KR102619374B1 - 5g상용망 및 5g특화망을 지원하는 산업용 통신단말 - Google Patents

5g상용망 및 5g특화망을 지원하는 산업용 통신단말 Download PDF

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이재준
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Abstract

본 발명은 5G상용망 및 5G특화망을 지원하는 산업용 통신단말에 관한 것으로서, 상용망 혹은 특화망 주파수 대역의 5G 이동통신 기술로 제조 설비 및 로봇을 실시간 연결하고 실시간 데이터 교환 및 수집을 통해 디지털트윈과 메타버스를 빠르게 도입시키고 스마트팩토리 고도화를 위한 통신단말로서, 컴팩트한 사이즈로 높은 통신속도 및 정확도를 구현할 수 있는 형태의 안테나모듈을 포함하는 5G상용망 및 5G특화망을 지원하는 산업용 통신단말에 관한 것이다.

Description

5G상용망 및 5G특화망을 지원하는 산업용 통신단말 {Telecommunication Device for 5G sub-6GHz band}
본 발명은 5G상용망 및 5G특화망을 지원하는 산업용 통신단말에 관한 것으로서, 상용망 혹은 특화망 주파수 대역의 5G 이동통신 기술로 제조 설비 및 로봇을 실시간 연결하고 실시간 데이터 교환 및 수집을 통해 디지털트윈과 메타버스를 빠르게 도입시키고 스마트팩토리 고도화를 위한 통신단말로서, 컴팩트한 사이즈로 높은 통신속도 및 정확도를 구현할 수 있는 형태의 안테나모듈을 포함하는 5G상용망 및 5G특화망을 지원하는 산업용 통신단말에 관한 것이다.
스마트 제조는 ICT ICT : Information and Communication Technologies. 정보통신기술를 활용하여 기존 제조업의 전 과정을 디지털화 하고 미래 첨단 산업으로 전환 (Digital Transformation) 함으로써 국가 산업을 혁신하기 위한 제반활동으로 제품과 생산 시스템, 그와 관련된 비즈니스 등 제품의 생산 및 이와 연계된 제조 활동을 포함한다.
스마트 공장은 제조는 제조 과정의 전부 또는 일부에 IoT, AI, 빅데이터와 같은 ICT 기술을 적용하여 자동화, 디지털화된 공장을 구현하여 기업의 생산성, 품질 등을 향상시키는 지능형 공장을 의미한다.
기존 산업현장의 네트워크에 접속하는 단말이 PC나 스마트폰이 메인이였지만, 최근에는 로봇, 드론, 센서, 4K/8K CCTV, AR/VR 기기, 자율주행이동체(AGV) 등의 상이한 통신연결 요구 조건을 갖는 다양한 device들이 5G 상용 망에 연결되어 5G의 3가지 특징인 eMBB, URLLC, mMTC을 기반으로 많은 기기들이 초저지연 특성으로 인해 실시간 모니터링 및 제어가 가능하고 대용량 정보 전송 특성으로 Big Data 처리 및 AI 기술이 접목된 스마트 제조 및 공장의 필요성과 활용성이 요구되고 있다.
5G상용망은 NSA(None Stand Alone) Mode 위주로 구축되어 LTE와 상호 공존하는 형태의 서비스 제공하며 국내의 경우 N78 Band 3300~3800MHz 주파수, N257 Band 26.5~28.9GHz는 상용망 5G로 사용한다.
특화망은 특정 기업 및 기관이 직접 망을 구축하는 Private 5G Network을 의미함. 국내의 경우 N79 Band 4.72~4.82GHz, N261 Band 28.9~29.5GHz 주파수 사용하고, 특화망은 특정 건물, 특정 분야 서비스에 특화된 서비스를 제공하는 통신 방식으로 특히 IIoT IIoT : Industrial Internet of Things, 광범위 산업용 사물인터넷 분야에 최적화 가능한 통신 방식에 해당한다.
한편, 5G 표준은 앞에서 설명한 5G상용망과 5G 특화망에서 사용하는 주파수 대역인 면허대역(Licensed Band)과 누구나 조건없이 사용 가능한 비면허 대역(Un-Licensed Band)를 모두 사용할 수 있도록 정의되고, 5G NR-U는 WiFi6E WiFi6E : IEEE802.11ax 표준의 WiFi 기술로, 기존 5.8GHz 대역에서 6GHz 대역을 포함하여 총 1200MHz 대역을 추가로 서비스 할 수 있는 표준을 의미함. 광대역/저지연 특성을 개선하여 산업용 서비스에 유리하다.
이와 같이, 산업용 통신단말은 5G상용망 및 5G특화망을 동시에 지원하면서, 또한 기존의 LTE망을 기본적으로 지원해야 하는 필요가 있고, 또한 단말기의 사이즈가 축소되고, 해당 통신단말의 특정 면이 다른 산업용장치에 의하여 막혀있는 경우 혹은 사람의 손에 의하여 특정 면이 접촉되어 있는 경우에도 안정적인 통신성능을 보유할 필요성이 있다.
또한, 기존의 산업용 통신단말에서는 5G 대역을 지원하기 위하여, 단말 케이스에서 외부로 돌출된 별도의 안테나 모듈을 포함하는 경우가 대다수이나, 이는 다양한 산업현장에 범용적으로 산업용 통신단말을 적용하지 못한다는 문제점이 있다.
한국등록특허 10-1952765는 5G와 LTE의 공존을 위한 기판 집적 도파관 빔포밍 배열 안테나 기반의 하이브리드안테나는 5G를 위한 광대역 및 낮은 삽입손실의 기판 집적 도파관(SIW: Substrate Integrated Waveguide) 빔포밍 배열 안테나; 및 상기 기판 집적 도파관(SIW: Substrate Integrated Waveguide) 빔포밍 배열 안테나의 상단및 하단에 소정 거리 이격되어 배치된 복수의 LTE MIMO 안테나를 포함하여, 격리도 특성이 우수하고 큰 MIMO 용량이 가능하며 저비용과 고수율 공정에 기반하여 시장 경쟁력 확보가 가능하고 스마트폰이나 소형 중계기에 5G통신 모드와 LTE 통신 모드를 공유하는 안테나를 개시하고 있으나, 이와 같은 안테나는 단말이 대형화가 될 수 밖에 없고, 5G특화망 및 5G상용망를 동시에 안정적으로 지원하기가 어려우며, 단말에서 외부로 돌출하는 부분이 존재할 수 밖에 없으며, 특정 면 혹은 특정 부분이 외부의 물체에 의하여 가려지거나 혹은 가려지는 경우에 통신 성능에 저하가 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상용망 혹은 특화망 주파수 대역의 5G 이동통신 기술로 제조 설비 및 로봇을 실시간 연결하고 실시간 데이터 교환 및 수집을 통해 디지털트윈과 메타버스를 빠르게 도입시키고 스마트팩토리 고도화를 위한 통신단말로서, 컴팩트한 사이즈로 높은 통신속도 및 정확도를 구현할 수 있는 형태의 안테나모듈을 포함하는 5G상용망 및 5G특화망을 지원하는 산업용 통신단말을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서는, 5G상용망 및 5G특화망을 지원하는 산업용 통신단말로서, 4각형 형태의 기판, 상기 기판의 상면에 배치되는 통신프로세서, 상기 기판의 4각형 테두리 중 1개의 일측 테두리측에 형성된 복수의 연결포트, 및 상기 기판의 4각형 테두리 중 3개의 타측테두리측을 따라 형성되고, 복수의 안테나패턴과 상기 통신프로세서를 접속시키는 복수의 접점을 포함하는 기판모듈; 및 상기 기판모듈과 탈착가능한 안테나모듈;을 포함하고, 상기 안테나모듈은, 상기 통신프로세서를 감싸는 형태로서, 상기 연결포트측이 개방된 오픈루프 형태로서, 상기 기판의 상측에 탈착할 수 있는 형태이고, 상기 기판의 상측을 마주보는 면 외에는 외부로 노출이 되는 안테나패턴형성면을 구비하는 3차원격벽구조체, 및 상기 3차원격벽구조체의 안테나패턴형성면에 형성되고, 상기 3차원격벽구조체의 평면방향, 정면방향, 배면방향, 좌측면방향, 우측면방향에서 바라보았을 때의 면에 형성되어 있고, 상기 복수의 접점과 연결되는 복수의 안테나패턴을 포함하는, 산업용 통신단말을 제공한다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 3차원격벽구조체에는 상기 기판을 바라보는 측의 하면에 형성된 복수의 결합클립을 포함하고, 상기 기판은 테두리의 부분 중 상기 복수의 결합클립의 위치에 상응하는 위치에 상기 결합클립에 상응하는 결합홈이 형성되어 있고, 상기 결합클립과 상기 결합홈은 탈착가능한 형태로 결합이 될 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 3차원격벽구조체는, 제1격벽부; 상기 제1격벽부에 기판의 내측으로 수직하게 절곡된 제2격벽부; 상기 제2격벽부에 기판의 외측으로 수직하게 절곡된 제3격벽부; 상기 제3격벽부에 수직하게 절곡된 제4격벽부; 및 상기 제4격벽부에 구직하게 절곡된 제5격벽부;를 포함하고, 상기 3차원격벽구조체는 기판의 상측에서 바라보았을 때, 형태를 평면도를 가지고, 상기 제1격벽부, 제4격벽부, 및 제5격벽부는 상기 기판의 상기 연결포트가 설치되지 않은 테두리측에 배치되고, 상기 제2격벽부, 및 상기 제3격벽부 사이의 공간에는 상기 기판의 상면의 일부가 노출되는 형태일 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 복수의 접점은 제1접점, 제2접점, 제3접점, 제4접점, 제5접점, 제6접점, 제7접점, 및 제8접점을 포함하고, 상기 복수의 안테나패턴은, 상기 제1접점과 전기적으로 접속이 되고, 619~960MHz, 1452~2690MHz, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제1안테나패턴; 상기 제2접점과 전기적으로 접속이 되고, 619~960MHz, 1452~2690MHz, 3300~4200MHz, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제2안테나패턴; 상기 제3접점과 전기적으로 접속이 되고, 619~960MHz, 1452~2690MHz, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제3안테나패턴; 상기 제4접점과 전기적으로 접속이 되고, 1427~2960MHz, 3300~4200MHz, 5150~5925MHz의 주파수대역을 갖는 제4안테나패턴; 상기 제5접점과 전기적으로 접속이 되고, 1452~2690MHz, 3300~4200MHz, 5150~5925MHz의 주파수대역을 갖는 제5안테나패턴; 상기 제6접점과 전기적으로 접속이 되고, 2400~2500MHz, 3300~4200MHz, 5150~5925MHz의 주파수대역을 갖는 제6안테나패턴; 상기 제7접점과 전기적으로 접속이 되고, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제7안테나패턴; 및 상기 제8접점과 전기적으로 접속이 되고, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제8안테나패턴;을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 제1격벽부에는 상기 제3안테나패턴이 배치되어 있고, 상기 제2격벽부에는 상기 제7안테나패턴이 배치되어 있고, 상기 제3격벽부에는 상기 제8안테나패턴이 배치되어 있고, 상기 제4격벽부에는 상기 제1안테나패턴, 제4안테나패턴, 및 제6안테나패턴이 배치되어 있고, 상기 제5격벽부에는 상기 제5안테나패턴 및 제2안테나패턴이 배치되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 산업용 통신단말을 소형화할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, LTE, 5G특화망 및 5G상용망를 동시에 안정적으로 지원할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다중대역을 안정적으로 지원하‘mㄴ서 동시에 단말에서 외부로 돌출하는 부분을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 특정 면 혹은 특정 부분이 외부의 물체에 의하여 가려지거나 혹은 가려지는 경우에 통신 성능에 저하가 발생한다는 문제점을 방지할 수 있따.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나모듈의 교체 및 유지보수를 용이하게 할 수 있는 효과를 발휘할 수 있고, 지원하고자 하는 주파수 대역에 따라 가변적으로 안테나모듈을 변경할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나모듈의 기판과의 결합성을 안정적으로 수행하면서, 또한 탈부착이 가능한 형태로 하면서 안테나패턴이 차지하는 패턴을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나패턴을 정육면 기준으로 5면에 배치하면서, 안테나패턴의 내구성을 높일 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 통신단말의 내부 전자적 구조의 블록도를 개략적으로 도시한다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나모듈과 기판모듈이 분해된 상태에서 4개의 각도에서 바라본 구조를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 통신단말의 평면도, 정면도, 배면도, 좌측면도, 우측면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나모듈과 기판모듈이 결합된 형태의 통신단말을 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 구성요소를 나타내기 위해서 사용된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이어그램 형태로 제공된다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템", “~부” 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정, 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있고, 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터내에 로컬화될 수 있고, 또는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통한 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 통신단말의 내부 전자적 구조의 블록도를 개략적으로 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 통신프로세서(1500)(5G/LTE SoC)는 NAND 플래시 메모리 및 DDR 메모리에 연결이 되어 있다. 이와 같은 통신프로세서(1500)는 RF트랜시버와 접속되어 있고, 상기 RF트랜시버는 sub-6GHz 대역의 신호를 처리하는 RF트랜시버에 해당한다.
이와 같은 RF트랜시버는 8개의 안테나와 연결되어 있고, 후술하는 바와 같이 본 발명에서는 sub-6GHz 대역의 주파수 신호를 처리하기 위하여 8개의 패턴형 안테나를 사용하고, 각각의 안테나는 위치 및 처리주파수 대역이 상이하게 설정되어 있다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나모듈(2000)과 기판모듈(1000)이 분해된 상태에서 4개의 각도에서 바라본 구조를 개략적으로 도시한다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 산업용 통신단말의 구조를 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 산업용 통신단말은 5G상용망 및 5G특화망을 지원하는 산업용 통신단말로서, 기판모듈(1000) 및 안테나모듈(2000)을 포함한다.
기판모듈(1000)은 4각형 형태의 기판, 상기 기판의 상면에 배치되는 통신프로세서(1500),
상기 기판의 4각형 테두리 중 1개의 일측 테두리측에 형성된 복수의 연결포트(1210, 1220, 1230), 및 상기 기판의 4각형 테두리 중 3개의 타측테두리측을 따라 형성되고, 복수의 안테나패턴과 상기 통신프로세서(1500)를 접속시키는 복수의 접점을 포함하는 기판모듈(1000); 및 상기 기판모듈(1000)과 탈착가능한 안테나모듈(2000);을 포함한다.
도 2 내지 5에서는 도 1에 도시된 전자요소 중 일부는 생략된 형태로 도시되어 있고, 이 중 일부는 기판 내부에 칩 형태로 존재할 수 있다.
한편, 상기 안테나모듈(2000)은, 상기 통신프로세서(1500)를 감싸는 형태로서, 상기 연결포트측이 개방된 오픈루프 형태로서, 상기 기판의 상측에 탈착할 수 있는 형태이고, 상기 기판의 상측을 마주보는 면 외에는 외부로 노출이 되는 안테나패턴형성면을 구비하는 3차원격벽구조체(2100), 및 상기 3차원격벽구조체(2100)의 안테나패턴형성면에 형성되고, 상기 3차원격벽구조체(2100)의 평면방향, 정면방향, 배면방향, 좌측면방향, 우측면방향에서 바라보았을 때의 면에 형성되어 있고, 상기 복수의 접점과 연결되는 복수의 안테나패턴을 포함할 수 있다.
상기 복수의 연결포트(1210, 1220, 1230)는 이더넷 랜 연결포트, 전원 및 데이터 전송을 위한 USB-C 타입의 포트를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 4각형태의 기판의 일측 테두리면에 포트를 모아서 배치하고, 안테나패턴이 구비된 상기 3차원격벽구조체(2100)와 상기 연결포트가 중첩되지 않도록 한다. 또한 이와 같은 형태에서, 상기 연결포트에서의 전류의 흐름이 상기 안테나패턴에 가하는 영향을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 3차원격벽구조체(2100)는 상기 기판 내부의 부품들을 둘러싸는 형태로 구현되어 있다. 이와 같은 3차원격벽구조체(2100)는 2차원적인 평면이 아니라 3차원적인 형태로서 5개의 면방향으로 노출이 될 수 있을 뿐만 아니라, 각각의 안테나들에서의 방사패턴의 간섭을 최소화할 수 있는 형태를 가지고 있다.
이와 같은 3차원격벽구조체(2100)는 기본적으로 제한된 공간내에서 최대한 많은 안테나패턴을 구현할 수 있고, 이와 같은 안테나패턴 사이의 간섭을 최소화할 수 있으며, 안테나패턴과 상기 연결포트 사이의 간섭 역시 최소화할 수 있다.
바람직하게는, 상기 3차원격벽구조체(2100)에는 상기 기판을 바라보는 측의 하면에 형성된 복수의 결합클립을 포함한다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 결합클립은 제1결합클립(2310), 제2결합클립(2320), 제3결합클립(2330), 및 제4결합클립(2340)을 포함한다.
이와 같은 결합클립은 측단면에서 보았을 때, 하측부분(도 2기준)이 측면방향으로 돌출된 형태로서, 이와 같은 결합클립을 이용하여, 상기 안테나모듈(2000)을 기판에 탈부착시킬 수 있다.
한편, 상기 기판은 테두리의 부분 중 상기 복수의 결합클립의 위치에 상응하는 위치에 상기 결합클립에 상응하는 결합홈이 형성되어 있다.
상기 복수의 결합홈은 제1결합홈(1410), 제2결합홈(1420), 제3결합홈(1430), 및 제4결합홈(1440)을 포함하고, 상기 제1결합홈(1410), 제2결합홈(1420), 제3결합홈(1430), 및 제4결합홈(1440)은 각각 제1결합클립(2310), 제2결합클립(2320), 제3결합클립(2330), 및 제4결합클립(2340)에 대응된다.
상기 결합클립과 상기 결합홈은 탈착가능한 형태로 결합이 될 수 있다. 이와 같은 형태에서, 관리자는 별도의 공구없이, 상기 안테나모듈(2000)을 상기 기판모듈(1000)로부터 분리할 수 있다.
만약, 기판 내부의 특정 칩이나 안테나패턴 중 일부에 이상이 있는 경우에는, 본 발명에서는 용이하게 안테나모듈(2000)을 분리하여 이에 대한 수리를 수행할 수 있는 이점이 추가적으로 보유하고 있다.
이하에서는, 안테나패턴이 구비되는 상기 3차원격벽구조체(2100)의 상세한 구조에 대해서 설명하도록 한다.
상기 3차원격벽구조체(2100)는, 제1격벽부(2110); 상기 제1격벽부(2110)에 기판의 내측으로 수직하게 절곡된 제2격벽부(2120); 상기 제2격벽부(2120)에 기판의 외측으로 수직하게 절곡된 제3격벽부(2130); 상기 제3격벽부(2130)에 수직하게 절곡된 제4격벽부(2140); 및 상기 제4격벽부(2140)에 구직하게 절곡된 제5격벽부(2150);를 포함하고, 상기 3차원격벽구조체(2100)는 기판의 상측에서 바라보았을 때, 형태를 평면도를 가진다.
이와 같은 3차원격벽구조체(2100)는 일반적인 'ㄷ'자형태가 아닌 상기 제2격벽부(2120) 및 제3격벽부(2130)에 의하여 일부가 파인 형태의 평면을 가짐으로써, 전체적인 전자기파 방사에 있어서의 대칭성을 제거함으로써, 다수의 안테나패턴의 다중대역의 신호 송수신의 효율을 높일 수 있다.
또한, 이와 같은 3차원격벽구조체(2100)는 기판 위에 결합되었을 때, 'ㄷ' 자의 형태보다 상기 제2격벽부(2120) 및 제3격벽부(2130)에 의한 절곡부위에 의하여 보다 기판위에서의 물리적인 내구성을 가질 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 산업용 통신단말의 케이스(미도시)에서 상하 방향의 힘이 가해질 때, 제2격벽부(2120) 및 제3격벽부(2130)에 의하여 'ㄷ'자 형태보다 3차원격벽구조체(2100)의 파괴되지 않을 수 있다.
또한, 상기 제2격벽부(2120), 제3격벽부(2130)에 배치되는 안테나패턴과 접속되는 접점의 경우, 상기 통신프로세서(1500)까지의 배선을 보다 줄일 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
이와 같은 구성에서는 상기 제1격벽부(2110), 제4격벽부(2140), 및 제5격벽부(2150)는 상기 기판의 상기 연결포트가 설치되지 않은 테두리측에 배치되고, 상기 제2격벽부(2120), 및 상기 제3격벽부(2130) 사이의 공간에는 상기 기판의 상면의 일부가 노출되는 형태이다.
상기 제2격벽부(2120) 및 상기 제3격벽부(2130) 사이의 노출되는 상기 기판의 상면의 일부에는 제2결합홀(1120)이 배치된다.
상기 기판은 기판을 케이스에 고정하기 위한 제1결합홀(1110), 제2결합홀(1120), 제3결합홀(1130), 제4결합홀(1140)이 형성되어 있고, 상기 제2결합홀(1120)의 경우, 주변에 전자소자가 없음으로써, 다양한 형태의 체결요소들을 범용적으로 사용할 수 있는 이점을 보유하고 있다.
한편, 상기 복수의 접점은 제1접점(1310), 제2접점(1320), 제3접점(1330), 제4접점(1340), 제5접점(1350), 제6접점(1360), 제7접점(1370), 및 제8접점(1380)을 포함한다. 상기 제1접점(1310), 제2접점(1320), 제3접점(1330), 제4접점(1340), 제5접점(1350), 제6접점(1360), 제7접점(1370), 및 제8접점(1380)은 기판 내부의 배선을 따라 직접적 혹은 간접적으로 상기 통신프로세서(1500)에 연결되어 있다.
한편, 상기 복수의 안테나패턴은, 상기 제1접점(1310)과 전기적으로 접속이 되고, 619~960MHz, 1452~2690MHz, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제1안테나패턴(2210); 상기 제2접점(1320)과 전기적으로 접속이 되고, 619~960MHz, 1452~2690MHz, 3300~4200MHz, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제2안테나패턴(2220); 상기 제3접점(1330)과 전기적으로 접속이 되고, 619~960MHz, 1452~2690MHz, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제3안테나패턴(2230); 상기 제4접점(1340)과 전기적으로 접속이 되고, 1427~2960MHz, 3300~4200MHz, 5150~5925MHz의 주파수대역을 갖는 제4안테나패턴(2240); 상기 제5접점(1350)과 전기적으로 접속이 되고, 1452~2690MHz, 3300~4200MHz, 5150~5925MHz의 주파수대역을 갖는 제5안테나패턴(2250); 상기 제6접점(1360)과 전기적으로 접속이 되고, 2400~2500MHz, 3300~4200MHz, 5150~5925MHz의 주파수대역을 갖는 제6안테나패턴(2260); 상기 제7접점(1370)과 전기적으로 접속이 되고, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제7안테나패턴(2270); 및 상기 제8접점(1380)과 전기적으로 접속이 되고, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제8안테나패턴(2280);을 포함한다.
바람직하게는, 3000 MHz 이하의 주파수대역에서는 LTE 방식의 통신을 수행하고, 3000 MHz 이상의 주파수대역에서는 5G상용망 및 5G 특화망 방식을 이용한다.
5G특화망의 경우 통상적으로 4.72 ~ 4.82 GHz 의 주파수대역에서 통ㅅ긴을 수행하고, 상용망의 경우 6GHz 이하의 주파수에서 동작한다.
본 발명은 위와 같이 다양한 대역대의 주파수를 지원하는 복수의 안테나가 상기 3차원격벽구조체(2100) 상에서 5면에 구현되어 있다. 이와 같은 방식으로 LTE, 5G상용망 및 5G 특화망에서 안정적으로 동작할 수 있도록 한다.
특히, 본 발명의 형태에서는 통신단말을 사용자가 양손으로 잡고 있거나 혹은 특정 부분이 다른 관련 장치 혹은 구조물에 의하여 가려져 있는 경우에도 안정적으로 통신을 수행할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1격벽부(2110)에는 상기 제3안테나패턴(2230)이 배치되어 있고, 상기 제2격벽부(2120)에는 상기 제7안테나패턴(2270)이 배치되어 있고, 상기 제3격벽부(2130)에는 상기 제8안테나패턴(2280)이 배치되어 있고, 상기 제4격벽부(2140)에는 상기 제1안테나패턴(2210), 제4안테나패턴(2240), 및 제6안테나패턴(2260)이 배치되어 있고, 상기 제5격벽부(2150)에는 상기 제5안테나패턴(2250) 및 제2안테나패턴(2220)이 배치되어 있다.
위와 같은 제1안테나패턴(2210) 내지 제8안테나패턴(2280)의 배치상태는 LTE, 5G상용망, 5G 특화망의 주파수특성을 전체적으로 향상시킬 수 있는 배치에 해당한다.
상기 제1안테나패턴(2210) 내지 제8안테나패턴(2280)에 상응하는 제1접점(1310) 내지 제8접점(1380) 각각은 상응하는 안테나패턴이 배치되는 제1격벽부(2110) 내지 제5격벽부(2150) 중 어느 하나의 저면부측에 위치한다.
예를들어 도 2에서 제3접점(1330) 바로 위에 제3안테나패턴(2230)의 형성되어 있는 제1격벽부(2110)가 위치하게 된다.
이와 같은 방식으로, 점점을 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 접점에 의하여 소요되는 기판의 면접을 최소화할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 통신단말의 평면도, 정면도, 배면도, 좌측면도, 우측면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나모듈과 기판모듈이 결합된 형태의 통신단말의 내부 구성을 도시한다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로 (collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨팅장치 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (5)

  1. 5G상용망 및 5G특화망을 지원하는 산업용 통신단말로서,
    4각형 형태의 기판,
    상기 기판의 상면에 배치되는 통신프로세서,
    상기 기판의 4각형 테두리 중 1개의 일측 테두리측에 형성된 복수의 연결포트, 및
    상기 기판의 4각형 테두리 중 3개의 타측테두리측을 따라 형성되고, 복수의 안테나패턴과 상기 통신프로세서를 접속시키는 복수의 접점을 포함하는 기판모듈; 및
    상기 기판모듈과 탈착가능한 안테나모듈;을 포함하고,
    상기 안테나모듈은,
    상기 통신프로세서를 감싸는 형태로서, 상기 연결포트측이 개방된 오픈루프 형태로서, 상기 기판의 상측에 탈착할 수 있는 형태이고, 상기 기판의 상측을 마주보는 면 외에는 외부로 노출이 되는 안테나패턴형성면을 구비하는 3차원격벽구조체, 및
    상기 3차원격벽구조체의 안테나패턴형성면에 형성되고, 상기 3차원격벽구조체의 평면방향, 정면방향, 배면방향, 좌측면방향, 우측면방향에서 바라보았을 때의 면에 형성되어 있고, 상기 복수의 접점과 연결되는 복수의 안테나패턴을 포함하는, 산업용 통신단말.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 3차원격벽구조체에는 상기 기판을 바라보는 측의 하면에 형성된 복수의 결합클립을 포함하고,
    상기 기판은 테두리의 부분 중 상기 복수의 결합클립의 위치에 상응하는 위치에 상기 결합클립에 상응하는 결합홈이 형성되어 있고,
    상기 결합클립과 상기 결합홈은 탈착가능한 형태로 결합이 될 수 있는, 산업용 통신단말.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 3차원격벽구조체는,
    제1격벽부;
    상기 제1격벽부에 기판의 내측으로 수직하게 절곡된 제2격벽부;
    상기 제2격벽부에 기판의 외측으로 수직하게 절곡된 제3격벽부;
    상기 제3격벽부에 수직하게 절곡된 제4격벽부; 및
    상기 제4격벽부에 구직하게 절곡된 제5격벽부;를 포함하고,
    상기 3차원격벽구조체는 기판의 상측에서 바라보았을 때, 형태를 평면도를 가지고,
    상기 제1격벽부, 제4격벽부, 및 제5격벽부는 상기 기판의 상기 연결포트가 설치되지 않은 테두리측에 배치되고,
    상기 제2격벽부, 및 상기 제3격벽부 사이의 공간에는 상기 기판의 상면의 일부가 노출되는 형태인, 산업용 통신단말.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 접점은 제1접점, 제2접점, 제3접점, 제4접점, 제5접점, 제6접점, 제7접점, 및 제8접점을 포함하고,
    상기 복수의 안테나패턴은,
    상기 제1접점과 전기적으로 접속이 되고, 619~960MHz, 1452~2690MHz, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제1안테나패턴;
    상기 제2접점과 전기적으로 접속이 되고, 619~960MHz, 1452~2690MHz, 3300~4200MHz, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제2안테나패턴;
    상기 제3접점과 전기적으로 접속이 되고, 619~960MHz, 1452~2690MHz, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제3안테나패턴;
    상기 제4접점과 전기적으로 접속이 되고, 1427~2960MHz, 3300~4200MHz, 5150~5925MHz의 주파수대역을 갖는 제4안테나패턴;
    상기 제5접점과 전기적으로 접속이 되고, 1452~2690MHz, 3300~4200MHz, 5150~5925MHz의 주파수대역을 갖는 제5안테나패턴;
    상기 제6접점과 전기적으로 접속이 되고, 2400~2500MHz, 3300~4200MHz, 5150~5925MHz의 주파수대역을 갖는 제6안테나패턴;
    상기 제7접점과 전기적으로 접속이 되고, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제7안테나패턴; 및
    상기 제8접점과 전기적으로 접속이 되고, 4400~5000MHz의 주파수대역을 갖는 제8안테나패턴;을 포함하는, 산업용 통신단말.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1격벽부에는 상기 제3안테나패턴이 배치되어 있고,
    상기 제2격벽부에는 상기 제7안테나패턴이 배치되어 있고,
    상기 제3격벽부에는 상기 제8안테나패턴이 배치되어 있고,
    상기 제4격벽부에는 상기 제1안테나패턴, 제4안테나패턴, 및 제6안테나패턴이 배치되어 있고,
    상기 제5격벽부에는 상기 제5안테나패턴 및 제2안테나패턴이 배치되어 있는, 산업용 통신단말.




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