circuit 1260 may control the transceiving unit circuit 1250 so that the impedance matching circuit of the adjacent antenna element ANT13 maintains the impedance matching state before the hand grip is generated.
  • the array antenna according to the present invention may be disposed in an electronic device as a plurality of array antennas.
  • the array antenna 1110 may include a first array antenna 1110a and a second array antenna 1110b.
  • the first array antenna 1110a and the second array antenna 1110b according to the present invention may correspond to respective antennas indicated by ANT 1 to ANT4.
  • FIG. 6 shows a structure of an RFIC and an IFIC in an electronic device in which a plurality of array antennas according to the present invention are disposed.
  • the transceiver circuit 1250 is a plurality of Radio Frequency Integrated Circuits (RFICs) 1250a to 1250d connected to respective array antennas 1110a to 1110d.
  • the second transceiver circuit 1260 is one IFIC (Intermediate Frequency Integrated Circuit) connected to a plurality of RFICs 1250a to 1250d.
  • IFIC Intermediate Frequency Integrated Circuit
  • each RFIC is connected to each of the array antennas 1110a to 1110d with the shortest length by the plurality of RFICs 1250a to 1250d, there is an advantage in that loss due to an increase in the length of a transmission line can be prevented.
  • each array antenna in order to perform UL/DL MIMO, it is preferable that each array antenna is disposed at a distance as far apart as possible from each other. In addition, in order for each array antenna to cover the 360-degree beam coverage, it is preferable that each array antenna is disposed at a distance as far apart as possible from each other. In this way, considering the plurality of array antennas 1110a to 1110d disposed at a distance as far apart as possible from each other, the integrated RF control with one RFIC has a problem of greatly increasing the electrical loss of the RF transmission line.
  • each RFIC is connected to each array antenna 1110a to 1110d with the shortest length by a plurality of RFICs 1250a to 1250d, it is possible to prevent loss due to an increase in the length of a transmission line.
  • electrical connection between the IFIC 1260 and each of the RFICs 1250a to 1250d may be made through an IF transmission line.
  • the electrical loss of the IF transmission line is smaller than that of the RF total loss transmission line, there is an advantage of reducing the electrical loss of the entire transmission line.
  • the IFIC 1260 that integrally controls the plurality of RFICs 1250a to 1250d enables state determination in other RF modules and integrated control accordingly.
  • the impedance matching circuit 1120 may be provided for each of the antenna elements 1111 and 1114 of the array antenna 1110.
  • the impedance matching circuit 1120 may be configured to include a variable inductor capable of varying inductance and a variable capacitor capable of varying capacitance, as shown in FIG. 4A.
  • the transceiver circuit 1250 may receive a variable voltage value to be applied to the variable inductor and the variable capacitor from the second transceiver circuit 1260. Accordingly, the transmission/reception unit circuit 1250 may control the variable inductor and the variable capacitor of the impedance matching circuit of the antenna element ANT13 adjacent to the antenna elements ANT11 and ANT12 in which the hand grip occurs according to the variable voltage value. In addition, the IFIC 1260 may control the RFIC 1250 to turn off the corresponding power amplifier PA of the antenna elements ANT11 and ANT12 in which the hand grip has occurred.
  • the IFIC 1260 may control the RFIC 1250 to turn off the corresponding power amplifier PA of the antenna elements ANT11 and ANT12 in which the hand effect phenomenon occurs greatly.
  • the variable inductor and the variable capacitor of the impedance matching circuit of the antenna elements ANT13 adjacent to the antenna elements ANT11 and ANT12 in which the hand effect phenomenon occurs greatly may be controlled according to the variable voltage value.
  • the present invention has an advantage in that when the power amplifier (PA) or the reception amplifier (LNA) is turned off, signal distribution and coupling are readjusted to enable dynamic RF power control and beam pattern optimization.
  • the IFIC 1260 may redistribute the transmission signal to the RFIC 1250 so that the remaining power amplifiers operate except for the corresponding power amplifier that is turned off. For example, if a hand grip occurs on the first antenna element 1111 in the first array antenna 1110a, the IFIC 1260 may distribute a transmission signal only to the remaining antenna elements 1112 to 1114. Accordingly, 1:4 power distribution is not performed with four antenna elements, but 1:3 power distribution may be performed with three antenna elements. In this case, when three antenna elements are used, the beam width increases compared to the case where four antenna elements are used.
  • the cell coverage may be slightly reduced, but the beam coverage of one beam may be increased due to the increased beam width. Therefore, when the electronic device is disposed close to the base station, there is an advantage that the beam coverage is increased.
  • the electronic device is disposed apart from the base station, for example, if it is disposed at a cell boundary, there is a problem that the EIRP decreases due to an increase in the beam width.
  • the transmission power increases by 4/3, but there is an advantage that the DC power consumption does not increase as the power amplifier PA connected to the antenna element in which the hand grip is generated is turned off.
  • the beam coverage can be increased while maintaining the same EIRP even when the electronic device is disposed apart from the base station.
  • the IFIC 1260 may control the RFIC 1250 to turn off the corresponding reception amplifier LNA and the corresponding phase shifter PS of the antenna element 1111 in which the hand grip has occurred. To this end, the IFIC 1260 may recombine the received signal from the RFIC 1250 so that the remaining receiving amplifier and the phase shifter operate except for the corresponding receiving amplifier and the corresponding phase shifter that are turned off. . For example, if a hand grip occurs on the first antenna element 1111 in the first array antenna 1110a, the IFIC 1260 may allow the received signal to be coupled through the remaining antenna elements 1112 to 1114. Therefore, 1:4 power coupling is not performed with four antenna elements, but 1:3 power coupling can be achieved with three antenna elements.
  • a dual band operation is possible by using the array antenna 1110 according to the present invention and the impedance matching circuit 1120 for improving antenna performance in a hand grip situation. Accordingly, signal processing and control operations in the RFIC 1250 and IFIC 1260 must also support dual-band operation.
  • the baseband processor 1400 may control the IFIC 1260 to match one of the first frequency band and the second frequency band based on resource allocation information from the base station. Accordingly, there is an advantage in that the first signal in the first frequency band and the second signal in the second frequency band can be transmitted and received through the array antenna 1110 and the impedance matching circuit 1120.
  • the first frequency band is a 28 GHz band
  • the second frequency band may be a 39 GHz band, but is not limited thereto, and may be an arbitrary band of the mmWave band.
  • the IFIC 1260 of the present invention has an advantage in that it is possible to perform a stepwise operation to compensate for the hand grip phenomenon after performing impedance matching for each frequency band.
  • the IFIC 1260 may simultaneously control the plurality of impedance matching circuits 1120 through the plurality of RFICs 1250a to 1250d so that they are matched in one of the first frequency band and the second frequency band. Thereafter, the impedance matching circuit may be individually controlled through the RFIC 1250a so that the impedance matching circuit of the antenna element 1112 adjacent to the antenna element 1111 in which the hand grip has occurred is impedance-matched.
  • whether a hand grip according to the present invention is generated may be determined by a capacitor sensor included in each impedance matching circuit 1120. In addition, it may be determined through a closed-loop that detects the level of some signals coupled by a coupler in the reception amplifier LNA. In addition, it may be determined by a combination of the capacitor sensor and the closed-loop method.
  • the determination of whether a hand grip occurs according to the present invention may be made before signal transmission through the power amplifier. Therefore, it is possible to solve the issue of unnecessary signal transmission through the power amplifier and antenna element and DC power consumption through the transmission.
  • the antenna transmits high RF power even when a hand grip occurs, a specific absorption rate (SAR) issue that is harmful to the human body may occur.
  • SAR specific absorption rate
  • the determination of whether or not a hand grip has occurred according to the present invention may be made before signal transmission through a power amplifier.
  • whether or not a hand grip is generated may be determined by the controller before the power amplifier amplifies a signal with a corresponding frequency and a corresponding power value based on the resource allocation information.
  • control unit may be an RFIC 1250, an IFIC 1260, or a baseband processor 1400.
  • the RFIC 1250 may determine whether a hand grip occurs. Also, in the case of a closed loop method using a coupler, since the RFIC 1250 can control the coupler, the RFIC 1250 can determine whether a hand grip has occurred.
  • whether or not a hand grip has occurred may be determined by the IFIC 1260 that integrally controls the plurality of RFICs 1250a to 1250d.
  • the size of a transmission signal and a reception signal by each of the plurality of array antennas 1110a to 1110d may be different depending on an arrangement state such as rotation of the terminal and a channel environment.
  • the size of a transmission signal and a reception signal by each antenna element within one array antenna may be different depending on the arrangement state of the terminal and the channel environment. Therefore, rather than determining whether each of the RFICs 1250a to 1250d is mismatched according to the hand grip, it may be more accurate for the IFIC 1260 to control the integrated control.
  • the RFIC 1250 in order to determine whether the hand grip has occurred before the power amplifier amplifies the signal, cooperative control with the baseband processor 1400 is required. For example, since the occurrence of the hand grip must be determined in the signal reception period from the base station, the RFIC 1250 must receive signal reception period information from the baseband processor 1400.
  • FIG. 7 shows a conceptual diagram of determining the occurrence of a hand grip in a signal reception period and controlling a power amplifier according to a signal transmission period according to the present invention.
  • the determination of whether a hand grip is generated before signal transmission according to the present invention is not limited to time division multiplexing (TDD).
  • TDD time division multiplexing
  • FDD frequency division multiplexing
  • the baseband processor 1400 acquires information on the signal reception period and the signal transmission period.
  • the terminal does not have to receive and transmit signals in all signal reception intervals and signal transmission intervals.
  • there are a plurality of terminals in a cell and accordingly, a specific terminal must receive or transmit a signal only in a specific reception period and a specific transmission period.
  • the RFIC 1250 determines whether a hand grip is generated on which antenna element among the array antennas 1110 and the degree of the hand grip through a closed loop method using a capacitor sensor and/or a coupler. I can judge.
  • the power amplifier connected to the antenna element in which the hand grip has occurred may be controlled to be turned off in advance.
  • the power amplifier when the power amplifier is already turned off in the signal reception section (B), only the power amplifier connected to the antenna element in which the hand grip has not occurred in the signal transmission section (C) can be controlled to be turned on in advance.
  • a guard section exists between the signal reception section B and the signal transmission section C, so that on/off control of the power amplifier can be performed within the guard section.
  • FIG. 8 is a block diagram of an electronic device that improves antenna performance in a hand grip situation according to another embodiment of the present invention.
  • the electronic device includes an array antenna 1110, a plurality of impedance matching circuits 1120, a transceiver circuit 1250, and a control unit 1500.
  • the IFIC and the baseband processor determine whether or not the hand grip is performed through cooperative control with the RFIC.
  • the impedance matching circuit can be controlled in various ways according to the hand grip.
  • the impedance matching circuit of an element adjacent to the antenna element in which the hand grip has occurred can be controlled in various ways.
  • the degree of occurrence of a hand effect such as a hand grip may be determined, and if the hand effect is not large, an impedance matching circuit of a corresponding antenna element may be controlled.
  • the array antenna 1110 is configured to form one beam. Also, the control unit 1500 may determine whether a hand grip has occurred. In this regard, the control unit 1500 may determine whether a hand grip is generated on which antenna element among the array antennas 1110 and a degree of the hand grip.
  • the transceiver circuit 1250 may control the impedance matching circuit 1120 and the power amplifier 1210 in the RF front end according to a hand grip.
  • the controller 1500 may control an impedance matching circuit of an antenna element adjacent to an antenna element in which a hand grip has occurred through the transmission/reception unit circuit 1250.
  • control unit 1500 may include a second transceiver circuit 1260 and a baseband processor 1400.
  • the second transmission/reception unit circuit 1260 is configured to control each transmission/reception unit circuit 1250.
  • the baseband processor 1400 may be configured to control the second transceiver circuit 1260 based on resource allocation information from the base station.
  • the array antenna 1110 may be disposed in an electronic device as a plurality of array antennas 1110a to 1110d as shown in FIG. 6.
  • the transceiver circuit 1250 may be a plurality of RFICs 1250a to 1250d connected to each array antenna.
  • the second transceiver circuit may be one IFIC 1260 connected to a plurality of RFICs 1250a to 1250d.
  • the IFIC 1260 may control the RFIC 1250 to turn off the power amplifier PA of the antenna element in which the hand grip has occurred. Accordingly, the IFIC 1260 may redistribute the transmission signal to the RFIC so that the remaining power amplifiers operate except for the corresponding power amplifier that is turned off.
  • the IFIC 1260 may control the RFIC 1250 to turn off the corresponding reception amplifier LNA and the corresponding phase shifter PS of the antenna element in which the hand grip has occurred. Accordingly, the IFIC 1260 may recombine the received signal from the RFIC so that the remaining receiving amplifier and the phase shifter operate except for the corresponding receiving amplifier and the corresponding phase shifter that are turned off.
  • whether or not the hand grip has occurred may be determined before the power amplifier amplifies a signal with a corresponding frequency and a corresponding power value based on resource allocation information of the base station. To this end, whether the hand grip has occurred is determined in a signal reception period from the base station, and in a signal transmission period subsequent to the signal reception period, the power amplifier connected to the antenna element in which the hand grip has occurred may be turned off.
  • the hand effect can be compensated by dynamically performing impedance matching of an antenna element adjacent to an antenna element in which a hand grip has occurred.
  • the design of the RF front end including the antenna and the impedance matching circuit and its driving can be implemented as computer readable code on a medium in which a program is recorded.
  • the computer-readable medium includes all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable media include HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Disk), SDD (Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. There is also a carrier wave (for example, transmission over the Internet) includes the implementation of the form.
  • the computer may include control units 180, 1250, 1260, 1400, and 1500 of the terminal.

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Abstract

본 발명에 따른 전자 기기는, 하나의 빔을 형성하는 배열 안테나; 상기 배열 안테나에 각각 연결된 복수의 임피던스 매칭 회로; 핸드 그립(hand grip)에 따라 상기 임피던스 매칭 회로와 전력 증폭기를 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit); 및 상기 핸드 그립(hand grip)이 발생한 안테나 소자에 인접한 안테나 소자의 임피던스 매칭 회로가 상기 핸드 그립 발생 전 임피던스 매칭 상태를 유지하도록 상기 송수신부 회로를 제어하는 제2 송수신부 회로를 포함하여, 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 인접 안테나 소자의 임피던스 매칭을 동적으로 수행하여 핸드 이펙트를 보상할 수 있다.

Description

안테나를 구비하는 전자 기기
본 발명은 안테나를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 핸드 그립 상황에서 안테나 성능을 개선하는 전자 기기에 관한 것이다.
전자기기(electronic devices)는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 전자기기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.
전자기기의 기능은 다양화되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.
이와 같은 전자기기는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.
이러한 전자기기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.
상기 시도들에 더하여, 최근 전자기기는 LTE 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공하고 있다. 또한, 향후에는 5G 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공할 것으로 기대된다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.
이와 관련하여, 이동 단말기는 5G 통신 서비스를 다양한 주파수 대역에서 제공하도록 구성될 수 있다. 최근에는 6GHz 대역 이하의 Sub6 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 하지만, 향후에는 보다 빠른 데이터 속도를 위해 Sub6 대역 이외에 밀리미터파(mmWave) 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공할 것으로 예상된다.
한편, 밀리미터파(mmWave) 대역의 5G 통신에서는 넓은 대역폭으로 인해 광대역 통신이 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 높은 주파수 대역으로 인하여 셀 커버리지(cell coverage)가 감소하는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 배열 안테나(array antenna)를 통해 안테나 이득을 증가시켜야 한다.
한편, 사용자가 단말인 전자 기기를 사용함에 따라 핸드 그립에 따른 핸드 이펙트가 발생하게 된다는 문제점이 있다. 특히, 밀리미터파(mmWave) 대역과 같은 높은 주파수 대역에서는 핸드 그립에 따른 핸드 이펙트가 더 큰 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있다. 이와 관련하여, 핸드 그립이 발생하면 해당 안테나의 임피던스 매칭 특성이 변하게 되고, 이에 따라 해당 주파수에서 안테나를 통한 신호의 송신 및 수신 특성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 핸드 그립 상황에서 안테나 성능을 개선할 수 있는 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 핸드 그립 상황에서 안테나 소자마다 차별적으로 핸드 그립에 따른 영향을 보상할 수 있는 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전자 기기는, 하나의 빔을 형성하는 배열 안테나; 상기 배열 안테나에 각각 연결된 복수의 임피던스 매칭 회로; 핸드 그립(hand grip)에 따라 상기 임피던스 매칭 회로와 전력 증폭기를 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit); 및 상기 핸드 그립(hand grip)이 발생한 안테나 소자에 인접한 안테나 소자의 임피던스 매칭 회로가 상기 핸드 그립 발생 전 임피던스 매칭 상태를 유지하도록 상기 송수신부 회로를 제어하는 제2 송수신부 회로를 포함하여, 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 인접 안테나 소자의 임피던스 매칭을 동적으로 수행하여 핸드 이펙트를 보상할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 배열 안테나가 상기 전자 기기에 복수의 배열 안테나로 배치될 수 있다. 이때, 상기 송수신부 회로는 각각의 배열 안테나에 연결되는 복수의 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)이고, 상기 제2 송수신부 회로는 상기 복수의 RFIC에 연결되는 하나의 IFIC (Intermediate Frequency Integrated Circuit)이다.
일 실시 예에서, 상기 임피던스 매칭 회로는 상기 배열 안테나의 각각의 안테나 소자마다 구비될 수 있다. 또한, 상기 임피던스 매칭 회로는 인덕턴스를 가변할 수 있는 가변 인덕터와 커패시턴스를 가변할 수 있는 가변 커패시터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 송수신부 회로는 상기 제2 송수신부 회로로부터 상기 가변 인덕터와 가변 커패시터에 인가될 가변 전압 값을 수신할 수 있다. 또한, 상기 송수신부 회로는 상기 핸드 그립(hand grip)이 발생한 안테나 소자에 인접한 안테나 소자의 임피던스 매칭 회로의 가변 인덕터와 가변 커패시터를 상기 가변 전압 값에 따라 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 IFIC는 상기 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 해당 전력 증폭기(PA)를 오프(OFF)하도록 상기 RFIC를 제어하여, 핸드 그립이 발생한 해당 안테나 소자에 연결된 전력 증폭기 등 능동 부품의 전원을 오프 시켜, 핸드 이펙트 보상 및 소비 전력을 저감할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 IFIC는 상기 오프(OFF)된 해당 전력 증폭기를 제외하고, 나머지 전력 증폭기가 동작하도록 해당 RFIC로 송신 신호를 재분배(redistribute)할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 IFIC는 상기 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 해당 수신 증폭기(LNA)와 해당 위상 변위기(PS)를 오프하도록 상기 RFIC를 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 IFIC는 상기 오프(OFF)된 해당 수신 증폭기와 해당 위상 변위기를 제외하고, 나머지 수신 증폭기와 위상 변위기가 동작하도록 해당 RFIC로부터 수신 신호를 재결합(recombine)할 수 있다.
일 실시 예에서, 기지국으로부터 자원 할당 정보(resource allocation information)에 기반하여, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역 중 하나에 정합되도록 상기 IFIC를 제어하는 기저대역 프로세서를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 IFIC는 상기 제1 주파수 대역 및 제2주파수 대역 중 하나에서 정합되도록 상기 복수의 RFIC를 통해 상기 복수의 임피던스 매칭 회로를 동시에 제어할 수 있다. 또한, 상기 핸드 그립이 발생한 안테나 소자에 인접한 안테나 소자의 임피던스 매칭 회로가 임피던스 정합되도록 해당 RFIC를 통해 해당 임피던스 매칭 회로를 개별 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 핸드 그립 발생 여부는 각각의 임피던스 매칭 회로 내에 포함되는 커패시터(capacitor) 센서 또는 수신 증폭기에서 커플러(coupler)에 의해 커플링되는 일부 신호의 레벨을 탐지하는 폐루프(closed-loop)를 통해 판단될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 핸드 그립 발생 여부는, 상기 전력 증폭기가 상기 자원 할당 정보에 기반하여 해당 주파수와 해당 전력 값으로 신호를 증폭하기 이전에 판단될 수 있다. 이때, 상기 핸드 그립 발생 여부는 상기 기지국으로부터의 신호 수신 구간에서 판단되어, 상기 신호 수신 구간에 후속하는 신호 송신 구간에서 상기 핸드 그립이 발생한 안테나 소자에 연결된 전력 증폭기를 오프시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전자기기는, 하나의 빔을 형성하는 배열 안테나; 상기 배열 안테나에 각각 연결된 복수의 임피던스 매칭 회로; 핸드 그립 발생 여부를 판단하는 제어부; 및 상기 핸드 그립(hand grip)에 따라 상기 임피던스 매칭 회로와 전력 증폭기를 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit)를 포함한다. 한편, 상기 제어부는, 상기 핸드 그립(hand grip)이 발생한 안테나 소자에 인접한 안테나 소자의 임피던스 매칭 회로를 상기 송수신부 회로를 통해 제어하여, 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 인접 안테나 소자의 임피던스 매칭을 동적으로 수행하여 핸드 이펙트를 보상할 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 인접 안테나 소자의 임피던스 매칭을 동적으로 수행하여 핸드 이펙트를 보상할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 핸드 그립이 발생한 해당 안테나 소자에 연결된 전력 증폭기 등 능동 부품의 전원을 오프 시켜, 핸드 이펙트 보상 및 소비 전력을 저감할 수 있다는 장점이 있다.
도 1a는 본 발명과 관련된 전자 기기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 전자 기기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다.
도 3a는 본 발명에 따른 핸드 그립 상황에서 안테나 성능을 개선하는 전자 기기의 상세 구성을 나타낸다.
도 3b는 본 발명에 따른 복수의 배열 안테나를 구비하는 전자 기기의 상세 구성을 나타낸다.
도 4a는 본 발명에 따른 안테나 소자에 연결된 임피던스 매칭 회로의 상세 구성을 나타낸다.
도 4b는 본 발명에 따른 안테나 소자에 연결된 임피던스 매칭 회로와 RF 프론트 엔드의 상세 구성을 나타낸다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 안테나 소자에 연결된 RF 프론트 엔드와 RFIC의 구조를 나타낸다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복수의 안테나 소자에 연결된 RF 프론트 엔드와 RFIC의 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 복수의 배열 안테나가 배치된 전자 기기에서, RFIC와 IFIC의 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 신호 수신 구간에서의 핸드 그립 발생 판단 및 신호 송신 구간에 따른 전력 증폭기 제어의 개념도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 핸드 그립 상황에서 안테나 성능을 개선하는 전자 기기의 블록도를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 전자 기기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 도 1a는 본 발명과 관련된 전자 기기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 전자 기기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
상기 전자 기기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 구성요소들은 전자 기기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 전자 기기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 전자 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100) 사이, 또는 전자 기기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 전자 기기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 여기서, 하나 이상의 네트워크는 예컨대 4G 통신 네트워크 및 5G 통신 네트워크일 수 있다.
이러한 무선 통신부(110)는, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113), 위치정보 모듈(114) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
4G 무선 통신 모듈(111)은 4G 이동통신 네트워크를 통해 4G 기지국과 4G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 4G 무선 통신 모듈(111)은 하나 이상의 4G 송신 신호를 4G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 4G 무선 통신 모듈(111)은 하나 이상의 4G 수신 신호를 4G 기지국으로부터 수신할 수 있다.
이와 관련하여, 4G 기지국으로 전송되는 복수의 4G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다. 또한, 4G 기지국으로부터 수신되는 복수의 4G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다.
5G 무선 통신 모듈(112)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 여기서, 4G 기지국과 5G 기지국은 논-스탠드 얼론(NSA: Non-Stand-Alone) 구조일 수 있다. 예컨대, 4G 기지국과 5G 기지국은 셀 내 동일한 위치에 배치되는 공통-배치 구조(co-located structure)일 수 있다. 또는, 5G 기지국은 4G 기지국과 별도의 위치에 스탠드-얼론(SA: Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다.
5G 무선 통신 모듈(112)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 5G 무선 통신 모듈(112)은 하나 이상의 5G 송신 신호를 5G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(112)은 하나 이상의 5G 수신 신호를 5G 기지국으로부터 수신할 수 있다.
이때, 5G 주파수 대역은 4G 주파수 대역과 동일한 대역을 사용할 수 있고, 이를 LTE 재배치(re-farming)이라고 지칭할 수 있다. 한편, 5G 주파수 대역으로, 6GHz 이하의 대역인 Sub6 대역이 사용될 수 있다.
반면, 광대역 고속 통신을 수행하기 위해 밀리미터파(mmWave) 대역이 5G 주파수 대역으로 사용될 수 있다. 밀리미터파(mmWave) 대역이 사용되는 경우, 전자 기기(100)는 기지국과의 통신 커버리지 확장(coverage expansion)을 위해 빔 포밍(beam forming)을 수행할 수 있다.
한편, 5G 주파수 대역에 관계없이, 5G 통신 시스템에서는 전송 속도 향상을 위해, 더 많은 수의 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 기지국으로 전송되는 복수의 5G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) MIMO가 수행될 수 있다. 또한, 5G 기지국으로부터 수신되는 복수의 5G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) MIMO가 수행될 수 있다.
한편, 무선 통신부(110)는 4G 무선 통신 모듈(111)과 5G 무선 통신 모듈(112)을 통해 4G 기지국 및 5G 기지국과 이중 연결(DC: Dual Connectivity) 상태일 수 있다. 이와 같이, 4G 기지국 및 5G 기지국과의 이중 연결을 EN-DC(EUTRAN NR DC)이라 지칭할 수 있다. 여기서, EUTRAN은 Evolved Universal Telecommunication Radio Access Network로 4G 무선 통신 시스템을 의미하고, NR은 New Radio로 5G 무선 통신 시스템을 의미한다.
한편, 4G 기지국과 5G 기지국이 공통-배치 구조(co-located structure)이면, 이종 반송파 집성(inter-CA(Carrier Aggregation)을 통해 스루풋(throughput) 향상이 가능하다. 따라서, 4G 기지국 및 5G 기지국과 EN-DC 상태이면, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)을 통해 4G 수신 신호와 5G 수신 신호를 동시에 수신할 수 있다.
근거리 통신 모듈(113)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(114)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 전자 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100) 사이, 또는 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100, 또는 외부서버)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.
한편, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)을 이용하여 전자 기기 간 근거리 통신이 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 기지국을 경유하지 않고 전자 기기들 간에 D2D (Device-to-Device) 방식에 의해 근거리 통신이 수행될 수 있다.
한편, 전송 속도 향상 및 통신 시스템 융합(convergence)을 위해, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112) 중 적어도 하나와 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(111)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 4G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 또는, 5G 무선 통신 모듈(112)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 5G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
위치정보 모듈(114)은 전자 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, 전자 기기는 GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 전자 기기는 Wi-Fi모듈을 활용하면, Wi-Fi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서, 위치정보모듈(115)은 치환 또는 부가적으로 전자 기기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보모듈(115)은 전자 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 전자 기기의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.
구체적으로, 전자 기기는 5G 무선 통신 모듈(112)을 활용하면, 5G 무선 통신 모듈 과 무선신호를 송신 또는 수신하는 5G 기지국의 정보에 기반하여, 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 특히, 밀리미터파(mmWave) 대역의 5G 기지국은 좁은 커버리지를 갖는 소형 셀(small cell)에 배치(deploy)되므로, 전자 기기의 위치를 획득하는 것이 유리하다.
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
센싱부(140)는 전자 기기 내 정보, 전자 기기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 전자 기기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 전자 기기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 전자 기기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
인터페이스부(160)는 전자 기기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전자 기기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
또한, 메모리(170)는 전자 기기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 전자 기기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 전자 기기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 전자 기기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 전자 기기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 전자 기기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 전자 기기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 전자 기기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 전자 기기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 전자 기기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 전자 기기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 전자 기기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 전자 기기 상에서 구현될 수 있다.
도 1 b 및 1c를 참조하면, 개시된 전자 기기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 전자 기기의 특정 유형에 관련될 것이나, 전자 기기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 전자 기기에 일반적으로 적용될 수 있다.
여기에서, 단말기 바디는 전자 기기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.
전자 기기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 전자 기기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.
단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.
경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다. 한편, 리어 케이스(102)의 측면 중 일부가 방사체(radiator)로 동작하도록 구현될 수 있다.
도시된 바와 같이, 후면커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면커버(103)에는 카메라(121b)나 음향 출력부(152b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.
전자 기기(100)에는 디스플레이부(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.
디스플레이부(151)는 전자 기기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 전자 기기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
또한, 디스플레이부(151)는 전자 기기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 전자 기기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.
이처럼, 디스플레이부(151)는 터치센서와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 1a 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다.
제1음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.
광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 제어부(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.
제1카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 전자 기기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.
한편, 전자 기기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이부(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.
마이크로폰(122)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(122)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.
인터페이스부(160)는 전자 기기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 전자 기기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.
단말기 바디의 후면에는 제2카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다.
제2카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, 어레이(array) 카메라로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.
플래시(124)는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(124)는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.
단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.
단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 한편, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)와 연결되는 복수의 안테나는 단말기 측면에 배치될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.
한편, 단말기 측면에 배치되는 복수의 안테나는 MIMO를 지원하도록 4개 이상으로 구현될 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(112)이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 복수의 안테나 각각이 배열 안테나(array antenna)로 구현됨에 따라, 전자 기기에 복수의 배열 안테나가 배치될 수 있다.
단말기 바디에는 전자 기기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(190, 도 1a 참조)가 구비된다. 전원 공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리(191)를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 전자 기기, 특히 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 전력 증폭기 및 이를 구비하는 전자 기기와 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 2는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다. 도 2를 참조하면, 전자 기기는 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220) 및 RFIC(250)를 포함한다. 또한, 전자 기기는 모뎀(Modem, 400) 및 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor, 500)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 모뎀(Modem, 400)과 어플리케이션 프로세서(AP, 500)와 물리적으로 하나의 chip에 구현되고, 논리적 및 기능적으로 분리된 형태로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 물리적으로 분리된 chip의 형태로 구현될 수도 있다.
한편, RFIC(250)와 모뎀(400)은 각각 송수신부 회로(transceiver circuit, 250) 및 기저대역 프로세서(baseband processor, 400)로 지칭될 수 있다.
한편, 전자 기기는 수신부에서 복수의 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 410 내지 440)을 포함한다. 여기서, 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220), 제어부(250) 및 복수의 저잡음 증폭기(310 내지 340)는 모두 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템에서 동작 가능하다. 이때, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, RFIC(250)는 4G/5G 일체형으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. RFIC(250)가 4G/5G 일체형으로 구성되는 경우, 4G/5G 회로 간 동기화 (synchronization) 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 모뎀(400)에 의한 제어 시그널링이 단순화될 수 있다는 장점이 있다.
한편, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G RFIC 및 5G RFIC로 각각 지칭될 수 있다. 특히, 5G 대역이 밀리미터파 대역으로 구성되는 경우와 같이 5G 대역과 4G 대역의 대역 차이가 큰 경우, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. 이와 같이, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G 대역과 5G 대역 각각에 대하여 RF 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
한편, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우에도 4G RFIC 및 5G RFIC가 논리적 및 기능적으로 분리되고 물리적으로는 하나의 chip에 구현되는 것도 가능하다.
한편, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어하도록 구성한다. 구체적으로, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 모뎀(400)을 통해 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 전자 기기의 저전력 동작(low power operation)을 위해 전력 관리 IC (PMIC: Power Management IC)를 통해 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 모뎀(400)은 RFIC(250)를 통해 송신부 및 수신부의 전력 회로를 저전력 모드에서 동작시킬 수 있다.
이와 관련하여, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다고 판단되면, 모뎀(300)을 통해 RFIC(250)를 다음과 같이 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다면, 제1 및 제2 전력 증폭기(110, 120) 중 적어도 하나가 저전력 모드에서 동작하거나 또는 오프(off)되도록 모뎀(300)을 통해 RFIC(250)를 제어할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 전자 기기가 low battery mode이면, 저전력 통신이 가능한 무선 통신을 제공하도록 모뎀(300)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 4G 기지국, 5G 기지국 및 액세스 포인트 중 복수의 엔티티와 연결된 경우, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 가장 저전력으로 무선 통신이 가능하도록 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스루풋을 다소 희생하더라도 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 근거리 통신 모듈(113)만을 이용하여 근거리 통신을 수행하도록 모뎀(400)과 RFIC(250)를 제어할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 전자 기기의 배터리 잔량이 임계 값 이상이면, 최적의 무선 인터페이스를 선택하도록 모뎀(300)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 배터리 잔량과 가용 무선 자원 정보에 따라 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 이때, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 배터리 잔량 정보는 PMIC로부터 수신하고, 가용 무선 자원 정보는 모뎀(400)으로부터 수신할 수 있다. 이에 따라, 배터리 잔량과 가용 무선 자원이 충분하면, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(400)과 RFIC(250)를 제어할 수 있다.
한편, 도 2의 다중 송수신 시스템(multi-transceiving system)은 각각의 무선 시스템(radio System)의 송신부와 수신부를 하나의 송수신부로 통합할 수 있다. 이에 따라, RF 프론트 엔드(Front-end)에서 두 종류의 시스템 신호를 통합하는 회로부분을 제거할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 프론트 엔드 부품을 통합된 송수신부로 제어 가능하므로, 송수신 시스템이 통신 시스템 별로 분리되었을 경우보다 효율적으로 프론트 엔드 부품을 통합할 수 있다.
또한, 통신 시스템 별로 분리되는 경우, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 불가능하거나, 이로 인한 시스템 지연(system delay)를 가중시키기 때문에 효율적인 자원 할당이 불가능하다. 반면에, 도 2와 같은 다중 송수신 시스템은, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 가능하고, 이로 인한 시스템 지연을 최소화할 수 있어 효율적인 자원 할당이 가능한 장점이 있다.
한편, 제1 전력 증폭기(210)와 제2 전력 증폭기(220)는 제1 및 제2 통신 시스템 중 적어도 하나에서 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 통신 시스템이 4G 대역 또는 Sub6 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(220)는 제1 및 제2 통신 시스템에서 모두 동작 가능하다.
반면에, 5G 통신 시스템이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)는 어느 하나는 4G 대역에서 동작하고, 다른 하나는 밀리미터파 대역에서 동작할 수 있다.
한편, 송수신부와 수신부를 통합하여, 송수신 겸용 안테나를 이용하여 하나의 안테나로 2개의 서로 다른 무선 통신 시스템을 구현할 수 있다. 이때, 도 2와 같이 4개의 안테나를 이용하여 4x4 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 하향링크(DL)를 통해 4x4 DL MIMO가 수행될 수 있다.
한편, 5G 대역이 Sub6 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역에서 모두 동작하도록 구성될 수 있다. 반면에, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역 중 어느 하나의 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이때, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 별도의 복수 안테나 각각이 밀리미터파 대역에서 배열 안테나로 구성될 수 있다.
한편, 4개의 안테나 중 제1 전력 증폭기(210)와 제2 전력 증폭기(220)에 연결된 2개의 안테나를 이용하여 2x2 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 상향링크(UL)를 통해 2x2 UL MIMO (2 Tx)가 수행될 수 있다. 또는, 2x2 UL MIMO에 한정되는 것은 아니고, 1 Tx 또는 4 Tx로 구현 가능하다. 이때, 5G 통신 시스템이 1 Tx로 구현되는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220) 중 어느 하나만 5G 대역에서 동작하면 된다. 한편, 5G 통신 시스템이 4Tx로 구현되는 경우, 5G 대역에서 동작하는 추가적인 전력 증폭기가 더 구비될 수 있다. 또는, 하나 또는 두 개의 송신 경로 각각에서 송신 신호를 분기하고, 분기된 송신 신호를 복수의 안테나에 연결할 수 있다.
한편, RFIC(250)에 해당하는 RFIC 내부에 스위치 형태의 분배기(Splitter) 또는 전력 분배기(power divider)가 내장되어 있어, 별도의 부품이 외부에 배치될 필요가 없고 이로 인해 부품 실장성을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(250)에 해당하는 RFIC 내부에 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태의 스위치를 사용하여 2개의 서로 다른 통신 시스템의 송신부(TX) 선택이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기는 듀플렉서(duplexer, 231), 필터(232) 및 스위치(233)를 더 포함할 수 있다.
듀플렉서(231)는 송신 대역과 수신 대역의 신호를 상호 분리하도록 구성된다. 이때, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)를 통해 송신되는 송신 대역의 신호는 듀플렉서(231)의 제1 출력 포트를 통해 안테나(ANT1, ANT4)에 인가된다. 반면에, 안테나(ANT1, ANT4)를 통해 수신되는 수신 대역의 신호는 듀플렉서(231)의 제2 출력포트를 통해 저잡음 증폭기(310, 340)로 수신된다.
필터(232)는 송신 대역 또는 수신 대역의 신호를 통과(pass)시키고 나머지 대역의 신호는 차단(block)하도록 구성될 수 있다. 이때, 필터(232)는 듀플렉서(231)의 제1 출력 포트에 연결되는 송신 필터와 듀플렉서(231)의 제2 출력포트에 연결되는 수신 필터로 구성될 수 있다. 대안적으로, 필터(232)는 제어 신호에 따라 송신 대역의 신호만을 통과시키거나 또는 수신 대역의 신호만을 통과시키도록 구성될 수 있다.
스위치(233)는 송신 신호 또는 수신 신호 중 어느 하나만을 전달하도록 구성된다. 본 발명의 일 실시 예에서, 스위치(233)는 시분할 다중화(TDD: Time Division Duplex) 방식으로 송신 신호와 수신 신호를 분리하도록 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 이때, 송신 신호와 수신 신호는 동일 주파수 대역의 신호이고, 이에 따라 듀플렉서(231)는 서큘레이터(circulator) 형태로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에서, 스위치(233)는 주파수 분할 다중화(FDD: Time Division Duplex) 방식에서도 적용 가능하다. 이때, 스위치(233)는 송신 신호와 수신 신호를 각각 연결 또는 차단할 수 있도록 DPDT (Double Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 한편, 듀플렉서(231)에 의해 송신 신호와 수신 신호의 분리가 가능하므로, 스위치(233)가 반드시 필요한 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 전자 기기는 제어부에 해당하는 모뎀(400)을 더 포함할 수 있다. 이때, RFIC(250)와 모뎀(400)을 각각 제1 제어부 (또는 제1 프로세서)와 제2 제어부(제2 프로세서)로 지칭할 수 있다. 한편, RFIC(250)와 모뎀(400)은 물리적으로 분리된 회로로 구현될 수 있다. 또는, RFIC(250)와 모뎀(400)은 물리적으로 하나의 회로에 논리적 또는 기능적으로 구분될 수 있다.
모뎀(400)은 RFIC(250)를 통해 서로 다른 통신 시스템을 통한 신호의 송신과 수신에 대한 제어 및 신호 처리를 수행할 수 있다. 모뎀(400)은 4G 기지국 및/또는 5G 기지국으로부터 수신된 제어 정보(Control Information)을 통해 획득할 수 있다. 여기서, 제어 정보는 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: Physical Downlink Control Channel)을 통해 수신될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
모뎀(400)은 특정 시간 및 주파수 자원에서 제1 통신 시스템 및/또는 제2 통신 시스템을 통해 신호를 송신 및/또는 수신하도록 RFIC(250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, RFIC(250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 송신하도록 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)를 포함한 송신 회로들을 제어할 수 있다. 또한, RFIC(250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 수신하도록 제1 내지 제4 저잡음 증폭기(310 내지 340)를 포함한 수신 회로들을 제어할 수 있다.
한편, 도 2와 같은 다중 송수신 시스템이 구비된 본 발명에 따른 안테나를 구비하는 전자기기의 구체적인 동작 및 기능에 대해서 이하에서 검토하기로 한다. 보다 상세하게는, 핸드 그립 상황에서 안테나 성능을 개선하는 전자 기기의 구체적인 동작 및 기능에 대해서 이하에서 검토하기로 한다.
한편, 본 발명에 따른 전자 기기는 하나의 빔(beam)을 형성하는 복수개의 배열 안테나 소자 중 일부에 핸드 그립이 발생되었을 때, 안테나와 연결된 전력 증폭기를 오프(off)할 수 있다. 또한, 핸드 그립이 발생한 인접 안테나 소자의 임피던스 매칭 회로를 제어하여, 공진 주파수를 보정할 수 있다. 여기서, "핸드 그립"의 의미는 핸드 이펙트, 핑거(finger) 이펙트 등 다양한 용어로 표현 가능하다. 한편, 핸드 그립과 같은 핸드 이펙트는 전자 기기를 사용함에 따라 인체와의 상호 작용에 의해 전파 송수신 저하를 나타내는 포괄적인 의미이다.
이러한 기술적 특징을 구현하기 위해, 본 발명에 따른 전자 기기는 다음과 같은 구성요소를 구비할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 일부 구성 요소를 생략하거나 일부 구성 요소를 변형하여 실시할 수 있다.
a. 핸드 그립(hand grip)에 따라 임피던스 매칭 회로와 전력 증폭기를 제어하는 송수신부 회로에 해당하는 RFIC
b. 핸드 그립이 발생한 안테나 소자에 인접한 안테나 소자의 임피던스 매칭 회로가 핸드 그립 발생 전 임피던스가 되도록 RFIC를 제어하는 제2 송수신부에 해당하는 IFIC
c. 상기 IFIC는 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 해당 전력 증폭기를 오프(OFF)하도록 RFIC를 제어
한편, 본 발명에 따른 핸드 그립 상황에서 안테나 성능을 개선하는 전자 기기에 대해 상세하게 살펴보면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 3a는 본 발명에 따른 핸드 그립 상황에서 안테나 성능을 개선하는 전자 기기의 상세 구성을 나타낸다. 또한, 도 3b는 본 발명에 따른 복수의 배열 안테나를 구비하는 전자 기기의 상세 구성을 나타낸다.
한편, 도 4a는 본 발명에 따른 안테나 소자에 연결된 임피던스 매칭 회로의 상세 구성을 나타낸다. 또한, 도 4b는 본 발명에 따른 안테나 소자에 연결된 임피던스 매칭 회로와 RF 프론트 엔드의 상세 구성을 나타낸다.
도 3a를 참조하면, 전자 기기는 배열 안테나(1110)는 복수의 안테나 소자(ANT11 내지 ANT18)를 포함한다. 여기서, 배열 안테나는 2개, 4개, 8개, 16개 등 다양한 개수의 안테나 소자들로 구현될 수 있다. 이때, 배열 안테나(1110)는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역 중 적어도 하나의 대역에서 동작할 수 있다. 여기서, 제1 주파수 대역은 28GHz 대역이고, 제2 주파수 대역은 39GHz 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 아니고, mmWave 대역의 임의의 대역일 수 있다.
이와 관련하여, 도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 안테나 소자에 연결된 RF 프론트 엔드와 RFIC의 구조를 나타낸다. 또한, 도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복수의 안테나 소자에 연결된 RF 프론트 엔드와 RFIC의 구조를 나타낸다. 이때, 배열 안테나의 각 안테나 소자는 직교하는 두 편파, 즉 수평(horizontal; H)/수직(vertical; V) 편파로 동작할 수 있다. 이에 따라, 배열 안테나의 H 편파와 V 편파를 이용하여 UL/DL MIMO를 수행할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 배열 안테나 중 일부 안테나 소자(1111, 1112)는 28GHz 대역에서 동작하고, 다른 안테나 소자(1113, 1114)는 39GHz 대역에서 동작할 수 있다. 이때, 전자 기기가 39GHz 대역에서 동작하면 28GHz 대역에서 동작하는 안테나 소자(1111, 1112)에 연결된 RF 프론트 엔드 내의 능동 부품, 즉 전력 증폭기(PA)와 수신 증폭기(LNA)를 오프시킬 수 있다.
한편, 도 5a와 같은 구조에서도 RF 프론트 엔드 내 임피던스 정합 회로의 커패시턴스 및 인덕턴스 값을 조정하여 배열 안테나가 28GHz 대역 또는 39GHz에서 동작하도록 할 수 있다.
한편, 도 5b를 참조하면, 배열 안테나(1110)는 28GHz 대역 및 39GHz 대역에서 동작하도록 이중 공진(dual resonance)할 수 있다. 이때, 특정 안테나 소자(1114)에 핸드 그립과 같은 핸드 이펙트가 발생하면, 특정 안테나 소자 (1114)에 연결된 RF 프론트 엔드 내의 능동 부품을 오프시킬 수 있다. 또한, 핸드 그립이 발생한 특정 안테나 소자 (1114)에 인접한 안테나 소자(1113)의 RF 프론트 엔드 내 임피던스 정합 회로를 튜닝할 수 있다.
따라서, 본 발명은 하나의 빔(beam)을 형성하는 복수 개의 안테나 소자 중 일부에 핸드 그립이 발생되었을 때, 안테나 소자에 연결된 PA 오프 및 인접 안테나 소자의 공진 주파수를 보정하는 것이다. 한편, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 핸드 이펙트 현상이 크지 않은 경우, 핸드 이펙트가 발생한 안테나 소자에 대해서만 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
하지만, 핸드 이펙트 현상이 크게 발생하면, 해당 안테나 소자에 연결된 PA를 오프시킬 수 있다. 또한, 핸드 이펙트 현상이 크게 발생한 인접 안테나 소자에도 핸드 이펙트 현상이 발생할 수 있어 인접 안테나 소자에 대한 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
도 3a 내지 도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 핸드 그립 상황에서 안테나 성능을 개선하는 전자 기기는 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다.
복수의 안테나 소자들을 포함하는 배열 안테나(1110)는 하나의 빔을 형성하도록 구성된다. 또한, 임피던스 매칭 회로(1120)는 배열 안테나의 각각의 안테나 소자(1110)에 연결되도록 구성될 수 있다.
한편, 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250)는 핸드 그립(hand grip)에 따라 임피던스 매칭 회로(1120)와 전력 증폭기(1210)를 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 송수신부 회로(1260)는 핸드 그립이 발생한 안테나 소자(ANT11, ANT12)에 인접한 안테나 소자(ANT13)의 특성을 제어할 수 있다. 이를 위해, 제2 송수신부 회로(1260)는 인접한 안테나 소자(ANT13)의 임피던스 매칭 회로가 핸드 그립 발생 전 임피던스 매칭 상태를 유지하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배열 안테나는 전자 기기에 복수의 배열 안테나로 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 도 3b를 참조하면, 배열 안테나(1110)는 제1 배열 안테나(1110a)과 제2 배열 안테나(1110b)를 포함할 수 있다. 한편, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 제1 배열 안테나(1110a)과 제2 배열 안테나(1110b)는 ANT 1 내지 ANT4로 표시된 각각의 안테나에 해당할 수 있다.
배열 안테나의 개수는 도 3b와 같이 2개의 배열 안테나에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 변경 가능하다. 이와 관련하여, 도 6은 본 발명에 따른 복수의 배열 안테나가 배치된 전자 기기에서, RFIC와 IFIC의 구조를 나타낸다.
도 3a 내지 도 6을 참조하면, 송수신부 회로(1250)는 각각의 배열 안테나(1110a 내지 1110d)에 연결되는 복수의 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit, 1250a 내지 1250d)이다. 또한, 제2 송수신부 회로(1260)는 복수의 RFIC(1250a 내지 1250d)에 연결되는 하나의 IFIC (Intermediate Frequency Integrated Circuit)이다. 따라서, 본 발명에 따른 복수의 배열 안테나와 복수의 RFIC 구조에 따라, UL/DL MIMO를 수행할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 핸드 이펙트 또는 단말 회전(orientation) 등 단말 상황에 따라 최적의 안테나를 선택할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 복수의 RFIC(1250a 내지 1250d)에 의해 각각의 RFIC가 각각의 배열 안테나(1110a 내지 1110d)에 최단 길이로 연결됨에 따라, 전송 선로 길이 증가에 따른 손실을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
이와 관련하여, UL/DL MIMO를 수행하기 위해 각각의 배열 안테나는 상호 간에 최대한 먼 이격 거리로 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 360도 빔 커버리지를 각각의 배열 안테나가 커버하기 위하여, 각각의 배열 안테나는 상호 간에 최대한 먼 이격 거리로 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 상호 간에 최대한 먼 이격 거리로 배치된 복수의 배열 안테나(1110a 내지 1110d)를 고려하면, 하나의 RFIC로 RF 통합 제어하는 것은 RF 전송 선로의 전기적 손실을 크게 증가시키는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 복수의 RFIC(1250a 내지 1250d)에 의해 각각의 RFIC가 각각의 배열 안테나(1110a 내지 1110d)에 최단 길이로 연결됨에 따라, 전송 선로 길이 증가에 따른 손실을 방지할 수 있다는 장점이 있다. 특히, IFIC(1260)와 각각의 RFIC(1250a 내지 1250d)간의 전기적 연결은 IF 전송 선로를 통해 이루어질 수 있다. 이와 관련하여, IF 전송 선로의 전기적 손실은 RF 전손 송 선로의 전기적 손실보다 작기 때문에, 전체 전송 선로의 전기적 손실을 저감할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 복수의 RFIC(1250a 내지 1250d)를 통합 제어하는 IFIC(1260)에 의해 다른 RF 모듈에서의 상태 판단 및 이에 따른 통합 제어가 가능하다는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 임피던스 매칭 회로(1120)는 배열 안테나(1110)의 각각의 안테나 소자(1111, 1114)마다 구비될 수 있다. 이때, 임피던스 매칭 회로(1120)는 도 4a와 같이 인덕턴스를 가변할 수 있는 가변 인덕터와 커패시턴스를 가변할 수 있는 가변 커패시터를 포함하도록 구성될 수 있다.
한편, 송수신부 회로(1250)는 제2 송수신부 회로(1260)로부터 가변 인덕터와 가변 커패시터에 인가될 가변 전압 값을 수신할 수 있다. 이에 따라, 송수신부 회로(1250)는 핸드 그립이 발생한 안테나 소자(ANT11, ANT12)에 인접한 안테나 소자(ANT13)의 임피던스 매칭 회로의 가변 인덕터와 가변 커패시터를 가변 전압 값에 따라 제어할 수 있다. 또한, IFIC(1260)는 핸드 그립이 발생한 안테나 소자(ANT11, ANT12)의 해당 전력 증폭기(PA)를 오프(OFF)하도록 RFIC(1250)를 제어할 수 있다.
이와 관련하여, 핸드 그립에 따른 핸드 이펙트 현상이 발생한 경우, 해당 안테나 소자(ANT11, ANT12)의 임피던스 매칭 회로의 가변 인덕터와 가변 커패시터를 가변 전압 값에 따라 제어하는 것도 가능하다. 하지만, 핸드 이펙트 현상이 크게 발생하면 커패시턴스/인덕턴스 조정에 의해 임피던스 매칭이 어려울 수 있다. 이때, IFIC(1260)는 핸드 이펙트 현상이 크게 발생한 안테나 소자(ANT11, ANT12)의 해당 전력 증폭기(PA)를 오프(OFF)하도록 RFIC(1250)를 제어할 수 있다. 또한, 핸드 이펙트 현상이 크게 발생한 안테나 소자(ANT11, ANT12)에 인접한 안테나 소자(ANT13)의 임피던스 매칭 회로의 가변 인덕터와 가변 커패시터를 가변 전압 값에 따라 제어할 수 있다.
한편, 핸드 그립이 발생하여 RF 프론트 엔드 내 전력 증폭기(PA) 또는 수신 증폭기(LNA)를 오프하는 경우, 신호 분배 및 결합을 재조정할 필요가 있다. 따라서, 본 발명은 전력 증폭기(PA) 또는 수신 증폭기(LNA)를 오프하는 경우, 신호 분배 및 결합을 재조정하여, RF 전력 동적 제어 및 빔 패턴 최적화가 가능하다는 장점이 있다.
이를 위해, IFIC(1260)는 오프(OFF)된 해당 전력 증폭기를 제외하고, 나머지 전력 증폭기가 동작하도록 해당 RFIC(1250)로 송신 신호를 재분배(redistribute)할 수 있다. 예를 들어, IFIC(1260)는 제1 배열 안테나(1110a) 내의 제1 안테나 소자(1111)에 핸드 그립이 발생한 경우, 나머지 안테나 소자(1112 내지 1114)로만 송신 신호가 분배되도록 할 수 있다. 따라서, 4개의 안테나 소자로 1:4 전력 분배가 이루어지는 것이 아니고, 3개의 안테나 소자로 1:3 전력 분배가 이루어질 수 있다. 이때, 3개의 안테나 소자를 사용하는 경우 빔 폭은 4개의 안테나 소자를 사용하는 경우보다 빔 폭이 증가하게 된다.
따라서, 셀 커버리지는 다소 감소할 수 있지만, 증가된 빔 폭으로 인해 하나의 빔의 빔 커버리지는 증가할 수 있다. 따라서, 전자 기기가 기지국에 근접하게 배치된 경우, 빔 커버리지가 증가한다는 장점이 있다.
하지만, 전자 기기가 기지국에서 이격되어 배치된 경우, 예컨대 셀 경계(boundary)에 배치된 경우, 빔 폭 증가로 EIRP가 감소한다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 1:3 전력 분배를 수행하면서 송신 전력을 4/3만큼 증가시킬 수 있다. 이때, 송신 전력은 4/3만큼 증가하지만, 핸드 그립이 발생한 안테나 소자에 연결된 전력 증폭기(PA)를 오프 함에 따라 DC 소비 전력은 증가하지 않는다는 장점이 있다. 또한, 전자 기기가 기지국에서 이격되어 배치된 경우에도 EIRP를 동일하게 유지하면서 빔 커버리지를 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, IFIC(1260)는 핸드 그립이 발생한 안테나 소자(1111)의 해당 수신 증폭기(LNA)와 해당 위상 변위기(PS)를 오프하도록 RFIC(1250)를 제어할 수 있다. 이를 위해, IFIC(1260)는 오프(OFF)된 해당 수신 증폭기와 해당 위상 변위기를 제외하고, 나머지 수신 증폭기와 위상 변위기가 동작하도록 해당 RFIC(1250)로부터의 수신 신호를 재결합(recombine)할 수 있다. 예를 들어, IFIC(1260)는 제1 배열 안테나(1110a) 내의 제1 안테나 소자(1111)에 핸드 그립이 발생한 경우, 나머지 안테나 소자(1112 내지 1114)를 통해서 수신 신호가 결합되도록 할 수 있다. 따라서, 4개의 안테나 소자로 1:4 전력 결합이 이루어지는 것이 아니고, 3개의 안테나 소자로 1:3 전력 결합이 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배열 안테나(1110)와 핸드 그립 상황에서 안테나 성능을 개선하기 위한 임피던스 매칭 회로(1120)를 이용하여, 이중 대역 동작이 가능하다. 이에 따라, RFIC(1250)와 IFIC(1260)에서의 신호 처리 및 제어 동작도 이중 대역 동작을 지원하여야 한다.
이를 위해, 기저대역 프로세서(1400)는 기지국으로부터 자원 할당 정보(resource allocation information)에 기반하여, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역 중 하나에 정합되도록 IFIC(1260)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 배열 안테나(1110)와 임피던스 매칭 회로(1120)를 통해 제1 주파수 대역의 제1 신호 및 제2 주파수 대역의 제2 신호가 송신 및 수신될 수 있다는 장점이 있다. 여기서, 제1 주파수 대역은 28GHz 대역이고, 제2 주파수 대역은 39GHz 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 아니고, mmWave 대역의 임의의 대역일 수 있다.
한편, 본 발명의 IFIC(1260)는 주파수 대역 별 임피던스 정합을 수행한 후, 핸드 그립 현상을 보상하는 단계적 동작이 가능하다는 장점이 있다. 이를 위해, IFIC(1260)는 제1 주파수 대역 및 제2주파수 대역 중 하나에서 정합되도록 복수의 RFIC(1250a 내지 1250d)를 통해 복수의 임피던스 매칭 회로(1120)를 동시에 제어할 수 있다. 이후, 핸드 그립이 발생한 안테나 소자(1111)에 인접한 안테나 소자(1112)의 임피던스 매칭 회로가 임피던스 정합되도록 해당 RFIC(1250a)를 통해 해당 임피던스 매칭 회로를 개별 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 핸드 그립 발생 여부는 각각의 임피던스 매칭 회로(1120) 내에 포함되는 커패시터(capacitor) 센서에 의해 판단될 수 있다. 또한, 수신 증폭기(LNA)에서 커플러(coupler)에 의해 커플링되는 일부 신호의 레벨을 탐지하는 폐루프(closed-loop)를 통해 판단될 수 있다. 또한, 상기 커패시터(capacitor) 센서 및 상기 폐루프(closed-loop) 방식의 조합에 의해 판단될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 핸드 그립 발생 여부의 판단은 전력 증폭기를 통한 신호 송신 이전에 이루어질 수 있다. 따라서, 전력 증폭기와 안테나 소자를 통한 불필요한 신호 전송 및 이를 통한 DC 소비 전력 이슈를 해결할 수 있다. 또한, 해당 안테나가 핸드 그립이 발생한 경우에도 높은 RF 전력이 송출되는 경우, 인체에 유해한 SAR(Specific Absorption Rate) 이슈가 발생할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 핸드 그립 발생 여부의 판단은 전력 증폭기를 통한 신호 송신 이전에 이루어질 수 있다. 이를 위해, 핸드 그립 발생 여부는, 전력 증폭기가 자원 할당 정보에 기반하여 해당 주파수와 해당 전력 값으로 신호를 증폭하기 이전에 제어부에 의해 판단될 수 있다.
여기서, 제어부는 RFIC(1250), IFIC(1260) 또는 기저대역 프로세서(1400)일 수 있다. 구체적으로, 커패시터 센서를 이용하는 경우 핸드 그립 발생 여부는 RFIC(1250)가 판단할 수 있다. 또한, 커플러를 이용하는 폐루프 방식의 경우, 커플러를 RFIC(1250)가 제어할 수 있으므로, 핸드 그립 발생 여부는 RFIC(1250)가 판단할 수 있다.
한편, 핸드 그립 발생 여부는 복수의 RFIC(1250a 내지 1250d)를 통합 제어하는 IFIC(1260)가 판단할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 배열 안테나(1110a 내지 1110d) 각각에 의한 송신 신호 및 수신 신호 크기는 단말의 회전 등 배치 상태와 채널 환경 등에 따라 모두 상이할 수 있다. 또한, 하나의 배열 안테나 내에서 각 안테나 소자에 의한 송신 신호 및 수신 신호 크기도 단말의 배치 상태와 채널 환경 등에 따라 모두 상이할 수 있다. 따라서, 각각의 RFIC(1250a 내지 1250d)가 핸드 그립에 따른 부정합(mismatch) 여부를 판단하는 것보다, 이를 통합 제어하는 IFIC(1260)가 판단하는 것이 더 정확할 수 있다.
한편, 핸드 그립 발생 여부가 전력 증폭기가 신호를 증폭하기 이전에 판단되기 위해, 기저대역 프로세서(1400)와 협력 제어가 필요하다. 예를 들어, 핸드 그립 발생 여부는 기지국으로부터의 신호 수신 구간에서 판단되어야 하므로, RFIC(1250)는 기저대역 프로세서(1400)로부터 신호 수신 구간 정보를 전달받아야 한다.
이와 관련하여, 도 7은 본 발명에 따른 신호 수신 구간에서의 핸드 그립 발생 판단 및 신호 송신 구간에 따른 전력 증폭기 제어의 개념도를 나타낸다. 한편, 본 발명에 따른 신호 송신 이전에 수행되는 핸드 그립 발생 여부의 판단은 시분할 다중화(TDD)에만 한정되는 것은 아니다. 주파수분할 다중화(FDD)의 경우, 전력 증폭기가 동작하지 않는 DRX 모드에 따른 DRX 구간에서 핸드 그립 발생 여부가 판단될 수 있다
한편, 도 7을 참조하면, 제어정보 수신 구간(A)을 통해, 기저대역 프로세서(1400)는 신호 수신 구간 및 신호 송신 구간에 관한 정보를 획득한다. 이와 관련하여, 동기화가 이루어진 이후, 신호 수신 구간과 신호 송신 구간이 일정한 시간 구간으로 반복되는 경우에도 신호 수신 구간 및 신호 송신 구간에 관한 정보를 획득할 필요가 있다. 왜냐하면, 모든 신호 수신 구간과 신호 송신 구간에서 단말이 신호를 수신하고 송신하여야 하는 것은 아니기 때문이다. 이와 관련하여, 셀 내 복수의 단말들이 존재하고, 이에 따라 특정 단말은 특정 수신 구간과 특정 송신 구간에서만 신호를 수신하거나 송신하여야 한다.
한편, 기지국으로부터의 신호 수신 구간(B)에서, 핸드 그립 발생 여부가 판단될 수 있다. 따라서, 신호 수신 구간(B)에서 RFIC(1250)는 커패시터 센서 및/또는 커플러를 이용하는 폐루프 방식을 통해, 배열 안테나(1110) 중 어떤 안테나 소자에 핸드 그립이 발생하였는지 여부와 핸드 그립 발생 정도를 판단할 수 있다.
이에 따라, 신호 수신 구간(B)에 후속하는 신호 송신 구간(C)에서, 핸드 그립이 발생한 안테나 소자에 연결된 전력 증폭기가 미리 오프 되도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 신호 수신 구간(B)에서, 전력 증폭기가 이미 오프된 경우, 신호 송신 구간(C)에서 핸드 그립이 발생하지 않은 안테나 소자에 연결된 전력 증폭기만 미리 온 되도록 제어할 수 있다. 한편, 신호 수신 구간(B)과 신호 송신 구간(C) 사이에는 가드 구간이 존재하여, 상기 가드 구간 내에서 전력 증폭기의 온/오프 제어가 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 핸드 그립 상황에서 안테나 성능을 개선하는 전자 기기에 대해 살펴보면 아래와 같다. 이와 관련하여, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 핸드 그립 상황에서 안테나 성능을 개선하는 전자 기기의 블록도를 나타낸다. 상기 전자 기기는 배열 안테나(1110), 복수의 임피던스 매칭 회로(1120), 송수신부 회로(1250) 및 제어부(1500)를 포함한다. 도 8의 실시 예에서는, IFIC와 기저대역 프로세서가 RFIC와 협력 제어를 통해 핸드 그립 여부를 판단하는 점에서 차이가 있다. 또한, 핸드 그립에 따라 임피던스 매칭 회로를 다양한 방식으로 제어할 수 있는 점에서 차이가 있다. 또한, 핸드 그립이 발생한 안테나 소자에 인접한 소자의 임피던스 매칭 회로를 제어하는 것에 한정되지 않고, 다양한 방식으로 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 핸드 그립 등 핸드 이펙트의 발생 정도를 판단하여, 핸드 이펙트가 크지 않으면 해당 안테나 소자의 임피던스 매칭 회로를 제어할 수 있다.
도 3a 내지 도 8을 참조하면, 배열 안테나(1110)는 하나의 빔을 형성하도록 구성된다. 또한, 제어부(1500)는 핸드 그립 발생 여부를 판단할 수 있다. 이와 관련하여, 제어부(1500)는 배열 안테나(1110) 중 어느 안테나 소자에 핸드 그립이 발생하였는지 여부와 핸드 그립이 발생한 정도를 판단할 수 있다.
한편, 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250)는 핸드 그립(hand grip)에 따라 RF 프론트 엔드 내 임피던스 매칭 회로(1120)와 전력 증폭기(1210)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(1500)는 핸드 그립(hand grip)이 발생한 안테나 소자에 인접한 안테나 소자의 임피던스 매칭 회로를 송수신부 회로(1250)를 통해 제어할 수 있다.
한편, 제어부(1500)는 제2 송수신부 회로(1260)와 기저대역 프로세서(1400)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 송수신부 회로(1260)는 각각의 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성된다. 한편, 기저대역 프로세서(1400)는 기지국으로부터 자원 할당 정보(resource allocation information)에 기반하여, 제2 송수신부 회로(1260)를 제어하도록 구성될 수 있다.
한편, 배열 안테나(1110)는 도 6과 같이 전자 기기에 복수의 배열 안테나(1110a 내지 1110d)로 배치될 수 있다. 이때, 송수신부 회로(1250)는 각각의 배열 안테나에 연결되는 복수의 RFIC(1250a 내지 1250d)일 수 있다. 또한, 제2 송수신부 회로는 복수의 RFIC(1250a 내지 1250d)에 연결되는 하나의 IFIC(1260)일 수 있다.
한편, IFIC(1260)는 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 해당 전력 증폭기(PA)를 오프(OFF)하도록 RFIC(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, IFIC(1260)는 오프(OFF)된 해당 전력 증폭기를 제외하고, 나머지 전력 증폭기가 동작하도록 해당 RFIC로 송신 신호를 재분배(redistribute)할 수 있다.
또한, IFIC(1260)는 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 해당 수신 증폭기(LNA)와 해당 위상 변위기(PS)를 오프하도록 RFIC(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, IFIC(1260)는 오프(OFF)된 해당 수신 증폭기와 해당 위상 변위기를 제외하고, 나머지 수신 증폭기와 위상 변위기가 동작하도록 해당 RFIC로부터 수신 신호를 재결합(recombine)할 수 있다.
한편, 핸드 그립 발생 여부는, 전력 증폭기가 기지국의 자원 할당 정보에 기반하여 해당 주파수와 해당 전력 값으로 신호를 증폭하기 이전에 판단될 수 있다. 이를 위해, 핸드 그립 발생 여부는 기지국으로부터의 신호 수신 구간에서 판단되어, 신호 수신 구간에 후속하는 신호 송신 구간에서 핸드 그립이 발생한 안테나 소자에 연결된 전력 증폭기를 오프시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 핸드 그립 상황에서 안테나 성능을 개선하는 전자 기기에 대해 살펴보았다. 이러한, 핸드 그립 상황에서 안테나 성능을 개선하는 전자 기기의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 인접 안테나 소자의 임피던스 매칭을 동적으로 수행하여 핸드 이펙트를 보상할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 핸드 그립이 발생한 해당 안테나 소자에 연결된 전력 증폭기 등 능동 부품의 전원을 오프 시켜, 핸드 이펙트 보상 및 소비 전력을 저감할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 발명과 관련하여, 안테나 및 임피던스 정합 회로를 포함한 RF 프론트 엔드의 설계 및 이의 구동은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180, 1250, 1260, 1400, 1500)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (18)

  1. 전자 기기에 있어서,
    하나의 빔을 형성하는 배열 안테나;
    상기 배열 안테나에 각각 연결된 복수의 임피던스 매칭 회로;
    핸드 그립(hand grip)에 따라 상기 임피던스 매칭 회로와 전력 증폭기를 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit);
    상기 핸드 그립(hand grip)이 발생한 안테나 소자에 인접한 안테나 소자의 임피던스 매칭 회로가 상기 핸드 그립 발생 전 임피던스 매칭 상태를 유지하도록 상기 송수신부 회로를 제어하는 제2 송수신부 회로를 포함하는, 전자 기기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 배열 안테나가 상기 전자 기기에 복수의 배열 안테나로 배치되고,
    상기 송수신부 회로는 각각의 배열 안테나에 연결되는 복수의 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)이고,
    상기 제2 송수신부 회로는 상기 복수의 RFIC에 연결되는 하나의 IFIC (Intermediate Frequency Integrated Circuit)인, 전자 기기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 회로는 상기 배열 안테나의 각각의 안테나 소자마다 구비되고,
    상기 임피던스 매칭 회로는 인덕턴스를 가변할 수 있는 가변 인덕터와 커패시턴스를 가변할 수 있는 가변 커패시터를 포함하는, 전자 기기.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 송수신부 회로는 상기 제2 송수신부 회로로부터 상기 가변 인덕터와 가변 커패시터에 인가될 가변 전압 값을 수신하고,
    상기 송수신부 회로는 상기 핸드 그립(hand grip)이 발생한 안테나 소자에 인접한 안테나 소자의 임피던스 매칭 회로의 가변 인덕터와 가변 커패시터를 상기 가변 전압 값에 따라 제어하는, 전자 기기.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 IFIC는 상기 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 해당 전력 증폭기(PA)를 오프(OFF)하도록 상기 RFIC를 제어하는, 전자 기기.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 IFIC는 상기 오프(OFF)된 해당 전력 증폭기를 제외하고, 나머지 전력 증폭기가 동작하도록 해당 RFIC로 송신 신호를 재분배(redistribute)하는 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 IFIC는 상기 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 해당 수신 증폭기(LNA)와 해당 위상 변위기(PS)를 오프하도록 상기 RFIC를 제어하는, 전자 기기.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 IFIC는 상기 오프(OFF)된 해당 수신 증폭기와 해당 위상 변위기를 제외하고, 나머지 수신 증폭기와 위상 변위기가 동작하도록 해당 RFIC로부터 수신 신호를 재결합(recombine)하는 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
  9. 제2 항에 있어서,
    기지국으로부터 자원 할당 정보(resource allocation information)에 기반하여, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역 중 하나에 정합되도록 상기 IFIC를 제어하는 기저대역 프로세서를 더 포함하는, 전자 기기.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 IFIC는 상기 제1 주파수 대역 및 제2주파수 대역 중 하나에서 정합되도록 상기 복수의 RFIC를 통해 상기 복수의 임피던스 매칭 회로를 동시에 제어하고,
    상기 핸드 그립이 발생한 안테나 소자에 인접한 안테나 소자의 임피던스 매칭 회로가 임피던스 정합되도록 해당 RFIC를 통해 해당 임피던스 매칭 회로를 개별 제어하는, 전자 기기.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 핸드 그립 발생 여부는 각각의 임피던스 매칭 회로 내에 포함되는 커패시터(capacitor) 센서 또는 수신 증폭기에서 커플러(coupler)에 의해 커플링되는 일부 신호의 레벨을 탐지하는 폐루프(closed-loop)를 통해 판단되는, 전자 기기.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 핸드 그립 발생 여부는,
    상기 전력 증폭기가 상기 자원 할당 정보에 기반하여 해당 주파수와 해당 전력 값으로 신호를 증폭하기 이전에 판단되고,
    상기 핸드 그립 발생 여부는 상기 기지국으로부터의 신호 수신 구간에서 판단되어, 상기 신호 수신 구간에 후속하는 신호 송신 구간에서 상기 핸드 그립이 발생한 안테나 소자에 연결된 전력 증폭기를 오프시키는, 전자 기기.
  13. 전자 기기에 있어서,
    하나의 빔을 형성하는 배열 안테나;
    상기 배열 안테나에 각각 연결된 복수의 임피던스 매칭 회로;
    핸드 그립 발생 여부를 판단하는 제어부; 및
    상기 핸드 그립(hand grip)에 따라 상기 임피던스 매칭 회로와 전력 증폭기를 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit)를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 핸드 그립(hand grip)이 발생한 안테나 소자에 인접한 안테나 소자의 임피던스 매칭 회로를 상기 송수신부 회로를 통해 제어하는, 전자 기기.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    각각의 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 제2 송수신부 회로; 및
    기지국으로부터 자원 할당 정보(resource allocation information)에 기반하여, 상기 제2 송수신부 회로를 제어하는 기저대역 프로세서를 포함하는, 전자 기기.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 배열 안테나가 상기 전자 기기에 복수의 배열 안테나로 배치되고,
    상기 송수신부 회로는 각각의 배열 안테나에 연결되는 복수의 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)이고,
    상기 제2 송수신부 회로는 상기 복수의 RFIC에 연결되는 하나의 IFIC (Intermediate Frequency Integrated Circuit)인, 전자 기기.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 IFIC는 상기 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 해당 전력 증폭기(PA)를 오프(OFF)하도록 상기 RFIC를 제어하고,
    상기 IFIC는 상기 오프(OFF)된 해당 전력 증폭기를 제외하고, 나머지 전력 증폭기가 동작하도록 해당 RFIC로 송신 신호를 재분배(redistribute)하는 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 IFIC는 상기 핸드 그립이 발생한 안테나 소자의 해당 수신 증폭기(LNA)와 해당 위상 변위기(PS)를 오프하도록 상기 RFIC를 제어하고,
    상기 IFIC는 상기 오프(OFF)된 해당 수신 증폭기와 해당 위상 변위기를 제외하고, 나머지 수신 증폭기와 위상 변위기가 동작하도록 해당 RFIC로부터 수신 신호를 재결합(recombine)하는 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 핸드 그립 발생 여부는
    전력 증폭기가 기지국의 자원 할당 정보에 기반하여 해당 주파수와 해당 전력 값으로 신호를 증폭하기 이전에 판단되고,
    상기 핸드 그립 발생 여부는 상기 기지국으로부터의 신호 수신 구간에서 판단되어, 상기 신호 수신 구간에 후속하는 신호 송신 구간에서 상기 핸드 그립이 발생한 안테나 소자에 연결된 전력 증폭기를 오프시키는, 전자 기기.
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