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KR102193434B1 - 안테나 장치 및 이를 구비하는 무선 통신용 전자 장치 - Google Patents

안테나 장치 및 이를 구비하는 무선 통신용 전자 장치 Download PDF

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KR102193434B1
KR102193434B1 KR1020130163926A KR20130163926A KR102193434B1 KR 102193434 B1 KR102193434 B1 KR 102193434B1 KR 1020130163926 A KR1020130163926 A KR 1020130163926A KR 20130163926 A KR20130163926 A KR 20130163926A KR 102193434 B1 KR102193434 B1 KR 102193434B1
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Abstract

무선 통신용 전자 장치를 위한 안테나 장치가 개시된다. 안테나 장치는, 급전선과 접지선에 연결되고 제1 주파수 대역의 신호를 송수신하도록 구성되는 안테나 영역과, 상기 급전선으로부터 분기하여 안테나 영역의 일면과 연결되고 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하도록 구성되는 분기 급전패턴을 포함할 수 있다. 이 외에 명세서를 통해 파악되는 다른 실시예들이 가능하다.

Description

안테나 장치 및 이를 구비하는 무선 통신용 전자 장치{Antenna Device and Electrical Device including the Same}
본 발명은 안테나 장치 및 이를 구비하는 무선 통신용 전자 장치에 관한 것이다.
무선 통신용 전자 장치는 우리 생활에서 가장 필수적인 전자 장치 중의 하나로 자리 잡아가고 있다. 특히 최근에는 통신 속도 및 데이터 처리 속도가 급격히 향상되고, 웹 서핑을 넘어서 사용자 보조(user assistance) 기능을 제공하는 스마트폰(smart phone)과 같은 단말기가 무선 통신용 전자 장치의 주류를 형성하고 있다.
무선 통신용 전자 장치는 무선 통신을 수행하기 위하여 필수적으로 안테나 장치를 구비한다. 초기 안테나 장치는 헬리컬 안테나(Helical Antenna) 또는 다이폴 안테나(Dipole Antenna)와 같이 단말기의 외부로 돌출되는 형태였으나, 안테나 파손의 우려를 줄이고, 전자 장치의 휴대성을 향상시키기 위하여 내장형 안테나 장치(built-in antenna)로 진화하였다.
일반적으로 다중 대역을 지원하는 내장형 안테나 장치는 급전부(feeding portion)와 접지부(ground portion)가 각각 하나씩 존재하는 PIFA(Planar Inverted-F Antenna)가 주로 사용되어 왔다. 예를 들어, 이러한 내장형 안테나 장치로는 GSM900, DCS1800, PCS1900, WCDMA Band1 등의 안테나 대역을 주로 커버할 수 있게 설계되어 사용되었다.
CDMA, GSM, 또는 WCDMA 방식에서는 크게 3개 내지는 4개의 주파수 대역이 사용되었다. 예를 들어, 대부분의 WCDMA 단말에 탑재된 안테나는 2100Mhz 대역의 주파수를 지원하는 것으로 충분하였다. (대표적인 예외로서, 북미 지역에서 WCDMA 용 안테나는 850Mhz/1900Mhz 대역의 주파수를 지원하여야 했다.) 하지만, LTE(Long Term Evolution) 이후의 방식에서는 무선 통신을 위해 국가별/지역별로 매우 다양한 주파수 대역을 사용한다. 예를 들어, LTE TDD(Time-Division Duplex) 방식을 사용하는 중국에서는 무선 통신을 위해 밴드 38(2600Mhz), 밴드 39(1900Mhz), 밴드 40(2300Mhz)에 해당하는 주파수 대역을 사용한다.
일반적으로 전자 장치에 내장된 안테나는 안테나 길이에 의해 구현되는 저주파 대역 공진과 안테나 길이의 2차 공진, 메인 패턴과 연결 또는 커플링 되는 지류 패턴을 활용한 고주파 공진을 통해 목적 주파수 대역을 구현한다. 고주파 대역은 현재 주요한 통신 대역이며, 주파수 대역폭은 계속 상향으로 확장되어 가는 추세이다. 그러나 안테나 (지류) 패턴 구현의 공간 제약 등으로 인해 일부 주파수 대역에서의 공진 형성에는 제약이 있다.
도 1a는 이론적으로 무한한 그라운드 상에 설계된 모노폴 안테나(monopole antenna)의 공진을 나타낸다. 도 1a를 참조하면, 모노폴 안테나의 물리적 길이에 의한 공진 f0와 2차 공진 f1이 형성된다. 주파수 f1은 f0의 3배, 즉 f1=3f0이다.
도 1b는 휴대 단말기에 구현된 일반적인 안테나 공진을 나타낸다. 이 경우 회로 기판(print circuit board, PCB)상의 내부 경로와 그라운드 구조 조건이 보상되어 2차 공진 주파수 f1’은 1차 공진 f0’의 2배 근처에서 형성된다. 1차 공진 주파수 f0’을 900Mhz~1GHz로 가정하면 단말기에서 형성되는 주파수 f1’은 대략 1.8GHz~2GHz에서 형성되며, 이는 현재 일반적으로 사용되는 통신 주파수 영역에 해당한다.
그러나 현재 상용화되고 있는 고주파 대역은 2.7GHz까지 확장되고 있으며, 2GHz 이상의 주파수 대역폭 확보를 위해서는 추가 지류 패턴을 사용하거나 안테나 하단부의 그라운드 변경 조건이 필요하지만, 여러 조건에 따라 목적 주파수로의 공진 형성이 제약적이다. 또한 별도의 패턴 추가시 안테나 실장 공간 부족으로 인해 방사 성능이 열화될 가능성이 있다.
이하에서 기술되는 본 발명의 다양한 실시 예들은 2GHz 이상의 대역은 물론, 상용화된 다양한 LTE TDD/FDD(Frequency Division Duplex) 주파수 대역폭을 지원하는 안테나를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신용 전자 장치를 위한 안테나 장치는, 급전선과 접지선에 연결되고 제1 주파수 대역의 신호를 송수신하도록 구성되는 안테나 영역, 상기 급전선으로부터 분기하여 상기 안테나 영역의 일면과 연결되고 상기 안테나 영역이 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하도록 구성되는 분기 급전패턴을 포함할 수 있다. 또한 상기 분기 급전패턴의 일부분에서 연장되는 추가 방사체를 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 분기 급전패턴과 상기 추가 방사체는 스위칭 구조로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신용 전자 장치는, 프로세서, 안테나 장치를 포함하는 통신 모듈을 포함할 수 있다. 상기 안테나 장치는 제1 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위한 안테나 영역과 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위한 방사체를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 통신 모듈을 제어하여 상기 제1 및 제2 주파수 대역의 신호 중 적어도 하나의 대역의 신호를 송수신하도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신용 전자 장치를 위한 안테나 장치는, 급전선과 접지선에 연결되고 제1 주파수 대역의 신호를 송수신하도록 구성되는 안테나 영역과, 상기 안테나 영역과 급전 스위칭 구조로 연결되며 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하도록 구성되는 방사체를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치의 무선 통신에 있어서 사용되는 주파수 대역의 고주파 광대역화 추세에 대응하여, 기존의 안테나 실장 조건을 유지하면서 목적하는 주파수 대역의 광대역화 및 성능 확보가 가능하도록 하는 효과가 있다. 특히, 1.7GHz~3.8GHz 대역의 LTE TDD/FDD 서비스를 시행하거나 시행 준비 중인 중국, 일본, 호주, 유럽을 타겟으로 하는 단말기에 본 발명의 안테나 장치를 적용함으로써 효과를 극대화 할 수 있다.
또한 별도의 안테나 공간의 확장 없이 고주파 대역폭으로 광대역화를 구현할 수 있으므로, 본 명세서에서 설명하는 안테나 구조를 통하여 통신 주파수 대역이 상이한 국가 간의 안테나 로밍 및 안테나 플랫폼화가 가능하다.
도 1a는 이론적으로 무한한 그라운드 상에 설계된 모노폴 안테나의 공진을 나타낸다.
도 1b는 휴대 단말기에 구현된 일반적인 안테나 공진을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치에 내장된 PCB 임베디드 안테나(printed circuit board embedded antenna) 장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치에 내장된 PCB 임베디드 안테나 장치의 한 종류를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분기 급전패턴이 연결된 안테나 장치의 일부를 나타낸다.
도 5는 도 4와 관련된 안테나 장치에 의한 전압정재파비(voltage standing wave ratio, VSWR)을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 추가 방사체가 연결된 안테나 장치의 일부를 나타낸다.
도 7은 도 6과 관련된 안테나 장치에 의한 VSWR을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 구조를 포함하는 안테나 장치의 일부를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방사체가 연결된 안테나 장치의 일부를 나타낸다.
도 10은 도 9와 관련된 안테나 장치에 의한 VSWR을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스위칭 수단을 포함하는 안테나 장치의 일부를 나타낸다.
도 12는 도 11과 관련된 안테나 장치에 의한 방사 효율을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 분기 급전패턴의 예시를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 추가 방사체의 예시를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 장치의 예시적인 구조를 나타낸다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 자세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치에 내장된 PCB 임베디드 안테나 장치를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 안테나 장치(200)는 접지부(210), 비접지부(220) 및 안테나 패턴(230)을 포함한다. 안테나 패턴(230)은 급전부(212)와 연결되고, 접지선(214)을 통하여 접지부(210)와 연결된다. 도 2에 도시된 안테나 패턴(230)은 PCB 임베디드 안테나의 형태를 가질 수 있다.
안테나 패턴(230)은 전자 장치(200) 내의 무선통신모듈(미도시)로부터 송신되어 안테나 패턴(230)에 연결된 급전선(212A/B)을 통하여 수신된 신호를 방사하거나, 외부로부터 수신된 신호를 급전선(212A/B)을 통하여 무선통신모듈로 송신하는 방사체이다. 안테나 패턴(230)은 급전선(212A)을 통해 급전부(212)와 연결된다. 또한, 안테나 패턴(230)은 급전선(212A)로부터 분기하여 안테나 패턴(230)의 일면에 연결되는 급전선(212B)을 통해 급전부(212)와 연결된다. 만약 안테나 패턴(230)이 급전선(212A)만을 이용하여 급전부(212)와 연결될 때, 안테나 패턴(230)은 특정 주파수 대역의 신호를 송수신하는 역 F형 안테나(PIFA)로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 안테나 패턴(230)은 850MHz/1900MHz 대역의 신호를 송수신할 수 있다.
급전선(212A)으로부터 분기하는 또 다른 급전선(212B)으로 인해, 안테나 패턴(230)은 목적으로 하는 공진 주파수의 대역폭을 추가로 확보할 수 있다. 즉, 주요 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위한 안테나 방사체 일부를 회로기판 상에 구현하고, 급전 지점에서 각각의 지원 밴드가 최대 전계를 가지는 위치에 매칭 회로 및 길이 보상을 목적으로 하는 적어도 하나의 분기 급전 패턴을 회로 기판 상의 패턴 또는 그라운드에 연결하여, 안테나 장치(200)가 주요 주파수 대역 외에 추가적인 목적 주파수 대역에 대한 신호를 송수신하도록 할 수 있다. 급전선(212B)으로 인하여 여러 경로의 전류 흐름이 발생하게 된다. 이는 전기적으로 서로 다른 방사체 구성을 유도하여 공진 대역폭을 확보하게 한다. 다시 말해서, 급전선(212A)에 의해 결정되는 안테나 방사체의 길이와 급전선(212B)에 의해 결정되는 안테나 방사체 길이는, 서로 다른 주파수 대역을 위해 기능한다. 즉, 급전선(212B)의 추가적인 배치로 인하여 동일 안테나 패턴(230)에서 다양한 밴드(Band)의 신호가 수신될 수 있다.
이상의 설명은, 이하에서 설명하는 본 발명의 다양한 실시 예에도 동일하거나 대응하는 방식으로 적용될 수 있다. 이하에서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치에 내장된 PCB 임베디드 안테나의 한 종류를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 안테나 장치(300)는 안테나 영역(330), 급전부(312), 급전선(312A/B), 및 IF 커넥터(Intermediate Frequency connector)(340)를 포함한다. 안테나 영역(330)은 일부 공간이 회로 기판이 필컷(fill-cut)되고 유전체(320)로 채워진 PCB상에 형성될 수 있다. 안테나 영역(330)은 전자 장치 내의 무선통신모듈로부터 송신되어 안테나 영역(330)에 연결된 급전선(312A/B)을 통하여 수신된 신호를 방사하거나, 외부로부터 수신된 신호를 급전선(312A/B)을 통하여 무선통신모듈로 송신하는 방사체이다. 안테나 영역(330)은 IF 커넥터(340)를 포함하여 구성될 수도 있고, IF 커넥터(340)와 소정 거리만큼 이격되어 독립적으로 구성될 수 있다. 나아가 안테나 장치(300)는 일부가 회로 기판 내에 형성되고, 일부는 캐리어 안테나와 같은 형태로 연장되어 구성될 수 있다.
IF 커넥터(340)는 일종의 단말 기구물로, 외부 신호를 입력하거나 전원을 공급하기 위하여 사용되는 USB 커넥터일 수 있다. IF 커넥터(340)는 금속을 포함하는 금속 부품이다. IF 커넥터(340) 중 안테나 방사체를 이루는 금속은 IF 커넥터의 하우징(housing)을 형성하고, 안테나 영역(330)에 포함될 수 있다. 이에 따라, IF 커넥터(340)는 안테나 방사체의 일부로서 기능할 수 있다.
회로 기판에는 주요 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위한 안테나 영역(330)이 구현될 수 있다. 안테나 영역(330)은 급전선(312A)을 통해 급전부(312)와 연결된다. 안테나 영역(330)은 급전선(312A)으로부터 분기하는 또 다른 급전선(312B)(즉, 분기 급전패턴)을 통해서도 급전부(312)와 연결된다. 안테나 영역(330)은 서로 다른 전류 경로를 가지게 되고, 이를 통해 목적으로 하는 공진 주파수의 대역폭을 확보할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분기 급전패턴이 연결된 안테나 장치의 일부를 나타낸다.
참고로 도 4에서는, 도 2 또는 도 3과는 달리, IF 커넥터에 대응되는 위치가 도면 하단에 도시되어 있다. 안테나 장치(400)는 안테나 영역(410), 기본 급전패턴(420), 및 분기 급전패턴(430)을 포함한다. 도 4에 도시된 안테나 영역(410)은 전술한 IF 커넥터의 하우징을 형성하는 금속부를 포함할 수도 있고, IF 커넥터와 별개의 장치로 독립적으로 구성될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 안테나 장치(400)은 C-클립 연결부(C) 등을 통해 추가 안테나 캐리어와 연결될 수 있다. 예를 들어, 안테나 장치 (400’)은 C-클립 연결부(C)에 부착된 C-클립(C1 or C2)을 통해 커버(401)를 지나 안테나 캐리어(402)와 연결될 수 있다. 안테나 캐리어(402) 구조로 인해, 저주파 대역, 예를 들어 600~800Mhz 대역의 공진이 형성될 수 있다. 이하의 설명에 있어서, “안테나 장치” 또는 “안테나”라 함은 도면에 도시된 안테나 구조를 지칭하는 것뿐만 아니라, 도면에 도시되지 않았으나 c클립 등으로 연결되거나, 커버, 단말 장치의 테두리 등에 설치되어 메인 안테나와 연결되는 안테나를 총체적으로 지칭할 수 있다.
도 4를 참조하면, 주요 대역의 신호를 송수신하기 위한 안테나 영역(410)이 회로기판 상에 형성된다. 안테나 영역(410)은 기본 급전패턴(420)과 분기 급전패턴(430)에 연결되어 있다. 분기 급전패턴(430)이 형성된 위치는 기본 급전패턴(420)이 형성된 위치와 비교하여, 상대적으로 짧은 길이의 안테나 방사체를 구성한다. 도시된 예시에서, 기본 급전패턴(420)만이 존재하는 경우 2.3GHz~2.4GHz의 고주파 대역에서 전압정재파비 특성이 일정 수준 이상으로 높아지기 때문에 안테나의 방사 효율이 충분하지 않을 수 있다. 그러나 분기 급전패턴(430)이 적용되면, 상대적으로 고주파 대역에서 전압정재파비 특성이 일정 수준 이하로 낮아지고, 안테나에 의해 반사되는 양이 감소하여 안테나의 방사 효율이 상승한다. 따라서, 분기 급전패턴(430)의 추가를 통해 안테나 장치의 광대역 효과를 얻을 수 있다. 이와 관련된 실시 예가 도 5에 도시된다.
도 5는 도 4와 관련된 안테나 장치에 의한 전압정재파비(VSWR)를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 기본 급전패턴(420)만 존재하는 경우의 VSWR이 점선으로 된 1번 그래프에, 기본 급전패턴(420)과 분기 급전패턴(430)이 모두 존재하는 경우의 VSWR이 실선으로 된 2번 그래프에 도시된다. 이 경우, 기본 급전패턴(420)만 존재하는 안테나 장치와 비교하여, 분기 급전패턴(430)을 통한 추가 전기 경로가 형성되어, 1.7GHz ~ 2.7GHz 고주파 대역의 광대역화가 가능해짐을 알 수 있다. 각각의 경우에 있어서, 주요 밴드에서의 안테나 효율이 표 1에 도시된다. 표 1을 살펴보면, W1 대역뿐만 아니라, B40, 및 B38 대역도 안테나 장치(400)의 커버리지에 포함됨을 알 수 있다.
B8 (900) B3 (1800) W1 (2100) B40 (2300) B38 (2600)
① 기본
급전패턴		 37.0 50.2 39.6 23.4 12.5
② 기본+분기
급전패턴		 34.7 47.1 52.2 36.1 34.4
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 추가 방사체가 연결된 안테나 장치의 일부를 나타낸다. 안테나 장치(600)는 안테나 영역(610), 기본 급전패턴(620), 분기 급전패턴(630), 및 추가 방사체(650)을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 주요 대역의 신호를 송수신하기 위한 안테나 영역(610)이 회로기판상에 형성된다. 또한 안테나 하단부의 유전체(640) 상에 급전패턴과 연결되는 추가 방사체(650)가 설계된다. 추가 방사체(650)는 분기 급전패턴(630)에서 연장될 수 있다. 분기 급전패턴(630)은 기본 급전패턴(620)에서 분기하여, 그라운드 및 안테나 영역(610) 중 적어도 하나 이상에 연결될 수 있다.
추가 방사체(650)는 특정 주파수 대역의 공진을 목적으로 하는 방사체일 수 있다. 추가 방사체(650)는 선택적으로 삭제될 수 있으며, 급전패턴에 하나 이상 연결될 수 있다. 추가 방사체(650)의 패턴은 직선 형태를 갖는 것으로 도시되었으나, 회로기판의 형태, 내부 부품의 위치, 목적 주파수의 대역 등에 따라 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 소정 위치에서 절곡되어 타단을 형성하는 형태(‘ㄱ’자 형태) 등으로 구현될 수 있다.
도 7은 도 6과 관련된 안테나 장치에 의한 VSWR을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 기본 급전패턴(620)만 존재하는 경우의 VSWR이 점선으로 된 1번 그래프에, 기본 급전패턴(620), 분기 급전패턴(630), 추가 방사체(650)가 모두 존재하는 경우의 VSWR이 실선으로 된 3번 그래프에 도시된다. 이 경우, 추가 방사체(650)를 통한 안테나의 전기적 경로의 다양성이 증가하여, 1.7GHz ~ 3GHz 고주파 대역의 광대역화가 가능해짐을 알 수 있다. 각각의 경우에 있어서, 주요 Band에서의 안테나 효율이 표 2에 도시된다. 비교의 편의를 위해, 표 2는 표 1의 내용을 포함한다. 표 2를 살펴보면, 메인 안테나 패턴에 의한 주요 주파수 대역(즉, 기본 급전패턴(620)만이 존재하는 경우의 주파수 대역)에 큰 변화를 가져오지 않으면서, B40, 및 B38 대역의 효율을 크게 향상시키는 것을 알 수 있다.
B8 (900) B3 (1800) W1 (2100) B40 (2300) B38 (2600)
① 기본
급전패턴		 37.0 50.2 39.6 23.4 12.5
기본+분기
급전패턴		 34.7 47.1 52.2 36.1 34.4
③ 기본+분기
급전패턴 +
추가 방사체		 34.8 42.8 54.1 40.9 48.0
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 구조를 포함하는 안테나 장치의 일부를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 안테나 장치(800)는 메인 안테나 영역(810), 기본 급전패턴(820), 분기 급전패턴(830), 비접지 영역(non-ground or fill cut PCB 영역)(840), 추가 방사체(850), 및 스위칭 수단(860)을 포함할 수 있다.
메인 안테나 영역 (810)은 주요 대역의 신호를 송수신하기 위해 회로 기판상에 구현된 안테나 패턴일 수 있다. 추가 방사체(850)는 특정 대역의 신호를 송수신하기 위해 구현된 방사체일 수 있다.
안테나 영역(810)은 기본 급전패턴(820)을 이루는 급전선에 의해 급전부와 연결된다. 또한, 안테나 영역 (810)은 분기 급전패턴(830)에 의해 주요 대역과는 다른 주파수 대역, 특히 주요 대역보다 고주파 영역의 신호를 수신할 수 있다. 추가 방사체(850)는 스위칭 수단(860)에 의해서 선택적으로 기능할 수 있다. 도 8에서는 스위칭 수단(860)이 분기 급전패턴(830) 상에 형성되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 스위칭 수단(860)은 회로기판상에 형성될 수 있다. 추가적으로, C-클립 등을 통하여 안테나 캐리어 상의 또 다른 방사체와 연결되어 저주파 대역에서의 수신 신호에 대한 공진이 형성되도록 할 수 있다.
스위칭 수단(860)은 안테나 영역(810)과 분기 급전패턴(830) 사이의 연결을 수립하고, 추가 방사체(850)와의 연결은 구축되지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 안테나 영역(810)은 도 4에 도시된 안테나 영역(410)으로 기능할 수 있다. 다만 이 경우에도, 추가 방사체(850)는 안테나 영역(810)과 커플링되는 위치에 배치되어, 안테나 영역(810)이 동작할 때 플로팅 더미 패틴(floating dummy pattern)으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 안테나 영역(810) 또는 추가 방사체(850)의 위치와 배열이 비접지 영역(840) 상에서 목적 주파수에 대해 λ/4 또는 λ/8의 간격을 갖도록 할 수 있다. 이 경우 안테나 영역(810)의 주파수 대역이 확장되거나, 방사 성능이 향상될 수 있다.
스위칭 수단(860)은 안테나 영역(810)과 분기 급전패턴(830) 사이의 연결을 수립하고, 동시에 추가 방사체(850)와의 연결도 수립할 수 있다. 이 경우, 안테나 영역(810)은 도 6에 도시된 안테나 영역(610)으로 기능할 수 있다.
스위칭 수단(860)은 안테나 영역(810)이 분기 급전패턴(830) 및 추가 방사체(850)와 모두 연결되지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 만약 추가 방사체(850)의 위치와 안테나 영역(810)의 위치가 커플링을 발생시키지 않는다면, 안테나 장치에 의한 대역폭이 축소되어 나타날 수 있다..
스위칭 수단(860)은 안테나 패턴(810)과 추가 방사체(850)와의 연결을 수립하지만, 분기 급전패턴(830)과의 연결은 수립하지 않을 수 있다. 이 경우, 기본 급전패턴(820)에 연장된 추가 방사체(850)가 안테나 장치를 구성할 수 있다. 이 경우 주요 주파수 대역의 효율과 대역폭에 변동이 있을 수 있다. 이와 관련된 실시 예는 도 9와 관련하여 후술한다.
소수의 주파수 대역을 커버하는 것으로 충분했던 WCDMA와 같은 3G 통신과 달리, LTE 이후의 4G 통신에서는 국가별, 지역별, 또는 통신사로 다양한 주파수를 사용한다. 또한 단말기 제조업체들은 자국에서만 단말기를 생산/판매하지 않고 전세계적으로 생산/판매한다. 따라서, 다수의 LTE 주파수 대역을 커버하기 위해서는 다수의 안테나 장치가 단말기에 탑재되어야 하지만, 단말기는 계속해서 슬림해지는 반면 단말기가 지원하는 기능이 증가하면서 단말기 본체에 탑재되는 다른 금속성 부품은 증가하고 있다. 따라서, 안테나를 실장하기 위한 공간에는 여전히 커다란 제약이 있다. 또한 국가별/지역별로 다른 안테나를 만들어서 단말기에 탑재하는 것은 생산 과정에 있어서 커다란 비효율이 아닐 수 없다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 단말기 장치는 적어도 기본 안테나 영역에 의한 제1 주파수 대역, 분기 급전패턴에 의한 제2 주파수 대역, 및 추가 방사체에 의한 제3 주파수 대역을 커버할 수 있다. 추가적으로, 예를 들어 PCB와 연결된 방사체(402) 구조를 통한 제4 주파수 대역도 커버할 수 있다. 여기서 제1 주파수 대역은 기존 3G 통신에서 사용되던 주파수 대역, 예를 들어 2100MHz 대역, 및/또는 850MHz/1800MHz의 듀얼 밴드 주파수 대역일 수 있다. 제2 주파수 대역은 2300MHz의 주파수 대역일 수 있다. 또한 제3 주파수 대역은 2600MHz 주파수 대역일 수 있다. 또한, 제4 주파수 대역은 600~800Mhz 대역일 수 있다.
이제 제조업체에서는 단말기를 제조할 때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 탑재하고, 단말기가 출시되는 지역, 국가, 통신사에 따라서 스위칭 구조를 설정함으로써 하나의 안테나 장치로 다수의 지역, 국가, 및 통신사에 대응할 수 있다.
또한, 안테나 장치는 제1 주파수 대역을 커버하도록 기본으로 설정될 수 있다. 이 경우, Wi-Fi 또는 GPS 신호에 기초하여 단말기가 위치한 지역/국가를 판단하거나, 단말기 모듈이 인식한 통신사를 판단하거나, 또는 이 모두에 기초하여 현재 단말기의 상황에 적합한 주파수 대역을 판단하도록 프로그램된 소프트웨어(운영체제)가 단말에 탑재될 수 있다. 이제 단말기의 전원이 들어오면, 단말기의 프로세서(예를 들어, 모바일 AP)는 스위칭 구조를 제어하여 적절한 주파수 대역의 신호를 수신하도록 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방사체가 연결된 안테나 장치의 일부를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 안테나 장치(900)는 메인 안테나 영역(910), 급전선(920), 추가 방사체(930)를 포함할 수 있다. 추가 방사체(930)는 급전선(920)으로부터 분기되며 비접지영역(non-ground or fill cut 영역)(940) 영역에 형성될 수 있다. 추가 방사체(930)에 의해 안테나 영역(910)이 목적으로 하는 주파수 대역이 변경되거나, 성능에 변화가 있을 수 있다. 특히, 추가 방사체(930)가 안테나 영역(910)과 커플링하는 위치에 배열됨으로써, 주요 주파수 대역과 상이한 주파수 대역의 신호를 수신할 수 있다.
도 10은 도 9와 관련된 안테나 장치에 의한 VSWR을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 메인 안테나 영역(910)만 존재하는 경우의 VSWR이 점선으로 된 1번 그래프에, 급전선(920)으로부터 분기된 추가 방사체(930)가 존재하는 경우의 VSWR이 실선으로 된 4번 그래프에 도시된다. 이 경우, 추가 방사체(930)로 인하여 안테나 장치(900)의 매칭 구조가 변경되고, 고주파 대역 임피던스 공진 형성에 방해물로 동작할 수 있다. 그러나 Band 3과 같은 일부 주파수 대역에서는 안테나 성능이 향상될 수 있다. 각각의 경우에 있어서, 주요 Band에서의 안테나 효율이 표 2에 도시된다. 종합하면, 특정 주파수 영역의 효율을 증가시키는 방사체 패턴을 적용하여 안테나 성능을 개선시킬 수 있다.
B8 (900) B3 (1800) W1 (2100) B40 (2300) B38 (2600)
메인 안테나 37.0 50.2 39.6 23.4 12.5
메인+추가 방사체 31.1 56.1 31.9 4.0 12.0
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스위칭 수단을 포함하는 안테나 장치의 일부를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 안테나 장치(1100)는 안테나 영역(1110), 급전선(1120), 급전 스위치 구조(1130), 및 방사체 패턴(1150)을 포함할 수 있다. 방사체 패턴(1150)은 송수신 하고자 하는 특정 목적 주파수 대역을 위한 패턴이 구현되어 있을 수 있다. 또한 방사체 패턴(1150)은 유전체(1140) 영역 내에 형성될 수 있다.
이제 급전 스위치를 통해 방사체 패턴(1150)에 급전하여 목적 주파수 대역이 선택되도록 할 수 있다. 이는 안테나 공진의 광대역화를 구현하고자 할 때, 주요 주파수 대역을 위한 안테나 영역(1110)이 확보하지 못하는 주파수 대역을, 유전체(1140) 상의 방사체 패턴(1150)으로 보상하기 위함이다. 여기서 유전체(1140) 영역은 필컷(fill cut) 또는 비접지 PCB 영역으로 이해될 수도 있다. 예를 들어, 안테나 영역(1110)이 Band 40을 대표하는 특정 고주파 대역을 수신하지 못할 때, 고주파 밴드 용 패턴을 가진 방사체(1150)를 급전 스위치 구조(1130)와 연결하고 선택적으로 급전하여 해당 주파수 대역의 신호가 수신되도록 할 수 있다. 즉, 최초에 메인 안테나 영역(1110), 예를 들어 제1, 또는 메인 주파수 영역에서의 공진을 담당하는 방사체와 연결되는 급전을, 방사체 패턴(1150), 예를 들어 고주파 밴드 용 패턴의 방사체와 연결되도록 급전 스위치 구조(1130)가 제어될 수 있다. 유전체(1140) 영역에 형성된 방사체 패턴(1150)은 유전체(1140) 영역 내에서 자유롭게 구현될 수 있으며, 스위치와 연결된 급전 구조 외에 적어도 하나의 접지 구조를 가질 수 있다.
도 12는 도 11과 관련된 안테나에 의한 방사 효율을 나타낸다.
도 12를 참조하면, ①번 그래프는 급전 스위치 구조(1130)에 의해 PCB 상의 안테나 패턴과 안테나 캐리어의 패턴이 결합된 하이브리드(hybrid) 안테나 장치의 방사 효율(Radiation Efficiency)을 나타낸다. 또한 ②번 그래프는 안테나 장치가 급전 스위치 구조(1130)에 의해 고주파 대역용 패턴으로 급전되도록 제어될 때 안테나 장치의 방사 효율을 나타낸다.
①번 그래프와 ②번 그래프 모두 1400MHz 이하의 저주파 대역에서는 동일/유사한 패턴의 방사 효율을 보인다. ①번 그래프에 도시된 바와 같이, 기본 안테나 패턴(MDA)을 적용할 때 B38, B39로 대표되는 고주파 대역에서는 공진이 형성되지만, 2.3G~2.4Ghz 등의 특정 고주파 대역의 공진은 형성되지 않는다. 반면에 ②번 그래프에 도시된 바와 같이, 고주파 대역용 패턴으로 급전 선택 시에는 해당 고주파 대역(예를 들어, 2.3~2.4Ghz)의 공진이 형성됨을 알 수 있다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 분기 급전패턴의 예시를 나타낸다. 도 13에서는 추가 방사체 패턴을 포함하지 않고 분기 급전패턴만 독립적으로 포함하는 안테나 장치에 있어서, 분기 급전패턴의 개수와 위치에 따른 방사 효율이 도시된다.
도 13을 참조하면, (a) 기본 급전 패턴만 존재하는 경우(1개의 접촉점), (b)-(f) 1개 내지 5개의 분기 급전 패턴이 존재하는 경우(2-6개의 접촉점), 및 (g) 1개의 분기 급전패턴이 존재하지만, 급전 포인트 사이의 간격이 상대적으로 넓은 경우에 대한 안테나 구조의 개념도 및 각각의 성능이 도시된다.
예를 들어, (a) 기본 급전패턴만 존재하는 안테나 구조의 경우, 1000MHz 대역과 1750MHz 대역에서 공진한다. 또한 유의미한 공진 대역폭(delta)은 1699MHz부터 1844MHz에 걸쳐 분포한다. 분기 급전패턴이 추가되면 안테나 구조의 전류 이동 경로가 다양해지면서 동일 구조의 안테나 장치에서 대역폭이 증가하는 효과가 나타난다. 예를 들어, 도 13의 (b), (c), (d), (e), (f)는 각각 1, 2, 3, 4, 5개의 분기 급전패턴을 갖는다. 분기 급전패턴은 안테나 구조의 유전체 영역에 형성되며, 따라서 추가적인 안테나 실장 공간을 요구하지 않는다. 도시된 실시 예에서, 공진 대역에서의 효율의 차이는 있으나 일반적으로 분기 급전패턴이 증가함에 따라 대역폭이 증가하는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 기본 급전패턴만 존재하는 경우 대역폭은 145MHz였으나, 2개의 분기 급전패턴을 갖는 경우 대역폭은 174MHz, 5개의 분기 급전패턴을 갖는 경우 대역폭은 187MHz을 갖는다. 각각의 경우에 대한 데이터가 표 4에서 제공된다.
Contact point Start Stop Center Delta
1 1699 1844 1750 145
2 1723 1890 1800 167
3 1730 1904 1800 174
4 1737 1925 1850 188
5 1735 1922 1826 187
6 1745 1938 1850 193
2(wide) 1689 1880 1800 191
또한 추가적으로, 동일한 수의 분기 급전패턴을 포함하는 안테나 장치라도, 분기 급전패턴의 접촉점의 위치에 따라서 대역폭에 변화를 가져올 수 있다. 예를 들어, 도 13의 (g)에 도시된 1개의 분기 급전패턴(2개의 접촉점)을 갖는 안테나 장치의 대역폭(191MHz)은, 도 13의 (b)에 도시된 안테나 장치의 대역폭(167MHz)보다 크다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 추가 방사체의 예시를 나타낸다. 도 14에서는 분기 급전패턴을 포함하지 않고 추가 방사체 패턴만 독립적으로 포함하는 안테나 장치에 있어서, 추가 방사체의 길이에 따른 방사 효율이 도시된다.
도 14를 참조하면, (a) 추가 방사체를 포함하지 않는 실시 예, (b) 중간 길이의 방사체를 포함하는 실시 예, (c) 상대적으로 긴 길이의 방사체를 포함하는 실시 예와, (d) 각각의 경우에 대한 성능이 도시된다.
(a) 추가 방사체를 포함하지 않는 경우, 안테나 장치는 기본적으로 도 13의 (a)에 도시된 기본 급전패턴의 경우와 동일한 결과를 도출한다. 즉, 1000MHz 대역과 1750MHz 대역에서 공진하고, 유의미한 공진 대역폭(delta)은 1699MHz부터 1844MHz에 걸쳐 분포한다. 이제 급전선으로부터 분기하는 추가 방사체를 보유하는 경우(b), 안테나 장치는 1700MHz 대역에서 공진한다. 이 경우, 추가 방사체의 효율은 감소할 수 있다.
도 14의 (c)에 도시된 바와 같이, 안테나 장치가 일단에서 절곡되면서 상대적으로 긴 방사체 패턴을 포함하는 경우, 안테나의 효율은 상승할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이 1800MHz 대역에서 최대 효율을 나타낼 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 통신 기능이 포함된 장치일 수 있다. 예를 들면, 전자 장치는 스마트 폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동전화기(mobile phone), 화상전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC, 랩탑(laptop), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA, PMP, MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 전자 안경과 같은 head-mounted-device(HMD), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 또는 스마트 워치(smartwatch)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 전자 장치는 통신 기능을 갖춘 스마트 가전 제품(smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들자면, 전자 장치는 텔레비전, DVD 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(game consoles), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 전자 장치는 각종 의료기기(예: MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 초음파기 등), 내비게이션 장치, GPS 수신기, EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치 및 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 또는 산업용 또는 가정용 로봇 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 전자 장치는 통신 기능을 포함한 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 입력장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있으며, 전술한 예시들에 한정되지 아니한다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 장치의 예시적인 구조를 나타낸다.
도 15를 참조하면, 전자 장치(1500)는 프로세서(1510), 메모리(1520), 통신 모듈(1530), 센서 모듈(1540), 입력 모듈(1550), 디스플레이(1560), 인터페이스(1570), 오디오 모듈(1580), 전력 관리 모듈(Power Management Module, PMM)(1590), 배터리(1592), 및 SIM 카드(1501)를 포함할 수 있다.
프로세서(1510)는 하나 이상의 AP(application processor)(1512) 및/또는 하나 이상의 CP(communication processor)(1514)를 포함할 수 있다. 도 15에서는 AP(1512) 및 CP(1514)가 프로세서(1510) 내에 포함된 것으로 도시되었으나, AP(1512) 와 CP(1514)는 서로 다른 IC 패키지들 내에 각각 포함될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, AP(1512) 및 CP(1514)는 하나의 IC 패키지 내에 포함될 수 있다.
AP(1512)는 운영체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 AP(1512)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 멀티미디어 데이터를 포함한 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. AP(1512)는, 예를 들면, SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(1510)는 GPU(graphic processing unit)를 더 포함할 수 있다.
CP(1514)는 전자 장치(1500)와 네트워크로 연결된 다른 전자 장치들간의 통신에서 데이터 링크를 관리하고 통신 프로토콜을 변환하는 기능을 수행할 수 있다. CP(1514)는 SoC로 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, CP(1514)는 멀티미디어 제어 기능의 적어도 일부를 수행할 수 있다. CP(1514)는, 예를 들면, 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드(1501))을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 또한, CP(1514)는 사용자에게 음성 통화, 영상 통화, 문자 메시지 또는 패킷 데이터(packet data) 등의 서비스들을 제공할 수 있다.
또한, CP(1514)는 통신 모듈(1530)의 데이터 송수신을 제어할 수 있다. 도 15에서는, CP(1514), 전력 관리 모듈(1590) 또는 메모리(1520) 등의 구성요소들이 AP(1512)와 별개의 구성요소로 도시되어 있으나, 일 실시 예에 따르면, AP(1512)가 전술한 구성요소들의 적어도 일부(예: CP(1514))를 포함하도록 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, AP(1512) 또는 CP(1514)는 각각에 연결된 비휘발성 메모리 또는 다른 구성요소 중 적어도 하나로부터 수신한 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드(load)하여 처리할 수 있다. 또한, AP(1512) 또는 CP(1514)는 다른 구성요소 중 적어도 하나로부터 수신하거나 다른 구성요소 중 적어도 하나에 의해 생성된 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
SIM 카드(1501)는 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드일 수 있으며, 전자 장치의 특정 위치에 형성된 슬롯에 삽입될 수 있다. SIM 카드(1501)는 고유한 식별 정보(예: ICCID(integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI(international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.
메모리(1520)는 내장 메모리 및/또는 외장 메모리를 포함할 수 있다. 내장 메모리는, DRAM, SRAM, SDRAM 등과 같은 휘발성 메모리, 또는 OTPROM(one time programmable ROM), PROM, EPROM, EEPROM, mask ROM, flash ROM, NAND 플래시 메모리, NOR 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 내장 메모리는 SSD일 수 있다. 외장 메모리는 CF(compact flash) 카드, SD 카드, Micro-SD 카드, Mini-SD 카드, Xd 카드 또는 메모리 스틱(Memory Stick) 등과 같은 플래시 드라이브를 더 포함할 수 있다. 외장 메모리는 다양한 인터페이스를 통하여 전자 장치(1500)와 기능적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(1500)는 HDD와 같은 저장 장치(또는 저장 매체)를 더 포함할 수 있다.
통신 모듈(1530)은 무선 통신 모듈(1532) 및/또는 RF 모듈(1534)을 포함할 수 있다. 무선 통신 모듈(1532)은, 예를 들면, Wi-Fi, Bluetooth, GPS, 또는 NFC를 포함할 수 있다. 무선 통신 모듈(1532)은 무선 주파수를 이용하여 무선 통신 기능을 제공할 수 있다. 또한 무선 통신 모듈(1532)은 전자 장치(1500)를 네트워크(예: Internet, LAN, WAN, telecommunication network, cellular network, satellite network 또는 POTS(plain old telephone service) 등)와 연결시키기 위한 네트워크 인터페이스(예: LAN card) 또는 모뎀 등을 포함할 수 있다.
RF 모듈(1534)은 RF 신호의 송수신과 같은 데이터 통신을 담당할 수 있다. RF 모듈(1534)은, 예를 들어 트랜시버(transceiver), PAM(power amp module), 주파수 필터(frequency filter) 또는 LNA(low noise amplifier) 등을 포함할 수 있다. 또한, RF 모듈(1534)은 무선 통신에서 자유 공간상의 전자파를 송수신하기 위한 부품, 예를 들면, 도체 또는 도선 등을 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 안테나 장치는 RF 모듈(1534)에 대응되거나, RF 모듈을 구성하는 적어도 일 부분에 해당할 수 있다.
센서 모듈(1540)은 물리량을 계측하거나 전자 장치(1500)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 센서 모듈(1540)은 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서(예: RGB 센서), 생체 센서, 온/습도 센서, 조도 센서 또는 UV(ultra violet) 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 센서 모듈(1540)은 후각 센서, EMG 센서(electromyography sensor), EEG 센서(electroencephalogram sensor), ECG 센서(electrocardiogram sensor), IR 센서, 홍채 센서 또는 지문 센서 등을 포함할 수 있다. 센서 모듈(1540)은 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
입력 모듈(1550)은 터치 패널, (디지털) 펜 센서, 키(key) 또는 초음파 입력 장치를 포함할 수 있다. 터치 패널은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식으로 터치 입력을 인식할 수 있다. 또한, 상기 터치 패널은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 정전식의 경우, 물리적 접촉 또는 근접 인식이 가능하다. 상기 터치 패널은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 터치 패널은 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다.
(디지털) 펜 센서는, 예를 들면, 사용자의 터치 입력을 받는 것과 동일 또는 유사한 방법 또는 별도의 인식용 시트(sheet)를 이용하여 구현될 수 있다. 상기 키는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키, 키패드, 또는 터치키를 포함할 수 있다. 상기 초음파 입력 장치는 초음파 신호를 발생하는 입력 도구를 통해, 전자 장치에서 마이크로 음파를 감지하여 데이터를 확인할 수 있는 장치로서, 무선 인식이 가능하다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(1500)는 통신 모듈(1530)를 이용하여 이와 연결된 외부 장치(예: 네트워크, 컴퓨터 또는 서버)로부터 사용자 입력을 수신할 수도 있다.
디스플레이(1560)는 패널, 홀로그램, 또는 프로젝터 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 패널은 LCD 또는 AM-OLED 등일 수 있다. 또한 패널은 유연하게(flexible), 투명하게(transparent) 또는 착용할 수 있게(wearable) 구현될 수 있다. 패널은 터치 패널과 하나의 모듈로 구성될 수도 있다. 홀로그램은 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 스크린은 전자 장치(1500)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이(1560)는 패널, 홀로그램, 또는 프로젝터를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
인터페이스(1570)는 HDMI, USB, 광통신(optical communication) 단자 또는 D-sub 단자를 포함할 수 있다. 또한 인터페이스(1570)는 MHL(mobile high-definition link), SD card/MMC(multi-media card) 또는 IrDA(infrared data association)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(1580)은 소리(sound)와 전기신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(1580)은 스피커, 리시버, 이어폰 또는 마이크 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.
전력 관리 모듈(1590)은 전자 장치(1500)의 전력을 관리할 수 있다. 전력 관리 모듈(1590)은 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC(charger integrated circuit) 또는 배터리 또는 연료 게이지(battery or fuel gauge)를 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 14를 참조하여 설명한 안테나 장치(400, 600, 800, 900, 1100)가 도 15에 도시된 전자 장치(1500)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 안테나 장치가 제1 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위한 메인 안테나 패턴과 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위한 추가 방사체 패턴을 포함하는 경우, 프로세서(1510)는 통신 모듈(1530)을 제어하여 전자 장치(1500)가 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역의 신호 중 적어도 하나의 대역의 신호를 송수신하도록 할 수 있다.
예를 들어, 추가 방사체 패턴이 전술한 급전 스위치 구조를 통해서 메인 안테나 패턴과 연결될 수 있다. 이 경우, 프로세서(1510)는 급전 스위치 구조에 선택적으로 급전하여 추가 방사체 패턴이 활성화되도록 하거나, 비활성화 되도록 할 수 있다. 다른 예시에서, 프로세서(1510)는 메인 안테나 패턴과 추가 방사체 패턴에 동시에 급전이 이루어지도록 할 수도 있다.
상술한 스위칭 동작은 전자 장치(1500)의 성능이나 사용자 요구에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1500)이 3G 통신 시스템을 사용하기 위한 스펙을 구비하고, 메인 안테나 패턴이 1900~2100MHz의 대역을 송수신하기에 적절하다면, 프로세서(1510)는 이와 같은 정보에 기초하여 급전 스위치 구조를 제어하여 전자 장치(1500)가 3G 통신에 적절하도록 스위칭할 수 있다.
또한, 전자 장치(1500)는 무선 통신 모듈(1532)을 이용하여 Wi-Fi 망에 연결하거나 또는 GPS 신호를 수신할 수 있다. 프로세서(1510)는 Wi-Fi의 IP 주소 또는 MAC 주소나 GPS의 위치 정보 등에 기초하여 급전 스위치 구조를 제어하여 전자 장치(1500)가 적절한 주파수 대역의 신호를 송수신하도록 할 수 있다. 예를 들어, 추가 방사체가 B40 대역의 신호를 수신하기 위한 패턴이고, 현재 전자 장치(1500)의 위치가 중국으로 판단되는 경우, 프로세서(1510)는 B40용 방사체로 급전되도록 급전 스위치 구조를 제어할 수 있다.
또한, 전자 장치(1500)의 SIM 카드(1501) 또는 메모리(1520)에 저장된 정보에 기초하여 스위칭 동작이 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 저장된 정보가 사용자 혹은 단말이 차이나 모바일(China Mobile) 통신사를 지시하는 경우, 프로세서(1510)는 LTE Band 38, 39, 40 중 전자 장치(1500)가 지원하는 대역의 주파수를 송수신 하도록 스위치 구조를 제어할 수 있다.
또한, AP(1512)에 의해 제어되는 소프트웨어/애플리케이션에 의한 설정을 통해 수동으로 스위칭 동작을 제어하는 것도 가능하다. 이 경우, 사용자는 단순히 디스플레이(1560)에 도시된 설정 화면에서 입력 모듈(1550)을 이용하여 지원 가능한 주파수 대역, LTE Band, 지역, 국가, 및/또는 통신사를 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 본 개시에 따른 전자 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
본 명세서에서, 특정 기능을 수행하기 위한 수단으로서 표현된 요소는 특정 기능을 수행하는 임의의 방식을 포괄하고, 이러한 요소는 특정 기능을 수행하는 회로 요소들의 조합, 또는 특정 기능을 수행하기 위한 소프트웨어를 수행하기 위해 적합한 회로와 결합된, 펌웨어(firmware), 마이크로코드(microcode) 등을 포함하는 임의의 형태의 소프트웨어를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 원리들의 '일 실시예'와 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 이 실시예와 관련되어 특정 특징, 구조, 특성 등이 본 발명의 원리의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 표현 '일 실시예에서'와, 본 명세서 전체를 통해 개시된 임의의 다른 변형 예시들은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.
본 명세서를 통해 개시된 모든 실시예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 무선 통신용 전자 장치를 위한 안테나 장치에 있어서,
    인쇄 회로 기판의 비접지 영역에 형성된 안테나 영역 및 상기 안테나 영역과 급전 회로와 연결된 급전부를 포함하고,
    상기 안테나 영역은:
    상기 인쇄 회로 기판의 접지 영역에 연결된 제1 단부를 포함하고, 상기 제1 단부로부터 상기 비접지 영역 내에서 제1 방향을 따라 제2 단부로 연장된 제1 방사 영역; 및
    상기 제1 방사 영역의 상기 제2 단부로부터 상기 접지 영역과 비접지 영역의 경계에 대응하는 제2 방향을 따라 제3 단부로 연장된 제2 방사 영역을 포함하고,
    상기 급전부는:
    상기 제3 단부에 대응하는 상기 접지 영역의 일 지점과 상기 제1 단부 사이로부터, 상기 제2 단부와 상기 제3 단부 사이의 상기 제2 방사 영역의 제1 지점에 연결된 제1 급전패턴; 및
    상기 제1 급전 패턴의 중간 지점에서 분기되고, 상기 제2 단부와 상기 제3 단부 사이의 상기 제2 방사 영역의 제2 지점에 연결된 제2 급전패턴을 포함하는, 안테나 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 급전패턴의 일부분에서 연장되는 추가 방사체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 비접지 영역은 상기 인쇄 회로 기판이 필컷(fill-cut)되어 형성된 유전체 영역에 생성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 급전패턴과 상기 추가 방사체는 스위칭 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 추가 방사체는 상기 안테나 영역과 커플링되어 플로팅 더미 패턴(floating dummy pattern)으로 사용되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 추가 방사체는 LTE Band 40 주파수 대역을 수신하기 위한 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 영역은, 상기 안테나 영역 상에 배치되며 안테나 방사체를 구성하는 금속 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 장치는 상기 안테나 영역과 C-클립으로 연결되는 방사체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전부는, WCDMA Band1의 신호 및 LTE Band 7, 33, 및 40 중 적어도 하나의 대역의 신호를 송수신하도록 설정된 안테나 장치.
  11. 삭제
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전부는 듀얼 밴드(dual band) 신호를 송수신하도록 설정된 안테나 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 급전패턴으로부터 분기하는 적어도 하나의 추가 급전패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 급전패턴 또는 상기 제2 급전패턴으로부터 분기하는 적어도 하나의 추가 방사체를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 통신용 전자 장치는 휴대용 단말기인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  16. 무선 통신용 전자 장치에 있어서,
    프로세서; 및
    안테나 장치를 포함하는 통신 모듈을 포함하고,
    상기 안테나 장치는 제1 주파수 대역의 신호 또는 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위한, 인쇄 회로 기판의 비접지 영역에 형성된 안테나 영역 및 상기 안테나 영역과 급전 회로와 연결된 급전부를 포함하고,상기 프로세서는 상기 통신 모듈을 제어하여 상기 제1 및 제2 주파수 대역의 신호 중 적어도 하나의 대역의 신호를 송수신하도록 하고,
    상기 안테나 영역은:
    상기 인쇄 회로 기판의 접지 영역에 연결된 제1 단부를 포함하고, 상기 제1 단부로부터 상기 비접지 영역 내에서 제1 방향을 따라 제2 단부로 연장된 제1 방사 영역; 및
    상기 제1 방사 영역의 상기 제2 단부로부터 상기 접지 영역과 비접지 영역의 경계에 대응하는 제2 방향을 따라 제3 단부로 연장된 제2 방사 영역을 포함하고,
    상기 급전부는:
    상기 제3 단부에 대응하는 상기 접지 영역의 일 지점과 상기 제1 단부 사이로부터, 상기 제2 단부와 상기 제3 단부 사이의 상기 제2 방사 영역의 제1 지점에 연결된 제1 급전패턴; 및
    상기 제1 급전 패턴의 중간 지점에서 분기되고, 상기 제2 단부와 상기 제3 단부 사이의 상기 제2 방사 영역의 제2 지점에 연결된 제2 급전패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 전자 장치.

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