WO2022025302A1 - 안테나 모듈을 구비하는 전자 기기 - Google Patents

안테나 모듈을 구비하는 전자 기기 Download PDF

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antenna
signal
flexible substrate
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박병용
조일남
정강재
최국헌
김의선
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엘지전자 주식회사
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    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
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    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets
    • H04M1/0202—Portable telephone sets, e.g. cordless phones, mobile phones or bar type handsets
    • H04M1/026—Details of the structure or mounting of specific components

Definitions

  • the present specification relates to an electronic device having an antenna module. Certain implementations relate to an electronic device equipped with an antenna module to transmit or receive data with a peripheral device.
  • Electronic devices may be divided into mobile/portable terminals and stationary terminals according to whether they can be moved. Again, the electronic device can be divided into a handheld terminal and a vehicle mounted terminal depending on whether the user can directly carry the electronic device.
  • the functions of electronic devices are diversifying. For example, there are functions for data and voice communication, photo and video shooting through a camera, voice recording, music file playback through a speaker system, and output of 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 that provide visual content such as broadcast and video or television programs.
  • Such electronic devices have diversified functions, they are implemented in the form of multimedia devices equipped with complex functions such as, for example, taking pictures or videos, playing music or video files, and receiving games and broadcasts. have.
  • an image display device is, for example, a device having a function of receiving and processing a broadcast image that can be viewed by a user.
  • the video display device displays, for example, a broadcast selected by a user from among broadcast signals transmitted from a broadcast station on a display.
  • a wireless audio-video (AV) service may be provided using a 5G communication service.
  • 5G could complement fiber-to-the home (FTTH) and cable-based broadband (or DOCSIS) as a means of delivering streams rated from hundreds of megabits per second to gigabits per second.
  • FTTH fiber-to-the home
  • DOCSIS cable-based broadband
  • Such a high speed may be required to deliver images in resolutions of 4K or higher (6K, 8K and higher) as well as virtual reality (VR) and augmented reality (AR).
  • VR and AR applications almost include immersive sporting events. Certain applications may require special network settings. For VR games, for example, game companies may need to integrate core servers with network operators' edge network servers to minimize latency.
  • Another object of the present invention is to provide an electronic device having an antenna configuration and an antenna capable of providing a wireless AV service to the electronic device.
  • Another object of the present specification is to provide an antenna configuration disposed under a video display device to transmit or receive high-speed, large-capacity data.
  • Another object of the present specification is to provide multiple input/output (MIMO) using different polarizations of an antenna so that high-speed, large-capacity data can be transmitted or received.
  • MIMO multiple input/output
  • Another object of the present specification is to provide an antenna configuration that operates in a millimeter wave (mmWave) band capable of radiating a signal in a front direction or a side direction of an electronic device.
  • mmWave millimeter wave
  • the electronic device may include an antenna module disposed below the display area and configured to radiate a vertically polarized signal to a front surface of the electronic device.
  • the antenna module includes: a slot array antenna disposed in a first area of a flexible substrate to radiate a vertically polarized signal in a millimeter wave band; and a feeding portion disposed in a second region bent in the first region and a third region formed by bending in the second region to apply a signal to each slot radiating element of the slot array antenna. can do.
  • the first area and the third area of the flexible substrate may correspond to a front area and a rear area of the electronic device.
  • the first region of the flexible substrate may be formed in an upward direction in the second region to overlap at least a portion of the third region of the flexible substrate.
  • a rear radiation signal radiated to the third region through each slot radiating element of the slot array antenna may be reflected by a metal pattern formed in the third region and radiated to the front region.
  • the metal pattern formed in the third region may be a ground pattern corresponding to the power feeding unit.
  • the separation distance between the first region and the third region of the flexible substrate is determined to be within a predetermined range of a quarter cycle of the operation wavelength of the signal, so that the rear emission signal and the front surface The radiated signal may propagate in-phase.
  • the first region of the flexible substrate may be formed in a downward direction from the second region so as not to overlap the third region of the flexible substrate.
  • the rear radiation signal radiated to the third region through each slot radiating element of the slot array antenna is reflected by a reflector formed in the rear region separately from the third region and radiated to the first region.
  • the separation distance between the first area of the flexible substrate and the reflector is determined within a predetermined range of a quarter cycle of the operation wavelength of the signal, so that the rear emission signal and the front emission signal can propagate in-phase.
  • the electronic device includes a transceiver circuit operatively coupled to the antenna module; and a processor operatively coupled to the transceiver circuit and configured to control the transceiver circuit.
  • each of the slot radiating element is formed in a circular slot (circular slot)
  • the feeding part is formed in a vertical axis direction
  • a rectangular slot connected to the end of each of the slot radiating element is It may be formed in a horizontal axis direction so as to be perpendicular to the feeding part.
  • the vertically polarized signal of the feeding unit formed in the vertical axis direction may be coupled through the rectangular slot.
  • the processor may control the transceiver circuit so that a vertically polarized signal is beam-formed in a front direction of the electronic device through the circular slot connected to the rectangular slot.
  • the antenna module may include: a first antenna module including a plurality of slot radiating elements and a first feeding unit so that a vertically polarized signal is radiated in a front direction of the electronic device; and a second antenna module including a plurality of radiating elements and a second feeding unit so that the horizontally polarized signal is radiated in the front direction of the electronic device.
  • the second antenna module may include: an array antenna disposed in a first area of a second flexible substrate to radiate a horizontally polarized signal in a millimeter wave band in a front direction of the electronic device; and a second feeder disposed in a first region of the second flexible substrate and a second region formed by bending the first region to apply a signal to each radiating element of the array antenna.
  • the first region and the second region of the second flexible substrate may correspond to a lower region and a rear region of the electronic device.
  • each radiating element of the array antenna may be composed of an end fire radiating element such as a dipole antenna or a monopole antenna.
  • the horizontally polarized signal radiated through the array antenna may be beam-formed and radiated in a front direction of the electronic device.
  • the processor may control the transceiver circuit to form a beam forming a vertically polarized signal by controlling a phase of a signal applied to each slot radiating element of the first antenna module.
  • the transceiver circuit may be controlled so that a horizontally polarized signal is beam-formed by controlling a phase of a signal applied to each radiating element of the second antenna module.
  • the processor generates a vertically polarized signal through the first antenna module and simultaneously generates a horizontally polarized signal through the second antenna module to perform multiple input/output (MIMO) with another electronic device. It can control the transceiver circuit.
  • MIMO multiple input/output
  • the processor may perform beamforming on a vertically polarized signal through the first antenna module and simultaneously perform beamforming on a horizontal polarization signal through the second antenna module.
  • the processor may control the transceiver circuit to receive or transmit a vertically polarized signal formed in the first direction and a horizontally polarized signal formed in the second direction from another electronic device.
  • the electronic device may be a mobile terminal, a signage, a display device, a transparent AR/VR device, a vehicle, or a wireless audio/video device.
  • the first antenna module or the second antenna module constituting the antenna module may be disposed in a lower area or a side area of the electronic device.
  • the antenna module includes: a slot array antenna disposed in a first area of a flexible substrate to radiate a vertically polarized signal in a millimeter wave band; and a feeding portion disposed in a second region bent in the first region and a third region formed by bending in the second region to apply a signal to each slot radiating element of the slot array antenna. can do.
  • the first area and the third area of the flexible substrate may correspond to a front area and a rear area of the electronic device.
  • the first region of the flexible substrate may be formed in an upward direction in the second region to overlap at least a portion of the third region of the flexible substrate.
  • a rear radiation signal radiated to the third region through each slot radiating element of the slot array antenna may be reflected by a metal pattern formed in the third region and radiated to the front region.
  • the first region of the flexible substrate may be formed in a downward direction from the second region so as not to overlap the third region of the flexible substrate.
  • the rear radiation signal radiated to the third region through each slot radiating element of the slot array antenna may be reflected by a reflector formed in the rear region separately from the third region to be radiated to the first region.
  • the antenna module may be a first antenna module including a plurality of slot radiating elements and a first feeding unit so that a vertically polarized signal is radiated in a front direction of the electronic device.
  • the antenna module may further include a second antenna module including a plurality of radiating elements and a second feeding unit so that the horizontally polarized signal is radiated in the front direction of the electronic device.
  • the second antenna module may include: an array antenna disposed in a first area of a second flexible substrate to radiate a horizontally polarized signal in a millimeter wave band in a front direction of the electronic device; and a second feeder disposed in a first region of the second flexible substrate and a second region formed by bending the first region to apply a signal to each radiating element of the array antenna.
  • the first region and the second region of the second flexible substrate may correspond to a lower region and a rear region of the electronic device.
  • an object of the present invention is to provide a configuration of a vertically polarized antenna disposed under a video display device to transmit or receive high-speed, large-capacity data.
  • multiple input/output may be provided by disposing array antennas having different polarizations to transmit or receive high-speed, large-capacity data.
  • a slot array antenna having a reflector structure operating in a millimeter wave (mmWave) band capable of radiating a signal in a front direction or a side direction of an electronic device.
  • mmWave millimeter wave
  • FIG. 1 illustrates a configuration for explaining an electronic device according to an embodiment and an interface between the electronic device and an external device or server.
  • FIG. 2A shows a detailed configuration of the electronic device of FIG. 1 .
  • 2B is a diagram schematically illustrating an example of an entire wireless AV system including a video display device according to another embodiment of the present specification.
  • 3A illustrates an example of a configuration in which a plurality of antennas may be disposed in an electronic device according to an embodiment.
  • 3B illustrates a configuration of a wireless communication unit of an electronic device operable in a 5G communication system according to an embodiment.
  • FIG. 4 illustrates an electronic device in which a plurality of antenna modules and a plurality of transceiver circuit modules are disposed according to an embodiment.
  • FIG. 5A shows an antenna in package (AIP) module structure and an antenna module structure implemented on a flexible substrate in relation to the present specification.
  • 5B is a cross-sectional view illustrating an antenna structure having different radiation directions.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a plurality of communication modules disposed under the image display device and the corresponding communication modules and communication with other communication modules disposed in the front direction.
  • FIG. 7 illustrates a structure of an antenna module disposed under a video display device according to an embodiment.
  • 8A shows a structure of a slot array antenna according to an embodiment.
  • 8B shows a structure of a slot array antenna according to another embodiment.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a phase change according to a distance between an antenna and a metal reflector according to the present specification.
  • FIG. 10 shows a slot antenna structure of various shapes according to the present specification.
  • FIG. 11 shows the configuration of an antenna module, a transceiver circuit, and a processor implemented on a flexible substrate according to the present specification.
  • FIG. 12 illustrates a configuration of a plurality of antenna modules, a transceiver circuit, and a processor that may be implemented on a flexible substrate according to the present specification.
  • FIG. 13 illustrates a configuration in which a second antenna module emitting a horizontally polarized signal according to an embodiment is formed on a second flexible substrate.
  • FIGS. 14A and 14B are views of a configuration of a vertically polarized antenna module having a U-shaped bending structure according to the present specification and a radiation pattern thereof, viewed from different directions.
  • 15A and 15B show a vertically polarized antenna module in which a slot array antenna without a bending structure is formed.
  • 16A and 16B show a configuration in which a plurality of slot array antenna modules are implemented on a flexible substrate.
  • 17A and 17B compare the reflection coefficient characteristics of the slot array antenna according to the presence or absence of a bending structure.
  • 18A shows an example in which the mmWave antenna module presented herein is applied to various electronic devices.
  • 18B shows an embodiment in which the antenna 1100 operating with vertical/horizontal polarization presented herein is applied to a robot.
  • FIG. 19 illustrates a block diagram of a wireless communication system to which the methods proposed in the present specification can be applied.
  • Electronic devices described in this specification include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDA), portable multimedia players (PMPs), navigation systems, and slate PCs.
  • PDA personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • slate PCs slate PCs.
  • tablet PCs ultrabooks
  • wearable devices for example, watch-type terminals (smartwatch), glass-type terminals (smart glass), HMD (head mounted display), etc. may be included. have.
  • FIG. 1 illustrates a configuration for explaining an electronic device according to an embodiment and an interface between the electronic device and an external device or server. Meanwhile, FIG. 2A shows a detailed configuration of the electronic device of FIG. 1 .
  • an electronic device 100 is configured to include a communication interface 110 , an input interface (or an input device) 120 , an output interface (or an output device) 150 , and a processor 180 .
  • the communication interface 110 may refer to the wireless communication module 110 .
  • the electronic device 100 may be configured to further include a display 151 and a memory 170 .
  • the components shown in FIG. 1 are not essential for implementing the electronic device, and thus the electronic device described herein may have more or fewer components than those listed above.
  • the wireless communication module 110 is between the electronic device 100 and the wireless communication system, between the electronic device 100 and another electronic device 100 , or between the electronic device 100 and the external device. It may include one or more modules that enable wireless communication between servers. In addition, the wireless communication module 110 may include one or more modules for connecting the electronic device 100 to one or more networks.
  • the one or more networks may be, for example, a 4G communication network and a 5G communication network.
  • the wireless communication module 110 includes 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 .
  • a 4G wireless communication module 111 may include
  • the 4G wireless communication module 111 , the 5G wireless communication module 112 , the short-range communication module 113 , and the location information module 114 may be implemented with a baseband processor such as a modem.
  • the 4G wireless communication module 111 , the 5G wireless communication module 112 , the short-range communication module 113 and the location information module 114 may include a transceiver circuit and a baseband processor operating in an IF band.
  • the RF module 1200 may be implemented as an RF transceiver circuit operating in an RF frequency band of each communication system.
  • the present invention is not limited thereto, and the 4G wireless communication module 111 , the 5G wireless communication module 112 , the short-range communication module 113 and the location information module 114 may be interpreted to include each RF module.
  • the 4G wireless communication module 111 may transmit and receive a 4G signal with a 4G base station through a 4G mobile communication network. In this case, 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 a 4G base station.
  • Up-Link (UL) Multi-Input Multi-Output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G transmission signals transmitted to the 4G base station.
  • Down-Link (DL) Multi-Input Multi-Output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G reception signals received from a 4G base station.
  • the 5G wireless communication module 112 may transmit and receive a 5G signal with a 5G base station through a 5G mobile communication network.
  • the 4G base station and the 5G base station may have a Non-Stand-Alone (NSA) structure.
  • NSA Non-Stand-Alone
  • the 4G base station and the 5G base station may be a co-located structure disposed at the same location in a cell.
  • the 5G base station may be disposed in a stand-alone (SA) structure at a location separate from the 4G base station.
  • SA stand-alone
  • the 5G wireless communication module 112 may transmit and receive a 5G signal with a 5G base station 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 reception 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 of 6 GHz or less, may be used.
  • a millimeter wave (mmWave) band may be used as a 5G frequency band.
  • the electronic device 100 may perform beam forming for communication coverage expansion with a base station.
  • the 5G communication system may support a larger number of Multi-Input Multi-Output (MIMO) in order to improve transmission speed.
  • MIMO Multi-Input Multi-Output
  • UL MIMO may be performed by a plurality of 5G transmission signals transmitted to the 5G base station.
  • DL MIMO may be performed by a plurality of 5G reception signals received from a 5G base station.
  • the wireless communication module 110 may be in a dual connectivity (DC) state with the 4G base station and the 5G base station through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 .
  • DC dual connectivity
  • the dual connection with 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 a 4G wireless communication system
  • NR is New Radio, which means a 5G wireless communication system.
  • the 4G base station and the 5G base station have a co-located structure, throughput improvement is possible through inter-CA (Carrier Aggregation). Therefore, the 4G base station and the 5G base station In the EN-DC state, the 4G reception signal and the 5G reception signal may be simultaneously received through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 .
  • inter-CA Carrier Aggregation
  • Short-range communication module 113 is for short-range communication, Bluetooth (Bluetooth), RFID (Radio Frequency Identification), infrared communication (Infrared Data Association; IrDA), UWB (Ultra Wideband), ZigBee, NFC At least one of (Near Field Communication), Wireless-Fidelity (Wi-Fi), Wi-Fi Direct, and Wireless Universal Serial Bus (USB) technologies may be used to support short-range communication.
  • the short-range communication module 114 between the electronic device 100 and the wireless communication system, between the electronic device 100 and another electronic device 100, or the electronic device 100 through wireless area networks (Wireless Area Networks) ) and a network in which another electronic device 100 or an external server is located may support wireless communication.
  • the local area network may be local area networks (Wireless Personal Area Networks).
  • short-distance communication between electronic devices may be performed using the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 .
  • short-distance communication may be performed between electronic devices using a device-to-device (D2D) method without going through a base station.
  • D2D device-to-device
  • carrier aggregation using at least one of the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113
  • 4G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 4G wireless communication module 111 and the Wi-Fi communication module 113
  • 5G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113 .
  • the location information module 114 is a module for acquiring the location (or current location) of the electronic device, and a representative example thereof includes a Global Positioning System (GPS) module or a Wireless Fidelity (WiFi) module.
  • GPS Global Positioning System
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • the electronic device may acquire the location of the electronic device by using a signal transmitted from a GPS satellite.
  • the electronic device may acquire the location of the electronic device 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 of the other modules of the wireless communication module 110 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 the information of the 5G wireless communication module and the 5G base station that transmits or receives the wireless signal.
  • the 5G base station of the millimeter wave (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 device 120 may include a pen sensor 1200 , a key button 123 , a voice input module 124 , a touch panel 151a, and the like. Meanwhile, the input device 120 includes a camera module 121 or an image input unit for inputting an image signal, a microphone 152c for inputting an audio signal, or an audio input unit, and a user input unit (eg, a user input unit for receiving information from a user). For example, it may include a touch key (touch key, mechanical key, etc.). The voice data or image data collected by the input device 120 may be analyzed and processed as a user's control command.
  • the camera module 121 is a device capable of capturing still images and moving images, and according to an embodiment, one or more image sensors (eg, a front sensor or a rear sensor), a lens, an image signal processor (ISP), or a flash (eg, : LED or lamp, etc.).
  • image sensors eg, a front sensor or a rear sensor
  • lens e.g., a lens
  • ISP image signal processor
  • flash eg, : LED or lamp, etc.
  • the sensor module 140 may include one or more sensors for sensing at least one of information in the electronic device, surrounding environment information surrounding the electronic device, and user information.
  • the sensor module 140 may include a gesture sensor 340a, a gyro sensor 340b, a barometric pressure sensor 340c, a magnetic sensor 340d, an acceleration sensor 340e, a grip sensor 340f, and a proximity sensor 340g. ), color sensor (340h) (eg RGB (red, green, blue) sensor), biometric sensor (340i), temperature/humidity sensor (340j), illuminance sensor (340k), or UV (ultra violet)
  • a sensor 340l, an optical sensor 340m, and a hall sensor 340n may be included.
  • the sensor module 140 includes a fingerprint recognition sensor (finger scan sensor), an ultrasonic sensor (ultrasonic sensor), an optical sensor (for example, a camera (see 121)), a microphone (refer to 152c), a battery Battery gauges, environmental sensors (eg barometers, hygrometers, thermometers, radiation sensors, thermal sensors, gas detection sensors, etc.), chemical sensors (eg electronic noses, healthcare sensors, biometric sensors) etc.) may include at least one of Meanwhile, the electronic device disclosed in the present specification may combine and utilize information sensed by at least two or more of these sensors.
  • the output interface 150 is for generating an output related to visual, auditory or tactile sense, and may include at least one of a display 151 , an audio module 152 , a haptip module 153 , and an indicator 154 .
  • the display 151 may implement a touch screen by forming a mutually layered structure or integrally formed with the touch sensor.
  • a touch screen may function as the user input unit 123 providing an input interface between the electronic device 100 and the user, and may provide an output interface between the electronic device 100 and the user.
  • the display 151 may be a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED) display, an organic light emitting diode (OLED) display, or a micro electromechanical system (micro) display. electro mechanical systems, MEMS) displays, or electronic paper displays.
  • the display 151 may display various contents (eg, text, image, video, icon, and/or symbol, etc.) to the user.
  • the display 151 may include a touch screen, and may receive, for example, a touch input using an electronic pen or a part of the user's body, a gesture, a proximity, or a hovering input.
  • the display 151 may include a touch panel 151a, a hologram device 151b, a projector 151c, and/or a control circuit for controlling them.
  • the panel may be implemented to be flexible, transparent, or wearable.
  • the panel may include the touch panel 151a and one or more modules.
  • the hologram device 151b may display a stereoscopic image in the air by using light interference.
  • the projector 151c may display an image by projecting light onto the screen.
  • the screen may be located inside or outside the electronic device 100 , for example.
  • the audio module 152 may be configured to interwork with the receiver 152a, the speaker 152b, and the microphone 152c. Meanwhile, the haptic tip module 153 may convert an electrical signal into mechanical vibration, and may generate vibration or a haptic effect (eg, pressure, texture) or the like.
  • the electronic device includes, for example, a mobile TV support device (eg, GPU) capable of processing media data according to standards such as digital multimedia broadcasting (DMB), digital video broadcasting (DVB), or mediaFlow.
  • DMB digital multimedia broadcasting
  • DVD digital video broadcasting
  • mediaFlow may include Also, the indicator 154 may display a specific state of the electronic device 100 or a part thereof (eg, the processor 310 ), for example, a booting state, a message state, or a charging state.
  • the wired communication module 160 which can be implemented as an interface unit, serves as a passage with various types of external devices connected to the electronic device 100 .
  • a wired communication module 160 includes an HDMI 162 , a USB 162 , a connector/port 163 , an optical interface 164 , or a D-sub (D-subminiature) 165 . can do.
  • the wired communication module 160 connects a device equipped with a wired/wireless headset port, an external charger port, a wired/wireless data port, a memory card port, and an identification module.
  • the electronic device 100 may perform appropriate control related to the connected external device.
  • 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 in the electronic device 100 , data for operation of the electronic device 100 , and commands. At least some of these application programs may be downloaded from an external server (eg, the first server 310 or the second server 320) through wireless communication. In addition, at least some of these application programs may exist on the electronic device 100 from the time of shipment for basic functions (eg, incoming calls, outgoing functions, message reception, and outgoing functions) of the electronic device 100 . Meanwhile, the application program may be stored in the memory 170 , installed on the electronic device 100 , and driven to perform an operation (or function) of the electronic device by the processor 180 .
  • the first server 310 may be referred to as an authentication server
  • the second server 320 may be referred to as a content server.
  • the first server 310 and/or the second server 320 may interface with an electronic device through a base station.
  • a part of the second server 320 corresponding to the content server may be implemented as a mobile edge cloud (MEC, 330) in units of base stations. Therefore, it is possible to implement a distributed network through the second server 320 implemented as a mobile edge cloud (MEC, 330), and to reduce content transmission delay.
  • MEC mobile edge cloud
  • Memory 170 may include volatile and/or non-volatile memory. Also, the memory 170 may include an internal memory 170a and an external memory 170b. The memory 170 may store, for example, commands or data related to at least one other component of the electronic device 100 . According to an embodiment, the memory 170 may store software and/or a program 240 .
  • the program 240 may include a kernel 171 , middleware 172 , an application programming interface (API) 173 , or an application program (or “application”) 174 , and the like. At least a portion of the kernel 171 , the middleware 172 , or the API 174 may be referred to as an operating system (OS).
  • OS operating system
  • the kernel 171 is a system used to execute operations or functions implemented in other programs (eg, middleware 172 , an application programming interface (API) 173 , or an application program 174 ).
  • Resources eg, bus, memory 170, processor 180, etc.
  • the kernel 171 may provide an interface capable of controlling or managing system resources by accessing individual components of the electronic device 100 from the middleware 172 , the API 173 , or the application program 174 . can
  • the middleware 172 may play an intermediary role so that the API 173 or the application program 174 communicates with the kernel 171 to send and receive data. Also, the middleware 172 may process one or more work requests received from the application program 247 according to priority. In an embodiment, the middleware 172 sets a priority for using a system resource (eg, bus, memory 170, processor 180, etc.) of the electronic device 100 to at least one of the application programs 174 . Grants and can process one or more work requests.
  • the API 173 is an interface for the application program 174 to control a function provided by the kernel 171 or the middleware 1723, for example, at least one for file control, window control, image processing, or text control. It can contain interfaces or functions (eg commands).
  • the processor 180 In addition to the operation related to the application program, the processor 180 generally controls the overall operation of the electronic device 100 .
  • the processor 180 processes signals, data, information, etc. input or output through the above-described components or runs an application program stored in the memory 170 , thereby providing or processing appropriate information or functions to the user.
  • the processor 180 may control at least some of the components discussed with reference to FIGS. 1 and 2A in order to drive an application program stored in the memory 170 .
  • the processor 180 may operate by combining at least two or more of the components included in the electronic device 100 to drive the application program.
  • the processor 180 is one of a central processing unit (CPU), an application processor (AP), an image signal processor (ISP), a communication processor (CP), a low-power processor (eg, a sensor hub), or It may include more.
  • the processor 180 may execute an operation or data processing related to control and/or communication of at least one other component of the electronic device 100 .
  • the power supply unit 190 receives external power and internal power under the control of the processor 180 to supply power to each component included in the electronic device 100 .
  • the power supply unit 190 includes a power management module 191 and a battery 192, and the battery 192 may be a built-in battery or a replaceable battery.
  • the power management module 191 may include a power management integrated circuit (PMIC), a charging IC, or a battery or fuel gauge.
  • the PMIC may have a wired and/or wireless charging method.
  • the wireless charging method includes, for example, For example, it includes a magnetic resonance method, a magnetic induction method or an electromagnetic wave method, etc., and may further include an additional circuit for wireless charging, for example, a coil loop, a resonance circuit, or a rectifier.
  • the remaining amount of the battery 396, voltage, current, or temperature during charging may be measured, for example, the battery 192 may include a rechargeable battery and/or a solar cell.
  • Each of the external device 100a , the first server 310 , and the second server 320 may be the same or a different type of device (eg, an external device or a server) as the electronic device 100 .
  • all or a part of the operations executed in the electronic device 100 may include one or more other electronic devices (eg, the external device 100a, the first server 310, and the second server 320). can be executed in
  • the electronic device 100 when the electronic device 100 needs to automatically or request a function or service, the electronic device 100 performs the function or service by itself instead of or in addition to it. At least some related functions may be requested from other devices (eg, the external device 100a, the first server 310, and the second server 320).
  • Other electronic devices may execute a requested function or an additional function, and transmit the result to the electronic device 201 .
  • the electronic device 100 may provide the requested function or service by processing the received result as it is or additionally.
  • cloud computing distributed computing, client-server computing, or mobile edge cloud (MEC) technology may be used.
  • MEC mobile edge cloud
  • 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 .
  • a wireless communication system may include an electronic device 100 , at least one external device 100a , a first server 310 , and a second server 320 .
  • the electronic device 100 is functionally connected to at least one external device 100a, and may control contents or functions of the electronic device 100 based on information received from the at least one external device 100a.
  • the electronic device 100 may use the servers 310 and 320 to perform authentication to determine whether the at least one external device 100 includes or generates information conforming to a predetermined rule. have.
  • the electronic device 100 may display contents or control functions differently by controlling the electronic device 100 based on the authentication result.
  • the electronic device 100 may be connected to at least one external device 100a through a wired or wireless communication interface to receive or transmit information.
  • the electronic device 100 and the at least one external device 100a may include near field communication (NFC), a charger (eg, universal serial bus (USB)-C), an ear jack, Information may be received or transmitted in a manner such as BT (bluetooth) or WiFi (wireless fidelity).
  • NFC near field communication
  • USB universal serial bus
  • WiFi wireless fidelity
  • the electronic device 100 includes at least one of an external device authentication module 100-1, a content/function/policy information DB 100-2, an external device information DB 100-3, or a content DB 104 can do.
  • the at least one external device 100a may be a device designed for various purposes, such as convenience of use of the electronic device 100, increase of aesthetics, enhancement of usability, etc. .
  • At least one external device 100a may or may not be in physical contact with the electronic device 100 .
  • the at least one external device 100a is functionally connected to the electronic device 100 using a wired/wireless communication module, and receives control information for controlling content or functions in the electronic device 100 . can be transmitted
  • the first server 310 may include a server for a service related to the at least one external device 100a, a cloud device, or a hub device for controlling a service in a smart home environment.
  • the first server 310 may include at least one of an external device authentication module 311 , a content/function/policy information DB 312 , an external device information DB 313 , and an electronic device/user DB 314 .
  • the first server 310 may be referred to as an authentication management server, an authentication server, or an authentication-related server.
  • the second server 320 may include a server or a cloud device for providing a service or content, or a hub device for providing a service in a smart home environment.
  • the second server 320 may include one or more of a content DB 321 , an external device specification information DB 322 , a content/function/policy information management module 323 , or a device/user authentication/management module 324 .
  • the second server 130 may be referred to as a content management server, a content server, or a content-related server.
  • 2B is a diagram schematically illustrating an example of an entire wireless AV system including a video display device according to another embodiment of the present specification.
  • the image display device 100 is connected to a wireless AV system (or broadcasting network) and an Internet network.
  • the video display device 100 is, for example, a network TV, a smart TV, an HBBTV, or the like.
  • the image display device 100 may be wirelessly connected to a wireless AV system (or a broadcasting network) through a wireless interface, or may be wirelessly or wiredly connected to an Internet network through an Internet interface.
  • the image display device 100 may be configured to be connected to a server or other electronic device through a 4G communication system or a 5G communication system.
  • the image display device 100 needs to provide a 5G communication service operating in the mmWave band in order to transmit or receive large-capacity high-speed data.
  • the image display device 100 may wirelessly transmit or receive data with an electronic device, such as a set-top box or other electronic device, around the image display device 100 through a wireless interface.
  • the image display device 100 may transmit or receive wireless AV data with a set-top box or other electronic device disposed on the front or lower side of the image display device, for example, a mobile terminal.
  • the video display device 100 includes, for example, a wireless interface 101b, a section filter 102b, an AIT filter 103b, an application data processing unit 104b, a data processing unit 111b, a media player 106b, and an Internet protocol. It includes a processing unit 107b, an Internet interface 108b, and a runtime module 109b.
  • AIT Application Information Table
  • real-time broadcast content may be referred to as linear A/V content.
  • the section filter 102b performs section filtering on four types of data received through the air interface 101b, and transmits the AIT data to the AIT filter 103b, and transmits the Linear AV content to the data processing unit 111b. , stream events and application data are transmitted to the application data processing unit 104b.
  • non-linear A/V content and application data are received through the Internet interface 108b.
  • the non-linear AV content may be, for example, a content on demand (COD) application.
  • the non-linear AV content is transmitted to the media player 106b, and application data is transmitted to the runtime module 109b.
  • the runtime module 109b includes, for example, an application manager and a browser as shown in FIG. 2B .
  • the application manager controls the life cycle of the interactive application using, for example, AIT data.
  • the browser performs, for example, a function of displaying and processing an interactive application.
  • 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 applications.
  • FIG. 3A illustrates an example of a configuration in which a plurality of antennas may be disposed in an electronic device according to an embodiment.
  • a plurality of antennas 1110a to 1110d may be disposed inside or on the front side of the electronic device 100 .
  • the plurality of antennas 1110a to 1110d may be implemented in a form printed on a carrier inside the electronic device or may be implemented in a system-on-a-chip (Soc) form together with an RFIC.
  • the plurality of antennas 1110a to 1110d may be disposed on the front side of the electronic device in addition to the inside of the electronic device.
  • the plurality of antennas 1110a to 1110d disposed on the front side of the electronic device 100 may be implemented as transparent antennas built into the display.
  • a plurality of antennas 1110S1 and 1110S2 may be disposed on a side surface of the electronic device 100 .
  • a 4G antenna is disposed on the side of the electronic device 100 in the form of a conductive member, a slot is formed in the conductive member region, and a plurality of antennas 1110a to 1110d radiate a 5G signal through the slot.
  • antennas 1150B may be disposed on the rear surface of the electronic device 100 so that the 5G signal may be radiated from the rear surface.
  • At least one signal may be transmitted or received through the plurality of antennas 1110S1 and 1110S2 on the side of the electronic device 100 .
  • at least one signal may be transmitted or received through the plurality of antennas 1110a to 1110d, 1150B, 1110S1 and 1110S2 on the front and/or side of the electronic device 100 .
  • the electronic device may communicate with the base station through any one of the plurality of antennas 1110a to 1110d, 1150B, 1110S1, and 1110S2.
  • the electronic device may perform multiple input/output (MIMO) communication with the base station through two or more antennas among the plurality of antennas 1110a to 1110d, 1150B, 1110S1 and 1110S2.
  • MIMO multiple input/output
  • FIG. 3B illustrates a configuration of a wireless communication unit of an electronic device operable in a 5G communication system according to an exemplary embodiment.
  • the electronic device includes a first power amplifier 1210 , a second power amplifier 1220 , and an RFIC 1250 .
  • the electronic device may further include a modem (Modem, 1400) and an application processor (AP: Application Processor, 1450).
  • the modem (Modem, 1400) and the application processor (AP, 1450) and physically implemented on one chip, and may be implemented in a logically and functionally separated form.
  • the present invention is not limited thereto and may be implemented in the form of a physically separated chip 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 1210 , the second power amplifier 1220 , the controller 1250 , and the plurality of low-noise amplifiers 1310 to 1340 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, but are not limited thereto.
  • the RFIC 1250 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 1250 is configured as a 4G/5G integrated type, it is advantageous in terms of synchronization between 4G/5G circuits, as well as the advantage that control signaling by the modem 1400 can be simplified.
  • the RFIC 1250 when configured as a 4G/5G separate type, it may be referred to as a 4G RFIC and a 5G RFIC, respectively.
  • the RFIC 1250 when the difference between the 5G band and the 4G band is large, such as when the 5G band is configured as a millimeter wave band, the RFIC 1250 may be configured as a 4G/5G separate type.
  • the RFIC 1250 when the RFIC 1250 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 1250 is configured as a 4G/5G separated type, the 4G RFIC and the 5G RFIC are logically and functionally separated, and it is also possible to be physically implemented on a single chip.
  • the application processor (AP) 1450 is configured to control the operation of each component of the electronic device. Specifically, the application processor (AP) 1450 may control the operation of each component of the electronic device through the modem 1400 .
  • the modem 1400 may be controlled through a power management IC (PMIC) for low power operation of the electronic device. Accordingly, the modem 1400 may operate the power circuits of the transmitter and the receiver in the low power mode through the RFIC 1250 .
  • PMIC power management IC
  • the application processor (AP) 1450 may control the RFIC 1250 through the modem 300 as follows. For example, if the electronic device is in the idle mode, the RFIC through the modem 300 so that at least one of the first and second power amplifiers 110 and 120 operates in the low power mode or is turned off 1250 can be controlled.
  • the application processor (AP) 1450 may control the modem 300 to provide wireless communication capable of low power communication.
  • the application processor (AP) 1450 may control the modem 1400 to enable wireless communication with the lowest power.
  • the application processor (AP) 1450 may control the modem 1400 and the RFIC 1250 to perform short-range communication using only the short-range communication module 113 even at sacrificing some throughput.
  • the modem 300 may be controlled to select an optimal wireless interface.
  • the application processor (AP) 1450 may control the modem 1400 to receive through both the 4G base station and the 5G base station according to the remaining battery level and available radio resource information.
  • the application processor (AP) 1450 may receive the remaining battery amount information from the PMIC and the available radio resource information from the modem 1400 . Accordingly, if the remaining battery level and available radio resources are sufficient, the application processor (AP) 1450 may control the modem 1400 and the RFIC 1250 to receive through both the 4G base station and the 5G base station.
  • the multi-transceiving system of FIG. 3B may integrate the transmitter and receiver of each radio system into one transceiver. Accordingly, there is an advantage that a circuit part integrating two types of system signals in the RF front-end can be removed.
  • the front-end components can be controlled by the integrated transceiver, the front-end components can be integrated more efficiently than when the transmission/reception system is separated for each communication system.
  • the multi-transmission/reception system as shown in FIG. 2 has an advantage in that it is possible to control other communication systems as needed, and thus system delay can be minimized, so that efficient resource allocation is possible.
  • the first power amplifier 1210 and the second power amplifier 1220 may operate in at least one of the first and second communication systems.
  • the first and second power amplifiers 1220 may operate in both the first and second communication systems.
  • one of the first and second power amplifiers 1210 and 1220 operates in the 4G band, and the other operates 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 the downlink (DL).
  • the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in both the 4G band and the 5G band.
  • the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in any one of the 4G band and the 5G band.
  • each of a plurality of separate antennas may be configured as an array antenna in the millimeter wave band.
  • 2x2 MIMO can be implemented using two antennas connected to the first power amplifier 1210 and the second power amplifier 1220 among the four antennas.
  • 2x2 UL MIMO (2 Tx) may be performed through the uplink (UL).
  • the 5G communication system is implemented with 1 Tx, only one of the first and second power amplifiers 1210 and 1220 needs to operate in the 5G band.
  • an additional power amplifier operating in the 5G band may be further provided.
  • 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 a power divider is built inside the RFIC corresponding to the RFIC 1250, there is no need for a separate component to be externally disposed, thereby improving component mountability.
  • SPDT single pole double throw
  • the electronic device operable in a plurality of wireless communication systems may further include a phase controller 1230 , a duplexer 1231 , a filter 1232 , and a switch 1233 .
  • each of the antennas ANT1 to ANT4 needs to be implemented as array antennas ANT1 to ANT4 including a plurality of antenna elements.
  • the phase controller 1230 is configurable to control a phase of a signal applied to each antenna element of each of the array antennas ANT1 to ANT4.
  • the phase controller 1230 can control both the magnitude and phase of a signal applied to each antenna element of each of the array antennas ANT1 to ANT4. Accordingly, since the phase control unit 1230 controls both the magnitude and phase of the signal, it may be referred to as a power and phase control unit 230 .
  • phase controller 1230 may control the phase of a signal applied to each antenna element so that each of the array antennas ANT1 to ANT4 forms beams in different directions.
  • the duplexer 1231 is configured to mutually separate signals of a transmission band and a reception band.
  • the signals of the transmission band transmitted through the first and second power amplifiers 1210 and 1220 are applied to the antennas ANT1 and ANT4 through the first output port of the duplexer 1231 .
  • signals of the reception band received through the antennas ANT1 and ANT4 are received by the low noise amplifiers 310 and 340 through the second output port of the duplexer 1231 .
  • the filter 1232 may be configured to pass a signal of a transmission band or a reception band and block a signal of the remaining band.
  • the filter 1232 may include a transmit filter connected to a first output port of the duplexer 1231 and a receive filter connected to a second output port of the duplexer 1231 .
  • the filter 1232 may be configured to pass only a signal of a transmission band or only a signal of a reception band according to the control signal.
  • the switch 1233 is configured to transmit either a transmit signal or a receive signal.
  • the switch 1233 may be configured in a single pole double throw (SPDT) type to separate a transmission signal and a reception signal in a time division multiplexing (TDD) method.
  • the transmission signal and the reception signal are signals of the same frequency band, and accordingly, the duplexer 1231 may be implemented in the form of a circulator.
  • the switch 1233 is also applicable to a frequency division multiplexing (FDD: Time Division Duplex) scheme.
  • FDD Fre Division Duplex
  • the switch 1233 may be configured in a double pole double throw (DPDT) type to connect or block a transmission signal and a reception signal, respectively.
  • DPDT double pole double throw
  • the electronic device may further include a modem 1400 corresponding to a control unit.
  • the RFIC 1250 and the modem 1400 may be referred to as a first controller (or first processor) and a second controller (second processor), respectively.
  • the RFIC 1250 and the modem 1400 may be implemented as physically separate circuits.
  • the RFIC 1250 and the modem 1400 may be physically or logically divided into one circuit.
  • the modem 1400 may control and process signals for transmission and reception of signals through different communication systems through the RFIC 1250 .
  • the modem 1400 may be obtained through control information received from the 4G base station and/or the 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 1400 may control the RFIC 1250 to transmit and/or receive a signal through the first communication system and/or the second communication system in a specific time and frequency resource. Accordingly, the RFIC 1250 may control transmission circuits including the first and second power amplifiers 1210 and 1220 to transmit a 4G signal or a 5G signal in a specific time period. Also, the RFIC 1250 may control reception circuits including the first to fourth low-noise amplifiers 1310 to 1340 to receive a 4G signal or a 5G signal in a specific time period.
  • FIG. 4 shows an electronic device in which a plurality of antenna modules and a plurality of transceiver circuit modules are disposed according to an embodiment.
  • a home appliance in which a plurality of antenna modules and a plurality of transceiver circuit modules are disposed may be a television, but is not limited thereto.
  • the home appliance in which the plurality of antenna modules and the plurality of transceiver circuit modules are disposed may include any home appliance or display device supporting a communication service in the millimeter wave band.
  • the electronic device 1000 includes a plurality of antenna modules ANT 1 to ANT4, and the antenna modules ANT 1 to ANT4 and a plurality of transceiver circuit modules 1210a to 1210d. ) is included.
  • the plurality of transceiver circuit modules 1210a to 1210d may correspond to the above-described transceiver circuit 1250 .
  • the plurality of transceiver circuit modules 1210a to 1210d may be a part of the transceiver circuit 1250 or a part of a front-end module disposed between the antenna module and the transceiver circuit 1250 .
  • the plurality of antenna modules ANT 1 to ANT4 may be configured as an array antenna in which a plurality of antenna elements are disposed.
  • the number of elements of the antenna modules ANT 1 to ANT4 is not limited to two, three, four, or the like as illustrated.
  • the number of elements of the antenna modules ANT 1 to ANT4 is expandable to 2, 4, 8, 16, or the like.
  • the elements of the antenna modules ANT 1 to ANT4 may be selected in the same number or in different numbers.
  • the plurality of antenna modules ANT 1 to ANT4 may be disposed in different areas of the display. As shown in FIG.
  • the plurality of antenna modules ANT 1 to ANT4 may be disposed on the top, left, bottom, and right sides of the display, but the configuration is not limited thereto. As another example, the plurality of antenna modules ANT 1 to ANT4 may be disposed at upper left, upper right, lower left, and lower right of the display.
  • the antenna modules ANT 1 to ANT4 may be configured to transmit and receive signals in a specific direction in any frequency band.
  • the antenna modules ANT 1 to ANT4 may operate in any one of a 28 GHz band, a 39 GHz band, and a 64 GHz band.
  • the electronic device may maintain a connection state with different entities through two or more of the antenna modules ANT 1 to ANT4 or may perform a data transmission or reception operation for this.
  • the electronic device corresponding to the display device may transmit or receive data with the first entity through the first antenna module ANT1.
  • the electronic device may transmit or receive data with the second entity through the second antenna module ANT2.
  • the electronic device may transmit or receive data with a mobile terminal (UE) through the first antenna module ANT1.
  • the electronic device may transmit or receive data with a control device such as a set-top box or an access point through the second antenna module ANT2.
  • Data may be transmitted or received with other entities through other antenna modules, for example, the third antenna module ANT3 and the fourth antenna module ANT4.
  • dual connection or multiple input/output (MIMO) may be performed through at least one of the first and second entities previously connected through the third antenna module ANT3 and the fourth antenna module ANT4.
  • the transceiver circuit modules 1210a to 1210d are operable to process a transmission signal and a reception signal in an RF frequency band.
  • the RF frequency band may be any frequency band of a millimeter band, such as a 28 GHz band, a 39 GHz band, and a 64 GHz band, as described above.
  • the transceiver circuit modules 1210a to 1210d may be referred to as RF SUB-MODULEs 1210a to 1210d.
  • the number of RF SUB-MODULEs 1210a to 1210d is not limited to four, and may be changed to an arbitrary number of two or more according to applications.
  • the RF SUB-MODULEs 1210a to 1210d include an up-conversion module and a down-conversion module that converts a signal of an RF frequency band into a signal of an IF frequency band or converts a signal of an IF frequency band into a signal of an RF frequency band.
  • the up-conversion module and the down-conversion module may include a local oscillator (LO) capable of performing up-frequency conversion and down-frequency conversion.
  • LO local oscillator
  • the plurality of RF SUB-MODULEs 1210a to 1210d may transmit a signal from any one of the plurality of transceiver circuit modules to an adjacent transceiver circuit module. Accordingly, the transmitted signal may be configured to be transmitted to all of the plurality of transceiver circuit modules 1210a to 1210d at least once.
  • a data transfer path of a loop structure may be added.
  • adjacent RF SUB-MODULEs 1210b and 1210c can transmit signals in bi-direction.
  • a data transfer path of a feedback structure may be added.
  • at least one SUB-MODULE 1210c can transmit a signal to the remaining SUB-MODULEs 1210a, 1210b, and 1210c in uni-direction.
  • the plurality of RF SUB-MODULEs may include first to fourth RF SUB-MODULEs 1210a to 1210d.
  • the signal from the first RF SUB-MODULE 1210a may be transferred to the adjacent RF SUB-MODULE 1210b and the fourth RF SUB-MODULE 1210d.
  • the second RF SUB-MODULE 1210b and the fourth RF SUB-MODULE 1210d may transmit the signal to the adjacent third RF SUB-MODULE 1210c. In this case, if bidirectional transmission is possible between the second RF SUB-MODULE 1210b and the third RF SUB-MODULE 1210c as shown in FIG.
  • this may be referred to as a loop structure.
  • this may be referred to as a feedback structure.
  • the feedback structure there may be at least two signals transmitted to the third RF SUB-MODULE 1210c.
  • the structure is not limited thereto, and the baseband module may be provided only in a specific module among the first to fourth RF sub-modules 1210a to 1210d depending on the application.
  • the baseband module may not be provided in the first to fourth RF sub-modules 1210a to 1210d, but may be configured as a separate control unit, that is, the baseband processor 1400 .
  • the control signal may be transmitted only by a separate control unit, that is, the baseband processor 1400 .
  • a wireless audio-video (AV) service may be provided using a 5G communication service.
  • FIG. 5A shows an antenna in package (AIP) module structure and an antenna module structure implemented on a flexible substrate in relation to the present specification.
  • AIP antenna in package
  • the AIP (Antenna In Package) module is for mmWave band communication, and is configured in an RFIC-PCB-antenna integrated type.
  • an array antenna may be disposed on the same PCB.
  • the antenna of the AIP module may be implemented in a multi-layer PCB manufacturing process, and may radiate signals in the vertical/lateral direction of the PCB.
  • double polarization may be implemented using a patch antenna or a dipole/monopole antenna.
  • an array antenna may be implemented in one area of the FPCB.
  • COP Cyclo Olefin Polymer, transparent
  • PET polyethylene terephthalate, transparent
  • PI polyimide, Polyimide, transparent/opaque
  • MPI Modified Polyimide, opaque
  • PPS Polyphenylene Sulfide, opaque
  • FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating an antenna structure having different radiation directions.
  • the antenna radiation direction of the AIP module corresponds to the front direction.
  • the antenna disposed in the AIP module may be configured as a radiating element such as a patch antenna. That is, the antenna disposed in the AIP module may be broadside antenna elements radiating in the broadside direction.
  • broadside radiation may be implemented by an antenna radiating in a direction perpendicular to the substrate.
  • This broadside antenna may be a patch antenna or a reflector dipole/monopole antenna.
  • the radiation surface of the antenna may be an exposed portion of the antenna. Since the transmission line loss in the mmWave band is large, circuit components such as RFICs can be mounted on the bottom of the board.
  • the radiation direction of the antenna module implemented on the flexible substrate corresponds to the lateral direction.
  • the antenna implemented on the flexible substrate may be configured as a radiating element such as a dipole/monopole antenna. That is, the antenna implemented on the flexible substrate may be end-fire antenna elements.
  • end-fire radiation may be implemented by an antenna radiating in a horizontal direction with the substrate.
  • Such an end-fire antenna may be implemented as a dipole/monopole antenna, a Yagi-dipole antenna, a Vivaldi antenna, a SIW horn antenna, or the like.
  • the Yagi-dipole antenna and the Vivaldi antenna have horizontal polarization characteristics.
  • one of the antenna modules disposed in the image display device presented in this specification requires a vertical polarization antenna. Accordingly, there is a need to provide an antenna structure capable of minimizing an antenna exposure area while operating as a vertically polarized antenna.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a plurality of communication modules disposed under the image display device and corresponding communication modules and communication with other communication modules disposed in the front direction.
  • different communication modules 1100-1 and 1100-2 may be disposed under the image display device 100 .
  • the communication module disposed under the image display device 100 that is, the antenna module 1100 , may perform communication with the communication module 1100b disposed on the front side.
  • the AIP module when performing communication with the communication module 1100 - 3 disposed in the front direction of the image display device 100 , the AIP module may be configured to be exposed in the front direction. Such an arrangement structure of the antenna module may cause damage to the design of the image display device.
  • design should be considered as one of the important factors when selecting products such as video display devices.
  • the antenna module structure implemented on the flexible substrate as shown in FIG. 5A ( b ) may implement the antenna in a low-profile shape.
  • the height of the antenna may increase according to the RFIC driving circuit and the heat dissipation structure.
  • the antenna height may increase in the AIP module structure as shown in FIG. 5A( a ).
  • the antenna module 1100 implemented on a flexible substrate that can be implemented in a low-profile shape may be configured as shown in FIG. 7 .
  • a wideband dual polarization antenna is required for high-speed, large-capacity data transmission and reception in the mmWave band.
  • the broadband dual polarization antenna it is necessary to form a low profile antenna structure having a very low height.
  • the vertical polarization antenna has a limitation in forming the antenna height with a low profile due to structural characteristics. Therefore, in the present specification, it is intended to propose a low-profile antenna structure in the mmWave band that is suitable for the mmWave communication environment and can implement dual polarization.
  • the antenna module implemented on the flexible substrate disclosed herein has the following technical characteristics.
  • two or more MIMO antenna modules having orthogonal polarization characteristics are required.
  • an array antenna is used in the mmWave band.
  • the limitations of the mmWave antenna implemented as a flexible film are as follows. In an application requiring a slim structure, disposing an antenna having orthogonal dual polarization characteristics in an electronic device may not be easy in terms of configuration. In this regard, when a dual polarization antenna with a low-profile shape is implemented as a patch antenna, an antenna bandwidth issue may occur.
  • a Yagi dipole, a Vivaldi, a slot antenna, etc. can be considered as a candidate group for an array antenna that can be implemented with a flexible film material.
  • the Yagi dipole/Vivaldi antenna has the same polarization characteristic as the end-fire radiation characteristic. Accordingly, in the present specification, a slot array antenna that can be implemented in a low-profile shape as a vertically polarized antenna is to be presented.
  • This slot array antenna is a low-profile antenna and can be implemented using a flexible substrate.
  • the slot array antenna has a polarization characteristic orthogonal to a horizontal polarization antenna such as a dipole antenna, and can be implemented in a slim low-profile shape.
  • a separate reflector or director may be required to direct the beam in one direction.
  • an additional reflector structure is not required, and a vertically polarized antenna structure capable of directing a beam in one direction based on the flexibility of the film can be proposed.
  • the antenna module 1100 may be configured to include a vertical polarization antenna module 1100-1 and/or a horizontal polarization antenna module 1100-2.
  • the vertically polarized antenna module 1100-1 and the horizontally polarized antenna module 1100-2 may be referred to as a first antenna module 1100-1 and a second antenna module 1100-2, respectively.
  • the first antenna module 1100-1 and the second antenna module 1100-2 are not limited to vertical polarization and horizontal polarization.
  • the first antenna module 1100-1 and the second antenna module 1100-2 may be any antenna module that radiates a signal having an arbitrary polarization orthogonal to each other.
  • the vertically polarized antenna of the vertically polarized antenna module 1100-1 may be disposed in a first region R1 of a flexible substrate (FPCB). Accordingly, the first antenna module 1100-1 may radiate the vertically polarized signal in the front direction of the electronic device.
  • this vertical polarization antenna module is applied to a video display device, only the part corresponding to the antenna part is exposed. Accordingly, the antenna module structure implemented on the flexible substrate has less area exposed to the outside in the image display device compared to the AIP antenna module structure.
  • the exposed portion of the antenna module implemented on the flexible substrate may be at the level of about one wavelength of the operating frequency. For example, the exposed height of the antenna module at 60 GHz may be about 5 mm including the cover of the device.
  • the horizontally polarized antenna of the horizontally polarized antenna module 1100 - 2 may be disposed in the first region R1 of the second flexible substrate FPCB2 . Accordingly, the second antenna module 1100 - 2 may radiate the horizontally polarized signal in the front direction of the electronic device.
  • both the first antenna module 1100-1 and the second antenna module 1100-2 are used to perform MIMO or dual connectivity with a set-top box and/or other electronic devices disposed nearby. , DC) configuration. Therefore, the image display device must use the first antenna module 1100-1 and the second antenna module 1100-2 at the same time.
  • the video display device has a space for disposing different antenna modules. Accordingly, it is possible to provide MIMO and/or DC configuration through a plurality of antenna modules using different polarizations instead of a single antenna module of a dual feeding method. By providing a MIMO and/or DC configuration through a plurality of antenna modules using different polarizations, it is possible to reduce the level of interference between signals of different polarizations. In particular, the level of interference between different polarized signals can be further reduced by using different types of antennas.
  • FIG. 8A shows a structure of a slot array antenna according to an embodiment.
  • a slot array antenna 1110 in which a plurality of slot radiating elements are disposed on the front surface of a flexible substrate may be formed.
  • a ground pattern 1110g may be formed in the remaining area other than the first area R1 in which the slot array antenna 1110 is disposed.
  • the slot array antenna structure presented herein may be a slot antenna of a coupled feeding structure.
  • the coupled power feeding structure may be formed of a transmission line feeding structure + a non-contact feeding structure with a radiator.
  • the slot array antenna 1100 may include a plurality of slot radiating elements formed on a ground surface opposite to the transmission line corresponding to the power feeding unit 1110f.
  • the direction of the electric field formed in the plurality of slot radiating elements may coincide with the direction of the signal line corresponding to the power feeding unit 1110f.
  • each slot radiating element of the slot array antenna 1100 may be configured to radiate a vertically polarized signal.
  • the electronic device 100 corresponding to an image display device may include a display 151 and an antenna module 1100 .
  • the display 151 is formed on the front surface of the electronic device 100 and is configured to display information on the screen.
  • the antenna module 1100 may be disposed under the electronic device and configured to radiate a vertically polarized signal to the front of the electronic device.
  • the antenna module 1100 may further include a second antenna module 1100 - 2 to radiate a horizontally polarized signal to the front of the electronic device.
  • the antenna module 1100 may be configured to include a slot array antenna 1110 and a feeding portion 1110f.
  • the slot array antenna 1110 may be disposed on a first area of a flexible substrate to radiate a vertically polarized signal in a millimeter wave band.
  • the first region is a partial region of the flexible substrate oriented in a direction toward the front of the electronic device, as shown in FIG. 7B .
  • the feeding unit 1110f may be configured as a transmission line to apply a signal to each slot radiating element of the slot array antenna 1110 .
  • the feeding unit 1110f may be disposed on the rear surface of the flexible substrate, and a signal from the end of the feeding unit 1110f may be radiated toward the front side of the flexible substrate through the slot array antenna 1110 .
  • the power feeding unit 1110f may have a coplanar waveguide (CPW) structure in which ground regions are disposed on both sides of a signal line to reduce signal loss in a millimeter wave band.
  • a plurality of vias may be disposed in the ground area of the CPW structure to be electrically connected to the ground area disposed on the rear surface of the flexible substrate.
  • the power feeding unit 1110f may be disposed in the second region R2 formed by bending in the first region R1 and the third region R3 formed by bending in the second region R2 .
  • an end of the power feeding unit 1110f may be formed in the first region to couple a signal to a slot radiating element to radiate it.
  • the first region R1 and the third region R3 of the flexible substrate may correspond to the front region and the rear region of the electronic device.
  • the slot array antenna and the ground may be disposed on the rear surface of the flexible substrate, and a power feeding unit may be formed on the front surface of the flexible substrate.
  • FIG. 8B shows a structure of a slot array antenna according to another embodiment. Referring to FIG. 8B , a slot array antenna 1110b having a plurality of slot radiating elements disposed on the rear surface of the flexible substrate may be formed. Meanwhile, a ground pattern 1110gb may be formed in the remaining area other than the first area R1 in which the slot array antenna 1110b is disposed.
  • the antenna module 1100 may be configured to include a slot array antenna 1110b and a feeding unit 1110fb.
  • the slot array antenna 1110b may be disposed on the first area of the flexible substrate to radiate a vertically polarized signal in a millimeter wave band.
  • the first region is a partial region of the flexible substrate oriented in a direction toward the front of the electronic device, as shown in FIG. 7B .
  • the feeding unit 1110f is formed by bending in the second region R2 and the second region R2 formed by bending in the first region R1 to apply a signal to each slot radiating element of the slot array antenna 1110 . It may be disposed in the third region R3.
  • the feeder 1110f is disposed on the front surface of the flexible substrate, and a signal from an end of the feeder 1110fb may be radiated toward the front of the flexible substrate through the slot array antenna 1110b.
  • a signal is radiated in the rear direction through the slot array antenna 1110b formed on the rear surface of the flexible substrate.
  • the signal is reflected to the ground pattern 1110gb formed in the third region R3 and is reflected in the front direction.
  • the first region R1 of the flexible substrate may be formed upward in the second region R2 to overlap at least a portion of the third region R3 of the flexible substrate. Accordingly, the flexible substrate formed of the first region R1 to the third region R3 may be formed in a U-shape.
  • the rear radiation signal radiated to the third region R3 through each slot radiating element of the slot array antenna 1100 is reflected by the metal pattern formed in the third region R3, that is, the ground pattern 1110g to the front region. can be emitted as In the configuration of FIG. 8B , the rear radiation signal radiated to the third region R3 through each slot radiating element of the slot array antenna 1110b is a metal pattern formed in the third region R3, that is, a ground region of the CPW structure. It can be reflected by the and radiated to the front area.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a phase change according to a distance between an antenna and a metal reflector according to the present specification.
  • a phase change according to a distance between the antenna 1110 and the metal reflector 1110g may be expressed as kxD.
  • k is the propagation constant of the medium, and can be expressed as 2p/l.
  • l denotes a wavelength in the medium filled between the antenna 1110 and the metal reflection plate 1110g.
  • c corresponds to 3 x 10 8 m/s at the speed of light.
  • F corresponds to frequency
  • Dk corresponds to dielectric constant
  • Dk 1 in air.
  • the reflection coefficient ( ⁇ ) -1 of the metal reflector, where the reflection coefficient "1" means total reflection, and the sign "-" means a phase change of 180 degrees.
  • the phase of the signal is changed by 180 degrees.
  • the gain of the beam radiated in the front direction of the antenna 1110 may be determined by the distance between the antenna 1110 and the metal reflector 1110g.
  • the value of the total phase change according to the distance between the antenna 1110 and the metal reflector 1110g may be expressed as a value of 2 kD + 180 degrees.
  • the reflected signal is in-phase do. Accordingly, the phase sum of the beams reflected back from the metal reflector 1110g becomes in-phase by (n+1) x 360 degrees, so that the beams are combined to increase the gain in the front direction.
  • the reflected signal is out-of-phase.
  • the phase sum of the beams reflected from the metal reflector 1110g and returned is 180 + (n+1) x 360 degrees of opposite phase, so that the gain in the front direction is reduced.
  • a dielectric (antenna carrier) having a Dk (dielectric constant) greater than 1 (free space, air) is inserted, the distance between the antenna 1110 and the metal reflector 1110g may be reduced.
  • the separation distance between the first region R1 and the third region R3 of the flexible substrate may be determined within a predetermined range of a quarter cycle of the operation wavelength of the mmWave band signal.
  • FIG. 10 shows a slot antenna structure of various shapes according to the present specification.
  • Fig. 10 (a) shows that the slot antenna and the feeding unit are disposed on one plane. Accordingly, the antenna beam may be distributed in both directions through the slot antenna. Therefore, if a slot antenna is used without a separate reflector/director in the mmWave band, the antenna beam can be distributed in both directions. Accordingly, when the slot antenna structure of FIG. 10A is disposed in the electronic device, the beam may be radiated in both the front direction and the rear direction of the electronic device.
  • a metal reflector may be positioned on one side of the slot antenna to focus the antenna beam in one direction.
  • a director may be positioned on one side of the slot antenna to focus the antenna beam in one direction.
  • the antenna beam can be further focused in one direction.
  • the flexible substrate is formed in a bending structure including the first region R1 to the third region R3, and the power supply unit 1110f or the
  • the ground surface 1110g of the opposite surface may be formed of a metal reflector. Accordingly, the rear radiation signal of the slot array antenna 1100 may be reflected by the ground area around the power feeding unit 1110f formed in the third area R3 of the flexible substrate. Accordingly, the rear radiation signal of the slot array antenna 1100 becomes an in-phase signal with the front radiation signal, thereby increasing the antenna beam gain in the front direction. That is, the U-shaped antenna structure disclosed herein utilizes the structural advantage of a dielectric film such as a flexible substrate. Accordingly, by bending the FPCB, a beam having a bidirectional characteristic can be focused in one direction by using the ground area around the power feeding unit 1110f as a reflector.
  • the first region R1 of the flexible substrate moves downward from the second region R2 so as not to overlap the third region R3 of the flexible substrate. can be formed.
  • the rear radiation signal radiated to the third region R3 through each slot radiation element of the slot array antenna is reflected by the reflector 1100r formed in the rear region separately from the third region R3 to be the first It may be radiated to the region R1.
  • the separation distance between the first region R1 of the flexible substrate and the reflection plate 1100r may be determined within a predetermined range of a quarter cycle of the operation wavelength of the mmWave band signal of the signal.
  • the antenna module 1100 disclosed herein may be operatively coupled to a processor and a transceiver circuit formed on a substrate interfaced with a transparent substrate.
  • the transceiver circuit and the processor may be disposed inside the image display device.
  • FIG. 11 shows the configuration of an antenna module, a transceiver circuit, and a processor implemented on a flexible substrate according to the present specification.
  • the electronic device 100 may further include a transceiver circuit 1250 and a processor 1400 .
  • the transceiver circuit 1250 may be operatively coupled to the antenna module 1100 .
  • the processor 1400 may be operatively coupled to the transceiver circuit 1250 to control the transceiver circuit 1250 .
  • the processor 1400 may be a baseband processor.
  • the processor 1400 is not limited thereto, and may be any processor that controls the transceiver circuit 1250 .
  • each slot radiating element constituting the slot array antenna 1110 may be formed in a circular slot (circular slot, CS).
  • a rectangular slot (RS) connected to an end of each slot radiating element may be formed in a horizontal axis direction to be perpendicular to the feeding unit 1110f.
  • the feeding unit 1110f disposed on a different surface from the slot radiating element may be formed in a vertical axis direction.
  • the vertically polarized signal of the power feeding unit 1110f formed in the vertical axis direction may be coupled through the rectangular slot RS, and the signal may be radiated to each slot radiating element.
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 so that the vertically polarized signal is beam-formed in the front direction of the electronic device through the circular slot CS connected to the rectangular slot RS. To this end, the processor 1400 may control a phase controller that may be included in the transceiver circuit 1250 or the antenna module 1100 .
  • the antenna module 1100 disclosed in this specification may be configured with a plurality of antenna modules, and a transceiver circuit and a processor may be operatively coupled to control the plurality of antenna modules.
  • FIG. 12 shows the configuration of a plurality of antenna modules, a transceiver circuit, and a processor that may be implemented on the flexible substrate according to the present specification.
  • FIG. 13 shows a configuration in which a second antenna module emitting a horizontally polarized signal is formed on a second flexible substrate according to an exemplary embodiment.
  • the electronic device 100 may further include a transceiver circuit 1250 and a processor 1400 .
  • the transceiver circuit 1250 may be operatively coupled to the antenna module 1100 .
  • the processor 1400 may be operatively coupled to the transceiver circuit 1250 to control the transceiver circuit 1250 .
  • the processor 1400 may be a baseband processor.
  • the processor 1400 is not limited thereto, and may be any processor that controls the transceiver circuit 1250 .
  • the antenna module 1100 may be configured to include a first antenna module 1100-1 and a second antenna module 1100-2.
  • the first antenna module 1100-1 may include a slot array antenna 1110 including a plurality of slot radiating elements and a first feeding unit 1110f so that a vertically polarized signal is radiated in the front direction of the electronic device.
  • the second antenna module 1100 - 2 may include an array antenna 1120 including a plurality of radiating elements and a second feeding unit 1120f so that the horizontally polarized signal is radiated in the front direction of the electronic device.
  • the array antenna 1120 may be disposed in the first region R1 of the second flexible substrate to radiate a horizontally polarized signal in a millimeter wave band in the front direction of the electronic device.
  • each radiating element of the array antenna 1120 may be configured as an end-fire radiating element such as a dipole antenna or a monopole antenna.
  • the horizontally polarized signal radiated through the array antenna 1120 may be beam-formed in the front direction of the electronic device to be radiated.
  • the second power supply unit 1120f is formed by bending the first region R1 and the first region R1 of the second flexible substrate to apply a signal to each radiating element of the array antenna, and a second region R2 is formed. ) can be placed in In this regard, the first region R1 and the second region R2 of the second flexible substrate may correspond to the lower region and the rear region of the electronic device.
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 so that the first antenna module 1100-1 and the second antenna module 1100-2 transmit or receive signals using the same or different beams.
  • a signal may be transmitted or received using the same beam.
  • signals may be transmitted or received using different beams.
  • signals may be transmitted or received using different beams.
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 so that a vertically polarized signal is beam-formed by controlling a phase of a signal applied to each slot radiating element of the first antenna module 1100-1. Also, the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 so that a horizontally polarized signal is beam-formed by controlling a phase of a signal applied to each radiating element of the second antenna module 1100 - 2 .
  • the processor 1400 may perform multiple input/output (MIMO) with other electronic devices using the first antenna module 1100-1 and the second antenna module 1100-2.
  • MIMO multiple input/output
  • the processor 1400 generates a vertically polarized signal through the first antenna module 1100-1 and at the same time generates a horizontally polarized signal through the second antenna module 1100-2, and multiplies it with other electronic devices.
  • the transceiver circuit 1250 may be controlled to perform input/output (MIMO).
  • the processor 1400 may perform beamforming and multiple input/output (MIMO) using the first antenna module 1100-1 and the second antenna module 1100-2.
  • MIMO multiple input/output
  • the processor 1400 performs beamforming on a vertically polarized signal through the first antenna module 1100-1 while simultaneously performing beamforming on a horizontally polarized signal through the second antenna module 1100-2.
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to receive or transmit a vertical polarization signal formed in the first direction and a horizontal polarization signal formed in the second direction from another electronic device.
  • the processor 1400 may transmit or receive signals of different bands using the first antenna module 1100-1 and the second antenna module 1100-2 to perform carrier aggregation (CA). have.
  • the processor 1400 transmits the horizontally polarized signal of the second band through the second antenna module 1100-2 while transmitting the vertically polarized signal of the first band through the first antenna module 1100-1.
  • the transceiver circuit 1250 may be controlled to do so.
  • the processor 1400 transmits and receives the horizontally polarized signal of the second band through the second antenna module 1100-2 while receiving the vertically polarized signal of the first band through the first antenna module 1100-1.
  • the sub circuit 1250 may be controlled.
  • the vertically polarized signal of the first band and the horizontally polarized signal of the second band may be signals of different bands of the mmWave band, respectively.
  • the vertically polarized antenna presented herein may be implemented in a U-shape having a bending structure as shown in FIGS. 7 and 10 (e).
  • the vertically polarized antenna module having such a U-shaped bending structure may be configured as a slot array antenna.
  • FIGS. 14A and 14B are views of a configuration of a vertically polarized antenna module having a U-shaped bending structure according to the present specification and a radiation pattern thereof, viewed from different directions.
  • FIGS. 15A and 15B show a vertically polarized antenna module in which a slot array antenna without a bending structure is formed.
  • the vertically polarized signal is radiated to the front through the first region R1 corresponding to the front portion of the slot array antenna 1100 .
  • An antenna beam pattern having directivity in a horizontal direction is formed by the 1x8 slot array antenna 1100 .
  • the number of slot radiating elements of the slot array antenna 1100 is not limited to 8, depending on the application 2, 4, 6, 10, 12, 14, or 16, etc. can be changed to Meanwhile, the second region R2 and the third region R3 of the flexible substrate on which the power feeding unit 1110f is disposed correspond to a side region and a rear region of the flexible substrate.
  • the shape of the antenna unit + feeding unit is U-shaped or J-shaped, and the region corresponding to the power feeding unit 1110f operates as a reflector to form a beam in one direction without a separate reflector.
  • FIG. 14B a side view, a front view, and a three-dimensional perspective view of a flexible substrate on which a slot array antenna is disposed are shown.
  • an antenna beam pattern is formed in a front direction corresponding to the first region R1 in which the slot array antenna 1110 is disposed.
  • the antenna beam may be formed in the rear direction as well.
  • the rear radiation component is also directed in the front direction by the ground region formed in the third region R3 of the flexible substrate.
  • FIG. 15A it is a front view of an antenna structure in which a feeding unit and an antenna area are formed on a single substrate without a bending structure.
  • the radiation pattern of the slot array antenna formed on a single substrate without a bending structure is formed in the form of a ripple.
  • FIG. 15B a front view, a side view, and a three-dimensional perspective view of a substrate on which a slot array antenna without a bending structure is disposed are shown.
  • FIG. 15A and a side view and a three-dimensional perspective view of a single substrate beams are formed in both the front direction and the rear direction of the substrate through the slot array antenna. Accordingly, the peak gain of the antenna is lower by about 1.5 dB or more compared to the antenna formed in the bending structure of FIGS. 14A and 14B .
  • the beam width of the main beam is formed narrower due to the ripple of the radiation pattern.
  • a slot array antenna having a U-shaped or J-shaped bending structure has been proposed.
  • a slot array antenna may be implemented as a plurality of antenna modules on one antenna substrate, that is, a flexible substrate.
  • FIGS. 16A and 16B show a configuration in which a plurality of slot array antenna modules are implemented on a flexible substrate.
  • the first slot array antenna 1110 and the third slot array antenna 1130 may be disposed in the first area R1 corresponding to the front area of the flexible substrate.
  • the third slot array antenna 1130 may be configured not to radiate a signal while the first slot array antenna 1110 transmits a signal.
  • the third slot array antenna 1130 receives a signal, the first slot array antenna 1110 may be configured not to radiate a signal.
  • the signal transmission/reception operation is not limited to this signal transmission/reception operation, and the signal transmission/reception operations of the first slot array antenna 1110 and the third slot array antenna 1130 having the same polarization may be variously changed according to applications.
  • the first region R1 to the third region R3 may be formed in a bending structure as shown in FIG. 10F .
  • the first region R1 of the flexible substrate may be formed downward from the second region R2 so as not to overlap the third region R3 .
  • a reflector 1100r configured to reflect the rear radiation signal by the slot array antennas 1110 and 1130 formed in the first region R1 and radiate the front surface may be disposed.
  • the electronic device 100 provided with the antenna module 1100 according to an aspect of the present specification has been described.
  • the antenna module 1100 provided in the electronic device 100 according to another aspect of the present specification will be described.
  • the description of the electronic device 100 provided with the above-described antenna module 1100 may also be applied to the following antenna module 1100 .
  • the antenna module 1100 may be configured to include slot array antennas 1110 and 1110b and feeders 1110f and 1110fb.
  • the slot array antennas 1110 and 1110b may be disposed in the first area of the flexible substrate to radiate a vertically polarized signal in a millimeter wave band.
  • the feeding units 1110f and 1110fb may be configured to apply a signal to each of the slot radiating elements of the slot array antennas 1110 and 1110b.
  • the power feeding units 1110f and 1110fb may be disposed in a second region R2 formed by bending in the first region R1 and a third region R3 formed by bending in the second region R2 .
  • the first region R1 and the third region R3 of the flexible substrate may correspond to the front region and the rear region of the electronic device.
  • the first region R1 of the flexible substrate may be formed in an upward direction in the second region R2 to overlap at least a portion of the third region R3 of the flexible substrate.
  • the rear radiation signal radiated to the third region R3 through each slot radiating element of the slot array antennas 1110 and 1110b is reflected by the metal pattern formed in the third region R3 to the front region. can be radiated.
  • the first region R1 of the flexible substrate may be formed downward from the second region R2 so as not to overlap the third region R3 of the flexible substrate.
  • the rear radiation signal radiated to the third region R3 through each slot radiating element of the slot array antenna 1200 is reflected by the reflector 1100R formed in the rear region separately from the third region R3 to the first region (R1) can be radiated.
  • the antenna module 1100 disclosed herein is a first antenna module 1100-1 composed of a plurality of slot radiating elements and a first feeding unit 1110f so that a vertically polarized signal is radiated in the front direction of the electronic device.
  • the antenna module 1100 may further include a second antenna module 1100 - 2 including a plurality of radiating elements and a second feeding unit 1120f so that the horizontally polarized signal is radiated in the front direction of the electronic device.
  • the second antenna module 1100-2 may include an array antenna 1120 that is disposed in the first region R1 of the second flexible substrate and radiates a horizontally polarized signal in a millimeter wave band in the front direction of the electronic device. have.
  • the second antenna module 1100 - 2 has a second region formed by bending the first region R1 and the first region R1 of the second flexible substrate to apply a signal to each radiating element of the array antenna. It may further include a second feeding unit (1120f) disposed at (R2).
  • the first region R1 and the second region R2 of the second flexible substrate may correspond to the lower region and the rear region of the electronic device.
  • the slot array antenna disclosed in the present specification may be implemented as a U-shaped or J-shaped bending structure as described above.
  • ripples can be prevented from being formed in the radiation pattern through the slot array antenna having a bending structure.
  • the reflection coefficient characteristic of the slot array antenna having a bending structure satisfies a reference value in a band of 57 GHz to 70 GHz.
  • FIGS. 17A and 17B compare reflection coefficient characteristics of slot array antennas according to the presence or absence of a bending structure.
  • 17A illustrates reflection coefficient characteristics of a slot array antenna disposed in a first area of a flexible substrate that is bent to first to third areas through a two-time bending structure.
  • FIG. 17B shows the reflection coefficient of the antenna module in which the slot array antenna and the feeding unit are formed without a bending structure.
  • the antenna module formed in the bending structure satisfies the bandwidth requirement in the 57 GHz to 70 GHz band based on VSWR 2:1 (S11, -10dB).
  • the antenna module in which the slot array antenna and the feeding unit are formed without a bending structure also satisfies the bandwidth requirement of the 57 GHz to 70 GHz band based on the VSWR 2:1 standard (S11, -10 dB).
  • the reflection coefficient characteristic satisfies the bandwidth requirement of the 57 GHz to 70 GHz band regardless of whether the antenna module is bent or not.
  • the radiation pattern of the antenna formed on a single substrate without bending of FIGS. 15A and 15B is more deteriorated compared to the radiation pattern of the antenna of the bending structure of FIGS. 14A and 14B.
  • the radiation pattern may be deteriorated by ripples due to unnecessary radiation by the power feeding unit formed in a long length on the same plane as the radiator.
  • the mmWave antenna module presented in this specification may be applied to various electronic devices.
  • FIG. 18A shows an example in which the mmWave antenna module presented herein is applied to various electronic devices.
  • the electronic device 1000 may be at least one of a mobile terminal, a signage, a display device, a transparent AR/VR device, a vehicle, or a wireless audio/video device.
  • the first antenna module 1100-1 or the second antenna module 1100-2 constituting the antenna module may be disposed in a lower area or a side area of the electronic device 100 .
  • the antenna 1100 operating in vertical/horizontal polarization may be disposed in various shapes under the electronic device.
  • FIG. 18B shows an embodiment in which the antenna 1100 operating with vertical/horizontal polarization presented herein is applied to a robot.
  • the antenna module 1100 may be disposed under the display 151b of the robot 1000b.
  • the antenna module 1100 may be implemented as one of various combinations of the first antenna module 1100-1 and/or the second antenna module 1100-2 to operate as a multi-mode antenna.
  • the antenna module 1100 may operate in a 5G mmWave band.
  • the robot 1000b may transmit or receive high-speed and large-capacity wireless data, for example, wireless AV data, with a nearby electronic device.
  • the robot 1000b may interact with the server 300 through a communication network under the control of a controller such as a device engine.
  • the communication network may be a 5G communication network.
  • the communication network may be implemented as a VPN or a TCP bridge.
  • the robot 1000b may connect to the MEC server 300 through a communication network. Since the robot 1000b interworks with the MEC server 300 , such a robot/network system may be referred to as a cloud robotics system.
  • the cloud robotics system is a system in which a cloud server such as the MEC server 300 processes functions necessary for the robot 1000b to perform a given task.
  • FIG. 19 illustrates a block diagram of a wireless communication system to which the methods proposed in the present specification can be applied.
  • the wireless communication system includes a first communication device 910 and/or a second communication device 920 .
  • 'A and/or B' may be interpreted as having the same meaning as 'including at least one of A or B'.
  • the first communication device may represent the base station, and the second communication device may represent the terminal (or the first communication device may represent the terminal or vehicle, and the second communication device may represent the base station).
  • Base station is a fixed station (fixed station), Node B, evolved-NodeB (eNB), gNB (Next Generation NodeB), BTS (base transceiver system), access point (AP: Access Point), gNB (general) NB), 5G system, network, AI system, RSU (road side unit), may be replaced by terms such as robot.
  • the terminal may be fixed or have mobility
  • UE User Equipment
  • MS Mobile Station
  • UT user terminal
  • MSS Mobile Subscriber Station
  • SS Subscriber Station
  • AMS Advanced Mobile
  • WT Wireless terminal
  • MTC Machine-Type Communication
  • M2M Machine-to-Machine
  • D2D Device-to-Device
  • vehicle robot
  • AI module may be substituted with terms such as
  • the first communication device and the second communication device are a processor 911,921, a memory 914,924, one or more Tx/Rx RF modules 915,925, Tx processors 912,922, Rx processors 913,923 , including antennas 916 and 926 .
  • the processor implements the functions, processes, and/or methods salpinned above. More specifically, in DL (communication from a first communication device to a second communication device), an upper layer packet from the core network is provided to the processor 911 .
  • the processor implements the functions of the L2 layer.
  • the processor provides multiplexing between logical channels and transport channels, radio resource allocation, to the second communication device 920, and is responsible for signaling to the second communication device.
  • a transmit (TX) processor 912 implements various signal processing functions for the L1 layer (ie, the physical layer).
  • the signal processing function facilitates forward error correction (FEC) in the second communication device, and includes coding and interleaving.
  • FEC forward error correction
  • the coded and modulated symbols are divided into parallel streams, each stream mapped to OFDM subcarriers, multiplexed with a reference signal (RS) in the time and/or frequency domain, and using Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) are combined together to create a physical channel carrying a stream of time domain OFDMA symbols.
  • RS reference signal
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • the OFDM stream is spatially precoded to generate multiple spatial streams.
  • Each spatial stream may be provided to a different antenna 916 via a separate Tx/Rx module (or transceiver) 915 .
  • Each Tx/Rx module may modulate an RF carrier with a respective spatial stream for transmission.
  • each Tx/Rx module (or transceiver) 925 receives a signal via a respective antenna 926 of each Tx/Rx module.
  • Each Tx/Rx module recovers information modulated with an RF carrier and provides it to a receive (RX) processor 923 .
  • the RX processor implements various signal processing functions of layer 1.
  • the RX processor may perform spatial processing on the information to recover any spatial streams destined for the second communication device. If multiple spatial streams are destined for the second communication device, they may be combined into a single OFDMA symbol stream by multiple RX processors.
  • the RX processor uses Fast Fourier Transform (FFT) to transform the OFDMA symbol stream from the time domain to the frequency domain.
  • the frequency domain signal includes a separate OFDMA symbol stream for each subcarrier of the OFDM signal.
  • the symbols and reference signal on each subcarrier are recovered and demodulated by determining the most probable signal placement points transmitted by the first communication device. These soft decisions may be based on channel estimate values.
  • the soft decisions are decoded and deinterleaved to recover the data and control signal originally transmitted by the first communication device on the physical channel. Corresponding data and control signals are provided to a processor 921 .
  • the UL (second communication device to first communication device communication) is handled in the first communication device 910 in a manner similar to that described with respect to the receiver function in the second communication device 920 .
  • Each Tx/Rx module 925 receives a signal via a respective antenna 926 .
  • Each Tx/Rx module provides an RF carrier and information to the RX processor 923 .
  • the processor 921 may be associated with a memory 924 that stores program code and data. Memory may be referred to as a computer-readable medium.
  • an object of the present invention is to provide a configuration of a vertically polarized antenna disposed under a video display device to transmit or receive high-speed, large-capacity data.
  • multiple input/output may be provided by disposing array antennas having different polarizations to transmit or receive high-speed, large-capacity data.
  • a slot array antenna having a reflector structure operating in a millimeter wave (mmWave) band capable of radiating a signal in a front direction or a side direction of an electronic device.
  • mmWave millimeter wave
  • electronic devices capable of providing a wireless AV service and the design and driving of an array antenna module provided in electronic devices can be implemented as computer-readable codes on a program-recorded medium.
  • the computer-readable medium includes all kinds of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. There is also a carrier wave (eg, transmission over the Internet) that is implemented in the form of.
  • the computer may include a control unit of the terminal.

Abstract

일 실시 예에 따른 안테나를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는 디스플레이 영역의 하부에 배치되고, 상기 전자 기기의 전면으로 수직 편파 신호(vertically polarized signal)를 방사하도록 구성된 안테나 모듈을 포함할 수 있다. 상기 안테나 모듈은 밀리미터파 대역에서 수직 편파 신호를 방사하도록 가요성 기판(flexible substrate)의 제1 영역에 배치된 슬롯 배열 안테나; 및 상기 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자로 신호를 인가하도록 상기 제1 영역에서 벤딩되어 형성된 제2 영역 및 상기 제2 영역에서 벤딩되어 형성된 제3 영역에 배치된 급전부(feeding portion)를 포함할 수 있다.

Description

안테나 모듈을 구비하는 전자 기기
본 명세서는 안테나 모듈을 구비하는 전자 기기에 관한 것이다. 특정 구현은 주변 기기와 데이터를 송신 또는 수신하도록 안테나 모듈이 구비된 전자 기기에 관한 것이다.
전자기기(electronic devices)는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)로 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.
한편, 전자 기기의 일 예로서 영상표시기기는 예를 들어, 사용자가 시청할 수 있는 방송영상을 수신하여 처리하는 기능을 갖춘 장치이다. 영상표시기기는 예를 들어, 방송국에서 송출되는 방송신호 중 사용자가 선택한 방송을 디스플레이에 표시한다.
이와 같은 전자 기기 간에 mmWave 대역의 통신 서비스를 이용하여 전자 기기 간에 데이터를 송신 또는 수신할 필요가 있다. 이와 관련하여, 5G 통신 서비스를 이용하여 무선 AV(audio-video) 서비스를 제공할 수 있다.
5G는 초당 수백 메가 비트에서 초당 기가 비트로 평가되는 스트림을 제공하는 수단으로 FTTH(fiber-to-the home) 및 케이블 기반 광대역(또는 DOCSIS)을 보완할 수 있다. 이러한 빠른 속도는 가상 현실(VR; virtual reality)과 증강 현실(AR; augmented reality) 뿐 아니라 4K 이상(6K, 8K 및 그 이상)의 해상도로 영상을 전달하는 데에 요구될 수 있다. VR 및 AR 애플리케이션은 거의 몰입형(immersive) 스포츠 경기를 포함한다. 특정 어플리케이션은 특별한 네트워크 설정이 요구될 수 있다. 예를 들어, VR 게임의 경우, 게임 회사가 지연을 최소화하기 위해 코어 서버를 네트워크 오퍼레이터의 에지 네트워크 서버와 통합해야 할 수 있다.
전술한 바와 같이 4K 이상의 해상도로 영상을 전달하기 위하여 영상표시기기와 같은 전자 기기에서 무선 인터페이스를 제공하는 안테나 및 RFIC (radio frequency integrated chip)에 대한 구체적인 솔루션이 없다는 문제점이 있다. 특히, 영상표시기기와 같은 전자 기기가 건물의 벽에 배치되거나 테이블 위에 배치된 상황을 고려하여, 다른 전자 기기와 무선 AV 데이터를 송신 또는 수신할 필요가 있다. 이를 위해, 안테나 및 RFIC를 영상표시기기의 어느 영역에 배치할지에 대한 구체적인 구성과 안테나 구조가 제시될 필요가 있다.
본 명세서는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 전자 기기에 무선 AV 서비스를 제공할 수 있는 안테나 구성 및 안테나를 구비하는 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 고속 대용량 데이터를 송신 또는 수신할 수 있도록 영상표시기기의 하부에 배치되는 안테나 구성을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 고속 대용량 데이터를 송신 또는 수신할 수 있도록 안테나의 서로 다른 편파를 이용하여 다중 입출력(MIMO)을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 전자 기기의 전면 방향 또는 측면 방향으로 신호를 방사할 수 있는 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 안테나 구성을 제공하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 일 실시 예에 따른 안테나를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는 디스플레이 영역의 하부에 배치되고, 상기 전자 기기의 전면으로 수직 편파 신호(vertically polarized signal)를 방사하도록 구성된 안테나 모듈을 포함할 수 있다. 상기 안테나 모듈은 밀리미터파 대역에서 수직 편파 신호를 방사하도록 가요성 기판(flexible substrate)의 제1 영역에 배치된 슬롯 배열 안테나; 및 상기 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자로 신호를 인가하도록 상기 제1 영역에서 벤딩되어 형성된 제2 영역 및 상기 제2 영역에서 벤딩되어 형성된 제3 영역에 배치된 급전부(feeding portion)를 포함할 수 있다. 상기 가요성 기판의 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역은 상기 전자 기기의 전면 영역과 후면 영역에 대응될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가요성 기판의 제1 영역은 상기 가요성 기판의 제3 영역의 적어도 일부와 중첩되도록 상기 제2 영역에서 상부 방향으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자를 통해 상기 제3 영역으로 방사되는 후면 방사 신호는 상기 제3 영역에 형성된 금속 패턴에 의해 반사되어 상기 전면 영역으로 방사될 수 있다. 상기 제3 영역에 형성된 금속 패턴은 상기 급전부에 대응되는 그라운드 패턴일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가요성 기판의 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역 간의 이격 거리는 상기 신호의 동작 파장(operation wavelength)의 1/4 주기의 소정 범위 내로 결정되어, 상기 후면 방사 신호와 전면 방사 신호가 동위상(in-phase)으로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가요성 기판의 상기 제1 영역은 상기 가요성 기판의 상기 제3 영역과 중첩되지 않도록 상기 제2 영역에서 하부 방향으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자를 통해 상기 제3 영역으로 방사되는 후면 방사 신호는 상기 제3 영역과 별도로 후면 영역에 형성된 반사판에 의해 반사되어 상기 제1 영역으로 방사될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가요성 기판의 상기 제1 영역과 상기 반사판 간의 이격 거리는 상기 신호의 동작 파장(operation wavelength)의 1/4 주기의 소정 범위 내로 결정되어, 상기 후면 방사 신호와 전면 방사 신호가 동위상(in-phase)으로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전자 기기는 상기 안테나 모듈과 동작 가능하게 결합되는 송수신부 회로(transceiver circuit); 및 상기 송수신부 회로와 동작 가능하게 결합되어 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 각각의 슬롯 방사 소자는 원형 슬롯(circular slot)으로 형성되고, 상기 급전부는 수직 축 방향으로 형성되고, 상기 각각의 슬롯 방사 소자의 단부에 연결된 사각 슬롯(rectangular slot)은 상기 급전부와 수직하도록 수평 축 방향으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수직 축 방향으로 형성된 상기 급전부의 수직 편파 신호는 상기 사각 슬롯을 통해 커플링될 수 있다. 상기 프로세서는 상기 사각 슬롯과 연결된 상기 원형 슬롯을 통해 수직 편파 신호가 상기 전자 기기의 전면 방향으로 빔 포밍 되도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 수직 편파 신호가 상기 전자 기기의 전면 방향으로 방사되도록 복수의 슬롯 방사 소자와 제1 급전부로 구성된 제1 안테나 모듈; 및 수평 편파 신호가 상기 전자 기기의 전면 방향으로 방사되도록 복수의 방사 소자와 제2 급전부로 구성된 제2 안테나 모듈을 포함하는, 전자 기기.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 안테나 모듈은 제2 가요성 기판의 제1 영역에 배치되어 밀리미터파 대역에서 수평 편파 신호를 상기 전자 기기의 전면 방향으로 방사하는 배열 안테나; 및 상기 배열 안테나의 각각의 방사 소자로 신호를 인가하도록 상기 제2 가요성 기판의 제1 영역 및 상기 제1 영역에서 벤딩되어 형성된 제2 영역에 배치된 제2 급전부를 포함할 수 있다. 상기 제2 가요성 기판의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 상기 전자 기기의 하부 영역 및 후면 영역에 대응될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 배열 안테나의 각각의 방사 소자는 다이폴 안테나 또는 모노폴 안테나와 같은 엔드 파이어 방사 소자로 구성될 수 있다. 상기 배열 안테나를 통해 방사되는 수평 편파 신호는 상기 전자 기기의 전면 방향으로 빔 포밍 되어 방사될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제1 안테나 모듈의 각각의 슬롯 방사 소자로 인가되는 신호의 위상을 제어하여 수직 편파 신호가 빔 포밍 되도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다. 상기 제2 안테나 모듈의 각각의 방사 소자로 인가되는 신호의 위상을 제어하여 수평 편파 신호가 빔 포밍 되도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제1 안테나 모듈을 통해 수직 편파 신호를 생성하면서 동시에 상기 제2 안테나 모듈을 통해 수평 편파 신호를 생성하여, 다른 전자 기기와 다중 입출력(MIMO)를 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제1 안테나 모듈을 통해 수직 편파 신호에 대한 빔 포밍을 수행하면서 동시에 상기 제2 안테나 모듈을 통해 수평 편파 신호에 대한 빔 포밍을 수행할 수 있다. 상기 프로세서는 다른 전자 기기로부터 제1 방향으로 형성된 수직 편파 신호 및 제2 방향으로 형성된 수평 편파 신호를 수신하거나 또는 송신하도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전자 기기는 이동 단말기, 사이니지, 디스플레이 기기, 투명 AR/VR 기기, 차량 또는 무선 오디오/비디오 장치일 수 있다. 상기 안테나 모듈을 구성하는 제1 안테나 모듈 또는 제2 안테나 모듈은 상기 전자 기기의 하부 영역 또는 측면 영역에 배치될 수 있다.
본 명세서의 다른 양상에 따른 전자 기기에 구비되는 안테나 모듈이 제공된다. 상기 안테나 모듈은 밀리미터파 대역에서 수직 편파 신호를 방사하도록 가요성 기판(flexible substrate)의 제1 영역에 배치된 슬롯 배열 안테나; 및 상기 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자로 신호를 인가하도록 상기 제1 영역에서 벤딩되어 형성된 제2 영역 및 상기 제2 영역에서 벤딩되어 형성된 제3 영역에 배치된 급전부(feeding portion)를 포함할 수 있다. 상기 가요성 기판의 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역은 상기 전자 기기의 전면 영역과 후면 영역에 대응될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가요성 기판의 제1 영역은 상기 가요성 기판의 제3 영역의 적어도 일부와 중첩되도록 상기 제2 영역에서 상부 방향으로 형성될 수 있다. 상기 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자를 통해 상기 제3 영역으로 방사되는 후면 방사 신호는 상기 제3 영역에 형성된 금속 패턴에 의해 반사되어 상기 전면 영역으로 방사될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가요성 기판의 상기 제1 영역은 상기 가요성 기판의 상기 제3 영역과 중첩되지 않도록 상기 제2 영역에서 하부 방향으로 형성될 수 있다. 상기 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자를 통해 상기 제3 영역으로 방사되는 후면 방사 신호는 상기 제3 영역과 별도로 후면 영역에 형성된 반사판에 의해 반사되어 상기 제1 영역으로 방사될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 수직 편파 신호가 상기 전자 기기의 전면 방향으로 방사되도록 복수의 슬롯 방사 소자와 제1 급전부로 구성된 제1 안테나 모듈일 수 있다. 상기 안테나 모듈은 수평 편파 신호가 상기 전자 기기의 전면 방향으로 방사되도록 복수의 방사 소자와 제2 급전부로 구성된 제2 안테나 모듈을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 안테나 모듈은 제2 가요성 기판의 제1 영역에 배치되어 밀리미터파 대역에서 수평 편파 신호를 상기 전자 기기의 전면 방향으로 방사하는 배열 안테나; 및 상기 배열 안테나의 각각의 방사 소자로 신호를 인가하도록 상기 제2 가요성 기판의 제1 영역 및 상기 제1 영역에서 벤딩되어 형성된 제2 영역에 배치된 제2 급전부를 포함할 수 있다. 상기 제2 가요성 기판의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 상기 전자 기기의 하부 영역 및 후면 영역에 대응될 수 있다.
배열 안테나 및 이를 구비하는 전자기기의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
일 실시 예에 따르면, 전자 기기에 무선 AV 서비스를 제공할 수 있는 슬롯 배열 안테나 구성 및 슬롯 배열 안테나를 구비하는 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따르면, 고속 대용량 데이터를 송신 또는 수신할 수 있도록 영상표시기기의 하부에 배치되는 수직 편파 안테나 구성을 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따르면, 고속 대용량 데이터를 송신 또는 수신할 수 있도록 서로 다른 편파를 갖는 배열 안테나를 배치하여, 다중 입출력(MIMO)을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 기기의 전면 방향 또는 측면 방향으로 신호를 방사할 수 있는 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 반사판 구조의 슬롯 배열 안테나를 제공할 수 있다.
본 명세서의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 명세서의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 구성과 전자 기기와 외부기기 또는 서버와의 인터페이스를 나타낸다.
도 2a는 도 1의 전자 기기에 대한 상세 구성을 나타낸다.
도 2b는 본 명세서의 다른 일실시예에 따른 영상표시기기를 포함한 전체 무선 AV 시스템의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 전자 기기에 복수의 안테나들이 배치될 수 있는 구성의 예시를 나타낸다.
도 3b는 일 실시 예에 따른 5G 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 복수의 안테나 모듈과 복수의 송수신부 회로 모듈이 배치되는 전자 기기를 나타낸다.
도 5a는 본 명세서와 관련하여 AIP (Antenna In Package) 모듈 구조와 가요성 기판에 구현된 안테나 모듈 구조를 나타낸 것이다. 도 5b는 서로 다른 방사 방향을 갖는 안테나 구조를 나타낸 개면도이다.
도 6은 영상표시기기 하부에 배치되는 복수의 통신 모듈과 해당 통신 모듈의 구성과 전면 방향에 배치되는 다른 통신 모듈과의 통신을 수행하는 개념도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 영상표시기기의 하부에 배치되는 안테나 모듈의 구조를 나타낸다
도 8a는 일 실시 예에 따른 슬롯 배열 안테나 구조를 나타낸다. 도 8b는 다른 실시 예에 따른 슬롯 배열 안테나 구조를 나타낸다.
도 9는 본 명세서에 따른 안테나와 금속 반사판 간의 거리에 따른 위상 변화를 나타내는 개념도를 나타낸다.
도 10은 본 명세서에 따른 다양한 형상의 슬롯 안테나 구조를 나타낸다.
도 11은 본 명세서에 따른 가요성 기판에 구현된 안테나 모듈과 송수신부 회로 및 프로세서의 구성을 나타낸다.
도 12는 본 명세서에 따른 가요성 기판에 구현될 수 있는 복수의 안테나 모듈과 송수신부 회로 및 프로세서의 구성을 나타낸다.
도 13은 일 실시예에 따른 수평 편파 신호를 방사하는 제2 안테나 모듈이 제2 가요성 기판에 형성된 구성을 나타낸다.
도 14a 및 도 14b는 본 명세서에 따른 U-형상의 벤딩 구조를 갖는 수직 편파 안테나 모듈의 구성과 이에 따른 방사 패턴을 서로 다른 방향에서 본 도면이다.
도 15a 및 도 15b는 벤딩 구조가 없는 슬롯 배열 안테나가 형성된 수직 편파 안테나 모듈을 나타낸다.
도 16a 및 도 16b는 복수의 슬롯 배열 안테나 모듈이 가요성 기판에 구현된 구성을 나타낸다.
도 17a 및 도 17b는 벤딩 구조 유무에 따른 슬롯 배열 안테나의 반사 계수 특성을 비교한 것이다.
도 18a는 본 명세서에서 제시되는 mmWave 안테나 모듈이 다양한 전자 기기에 적용된 예시를 나타낸다.
도 18b는 본 명세서에서 제시되는 수직/수평 편파로 동작하는 안테나(1100)가 로봇(robot)에 적용된 실시예를 나타낸다.
도 19는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
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 명세서의 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 1은 일 실시 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 구성과 전자 기기와 외부기기 또는 서버와의 인터페이스를 나타낸다. 한편, 도 2a는 도 1의 전자 기기에 대한 상세 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 전자 기기(100)는 통신 인터페이스(110), 입력 인터페이스 (또는, 입력 장치)(120), 출력 인터페이스 (또는, 출력 장치)(150) 및 프로세서(180)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 통신 인터페이스(110)는 무선 통신모듈(110)를 지칭할 수 있다. 또한, 전자 기기(100)는 디스플레이(151)와 메모리(170)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 도 1에 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 통신모듈(110)은, 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 통신모듈(110)은, 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.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 이러한 무선 통신모듈(110)은, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113), 위치정보 모듈(114) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113) 및 위치정보 모듈(114)은 모뎀과 같은 기저대역 프로세서로 구현될 수 있다. 일 예시로, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113) 및 위치정보 모듈(114)은 IF 대역에서 동작하는 송수신부 회로(transceiver circuit)와 기저대역 프로세서로 구현될 수 있다. 한편, RF 모듈(1200)은 각각의 통신 시스템의 RF 주파수 대역에서 동작하는 RF 송수신부 회로로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113) 및 위치정보 모듈(114)은 각각의 RF 모듈을 포함하도록 해석될 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 통신모듈(110)은 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(Bluetooth쪠), 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 통신모듈(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 모듈과 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.
입력 장치(120)는, 펜 센서(1200), 키 버튼(123), 음성입력 모듈(124), 터치 패널(151a) 등을 포함할 수 있다. 한편, 입력 장치(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라 모듈(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 152c), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력 장치(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
카메라 모듈(121)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈, 이미지 신호 프로세서(ISP), 또는 플래시(예: LED 또는 lamp 등)를 포함할 수 있다.
센서 모듈(140)은 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, 센서 모듈(140)은 제스처 센서(340a), 자이로 센서(340b), 기압 센서(340c), 마그네틱 센서(340d), 가속도 센서(340e), 그립 센서(340f), 근접 센서(340g), 컬러(color) 센서(340h)(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서(340i), 온/습도 센서(340j), 조도 센서(340k), 또는 UV(ultra violet) 센서(340l), 광 센서(340m), 홀(hall)센서(340n) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 센서 모듈(140)은 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 152c 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.
출력 인터페이스(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이(151), 오디오 모듈(152), 햅팁 모듈(153), 인디케이터(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 디스플레이(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. 예를 들면, 디스플레이(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(micro electro mechanical systems, MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(151)는 사용자에게 각종 콘텐트(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 및/또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 디스플레이(151)는 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스쳐, 근접, 또는 호버링 입력을 수신할 수 있다.
한편, 디스플레이(151)는 터치 패널(151a), 홀로그램 장치(151b) 및 프로젝터(151c) 및/또는 이들을 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 패널은 유연하게, 투명하게, 또는 착용할 수 있게 구현될 수 있다. 패널은 터치 패널(151a)과 하나 이상의 모듈로 구성될 수 있다. 홀로그램 장치(151b)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터(151c)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 스크린은, 예를 들면, 전자 장치(100)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다.
오디오 모듈(152)은 리시버(152a), 스피커(152b) 및 마이크로폰(152c)과 연동하도록 구성될 수 있다. 한편, 햅팁 모듈(153)은 전기 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있고, 진동, 또는 햅틱 효과(예: 압력, 질감) 등을 발생시킬 수 있다. 전자 기기는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting), 또는 미디어플로(mediaFlow) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있는 모바일 TV 지원 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 또한, 인디케이터(154)는 전자 기기(100) 또는 그 일부(예: 프로세서(310))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다.
인터페이스부로 구현될 수 있는 유선 통신모듈(160)은 전자 기기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 유선 통신 모듈(160)는, HDMI(162), USB(162), 커넥터/포트(163), 광 인터페이스(optical interface)(164), 또는 D-sub(D-subminiature)(165)를 포함할 수 있다. 또한, 유선 통신모듈(160)은 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, 유선 통신 모듈(160)에 외부기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부기기와 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 서버(예컨대, 제1 서버(310) 또는 제2 서버(320))로부터 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, 프로세서(180)에 의하여 상기 전자 기기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
이와 관련하여, 제1 서버(310)는 인증 서버로 지칭될 수 있고, 제2 서버(320)는 컨텐츠 서버로 지칭될 수 있다. 제1 서버(310) 및/또는 제2 서버(320)는 기지국을 통해 전자 기기와 인터페이스될 수 있다. 한편, 컨텐츠 서버에 해당하는 제2 서버(320) 중 일부는 기지국 단위의 모바일 에지 클라우드(MEC, 330)로 구현될 수 있다. 따라서, 모바일 에지 클라우드(MEC, 330)로 구현된 제2 서버(320)를 통해 분산 네트워크를 구현하고, 컨텐츠 전송 지연을 단축시킬 수 있다.
메모리(170)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(170)는 내장 메모리(170a)와 외장 메모리(170b)를 포함할 수 있다. 메모리(170)는, 예를 들면, 전자 기기(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메모리(170)는 소프트웨어 및/또는 프로그램(240)을 저장할 수 있다. 예를 들어, 프로그램(240)은 커널(171), 미들웨어(172), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)(173) 또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션")(174) 등을 포함할 수 있다. 커널(171), 미들웨어(172), 또는 API(174)의 적어도 일부는, 운영 시스템(OS)으로 지칭될 수 있다.
커널(171)은 다른 프로그램들(예: 미들웨어(172), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programing interface, API)(173), 또는 어플리케이션 프로그램(174))에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스, 메모리(170), 또는 프로세서(180) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 커널(171)은 미들웨어(172), API(173), 또는 어플리케이션 프로그램(174)에서 전자 기기(100)의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
미들웨어(172)는 API(173) 또는 어플리케이션 프로그램(174)이 커널(171)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 또한, 미들웨어(172)는 어플리케이션 프로그램(247)으로부터 수신된 하나 이상의 작업 요청들을 우선 순위에 따라 처리할 수 있다. 일 실시 예로, 미들웨어(172)는 어플리케이션 프로그램(174) 중 적어도 하나에 전자 기기(100)의 시스템 리소스(예: 버스, 메모리(170), 또는 프로세서(180) 등)를 사용할 수 있는 우선순위를 부여하고, 하나 이상의 작업 요청들을 처리할 수 있다. API(173)는 어플리케이션 프로그램(174)이 커널(171) 또는 미들웨어(1723)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예컨대 파일 제어, 창 제어, 영상 처리, 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다.
프로세서(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 전자 기기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(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, 프로세서(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1 및 도 2a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 프로세서(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 전자 기기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
프로세서(180)는, 중앙처리장치(CPU), 어플리케이션 프로세서(AP), 이미지 신호 프로세서(image signal processor, ISP) 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor, CP), 저전력 프로세서(예: 센서 허브) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(180)는 전자 기기(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
전원공급부(190)는 프로세서(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 전자 기기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 전력 관리 모듈(191)과 배터리(192)를 포함하며, 배터리(192)는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다. 전력 관리 모듈(191은 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC, 또는 배터리 또는 연료 게이지를 포함할 수 있다. PMIC는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기 공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 배터리 게이지는, 예를 들면, 배터리(396)의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다. 예를 들면, 배터리(192)는, 충전식 전지 및/또는 태양 전지를 포함할 수 있다.
외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320) 각각은 전자 기기(100)와 동일한 또는 다른 종류의 기기(예: 외부기기 또는 서버)일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 기기(100)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 전자 기기(예: 외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320))에서 실행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(100)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자 기기(100)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 장치(예: 외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320))에게 요청할 수 있다. 다른 전자 기기(예: 외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320))는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자 장치(201)로 전달할 수 있다. 전자 기기(100)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 클라이언트-서버 컴퓨팅, 또는 모바일 에지 클라우드(MEC) 기술이 이용될 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 1을 참조하면, 무선 통신 시스템은 전자 장치(100), 적어도 하나의 외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320)를 포함할 수 있다. 전자 기기(100)는 적어도 하나의 외부기기(100a)와 기능적으로 연결되고, 적어도 하나의 외부기기(100a)로부터 수신한 정보를 기반으로 전자 기기(100)의 콘텐츠나 기능을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 기기(100)는 서버(310, 320)를 이용하여 적어도 하나의 외부기기(100)가 소정의 규칙을 따르는 정보를 포함하거나 혹은 생성하는지를 판단하기 위한 인증을 수행할 수 있다. 또한, 전자 기기(100)는 인증 결과에 기반하여 전자 기기(100)를 제어함으로써 콘텐츠 표시 혹은 기능 제어를 달리할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 기기(100)는 유선 혹은 무선 통신 인터페이스를 통해 적어도 하나의 외부기기(100a)와 연결되어 정보를 수신 혹은 송신할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기(100) 및 적어도 하나의 외부기기(100a)는 NFC(near field communication), 충전기(charger)(예: USB(universal serial bus)-C), 이어잭(ear jack), BT(bluetooth), WiFi(wireless fidelity) 등의 방식으로 정보를 수신 혹은 송신할 수 있다.
전자 기기(100)는 외부기기 인증 모듈(100-1), 콘텐츠/기능/정책 정보 DB(100-2), 외부기기 정보 DB(100-3), 혹은 콘텐츠 DB(104) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 외부기기(100a)는 전자 기기(100)와 연계 가능한 보조(assistant) 기구로서, 전자 기기(100)의 사용 편의성, 외관적 미감 증대, 활용성 강화 등 다양한 목적으로 설계된 기기일 수 있다. 적어도 하나의 외부기기(100a)는 전자 기기(100)에 물리적으로 접촉되거나 혹은 물리적으로 접촉되지 않을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 외부기기(100a)는 유선/무선 통신모듈을 이용하여 전자 기기(100)에 기능적으로 연결되고, 전자 기기(100)에서 콘텐츠나 기능을 제어하기 위한 제어 정보를 전송할 수 있다.
한편, 제1 서버(310)는 적어도 하나의 외부기기(100a)와 관련한 서비스를 위한 서버나 클라우드 장치 혹은 스마트 홈 환경에서 서비스를 제어하기 위한 허브 장치를 포함할 수 있다. 제1 서버(310)는 외부기기 인증 모듈(311), 콘텐트/기능/정책 정보 DB(312), 외부기기 정보 DB(313) 또는 전자 기기/사용자 DB(314) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 서버(310)는 인증 관리 서버, 인증 서버, 인증 관련 서버로 지칭될 수 있다. 제2 서버(320)는, 서비스나 콘텐츠 제공을 위한 서버나 클라우드 장치, 혹은 스마트 홈 환경에서 서비스를 제공하기 위한 허브 장치를 포함할 수 있다. 제2 서버(320)는 콘텐츠 DB(321), 외부기기 스펙 정보 DB(322), 콘텐츠/기능/정책 정보 관리 모듈(323) 혹은 장치/사용자 인증/관리 모듈(324) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제2 서버(130)는 콘텐츠 관리 서버, 콘텐츠 서버 또는 콘텐츠 관련 서버로 지칭될 수 있다.
도 2b는 본 명세서의 다른 일실시예에 따른 영상표시기기를 포함한 전체 무선 AV 시스템의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 영상표시기기(100)는 무선 AV 시스템 (또는 방송 네트워크) 및 인터넷 네트워크와 연결되어 있다. 상기 영상표시기기(100)는 예를 들어, 네트워크 TV, 스마트 TV, HBBTV 등이다.
한편, 영상표시기기(100)는 무선 인터페이스를 통해 무선 AV 시스템 (또는 방송 네트워크)와 무선으로 연결되거나 또는 인터넷 인터페이스를 통해 인터넷 네트워크와 무선 또는 유선으로 연결될 수 있다. 이와 관련하여, 영상표시기기(100)는 4G 통신 시스템 또는 5G 통신 시스템을 통해 서버 또는 다른 전자 기기와 연결되도록 구성될 수 있다. 일 예로, 영상표시기기(100)는 대용량 고속 데이터를 송신 또는 수신하기 위해 mmWave 대역에서 동작하는 5G 통신 서비스를 제공할 필요가 있다.
한편, 영상표시기기(100)는 무선 인터페이스를 통해 영상표시기기(100) 주변의 전자 기기, 예컨대 셋톱박스 또는 다른 전자 기기와 무선으로 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 일 예로, 영상표시기기(100)는 영상표시기기의 전면 또는 하부에 배치되는 셋톱 박스 또는 다른 전자 기기, 예컨대 이동 단말기와 무선 AV 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다.
영상표시기기(100)는 예를 들어, 무선 인터페이스(101b), 섹션 필터(102b), AIT 필터(103b), 어플리케이션 데이터 처리부(104b), 데이터 처리부(111b), 미디어 플레이어(106b), 인터넷 프로토콜 처리부(107b), 인터넷 인터페이스(108b), 그리고 런타임 모듈(109b)을 포함한다.
방송 인터페이스(101b)를 통해, AIT(Application Information Table) 데이터, 실시간 방송 컨텐트, 어플리케이션 데이터, 그리고 스트림 이벤트가 수신된다. 한편, 상기 실시간 방송 컨텐트는, 리니어 에이브이 컨텐트 (Linear A/V Content)로 명명할 수도 있다.
섹션 필터(102b)는, 무선 인터페이스(101b)를 통해 수신된 4가지 데이터에 대한 섹션 필터링을 수행하여 AIT 데이터는 AIT 필터(103b)로 전송하고, 리니어 에이브이 컨텐트는 데이터 처리부(111b)로 전송하고, 스트림 이벤트 및 어플리케이션 데이터는 어플리케이션 데이터 처리부(104b)로 전송한다.
한편, 인터넷 인터페이스(108b)을 통해, 논 리니어 에이브이 컨텐트(Non-Linear A/V Content) 및 어플리케이션 데이터가 수신된다. 상기 논 리니어 에이브이 컨텐트는 예를 들어, COD(Content On Demand) 어플리케이션이 될 수도 있다.
논 리니어 에이브이 컨텐트는, 미디어 플레이어(106b)로 전송되며, 어플리케이션 데이터는 런타임 모듈(109b)로 전송된다.
나아가, 상기 런타임 모듈(109b)은 도 2b에 도시된 바와 같이 예를 들어, 어플리케이션 매니저 및 브라우저를 포함한다. 상기 어플리케이션 매니저는, 예컨대 AIT 데이터를 이용하여 인터랙티브 어플리케이션에 대한 라이프 싸이클을 컨트롤 한다. 그리고, 브라우저는, 예컨대 인터랙티브 어플리케이션을 표시하고 처리하는 기능을 수행한다.
이하에서는 mmWave 대역에서 동작하는 배열 안테나 및 이를 구비하는 전자 기기와 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 명세서는 본 명세서의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
한편, 도 2a와 같은 4G/5G 무선 통신 모듈이 구비된 일 실시예에 따른 복수의 안테나를 구비하는 전자기기의 구체적인 동작 및 기능은 다음과 같다. 일 실시예에 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 3a는 일 실시예에 따른 전자 기기에 복수의 안테나들이 배치될 수 있는 구성의 예시를 나타낸다. 도 3a를 참조하면, 전자 기기(100)의 내부 또는 전면에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)이 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 전자 기기의 내부에 캐리어에 프린트된 형태로 구현되거나 또는 RFIC와 함께 시스템 온 칩(Soc) 형태로 구현될 수 있다. 한편, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 전자 기기의 내부 이외에 전자 기기의 전면에 배치될 수도 있다. 이와 관련하여, 전자 기기(100)의 전면에 배치되는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 디스플레이에 내장되는 투명 안테나(transparent antenna)로 구현될 수 있다.
한편, 전자 기기(100)의 측면에 복수의 안테나들(1110S1 및 1110S2)이 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 전자 기기(100)의 측면에 도전 멤버 형태로 4G 안테나가 배치되고, 도전 멤버 영역에 슬롯이 형성되고, 슬롯을 통해 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)이 5G 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 또한, 전자 기기(100)의 배면에 안테나들(1150B)이 배치되어, 5G 신호가 후면 방사되도록 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서는 전자 기기(100)의 측면에 복수의 안테나들(1110S1 및 1110S2)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 또한, 본 명세서는 전자 기기(100)의 전면 및/또는 측면에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 및 1110S2)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 전자 기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 및 1110S2)중 어느 하나의 안테나를 통해 기지국과 통신이 가능하다. 또는, 전자 기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 및 1110S2) 중 둘 이상의 안테나를 통해 기지국과 다중 입출력(MIMO) 통신이 가능하다.
한편, 도 3b는 일 실시 예에 따른 5G 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다. 도 3b를 참조하면, 전자 기기는 제1 전력 증폭기(1210), 제2 전력 증폭기(1220) 및 RFIC(1250)를 포함한다. 또한, 전자 기기는 모뎀(Modem, 1400) 및 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor, 1450)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 모뎀(Modem, 1400)과 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)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(1210), 제2 전력 증폭기(1220), 제어부(1250) 및 복수의 저잡음 증폭기(1310 내지 1340)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 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3b에 도시된 바와 같이, RFIC(1250)는 4G/5G 일체형으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. RFIC(1250)가 4G/5G 일체형으로 구성되는 경우, 4G/5G 회로 간 동기화 (synchronization) 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 모뎀(1400)에 의한 제어 시그널링이 단순화될 수 있다는 장점이 있다.
한편, RFIC(1250)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(1250)가 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. 이와 같이, RFIC(1250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G 대역과 5G 대역 각각에 대하여 RF 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
한편, RFIC(1250)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, 1450)는 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어하도록 구성한다. 구체적으로, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 모뎀(1400)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(1400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 모뎀(1400)은 RFIC(1250)를 통해 송신부 및 수신부의 전력 회로를 저전력 모드에서 동작시킬 수 있다.
이와 관련하여, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다고 판단되면, 모뎀(300)을 통해 RFIC(1250)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(1250)를 제어할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)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, 1450)는 가장 저전력으로 무선 통신이 가능하도록 모뎀(1400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스루풋을 다소 희생하더라도 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 근거리 통신 모듈(113)만을 이용하여 근거리 통신을 수행하도록 모뎀(1400)과 RFIC(1250)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, 1450)는 배터리 잔량과 가용 무선 자원 정보에 따라 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(1400)을 제어할 수 있다. 이때, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 배터리 잔량 정보는 PMIC로부터 수신하고, 가용 무선 자원 정보는 모뎀(1400)으로부터 수신할 수 있다. 이에 따라, 배터리 잔량과 가용 무선 자원이 충분하면, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(1400)과 RFIC(1250)를 제어할 수 있다.
한편, 도 3b의 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(1210)와 제2 전력 증폭기(1220)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(1220)는 제1 및 제2 통신 시스템에서 모두 동작 가능하다.
반면에, 5G 통신 시스템이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(1210, 1220)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(1210)와 제2 전력 증폭기(1220)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(1210, 1220) 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(1250)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(1250)에 해당하는 RFIC 내부에 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태의 스위치를 사용하여 2개의 서로 다른 통신 시스템의 송신부(TX) 선택이 가능하다.
또한, 실시 예에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기는 위상 제어부(1230), 듀플렉서(duplexer, 1231), 필터(1232) 및 스위치(1233)를 더 포함할 수 있다.
mmWave 대역과 같은 주파수 대역에서 전자 기기는 기지국과의 통신을 위한 커버리지 확보를 위해 지향성 빔을 사용할 필요가 있다. 이를 위해, 각각의 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 복수의 안테나 소자들로 이루어질 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)로 구현될 필요가 있다. 위상 제어부(1230)는 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)의 각각의 안테나 소자로 인가되는 신호의 위상을 제어하도록 구성 가능하다. 이와 관련하여, 위상 제어부(1230)는 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)의 각각의 안테나 소자로 인가되는 신호의 크기와 위상을 모두 제어 가능하다. 이에 따라, 위상 제어부(1230)는 신호의 크기와 위상을 모두 제어하므로 전력 및 위상 제어부(230)로 지칭할 수 있다.
따라서, 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)의 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호의 위상을 제어하여, 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)를 통해 독립적으로 빔 포밍(beam-forming)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)를 통해 다중 입출력(MIMO)를 수행할 수 있다. 이 경우, 위상 제어부(1230)는 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)가 서로 다른 방향으로 빔을 형성하도록 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호의 위상을 제어할 수 있다.
듀플렉서(1231)는 송신 대역과 수신 대역의 신호를 상호 분리하도록 구성된다. 이때, 제1 및 제2 전력 증폭기(1210, 1220)를 통해 송신되는 송신 대역의 신호는 듀플렉서(1231)의 제1 출력 포트를 통해 안테나(ANT1, ANT4)에 인가된다. 반면에, 안테나(ANT1, ANT4)를 통해 수신되는 수신 대역의 신호는 듀플렉서(1231)의 제2 출력포트를 통해 저잡음 증폭기(310, 340)로 수신된다.
필터(1232)는 송신 대역 또는 수신 대역의 신호를 통과(pass)시키고 나머지 대역의 신호는 차단(block)하도록 구성될 수 있다. 이때, 필터(1232)는 듀플렉서(1231)의 제1 출력 포트에 연결되는 송신 필터와 듀플렉서(1231)의 제2 출력포트에 연결되는 수신 필터로 구성될 수 있다. 대안적으로, 필터(1232)는 제어 신호에 따라 송신 대역의 신호만을 통과시키거나 또는 수신 대역의 신호만을 통과시키도록 구성될 수 있다.
스위치(1233)는 송신 신호 또는 수신 신호 중 어느 하나만을 전달하도록 구성된다. 본 명세서의 일 실시 예에서, 스위치(1233)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(1231)는 서큘레이터(circulator) 형태로 구현될 수 있다.
한편, 본 명세서의 다른 실시 예에서, 스위치(1233)는 주파수 분할 다중화(FDD: Time Division Duplex) 방식에서도 적용 가능하다. 이때, 스위치(1233)는 송신 신호와 수신 신호를 각각 연결 또는 차단할 수 있도록 DPDT (Double Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 한편, 듀플렉서(1231)에 의해 송신 신호와 수신 신호의 분리가 가능하므로, 스위치(1233)가 반드시 필요한 것은 아니다.
한편, 실시 예에 따른 전자 기기는 제어부에 해당하는 모뎀(1400)을 더 포함할 수 있다. 이때, RFIC(1250)와 모뎀(1400)을 각각 제1 제어부 (또는 제1 프로세서)와 제2 제어부(제2 프로세서)로 지칭할 수 있다. 한편, RFIC(1250)와 모뎀(1400)은 물리적으로 분리된 회로로 구현될 수 있다. 또는, RFIC(1250)와 모뎀(1400)은 물리적으로 하나의 회로에 논리적 또는 기능적으로 구분될 수 있다.
모뎀(1400)은 RFIC(1250)를 통해 서로 다른 통신 시스템을 통한 신호의 송신과 수신에 대한 제어 및 신호 처리를 수행할 수 있다. 모뎀(1400)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(1400)은 특정 시간 및 주파수 자원에서 제1 통신 시스템 및/또는 제2 통신 시스템을 통해 신호를 송신 및/또는 수신하도록 RFIC(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, RFIC(1250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 송신하도록 제1 및 제2 전력 증폭기(1210, 1220)를 포함한 송신 회로들을 제어할 수 있다. 또한, RFIC(1250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 수신하도록 제1 내지 제4 저잡음 증폭기(1310 내지 1340)를 포함한 수신 회로들을 제어할 수 있다.
이하에서는, 본 명세서에 따른 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 배열 안테나를 구비하는 전자 기기에 대해 설명하기로 한다. 이와 관련하여, 도 4는 일 실시 예에 따른 복수의 안테나 모듈과 복수의 송수신부 회로 모듈이 배치되는 전자 기기를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 복수의 안테나 모듈과 다수의 송수신부 회로 모듈이 배치되는 가전 기기는 텔레비전(television)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 명세서에서 다수의 안테나 모듈과 다수의 송수신부 회로 모듈이 배치되는 가전 기기는 밀리미터파 대역에서 통신 서비스를 지원하는 임의의 가전기기 또는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 전자 기기(1000)는 복수의 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4), 및 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)과 복수의 송수신부 회로 모듈들(transceiver circuit modules, 1210a 내지 1210d)를 포함한다. 이와 관련하여, 복수의 송수신부 회로 모듈들(1210a 내지 1210d)은 전술한 송수신부 회로(1250)에 해당할 수 있다. 또는, 복수의 송수신부 회로 모듈들(1210a 내지 1210d)은 송수신부 회로(1250)의 일부 구성 또는 안테나 모듈과 송수신부 회로(1250) 사이에 배치되는 프론트 엔드 모듈의 일부 구성일 수 있다.
복수의 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)은 복수의 안테나 소자들이 배치된 배열 안테나로 구성될 수 있다. 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)의 소자 개수는 도시된 바와 같이 2개, 3개, 4개 등에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)의 소자 개수는 2개, 4개, 8개, 16개 등으로 확장 가능하다. 또한, 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)의 소자는 동일한 개수 또는 상이한 개수로 선택될 수 있다. 복수의 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)은 디스플레이의 서로 다른 영역에 배치될 수 있다. 도 16과 같이 복수의 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)이 디스플레이의 상부, 좌측, 하부 및 우측에 배치될 수 있지만, 이러한 배치 구조에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 복수의 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)이 디스플레이의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 배치될 수도 있다.
안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)은 임의의 주파수 대역에서 신호를 특정 방향으로 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4)은 28GHz 대역, 39GHz 대역, 및 64GHz 대역 중 어느 하나의 대역에서 동작할 수 있다.
전자 기기는 안테나 모듈들(ANT 1 내지 ANT4) 중 둘 이상의 모듈을 통해 서로 다른 엔티티와 연결 상태를 유지하거나 이를 위한 데이터 송신 또는 수신 동작을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 디스플레이 장치에 해당하는 전자 기기는 제1 안테나 모듈(ANT1)을 통해 제1 엔티티와 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 또한, 전자 기기는 제2 안테나 모듈(ANT2)을 통해 제2 엔티티와 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 일 예로, 전자 기기는 제1 안테나 모듈(ANT1)을 통해 이동 단말(mobile terminal, UE)과 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 전자 기기는 제2 안테나 모듈(ANT2)을 통해 셋톱 박스 또는 access point와 같은 제어 장치와 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다.
다른 안테나 모듈들, 예컨대 제3 안테나 모듈(ANT3) 및 제4 안테나 모듈(ANT4)을 통해 다른 엔티티와 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 다른 예로, 제3 안테나 모듈(ANT3) 및 제4 안테나 모듈(ANT4)을 통해 이전에 연결된 제1 및 제2 엔티티 중 적어도 하나를 통해 이중 연결 또는 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다.
한편, 송수신부 회로 모듈들(1210a 내지 1210d)은 RF 주파수 대역에서 송신 신호 및 수신 신호를 처리하도록 동작 가능하다. 여기서, RF 주파수 대역은 전술한 바와 같이 28GHz 대역, 39GHz 대역, 및 64GHz 대역과 같은 밀리미터 대역의 임의의 주파수 대역일 수 있다. 한편, 송수신부 회로 모듈들(1210a 내지 1210d)은 RF SUB-MODULE (1210a 내지 1210d)로 지칭될 수 있다. 이때, RF SUB-MODULE (1210a 내지 1210d)의 개수는 4개에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 2개 이상의 임의의 개수로 변경 가능하다.
또한, RF SUB-MODULE들(1210a 내지 1210d)은 RF 주파수 대역의 신호를 IF 주파수 대역의 신호로 변환하거나 또는 IF 주파수 대역의 신호를 RF 주파수 대역의 신호로 변환하는 상향변환 모듈 및 하향변환 모듈을 구비할 수 있다. 이를 위해, 상향변환 모듈 및 하향변환 모듈은 상향 주파수 변환 및 하향 주파수 변환을 수행할 수 있는 로컬 오실레이터(LO: Local Oscillator)를 구비할 수 있다.
한편, 복수의 RF SUB-MODULE들(1210a 내지 1210d)은 복수의 송수신부 회로 모듈들 중 어느 하나의 모듈에서 인접한 송수신부 회로 모듈로 신호가 전달될 수 있다. 이에 따라, 전달되는 신호가 복수의 송수신부 회로 모듈들(1210a 내지 1210d) 전부에 적어도 한 번 전달되도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 루프 구조의 데이터 전달 경로(data transfer path)가 추가될 수 있다. 이와 관련하여, 루프 구조의 전송 경로(P2)를 통해, 인접한 RF SUB-MODULE (1210b, 1210c)은 양방향(bi-direction)으로 신호 전달이 가능하다.
또는, 피드백 구조의 데이터 전달 경로가 추가될 수 있다. 이와 관련하여, 피드백 구조의 데이터 전달 경로를 통해, 적어도 하나의 SUB-MODULE(1210c)은 나머지 SUB-MODULE(1210a, 1210b, 1210c)로 일방향(uni-direction)으로 신호 전달이 가능하다.
복수의 RF SUB-MODULE들은 제1 RF SUB-MODULE 내지 제4 RF SUB-MODULE(1210a 내지 1210d)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 RF SUB-MODULE(1210a)로부터의 신호는 인접한 RF SUB-MODULE (1210b) 및 제4 RF SUB-MODULE(1210d)로 전달될 수 있다. 또한, 제2 RF SUB-MODULE(1210b) 및 제4 RF SUB-MODULE(1210d)은 상기 신호를 인접한 제3 RF SUB-MODULE(1210c)로 전달될 수 있다. 이때, 제2 RF SUB-MODULE(1210b)과 제3 RF SUB-MODULE(1210c) 간에 도 4와 같이 양방향 전송이 가능하면, 이를 루프 구조로 지칭할 수 있다. 반면에, 제2 RF SUB-MODULE(1210b)과 제3 RF SUB-MODULE(1210c) 간에 일방향 전송만 가능하면, 이를 피드백 구조로 지칭할 수 있다. 한편, 피드백 구조에서는 제3 RF SUB-MODULE(1210c)로 전달되는 신호가 적어도 둘 이상일 수 있다.
하지만, 이러한 구조에 제한되는 것은 아니라, 응용에 따라 기저대역 모듈은 제1 내지 제4 RF sub-module(1210a 내지 1210d) 중 특정 모듈에만 구비될 수 있다. 또는, 응용에 따라 기저대역 모듈은 제1 내지 제4 RF sub-module(1210a 내지 1210d)에 구비되지 않고, 별도의 제어부, 즉 기저대역 프로세서(1400)로 구성될 수 있다. 일 예로, 별도의 제어부, 즉 기저대역 프로세서(1400)에 의해서만 제어 신호 전달이 이루어질 수도 있다.
한편, 도 1 내지 도 2b와 같은 전자 기기에서, 도 3b 및 도 4와 같은 무선 인터페이스를 구비하는 전자기기의 구체적인 구성 및 기능에 대해서 이하에서 설명하기로 한다. 전자 기기 간에 mmWave 대역의 통신 서비스를 이용하여 전자 기기 간에 데이터를 송신 또는 수신할 필요가 있다. 이와 관련하여, 5G 통신 서비스를 이용하여 무선 AV(audio-video) 서비스를 제공할 수 있다.
4K 이상의 해상도로 영상을 전달하기 위하여 영상표시기기와 같은 전자 기기에서 무선 인터페이스를 제공하는 안테나 및 RFIC (radio frequency integrated chip)에 대한 구체적인 솔루션이 없다는 문제점이 있다. 특히, 영상표시기기와 같은 전자 기기가 건물의 벽에 배치되거나 테이블 위에 배치된 상황을 고려하여, 다른 전자 기기와 무선 AV 데이터를 송신 또는 수신할 필요가 있다. 이를 위해, 안테나 및 RFIC를 영상표시기기의 어느 영역에 배치할지에 대한 구체적인 구성과 안테나 구조가 제시될 필요가 있다.
이와 관련하여, 도 5a는 본 명세서와 관련하여 AIP (Antenna In Package) 모듈 구조와 가요성 기판에 구현된 안테나 모듈 구조를 나타낸 것이다. 도 5a(a)를 참조하면, AIP (Antenna In Package) 모듈은 mmWave 대역 통신을 위하며, RFIC - PCB - 안테나 통합형으로 구성된다. AIP 모듈은 도 5a(a)와 도시된 바와 같이, RFIC와 안테나 간의 거리를 최소화하기 위해, 동일 PCB에 배열 안테나(array antenna)가 배치될 수 있다. AIP 모듈의 안테나는 다층(multi-layer) PCB 제조 공정으로 구현될 수 있고, PCB의 수직/측면 방향으로 신호를 방사할 수 있다. 한편, 패치 안테나, 다이폴/모노폴 안테나를 이용하여 이중 편파를 구현할 수 있다. 반면에, 도 5a(b)를 참조하면, 가요성 기판에 구현된 안테나 모듈 구조는 FPCB의 일 측 영역에 배열 안테나(array antenna)가 구현될 수 있다.
가요성 기판의 소재는 COP (Cyclo Olefin Polymer, 투명), PET (polyethylene terephthalate, 투명), PI (폴리이미드, Polyimide, 투명/불투명), MPI (Modified Polyimide, 불투명) 및 PPS (Polyphenylene Sulfide, 불투명) 중 하나로 구현될 수 있다.
한편, 도 5b는 서로 다른 방사 방향을 갖는 안테나 구조를 나타낸 개면도이다. 도 5a(a) 및 도 5b(a)를 참조하면, AIP 모듈의 안테나 방사 방향은 전면 방향에 해당한다. 이와 관련하여, AIP 모듈에 배치된 안테나는 패치 안테나와 같은 방사 소자로 구성될 수 있다. 즉, AIP 모듈에 배치된 안테나는 broadside 방향으로 방사하는 broadside antenna elements일 수 있다.
이와 관련하여, broadside radiation은 기판과 수직 방향으로 방사하는 안테나에 의해 구현될 수 있다. 이러한 broadside antenna는 패치 안테나, 반사판 다이폴/모노폴 안테나일 수 있다. mmWave 대역에서는 LOS 환경에서 사용을 전제할 수 있고, 안테나의 방사면(radiation surface)이 안테나의 노출 부위가 될 수 있다. mmWave 대역의 전송선 손실이 크기 때문에 기판 하단에 RFIC 등 회로 부품이 실장될 수 있다, 60GHz 대역의 경우 안테나 크기보다는 부품 크기 등의 문제로 안테나 모듈의 노출 영역이 증가할 수 있다.
반면에, 도 5a(b) 및 도 5b(b)를 참조하면, 가요성 기판에 구현된 안테나 모듈의 방사 방향은 측면 방향에 해당한다. 이와 관련하여, 가요성 기판에 구현된 안테나는 다이폴/모노폴 안테나와 같은 방사 소자로 구성될 수 있다. 즉, 가요성 기판에 구현된 안테나는 end-fire antenna elements일 수 있다.
이와 관련하여, end-fire radiation은 기판과 수평 방향으로 방사하는 안테나에 의해 구현될 수 있다. 이러한 end-fire antenna는 다이폴/모노폴 안테나, 야기-다이폴 안테나, 비발디 안테나, SIW horn 안테나 등으로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 야기-다이폴 안테나와 비발디 안테나는 수평 편파 특성을 갖는다. 한편, 본 명세서에서 제시되는 영상표시기기에 배치되는 안테나 모듈 중 하나는 수직 편파 안테나가 필요하다. 따라서, 수직 편파 안테나로 동작하면서 안테나 노출 부위를 최소화할 수 있는 안테나 구조가 제시될 필요가 있다.
도 5a(a)와 같은 AIP 모듈이 영상표시기기와 같은 전자 기기의 하부에 배치되는 경우 전면 방향에 배치되는 다른 통신 모듈과 통신을 수행할 필요가 있다. 이와 관련하여, 도 6은 영상표시기기 하부에 배치되는 복수의 통신 모듈과 해당 통신 모듈의 구성과 전면 방향에 배치되는 다른 통신 모듈과의 통신을 수행하는 개념도이다. 도 6(a)를 참조하면, 영상표시기기(100)의 하부에 서로 다른 통신 모듈(1100-1, 1100-2)이 배치될 수 있다. 도 6(b)를 참조하면, 영상표시기기(100)의 하부에 배치된 통신 모듈, 즉 안테나 모듈(1100)은 전면에 배치된 통신 모듈(1100b)와 통신을 수행할 수 있다.
따라서, 영상표시기기(100)의 전면 방향에 배치된 통신 모듈(1100-3)과의 통신을 수행하는 경우, AIP 모듈이 전면 방향으로 노출되도록 구성될 수 있다. 이러한 안테나 모듈의 배치 구조는 영상표시기기의 디자인 훼손을 유발할 수 있다. 이와 관련하여, 영상표시기기와 다른 통신 모듈과의 통신 성능도 중요하지만, 디자인은 영상표시기기와 같은 상품 선택 시 중요한 요소 중 하나로 고려되어야 한다.
또한, 도 5a(b)와 같은 가요성 기판에 구현된 안테나 모듈 구조는 안테나를 low-profile 형상으로 구현할 수 있다. 반면에, 도 5a(a)와 같은 AIP 모듈 구조에서 RFIC 구동 회로, 방열 구조에 따라 안테나 높이가 증가할 수 있다. 또한, 사용되는 안테나 타입에 따라 도 5a(a)와 같은 AIP 모듈 구조에서 안테나 높이가 증가할 수 있다.
전술한 바와 같이, low-profile 형상으로 구현될 수 있는 가요성 기판에 구현된 안테나 모듈(1100)은 도 7과 같이 구성될 수 있다. 이와 관련하여, mmWave 대역 고속 대용량 데이터 송수신을 위하여 광대역 이중 편파 안테나가 요구된다. 또한, 광대역 이중 편파 안테나를 전자 제품에 적용을 위하여 매우 낮은 높이를 갖는 low profile 안테나 구조로 형성될 필요가 있다. 이와 관련하여, 수직 편파 안테나는 구조적인 특성 상 안테나 높이를 low profile로 형성하기에 제약이 있다. 따라서, 본 명세서에서는 mmWave 통신 환경에 적합하고, 이중 편파를 구현할 수 있는 mmWave 대역의 low profile 안테나 구조를 제안하고자 한다.
이와 관련하여, 본 명세서에서 개시되는 가요성 기판에 구현된 안테나 모듈은 다음과 같은 기술적 특징을 갖는다.
mmWave 대역에서 고속 대용량 데이터를 송신 또는 수신하기 위하여, 직교 편파 (orthogonal polarization) 특성을 갖는 두 개 이상의 MIMO 안테나 모듈이 요구된다. 높은 주파수 대역 특성으로 인한 높은 자유공간경로 손실을 보완하기 위하여 mmWave 대역에서는 배열 안테나를 사용하고자 한다.
가요성 필름(flexible film)으로 구현된 mmWave 안테나의 제약 사항은 다음과 같다. 슬림(slim)한 구조를 요구하는 어플리케이션에서 직교하는 이중 편파 특성의 안테나를 전자 기기에 배치하는 것은 구성 상 용이하지 않을 수 있다. 이와 관련하여, low-profile 형상으로 이중 편파 안테나를 패치 안테나로 구현 시, 안테나 대역폭 이슈가 발생할 수 있다.
따라서, 가요성 필름 소재로 구현될 수 있는 배열 안테나의 후보군으로 야기 다이폴, 비발디, 슬롯 안테나 등을 고려할 수 있다. 하지만, 야기 다이폴/비발디 안테나는 엔드-파이어 방사 특성으로 동일한 편파 특성을 갖는다. 따라서, 본 명세서에서는 수직 편파 안테나로 low-profile 형상으로 구현할 수 있는 슬롯 배열 안테나를 제시하고자 한다.
이러한 슬롯 배열 안테나는 low-profile 안테나이며, 가요성 기판을 이용하여 구현할 수 있다. 한편, 슬롯 배열 안테나는 다이폴 안테나와 같은 수평 편파 안테나와 직교하는 편파 특성을 가지며, 슬림한 형태의 low-profile 형상으로 구현할 수 있다. 한편, 슬롯 안테나의 양방향 (bi-directional) 빔 특성으로 인하여, 빔을 한 방향으로 지향하기 위해서는 별도의 반사판 또는 디렉터가 요구될 수 있다. 하지만, 본 명세서에서 제시하고자 하는 안테나 구성의 best mode를 통해 추가의 반사판 구조가 요구되지 않으며, 필름의 유연성을 기반으로 빔을 한 방향으로 지향할 수 있는 수직 편파 안테나 구조를 제안할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 영상표시기기의 하부에 배치되는 안테나 모듈의 구조를 나타낸다. 도 7(a)를 참조하면, 안테나 모듈(1100)은 수직 편파 안테나 모듈(1100-1)및/또는 수평 편파 안테나 모듈(1100-2)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 수직 편파 안테나 모듈(1100-1)및 수평 편파 안테나 모듈(1100-2)을 각각 제1 안테나 모듈(1100-1)및 제2 안테나 모듈(1100-2)로 지칭할 수 있다. 따라서, 제1 안테나 모듈(1100-1)및 제2 안테나 모듈(1100-2)은 수직 편파 및 수평 편파에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 안테나 모듈(1100-1)및 제2 안테나 모듈(1100-2)은 서로 직교하는 임의의 편파를 갖는 신호를 방사하는 임의의 안테나 모듈일 수 있다.
도 7(b)를 참조하면, 수직 편파 안테나 모듈(1100-1)의 수직 편파 안테나는 가요성 기판(flexible substrate, FPCB)의 제1 영역(R1)에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 안테나 모듈(1100-1)은 수직 편파 신호를 전자 기기의 전면 방향으로 방사할 수 있다. 이러한 수직 편파 안테나 모듈이 영상표시기기에 적용되는 경우 안테나 부에 해당하는 부분만 노출된다. 따라서, 가요성 기판에 구현된 안테나 모듈 구조는 AIP 안테나 모듈 구조 대비 영상표시기기에서 외부로 노출되는 영역이 적다. 이와 관련하여, 가요성 기판에 구현된 안테나 모듈의 노출 부위는 동작 주파수의 약 한 파장(one wavelength) 수준일 수 있다. 일 예로, 60GHz에서 안테나 모듈의 노출되는 높이는 기구물의 커버를 포함하여 약 5mm 수준일 수 있다.
한편, 도 7(c)를 참조하면, 수평 편파 안테나 모듈(1100-2)의 수평 편파 안테나는 제2 가요성 기판(FPCB2)의 제1 영역(R1)에 배치될 수 있다. 따라서, 제2 안테나 모듈(1100-2)은 수평 편파 신호를 전자 기기의 전면 방향으로 방사할 수 있다.
이와 관련하여, 제1 안테나 모듈(1100-1)및 제2 안테나 모듈(1100-2)을 모두 사용하여 주변에 배치된 셋톱박스 및/또는 다른 전자 기기와 MIMO를 수행하거나 또는 이중 연결(dual connectivity, DC) 구성을 수행할 수 있다. 따라서, 영상표시기기는 제1 안테나 모듈(1100-1)및 제2 안테나 모듈(1100-2)을 동시에 사용하여야 한다. 이와 관련하여, 이동 단말기와 달리 영상표시기기는 서로 다른 안테나 모듈을 배치할 공간적 여유가 있다. 따라서, 이중 급전 방식의 단일 안테나 모듈이 아닌 서로 다른 편파를 사용하는 복수의 안테나 모듈을 통해 MIMO 및/또는 DC 구성을 제공할 수 있다. 서로 다른 편파를 사용하는 복수의 안테나 모듈을 통해 MIMO 및/또는 DC 구성을 제공하여, 서로 다른 편파 신호 간 간섭 수준을 저감할 수 있다. 특히, 서로 다른 타입의 안테나를 사용하여 서로 다른 편파 신호 간 간섭 수준을 더욱 저감할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 수직 편파 안테나로 슬롯 배열 안테나가 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 도 8a는 일 실시 예에 따른 슬롯 배열 안테나 구조를 나타낸다. 도 8a를 참조하면, 가요성 기판(flexible substrate)의 전면에 복수의 슬롯 방사 소자(slot radiating element)가 배치된 슬롯 배열 안테나(1110)가 형성될 수 있다. 한편, 가요성 기판은 슬롯 배열 안테나(1110)가 배치된 제1 영역(R1)이 아닌 나머지 영역은 그라운드 패턴(1110g)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 명세서에서 제시되는 슬롯 배열 안테나 구조는 coupled 급전 구조의 슬롯 안테나일 수 있다. 이와 관련하여, coupled 급전 구조는 전송선 급전 구조 + 방사체 비접촉 급전 구조로 형성될 수 있다. 슬롯 배열 안테나(1100)는 급전부(1110f)에 해당하는 전송선에 대향하는 그라운드 면에 형성된 복수의 슬롯 방사 소자로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 슬롯 방사 소자에 형성되는 전계 방향은 급전부(1110f)에 해당하는 신호선의 방향과 일치할 수 있다. 따라서, 슬롯 배열 안테나(1100)의 각각의 슬롯 방사 소자는 수직 편파 신호(vertically polarized signal)를 방사하도록 구성될 수 있다.
도 5 내지 도 8a를 참조하면, 영상표시기기에 해당하는 전자 기기(100)는 디스플레이(151) 및 안테나 모듈(1100)을 포함할 수 있다. 디스플레이(151)는 전자 기기(100)의 전면에 형성되고, 화면에 정보를 표시하도록 구성된다. 안테나 모듈(1100)은 전자 기기의 하부에 배치되고, 전자 기기의 전면으로 수직 편파 신호(vertically polarized signal)를 방사하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 전자 기기의 전면으로 수평 편파 신호(horizontally polarized signal)를 방사하도록 제2 안테나 모듈(1100-2)를 더 포함할 수 있다.
안테나 모듈(1100)은 슬롯 배열 안테나(1110) 및 급전부(feeding portion, 1110f)를 포함하도록 구성될 수 있다. 슬롯 배열 안테나(1110)는 밀리미터파 대역에서 수직 편파 신호를 방사하도록 가요성 기판(flexible substrate)의 제1 영역에 배치될 수 있다. 제1 영역은 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 전자 기기의 전면을 향하는 방향을 지향하는 가요성 기판의 일부 영역이다.
급전부(1110f)는 슬롯 배열 안테나(1110)의 각각의 슬롯 방사 소자로 신호를 인가하도록 전송선(transmission line)으로 구성될 수 있다. 급전부(1110f)는 가요성 기판의 후면에 배치되고, 급전부(1110f)의 단부에서의 신호가 슬롯 배열 안테나(1110)를 통해 가요성 기판의 전면 방향으로 방사될 수 있다.
급전부(1110f)는 밀리미터파 대역에서 신호 손실을 저감하기 위해 신호선의 양 측에 그라운드 영역이 배치된 coplanar waveguide (CPW) 구조로 형성될 수 있다. CPW 구조의 그라운드 영역에는 복수의 비아가 배치되어 가요성 기판의 후면에 배치된 그라운드 영역과 전기적으로 연결될 수 있다. 급전부(1110f)는 제1 영역(R1)에서 벤딩되어 형성된 제2 영역(R2) 및 제2 영역(R2)에서 벤딩되어 형성된 제3 영역(R3)에 배치될 수 있다. 또한, 급전부(1110f)의 단부는 제1 영역에 형성되어 슬롯 방사 소자로 신호를 커플링 하여 방사할 수 있다. 이와 관련하여, 가요성 기판의 제1 영역(R1) 및 제3 영역(R3)은 전자 기기의 전면 영역과 후면 영역에 대응할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 가요성 기판의 후면에 슬롯 배열 안테나와 그라운드가 배치되고, 가요성 기판의 전면에 급전부가 형성될 수도 있다. 이와 관련하여, 도 8b는 다른 실시 예에 따른 슬롯 배열 안테나 구조를 나타낸다. 도 8b를 참조하면, 가요성 기판의 후면에 복수의 슬롯 방사 소자가 배치된 슬롯 배열 안테나(1110b)가 형성될 수 있다. 한편, 슬롯 배열 안테나(1110b)가 배치된 제1 영역(R1)이 아닌 나머지 영역은 그라운드 패턴(1110gb)이 형성될 수 있다.
도 5 내지 도 7 및 도 8b를 참조하면, 안테나 모듈(1100)은 슬롯 배열 안테나(1110b) 및 급전부(1110fb)를 포함하도록 구성될 수 있다. 슬롯 배열 안테나(1110b)는 밀리미터파 대역에서 수직 편파 신호를 방사하도록 가요성 기판의 제1 영역에 배치될 수 있다. 제1 영역은 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 전자 기기의 전면을 향하는 방향을 지향하는 가요성 기판의 일부 영역이다.
급전부(1110f)는 슬롯 배열 안테나(1110)의 각각의 슬롯 방사 소자로 신호를 인가하도록 제1 영역(R1)에서 벤딩되어 형성된 제2 영역(R2) 및 제2 영역(R2)에서 벤딩되어 형성된 제3 영역(R3)에 배치될 수 있다. 급전부(1110f)는 가요성 기판의 전면에 배치되고, 급전부(1110fb)의 단부에서의 신호가 슬롯 배열 안테나(1110b)를 통해 가요성 기판의 전면 방향으로 방사될 수 있다. 이와 관련하여, 가요성 기판의 후면에 형성된 슬롯 배열 안테나(1110b)를 통해 후면 방향으로 신호가 방사된다. 하지만, 제3 영역(R3)에 형성된 그라운드 패턴(1110gb)에 신호가 반사되어 전면 방향으로 반사된다.
도 5 내지 도 8b를 참조하면, 가요성 기판의 제1 영역(R1)은 가요성 기판의 제3 영역(R3)의 적어도 일부와 중첩되도록 제2 영역(R2)에서 상부 방향으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 영역(R1) 내지 제3 영역(R3)으로 형성된 가요성 기판은 U-형상으로 형성될 수 있다.
슬롯 배열 안테나(1100)의 각각의 슬롯 방사 소자를 통해 제3 영역(R3)으로 방사되는 후면 방사 신호는 제3 영역(R3)에 형성된 금속 패턴, 즉 그라운드 패턴(1110g)에 의해 반사되어 전면 영역으로 방사될 수 있다. 도 8b의 구성에서, 슬롯 배열 안테나(1110b)의 각각의 슬롯 방사 소자를 통해 제3 영역(R3)으로 방사되는 후면 방사 신호는 제3 영역(R3)에 형성된 금속 패턴, 즉 CPW 구조의 그라운드 영역에 의해 반사되어 전면 영역으로 방사될 수 있다.
한편, 가요성 기판의 전면부와 후면부 사이의 이격 거리, 즉 가요성 기판의 제1 영역(R1) 및 제3 영역(R3)과의 이격 거리는 신호의 동작 파장(operation wavelength)의 소정 범위에서 결정될 수 있다. 이와 관련하여, 도 9는 본 명세서에 따른 안테나와 금속 반사판 간의 거리에 따른 위상 변화를 나타내는 개념도를 나타낸다.
도 9(a)를 참조하면, 안테나(1110)와 금속 반사판(1110g) 사이의 거리에 따른 위상 변화는 k x D로 표현될 수 있다. 이와 관련하여, k는 매질의 전파상수 (propagation constant)이고, 2p/l로 표현될 수 있다. 여기서, l는 안테나(1110)와 금속 반사판(1110g) 사이에 채워진 매질 내 파장(wavelength)를 나타낸다. 한편, c는 빛의 속도로 3 x 10 8 m/s에 해당한다. F는 주파수에 해당하고 Dk는 유전 상수(dielectric constant)에 해당하고 공기 중에서의 Dk =1이다. 한편, 금속 반사판의 반사계수(Γ) = -1이고, 여기서 반사계수 "1"은 전반사를 의미하며, 부호 "-"는 위상 180도 변화를 의미한다. 안테나(1110)에서 방사되는 신호가 금속 반사판에서 반사되면, 신호의 위상이 180도 변화된다.
도 9(b)를 참조하면, 안테나(1110)의 정면 방향으로 방사되는 빔의 이득은 안테나(1110)와 금속 반사판(1110g) 간의 거리에 의하여 결정될 수 있다. 이와 관련하여, 안테나(1110)와 금속 반사판(1110g) 간의 거리에 따른 총 위상 변화의 값은 2kD + 180도의 값으로 표현될 수 있다.
구체적으로, 안테나(1110)와 금속 반사판(1110g) 간의 거리가 l/4 + nl/2 (n = 0, 1, 2, 3, 쪋)일 경우, 반사 신호는 동위상(in-phase)가 된다. 따라서, 금속 반사판(1110g)에서 반사되어 되돌아오는 빔의 위상 합은 (n+1) x 360도로 동 위상이 되어 빔이 합성되어 정면 방향 이득이 증가하게 된다. 반면에, 안테나(1110)와 금속 반사판(1110g) 간의 거리가 nl/2 (n = 1, 2, 3, 쪋)일 경우, 반사 신호는 반대 위상(out-of-phase)가 된다. 따라서, 금속 반사판(1110g)에서 반사되어 되돌아오는 빔의 위상 합은 180 + (n+1) x 360도로 반대 위상이 되어 정면 방향 이득이 감소하게 된다. 매질에 따른 파장 변화와 관련하여, Dk (유전상수)가 1 (free space, air)보다 큰 유전체 (안테나 캐리어)가 삽입된 경우, 안테나(1110)와 금속 반사판(1110g) 간의 거리가 감소될 수 있다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 가요성 기판의 제1 영역(R1) 및 제3 영역 (R3) 간의 이격 거리는 mmWave 대역 신호의 동작 파장(operation wavelength)의 1/4 주기의 소정 범위 내로 결정될 수 있다. 여기서, "동작 파장의 1/4 주기"의 의미는 슬롯 배열 안테나(1110, 1100b)와 그라운드 패턴(1110g, 1110gb) 간의 거리가 l/4 + nl/2 (n = 0, 1, 2, 3, 쪋)임을 의미한다. 이에 따라, 슬롯 배열 안테나(1110, 1110b)가 형성된 가요성 기판의 제3 영역(R3)으로 방사되는 후면 방사 신호와 제1 영역(R1)으로 방사되는 전면 방사 신호가 동위상(in-phase)으로 전파될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 개시되는 가요성 기판에 구현된 안테나 모듈은 전술한 바와 같이 U-형상 이외에 J-형상으로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 10은 본 명세서에 따른 다양한 형상의 슬롯 안테나 구조를 나타낸다. 이와 관련하여, 도 10(a)는 슬롯 안테나와 급전부가 일 평면 상에 배치된다. 따라서, 슬롯 안테나를 통해 양 방향으로 안테나 빔이 분산될 수 있다. 따라서, mmWave대역에서 별도의 반사판/디렉터 없이 슬롯 안테나를 사용하면 안테나 빔이 양 방향으로 분산될 수 있다. 이에 따라, 도 10(a)의 슬롯 안테나 구조가 전자 기기에 배치되면 전자 기기의 전면 방향과 후면 방향으로 모두 빔이 방사될 수 있다.
도 10(b)를 참조하면, 슬롯 안테나의 일 측에 금속 반사판을 위치시켜 안테나 빔을 일 방향으로 집중시킬 수 있다. 한편, 도 10(c)를 참조하면, 슬롯 안테나의 일 측에 디렉터(director)를 위치시켜 안테나 빔을 일 방향으로 집중시킬 수 있다. 또한, 도 10(d)를 참조하면, 슬롯 안테나의 일 측에 금속 반사판 및 타 측에 디렉터를 위치시켜 안테나 빔을 일 방향으로 더 집중시킬 수 있다.
한편, 도 5 내지 도 9 및 도 10(e)를 참조하면, 가요성 기판을 제1 영역(R1) 내지 제3 영역(R3)을 포함하는 벤딩 구조로 형성하고, 급전부(1110f) 또는 이에 대향하는 면의 그라운드 면(1110g)을 금속 반사판으로 형성할 수 있다. 따라서, 슬롯 배열 안테나(1100)의 후면 방사 신호는 가요성 기판의 제3 영역(R3)에 형성된 급전부(1110f) 주변의 그라운드 영역에 의해 반사될 수 있다. 이에 따라, 슬롯 배열 안테나(1100)의 후면 방사 신호는 전면 방사 신호와 동위상 신호가 되어 전면 방향으로의 안테나 빔 이득을 증가시킬 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시되는 U-형상 안테나 구조는 가요성 기판과 같은 유전체 필름의 구조적 이점을 활용한 것이다. 따라서, FPCB를 굽혀 급전부(1110f) 주변의 그라운드 영역을 반사판으로 사용하여 양방향 특성의 빔을 한 방향으로 집중시킬 수 있다.
도 5 내지 도 9 및 도 10(f)를 참조하면, 가요성 기판의 제1 영역(R1)은 가요성 기판의 제3 영역(R3)과 중첩되지 않도록 제2 영역(R2)에서 하부 방향으로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자를 통해 제3 영역(R3)으로 방사되는 후면 방사 신호는 제3 영역(R3)과 별도로 후면 영역에 형성된 반사판(1100r)에 의해 반사되어 제1 영역(R1)으로 방사될 수 있다.
이와 관련하여, 가요성 기판의 제1 영역(R1)과 반사판(1100r) 간의 이격 거리는 신호의 mmWave 대역 신호의 동작 파장(operation wavelength)의 1/4 주기의 소정 범위 내로 결정될 수 있다. 여기서, "동작 파장의 1/4 주기"의 의미는 슬롯 배열 안테나(1110, 1100b)와 그라운드 패턴(1110g, 1110gb) 간의 거리가 l/4 + nl/2 (n = 0, 1, 2, 3, 쪋)임을 의미한다. 이에 따라, 슬롯 배열 안테나(1110, 1110b)가 형성된 가요성 기판의 제3 영역(R3)으로 방사되는 후면 방사 신호와 제1 영역(R1)으로 방사되는 전면 방사 신호가 동위상(in-phase)으로 전파될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 개시되는 안테나 모듈(1100)은 투명 기판과 인터페이스되는 기판에 형성된 송수신부 회로(transceiver circuit) 및 프로세서와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 송수신부 회로와 프로세서는 영상표시기기 내부에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 도 11은 본 명세서에 따른 가요성 기판에 구현된 안테나 모듈과 송수신부 회로 및 프로세서의 구성을 나타낸다.
도 5 내지 도 11을 참조하면, 전자기기(100)는 송수신부 회로(1250) 및 프로세서(1400)를 더 포함할 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 안테나 모듈(1100)과 동작 가능하게 결합될 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합되어 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 기저대역 프로세서(baseband procesor)일 수 있다. 하지만, 프로세서(1400)는 이에 한정되는 것은 아니고, 송수신부 회로(1250)를 제어하는 임의의 프로세서일 수 있다.
한편, 슬롯 배열 안테나(1110)을 구성하는 각각의 슬롯 방사 소자는 원형 슬롯(circular slot, CS)으로 형성될 수 있다. 각각의 슬롯 방사 소자의 단부에 연결된 사각 슬롯(rectangular slot, RS)은 급전부(1110f)와 수직하도록 수평 축 방향으로 형성될 수 있다. 슬롯 방사 소자와 다른 면에 배치된 급전부(1110f)는 수직 축 방향으로 형성될 수 있다.
수직 축 방향으로 형성된 급전부(1110f)의 수직 편파 신호는 사각 슬롯(RS)을 통해 커플링 되어, 각각의 슬롯 방사 소자로 신호가 방사될 수 있다. 프로세서(1400)는 사각 슬롯(RS)과 연결된 원형 슬롯(CS)을 통해 수직 편파 신호가 전자 기기의 전면 방향으로 빔 포밍 되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250) 또는 안테나 모듈(1100)에 포함될 수 있는 위상 제어부를 제어할 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 안테나 모듈(1100)은 복수의 안테나 모듈로 구성되고 복수의 안테나 모듈을 제어하기 위해 송수신부 회로와 프로세서가 동작 가능하게 결합될 수 있다. 이와 관련하여, 도 12는 본 명세서에 따른 가요성 기판에 구현될 수 있는 복수의 안테나 모듈과 송수신부 회로 및 프로세서의 구성을 나타낸다. 한편, 도 13은 일 실시예에 따른 수평 편파 신호를 방사하는 제2 안테나 모듈이 제2 가요성 기판에 형성된 구성을 나타낸다.
도 5 내지 도 13을 참조하면, 전자기기(100)는 송수신부 회로(1250) 및 프로세서(1400)를 더 포함할 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 안테나 모듈(1100)과 동작 가능하게 결합될 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합되어 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 기저대역 프로세서(baseband procesor)일 수 있다. 하지만, 프로세서(1400)는 이에 한정되는 것은 아니고, 송수신부 회로(1250)를 제어하는 임의의 프로세서일 수 있다.
안테나 모듈(1100)은 제1 안테나 모듈(1100-1) 및 제2 안테나 모듈(1100-2)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 안테나 모듈(1100-1)은 수직 편파 신호가 전자 기기의 전면 방향으로 방사되도록 복수의 슬롯 방사 소자로 이루어진 슬롯 배열 안테나(1110)와 제1 급전부(1110f)로 구성될 수 있다. 한편, 제2 안테나 모듈(1100-2)은 수평 편파 신호가 전자 기기의 전면 방향으로 방사되도록 복수의 방사 소자로 이루어진 배열 안테나(1120)와 제2 급전부(1120f)로 구성될 수 있다.
배열 안테나(1120)는 제2 가요성 기판의 제1 영역(R1)에 배치되어 밀리미터파 대역에서 수평 편파 신호를 전자 기기의 전면 방향으로 방사하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 배열 안테나(1120)의 각각의 방사 소자는 다이폴 안테나 또는 모노폴 안테나와 같은 엔드 파이어 방사 소자로 구성될 수 있다. 배열 안테나(1120)를 통해 방사되는 수평 편파 신호는 전자 기기의 전면 방향으로 빔 포밍(beam-forming)되어 방사될 수 있다.
한편, 제2 급전부(1120f)는 배열 안테나의 각각의 방사 소자로 신호를 인가하도록 제2 가요성 기판의 제1 영역(R1) 및 제1 영역(R1)에서 벤딩되어 형성된 제2 영역(R2)에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 가요성 기판의 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)은 전자 기기의 하부 영역 및 후면 영역에 대응될 수 있다.
프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(1100-1)과 제2 안테나 모듈(1100-2)이 동일 또는 서로 다른 빔으로 신호를 송신 또는 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 전자 기기가 주변의 셋톱박스 또는 다른 전자기기와 MIMO를 수행하는 경우 동일한 빔으로 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 또는, 전자 기기가 주변의 셋톱박스 및 다른 전자기기와 동시에 통신을 수행하는 DC 동작의 경우 서로 다른 빔으로 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 하지만, 전자 기기가 하나의 주변 기기와 MIMO를 수행하는 경우에도 서로 다른 빔으로 신호를 송신 또는 수신할 수도 있다.
프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(1100-1)의 각각의 슬롯 방사 소자로 인가되는 신호의 위상을 제어하여 수직 편파 신호가 빔 포밍 되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(1400)는 제2 안테나 모듈(1100-2)의 각각의 방사 소자로 인가되는 신호의 위상을 제어하여 수평 편파 신호가 빔 포밍 되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
전술한 바와 같이, 프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(1100-1)과 제2 안테나 모듈(1100-2)을 이용하여 다른 전자 기기와 다중 입출력(MIMO)를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(1100-1)을 통해 수직 편파 신호를 생성하면서 동시에 제2 안테나 모듈(1100-2)을 통해 수평 편파 신호를 생성하여, 다른 전자 기기와 다중 입출력(MIMO)를 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(1100-1)과 제2 안테나 모듈(1100-2)을 이용하여 빔 포밍을 수행하고 다중 입출력(MIMO)를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(1100-1)을 통해 수직 편파 신호에 대한 빔 포밍을 수행하면서 동시에 제2 안테나 모듈(1100-2)을 통해 수평 편파 신호에 대한 빔 포밍을 수행할 수 있다. 한편, 프로세서(1400)는 다른 전자 기기로부터 제1 방향으로 형성된 수직 편파 신호 및 제2 방향으로 형성된 수평 편파 신호를 수신하거나 또는 송신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(1100-1)과 제2 안테나 모듈(1100-2)을 이용하여 다른 대역의 신호를 송신 또는 수신하여 반송파 집성(carrier aggregation, CA)을 수행할 수도 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(1100-1)을 통해 제1 대역의 수직 편파 신호를 송신하면서 제2 안테나 모듈(1100-2)을 통해 제2 대역의 수평 편파 신호를 송신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(1100-1)을 통해 제1 대역의 수직 편파 신호를 수신하면서 제2 안테나 모듈(1100-2)을 통해 제2 대역의 수평 편파 신호를 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 대역의 수직 편파 신호 및 제2 대역의 수평 편파 신호는 각각 mmWave 대역의 서로 다른 대역의 신호일 수 있다.
본 명세서에서 제시되는 수직 편파 안테나는 도 7 및 도 10(e)와 같이 벤딩 구조를 갖는 U-형상으로 구현될 수 있다. 이러한 U-형상의 벤딩 구조를 갖는 수직 편파 안테나 모듈은 슬롯 배열 안테나로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 14a 및 도 14b는 본 명세서에 따른 U-형상의 벤딩 구조를 갖는 수직 편파 안테나 모듈의 구성과 이에 따른 방사 패턴을 서로 다른 방향에서 본 도면이다. 반면에, 도 15a 및 도 15b는 벤딩 구조가 없는 슬롯 배열 안테나가 형성된 수직 편파 안테나 모듈을 나타낸다.
도 7, 도 8a, 도 8b 및 도 14a를 참조하면, 슬롯 배열 안테나(1100)의 전면부에 해당하는 제1 영역(R1)을 통해 수직 편파 신호가 전면 방사된다. 1x8 슬롯 배열 안테나(1100)에 의해 수평 방향으로 지향성을 갖는 안테나 빔 패턴이 형성된다. 이와 관련하여, 슬롯 배열 안테나(1100)의 슬롯 방사 소자의 개수는 8개에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 2개, 4개, 6개, 10개, 12개, 14개, 또는 16개 등으로 변경 가능하다. 한편, 급전부(1110f)가 배치된 가요성 기판의 제2 영역(R2) 및 제3 영역(R3)은 가요성 기판의 측면 영역 및 후면 영역에 해당한다. 안테나부 + 급전부 형상은 U-형상 또는 J-형상이며, 급전부(1110f)에 대응하는 영역이 반사판으로 동작하여 별도의 반사판 없이 빔을 한 방향으로 형성할 수 있다.
도 14b를 참조하면, 슬롯 배열 안테나가 배치된 가요성 기판의 측면도, 전면도 및 3차원 사시도를 나타낸다. 도 14a 및 가요성 기판의 측면도 및 3차원 사시도를 참조하면, 슬롯 배열 안테나(1110)가 배치된 제1 영역(R1)에 대응하는 전면 방향으로 안테나 빔 패턴이 형성된다. 슬롯 방사 소자는 가요성 기판의 후면에 그라운드 영역이 배치되지 않기 때문에, 후면 방향으로도 안테나 빔이 형성될 수 있다. 하지만, 가요성 기판의 제3 영역(R3)에 형성된 그라운드 영역에 의해 후면 방사 성분도 전면 방향으로 지향되게 된다.
도 15a를 참조하면, 급전부와 안테나 영역이 벤딩 구조 없이 단일 기판에 형성된 안테나 구조의 전면도를 나타낸다. 벤딩 구조 없이 단일 기판에 형성된 슬롯 배열 안테나의 방사 패턴은 방사패턴은 리플(ripple) 형태로 형성된다.
도 15b를 참조하면, 벤딩 구조 없는 슬롯 배열 안테나가 배치된 기판의 전면도, 측면도 및 3차원 사시도를 나타낸다. 도 15a 및 단일 기판의 측면도 및 3차원 사시도를 참조하면, 슬롯 배열 안테나를 통해 기판의 전면 방향과 후면 방향으로 모두 빔이 형성된다. 따라서, 도 14a 및 도 14b의 벤딩 구조로 형성된 안테나와 비교하여 안테나의 피크 이득이 약 1.5dB 이상 낮다. 또한, 방사 패턴의 리플에 의해 주 빔(main beam)의 빔 폭이 더 좁게 형성되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 명세서에서는 U-형상 또는 J-형상의 벤딩 구조를 갖는 슬롯 배열 안테나를 제시하였다.
한편, 본 명세서의 다른 실시 예에 따르면, 슬롯 배열 안테나를 복수의 안테나 모듈로 하나의 안테나 기판, 즉 가요성 기판에 구현할 수 있다. 이와 관련하여, 도 16a 및 도 16b는 복수의 슬롯 배열 안테나 모듈이 가요성 기판에 구현된 구성을 나타낸다.
도 16a를 참조하면, 가요성 기판의 전면 영역에 해당하는 제1 영역(R1)에 제1 슬롯 배열 안테나(1110) 및 제3 슬롯 배열 안테나(1130)가 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 슬롯 배열 안테나(1110)가 신호를 송신하는 동안 제3 슬롯 배열 안테나(1130)는 신호를 방사하지 않도록 구성될 수 있다. 한편, 제3 슬롯 배열 안테나(1130)를 신호를 수신하는 동안 제1 슬롯 배열 안테나(1110)는 신호를 방사하지 않도록 구성될 수 있다. 하지만, 이러한 신호 송신/수신 동작에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 동일한 편파를 갖는 제1 슬롯 배열 안테나(1110) 및 제3 슬롯 배열 안테나(1130)의 신호 송신/수신 동작을 다양하게 변경할 수 있다.
도 16b를 참조하면, 슬롯 배열 안테나는 도 10(f)와 같이 제1 영역(R1) 내지 제3 영역(R3)이 벤딩 구조로 형성될 수 있다. 다시 말해, 가요성 기판의 제1 영역(R1)은 제3 영역(R3)과 중첩되지 않도록 제2 영역(R2)에서 하부 방향으로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 영역(R1)에 형성된 슬롯 배열 안테나(1110, 1130)에 의한 후면 방사 신호를 반사시켜 전면 방사되도록 구성된 반사판(1100r)이 배치될 수 있다.
본 명세서에서 제시되는 수직/수평 편파 안테나와 이를 제어하는 전자기기와 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.
이상에서는 본 명세서의 일 양상에 따른 안테나 모듈(1100)이 구비된 전자 기기(100)에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 명세서의 다른 양상에 따른 전자 기기(100)에 구비되는 안테나 모듈(1100)에 대해 설명하기로 한다. 이와 관련하여, 전술한 안테나 모듈(1100)이 구비된 전자 기기(100)에 대한 설명이 이하의 안테나 모듈(1100)에 대해서도 적용될 수 있다.
이와 관련하여, 도 1 내지 도 16b를 참조하면, 안테나 모듈(1100)은 슬롯 배열 안테나(1110, 1110b) 및 급전부(1110f, 1110fb)를 포함하도록 구성될 수 있다.
슬롯 배열 안테나(1110, 1110b)는 밀리미터파 대역에서 수직 편파 신호를 방사하도록 가요성 기판의 제1 영역에 배치될 수 있다. 급전부(1110f, 1110fb)는 슬롯 배열 안테나(1110, 1110b)의 각각의 슬롯 방사 소자로 신호를 인가하도록 구성될 수 있다. 급전부(1110f, 1110fb)는 제1 영역(R1)에서 벤딩되어 형성된 제2 영역(R2) 및 제2 영역(R2)에서 벤딩되어 형성된 제3 영역(R3)에 배치될 수 있다. 가요성 기판의 제1 영역(R1) 및 제3 영역(R3)은 전자 기기의 전면 영역과 후면 영역에 대응될 수 있다.
일 예로, 가요성 기판의 제1 영역(R1)은 가요성 기판의 제3 영역(R3)의 적어도 일부와 중첩되도록 제2 영역(R2)에서 상부 방향으로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 슬롯 배열 안테나(1110, 1110b)의 각각의 슬롯 방사 소자를 통해 제3 영역(R3)으로 방사되는 후면 방사 신호는 제3 영역(R3)에 형성된 금속 패턴에 의해 반사되어 전면 영역으로 방사될 수 있다.
다른 예로, 가요성 기판의 제1 영역(R1)은 상기 가요성 기판의 제3 영역(R3)과 중첩되지 않도록 제2 영역(R2)에서 하부 방향으로 형성될 수 있다. 슬롯 배열 안테나(1200)의 각각의 슬롯 방사 소자를 통해 제3 영역(R3)으로 방사되는 후면 방사 신호는 제3 영역(R3)과 별도로 후면 영역에 형성된 반사판(1100R)에 의해 반사되어 제1 영역(R1)으로 방사될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 개시되는 안테나 모듈(1100)은 수직 편파 신호가 전자 기기의 전면 방향으로 방사되도록 복수의 슬롯 방사 소자와 제1 급전부(1110f)로 구성된 제1 안테나 모듈(1100-1)일 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 수평 편파 신호가 전자 기기의 전면 방향으로 방사되도록 복수의 방사 소자와 제2 급전부(1120f)로 구성된 제2 안테나 모듈(1100-2)을 더 포함할 수 있다.
제2 안테나 모듈(1100-2)은 제2 가요성 기판의 제1 영역(R1)에 배치되어 밀리미터파 대역에서 수평 편파 신호를 전자 기기의 전면 방향으로 방사하는 배열 안테나(1120)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 안테나 모듈(1100-2)은 배열 안테나의 각각의 방사 소자로 신호를 인가하도록 제2 가요성 기판의 제1 영역(R1) 및 제1 영역(R1)에서 벤딩되어 형성된 제2 영역(R2)에 배치된 제2 급전부(1120f)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 가요성 기판의 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)은 전자 기기의 하부 영역 및 후면 영역에 대응될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 개시되는 슬롯 배열 안테나는 전술한 바와 같이 U-형상 또는 J-형상의 벤딩 구조로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 벤딩 구조를 갖는 슬롯 배열 안테나를 통해 방사 패턴에 리플이 형성되는 것을 방지할 수 있음을 도 15a 및 도 15b를 통해 설명하였다. 한편, 벤딩 구조를 갖는 슬롯 배열 안테나의 반사 계수 특성은 57GHz 내지 70GHz 대역에서 기준 값을 만족한다. 이와 관련하여, 도 17a 및 도 17b는 벤딩 구조 유무에 따른 슬롯 배열 안테나의 반사 계수 특성을 비교한 것이다. 도 17a는 2회의 벤딩 구조를 통해 제1 내지 제3 영역으로 벤딩된 가요성 기판의 제1 영역에 배치된 슬롯 배열 안테나의 반사 계수 특성을 나타낸다. 반면에, 도 17b는 벤딩 구조 없이 슬롯 배열 안테나와 급전부가 형성된 안테나 모듈의 반사 계수를 나타낸다.
도 17a를 참조하면, 안테나 모듈을 벤딩 하여 구성한 경우, 벤딩 구조로 형성된 안테나 모듈은 VSWR 2:1 기준 (S11, -10dB)으로 57GHz 내지 70GHz 대역의 대역폭 요구조건을 만족한다. 한편, 도 17b를 참조하면, 벤딩 구조 없이 슬롯 배열 안테나와 급전부가 형성된 안테나 모듈도 VSWR 2:1 기준 (S11, -10dB)으로 57GHz 내지 70GHz 대역의 대역폭 요구조건을 만족한다.
따라서, 슬롯 안테나의 광대역 특성으로 인하여 안테나 모듈의 벤딩 유무에 관계없이 반사 계수 특성은 57GHz 내지 70GHz 대역의 대역폭 요구조건을 만족한다. 한편, 안테나 방사 패턴 요구조건과 관련하여, 14a 및 도 14b의 벤딩 구조의 안테나의 방사 패턴에 비해 도 15a 및 도 15b의 벤딩 없이 단일 기판에 형성된 안테나의 방사 패턴이 더 열화됨을 알 수 있다. 이와 관련하여, 방사체와 동일 평면 상에서 긴 길이로 형성된 급전부에 의한 불요방사로 인한 리플에 의해 방사 패턴이 열화될 수 있다.
본 명세서에서 제시되는 mmWave 안테나 모듈은 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다. 이와 관련하여, 도 18a는 본 명세서에서 제시되는 mmWave 안테나 모듈이 다양한 전자 기기에 적용된 예시를 나타낸다. 도 1 내지 도 18a를 참조하면, 전자 기기(1000)는 이동 단말기, 사이니지, 디스플레이 기기, 투명 AR/VR 기기, 차량 또는 무선 오디오/비디오 장치 중 적어도 하나일 수 있다. 한편, 안테나 모듈을 구성하는 제1 안테나 모듈(1100-1) 또는 제2 안테나 모듈(1100-2)은 전자 기기(100)의 하부 영역 또는 측면 영역에 배치될 수 있다. 일 예로, 수직/수평 편파로 동작하는 안테나(1100)는 전자 기기의 하부에 다양한 형태로 배치될 수 있다.
한편, 도 18b는 본 명세서에서 제시되는 수직/수평 편파로 동작하는 안테나(1100)가 로봇(robot)에 적용된 실시예를 나타낸다. 도 1 내지 도 18b를 참조하면, 로봇(1000b)의 디스플레이(151b) 하부에 안테나 모듈(1100)이 배치될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 제1 안테나 모듈(1100-1) 및/또는 제2 안테나 모듈(1100-2)의 다양한 조합 중 하나로 구현되어 다중 모드 안테나로 동작할 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 5G mmWave 대역에서 동작할 수 있다. 이러한 안테나 모듈(1100)을 이용하여 로봇(1000b)은 주변 전자 기기와 고속 대용량의 무선 데이터, 예컨대 무선 AV 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다.
로봇(1000b)은 디바이스 엔진과 같은 제어부의 제어 하에 통신 네트워크를 통해 서버(300)와 연동할 수 있다. 이 경우, 통신 네트워크는 5G 통신 네트워크일 수 있다. 통신 네트워크는 VPN 또는 TCP 브릿지(bridge)로 구현될 수 있다. 로봇(1000b)은 통신 네트워크를 통해 MEC 서버(300)에 접속할 수 있다. 로봇(1000b)이 MEC 서버(300)와 연동하므로 이러한 로봇/네트워크 시스템을 클라우드 로보틱스 시스템으로 지칭할 수 있다. 클라우드 로보틱스 시스템은 로봇(1000b)이 주어진 임무 수행에 필요한 기능을 MEC 서버(300)와 같은 클라우드 서버에서 처리하는 시스템이다.
이상에서는 본 명세서에 따른 다중 모드/다중 대역 안테나 및 이를 제어하는 전자기기에 대해 설명하였다. 이러한 다중 모드/다중 대역 안테나 및 이를 제어하는 전자기기와 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 19는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 19를 참조하면, 무선 통신 시스템은 제 1 통신 장치(910) 및/또는 제 2 통신 장치(920)을 포함한다. 'A 및/또는 B'는 'A 또는 B 중 적어도 하나를 포함한다'와 동일한 의미로 해석될 수 있다. 제 1 통신 장치가 기지국을 나타내고, 제 2 통신 장치가 단말을 나타낼 수 있다(또는 제 1 통신 장치가 단말 또는 차량을 나타내고, 제 2 통신 장치가 기지국을 나타낼 수 있다).
기지국(BS: Base Station)은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), gNB(Next Generation NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point), gNB(general NB), 5G 시스템, 네트워크, AI 시스템, RSU(road side unit), 로봇 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 단말(Terminal)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치, 차량(vehicle), 로봇(robot), AI 모듈 등의 용어로 대체될 수 있다.
제 1 통신 장치와 제 2 통신 장치는 프로세서(processor, 911,921), 메모리(memory, 914,924), 하나 이상의 Tx/Rx RF 모듈(radio frequency module, 915,925), Tx 프로세서(912,922), Rx 프로세서(913,923), 안테나(916,926)를 포함한다. 프로세서는 앞서 살핀 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 보다 구체적으로, DL(제 1 통신 장치에서 제 2 통신 장치로의 통신)에서, 코어 네트워크로부터의 상위 계층 패킷은 프로세서(911)에 제공된다. 프로세서는 L2 계층의 기능을 구현한다. DL에서, 프로세서는 논리 채널과 전송 채널 간의 다중화(multiplexing), 무선 자원 할당을 제 2 통신 장치(920)에 제공하며, 제 2 통신 장치로의 시그널링을 담당한다. 전송(TX) 프로세서(912)는 L1 계층 (즉, 물리 계층)에 대한 다양한 신호 처리 기능을 구현한다. 신호 처리 기능은 제 2 통신 장치에서 FEC(forward error correction)을 용이하게 하고, 코딩 및 인터리빙(coding and interleaving)을 포함한다. 부호화 및 변조된 심볼은 병렬 스트림으로 분할되고, 각각의 스트림은 OFDM 부반송파에 매핑되고, 시간 및/또는 주파수 영역에서 기준 신호(Reference Signal, RS)와 멀티플렉싱되며, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)를 사용하여 함께 결합되어 시간 영역 OFDMA 심볼 스트림을 운반하는 물리적 채널을 생성한다. OFDM 스트림은 다중 공간 스트림을 생성하기 위해 공간적으로 프리코딩된다. 각각의 공간 스트림은 개별 Tx/Rx 모듈(또는 송수신기,915)를 통해 상이한 안테나(916)에 제공될 수 있다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 전송을 위해 각각의 공간 스트림으로 RF 반송파를 변조할 수 있다. 제 2 통신 장치에서, 각각의 Tx/Rx 모듈(또는 송수신기,925)는 각 Tx/Rx 모듈의 각 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 캐리어로 변조된 정보를 복원하여, 수신(RX) 프로세서(923)에 제공한다. RX 프로세서는 layer 1의 다양한 신호 프로세싱 기능을 구현한다. RX 프로세서는 제 2 통신 장치로 향하는 임의의 공간 스트림을 복구하기 위해 정보에 공간 프로세싱을 수행할 수 있다. 만약 다수의 공간 스트림들이 제 2 통신 장치로 향하는 경우, 다수의 RX 프로세서들에 의해 단일 OFDMA 심볼 스트림으로 결합될 수 있다. RX 프로세서는 고속 푸리에 변환 (FFT)을 사용하여 OFDMA 심볼 스트림을 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환한다. 주파수 영역 신호는 OFDM 신호의 각각의 서브 캐리어에 대한 개별적인 OFDMA 심볼 스트림을 포함한다. 각각의 서브캐리어 상의 심볼들 및 기준 신호는 제 1 통신 장치에 의해 전송된 가장 가능성 있는 신호 배치 포인트들을 결정함으로써 복원되고 복조 된다. 이러한 연 판정(soft decision)들은 채널 추정 값들에 기초할 수 있다. 연판정들은 물리 채널 상에서 제 1 통신 장치에 의해 원래 전송된 데이터 및 제어 신호를 복원하기 위해 디코딩 및 디인터리빙 된다. 해당 데이터 및 제어 신호는 프로세서(921)에 제공된다.
UL(제 2 통신 장치에서 제 1 통신 장치로의 통신)은 제 2 통신 장치(920)에서 수신기 기능과 관련하여 기술된 것과 유사한 방식으로 제 1 통신 장치(910)에서 처리된다. 각각의 Tx/Rx 모듈(925)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 반송파 및 정보를 RX 프로세서(923)에 제공한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다.
이상에서는 무선 AV 서비스를 제공할 수 전자기기 및 전자 기기에 구비되는 배열 안테나 모듈에 대해 설명하였다. 이와 같은 무선 AV 서비스를 제공할 수 전자기기 및 전자 기기에 구비되는 배열 안테나 모듈의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
일 실시 예에 따르면, 전자 기기에 무선 AV 서비스를 제공할 수 있는 슬롯 배열 안테나 구성 및 슬롯 배열 안테나를 구비하는 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따르면, 고속 대용량 데이터를 송신 또는 수신할 수 있도록 영상표시기기의 하부에 배치되는 수직 편파 안테나 구성을 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따르면, 고속 대용량 데이터를 송신 또는 수신할 수 있도록 서로 다른 편파를 갖는 배열 안테나를 배치하여, 다중 입출력(MIMO)을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 기기의 전면 방향 또는 측면 방향으로 신호를 방사할 수 있는 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 반사판 구조의 슬롯 배열 안테나를 제공할 수 있다.
본 명세서의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 명세서의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 명세서와 관련하여, 무선 AV 서비스를 제공할 수 전자기기 및 전자 기기에 구비되는 배열 안테나 모듈의 설계 및 이의 구동은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 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 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 안테나를 구비하는 전자 기기에 있어서,
    상기 전자 기기의 전면에 형성되고, 화면에 정보를 표시하도록 구성된 디스플레이; 및
    상기 전자 기기의 하부에 배치되고, 상기 전자 기기의 전면으로 수직 편파 신호(vertically polarized signal)를 방사하도록 구성된 안테나 모듈을 포함하고,
    상기 안테나 모듈은,
    밀리미터파 대역에서 수직 편파 신호를 방사하도록 가요성 기판(flexible substrate)의 제1 영역에 배치된 슬롯 배열 안테나; 및
    상기 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자로 신호를 인가하도록 상기 제1 영역에서 벤딩되어 형성된 제2 영역 및 상기 제2 영역에서 벤딩되어 형성된 제3 영역에 배치된 급전부(feeding portion)를 포함하고,
    상기 가요성 기판의 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역은 상기 전자 기기의 전면 영역과 후면 영역에 대응되는, 전자 기기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가요성 기판의 제1 영역은 상기 가요성 기판의 제3 영역의 적어도 일부와 중첩되도록 상기 제2 영역에서 상부 방향으로 형성되는, 전자 기기.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자를 통해 상기 제3 영역으로 방사되는 후면 방사 신호는 상기 제3 영역에 형성된 금속 패턴에 의해 반사되어 상기 전면 영역으로 방사되고,
    상기 제3 영역에 형성된 금속 패턴은 상기 급전부에 대응되는 그라운드 패턴인, 전자 기기.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 가요성 기판의 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역 간의 이격 거리는 상기 신호의 동작 파장(operation wavelength)의 1/4 주기의 소정 범위 내로 결정되어, 상기 후면 방사 신호와 전면 방사 신호가 동위상(in-phase)으로 전파되는, 전자 기기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 가요성 기판의 상기 제1 영역은 상기 가요성 기판의 상기 제3 영역과 중첩되지 않도록 상기 제2 영역에서 하부 방향으로 형성되는, 전자 기기.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자를 통해 상기 제3 영역으로 방사되는 후면 방사 신호는 상기 제3 영역과 별도로 후면 영역에 형성된 반사판에 의해 반사되어 상기 제1 영역으로 방사되는, 전자 기기.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 가요성 기판의 상기 제1 영역과 상기 반사판 간의 이격 거리는 상기 신호의 동작 파장(operation wavelength)의 1/4 주기의 소정 범위 내로 결정되어, 상기 후면 방사 신호와 전면 방사 신호가 동위상(in-phase)으로 전파되는, 전자 기기.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 모듈과 동작 가능하게 결합되는 송수신부 회로(transceiver circuit); 및
    상기 송수신부 회로와 동작 가능하게 결합되어 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하고,
    상기 각각의 슬롯 방사 소자는 원형 슬롯(circular slot)으로 형성되고,
    상기 급전부는 수직 축 방향으로 형성되고, 상기 각각의 슬롯 방사 소자의 단부에 연결된 사각 슬롯(rectangular slot)은 상기 급전부와 수직하도록 수평 축 방향으로 형성되는, 전자 기기.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 수직 축 방향으로 형성된 상기 급전부의 수직 편파 신호는 상기 사각 슬롯을 통해 커플링되고,
    상기 프로세서는,
    상기 사각 슬롯과 연결된 상기 원형 슬롯을 통해 수직 편파 신호가 상기 전자 기기의 전면 방향으로 빔 포밍 되도록 상기 송수신부 회로를 제어하는, 전자 기기.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 모듈과 동작 가능하게 결합되는 송수신부 회로; 및
    상기 송수신부 회로와 동작 가능하게 결합되어 상기 송수신부 회로를 제어하는 프로세서를 더 포함하고,
    상기 안테나 모듈은,
    수직 편파 신호가 상기 전자 기기의 전면 방향으로 방사되도록 복수의 슬롯 방사 소자와 제1 급전부로 구성된 제1 안테나 모듈; 및
    수평 편파 신호가 상기 전자 기기의 전면 방향으로 방사되도록 복수의 방사 소자와 제2 급전부로 구성된 제2 안테나 모듈을 포함하는, 전자 기기.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 안테나 모듈은,
    제2 가요성 기판의 제1 영역에 배치되어 밀리미터파 대역에서 수평 편파 신호를 상기 전자 기기의 전면 방향으로 방사하는 배열 안테나; 및
    상기 배열 안테나의 각각의 방사 소자로 신호를 인가하도록 상기 제2 가요성 기판의 제1 영역 및 상기 제1 영역에서 벤딩되어 형성된 제2 영역에 배치된 제2 급전부를 포함하고,
    상기 제2 가요성 기판의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 상기 전자 기기의 하부 영역 및 후면 영역에 대응되는, 전자 기기.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 배열 안테나의 각각의 방사 소자는 다이폴 안테나 또는 모노폴 안테나와 같은 엔드 파이어 방사 소자로 구성되고,
    상기 배열 안테나를 통해 방사되는 수평 편파 신호는 상기 전자 기기의 전면 방향으로 빔 포밍 되어 방사되는, 전자 기기.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 안테나 모듈의 각각의 슬롯 방사 소자로 인가되는 신호의 위상을 제어하여 수직 편파 신호가 빔 포밍 되도록 상기 송수신부 회로를 제어하고,
    상기 제2 안테나 모듈의 각각의 방사 소자로 인가되는 신호의 위상을 제어하여 수평 편파 신호가 빔 포밍 되도록 상기 송수신부 회로를 제어하는, 전자 기기.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 안테나 모듈을 통해 수직 편파 신호를 생성하면서 동시에 상기 제2 안테나 모듈을 통해 수평 편파 신호를 생성하여, 다른 전자 기기와 다중 입출력(MIMO)를 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어하는, 전자 기기.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 제1 안테나 모듈을 통해 수직 편파 신호에 대한 빔 포밍을 수행하면서 동시에 상기 제2 안테나 모듈을 통해 수평 편파 신호에 대한 빔 포밍을 수행하고,
    다른 전자 기기로부터 제1 방향으로 형성된 수직 편파 신호 및 제2 방향으로 형성된 수평 편파 신호를 수신하거나 또는 송신하도록 상기 송수신부 회로를 제어하는, 전자 기기.
  16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 기기는 이동 단말기, 사이니지, 디스플레이 기기, 투명 AR/VR 기기, 차량 또는 무선 오디오/비디오 장치이고,
    상기 안테나 모듈을 구성하는 제1 안테나 모듈 또는 제2 안테나 모듈은 상기 전자 기기의 하부 영역 또는 측면 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
  17. 전자 기기에 구비되는 안테나 모듈에 있어서,
    밀리미터파 대역에서 수직 편파 신호를 방사하도록 가요성 기판(flexible substrate)의 제1 영역에 배치된 슬롯 배열 안테나; 및
    상기 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자로 신호를 인가하도록 상기 제1 영역에서 벤딩되어 형성된 제2 영역 및 상기 제2 영역에서 벤딩되어 형성된 제3 영역에 배치된 급전부(feeding portion)를 포함하고,
    상기 가요성 기판의 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역은 상기 전자 기기의 전면 영역과 후면 영역에 대응되는, 안테나 모듈.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 가요성 기판의 제1 영역은 상기 가요성 기판의 제3 영역의 적어도 일부와 중첩되도록 상기 제2 영역에서 상부 방향으로 형성되고,
    상기 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자를 통해 상기 제3 영역으로 방사되는 후면 방사 신호는 상기 제3 영역에 형성된 금속 패턴에 의해 반사되어 상기 전면 영역으로 방사되는, 안테나 모듈.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 가요성 기판의 상기 제1 영역은 상기 가요성 기판의 상기 제3 영역과 중첩되지 않도록 상기 제2 영역에서 하부 방향으로 형성되고,
    상기 슬롯 배열 안테나의 각각의 슬롯 방사 소자를 통해 상기 제3 영역으로 방사되는 후면 방사 신호는 상기 제3 영역과 별도로 후면 영역에 형성된 반사판에 의해 반사되어 상기 제1 영역으로 방사되는, 안테나 모듈.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 안테나 모듈은 수직 편파 신호가 상기 전자 기기의 전면 방향으로 방사되도록 복수의 슬롯 방사 소자와 제1 급전부로 구성된 제1 안테나 모듈이고,
    수평 편파 신호가 상기 전자 기기의 전면 방향으로 방사되도록 복수의 방사 소자와 제2 급전부로 구성된 제2 안테나 모듈을 더 포함하고,
    상기 제2 안테나 모듈은,
    제2 가요성 기판의 제1 영역에 배치되어 밀리미터파 대역에서 수평 편파 신호를 상기 전자 기기의 전면 방향으로 방사하는 배열 안테나; 및
    상기 배열 안테나의 각각의 방사 소자로 신호를 인가하도록 상기 제2 가요성 기판의 제1 영역 및 상기 제1 영역에서 벤딩되어 형성된 제2 영역에 배치된 제2 급전부를 포함하고,
    상기 제2 가요성 기판의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 상기 전자 기기의 하부 영역 및 후면 영역에 대응되는, 안테나 모듈.
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