WO2021225313A1 - 안테나를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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WO2021225313A1
WO2021225313A1 PCT/KR2021/005151 KR2021005151W WO2021225313A1 WO 2021225313 A1 WO2021225313 A1 WO 2021225313A1 KR 2021005151 W KR2021005151 W KR 2021005151W WO 2021225313 A1 WO2021225313 A1 WO 2021225313A1
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WO
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disposed
substrate surface
antenna
electronic device
substrate
Prior art date
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PCT/KR2021/005151
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박성진
김기원
민현기
천재봉
홍일표
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삼성전자 주식회사
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Publication date
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    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2291—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles used in bluetooth or WI-FI devices of Wireless Local Area Networks [WLAN]
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    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Definitions

  • Various embodiments of the present invention relate to an electronic device including an antenna.
  • mmWave bands eg 3 Includes an antenna for a communication system (eg, 11ay, 5G (5th generation), pre-5G communication system, or new radio (NR)) that transmits and/or receives signals using frequencies in the GHz to 300 GHz band can do.
  • the electronic device may include an antenna for short-range communication.
  • Short-range wireless communication is applied to an electronic device (eg, a dongle) for short-distance communication that connects a first external electronic device (eg, a TV) and a second external electronic device (eg, a portable communication device (eg, a smart phone))
  • the electronic device for short-distance communication may include an antenna operating in a high frequency band therein, and may be configured to form a beam pattern in a specific direction.
  • short-range communication may include 802.11ay, which is a type of LAN of a wireless LAN (WLAN) IEEE 802.11 set. 802.11ay is being developed as a next-generation short-range wireless communication because it uses a relatively wider bandwidth (about 8.64 GHz) than other short-range communications in a high-frequency band (eg, about 60 GHz).
  • an electronic device for short-distance communication including an antenna using a high frequency is connected to an external electronic device (eg, a portable communication device) due to a narrow beamwidth
  • an external electronic device eg, a portable communication device
  • Antenna of another frequency band having a beam width may be used.
  • the electronic device for short-distance communication is connected to a first antenna structure operating in a first frequency band (eg, a legacy band) and a designated external electronic device to have a relatively wide beamwidth for fast searching of peripheral external devices, followed by fast data communication
  • it may include a second antenna structure operating in a second frequency band (eg, mmWave).
  • the electronic device may apply an arrangement structure in which antennas operating at different frequencies are radiated in a specified direction.
  • Various embodiments of the present invention may provide an electronic device including an antenna.
  • an electronic device including an antenna that can be quickly connected to an external device through antennas operating in different frequency bands.
  • an electronic device includes a housing and a first antenna structure disposed in an inner space of the housing, including a first substrate surface, a second substrate surface opposite to the first substrate surface, and the first substrate surface a first substrate (PCB) including a first plurality of insulating layers disposed between the second substrate surface and a first ground layer disposed on at least one insulating layer of the first plurality of insulating layers;
  • the first antenna structure overlaps the first ground layer and includes a conductive patch disposed on any one of the first plurality of insulating layers;
  • a second antenna structure disposed near the first substrate, a third substrate surface facing the same direction as the first substrate surface, a fourth substrate surface facing the same direction as the second substrate surface, and the third substrate a second substrate (subtrate) including a second plurality of insulating layers and a second ground layer disposed between the surface and the fourth substrate surface, and the third substrate than the fourth substrate surface among the second plurality of
  • an electronic device includes a housing and an internal space of the housing, a first substrate surface, a second substrate surface opposite to the first substrate surface, the first substrate surface and the second substrate
  • a substrate including a plurality of insulating layers disposed between surfaces and a ground layer disposed on at least one insulating layer of the plurality of insulating layers, and the first substrate surface overlapping the ground layer when viewed from above and a patch antenna disposed on a first insulating layer of the plurality of insulating layers, and the first substrate surface when viewed from above, overlapping the ground layer, and one insulating layer of the plurality of insulating layers and an array antenna disposed in a first wireless communication circuit disposed in the interior space and configured to transmit and/or receive a wireless signal of a first frequency band through the patch antenna, and disposed in the interior space, the array antenna a second wireless communication circuit configured to transmit and/or receive a radio signal of a second frequency band through ), the beam coverage of the patch antenna and the beam coverage of
  • the electronic device according to the exemplary embodiments of the present invention can be quickly connected to an external electronic device through antennas having at least partially overlapping beam coverage, different beamwidths, and efficiently disposing of different antennas.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a connection structure between an electronic device and external electronic devices according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a configuration of a second antenna structure according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an arrangement structure of a first antenna structure and a second antenna structure according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view of an electronic device viewed along line 6-6 of FIG. 5 according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 7 is a view comparing beam pattern directions through a first antenna structure and a second antenna structure according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a radiation pattern diagram comparing beam patterns of a first antenna structure and a second antenna structure according to various embodiments of the present disclosure
  • 9A is a diagram illustrating an arrangement structure of a first antenna structure and a second antenna structure according to various embodiments of the present disclosure
  • 9B is a partial cross-sectional view of an electronic device taken along line 9b-9b of FIG. 9A according to various embodiments of the present disclosure
  • 10A to 10D are partial cross-sectional views of an electronic device illustrating the arrangement structure of a patch antenna and an array antenna according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 101 in a network environment 100 according to various embodiments of the present disclosure.
  • an electronic device 101 communicates with an electronic device 102 through a first network 198 (eg, a short-range wireless communication network) or a second network 199 . It may communicate with the electronic device 104 or the server 108 through (eg, a long-distance wireless communication network). According to an embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108 .
  • a first network 198 eg, a short-range wireless communication network
  • a second network 199 e.g., a second network 199 . It may communicate with the electronic device 104 or the server 108 through (eg, a long-distance wireless communication network). According to an embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108 .
  • the electronic device 101 includes a processor 120 , a memory 130 , an input device 150 , a sound output device 155 , a display device 160 , an audio module 170 , and a sensor module ( 176 , interface 177 , haptic module 179 , camera module 180 , power management module 188 , battery 189 , communication module 190 , subscriber identification module 196 , or antenna module 197 . ) may be included. In some embodiments, at least one of these components (eg, the display device 160 or the camera module 180 ) may be omitted or one or more other components may be added to the electronic device 101 . In some embodiments, some of these components may be implemented as one integrated circuit. For example, the sensor module 176 (eg, a fingerprint sensor, an iris sensor, or an illuminance sensor) may be implemented while being embedded in the display device 160 (eg, a display).
  • the sensor module 176 eg, a fingerprint sensor, an iris sensor, or an illuminance sensor
  • the processor 120 for example, executes software (eg, a program 140) to execute at least one other component (eg, a hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120 . It can control and perform various data processing or operations. According to one embodiment, as at least part of data processing or operation, the processor 120 converts commands or data received from other components (eg, the sensor module 176 or the communication module 190 ) to the volatile memory 132 . may be loaded into the volatile memory 132 , process commands or data stored in the volatile memory 132 , and store the resulting data in the non-volatile memory 134 .
  • software eg, a program 140
  • the processor 120 converts commands or data received from other components (eg, the sensor module 176 or the communication module 190 ) to the volatile memory 132 .
  • the volatile memory 132 may be loaded into the volatile memory 132 , process commands or data stored in the volatile memory 132 , and store the resulting data in the non-volatile memory 134 .
  • the processor 120 includes a main processor 121 (eg, a central processing unit or an application processor), and a secondary processor 123 (eg, a graphics processing unit, an image signal processor) that can be operated independently or in conjunction with the main processor 121 . , a sensor hub processor, or a communication processor). Additionally or alternatively, the auxiliary processor 123 may be configured to use less power than the main processor 121 or to be specialized for a designated function. The auxiliary processor 123 may be implemented separately from or as a part of the main processor 121 .
  • a main processor 121 eg, a central processing unit or an application processor
  • a secondary processor 123 eg, a graphics processing unit, an image signal processor
  • the auxiliary processor 123 may be configured to use less power than the main processor 121 or to be specialized for a designated function.
  • the auxiliary processor 123 may be implemented separately from or as a part of the main processor 121 .
  • the auxiliary processor 123 may be, for example, on behalf of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (eg, sleep) state, or when the main processor 121 is active (eg, executing an application). ), together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (eg, the display device 160, the sensor module 176, or the communication module 190) It is possible to control at least some of the related functions or states.
  • the coprocessor 123 eg, an image signal processor or a communication processor
  • may be implemented as part of another functionally related component eg, the camera module 180 or the communication module 190. have.
  • the memory 130 may store various data used by at least one component (eg, the processor 120 or the sensor module 176 ) of the electronic device 101 .
  • the data may include, for example, input data or output data for software (eg, the program 140 ) and instructions related thereto.
  • the memory 130 may include a volatile memory 132 or a non-volatile memory 134 .
  • the program 140 may be stored as software in the memory 130 , and may include, for example, an operating system 142 , middleware 144 , or an application 146 .
  • the input device 150 may receive a command or data to be used by a component (eg, the processor 120 ) of the electronic device 101 from the outside (eg, a user) of the electronic device 101 .
  • the input device 150 may include, for example, a microphone, a mouse, a keyboard, or a digital pen (eg, a stylus pen).
  • the sound output device 155 may output a sound signal to the outside of the electronic device 101 .
  • the sound output device 155 may include, for example, a speaker or a receiver.
  • the speaker can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback, and the receiver can be used to receive incoming calls. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from or as part of the speaker.
  • the display device 160 may visually provide information to the outside (eg, a user) of the electronic device 101 .
  • the display device 160 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector and a control circuit for controlling the corresponding device.
  • the display device 160 may include a touch circuitry configured to sense a touch or a sensor circuit (eg, a pressure sensor) configured to measure the intensity of a force generated by the touch. .
  • the audio module 170 may convert a sound into an electric signal or, conversely, convert an electric signal into a sound. According to an embodiment, the audio module 170 acquires a sound through the input device 150 , or an external electronic device (eg, a sound output device 155 ) connected directly or wirelessly with the electronic device 101 . The sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or a headphone).
  • an external electronic device eg, a sound output device 155
  • the sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or a headphone).
  • the sensor module 176 detects an operating state (eg, power or temperature) of the electronic device 101 or an external environmental state (eg, user state), and generates an electrical signal or data value corresponding to the sensed state. can do.
  • the sensor module 176 may include, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, a barometric pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a biometric sensor, It may include a temperature sensor, a humidity sensor, or an illuminance sensor.
  • the interface 177 may support one or more specified protocols that may be used by the electronic device 101 to directly or wirelessly connect with an external electronic device (eg, the electronic device 102 ).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • the connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 can be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102 ).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 may convert an electrical signal into a mechanical stimulus (eg, vibration or movement) or an electrical stimulus that the user can perceive through tactile or kinesthetic sense.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 may capture still images and moving images. According to an embodiment, the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 may manage power supplied to the electronic device 101 .
  • the power management module 188 may be implemented as, for example, at least a part of a power management integrated circuit (PMIC).
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101 .
  • battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary cell, a rechargeable secondary cell, or a fuel cell.
  • the communication module 190 is a direct (eg, wired) communication channel or a wireless communication channel between the electronic device 101 and an external electronic device (eg, the electronic device 102, the electronic device 104, or the server 108). It can support establishment and communication through the established communication channel.
  • the communication module 190 may include one or more communication processors that operate independently of the processor 120 (eg, an application processor) and support direct (eg, wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 190 is a wireless communication module 192 (eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (eg, : It may include a local area network (LAN) communication module, or a power line communication module).
  • a wireless communication module 192 eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module
  • GNSS global navigation satellite system
  • wired communication module 194 eg, : It may include a local area network (LAN) communication module, or a power line communication module.
  • a corresponding communication module is a first network 198 (eg, a short-range communication network such as Bluetooth, WiFi direct, or IrDA (infrared data association)) or a second network 199 (eg, a cellular network, the Internet, or It may communicate with an external electronic device via a computer network (eg, a telecommunication network such as a LAN or WAN).
  • a computer network eg, a telecommunication network such as a LAN or WAN.
  • These various types of communication modules may be integrated into one component (eg, a single chip) or may be implemented as a plurality of components (eg, multiple chips) separate from each other.
  • the wireless communication module 192 uses the subscriber information (eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 within a communication network such as the first network 198 or the second network 199 .
  • the electronic device 101 may be identified and authenticated.
  • the antenna module 197 may transmit or receive a signal or power to the outside (eg, an external electronic device).
  • the antenna module may include one antenna including a conductor formed on a substrate (eg, a PCB) or a radiator formed of a conductive pattern.
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas. In this case, at least one antenna suitable for a communication scheme used in a communication network such as the first network 198 or the second network 199 is selected from a plurality of antennas by, for example, the communication module 190 . can be A signal or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through at least one selected antenna.
  • other components eg, RFIC
  • peripheral devices eg, a bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • GPIO general purpose input and output
  • SPI serial peripheral interface
  • MIPI mobile industry processor interface
  • the command or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199 .
  • Each of the electronic devices 102 and 104 may be the same or a different type of device as the electronic device 101 .
  • all or part of the operations performed by the electronic device 101 may be executed by one or more of the external electronic devices 102 , 104 , or 108 .
  • the electronic device 101 may perform the function or service itself instead of executing the function or service itself.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform at least a part of the function or the service.
  • the one or more external electronic devices that have received the request may execute at least a part of the requested function or service, or an additional function or service related to the request, and transmit a result of the execution to the electronic device 101 .
  • the electronic device 101 may process the result as it is or additionally and provide it as at least a part of a response to the request.
  • cloud computing distributed computing, or client-server computing technology This can be used.
  • the electronic device may have various types of devices.
  • the electronic device may include, for example, a portable communication device (eg, a smart phone), a computer device, a portable multimedia device, a portable medical device, a camera, a wearable device, or a home appliance device.
  • a portable communication device eg, a smart phone
  • a computer device e.g., a smart phone
  • a portable multimedia device e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a wearable device e.g., a smart bracelet
  • a home appliance device e.g., a home appliance
  • first”, “second”, or “first” or “second” may simply be used to distinguish the component from other components in question, and may refer to components in other aspects (e.g., importance or order) is not limited. It is said that one (eg, first) component is “coupled” or “connected” to another (eg, second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively”. When referenced, it means that one component can be connected to the other component directly (eg by wire), wirelessly, or through a third component.
  • module may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as, for example, logic, logic block, component, or circuit.
  • a module may be an integrally formed part or a minimum unit or a part of the part that performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • Various embodiments of the present document include one or more instructions stored in a storage medium (eg, internal memory 136 or external memory 138) readable by a machine (eg, electronic device 101).
  • a machine eg, electronic device 101
  • the processor eg, the processor 120
  • the device eg, the electronic device 101
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
  • the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain a signal (eg, electromagnetic wave), and this term is used in cases where data is semi-permanently stored in the storage medium and It does not distinguish between temporary storage cases.
  • a signal eg, electromagnetic wave
  • the method according to various embodiments disclosed in this document may be provided in a computer program product (computer program product).
  • Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.
  • the computer program product is distributed in the form of a device-readable storage medium (eg compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store (eg Play StoreTM) or on two user devices (eg, It can be distributed (eg downloaded or uploaded) directly, online between smartphones (eg: smartphones).
  • a part of the computer program product may be temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium such as a memory of a server of a manufacturer, a server of an application store, or a relay server.
  • each component eg, a module or a program of the above-described components may include a singular or a plurality of entities.
  • one or more components or operations among the above-described corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • a plurality of components eg, a module or a program
  • the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components identically or similarly to those performed by the corresponding component among the plurality of components prior to the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component are executed sequentially, in parallel, repeatedly, or heuristically, or one or more of the operations are executed in a different order, or omitted. or one or more other operations may be added.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a connection structure between the electronic device 300 and external electronic devices 400 and 500 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the electronic device 300 of FIG. 2 may be at least partially similar to the electronic device 101 of FIG. 1 or may further include other embodiments of the electronic device.
  • the first external electronic device 400 and/or the second external electronic device 500 of FIG. 2 is at least partially similar to the electronic device 101 of FIG. 1 or further includes other embodiments of the electronic device can do.
  • the electronic device 300 may be used as an electronic device (eg, a dongle) for data transmission between the first external electronic device 400 and the second external electronic device 500 .
  • the electronic device 300 may be used as an electronic device (eg, a small base station) that performs wireless communication with the first external electronic device 400 or the second external electronic device 500 .
  • the electronic device 300 may receive data from the first external electronic device 400 and transmit the received data to the second external electronic device 500 in real time.
  • the electronic device 300 receives various setting information of the first external electronic device 400 through the first wireless communication, and transmits the data provided from the first external electronic device 400 through the second wireless communication to the second It may be transmitted to the external electronic device 500 .
  • the electronic device 300 performs at least one piece of short-range communication information, capability information, location information, identification information (eg, name), attributes (eg, type, specification), and state information through the first wireless communication.
  • Setting information including at least one of (eg, on/off), battery remaining amount information, communication strength information, and communication protocol type information may be provided from the first external electronic device 400 .
  • the first wireless communication may be performed in a frequency band (eg, legacy band) of 600Mz ⁇ 6000MHz range.
  • the first wireless communication may include Bluetooth communication.
  • the second wireless communication may be performed in a frequency band (eg, mmWave band) of at least 6 GH.
  • the second wireless communication may include 802.11ay communication operating in a frequency band of about 60 GHz.
  • the electronic device 300 communicates with the first external electronic device 400 through first wireless communication and second wireless communication having a beam pattern formed in at least a partially overlapping coverage direction (direction 1).
  • the electronic device 300 includes a first antenna structure (eg, the first antenna structure 310 of FIG. 3 ) corresponding to the first wireless communication and a second antenna structure (eg, the first antenna structure 310 of FIG. 3 ) corresponding to the second wireless communication. It may include the second antenna structure 320 of FIG. 3 , and may have an efficient arrangement structure for forming a beam pattern in a coverage direction that at least partially overlaps.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of an electronic device 300 according to various embodiments of the present disclosure.
  • 4 is a perspective view illustrating a configuration of a second antenna structure 320 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the electronic device 300 includes a first housing 301 (eg, a front cover or a first case frame) and a second housing 302 coupled to the first housing 301 (eg, a rear cover).
  • the second case frame) and antenna structures 310 and 320 disposed in the inner space 3001 between the first housing 301 and the second housing 302 may be included.
  • the antenna structures 310 and 320 may include a first antenna structure 310 and a second antenna structure 320 disposed near the first antenna structure 310 .
  • the area in which the first antenna structure 310 is disposed may at least partially overlap the area in which the second antenna structure 320 is disposed.
  • the first antenna structure 310 may include a first substrate 311 and a conductive patch 312 disposed on the first substrate 311 .
  • the conductive patch 312 may operate as a patch antenna (P).
  • the first substrate 311 includes a first substrate surface 3101 facing the first direction (direction 1) facing the first housing 301 and a first substrate surface 3101 opposite to the first substrate surface 3101 .
  • a second substrate surface 3102 facing two directions (direction 2) may be included.
  • the first substrate 311 may include an opening 313 disposed to be surrounded by the conductive patch 312 when the first substrate surface 3101 is viewed from above.
  • the opening 313 may be disposed to be surrounded by the conductive patch 312 in the form of a loop. In some embodiments, the opening 313 may be replaced with a recess formed in the second direction (direction 2) from the first substrate surface 3101 .
  • the first substrate 311 may include a first wireless communication circuit 319 disposed on the second substrate surface 3102 and electrically connected through the first substrate 311 .
  • the first wireless communication circuit 319 transmits and / or receives a radio signal of about 600MHz ⁇ 6000HHz frequency range (eg, legacy band) through the patch antenna (P) formed of the conductive patch 312. can be set to
  • the electronic device 300 may include a second antenna structure 320 disposed in the opening 313 of the first substrate 311 .
  • the second antenna structure 320 may include at least the conductive patch 312 when the first substrate surface 3101 is viewed from above (eg, when viewed from the first direction (direction 1)). It may be arranged to be surrounded in the form of a loop through a portion.
  • the second antenna structure 320 is a second substrate 321 disposed to at least partially overlap with the opening 313 of the first substrate 311 .
  • the second substrate 321 has a third substrate surface 3201 facing the first direction (direction 1) and a third substrate surface 3201 facing the second direction (direction 2) opposite to the third substrate surface 3201.
  • Four substrate surfaces 3202 may be included.
  • the plurality of antenna elements 3211 , 3212 , 3213 , 3214 , and 3215 are formed on the second substrate 321 , on the third substrate surface 3201 , or on a third surface than the fourth substrate surface 3202 .
  • the first antenna element 3211 , the second antenna element 3212 , the third antenna element 3213 , the fourth antenna element 3214 and/or are disposed at a predetermined interval.
  • a fifth antenna element 3215 may be included.
  • the plurality of antenna elements 3211 , 3212 , 3213 , 3214 , and 3215 may operate as an array antenna AR.
  • the second antenna structure 320 may be operated via at least one of the plurality of antenna elements 3211 , 3212 , 3213 , 3214 , 3215 .
  • the plurality of antenna elements 3211 , 3212 , 3213 , 3214 , and 3215 may include conductive patches and/or conductive patterns formed on the second substrate 321 .
  • the second substrate 321 may include a second wireless communication circuit 329 disposed on the fourth substrate surface 3202 .
  • the second wireless communication circuit 329 is a frequency range of about 6 GHz or more (eg, mmWave) through an array antenna (AR) including a plurality of antenna elements (3211, 3212, 3213, 3214, 3215). band) to transmit and/or receive radio signals.
  • the second wireless communication circuit 329 may be disposed on the first substrate 311 together with the first wireless communication circuit 319 .
  • the first wireless communication circuit 319 and/or the second wireless communication circuit 329 are not the first substrate 311 and the second substrate 321, but rather the internal space ( It may be disposed on another printed circuit board (eg, a main board) disposed on 3001 , and may be electrically connected to the first and second boards 311 and 321 through an electrical connection member (eg, FPCB).
  • an electrical connection member eg, FPCB
  • the patch antenna P of the first antenna structure 310 is at least partially overlapped with the array antenna AR of the second antenna structure 320 . may be placed.
  • the patch antenna P of the first antenna structure 310 and the array antenna AR of the second antenna structure 320 are operated in different frequency bands, and beams in at least partially overlapping coverage directions
  • the pattern to be formed it may help to quickly and efficiently connect to an external electronic device (eg, the first external electronic device 400 of FIG. 2 ).
  • the conductive patch 312 of the first antenna structure 310 is disposed to at least partially surround the second antenna structure 320 in a loop shape, thereby reducing the antenna arrangement space.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an arrangement structure of a first antenna structure 310 and a second antenna structure 320 according to various embodiments of the present disclosure.
  • 6 is a partial cross-sectional view of the electronic device 300 as viewed along line 6-6 of FIG. 5 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the electronic device 300 includes a first antenna structure 310 disposed in the inner space 3001 of the housings 301 and 302 and a first antenna structure 310 around the first antenna structure 310 . and a second antenna structure 320 disposed to be at least partially surrounded through the conductive patch 312 of the antenna structure 310 .
  • the first antenna structure 310 may include a conductive patch 312 disposed on the first substrate 311 including the opening 313 .
  • the second antenna structure 320 may be disposed to be at least partially surrounded by the conductive patch 312 .
  • the first substrate 311 may include a plurality of first insulating layers 314 , and a first insulating layer disposed on at least one of the first plurality of insulating layers 314 .
  • a ground layer 315 may be included.
  • the conductive patch 312 when the conductive patch 312 is viewed from above, when the first substrate surface 3101 is viewed from above, the conductive patch 312 overlaps the first ground layer 315 , the first substrate rather than the first ground layer 315 . It may be disposed in the insulating layer close to the surface 3101 .
  • the conductive patch 312 may be disposed in the form of a loop (eg, a closed loop) surrounding the opening 313 , and the first feeding part 316 and the first electrical wiring 3161 . ) may be electrically connected to the first wireless communication circuit 319 disposed on the second substrate surface 3102 of the first substrate 311 .
  • the second antenna structure 320 includes a second substrate 321 disposed in the opening 313 of the first substrate 311 and a plurality of antenna elements disposed on the second substrate 321 ( Example: a plurality of antenna elements 3211 , 3212 , 3213 , 3214 , 3215 of FIG. 4 ) may be included.
  • a plurality of antenna elements 3211 , 3212 , 3213 , 3214 , 3215 of FIG. 4 may be included.
  • at least a portion of the second substrate 321 may be disposed to overlap the opening 313 of the first substrate 311 .
  • the plurality of antenna elements disposed on the second substrate 321 may be arranged to overlap the opening 313 of the first substrate 311 .
  • the second substrate 321 may include a plurality of second insulating layers 324 , and a second insulating layer disposed on at least one of the second plurality of insulating layers 324 .
  • a ground layer 325 may be included. According to an embodiment, when the second ground layer 325 is respectively disposed on at least two insulating layers, they may be electrically connected through at least one second conductive via 3251 .
  • the antenna element 3211 is a third substrate rather than the fourth substrate surface 3202 at a position overlapping the second ground layer 325 when the third substrate surface 3201 is viewed from above. It may be disposed in the insulating layer close to the surface 3201 . According to one embodiment, the antenna element 3211 may be disposed to be at least partially surrounded by the conductive patch 312 when the third substrate surface is viewed from above, and the second feeding part 326 and the second It may be electrically connected to the second wireless communication circuit 329 disposed on the fourth substrate surface 3202 of the second substrate 320 through the electrical wiring 3261 . In some embodiments, the first substrate 311 and the second substrate 321 may be formed to have different thicknesses.
  • the second substrate 321 may be formed thinner than the first substrate 311 , and when the substrates 311 and 321 are viewed from the side, the third substrate surface 3201 of the second substrate 321 is ) may coincide with the first substrate surface 3101 of the first substrate 311 , or may be disposed at a position higher or lower than the first substrate surface 3101 .
  • the electronic device 300 includes the first wireless communication circuit 319 disposed on the second substrate surface 3102 of the first substrate 311 or the fourth substrate surface ( and a second wireless communication circuit 329 disposed in 3202 .
  • the first wireless communication circuit 319 and the second wireless communication circuit 329 may be electrically connected through an electrical connection member (eg, FPCB).
  • the first ground layer 315 of the first substrate 311 and the second ground layer 325 of the second substrate 321 may be electrically connected through an electrical connection member (eg, FPCB).
  • the patch antenna P of the first antenna structure 310 may have a beam pattern directed in the first direction (direction 1) through the first wireless communication circuit 319 .
  • the array antenna AR of the second antenna structure 320 may also have a beam pattern directed in the first direction (direction 1) through the second wireless communication circuit 329 .
  • the electronic device 300 includes an external electronic device (eg, the first external electronic device 400 of FIG. 2 ) positioned in the first direction (direction 1) and the patch antenna P of the first antenna structure 310 . ) and/or the second antenna structure 320 may be configured to transmit and/or receive a radio signal through the array antenna AR.
  • the electronic device 300 communicates with an external electronic device (eg, the first external electronic device of FIG.
  • a communication protocol may be initiated, and an external electronic device may be initiated through a second wireless communication method (eg, 802.11ay communication method) through the array antenna (AR) of the second antenna structure 320 .
  • Data may be exchanged with a device (eg, the first external electronic device 400 of FIG. 2 ).
  • FIG. 7 is a view comparing beam pattern directions through the first antenna structure 310 and the second antenna structure 320 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the effective beam width 810 (eg, half power beam width or beam coverage) of the first antenna structure (eg, the first antenna structure 310 of FIG. 6 ) is the second antenna It may be set to include beamwidths 822, 823, and 824 tilging at various angles, including the beamwidth 821 in the boresight direction of the structure (eg, the second antenna structure 320 of FIG. 6 ).
  • the electronic device eg, the electronic device 300 of FIG. 6
  • fast data transmission and/or reception in a high frequency band is performed through a second antenna structure (eg, the second antenna structure 320 of FIG. 6 ) It could mean that you can
  • FIG. 8 is a radiation pattern diagram comparing beam patterns of the first antenna structure 310 and the second antenna structure 320 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the radiation pattern 910 of the first antenna structure is the radiation pattern 910 of the second antenna structure (eg, the second antenna structure 320 of FIG. 6 ).
  • the radiation pattern 921 in the boresight direction it may be set to include radiation patterns 922, 923, 924, 925 tilging at various angles.
  • an electronic device eg, the electronic device 300 of FIG. 6
  • transmits external electrons through a first antenna structure eg, the first antenna structure 310 of FIG. 6
  • a second antenna structure eg, the second antenna structure 320 of FIG. 6
  • fast data transmission in a high frequency band and/or It may mean that reception can be performed.
  • 9A is a diagram illustrating an arrangement structure of a first antenna structure 310 and a second antenna structure 320 according to various embodiments of the present disclosure.
  • 9B is a partial cross-sectional view of the electronic device 300 as viewed along line 9b-9b of FIG. 9A according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIGS. 9A and 9B the same reference numerals are given to components substantially the same as those of the electronic device 300 illustrated in FIGS. 5 and 6 , and detailed descriptions may be omitted.
  • the first antenna structure 310 is a half-patch type in consideration of the size of the electronic device 300 and/or the arrangement positions of peripheral electric elements on the first substrate 311 .
  • type may include a conductive patch 312-1.
  • the conductive patch 312-1 is formed on any one of the first substrate 311 in a region overlapping the first ground layer 315 when the first substrate surface 3101 is viewed from above. can be placed on the edge of
  • the conductive patch 312-1 is disposed to at least partially surround the second antenna structure 320 when the first substrate surface 3101 is viewed from above, and It may be arranged to extend to the side surface of the substrate 3103 .
  • the second antenna structure 320 may be disposed in the opening 313 .
  • the second antenna structure 320 is disposed above the first substrate surface 3101 at a position that at least partially overlaps the opening 313 when the first substrate surface 3101 is viewed from above; Alternatively, it may be disposed under the second substrate surface 3102 .
  • the second antenna structure 320 may be disposed in the opening 313 to at least partially protrude from the first substrate surface 3101 or protrude from the second substrate surface 3102 .
  • the second antenna structure 320 may be disposed to have the second substrate 321 thinner or thicker than the thickness of the first substrate 311 in the opening 313 .
  • 10A to 10D are partial cross-sectional views of an electronic device 600 illustrating an arrangement structure of a patch antenna 612 and an array antenna AR according to various embodiments of the present disclosure.
  • the electronic device 600 of FIGS. 10A to 10D may be at least partially similar to the electronic device 101 of FIG. 1 or the electronic device 300 of FIG. 2 , or may further include other embodiments of the electronic device.
  • the electronic device 600 (eg, the electronic device 300 of FIG. 6 ) has an internal space (eg, the internal space of FIG. 5 ) of a housing (eg, the housings 301 and 302 of FIG. 5 ). 3001)) disposed on the substrate 611, a patch antenna P disposed on the substrate 611 (eg, the patch antenna P in FIG. 6), and an array antenna AR disposed around the patch antenna P (eg, the second antenna structure 320 of FIG. 6 ).
  • the substrate 611 has a first substrate surface 6101 facing a first direction (direction 1) and a second substrate facing a second direction (direction 2) opposite to the first direction (direction 1). face 6102 .
  • the substrate 611 may include a plurality of insulating layers 614 .
  • a ground layer 615 disposed on at least one insulating layer among the plurality of insulating layers 614 may be included.
  • they may be electrically connected through at least one conductive via 6151 .
  • the conductive patch 612 when the first substrate surface 6101 is viewed from above, at a position overlapping the ground layer 615, the first substrate surface (6102) rather than the second substrate surface (6102). It may be disposed on the first insulating layer 6141 close to 6101 .
  • the patch antenna P may include a conductive patch 612 formed on the first insulating layer 6141 .
  • the conductive patch 612 is a first wireless communication circuit ( 619) may be electrically connected to.
  • the array antenna AR is illustrated as one antenna element 6211 (eg, the first antenna element 3211 of FIG. 4 ), but as shown in FIG. 4 , the first substrate surface When the 6101 is viewed from above, at a position overlapping the ground layer 615 , a plurality of antenna elements are disposed at a specified interval in any one of the plurality of insulating layers 614 of the substrate 611 . (eg, a plurality of antenna elements 3211 , 3212 , 3213 , 3214 , 3215 of FIG. 4 ).
  • the array antenna AR may be disposed to be at least partially surrounded by the conductive patch 612 when the first substrate surface 6101 is viewed from above.
  • the antenna element 6211 of the array antenna AR may be formed of a conductive patch and/or a conductive pattern.
  • the array antenna (AR) is a second wireless communication circuit ( 629) may be electrically connected to.
  • the patch antenna 612 and the array antenna AR1 may be disposed so as not to overlap.
  • the first wireless communication circuit 619 and/or the second wireless communication circuit 629 may be disposed on the second substrate surface 6102 .
  • the first wireless communication circuit 619 and/or the second wireless communication circuit 629 may be disposed in an interior space of the electronic device 600 (eg, interior space 3001 in FIG. 5 ). It may be disposed on the printed circuit board, and may be electrically connected to the board 611 through an electrical connection member (eg, FPCB).
  • an electrical connection member eg, FPCB
  • the patch antenna P including the conductive patch 612 may have a beam pattern directed in the first direction (direction 1) through the first wireless communication circuit 619 .
  • the array antenna AR may have a beam pattern directed in the first direction (direction 1) through the second wireless communication circuit 629 .
  • the electronic device 600 includes an external electronic device (eg, the first external electronic device 400 of FIG. 2 ) positioned in a first direction (direction 1), a patch antenna P and/or an array. It may be configured to transmit and/or receive radio signals through an antenna (AR). For example, the electronic device 600 searches for an external electronic device (eg, the first external electronic device 400 of FIG.
  • a communication protocol may be started, and an external electronic device (eg, the first external electronic device 400 of FIG. 2 ) may use a second wireless communication method (eg, 802.11ay communication method) through an array antenna (AR). data can be exchanged with a first wireless communication method (eg, a Bluetooth communication method) through the patch antenna P.
  • a communication protocol may be started, and an external electronic device (eg, the first external electronic device 400 of FIG. 2 ) may use a second wireless communication method (eg, 802.11ay communication method) through an array antenna (AR).
  • a second wireless communication method eg, 802.11ay communication method
  • AR array antenna
  • the array antenna AR may be disposed on the second insulating layer 6142 farther from the first substrate surface 6101 than the first insulating layer 6141 on which the conductive patch 612 is disposed. have.
  • the array antenna AR may be disposed on the third insulating layer 6143 closer to the first substrate surface 6101 than the first insulating layer 6141 on which the conductive patch 612 is disposed. have.
  • the patch antenna ( 612) when the array antenna AR is viewed from above, when the first substrate surface 6101 is viewed from above, the patch antenna ( 612) may be disposed at a position overlapping with at least a portion of the.
  • the array antenna AR may be disposed on the second insulating layer 6142 or the third insulating layer 6143 of the plurality of insulating layers 614 .
  • the electronic device (eg, the electronic device 300 of FIG. 3 ) includes a housing (eg, the housings 301 and 302 of FIG. 3 ) and an internal space of the housing (eg, the interior of FIG. 3 ).
  • a first antenna structure (eg, the first antenna structure 310 of FIG. 6 ) disposed in the space 3001 )
  • a first substrate surface eg, the first substrate surface 3101 of FIG. 6
  • the first A second substrate surface opposite to the substrate surface eg, the second substrate surface 3102 in FIG. 6
  • a plurality of first insulating layers eg, in FIG.
  • first substrate eg, the first substrate 311 of FIG. 6
  • first substrate eg, the first substrate 311 of FIG. 6
  • first substrate eg, the first substrate 311 of FIG. 6
  • a first antenna structure including a conductive patch eg, the conductive patch 312 in FIG.
  • the second antenna structure 320 of FIG. 6 a third substrate surface (eg, the third substrate surface 3201 of FIG. 6 ) facing the same direction as the first substrate surface, the second substrate surface and A fourth substrate surface facing the same direction (eg, the fourth substrate surface 3202 of FIG. 6 ) and a plurality of second insulating layers (eg, FIG. 6 ) disposed between the third substrate surface and the fourth substrate surface
  • a second substrate eg, the second substrate of FIG. 6
  • the second substrate of FIG. 6 including a second plurality of insulating layers 324 of 321)
  • at least two antenna elements eg, the antenna element of FIG.
  • the conductive patch comprising a second antenna structure and a second antenna structure disposed in the inner space and configured to transmit and/or receive a radio signal of a first frequency band through the conductive patch
  • One wireless communication circuit eg, the first wireless communication circuit 319 of FIG. 6
  • a second wireless communication circuit eg, the second wireless communication circuit 329 of FIG. 6
  • the conductive patch is disposed to at least partially surround the second antenna structure, the beam coverage of the first antenna structure and beam coverage of the second antenna structure may be set to overlap at least partially.
  • the second frequency band may be set higher than the first frequency band.
  • the first frequency band may have a range of about 600 MHz to 6000 MHz.
  • the second frequency band may be about 6 GHz or more.
  • the surface of the first substrate when viewed from above, it may be disposed so as not to overlap the at least two antenna elements.
  • the at least two antenna elements may be disposed to be surrounded in a loop shape through the conductive patch when the first substrate surface is viewed from above.
  • the first wireless communication circuit may be disposed on the second substrate surface, and the second wireless communication circuit may be disposed on the second substrate surface or the fourth substrate surface.
  • the first beam coverage of the first antenna structure may include the second beam coverage of the second antenna structure.
  • the first substrate includes an opening (eg, the opening 313 in FIG. 6 ) formed to be at least partially surrounded by the conductive patch when the surface of the first substrate is viewed from above, and , the second substrate may be disposed inside the opening.
  • an opening eg, the opening 313 in FIG. 6
  • the electronic device (eg, the electronic device 300 of FIG. 3 or the electronic device 600 of FIG. 10A ) includes a housing (eg, the housings 301 and 302 of FIG. 3 ) and the housing. It is disposed in the internal space (eg, the internal space 3001 of FIG. 3 ), the first substrate surface (eg, the first substrate surface 6101 of FIG. 10A ), the second substrate surface opposite to the first substrate surface ( Example: a second substrate surface 6102 of FIG. 10A ), a plurality of insulating layers disposed between the first substrate surface and the second substrate surface (eg, a plurality of insulating layers 614 of FIG. 10A ); and A substrate (eg, the substrate 611 of FIG.
  • the patch antenna overlaps the ground layer and is disposed on a first insulating layer (eg, the first insulating layer 6141 of FIG. 10A ) among the plurality of insulating layers (eg, the patch of FIG. 10A ).
  • antenna 612) and an array antenna eg, the array antenna of FIG.
  • the array antenna is disposed to be surrounded in a loop shape through the patch antenna when the first substrate surface is viewed from above, and the beam coverage of the patch antenna and the beam coverage of the array antenna may be set to overlap at least partially.
  • the second frequency band may be set higher than the first frequency band.
  • the first frequency band may have a range of 600 MHz to 6000 MHz.
  • the second frequency band may be 6 GHz or higher.
  • the array antenna may be disposed on the first insulating layer.
  • the array antenna may be disposed in an insulating layer that is closer to or farther from the ground layer than the first insulating layer.
  • the array antenna when the first substrate surface is viewed from above, the array antenna may not overlap the patch antenna or may be disposed to at least partially overlap the patch antenna.
  • the array antenna may be disposed to be surrounded in a closed-loop form through the patch antenna when the first substrate surface is viewed from above.
  • the first wireless communication circuit and/or the second wireless communication circuit may be disposed on the second substrate surface.
  • the first effective beam coverage of the patch antenna may include the second beam coverage of the array antenna.
  • the array antenna may include at least two conductive patches or conductive patterns disposed at a predetermined interval in any one of the plurality of insulating layers of the substrate.

Landscapes

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Abstract

다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 하우징과, 상기 하우징의 내부 공간에 배치되고, 제1그라운드층 및 도전성 패치를 포함하는 제1안테나 구조체와, 상기 내부 공간에서, 상기 제1기판 근처에 배치되고, 제2그라운드층 및 적어도 두 개의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 제2안테나 구조체와, 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 도전성 패치를 통해 제1주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제1무선 통신 회로 및 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 적어도 두 개의 안테나 엘리먼트들을 통해 제2주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제2무선 통신 회로를 포함하고, 상기 도전성 패치는 상기 제2안테나 구조체를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되고, 상기 제1안테나 구조체의 빔 커버리지와 상기 제2안테나 구조체의 빔 커버리지가 적어도 일부 중첩되도록 설정될 수 있다.

Description

안테나를 포함하는 전자 장치
본 발명의 다양한 실시예들은 안테나를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
무선 통신 기술의 발전에 따라 전자 장치(예: 통신용 전자 장치)는 일상 생활에 보편적으로 사용되고 있으며, 이로 인한 컨텐츠 사용이 기하급수적으로 증가되고 있는 추세이다. 이러한 컨텐츠 사용의 급속한 증가에 의해 네트워크 용량은 점차 한계에 도달하고 있으며, 4G(4th generation) 통신 시스템의 상용화 이후, 증가하는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위하여 고주파(예: mmWave) 대역(예: 3 GHz ~ 300 GHz 대역)의 주파수를 이용하여 신호를 송신 및/또는 수신하는 통신 시스템(예: 11ay, 5G(5th generation), pre-5G 통신 시스템, 또는 new radio(NR))을 위한 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치는 근거리 통신을 위한 안테나도 포함할 수 있다.
근거리 무선 통신은 제1외부 전자 장치(예: TV)와 제2외부 전자 장치(예: 휴대용 통신 장치(예: 스마트 폰))를 연결하는 근거리 통신용 전자 장치(예: 동글(dongle))에 적용됨으로써, 빠른 연결을 도모할 수 있다. 이러한 근거리 통신용 전자 장치는 내부에 고주파 대역에서 동작하는 안테나를 포함할 수 있으며, 특정 방향을 향하여 빔 패턴이 형성되도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 근거리 통신은 무선랜(WLAN) IEEE 802.11 집합의 LAN의 일종인 802.11ay를 포함할 수 있다. 802.11ay는 고주파수 대역(예: 약 60GHz)에서 타 근거리 통신보다 상대적으로 넓은 대역폭(약 8.64GHz)을 사용하기 때문에 차세대 근거리 무선 통신으로 개발되고 있다.
그러나 고주파를 사용하는 안테나를 포함하는 근거리 통신용 전자 장치는 좁은 빔폭으로 인해 외부 전자 장치(예: 휴대용 통신 장치)와 연결될 때, 서칭을 위한 지연 시간이 발생될 수 있으며, 이를 보완하기 위한 상대적으로 넓은 빔폭을 갖는 다른 주파수 대역의 안테나를 이용할 수 있다. 예컨대, 근거리 통신용 전자 장치는 주변 외부 장치들의 빠른 서칭을 위하여 상대적으로 넓은 빔폭을 갖도록 제1주파수 대역(예: legacy 대역)에서 동작하는 제1안테나 구조체 및 지정된 외부 전자 장치와 연결된 후, 빠른 데이터 통신을 위하여 제2주파수 대역(예: mmWave)에서 동작하는 제2안테나 구조체를 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 전자 장치는 서로 다른 주파수에서 동작하는 안테나들이 지정된 방향으로의 방사되기 위한 배치 구조를 적용할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 안테나를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 안테나들을 통해 외부 장치와 빠르게 연결될 수 있는 안테나를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 하우징과, 상기 하우징의 내부 공간에 배치되는 제1안테나 구조체로써, 제1기판면, 상기 제1기판면과 반대인 제2기판면, 상기 제1기판면과 상기 제2기판면 사이에 배치되는 제1복수의 절연층들 및 상기 제1복수의 절연층들 중 적어도 하나의 절연층에 배치되는 제1그라운드층을 포함하는 제1기판(PCB) 및 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 제1그라운드층과 중첩되고, 상기 제1복수의 절연층들 중 어느 하나의 절연층에 배치되는 도전성 패치를 포함하는 제1안테나 구조체와, 상기 내부 공간에서, 상기 제1기판 근처에 배치되는 제2안테나 구조체로써, 상기 제1기판면과 동일한 방향을 향하는 제3기판면, 상기 제2기판면과 동일한 방향을 향하는 제4기판면 및 상기 제3기판면과 상기 제4기판면 사이에 배치되는 제2복수의 절연층들 및 제2그라운드층을 포함하는 제2기판(subtrate) 및 상기 제2복수의 절연층들 중 상기 제4기판면보다 상기 제3기판면에 더 가까운 절연층에서, 지정된 간격으로 배치되는 적어도 두 개의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 제2안테나 구조체와, 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 도전성 패치를 통해 제1주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제1무선 통신 회로 및 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 적어도 두 개의 안테나 엘리먼트들을 통해 제2주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제2무선 통신 회로를 포함하고, 상기 도전성 패치는 상기 제2안테나 구조체를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되고, 상기 제1안테나 구조체의 빔 커버리지가 상기 제2안테나 구조체의 빔 커버리지가 적어도 일부 중첩되도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 하우징과, 상기 하우징의 내부 공간에 배치되고, 제1기판면, 상기 제1기판면과 반대인 제2기판면, 상기 제1기판면과 상기 제2기판면 사이에 배치되는 복수의 절연층들 및 상기 복수의 절연층들 중 적어도 하나의 절연층에 배치되는 그라운드층을 포함하는 기판과, 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 그라운드층과 중첩되고, 상기 복수의 절연층들 중 제1절연층에 배치되는 패치 안테나와, 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 그라운드층과 중첩되고, 상기 복수의 절연층들 중 어느 하나의 절연층에 배치되는 어레이 안테나와, 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 패치 안테나를 통해 제1주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제1무선 통신 회로 및 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 어레이 안테나를 통해 제2주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제2무선 통신 회로를 포함하고, 상기 어레이 안테나는, 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 패치 안테나를 통해 루프(loop) 형태로 둘러싸이도록 배치되고, 상기 패치 안테나의 빔 커버리지와 상기 어레이 안테나의 빔 커버리지가 적어도 일부 중첩되도록 설정될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전자 장치는 빔 커버리지가 적어도 일부 중첩되고, 서로 다른 빔폭을 갖는 안테나들을 통해 외부 전자 장치와 빠르게 연결될 수 있으며, 서로 다른 안테나들의 효율적으로 배치할 수 있다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치와 외부 전자 장치들간의 연결 구조를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 분리 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 제2안테나 구조체의 구성을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1안테나 구조체와 제2안테나 구조체의 배치 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도 5의 라인 6-6에서 바라본 전자 장치의 일부 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1안테나 구조체 및 제2안테나 구조체를 통한 빔 패턴 방향을 비교한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1안테나 구조체 및 제2안테나 구조체의 빔 패턴을 비교한 방사 패턴도이다.
도 9a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1안테나 구조체와 제2안테나 구조체의 배치 구조를 도시한 도면이다.
도 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도 9a의 라인 9b-9b에서 바라본 전자 장치의 일부 단면도이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 패치 안테나와 어레이 안테나의 배치 구조를 도시한 전자 장치의 일부 단면도이다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)은 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다.. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나","A 또는 B 중 적어도 하나,""A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,"및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(300)와 외부 전자 장치들(400, 500)간의 연결 구조를 도시한 개략도이다.
도 2의 전자 장치(300)는 도 1의 전자 장치(101)와 적어도 일부 유사하거나 전자 장치의 다른 실시예들을 더 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 도 2의 제1외부 전자 장치(400) 및/또는 제2외부 전자 장치(500)는 도 1의 전자 장치(101)와 적어도 일부 유사하거나 전자 장치의 다른 실시예들을 더 포함할 수 있다.
도 2를 참고하면, 전자 장치(300)는 제1외부 전자 장치(400)와 제2외부 전자 장치(500)의 데이터 전달용 전자 장치(예: dongle)로 사용될 수 있다. 어떤 실시예에서, 전자 장치(300)는 제1외부 전자 장치(400) 또는 제2외부 전자 장치(500)와 무선 통신을 수행하는 전자 장치(예: 소형 기지국)로 사용될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(300)는 제1외부 전자 장치(400)로부터 데이터를 제공받고, 제공 받은 데이터를 제2외부 전자 장치(500)에 실시간으로 전달할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(300)는 제1무선 통신을 통해 제1외부 전자 장치(400)의 다양한 설정 정보를 제공받고, 제2무선 통신을 통해 제1외부 전자 장치(400)로부터 제공된 데이터를 제2외부 전자 장치(500)로 전달할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(300)는 제1무선 통신을 통해, 적어도 하나의 근거리 통신 정보, 능력(capability) 정보, 위치 정보, 식별 정보(예: 이름), 속성(예: 타입, 스팩), 상태 정보(예: 온(on)/오프(off)), 배터리 잔량 정보, 통신 세기 정보, 또는 통신 프로토콜 타입 정보 중 적어도 하나를 포함하는 설정 정보를 제1외부 전자 장치(400)로부터 제공받을 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1무선 통신은 600Mz ~ 6000MHz 범위의 주파수 대역(예: legacy 대역)에서 수행될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1무선 통신은 블루투스 통신을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2무선 통신은 최소 6GH 이상의 주파수 대역(예: mmWave 대역)에서 수행될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2무선 통신은 약 60GHz 주파수 대역에서 동작하는 802.11ay 통신을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(300)는 적어도 일부 중첩되는 커버리지 방향(① 방향)으로 형성되는 빔 패턴을 갖는 제1무선 통신 및 제2무선 통신을 통해 제1외부 전자 장치(400)와 통신하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(300)는 제1무선 통신에 대응하는 제1안테나 구조체(예: 도 3의 제1안테나 구조체(310)) 및 제2무선 통신에 대응하는 제2안테나 구조체(예: 도 3의 제2안테나 구조체(320))를 포함할 수 있으며, 적어도 일부 중첩되는 커버리지 방향으로의 빔 패턴 형성을 위한 효율적인 배치 구조를 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(300)의 분리 사시도이다. 도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 제2안테나 구조체(320)의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3을 참고하면, 전자 장치(300)는 제1하우징(301)(예: 전면 커버 또는 제1케이스 프레임), 제1하우징(301)과 결합되는 제2하우징(302)(예: 후면 커버 또는 제2케이스 프레임), 제1하우징(301)과 제2하우징(302) 사이의 내부 공간(3001)에 배치되는 안테나 구조체들(310, 320)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 구조체들(310, 320)은 제1안테나 구조체(310) 및 제1안테나 구조체(310) 근처에 배치되는 제2안테나 구조체(320)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1하우징(301)의 위에서 볼 때, 제1안테나 구조체(310)가 배치된 영역은 제2안테나 구조체(320)의 배치된 영역과 적어도 일부 중첩될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1안테나 구조체(310)는 제1기판(311) 및 제1기판(311)에 배치되는 도전성 패치(312)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 도전성 패치(312)는 패치 안테나(P)로 동작할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1기판(311)은 제1하우징(301)을 바라보는 제1방향(① 방향)을 향하는 제1기판면(3101) 및 제1기판면(3101)과 반대인 제2방향(② 방향)을 향하는 제2기판면(3102)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1기판(311)은, 제1기판면(3101)을 위에서 바라볼 때, 도전성 패치(312)에 의해 둘러 싸여지도록 배치되는 오프닝(313)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 오프닝(313)은 도전성 패치(312)를 통해 루프(loop) 형태로 둘러싸이도록 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서, 오프닝(313)은 제1기판면(3101)으로부터 제2방향(② 방향)으로 형성되는 리세스(recess)로 대체될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 제1기판(311)은 제2기판면(3102)에 배치되고, 제1기판(311)을 통해 전기적으로 연결되는 제1무선 통신 회로(319)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1무선 통신 회로(319)는 도전성 패치(312)로 형성된 패치 안테나(P)를 통해 약 600MHz ~ 6000HHz 주파수 범위(예: legacy 대역)의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정될 수 있다.
도 4를 참고하면, 전자 장치(300)는 제1기판(311)의 오프닝(313)에 배치되는 제2안테나 구조체(320)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2안테나 구조체(320)는, 제1기판면(3101)을 위에서 바라볼 때(예: 제1방향(① 방향)에서 바라볼 때), 도전성 패치(312)의 적어도 일부를 통해 루프 형태로 둘러싸이도록 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1기판면(3101)을 위에서 바라볼 때, 제2안테나 구조체(320)는 제1기판(311)의 오프닝(313)과 적어도 일부 중첩되도록 배치되는 제2기판(321) 및 제2기판(321)에 배치되는 복수의 안테나 엘리먼트들(3211, 3212, 3213, 3214, 3215)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2기판(321)은 제1방향(① 방향)을 향하는 제3기판면(3201) 및 제3기판면(3201)과 반대인 제2방향(② 방향)을 향하는 제4기판면(3202)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 복수의 안테나 엘리먼트들(3211, 3212, 3213, 3214, 3215)은 제2기판(321)에서, 제3기판면(3201) 위에서 또는 제4기판면(3202) 보다 제3기판면(3201)에 더 가까운 위치에서, 지정된 간격으로 배치되는 제1안테나 엘리먼트(3211), 제2안테나 엘리먼트(3212), 제3안테나 엘리먼트(3213), 제4안테나 엘리먼트(3214) 및/또는 제5안테나 엘리먼트(3215)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 복수의 안테나 엘리먼트들(3211, 3212, 3213, 3214, 3215)은 어레이 안테나(AR)로 동작할 수 있다. 어떤 실시예에서, 제2안테나 구조체(320)는 복수의 안테나 엘리먼트들(3211, 3212, 3213, 3214, 3215) 중 적어도 하나의 안테나 엘리먼트를 통해 동작될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 복수의 안테나 엘리먼트들(3211, 3212, 3213, 3214, 3215)은 제2기판(321)에 형성되는 도전성 패치 및/또는 도전성 패턴을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2기판(321)은 제4기판면(3202)에 배치되는 제2무선 통신 회로(329)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2무선 통신 회로(329)는 복수의 안테나 엘리먼트들(3211, 3212, 3213, 3214, 3215)을 포함하는 어레이 안테나(AR)를 통해 약 6GHz 이상의 주파수 범위(예: mmWave 대역)의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정될 수 있다. 어떤 실시예에서, 제2무선 통신 회로(329)는 제1무선 통신 회로(319)와 함께 제1기판(311)에 배치될 수도 있다. 어떤 실시예에서, 제1무선 통신 회로(319) 및/또는 제2무선 통신 회로(329)는 제1기판(311) 및 제2기판(321)이 아닌, 전자 장치(300)의 내부 공간(3001)에 배치되는 또 다른 인쇄 회로 기판(예: 메인 기판)에 배치되고, 전기적 연결 부재(예: FPCB)를 통해 제1기판(311) 및 제2기판(321)과 전기적으로 연결될 수 있다. 어떤 실시예에서, 제1하우징(301)을 위에서 바라볼 때, 제1안테나 구조체(310)의 패치 안테나(P)는 제2안테나 구조체(320)의 어레이 안테나(AR)와 적어도 부분적으로 중첩되도록 배치될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1안테나 구조체(310)의 패치 안테나(P)와 제2안테나 구조체(320)의 어레이 안테나(AR)는 서로 다른 주파수 대역에서 동작되고, 적어도 일부 중첩되는 커버리지 방향으로 빔 패턴이 형성되도록 배치됨으로써, 외부 전자 장치(예: 도 2의 제1외부 전자 장치(400))와 빠르고 효율적인 연결에 도움을 줄 수 있다. 또 다른 예로, 제1안테나 구조체(310)의 도전성 패치(312)가 제2안테나 구조체(320)를 적어도 부분적으로 루프 형태로 둘러싸도록 배치됨으로써, 안테나 배치 공간이 감소될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1안테나 구조체(310)와 제2안테나 구조체(320)의 배치 구조를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도 5의 라인 6-6에서 바라본 전자 장치(300)의 일부 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 전자 장치(300)는 하우징(301, 302)의 내부 공간(3001)에 배치되는 제1안테나 구조체(310) 및 제1안테나 구조체(310) 주변에서, 제1안테나 구조체(310)의 도전성 패치(312)를 통해 적어도 부분적으로 둘러싸이도록 배치되는 제2안테나 구조체(320)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1안테나 구조체(310)는 오프닝(313)을 포함하는 제1기판(311)에 배치되는 도전성 패치(312)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2안테나 구조체(320)는 도전성 패치(312)를 통해 적어도 부분적으로 둘러싸이도록 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1기판(311)은 제1복수의 절연층들(314)을 포함할 수 있으며, 제1복수의 절연층들(314) 중 적어도 하나의 절연층에 배치되는 제1그라운드층(315)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1그라운드층(315)이 적어도 두 개의 절연층에 각각 배치될 경우, 적어도 하나의 제1도전성 비아(3151)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 도전성 패치(312)는, 제1기판면(3101)을 위에서 바라볼 때, 제1그라운드층(315)과 중첩되는 위치에서, 제1그라운드층(315)보다 제1기판면(3101)에 가까운 절연층에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 도전성 패치(312)는 오프닝(313)을 둘러싸는 루프(loop)(예: 폐루프) 형태로 배치될 수 있으며, 제1급전부(316) 및 제1전기 배선(3161)을 통해 제1기판(311)의 제2기판면(3102)에 배치된 제1무선 통신 회로(319)와 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2안테나 구조체(320)는 제1기판(311)의 오프닝(313)에 배치되는 제2기판(321) 및 제2기판(321)에 배치되는 복수의 안테나 엘리먼트들(예: 도 4의 복수의 안테나 엘리먼트들(3211, 3212, 3213, 3214, 3215))을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 제1기판면(3101)의 위에서 볼 때, 제2기판(321)의 적어도 일부는 제1기판(311)의 오프닝(313)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1기판면(3101)의 위에서 볼 때, 제2기판(321)에 배치된 복수의 안테나 엘리먼트들은 제1기판(311)의 오프닝(313)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 도 6에 도시된 단면도는 제1안테나 구조체 엘리먼트(3211)만 도시되었으나, 제2안테나 구조체 엘리먼트(3212), 제3안테나 엘리먼트(3213), 제4안테나 엘리먼트(3214) 및/또는 제5안테나 엘리먼트(3215)를 포함하는 어레이 안테나(예: 도 4의 어레이 안테나(AR))를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2기판(321)은 제2복수의 절연층들(324)을 포함할 수 있으며, 제2복수의 절연층들(324) 중 적어도 하나의 절연층에 배치되는 제2그라운드층(325)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2그라운드층(325)이 적어도 두 개의 절연층에 각각 배치될 경우, 적어도 하나의 제2도전성 비아(3251)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 엘리먼트(3211)는, 제3기판면(3201)을 위에서 바라볼 때, 제2그라운드층(325)과 중첩되는 위치에서, 제4기판면(3202)보다 제3기판면(3201)에 가까운 절연층에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 안테나 엘리먼트(3211)는, 제3기판면을 위에서 바라볼 때, 도전성 패치(312)를 통해 적어도 부분적으로 둘러싸이도록 배치될 수 있으며, 제2급전부(326) 및 제2전기 배선(3261)을 통해 제2기판(320)의 제4기판면(3202)에 배치된 제2무선 통신 회로(329)와 전기적으로 연결될 수 있다. 어떤 실시예에서, 제1기판(311)과 제2기판(321)은 서로 다른 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 예컨대, 제2기판(321)은 제1기판(311)보다 더 얇게 형성될 수 있으며, 기판들(311, 321)을 측면에서 바라볼 때, 제2기판(321)의 제3기판면(3201)이 제1기판(311)의 제1기판면(3101)과 일치하거나, 제1기판면(3101)보다 더 높거나, 더 낮은 위치에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(300)는 제1기판(311)의 제2기판면(3102)에 배치되는 제1무선 통신 회로(319) 또는 제2기판(321)의 제4기판면(3202)에 배치되는 제2무선 통신 회로(329)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1무선 통신 회로(319)와 제2무선 통신 회로(329)는 전기적 연결 부재(예: FPCB)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 어떤 실시예에서, 제1기판(311)의 제1그라운드층(315)과 제2기판(321)의 제2그라운드층(325)은 전기적 연결 부재(예: FPCB)를 통해 전기적으로 연결될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1안테나 구조체(310)의 패치 안테나(P)는 제1무선 통신 회로(319)를 통해 제1방향(① 방향)으로 향하는 빔 패턴이 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2안테나 구조체(320)의 어레이 안테나(AR) 역시 제2무선 통신 회로(329)를 통해 제1방향(① 방향)으로 향하는 빔 패턴이 형성될 수 있다. 따라서, 전자 장치(300)는 제1방향(① 방향)에 위치된 외부 전자 장치(예: 도 2의 제1외부 전자 장치(400))와, 제1안테나 구조체(310)의 패치 안테나(P) 및/또는 제2안테나 구조체(320)의 어레이 안테나(AR)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정될 수 있다. 예컨대, 전자 장치(300)는 제1안테나 구조체(310)의 패치 안테나(P)를 통한 제1무선 통신 방식(예: 블루투스 통신 방식)을 통해 외부 전자 장치(예: 도 2의 제1외부 전자 장치(400))를 검색한 후, 통신 프로토콜을 개시할 수 있으며, 제2안테나 구조체(320)의 어레이 안테나(AR)를 통한 제2무선 통신 방식(예: 802.11ay 통신 방식)을 통해 외부 전자 장치(예: 도 2의 제1외부 전자 장치(400))와 데이터를 주고 받을 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1안테나 구조체(310) 및 제2안테나 구조체(320)를 통한 빔 패턴 방향을 비교한 도면이다.
도 7을 참고하면, 제1안테나 구조체(예: 도 6의 제1안테나 구조체(310))의 유효 빔폭(810)(예: 반전력 빔폭(half power beam width) 또는 빔 커버리지)은 제2안테나 구조체(예: 도 6의 제2안테나 구조체(320))의 boresight 방향의 빔폭(821)을 포함하여, 다양한 각도로 tilging된 빔폭들(822, 823, 824)을 포함하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(예: 도 6의 전자 장치(300))가 상대적으로 넓은 빔폭을 갖는 제1안테나 구조체(예: 도 6의 제1안테나 구조체(310))를 통해 외부 전자 장치(예: 도 2의 제1외부 전자 장치(400))를 검색한 후, 제2안테나 구조체(예: 도 6의 제2안테나 구조체(320))를 통해, 고주파 대역에서 빠른 데이터 송신 및/수신을 수행할 수 있음을 의미할 수 있다.
도 8는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1안테나 구조체(310) 및 제2안테나 구조체(320)의 빔 패턴을 비교한 방사 패턴도이다.
도 8를 참고하면, 제1안테나 구조체(예: 도 6의 제1안테나 구조체(310))의 방사 패턴(910)은 제2안테나 구조체(예: 도 6의 제2안테나 구조체(320))의 boresight 방향의 방사 패턴(921)을 포함하여, 다양한 각도로 tilging된 방사 패턴들(922, 923, 924, 925)을 포함하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(예: 도 6의 전자 장치(300))가 상대적으로 넓은 대역폭의 방사 패턴을 갖는 제1안테나 구조체(예: 도 6의 제1안테나 구조체(310))를 통해 외부 전자 장치(예: 도 2의 제1외부 전자 장치(400))를 검색한 후, 제2안테나 구조체(예: 도 6의 제2안테나 구조체(320))를 통해, 고주파 대역에서 빠른 데이터 송신 및/수신을 수행할 수 있음을 의미할 수 있다.
도 9a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1안테나 구조체(310)와 제2안테나 구조체(320)의 배치 구조를 도시한 도면이다. 도 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도 9a의 라인 9b-9b에서 바라본 전자 장치(300)의 일부 단면도이다.
도 9a 및 도 9b를 설명함에 있어서, 도 5 및 도 6에 도시된 전자 장치(300)의 구성 요소들과 실질적으로 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 부호를 부여하였으며, 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 9a 및 도 9b를 참고하면, 제1안테나 구조체(310)는 전자 장치(300)의 크기 및/또는 제1기판(311)에서 주변 전기 소자들의 배치 위치를 고려하여 반 패치 타입(half-patch type)으로 배치되는 도전성 패치(312-1)를 포함할 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 도전성 패치(312-1)는, 제1기판면(3101)을 위에서 바라볼 때, 제1그라운드층(315)과 중첩되는 영역에서, 제1기판(311)의 어느 하나의 가장자리에 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 도전성 패치(312-1)는, 제1기판면(3101)을 위에서 바라볼 때, 제2안테나 구조체(320)를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되면서, 제1기판(311)의 기판 측면(3103)까지 연장되도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제2안테나 구조체(320)는 오프닝(313) 내에 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서, 제2안테나 구조체(320)는, 제1기판면(3101)을 위에서 바라볼 때, 오프닝(313)과 적어도 부분적으로 중첩되는 위치에서, 제1기판면(3101)의 위, 또는 제2기판면(3102)의 아래에 배치될 수도 있다. 어떤 실시예에서, 제2안테나 구조체(320)는, 오프닝(313)에서, 적어도 부분적으로 제1기판면(3101)으로부터 돌출되거나, 제2기판면(3102)으로부터 돌출되도록 배치될 수도 있다. 어떤 실시예에서, 제2안테나 구조체(320)는, 오프닝(313)에서, 제1기판(311)의 두께보다 더 얇거나, 더 두꺼운 제2기판(321)을 갖도록 배치될 수도 있다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 패치 안테나(612)와 어레이 안테나(AR)의 배치 구조를 도시한 전자 장치(600)의 일부 단면도이다.
도 10a 내지 도 10d의 전자 장치(600)는 도 1의 전자 장치(101) 또는 도 2의 전자 장치(300)와 적어도 일부 유사하거나, 전자 장치의 다른 실시예들을 더 포함할 수 있다.
도 10a를 참고하면, 전자 장치(600)(예: 도 6의 전자 장치(300))는 하우징(예: 도 5의 하우징(301, 302))의 내부 공간(예: 도 5의 내부 공간(3001))에 배치되는 기판(611), 기판(611)에 배치되는 패치 안테나(P)(예: 도 6의 패치 안테나(P)) 및 패치 안테나(P) 주변에 배치되는 어레이 안테나(AR)(예: 도 6의 제2안테나 구조체(320))를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 기판(611)은 제1방향(① 방향)을 향하는 제1기판면(6101) 및 제1방향(① 방향)과 반대인 제2방향(② 방향)을 향하는 제2기판면(6102)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 기판(611)은 복수의 절연층들(614)을 포함할 수 있다. 복수의 절연층들(614) 중 적어도 하나의 절연층에 배치되는 그라운드층(615)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 그라운드층(615)이 적어도 두 개의 절연층에 각각 배치될 경우, 적어도 하나의 도전성 비아(6151)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 도전성 패치(612)는, 제1기판면(6101)을 위에서 바라볼 때, 그라운드층(615)과 중첩되는 위치에서, 제2기판면(6102)보다 제1기판면(6101)에 가까운 제1절연층(6141)에 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 패치 안테나(P)는 제1절연층(6141)에 형성되는 도전성 패치(612)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 도전성 패치(612)는 제1급전부(616) 및 제1전기 배선(6161)을 통해 기판(611)의 제2기판면(6102)에 배치된 제1무선 통신 회로(619)와 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 어레이 안테나(AR)는, 하나의 안테나 엘리먼트(6211)(예: 도 4의 제1안테나 엘리먼트(3211))로 도시되었으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1기판면(6101)을 위에서 바라볼 때, 그라운드층(615)과 중첩되는 위치에서, 기판(611)의 복수의 절연층들(614) 중 어느 하나의 절연층에서 지정된 간격으로 배치되는 복수의 안테나 엘리먼트들(예: 도 4의 복수의 안테나 엘리먼트들(3211, 3212, 3213, 3214, 3215))을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 어레이 안테나(AR)는, 제1기판면(6101)을 위에서 바라볼 때, 도전성 패치(612)를 통해 적어도 부분적으로 둘러싸이도록 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 어레이 안테나(AR)의 안테나 엘리먼트(6211)는 도전성 패치 및/또는 도전성 패턴으로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 어레이 안테나(AR)는 제2급전부(626) 및 제2전기 배선(3261)을 통해 기판(611)의 제2기판면(6102)에 배치된 제2무선 통신 회로(629)와 전기적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1기판면(6101)을 위에서 바라볼 때, 패치 안테나(612)와 어레이 안테나(AR1)는 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1무선 통신 회로(619) 및/또는 제2무선 통신 회로(629)는 제2기판면(6102)에 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서, 제1무선 통신 회로(619) 및/또는 제2무선 통신 회로(629)는 전자 장치(600)의 내부 공간(예: 도 5의 내부 공간(3001))에 배치되는 또 다른 인쇄 회로 기판에 배치되고, 전기적 연결 부재(예: FPCB)를 통해 기판(611)에 전기적으로 연결될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도전성 패치(612)를 포함하는 패치 안테나(P)는 제1무선 통신 회로(619)를 통해 제1방향(① 방향)으로 향하는 빔 패턴이 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 어레이 안테나(AR)는 제2무선 통신 회로(629)를 통해 제1방향(① 방향)으로 향하는 빔 패턴이 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 전자 장치(600)는 제1방향(① 방향)에 위치된 외부 전자 장치(예: 도 2의 제1외부 전자 장치(400))와, 패치 안테나(P) 및/또는 어레이 안테나(AR)를 통해 무선 신호를 송신 및/수신하도록 설정될 수 있다. 예컨대, 전자 장치(600)는 패치 안테나(P)를 통한 제1무선 통신 방식(예: 블루투스 통신 방식)을 통해 외부 전자 장치(예: 도 2의 제1외부 전자 장치(400))를 검색한 후, 통신 프로토콜을 개시할 수 있으며, 어레이 안테나(AR)를 통한 제2무선 통신 방식(예: 802.11ay 통신 방식)을 통해 외부 전자 장치(예: 도 2의 제1외부 전자 장치(400))와 데이터를 주고 받을 수 있다.
도 10b 및 도 10d의 전자 장치(600)의 구성 요소들을 설명함에 있어서, 도 10a와 실질적으로 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 부호를 부여하였으며, 그 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 10b를 참고하면, 어레이 안테나(AR)는, 도전성 패치(612)가 배치된 제1절연층(6141)보다 제1기판면(6101)으로부터 더 먼 제2절연층(6142)에 배치될 수 있다.
도 10c를 참고하면, 어레이 안테나(AR)는, 도전성 패치(612)가 배치된 제1절연층(6141)보다 제1기판면(6101)에 더 가까운 제3절연층(6143)에 배치될 수 있다.
도 10d를 참고하면, 어레이 안테나(AR)는, 제1기판면(6101)을 위에서 바라볼 때, 도전성 패치(612)가 배치된 제1절연층(6141)과 다른 절연층에서, 패치 안테나(612)의 적어도 일부와 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 어레이 안테나(AR)는 복수의 절연층들(614) 중 제2절연층(6142) 또는 제3절연층(6143)에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300))는, 하우징(예: 도 3의 하우징(301, 302))과, 상기 하우징의 내부 공간(예: 도 3의 내부 공간(3001))에 배치되는 제1안테나 구조체(예: 도 6의 제1안테나 구조체(310))로써, 제1기판면(예: 도 6의 제1기판면(3101)), 상기 제1기판면과 반대인 제2기판면(예: 도 6의 제2기판면(3102)), 상기 제1기판면과 상기 제2기판면 사이에 배치되는 제1복수의 절연층들(예: 도 6의 제1복수의 절연층들(314)) 및 상기 제1복수의 절연층들 중 적어도 하나의 절연층에 배치되는 제1그라운드층(예: 도 6의 제1그라운드층(315))을 포함하는 제1기판(PCB)(예: 도 6의 제1기판(311)) 및 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 제1그라운드층과 중첩되고, 상기 제1복수의 절연층들 중 어느 하나의 절연층에 배치되는 도전성 패치(예: 도 6의 도전성 패치(312))를 포함하는 제1안테나 구조체와, 상기 내부 공간에서, 상기 제1기판 근처에 배치되는 제2안테나 구조체(예: 도 6의 제2안테나 구조체(320))로써, 상기 제1기판면과 동일한 방향을 향하는 제3기판면(예: 도 6의 제3기판면(3201)), 상기 제2기판면과 동일한 방향을 향하는 제4기판면(예: 도 6의 제4기판면(3202)) 및 상기 제3기판면과 상기 제4기판면 사이에 배치되는 제2복수의 절연층들(예: 도 6의 제2복수의 절연층들(324)) 및 제2그라운드층(예: 도 6의 제2그라운드층(325))을 포함하는 제2기판(subtrate)(예: 도 6의 제2기판(321)) 및 상기 제2복수의 절연층들 중 상기 제4기판면보다 상기 제3기판면에 더 가까운 절연층에서, 지정된 간격으로 배치되는 적어도 두 개의 안테나 엘리먼트들(예: 도 6의 안테나 엘리먼트(3211))을 포함하는 제2안테나 구조체와, 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 도전성 패치를 통해 제1주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제1무선 통신 회로(예: 도 6의 제1무선 통신 회로(319)) 및 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 적어도 두 개의 안테나 엘리먼트들을 통해 제2주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제2무선 통신 회로(예: 도 6의 제2무선 통신 회로(329))를 포함하고, 상기 도전성 패치는 상기 제2안테나 구조체를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되고, 상기 제1안테나 구조체의 빔 커버리지와 상기 제2안테나 구조체의 빔 커버리지가 적어도 일부 중첩되도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제2주파수 대역은 상기 제1주파수 대역보다 높게 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1주파수 대역은 약 600MHz ~ 6000MHz 범위를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제2주파수 대역은 약 6GHz 이상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 적어도 두 개의 안테나 엘리먼트들과 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 적어도 두 개의 안테나 엘리먼트들은, 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 도전성 패치를 통해 루프(loop) 형태로 둘러싸이도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1무선 통신 회로는 상기 제2기판면에 배치되고, 상기 제2무선 통신 회로는 상기 제2기판면 또는 상기 제4기판면에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1안테나 구조체의 제1빔 커버리지는 상기 제2안테나 구조체의 제2빔 커버리지를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1기판은, 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 도전성 패치를 통해 적어도 부분적으로 둘러싸이도록 형성되는 오프닝(예: 도 6의 오프닝(313))을 포함하고, 상기 제2기판은 상기 오프닝의 내부에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(300) 또는 도 10a의 전자 장치(600))는, 하우징(예: 도 3의 하우징(301, 302))과, 상기 하우징의 내부 공간(예: 도 3의 내부 공간(3001))에 배치되고, 제1기판면(예: 도 10a의 제1기판면(6101)), 상기 제1기판면과 반대인 제2기판면(예: 도 10a의 제2기판면(6102)), 상기 제1기판면과 상기 제2기판면 사이에 배치되는 복수의 절연층들(예: 도 10a의 복수의 절연층들(614)) 및 상기 복수의 절연층들 중 적어도 하나의 절연층에 배치되는 그라운드층(예: 도 10a의 그라운드층(615))을 포함하는 기판(예: 도 10a의 기판(611)), 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 그라운드층과 중첩되고, 상기 복수의 절연층들 중 제1절연층(예: 도 10a의 제1절연층(6141))에 배치되는 패치 안테나(예: 도 10a의 패치 안테나(612))와, 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 그라운드층과 중첩되고, 상기 복수의 절연층들 중 어느 하나의 절연층에 배치되는 어레이 안테나(예: 도 10a의 어레이 안테나(AR))와, 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 패치 안테나를 통해 제1주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제1무선 통신 회로(예: 도 10a의 제1무선 통신 회로(619)) 및 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 어레이 안테나를 통해 제2주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제2무선 통신 회로(예: 도 10a의 제2무선 통신 회로(629))를 포함하고, 상기 어레이 안테나는, 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 패치 안테나를 통해 루프(loop) 형태로 둘러싸이도록 배치되고, 상기 패치 안테나의 빔 커버리지와 상기 어레이 안테나의 빔 커버리지가 적어도 일부 중첩되도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제2주파수 대역은 상기 제1주파수 대역보다 높게 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1주파수 대역은 600MHz ~ 6000MHz 범위를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제2주파수 대역은 6GHz 이상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 어레이 안테나는 상기 제1절연층에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 어레이 안테나는 상기 제1절연층보다 상기 그라운드층에 더 가깝거나, 더 먼 절연층에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 어레이 안테나는 상기 패치 안테나와 중첩되지 않거나, 적어도 부분적으로 중첩 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 어레이 안테나는, 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 패치 안테나를 통해 폐루프(closed-loop) 형태로 둘러싸이도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1무선 통신 회로 및/또는 상기 제2무선 통신 회로는 상기 제2기판면에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 패치 안테나의 제1유효 빔 커버리지는 상기 어레이 안테나의 제2빔 커버리지를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 어레이 안테나는 상기 기판의 상기 복수의 절연층들 중 어느 하나의 절연층에서, 지정된 간격으로 배치되는 적어도 두 개의 도전성 패치들 또는 도전성 패턴들을 포함할 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 전자 장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징의 내부 공간에 배치된 제1안테나 구조체로써,
    제1기판면, 상기 제1기판면과 반대인 제2기판면, 상기 제1기판면과 상기 제2기판면 사이에 배치되는 제1복수의 절연층들 및 상기 제1복수의 절연층들 중 적어도 하나의 절연층에 배치되는 제1그라운드층을 포함하는 제1기판(PCB); 및
    상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 제1그라운드층과 중첩되고, 상기 제1복수의 절연층들 중 어느 하나의 절연층에 배치되는 도전성 패치를 포함하는 제1안테나 구조체;
    상기 내부 공간에서, 상기 제1기판 근처에 배치되는 제2안테나 구조체로써,
    상기 제1기판면과 동일한 방향을 향하는 제3기판면, 상기 제2기판면과 동일한 방향을 향하는 제4기판면 및 상기 제3기판면과 상기 제4기판면 사이에 배치되는 제2복수의 절연층들 및 제2그라운드층을 포함하는 제2기판(subtrate); 및
    상기 제2복수의 절연층들 중 상기 제4기판면보다 상기 제3기판면에 더 가까운 절연층에서, 지정된 간격으로 배치되는 적어도 두 개의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 제2안테나 구조체;
    상기 내부 공간에 배치되고, 상기 도전성 패치를 통해 제1주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제1무선 통신 회로; 및
    상기 내부 공간에 배치되고, 상기 적어도 두 개의 안테나 엘리먼트들을 통해 제2주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제2무선 통신 회로를 포함하고,
    상기 도전성 패치는 상기 제2안테나 구조체를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되고,
    상기 제1안테나 구조체의 빔 커버리지와 상기 제2안테나 구조체의 빔 커버리지가 적어도 일부 중첩되도록 설정된 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2주파수 대역은 상기 제1주파수 대역보다 높게 설정된 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1주파수 대역은 600MHz ~ 6000MHz 범위를 갖는 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2주파수 대역은 6GHz 이상인 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 도전성 패치는 상기 적어도 두 개의 안테나 엘리먼트들과 중첩되지 않도록 배치되는 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 안테나 엘리먼트들은, 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 도전성 패치를 통해 루프(loop) 형태로 둘러싸이도록 배치되는 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1무선 통신 회로는 상기 제2기판면에 배치되고,
    상기 제2무선 통신 회로는 상기 제2기판면 또는 상기 제4기판면에 배치되는 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1안테나 구조체의 제1빔 커버리지는 상기 제2안테나 구조체의 제2빔 커버리지를 포함하는 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판은, 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 도전성 패치를 통해 적어도 부분적으로 둘러싸이도록 형성되는 오프닝을 포함하고,
    상기 제2기판은 상기 오프닝의 내부에 배치되는 전자 장치.
  10. 전자 장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징의 내부 공간에 배치되고, 제1기판면, 상기 제1기판면과 반대인 제2기판면, 상기 제1기판면과 상기 제2기판면 사이에 배치되는 복수의 절연층들 및 상기 복수의 절연층들 중 적어도 하나의 절연층에 배치되는 그라운드층을 포함하는 기판;
    상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 그라운드층과 중첩되고, 상기 복수의 절연층들 중 제1절연층에 배치되는 패치 안테나;
    상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 그라운드층과 중첩되고, 상기 복수의 절연층들 중 어느 하나의 절연층에 배치되는 어레이 안테나;
    상기 내부 공간에 배치되고, 상기 패치 안테나를 통해 제1주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제1무선 통신 회로; 및
    상기 내부 공간에 배치되고, 상기 어레이 안테나를 통해 제2주파수 대역의 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제2무선 통신 회로를 포함하고,
    상기 어레이 안테나는, 상기 제1기판면을 위에서 바라볼 때, 상기 패치 안테나를 통해 루프(loop) 형태로 둘러싸이도록 배치되고,
    상기 패치 안테나의 빔 커버리지와 상기 어레이 안테나의 빔 커버리지가 적어도 일부 중첩되도록 설정된 전자 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2주파수 대역은 상기 제1주파수 대역보다 높게 설정된 전자 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1주파수 대역은 600MHz ~ 6000MHz 범위를 갖는 전자 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2주파수 대역은 6GHz 이상인 전자 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 어레이 안테나는 상기 제1절연층에 배치되는 전자 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 어레이 안테나는 상기 제1절연층보다 상기 그라운드층에 더 가깝거나, 더 먼 절연층에 배치되는 전자 장치.
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PCT/KR2021/005151 WO2021225313A1 (ko) 2020-05-07 2021-04-23 안테나를 포함하는 전자 장치

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180041678A (ko) * 2015-08-25 2018-04-24 퀄컴 인코포레이티드 애퍼처에 대해 구성된 다수의 안테나들
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