WO2020251062A1 - 전송 선로를 구비하는 전자 기기 - Google Patents

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WO2020251062A1
WO2020251062A1 PCT/KR2019/006918 KR2019006918W WO2020251062A1 WO 2020251062 A1 WO2020251062 A1 WO 2020251062A1 KR 2019006918 W KR2019006918 W KR 2019006918W WO 2020251062 A1 WO2020251062 A1 WO 2020251062A1
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WO
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transmission line
disposed
electronic device
air gap
antenna
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/006918
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English (en)
French (fr)
Inventor
우승민
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Filing date
Publication date
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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
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • H01Q1/46—Electric supply lines or communication lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device having a transmission line. More specifically, it relates to an electronic device having a low-loss transmission line in a millimeter wave band.
  • Electronic devices can be divided into mobile/portable terminals and stationary terminals depending on whether they can be moved. Again, electronic devices can be divided into handheld terminals and vehicle mounted terminals depending on whether the user can directly carry them.
  • the functions of electronic devices are diversifying. For example, there are functions of data and voice communication, taking pictures and videos through a camera, recording voice, playing music files through a speaker system, and outputting images or videos to the display unit.
  • Some terminals add an electronic game play function or perform a multimedia player function.
  • recent mobile terminals can receive multicast signals providing visual content such as broadcasting and video or television programs.
  • Such electronic devices are diversified, they are implemented in the form of a multimedia player with complex functions such as, for example, taking photos or videos, playing music or video files, and receiving games and broadcasts. have.
  • wireless communication systems using LTE communication technology have recently been commercialized in electronic devices, providing 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 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
  • the frequency bands to be allocated for 5G communication services in the millimeter wave (mmWave) band are the 28 GHz band, 39 GHz and 64 GHz bands.
  • a coplanar waveguide structure in which a ground is formed on the same plane as a plane on which a transmission line is disposed may be considered.
  • a coplanar waveguide structure there is a problem in that the space for arranging the antenna on the same plane is limited due to the ground above.
  • Another object is to provide an electronic device having a low-loss transmission line with reduced dielectric loss.
  • Another object of the present invention is to provide an electronic device having a low loss transmission line between a plurality of antennas and a transceiver circuit in a millimeter wave band.
  • an electronic device having a low loss transmission line includes: a transceiver circuitry; antenna; And a transmission line connecting the antenna and the transceiver circuit.
  • the transmission line or the dielectric substrate on which the antenna is disposed includes an air gap in which the transmission line is disposed or a dielectric region corresponding to a region adjacent to the transmission line is removed. Accordingly, there is an advantage of providing a low-loss transmission line with reduced dielectric loss by removing a dielectric under or around the transmission line.
  • the transmission line may be formed of a coplanar waveguide in which a ground pattern operating as a ground is disposed on the same plane as a region in which the transmission line is disposed.
  • a width of a dielectric region disposed below the transmission line may be formed to be wider than a width of the transmission line.
  • the air gap may be disposed between the boundary of the dielectric region and the boundary of the dielectric region on which the ground plane is disposed.
  • a width of a dielectric region disposed below the transmission line may be formed equal to the width of the transmission line.
  • the air gap may be disposed between the boundary of the dielectric region and the boundary of the dielectric region on which the ground plane is disposed.
  • the air gap may be present (or disposed) on a dielectric region in which the transmission line is disposed.
  • the center of the air gap is configured to substantially coincide with the center in width direction of the transmission line. Accordingly, there is an advantage that the dielectric can be removed in a region in which the electric field of the signal transmitted through the transmission line is most strongly distributed.
  • the air gap may be present (or disposed) on a dielectric region in which the transmission line is disposed.
  • the width of the air gap may be formed to be narrower than the width of the transmission line, and a portion of the dielectric under the transmission line may be formed to support the transmission line.
  • the air gap may be present (or disposed) on a dielectric region in which the transmission line is disposed.
  • the transmission line may be formed on the second dielectric substrate above the transmission line so that the width of the air gap may be wider than that of the transmission line.
  • a second ground pattern formed on the second dielectric substrate may be further included.
  • the second ground pattern may be formed to cover the entire upper portion of the transmission line and at least a portion of the upper portion of the ground pattern.
  • the transmission line may have a strip line structure in which grounds are disposed at both upper and lower portions.
  • the ground pattern may include a plurality of vias constituting a vertical connection with a ground disposed under the dielectric substrate.
  • the plurality of vias are located at a position spaced apart from a boundary of a dielectric region in which the ground plane is disposed at a predetermined interval based on a wavelength of a signal transmitted through the transmission line in the length direction of the transmission line. Can be placed.
  • the air gap is disposed in the transmission line region disposed between the power amplifier or the low noise amplifier in the transceiver circuit and the antenna, so that the transmission output and reception low noise characteristics of the transceiver circuit may be improved.
  • the air gap is disposed in a dielectric around or adjacent to an amplifier device in the power amplifier or the low noise amplifier. Accordingly, it is possible to prevent an increase in temperature of the transceiver circuit due to heat generated by the power amplifier or the low noise amplifier.
  • the antenna includes: a first antenna configured to transmit or receive a first signal in a first frequency band; And a second antenna configured to transmit or receive a second signal in a second frequency band.
  • an air gap is formed in a region where a second transmission line formed between a first transmission line formed between the transmission/reception unit circuit and the first antenna and a second transmission line formed between the transmission/reception unit circuit and the second antenna is disposed or a peripheral region Is placed. Accordingly, there is an advantage of providing an electronic device having a low loss transmission line in which electrical loss between a plurality of antennas and a transceiver circuit is reduced in a millimeter wave band.
  • the first and second antennas each include first and second array antennas configured with a plurality of radiating elements.
  • a region in which each radiating element of the first and second array antennas, a power amplifier or a low noise amplifier in the transceiver circuit, and the first and second feeding lines of the first and second array antennas are arranged may be disposed in the surrounding area.
  • the first and second antennas may be configured to operate with multiple inputs and outputs in the same frequency band.
  • the first and second antennas are disposed above and below the electronic device.
  • the air gap may be disposed between a first transmission line between the first antenna and the transceiver circuit and a second transmission line between the second antenna and the transceiver circuit.
  • the first array antenna and the second array antenna may be configured to operate in different frequency bands.
  • a first air gap may be disposed in a first transmission line between the first array antenna and the transceiver circuit.
  • a second air gap may be disposed in a second transmission line between the second array antenna and the transceiver circuit.
  • the shape of the second air gap may be configured differently so that electrical performance is optimized in a second frequency band higher than the first frequency band.
  • An electronic device having a low loss transmission line according to another aspect of the present invention.
  • the electronic device includes: a dielectric substrate including at least one layer; And a transceiver circuitry mounted on the dielectric substrate. Further, the dielectric substrate is disposed on a layer on which the transmission/reception unit circuit is disposed, and includes a transmission line connecting the antenna and the transmission/reception unit circuit. Meanwhile, the dielectric substrate on which the transmission line or the antenna is disposed may include an air gap in which the transmission line is disposed or a dielectric region corresponding to a region adjacent to the transmission line is removed. I can.
  • the transmission line may be formed of a coplanar waveguide in which a ground pattern operating as a ground is disposed on the same plane as a region in which the transmission line is disposed.
  • a width of a dielectric region disposed under the transmission line may be wider than or equal to the width of the transmission line.
  • the air gap may be disposed between the boundary of the dielectric region and the boundary of the dielectric region on which the ground plane is disposed.
  • the air gap is present (or disposed) on a dielectric region in which the transmission line is disposed. At this time, the center of the air gap coincides with the center in width direction of the transmission line, so that the dielectric is removed in the region where the electric field of the signal transmitted through the transmission line is most strongly distributed. I can.
  • the air gap is present (or disposed) on a dielectric region in which the transmission line is disposed.
  • the width of the air gap may be formed to be narrower than the width of the transmission line, and a portion of the dielectric under the transmission line may be formed to support the transmission line.
  • the air gap is present (or disposed) on a dielectric region in which the transmission line is disposed.
  • the transmission line may be formed on the second dielectric substrate above the transmission line so that the width of the air gap may be wider than that of the transmission line.
  • an electronic device having a low-loss transmission line in which dielectric loss is reduced by removing a dielectric in a region under or around a transmission line.
  • the width of the air gap in which the dielectric is removed from the lower portion of the transmission line is configured regardless of the width of the transmission line, thereby optimizing the low-loss characteristics.
  • the present invention in order to implement the width of the air gap from which the dielectric is removed to be wider than the width of the transmission line, there is an advantage that it is possible to implement the transmission line so as to be disposed on another dielectric material in the process.
  • FIGS. 1B and 1C are conceptual views 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 capable of operating in a plurality of wireless communication systems according to the present invention.
  • FIG. 3 shows an example of a configuration in which a plurality of antennas of an electronic device according to the present invention can be disposed.
  • FIG. 4 shows a configuration of an electronic device having a low loss transmission line according to the present invention.
  • FIG. 5 shows the configuration of an electronic device having a low loss transmission line according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a configuration of an electronic device having a low loss transmission line according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a structure of a low loss transmission line according to the present invention.
  • FIG. 8 shows a structure of a low loss transmission line according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a 3D view of a structure in which left and right boundaries of a dielectric under a transmission line are removed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a 3D view of a structure in which a dielectric in a central region under a transmission line is removed according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 shows insertion loss characteristics according to frequency change in various low-loss transmission line structures according to the present invention.
  • Electronic devices described herein include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistants (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, and a slate PC.
  • PDA personal digital assistants
  • 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 example of an electronic device related to the present disclosure 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. ), etc.
  • 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 the components listed above.
  • the wireless communication unit 110 may be configured between the electronic device 100 and the wireless communication system, between the electronic device 100 and other electronic devices 100, or between the electronic device 100 and an external server. It may include one or more modules that enable wireless communication between. In addition, the wireless communication unit 110 may include one or more modules that connect 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 the 4G base station. In addition, the 4G wireless communication module 111 may receive one or more 4G reception signals from the 4G base station.
  • an uplink (UL) multi-input multi-output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G transmission signals transmitted to the 4G base station.
  • a downlink (DL) multi-input multiple 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 have a co-located structure disposed at the same location within a cell.
  • the 5G base station may be disposed in a separate location from the 4G base station in a stand-alone (SA) structure.
  • 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. In this case, the 5G wireless communication module 112 may transmit one or more 5G transmission signals to the 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.
  • the 5G frequency band the Sub6 band, which is a band below 6GHz, may be used.
  • a 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 to expand communication coverage with a 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 the 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
  • the dual connection between the 4G base station and the 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.
  • a 4G reception signal and a 5G reception signal may 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 configured between the electronic device 100 and a wireless communication system, between the electronic device 100 and other electronic devices 100, or between the electronic device 100 and other electronic devices 100 through wireless area networks. ) And a network in which the other electronic device 100 or 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 through 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 obtaining a location (or current location) of an electronic device, and a representative example thereof is a GPS (Global Positioning System) module or a WiFi (Wireless Fidelity) module.
  • a GPS module 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 location of the electronic device may be obtained based on information of the Wi-Fi module and a wireless access point (AP) that transmits or receives a wireless signal.
  • AP wireless access point
  • the location information module 114 may perform any function among other modules of the wireless communication unit 110 in order to obtain data on the location of the electronic device as a substitute or additionally.
  • the location information module 114 is a module used to obtain the location (or current location) of the electronic device, and is not limited to a module that directly calculates or obtains the location of the electronic device.
  • the electronic device may acquire the location of the electronic device based on information of the 5G wireless communication module and a 5G base station transmitting or receiving a 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 utilize 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 the display unit 151, the sound output unit 152, the hap tip module 153, and the light output unit 154 can do.
  • the display unit 151 may implement a touch screen by forming a layer structure or integrally with the touch sensor.
  • 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 may provide an output interface between the electronic device 100 and a user.
  • the interface unit 160 serves as a passage between 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 plurality of application programs or applications driven by the electronic device 100, data for the operation of the electronic device 100, and commands. 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 delivery for basic functions of the electronic device 100 (eg, incoming calls, outgoing functions, message receiving, and outgoing functions). 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 In addition to operations related to the application program, the controller 180 generally controls overall operations of the electronic device 100.
  • 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.
  • the controller 180 may control at least some of the components examined together with FIG. 1A. Furthermore, in order to drive the application program, the controller 180 may operate by combining at least two or more of the components included in the electronic device 100 with each other.
  • the power supply unit 190 receives external power and internal power under the control of the controller 180 and supplies power to each of the components 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 to implement an operation, control, or control method of an electronic device according to various embodiments described below.
  • 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 thereto, and may be applied to various structures such as a watch type, a clip type, a glass type, or a folder type in which two or more bodies are relatively movably coupled, a flip type, a slide type, a swing type, and a swivel type. .
  • a 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 (for example, 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 an 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 for example, 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 an 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 may be mounted on the front case 101 to form the front surface of the terminal body together with the front case 101.
  • electronic components may be mounted on the rear case 102 as well.
  • 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. Accordingly, 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, a part of the side surface 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, when the rear case 102 is combined, the rear case 102 may be completely covered by the rear cover 103. 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, and first and second sound output units.
  • Cameras 121a and 121b, first and second operation units 123a and 123b, microphone 122, interface unit 160, and the like 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) and GUI (Graphic User Interface) information according to such execution screen information. .
  • two or more display units 151 may exist depending on the implementation form of the electronic device 100.
  • a plurality of display units may be spaced apart or integrally disposed on one surface, or may be disposed on different surfaces, respectively.
  • the display unit 151 may include a touch sensor that senses a touch on the display unit 151 so as to receive a control command 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 may be configured to generate a control command corresponding to the touch based on this.
  • Content input by the touch method may be letters or numbers, or menu items that can be indicated or designated 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 manipulation unit 123a.
  • the first sound output unit 152a may be implemented as a receiver that transmits 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 reproduction sounds. ) Can be implemented.
  • the light output unit 154 is configured to output light for notifying when an event occurs. Examples of the event include message reception, call signal reception, missed call, alarm, schedule notification, e-mail reception, and information reception through an application.
  • the controller 180 may control the light output unit 154 to terminate the light output.
  • the first camera 121a processes an image frame of a still image or moving picture obtained by an image sensor in a photographing 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 manipulation units 123a and 123b are an example of a 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, and scroll.
  • 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 and other sounds.
  • the microphone 122 may be provided in a plurality of locations and configured to receive stereo sound.
  • the interface unit 160 becomes 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 (eg, an infrared port (IrDA Port), a Bluetooth port (Bluetooth Port), a 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 surface of the terminal body.
  • the second camera 121b has a photographing direction substantially opposite to that of 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.
  • an image may be photographed in various ways using a plurality of lenses, and an image of better quality may be obtained.
  • the flash 124 may be disposed adjacent to the second camera 121b.
  • the flash 124 illuminates light toward the subject when photographing the subject with the second camera 121b.
  • 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, and 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 embedded in the terminal body or may be formed in a 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 in 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.
  • each of the plurality of antennas is implemented as an array antenna, a plurality of array antennas may be disposed in the electronic device.
  • mmWave millimeter wave
  • the terminal body is provided with a power supply unit 190 (refer to 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.
  • the electronic device may further include a modem 400 and an application processor 500.
  • the modem 400 and the application processor AP 500 may be physically implemented on a single chip, and may be implemented in a logically and functionally separate form.
  • the present invention is not limited thereto and may be implemented in the form of physically separated chips depending on the application.
  • the electronic device includes a plurality of low noise amplifiers (LNAs) 410 to 440 in the receiver.
  • LNAs low noise amplifiers
  • the first power amplifier 210, the second power amplifier 220, the controller 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 a 4G communication system and a 5G communication system, 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 separate 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 separate 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 separate type, the 4G RFIC and the 5G RFIC are logically and functionally separated, and physically, it is possible to be 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 circuit of the transmitter and the receiver through the RFIC 250 in a low power mode.
  • PMIC power management IC
  • the application processor AP 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 a low power mode or is turned off through the modem 300 through the RFIC. 250 can be controlled.
  • 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 capacity 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 capacity and available radio resources are sufficient, the application processor (AP, 500) may control the modem 400 and the RFIC 250 to receive reception through both the 4G base station and the 5G base station.
  • the transmitting unit and the receiving unit of each radio system may be integrated into one transmitting and receiving unit. Accordingly, there is an advantage in that a circuit part integrating two types of system signals can be removed from the RF front-end.
  • the front end parts can be controlled by the integrated transmission/reception unit, the front end parts can be integrated more efficiently than when the transmission/reception system is separated for each communication system.
  • the multiple transmission/reception system as shown in FIG. 2 has the advantage of enabling efficient resource allocation since it is possible to control other communication systems as needed, and thereby 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 can operate 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 four 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 5G band is a millimeter wave (mmWave) 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 can 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 in 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 power divider is built into the RFIC corresponding to the RFIC 250, so that separate parts do not need to be placed outside, thereby improving component mounting performance.
  • I can. Specifically, it is possible to select the transmission unit (TX) of two different communication systems by using a single pole double throw (SPDT) type switch inside the RFIC corresponding to the control unit 250.
  • TX transmission unit
  • SPDT single pole double throw
  • an electronic device capable of operating in a plurality of wireless communication systems according to the present invention may further include a duplexer 231, a filter 232, and a switch 233.
  • the duplexer 231 is configured to separate signals in the transmission band and the reception band from each other.
  • the signal of the transmission band transmitted through the first and second power amplifiers 210 and 220 is applied to the antennas ANT1 and ANT4 through the first output port of the duplexer 231.
  • signals in 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 a signal in a transmission band or a reception band and block signals in the remaining bands.
  • 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 the signal of the transmission band or only the signal of the reception band according to 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) so as to separate a transmission signal and a reception signal in a time division multiplexing (TDD) scheme.
  • the transmission signal and the reception signal are signals of the same frequency band, and accordingly, the duplexer 231 may be implemented in the form of a circulator.
  • the switch 233 is applicable to a frequency division multiplexing (FDD) scheme.
  • 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 switch 233 is not necessarily required.
  • the electronic device may further include a modem 400 corresponding to a 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 separate circuits.
  • the RFIC 250 and the modem 400 may be physically divided into one circuit logically or functionally.
  • 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 a specific time and frequency resource. 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. Further, the RFIC 250 may control receiving 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 5G frequency band may be a higher frequency band than the Sub6 band.
  • the 5G frequency band may be a millimeter wave band, but is not limited thereto and may be changed according to an application.
  • FIG. 3 shows an example of a configuration in which a plurality of antennas of an electronic device according to the present invention can be disposed.
  • a plurality of antennas 1110a to 1110d or 1150B may be disposed on the rear surface of the electronic device 100.
  • a plurality of antennas 1110S1 and 1110S2 may be disposed on the side of the electronic device 100.
  • a plurality of antennas ANT 1 to ANT 4 may be disposed on a side or rear surface of the electronic device 100.
  • each of the plurality of antennas ANT 1 to ANT may be configured as an array antenna to perform beamforming in a millimeter wave band.
  • Each of a plurality of antennas (ANT 1 to ANT) composed of a single antenna and/or a phased array antenna for use of a wireless circuit such as the transceiver circuit 250 is mounted on the electronic device 100 Can be.
  • each of the plurality of antennas 1110a to 1110d may be configured as an array antenna.
  • the electronic device can communicate with the base station through any one of the plurality of antennas 1110a to 1110d.
  • the electronic device may perform multiple input/output (MIMO) communication with a base station through two or more of the plurality of antennas 1110a to 1110d.
  • MIMO multiple input/output
  • At least one signal may be transmitted or received through a plurality of antennas 1110S1 and 1110S2 on the side of the electronic device 100. Unlike illustrated, at least one signal may be transmitted or received through the plurality of antennas 1110S1 to 1110S4 on the side of the electronic device 100.
  • each of the plurality of antennas 1110S1 to 1110S4 may be configured as an array antenna.
  • the electronic device can communicate with the base station through any one of the plurality of antennas 1110S1 to 1110S4. Alternatively, the electronic device may perform multiple input/output (MIMO) communication with the base station through two or more of the plurality of antennas 1110S1 to 1110S4.
  • MIMO multiple input/output
  • the present invention may transmit or receive at least one signal through a plurality of antennas 1110a to 1110d, 1150B, 1110S1 to 1110S4 on the back and/or side of the electronic device 100.
  • each of the plurality of antennas 1110a to 1110d, 1150B, and 1110S1 to 1110S4 may be configured as an array antenna.
  • the electronic device can communicate with the base station through any one of the plurality of antennas 1110a to 1110d, 1150B, and 1110S1 to 1110S4.
  • the electronic device may perform multiple input/output (MIMO) communication with the base station through two or more of the plurality of antennas 1110a to 1110d, 1150B, and 1110S1 to 1110S4.
  • MIMO multiple input/output
  • FIG. 4 shows a configuration of an electronic device having a low loss transmission line according to the present invention.
  • the electronic device includes an antenna 1110, transmission lines 1120 and 1140, an interconnection unit 1130, and a transceiver circuitry 1250.
  • the antenna 1110, the transmission lines 1120 and 1140, and the transceiver circuit 1250 may be implemented on a dielectric substrate 1100.
  • the antenna 1110 may be configured as an array antenna including a plurality of antenna elements so as to transmit and receive signals in the millimeter wave band.
  • the antenna 1110 in the form of an array antenna may be configured as a patch antenna implemented on a dielectric substrate.
  • the antenna 1110 is not limited to a patch antenna type, and may be implemented as an arbitrary type of radiating element operable in a millimeter wave band.
  • the antenna 1110 may be implemented on the first dielectric substrate 1100a, and the transceiver circuit 1250 may be implemented on the second dielectric substrate 1100b.
  • the antenna 1110 may be implemented in a printed form on the first dielectric substrate 1100a, and the transceiver circuit 1250 may be mounted on the second dielectric substrate 1100b.
  • the present invention is not limited thereto, and the antenna 1110 may be disposed on the side and/or rear side of the electronic device as shown in FIG. 3.
  • a plurality of antennas 1110a to 1110d, 1150B, and 1110S1 to 1110S4 may be disposed on the side and/or rear of the electronic device.
  • the transmission lines 1120 and 1140 are configured to connect the antenna 1110 and the transceiver circuit 1250 to transmit signals between the antenna 1110 and the transceiver circuit 1250.
  • the transmission line 1120 is configured to connect the antenna 1110 and the connection unit 1130.
  • the transmission line 1140 is configured to connect the connection unit 1130 and the transmission/reception unit circuit 1250.
  • the connection unit 1130 may be configured as a vertical connection unit constituting a vertical connection between the antenna 1110 and the transmission/reception unit circuit 1250.
  • the vertical interconnection may be a low loss connector for low loss connection between the antenna 1110 and the transceiver circuit 1250.
  • the connection unit 1130 may be configured to interconnect the first dielectric substrate 1100a on which the antenna 1110 is disposed and the second dielectric substrate 1100b on which the transmission/reception unit circuit 1250 is disposed.
  • FIG. 5 shows a configuration of an electronic device having a low loss transmission line according to an embodiment of the present invention.
  • the antenna 1110 may be configured to include a first antenna 1110a and a second antenna 1110b.
  • the number of antennas 1110 is not limited to two, but can be expanded to 4, 8, 16, etc. depending on the application.
  • the antenna 1110 may be implemented with two or more antennas depending on the application among the plurality of antennas 1110a to 1110d, 1150B, and 1110S1 to 1110S4.
  • each of the first antenna 1110a and the second antenna 1110b may be configured as an array antenna.
  • the electronic device includes a first antenna 1110a and a second antenna 1110b, transmission lines 1120a, 1120b, 1140a, 1140b, interconnection units 1130a, 1130b, and a transceiver circuit. circuitry, 1250).
  • the first and second antennas 1110a and 1110b, transmission lines 1120a, 1120b, 1140a, and 1140b, and the transmission/reception unit circuit 1250 include a dielectric substrate, 1100).
  • the first and second antennas 1110a and 1110b may be configured as array antennas including a plurality of antenna elements to transmit and receive signals in a millimeter wave band.
  • the first and second antennas 1110a and 1110b can be configured to operate in the same frequency band to perform multiple input/output (MIMO).
  • MIMO multiple input/output
  • MIMO performed on the first and second antennas 1110a and 1110b may operate in a diversity mode according to rank 1 or a MIMO mode according to rank 2.
  • the first and second antennas 1110a and 1110b in the form of such array antennas may be configured as patch antennas implemented on a dielectric substrate.
  • the first and second antennas 1110a and 1110b are not limited to the patch antenna type, and may be implemented as any type of radiating element operable in a millimeter wave band.
  • the first and second antennas 1110a and 1110b are implemented on the first dielectric substrate 1100a, and the transceiver circuit 1250 is implemented on the second dielectric substrate 1100b.
  • the first and second antennas 1110a and 1110b are implemented in a printed form on the first dielectric substrate 1100a, and the transceiver circuit 1250 is mounted on the second dielectric substrate 1100b.
  • the antenna 1110 may be disposed on the side and/or rear side of the electronic device as shown in FIG. 3.
  • a plurality of antennas 1110a to 1110d, 1150B, and 1110S1 to 1110S4 may be disposed on the side and/or rear of the electronic device.
  • the transmission lines 1120a, 1120b, 1140a, and 1140b are configured to connect the antenna 1110 and the transceiver circuit 1250, and the first and second antennas 1110a and 1110b A signal may be transmitted between the transceiver circuit 1250.
  • the transmission lines 1120a and 1120b are configured to connect the first and second antennas 1110a and 1110b and the connection parts 1130a and 1130b.
  • the transmission lines 1140a and 1140b are configured to connect the connection units 1130a and 1130b and the transmission/reception unit circuit 1250.
  • connection units 1130a and 1130b may be configured as vertical interconnections constituting a vertical connection between the first and second antennas 1110a and 1110b and the transceiver circuit 1250.
  • the vertical interconnection may be a low loss connector for low loss connection between the first and second antennas 1110a and 1110b and the transceiver circuit 1250.
  • the connection portions 1130a and 1130b interconnect the first dielectric substrate 1100a on which the first and second antennas 1110a and 1110b are disposed and the second dielectric substrate 1100b on which the transceiver circuit 1250 is disposed.
  • the transceiver circuit 1250 is configured to include a gain and phase controller 230, a power amplifier 210, a low noise amplifier 310, and a second transceiver circuit 1250a.
  • the gain and phase control unit 230 is configured to control a gain and/or a phase of a signal applied to each antenna element of the first and second antennas 1110a and 1110b.
  • the gain and phase controller 230 may include a phase shifter that changes a phase of a signal applied to each antenna element.
  • the gain and phase control unit 230 may further include a variable gain adjustment unit for changing a gain of a signal applied to each antenna element.
  • the power amplifier 210 is configured to amplify the transmission signal from the second transceiver circuit 1250a and transmit it to the first and second antennas 1110a and 1110b.
  • the low-noise amplifier 310 is configured to amplify the received signals from the first and second antennas 1110a and 1110b with low noise and transmit them to the second transceiver circuit 1250a.
  • the second transceiver circuit 1250a is configured to process a transmission signal transmitted to the power amplifier 210 and/or a reception signal received from the low noise amplifier 310.
  • the second transmission/reception unit circuit 1250a is configured to amplify and frequency-convert a transmission signal and/or a reception signal.
  • the transceiver circuit 1250 and the second transceiver circuit 1250a may be implemented as one RFIC or as separate RFICs.
  • the second transceiver circuit 1250a when the second transceiver circuit 1250a is connected to an IFIC, the second transceiver circuit 1250a may be configured to convert a transmission signal and/or a reception signal into an IF band signal.
  • the second transceiver circuit 1250a when the second transceiver circuit 1250a is connected to the baseband processor 1400, the second transceiver circuit 1250a may be configured to convert a transmission signal and/or a reception signal into a baseband signal. .
  • FIG. 6 shows a configuration of an electronic device having a low loss transmission line according to another embodiment of the present invention.
  • antennas ANT1 and ANT2 may be configured to include a first antenna 1110 and a second antenna 2110, respectively.
  • the number of antennas ANT1 and ANT2 is not limited to two, but can be extended to 4, 8, 16, etc. depending on the application.
  • the antennas ANT1 and ANT2 may be implemented as two or more antennas depending on the application among the plurality of antennas 1110a to 1110d, 1150B, and 1110S1 to 1110S4.
  • each of the antennas ANT1 and ANT2 may be configured as an array antenna including a first antenna 1110 and a second antenna 2110.
  • the first antenna 1110 and the second antenna 2110 are not limited to the 2x2 array antenna as shown, but can be extended to 4x4, 8x8, 16x16, etc. depending on the application. Accordingly, beamforming can be performed in both vertical and horizontal directions through the first antenna 1110 and the second antenna 2110. However, the present invention is not limited thereto, and beamforming may be performed with different beam widths and resolutions in vertical and horizontal directions. Therefore, the first antenna 1110 and the second antenna 2110 can be implemented as an arbitrary m x n array antenna.
  • the electronic device includes a first antenna 1110 and a second antenna 2110, transmission lines 1120a, 1120b, 1140a, 1140b, an interconnection unit (1130a, 1130b), and a transceiver circuit (transceiver). circuitry, 1250).
  • the first and second antennas 1110a and 1110b, transmission lines 1120a, 1120b, 1140a, 1140b, and the transceiver circuit 1250 include a dielectric substrate, 1100).
  • the first antenna 1110 includes a respective antenna element 1111, and each antenna element 1111 has a plurality of feeding units 1111a and 1111b to form a vertical (V) polarization and a horizontal (H) polarization. ) Can be connected.
  • the second antenna 2110 includes each antenna element 2111, and each antenna element 2111 may also be connected to a plurality of feeders to form a vertical (V) polarization and a horizontal (H) polarization. .
  • the first antenna 1110 and the second antenna 2110 may be disposed at intervals d1 and d2, which are optimal inter-element intervals in each frequency band.
  • the second antenna 2110 may be disposed in a state rotated by a specific angle with respect to the first antenna 1110 so that the first antenna 1110 and the second antenna 2110 may be disposed on the same plane. .
  • the first and second antennas 1110 and 2110 may be configured as array antennas including a plurality of antenna elements so as to transmit and receive signals in the millimeter wave band.
  • the first and second antennas 1110 and 2110 can be configured to operate in different frequency bands.
  • the first and second antennas 1110 and 2110 may be configured to operate in a first frequency band and a second frequency band, respectively.
  • the first and second antennas 1110 and 2110 may be configured to operate in a 28 GHz band and a 38.5 GHz band, respectively.
  • the present invention is not limited thereto, and the first frequency band and the second frequency band may be any frequency band of the millimeter wave band.
  • the first and second antennas 1110 and 2110 in the form of an array antenna may be configured as a patch antenna implemented on a dielectric substrate.
  • the first and second antennas 1110 and 2110 are not limited to the patch antenna type, and may be implemented as any type of radiating element capable of operating in a millimeter wave band.
  • the first and second antennas 1110 and 2110 are implemented on the first dielectric substrate 1100a, and the transceiver circuit 1250 is implemented on the second dielectric substrate 1100b.
  • the first and second antennas 1110 and 2110 are implemented in a printed form on the first dielectric substrate 1100a, and the transceiver circuit 1250 is mounted on the second dielectric substrate 1100b.
  • the antenna 1110 may be disposed on the side and/or rear side of the electronic device as shown in FIG. 3.
  • a plurality of antennas 1110a to 1110d, 1150B, and 1110S1 to 1110S4 may be disposed on the side and/or rear of the electronic device.
  • the transmission lines 1120a, 1120b, 1140a, and 1140b are configured to connect the antennas ANT1 and ANT2 and the transceiver circuit 1250, and the antennas ANT1 and ANT2 and the transceiver circuit A signal between 1250 can be transmitted.
  • the transmission lines 1120a and 1120b are configured to connect the antennas ANT1 and ANT2 and the connection units 1130a and 1130b.
  • the transmission lines 1140a and 1140b are configured to connect the connection units 1130a and 1130b and the transmission/reception unit circuit 1250.
  • connection units 1130a and 1130b may be configured as a vertical interconnection constituting a vertical connection between the antennas ANT1 and ANT2 and the transceiver circuit 1250.
  • the vertical interconnection may be a low loss connector for low loss connection between the antennas ANT1 and ANT2 and the transceiver circuit 1250.
  • the connection portions 1130a and 1130b may be configured to interconnect the first dielectric substrate 1100a on which the antennas ANT1 and ANT2 are disposed and the second dielectric substrate 1100b on which the transceiver circuit 1250 is disposed.
  • the number of antennas ANT1 and ANT2 is not limited to two array antennas, but can be expanded to four, six, eight array antennas, as shown in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 7 shows a structure of a low loss transmission line according to the present invention.
  • the air gap according to the present invention may be disposed under the radiation loss such as an antenna, but is mainly characterized in that it is disposed under or in a peripheral area of a transmission line.
  • interference between elements may occur in an array antenna structure in which antenna elements are arranged at half wavelength.
  • a low-loss transmission line can be implemented without a large increase in dimensions (eg, width) of the transmission line by arranging the air gap in the lower or peripheral area of the transmission line.
  • width of the transmission line on which the air gap is disposed may be slightly increased, there is an advantage that the physical dimension does not increase significantly like an antenna.
  • the width of the transmission line decreases.
  • electrical characteristics of a transmission line are sensitively changed due to an error in a process according to the reduced width of the transmission line. Therefore, if the width of the transmission line is slightly increased due to the air gap from which the dielectric has been removed according to the present invention, there is an advantage in that the change in characteristics due to an error in the process is alleviated.
  • the electronic device includes antennas 1110 and 2110, transmission lines 1120 and 1140, an interconnection unit 1130, and a transceiver circuitry 1250.
  • the antenna 1110, the transmission lines 1120, 1140, 1140a, 1140b, and 1140c, and the transceiver circuit 1250 may be implemented on a dielectric substrate 1100.
  • the antennas 1110 and 2110 may be configured as array antennas made of a plurality of antenna elements so as to transmit and receive signals in the millimeter wave band.
  • the antenna 1110 in the form of an array antenna may be configured as a patch antenna implemented on a dielectric substrate.
  • the antenna 1110 is not limited to a patch antenna type, and may be implemented as an arbitrary type of radiating element operable in a millimeter wave band.
  • the antennas 1110 and 2110 may be implemented on the first dielectric substrate 1100a, and the transceiver circuit 1250 may be implemented on the second dielectric substrate 1100b.
  • the antennas 1110 and 2110 may be implemented in a printed form on the first dielectric substrate 1100a, and the transceiver circuit 1250 may be mounted on the second dielectric substrate 1100b.
  • the embodiment is not limited thereto, and the antennas 1110 and 2110 may be disposed on the side and/or rear side of the electronic device as shown in FIG. 3.
  • a plurality of antennas 1110a to 1110d, 1150B, and 1110S1 to 1110S4 may be disposed on the side and/or rear of the electronic device.
  • the transmission lines 1120, 1140, 1140a, 1140b, 1140c are configured to connect the antennas 1110, 2110 and the transceiver circuit 1250, so that signals between the antennas 1110 and 2110 and the transceiver circuit 1250 Can deliver.
  • the transmission lines 1120, 1140, 1140a, 1140b, and 1140c are configured to connect the antennas 1110 and 2110 and the transceiver circuit 1250, so that signals between the antenna 1110 and the transceiver circuit 1250 can be transmitted.
  • the transmission line 1120 is configured to connect the antennas 1110 and 2110 and the connection unit 1130.
  • the transmission lines 1140, 1140a, 1140b, and 1140c are configured to connect the connection unit 1130 and the transmission/reception unit circuit 1250.
  • the transmission lines 1120, 1140, 1140a, 1140b, and 1140c may be formed as coplanar waveguides, as shown in FIG. 7. Specifically, it is formed of a coplanar waveguide in which a ground pattern GND1 operating as a ground is disposed on the same plane as a region in which the transmission lines 1120, 1140, 1140a, 1140b, and 1140c are disposed.
  • the transmission line 1140 may be formed in a coplanar waveguide structure in the form of a microstrip line without a separate air gap.
  • transmission line loss may increase due to dielectric loss due to a dielectric region under the transmission line 1140.
  • the present invention proposes a method of implementing a low-loss transmission line by removing dielectric regions under the transmission lines 1120, 1140, 1140b, and 1140c in various forms.
  • the electronic device includes a dielectric 1100, antennas 1110 and 2110, a transceiver circuit 1250, and a transmission line 1140b.
  • the transmission line 1140b is configured to connect the antennas 1110 and 2110 and the transceiver circuit 1250.
  • the dielectric substrate 1100a on which the transmission line 1140b or the antennas 1110 and 2110 are disposed includes an air gap from which a dielectric region corresponding to a region adjacent to the transmission lines 1120 and 1140b is removed. .
  • the width w1 of the transmission lines 1120 and 1140b and the width D1 of the dielectric under the transmission lines 1120 and 1140b may be the same. Accordingly, an air gap may be disposed between the boundary of the dielectric region disposed under the transmission lines 1120 and 1140b and the boundary of the dielectric region disposed with the ground plane GND1. Accordingly, a dielectric region disposed under the transmission lines 1120 and 1140b and a dielectric region disposed with the ground plane GND1 may be separated from each other by an air gap at an interval a1. That is, the dielectrics on the left and right sides of the transmission lines 1120 and 1140b are removed to implement the low-loss transmission lines 1120 and 1140b. At this time, the advantage of implementing a low-loss transmission line is possible because the fringing field in the transmission lines 1120 and 1140b is reduced by the air gap from the left and right side of the transmission lines 1120 and 1140b. have.
  • the width a1 of the air gap can be set to be proportional to the width w1 of the transmission lines 1120 and 1140b.
  • the width a1 of the air gap may be set to be greater than or equal to a predetermined interval in consideration of the corresponding frequency band.
  • the electronic device may be configured to include a dielectric 1100, antennas 1110 and 2110, a transceiver circuit 1250, and a transmission line 1140c.
  • the transmission line 1140c is configured to connect the antennas 1110 and 2110 and the transceiver circuit 1250.
  • the dielectric substrate 1100a on which the transmission line 1140c or the antennas 1110 and 2110 are disposed includes an air gap from which a dielectric region corresponding to a region adjacent to the transmission lines 1120 and 1140c is removed. .
  • the width w2 of the transmission lines 1120 and 1140c and the width D2 of the dielectric under the transmission lines 1120 and 1140b may be formed differently. Even in this case, low-loss transmission lines 1120 and 1140c can be implemented by removing dielectrics on the left and right sides of the transmission lines 1120 and 1140c.
  • the width (D2) of the dielectric under the transmission lines (1120, 1140c) can be configured to be wider than the width (w2) of the transmission lines (1120, 1140c).
  • the width of the dielectric region disposed below the transmission lines 1120 and 1140c may be formed wider than the width of the transmission lines 1120 and 1140c. Accordingly, an air gap may be disposed between the boundary of the dielectric region in which the transmission lines 1120 and 1140c are disposed and the boundary of the dielectric region in which the ground plane GND1 is disposed.
  • the width D2 of the dielectric under the transmission lines 1120 and 1140b is set to be D2 ⁇ 2*w2. Accordingly, the width D2 of the dielectric under the transmission lines 1120 and 1140b is set to be w2 ⁇ D2 ⁇ 2*w2, so that a low-loss transmission line can be implemented and fabricated simultaneously.
  • a low-loss transmission line can be implemented by forming an air gap or an air space by a process such as a depth R/T process to cut the dielectric between the transmission line and the ground.
  • a process such as a depth R/T process to cut the dielectric between the transmission line and the ground.
  • a cost increase may occur due to the implementation of a fine process.
  • a line width error may occur in the cutting of the transmission line as well by the process of cutting the dielectric width equal to or almost similar to the transmission line. Therefore, in order to solve this problem, there is an advantage that the width (D2) of the dielectric under the transmission line (1120, 1140b) can be configured to be D2 ⁇ 2*w2 within the range where the difference in transmission line loss does not occur. have.
  • the leakage electric field in the transmission lines 1120 and 1140c is reduced by the air gaps on the left and right sides of the transmission lines 1120 and 1140c from which the dielectric is removed, and thus a low loss transmission line can be implemented.
  • the effective dielectric constant of the dielectric substrate decreases due to the air gaps in which the dielectric is removed on the left and right sides of the transmission lines 1120 and 1140c, thereby reducing dielectric loss.
  • the width a2 of the air gap can be set to be proportional to the width w2 of the transmission lines 1120 and 1140c.
  • the width a2 of the air gap may be set to be equal to or greater than a predetermined interval in consideration of the corresponding frequency band.
  • FIG. 8 shows a structure of a low loss transmission line according to another embodiment of the present invention.
  • the electronic device includes a dielectric 1100, antennas 1110 and 2110, transmission lines 1120 and 1140, an interconnection unit 1130, and a transceiver circuitry. 1250).
  • the antennas 1110 and 2110, the transmission lines 1120, 1140, 1140a, 1140b, and 1140c, and the transceiver circuit 1250 may be implemented on a dielectric substrate 1100.
  • a detailed description of the antenna 1110 and the transceiver circuit 1250 is replaced with the description in FIG. 7.
  • the transmission lines 1120, 1140, 1140d, 1140e, 1140f are configured to connect the antennas 1110, 2110 and the transceiver circuit 1250, so that signals between the antennas 1110 and 2110 and the transceiver circuit 1250 Can deliver.
  • the transmission lines 1120, 1140, 1140d, 1140e, 1140f are configured to connect the antennas 1110, 2110 and the transceiver circuit 1250 to transmit signals between the antennas 1110, 2110 and the transceiver circuit 1250. I can.
  • the transmission line 1120 is configured to connect the antenna 1110 and the connection unit 1130.
  • the transmission lines 1140, 1140d, 1140e, and 1140f are configured to connect the connection unit 1130 and the transmission/reception unit circuit 1250.
  • the air gap exists on the dielectric region where the transmission line 1140d is disposed. Meanwhile, the center of the air gap may be configured to substantially match the center in width direction of the transmission line 1140d. Accordingly, the dielectric is removed in the region where the electric field of the signal transmitted through the transmission line 1140d is most strongly distributed, thereby reducing dielectric loss.
  • the air gap exists on the dielectric region where the transmission line 1140d is disposed.
  • the width a3 of the air gap is formed to be narrower than the width w3 of the transmission line 1140e, so that a portion of the dielectric under the transmission line 1140d may be formed to support the transmission line 1140d. have.
  • the air gap exists on the dielectric region where the transmission line 1140e is disposed.
  • the center of the air gap may be configured to substantially coincide with the center in width direction of the transmission line 1140e. Accordingly, the dielectric is removed in the region where the electric field of the signal transmitted through the transmission line 1140e is most strongly distributed, thereby reducing dielectric loss.
  • the air gap exists on the dielectric region where the transmission line 1140e is disposed.
  • the width a4 of the air gap may be wider than the width w4 of the transmission line 1140e.
  • the transmission line 1140e may be formed on the second dielectric substrate 1100a above the transmission line 1140e.
  • an air gap may be disposed on the first dielectric substrate 1100b under the transmission line 1140e.
  • an antenna ANT may be disposed on the second dielectric substrate 1100a.
  • the antenna ANT corresponds to the antenna 1110 of FIGS. 4 to 6.
  • the antenna ANT may be configured as an array antenna that performs beamforming in the millimeter wave band.
  • the antenna ANT may include antennas 1110 and 2110 operating in the first and second frequency bands, respectively.
  • the antenna ANT may include antennas ANT1 and ANT2 to perform multiple input/output (MIMO).
  • MIMO multiple input/output
  • a second ground pattern GND2 formed on the second dielectric substrate 1100a may be further included.
  • the second ground pattern GND2 may be formed to cover the entire upper portion of the transmission line 1140f and at least a portion of the upper portion of the ground pattern GND1.
  • the transmission line 1140f may have a strip line structure in which grounds are disposed at both the top and the bottom. Accordingly, the low-loss transmission line 1140f as shown in FIG. 8(c) has advantages in that dielectric loss is reduced by the air gap and radiation loss is reduced by the strip line structure.
  • a second ground pattern GND2 may be formed so that an antenna may be disposed on the second dielectric substrate 1100a as shown in FIG. 8B.
  • it may be configured such that the second ground pattern GND2 is not disposed in the space where the antenna is disposed on the second dielectric substrate 1100a.
  • the antenna on the second dielectric substrate 1100a may be configured as a slot antenna, and the slot antenna may be formed on the second ground pattern GND2.
  • FIGS. 9 and 10 show a three-dimensional view of a low-loss transmission line structure according to the present invention.
  • FIG. 9 shows a three-dimensional view of a structure in which left and right boundaries of a dielectric under a transmission line are removed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows a three-dimensional view of a structure in which a dielectric in a central region under a transmission line has been removed according to another embodiment of the present invention.
  • the width w1 of the transmission lines 1120 and 1140b and the width D1 of the dielectric under the transmission lines 1120 and 1140b may be the same. That is, the dielectrics on the left and right sides of the transmission lines 1120 and 1140b are removed to implement the low-loss transmission lines 1120 and 1140b. At this time, the advantage of implementing a low-loss transmission line is possible because the fringing field in the transmission lines 1120 and 1140b is reduced by the air gap from the left and right side of the transmission lines 1120 and 1140b. have.
  • the width a1 of the air gap can be set to be proportional to the width w1 of the transmission lines 1120 and 1140b.
  • the width a1 of the air gap may be set to be greater than or equal to a predetermined interval in consideration of the corresponding frequency band.
  • the width D1 of the dielectric under the transmission lines 1120 and 1140b is not limited to the examples of FIGS. 7(b) and 9, but may be implemented in a structure as shown in FIG. 7(c). That is, the width D2 of the dielectric under the transmission lines 1120 and 1140c may be formed to be wider than the width w2 of the transmission lines 1120 and 1140b. A detailed description of this will be replaced with the description of FIG. 7(c).
  • the width w2 of the transmission lines 1120 and 1140c and the width D2 of the dielectric under the transmission lines 1120 and 1140b may be formed differently. Even in this case, low-loss transmission lines 1120 and 1140c can be implemented by removing dielectrics on the left and right sides of the transmission lines 1120 and 1140c.
  • the width (D2) of the dielectric under the transmission lines (1120, 1140c) can be configured to be wider than the width (w2) of the transmission lines (1120, 1140c).
  • the width D2 of the dielectric under the transmission lines 1120 and 1140b may be configured such that D2 ⁇ 2*w2. Accordingly, the width D2 of the dielectric under the transmission lines 1120 and 1140b is set to be w2 ⁇ D2 ⁇ 2*w2, so that a low-loss transmission line can be implemented and fabricated simultaneously.
  • the ground pattern GND1 may include a plurality of vias constituting a vertical connection with the ground disposed under the dielectric substrate 1100.
  • the plurality of vias may be disposed at a position spaced apart by a certain distance v1 from the boundary of the dielectric region 1100 in which the ground plane GND1 is disposed at a certain interval v2.
  • the plurality of vias may be arranged at a predetermined interval v2 based on a wavelength of a signal transmitted through the transmission line 1140b in the length direction of the transmission line 1140b.
  • the plurality of vias of the coplanar waveguide structure are spaced apart (v1) and spacing optimized so that the transmission lines 1120 and 1140b with air gaps maintain low loss characteristics in the first and second frequency bands. (v2) can be placed periodically.
  • the air gap exists on the dielectric region where the transmission line 1140d is disposed.
  • the center of the air gap may be configured to substantially match the center in width direction of the transmission line 1140d. Accordingly, the dielectric is removed in the region where the electric field of the signal transmitted through the transmission line 1140d is most strongly distributed, thereby reducing dielectric loss.
  • the air gap exists on the dielectric region where the transmission line 1140d is disposed.
  • the width a3 of the air gap is formed to be narrower than the width w3 of the transmission line 1140e, so that a portion of the dielectric under the transmission line 1140d may be formed to support the transmission line 1140d. have.
  • the width a4 of the air gap may be wider than the width w4 of the transmission line 1140e.
  • the transmission line 1140e may be formed on the second dielectric substrate 1100a above the transmission line 1140e.
  • an air gap may be disposed on the first dielectric substrate 1100b under the transmission line 1140e.
  • an antenna ANT may be disposed on the second dielectric substrate 1100a. A detailed description of this is replaced by the description in FIG. 8(b).
  • a second dielectric substrate 1110a may be further disposed on the transmission line 1140 as illustrated in FIG. 8C.
  • a second ground pattern GND2 formed on the second dielectric substrate 1100a may be further included.
  • the second ground pattern GND2 may be formed to cover the entire upper portion of the transmission line 1140f and at least a portion of the upper portion of the ground pattern GND1.
  • the transmission line 1140f may have a strip line structure in which grounds are disposed at both the top and the bottom. Accordingly, the low-loss transmission line 1140f as shown in FIG. 8(c) has advantages in that dielectric loss is reduced by the air gap and radiation loss is reduced by the strip line structure.
  • FIG. 11 shows insertion loss characteristics according to frequency change in various low-loss transmission line structures according to the present invention.
  • 'Co-planar' is a case in which only a coplanar waveguide structure is adopted without an air gap as shown in Fig. 7(a).
  • 'Microstrip-line' refers to a general microstrip line structure rather than a coplanar waveguide structure by a plurality of vias as shown in FIG. 7(a).
  • 'Proposed 1' is a case in which a dielectric region is formed under the transmission line 1140b to have the same width as the width w1 of the transmission line 1140b as shown in FIG. 7(b).
  • 'Proposed 2' is a case where an air gap is formed with a width a3 narrower than the width w3 of the transmission line 1140d below the transmission line 1140d as shown in FIG. 8A.
  • 'Proposed 3' is a case where an air gap is formed with a width a4 wider than the width w4 of the transmission line 1140e, as shown in FIG. 8(b). In this case,'Proposed 3'assumes that the antenna ANT is not separately disposed on the second dielectric 1140e.
  • Table 1 compares the insertion loss characteristics according to the micro-stripline structure, the coplanar waveguide structure, and the various types of air gap structures proposed.
  • the results of Table 1 compare the insertion loss per 1cm of transmission line length. Specifically, it can be seen that performance is improved by about 36% and 53% at 28 GHz and 38.5 GHz, which are the center frequencies of the first and second frequency bands.
  • the center frequencies of the first and second frequency bands may be assumed to be 28 GHz and 38.5 GHz, respectively, but are not limited thereto, and may correspond to the frequencies of the millimeter wave band 5G communication system. I can.
  • the insertion loss at 28 GHz which is the center frequency of the first frequency band, is -0.39 dB in both the microstrip-line and co-planar structures. Meanwhile, it can be seen that for Proposed 1 to 3, the insertion loss at 28 GHz has values of -0.32B, -0.31B, and -0.25dB, respectively.
  • FIG. 12 shows the electric field distribution in the transmission line with the air gap according to the present invention. That is, the transmission line structure of FIG. 12 represents a structure in which the dielectric region under the transmission line is removed as shown in FIGS. 8A to 8C.
  • the electric field distribution by the signal transmitted by the transmission line is strongly distributed in the center area of the transmission line rather than in the left and right boundary areas of the transmission line. Accordingly, dielectric loss due to the dielectric in a region where the electric field is mainly disposed can be reduced through the air gap in which the dielectric region under the transmission line is removed as shown in FIGS. 8A to 8C.
  • the air gap disposed in the transmission line region not only supports a low loss transmission structure, but also improves the transmission output and reception low noise characteristics of the transceiver circuit 1250.
  • an air gap may be disposed in the transmission line regions 1120 and 1140 disposed between the power amplifier 210 or the low noise amplifier 310 and the antennas 1110 and 2110 in the transceiver circuit 1250. In this way, the air gap is disposed in the transmission line regions 1120 and 1140, so that the transmission output and reception low noise characteristics of the transmission/reception unit circuit 1250 may be improved.
  • the advantage that heat generated by the power amplifier 210 that outputs a high-output signal from the transmission unit in the transceiver circuit 1250 can discharge heat to the outside according to the air gap disposed around the power amplifier 210 There is this.
  • heat generated by the power amplifier 210 can be discharged to the outside by an air gap disposed in a transmission line connected to the power amplifier 210.
  • heat generated by the low noise amplifier 310 that outputs a low noise output signal from the receiver of the transceiver circuit 1250 can discharge heat to the outside according to the air gap disposed around the low noise amplifier 310 have.
  • heat generated by the low noise amplifier 310 can be discharged to the outside by an air gap disposed in a transmission line connected to the low noise amplifier 310.
  • an air gap may be disposed in a dielectric around or adjacent to an amplifier device in the power amplifier 210 or the low noise amplifier 310. Accordingly, it is possible to prevent an increase in temperature of the transceiver circuit 120 due to heat generated by the power amplifier 210 or the low noise amplifier 310.
  • the antennas 1110 and 2110 may include a plurality of array antennas operating in a plurality of frequency bands.
  • the antenna 1110 may include a first antenna 1110 and a second antenna 2110.
  • the first antenna 1110 and the second antenna 210 are not limited to 2x2, but can be extended to 4x4, 8x9, and 16x16.
  • the first antenna 1110 is configured to transmit or receive a first signal in a first frequency band.
  • the second antenna 2110 is configured to transmit or receive a second signal in a second frequency band.
  • the center frequencies of the first and second frequency bands may be 28 GHz and 38.5 GHz, but are not limited thereto and may be arbitrary frequencies of the millimeter wave band.
  • an air gap may be disposed in a region where the first transmission lines 1120a and 1140b formed between the transceiver circuit 1250 and the first antenna 1110 are disposed or a peripheral region.
  • an air gap may be disposed in a region in which the second transmission lines 1120a and 1140b formed between the second transmission lines formed between the transceiver circuit 1250 and the second antenna 2110 are disposed or in a peripheral area.
  • the shapes and widths of the air gaps implemented in the first and second transmission lines may be differently configured in an optimal shape in the first and second frequency bands.
  • first and second antennas 1110 and 2110 may be configured as first and second array antennas each composed of a plurality of radiating elements.
  • an air gap may be disposed in an area or a peripheral area in which the power amplifier 210 or the low noise amplifier 310 is disposed in each of the radiating elements of the first and second array antennas and the transceiver circuit 1250.
  • an air gap may be disposed in a region where the first and second feeding lines of the first and second array antennas are disposed or in a peripheral region.
  • the shape and width of the air gap in the region where the first and second feed lines are disposed or in the peripheral region may be configured differently in an optimal shape in the first and second frequency bands.
  • the antennas 1110a and 1110b may be configured to operate in the same frequency band.
  • the antennas 1110a and 1110b may operate as multiple inputs/outputs in the same frequency band or may be configured to perform optimal signal transmission/reception.
  • a plurality of antennas may be provided for MIMO operation or optimal signal transmission/reception.
  • the antenna 1110 may include a first antenna 1110a and a second antenna 1110b.
  • the number of antennas 1110 is not limited to two, but can be extended to four, eight, and sixteen.
  • first and second antennas 1110a and 1110b may be disposed above and below the electronic device. Air between the first transmission lines 1120a and 1140a between the first antenna 1110a and the transceiver circuit 1250 and the second transmission lines 1120b and 1140b between the second antenna 1110b and the transceiver circuit 1250 A gap can be arranged.
  • the first array antenna 1110 and the second array antenna 2110 may be configured to operate in different frequency bands.
  • a first air gap may be disposed in a first transmission line between the first array antenna 1110 and the transceiver circuit 1250.
  • a second air gap may be disposed in a second transmission line between the second array antenna 2110 and the transceiver circuit 1250.
  • the shape of the second air gap may be different from the shape of the first air gap so that electrical performance is optimized in a second frequency band higher than the first frequency band.
  • a transmission line including an air gap according to another aspect of the present invention is characterized by a dielectric substrate including at least one layer.
  • the dielectric substrate 1100 includes at least one layer, and includes first and second dielectric substrates 1100a and 1100b.
  • the electronic device further includes a transceiver circuitry 1250 mounted on the dielectric substrate 1100.
  • the dielectric substrate 1100 includes transmission lines 1140a to 1140f disposed on a layer on which the transceiver circuit 1250 is disposed.
  • the transmission lines 1120 and 1140a to 1140f may be configured to connect the antennas 1110 and 2110 to the transceiver circuit 1250.
  • the transmission lines 1120 and 1140a to 1140f may be configured to connect the antennas 1110 and 2110 and the transceiver circuit 1250 through the connection unit 1130.
  • the dielectric substrate 1100 on which the transmission lines 1120 and 1140a to 1140f or the antennas 1110 and 2110 are disposed includes an air gap from which the dielectric region is removed.
  • the air gap from which the dielectric region is removed is characterized in that the transmission lines 1120 and 1140a to 1140f are disposed or the dielectric regions corresponding to the regions adjacent to the transmission lines 1120 and 1140a to 1140f are removed.
  • the transmission lines 1120 and 1140a to 1140f are coplanar waveguides in which a ground pattern operating as a ground is disposed on the same plane as an area in which the transmission lines 1120 and 1140a to 1140f are disposed. It can be formed as
  • the width of the dielectric region disposed below the transmission line is greater than or equal to the width of the transmission lines 1120, 1140b and 1140c. I can.
  • an air gap is disposed between the boundary of the dielectric region and the boundary of the dielectric region in which the ground plane GND1 is disposed, so that both dielectric regions can be separated.
  • the air gap may exist on a dielectric region in which transmission lines 1120 and 1140d to 1140f are disposed.
  • the center of the air gap may be configured to substantially coincide with the center in width direction of the transmission lines 1120 and 1140d to 1140f.
  • the dielectric can be removed in a region where the electric field of the signal transmitted through the transmission lines 1120 and 1140d to 1140f is most strongly distributed.
  • the widths a4 and a5 of the air gap may be wider than the widths w4 and w5 of the transmission line.
  • transmission lines 1120, 1140e, and 1140f may be formed on the second dielectric substrate 1100a above the transmission lines 1120, 1140d to 1140f. Accordingly, the transmission lines 1120, 1140e, and 1140f are implemented wider than the widths w4 and w5 of the air gaps than the widths a4 and a5 of the air gaps, thereby optimizing the low-loss characteristics as shown in FIG. 12.
  • an electronic device having a low-loss transmission line in which dielectric loss is reduced by removing a dielectric in a region under or around a transmission line.
  • the width of the air gap in which the dielectric is removed from the lower portion of the transmission line is configured regardless of the width of the transmission line, thereby optimizing the low-loss characteristics.
  • the present invention in order to implement the width of the air gap from which the dielectric is removed to be wider than the width of the transmission line, there is an advantage that it is possible to implement the transmission line so as to be disposed on another dielectric material in the process.
  • designing and driving of a transmitting unit including a power amplifier and a transceiver, a receiving unit including a low-noise amplifier, and an RFIC can be implemented as computer-readable codes on a medium on which a program is recorded.
  • the computer-readable medium includes all types of recording devices storing 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 (eg, transmission over the Internet).
  • the computer may include the control unit 180 of the terminal.

Landscapes

  • Transceivers (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 5G 통신을 위한 밀리미터파 대역에서 저손실 전송 선로를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는, 송수신부 회로(transceiver circuitry); 안테나; 및 상기 안테나와 상기 송수신부 회로를 연결하는 전송 선로(transmission line)를 포함한다. 한편, 상기 전송 선로 또는 상기 안테나가 배치되는 유전체 기판(dielectric substrate)은, 상기 전송 선로가 배치되거나 또는 상기 전송 선로에 인접한 영역에 대응하는 유전체 영역이 제거된 에어 갭(air gap)을 포함한다. 따라서, 전송 선로 하부 또는 주변 영역의 유전체를 제거하여, 유전체 손실이 감소된 저손실 전송선로를 제공할 수 있다는 장점이 있다.

Description

전송 선로를 구비하는 전자 기기
본 발명은 전송 선로를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 밀리미터파 대역에서 저손실 전송 선로를 구비하는 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, 이러한 밀리미터파(mmWave) 대역에서의 5G 통신 서비스를 위해 할당될 주파수 대역은 28GHz 대역, 39GHz 및 64GHz 대역이 고려되고 있다. 이와 관련하여, 밀리미터파 대역에서 복수의 배열 안테나와 송수신부 회로 간의 전송 선로에 의한 전기적 손실(electrical loss)을 감소시키는 것이 중요하다.
하지만, 기존 마이크로스트립 라인 구조의 전송 선로에서는 전송 선로 하부의 유전체 기판(dielectric substrate)에 의한 유전체 손실이 증가한다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 전송 선로가 배치되는 평면과 동일 평면에 그라운드가 형성되는 coplanar waveguide 구조를 고려할 수 있다. 하지만, 이러한 coplanar waveguide 구조에서는 상부의 그라운드로 인하여 동일 평면상에 안테나를 배치할 공간이 제한된다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 유전체 손실이 감소된 저손실 전송선로를 구비하는 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 밀리미터파 대역에서 복수의 안테나와 송수신부 회로 간의 저손실 전송 선로를 구비하는 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 저손실 전송 선로를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는, 송수신부 회로(transceiver circuitry); 안테나; 및 상기 안테나와 상기 송수신부 회로를 연결하는 전송 선로(transmission line)를 포함한다. 한편, 상기 전송 선로 또는 상기 안테나가 배치되는 유전체 기판(dielectric substrate)은, 상기 전송 선로가 배치되거나 또는 상기 전송 선로에 인접한 영역에 대응하는 유전체 영역이 제거된 에어 갭(air gap)을 포함한다. 따라서, 전송 선로 하부 또는 주변 영역의 유전체를 제거하여, 유전체 손실이 감소된 저손실 전송선로를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전송 선로는, 상기 전송 선로가 배치되는 영역과 동일 평면에 그라운드로 동작하는 그라운드 패턴(ground plane)이 배치되는 동일평면 도파관(coplanar waveguide)으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전송 선로의 하부에 배치되는 유전체 영역의 폭(width)이 상기 전송 선로의 폭보다 넓게 형성될 수 있다. 이때, 상기 유전체 영역의 경계와 상기 그라운드 평면이 배치되는 유전체 영역의 경계 사이에 상기 에어 갭이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전송 선로의 하부에 배치되는 유전체 영역의 폭은 상기 전송 선로의 폭과 동일하게 형성될 수 있다. 이때, 상기 유전체 영역의 경계와 상기 그라운드 평면이 배치되는 유전체 영역의 경계 사이에 상기 에어 갭이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 에어 갭은 상기 전송 선로가 배치되는 유전체 영역 상에 존재 (또는 배치)될 수 있다. 이때, 상기 에어 갭의 중심은 상기 전송 선로의 폭 방향 중심(center in width direction)과 실질적으로 일치하도록 구성된다. 이에 따라, 상기 전송 선로를 통해 전달되는 신호의 전계(electric field)가 가장 강하게 분포된 영역에 유전체가 제거될 수 있다는 장점이 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 에어 갭은 상기 전송 선로가 배치되는 유전체 영역 상에 존재 (또는 배치)될 수 있다. 이때, 상기 에어 갭의 폭은 상기 전송 선로의 폭보다 좁게 형성되어, 상기 전송 선로의 하부의 유전체 일부가 상기 전송 선로를 지지(support)하도록 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 에어 갭은 상기 전송 선로가 배치되는 유전체 영역 상에 존재 (또는 배치)될 수 있다. 이때, 상기 에어 갭의 폭은 상기 전송 선로의 폭보다 넓게 형성될 수 있도록, 상기 전송 선로는 상기 전송 선로의 상부의 제2 유전체 기판 상에 형성될 수 있다. 이에 따라, 전송 선로 하부에서 유전체가 제거되는 에어 갭의 폭을 전송 선로의 폭과 관계없이 구성하여, 저손실 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 유전체가 제거되는 에어 갭의 폭을 전송 선로의 폭보다 더 넓게 구현하기 위해, 전송 선로를 다른 유전체 상에 배치되도록 공정 상 구현하는 것이 가능하다는 장점이 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 유전체 기판의 상부에 형성되는 제2 그라운드 패턴을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 그라운드 패턴은 상기 전송 선로의 상부 전체와 상기 그라운드 패턴의 상부의 적어도 일부를 커버하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 전송 선로는 상부와 하부에 모두 그라운드가 배치되는 스트립 라인 구조(strip line structure)로 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 그라운드 패턴은, 상기 유전체 기판의 하부에 배치되는 그라운드와 수직 연결(vertical connection)을 구성하는 복수의 비아(via)들을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 복수의 비아들은, 상기 그라운드 평면이 배치되는 유전체 영역의 경계로부터 일정 거리 이격된 위치에 상기 전송 선로의 길이 방향으로 상기 전송 선로를 통해 전달되는 신호의 파장에 기반하는 일정 간격으로 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 송수신부 회로 내의 전력 증폭기 또는 저잡음 증폭기와 상기 안테나 간에 배치되는 상기 전송 선로 영역에 상기 에어 갭이 배치되어, 상기 송수신부 회로의 송신 출력과 수신 저잡음 특성을 개선시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전력 증폭기 또는 상기 저잡음 증폭기 내의 증폭기 소자(amplifier device) 주변 또는 인접한 영역의 유전체에 상기 에어 갭이 배치된다. 이에 따라, 상기 전력 증폭기 또는 상기 저잡음 증폭기에 의해 발생하는 열(heat)에 의한 상기 송수신부 회로의 온도 상승을 방지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 안테나는, 제1 주파수 대역에서 제1 신호를 송신하거나 수신하도록 구성된 제1 안테나; 및 제2 주파수 대역에서 제2 신호를 송신하거나 수신하도록 구성된 제2 안테나를 포함한다. 이때, 상기 송수신부 회로와 상기 제1 안테나 간에 형성된 제1 전송 선로와 상기 송수신부 회로와 상기 제2 안테나 간에 형성된 제2 전송 선로 간에 형성된 제2 전송 선로가 배치되는 영역 또는 주변 영역에 에어 갭이 배치된다. 이에 따라, 밀리미터파 대역에서 복수의 안테나와 송수신부 회로 간의 전기적 손실이 감소되는 저손실 전송 선로를 구비하는 전자 기기를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 안테나는 각각 복수의 방사 소자들(radiating elements)로 구성된 제1 및 제2 배열 안테나를 포함한다. 이때, 상기 제1 및 제2 배열 안테나의 각각의 방사 소자와 상기 송수신부 회로 내의 전력 증폭기 또는 저잡음 증폭기와 상기 제1 및 제2 배열 안테나의 제1 및 제2 급전선(feeding line)이 배치되는 영역 또는 주변 영역에 에어 갭이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 안테나는, 동일 주파수 대역에서 다중 입출력으로 동작하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 안테나는 상기 전자 기기의 상부와 하부에 배치된다. 또한, 상기 제1 안테나와 상기 송수신부 회로 간의 제1 전송 선로와 상기 제2 안테나와 상기 송수신부 회로 간의 제2 전송 선로 사이에 상기 에어 갭이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 배열 안테나와 상기 제2 배열 안테나는 서로 다른 주파수 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1 배열 안테나와 상기 송수신부 회로 간의 제1 전송 선로에 제1 에어 갭이 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 배열 안테나와 상기 송수신부 회로 간의 제2 전송 선로에 제2 에어 갭이 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 상기 제2 에어 갭의 형태는 상기 제1주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 전기적 성능이 최적화되도록 상기 제1 에어 갭의 형태는 상이하게 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 저손실 전송선로를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는, 적어도 하나의 레이어(layer)를 포함하는 유전체 기판(dielectric substrate); 및 상기 유전체 기판에 장착되는 송수신부 회로(transceiver circuitry)를 포함한다. 또한, 상기 유전체 기판은, 상기 송수신부 회로가 배치되는 레이어 상에 배치되고, 상기 안테나와 상기 송수신부 회로를 연결하는 전송 선로(transmission line)를 포함한다. 한편, 상기 전송 선로 또는 상기 안테나가 배치되는 상기 유전체 기판(dielectric substrate)은, 상기 전송 선로가 배치되거나 또는 상기 전송 선로에 인접한 영역에 대응하는 유전체 영역이 제거된 에어 갭(air gap)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전송 선로는, 상기 전송 선로가 배치되는 영역과 동일 평면에 그라운드로 동작하는 그라운드 패턴(ground plane)이 배치되는 동일평면 도파관(coplanar waveguide)으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전송 선로의 하부에 배치되는 유전체 영역의 폭(width)이 상기 전송 선로의 폭보다 넓거나 또는 동일하게 형성될 수 있다. 이때, 상기 유전체 영역의 경계와 상기 그라운드 평면이 배치되는 유전체 영역의 경계 사이에 상기 에어 갭이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 에어 갭은 상기 전송 선로가 배치되는 유전체 영역 상에 존재 (또는 배치)된다. 이때, 상기 에어 갭의 중심은 상기 전송 선로의 폭 방향 중심(center in width direction)과 일치하여, 상기 전송 선로를 통해 전달되는 신호의 전계(electric field)가 가장 강하게 분포된 영역에 유전체가 제거될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 에어 갭은 상기 전송 선로가 배치되는 유전체 영역 상에 존재 (또는 배치)된다. 이때, 상기 에어 갭의 폭은 상기 전송 선로의 폭보다 좁게 형성되어, 상기 전송 선로의 하부의 유전체 일부가 상기 전송 선로를 지지(support)하도록 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 에어 갭은 상기 전송 선로가 배치되는 유전체 영역 상에 존재 (또는 배치)된다. 이때, 상기 에어 갭의 폭은 상기 전송 선로의 폭보다 넓게 형성될 수 있도록, 상기 전송 선로는 상기 전송 선로의 상부의 제2 유전체 기판 상에 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전송 선로 하부 또는 주변 영역의 유전체를 제거하여, 유전체 손실이 감소된 저손실 전송선로를 구비하는 전자 기기를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 밀리미터파 대역에서 복수의 안테나와 송수신부 회로 간의 전기적 손실이 감소되는 저손실 전송 선로를 구비하는 전자 기기를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전송 선로 하부에서 유전체가 제거되는 에어 갭의 폭을 전송 선로의 폭과 관계없이 구성하여, 저손실 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 유전체가 제거되는 에어 갭의 폭을 전송 선로의 폭보다 더 넓게 구현하기 위해, 전송 선로를 다른 유전체 상에 배치되도록 공정 상 구현하는 것이 가능하다는 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.
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 3은 본 발명에 따른 전자 기기의 복수의 안테나들이 배치될 수 있는 구성의 예시를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 저손실 전송선로(low loss transmission line)를 구비하는 전자 기기의 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저손실 전송선로를 구비하는 전자 기기의 구성을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 저손실 전송선로를 구비하는 전자 기기의 구성을 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 저손실 전송선로 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저손실 전송선로 구조를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송선로 하부의 유전체의 좌측과 우측 경계가 제거된 구조의 3차원 뷰를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전송선로 하부의 중심 영역의 유전체가 제거된 구조의 3차원 뷰를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 다양한 저손실 전송 선로 구조에서 주파수 변화에 따른 삽입 손실(insertion loss) 특성을 나타낸다.
도 12는 본 발명에 따른 에어 갭을 구비한 전송 선로에서 전계 분포를 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 비-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(114)은 치환 또는 부가적으로 전자 기기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보모듈(114)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, 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 임계치 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)를 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 서로 다른 대역에서 동작하는 배열 안테나를 구비하는 전자기기의 구체적인 동작 및 기능에 대해서 이하에서 검토하기로 한다.
본 발명에 따른 5G 통신 시스템에서, 5G 주파수 대역은 Sub6 대역보다 높은 주파수 대역일 수 있다. 예를 들어, 5G 주파수 대역은 밀리미터파 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 전자 기기의 복수의 안테나들이 배치될 수 있는 구성의 예시를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 전자 기기(100)의 배면에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d 또는 1150B)이 배치될 수 있다. 대안적으로, 전자 기기(100)의 측면에 복수의 안테나들(1110S1 및 1110S2)이 배치될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 전자 기기(100)의 측면 또는 배면에 복수의 안테나들(ANT 1 내지 ANT 4)이 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 안테나들(ANT 1 내지 ANT) 각각은 밀리미터파 대역에서 빔 포밍을 수행할 수 있도록 배열 안테나로 구성될 수 있다. 송수신부 회로(250)와 같은 무선 회로의 사용을 위한 단일(single) 안테나 및/또는 위상 배열 안테나로 구성된 복수의 안테나들(ANT 1 내지 ANT) 각각이 전자 기기(100) 상에 장착(mount)될 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 복수의 안테나들(ANT 1 내지 ANT 4)에 해당하는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d) 각각이 배열 안테나로 구성 가능하다. 전자 기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d) 중 어느 하나의 안테나를 통해 기지국과 통신이 가능하다. 또는, 전자 기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d) 중 둘 이상의 안테나를 통해 기지국과 다중 입출력(MIMO) 통신이 가능하다.
한편, 본 발명은 전자 기기(100)의 측면에 복수의 안테나들(1110S1 및 1110S2)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 도시된 바와 달리, 전자 기기(100)의 측면에 복수의 안테나들(1110S1 내지 1110S4)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(1110S1 내지 1110S4) 각각이 배열 안테나로 구성 가능하다. 전자 기기는 복수의 안테나들(1110S1 내지 1110S4) 중 어느 하나의 안테나를 통해 기지국과 통신이 가능하다. 또는, 전자 기기는 복수의 안테나들(1110S1 내지 1110S4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 기지국과 다중 입출력(MIMO) 통신이 가능하다.
한편, 본 발명은 전자 기기(100)의 배면 및/또는 측면에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4) 각각이 배열 안테나로 구성 가능하다. 전자 기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4) 중 어느 하나의 안테나를 통해 기지국과 통신이 가능하다. 또는, 전자 기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 기지국과 다중 입출력(MIMO) 통신이 가능하다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 저손실 전송선로(low loss transmission line)를 구비하는 전자 기기의 구성을 나타낸다. 도 4를 참조하면, 전자 기기는 안테나(1110), 전송 선로(1120, 1140), 연결부(Interconnection Unit, 1130) 및 송수신부 회로(transceiver circuitry, 1250)를 포함한다. 이와 관련하여, 안테나(1110), 전송 선로(1120, 1140) 및 송수신부 회로(1250)는 유전체 기판(dielectric substrate, 1100) 상에 구현될 수 있다.
이와 관련하여, 안테나(1110)는 밀리미터파 대역에서 신호를 송신 및 수신할 수 있도록 복수의 안테나 소자로 이루어진 배열 안테나(array antenna)로 구성 가능하다. 이와 같은 배열 안테나 형태의 안테나(1110)는 유전체 기판 상에 구현되는 패치 안테나(patch antenna)로 구성 가능하다. 하지만, 이러한 안테나(1110)는 패치 안테나 형태에 한정되는 것은 아니고, 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 임의의 형태의 방사 소자로 구현 가능하다.
한편, 안테나(1110)는 제1 유전체 기판(1100a) 상에 구현되고, 송수신부 회로(1250)는 제2 유전체 기판(1100b) 상에 구현될 수 있다. 예를 들어, 안테나(1110)는 제1 유전체 기판(1100a) 상에 프린트된 형태로 구현되고, 송수신부 회로(1250)는 제2 유전체 기판(1100b)에 장착(mount)될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니고, 도 3과 같이 안테나(1110)는 전자 기기의 측면 및/또는 배면에 배치될 수도 있다. 구체적으로, 전자 기기의 측면 및/또는 배면에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4)이 배치될 수 있다.
한편, 전송 선로(1120, 1140)는 안테나(1110)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성되어, 안테나(1110)와 송수신부 회로(1250) 간의 신호를 전달할 수 있다. 구체적으로 전송 선로(1120)는 안테나(1110)와 연결부(1130)를 연결하도록 구성된다. 또한, 전송 선로(1140)는 연결부(1130)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성된다. 이때, 연결부(1130)는 안테나(1110)와 송수신부 회로(1250) 간의 수직 연결을 구성하는 수직 연결부(Vertical Interconnection)으로 구성 가능하다. 구체적으로, 수직 연결부(Vertical Interconnection)는 안테나(1110)와 송수신부 회로(1250) 간에 저손실 연결(low loss connection)을 위한 저손실 커넥터일 수 있다. 따라서, 연결부(1130)는 안테나(1110)가 배치된 제1 유전체 기판(1100a)과 송수신부 회로(1250)가 배치된 제2 유전체 기판(1100b)을 상호 연결하도록 구성 가능하다.
한편, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저손실 전송선로를 구비하는 전자 기기의 구성을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 안테나(1110)는 제1 안테나(1110a) 및 제2 안테나(1110b)를 포함하도록 구성 가능하다. 이때, 안테나(1110)의 개수는 2개에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 4개, 8개, 16개 등으로 확장 가능하다. 이와 관련하여, 도 2 및 도 3을 참조하면, 안테나(1110)는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4) 중 응용에 따라 2개 이상의 안테나로 구현 가능하다. 여기서, 제1 안테나(1110a) 및 제2 안테나(1110b) 각각이 배열 안테나로 구성 가능하다.
도 5를 참조하면, 전자 기기는 제1 안테나(1110a) 및 제2 안테나(1110b), 전송 선로(1120a, 1120b, 1140a, 1140b), 연결부(Interconnection Unit, 1130a, 1130b) 및 송수신부 회로(transceiver circuitry, 1250)를 포함한다. 이와 관련하여, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b), 전송 선로(1120a, 1120b, 1140a, 1140b) 및 송수신부 회로(1250)는 유전체 기판(dielectric substrate, 1100) 상에 구현될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)는 밀리미터파 대역에서 신호를 송신 및 수신할 수 있도록 복수의 안테나 소자로 이루어진 배열 안테나(array antenna)로 구성 가능하다. 구체적으로, 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)는 동일한 주파수 대역에서 동작하여, 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성 가능하다. 이때, 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)에 수행되는 MIMO는 rank 1에 의한 다이버시티 모드로 동작하거나 또는 rank 2에 의한 MIMO 모드로 동작 가능하다.
이와 같은 배열 안테나 형태의 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)는 유전체 기판 상에 구현되는 패치 안테나(patch antenna)로 구성 가능하다. 하지만, 이러한 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)는 패치 안테나 형태에 한정되는 것은 아니고, 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 임의의 형태의 방사 소자로 구현 가능하다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)는 제1 유전체 기판(1100a) 상에 구현되고, 송수신부 회로(1250)는 제2 유전체 기판(1100b) 상에 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)는 제1 유전체 기판(1100a) 상에 프린트된 형태로 구현되고, 송수신부 회로(1250)는 제2 유전체 기판(1100b)에 장착(mount)될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니고, 도 3과 같이 안테나(1110)는 전자 기기의 측면 및/또는 배면에 배치될 수도 있다. 구체적으로, 전자 기기의 측면 및/또는 배면에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4)이 배치될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 전송 선로(1120a, 1120b, 1140a, 1140b)는 안테나(1110)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성되어, 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)와 송수신부 회로(1250) 간의 신호를 전달할 수 있다. 구체적으로 전송 선로(1120a, 1120b)는 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)와 연결부(1130a, 1130b)를 연결하도록 구성된다. 또한, 전송 선로(1140a, 1140b)는 연결부(1130a, 1130b)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성된다. 이때, 연결부(1130a, 1130b)는 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)와 송수신부 회로(1250) 간의 수직 연결을 구성하는 수직 연결부(Vertical Interconnection)으로 구성 가능하다. 구체적으로, 수직 연결부(Vertical Interconnection)는 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)와 송수신부 회로(1250) 간에 저손실 연결(low loss connection)을 위한 저손실 커넥터일 수 있다. 따라서, 연결부(1130a, 1130b)는 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)가 배치된 제1 유전체 기판(1100a)과 송수신부 회로(1250)가 배치된 제2 유전체 기판(1100b)을 상호 연결하도록 구성 가능하다.
한편, 송수신부 회로(1250)는 이득 및 위상 제어부(230), 전력 증폭기(210), 저잡음 증폭기(310) 및 제2 송수신부 회로(1250a)를 포함하도록 구성된다. 이득 및 위상 제어부(230)는 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)의 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호의 이득 및/또는 위상을 제어하도록 구성된다. 이득 및 위상 제어부(230)는 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호의 위상을 변화시키는 위상 변위기를 포함할 수 있다. 또한, 이득 및 위상 제어부(230)는 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호의 이득을 변화시키는 가변 이득 조절부를 더 포함할 수 있다.
한편, 전력 증폭기(210)는 제2 송수신부 회로(1250a)로부터의 송신 신호를 증폭하여, 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)로 전달하도록 구성된다. 반면에, 저잡음 증폭기(310)는 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)로부터의 수신 신호를 저잡음 증폭하여, 제2 송수신부 회로(1250a)로 전달하도록 구성된다. 이와 관련하여, 제2 송수신부 회로(1250a)는 전력 증폭기(210)로 전달되는 송신 신호 및/또는 저잡음 증폭기(310)로부터 수신된 수신 신호를 처리하도록 구성된다. 이를 위해, 제2 송수신부 회로(1250a)는 송신 신호 및/또는 수신 신호를 증폭 및 주파수 변환하도록 구성된다. 이와 관련하여, 송수신부 회로(1250)와 제2 송수신부 회로(1250a)가 하나의 RFIC로 구현되거나 또는 별도의 RFIC로 구현될 수 있다.
한편, 제2 송수신부 회로(1250a)가 IFIC에 연결되는 경우, 제2 송수신부 회로(1250a)는 송신 신호 및/또는 수신 신호를 IF 대역 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 반면에, 제2 송수신부 회로(1250a)가 기저대역 프로세서(1400)에 연결되는 경우, 제2 송수신부 회로(1250a)는 송신 신호 및/또는 수신 신호를 기저 대역 신호로 변환하도록 구성될 수 있다.
반면에, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 저손실 전송선로를 구비하는 전자 기기의 구성을 나타낸다. 도 6을 참조하면, 안테나(ANT1, ANT2)는 각각 제1 안테나(1110) 및 제2 안테나(2110)를 포함하도록 구성 가능하다. 이때, 안테나(ANT1, ANT2)의 개수는 2개에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 4개, 8개, 16개 등으로 확장 가능하다. 이와 관련하여, 도 2 및 도 3을 참조하면, 안테나(ANT1, ANT2)는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4) 중 응용에 따라 2개 이상의 안테나로 구현 가능하다. 여기서, 안테나(ANT1, ANT2) 각각이 제1 안테나(1110) 및 제2 안테나(2110)를 포함하는 배열 안테나로 구성 가능하다.
한편, 제1 안테나(1110) 및 제2 안테나(2110)는 도시된 바와 같이 2x2 배열 안테나에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 4x4, 8x8, 16x16 등으로 확장 가능하다. 따라서, 제1 안테나(1110) 및 제2 안테나(2110)를 통해 수직 방향 및 수평 방향에서 모두 빔 포밍이 가능하다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 수직 및 수평 방향에서 서로 다른 빔 폭과 분해능으로 빔 포밍이 가능하다. 따라서, 제1 안테나(1110) 및 제2 안테나(2110)는 임의의 m x n 배열 안테나로 구현 가능하다.
도 6을 참조하면, 전자 기기는 제1 안테나(1110) 및 제2 안테나(2110), 전송 선로(1120a, 1120b, 1140a, 1140b), 연결부(Interconnection Unit, 1130a, 1130b) 및 송수신부 회로(transceiver circuitry, 1250)를 포함한다. 이와 관련하여, 도 4 및 도 6을 참조하면, 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b), 전송 선로(1120a, 1120b, 1140a, 1140b) 및 송수신부 회로(1250)는 유전체 기판(dielectric substrate, 1100) 상에 구현될 수 있다.
한편, 제1 안테나(1110)는 각각의 안테나 소자(1111)를 포함하고, 각각의 안테나 소자(1111)는 수직(V) 편파와 수평(H) 편파를 형성하도록 복수의 급전부(1111a, 1111b)와 연결될 수 있다. 또한, 제2 안테나(2110)는 각각의 안테나 소자(2111)를 포함하고, 각각의 안테나 소자(2111)도 수직(V) 편파와 수평(H) 편파를 형성하도록 복수의 급전부와 연결될 수 있다. 이때, 제1 안테나(1110)와 제2 안테나(2110)는 각각의 주파수 대역에서 최적의 소자 간 간격인 d1과 d2의 간격으로 배치될 수 있다. 또한, 제1 안테나(1110)와 제2 안테나(2110)가 동일 평면에 배치될 수 있도록, 제2 안테나(2110)가 제1 안테나(1110)에 대해 특정 각도만큼 회전한 상태로 배치될 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 제1 및 제2 안테나(1110, 2110)는 밀리미터파 대역에서 신호를 송신 및 수신할 수 있도록 복수의 안테나 소자로 이루어진 배열 안테나(array antenna)로 구성 가능하다. 구체적으로, 제1 및 제2 안테나(1110, 2110)는 서로 다른 주파수 대역에서 동작하도록 구성 가능하다. 이때, 제1 및 제2 안테나(1110, 2110)는 각각 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역에서 동작하도록 구성 가능하다. 예를 들어, 제1 및 제2 안테나(1110, 2110)는 각각 28GHz 대역과 38.5GHz 대역에서 동작하도록 구성 가능하다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역은 밀리미터파 대역의 임의의 주파수 대역일 수 있다.
이와 같은 배열 안테나 형태의 제1 및 제2 안테나(1110, 2110)는 유전체 기판 상에 구현되는 패치 안테나(patch antenna)로 구성 가능하다. 하지만, 이러한 제1 및 제2 안테나(1110, 2110)는 패치 안테나 형태에 한정되는 것은 아니고, 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 임의의 형태의 방사 소자로 구현 가능하다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 제1 및 제2 안테나(1110, 2110)는 제1 유전체 기판(1100a) 상에 구현되고, 송수신부 회로(1250)는 제2 유전체 기판(1100b) 상에 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 안테나(1110, 2110)는 제1 유전체 기판(1100a) 상에 프린트된 형태로 구현되고, 송수신부 회로(1250)는 제2 유전체 기판(1100b)에 장착(mount)될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니고, 도 3과 같이 안테나(1110)는 전자 기기의 측면 및/또는 배면에 배치될 수도 있다. 구체적으로, 전자 기기의 측면 및/또는 배면에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4)이 배치될 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 전송 선로(1120a, 1120b, 1140a, 1140b)는 안테나(ANT1, ANT2)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성되어, 안테나(ANT1, ANT2)와 송수신부 회로(1250) 간의 신호를 전달할 수 있다. 구체적으로 전송 선로(1120a, 1120b)는 안테나(ANT1, ANT2)와 연결부(1130a, 1130b)를 연결하도록 구성된다. 또한, 전송 선로(1140a, 1140b)는 연결부(1130a, 1130b)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성된다. 이때, 연결부(1130a, 1130b)는 안테나(ANT1, ANT2)와 송수신부 회로(1250) 간의 수직 연결을 구성하는 수직 연결부(Vertical Interconnection)으로 구성 가능하다. 구체적으로, 수직 연결부(Vertical Interconnection)는 안테나(ANT1, ANT2)와 송수신부 회로(1250) 간에 저손실 연결(low loss connection)을 위한 저손실 커넥터일 수 있다. 따라서, 연결부(1130a, 1130b)는 안테나(ANT1, ANT2)가 배치된 제1 유전체 기판(1100a)과 송수신부 회로(1250)가 배치된 제2 유전체 기판(1100b)을 상호 연결하도록 구성 가능하다. 한편, 안테나(ANT1, ANT2)의 개수는 2개의 배열 안테나에 한정되는 것이 아니라, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 4개, 6개, 8개의 배열 안테나 등으로 확장 가능하다
한편, 본 발명에 따르면, 도 4 내지 도 6 중 적어도 하나의 형태를 갖는 무선 통신부를 구비한 전자 기기에서, 저손실 전송선로를 구현하기 위해, 급전선이 배치된 유전체 영역을 제거하여 에어 갭(air-gap)을 형성할 수 있다. 이와 관련하여, 도 7은 본 발명에 따른 저손실 전송선로 구조를 나타낸다. 한편, 본 발명에 따른 에어 갭은 안테나와 같은 방사 손실의 하부에 배치될 수도 있지만, 전송 선로의 하부 또는 주변 영역에 배치되는 것을 주요 특징으로 한다. 에어 갭은 안테나와 같은 방사 손실의 하부에 배치되는 경우, 안테나의 방사 효율은 증가하지만, 안테나 소자 자체의 크기가 증가할 수 있다. 이에 따라, 안테나 소자가 반 파장으로 배치되는 배열 안테나 구조에서 소자 간 간섭(interference)가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 에어 갭을 전송 선로의 하부 또는 주변 영역에 배치하여, 전송선로의 치수 (예: 폭)의 큰 증가 없이 저손실 전송 선로를 구현할 수 있다는 장점이 있다. 이와 관련하여, 에어 갭이 배치되는 전송 선로의 폭이 다소 증가할 수 있지만, 안테나와 같이 물리적 치수가 크게 증가하지는 않는다는 장점이 있다.
특히, 밀리미터파 대역에서는 두께가 얇은 유전체 기판을 사용함에 따라, 전송선로의 폭이 감소하게 된다. 이와 같이 감소된 전송선로 폭에 따라 공정 상 오차에 전송선로의 전기적 특성이 민감하게 변하는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 유전체가 제거된 에어 갭에 의해 전송선로의 폭이 다소 증가하면, 공정 상 오차에 따른 특성 변화가 완화된다는 장점이 있다.
한편, 도 4 내지 도 7을 참조하면, 전자 기기는 안테나(1110, 2110), 전송 선로(1120, 1140), 연결부(Interconnection Unit, 1130) 및 송수신부 회로(transceiver circuitry, 1250)를 포함한다. 이와 관련하여, 안테나(1110), 전송 선로(1120, 1140, 1140a, 1140b, 1140c) 및 송수신부 회로(1250)는 유전체 기판(dielectric substrate, 1100) 상에 구현될 수 있다.
이와 관련하여, 안테나(1110, 2110)는 밀리미터파 대역에서 신호를 송신 및 수신할 수 있도록 복수의 안테나 소자로 이루어진 배열 안테나(array antenna)로 구성 가능하다. 이와 같은 배열 안테나 형태의 안테나(1110)는 유전체 기판 상에 구현되는 패치 안테나(patch antenna)로 구성 가능하다. 하지만, 이러한 안테나(1110)는 패치 안테나 형태에 한정되는 것은 아니고, 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 임의의 형태의 방사 소자로 구현 가능하다.
한편, 안테나(1110, 2110)는 제1 유전체 기판(1100a) 상에 구현되고, 송수신부 회로(1250)는 제2 유전체 기판(1100b) 상에 구현될 수 있다. 예를 들어, 안테나(1110, 2110)는 제1 유전체 기판(1100a) 상에 프린트된 형태로 구현되고, 송수신부 회로(1250)는 제2 유전체 기판(1100b)에 장착(mount)될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니고, 도 3과 같이 안테나(1110, 2110)는 전자 기기의 측면 및/또는 배면에 배치될 수도 있다. 구체적으로, 전자 기기의 측면 및/또는 배면에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4)이 배치될 수 있다.
한편, 전송 선로(1120, 1140, 1140a, 1140b, 1140c)는 안테나(1110, 2110)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성되어, 안테나(1110, 2110)와 송수신부 회로(1250) 간의 신호를 전달할 수 있다. 전송 선로(1120, 1140, 1140a, 1140b, 1140c)는 안테나(1110, 2110)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성되어, 안테나(1110)와 송수신부 회로(1250) 간의 신호를 전달할 수 있다. 구체적으로 전송 선로(1120)는 안테나(1110, 2110)와 연결부(1130)를 연결하도록 구성된다. 또한, 전송 선로(1140, 1140a, 1140b, 1140c)는 연결부(1130)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성된다.
한편, 전송 선로(1120, 1140, 1140a, 1140b, 1140c)는 도 7에 도시된 바와 같이, 동일평면 도파관(coplanar waveguide)으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 전송 선로(1120, 1140, 1140a, 1140b, 1140c)가 배치되는 영역과 동일 평면에 그라운드로 동작하는 그라운드 패턴(GND1)이 배치되는 동일평면 도파관으로 형성된다.
도 7(a)를 참조하면, 전송 선로(1140)는 별도의 에어 갭 없이 마이크로 스트립 라인 형태의 동일평면 도파관(coplanar waveguide) 구조로 형성될 수 있다. 하지만, 전송 선로(1140) 하부의 유전체 영역에 의한 유전체 손실(dielectric loss)로 인하여 전송 선로 손실이 증가할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 전송 선로(1120, 1140, 1140b, 1140c) 하부의 유전체 영역을 다양한 형태로 제거(elimination)하여, 저손실 전송 선로를 구현하는 방법을 제시한다. 이와 관련하여, 도 4 내지 도 6 및 도 7(b)를 참조하면, 전자 기기는, 유전체(1100), 안테나(1110, 2110), 송수신부 회로(1250) 및 전송 선로(1140b)를 포함하도록 구성 가능하다. 이와 관련하여, 전송 선로(1140b)는 안테나(1110, 2110) 및 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성된다. 한편, 전송 선로(1140b) 또는 안테나(1110, 2110)가 배치되는 유전체 기판(1100a)은 전송 선로(1120, 1140b)에 인접한 영역에 대응하는 유전체 영역이 제거된 에어 갭(air gap)을 포함한다.
이와 관련하여, 전송 선로(1120, 1140b)의 폭(w1)과 전송 선로(1120, 1140b) 하부의 유전체의 폭(D1)은 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 전송 선로(1120, 1140b)의 하부에 배치되는 유전체 영역의 경계와 그라운드 평면(GND1)이 배치되는 유전체 영역의 경계 사이에 에어 갭이 배치될 수 있다. 따라서, 전송 선로(1120, 1140b)의 하부에 배치되는 유전체 영역과 그라운드 평면(GND1)이 배치되는 유전체 영역은 상호 간에 a1의 간격으로 에어 갭에 의해 분리될 수 있다. 즉, 전송 선로(1120, 1140b) 좌측과 우측의 유전체를 제거하여 저손실 전송 선로 (1120, 1140b)를 구현할 수 있다. 이때, 전송 선로 (1120, 1140b)의 좌측과 우측에 유전체가 제거된 에어 갭에 의해, 전송 선로 (1120, 1140b)에서의 누설 전계(fringing field)가 감소하여 저손실 전송 선로 구현이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 전송 선로 (1120, 1140b)의 좌측과 우측에 유전체가 제거된 에어 갭에 의해, 유전체 기판의 유효 유전율(effective permittivity)이 감소하게 되어, 유전체 손실이 감소한다는 장점이 있다. 한편, 에어 갭의 폭(a1)은 전송 선로(1120, 1140b)의 폭(w1)에 비례하도록 설정 가능하다. 다만, 좁은 선폭(w1)의 경우에도 해당 주파수 대역을 고려하여 에어 갭의 폭(a1)은 일정 간격 이상이 되도록 설정할 수 있다.
한편, 도 4 내지 도 6 및 도 7(c)를 참조하면, 전자 기기는, 유전체(1100), 안테나(1110, 2110), 송수신부 회로(1250) 및 전송 선로(1140c)를 포함하도록 구성 가능하다. 이와 관련하여, 전송 선로(1140c)는 안테나(1110, 2110) 및 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성된다. 한편, 전송 선로(1140c) 또는 안테나(1110, 2110)가 배치되는 유전체 기판(1100a)은 전송 선로(1120, 1140c)에 인접한 영역에 대응하는 유전체 영역이 제거된 에어 갭(air gap)을 포함한다.
이와 관련하여, 전송 선로(1120, 1140c)의 폭(w2)과 전송 선로(1120, 1140b) 하부의 유전체의 폭(D2)은 상이하게 형성될 수 있다. 이 경우에도, 전송 선로(1120, 1140c) 좌측과 우측의 유전체를 제거하여 저손실 전송 선로 (1120, 1140c)를 구현할 수 있다. 구체적으로, 전송 선로(1120, 1140c)의 폭(w2)보다 전송 선로(1120, 1140c) 하부의 유전체의 폭(D2)이 더 넓도록 구성 가능하다. 다시 말해서, 전송 선로(1120, 1140c)의 하부에 배치되는 유전체 영역의 폭이 전송 선로(1120, 1140c)의 폭보다 넓게 형성될 수 있다. 이에 따라, 전송 선로(1120, 1140c)가 배치되는 유전체 영역의 경계와 그라운드 평면(GND1)이 배치되는 유전체 영역의 경계 사이에 에어 갭이 배치될 수 있다.
이와 관련하여, 전송 선로(1120, 1140b) 하부의 유전체의 폭(D2)을 D2 ≤2*w2가 되도록 구성 가능하다. 따라서, 전송 선로(1120, 1140b) 하부의 유전체의 폭(D2)을 w2 ≤ D2 ≤ 2*w2가 되도록 하여, 저손실 전송 선로의 구현과 동시에 제작상의 구현이 용이하다는 장점이 있다.
구체적으로, 본 발명에서는 전송선로와 그라운드 사이의 유전체를 Depth R/T공정과 같은 깎는 공정에 의해 에어 갭, 또는 에어 공간(Air Space)를 형성시켜 저손실 전송 선로를 구현할 수 있다. 하지만, 도 7(b)와 같이 전송 선로 하부의 유전체의 폭을 전송 선로와 동일하거나 또는 거의 유사하게 깎는 공정 시, 미세 공정 구현에 따른 비용 증가가 발생할 수 있다. 또한, 유전체의 폭을 전송 선로와 동일하거나 또는 거의 유사하게 깎는 공정에 의해 전송 선로도 함께 깎임에 선폭 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 전송 선로 손실 차이가 크게 발생하지 않지 않는 범위에서 전송 선로(1120, 1140b) 하부의 유전체의 폭(D2)을 D2 ≤ 2*w2가 되도록 구성할 수 있다는 장점이 있다.
이 경우에도, 전송 선로 (1120, 1140c)의 좌측과 우측에 유전체가 제거된 에어 갭에 의해, 전송 선로 (1120, 1140c)에서의 누설 전계가 감소하여 저손실 전송 선로 구현이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 전송 선로 (1120, 1140c)의 좌측과 우측에 유전체가 제거된 에어 갭에 의해, 유전체 기판의 유효 유전율이 감소하게 되어, 유전체 손실이 감소한다는 장점이 있다. 한편, 에어 갭의 폭(a2)은 전송 선로(1120, 1140c)의 폭(w2)에 비례하도록 설정 가능하다. 다만, 좁은 선폭(w2)의 경우에도 해당 주파수 대역을 고려하여 에어 갭의 폭(a2)은 일정 간격 이상이 되도록 설정할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저손실 전송선로 구조를 나타낸다. 도 4 내지 도 6 및 도 8을 참조하면, 전자 기기는 유전체(1100), 안테나(1110, 2110), 전송 선로(1120, 1140), 연결부(Interconnection Unit, 1130) 및 송수신부 회로(transceiver circuitry, 1250)를 포함한다. 이와 관련하여, 안테나(1110, 2110), 전송 선로(1120, 1140, 1140a, 1140b, 1140c) 및 송수신부 회로(1250)는 유전체 기판(dielectric substrate, 1100) 상에 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 안테나(1110) 및 송수신부 회로(1250)에 대한 상세한 설명은 도 7에서의 설명으로 대체한다.
한편, 전송 선로(1120, 1140, 1140d, 1140e, 1140f)는 안테나(1110, 2110)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성되어, 안테나(1110, 2110)와 송수신부 회로(1250) 간의 신호를 전달할 수 있다. 전송 선로(1120, 1140, 1140d, 1140e, 1140f)는 안테나(1110, 2110)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성되어, 안테나(1110, 2110)와 송수신부 회로(1250) 간의 신호를 전달할 수 있다. 구체적으로 전송 선로(1120)는 안테나(1110)와 연결부(1130)를 연결하도록 구성된다. 또한, 전송 선로(1140, 1140d, 1140e, 1140f)는 연결부(1130)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성된다.
도 8(a)를 참조하면, 에어 갭은 전송 선로(1140d)가 배치되는 유전체 영역 상에 존재한다. 한편, 에어 갭의 중심은 전송 선로(1140d)의 폭 방향 중심(center in width direction)과 실질적으로 일치(substantially match)하도록 구성 가능하다. 이에 따라, 전송 선로(1140d)를 통해 전달되는 신호의 전계(electric field)가 가장 강하게 분포된 영역에 유전체가 제거되어, 유전체 손실을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.
구체적으로, 에어 갭은 전송 선로(1140d)가 배치되는 유전체 영역 상에 존재한다. 또한, 에어 갭의 폭(a3)은 전송 선로(1140e)의 폭(w3)보다 좁게 형성되어, 전송 선로(1140d)의 하부의 유전체 일부가 전송 선로(1140d)를 지지(support)하도록 형성될 수 있다.
또한, 도 8(b)에서도, 에어 갭은 전송 선로(1140e)가 배치되는 유전체 영역 상에 존재한다. 또한, 에어 갭의 중심은 전송 선로(1140e)의 폭 방향 중심(center in width direction)과 실질적으로 일치하도록 구성 가능하다. 이에 따라, 전송 선로(1140e)를 통해 전달되는 신호의 전계(electric field)가 가장 강하게 분포된 영역에 유전체가 제거되어, 유전체 손실을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.
구체적으로, 에어 갭은 전송 선로(1140e)가 배치되는 유전체 영역 상에 존재한다. 또한, 에어 갭의 폭(a4)은 전송 선로(1140e)의 폭(w4)보다 넓게 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 전송 선로(1140e)는 전송 선로(1140e)의 상부의 제2 유전체 기판(1100a) 상에 형성될 수 있다. 이때, 전송 선로(1140e) 하부의 제1 유전체 기판(1100b) 상에 에어 갭이 배치될 수 있다.
또한, 제2 유전체 기판(1100a)의 상부에는 안테나(ANT)가 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 안테나(ANT)는 도 4 내지 도 6의 안테나(1110)에 해당한다. 여기서, 안테나(ANT)는 밀리미터파 대역에서 빔 포밍을 수행하는 배열 안테나로 구성될 수 있다. 도 6을 참조하면, 안테나(ANT)는 제1 및 제2 주파수 대역에서 각각 동작하는 안테나(1110, 2110)를 포함할 수 있다. 또한, 안테나(ANT)는 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있도록 안테나(ANT1, ANT2)를 포함할 수 있다.
한편, 도 8(c)를 참조하면, 제2 유전체 기판(1100a)의 상부에 형성되는 제2 그라운드 패턴(GND2)을 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 그라운드 패턴(GND2)은 전송 선로(1140f)의 상부 전체와 그라운드 패턴(GND1)의 상부의 적어도 일부를 커버하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 전송 선로(1140f)는 상부와 하부에 모두 그라운드가 배치되는 스트립 라인 구조(strip line structure)로 구성될 수 있다. 이에 따라, 도 8(c)와 같은 저손실 전송 선로(1140f)는 에어 갭에 의해 유전체 손실이 저감되고, 스트립 라인 구조에 의해 방사 손실이 저감된다는 장점이 있다.
한편, 이러한 스트립 라인 구조에서도 도 8(b)와 같이 제2 유전체 기판(1100a) 상부에 안테나가 배치될 수 있도록 제2 그라운드 패턴(GND2)이 형성될 수 있다. 이를 위해, 제2 유전체 기판(1100a) 상부에 안테나가 배치되는 공간에는 제2 그라운드 패턴(GND2)이 배치되지 않도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 전송선로의 저손실 특성을 유지하면서 안테나와 같은 방사소자가 배치될 수 있는 구조를 제시할 수 있다는 장점이 있다. 또는, 제2 유전체 기판(1100a) 상부에 안테나는 슬롯 안테나로 구성되고, 슬롯 안테나가 제2 그라운드 패턴(GND2) 상에 형성될 수 있다.
한편, 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 저손실 전송 선로 구조를 3차원 뷰(three-dimensional view)를 나타낸다. 구체적으로, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송선로 하부의 유전체의 좌측과 우측 경계가 제거된 구조의 3차원 뷰를 나타낸다. 반면에, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전송선로 하부의 중심 영역의 유전체가 제거된 구조의 3차원 뷰를 나타낸다.
도 7(b) 및 도 9를 참조하면, 전송 선로(1120, 1140b)의 폭(w1)과 전송 선로(1120, 1140b) 하부의 유전체의 폭(D1)은 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 전송 선로(1120, 1140b) 좌측과 우측의 유전체를 제거하여 저손실 전송 선로 (1120, 1140b)를 구현할 수 있다. 이때, 전송 선로 (1120, 1140b)의 좌측과 우측에 유전체가 제거된 에어 갭에 의해, 전송 선로 (1120, 1140b)에서의 누설 전계(fringing field)가 감소하여 저손실 전송 선로 구현이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 전송 선로 (1120, 1140b)의 좌측과 우측에 유전체가 제거된 에어 갭에 의해, 유전체 기판의 유효 유전율(effective permittivity)이 감소하게 되어, 유전체 손실이 감소한다는 장점이 있다. 한편, 에어 갭의 폭(a1)은 전송 선로(1120, 1140b)의 폭(w1)에 비례하도록 설정 가능하다. 다만, 좁은 선폭(w1)의 경우에도 해당 주파수 대역을 고려하여 에어 갭의 폭(a1)은 일정 간격 이상이 되도록 설정할 수 있다.
한편 전송 선로(1120, 1140b) 하부의 유전체의 폭(D1)은 도 7(b) 및 도 9의 예시에 한정되는 것이 아니라, 도 7(c)에 도시된 바와 같은 구조로 구현 가능하다. 즉, 전송 선로(1120, 1140c) 하부의 유전체의 폭(D2)은 전송 선로(1120, 1140b)의 폭(w2)보다 넓게 형성될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 7(c)에 대한 설명으로 대체한다.
한편, 도 7(c)와 같이, 전송 선로(1120, 1140c)의 폭(w2)과 전송 선로(1120, 1140b) 하부의 유전체의 폭(D2)은 상이하게 형성될 수 있다. 이 경우에도, 전송 선로(1120, 1140c) 좌측과 우측의 유전체를 제거하여 저손실 전송 선로 (1120, 1140c)를 구현할 수 있다. 구체적으로, 전송 선로(1120, 1140c)의 폭(w2)보다 전송 선로(1120, 1140c) 하부의 유전체의 폭(D2)이 더 넓도록 구성 가능하다. 이와 관련하여, 전송 선로(1120, 1140b) 하부의 유전체의 폭(D2)을 D2 ≤ 2*w2가 되도록 구성 가능하다. 따라서, 전송 선로(1120, 1140b) 하부의 유전체의 폭(D2)을 w2 ≤ D2 ≤ 2*w2가 되도록 하여, 저손실 전송 선로의 구현과 동시에 제작상의 구현이 용이하다는 장점이 있다.
한편, 도 9에서 그라운드 패턴(GND1)은 유전체 기판(1100)의 하부에 배치되는 그라운드와 수직 연결(vertical connection)을 구성하는 복수의 비아(via)들을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 비아(via)들은, 그라운드 평면(GND1)이 배치되는 유전체 영역(1100)의 경계로부터 일정 거리(v1)만큼 이격된 위치에 일정 간격(v2)으로 배치될 수 있다. 구체적으로, 복수의 비아(via)들은 전송 선로(1140b)의 길이 방향으로 전송 선로(1140b)를 통해 전달되는 신호의 파장에 기반하는 일정 간격(v2)으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 동일평면 도파관 구조의 복수의 비아(via)들은 에어 갭을 구비한 전송 선로(1120, 1140b)가 제1 및 제2 주파수 대역에서 저손실 특성을 유지하도록 최적화된 이격 거리(v1) 및 간격(v2)으로 주기적으로 배치될 수 있다.
한편, 도 8(a) 및 도 9를 참조하면, 에어 갭은 전송 선로(1140d)가 배치되는 유전체 영역 상에 존재한다. 한편, 에어 갭의 중심은 전송 선로(1140d)의 폭 방향 중심(center in width direction)과 실질적으로 일치(substantially match)하도록 구성 가능하다. 이에 따라, 전송 선로(1140d)를 통해 전달되는 신호의 전계가 가장 강하게 분포된 영역에 유전체가 제거되어, 유전체 손실을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.
구체적으로, 에어 갭은 전송 선로(1140d)가 배치되는 유전체 영역 상에 존재한다. 또한, 에어 갭의 폭(a3)은 전송 선로(1140e)의 폭(w3)보다 좁게 형성되어, 전송 선로(1140d)의 하부의 유전체 일부가 전송 선로(1140d)를 지지(support)하도록 형성될 수 있다.
한편, 전송 선로(1140e)의 폭(w3)이 에어 갭의 폭(a3)보다 더 넓게 구성되어, 전송 선로(1140e)가 유전체(1100)를 통해 지지 가능한 도 8(a) 및 도 9의 구조에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 도 8(b)를 참조하면, 에어 갭의 폭(a4)은 전송 선로(1140e)의 폭(w4)보다 넓게 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 전송 선로(1140e)는 전송 선로(1140e)의 상부의 제2 유전체 기판(1100a) 상에 형성될 수 있다. 이때, 전송 선로(1140e) 하부의 제1 유전체 기판(1100b) 상에 에어 갭이 배치될 수 있다. 또한, 제2 유전체 기판(1100a)의 상부에는 안테나(ANT)가 배치될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 8(b)에서의 설명으로 대체한다.
한편, 도 9와 같은 에어 갭 구조에서, 전송 선로(1140)의 상부에 도 8(c)와 같이 제2 유전체 기판(1110a)이 더 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 8(c)를 참조하면, 제2 유전체 기판(1100a)의 상부에 형성되는 제2 그라운드 패턴(GND2)을 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 그라운드 패턴(GND2)은 전송 선로(1140f)의 상부 전체와 그라운드 패턴(GND1)의 상부의 적어도 일부를 커버하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 전송 선로(1140f)는 상부와 하부에 모두 그라운드가 배치되는 스트립 라인 구조(strip line structure)로 구성될 수 있다. 이에 따라, 도 8(c)와 같은 저손실 전송 선로(1140f)는 에어 갭에 의해 유전체 손실이 저감되고, 스트립 라인 구조에 의해 방사 손실이 저감된다는 장점이 있다.
한편, 도 11은 본 발명에 따른 다양한 저손실 전송 선로 구조에서 주파수 변화에 따른 삽입 손실(insertion loss) 특성을 나타낸다. 이와 관련하여, 'Co-planar'는 도 7(a)와 같이 에어 갭 없이 동일 평면 도파관 구조만 채택한 경우이다. 반면에 'Microstrip-line'은 도 7(a)과 같이 복수의 비아들에 의한 동일 평면 도파관 구조가 아닌 일반 마이크로 스트립 라인 구조를 나타낸다.
한편, 'Proposed 1'은 도 7(b)와 같이 전송 선로(1140b)의 하부에 전송 선로(1140b)의 폭(w1)과 동일한 폭으로 유전체 영역이 형성된 경우이다. 또한, 'Proposed 2'는 도 8(a)와 같이 전송 선로(1140d)의 하부에 전송 선로(1140d)의 폭(w3)보다 좁은 폭(a3)으로 에어 갭이 형성된 경우이다. 반면에, 'Proposed 3'은 도 8(b)와 같이 전송 선로(1140e)의 하부에 전송 선로(1140e)의 폭(w4)보다 넓은 폭(a4)으로 에어 갭이 형성된 경우이다. 이때, 'Proposed 3'는 제2 유전체(1140e)의 상부에 안테나(ANT)가 별도로 배치되지 않은 것으로 가정한다.
이와 관련하여, 표 1은 마이크로 스트립라인 구조, 동일평면 도파관 구조와 제안된 다양한 형태의 에어 갭 구조에 따른 삽입 손실 특성을 비교한 것이다. 표 1의 결과는 전송선로 길이 1cm 당 삽입 손실을 비교한 것이다. 구체적으로, 제1 및 제2 주파수 대역의 중심 주파수인 28GHz와 38.5GHz에서 약 36% 및 53% 정도 성능이 개선됨을 알 수 있다.
S21 (dB/cm) Insertion loss @ 28GHz Insertion loss @ 38.5GHz
Co-planar -0.39dB -0.49dB
Microstrip-line -0.39dB -0.50dB
Proposed 1 -0.32dB -0.44dB
Proposed 2 -0.31B -0.39dB
Proposed 3 -0.25dB -0.32dB
도 11 및 표 1을 참조하면, 제1 및 제2 주파수 대역의 중심 주파수는 각각 28GHz와 38.5GHz인 것으로 가정할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 밀리미터파 대역의 5G 통신 시스템의 주파수에 해당할 수 있다. 시뮬레이션 결과를 참조하면, 제1 주파수 대역의 중심 주파수인 28GHz에서 삽입 손실은 Microstrip-line 과 Co-planar 구조에서 모두 -0.39dB이다. 한편, Proposed 1 내지 3에 대해 28GHz에서 삽입 손실은 각각 -0.32B, -0.31B, -0.25dB을 값을 가짐을 알 수 있다. 이에 따라, 전송 선로 하부의 유전체 중 전송 선로에 인접한 영역의 유전체를 제거(Proposed 1)하거나 또는 전송 선로 하부의 중심 영역의 유전체를 제거(Proposed 2, 3)하여, 저손실 전송 선로의 구현이 가능하다. 특히, 전송 선로에 의해 전달되는 신호에 의해 전계 분포(electric field distribution)가 집중되는 중심 영역의 유전체를 제거하는 경우, 삽입 손실 특성이 더욱 개선된다.
이와 관련하여, 도 12는 본 발명에 따른 에어 갭을 구비한 전송 선로에서 전계 분포를 나타낸다. 즉, 도 12의 전송 선로 구조는 도 8 (a) 내지 도 8(c)와 같이 전송 선로 하부의 유전체 영역이 제거된 구조를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 전송 선로에 의해 전달되는 신호에 의해 전계 분포는 전송 선로의 좌측 및 우측 경계 영역보다는 전송 선로의 중심 영역에서 강하게 분포됨을 알 수 있다. 따라서, 도 8 (a) 내지 도 8(c)와 같이 전송 선로 하부의 유전체 영역이 제거된 에어 갭을 통해, 전계가 주로 배치되는 영역에서 유전체에 의한 유전체 손실을 감소시킬 수 있다.
이상에서는, 본 발명에 따른 저손실 전송 선로의 구조와 기술적 특징에 대해 살펴보았다. 이하에서는, 도 7 내지 도 10의 저손실 전송 선로를 구비하는 도 4 내지 도 6의 무선 통신부 구조에서, 에어 갭(air-gap)이 배치되는 구조에 따른 저손실 구조와 또 다른 기술적 특징에 대해 살펴보기로 한다.
도 4 내지 도 6 및 도 7 내지 도 10를 참조하면, 전송 선로 영역에 배치된 에어 갭은 저손실 전송 구조를 지원할 뿐만 아니라, 송수신부 회로(1250)의 송신 출력과 수신 저잡음 특성을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 송수신부 회로(1250) 내의 전력 증폭기(210) 또는 저잡음 증폭기(310)와 안테나(1110, 2110) 간에 배치되는 전송 선로 영역(1120, 1140)에 에어 갭이 배치될 수 있다. 이와 같이, 전송 선로 영역(1120, 1140)에 에어 갭이 배치되어, 송수신부 회로(1250)의 송신 출력과 수신 저잡음 특성을 개선시킬 수 있다. 이와 관련하여, 송수신부 회로(1250)에서 송신부에서 고출력 신호를 출력하는 전력 증폭기(210)에서 발생하는 열이 전력 증폭기(210) 주변에 배치되는 에어 갭에 따라 열을 외부로 배출할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 전력 증폭기(210)에서 발생하는 열이 전력 증폭기(210)에 연결된 전송 선로에 배치되는 에어 갭에 의해 열을 외부로 배출할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 송수신부 회로(1250)의 수신부에서 저잡음 출력 신호를 출력하는 저잡음 증폭기(310)에서 발생하는 열이 저잡음 증폭기(310) 주변에 배치되는 에어 갭에 따라 열을 외부로 배출할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 저잡음 증폭기(310)에서 발생하는 열이 저잡음 증폭기(310)에 연결된 전송 선로에 배치되는 에어 갭에 의해 열을 외부로 배출할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 전력 증폭기(210) 또는 저잡음 증폭기(310) 내의 증폭기 소자(amplifier device) 주변 또는 인접한 영역의 유전체에 에어 갭이 배치될 수 있다. 이에 따라, 전력 증폭기(210) 또는 저잡음 증폭기(310)에 의해 발생하는 열에 의한 송수신부 회로(120)의 온도 상승을 방지할 수 있다.
한편, 도 3, 도 6, 도 7 내지 도 10를 참조하면, 안테나(1110, 2110)는 복수의 주파수 대역에서 동작하는 복수의 배열 안테나를 구비할 수 있다. 예를 들어, 안테나(1110)는 제1 안테나(1110) 및 제2 안테나(2110)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 안테나(1110) 및 제2 안테나(210)는 2x2에 한정되는 것은 아니라, 4 x4, 8x9 및 16x16 등으로 확장 가능하다. 이와 관련하여, 제1 안테나(1110)는 제1 주파수 대역에서 제1 신호를 송신하거나 수신하도록 구성된다. 반면에, 제2 안테나(2110)는 제2 주파수 대역에서 제2 신호를 송신하거나 수신하도록 구성된다. 여기서, 제1 및 제2 주파수 대역의 중심 주파수는 28GHz 및 38.5GHz일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 밀리미터파 대역의 임의의 주파수일 수 있다.
이와 관련하여, 송수신부 회로(1250)와 제1 안테나(1110) 간에 형성된 제1 전송 선로(1120a, 1140b)가 배치되는 영역 또는 주변 영역에 에어 갭이 배치될 수 있다. 또한, 송수신부 회로(1250)와 제2 안테나(2110) 간에 형성된 제2 전송 선로 간에 형성된 제2 전송 선로(1120a, 1140b)가 배치되는 영역 또는 주변 영역에 에어 갭이 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 및 제2 전송 선로에 구현된 에어 갭의 형태와 폭은 제1 및 제2 주파수 대역에서 최적의 형태로 상이하게 구성될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 안테나(1110, 2110)는 각각 복수의 방사 소자들(radiating elements)로 구성된 제1 및 제2 배열 안테나로 구성 가능하다. 구체적으로, 제1 및 제2 배열 안테나의 각각의 방사 소자와 송수신부 회로(1250) 내의 전력 증폭기(210) 또는 저잡음 증폭기(310)가 배치되는 영역 또는 주변 영역에 에어 갭이 배치될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 배열 안테나의 제1 및 제2 급전선(feeding line)이 배치되는 영역 또는 주변 영역에 에어 갭이 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 및 제2 급전선이 배치되는 영역 또는 주변 영역에 에어 갭의 형태와 폭은 제1 및 제2 주파수 대역에서 최적의 형태로 상이하게 구성될 수 있다.
한편, 도 3, 도 4, 도 5, 도 7 내지 도 10를 참조하면, 안테나(1110a, 1110b)는 동일 주파수 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 안테나(1110a, 1110b)는 동일 주파수 대역에서 다중 입출력으로 동작하거나 또는 최적 신호 송수신을 수행하도록 구성될 수 있다. 이때, 다중 입출력(MIMO) 동작 또는 최적 신호 송수신을 위해 복수의 안테나를 구비할 수 있다. 예를 들어, 안테나(1110)는 제1 안테나(1110a) 및 제2 안테나(1110b)를 포함할 수 있다. 이때, 안테나(1110)의 개수는 2개에 한정되는 것은 아니라, 4개, 8개 및 16개 등으로 확장 가능하다.
이와 관련하여, 제1 및 제2 안테나(1110a, 1110b)는 전자 기기의 상부와 하부에 배치될 수 있다. 제1 안테나(1110a)와 송수신부 회로(1250) 간의 제1 전송 선로(1120a, 1140a)와 제2 안테나(1110b)와 송수신부 회로(1250) 간의 제2 전송 선로(1120b, 1140b) 사이에 에어 갭이 배치될 수 있다.
다시, 도 3, 도 6, 도 7 내지 도 10를 참조하면, 제1 배열 안테나(1110)와 제2 배열 안테나(2110)는 서로 다른 주파수 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 배열 안테나(1110)와 송수신부 회로(1250) 간의 제1 전송 선로에 제1 에어 갭이 배치될 수 있다. 또한, 제2 배열 안테나(2110)와 송수신부 회로(1250) 간의 제2 전송 선로에 제2 에어 갭이 배치될 수 있다. 이때, 제2 에어 갭의 형태는 제1주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 전기적 성능이 최적화되도록 제1 에어 갭의 형태와 상이하게 구성될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 양상에 따른 에어 갭을 포함하는 전송 선로를 구비하는 전자 기기에 대해 살펴보았다. 이하에서는, 본 발명의 다른 양상에 따른 에어 갭을 포함하는 전송 선로를 구비하는 전자 기기에 대해 살펴보았다. 이와 관련하여, 본 발명의 다른 양상에 따른 에어 갭을 포함하는 전송 선로는 적어도 하나의 레이어(layer)를 포함하는 유전체 기판을 특징으로 한다. 이와 관련하여, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 유전체 기판(1100)은 적어도 하나의 레이어(layer)를 포함하고, 제1 및 제2 유전체 기판(1100a, 1100b)를 포함한다.
한편, 전자 기기는 유전체 기판(1100)에 장착되는 송수신부 회로(transceiver circuitry, 1250)를 더 포함한다. 또한, 도 7 내지 도 10을 참조하면, 유전체 기판(1100)은 송수신부 회로(1250)가 배치되는 레이어 상에 배치되는 전송 선로(1140a 내지 1140f)를 포함한다. 한편, 전송 선로(1120, 1140a 내지 1140f)는 안테나(1110, 2110)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성 가능하다. 이때, 전송 선로(1120, 1140a 내지 1140f)는 연결부(1130)를 통해 안테나(1110, 2110)와 송수신부 회로(1250)를 연결하도록 구성 가능하다.
한편, 전송 선로(1120, 1140a 내지 1140f) 또는 안테나(1110, 2110)가 배치되는 유전체 기판(1100)은 유전체 영역이 제거된 에어 갭(air gap)을 포함한다. 이때, 유전체 영역이 제거된 에어 갭은 전송 선로(1120, 1140a 내지 1140f)가 배치되거나 또는 전송 선로(1120, 1140a 내지 1140f)에 인접한 영역에 대응하는 유전체 영역이 제거되는 것을 특징으로 한다.
한편, 전송 선로(1120, 1140a 내지 1140f)는, 전송 선로(1120, 1140a 내지 1140f)가 배치되는 영역과 동일 평면에 그라운드로 동작하는 그라운드 패턴(ground plane)이 배치되는 동일평면 도파관(coplanar waveguide)으로 형성될 수 있다.
에어 갭 구조와 관련하여 도 7(b), (c)를 참조하면, 전송 선로의 하부에 배치되는 유전체 영역의 폭이 전송 선로(1120, 1140b 및 1140c)의 폭보다 넓거나 또는 동일하게 형성될 수 있다. 또한, 유전체 영역의 경계와 그라운드 평면(GND1)이 배치되는 유전체 영역의 경계 사이에 에어 갭이 배치되어, 양 쪽 유전체 영역을 분리할 수 있다.
도 8을 참조하면, 에어 갭은 전송 선로(1120, 1140d 내지 1140f)가 배치되는 유전체 영역 상에 존재할 수 있다. 이와 관련하여, 에어 갭의 중심은 전송 선로(1120, 1140d 내지 1140f)의 폭 방향 중심(center in width direction)과 실질적으로 일치하도록 구성 가능하다. 이와 관련하여, 전송 선로(1120, 1140d 내지 1140f)를 통해 전달되는 신호의 전계(electric field)가 가장 강하게 분포된 영역에 유전체가 제거될 수 있다는 장점이 있다.
한편, 도 8(b) 및 도 8(c)를 참조하면, 에어 갭의 폭(a4, a5)은 전송 선로의 폭(w4, w5)보다 넓게 형성될 수 있다. 이를 위해, 전송 선로(1120, 1140d 내지 1140f)의 상부의 제2 유전체 기판(1100a) 상에 전송 선로(1120, 1140e, 1140f)가 형성될 수 있다. 따라서, 전송 선로(1120, 1140e, 1140f)의 폭(w4, w5)보다 에어 갭의 폭(a4, a5)보다 넓게 구현되어, 도 12와 같이 저손실 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 저손실 전송선로를 구비하는 전자 기기에 대해 살펴보았다. 이와 같은 저손실 전송선로를 구비하는 전자 기기의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 전송 선로 하부 또는 주변 영역의 유전체를 제거하여, 유전체 손실이 감소된 저손실 전송선로를 구비하는 전자 기기를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 밀리미터파 대역에서 복수의 안테나와 송수신부 회로 간의 전기적 손실이 감소되는 저손실 전송 선로를 구비하는 전자 기기를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전송 선로 하부에서 유전체가 제거되는 에어 갭의 폭을 전송 선로의 폭과 관계없이 구성하여, 저손실 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 유전체가 제거되는 에어 갭의 폭을 전송 선로의 폭보다 더 넓게 구현하기 위해, 전송 선로를 다른 유전체 상에 배치되도록 공정 상 구현하는 것이 가능하다는 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, 전력 증폭기와 트랜시버를 포함하는 송신부와 저잡음 증폭기를 포함하는 수신부와 RFIC의 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)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 (20)

  1. 전자 기기에 있어서,
    송수신부 회로(transceiver circuitry);
    안테나; 및
    상기 안테나와 상기 송수신부 회로를 연결하는 전송 선로(transmission line)를 포함하고,
    상기 전송 선로 또는 상기 안테나가 배치되는 유전체 기판(dielectric substrate)은,
    상기 전송 선로가 배치되거나 또는 상기 전송 선로에 인접한 영역에 대응하는 유전체 영역이 제거된 에어 갭(air gap)을 포함하는, 전자 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전송 선로는,
    상기 전송 선로가 배치되는 영역과 동일 평면에 그라운드로 동작하는 그라운드 패턴(ground plane)이 배치되는 동일평면 도파관(coplanar waveguide)으로 형성되는, 전자 기기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전송 선로의 하부에 배치되는 유전체 영역의 폭(width)이 상기 전송 선로의 폭보다 넓게 형성되고,
    상기 유전체 영역의 경계와 상기 그라운드 평면이 배치되는 유전체 영역의 경계 사이에 상기 에어 갭이 배치되는, 전자 기기
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전송 선로의 하부에 배치되는 유전체 영역의 폭은 상기 전송 선로의 폭과 동일하게 형성되고,
    상기 유전체 영역의 경계와 상기 그라운드 평면이 배치되는 유전체 영역의 경계 사이에 상기 에어 갭이 배치되는, 전자 기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에어 갭은 상기 전송 선로가 배치되는 유전체 영역 상에 존재하고,
    상기 에어 갭의 중심은 상기 전송 선로의 폭 방향 중심(center in width direction)과 일치하여, 상기 전송 선로를 통해 전달되는 신호의 전계(electric field)가 가장 강하게 분포된 영역에 유전체가 제거되는, 전자 기기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에어 갭은 상기 전송 선로가 배치되는 유전체 영역 상에 존재하고,
    상기 에어 갭의 폭은 상기 전송 선로의 폭보다 좁게 형성되어, 상기 전송 선로의 하부의 유전체 일부가 상기 전송 선로를 지지(support)하도록 형성되는, 전자 기기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에어 갭은 상기 전송 선로가 배치되는 유전체 영역 상에 존재하고,
    상기 에어 갭의 폭은 상기 전송 선로의 폭보다 넓게 형성될 수 있도록, 상기 전송 선로는 상기 전송 선로의 상부의 제2 유전체 기판 상에 형성되는, 전자 기기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 유전체 기판의 상부에 형성되는 제2 그라운드 패턴을 더 포함하고,
    상기 제2 그라운드 패턴은 상기 전송 선로의 상부 전체와 상기 그라운드 패턴의 상부의 적어도 일부를 커버하도록 형성되어, 상기 전송 선로는 상부와 하부에 모두 그라운드가 배치되는 스트립 라인 구조(strip line structure)로 구성되는, 전자 기기.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 그라운드 패턴은,
    상기 유전체 기판의 하부에 배치되는 그라운드와 수직 연결(vertical connection)을 구성하는 복수의 비아(via)들을 더 포함하고,
    상기 복수의 비아들은,
    상기 그라운드 평면이 배치되는 유전체 영역의 경계로부터 일정 거리 이격된 위치에 상기 전송 선로의 길이 방향으로 상기 전송 선로를 통해 전달되는 신호의 파장에 기반하는 일정 간격으로 배치되는, 전자 기기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 송수신부 회로 내의 전력 증폭기 또는 저잡음 증폭기와 상기 안테나 간에 배치되는 상기 전송 선로 영역에 상기 에어 갭이 배치되어, 상기 송수신부 회로의 송신 출력과 수신 저잡음 특성을 개선시키는 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전력 증폭기 또는 상기 저잡음 증폭기 내의 증폭기 소자(amplifier device) 주변 또는 인접한 영역의 유전체에 상기 에어 갭이 배치되어, 상기 전력 증폭기 또는 상기 저잡음 증폭기에 의해 발생하는 열(heat)에 의한 상기 송수신부 회로의 온도 상승을 방지하는 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나는,
    제1 주파수 대역에서 제1 신호를 송신하거나 수신하도록 구성된 제1 안테나; 및
    제2 주파수 대역에서 제2 신호를 송신하거나 수신하도록 구성된 제2 안테나를 포함하고,
    상기 송수신부 회로와 상기 제1 안테나 간에 형성된 제1 전송 선로와 상기 송수신부 회로와 상기 제2 안테나 간에 형성된 제2 전송 선로 간에 형성된 제2 전송 선로가 배치되는 영역 또는 주변 영역에 에어 갭이 배치되는, 전자 기기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 안테나는 각각 복수의 방사 소자들(radiating elements)로 구성된 제1 및 제2 배열 안테나이고,
    상기 제1 및 제2 배열 안테나의 각각의 방사 소자와 상기 송수신부 회로 내의 전력 증폭기 또는 저잡음 증폭기와 상기 제1 및 제2 배열 안테나의 제1 및 제2 급전선(feeding line)이 배치되는 영역 또는 주변 영역에 에어 갭이 배치되는, 전자 기기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 안테나는, 동일 주파수 대역에서 다중 입출력으로 동작하도록 구성되고,
    상기 제1 및 제2 안테나는 상기 전자 기기의 상부와 하부에 배치되고, 상기 제1 안테나와 상기 송수신부 회로 간의 제1 전송 선로와 상기 제2 안테나와 상기 송수신부 회로 간의 제2 전송 선로 사이에 상기 에어 갭이 배치되는, 전자 기기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 배열 안테나와 상기 제2 배열 안테나는 서로 다른 주파수 대역에서 동작하도록 구성되고,
    상기 제1 배열 안테나와 상기 송수신부 회로 간의 제1 전송 선로에 제1 에어 갭이 배치되고,
    상기 제2 배열 안테나와 상기 송수신부 회로 간의 제2 전송 선로에 제2 에어 갭이 배치되고,
    상기 제2 에어 갭의 형태는 상기 제1주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 전기적 성능이 최적화되도록 상기 제1 에어 갭의 형태는 상이하게 구성되는, 전자 기기.
  16. 전자 기기에 있어서,
    적어도 하나의 레이어(layer)를 포함하는 유전체 기판(dielectric substrate); 및
    상기 유전체 기판에 장착되는 송수신부 회로(transceiver circuitry)를 포함하고,
    상기 유전체 기판은,
    상기 송수신부 회로가 배치되는 레이어 상에 배치되고, 상기 안테나와 상기 송수신부 회로를 연결하는 전송 선로(transmission line)를 포함하고,
    상기 전송 선로 또는 상기 안테나가 배치되는 상기 유전체 기판(dielectric substrate)은,
    상기 전송 선로가 배치되거나 또는 상기 전송 선로에 인접한 영역에 대응하는 유전체 영역이 제거된 에어 갭(air gap)을 포함하는, 전자 기기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전송 선로의 하부에 배치되는 유전체 영역의 폭(width)이 상기 전송 선로의 폭보다 넓거나 또는 동일하게 형성되고,
    상기 유전체 영역의 경계와 상기 그라운드 평면이 배치되는 유전체 영역의 경계 사이에 상기 에어 갭이 배치되는, 전자 기기
  18. 제16항에 있어서,
    상기 에어 갭은 상기 전송 선로가 배치되는 유전체 영역 상에 존재하고,
    상기 에어 갭의 중심은 상기 전송 선로의 폭 방향 중심(center in width direction)과 일치하여, 상기 전송 선로를 통해 전달되는 신호의 전계(electric field)가 가장 강하게 분포된 영역에 유전체가 제거되는, 전자 기기.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 에어 갭은 상기 전송 선로가 배치되는 유전체 영역 상에 존재하고,
    상기 에어 갭의 폭은 상기 전송 선로의 폭보다 좁게 형성되어, 상기 전송 선로의 하부의 유전체 일부가 상기 전송 선로를 지지(support)하도록 형성되는, 전자 기기.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 에어 갭은 상기 전송 선로가 배치되는 유전체 영역 상에 존재하고,
    상기 에어 갭의 폭은 상기 전송 선로의 폭보다 넓게 형성될 수 있도록, 상기 전송 선로는 상기 전송 선로의 상부의 제2 유전체 기판 상에 형성되는, 전자 기기.
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