WO2023048392A1 - 패치 안테나를 포함하는 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

패치 안테나를 포함하는 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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WO2023048392A1
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frequency band
patch antenna
antenna
electronic device
pcb
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홍용의
윤용현
조영준
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삼성전자 주식회사
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    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0414—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration
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    • H01Q5/25—Ultra-wideband [UWB] systems, e.g. multiple resonance systems; Pulse systems
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    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means

Definitions

  • Various embodiments disclosed in this document relate to an antenna structure including a patch antenna and an electronic device including the same.
  • next-generation communication system eg, 5th-generation or pre-5G
  • 4G 4th-generation
  • a next-generation communication system may be implemented in a high-frequency band to achieve a high data rate.
  • UWB Ultra-Wide Band
  • RF carrier radio carrier
  • a wireless technology it is rapidly emerging as a new next-generation wireless technology because it can use a frequency without mutual interference with the existing communication system of mobile communication, broadcasting, or satellite by using very low spectral power density, such as the noise of the existing wireless system. Since communication is usually performed in a high frequency band of 6 to 9 GHz, a patch type antenna is adopted.
  • LDS laser direct structure
  • the manufacturing process and manufacturing cost may increase.
  • Various embodiments disclosed in this document may implement a multi-band antenna through a single feeding and grounding structure.
  • An electronic device includes a housing forming at least a part of an exterior of the electronic device, a printed circuit board (PCB) disposed inside the housing, a first surface facing one surface of the housing, and a first surface facing the PCB.
  • a dielectric layer including two surfaces and disposed between the PCB and the housing; a patch antenna disposed on the first surface of the dielectric layer and electrically connected to a first point of the PCB;
  • a conductive plate disposed adjacent to two surfaces and connected to a ground through a second point spaced apart from the first point on the PCB and overlapping the patch antenna, and a wireless communication circuit electrically connected to the PCB, wherein the The wireless communication circuit transmits and receives a first signal of a first frequency band by feeding power to the patch antenna through the first point of the PCB, and forms a first electrical path including the patch antenna, the conductive plate, and the ground. Through this, it is possible to transmit and/or receive a second signal of a second frequency band different from the first frequency band.
  • An antenna structure includes an antenna module including a PCB including a ground, a wireless communication circuit electrically connected to the PCB, and an antenna electrically connected to the PCB, wherein the antenna module is connected to the PCB A dielectric layer disposed spaced apart from each other, the dielectric layer including a first surface and a second surface facing in a direction opposite to the first surface and adjacent to the PCB, disposed on the first surface of the dielectric layer, wherein the a patch antenna electrically connected to a first point of a PCB; and a conductive plate disposed adjacent to the second surface of the dielectric layer and electrically connected to the patch antenna, wherein the conductive plate comprises the first portion of the PCB.
  • the wireless communication circuit supplies power to the antenna module through the first point of the PCB, thereby generating a first signal of a first frequency band through the patch antenna.
  • a signal may be transmitted and received, and a second signal of a second frequency band different from the first frequency band may be transmitted and received through a first electrical path including the patch antenna, the conductive plate, and the ground.
  • a multi-band antenna supporting 4G communication and high-frequency band communication may be implemented through a single power supply and ground structure.
  • the radiation performance of the antenna may be improved by implementing an antenna supporting multiple bands through a single antenna structure.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment, according to various embodiments.
  • FIG. 2 is a block diagram of an electronic device for supporting legacy network communication and 5G network communication according to various embodiments.
  • 3A shows a cross-sectional view of an antenna structure according to one embodiment.
  • 3B is a plan view of an electronic device including an antenna structure according to an embodiment.
  • 3C shows a side view of an antenna structure according to one embodiment.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of an antenna structure including a conductive member according to an embodiment.
  • FIG. 4B illustrates a conductive plate including a conductive member and a patch antenna according to an exemplary embodiment.
  • 4C illustrates structures of a conductive plate including a conductive member and a patch antenna according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5 illustrates radiation efficiency through an antenna structure including a conductive member according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view of an antenna structure including a plurality of antenna radiators according to an embodiment.
  • FIG. 7A illustrates signal radiation performance through an antenna structure in an area corresponding to, for example, the first conductive patch of FIG. 6 .
  • FIG. 7B illustrates a signal radiation result of a first frequency band according to an embodiment.
  • FIG. 7C illustrates a signal radiation result of a second frequency band according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 101 in a network environment 100 according to various embodiments.
  • an electronic device 101 communicates with an electronic device 102 through a first network 198 (eg, a short-range wireless communication network) or through a second network 199. It may communicate with at least one of the electronic device 104 or the server 108 through (eg, a long-distance wireless communication network). According to one embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108 .
  • a first network 198 eg, a short-range wireless communication network
  • the server 108 e.g, a long-distance wireless communication network
  • the electronic device 101 includes a processor 120, a memory 130, an input module 150, an audio output module 155, a display module 160, an audio module 170, a sensor module ( 176), interface 177, connection terminal 178, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196 , or the antenna module 197 may be included.
  • at least one of these components eg, the connection terminal 178) may be omitted or one or more other components may be added.
  • some of these components eg, sensor module 176, camera module 180, or antenna module 197) are integrated into a single component (eg, display module 160). It can be.
  • the processor 120 for example, executes software (eg, the program 140) to cause at least one other component (eg, hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120. It can control and perform various data processing or calculations. According to one embodiment, as at least part of data processing or operation, the processor 120 transfers instructions or data received from other components (e.g., sensor module 176 or communication module 190) to volatile memory 132. , processing commands or data stored in the volatile memory 132 , and storing resultant data in the non-volatile memory 134 .
  • software eg, the program 140
  • the processor 120 transfers instructions or data received from other components (e.g., sensor module 176 or communication module 190) to volatile memory 132. , processing commands or data stored in the volatile memory 132 , and storing resultant data in the non-volatile memory 134 .
  • the processor 120 may include a main processor 121 (eg, a central processing unit or an application processor) or a secondary processor 123 (eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit ( NPU: neural processing unit (NPU), image signal processor, sensor hub processor, or communication processor).
  • a main processor 121 eg, a central processing unit or an application processor
  • a secondary processor 123 eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit ( NPU: neural processing unit (NPU), image signal processor, sensor hub processor, or communication processor.
  • NPU neural network processing unit
  • the secondary processor 123 may be implemented separately from or as part of the main processor 121 .
  • the secondary processor 123 may, for example, take the place of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (eg, sleep) state, or the main processor 121 is active (eg, running an application). ) state, together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (eg, the display module 160, the sensor module 176, or the communication module 190) It is possible to control at least some of the related functions or states.
  • the auxiliary processor 123 eg, image signal processor or communication processor
  • the auxiliary processor 123 may include a hardware structure specialized for processing an artificial intelligence model.
  • AI models can be created through machine learning. Such learning may be performed, for example, in the electronic device 101 itself where the artificial intelligence model is performed, or may be performed through a separate server (eg, the server 108).
  • the learning algorithm may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning or reinforcement learning, but in the above example Not limited.
  • the artificial intelligence model may include a plurality of artificial neural network layers.
  • Artificial neural networks include deep neural networks (DNNs), convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), restricted boltzmann machines (RBMs), deep belief networks (DBNs), bidirectional recurrent deep neural networks (BRDNNs), It may be one of deep Q-networks or a combination of two or more of the foregoing, but is not limited to the foregoing examples.
  • the artificial intelligence model may include, in addition or alternatively, software structures in addition to hardware structures.
  • the memory 130 may store various data used by at least one component (eg, the processor 120 or the sensor module 176) of the electronic device 101 .
  • the data may include, for example, input data or output data for software (eg, program 140) and commands related thereto.
  • the memory 130 may include volatile memory 132 or non-volatile memory 134 .
  • the program 140 may be stored as software in the memory 130 and may include, for example, an operating system 142 , middleware 144 , or an application 146 .
  • the input module 150 may receive a command or data to be used by a component (eg, the processor 120) of the electronic device 101 from the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the input module 150 may include, for example, a microphone, a mouse, a keyboard, a key (eg, a button), or a digital pen (eg, a stylus pen).
  • the sound output module 155 may output sound signals to the outside of the electronic device 101 .
  • the sound output module 155 may include, for example, a speaker or a receiver.
  • the speaker can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
  • a receiver may be used to receive an incoming call. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from the speaker or as part of it.
  • the display module 160 may visually provide information to the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the display module 160 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector and a control circuit for controlling the device.
  • the display module 160 may include a touch sensor set to detect a touch or a pressure sensor set to measure the intensity of force generated by the touch.
  • the audio module 170 may convert sound into an electrical signal or vice versa. According to one embodiment, the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device connected directly or wirelessly to the electronic device 101 (eg: Sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or a headphone).
  • the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device connected directly or wirelessly to the electronic device 101 (eg: Sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or a headphone).
  • the sensor module 176 detects an operating state (eg, power or temperature) of the electronic device 101 or an external environmental state (eg, a user state), and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state. can do.
  • the sensor module 176 may include, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an air pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a bio sensor, It may include a temperature sensor, humidity sensor, or light sensor.
  • the interface 177 may support one or more designated protocols that may be used to directly or wirelessly connect the electronic device 101 to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card interface
  • audio interface audio interface
  • connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 may be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 may convert electrical signals into mechanical stimuli (eg, vibration or motion) or electrical stimuli that a user may perceive through tactile or kinesthetic senses.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 may capture still images and moving images. According to one embodiment, the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 may manage power supplied to the electronic device 101 .
  • the power management module 188 may be implemented as at least part of a power management integrated circuit (PMIC), for example.
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101 .
  • the battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary cell, a rechargeable secondary cell, or a fuel cell.
  • the communication module 190 is a direct (eg, wired) communication channel or a wireless communication channel between the electronic device 101 and an external electronic device (eg, the electronic device 102, the electronic device 104, or the server 108). Establishment and communication through the established communication channel may be supported.
  • the communication module 190 may include one or more communication processors that operate independently of the processor 120 (eg, an application processor) and support direct (eg, wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 190 is a wireless communication module 192 (eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (eg, : a local area network (LAN) communication module or a power line communication module).
  • a wireless communication module 192 eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module
  • GNSS global navigation satellite system
  • wired communication module 194 eg, : a local area network (LAN) communication module or a power line communication module.
  • a corresponding communication module is a first network 198 (eg, a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 199 (eg, legacy It may communicate with the external electronic device 104 through a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a telecommunications network such as a computer network (eg, a LAN or a WAN).
  • a telecommunications network such as a computer network (eg, a LAN or a WAN).
  • These various types of communication modules may be integrated as one component (eg, a single chip) or implemented as a plurality of separate components (eg, multiple chips).
  • the wireless communication module 192 uses subscriber information (eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 within a communication network such as the first network 198 or the second network 199.
  • subscriber information eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)
  • IMSI International Mobile Subscriber Identifier
  • the electronic device 101 may be identified or authenticated.
  • the wireless communication module 192 may support a 5G network after a 4G network and a next-generation communication technology, for example, NR access technology (new radio access technology).
  • NR access technologies include high-speed transmission of high-capacity data (enhanced mobile broadband (eMBB)), minimization of terminal power and access of multiple terminals (massive machine type communications (mMTC)), or high reliability and low latency (ultra-reliable and low latency (URLLC)).
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • mMTC massive machine type communications
  • URLLC ultra-reliable and low latency
  • -latency communications can be supported.
  • the wireless communication module 192 may support a high frequency band (eg, mmWave band) to achieve a high data rate, for example.
  • the wireless communication module 192 uses various technologies for securing performance in a high frequency band, such as beamforming, massive multiple-input and multiple-output (MIMO), and full-dimensional multiplexing. Technologies such as input/output (FD-MIMO: full dimensional MIMO), array antenna, analog beam-forming, or large scale antenna may be supported.
  • the wireless communication module 192 may support various requirements defined for the electronic device 101, an external electronic device (eg, the electronic device 104), or a network system (eg, the second network 199).
  • the wireless communication module 192 is a peak data rate for eMBB realization (eg, 20 Gbps or more), a loss coverage for mMTC realization (eg, 164 dB or less), or a U-plane latency for URLLC realization (eg, Example: downlink (DL) and uplink (UL) each of 0.5 ms or less, or round trip 1 ms or less) may be supported.
  • eMBB peak data rate for eMBB realization
  • a loss coverage for mMTC realization eg, 164 dB or less
  • U-plane latency for URLLC realization eg, Example: downlink (DL) and uplink (UL) each of 0.5 ms or less, or round trip 1 ms or less
  • the antenna module 197 may transmit or receive signals or power to the outside (eg, an external electronic device).
  • the antenna module 197 may include an antenna including a radiator formed of a conductor or a conductive pattern formed on a substrate (eg, PCB).
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas (eg, an array antenna). In this case, at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network such as the first network 198 or the second network 199 is selected from the plurality of antennas by the communication module 190, for example. can be chosen A signal or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the selected at least one antenna.
  • antenna module 197 may be additionally formed as a part of the antenna module 197 in addition to the radiator.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the antenna module 197 may form a mmWave antenna module.
  • the mmWave antenna module includes a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first surface (eg, a lower surface) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high frequency band (eg, mmWave band); and a plurality of antennas (eg, array antennas) disposed on or adjacent to a second surface (eg, a top surface or a side surface) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals of the designated high frequency band.
  • a first surface eg, a lower surface
  • a designated high frequency band eg, mmWave band
  • a plurality of antennas eg, array antennas
  • peripheral devices eg, a bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • signal e.g. commands or data
  • commands or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199 .
  • Each of the external electronic devices 102 or 104 may be the same as or different from the electronic device 101 .
  • all or part of operations executed in the electronic device 101 may be executed in one or more external electronic devices among the external electronic devices 102 , 104 , or 108 .
  • the electronic device 101 when the electronic device 101 needs to perform a certain function or service automatically or in response to a request from a user or another device, the electronic device 101 instead of executing the function or service by itself.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform the function or at least part of the service.
  • One or more external electronic devices receiving the request may execute at least a part of the requested function or service or an additional function or service related to the request, and deliver the execution result to the electronic device 101 .
  • the electronic device 101 may provide the result as at least part of a response to the request as it is or additionally processed.
  • cloud computing distributed computing, mobile edge computing (MEC), or client-server computing technology may be used.
  • the electronic device 101 may provide an ultra-low latency service using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
  • the external electronic device 104 may include an internet of things (IoT) device.
  • Server 108 may be an intelligent server using machine learning and/or neural networks. According to one embodiment, the external electronic device 104 or server 108 may be included in the second network 199 .
  • the electronic device 101 may be applied to intelligent services (eg, smart home, smart city, smart car, or health care) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
  • Electronic devices may be devices of various types.
  • the electronic device may include, for example, a portable communication device (eg, a smart phone), a computer device, a portable multimedia device, a portable medical device, a camera, a wearable device, or a home appliance.
  • a portable communication device eg, a smart phone
  • a computer device e.g., a smart phone
  • a portable multimedia device e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a camera
  • a wearable device e.g., a smart bracelet
  • first, second, or first or secondary may simply be used to distinguish a given component from other corresponding components, and may be used to refer to a given component in another aspect (eg, importance or order) is not limited.
  • a (e.g., first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (e.g., second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively.”
  • the certain component may be connected to the other component directly (eg by wire), wirelessly, or through a third component.
  • module used in various embodiments of this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and is interchangeable with terms such as, for example, logic, logical blocks, parts, or circuits.
  • a module may be an integrally constructed component or a minimal unit of components or a portion thereof that performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • a storage medium eg, internal memory 136 or external memory 138
  • a machine eg, electronic device 101
  • a processor eg, the processor 120
  • a device eg, the electronic device 101
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
  • the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • the storage medium is a tangible device and does not contain a signal (e.g. electromagnetic wave), and this term refers to the case where data is stored semi-permanently in the storage medium. It does not discriminate when it is temporarily stored.
  • a signal e.g. electromagnetic wave
  • the method according to various embodiments disclosed in this document may be included and provided in a computer program product.
  • Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.
  • a computer program product is distributed in the form of a device-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store (e.g. Play Store TM ) or on two user devices (e.g. It can be distributed (eg downloaded or uploaded) online, directly between smart phones.
  • a device e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)
  • an application store e.g. Play Store TM
  • It can be distributed (eg downloaded or uploaded) online, directly between smart phones.
  • at least part of the computer program product may be temporarily stored or temporarily created in a storage medium readable by a device such as a manufacturer's server, an application store server, or a relay server's memory.
  • each component (eg, module or program) of the above-described components may include a single object or a plurality of entities, and some of the plurality of entities may be separately disposed in other components. there is.
  • one or more components or operations among the aforementioned corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • a plurality of components eg modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each of the plurality of components identically or similarly to those performed by a corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • the actions performed by a module, program, or other component are executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the actions are executed in a different order, or omitted. or one or more other actions may be added.
  • the electronic device 101 includes a first communication processor 212, a second communication processor 214, a first radio frequency integrated circuit (RFIC) 222, a second RFIC 224, and a third An RFIC 226, a fourth RFIC 228, a first radio frequency front end (RFFE) 232, a second RFFE 234, a first antenna module 242, a second antenna module 244, and an antenna (248).
  • the electronic device 101 may further include a processor 120 and a memory 130 .
  • the network 199 may include a first network 292 and a second network 294 .
  • the electronic device 101 may further include at least one of the components shown in FIG. 1, and the network 199 may further include at least one other network.
  • a first communication processor 212, a second communication processor 214, a first RFIC 222, a second RFIC 224, a fourth RFIC 228, a first RFFE 232, and the second RFFE 234 may form at least a portion of the wireless communication module 192 .
  • the fourth RFIC 228 may be omitted or included as part of the third RFIC 226 .
  • the first communication processor 212 may establish a communication channel of a band to be used for wireless communication with the first network 292 and support legacy network communication through the established communication channel.
  • the first network may be a legacy network including a second generation (2G), 3G, 4G, or long term evolution (LTE) network.
  • the second communication processor 214 establishes a communication channel corresponding to a designated band (eg, about 6 GHz to about 60 GHz) among bands to be used for wireless communication with the second network 294, and 5G network communication through the established communication channel.
  • a designated band eg, about 6 GHz to about 60 GHz
  • the second network 294 may be a 5G network defined by 3GPP.
  • the first communication processor 212 or the second communication processor 214 corresponds to another designated band (eg, about 6 GHz or less) among bands to be used for wireless communication with the second network 294. It is possible to support establishment of a communication channel and 5G network communication through the established communication channel.
  • the first communication processor 212 and the second communication processor 214 may be implemented on a single chip or in a single package. According to various embodiments, the first communication processor 212 or the second communication processor 214 may be formed in a single chip or a single package with the processor 120, the co-processor 123, or the communication module 190. there is.
  • the first RFIC 222 transmits a baseband signal generated by the first communication processor 212 to about 700 MHz to about 3 GHz used in the first network 292 (eg, a legacy network). of radio frequency (RF) signals.
  • RF radio frequency
  • an RF signal is obtained from a first network 292 (eg, a legacy network) via an antenna (eg, first antenna module 242), and via an RFFE (eg, first RFFE 232). It can be preprocessed.
  • the first RFIC 222 may convert the preprocessed RF signal into a baseband signal to be processed by the first communication processor 212 .
  • the second RFIC 224 When transmitting, the second RFIC 224 transfers the baseband signal generated by the first communication processor 212 or the second communication processor 214 to the second network 294 (eg, a 5G network). It can be converted into an RF signal (hereinafter referred to as a 5G Sub6 RF signal) of the Sub6 band (eg, about 6 GHz or less).
  • a 5G Sub6 RF signal RF signal of the Sub6 band (eg, about 6 GHz or less).
  • a 5G Sub6 RF signal is obtained from a second network 294 (eg, a 5G network) through an antenna (eg, the second antenna module 244), and an RFFE (eg, the second RFFE 234) It can be pre-treated through The second RFIC 224 may convert the preprocessed 5G Sub6 RF signal into a baseband signal to be processed by a corresponding communication processor among the first communication processor 212 and the second communication processor 214 .
  • the third RFIC 226 transmits the baseband signal generated by the second communication processor 214 to the RF of the 5G Above 6 band (eg, about 6 GHz to about 60 GHz) to be used in the second network 294 (eg, a 5G network). signal (hereinafter referred to as 5G Above6 RF signal).
  • the 5G Above6 RF signal may be obtained from the second network 294 (eg, 5G network) through an antenna (eg, antenna 248) and pre-processed through a third RFFE 236.
  • the third RFIC 226 may convert the preprocessed 5G Above6 RF signal into a baseband signal to be processed by the second communication processor 214 .
  • the third RFFE 236 may be formed as part of the third RFIC 226 .
  • the electronic device 101 may include a fourth RFIC 228 separately from or at least as part of the third RFIC 226.
  • the fourth RFIC 228 converts the baseband signal generated by the second communication processor 214 into an RF signal (hereinafter, an IF signal) of an intermediate frequency band (eg, about 9 GHz to about 11 GHz). After conversion, the IF signal may be transmitted to the third RFIC 226.
  • the third RFIC 226 may convert the IF signal into a 5G Above6 RF signal.
  • the 5G Above6 RF signal may be received from the second network 294 (eg, 5G network) via an antenna (eg, antenna 248) and converted to an IF signal by a third RFIC 226.
  • the fourth RFIC 228 may convert the IF signal into a baseband signal so that the second communication processor 214 can process it.
  • the first RFIC 222 and the second RFIC 224 may be implemented as a single chip or at least part of a single package.
  • the first RFFE 232 and the second RFFE 234 may be implemented as a single chip or at least part of a single package.
  • at least one antenna module of the first antenna module 242 or the second antenna module 244 may be omitted or combined with another antenna module to process RF signals of a plurality of corresponding bands.
  • the third RFIC 226 and the antenna 248 may be disposed on the same substrate to form the third antenna module 246 .
  • the wireless communication module 192 or processor 120 may be disposed on a first substrate (eg, main PCB).
  • the third RFIC 226 is provided on a part (eg, bottom surface) of the second substrate (eg, sub PCB) separate from the first substrate, and the antenna 248 is placed on another part (eg, top surface). is disposed, the third antenna module 246 may be formed.
  • the electronic device 101 can improve the quality or speed of communication with the second network 294 (eg, 5G network).
  • the antenna 248 may be formed as an antenna array including a plurality of antenna elements that may be used for beamforming.
  • the third RFIC 226 may include, for example, a plurality of phase shifters 238 corresponding to a plurality of antenna elements as a part of the third RFFE 236.
  • each of the plurality of phase converters 238 may convert the phase of a 5G Above6 RF signal to be transmitted to the outside of the electronic device 101 (eg, a base station of a 5G network) through a corresponding antenna element. .
  • each of the plurality of phase converters 238 may convert the phase of the 5G Above6 RF signal received from the outside through the corresponding antenna element into the same or substantially the same phase. This enables transmission or reception through beamforming between the electronic device 101 and the outside.
  • the second network 294 may be operated independently of the first network 292 (eg, a legacy network) (eg, Stand-Alone (SA)) or may be operated in connection with the first network 292 (eg, a legacy network).
  • a 5G network may include only an access network (eg, a 5G radio access network (RAN) or a next generation RAN (NG RAN)) and no core network (eg, a next generation core (NGC)).
  • the electronic device 101 may access an external network (eg, the Internet) under the control of a core network (eg, evolved packed core (EPC)) of the legacy network.
  • EPC evolved packed core
  • Protocol information for communication with the legacy network eg LTE protocol information
  • protocol information for communication with the 5G network eg New Radio (NR) protocol information
  • other parts eg processor 120, the first communications processor 212, or the second communications processor 214.
  • 3A shows a cross-sectional view of an antenna structure according to one embodiment.
  • 3B is a plan view of an electronic device including an antenna structure according to an embodiment.
  • 3C shows a side view of an antenna structure according to one embodiment.
  • the antenna structure 300 disposed inside the housing of the electronic device 101 includes a printed circuit board (PCB) 310 and a dielectric layer 320. , a patch antenna 331 disposed on one surface of the dielectric layer 320, a conductive plate 332 disposed adjacent to the other surface of the dielectric layer 320, and a shield can 370. At least some of the above components (eg, the shield can 370) may be omitted, and other components may be added.
  • PCB printed circuit board
  • the antenna structure 300 may include an antenna module 330 including a patch antenna 331, a conductive plate 332, and a dielectric layer 320.
  • the antenna structure 300 supports communication in an ultra-wide band (UWB) band through the patch antenna 331, and the antenna module 330 may be referred to as a UWB antenna module.
  • UWB ultra-wide band
  • the dielectric layer 320 may be spaced apart from the PCB 310 .
  • the dielectric layer 320 may be disposed to be spaced apart from the PCB 310 with a constant air gap.
  • the dielectric layer 320 may be spaced apart from the PCB 310 by a shield can 370 adjacent to at least a portion of the dielectric layer 320 .
  • the dielectric layer 320 may include a first surface and a second surface facing the opposite direction to the first surface and adjacent to the PCB 310 . According to an embodiment, the dielectric layer 320 may include a first surface facing one surface of the housing of the electronic device 101 and a second surface facing the PCB 310 . According to an embodiment, the dielectric layer 320 may include a first surface on which the patch antenna 331 is disposed and a second surface facing the PCB 310 .
  • the antenna structure 300 may include a patch antenna 331 disposed on the first surface of the dielectric layer 320 .
  • the patch antenna 331 may include a plurality of conductive patches spaced apart from each other. A detailed description of this will be given later.
  • the patch antenna 331 may be electrically connected to the first point 311 of the PCB 310. According to an embodiment, the patch antenna 331 may be electrically connected to the first point 311 of the PCB 310 through the conductive connection member 391 . For example, the patch antenna 331 may be electrically connected to the first point 311 of the PCB 310 through a conductive via, but the conductive connection member 391 is not limited to the above example. .
  • the antenna structure 300 may include a conductive plate 332 disposed adjacent to the second surface of the dielectric layer 320 .
  • the antenna structure 300 may include a conductive plate 332 disposed on the second surface of the dielectric layer 320 .
  • the conductive plate 332 may refer to a thin film formed of a conductive material (eg, copper), but is not limited thereto.
  • the conductive plate 332 may be disposed on the patch antenna 331. According to an embodiment, the conductive plate 332 may be disposed to overlap at least a portion of the patch antenna 331. According to an embodiment, the conductive plate 332 may be spaced apart from the patch antenna 331 .
  • the conductive plate 332 may be electrically connected to the patch antenna 331. According to an embodiment, the conductive plate 332 and the patch antenna 331 may be electrically connected through coupling. According to an embodiment, the conductive plate 332 may operate as a ground in communication through the patch antenna 331 .
  • the conductive plate 332 may be connected to the ground at the second point 312 of the PCB 310.
  • the second point 312 may be formed to be spaced apart from the first point 311 .
  • the PCB 310 includes a ground area, and the conductive plate 332 may be electrically connected to the ground area through the second point 312 of the PCB 310 .
  • the antenna structure 300 may include a wireless communication circuit electrically connected to the PCB 310 (eg, the wireless communication module 192 of FIG. 1 ).
  • the wireless communication circuit may transmit and/or receive a signal of a designated frequency band by feeding power to the antenna module 330 through the first point 311 of the PCB 310.
  • the wireless communication circuit feeds power to the antenna module 330 through the first point 311 of the PCB 310, thereby providing a first frequency band (eg, 6 GHz to 9 GHz) through the patch antenna 331.
  • Transmits and / or receives a first signal of the patch antenna 331, a conductive plate 332 and a second frequency band different from the first frequency band through the first electrical path 351 including the ground (eg: 3 GHz) of the second signal may be transmitted and/or received.
  • the wireless communication circuit may supply power to the patch antenna 331 through the first point 311 of the PCB 310.
  • the wireless communication circuit may transmit and/or receive a first signal of a first frequency band by feeding power to the patch antenna 331 through the first point 311 of the PCB 310.
  • the wireless communication circuit may transmit and/or receive an ultra-wide band (UWB) signal of about 6 GHz to 9 GHz by feeding power to the patch antenna 331 through the first point 311 .
  • UWB ultra-wide band
  • the wireless communication circuit may transmit and/or receive signals in the mmWave band of about 28 GHz by feeding power to the patch antenna 331 through the first point 311 .
  • the signal transmitted and/or received through the patch antenna 331 is not limited to the signal of the frequency band of the above example, and may be referred to as a signal of various frequency bands.
  • the wireless communication circuit may radiate a first signal in a direction perpendicular to the first surface of the dielectric layer 320 by feeding power to the patch antenna 331 through the first point 311 .
  • the wireless communication circuit may supply power to the conductive plate 332 through power coupling by feeding power to the patch antenna 331 through the first point 311 of the PCB 310 .
  • the wireless communication circuit feeds power to the patch antenna 331 through the first point 311 of the PCB 310, thereby providing a first circuit including the patch antenna 331, the conductive plate 332, and the ground.
  • An electrical path 351 may be formed, and a second signal of a second frequency band different from the first frequency band may be transmitted and/or received through the first electrical path 351 .
  • the conductive plate 332 may operate as a coupling antenna element.
  • the wireless communication circuit forms a first electrical path 351 including the patch antenna 331, the conductive plate 332, and the ground by feeding power to the patch antenna 331 through the first point 311. and may transmit and/or receive a long-term evolution (LTE) signal of about 4 GHz through the first electrical path 351.
  • LTE long-term evolution
  • the second frequency band of the second signal transmitted and/or received by the wireless communication circuit through the first electrical path 351 is not limited to the above example.
  • the first electrical path 351 including the patch antenna 331, the conductive plate 332, and the ground may operate as a loop antenna.
  • the dielectric layer 320 may include a first dielectric layer 321 on which the patch antenna 331 is seated and a second dielectric layer 322 on which the conductive plate 332 is disposed.
  • the dielectric layer 320 may include a flexible printed circuit board (FPCB) on which the patch antenna 331 is seated and a non-conductive antenna carrier or an ejection portion on which the conductive plate 332 is disposed.
  • the dielectric layer 320 may include at least one of an FPCB on which the patch antenna 331 is seated and an LDS carrier on which the conductive plate 332 is disposed.
  • the dielectric layer 320 includes a first dielectric layer 321 (eg, FPCB) on which the patch antenna 331 is seated and a second dielectric layer 322 (eg, an LDS carrier) on which the conductive plate 332 is disposed. ) may be referred to as an integrally formed layer.
  • a first dielectric layer 321 eg, FPCB
  • a second dielectric layer 322 eg, an LDS carrier
  • the conductive plate 332 may be electrically connected to the second point 312 of the PCB 310 through the connecting member 301 . According to an embodiment, the conductive plate 332 may be electrically connected to the ground formed at the second point 312 of the PCB 310 through the connecting member 301 .
  • the conductive plate 332 may be formed to be spaced apart from the first point 311 of the PCB 310 .
  • the conductive plate 332 may include an extension portion 332-1 extending toward the PCB 310.
  • the extension 332-1 of the conductive plate 332 may be formed to be spaced apart from the first point 311 of the PCB 310.
  • the antenna module 330 disposed inside the electronic device 101 may be disposed adjacent to at least a portion of the side frame 381 .
  • the PCB 310 may be disposed adjacent to the display 365 of the electronic device 101 .
  • the antenna module 330 may be disposed such that the patch antenna 331 faces an opposite direction to the direction in which the display 365 faces (eg, +y direction).
  • the wireless communication circuit feeds power to the patch antenna 331 through the first point 311, so that the first surface of the dielectric layer 320 and the rear surface of the electronic device 101 (eg, +y direction) ) to emit the first signal.
  • 4A is a cross-sectional view of an antenna structure including a conductive member according to an embodiment.
  • 4B illustrates a conductive plate including a conductive member and a patch antenna according to an exemplary embodiment.
  • 4C illustrates structures of a conductive plate including a conductive member and a patch antenna according to an exemplary embodiment.
  • the antenna structure 300 disposed inside the housing of the electronic device 101 is on one side of the PCB 310, the dielectric layer 320, and the dielectric layer 320.
  • a patch antenna 331 may be disposed, a conductive plate 332 disposed adjacent to the other surface of the dielectric layer 320 , and a conductive member 360 extending from the conductive plate 332 .
  • the same reference numerals are used for the same or substantially the same components as those described above, and duplicate descriptions will be omitted.
  • the wireless communication circuit (eg, the wireless communication module 192 of FIG. 1 ) may supply power to the patch antenna 331 through the first point 311 of the PCB 310 .
  • a signal of the first frequency band (eg, 6 GHz to 9 GHz) can be transmitted and/or received.
  • the wireless communication circuit may supply power to the patch antenna 331 through the electrical path 551 .
  • the wireless communication circuit forms an electrical path 551 including the conductive connection member 391 and the patch antenna 331 by feeding power to the patch antenna 331 through the first point 311, , A signal of the first frequency band may be transmitted and/or received through the electrical path 551 .
  • the conductive plate 332 operating as a ground for the patch antenna 331 and the conductive member 360 electrically connected to the conductive plate 332 resonate in the second frequency band or the third frequency band. It can act as a coupling antenna element.
  • the wireless communication circuit supplies power to the patch antenna 331 through the first point 311, the conductive plate 332 and the conductive member 360 electrically connected to the conductive plate 332 couple.
  • a second frequency band eg, 6 GHz to 9 GHz
  • the first frequency band eg, 6 GHz to 9 GHz
  • a third signal of a third frequency band (eg, 2 GHz) and/or a third signal of a third frequency band (eg, 2 GHz) may be transmitted and/or received.
  • the wireless communication circuit feeds power to the patch antenna 331 through the first point 311, thereby generating a resonant frequency through the patch antenna 331, the conductive plate 332, the conductive member 560, and the ground.
  • a signal of a designated frequency band eg, 2 GHz
  • the electrical path 550 including the patch antenna 331, the conductive plate 332, the conductive member 360, and the ground is an inverted-F antenna (IFA) or a planar inverted-F antenna (PIFA).
  • the antenna module 330 further includes the conductive member 360, so that the electrical path 550 including the patch antenna 331, the conductive plate 332 and the ground and operating as a loop antenna is electrically Length can be changed.
  • the antenna module 330 further includes the conductive member 360, so that the electrical length of the electrical path 550 including the patch antenna 331, the conductive plate 332, and the ground is changed, Accordingly, a resonant frequency of a signal transmitted and received through the electrical path 550 may be changed. A detailed description of this will be given later.
  • the conductive member 360 extends from the conductive plate 332, and the first conductive member 361 and/or the first conductive member 361 disposed adjacent to the second surface of the dielectric layer 320 and/or the dielectric layer 320.
  • a second conductive member 362 disposed on one surface may be included.
  • the conductive member 360 includes a second conductive member 362 extending from the conductive plate 332 and disposed adjacent to the second surface of the dielectric layer 320 .
  • the wireless communication circuit includes a conductive plate 332, a second conductive member 362, and a ground by feeding power to the patch antenna 331 through the first point 311 of the PCB 310.
  • An electrical path 550 is formed, and a third frequency band (eg, 2 GHz) different from the first frequency band (eg, 6 GHz to 9 GHz) and the second frequency band (eg, 4 GHz) is provided through the electrical path 550. 3 signals can be transmitted and/or received.
  • the conductive member 360 includes a second conductive member 362 extending from the conductive plate 332 and disposed on the first surface of the dielectric layer 320. can do.
  • the wireless communication circuit includes a conductive plate 332, a second conductive member 362, and a ground by feeding power to the patch antenna 331 through the first point 311 of the PCB 310.
  • An electrical path 550 is formed, and a fourth frequency band (eg, 2.5 GHz) different from the first frequency band (eg, 6 GHz to 9 GHz) and the second frequency band (eg, 4 GHz) is transmitted through the electrical path 550.
  • a fourth signal may be transmitted and/or received.
  • FIG. 5 illustrates radiation efficiency through an antenna structure including a conductive member according to an exemplary embodiment.
  • an antenna structure eg, the antenna structure 300 of FIG. 3A
  • a conductive member eg, the conductive member 360 of FIG. 4A
  • An antenna structure that does not include the conductive member 360 may have a resonant frequency different from a case in which RF signals are radiated.
  • radiation efficiency when an antenna structure that does not include a conductive member radiates an RF signal may be referred to as a first radiation efficiency 611 .
  • radiation efficiency when an antenna structure including a conductive member radiates an RF signal may be referred to as second radiation efficiency 612 .
  • the first radiation efficiency 611 and the second radiation efficiency 612 may have maximum radiation efficiency in the second frequency band 572 (eg, an ultra-wide band (UWB) band).
  • the antenna structure radiates an RF signal, resonance may occur in the first frequency band 571 (eg, WiFi band) and/or the second frequency band 572 (eg, UWB band).
  • resonance when an antenna structure that does not include a conductive member radiates an RF signal, resonance may occur in a frequency band of about 4 GHz in the first radiation efficiency 611 .
  • the first radiation efficiency 611 in the case where an antenna structure that does not include a conductive member radiates an RF signal may have a maximum radiation efficiency in a frequency band of about 4 GHz.
  • resonance when an antenna structure including a conductive member radiates an RF signal, resonance may occur in the second radiation efficiency 612 in the first frequency band 571 (eg, WiFi band). For example, when an antenna structure including a conductive member radiates an RF signal, resonance may occur in the second radiation efficiency 612 in a frequency band of about 2.5 GHz.
  • the second radiation efficiency 612 when the antenna structure including the conductive member radiates an RF signal, the second radiation efficiency 612 may have maximum radiation efficiency in the first frequency band 571 .
  • the second radiation efficiency 612 may have maximum radiation efficiency in a frequency band of about 2.5 GHz.
  • a resonance frequency having maximum radiation efficiency may be changed from about 4 GHz to about 2.5 GHz.
  • FIG. 6 is a plan view of an antenna structure including a plurality of antenna radiators according to an embodiment.
  • an antenna structure 300 may include a plurality of conductive patches 331A, 331B, and 331C and a plurality of conductive members 360A, 360B, and 360C.
  • the antenna structure 300 includes a dielectric layer 320, a plurality of conductive patches 331A, 331B, and 331C disposed on the dielectric layer 320, and a conductive plate 332 disposed under the dielectric layer 320.
  • the dielectric layer 320 may be formed of a polyimide (PI) film, but is not limited thereto.
  • PI polyimide
  • a patch antenna included in the antenna structure 300 may include a plurality of conductive patches 331A, 331B, and 331C.
  • the plurality of conductive patches 331A, 331B, and 331C may be spaced apart from each other on one surface of the dielectric layer 320 .
  • each of the conductive patches 331A, 331B, or 331C may be spaced apart from each other at regular intervals.
  • each of the conductive patches 331A, 331B, or 331C may be disposed at intervals of about half a wavelength from each other, and may be disposed in a right triangle or a shape close to a right triangle.
  • the arrangement of the plurality of conductive patches 331A, 331B, and 331C is not limited to the above example.
  • the wireless communication circuit may transmit and/or receive signals of a designated frequency band by feeding power to the plurality of conductive patches 331A, 331B, and 331C through the power supply point 311 .
  • the wireless communication circuit transmits and/or receives a signal of a designated frequency band by feeding power to each of the plurality of conductive patches 331A, 331B, or 331C through each power supply point 311A, 311B, or 311C. can do.
  • the wireless communication circuit may transmit and/or receive a signal of a designated frequency band by feeding power to the first conductive patch 331A through the first power supply point 311A.
  • the plurality of conductive patches 331A, 331B, and 331C may be used to transmit and receive UWB band signals.
  • the UWB band may be referred to as a frequency band of about 3.1 GHz to 10.6 GHz, but is not limited thereto.
  • the conductive plate 332 may be electrically connected to the first conductive patch 331A through coupling.
  • the wireless communication circuit includes a conductive plate 332 electrically connected to the first conductive patch 331A by feeding power to the first conductive patch 331A through the first power supply point 311A.
  • a signal eg, Wi-Fi signal
  • this is not limited to the first power supply point 311A and the first conductive patch 331A, and one of the plurality of power supply points 311A, 311B, and 311C and one of the plurality of conductive patches 331A, 331B, and 331C. can be referred to as one.
  • the antenna structure 300 may include a plurality of conductive members 360A, 360B, and 360C disposed at positions corresponding to each of the conductive patches 331A, 331B, or 331C.
  • each of the plurality of conductive members 360A, 360B, and 360C may be referred to as the conductive member 360 of FIG. 4A.
  • FIG. 7A illustrates signal radiation performance through an antenna structure in an area corresponding to, for example, the first conductive patch of FIG. 6 .
  • 7B illustrates a signal radiation result of a first frequency band according to an embodiment.
  • 7C illustrates a signal radiation result of a second frequency band according to an embodiment.
  • radiation results and radiation performance according to frequency bands of signals transmitted and/or received through an antenna structure (eg, the antenna structure 300 of FIG. 3A ) according to an embodiment may be checked. there is.
  • radiation performance of the antenna structure may be adjusted according to the length of each of the plurality of conductive members 360 .
  • a wireless communication circuit (eg, the wireless communication module 192 of FIG. 1 ) according to an embodiment includes a first signal of a first frequency band 771 and a signal of a second frequency band 771 through an antenna structure 300. 2 signals can be transmitted and/or received.
  • the wireless communication circuit transmits and/or receives UWB signals in the 6 GHz to 9 GHz band through the patch antenna 331 by feeding power to the antenna module 330 through the first point 311 of the PCB 310. and may transmit and/or receive signals in the 2GHz band through the first electrical path 351.
  • the wireless communication circuit supplies power to an antenna module (eg, the antenna module 330 of FIG. 3A ), thereby providing a first signal and a second signal of a first frequency band (eg, 6 GHz to 9 GHz).
  • a second signal of a frequency band (eg, 2 GHz) may be radiated.
  • the wireless communication circuit may radiate the first signal of the first frequency band in the rear direction (eg, +y direction) of the electronic device 101 by feeding power to the patch antenna 331 of the antenna module.
  • the wireless communication circuit may transmit and/or receive UWB signals in the 6 GHz to 9 GHz band through the patch antenna 331 by feeding power to the antenna module 330 included in the antenna structure 300.
  • the wireless communication circuit forms a first electrical path 351 by feeding power to the conductive plate 332 through the first point 311 of the PCB 310, thereby forming a second signal of a second frequency band.
  • the wireless communication circuit may transmit and/or receive a 2GHz band LTE signal through the first electrical path 351 by feeding power to the antenna module 330 included in the antenna structure 300.
  • the first signal and / or the second signal is not limited to the above example, and may be referred to as a radio frequency (RF) signal of various frequency bands.
  • the electronic device 101 includes a housing forming at least a part of the exterior of the electronic device 101, a PCB 310 (printed circuit board) disposed inside the housing, and facing one side of the housing.
  • a dielectric layer 320 including a first surface and a second surface facing the PCB 310 and disposed between the PCB 310 and the housing, disposed on the first surface of the dielectric layer 320 and a patch antenna 331 electrically connected to the first point 311 of the PCB 310, disposed adjacent to the second surface of the dielectric layer 320, and electrically connected to the first point 311 on the PCB 310.
  • a wireless communication circuit (e.g., FIG.
  • the wireless communication circuit supplies power to the patch antenna 331 through the first point 311 of the PCB 310,
  • a second signal of a second frequency band different from the first frequency band is transmitted and received through a first electrical path 351 including the patch antenna 331, the conductive plate 332, and the ground. transmit and/or receive.
  • the electronic device 101 includes a first conductive member 361 (conductive member) extending from the conductive plate 332, disposed adjacent to the second surface, and including a conductive material,
  • the wireless communication circuit feeds power to the patch antenna 331 through the first point 311, thereby supplying power to the patch antenna 331, the conductive plate 332, the first conductive member 361, and the ground.
  • a third signal of a third frequency band different from the first frequency band and the second frequency band may be transmitted and received through a second electrical path including a.
  • the electronic device 101 includes a second conductive member 362 extending from the conductive plate 332 and spaced apart from the patch antenna 331 on the first surface.
  • the wireless communication circuit supplies power to the patch antenna 331 through the first point 311, thereby supplying the patch antenna 331, the conductive plate 332, the second conductive member 362, and the ground.
  • a fourth signal of a fourth frequency band different from the first frequency band and the second frequency band may be transmitted and received through a third electrical path including a third electrical path.
  • the electronic device 101 may include an antenna module including the patch antenna 331 , the dielectric layer 320 and the conductive plate 332 .
  • the patch antenna 331 and the conductive plate 332 may be electrically connected through coupling.
  • the conductive plate 332 on the first electrical path 351 is supplied with power from the patch antenna 331 through coupling, and the patch antenna 331, the conductive plate 332 and The first electrical path 351 including the ground may operate as a loop antenna.
  • the second electrical path including the patch antenna 331, the conductive plate 332, the first conductive member 361, and the ground may operate as an inverted-F antenna (IFA). there is.
  • IFA inverted-F antenna
  • the dielectric layer 320 is a flexible printed circuit board (FPCB) on which the patch antenna 331 is seated and a laser directed structure (LDS) carrier on which the conductive plate 332 is disposed adjacent to each other.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • LDS laser directed structure
  • the first frequency band may include a 6 GHz ultra-wide band (UWB) frequency band.
  • UWB ultra-wide band
  • the second frequency band may include a frequency band of 4 GHz.
  • the third frequency band may include a 2 GHz long-term evolution (LTE) frequency band.
  • LTE long-term evolution
  • the patch antenna 331 may include a plurality of patches, and the plurality of patches may be spaced apart from each other at regular intervals on the first surface of the dielectric layer 320 .
  • the patch antenna 331 may be electrically connected to the first point 311 by a conductive connection member 391 made of a conductive material.
  • the conductive connection member 391 may include a conductive via.
  • the electronic device 101 further includes a shield can disposed so that at least a portion of the region is adjacent to the dielectric layer 320, and the shield can includes the shield can and the housing. It is possible to provide electrical shielding for electronic components disposed inside the space formed by the.
  • the antenna structure 300 includes a PCB 310 including a ground, a wireless communication circuit electrically connected to the PCB 310, and an antenna electrically connected to the PCB 310 and including an antenna.
  • the antenna module is a dielectric layer 320 disposed spaced apart from the PCB 310, the dielectric layer 320 faces a first surface and a direction opposite to the first surface, and the PCB ( 310), a patch antenna 331 disposed on the first surface of the dielectric layer 320, and electrically connected to the first point 311 of the PCB 310, and and a conductive plate 332 disposed adjacent to the second surface of the dielectric layer 320 and electrically connected to the patch antenna 331, wherein the conductive plate 332 is the first of the PCB 310.
  • the wireless communication circuit powers the antenna module through the first point 311 of the PCB 310. , Transmits and receives a first signal of a first frequency band through the patch antenna 331, and through a first electrical path 351 including the patch antenna 331, the conductive plate 332, and the ground , It is possible to transmit and receive a second signal of a second frequency band different from the first frequency band.
  • a conductive member extending from the conductive plate 332, disposed adjacent to the second surface, and including a conductive material, and the wireless communication circuit is connected through the first point 311.
  • the first frequency band and the second frequency are generated through a second electrical path including the patch antenna 331, the conductive plate 332, the conductive member, and the ground.
  • a third signal of a third frequency band different from the band may be transmitted and received.
  • the first frequency band may include a UWB frequency band
  • the second frequency band may include a frequency band lower than the first frequency band
  • the patch antenna 331 and the conductive plate 332 are electrically connected through coupling, and the patch antenna 331, the conductive plate 332, and the ground including the ground
  • the first electrical path 351 may operate as a loop antenna.
  • the patch antenna 331 includes a plurality of patches, and the plurality of patches may be spaced apart from each other on the first surface of the dielectric layer 320 at regular intervals.

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Abstract

일 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 전자 장치의 외관 중 적어도 일부를 형성하는 하우징, 상기 하우징 내부에 배치되는 PCB (printed circuit board), 상기 하우징의 일면을 향하는 제1 면 및 상기 PCB를 향하는 제2 면을 포함하고 상기 PCB와 상기 하우징 사이에 배치되는 유전층(dielectric layer), 상기 유전층의 상기 제1 면에 배치되고, 상기 PCB의 제1 지점과 전기적으로 연결되는 패치 안테나, 상기 유전층의 상기 제2 면과 인접하게 배치되고 상기 PCB에서 상기 제1 지점과 이격된 제2 지점을 통해 그라운드와 연결되고 상기 패치 안테나와 중첩되는 도전성 플레이트 및 상기 PCB와 전기적으로 연결되는 무선 통신 회로를 포함하고, 상기 무선 통신 회로는 상기 PCB의 상기 제1 지점을 통해 상기 패치 안테나에 급전함으로써, 제1 주파수 대역의 제1 신호를 송수신하고, 상기 패치 안테나, 상기 도전성 플레이트 및 상기 그라운드를 포함하는 제1 전기적 경로를 통해, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역의 제2 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

패치 안테나를 포함하는 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들은, 패치 안테나를 포함하는 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
4G(4th-generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 차세대(예: 5th-generation 또는 pre-5G) 통신 시스템의 상용화를 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 노력의 일환으로, 차세대 통신 시스템은 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해서 고주파 대역에서의 구현이 이루어질 수 있다.
특히, UWB (Ultra-Wide Band) 무선 기술은 무선 반송파(RF carrier)를 사용하지 않고, 기저 대역(baseband)에서 수 GHz 이상의 매우 넓은 주파수 대역을 사용하여 통신이나 레이더, 또는 보안에 응용되고 있는 새로운 무선기술로서 기존의 무선 시스템의 잡음과 같은 매우 낮은 스펙트럼 전력 밀도를 사용함으로써 이동통신, 방송, 또는 위성의 기존 통신 시스템과 상호 간섭 영향없이 주파수를 사용할 수 있어 새로운 차세대 무선 기술로 급부상하고 있다 UWB 안테나는 보통 6~9GHz의 높은 주파수 대역에서 통신을 수행하기 때문에 패치 형태의 안테나가 채택되고 있다.
또한 이와 동시에, 4G 통신 시스템을 지원하기 위하여, 레이저를 통해 열 가소성 수지에 패턴을 형성하고, 해당 패턴에 대한 도금을 통해 도전성 패턴을 형성함으로써, 이러한 도전성 패턴을 안테나 방사체로 활용하는 LDS(laser direct structure) 안테나 또한 활용되고 있다.
최근 출시되는 모바일 단말들은 4G 통신뿐만 아니라 UWB, mmWave 등과 같은 고주파수 대역 또한 함께 지원하기 위해서 LDS 안테나 및 패치 안테나를 모바일 단말 내에 함께 구현하여야 한다. 그러나 LDS 안테나 및 패치 안테나를 함께 구현함에 있어서, 모바일 단말 내의 실장 공간의 한계가 존재할 수 있고, 이로 인한 공간 활용의 제약이 발생할 수 있다.
또한, 패치 안테나와 LDS 안테나를 별도의 안테나로 구현하는 경우, 제조 공정 및 제조 단가가 증가할 수 있다.
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들은 단일한 급전 및 접지 구조를 통해 다중 대역 안테나를 구현할 수 있다.
일 실시 예에 따른 전자 장치는, 상기 전자 장치의 외관 중 적어도 일부를 형성하는 하우징, 상기 하우징 내부에 배치되는 PCB (printed circuit board), 상기 하우징의 일면을 향하는 제1 면 및 상기 PCB를 향하는 제2 면을 포함하고 상기 PCB와 상기 하우징 사이에 배치되는 유전층(dielectric layer), 상기 유전층의 상기 제1 면에 배치되고, 상기 PCB의 제1 지점과 전기적으로 연결되는 패치 안테나, 상기 유전층의 상기 제2 면과 인접하게 배치되고 상기 PCB에서 상기 제1 지점과 이격된 제2 지점을 통해 그라운드와 연결되고 상기 패치 안테나와 중첩되는 도전성 플레이트 및 상기 PCB와 전기적으로 연결되는 무선 통신 회로를 포함하고, 상기 무선 통신 회로는 상기 PCB의 상기 제1 지점을 통해 상기 패치 안테나에 급전함으로써, 제1 주파수 대역의 제1 신호를 송수신하고, 상기 패치 안테나, 상기 도전성 플레이트 및 상기 그라운드를 포함하는 제1 전기적 경로를 통해, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역의 제2 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따른 안테나 구조는, 그라운드를 포함하는 PCB, 상기 PCB와 전기적으로 연결되는 무선 통신 회로 및 상기 PCB와 전기적으로 연결되는 안테나를 포함하는 안테나 모듈을 포함하고, 상기 안테나 모듈은 상기 PCB와 이격되어 배치되는 유전층(dielectric layer), 상기 유전층은 제1 면 및 상기 제1 면과 반대 방향을 향하고 상기 PCB와 인접하는 제2 면을 포함하고, 상기 유전층의 상기 제1 면에 배치되고, 상기 PCB의 제1 지점과 전기적으로 연결되는 패치 안테나, 및 상기 유전층의 상기 제2 면과 인접하게 배치되고 상기 패치 안테나와 전기적으로 연결되는 도전성 플레이트를 포함하고, 상기 도전성 플레이트는 상기 PCB 중 상기 제1 지점과 이격된 제2 지점을 통해 상기 그라운드와 전기적으로 연결되고, 상기 무선 통신 회로는 상기 PCB의 상기 제1 지점을 통해 상기 안테나 모듈에 급전함으로써, 상기 패치 안테나를 통해 제1 주파수 대역의 제1 신호를 송수신하고, 상기 패치 안테나, 상기 도전성 플레이트, 및 상기 그라운드를 포함하는 제1 전기적 경로를 통해, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역의 제2 신호를 송수신할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예에 따르면, 단일한 급전 및 접지 구조를 통해 4G 통신 및 고주파 대역 통신을 지원하는 다중 대역 안테나를 구현할 수 있다.
또한 다양한 실시 예에 따르면, 단일한 안테나 구조를 통해 다중 대역을 지원하는 안테나를 구현함으로써, 제조 단가를 절감하고 제조 공정을 간소화할 수 있다.
또한 다양한 실시 예에 따르면, 단일한 안테나 구조를 통해 다중 대역을 지원하는 안테나를 구현함으로써 안테나의 방사 성능을 개선할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 레거시 네트워크 통신 및 5G 네트워크 통신을 지원하기 위한 전자 장치의 블록도다.
도 3a는 일 실시 예에 따른 안테나 구조의 단면도를 도시한다.
도 3b는 일 실시 예에 따른 안테나 구조를 포함하는 전자 장치의 평면도를 도시한다.
도 3c는 일 실시 예에 따른 안테나 구조의 측면도를 도시한다.
도 4a는 일 실시 예에 따라 도전성 부재를 포함하는 안테나 구조의 단면도이다.
도 4b는 일 실시 예에 따라 도전성 부재를 포함하는 도전성 플레이트 및 패치 안테나를 도시한다.
도 4c는 일 실시 예에 따라 도전성 부재를 포함하는 도전성 플레이트 및 패치 안테나의 구조를 도시한다.
도 5은 일 실시 예에 따라 도전성 부재를 포함하는 안테나 구조를 통한 방사 효율을 도시한다.
도 6은 일 실시 예에 따라 복수 개의 안테나 방사체를 포함하는 안테나 구조의 평면도다.
도 7a는 예를 들어, 도 6의 제1 도전성 패치와 대응되는 영역에서의 안테나 구조를 통한 신호 방사 성능을 도시한다.
도 7b는 일 실시 예에 따른 제1 주파수 대역의 신호 방사 결과를 도시한다.
도 7c는 일 실시 예에 따른 제2 주파수 대역의 신호 방사 결과를 도시한다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른, 레거시 네트워크 통신 및 5G 네트워크 통신을 지원하기 위한 전자 장치(101)의 블록도(200)이다. 도 2를 참조하면, 전자 장치(101)는 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제 1 radio frequency integrated circuit(RFIC)(222), 제 2 RFIC(224), 제 3 RFIC(226), 제 4 RFIC(228), 제 1 radio frequency front end(RFFE)(232), 제 2 RFFE(234), 제 1 안테나 모듈(242), 제 2 안테나 모듈(244), 및 안테나(248)를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는 프로세서(120) 및 메모리(130)를 더 포함할 수 있다. 네트워크(199)는 제 1 네트워크(292)와 제2 네트워크(294)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 도1에 기재된 부품들 중 적어도 하나의 부품을 더 포함할 수 있고, 네트워크(199)는 적어도 하나의 다른 네트워크를 더 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제 1 RFIC(222), 제 2 RFIC(224), 제 4 RFIC(228), 제 1 RFFE(232), 및 제 2 RFFE(234)는 무선 통신 모듈(192)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 4 RFIC(228)는 생략되거나, 제 3 RFIC(226)의 일부로서 포함될 수 있다.
제 1 커뮤니케이션 프로세서(212)는 제 1 네트워크(292)와의 무선 통신에 사용될 대역의 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 레거시 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제 1 네트워크는 2세대(2G), 3G, 4G, 또는 long term evolution(LTE) 네트워크를 포함하는 레거시 네트워크일 수 있다. 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제 2 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 지정된 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네크워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제 2 네트워크(294)는 3GPP에서 정의하는 5G 네트워크일 수 있다. 추가적으로, 일실시예에 따르면, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제 2 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 다른 지정된 대역(예: 약 6GHz 이하)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네크워크 통신을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212)와 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 단일(single) 칩 또는 단일 패키지 내에 구현될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 프로세서(120), 보조 프로세서(123), 또는 통신 모듈(190)과 단일 칩 또는 단일 패키지 내에 형성될 수 있다.
제 1 RFIC(222)는, 송신 시에, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 생성된 기저대역(baseband) 신호를 제 1 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)에 사용되는 약 700MHz 내지 약 3GHz의 라디오 주파수(RF) 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에는, RF 신호가 안테나(예: 제 1 안테나 모듈(242))를 통해 제 1 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제 1 RFFE(232))를 통해 전처리(preprocess)될 수 있다. 제 1 RFIC(222)는 전처리된 RF 신호를 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제 2 RFIC(224)는, 송신 시에, 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에 사용되는 Sub6 대역(예: 약 6GHz 이하)의 RF 신호(이하, 5G Sub6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Sub6 RF 신호가 안테나(예: 제 2 안테나 모듈(244))를 통해 제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제 2 RFFE(234))를 통해 전처리될 수 있다. 제 2 RFIC(224)는 전처리된 5G Sub6 RF 신호를 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214) 중 대응하는 커뮤니케이션 프로세서에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제 3 RFIC(226)는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에서 사용될 5G Above6 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 RF 신호(이하, 5G Above6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고 제 3 RFFE(236)를 통해 전처리될 수 있다. 제 3 RFIC(226)는 전처리된 5G Above6 RF 신호를 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제 3 RFFE(236)는 제 3 RFIC(226)의 일부로서 형성될 수 있다.
전자 장치(101)는, 일실시예에 따르면, 제 3 RFIC(226)와 별개로 또는 적어도 그 일부로서, 제 4 RFIC(228)를 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 4 RFIC(228)는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 중간(intermediate) 주파수 대역(예: 약 9GHz ~ 약 11GHz)의 RF 신호(이하, IF 신호)로 변환한 뒤, 상기 IF 신호를 제 3 RFIC(226)로 전달할 수 있다. 제 3 RFIC(226)는 IF 신호를 5G Above6 RF 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 수신되고 제 3 RFIC(226)에 의해 IF 신호로 변환될 수 있다. 제 4 RFIC(228)는 IF 신호를 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214)가 처리할 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 1 RFIC(222)와 제 2 RFIC(224)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제 1 RFFE(232)와 제 2 RFFE(234)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일시예에 따르면, 제 1 안테나 모듈(242) 또는 제 2 안테나 모듈(244)중 적어도 하나의 안테나 모듈은 생략되거나 다른 안테나 모듈과 결합되어 대응하는 복수의 대역들의 RF 신호들을 처리할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 3 RFIC(226)와 안테나(248)는 동일한 서브스트레이트에 배치되어 제 3 안테나 모듈(246)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모듈(192) 또는 프로세서(120)가 제 1 서브스트레이트(예: main PCB)에 배치될 수 있다. 이런 경우, 제 1 서브스트레이트와 별도의 제 2 서브스트레이트(예: sub PCB)의 일부 영역(예: 하면)에 제 3 RFIC(226)가, 다른 일부 영역(예: 상면)에 안테나(248)가 배치되어, 제 3 안테나 모듈(246)이 형성될 수 있다. 제 3 RFIC(226)와 안테나(248)를 동일한 서브스트레이트에 배치함으로써 그 사이의 전송 선로의 길이를 줄이는 것이 가능하다. 이는, 예를 들면, 5G 네트워크 통신에 사용되는 고주파 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 신호가 전송 선로에 의해 손실(예: 감쇄)되는 것을 줄일 수 있다. 이로 인해, 전자 장치(101)는 제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)와의 통신의 품질 또는 속도를 향상시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나(248)는 빔포밍에 사용될 수 있는 복수개의 안테나 엘레멘트들을 포함하는 안테나 어레이로 형성될 수 있다. 이런 경우, 제 3 RFIC(226)는, 예를 들면, 제 3 RFFE(236)의 일부로서, 복수개의 안테나 엘레멘트들에 대응하는 복수개의 위상 변환기(phase shifter)(238)들을 포함할 수 있다. 송신 시에, 복수개의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 엘레멘트를 통해 전자 장치(101)의 외부(예: 5G 네트워크의 베이스 스테이션)로 송신될 5G Above6 RF 신호의 위상을 변환할 수 있다. 수신 시에, 복수개의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 엘레멘트를 통해 상기 외부로부터 수신된 5G Above6 RF 신호의 위상을 동일한 또는 실질적으로 동일한 위상으로 변환할 수 있다. 이것은 전자 장치(101)와 상기 외부 간의 빔포밍을 통한 송신 또는 수신을 가능하게 한다.
제 2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)는 제 1 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)와 독립적으로 운영되거나(예: Stand-Alone (SA)), 연결되어 운영될 수 있다(예: Non-Stand Alone (NSA)). 예를 들면, 5G 네트워크에는 액세스 네트워크(예: 5G radio access network(RAN) 또는 next generation RAN(NG RAN))만 있고, 코어 네트워크(예: next generation core(NGC))는 없을 수 있다. 이런 경우, 전자 장치(101)는 5G 네트워크의 액세스 네트워크에 액세스한 후, 레거시 네트워크의 코어 네트워크(예: evolved packed core(EPC))의 제어 하에 외부 네트워크(예: 인터넷)에 액세스할 수 있다. 레거시 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: LTE 프로토콜 정보) 또는 5G 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: New Radio(NR) 프로토콜 정보)는 메모리(230)에 저장되어, 다른 부품(예: 프로세서(120), 제 1 커뮤니케이션 프로세서(212), 또는 제 2 커뮤니케이션 프로세서(214))에 의해 액세스될 수 있다.
도 3a는 일 실시 예에 따른 안테나 구조의 단면도를 도시한다. 도 3b는 일 실시 예에 따른 안테나 구조를 포함하는 전자 장치의 평면도를 도시한다. 도 3c는 일 실시 예에 따른 안테나 구조의 측면도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3c를 함께 참조하면, 일 실시 예에 따라 전자 장치(101)의 하우징 내부에 배치되는 안테나 구조(300)는 PCB(printed circuit board)(310), 유전층(dielectric layer)(320), 유전층(320)의 일면에 배치되는 패치 안테나(331), 유전층(320)의 타면과 인접하게 배치되는 도전성 플레이트(332) 및 쉴드 캔(shield can)(370)을 포함할 수 있다. 상술한 구성 중 적어도 일부(예: 쉴드 캔(370))는 생략될 수 있고, 다른 구성이 추가될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나 구조(300)는 패치 안테나(331), 도전성 플레이트(332) 및 유전층(320)을 포함하는 안테나 모듈(330)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 구조(300)는 패치 안테나(331)를 통해 UWB(ultra-wide band) 대역의 통신을 지원하고, 안테나 모듈(330)은 UWB 안테나 모듈로 참조될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 함께 참조하면, 일 실시 예에 따른 유전층(320)은 PCB(310)와 이격되어 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 유전층(320)은 PCB(310)로부터 일정한 에어 갭(air gap)을 가지고 이격되도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 유전층(320)은 유전층(320)과 적어도 일부 영역이 인접하는 쉴드 캔(370)에 의해 PCB(310)와 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 유전층(320)은 제1 면 및 제1 면과 반대 방향을 향하고, PCB(310)와 인접하는 제2 면을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 유전층(320)은 전자 장치(101)의 하우징의 일면을 향하는 제1 면 및 PCB(310)를 향하는 제2 면을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 유전층(320)은 패치 안테나(331)가 배치되는 제1 면 및 PCB(310)를 향하는 제2 면을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나 구조(300)는 유전층(320)의 제1 면에 배치되는 패치 안테나(331)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 패치 안테나(331)는 서로 이격되어 배치되는 복수 개의 도전성 패치를 포함할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
일 실시 예에 따르면, 패치 안테나(331)는 PCB(310)의 제1 지점(311)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 패치 안테나(331)는 도전성 연결 부재(391)를 통해 PCB(310)의 제1 지점(311)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 패치 안테나(331)는 도전성 비아(via)를 통해 PCB(310)의 제1 지점(311)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 도전성 연결 부재(391)가 상술한 예시에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 안테나 구조(300)는 유전층(320)의 제2 면과 인접하여 배치되는 도전성 플레이트(332)를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 안테나 구조(300)는 유전층(320)의 제2 면 상에 배치되는 도전성 플레이트(332)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도전성 플레이트(332)는 도전성 물질(예: 구리)로 형성되는 박막으로 참조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 도전성 플레이트(332)는 패치 안테나(331)의 위에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도전성 플레이트(332)는 패치 안테나(331)와 적어도 일부의 영역이 중첩되도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도전성 플레이트(332)는 패치 안테나(331)와 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도전성 플레이트(332)는 패치 안테나(331)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도전성 플레이트(332)와 패치 안테나(331)는 커플링(coupling)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도전성 플레이트(332)는 패치 안테나(331)를 통한 통신에 있어서, 그라운드(ground)로 동작할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도전성 플레이트(332)는 PCB(310)의 제2 지점(312)에서 그라운드와 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 지점(312)은 제1 지점(311)과 이격되어 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, PCB(310)는 그라운드 영역을 포함하고, 도전성 플레이트(332)는 PCB(310)의 제2 지점(312)을 통해 그라운드 영역과 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나 구조(300)는 PCB(310)와 전기적으로 연결되는 무선 통신 회로(예: 도 1의 무선 통신 모듈(192))를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 PCB(310)의 제1 지점(311)을 통해 안테나 모듈(330)에 급전함으로써, 지정된 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 PCB(310)의 제1 지점(311)을 통해 안테나 모듈(330)에 급전함으로써, 패치 안테나(331)를 통해 제1 주파수 대역(예: 6GHz 내지 9GHz)의 제1 신호를 송신 및/또는 수신하고, 패치 안테나(331), 도전성 플레이트(332) 및 그라운드를 포함하는 제1 전기적 경로(351)를 통해 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역(예: 3GHz)의 제2 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 PCB(310)의 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 PCB(310)의 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 제1 주파수 대역의 제1 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 회로는 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 약 6GHz 내지 9GHz의 UWB(ultra-wide band) 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 다른 예를 들어, 무선 통신 회로는 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 약 28GHz의 mmWave 대역의 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 다만, 패치 안테나(331)를 통해 송신 및/또는 수신되는 신호는 상술한 예시의 주파수 대역의 신호에 한정되는 것은 아니며, 다양한 주파수 대역의 신호로 참조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 유전층(320)의 제1 면과 수직한 방향으로 제1 신호를 방사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 PCB(310)의 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 커플링 급전을 통해 도전성 플레이트(332)에 급전할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 PCB(310)의 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 패치 안테나(331), 도전성 플레이트(332) 및 그라운드를 포함하는 제1 전기적 경로(351)를 형성하고, 제1 전기적 경로(351)를 통해 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역의 제2 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로가 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전하는 경우, 도전성 플레이트(332)는 커플링 안테나 엘리먼트로 동작할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 회로는 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 패치 안테나(331), 도전성 플레이트(332) 및 그라운드를 포함하는 제1 전기적 경로(351)를 형성하고 제1 전기적 경로(351)를 통해 약 4GHz의 LTE(long-term evolution) 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 다만, 무선 통신 회로가 제1 전기적 경로(351)를 통해 송신 및/또는 수신하는 제2 신호의 제2 주파수 대역은 상술한 예시에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 패치 안테나(331), 도전성 플레이트(332) 및 그라운드를 포함하는 제1 전기적 경로(351)는 루프 안테나(loop antenna)로 동작할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 일 실시 예에 따른 유전층(320)은 패치 안테나(331)가 안착되는 제1 유전층(321) 및 도전성 플레이트(332)가 배치되는 제2 유전층(322)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유전층(320)은 패치 안테나(331)가 안착되는 FPCB(flexible printed circuit board) 및 도전성 플레이트(332)가 배치되는 비도전성 안테나 케리어 또는 사출부를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 유전층(320)은 패치 안테나(331)가 안착되는 FPCB 및 도전성 플레이트(332)가 배치되는 LDS 캐리어 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 유전층(320)은 패치 안테나(331)가 안착되는 제1 유전층(321)(예: FPCB) 및 도전성 플레이트(332)가 배치되는 제2 유전층(322)(예: LDS 캐리어)가 일체로 형성된 레이어로 참조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도전성 플레이트(332)는 연결 부재(301)를 통해 PCB(310)의 제2 지점(312)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도전성 플레이트(332)는 연결 부재(301)를 통해 PCB(310)의 제2 지점(312)에 형성되는 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도전성 플레이트(332)는 PCB(310)의 제1 지점(311)과 이격되어 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도전성 플레이트(332)는 PCB(310)를 향하도록 연장되는 연장부(332-1)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도전성 플레이트(332)의 연장부(332-1)는 PCB(310)의 제1 지점(311)과 이격되도록 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101) 내부에 배치되는 안테나 모듈(330)은 측면 프레임(381) 중 적어도 일부와 인접하게 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, PCB(310)는 전자 장치(101)의 디스플레이(365)와 인접하게 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따른 안테나 모듈(330)은 패치 안테나(331)가, 디스플레이(365)가 향하는 방향의 반대 방향(예: +y 방향)을 향하도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 유전층(320)의 제1 면과 전자 장치(101)의 후면 방향(예: +y 방향)으로 제1 신호를 방사할 수 있다.
도 4a는 일 실시 예에 따라 도전성 부재를 포함하는 안테나 구조의 단면도이다. 도 4b는 일 실시 예에 따라 도전성 부재를 포함하는 도전성 플레이트 및 패치 안테나를 도시한다. 도 4c는 일 실시 예에 따라 도전성 부재를 포함하는 도전성 플레이트 및 패치 안테나의 구조를 도시한다.
도 4a 내지 도 4c를 함께 참조하면, 일 실시 예에 따라 전자 장치(101)의 하우징 내부에 배치되는 안테나 구조(300)는, PCB(310), 유전층(320), 유전층(320)의 일면에 배치되는 패치 안테나(331), 유전층(320)의 타면과 인접하도록 배치되는 도전성 플레이트(332) 및 도전성 플레이트(332)에서 연장되는 도전성 부재(conductive member)(360)를 포함할 수 있다. 전술한 구성과 동일하거나 실질적으로 동일한 구성은 동일한 참조번호를 사용하였으며, 중복되는 설명은 생략한다.
일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로(예: 도 1의 무선 통신 모듈(192))는 PCB(310)의 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로가 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함에 따라 제1 주파수 대역(예: 6GHz 내지 9GHz)의 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 전기적 경로(551)를 통해 패치 안테나(331)에 급전할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함으로써 도전서 연결 부재(391) 및 패치 안테나(331)를 포함하는 전기적 경로(551)를 형성하고, 전기적 경로(551)를 통해 제1 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 패치 안테나(331)에 대하여 그라운드로 동작하는 도전성 플레이트(332) 및 도전성 플레이트(332)와 전기적으로 연결된 도전성 부재(360)는 제2 주파수 대역 또는 제3 주파수 대역에서 공진하는 커플링 안테나 엘리먼트로 동작할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로가 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함에 따라, 도전성 플레이트(332) 및 도전성 플레이트(332)와 전기적으로 연결된 도전성 부재(360)가 커플링 안테나 엘리먼트로 동작하고, 도전성 플레이트(332), 도전성 부재(360) 및 그라운드를 포함하는 전기적 경로(550)를 형성함으로써 제1 주파수 대역(예: 6GHz 내지 9GHz) 과 다른 제2 주파수 대역(예: 4GHz) 및/또는 제3 주파수 대역(예: 2GHz)의 제3 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로가 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 패치 안테나(331), 도전성 플레이트(332), 도전성 부재(560) 및 그라운드를 통한 공진 주파수 대역의 방사 전류를 형성함으로써, 지정된 주파수 대역(예: 2GHz)의 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 패치 안테나(331), 도전성 플레이트(332), 도전성 부재(360) 및 그라운드를 포함하는 전기적 경로(550)는 IFA(inverted-F antenna) 또는 PIFA(planar inverted-F antenna)로 동작할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(330)이 도전성 부재(360)를 더 포함함으로써, 패치 안테나(331), 도전성 플레이트(332) 및 그라운드를 포함하고 루프 안테나로 동작하는 전기적 경로(550)의 전기적 길이가 변경될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(330)이 도전성 부재(360)를 더 포함함으로써, 패치 안테나(331), 도전성 플레이트(332) 및 그라운드를 포함하는 전기적 경로(550)의 전기적 길이가 변경되고, 이에 따라 전기적 경로(550)를 통해 송수신되는 신호의 공진 주파수가 변경될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
일 실시 예에 따르면, 도전성 부재(360)는 도전성 플레이트(332)로부터 연장되고, 유전층(320)의 제2 면과 인접하게 배치되는 제1 도전성 부재(361) 및/또는 유전층(320)의 제1 면에 배치되는 제2 도전성 부재(362)를 포함할 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 함께 참조하면, 일 실시 예에 따른 도전성 부재(360)는 도전성 플레이트(332)로부터 연장되고 유전층(320)의 제2 면과 인접하게 배치되는 제2 도전성 부재(362)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 PCB(310)의 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 도전성 플레이트(332), 제2 도전성 부재(362) 및 그라운드를 포함하는 전기적 경로(550)를 형성하고, 전기적 경로(550)를 통해 제1 주파수 대역(예: 6GHz 내지 9GHz) 및 제2 주파수 대역(예: 4GHz)과 다른 제3 주파수 대역(예: 2GHz)의 제3 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
도 4a 및 도 4c를 함께 참조하면, 다른 실시 예에 따른 도전성 부재(360)는 도전성 플레이트(332)로부터 연장되고 유전층(320)의 제1 면 상에 배치되는 제2 도전성 부재(362)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 PCB(310)의 제1 지점(311)을 통해 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 도전성 플레이트(332), 제2 도전성 부재(362) 및 그라운드를 포함하는 전기적 경로(550)를 형성하고, 전기적 경로(550)를 통해 제1 주파수 대역(예: 6GHz 내지 9GHz) 및 제2 주파수 대역(예: 4GHz)과 다른 제4 주파수 대역(예: 2.5GHz)의 제4 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
도 5은 일 실시 예에 따라 도전성 부재를 포함하는 안테나 구조를 통한 방사 효율을 도시한다.
도 5을 참조하면, 일 실시 예에 따라 도전성 부재(예: 도 4a의 도전성 부재(360))를 포함하는 안테나 구조(예: 도 3a의 안테나 구조(300))가 RF 신호를 방사하는 경우, 도전성 부재(360)를 포함하지 않는 안테나 구조가 RF 신호를 방사하는 경우와 다른 공진 주파수를 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도전성 부재를 포함하지 않는 안테나 구조가 RF 신호를 방사하는 경우의 방사 효율은 제1 방사 효율(611)로 참조될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도전성 부재를 포함하는 안테나 구조가 RF 신호를 방사하는 경우의 방사 효율은 제2 방사 효율(612)로 참조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 방사 효율(611) 및 제2 방사 효율(612)은 제2 주파수 대역(572)(예: UWB(ultra-wide band) 대역)에서 최대 방사 효율을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따른 안테나 구조가 RF 신호를 방사하는 경우 제1 주파수 대역(571)(예: WiFi 대역) 및/또는 제2 주파수 대역(572)(예: UWB 대역)에서 공진이 발생할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도전성 부재를 포함하지 않는 안테나 구조가 RF 신호를 방사하는 경우의 제1 방사 효율(611)은 약 4GHz의 주파수 대역에서 공진이 발생할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도전성 부재를 포함하지 않는 안테나 구조가 RF 신호를 방사하는 경우의 제1 방사 효율(611)은 약 4GHz의 주파수 대역에서 최대 방사 효율을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도전성 부재를 포함하는 안테나 구조가 RF 신호를 방사하는 경우의 제2 방사 효율(612)은 제1 주파수 대역(571)(예: WiFi 대역)에서 공진이 발생할 수 있다. 예를 들어, 도전성 부재를 포함하는 안테나 구조가 RF 신호를 방사하는 경우의 제2 방사 효율(612)은 약 2.5GHz의 주파수 대역에서 공진이 발생할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도전성 부재를 포함하는 안테나 구조가 RF 신호를 방사하는 경우의 제2 방사 효율(612)은 제1 주파수 대역(571)에서 최대 방사 효율을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 방사 효율(612)은 약 2.5GHz의 주파수 대역에서 최대 방사 효율을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나 구조가 도전성 부재를 포함함으로써, 최대 방사 효율을 갖는 공진 주파수가 약 4GHz에서 약 2.5GHz로 변경될 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따라 복수 개의 안테나 방사체를 포함하는 안테나 구조의 평면도다.
도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 안테나 구조(300)는 복수 개의 도전성 패치(331A, 331B, 331C) 및 복수 개의 도전성 부재(360A, 360B, 360C)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 구조(300)는 유전층(320), 유전층(320) 위에 배치되는 복수 개의 도전성 패치(331A, 331B, 331C) 및 유전층(320) 아래에 배치되는 도전성 플레이트(332)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 유전층(320)은 PI(polyimide) 필름으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 안테나 구조(300)에 포함되는 패치 안테나(예: 도 3a의 패치 안테나(331))는 복수 개의 도전성 패치(331A, 331B, 331C)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수 개의 도전성 패치(331A, 331B, 331C)는 유전층(320)의 일면에 서로 이격되어 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 각각의 도전성 패치(331A, 331B, 또는 331C)는 서로 일정한 간격을 가지고 이격되어 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 각각의 도전성 패치(331A, 331B, 또는 331C)는 서로 약 반파장 간격으로 배치될 수 있고, 직각 삼각형 또는 직각 삼각형에 가까운 형태로 배치될 수 있다. 다만, 복수 개의 도전성 패치(331A, 331B, 331C)의 배치가 상술한 예시에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 급전 지점(311)을 통해 복수 개의 도전성 패치(331A, 331B, 331C)에 급전함으로써, 지정된 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 각각의 급전 지점(311A, 311B 또는 311C)를 통해 복수 개의 도전성 패치(331A, 331B, 또는 331C) 각각에 급전함으로써, 지정된 주파수 대역의 신호를 송신 및 또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 회로는 제1 급전 지점(311A)을 통해 제1 도전성 패치(331A)에 급전함으로써 지정된 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수 개의 도전성 패치(331A, 331B, 331C)는 UWB 대역의 신호를 송수신하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어 UWB 대역은 약 3.1GHz 내지 10.6GHz의 주파수 대역으로 참조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 도전성 플레이트(332)는 제1 도전성 패치(331A)와 커플링을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 제1 급전 지점(311A)을 통해 제1 도전성 패치(331A)에 급전함으로써, 제1 도전성 패치(331A)와 전기적으로 연결된 도전성 플레이트(332)를 포함하는 전기적 경로를 통해 지정된 주파수 대역의 신호(예: Wi-Fi 신호)를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 다만, 이는 제1 급전 지점(311A) 및 제1 도전성 패치(331A)에 한정되는 것은 아니며, 복수 개의 급전 지점(311A, 311B, 311C) 중 하나 및 복수 개의 도전성 패치(331A, 331B, 331C) 중 하나로 참조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나 구조(300)는 각각의 도전성 패치(331A, 331B, 또는 331C)와 대응되는 위치에 배치되는 복수 개의 도전성 부재(360A, 360B, 360C)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수 개의 도전성 부재(360A, 360B, 360C) 각각은 도 4a의 도전성 부재(360)로 참조될 수 있다.
도 7a는 예를 들어, 도 6의 제1 도전성 패치와 대응되는 영역에서의 안테나 구조를 통한 신호 방사 성능을 도시한다. 도 7b는 일 실시 예에 따른 제1 주파수 대역의 신호 방사 결과를 도시한다. 도 7c는 일 실시 예에 따른 제2 주파수 대역의 신호 방사 결과를 도시한다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 일 실시 예에 따른 안테나 구조(예: 도 3a의 안테나 구조(300))를 통해 송신 및/또는 수신되는 신호의 주파수 대역에 따른 방사 결과 및 방사 성능을 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나 구조의 방사 성능은 복수 개의 도전성 부재(360) 각각의 길이에 따라 조절될 수 있다.
일 실시 예에 따른 무선 통신 회로(예: 도 1의 무선 통신 모듈(192))는 안테나 구조(300)를 통해 제1 주파수 대역(771)의 제1 신호 및 제2 주파수 대역(771)의 제2 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 회로는 PCB(310)의 제1 지점(311)을 통해 안테나 모듈(330)에 급전함으로써, 패치 안테나(331)를 통해 6GHz 내지 9GHz 대역의 UWB 신호를 송신 및/또는 수신하고, 제1 전기적 경로(351)를 통해 2GHz 대역의 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c를 함께 참조하면, 무선 통신 회로는 안테나 모듈(예: 도 3a의 안테나 모듈(330))에 급전함으로써, 제1 주파수 대역(예: 6GHz 내지 9GHz)의 제1 신호 및 제2 주파수 대역(예: 2GHz)의 제2 신호를 방사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 안테나 모듈의 패치 안테나(331)에 급전함으로써 제1 주파수 대역의 제1 신호를 전자 장치(101)의 후면 방향(예: +y 방향)으로 방사할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 회로는 안테나 구조(300)에 포함되는 안테나 모듈(330)에 급전함으로써, 패치 안테나(331)를 통해 6GHz 내지 9GHz 대역의 UWB 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로는 PCB(310)의 제1 지점(311)을 통해 도전성 플레이트(332)에 급전함으로써 제1 전기적 경로(351)를 형성하여, 제2 주파수 대역의 제2 신호를 방사할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 회로는 안테나 구조(300)에 포함되는 안테나 모듈(330)에 급전함으로써, 제1 전기적 경로(351)를 통해 2GHz 대역의 LTE 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 다만, 제1 신호 및/또는 제2 신호는 상술한 예시에 한정되는 것은 아니며, 다양한 주파수 대역의 RF(radio frequency) 신호로 참조될 수 있다.
일 실시 예에 따른 전자 장치(101)는, 상기 전자 장치(101)의 외관 중 적어도 일부를 형성하는 하우징, 상기 하우징 내부에 배치되는 PCB(310) (printed circuit board), 상기 하우징의 일면을 향하는 제1 면 및 상기 PCB(310)를 향하는 제2 면을 포함하고 상기 PCB(310)와 상기 하우징 사이에 배치되는 유전층(320)(dielectric layer), 상기 유전층(320)의 상기 제1 면에 배치되고, 상기 PCB(310)의 제1 지점(311)과 전기적으로 연결되는 패치 안테나(331), 상기 유전층(320)의 상기 제2 면과 인접하게 배치되고 상기 PCB(310)에서 상기 제1 지점(311)과 이격된 제2 지점(312)을 통해 그라운드와 연결되고 상기 패치 안테나(331)와 중첩되는 도전성 플레이트(332) 및 상기 PCB(310)와 전기적으로 연결되는 무선 통신 회로(예: 도 1의 무선 통신 모듈(192))를 포함하고, 상기 무선 통신 회로는 상기 PCB(310)의 상기 제1 지점(311)을 통해 상기 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 제1 주파수 대역의 제1 신호를 송수신하고, 상기 패치 안테나(331), 상기 도전성 플레이트(332) 및 상기 그라운드를 포함하는 제1 전기적 경로(351)를 통해, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역의 제2 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 상기 도전성 플레이트(332)에서 연장되고 상기 제2 면과 인접하게 배치되고 도전성 물질을 포함하는 제1 도전성 부재(361)(conductive member)를 포함하고, 상기 무선 통신 회로는, 상기 제1 지점(311)을 통해 상기 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 상기 패치 안테나(331), 상기 도전성 플레이트(332), 상기 제1 도전성 부재(361) 및 상기 그라운드를 포함하는 제2 전기적 경로를 통해 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역과 다른 제3 주파수 대역의 제3 신호를 송수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 상기 도전성 플레이트(332)에서 연장되고 상기 제1 면 상에 상기 패치 안테나(331)와 이격하여 배치되는 제2 도전성 부재(362)를 포함하고, 상기 무선 통신 회로는, 상기 제1 지점(311)을 통해 상기 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 상기 패치 안테나(331), 상기 도전성 플레이트(332), 상기 제2 도전성 부재(362) 및 상기 그라운드를 포함하는 제3 전기적 경로를 통해 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역과 다른 제4 주파수 대역의 제4 신호를 송수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전자 장치(101)는, 상기 패치 안테나(331), 상기 유전층(320) 및 상기 도전성 플레이트(332)를 포함하는, 안테나 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 패치 안테나(331)와 상기 도전성 플레이트(332)는 커플링(coupling)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전기적 경로(351) 상에서 상기 도전성 플레이트(332)는 상기 패치 안테나(331)로부터 커플링을 통해 급전되고, 상기 패치 안테나(331), 상기 도전성 플레이트(332) 및 상기 그라운드를 포함하는 상기 제1 전기적 경로(351)는 루프 안테나(loop antenna)로 동작할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 패치 안테나(331), 상기 도전성 플레이트(332), 상기 제1 도전성 부재(361) 및 상기 그라운드를 포함하는 제2 전기적 경로는 IFA(inverted-F antenna)로 동작할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 유전층(320)은 상기 패치 안테나(331)가 안착되는 FPCB(flexible printed circuit board) 및 상기 도전성 플레이트(332)가 인접하게 배치되는 LDS(laser directed structure) 캐리어(carrier)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 주파수 대역은 6GHz의 UWB(ultra-wide band) 주파수 대역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 주파수 대역은 4GHz의 주파수 대역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 주파수 대역은 2GHz의 LTE(long-term evolution) 주파수 대역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 패치 안테나(331)는 복수 개의 패치들을 포함하고, 상기 복수 개의 패치들은 상기 유전층(320)의 상기 제1 면 상에서 각각 일정한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 패치 안테나(331)는 도전성 물질을 포함하는 도전성 연결 부재(391)에 의해 상기 제1 지점(311)과 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 도전성 연결 부재(391)는 도전성 비아(via)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전자 장치(101)는 상기 유전층(320)과 적어도 일부의 영역이 인접하도록 배치되는 쉴드 캔(shield can)을 더 포함하고, 상기 쉴드 캔은, 상기 쉴드 캔 및 상기 하우징에 의해 형성되는 공간 내부에 배치되는 전자 부품들에 대한 전기적 차폐를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따른 안테나 구조(300)는, 그라운드를 포함하는 PCB(310), 상기 PCB(310)와 전기적으로 연결되는 무선 통신 회로 및 상기 PCB(310)와 전기적으로 연결되고 안테나를 포함하는 안테나 모듈을 포함하고, 상기 안테나 모듈은 상기 PCB(310)와 이격되어 배치되는 유전층(320)(dielectric layer), 상기 유전층(320)은 제1 면 및 상기 제1 면과 반대 방향을 향하고 상기 PCB(310)와 인접하는 제2 면을 포함하고, 상기 유전층(320)의 상기 제1 면에 배치되고, 상기 PCB(310)의 제1 지점(311)과 전기적으로 연결되는 패치 안테나(331), 및 상기 유전층(320)의 상기 제2 면과 인접하게 배치되고 상기 패치 안테나(331)와 전기적으로 연결되는 도전성 플레이트(332)를 포함하고, 상기 도전성 플레이트(332)는 상기 PCB(310) 중 상기 제1 지점(311)과 이격된 제2 지점(312)을 통해 상기 그라운드와 전기적으로 연결되고, 상기 무선 통신 회로는 상기 PCB(310)의 상기 제1 지점(311)을 통해 상기 안테나 모듈에 급전함으로써, 상기 패치 안테나(331)를 통해 제1 주파수 대역의 제1 신호를 송수신하고, 상기 패치 안테나(331), 상기 도전성 플레이트(332), 및 상기 그라운드를 포함하는 제1 전기적 경로(351)를 통해, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역의 제2 신호를 송수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 도전성 플레이트(332)에서 연장되고 상기 제2 면과 인접하게 배치되고 도전성 물질을 포함하는 도전성 부재를 포함하고, 상기 무선 통신 회로는, 상기 제1 지점(311)을 통해 상기 패치 안테나(331)에 급전함으로써, 상기 패치 안테나(331), 상기 도전성 플레이트(332), 상기 도전성 부재 및 상기 그라운드를 포함하는 제2 전기적 경로를 통해, 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역과 다른 제3 주파수 대역의 제3 신호를 송수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 주파수 대역은 UWB 주파수 대역을 포함하고, 상기 제2 주파수 대역은 상기 제1 주파수 대역보다 낮은 주파수 대역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 패치 안테나(331)와 상기 도전성 플레이트(332)는 커플링을 통해 전기적으로 연결되고, 상기 패치 안테나(331), 상기 도전성 플레이트(332), 및 상기 그라운드를 포함하는 상기 제1 전기적 경로(351)는 루프 안테나로 동작할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 패치 안테나(331)는 복수 개의 패치들을 포함하고, 상기 복수 개의 패치들은 상기 유전층(320)의 상기 제1 면 상에서 각각 일정한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.본 개시의 발명은 다양한 실시예를 참조하여 도시되고 설명되지만, 다양한 실시예는 제한하는 것이 아니라 예시적으로 설명하기 위한 것일 수 있다. 첨부된 청구범위 및 그 균등물을 포함하는 본 개시 내용은 발명의 사상 및 전체적인 범위를 벗어나지 않은 상태에서 당업자에 의해 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 본 명세서에 기재된 임의의 실시예(들)는 본 명세서에 기재된 임의의 다른 실시예(들)와 함께 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 전자 장치에 있어서,
    상기 전자 장치의 외관 중 적어도 일부를 형성하는 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되는 PCB (printed circuit board);
    상기 PCB와 상기 하우징 사이에 배치되는 유전층(dielectric layer), 상기 유전층은 상기 하우징의 일면을 향하는 제1 면 및 상기 PCB를 향하는 제2 면을 포함함;
    상기 유전층의 상기 제1 면에 배치되고, 상기 PCB의 제1 지점과 전기적으로 연결되는 패치 안테나;
    상기 유전층의 상기 제2 면과 인접하게 배치되고, 상기 패치 안테나와 중첩되는 도전성 플레이트, 상기 도전성 플레이트는 상기 PCB에서 상기 제1 지점과 이격된 제2 지점을 통해 그라운드와 연결됨; 및
    상기 PCB와 전기적으로 연결되는 무선 통신 회로를 포함하고,
    상기 무선 통신 회로는 상기 PCB의 상기 제1 지점을 통해 상기 패치 안테나에 급전함으로써:
    제1 주파수 대역의 제1 신호를 송수신하고,
    상기 패치 안테나, 상기 도전성 플레이트 및 상기 그라운드를 포함하는 제1 전기적 경로를 통해, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역의 제2 신호를 송수신하는, 전자 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전성 플레이트에서 연장되고 상기 제2 면과 인접하게 배치되고 도전성 물질을 포함하는 제1 도전성 부재(conductive member)를 포함하고,
    상기 무선 통신 회로는, 상기 제1 지점을 통해 상기 패치 안테나에 급전함으로써, 상기 패치 안테나, 상기 도전성 플레이트, 상기 제1 도전성 부재 및 상기 그라운드를 포함하는 제2 전기적 경로를 통해 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역과 다른 제3 주파수 대역의 제3 신호를 송수신하는, 전자 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전성 플레이트에서 연장되고 상기 제1 면 상에 상기 패치 안테나와 이격하여 배치되고 도전성 물질을 포함하는 제2 도전성 부재를 포함하고,
    상기 무선 통신 회로는, 상기 제1 지점을 통해 상기 패치 안테나에 급전함으로써, 상기 패치 안테나, 상기 도전성 플레이트, 상기 제2 도전성 부재 및 상기 그라운드를 포함하는 제3 전기적 경로를 통해 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역과 다른 제4 주파수 대역의 제4 신호를 송수신하는, 전자 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자 장치는, 상기 패치 안테나, 상기 유전층 및 상기 도전성 플레이트를 포함하는, 안테나 모듈을 포함하는, 전자 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 패치 안테나와 상기 도전성 플레이트는 커플링(coupling)을 통해 전기적으로 연결되는, 전자 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 전기적 경로 상에서 상기 도전성 플레이트는 상기 패치 안테나로부터 커플링을 통해 급전되고,
    상기 패치 안테나, 상기 도전성 플레이트 및 상기 그라운드를 포함하는 상기 제1 전기적 경로는 루프 안테나(loop antenna)로 동작하는, 전자 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 패치 안테나, 상기 도전성 플레이트, 상기 제1 도전성 부재 및 상기 그라운드를 포함하는 제2 전기적 경로는 IFA(inverted-F antenna)로 동작하는, 전자 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 유전층은 상기 패치 안테나가 안착되는 FPCB(flexible printed circuit board) 및 상기 도전성 플레이트가 인접하게 배치되는 LDS(laser directed structure) 캐리어(carrier)를 포함하는, 전자 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 주파수 대역은 6GHz의 UWB(ultra-wide band) 주파수 대역을 포함하는, 전자 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 주파수 대역은 4GHz의 주파수 대역을 포함하는, 전자 장치.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 제3 주파수 대역은 2GHz의 LTE(long-term evolution) 주파수 대역을 포함하는, 전자 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 패치 안테나는 복수 개의 패치들을 포함하고,
    상기 복수 개의 패치들은 상기 유전층의 상기 제1 면 상에서 각각 일정한 간격으로 이격되어 배치되는, 전자 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 패치 안테나는 도전성 물질을 포함하는 도전성 연결 부재에 의해 상기 제1 지점과 전기적으로 연결되는, 전자 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 도전성 연결 부재는 도전성 비아(via)를 포함하는, 전자 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 유전층과 적어도 일부의 영역이 인접하도록 배치되는 쉴드 캔(shield can)을 더 포함하고,
    상기 쉴드 캔은, 상기 쉴드 캔 및 상기 하우징에 의해 형성되는 공간 내부에 배치되는 전자 부품들에 대한 전기적 차폐를 제공하는, 전자 장치.
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