WO2024128363A1 - 무선 이어버드 - Google Patents

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WO2024128363A1
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유승우
신만수
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    • H04R2420/07—Applications of wireless loudspeakers or wireless microphones

Definitions

  • This specification relates to an electronic device that receives content, and more specifically, an electronic device that receives content through an antenna.
  • Particular implementations relate to wireless earbuds having an antenna and control circuitry.
  • Electronic devices such as cell phones, electronic accessories for computers, and other electronic equipment may contain wireless circuitry.
  • earbuds can be used as electronic devices to communicate wirelessly with cell phones and other devices.
  • a small electronic device such as a wireless earbird, may be configured to receive content played from a mobile terminal, which is a host device, through a Bluetooth frequency band.
  • Wireless earbuds are wearable electronic devices that are inserted into the human ear.
  • antennas and wireless communication circuits may not operate effectively to radiate wireless signals inside the body of a wireless earbud worn on the human body. Therefore, there is a problem that it is difficult to achieve desired wireless communication performance through wireless communication with surrounding electronic devices.
  • Wireless earbuds can be designed to receive wireless signals through the Bluetooth frequency band, which has a constant bandwidth with a center frequency of about 2.45 GHz.
  • the operational bandwidth of the antenna provided in the wireless earbud needs to be designed to be wider than that of other electronic devices that perform wireless communication through the Bluetooth frequency band. This is because when wearing wireless earbuds, the antenna resonance frequency may change depending on the movement of the human body or the movement of the wireless earbuds in the space inside the ear. Additionally, since the antenna placement space inside the wireless earbud device is small, changes in antenna performance due to manufacturing variations may be sensitive. Accordingly, there is a need to implement electronic devices such as wireless earbuds with improved antennas and control circuits.
  • the radio wave quality may temporarily deteriorate in dense areas with many users, and thus the playback quality may temporarily deteriorate when playing content.
  • content can be played by receiving wireless signals through UWB (ultra-wide band).
  • the antenna structure needs to be implemented to cover the 6.25 to 8.25 GHz band. Additionally, the antenna structure needs to be implemented to cover the 6.25 to 10 GHz band for UWB communication services in various wireless channels.
  • Another object is to provide an electronic device such as wireless earbuds with an improved antenna and control circuit.
  • Another purpose of the present specification is to increase the operating bandwidth of an antenna provided in a wireless earbud.
  • Another purpose of the present specification is to stably receive a wireless signal even when the antenna resonance frequency changes as wireless earbuds are worn.
  • Another purpose of the present specification is to minimize changes in antenna performance due to the narrow antenna placement space inside the wireless earbud device.
  • Another purpose of the present specification is to implement an antenna structure capable of operating in the Bluetooth frequency band and UWB band inside the wireless earbud device.
  • an earbud includes a dielectric structure disposed inside a stalk and formed of a front surface, a back surface, and a side surface; and an radiator formed in the dielectric structure to radiate a wireless signal to the outside of the earbud.
  • the radiator may include a first conductive pattern formed on a first surface of the dielectric structure; a second conductive pattern formed on a second surface perpendicular to the first surface; a third conductive pattern formed on a third surface perpendicular to the first surface and facing the second surface, and including a feed connection pattern and a ground connection pattern; a slot area formed by removing at least a portion of the first conductive pattern on the first side and the third conductive pattern on the third side; and a fourth conductive pattern disposed on the third surface adjacent to the feed connection pattern of the third conductive pattern.
  • the earbud includes a housing having a main body portion with a speaker port and a stalk extending from the main body portion; and a printed circuit board (PCB) configured to be electrically connected to the radiator.
  • the radiator may include a coaxial cable configured to electrically connect the first conductive pattern and the PCB.
  • the first conductive pattern and the coaxial cable may be configured to radiate a signal in a first frequency band.
  • the first conductive pattern and the second conductive pattern may be configured to radiate a signal in a second frequency band different from the first frequency band.
  • the fourth conductive pattern and the slot area may be configured to radiate a signal in a third frequency band higher than the first frequency band and the second frequency band.
  • the slot area may be formed between the power connection pattern and the ground connection pattern.
  • the slot area may be formed to have a first length on one axis of the first surface and a first width on the other axis.
  • the feed connection pattern may be connected to a signal line of the coaxial cable disposed below the dielectric structure, and the ground connection pattern may be connected to a ground structure connected to a second PCB disposed below the dielectric structure.
  • the radiator may include the slot area and a second slot area formed at the same point on the one axis and spaced apart from the slot area on the other axis and formed on the first surface.
  • the radiator may include a third slot area formed on the first surface and spaced apart from the slot area on the other axis.
  • the radiator may include a fourth slot area formed on the first and third surfaces and spaced apart from the slot area on the other axis.
  • the first slot area and the second slot area may be formed to be spaced apart from an end of the first conductive pattern adjacent to the stalk by a second length in the other axis direction.
  • the length of the third slot area may be formed as a third length shorter than the second length in the other axis direction.
  • a length from one end of the fourth slot area to the end of the first conductive pattern may be formed as a fourth length shorter than the second length in the other axis direction.
  • the second length from the end of the first conductive pattern to one end of the first slot area and the second slot area may be formed within a predetermined range based on 4.4 mm.
  • the third length from one end of the third slot area may be in the range of 2.4 to 2.75 mm.
  • the fourth length from one end of the fourth slot area may be within a predetermined range based on 2.8 mm.
  • the second conductive pattern may include a touch sensor.
  • the first conductive pattern may be formed to have a first pattern length in the one axis direction of the stalk, and the second conductive pattern may be formed to have a second pattern length shorter than the first pattern length in the one axis direction.
  • the fourth conductive pattern formed on the third surface facing the second conductive pattern may include a force sensor or a pressure sensor.
  • the fourth conductive pattern may be disposed between the other end of the sub-pattern of the third conductive pattern formed on the third surface and one end of the feed connection pattern formed on the third surface.
  • the third conductive pattern may include the sub-pattern disposed to be spaced apart from one end of the fourth conductive pattern; the power supply connection pattern disposed to be spaced apart from the other end of the fourth conductive pattern and connected to a power supply terminal of the PCB; and the ground connection pattern disposed to be spaced apart from the power supply connection pattern and the slot area and connected to the ground of the PCB.
  • the third conductive pattern is arranged to be spaced apart from the ground connection pattern and the fourth slot area, and a second sub-pattern connected to the first conductive pattern between the slot area and the third slot area. It may further include.
  • the third conductive pattern and the slot area formed on the third surface may be configured to radiate a signal in a third frequency band higher than the second frequency band.
  • the third conductive pattern and the slot area may be configured to have double resonance in the 7 GHz and 10 GHz bands for UWB communication.
  • the third conductive pattern formed on the third surface, the slot area, the second slot area, the third slot area, and the fourth slot area have a third frequency band higher than the second frequency band. It may be configured to radiate a signal.
  • the third conductive pattern, the slot area, the second slot area, the third slot area, and the fourth slot area may be configured to have multiple resonances in a 6GHz to 10GHz band for UWB communication.
  • the signal line of the coaxial cable may be connected to the first conductive pattern.
  • the ground of the coaxial cable may be connected to the ground of the PCB.
  • the first pattern length of the first conductive pattern may be formed to have a length within a predetermined range based on 14.6 mm
  • the second pattern length of the second conductive pattern may be formed to have a length within a predetermined range based on 13.6 mm.
  • the first frequency band may be a frequency band with a center frequency of 2.3GHz to perform Bluetooth communication with an electronic device
  • the second frequency band may be a frequency band with a center frequency of 2.6GHz to perform Bluetooth communication.
  • the first conductive pattern formed on the first surface and the coaxial cable formed on the first surface may radiate a first signal in the first frequency band.
  • the first conductive pattern and the second conductive pattern formed on the second surface perpendicular to the first surface may be configured to radiate a second signal in the second frequency band.
  • One end of the first conductive pattern and one end of the second conductive pattern are formed to be spaced apart, and a current formed in the first conductive pattern may be coupled to the second conductive pattern in the second frequency band. there is.
  • the signal pattern of the first conductive pattern may be formed as a conductive pattern of a predetermined shape to radiate a signal in the first frequency band and the second frequency band.
  • the ground pattern of the first conductive pattern may be electrically connected to the ground of the coaxial cable.
  • the signal pattern of the second conductive pattern may be formed as a conductive pattern of a predetermined shape to radiate a signal in the second frequency band and operate as a touch sensor.
  • the ground pattern of the second conductive pattern may be electrically connected to the ground of the coaxial cable.
  • the signal pattern of the fourth conductive pattern may be formed as a conductive pattern of a predetermined shape to operate as a force sensor.
  • the ground pattern of the fourth conductive pattern may be electrically connected to the ground of the coaxial cable.
  • An electronic device includes a dielectric housing having a main body portion with a port and a protruding portion extending from the main body portion; It may include an antenna disposed within the protrusion to radiate a wireless signal to the outside of the electronic device.
  • the antenna may include a first conductive pattern formed on a first surface within the protrusion; a second conductive pattern formed on a second surface perpendicular to the first surface; a connection portion configured to electrically connect the first conductive pattern to a printed circuit board (PCB); a third conductive pattern formed on a third surface perpendicular to the first surface and facing the second surface, and including a feed connection pattern and a ground connection pattern; a slot area formed by removing at least a portion of the first conductive pattern on the first side and the third conductive pattern on the third side; and a fourth conductive pattern disposed on the third surface adjacent to the feed connection pattern of the third conductive pattern.
  • PCB printed circuit board
  • the first conductive pattern and the connection part may be configured to radiate a signal in a first frequency band.
  • the first conductive pattern and the second conductive pattern may be configured to radiate a signal in a second frequency band different from the first frequency band.
  • the fourth conductive pattern and the slot area may be configured to radiate a signal in a third frequency band higher than the first frequency band and the second frequency band.
  • the slot area may be formed between the power connection pattern and the ground connection pattern.
  • the slot area may be formed to have a first length on one axis and a first width on the other axis on the first surface.
  • the feed connection pattern may be connected to a signal line of the coaxial cable disposed below the dielectric structure, and the ground connection pattern may be connected to a ground structure connected to a second PCB disposed below the dielectric structure.
  • the antenna may include the slot area and a second slot area formed at the same point on the one axis and spaced apart from the slot area on the other axis and formed on the first surface.
  • the antenna may include a third slot area formed on the first surface and spaced apart from the slot area on the other axis.
  • the antenna may include a fourth slot area formed on the first and third surfaces and spaced apart from the slot area on the other axis.
  • the first slot area and the second slot area may be formed to be spaced apart from an end of the first conductive pattern adjacent to the stalk by a second length in the other axis direction.
  • the length of the third slot area may be formed as a third length shorter than the second length in the other axis direction. From one end of the fourth slot area to the end of the first conductive pattern, a fourth length may be formed in the other axis direction that is shorter than the second length.
  • the second conductive pattern may include a touch sensor.
  • the first conductive pattern may be formed to have a first pattern length in the one axis direction of the stalk, and the second conductive pattern may be formed to have a second pattern length shorter than the first pattern length in the one axis direction.
  • the fourth conductive pattern formed on the third surface facing the second conductive pattern may include a force sensor or a pressure sensor. The fourth conductive pattern may be disposed between the other end of the sub-pattern of the third conductive pattern formed on the third surface and one end of the feed connection pattern formed on the third surface.
  • a broadband antenna in an electronic device such as wireless earbuds can be configured to operate in a broadband manner.
  • the operating bandwidth of the antenna can be increased by allowing the current formed in the conductive pattern of the antenna provided in the wireless earbud to be coupled to the touch sensor.
  • a wireless signal when wearing a wireless earbud, a wireless signal can be stably received even when the antenna resonance frequency changes according to the movement of the human body or the movement of the wireless earbud in the space inside the ear.
  • an antenna structure capable of operating in the Bluetooth frequency band and UWB band can be implemented through a conductive pattern disposed on the front of the dielectric structure of a wireless earbud and a conductive pattern with a force sensor disposed on the side.
  • an antenna structure capable of operating in the Bluetooth frequency band and UWB band can be implemented through a conductive pattern on which a force sensor is placed on the side of the dielectric structure and one or more slot areas formed in the conductive pattern on the front.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an example system including a wearable electronic device, such as a wireless earbud, and an electronic device that wirelessly communicates according to the present specification.
  • FIGS. 2 and 3 show a front perspective view and a back perspective view of the earbud according to the present specification.
  • Figures 4a and 4b show the configuration including conductive patterns and device structures disposed inside the earbud according to the present specification from different sides.
  • FIG. 5A compares the reflection coefficient characteristics according to frequency of the earbud inside which the radiator structure of FIGS. 4A and 4B is disposed with the reflection coefficient characteristic of the radiator structure having a single conductive pattern.
  • Figures 5b and 5c show changes in reflection coefficient according to changes in the shape of the RF cable and FPCB in single-mode and dual-mode antenna structures.
  • Figure 6 shows a radiator structure formed with a plurality of conductive patterns inside an earbud according to the present specification.
  • Figure 7 shows a side view and a front view of the radiator structure of Figure 6.
  • FIG. 8 shows a radiator structure and reflection coefficient implemented with a first conductive pattern having a slot region composed of a plurality of slot regions.
  • FIG. 9A shows a structure in which one slot area is formed in the radiator structure of FIG. 6.
  • FIG. 9B shows a structure in which a plurality of slot regions are formed in the radiator structure of FIG. 6.
  • Figure 10a shows reflection coefficient characteristics for each frequency band in the radiator structure of Figure 9a.
  • Figure 10b shows reflection coefficient characteristics for each frequency band in the radiator structure of Figure 9b.
  • Figure 11 shows the single-mode antenna and device structure inside the earbud.
  • Figure 12 shows the dual-mode antenna and device structure inside the earbud according to the present specification.
  • Figure 13 shows a side view, perspective view, and front view of an earbud on which a conductive pattern formed in a single slot structure is disposed.
  • Figure 14 shows a side view, perspective view, and front view of an earbud on which a conductive pattern formed in a multi-slot structure is disposed.
  • Figure 15 compares the current distribution of the single-slot structure and the multi-slot radiator structure.
  • the electronic device described in this specification may be a wearable device.
  • Wireless wearable electronic devices such as wireless earbuds, can communicate with host devices and with each other. Any suitable type of host electronics and wearable wireless electronics may be used in this type of arrangement.
  • the use of wireless hosts, such as cellular phones, computers, or wrist watches, may sometimes be described herein by way of example. Additionally, any suitable wearable wireless electronic device may wirelessly communicate with a wireless host.
  • the use of wireless earbuds to communicate with a wireless host is exemplary only.
  • a wireless electronic device host can wirelessly communicate with an accessory device, such as an earbud.
  • Figure 1 is a configuration diagram of an example system including an electronic device that wirelessly communicates with a wearable electronic device, such as a wireless earbud, according to the present specification.
  • the host electronic device 100a may be a mobile terminal capable of wireless communication or a wearable device other than wireless earbuds, but is not limited thereto.
  • the host electronic device 100a may be implemented as any electronic device capable of wireless communication with wireless earbuds, such as a computer, a laptop computer, a home network content playback device, or a vehicle communication device.
  • the wireless earbud 100 may be configured to include various components.
  • the wireless earbuds 100 may be configured to include an antenna module 200, an RF circuit 10, and a sensor module 20.
  • the wireless earbud 100 may be configured to further include a control circuit 30, a battery 40, and a speaker 50.
  • the host electronic device 100a may be configured to include an antenna module 200a and an RF circuit 10a to perform wireless communication with the earbud 100.
  • the host electronic device 100a may be configured to further include a sensor module 20, a control circuit 30, a battery 40, and a speaker 50, but is not limited thereto.
  • the host electronic device 100a may be configured to include more components than the earbud 100.
  • the antenna module 200 may be configured to receive a wireless signal including voice content from the host electronic device 100a.
  • the antenna module 200 may be configured to receive a wireless signal in a Bluetooth band, for example, a 2.4 to 2.488 GHz band, from the host electronic device 100a.
  • the wireless communication link between the host electronic device 100a and the earbud 100 is not limited to Bluetooth communication. Any wireless communication link capable of supporting short-range wireless communication between the host electronic device 100a and the earbud 100, for example, a short-range wireless communication link in 2.4 GHz, 5 GHz, or other frequency bands, may be used.
  • a wireless communication link in a mobile communication frequency band or a wireless communication link in a millimeter wave band that supports IoT wireless communication may be used.
  • a control command to control playback and volume of voice content can be transmitted to the host electronic device 100a through the antenna module 200.
  • the antenna module 200a of the host electronic device 100a may receive a wireless signal including a control command in the Bluetooth band.
  • Antenna module 200 may be operably coupled with RF circuitry 10 .
  • the antenna module 200 may be connected to the signal pattern of the RF circuit 10 through a power feeder (FP).
  • the antenna module 200 may be connected to the ground pattern of the RF circuit 10 through a ground connection part (GP).
  • the RF circuit 10 may be configured to amplify, filter, and process signals transmitted and received through the antenna module 200.
  • the sensor module 20 may be configured to include at least one sensor.
  • the sensor module 20 may be configured to include, but is not limited to, a proximity sensor capable of detecting the user's movement and proximity, a touch sensor capable of detecting user input, and a pressure sensor.
  • the sensor module 20 may further include an acceleration sensor and a gyro sensor.
  • Control circuit 30 may be operably coupled to sensor module 20, battery 40, and speaker 50.
  • the control circuit 30 may be configured to control the operation of the sensor module 20, battery 40, and speaker 50.
  • the battery 40 may be configured to supply power to various electronic components disposed inside the earbud 100.
  • the battery 40 may be configured to store power when it receives power from a charger and supply power to various electronic components.
  • the speaker 50 may be configured to reproduce voice content received from the host electronic device 100a.
  • the earbud 100 may be configured to have a housing-shaped mechanism structure and have a port such as a speaker port formed on the outside.
  • an antenna module capable of receiving or transmitting wireless signals from the earbud 100 may be disposed inside the housing.
  • Figures 2 and 3 show front and rear perspective views of the earbud according to the present disclosure.
  • the earbud 100 can be divided into a front (100F) and a rear (100R) based on one axis.
  • the housing 120 may include a main body portion 120b in which the speaker port 120a is formed.
  • the speaker port 120a may be formed to face the front of the earbud 100.
  • An elongated protruding portion, such as the stalk portion 122 of the housing 120, may extend outward from the main housing portion 120b.
  • the stalk portion 122 may be formed as an elongated protruding portion having a predetermined length (L) and diameter (D).
  • the main body portion 120b may have a shape that fits the user's ears.
  • the speaker 20 may be mounted on the main body portion 120b and aligned with the speaker port 120a. Speaker 20 may be used to provide sound to the user's ears.
  • Speaker port 120a may be formed from one or more openings in housing 120. One or more layers of plastic or metal mesh may be sandwiched between the speaker 20 and the opening(s) of the housing 120.
  • Housing 120 may be formed of metal, plastic, carbon fiber composite material or other fiber composite material, glass, ceramic, other material, or a combination of these materials.
  • the elongated shape of the stalk 122 allows the user to hold the earbud 100 by hand in the ear.
  • the stalk 122 may extend from the body portion 120b at the rear 100R of the housing 120 and may extend along the longitudinal stalk axis 120. Depending on the application, the stalk 122 may be formed in a certain curved shape in addition to a straight shape.
  • Figure 3 shows a rear perspective view of the earbud 100 of Figure 2.
  • the antenna 200 may have an elongated shape extending along an axis parallel to the length of the stalk 122 .
  • the antenna 200 may be formed from the power feeder 108 to the lower area of the stalk 122, but is not limited thereto.
  • antenna 200 may overlap structures such as battery 26 and other conductive components located in interior region 124 of housing 120. This structure may include conductive material that tends to shield the antenna 200.
  • the antenna feeder 108 may be located at the junction 12J of the housing 120 between the main body 120b and the stalk 122 rather than at a position overlapping the area 124 of the main body 120b. Placing the antenna feeder at the second position 108, such as the junction point 120J, rather than the first position 108', such as the main body 120b, prevents unnecessary radiation and current consumption occurring on other ground planes. This can help minimize it. By minimizing such unnecessary radiation and current consumption, battery current consumption can be reduced and antenna efficiency can be improved.
  • the antenna 200 may be formed of a patterned metal pattern or metal trace on a printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • a PCB may be composed of a flexible printed circuit board (FPCB) (e.g., a printed circuit formed from a sheet of polyimide or other polymer substrate material).
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the electronic device outside the earbud corresponds to the host electronic device 100a of FIG. 1
  • the earbud corresponds to the earbud 100 of FIG. 1, and is wirelessly connected to the host electronic device 100a through the antenna module 200.
  • Communication can be performed.
  • Earbuds are a type of electronic device that receives content through wireless communication with a host electronic device.
  • the earbud may be referred to as TWS ((True Wireless Stereo).
  • TWS (True Wireless Stereo).
  • the radiator structure disposed inside the earbud that performs wireless communication with the host electronic device is described in detail.
  • FIGS. 4A and 4B show configurations including conductive patterns and device structures disposed inside the earbud according to the present specification from different sides.
  • the earbud 100 may be configured to include a housing 120, an radiator 200, and a printed circuit board (PCB) 150.
  • the radiator 200 may be configured to radiate a wireless signal to perform wireless communication with an electronic device external to the earbud 100.
  • the radiator 200 transmits and receives wireless signals and may therefore be referred to as an antenna 200.
  • the housing 120 has a main body portion 120b with a speaker port 120a and a stalk 122 extending from the main body portion.
  • the radiator 200 may be disposed within the stalk 122 and configured to radiate a wireless signal to the outside of the earbud 100.
  • the PCB 150 may be configured to be electrically connected to the radiator.
  • the radiator 200 may be configured to include a first conductive pattern 210 and a second conductive pattern 220 .
  • the radiator 200 may be configured to further include a connection portion 250.
  • the connection unit 250 may be implemented as an RF cable such as a coaxial cable, but is not limited thereto.
  • the first conductive pattern 210 may be formed on the first surface within the stalk 122 .
  • the second conductive pattern 220 may be formed on a second surface perpendicular to the first surface within the stalk 122.
  • the connection portion 250 electrically connects the first conductive pattern 210 and the PCB 150. It can be configured to do so.
  • the first conductive pattern 210 and the connection portion 250 may be configured to radiate a signal in the first frequency band.
  • the first conductive pattern 210 and the second conductive pattern 220 may be configured to radiate signals in a second frequency band different from the first frequency band.
  • the second frequency band may be a higher frequency band than the first frequency band, but is not limited thereto.
  • the connection portion 250 may be configured to include a signal line 251, a dielectric 252, and a ground 253 formed on the inside.
  • the connection unit 250 may be implemented as a coaxial cable including a signal line 251, a dielectric 252, and a ground 253, but is not limited thereto.
  • the signal line 251 of the coaxial cable 250 may be connected to the first conductive pattern 210.
  • the signal line 251 of the coaxial cable 250 may be connected to the power supply connection portion FP of the first conductive pattern 210.
  • the ground 253 of the coaxial cable 250 may be connected to the ground of the PCB 150.
  • the ground 253 of the coaxial cable 250 may be connected to the first conductive pattern 210.
  • the ground 253 of the coaxial cable 250 may be connected to the ground connection part GP of the first conductive pattern 210.
  • the ground 253 of the coaxial cable 250 disposed horizontally on the first conductive pattern 210 may operate as a radiator by radiating the first signal in the first frequency band.
  • the ground 253 of the coaxial cable 250 may be arranged parallel to the first conductive pattern 210 in the lower area of the first conductive pattern 210 .
  • the second conductive pattern 220 may be configured to include a touch sensor.
  • the first conductive pattern 210 and the second conductive pattern 220 may be formed to have a predetermined length on a substantially vertical surface.
  • the first conductive pattern 210 may be formed to have a first length in the first axis direction of the stalk.
  • the second conductive pattern 210 may be formed to have a second length in the first axis direction.
  • the first length of the first conductive pattern 210 may be within a predetermined range of 14.6 mm, but is not limited thereto.
  • the second length of the second conductive pattern 210 may be within a predetermined range of 13.6 mm, but is not limited thereto.
  • the radiator 200 may further include a fourth conductive pattern 240.
  • the fourth conductive pattern 240 disposed on the third side may be configured to include a force sensor 241.
  • the fourth conductive pattern 240 on which the force sensor 241 is disposed may be disposed inside the dielectric case 240c as shown in FIG. 6
  • the first conductive pattern 210 and the coaxial cable 250 may be configured to radiate a signal in the first frequency band.
  • the first conductive pattern 210 and the second conductive pattern 220 may be configured to radiate a signal in a second frequency band that is higher than the first frequency band.
  • the first frequency band may be a frequency band with a center frequency of 2.3GHz to perform Bluetooth communication with an electronic device, but is not limited thereto.
  • the second frequency band may be a frequency band with a center frequency of 2.6GHz to perform Bluetooth communication, but is not limited thereto.
  • Figure 5a compares the reflection coefficient characteristics according to frequency of the earbud inside which the radiator structure of Figures 4a and 4b is disposed with the reflection coefficient characteristic of the radiator structure having a single conductive pattern.
  • Figures 5b and 5c show changes in reflection coefficient according to changes in the shape of the RF cable and FPCB in single-mode and dual-mode antenna structures.
  • the earbuds are capable of providing broadband communication by the first and second conductive patterns 210 and 220 formed on substantially vertical surfaces and the coaxial cable 250 connected to the first conductive pattern 210. It can transmit and receive wireless signals over a range of frequencies.
  • the radiator 200 having first and second conductive patterns 210 and 220 and a connection portion 240 is an antenna with dual resonance characteristics in the first and second frequency bands. It works.
  • a radiator structure with a single conductive pattern operates as an antenna with a single resonance characteristic in a frequency band between the first and second frequency bands.
  • the first conductive pattern 210 formed on the first side and the coaxial cable 250 formed on the first side may be configured to radiate the first signal in the first frequency band.
  • the first conductive pattern 210 and the second conductive pattern 220 formed on the second surface perpendicular to the first surface may be configured to radiate a second signal in the second frequency band.
  • the first frequency band may be a 2.3 GHz band and the second frequency band may be a higher frequency band than the first frequency band, but the present invention is not limited thereto.
  • the second frequency band may be the 2.55 GHz band or the 2.6 GHz band, but is not limited thereto.
  • the antenna structure inside the earbud may be formed in a structure in which flexible printed circuit boards (FPCBs) on which a plurality of electronic components can be arranged are interconnected.
  • FPCBs flexible printed circuit boards
  • the FPCB 160 disposed on the upper part of the PCB 150 may be configured to be connected to the second FPCB 162.
  • the ground pattern of the FPCB 160 and the ground pattern of the second FPCB 162 may be interconnected.
  • a plurality of proximity sensors 121a may be provided on the side of the second FPCB 162, and a voice pickup unit (VPU, 121b) may be disposed between the proximity sensors 121a.
  • One end of the connected FPCB 164 may be configured to be connected to the PCB 150, and the other end may be configured to be connected to the FPCB 160.
  • the operating frequency of the antenna provided in the earbud that performs wireless communication through Bluetooth may be configured with a center frequency of about 2.45 GHz and a predetermined bandwidth.
  • the antenna operating in a single frequency band The operating bandwidth (BW1) of can be set to about 100 MHz.
  • the antenna's operating bandwidth (BW1) which is set to about 100 MHz, can cover the bandwidth for Bluetooth wireless communication.
  • changes in antenna performance may occur due to differences in the manufacturing of the antenna placed inside the earbud or when it is inserted into the ear and used. Accordingly, there is a problem that it is difficult to apply an antenna with a bandwidth of about 100 MHz to an earbud.
  • the operating bandwidth (BW2) of the antenna according to the present specification operating in multiple frequency bands can be set to about 400 MHz or more.
  • the operating frequency of the antenna according to the present specification is about 2.25 to 2.6 GHz, and the corresponding operating bandwidth (BW2) can be set to about 450 MHz. Therefore, an antenna with dual-band resonance characteristics according to the present specification can be applied to an earbud.
  • the earbud can be used stably even if there is a manufacturing deviation of the antenna placed inside the earbud or a change in antenna performance when inserted into the ear and used.
  • changes in antenna performance may occur due to 1) dielectric constant deviation of the structure disposed inside the earbud, 2) assembly deviation of the structure disposed inside the earbud, and 3) deviation in the user environment when using the earbud.
  • an antenna resonance frequency deviation of approximately 45 to 90 MHz may occur depending on a dielectric constant deviation of approximately 5 to 10%.
  • the assembly deviation due to the flexible circuit board placed inside the earbud may be greater than the assembly deviation of other components.
  • an antenna resonance frequency deviation of about 170 MHz may occur. Therefore, this specification proposes a broadband antenna structure disposed inside an earbud with a bandwidth of about 400 MHz or more. To this end, this specification proposes a dual-mode broadband antenna structure that operates in a first mode in a first frequency band, a low frequency band, and in a second mode, a second frequency band in a high frequency band.
  • Figure 5b shows the change in reflection coefficient according to the shape change of the RF cable and FPCB in the single-mode antenna structure in which only the first conductive pattern inside the earbud of Figures 4a and 4b is formed.
  • Figure 5c shows the change in reflection coefficient according to the shape change of the RF cable and FPCB in the dual-mode antenna structure having a first conductive pattern and a second conductive pattern connected to the RF cable inside the earbud of Figures 4a and 4b.
  • the resonant frequency of the single-mode antenna may change from a frequency lower than 2.2 GHz to a frequency higher than 2.6 GHz depending on the shape change and shaking of the FPCBs 160 and 162. there is. In this regard, the resonant frequency may be shifted by about 0.4 GHz depending on the shape change and shaking of the FPCBs 160 and 162. Referring to FIGS. 4A, 4B, and 5B (b), the resonant frequency of the single-mode antenna may change from about 2.45 GHz to a lower frequency of 2.3 GHz depending on the shape change and shaking of the RF cable 240.
  • the dual mode antenna 200 may be designed to have dual resonance in the approximately 2.3 GHz band and the 2.6 GHz band.
  • the antenna operating band changes to about 2.2 GHz band and 2.4 GHz band according to the shape change and shaking of the RF cable 240 and FPCB (160, 162). Therefore, even if the shape change and shaking of the RF cable 240 and the FPCBs 160 and 162 are all taken into consideration, the degree of change in the resonance frequency of the dual-mode antenna 200 is reduced compared to the single-mode antenna.
  • the dual-mode antenna 200 shows less change in resonance frequency due to other environmental changes, such as shape changes and shaking of the cable 240 and the FPCBs 160 and 162.
  • the FPCBs 160 and 162 may be attached to a cradle structure such as a metal frame 165 using adhesive tape.
  • a guide structure may be installed to guide the RF cable 240 in order to minimize movement of the resonance frequency due to change in shape or shaking of the RF cable 240.
  • the radiator structure disposed inside the earbud needs to operate in a frequency band for UWB (ultra-wide band) communication in addition to the Bluetooth frequency band.
  • wireless earbuds may be designed to receive wireless signals through a Bluetooth frequency band with a constant bandwidth with a center frequency of about 2.45 GHz.
  • the operational bandwidth of the antenna provided in the wireless earbud needs to be designed to be wider than that of other electronic devices that perform wireless communication through the Bluetooth frequency band. This is because when wearing wireless earbuds, the antenna resonance frequency may change depending on the movement of the human body or the movement of the wireless earbuds in the space inside the ear. Additionally, since the antenna placement space inside the wireless earbud device is small, changes in antenna performance due to manufacturing variations may be sensitive. Accordingly, there is a need to implement electronic devices such as wireless earbuds with improved antennas and control circuits.
  • the radio wave quality may temporarily deteriorate in dense areas with many users, and thus the playback quality may temporarily deteriorate when playing content.
  • content can be played by receiving wireless signals through Wi-Fi and/or ultra-wide band (UWB).
  • Wi-Fi and/or ultra-wide band UWB
  • the antenna structure (radiator structure) needs to be implemented to cover the 6.25 to 8.25 GHz band.
  • the antenna structure needs to be implemented to cover the 6.25 to 10 GHz band for UWB communication services in various wireless channels.
  • the antenna structure needs to be implemented to resonate in the Bluetooth frequency band and UWB frequency band under a unibody structure.
  • Figure 6 shows a radiator structure formed with a plurality of conductive patterns inside the earbud according to the present specification.
  • the conductive patterns of the radiator structure of FIG. 6 may include one or more slot areas.
  • Figure 7 shows a side view and a front view of the radiator structure of Figure 6.
  • FIG. 7(a) shows a side view of the radiator structure of FIG. 6, and
  • FIG. 7(b) shows a front view of the slot regions of the radiator structure of FIG. 6.
  • the earbud 100 may be configured to include a housing 120, a printed circuit board (PCB) 150, a dielectric structure 201, and an radiator 200.
  • the dielectric structure 201 may be formed of a dielectric injection product, and the radiator 200 implemented with a plurality of conductive patterns may be referred to as an antenna.
  • the housing 120 may include a main body portion 120b with a speaker port 120a and a stalk 122 extending from the main body portion 120b.
  • a dielectric structure 201 may be disposed inside the stalk 122.
  • the dielectric structure 201 may be formed to include a front surface, a back surface, and a side surface.
  • the front surface of the dielectric structure 201 may be referred to as a first surface, and one side and the other side of the dielectric structure 201 may be referred to as a second surface and a third surface, respectively.
  • the radiator 200 may be formed in the dielectric structure 201 and configured to radiate a wireless signal to the outside of the earbud 100.
  • the PCB 150 may be configured to be electrically connected to the radiator 200.
  • the radiator 200 may be configured to include a plurality of conductive patterns.
  • the radiator 200 is configured to include a first conductive pattern 210 and a second conductive pattern 220 and can operate in the first and second frequency bands of the Bluetooth band.
  • the radiator 200 is configured to include a first conductive pattern 210, a second conductive pattern 220, and a fourth conductive pattern 230, and can operate in the UWB band in addition to the Bluetooth band.
  • the radiator 200 is configured to include the first conductive pattern 210 to the fourth conductive pattern 240 and can operate in the UWB band in addition to the Bluetooth band.
  • the radiator 200 can operate in the UWB band in addition to the Bluetooth band through the first to fourth conductive patterns 210 to 240 and the slot region 210s.
  • the first conductive pattern 210 may be formed on the first surface S1 of the dielectric structure 201.
  • the first conductive pattern 210 may be formed on the second surface (S2) perpendicular to the first surface (S1) of the dielectric structure 201.
  • the coaxial cable 250 may be configured to electrically connect the first conductive pattern 210 and the PCB 150.
  • a third conductive pattern 230 may be formed on the third surface S3 perpendicular to the first surface S1 of the dielectric structure 201 and facing the second surface S2.
  • the third conductive pattern 230 may be connected to the first conductive pattern 210 to form a first radiation structure operating in the first frequency band of the radiator 200.
  • the third conductive pattern 230 may be configured to include a power supply connection pattern 230f and a ground connection pattern 230g.
  • the third conductive pattern 230 is connected to the first conductive pattern 210, and the second conductive pattern 220 is spaced apart from the first conductive pattern 210 and operates in the second frequency band of the radiator 200.
  • a fourth conductive pattern 240 may be disposed on the third surface S3 of the dielectric structure 201.
  • the fourth conductive pattern 240 may be disposed adjacent to the power supply connection pattern 230f of the third conductive pattern 230.
  • At least a portion of the first conductive pattern 210 on the first surface S1 of the dielectric structure 201 and the third conductive pattern 230 on the third surface S3 of the dielectric structure 201 are removed to form a slot area. (210s) may be formed.
  • the first conductive pattern 210 and the coaxial cable 250 may be configured as a first radiation structure to radiate a signal in a first frequency band.
  • the first conductive pattern 210 and the second conductive pattern 220 may be configured as a second radiation structure to radiate a signal in a second frequency band different from the first frequency band.
  • the first conductive pattern 210 formed on the first side (S1) of the dielectric structure 210 is integrated with the third conductive pattern 230 formed on the third side (S3) of the dielectric structure 201. It can be implemented.
  • the fourth conductive pattern 240 and the slot area 210s may be configured as a third radiation structure to radiate a signal in a third frequency band that is higher than the first and second frequency bands.
  • a slot area 210s may be formed between the power supply connection pattern 230f and the ground connection pattern 230g.
  • the slot area 210s may be formed to have a first length L1 on one axis of the first surface S1 of the dielectric structure 201 and a first width W1 on the other axis.
  • the power supply connection pattern 230f of the third conductive pattern 230 may be connected to the signal line 251 of the coaxial cable 250.
  • the ground connection pattern 230g of the third conductive pattern 230 may be connected to the ground structure 150g of the second PCB 150b.
  • Coaxial cable 250 may be placed underneath the dielectric structure 201.
  • the second PCB 150b may be disposed below the dielectric structure 201.
  • the radiator 200 of the earbud 100 may be composed of a plurality of conductive patterns and a plurality of slot regions.
  • the radiator 200 may be configured to include two or more of the slot area 210s, the second slot area 220s, the third slot area 230s, and the fourth slot area 240s.
  • the second slot area 220s may be formed at the same point on one axis as the slot area 210s.
  • the third slot area 230s may be formed on the first surface S1 of the dielectric structure 201 and spaced apart from the slot area 210s on the other axis.
  • the fourth slot region 240s may be formed on the first surface S1 and the third surface S3 of the dielectric structure 201 while being spaced apart from the slot region 210s on the other axis.
  • the first slot area 210s and the second slot area 220s may be formed to be spaced apart from the end of the first conductive pattern 210 adjacent to the end of the stalk 122 by a second length L2 in the other axis direction. there is.
  • the second length L2 from the end of the first conductive pattern 210 to one end of the first slot area 210s and the second slot area 220s may be formed within a predetermined range based on 4.4 mm. .
  • the length of the third slot area 230s may be formed as a third length L3 that is shorter than the second length L2 in the other axis direction.
  • the third length L3 from one end of the third slot area 230s may be in the range of 2.4 to 2.75 mm.
  • the length from one end of the fourth slot area 240s to the end of the first conductive pattern 210s may be formed as a fourth length L4 that is shorter than the second length L2 in the other axis direction.
  • the fourth length L4 from one end of the fourth slot area 240s may be formed within a predetermined range based on 2.8 mm.
  • the first conductive pattern 210 may be formed to have a first pattern length Lp1 in the first axis direction of the stalk.
  • the second conductive pattern 220 may be formed to have a second pattern length Lp2 in the first axis direction of the stalk.
  • the signal line 251 of the coaxial cable 250 may be connected to the first conductive pattern 210.
  • the ground 253 of the coaxial cable 250 may be connected to the ground of the PCB 150.
  • the first conductive pattern 210 and the coaxial cable 250 may be configured to radiate a signal in the first frequency band.
  • the first conductive pattern 210 and the second conductive pattern 220 may be configured to radiate signals in a second frequency band different from the first frequency band.
  • the first pattern length Lp1 of the first conductive pattern 210 may be formed within a predetermined range based on 14.6 mm, but is not limited thereto.
  • the second pattern length Lp2 of the second conductive pattern 210 may be formed to have a length within the range of 8 mm to 14.6 mm, but is not limited thereto.
  • the second pattern length Lp2 of the second conductive pattern 210 may be formed within a predetermined range based on 13.6 mm, but is not limited thereto.
  • the first frequency band may be set to a frequency band with a center frequency of 2.3GHz to perform Bluetooth communication with an electronic device.
  • the second frequency band may be set to a frequency band with a center frequency of 2.6 GHz to perform Bluetooth communication.
  • the fourth conductive pattern 240 formed on the third surface (S3) of the dielectric structure 201 facing the second conductive pattern 220 uses a force sensor 251 or a pressure sensor. It can be included.
  • the fourth conductive pattern 240 may be disposed between the other end of the sub-pattern 231 of the third conductive pattern 230 and one end of the power supply connection pattern 230f.
  • the sub-pattern 231 and the power supply connection pattern 230f of the third conductive pattern 230 may be formed on the third surface S3 of the dielectric structure 201.
  • the third conductive pattern 230 disposed on the third surface S3 of the dielectric structure 201 may be formed into an optimal shape in consideration of the operating frequency band of the radiator 200.
  • the third conductive pattern 230 may be configured to include a sub-pattern 231, a power supply connection pattern 230f, and a ground connection pattern 230g.
  • the third conductive pattern 230 may be configured to include a sub-pattern 231, a second sub-pattern 232, a power supply connection pattern 230f, and a ground connection pattern 230g.
  • the sub-pattern 231 of the third conductive pattern 230 may be arranged to be spaced apart from one end of the fourth conductive pattern 240.
  • the power supply connection pattern 230f of the third conductive pattern 230 may be arranged to be spaced apart from the other end of the fourth conductive pattern 240.
  • the power supply connection pattern 230f of the third conductive pattern 230 may be connected to a power supply terminal or signal pattern of the PCB 150.
  • the ground connection pattern 230g of the third conductive pattern 230 may be arranged to be spaced apart from the power supply connection pattern 230f by the slot area 210s.
  • a slot area 210s may be formed between the feed connection pattern 230f and the ground connection pattern 230g of the third conductive pattern 230.
  • the second sub-pattern 232 of the third conductive pattern 230 may be arranged to be spaced apart from the ground connection pattern 230g and the fourth slot region 240s.
  • a fourth slot area 240s may be formed between the ground connection pattern 230g of the third conductive pattern 230 and the second sub-pattern 232.
  • the third conductive pattern 230 and the slot region 210s formed on the third surface S3 of the dielectric structure 201 may be configured to radiate a signal in a third frequency band that is higher than the second frequency band.
  • the third conductive pattern 230 and the slot area 210s may be configured to have double resonance in the 7 GHz and 10 GHz bands for UWB communication.
  • the radiator 200 of the earbud can form a plurality of slot areas to make the frequency band for UWB communication wider.
  • the third conductive pattern 230 formed on the third surface S3 of the dielectric structure 201 and the plurality of slot regions formed in the first and third conductive patterns 210 and 230 are lower than the second frequency band. It may be configured to radiate a signal in a high third frequency band.
  • the third conductive pattern 230, slot area 210s, second slot area 220s, third slot area 230s, and fourth slot area 240s may be configured to radiate a signal in a third frequency band. there is.
  • the third conductive pattern 230, slot area 210s, second slot area 220s, third slot area 230s, and fourth slot area 240s are configured to have multiple resonance in the 6GHz to 10GHz band for UWB communication. It can be configured.
  • the coaxial cable 250 may be configured to include a signal line 251, a dielectric 252, and a ground 253 formed on the inside.
  • the signal line 251 of the coaxial cable 250 may be connected to the first conductive pattern 210.
  • the signal line 251 of the coaxial cable 250 may be connected to the power supply connection portion FP of the first conductive pattern 210.
  • the ground 253 of the coaxial cable 250 may be connected to the ground of the PCB 150.
  • the ground 253 of the coaxial cable 250 may be connected to a point of the first conductive pattern 210.
  • the ground 253 of the coaxial cable 250 may be connected to the ground connection part GP of the first conductive pattern 210.
  • the ground 253 of the coaxial cable 250 disposed horizontally on the first conductive pattern 210 may operate as a radiator by radiating the first signal in the first frequency band.
  • the ground 253 of the coaxial cable 250 may be arranged parallel to the first conductive pattern 210 in the lower area of the first conductive pattern 210 .
  • the second conductive pattern 220 may be configured to include a touch sensor.
  • the first conductive pattern 210 and the second conductive pattern 220 may be formed to have a predetermined length on a substantially vertical surface.
  • the first conductive pattern 210 may be formed to have a first length in the first axis direction of the stalk.
  • the second conductive pattern 210 may be formed to have a second length in the first axis direction.
  • the first length of the first conductive pattern 210 may be within a predetermined range of 14.6 mm, but is not limited thereto.
  • the second length of the second conductive pattern 210 may be within a predetermined range of 13.6 mm, but is not limited thereto.
  • the first conductive pattern 210 and the coaxial cable 250 may be configured to radiate the first signal in the first frequency band.
  • the first conductive pattern 210 and the second conductive pattern 220 may be configured to radiate signals in a second frequency band different from the first frequency band.
  • the first frequency band may be a frequency band with a center frequency of 2.3GHz to perform Bluetooth communication with an electronic device.
  • the second frequency band may be a frequency band with a center frequency of 2.6GHz to perform Bluetooth communication.
  • the fourth conductive pattern 240 and the slot region 210s may be configured to radiate signals in a third frequency band that is higher than the first and second frequency bands.
  • the third frequency band may be configured to include a 6 GHz band, 7 GHz band, or 10 GHz band for UWB communication.
  • the first conductive pattern 210 formed on the first surface (S1) of the dielectric structure 201 and the coaxial cable 250 formed on the first surface (S1) are configured to radiate the first signal in the first frequency band. It can be.
  • the first conductive pattern 210 and the second conductive pattern 220 formed on the second surface S2 perpendicular to the first surface S1 may be configured to radiate a second signal in a second frequency band.
  • One end of the first conductive pattern 210 and one end of the second conductive pattern 220 may be spaced apart from each other.
  • Current formed in the first conductive pattern 210 may be coupled to the second conductive pattern 220 in the second frequency band.
  • First and second currents may be generated on the first and second conductive patterns 210 and 220, respectively.
  • the second direction may be formed orthogonal.
  • the first direction of the first current formed on the first surface may be the x-axis or y-axis direction on the first conductive pattern 210.
  • the second direction of the second current formed on the second surface may be the z-axis direction on the second conductive pattern 220. Accordingly, the radiator 200 can operate in a wide band in the first frequency band and the second frequency band.
  • the signal pattern of the first conductive pattern 210 may be formed as a conductive pattern of a predetermined shape to radiate a signal in the first frequency band and the second frequency band.
  • the ground pattern of the first conductive pattern 210 may be electrically connected to the ground of the coaxial cable 250.
  • the signal pattern of the second conductive pattern 220 may be formed as a conductive pattern of a predetermined shape to radiate a signal in the second frequency band and operate as a touch sensor.
  • the ground pattern of the second conductive pattern 220 may be electrically connected to the ground of the coaxial cable 250.
  • the signal pattern of the fourth conductive pattern 240 may be formed as a conductive pattern of a predetermined shape to operate as a force sensor. Alternatively, the force sensor 241 may be placed on the substrate and the fourth conductive pattern 240 may be formed on the entire surface of the substrate.
  • the ground pattern of the fourth conductive pattern 240 may be electrically connected to the ground of the coaxial cable 250.
  • the radiator 200 provided in the earbud according to the present specification may be implemented with a first conductive pattern 210 in which a slot region 210s composed of a plurality of slot regions is formed and a conductive pattern connected thereto.
  • FIG. 8 shows the radiator structure and reflection coefficient implemented with a first conductive pattern in which a slot region composed of a plurality of slot regions is formed.
  • the radiator 200b of FIG. 8(a) may be implemented as a first conductive pattern 210 in which a slot region 210s composed of a plurality of slot regions is formed.
  • the radiator 200b includes a first conductive pattern 210, a second conductive pattern 220 including a touch sensor, and a third conductive pattern connected to the first conductive pattern 210. It may include a pattern 230.
  • the radiator 200b may be implemented not to include the fourth conductive pattern 240 on which the force sensor 241 is disposed.
  • a resonance point may not exist in the UWB band even if a conductive pattern and slot area for a UWB radiator exist. Additionally, even if a force sensor is present, if a conductive pattern and slot area for the UWB radiator do not exist, a resonance point may not exist in the UWB band.
  • the first conductive pattern 210 and the coaxial cable 250 may be configured to radiate a first signal in a first frequency band.
  • the first conductive pattern 210 and the second conductive pattern 220 may be configured to radiate signals in a second frequency band different from the first frequency band.
  • the slot regions 210s to 240s of the first conductive pattern 210 may be configured to radiate signals in the third frequency band.
  • the radiator 200b cannot be configured to completely cover the entire frequency band of 6 GHz to 10 GHz or 7 GHz to 10 GHz for UWB communication without the fourth conductive pattern 240 on which the force sensor 241 is disposed.
  • FIG. 9A shows a structure in which one slot area is formed in the radiator structure of FIG. 6.
  • FIG. 9B shows a structure in which a plurality of slot regions are formed in the radiator structure of FIG. 6.
  • Figure 10a shows reflection coefficient characteristics for each frequency band in the radiator structure of Figure 9a.
  • Figure 10a(a) shows the reflection coefficient characteristics of the radiator 200a structure in the Bluetooth frequency band including the first and second frequency bands.
  • Figure 10a(b) shows the reflection coefficient characteristics of the radiator 200a structure in the UWB frequency band including the third frequency band.
  • Figure 10a(c) shows the reflection coefficient characteristics of the radiator 200a structure in the entire frequency band including the first to third frequency bands.
  • Figure 10b shows reflection coefficient characteristics for each frequency band in the radiator structure of Figure 9b.
  • Figure 10a(b) shows the reflection coefficient characteristics of the radiator 200 structure in the Bluetooth frequency band including the first and second frequency bands.
  • Figure 10b(b) shows the reflection coefficient characteristics of the radiator 200 structure in the UWB frequency band including the third frequency band.
  • Figure 10b(c) shows the reflection coefficient characteristics of the radiator 200 structure in the entire frequency band including the first to third frequency bands.
  • the radiator 200a includes a first conductive pattern 210, a second conductive pattern 220, a fourth conductive pattern 240, and a first slot region 210s formed thereon. It may be configured to include a coaxial cable 250.
  • the fourth conductive pattern 240 inside the dielectric case 241 is centered at 2.33 GHz. It is configured to radiate a signal in a first frequency band.
  • the first conductive pattern 210 and the second conductive pattern 220 are configured to radiate signals in a second frequency band centered around 2.53 GHz.
  • the fourth conductive pattern 240 and the first slot region 210s are configured to radiate a signal through double resonance in the third frequency band.
  • the fourth conductive pattern 240 and the slot region 210s may be configured to have a dual resonance centered at 7.2 GHz and 10 GHz.
  • the radiator 200 includes a first conductive pattern 210, a second conductive pattern 220, and a fourth conductive pattern in which first to fourth slot regions 210s to 240s are formed. It may be configured to include a pattern 240 and a coaxial cable 250. Some of the first and fourth slot regions 210s and 240s may be formed in the third conductive pattern 230 connected to the first conductive pattern 210.
  • the first conductive pattern 210 and the coaxial cable 250 are configured to radiate a signal in a first frequency band centered on 2.2 GHz.
  • the first conductive pattern 210 and the second conductive pattern 220 are configured to radiate signals in a second frequency band centered on 2.55 GHz.
  • the force sensor operates as a source that excites the conductive pattern and slot area that operate as an radiator in the UWB frequency band.
  • the fourth conductive pattern 240 and the first to fourth slot regions 210s to 240s are configured to radiate signals through multiple resonance in the third frequency band.
  • the fourth conductive pattern 240 and the first to fourth slot regions 210s to 240s may be configured to have dual resonance at 6.3 GHz, 6.7 GHz, and 7.0 GHz.
  • the fourth conductive pattern 240 and the first to fourth slot regions 210s to 240s may be configured to have a double resonance centered at 8.5 GHz and 9.7 GHz. Accordingly, as the number of slot areas increases, the number of multiple resonance points increases, thereby expanding the operating frequency band of the radiator 200.
  • a plurality of conductive patterns constituting the radiator 200 of the earbud according to the present specification may be configured to be connected to a signal line and/or ground.
  • the radiator and device structure inside the earbud according to the present specification may be structured as shown in FIGS. 11 and 12.
  • Figure 11 shows the single mode antenna and device structure inside the earbud.
  • Figure 12 shows the dual-mode antenna and device structure inside the earbud according to the present specification.
  • the single mode antenna may be configured to operate in the first and second frequency bands, which are the Bluetooth frequency bands.
  • the dual-mode antenna may be configured to operate in the first and second frequency bands, which are the Bluetooth frequency band, and the third frequency band, which is the UWB frequency band.
  • the radiator 200a operating in a single mode inside the earbud may be configured to include a first conductive pattern 210 and a second conductive pattern 220 provided with a touch sensor.
  • the first conductive pattern 210 may be configured to include a signal pattern 211 and a ground pattern 212.
  • the second conductive pattern 220 may be arranged to be spaced apart from the first conductive pattern 210 .
  • One end of the coaxial cable 250 connected to the first conductive pattern 210 may be formed as a feed connector FP and connected at the first position P1.
  • the signal pattern 211 of the first conductive pattern 210 may be connected to the ground pattern 212 through a ground connector (GP).
  • the other end of the coaxial cable 250 connected to the PCB 150 may be connected at the second position (P2).
  • a slot area 210s may be formed between the feed connection part FP and the ground connection part GP.
  • the radiator 200a operating in a single mode may be configured as a single-mode antenna with dual resonance in the first and second frequency bands, as shown in FIG. 10A. Meanwhile, when the fourth conductive pattern 240 equipped with a force sensor is included, the fourth conductive pattern 240 and the slot region 210s of the radiator 200a may be configured to have a double resonance centered at 7.2 GHz and 10 GHz. .
  • the radiator 200 operating in a dual mode inside the earbud includes a first conductive pattern 210, a second conductive pattern 220 with a touch sensor, and a first conductive pattern with a force sensor. It may be configured to include four conductive patterns 240 and slot regions 210s to 240s.
  • the first conductive pattern 210 may be configured to include a signal pattern 211 and a ground pattern 212.
  • the second conductive pattern 220 may be arranged to be spaced apart from the first conductive pattern 210 .
  • One end of the coaxial cable 250 connected to the first conductive pattern 210 may be formed as a feed connector FP and connected at the first position P1.
  • the signal pattern 211 of the first conductive pattern 210 may be connected to the ground pattern 212 through a ground connector (GP).
  • the other end of the coaxial cable 250 connected to the PCB 150 may be connected at the second position (P2).
  • the pattern shape of a portion of the first conductive pattern 210 can be implemented in the form of a UWB antenna pattern with less ground effect.
  • a slot area 230s may be formed in the first conductive pattern 210.
  • a slot area 210s may be formed between the feed connection part FP and the ground connection part GP.
  • the end of the first conductive pattern 210 where the slot region 230s is formed may form a sub-pattern 213 that operates as a radiator in the UWB frequency band.
  • the radiator 200 may be configured as a dual-mode antenna that dual-resonates in the first and second frequency bands and multi-resonates in the third frequency band, as shown in FIG. 10B.
  • the BT pattern part can operate as ground.
  • the UWB pattern portion can operate as ground.
  • UWB antenna patterning can be achieved by removing a portion of the ground pattern 212 of the first conductive pattern 210.
  • the shape of the antenna pattern portion other than the slot area of the first conductive pattern 210 adjacent to the second conductive pattern 220 equipped with a touch sensor is as shown in FIGS. 9A and 11. It may be formed to be identical to the shape of the antenna pattern portion.
  • One end of the PCB 150 may be formed adjacent to the end of the ground pattern 212 of the first conductive pattern 210.
  • the FPCB 160 may be configured to connect the PCB 150 and the first conductive pattern 210.
  • the second FPCB 162 may be placed on the metal frame 165 that forms an inner side area formed by the curved surface of the main body portion.
  • the FPCB 160 may be formed to surround a metal frame 165 that forms an inner side area formed by the curved surface of the main body portion.
  • the second FPCB 162 may also be formed to surround the metal frame 165 that forms the inner side area formed by the curved surface of the main body portion.
  • the radiator structure of the earbud according to the present specification may be formed as a single slot structure or a multi-slot structure.
  • Figure 13 shows a side view, a perspective view, and a front view of an earbud on which a conductive pattern formed in a single slot structure is disposed.
  • Figure 14 shows a side view, perspective view, and front view of an earbud on which a conductive pattern formed in a multi-slot structure is disposed.
  • the first conductive pattern 210 may be configured to radiate a signal in the Bluetooth frequency band.
  • the first conductive pattern 210 may be formed to be connected to the third conductive pattern 230 .
  • the feed connection pattern 230f of the third conductive pattern 230 forming the slot area 210s may be connected to the feed connection portion FP, which is one end of the coaxial cable 250.
  • the ground connection pattern 230g of the third conductive pattern 230 forming the slot area 210s may be connected to the ground connection portion GP.
  • the fourth conductive pattern 240 may be disposed inside the dielectric cover 240c of FIG. 13 to radiate a signal in the UWB frequency band.
  • a force sensor 241 or a pressure sensor may be disposed on the fourth conductive pattern 240 .
  • a first slot region 210s is formed in the first and third conductive patterns 210 and 230, so that the radiator 200a may have a single slot structure.
  • the radiator 200 may be configured as a multi-slot structure.
  • a first slot region 210s may be formed in the first and third conductive patterns 210 and 230.
  • a second slot area 220s may be formed in the first conductive pattern 210s and spaced apart from the first slot area 210s in one axis direction.
  • a third slot area 230s may be formed in the first conductive pattern 210s by being spaced apart from the first slot area 210s in the other axis direction.
  • a fourth slot area 240s may be formed in the first and third conductive patterns 210 and 230 and spaced apart from the first slot area 210s.
  • the end portion of the first conductive pattern 210 where the third slot region 230s is formed may form sub-patterns 213a and 213 that operate as radiators in the UWB frequency band. Accordingly, the radiator 200 may be configured to have multiple resonances in the UWB frequency band.
  • the operating frequency band can be expanded to the second frequency band of the Bluetooth frequency band by the first and second conductive patterns 210 and 220.
  • the operating frequency band can be expanded to the second frequency band of the Bluetooth frequency band by the first and second conductive patterns 210 and 220.
  • the operating frequency band of the second frequency band may also be further expanded.
  • FIGS. 9A and 15(a) show the radiator 200a in which slot regions 210s are formed in the first and third conductive patterns 210 and 230.
  • FIGS. 9B and 15B show the radiator 200 in which first to fourth slot regions 210s to 240s are formed in the first and third conductive patterns 210 and 230.
  • the structures of the radiators 200a and 200 in FIGS. 15(a) and 15(b) all have different current distributions of the feed connection pattern 230f and the ground connection pattern 230g adjacent to the slot area 210s. It appears higher than the part. Accordingly, the power supply connection pattern 230f and the ground connection pattern 230g adjacent to the slot area 210s may be operated in a configuration in which the force sensor inside the dielectric case 240c excites the radiator operating in the UWB frequency band. You can. Accordingly, the slot area 210s of the first and third conductive patterns 210 and 230 and the first area R1 where the force sensor is disposed may operate as a UWB radiator of the first structure.
  • the radiator 200 of the multi-slot structure of FIG. 15(b) has a plurality of conductive patterns that can generate UWB resonance, thereby expanding the UWB operating frequency band.
  • the slot area 210s of the first and third conductive patterns 210 and 230, the first area R1 where the force sensor is disposed, and the second area R2 adjacent to the first area R1 are All can operate as UWB emitters of a second structure.
  • the second region R2 of the UWB radiator of the second structure may include second to fourth slot regions 220s to 240s.
  • the UWB radiator of the second structure operates at a wider bandwidth due to the second region R2 forming the sub-patterns of the first and third conductive patterns 210 and 230 adjacent to the second to fourth slot regions 220s to 240s. can do.
  • the broadband antenna structure disposed inside the earbud uses, in addition to the conductive pattern as a radiator, a conductive pattern of a sensor and an instrument structure such as a metal frame as part of the radiator. Therefore, the broadband antenna structure placed inside the earbud corresponds to a broadband sensor convergence type zero-volume antenna that secures antenna performance up to the Bluetooth band and lower and higher bands.
  • the multi-mode antenna structure placed inside these earbuds secures broadband antenna performance, for example, an antenna bandwidth that is 5 times wider than the Bluetooth bandwidth, and can maintain stable antenna performance even under various user scenario conditions.
  • the structural radiation performance according to the device and PCB structure can be implemented to have a high radiation efficiency of at least -6 dB or more and an average of -5 dB or more in the entire band.
  • an earbud equipped with a broadband antenna structure according to the present specification has been described.
  • an electronic device equipped with an antenna inside a dielectric housing according to the present specification will be described.
  • an electronic device equipped with an antenna inside a dielectric housing according to the present specification will be described with reference to FIGS. 1 to 15.
  • the electronic device 100 may include a main body portion 120b having a port 120a and a dielectric housing 120 having a protruding portion extending from the main body portion 120b.
  • the electronic device 100 may include an antenna 200 disposed within the protrusion to radiate a wireless signal to the outside of the electronic device.
  • the antenna 200 includes a first conductive pattern 210 formed on the first surface S1 within the protrusion and a second conductive pattern 220 formed on the second surface S2 perpendicular to the first surface S1. ) may include.
  • the antenna 200 may include a first conductive pattern 210 and a connection portion 250 configured to electrically connect the first conductive pattern 210 and a printed circuit board (PCB) 150.
  • the connection unit 250 may be implemented as a coaxial cable, which is an RF cable, but is not limited thereto.
  • the antenna 200 is formed on a third surface (S3) perpendicular to the first surface (S1) and facing the second surface (S2), and includes a feed connection pattern (230f) and a ground connection pattern (230g). It may include 3 conductive patterns 230.
  • the antenna 200 includes a slot region 210s formed by removing at least a portion of the first conductive pattern 210 on the first side S1 and the third conductive pattern 230 on the third side S3. can do.
  • the antenna 200 may include a fourth conductive pattern 240 disposed on the third surface S3 adjacent to the feed connection pattern 230f of the third conductive pattern 230.
  • the first conductive pattern 210 and the connection portion 250 may be configured to radiate a signal in the first frequency band.
  • the first conductive pattern 210 and the second conductive pattern 220 may be configured to radiate signals in a second frequency band different from the first frequency band.
  • the fourth conductive pattern 240 and the slot region 210s may be configured to radiate signals in a third frequency band that is higher than the first and second frequency bands.
  • the slot area 210s may be formed between the power supply connection pattern 230f and the ground connection pattern 230g.
  • the slot area 210s may be formed on the first surface S1 to have a first length L1 on one axis and a first width W1 on the other axis.
  • the power supply connection pattern 230f of the third conductive pattern 230 may be connected to the signal line 251 of the coaxial cable 250 disposed below the dielectric structure 201 on which the first conductive pattern 210 is disposed. .
  • the ground connection pattern 230g of the third conductive pattern 230 may be connected to the ground structure 150g of the second PCB 150b disposed below the dielectric structure 201.
  • the antenna 200 may be configured to include a plurality of slot areas.
  • the antenna 200 may include a second slot area 220s formed at the same point on one axis as the slot area 210s and spaced apart from the second slot area 220s on the other axis.
  • the antenna 200 may include a third slot area 230 formed on the first surface S1 and spaced apart from the slot area 210s on the other axis.
  • the antenna 200 may include a fourth slot area 240s formed on the first surface S1 and the third surface S3 and spaced apart from the slot area 210s on the other axis.
  • the slot area 210s and the second slot area 220s may be formed at an end of the first conductive pattern 210 adjacent to the stalk 122 to be spaced apart by a second length L2 in the other axis direction.
  • the length of the third slot area 230s may be formed as a third length L3 that is shorter than the second length L2 in the other axis direction.
  • the length from one end of the fourth slot area 240s to the end of the first conductive pattern 210s may be formed as a fourth length L4 that is shorter than the second length L2 in the other axis direction.
  • the second conductive pattern 220 may include a touch sensor.
  • the first conductive pattern 210 may be formed to have a first pattern length Lp1 in the first axis direction of the stalk 122 .
  • the second conductive pattern 220 may be formed to have a second pattern length (Lp2) shorter than the first pattern length (Lp1) in the first axis direction of the stalk 122.
  • the signal line 251 of the coaxial cable 250 may be connected to the first conductive pattern 210.
  • the fourth conductive pattern 240 formed on the third surface S3 facing the second conductive pattern 220 may include a force sensor 241 or a pressure sensor.
  • the fourth conductive pattern 240 is formed on the other end of the sub-pattern of the third conductive pattern 230 formed on the third surface S3 and on one end of the power supply connection pattern 230f formed on the third surface S3. It can be placed in between.
  • wireless earbuds equipped with a broadband antenna have been described.
  • the technical effects of wireless earbuds equipped with such broadband antennas can be summarized as follows, but are not limited thereto.
  • a broadband antenna in an electronic device such as wireless earbuds can be configured to operate in a broadband manner.
  • the operating bandwidth of the antenna can be increased by allowing the current formed in the conductive pattern of the antenna provided in the wireless earbud to be coupled to the touch sensor.
  • a wireless signal when wearing a wireless earbud, a wireless signal can be stably received even when the antenna resonance frequency changes according to the movement of the human body or the movement of the wireless earbud in the space inside the ear.
  • an antenna structure capable of operating in the Bluetooth frequency band and UWB band can be implemented through a conductive pattern disposed on the front of the dielectric structure of a wireless earbud and a conductive pattern with a force sensor disposed on the side.
  • an antenna structure capable of operating in the Bluetooth frequency band and UWB band can be implemented through a conductive pattern on which a force sensor is placed on the side of the dielectric structure and one or more slot areas formed in the conductive pattern on the front.
  • the antenna structure disposed in the wireless earbud and its control operation may be implemented through software, firmware, or a combination thereof.
  • the antenna structure disposed in the wireless earbud and the configuration for performing control operations thereon can be implemented as computer-readable code on a program-recorded medium.
  • Computer-readable media includes all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable media include HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Disk), SDD (Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. This also includes those implemented in the form of carrier waves (e.g., transmission via the Internet).
  • the computer may include a control unit of the terminal or wireless earbud, that is, a processor. Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

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Abstract

이어버드는 스토크 내부에 배치되고, 전면, 배면 및 측면들로 형성된 유전체 구조; 및 상기 유전체 구조에 형성되어 무선 신호를 상기 이어버드의 외부로 방사하는 방사체를 포함할 수 있다. 상기 방사체는 상기 유전체 구조의 제1 면에 형성되는 제1 도전 패턴; 상기 제1 면에 수직한 제2 면에 형성되는 제2 도전 패턴; 상기 제1 면에 수직하고 상기 제2 면을 마주하는 제3 면에 형성되고, 급전 연결 패턴과 그라운드 연결 패턴을 포함하는 제3 도전 패턴; 상기 제1 면의 상기 제1 도전 패턴 및 상기 제3 면의 상기 제3 도전 패턴의 적어도 일부 영역이 제거되어 형성되는 슬롯 영역; 및 상기 제3 도전 패턴의 상기 급전 연결 패턴에 인접하게 상기 제3 면에 배치된 제4 도전 패턴을 포함할 수 있다.

Description

무선 이어버드
본 명세서는 컨텐츠를 수신하는 전자 기기에 관한 것으로 보다 상세하게는 안테나를 통해 컨텐츠를 수신하는 전자 기기이다. 특정 구현은 안테나와 제어 회로를 구비한 무선 이어버드에 관한 것이다.
휴대폰, 컴퓨터 및 기타 전자 장비용 전자 액세서리와 같은 전자 기기에는 무선 회로가 포함될 수 있다. 예를 들어, 휴대 전화 및 기타 장비와 무선으로 통신하는 전자 기기로 이어버드를 사용할 수 있다.
무선 이어버드(wireless earbird)와 같은 소형 전자 기기는 블루투스 주파수 대역을 통해 호스트 기기인 이동 단말기로부터 재생되는 컨텐츠를 수신하도록 구성될 수 있다. 무선 이어버드는 인체의 귀에 삽입되는 웨어러블 전자 기기에 해당한다.
무선 이어버드와 같은 소형 전자 기기에 안테나 및 무선 통신 회로를 구현하는 데 또 다른 문제가 발생할 수 있다. 이와 관련하여, 인체에 착용되는 무선 이어버드의 본체 내부에는 무선 신호를 방사하도록 안테나가 효과적으로 동작하지 않을 수 있다. 따라서, 주변 전자 기기와 무선 통신을 통해 원하는 성능의 무선 통신 성능을 달성하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.
무선 이어버드는 약 2.45GHz를 중심 주파수로 일정 대역폭을 갖는 블루투스 주파수 대역을 통해 무선 신호를 수신하도록 설계될 수 있다. 이와 관련하여, 무선 이어버드에 구비되는 안테나의 동작 대역폭(operational bandwidth)은 블루투스 주파수 대역을 통해 무선 통신을 수행하는 다른 전자 기기의 동작 대역폭보다 넓게 설계될 필요가 있다. 무선 이어버드 착용 시에 인체의 움직임 또는 귀 내부의 공간에서 무선 이어버드의 움직임에 따라 안테나 공진 주파수가 변경될 수 있기 때문이다. 또한, 무선 이어버드의 기구 내부에 배치되는 안테나 배치 공간이 협소하여 제작 편차에 따른 안테나 성능 변화가 민감할 수 있다. 이에 따라 개선된 안테나 및 제어 회로를 구비하는 무선 이어버드와 같은 전자 기기를 구현할 필요가 있다.
또한, 블루투스 주파수 대역과 같은 ISM (Industry-Science-Medical) 대역은 사용자가 많은 밀집 지역에서는 일시적으로 전파 품질이 저하되고 이에 따라 컨텐츠 재생 시 일시적으로 재생 품질이 저하될 수 있다. 이러한 이슈를 해결하기 위해 UWB(ultra-wide band)를 통해 무선 신호를 수신하여 컨텐츠를 재생할 수 있다.
무선 이어버드의 기구 구조 내부의 제한된 공간 내에 블루투스 주파수 대역과 UWB 주파수 대역에서 모두 동작할 수 있는 안테나 구조를 구현하기 용이하지 않다는 이슈가 있다. 이와 관련하여, 안테나 구조는 6.25 내지 8.25GHz 대역을 커버하도록 구현될 필요가 있다. 또한, 안테나 구조는 다양한 무선 채널에서 UWB 통신 서비스를 위해 6.25 내지 10GHz 대역을 커버하도록 구현될 필요가 있다.
본 명세서는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 개선된 안테나 및 제어 회로를 구비하는 무선 이어버드와 같은 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 무선 이어버드에 구비되는 안테나의 동작 대역폭을 증가시키기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 무선 이어버드를 착용함에 따라 안테나 공진 주파수가 변경 시에도 무선 신호를 안정적으로 수신하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 무선 이어버드의 기구 내부에 배치되는 협소한 안테나 배치 공간에 따른 안테나 성능 변화를 최소화하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 무선 이어버드의 기구 내부에 블루투스 주파수 대역과 UWB 대역에서 동작할 수 있는 안테나 구조를 구현하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 실시 예에 따른 실시 예에 따른 이어버드(earbud)는 스토크 내부에 배치되고, 전면, 배면 및 측면들로 형성된 유전체 구조; 및 상기 유전체 구조에 형성되어 무선 신호를 상기 이어버드의 외부로 방사하는 방사체를 포함할 수 있다. 상기 방사체는 상기 유전체 구조의 제1 면에 형성되는 제1 도전 패턴; 상기 제1 면에 수직한 제2 면에 형성되는 제2 도전 패턴; 상기 제1 면에 수직하고 상기 제2 면을 마주하는 제3 면에 형성되고, 급전 연결 패턴과 그라운드 연결 패턴을 포함하는 제3 도전 패턴; 상기 제1 면의 상기 제1 도전 패턴 및 상기 제3 면의 상기 제3 도전 패턴의 적어도 일부 영역이 제거되어 형성되는 슬롯 영역; 및 상기 제3 도전 패턴의 상기 급전 연결 패턴에 인접하게 상기 제3 면에 배치된 제4 도전 패턴을 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 이어버드는 스피커 포트가 있는 본체부(main body portion)와 상기 본체부로부터 연장되는 스토크(stoke)를 갖는 하우징; 및 상기 방사체와 전기적으로 연결되도록 구성된 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)을 포함할 수 있다. 상기 방사체는 상기 제1 도전 패턴과 상기 PCB를 전기적으로 연결하도록 구성된 동축 케이블을 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제1 도전 패턴과 상기 동축 케이블은 제1 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 도전 패턴과 상기 제2 도전 패턴은 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 상기 제4 도전 패턴 및 상기 슬롯 영역은 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 슬롯 영역은 상기 급전 연결 패턴 및 상기 그라운드 연결 패턴 사이에 형성될 수 있다. 상기 슬롯 영역은 상기 제1 면의 일 축 상에서 제1 길이 및 타 축 상에서 제1 너비로 형성될 수 있다. 상기 급전 연결 패턴은 상기 유전체 구조의 하부에 배치된 상기 동축 케이블의 신호 선과 연결되고 상기 그라운드 연결 패턴은 상기 유전체 구조의 하부에 배치된 제2 PCB와 연결된 그라운드 구조와 연결될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 방사체는 상기 슬롯 영역과 상기 일 축 상에서 동일 지점에 형성되고 상기 타 축 상에서 이격되어 상기 제1 면에 형성된 제2 슬롯 영역을 포함할 수 있다. 상기 방사체는 상기 슬롯 영역과 상기 타 축 상에서 이격되어 상기 제1 면에 형성된 제3 슬롯 영역을 포함할 수 있다. 상기 방사체는 상기 슬롯 영역과 상기 타 축 상에서 이격되어 상기 제1 면 및 상기 제3 면에 형성된 제4 슬롯 영역을 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제1 슬롯 영역 및 상기 제2 슬롯 영역은 상기 스토크에 인접한 상기 제1 도전 패턴의 단부에서 상기 타 축 방향으로 제2 길이만큼 이격되어 형성될 수 있다. 상기 제3 슬롯 영역의 길이는 상기 타 축 방향으로 상기 제2 길이보다 짧은 제3 길이로 형성될 수 있다. 상기 제4 슬롯 영역의 일 단부에서 상기 제1 도전 패턴의 상기 단부까지의 길이는 상기 타 축 방향으로 상기 제2 길이보다 짧은 제4 길이로 형성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제1 도전 패턴의 상기 단부에서 상기 제1 슬롯 영역 및 상기 제2 슬롯 영역의 일 측 단부까지의 상기 제2 길이는 4.4mm를 기준으로 소정 범위에서 형성될 수 있다. 상기 제3 슬롯 영역의 일 측 단부까지의 상기 제3 길이는 2.4 내지 2.75mm의 범위에서 형성될 수 있다. 상기 제4 슬롯 영역의 일 측 단부까지의 상기 제4 길이는 2.8mm를 기준으로 소정 범위에서 형성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제2 도전 패턴은 터치 센서를 포함할 수 있다. 상기 제1 도전 패턴은 상기 스토크의 상기 일 축 방향으로 제1 패턴 길이로 형성되고, 상기 제2 도전 패턴은 상기 일 축 방향으로 상기 제1 패턴 길이보다 짧은 제2 패턴 길이로 형성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제2 도전 패턴과 마주보는 상기 제3 면에 형성되는 상기 제4 도전 패턴은 포스 센서(force sensor) 또는 압력 센서(pressure sensor)를 포함할 수 있다. 상기 제4 도전 패턴은 상기 제3 면에 형성되는 상기 제3 도전 패턴의 서브 패턴의 타 측 단부와 상기 제3 면에 형성된 상기 급전 연결 패턴의 일 측 단부 사이에 배치될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제3 도전 패턴은 상기 제4 도전 패턴의 일 측 단부와 이격되어 배치된 상기 서브 패턴; 상기 제4 도전 패턴의 타 측 단부와 이격되어 배치되고, 상기 PCB의 급전 단자와 연결된 상기 급전 연결 패턴; 및 상기 급전 연결 패턴과 상기 슬롯 영역에 의해 이격되어 배치되고, 상기 PCB의 그라운드와 연결된 상기 그라운드 연결 패턴을 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제3 도전 패턴은 상기 그라운드 연결 패턴과 상기 제4 슬롯 영역에 의해 이격되어 배치되고, 상기 슬롯 영역 및 상기 제3 슬롯 영역 사이의 상기 제1 도전 패턴과 연결된 제2 서브 패턴을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제3 면에 형성된 상기 제3 도전 패턴과 상기 슬롯 영역은 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 상기 제3 도전 패턴과 상기 슬롯 영역은 UWB 통신을 위한 7GHz 및 10GHz 대역에서 이중 공진하도록 구성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제3 면에 형성된 상기 제3 도전 패턴과 상기 슬롯 영역, 상기 제2 슬롯 영역, 상기 제3 슬롯 영역 및 상기 제4 슬롯 영역은 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 상기 제3 도전 패턴과 상기 슬롯 영역, 상기 제2 슬롯 영역, 상기 제3 슬롯 영역 및 상기 제4 슬롯 영역은 UWB 통신을 위한 6GHz 내지 10GHz 대역에서 다중 공진하도록 구성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 동축 케이블의 신호선은 상기 제1 도전 패턴과 연결될 수 있다. 상기 동축 케이블의 그라운드는 상기 PCB의 그라운드와 연결될 수 있다. 상기 제1 도전 패턴의 상기 제1 패턴 길이는 14.6mm를 기준으로 소정 범위 내의 길이로 형성되고, 상기 제2 도전 패턴의 상기 제2 패턴 길이는 13.6mm를 기준으로 소정 범위 내의 길이로 형성될 수 있다. 상기 제1 주파수 대역은 전자 기기와 블루투스 통신을 수행하도록 2.3GHz의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역이고, 상기 제2 주파수 대역은 상기 블루투스 통신을 수행하도록 2.6GHz의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역일 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제1 면에 형성되는 상기 제1 도전 패턴과 상기 제1 면에 형성된 상기 동축 케이블은 상기 제1 주파수 대역에서 제1 신호를 방사할 수 있다. 상기 제1 도전 패턴과 상기 제1 면과 수직한 상기 제2 면에 형성된 상기 제2 도전 패턴은 상기 제2 주파수 대역에서 제2 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 도전 패턴의 일 측 단부와 상기 제2 도전 패턴의 일 측 단부는 이격되게 형성되고, 상기 제1 도전 패턴에 형성된 전류가 상기 제2 주파수 대역에서 상기 제2 도전 패턴에 커플링될 수 있다. 상기 제1 면의 상기 제1 도전 패턴 및 상기 동축 케이블에 형성되는 제1 전류의 제1 방향과 상기 제1 면과 수직한 상기 제2 면의 상기 제2 도전 패턴에 형성된 제2 전류의 제2 방향이 직교(orthogonal)하게 형성되어 상기 방사체는 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역에서 광대역 동작할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제1 도전 패턴의 신호 패턴은 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 소정 형상의 도전 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 제1 도전 패턴의 그라운드 패턴은 상기 동축 케이블의 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 도전 패턴의 신호 패턴은 상기 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하고 터치 센서로 동작하도록 소정 형상의 도전 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전 패턴의 그라운드 패턴은 상기 동축 케이블의 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제4 도전 패턴의 신호 패턴은 포스 센서로 동작하도록 소정 형상의 도전 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 제4 도전 패턴의 그라운드 패턴은 상기 동축 케이블의 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 명세서의 다른 양상에 따른 전자 기기는 포트가 있는 본체부(main body portion)와 상기 본체부로부터 연장되는 돌출 부(protruding portion)를 갖는 유전체 하우징; 상기 돌출 부 내에 배치되어 무선 신호를 상기 전자 기기의 외부로 방사하는 안테나를 포함할 수 있다. 상기 안테나는 상기 돌출 부 내에서 제1 면에 형성되는 제1 도전 패턴; 상기 제1 면에 수직한 제2 면에 형성되는 제2 도전 패턴; 상기 제1 도전 패턴과 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)을 전기적으로 연결하도록 구성된 연결부; 상기 제1 면에 수직하고 상기 제2 면을 마주하는 제3 면에 형성되고, 급전 연결 패턴과 그라운드 연결 패턴을 포함하는 제3 도전 패턴; 상기 제1 면의 상기 제1 도전 패턴 및 상기 제3 면의 상기 제3 도전 패턴의 적어도 일부 영역이 제거되어 형성되는 슬롯 영역; 및 상기 제3 도전 패턴의 상기 급전 연결 패턴에 인접하게 상기 제3 면에 배치된 제4 도전 패턴을 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제1 도전 패턴과 상기 연결부는 제1 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 도전 패턴과 상기 제2 도전 패턴은 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 상기 제4 도전 패턴 및 상기 슬롯 영역은 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 슬롯 영역은 상기 급전 연결 패턴 및 상기 그라운드 연결 패턴 사이에 형성될 수 있다. 상기 슬롯 영역은 상기 제1 면에서 일 축 상에서 제1 길이 및 타 축 상에서 제1 너비로 형성될 수 있다. 상기 급전 연결 패턴은 상기 유전체 구조의 하부에 배치된 상기 동축 케이블의 신호 선과 연결되고 상기 그라운드 연결 패턴은 상기 유전체 구조의 하부에 배치된 제2 PCB와 연결된 그라운드 구조와 연결될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나는 상기 슬롯 영역과 상기 일 축 상에서 동일 지점에 형성되고 상기 타 축 상에서 이격되어 상기 제1 면에 형성된 제2 슬롯 영역을 포함할 수 있다. 상기 안테나는 상기 슬롯 영역과 상기 타 축 상에서 이격되어 상기 제1 면에 형성된 제3 슬롯 영역을 포함할 수 있다. 상기 안테나는 상기 슬롯 영역과 상기 타 축 상에서 이격되어 상기 제1 면 및 상기 제3 면에 형성된 제4 슬롯 영역을 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제1 슬롯 영역 및 상기 제2 슬롯 영역은 상기 스토크에 인접한 상기 제1 도전 패턴의 단부에서 상기 타 축 방향으로 제2 길이만큼 이격되어 형성될 수 있다. 상기 제3 슬롯 영역의 길이는 상기 타 축 방향으로 상기 제2 길이보다 짧은 제3 길이로 형성될 수 있다. 상기 제4 슬롯 영역의 일 단부에서 상기 제1 도전 패턴의 상기 단부까지는 상기 타 축 방향으로 상기 제2 길이보다 짧은 제4 길이로 형성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제2 도전 패턴은 터치 센서를 포함할 수 있다. 상기 제1 도전 패턴은 상기 스토크의 상기 일 축 방향으로 제1 패턴 길이로 형성되고, 상기 제2 도전 패턴은 상기 일 축 방향으로 상기 제1 패턴 길이보다 짧은 제2 패턴 길이로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전 패턴과 마주보는 상기 제3 면에 형성되는 상기 제4 도전 패턴은 포스 센서(force sensor) 또는 압력 센서(pressure sensor)를 포함할 수 있다. 상기 제4 도전 패턴은 상기 제3 면에 형성되는 상기 제3 도전 패턴의 서브 패턴의 타 측 단부와 상기 제3 면에 형성된 상기 급전 연결 패턴의 일 측 단부 사이에 배치될 수 있다.
이와 같은 광대역 안테나를 구비하는 무선 이어버드의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에 따르면, 무선 이어버드와 같은 전자 기기에서 광대역 안테나가 광대역 동작하도록 구성할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 무선 이어버드에 구비되는 안테나의 도전 패턴에 형성된 전류가 터치 센서로 커플링되도록 하여, 안테나의 동작 대역폭을 증가시킬 수 있다.
본 명세서에 따르면, 무선 이어버드 착용 시에 인체의 움직임 또는 귀 내부의 공간에서 무선 이어버드의 움직임에 따라 안테나 공진 주파수가 변경 시에도 무선 신호를 안정적으로 수신할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 무선 이어버드의 기구 내부에 배치되는 협소한 안테나 배치 공간에 따른 안테나 성능 변화를 최소화하여, 이에 따라 무선 통신 성능을 안정적으로 유지할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 무선 이어버드의 내부의 유전체 구조의 전면에 배치되는 도전 패턴과 측면에 포스 센서가 배치된 도전 패턴을 통해 블루투스 주파수 대역과 UWB 대역에서 동작할 수 있는 안테나 구조를 구현할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 유전체 구조의 측면의 포스 센서가 배치된 도전 패턴과 전면의 도전 패턴에 형성된 하나 이상의 슬롯 영역을 통해 블루투스 주파수 대역과 UWB 대역에서 동작할 수 있는 안테나 구조를 구현할 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 명세서에 따른 무선 이어버드와 같은 웨어러블 전자 기기와 무선으로 통신하는 전자 기기를 포함하는 예시적인 시스템의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 명세서에 따른 이어버드의 전면 사시도 및 배면 사시도를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 본 명세서에 따른 이어버드 내부에 배치되는 도전 패턴들과 기구 구조를 포함하는 구성을 서로 다른 측면에서 나타낸 것이다.
도 5a는 도 4a 및 도 4b의 방사체 구조가 내부에 배치된 이어버드의 주파수에 따른 반사 계수 특성을 단일 도전 패턴을 갖는 방사체 구조의 반사 계수 특성을 비교한 것이다.
도 5b 및 도 5c는 단일 모드 및 이중 모드 안테나 구조에서 RF 케이블 및 FPCB의 형태 변화에 따른 반사 계수 변화를 나타낸다.
도 6은 본 명세서에 따른 이어버드의 내부에 복수의 도전 패턴들로 형성되는 방사체 구조를 나타낸다.
도 7은 도 6의 방사체 구조의 측면도 및 전면도를 나타낸다.
도 8은 다수의 슬롯 영역들로 구성된 슬롯 영역이 형성된 제1 도전 패턴으로 구현된 방사체 구조와 반사 계수를 나타낸다.
도 9a는 도 6의 방사체 구조에서 하나의 슬롯 영역이 형성된 구조를 나타낸다.
도 9b는 도 6의 방사체 구조에서 복수의 슬롯 영역들이 형성된 구조를 나타낸다.
도 10a는 도 9a의 방사체 구조에서 주파수 대역 별 반사 계수 특성을 나타낸 것이다. 도 10b는 도 9b의 방사체 구조에서 주파수 대역 별 반사 계수 특성을 나타낸 것이다.
도 11은 이어버드 내부의 단일 모드 안테나와 기구 구조를 나타낸 것이다.
도 12는 본 명세서에 따른 이어버드 내부의 이중 모드 안테나와 기구 구조를 나타낸 것이다.
도 13은 단일 슬롯 구조로 형성된 도전 패턴이 배치된 이어버드의 측면도, 사시도 및 전면도를 나타낸다.
도 14는 다중 슬롯 구조로 형성된 도전 패턴이 배치된 이어버드의 측면도, 사시도 및 전면도를 나타낸다.
도 15는 단일 슬롯 구조 및 다중 슬롯 구조의 방사체 구조의 전류 분포를 비교한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 전자 기기는 웨어러블 디바이스(wearable device)일 수 있다. 무선 이어버드와 같은 무선 웨어러블 전자 기기는 호스트 디바이스와 그리고 서로 통신할 수 있다. 이러한 유형의 배열에서 임의의 적절한 유형의 호스트 전자 기기 및 웨어러블 무선 전자 기기가 사용될 수 있다. 셀룰러 전화, 컴퓨터 또는 손목 시계와 같은 무선 호스트의 사용은 때때로 본 명세서에서 예로서 설명될 수 있다. 또한, 임의의 적절한 웨어러블 무선 전자 기기가 무선 호스트와 무선으로 통신할 수 있다. 무선 호스트와 통신하기 위한 무선 이어버드의 사용은 단지 예시적이다.
무선 전자 기기 호스트가 이어버드와 같은 액세서리 디바이스와 무선으로 통신할 수 있다. 이와 관련하여, 도 1은 본 명세서에 따른 무선 이어버드와 같은 웨어러블 전자 기기와 무선으로 통신하는 전자 기기를 포함하는 예시적인 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 호스트 전자 기기(100a)는 무선 통신을 수행할 수 있는 이동 단말기 또는 무선 이어버드와 다른 웨어러블 기기일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 호스트 전자 기기(100a)는 무선 이어버드와 무선 통신을 수행할 수 있는 임의의 전자 기기, 예컨대 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 홈 네트워크의 컨텐츠 재생 장치 또는 차량의 통신 장치 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
무선 이어버드(100)는 다양한 구성 요소를 구비하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 무선 이어버드(100)는 안테나 모듈(200), RF 회로(10) 및 센서 모듈(20)을 포함하도록 구성될 수 있다. 무선 이어버드(100)는 제어 회로(30), 배터리(40) 및 스피커(50)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 한편, 호스트 전자 기기(100a)는 이어버드(100)와 무선 통신을 수행하기 위해 안테나 모듈(200a), RF 회로(10a)를 포함하도록 구성될 수 있다. 호스트 전자 기기(100a)는 센서 모듈(20), 제어 회로(30), 배터리(40) 및 스피커(50)를 더 포함하도록 구성될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 호스트 전자 기기(100a)는 이어버드(100)보다 더 많은 구성 요소를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
안테나 모듈(200)은 호스트 전자 기기(100a)로부터 음성 컨텐츠를 포함하는 무선 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(200)은 블루투스 대역, 예컨대 2.4 내지 2.488GHz 대역의 무선 신호를 호스트 전자 기기(100a)로부터 수신하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 호스트 전자 기기(100a)와 이어버드(100)간의 무선 통신 링크는 블루투스 통신에 한정되는 것은 아니다. 호스트 전자 기기(100a)와 이어버드(100)간의 근거리 무선 통신을 지원할 수 있는 임의의 무선 통신 링크, 예컨대 2.4GHz, 5GHz, 또는 기타 주파수 대역의 근거리 무선 통신 링크가 사용될 수 있다. 응용에 따라, IoT 무선 통신을 지원하는 이동 통신 주파수 대역의 무선 통신 링크 또는 밀리미터파 대역의 무선 통신 링크가 사용될 수도 있다.
또한, 이어버드(100)에 구비된 조작 버튼에 의해 사용자 입력이 인가되면 음성 컨텐츠에 대한 재생 및 음량 등을 제어하도록 제어 명령을 안테나 모듈(200)을 통해 호스트 전자 기기(100a)로 전달할 수 있다. 호스트 전자 기기(100a)의 안테나 모듈(200a)은 제어 명령을 포함하는 무선 신호를 블루투스 대역에서 수신할 수 있다.
안테나 모듈(200)은 RF 회로(10)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 안테나 모듈(200)은 RF 회로(10)의 신호 패턴과 급전부(FP)를 통해 연결될 수 있다. 안테나 모듈(200)은 RF 회로(10)의 그라운드 패턴과 그라운드 연결부(GP)를 통해 연결될 수 있다. RF 회로(10)는 안테나 모듈(200)을 통해 송신되는 신호 및 수신되는 신호를 증폭, 필터링 및 처리하도록 구성될 수 있다.
센서 모듈(20)은 적어도 하나의 센서들을 구비하도록 구성될 수 있다. 센서 모듈(20)은 사용자의 움직임 및 근접 여부를 감지할 수 있는 근접 센서, 사용자 입력을 감지할 수 있는 터치 센서 및 압력 센서 등을 포함하도록 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 센서 모듈(20)은 가속도 센서 및 자이로 센서 등을 더 구비할 수도 있다.
제어 회로(30)는 센서 모듈(20), 배터리(40) 및 스피커(50)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 제어 회로(30)는 센서 모듈(20), 배터리(40) 및 스피커(50)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
배터리(40)는 이어버드(100) 내부에 배치되는 각종 전자 부품에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 배터리(40)는 충전기로부터 전력이 수신되면 전력을 저장하고, 각종 전자 부품에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 스피커(50)는 호스트 전자 기기(100a)로부터 수신된 음성 컨텐츠를 재생하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 이어버드(100)는 하우징 형태의 기구 구조로 형성되고 스피커 포트와 같은 포트가 외부에 형성되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 이어버드(100)에서 무선 신호를 수신하거나 또는 송신할 수 있는 안테나 모듈은 하우징 내부에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 도 2 및 도 3은 본 명세서에 따른 이어버드의 전면 사시도 및 배면 사시도를 나타낸다.
도 2의 전면 사시도를 참조하면, 이어버드(100)는 일 축을 기준으로 전면(100F) 및 후면(100R)으로 구분될 수 있다. 하우징(120)은 스피커 포트(120a)가 형성되는 메인 본체부(120b)를 구비할 수 있다. 스피커 포트(120a)는 이어버드(100)의 전면을 향하도록 형성될 수 있다. 하우징(120)의 스토크 부분(122)과 같은 긴 돌출 부(elongated protruding portion)는 메인 하우징 부분(120b)으로부터 외측으로 연장될 수 있다. 스토크 부분(122)은 소정 길이(L)와 직경(D)을 갖는 긴 돌출 부(elongated protruding portion)로 형성될 수 있다.
본체부(120b)는 사용자의 귀에 꼭 맞는 형상을 가질 수 있다. 스피커(20)는 본체 부(120b)에 장착될 수 있고 스피커 포트(120a)와 정렬될 수 있다. 스피커(20)는 사용자의 귀에 소리를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 스피커 포트(120a)는 하우징(120)의 하나 이상의 개구로부터 형성될 수 있다. 하나 이상의 플라스틱 또는 금속 메쉬 층이 스피커(20)와 하우징(120)의 개구(들) 사이에 개재될 수 있다
하우징(120)은 금속, 플라스틱, 탄소 섬유 복합 재료 또는 기타 섬유 복합 재료, 유리, 세라믹, 기타 재료, 또는 이들 재료의 조합으로 형성될 수 있다. 스토킹(122)의 긴 형상은 귀에서 사용자가 이어버드(100)를 손으로 잡는 것을 가능하게 한다. 스토크(122)는 하우징(120)의 후방(100R)에서 본체 부(120b)로부터 연장될 수 있고 길이방향 스토크 축(120)을 따라 연장될 수 있다. 응용에 따라 스토크(122)는 직선 형상 이외에 일정한 형태의 곡면 형상(curved shape)으로 형성될 수도 있다.
도 3은 도 2의 이어버드(100)의 후면 사시도를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나(200)는 스토크(122)의 길이에 평행한 축을 따라 연장되는 긴 형상을 가질 수 있다. 안테나(200)는 급전부(108)로부터 스토크(122)의 하부 영역까지 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 안테나(200)는 하우징(120)의 내부 영역(124)에 위치한 배터리(26) 및 기타 전도성 구성요소와 같은 구조를 중첩(overlap)될 수 있다. 이러한 구조는 안테나(200)를 차폐하는 경향이 있는 전도성 재료를 포함할 수 있다.
안테나 급전부(108)는 본체 부(120b)의 영역(124)과 중첩되는 위치가 아니라 본체 부(120b)와 스토크(122) 사이의 하우징(120)의 접합부(12J)에 위치될 수 있다. 안테나 급전부의 위치를 메인 본체부(120b)와 같은 제1 위치(108')보다 접합점(120J)과 같은 제2 위치(108)에 배치하는 것이 다른 그라운드 평면 상에서 발생하는 불요 방사 및 전류 소모를 최소화하는 데 도움이 될 수 있다. 이러한 불요 방사 및 전류 소모를 최소화하여 배터리의 전류 소모를 감소시키고 안테나 효율을 향상시킬 수 있다.
안테나(200)는 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB) 상의 패턴화된 메탈패턴 또는 메탈 트레이스(metal trace)로 형성될 수 있다. PCB는 경성 재질의 기판 이외에 연성 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board, FPCB) (예: 폴리이미드 또는 기타 폴리머 기판 재질의 시트로 형성된 인쇄 회로)로 구성될 수 있다.
이하에서는, 본 명세서에 따른 이어버드(earbud) 내부에 배치되는 방사체를 통해 이어버드 외부의 전자 기기와 무선 통신을 수행하는 구성에 대해 설명한다. 이어버드 외부의 전자 기기는 도 1의 호스트 전자 기기(100a)에 대응하고, 이어버드는 도 1의 이어버드(100)에 대응되고, 안테나 모듈(200)을 통해 호스트 전자 기기(100a)와 무선 통신을 수행할 수 있다. 이어버드는 호스트 전자 기기와 무선 통신을 통해 컨텐츠를 수신하는 일종의 전자기기에 해당한다. 이어버드는 TWS ((True Wireless Stereo)로 지칭될 수 있다. 호스트 전자 기기와 무선 통신을 수행하는 이어버드 내부에 배치되는 방사체 구조에 대해 상세하게 설명한다.
이와 관련하여, 도 4a 및 도 4b는 본 명세서에 따른 이어버드 내부에 배치되는 도전 패턴들과 기구 구조를 포함하는 구성을 서로 다른 측면에서 나타낸 것이다. 도 2 내지 도 4b를 참조하면, 이어버드(100)는 하우징(120), 방사체(200) 및 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB, 150)을 포함하도록 구성될 수 있다. 방사체(200)는 이어버드(100) 외부의 전자 기기와 무선 통신을 수행하도록 무선 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 방사체(200)는 무선 신호를 송신 및 수신하므로 안테나(200)로 지칭될 수 있다.
하우징(120)은 스피커 포트(120a)가 있는 본체부(main body portion, 120b)와 본체부로부터 연장되는 스토크(stoke, 122)를 구비한다. 방사체(200)는 스토크(122) 내에 배치되어 무선 신호를 상기 이어버드(100)의 외부로 방사하도록 구성될 수 있다. PCB (150)는 방사체와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
방사체(200)는 제1 도전 패턴(210) 및 제2 도전 패턴(220)을 포함하도록 구성될 수 있다. 방사체(200)는 연결 부(250)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 연결 부(250)는 동축 케이블과 같은 RF 케이블로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 도전 패턴(210)은 스토크(122) 내에서 제1 면에 형성될 수 있다. 제2 도전 패턴(220)은 스토크(122) 내에서 제1 면에 수직한 제2 면에 형성될 수 있다 연결 부(250)는 제1 도전 패턴(210)과 PCB(150)를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
제1 도전 패턴(210)과 연결 부(250)는 제1 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)과 제2 도전 패턴(220)은 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제2 주파수 대역은 제1 주파수 대역보다 높은 주파수 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
연결 부(250)는 내측에 형성된 신호선(251), 유전체(252) 및 그라운드(253)를 포함하도록 구성될 수 있다. 연결 부(250)는 신호선(251), 유전체(252) 및 그라운드(253)를 포함하는 동축 케이블(coaxial cable)로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 동축 케이블(250)의 신호선(251)은 제1 도전 패턴(210)과 연결될 수 있다. 동축 케이블(250)의 신호선(251)은 제1 도전 패턴(210)의 급전 연결 부(FP)와 연결될 수 있다. 동축 케이블(250)의 그라운드(253)는 PCB(150)의 그라운드와 연결될 수 있다. 동축 케이블(250)의 그라운드(253)는 제1 도전 패턴(210)와 연결될 수 있다. 동축 케이블(250)의 그라운드(253)는 제1 도전 패턴(210)의 그라운드 연결 부(GP)와 연결될 수 있다.
제1 도전 패턴(210)에 수평하게 배치된 동축 케이블(250)의 그라운드(253)가 제1 주파수 대역에서 제1 신호를 방사하여 방사체로서 동작할 수 있다. 동축 케이블(250)의 그라운드(253)는 제1 도전 패턴(210)의 하부 영역에서 제1 도전 패턴(210)과 평행하게 배치될 수 있다.
제2 도전 패턴(220) 은 터치 센서를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)과 제2 도전 패턴(220)은 실질적으로 수직한 면 상에 소정 길이로 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)은 스토크의 제1 축 방향으로 제1 길이로 형성될 수 있다. 제2 도전 패턴(210)은 제1 축 방향으로 제2 길이로 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)의 제1 길이는 14.6mm를 기준으로 소정 범위 내의 길이로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 도전 패턴(210)의 제2 길이는 13.6mm를 기준으로 소정 범위 내의 길이로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 방사체(200)는 제4 도전 패턴(240)을 더 포함할 수 있다. 제3 면에 배치된 제4 도전 패턴(240)은 포스 센서(force sensor)(241)를 포함하도록 구성될 수 있다. 포스 센서(241)가 배치된 제4 도전 패턴(240)은 도 6과 같이 유전체 케이스(240c)의 내부에 배치될 수 있다.
제1 도전 패턴(210)과 동축 케이블(250)는 제1 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)과 제2 도전 패턴(220)은 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제1 주파수 대역은 전자 기기와 블루투스 통신을 수행하도록 2.3GHz의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 주파수 대역은 블루투스 통신을 수행하도록 2.6GHz의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 관련하여, 도 5a는 도 4a 및 도 4b의 방사체 구조가 내부에 배치된 이어버드의 주파수에 따른 반사 계수 특성을 단일 도전 패턴을 갖는 방사체 구조의 반사 계수 특성을 비교한 것이다. 도 5b 및 도 5c는 단일 모드 및 이중 모드 안테나 구조에서 RF 케이블 및 FPCB의 형태 변화에 따른 반사 계수 변화를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 실질적으로 수직한 면에 형성되는 제1 및 제2 도전 패턴(210, 220) 및 제1 도전 패턴(210)에 연결된 동축 케이블(250)에 의해 이어버드는 광대역 주파수 범위에서 무선 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 도 2 내지 도 5a를 참조하면, 제1 및 제2 도전 패턴(210, 220) 및 연결부(240)를 갖는 방사체(200)는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에서 이중 공진 특성을 갖는 안테나로 동작한다. 반면에, 단일 도전 패턴을 갖는 방사체 구조는 제1 및 제2 주파수 대역 사이의 주파수 대역에서 단일 공진 특성을 갖는 안테나로 동작한다.
이와 관련하여, 제1 면에 형성되는 제1 도전 패턴(210)과 제1 면에 형성된 동축 케이블(250)은 제1 주파수 대역에서 제1 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 한편, 제1 도전 패턴(210)과 제1 면과 수직한 제2 면에 형성된 제2 도전 패턴(220)은 제2 주파수 대역에서 제2 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 주파수 대역은 2.3GHz 대역이고 제2 주파수 대역은 제1 주파수 대역보다 높은 주파수 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제2 주파수 대역은 2.55GHz 대역 또는 2.6GHz 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 명세서에 따른 이어버드 내부의 안테나 구조는 복수의 전자 부품들이 배치될 수 있는 FPCB (flexible printed circuit board)들이 상호 연결된 구조로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, PCB(150)의 상부에 배치된 FPCB(160)가 제2 FPCB(162)와 연결되게 구성될 수 있다. FPCB(160)의 그라운드 패턴과 제2 FPCB(162)의 그라운드 패턴이 상호 연결될 수 있다. 제2 FPCB(162)의 측면에 근접 센서들(121a)이 복수 개 구비될 수 있고 근접 센서들(121a) 사이에 보이스 픽업 유닛(VPU, 121b)이 배치될 수 있다. 일 단부가 PCB(150)와 연결되도록 구성된 연결 FPCB(164)의 타 단부는 FPCB(160)와 연결되도록 구성될 수 있다.
한편 도 5a를 참조하면, 블루투스를 통해 무선 통신을 수행하는 이어버드에 구비되는 안테나의 동작 주파수는 약 2.45 GHz를 중심 주파수로 소정 대역폭으로 구성될 수 있다 이와 관련하여, 단일 주파수 대역에서 동작하는 안테나의 동작 대역폭(BW1)은 약 100 MHz로 설정될 수 있다. 블루투스를 통해 무선 통신은 주파수 대역폭은 약 2.4 내지 2.4835 GHz로 설정될 수 있다. 약 100 MHz로 설정되는 안테나의 동작 대역폭(BW1)은 블루투스 무선 통신을 위한 대역폭을 커버할 수 있다. 하지만, 이어버드의 내부에 배치되는 안테나의 제작 편차 또는 귀에 삽입되어 사용 시에 따른 안테나 성능 변화가 발생할 수 있다. 이에 따라, 약 100 MHz의 대역폭을 갖는 안테나를 이어버드에 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 다중 주파수 대역에서 동작하는 본 명세서에 따른 안테나의 동작 대역폭(BW2)은 약 400 MHz 이상으로 설정될 수 있다. 이와 관련하여, 본 명세서에 따른 안테나의 동작 주파수는 약 2.25 내지 2.6 GHz이고 이에 따른 동작 대역폭(BW2)은 약 450 MHz로 설정될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 따른 이중 대역 공진 특성을 갖는 안테나를 이어버드에 적용할 수 있다. 이와 관련하여, 이어버드의 내부에 배치되는 안테나의 제작 편차 또는 귀에 삽입되어 사용 시 안테나 성능 변화가 발생하여도 이어버드를 안정적으로 사용할 수 있다.
구체적으로, 1) 이어버드 내부에 배치되는 구조의 유전율 편차, 2) 이어버드 내부에 배치되는 구조의 조립 편차 및 3) 이어버드의 사용 시의 사용자 환경 편차에서 안테나 성능 변화가 발생할 수 있다. 예를 들어, 약 5 내지 10% 정도의 유전율 편차에 따라 약 45 내지 90 MHz의 안테나 공진 주파수 편차가 발생할 수 있다. 이어버드 내부에 배치되는 연성 회로 기판에 의한 조립 편차가 다른 부품 조립 편차보다 더 크게 발생할 수 있다. 예를 들어, 조립되는 FPCB의 형태 및 배치 오차에 따라 약 170 MHz의 안테나 공진 주파수 편차가 발생할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서는 약 400 MHz 이상의 대역폭을 갖는 이어버드 내부에 배치되는 광대역 안테나 구조를 제시하고자 한다. 이를 위해, 본 명세서에서는 저주파수 대역인 제1 주파수 대역에서 제1 모드 및 고주파수 대역인 제2 주파수 대역인 제2 모드로 동작하는 이중 모드 광대역 안테나 구조를 제시하고자 한다.
한편, 도 4a 및 도 4b에서 제시된 바와 같은 이어버드 내부의 안테나 구조에서 FPCB 및 RF 케이블 형태 변화 및 사용 환경에 따라 안테나 성능의 변화가 발생할 수 있다. 이와 관련하여, 도 5b는 도 4a 및 도 4b의 이어버드 내부의 제1 도전 패턴만 형성된 단일 모드 안테나 구조에서 RF 케이블 및 FPCB의 형태 변화에 따른 반사 계수 변화를 나타낸다. 도 5c는 도 4a 및 도 4b의 이어버드 내부의 RF 케이블과 연결된 제1 도전 패턴 및 제2 도전 패턴을 구비하는 이중 모드 안테나 구조에서 RF 케이블 및 FPCB의 형태 변화에 따른 반사 계수 변화를 나타낸다.
도 4a, 도 4b 및 도 5b (a)를 참조하면, FPCB(160, 162)의 형태 변화 및 흔들림에 따라 단일 모드 안테나의 공진 주파수는 2.2 GHz 보다 낮은 주파수에서 2.6 GHz 보다 높은 주파수까지 변경될 수 있다. 이와 관련하여, FPCB(160, 162)의 형태 변화 및 흔들림에 따라 약 0.4GHz만큼 공진 주파수가 이동될 수 있다. 도 4a, 도 4b 및 도 5b (b)를 참조하면, RF 케이블(240)의 형태 변화 및 흔들림에 따라 단일 모드 안테나의 공진 주파수는 약 2.45 GHz부터 더 낮은 주파수인 2.3 GHz까지 변경될 수 있다. 이와 관련하여, RF 케이블(240)의 형태 변화 및 흔들림에 따라 약 0.2 GHz만큼 공진 주파수가 이동될 수 있다. 따라서, RF 케이블(240) 및 FPCB(160, 162)의 형태 변화 및 흔들림을 모두 고려하면 단일 모드 안테나는 약 0.4 GHz + 0.2 GHz = 0.6 GHz만큼 공진 주파수가 변경될 수 있다.
도 4a, 도 4b 및 도 5c (a)를 참조하면, 이중 모드 안테나(200)는 약 2.3 GHz 대역 및 2.6 GHz 대역에서 이중 공진하도록 설계될 수 있다. 도 4a, 도 4b 및 도 5c (b)를 참조하면, RF 케이블(240)와 FPCB(160, 162)의 형태 변화 및 흔들림에 따라 안테나 동작 대역은 약 2.2GHz 대역 및 2.4 GHz 대역으로 변경된다. 따라서, RF 케이블(240)과 FPCB(160, 162)의 형태 변화 및 흔들림이 모두 고려되어도 이중 모드 안테나(200)는 공진 주파수 변경 정도는 단일 모드 안테나에 비해 감소된다. 이중 모드 안테나(200)는 제1 및 제2 주파수 대역에서 제1 도전 패턴(210)에 의한 방사 기여 성분 이외에 연결부 및 다른 도전 패턴에 의한 방사 기여 성분이 존재한다. 따라서, 단일 모드 안테나에 비해 이중 모드 안테나(200)는 다른 환경 변화, 예컨대 케이블(240)과 FPCB(160, 162)의 형태 변화 및 흔들림에 따른 공진 주파수 변경 정도가 적게 나타난다.
한편, 이중 모드 안테나(200)와 같이 광대역 동작하는 경우에도 연결 구조의 형태 변화 및 흔들림에 따른 공진 주파수 변경을 최소화할 필요가 있다. FPCB(160, 162)의 형태 변화 및 흔들림에 따른 공진 주파수의 이동을 최소화하기 위해 접착 테이프를 통해 FPCB(160, 162)가 메탈 프레임(165)과 같은 크래들 구조에 부착될 수 있다. RF 케이블(240)의 형태 변화 및 흔들림에 따른 공진 주파수의 이동을 최소화하기 위해 RF 케이블(240)를 가이드하도록 가이드 구조가 설치될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 이어버드 내부에 배치된 방사체 구조는 블루투스 주파수 대역 이외에 UWB(ultra-wide band)통신을 위한 주파수 대역에서도 동작할 필요가 있다. 이와 관련하여, 무선 이어버드는 약 2.45GHz를 중심 주파수로 일정 대역폭을 갖는 블루투스 주파수 대역을 통해 무선 신호를 수신하도록 설계될 수 있다. 이와 관련하여, 무선 이어버드에 구비되는 안테나의 동작 대역폭(operational bandwidth)은 블루투스 주파수 대역을 통해 무선 통신을 수행하는 다른 전자 기기의 동작 대역폭보다 넓게 설계될 필요가 있다. 무선 이어버드 착용 시에 인체의 움직임 또는 귀 내부의 공간에서 무선 이어버드의 움직임에 따라 안테나 공진 주파수가 변경될 수 있기 때문이다. 또한, 무선 이어버드의 기구 내부에 배치되는 안테나 배치 공간이 협소하여 제작 편차에 따른 안테나 성능 변화가 민감할 수 있다. 이에 따라 개선된 안테나 및 제어 회로를 구비하는 무선 이어버드와 같은 전자 기기를 구현할 필요가 있다.
또한, 블루투스 주파수 대역과 같은 ISM (Industry-Science-Medical) 대역은 사용자가 많은 밀집 지역에서는 일시적으로 전파 품질이 저하되고 이에 따라 컨텐츠 재생 시 일시적으로 재생 품질이 저하될 수 있다. 이러한 이슈를 해결하기 위해, Wi-Fi 및/또는 UWB(ultra-wide band)를 통해 무선 신호를 수신하여 컨텐츠를 재생할 수 있다. 무선 이어버드의 기구 구조 내부의 제한된 공간 내에 블루투스 주파수 대역과 UWB 주파수 대역에서 모두 동작할 수 있는 안테나 구조를 구현하기 용이하지 않다는 이슈가 있다. 이와 관련하여, 안테나 구조 (방사체 구조)는 6.25 내지 8.25GHz 대역을 커버하도록 구현될 필요가 있다. 안테나 구조는 다양한 무선 채널에서 UWB 통신 서비스를 위해 6.25 내지 10GHz 대역을 커버하도록 구현될 필요가 있다. 또한, 안테나 구조는 단일 바디(unibody)의 기구 구조하에서 블루투스 주파수 대역 및 UWB 주파수 대역에서 공진하도록 구현될 필요가 있다.
이와 관련하여, 도 6은 본 명세서에 따른 이어버드의 내부에 복수의 도전 패턴들로 형성되는 방사체 구조를 나타낸다. 도 6의 방사체 구조의 도전 패턴들에 하나 이상의 슬롯 영역을 구비할 수 있다. 도 7은 도 6의 방사체 구조의 측면도 및 전면도를 나타낸다. 도 7(a)는 도 6의 방사체 구조의 측면도를 나타내고, 도 7(b)는 도 6의 방사체 구조의 슬롯 영역들이 형성된 전면도를 나타낸다.
도 2 내지 도 4b, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 명세서에 따른 이어버드(100)에 대해 설명한다. 이어버드(100)는 하우징(120), 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)(150), 유전체 구조(201), 방사체(200)를 포함하도록 구성될 수 있다. 유전체 구조(201)는 유전체 사출물로 형성될 수 있고, 복수의 도전 패턴들로 구현된 방사체(200)는 안테나로 지칭될 수 있다.
하우징(120)은 스피커 포트(120a)가 있는 본체부(main body portion)(120b)와 본체부(120b)로부터 연장되는 스토크(stoke)(122)를 구비할 수 있다. 스토크(122)의 내부에 유전체 구조(201)가 배치될 수 있다. 유전체 구조(201)는 전면, 배면 및 측면들을 포함하도록 형성될 수 있다. 유전체 구조(201)의 전면이 제1 면으로 지칭되고, 유전체 구조(201)의 일 측면 및 타 측면을 각각 제2 면 및 제3 면으로 지칭될 수 있다. 방사체(200)는 유전체 구조(201)에 형성되어 무선 신호를 이어버드(100)의 외부로 방사하도록 구성될 수 있다. PCB(150)는 방사체(200)와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
방사체(200)는 복수의 도전 패턴들을 포함하도록 구성될 수 있다. 방사체(200)는 제1 도전 패턴(210) 및 제2 도전 패턴(220)를 포함하도록 구성되어 블루투스 대역의 제1 및 제2 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 방사체(200)는 제1 도전 패턴(210), 제2 도전 패턴(220) 및 제4 도전 패턴(230)을 포함하도록 구성되어 블루투스 대역 이외에 UWB 대역에서도 동작할 수 있다. 방사체(200)는 제1 도전 패턴(210) 내지 제4 도전 패턴(240)을 포함하도록 구성되어 블루투스 대역 이외에 UWB 대역에서도 동작할 수 있다. 방사체(200)는 제1 도전 패턴(210) 내지 제4 도전 패턴(240)과 슬롯 영역(210s)을 통해 블루투스 대역 이외에 UWB 대역에서도 동작할 수 있다.
제1 도전 패턴(210)은 유전체 구조(201)의 제1 면(S1)에 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)은 유전체 구조(201)의 제1 면(S1)에 수직한 제2 면(S2)에 형성될 수 있다. 동축 케이블(250)은 제1 도전 패턴(210)과 PCB(150)를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 유전체 구조(201)의 제1 면(S1)에 수직하고 제2 면(S2)을 마주하는 제3 면(S3)에 제3 도전 패턴(230)이 형성될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)은 제1 도전 패턴(210)과 연결되어 방사체(200)의 제1 주파수 대역에서 동작하는 제1 방사 구조를 형성할 수 있다. 제3 도전 패턴(230)은 급전 연결 패턴(230f) 및 그라운드 연결 패턴(230g)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)은 제1 도전 패턴(210)과 연결되고, 제1 도전 패턴(210)과 이격된 제2 도전 패턴(220)과 방사체(200)의 제2 주파수 대역에서 동작하는 제2 방사 구조를 형성할 수 있다.
유전체 구조(201)의 제3 면(S3)에 제4 도전 패턴(240)이 배치될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)의 급전 연결 패턴(230f)에 인접하게 제4 도전 패턴(240)이 배치될 수 있다. 유전체 구조(201)의 제1 면(S1)의 제1 도전 패턴(210) 및 유전체 구조(201)의 제3 면(S3)의 제3 도전 패턴(230)의 적어도 일부 영역이 제거되어 슬롯 영역(210s)이 형성될 수 있다.
제1 도전 패턴(210)과 동축 케이블(250)은 제1 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 제1 방사 구조로 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)과 제2 도전 패턴(220)은 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 제2 방사 구조로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 유전체 구조(210)의 제1 면(S1)에 형성된 제1 도전 패턴(210)은 유전체 구조(201)의 제3 면(S3)에 형성된 제3 도전 패턴(230)과 일체로 구현될 수 있다. 제4 도전 패턴(240) 및 슬롯 영역(210s)은 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 제3 방사 구조로 구성될 수 있다.
급전 연결 패턴(230f) 및 그라운드 연결 패턴(230g) 사이에 슬롯 영역(210s)이 형성될 수 있다. 슬롯 영역(210s)은 유전체 구조(201)의 제1 면(S1)의 일 축 상에서 제1 길이(L1) 및 타 축 상에서 제1 너비(W1)로 형성될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)의 급전 연결 패턴(230f)은 동축 케이블(250)의 신호 선(251)과 연결될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)의 그라운드 연결 패턴(230g)은 제2 PCB(150b)의 그라운드 구조(150g)과 연결될 수 있다. 동축 케이블(250)은 유전체 구조(201)의 하부에 배치될 수 있다. 제2 PCB(150b)는 유전체 구조(201)의 하부에 배치될 수 있다.
이어버드(100)의 방사체(200)는 복수의 도전 패턴들과 복수의 슬롯 영역들로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 방사체(200)는 슬롯 영역(210s), 제2 슬롯 영역(220s), 제3 슬롯 영역(230s) 및 제4 슬롯 영역(240s) 중 둘 이상을 포함하도록 구성될 수 있다.
제2 슬롯 영역(220s)은 슬롯 영역(210s)과 일 축 상에서 동일 지점에 형성될 수 있다. 제3 슬롯 영역(230s)은 슬롯 영역(210s)과 타 축 상에서 이격되어 유전체 구조(201)의 제1 면(S1)에 형성될 수 있다. 제4 슬롯 영역(240s)은 슬롯 영역(210s) 과 타 축 상에서 이격되어 유전체 구조(201)의 제1 면(S1) 및 제3 면(S3)에 형성될 수 있다.
제1 슬롯 영역(210s) 및 제2 슬롯 영역(220s)은 스토크(122)의 단부에 인접한 제1 도전 패턴(210)의 단부에서 타 축 방향으로 제2 길이(L2)만큼 이격되어 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)의 단부에서 제1 슬롯 영역(210s) 및 제2 슬롯 영역(220s)의 일 측 단부까지의 제2 길이(L2)는 4.4mm를 기준으로 소정 범위에서 형성될 수 있다.
제3 슬롯 영역(230s)의 길이는 타 축 방향으로 제2 길이(L2)보다 짧은 제3 길이(L3)로 형성될 수 있다. 제3 슬롯 영역(230s)의 일 측 단부까지의 제3 길이(L3)는 2.4 내지 2.75mm의 범위에서 형성될 수 있다. 제4 슬롯 영역(240s)의 일 단부에서 제1 도전 패턴(210s)의 단부까지의 길이는 타 축 방향으로 제2 길이(L2)보다 짧은 제4 길이(L4)로 형성될 수 있다. 제4 슬롯 영역(240s)의 일 측 단부까지의 제4 길이(L4)는 2.8mm를 기준으로 소정 범위에서 형성될 수 있다.
제1 도전 패턴(210)은 스토크의 제1 축 방향으로 제1 패턴 길이(Lp1)로 형성될 수 있다. 제2 도전 패턴(220)은 스토크의 제1 축 방향으로 제2 패턴 길이(Lp2)로 형성될 수 있다. 동축 케이블(250)의 신호선(251)은 제1 도전 패턴(210)과 연결될 수 있다. 동축 케이블(250)의 그라운드(253)는 PCB(150)의 그라운드와 연결될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)과 동축 케이블(250)은 제1 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)과 제2 도전 패턴(220)은 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
제1 도전 패턴(210)의 제1 패턴 길이(Lp1)는 14.6mm를 기준으로 소정 범위 내의 길이로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 도전 패턴(210)의 제2 패턴 길이(Lp2)는 8mm 내지 14.6mm의 범위 내의 길이로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 도전 패턴(210)의 제2 패턴 길이(Lp2)는 13.6mm를 기준으로 소정 범위 내의 길이로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 주파수 대역은 전자 기기와 블루투스 통신을 수행하도록 2.3GHz의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역으로 설정될 수 있다. 제2 주파수 대역은 블루투스 통신을 수행하도록 2.6GHz의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역으로 설정될 수 있다.
제2 도전 패턴(220)과 마주보는 유전체 구조(201)의 제3 면(S3)에 형성되는 제4 도전 패턴(240)은 포스 센서(force sensor)(251) 또는 압력 센서(pressure sensor)를 포함할 수 있다. 제4 도전 패턴(240)은 제3 도전 패턴(230)의 서브 패턴(231)의 타 측 단부와 급전 연결 패턴(230f)의 일 측 단부 사이에 배치될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)의 서브 패턴(231) 및 급전 연결 패턴(230f)은 유전체 구조(201)의 제3 면(S3)에 형성될 수 있다.
유전체 구조(201)의 제3 면(S3)에 배치된 제3 도전 패턴(230)은 방사체(200)의 동작 주파수 대역을 고려하여 최적의 형상으로 형성될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)은 서브 패턴(231), 급전 연결 패턴(230f) 및 그라운드 연결 패턴(230g)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)은 서브 패턴(231), 제2 서브 패턴(232), 급전 연결 패턴(230f) 및 그라운드 연결 패턴(230g)를 포함하도록 구성될 수 있다.
제3 도전 패턴(230)의 서브 패턴(231)은 제4 도전 패턴(240)의 일 측 단부와 이격되어 배치될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)의 급전 연결 패턴(230f)은 제4 도전 패턴(240)의 타 측 단부와 이격되어 배치될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)의 급전 연결 패턴(230f)은 PCB(150)의 급전 단자 또는 신호 패턴과 연결될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)의 그라운드 연결 패턴(230g)은 급전 연결 패턴(230f)과 슬롯 영역(210s)에 의해 이격되어 배치될 수 있다. 슬롯 영역(210s)이 제3 도전 패턴(230)의 급전 연결 패턴(230f)과 그라운드 연결 패턴(230g) 사이에 형성될 수 있다.
제3 도전 패턴(230)의 제2 서브 패턴(232)은 그라운드 연결 패턴(230g)과 제4 슬롯 영역(240s)에 의해 이격되어 배치될 수 있다. 제4 슬롯 영역(240s)이 제3 도전 패턴(230)의 그라운드 연결 패턴(230g)과 제2 서브 패턴(232) 사이에 형성될 수 있다.
유전체 구조(201)의 제3 면(S3)에 형성된 제3 도전 패턴(230)과 슬롯 영역(210s)은 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)과 슬롯 영역(210s)은 UWB 통신을 위한 7GHz 및 10GHz 대역에서 이중 공진하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 이어버드의 방사체(200)는 복수의 슬롯 영역을 형성하여 UWB 통신을 위한 주파수 대역을 더 광대역이 되도록 할 수 있다. 이와 관련하여, 유전체 구조(201)의 제3 면(S3)에 형성된 제3 도전 패턴(230)과 제1 및 제3 도전 패턴(210, 230)에 형성된 복수의 슬롯 영역들은 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제3 도전 패턴(230), 슬롯 영역(210s), 제2 슬롯 영역(220s), 제3 슬롯 영역(230s) 및 제4 슬롯 영역(240s)은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
제3 도전 패턴(230), 슬롯 영역(210s), 제2 슬롯 영역(220s), 제3 슬롯 영역(230s) 및 제4 슬롯 영역(240s)은 UWB 통신을 위한 6GHz 내지 10GHz 대역에서 다중 공진하도록 구성될 수 있다.
동축 케이블(250)은 내측에 형성된 신호선(251), 유전체(252) 및 그라운드(253)를 포함하도록 구성될 수 있다. 동축 케이블(250)의 신호선(251)은 제1 도전 패턴(210)과 연결될 수 있다. 동축 케이블(250)의 신호선(251)은 제1 도전 패턴(210)의 급전 연결 부(FP)와 연결될 수 있다. 동축 케이블(250)의 그라운드(253)는 PCB(150)의 그라운드와 연결될 수 있다. 동축 케이블(250)의 그라운드(253)는 제1 도전 패턴(210)의 일 지점과 연결될 수 있다. 동축 케이블(250)의 그라운드(253)는 제1 도전 패턴(210)의 그라운드 연결 부(GP)와 연결될 수 있다.
제1 도전 패턴(210)에 수평하게 배치된 동축 케이블(250)의 그라운드(253)가 제1 주파수 대역에서 제1 신호를 방사하여 방사체로서 동작할 수 있다. 동축 케이블(250)의 그라운드(253)는 제1 도전 패턴(210)의 하부 영역에서 제1 도전 패턴(210)과 평행하게 배치될 수 있다.
제2 도전 패턴(220) 은 터치 센서를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)과 제2 도전 패턴(220)은 실질적으로 수직한 면 상에 소정 길이로 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)은 스토크의 제1 축 방향으로 제1 길이로 형성될 수 있다. 제2 도전 패턴(210)은 제1 축 방향으로 제2 길이로 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)의 제1 길이는 14.6mm를 기준으로 소정 범위 내의 길이로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 도전 패턴(210)의 제2 길이는 13.6mm를 기준으로 소정 범위 내의 길이로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 제1 도전 패턴(210)과 동축 케이블(250)은 제1 주파수 대역에서 제1 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)과 제2 도전 패턴(220)은 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제1 주파수 대역은 전자 기기와 블루투스 통신을 수행하도록 2.3GHz의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역일 수 있다. 제2 주파수 대역은 블루투스 통신을 수행하도록 2.6GHz의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역일 수 있다. 제4 도전 패턴(240) 및 슬롯 영역(210s)은 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제3 주파수 대역은 은 UWB 통신을 위한 6GHz 대역, 7GHz 대역 또는 10GHz 대역을 포함하도록 구성될 수 있다.
유전체 구조(201)의 제1 면(S1)에 형성되는 제1 도전 패턴(210)과 제1 면(S1)에 형성되는 동축 케이블(250)은 제1 주파수 대역에서 제1 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)과 제1 면(S1)과 수직한 제2 면(S2)에 형성된 제2 도전 패턴(220)은 제2 주파수 대역에서 제2 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)의 일 측 단부와 제2 도전 패턴(220)의 일 측 단부는 이격되게 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)에 형성된 전류가 제2 주파수 대역에서 제2 도전 패턴(220)에 커플링될 수 있다.
제1 및 제2 도전 패턴(210, 220)상에 각각 제1 및 제2 전류가 생성될 수 있다. 제1 면의 제1 도전 패턴(210) 및 동축 케이블(250)에 형성되는 제1 전류의 제1 방향과 제1 면과 수직한 제2 면의 제2 도전 패턴(220)에 형성된 제2 전류의 제2 방향이 직교(orthogonal)하게 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 면에 형성되는 제1 전류의 제1 방향은 제1 도전 패턴(210)상의 x축 또는 y 축 방향일 수 있다. 한편, 제2 면에 형성되는 제2 전류의 제2 방향은 제2 도전 패턴(220) 상의 z 축 방향일 수 있다. 이에 따라, 방사체(200)는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에서 광대역 동작할 수 있다.
제1 도전 패턴(210)의 신호 패턴은 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 소정 형상의 도전 패턴으로 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)의 그라운드 패턴은 동축 케이블(250)의 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 도전 패턴(220)의 신호 패턴은 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하고 터치 센서로 동작하도록 소정 형상의 도전 패턴으로 형성될 수 있다. 제2 도전 패턴(220)의 그라운드 패턴은 동축 케이블(250)의 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 도전 패턴(240)의 신호 패턴이 포스 센서로 동작하도록 소정 형상의 도전 패턴으로 형성될 수 있다. 또는, 포스 센서(241)가 기판에 배치되고 기판의 전면에 제4 도전 패턴(240)이 형성될 수 있다. 제4 도전 패턴(240)의 그라운드 패턴은 동축 케이블(250)의 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 이어버드에 구비되는 방사체(200)는 다수의 슬롯 영역들로 구성된 슬롯 영역(210s)이 형성된 제1 도전 패턴(210)과 이와 연결된 도전 패턴으로 구현될 수도 있다. 이와 관련하여, 도 8은 다수의 슬롯 영역들로 구성된 슬롯 영역이 형성된 제1 도전 패턴으로 구현된 방사체 구조와 반사 계수를 나타낸다.
도 6 내지 도 7b의 방사체(200)와 달리 도 8(a)의 방사체(200b)는 다수의 슬롯 영역들로 구성된 슬롯 영역(210s)이 형성된 제1 도전 패턴(210)으로 구현될 수 있다. 도 6 내지 도 8(a)을 참조하면, 방사체(200b)는 제1 도전 패턴(210), 터치 센서를 포함하는 제2 도전 패턴(220) 및 제1 도전 패턴(210)과 연결된 제3 도전 패턴(230)을 포함할 수 있다. 방사체(200b)는 포스 센서(241)가 배치된 제4 도전 패턴(240)을 구비하지 않도록 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 포스 센서가 없는 구조에서 UWB 방사체를 위한 도전 패턴 및 슬롯 영역이 존재하더라도 UWB 대역에 공진점이 존재하지 않을 수 있다. 또한, 포스 센서가 존재하더라도 UWB 방사체를 위한 도전 패턴 및 슬롯 영역이 존재하지 않으면 UWB 대역에 공진점이 존재하지 않을 수 있다.
도 4a 내지 도 8(b)를 참조하면, 제1 도전 패턴(210)과 동축 케이블(250)은 제1 주파수 대역에서 제1 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)과 제2 도전 패턴(220)은 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 한편, 제1 도전 패턴(210)의 슬롯 영역들(210s 내지 240s)에 의해 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 하지만, 방사체(200b)는 포스 센서(241)가 배치된 제4 도전 패턴(240) 없이는 UWB 통신을 위한 전체 주파수 대역인 6GHz 내지 10GHz 또는 7GHz 내지 10GHz 대역을 완전히 커버하도록 구성될 수는 없다.
한편, 본 명세서에 따른 무선 이어버드의 방사체 구조의 슬롯 영역의 개수는 안테나 성능을 위해 최적화될 수 있다. 이와 관련하여, 도 9a는 도 6의 방사체 구조에서 하나의 슬롯 영역이 형성된 구조를 나타낸다. 도 9b는 도 6의 방사체 구조에서 복수의 슬롯 영역들이 형성된 구조를 나타낸다.
도 10a는 도 9a의 방사체 구조에서 주파수 대역 별 반사 계수 특성을 나타낸 것이다. 도 10a(a)는 제1 및 제2 주파수 대역을 포함하는 블루투스 주파수 대역에서의 방사체(200a) 구조의 반사 계수 특성을 나타낸다. 도 10a(b)는 제3 주파수 대역을 포함하는 UWB 주파수 대역에서의 방사체(200a) 구조의 반사 계수 특성을 나타낸다. 도 10a(c)는 제1 내지 제3 주파수 대역을 포함하는 전체 주파수 대역에서의 방사체(200a) 구조의 반사 계수 특성을 나타낸다.
도 10b는 도 9b의 방사체 구조에서 주파수 대역 별 반사 계수 특성을 나타낸 것이다. 도 10a(b)는 제1 및 제2 주파수 대역을 포함하는 블루투스 주파수 대역에서의 방사체(200) 구조의 반사 계수 특성을 나타낸다. 도 10b(b)는 제3 주파수 대역을 포함하는 UWB 주파수 대역에서의 방사체(200) 구조의 반사 계수 특성을 나타낸다. 도 10b(c)는 제1 내지 제3 주파수 대역을 포함하는 전체 주파수 대역에서의 방사체(200) 구조의 반사 계수 특성을 나타낸다.
도 6, 도 7 및 도 9a를 참조하면, 방사체(200a)는 제1 슬롯 영역(210s)이 형성된 제1 도전 패턴(210), 제2 도전 패턴(220), 제4 도전 패턴(240) 및 동축 케이블(250)을 포함하도록 구성될 수 있다. 유전체 케이스(241)의 내부에 제4 도전 패턴(240)은 도 6, 도 7, 도 9a 및 도 10a를 참조하면, 제1 도전 패턴(210)과 동축 케이블(250)은 2.33GHz를 중심으로 제1 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성된다. 제1 도전 패턴(210)과 제2 도전 패턴(220)은 2.53GHz를 중심으로 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성된다. 제4 도전 패턴(240) 및 제1 슬롯 영역(210s)은 제3 주파수 대역에서 이중 공진하여 신호를 방사하도록 구성된다. 이와 관련하여, 제4 도전 패턴(240) 및 슬롯 영역(210s)은 7.2GHz 및 10GHz를 중심으로 이중 공진하도록 구성될 수 있다.
도 6, 도 7 및 도 9b를 참조하면, 방사체(200)는 제1 내지 제4 슬롯 영역(210s 내지 240s)이 형성된 제1 도전 패턴(210), 제2 도전 패턴(220), 제4 도전 패턴(240) 및 동축 케이블(250)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제4 슬롯 영역(210s, 240s) 중 일부는 제1 도전 패턴(210)과 연결된 제3 도전 패턴(230)에 형성될 수 있다. 도 6, 도 7, 도 9b 및 도 10b를 참조하면, 제1 도전 패턴(210)과 동축 케이블(250)은 2.2GHz를 중심으로 제1 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성된다. 제1 도전 패턴(210)과 제2 도전 패턴(220)은 2.55GHz를 중심으로 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성된다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 포스 센서가 UWB 주파수 대역에서 방사체로 동작하는 도전 패턴 및 슬롯 영역을 여기(excite)하는 소스로 동작함을 알 수 있다.
도 6, 도 7 및 도 9b를 참조하면, 제4 도전 패턴(240) 및 제1 내지 제4 슬롯 영역(210s 내지 240s)은 제3 주파수 대역에서 다중 공진하여 신호를 방사하도록 구성된다. 제4 도전 패턴(240) 및 제1 내지 제4 슬롯 영역(210s 내지 240s)은 6.3 GHz, 6.7 GHz와 7.0GHz에서 이중 공진하도록 구성될 수 있다. 제4 도전 패턴(240) 및 제1 내지 제4 슬롯 영역(210s 내지 240s)은 8.5GHz 및 9.7GHz를 중심으로 이중 공진하도록 구성될 수 있다. 따라서, 슬롯 영역의 개수가 증가할수록 다중 공진 점의 개수가 증가하여 방사체(200)의 동작 주파수 대역이 확장될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 이어버드의 방사체(200)를 구성하는 복수의 도전 패턴들은 신호선 및/또는 그라운드와 연결되도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 따른 이어버드 내부의 방사체와 기구 구조는 도 11 및 도 12와 같이 구조화될 수 있다.
이와 관련하여, 도 11은 이어버드 내부의 단일 모드 안테나와 기구 구조를 나타낸 것이다. 도 12는 본 명세서에 따른 이어버드 내부의 이중 모드 안테나와 기구 구조를 나타낸 것이다. 이와 관련하여, 단일 모드 안테나는 블루투스 주파수 대역인 제1 및 제2 주파수 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이중 모드 안테나는 블루투스 주파수 대역인 제1 및 제2 주파수 대역과 UWB 주파수 대역인 제3 주파수 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다.
도 9a 및 도 11을 참조하면, 이어버드 내부의 단일 모드로 동작하는 방사체(200a)는 제1 도전 패턴(210), 터치 센서가 구비된 제2 도전 패턴(220)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)은 신호 패턴(211) 및 그라운드 패턴(212)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 도전 패턴(220)은 제1 도전 패턴(210)과 커플링되도록 이격되어 배치될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)과 연결된 동축 케이블(250)의 일 단부는 급전 연결부(FP)로 형성되어 제1 위치(P1)에서 연결될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)의 신호 패턴(211)은 그라운드 패턴(212)과 그라운드 연결부(GP)를 통해 연결될 수 있다. PCB(150)와 연결된 동축 케이블(250)의 타 단부는 제2 위치(P2)에서 연결될 수 있다.
급전 연결부(FP)와 그라운드 연결부(GP) 사이에 슬롯 영역(210s)이 형성될 수 있다. 단일 모드로 동작하는 방사체(200a)는 도 10a와 같이 제1 및 제2 주파수 대역에서 이중 공진하는 단일 모드 안테나로 구성될 수 있다. 한편, 포스 센서가 구비된 제4 도전 패턴(240)이 포함되면 방사체(200a)의 제4 도전 패턴(240) 및 슬롯 영역(210s)은 7.2GHz 및 10GHz를 중심으로 이중 공진하도록 구성될 수 있다.
도 9b 및 도 12를 참조하면, 이어버드 내부의 이중 모드로 동작하는 방사체(200)는 제1 도전 패턴(210), 터치 센서가 구비된 제2 도전 패턴(220) 및 포스 센서가 구비된 제4 도전 패턴(240) 및 슬롯 영역(210s 내지 240s)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)은 신호 패턴(211) 및 그라운드 패턴(212)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 도전 패턴(220)은 제1 도전 패턴(210)과 커플링되도록 이격되어 배치될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)과 연결된 동축 케이블(250)의 일 단부는 급전 연결부(FP)로 형성되어 제1 위치(P1)에서 연결될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)의 신호 패턴(211)은 그라운드 패턴(212)과 그라운드 연결부(GP)를 통해 연결될 수 있다. PCB(150)와 연결된 동축 케이블(250)의 타 단부는 제2 위치(P2)에서 연결될 수 있다.
제1 도전 패턴(210)의 일부 영역의 패턴 형태를 그라운드 효과가 적은 UWB 안테나의 패턴 형태로 구현할 수 있다. 이를 위해, 제1 도전 패턴(210)에 슬롯 영역(230s)이 형성될 수 있다. 급전 연결부(FP)와 그라운드 연결부(GP) 사이에 슬롯 영역(210s)이 형성될 수 있다. 슬롯 영역(230s)이 형성된 제1 도전 패턴(210)의 단부는 UWB 주파수 대역에서 방사체로 동작하는 서브 패턴(213)을 형성할 수 있다.
방사체(200)는 도 10b와 같이 제1 및 제2 주파수 대역에서 이중 공진하고 제3 주파수 대역에서 다중 공진하는 이중 모드 안테나로 구성될 수 있다.
UWB 패턴 관점에서는 BT 패턴부분이 그라운드로 동작할 수 있다. BT 패턴 관점에서는 UWB 패턴 부분이 그라운드로 동작할 수 있다. BT 패턴을 튜닝 시에 UWB 안테나 변화를 최소화하기 위하여, 그라운드 효과가 일정 수준 준 이하인 UWB 안테나가 적용될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 도전 패턴(210)의 그라운드 패턴(212)의 일부 영역을 제거하여 UWB 안테나 패터닝을 이루어질 수 있다. 슬롯 모드(slot mode)의 길이는 최대한 유지하기 위하여 터치 센서가 구비된 제2 도전 패턴(220)에 인접한 제1 도전 패턴(210)의 슬롯 영역이 아닌 안테나 패턴부의 형상은 도 9a 및 도 11의 안테나 패턴부의 형상과 동일하게 형성될 수 있다.
PCB(150)의 일 측 단부는 제1 도전 패턴(210)의 그라운드 패턴(212)의 단부와 인접하게 형성될 수 있다. FPCB(160)는 PCB(150)와 제1 도전 패턴(210)을 연결하도록 구성될 수 있다. 제2 FPCB(162)는 메인 본체부의 곡면으로 형성된 내측 측면 영역을 형성하는 메탈 프레임(165)에 배치될 수 있다. FPCB(160)는 메인 본체부의 곡면으로 형성된 내측 측면 영역을 형성하는 메탈 프레임(165)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 제2 FPCB(162)도 메인 본체부의 곡면으로 형성된 내측 측면 영역을 형성하는 메탈 프레임(165)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 이어버드의 방사체 구조는 단일 슬롯 구조 또는 다중 슬롯 구조로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 13은 단일 슬롯 구조로 형성된 도전 패턴이 배치된 이어버드의 측면도, 사시도 및 전면도를 나타낸다. 한편, 도 14는 다중 슬롯 구조로 형성된 도전 패턴이 배치된 이어버드의 측면도, 사시도 및 전면도를 나타낸다.
도 9a, 도 9b, 도 13(a) 및 도 14(a)를 참조하면, 제1 도전 패턴(210)은 블루투스 주파수 대역의 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)은 제3 도전 패턴(230)과 연결되게 형성될 수 있다. 슬롯 영역(210s)을 형성하는 제3 도전 패턴(230)의 급전 연결 패턴(230f)은 동축 케이블(250)의 일 단부인 급전 연결부(FP)와 연결될 수 있다. 슬롯 영역(210s)을 형성하는 제3 도전 패턴(230)의 그라운드 연결 패턴(230g)은 그라운드 연결부(GP)와 연결될 수 있다. 도 13의 유전체 커버(240c)의 내부에 제4 도전 패턴(240)이 배치되어 UWB 주파수 대역의 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제4 도전 패턴(240)에 포스 센서(241) 또는 압력 센서가 배치될 수 있다.
도 9a 및 도 13(b)를 참조하면, 제1 및 제3 도전 패턴(210, 230)에 제1 슬롯 영역(210s)이 형성되어 방사체(200a)는 단일 슬롯 구조로 구성될 수 있다. 도 9b 및 도 14(b)를 참조하면, 방사체(200)는 다중 슬롯 구조로 구성될 수 있다. 제1 및 제3 도전 패턴(210, 230)에 제1 슬롯 영역(210s)이 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210s)에 제1 슬롯 영역(210s)과 일 축 방향으로 이격되어 제2 슬롯 영역(220s)이 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210s)에 제1 슬롯 영역(210s)과 타 축 방향으로 이격되어 제3 슬롯 영역(230s)이 형성될 수 있다. 제1 및 제3 도전 패턴(210, 230)에 제1 슬롯 영역(210s)과 이격되어 제4 슬롯 영역(240s)이 형성될 수 있다. 제3 슬롯 영역(230s)이 형성된 제1 도전 패턴(210)의 단부는 UWB 주파수 대역에서 방사체로 동작하는 서브 패턴(213a, 213)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 방사체(200)가 UWB 주파수 대역에서 다중 공진하도록 구성될 수 있다.
도 9a 및 도 13(c)를 참조하면, 제1 및 제2 도전 패턴(210, 220)에 의해 블루투스 주파수 대역의 제2 주파수 대역까지 동작 주파수 대역 확장이 가능하다. 도 9b 및 도 14(c)를 참조하면, 제1 및 제2 도전 패턴(210, 220)에 의해 블루투스 주파수 대역의 제2 주파수 대역까지 동작 주파수 대역 확장이 가능하다. 이와 관련하여, 제2 내지 제4 슬롯 영역(220s 내지 240s)이 제1 및 제3 도전 패턴(210, 230)에 추가됨에 따라 제2 주파수 대역의 동작 주파수 대역도 더 확장될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 단일 슬롯 구조 및 다중 슬롯 구조의 방사체 구조의 전류 분포를 비교하여 UWB 주파수 대역에서의 동작 원리에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 15는 단일 슬롯 구조 및 다중 슬롯 구조의 방사체 구조의 전류 분포를 비교한 것이다. 도 9a 및 도 15(a)는 제1 및 제3 도전 패턴(210, 230)에 슬롯 영역(210s)이 형성된 방사체(200a)를 나타낸다. 도 9b 및 도 15(b)는 제1 및 제3 도전 패턴(210, 230)에 제1 내지 제4 슬롯 영역(210s 내지 240s)이 형성된 방사체(200)를 나타낸다.
도 15(a) 및 도 15(b)의 방사체(200a, 200) 구조는 모두 슬롯 영역(210s)에 인접한 급전 연결 패턴(230f) 및 그라운드 연결 패턴(230g)의 전류 분포(current distribution)가 다른 부분보다 더 높게 나타난다. 따라서, 슬롯 영역(210s)에 인접한 급전 연결 패턴(230f) 및 그라운드 연결 패턴(230g)이 유전체 케이스(240c) 내부의 포스 센서가 UWB 주파수 대역에서 동작하는 방사체를 여기(excite)하는 구성으로 동작될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제3 도전 패턴(210, 230)의 슬롯 영역(210s)과 포스 센서가 배치된 제1 영역(R1)이 제1 구조의 UWB 방사체로 동작할 수 있다.
도 15(a)의 단일 슬롯 구조에 비해 도 15(b)의 다중 슬롯 구조의 방사체(200)는 UWB 공진을 발생시킬 수 있는 도전 패턴들이 복수의 구조로 형성되어 UWB 동작 주파수 대역을 확장할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 및 제3 도전 패턴(210, 230)의 슬롯 영역(210s)과 포스 센서가 배치된 제1 영역(R1)과 제1 영역(R1)에 인접한 제2 영역(R2)이 모두 제2 구조의 UWB 방사체로 동작할 수 있다. 제2 구조의 UWB 방사체의 제2 영역(R2)은 제2 내지 제4 슬롯 영역(220s 내지 240s)을 포함할 수 있다. 제2 내지 제4 슬롯 영역(220s 내지 240s)에 인접한 제1 및 제3 도전 패턴(210, 230)의 서브 패턴들을 형성하는 제2 영역(R2)에 의해 제2 구조의 UWB 방사체가 더 광대역 동작할 수 있다.
본 명세서에 따른 이어버드 내부에 배치되는 광대역 안테나 구조는 방사체로서 도전 패턴 이외에 센서의 도전 패턴과 메탈 프레임과 같은 기구 구조를 방사체의 일부로 이용한 것이다. 따라서, 이어버드 내부에 배치되는 광대역 안테나 구조는 블루투스 대역과 이보다 낮은 대역 및 높은 대역까지 안테나 성능이 확보된 광대역 센서 융합형 Zero-Volume 안테나에 해당한다.
이러한 이어버드 내부에 배치되는 다중 모드 안테나 구조는 광대역 안테나 성능, 예컨대 블루투스 대역폭 대비하여 5배 넓은 안테나 대역폭을 확보하여, 다양한 사용자 시나리오 조건에서도 안정적인 안테나 성능을 유지할 수 있다. 이와 관련하여, 기구 및 PCB 구조에 따른 구조 방사 성능은 전체 대역에서 최소 -6dB 이상, 평균 -5dB 이상의 높은 방사 효율을 갖도록 구현될 수 있다.
이상에서는 본 명세서에 따른 광대역 안테나 구조를 구비한 이어버드에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 명세서에 따른 유전체 하우징 내부에 안테나가 구비된 전자 기기에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 1 내지 도 15를 참조하여 본 명세서에 따른 유전체 하우징 내부에 안테나가 구비된 전자 기기에 대해 설명한다.
전자 기기(100)는 포트(120a)가 있는 본체부(main body portion)(120b)와 본체부(120b)로부터 연장되는 돌출 부(protruding portion)를 갖는 유전체 하우징(120)을 포함할 수 있다. 전자 기기(100)는 돌출 부 내에 배치되어 무선 신호를 전자 기기의 외부로 방사하는 안테나(200)를 포함할 수 있다. 안테나(200)는 돌출 부 내에서 제1 면(S1)에 형성되는 제1 도전 패턴(210) 및 제1 면(S1)에 수직한 제2 면(S2)에 형성되는 제2 도전 패턴(220)를 포함할 수 있다. 안테나(200)는 제1 도전 패턴(210) 및 제1 도전 패턴(210)과 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)(150)를 전기적으로 연결하도록 구성된 연결 부(250)를 포함할 수 있다. 연결 부(250)는 RF 케이블인 동축 케이블로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
안테나(200)는 제1 면(S1)에 수직하고 제2 면(S2)을 마주하는 제3 면(S3)에 형성되고, 급전 연결 패턴(230f)과 그라운드 연결 패턴(230g)을 포함하는 제3 도전 패턴(230)을 포함할 수 있다. 안테나(200)는 제1 면(S1)의 제1 도전 패턴(210) 및 제3 면(S3)의 제3 도전 패턴(230)의 적어도 일부 영역이 제거되어 형성되는 슬롯 영역(210s)을 포함할 수 있다. 안테나(200)는 제3 도전 패턴(230)의 급전 연결 패턴(230f)에 인접하게 제3 면(S3)에 배치된 제4 도전 패턴(240)을 포함할 수 있다.
제1 도전 패턴(210)과 연결부(250)는 제1 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(210)과 제2 도전 패턴(220)은 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제4 도전 패턴(240) 및 슬롯 영역(210s)은 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
슬롯 영역(210s)은 급전 연결 패턴(230f) 및 그라운드 연결 패턴(230g) 사이에 형성될 수 있다. 슬롯 영역(210s)은 제1 면(S1)에서 일 축 상에서 제1 길이(L1) 및 타 축 상에서 제1 너비(W1)로 형성될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)의 급전 연결 패턴(230f)은 제1 도전 패턴(210)이 배치된 유전체 구조(201)의 하부에 배치된 동축 케이블(250)의 신호 선(251)과 연결될 수 있다. 제3 도전 패턴(230)의 그라운드 연결 패턴(230g)은 유전체 구조(201)의 하부에 배치된 제2 PCB(150b)의 그라운드 구조(150g)과 연결될 수 있다.
안테나(200)는 복수의 슬롯 영역들을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나(200)는 슬롯 영역(210s)과 일 축 상에서 동일 지점에 형성되고 타 축 상에서 이격되어 제1 면(S1)에 형성된 제2 슬롯 영역(220s)을 포함할 수 있다. 안테나(200)는 슬롯 영역(210s)과 타 축 상에서 이격되어 제1 면(S1)에 형성된 제3 슬롯 영역(230)을 포함할 수 있다. 안테나(200)는 슬롯 영역(210s)과 타 축 상에서 이격되어 제1 면(S1) 및 제3 면(S3)에 형성된 제4 슬롯 영역(240s)을 포함할 수 있다.
슬롯 영역(210s) 및 제2 슬롯 영역(220s)은 스토크(122)에 인접한 제1 도전 패턴(210)의 단부에서 타 축 방향으로 제2 길이(L2)만큼 이격되어 형성될 수 있다. 제3 슬롯 영역(230s)의 길이는 타 축 방향으로 제2 길이(L2)보다 짧은 제3 길이(L3)로 형성될 수 있다. 제4 슬롯 영역(240s)의 일 단부에서 제1 도전 패턴(210s)의 단부까지의 길이는 타 축 방향으로 제2 길이(L2)보다 짧은 제4 길이(L4)로 형성될 수 있다.
제2 도전 패턴(220)은 터치 센서를 포함할 수 있다. 제1 도전 패턴(210)은 스토크(122)의 제1 축 방향으로 제1 패턴 길이(Lp1)로 형성될 수 있다. 제2 도전 패턴(220)은 스토크(122)의 제1 축 방향으로 제1 패턴 길이(Lp1)보다 짧은 제2 패턴 길이(Lp2)로 형성될 수 있다. 동축 케이블(250)의 신호선(251)은 제1 도전 패턴(210)과 연결될 수 있다. 제2 도전 패턴(220)과 마주보는 제3 면(S3)에 형성되는 제4 도전 패턴(240)은 포스 센서(force sensor)(241) 또는 압력 센서(pressure sensor)를 포함할 수 있다. 제4 도전 패턴(240)은 제3 면(S3)에 형성되는 제3 도전 패턴(230)의 서브 패턴의 타 측 단부와 제3 면(S3)에 형성된 급전 연결 패턴(230f)의 일 측 단부 사이에 배치될 수 있다.
이상에서는 광대역 안테나를 구비하는 무선 이어버드에 대해 설명하였다. 이와 같은 광대역 안테나를 구비하는 무선 이어버드의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같이 요약될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 따르면, 무선 이어버드와 같은 전자 기기에서 광대역 안테나가 광대역 동작하도록 구성할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 무선 이어버드에 구비되는 안테나의 도전 패턴에 형성된 전류가 터치 센서로 커플링되도록 하여, 안테나의 동작 대역폭을 증가시킬 수 있다.
본 명세서에 따르면, 무선 이어버드 착용 시에 인체의 움직임 또는 귀 내부의 공간에서 무선 이어버드의 움직임에 따라 안테나 공진 주파수가 변경 시에도 무선 신호를 안정적으로 수신할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 무선 이어버드의 기구 내부에 배치되는 협소한 안테나 배치 공간에 따른 안테나 성능 변화를 최소화하여, 이에 따라 무선 통신 성능을 안정적으로 유지할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 무선 이어버드의 내부의 유전체 구조의 전면에 배치되는 도전 패턴과 측면에 포스 센서가 배치된 도전 패턴을 통해 블루투스 주파수 대역과 UWB 대역에서 동작할 수 있는 안테나 구조를 구현할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 유전체 구조의 측면의 포스 센서가 배치된 도전 패턴과 전면의 도전 패턴에 형성된 하나 이상의 슬롯 영역을 통해 블루투스 주파수 대역과 UWB 대역에서 동작할 수 있는 안테나 구조를 구현할 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 발명과 관련하여, 무선 이어버드에 배치되는 안테나 구조와 이에 대한 제어 동작은 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 한편, 무선 이어버드에 배치되는 안테나 구조와 이에 대한 제어 동작을 수행하는 구성은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 판독할 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 판독할 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말 또는 무선 이어버드의 제어부, 즉 프로세서를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 이어버드(earbud)에 있어서,
    스피커 포트가 있는 본체부(main body portion)와 상기 본체부로부터 연장되는 스토크(stoke)를 갖는 하우징;
    상기 스토크 내부에 배치되고, 전면, 배면 및 측면들로 형성된 유전체 구조;
    상기 유전체 구조에 형성되어 무선 신호를 상기 이어버드의 외부로 방사하는 방사체; 및
    상기 방사체와 전기적으로 연결되도록 구성된 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)을 포함하고,
    상기 방사체는,
    상기 유전체 구조의 제1 면에 형성되는 제1 도전 패턴;
    상기 제1 면에 수직한 제2 면에 형성되는 제2 도전 패턴;
    상기 제1 도전 패턴과 상기 PCB를 전기적으로 연결하도록 구성된 동축 케이블;
    상기 제1 면에 수직하고 상기 제2 면을 마주하는 제3 면에 형성되고, 급전 연결 패턴과 그라운드 연결 패턴을 포함하는 제3 도전 패턴;
    상기 제1 면의 상기 제1 도전 패턴 및 상기 제3 면의 상기 제3 도전 패턴의 적어도 일부 영역이 제거되어 형성되는 슬롯 영역; 및
    상기 제3 도전 패턴의 상기 급전 연결 패턴에 인접하게 상기 제3 면에 배치된 제4 도전 패턴을 포함하고,
    상기 제1 도전 패턴과 상기 동축 케이블은 제1 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성되고,
    상기 제1 도전 패턴과 상기 제2 도전 패턴은 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성되고,
    상기 제4 도전 패턴 및 상기 슬롯 영역은 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성되는, 이어버드.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 슬롯 영역은 상기 급전 연결 패턴 및 상기 그라운드 연결 패턴 사이에 형성되고,
    상기 슬롯 영역은 상기 제1 면의 일 축 상에서 제1 길이 및 타 축 상에서 제1 너비로 형성되고,
    상기 급전 연결 패턴은 상기 유전체 구조의 하부에 배치된 상기 동축 케이블의 신호 선과 연결되고 상기 그라운드 연결 패턴은 상기 유전체 구조의 하부에 배치된 제2 PCB와 연결된 그라운드 구조와 연결되는, 이어버드.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 방사체는,
    상기 슬롯 영역과 상기 일 축 상에서 동일 지점에 형성되고 상기 타 축 상에서 이격되어 상기 제1 면에 형성된 제2 슬롯 영역;
    상기 슬롯 영역과 상기 타 축 상에서 이격되어 상기 제1 면에 형성된 제3 슬롯 영역; 및
    상기 슬롯 영역과 상기 타 축 상에서 이격되어 상기 제1 면 및 상기 제3 면에 형성된 제4 슬롯 영역을 더 포함하는, 이어버드.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 슬롯 영역 및 상기 제2 슬롯 영역은 상기 스토크에 인접한 상기 제1 도전 패턴의 단부에서 상기 타 축 방향으로 제2 길이만큼 이격되어 형성되고,
    상기 제3 슬롯 영역의 길이는 상기 타 축 방향으로 상기 제2 길이보다 짧은 제3 길이로 형성되고,
    상기 제4 슬롯 영역의 일 단부에서 상기 제1 도전 패턴의 상기 단부까지의 길이는 상기 타 축 방향으로 상기 제2 길이보다 짧은 제4 길이로 형성되는, 이어버드.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 도전 패턴의 상기 단부에서 상기 제1 슬롯 영역 및 상기 제2 슬롯 영역의 일 측 단부까지의 상기 제2 길이는 4.4mm를 기준으로 소정 범위에서 형성되고,
    상기 제3 슬롯 영역의 일 측 단부까지의 상기 제3 길이는 2.4 내지 2.75mm의 범위에서 형성되고,
    상기 제4 슬롯 영역의 일 측 단부까지의 상기 제4 길이는 2.8mm를 기준으로 소정 범위에서 형성되는, 이어버드.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 도전 패턴은 터치 센서를 포함하고,
    상기 제1 도전 패턴은 상기 스토크의 상기 일 축 방향으로 제1 패턴 길이로 형성되고, 상기 제2 도전 패턴은 상기 일 축 방향으로 상기 제1 패턴 길이보다 짧은 제2 패턴 길이로 형성되는, 이어버드.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 도전 패턴과 마주보는 상기 제3 면에 형성되는 상기 제4 도전 패턴은 포스 센서(force sensor) 또는 압력 센서(pressure sensor)를 포함하고,
    상기 제4 도전 패턴은 상기 제3 면에 형성되는 상기 제3 도전 패턴의 서브 패턴의 타 측 단부와 상기 제3 면에 형성된 상기 급전 연결 패턴의 일 측 단부 사이에 배치되는, 이어버드.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제3 도전 패턴은,
    상기 제4 도전 패턴의 일 측 단부와 이격되어 배치된 상기 서브 패턴;
    상기 제4 도전 패턴의 타 측 단부와 이격되어 배치되고, 상기 PCB의 급전 단자와 연결된 상기 급전 연결 패턴;
    상기 급전 연결 패턴과 상기 슬롯 영역에 의해 이격되어 배치되고, 상기 PCB의 그라운드와 연결된 상기 그라운드 연결 패턴을 포함하는, 이어버드.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제3 도전 패턴은,
    상기 그라운드 연결 패턴과 상기 제4 슬롯 영역에 의해 이격되어 배치되고, 상기 슬롯 영역 및 상기 제3 슬롯 영역 사이의 상기 제1 도전 패턴과 연결된 제2 서브 패턴을 더 포함하는, 이어버드.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제3 면에 형성된 상기 제3 도전 패턴과 상기 슬롯 영역은 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성되고,
    상기 제3 도전 패턴과 상기 슬롯 영역은 UWB 통신을 위한 7GHz 및 10GHz 대역에서 이중 공진하는 것을 특징으로 하는, 이어버드.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제3 면에 형성된 상기 제3 도전 패턴과 상기 슬롯 영역, 상기 제2 슬롯 영역, 상기 제3 슬롯 영역 및 상기 제4 슬롯 영역은 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성되고,
    상기 제3 도전 패턴과 상기 슬롯 영역, 상기 제2 슬롯 영역, 상기 제3 슬롯 영역 및 상기 제4 슬롯 영역은 UWB 통신을 위한 6GHz 내지 10GHz 대역에서 다중 공진하는 것을 특징으로 하는, 이어버드.
  12. 제6 항에 있어서,
    상기 동축 케이블의 신호선은 상기 제1 도전 패턴과 연결되고,
    상기 동축 케이블의 그라운드는 상기 PCB의 그라운드와 연결되고,
    상기 제1 도전 패턴의 상기 제1 패턴 길이는 14.6mm를 기준으로 소정 범위 내의 길이로 형성되고, 상기 제2 도전 패턴의 상기 제2 패턴 길이는 13.6mm를 기준으로 소정 범위 내의 길이로 형성되고,
    상기 제1 주파수 대역은 전자 기기와 블루투스 통신을 수행하도록 2.3GHz의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역이고, 상기 제2 주파수 대역은 상기 블루투스 통신을 수행하도록 2.6GHz의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역인 것을 특징으로 하는, 이어버드.
  13. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 면에 형성되는 상기 제1 도전 패턴과 상기 제1 면에 형성된 상기 동축 케이블은 상기 제1 주파수 대역에서 제1 신호를 방사하고,
    상기 제1 도전 패턴과 상기 제1 면과 수직한 상기 제2 면에 형성된 상기 제2 도전 패턴은 상기 제2 주파수 대역에서 제2 신호를 방사하도록 구성되고,
    상기 제1 도전 패턴의 일 측 단부와 상기 제2 도전 패턴의 일 측 단부는 이격되게 형성되고, 상기 제1 도전 패턴에 형성된 전류가 상기 제2 주파수 대역에서 상기 제2 도전 패턴에 커플링되고,
    상기 제1 면의 상기 제1 도전 패턴 및 상기 동축 케이블에 형성되는 제1 전류의 제1 방향과 상기 제1 면과 수직한 상기 제2 면의 상기 제2 도전 패턴에 형성된 제2 전류의 제2 방향이 직교(orthogonal)하게 형성되어 상기 방사체는 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역에서 광대역 동작하는 것을 특징으로 하는, 이어버드.
  14. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 도전 패턴의 신호 패턴은 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 소정 형상의 도전 패턴으로 형성되고,
    상기 제1 도전 패턴의 그라운드 패턴은 상기 동축 케이블의 그라운드와 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 도전 패턴의 신호 패턴은 상기 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하고 터치 센서로 동작하도록 소정 형상의 도전 패턴으로 형성되고,
    상기 제2 도전 패턴의 그라운드 패턴은 상기 동축 케이블의 그라운드와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 이어버드.
  15. 제2 항에 있어서,
    상기 제4 도전 패턴의 신호 패턴은 포스 센서로 동작하도록 소정 형상의 도전 패턴으로 형성되고,
    상기 제4 도전 패턴의 그라운드 패턴은 상기 동축 케이블의 그라운드와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 이어버드.
  16. 전자 기기에 있어서,
    포트가 있는 본체부(main body portion)와 상기 본체부로부터 연장되는 돌출 부(protruding portion)를 갖는 유전체 하우징;
    상기 돌출 부 내에 배치되어 무선 신호를 상기 전자 기기의 외부로 방사하는 안테나를 포함하고,
    상기 안테나는,
    상기 돌출 부 내에서 제1 면에 형성되는 제1 도전 패턴;
    상기 제1 면에 수직한 제2 면에 형성되는 제2 도전 패턴;
    상기 제1 도전 패턴과 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)을 전기적으로 연결하도록 구성된 연결부;
    상기 제1 면에 수직하고 상기 제2 면을 마주하는 제3 면에 형성되고, 급전 연결 패턴과 그라운드 연결 패턴을 포함하는 제3 도전 패턴;
    상기 제1 면의 상기 제1 도전 패턴 및 상기 제3 면의 상기 제3 도전 패턴의 적어도 일부 영역이 제거되어 형성되는 슬롯 영역; 및
    상기 제3 도전 패턴의 상기 급전 연결 패턴에 인접하게 상기 제3 면에 배치된 제4 도전 패턴을 포함하고,
    상기 제1 도전 패턴과 상기 연결부는 제1 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성되고,
    상기 제1 도전 패턴과 상기 제2 도전 패턴은 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성되고,
    상기 제4 도전 패턴 및 상기 슬롯 영역은 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성되는, 전자 기기.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 슬롯 영역은 상기 급전 연결 패턴 및 상기 그라운드 연결 패턴 사이에 형성되고,
    상기 슬롯 영역은 상기 제1 면에서 일 축 상에서 제1 길이 및 타 축 상에서 제1 너비로 형성되고,
    상기 급전 연결 패턴은 상기 제1 도전 패턴이 배치된 유전체 구조의 하부에 배치된 상기 동축 케이블의 신호 선과 연결되고 상기 그라운드 연결 패턴은 상기 유전체 구조의 하부에 배치된 제2 PCB와 연결된 그라운드 구조와 연결되는, 전자 기기.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 안테나는,
    상기 슬롯 영역과 상기 일 축 상에서 동일 지점에 형성되고 상기 타 축 상에서 이격되어 상기 제1 면에 형성된 제2 슬롯 영역;
    상기 슬롯 영역과 상기 타 축 상에서 이격되어 상기 제1 면에 형성된 제3 슬롯 영역; 및
    상기 슬롯 영역과 상기 타 축 상에서 이격되어 상기 제1 면 및 상기 제3 면에 형성된 제4 슬롯 영역을 더 포함하는, 전자 기기.
  19. 제3 항에 있어서,
    상기 슬롯 영역 및 상기 제2 슬롯 영역은 상기 스토크에 인접한 상기 제1 도전 패턴의 단부에서 상기 타 축 방향으로 제2 길이만큼 이격되어 형성되고,
    상기 제3 슬롯 영역의 길이는 상기 타 축 방향으로 상기 제2 길이보다 짧은 제3 길이로 형성되고,
    상기 제4 슬롯 영역의 일 단부에서 상기 제1 도전 패턴의 상기 단부까지는 상기 타 축 방향으로 상기 제2 길이보다 짧은 제4 길이로 형성되는, 전자 기기.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 제2 도전 패턴은 터치 센서를 포함하고,
    상기 제1 도전 패턴은 상기 스토크의 상기 일 축 방향으로 제1 패턴 길이로 형성되고, 상기 제2 도전 패턴은 상기 일 축 방향으로 상기 제1 패턴 길이보다 짧은 제2 패턴 길이로 형성되고,
    상기 제2 도전 패턴과 마주보는 상기 제3 면에 형성되는 상기 제4 도전 패턴은 포스 센서(force sensor) 또는 압력 센서(pressure sensor)를 포함하고,
    상기 제4 도전 패턴은 상기 제3 면에 형성되는 상기 제3 도전 패턴의 서브 패턴의 타 측 단부와 상기 제3 면에 형성된 상기 급전 연결 패턴의 일 측 단부 사이에 배치되는, 전자 기기.
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