KR101687780B1 - Auxiliary slot MIMO(multiple input multiple output) antenna for the metal phone and communication method for using the same - Google Patents
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Abstract
메탈폰용 보조 슬롯 MIMO 안테나 및 메탈폰용 보조 슬롯 MIMO 안테나를 이용한 통신 방법이 개시된다. 사용자 장치는 모노폴과 IFA(inverte F antenna)가 동시에 동작하는 하이브리드 안테나로 구현되는 주 안테나와 보조 슬롯 MIMO(multiple input multiple output) 안테나로 동작하는 사용자 장치의 메탈 커버에 구현된 보조 슬롯을 포함할 수 있다.A communication method using an auxiliary slot MIMO antenna for metal phones and an auxiliary slot MIMO antenna for metal phones is disclosed. The user equipment may include an auxiliary slot implemented in a metal cover of a user equipment operating as a primary antenna implemented as a hybrid antenna operating simultaneously with monopole and IFA (inverted F antenna) and a secondary slot multiple input multiple output (MIMO) antenna have.
Description
본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 메탈폰용 보조 슬롯 MIMO안테나 및 메탈폰용 보조 슬롯 MIMO안테나를 이용한 통신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna, and more particularly, to a communication method using an auxiliary slot MIMO antenna for a metal phone and an auxiliary slot MIMO antenna for a metal phone.
최근 스마트 폰의 발달로 내장형 안테나의 개발이 중요시되고 있다. 스마트 폰의 전체 크기는 증가하고 있지만, 그에 따라 디스플레이의 크기도 증가하고 있어, 안테나 장착 공간은 더 협소해지고 있다. 또한, 외관의 미적 설계와 제품의 견고성을 갖추기 위해서 스마트 폰 후면 커버(cover)를 메탈(metal) 재질로 적용하여 출시하고 있다. 이러한 공간의 협소와 더불어 메탈 커버의 등장은 안테나 동작에 많은 어려움을 주고 있다. 특히 메탈 커버의 경우, 메탈이 안테나를 에워싸고 있기 때문에, 방사에 지장을 초래함으로써 방사 효율을 저하시킬 수 있다.Recently, the development of smart phones has made the development of embedded antennas important. While the overall size of the smart phone is increasing, the size of the display is also increasing, and the antenna mounting space is becoming narrower. In addition, in order to have aesthetic appearance and robustness of the product, the back cover of smart phone is made of metal. Along with the narrowness of the space, the appearance of the metal cover presents a great difficulty in antenna operation. In particular, in the case of a metal cover, since the metal surrounds the antenna, the radiation may be hindered and the radiation efficiency may be lowered.
더구나 메탈이 접지 역할을 함으로써 안테나 임피던스와 대역 특성을 나쁘게 하여 이를 극복하기 위한 다양한 실무적 연구가 매우 시급하다. 접지에 둘러싸인 상황에서 효율을 높이는 방법으로 접지 부분에 PIFA(Planar Inverted F An-tenna)와 접지가 없는 소형 공간에 IFA(Inverted F Antenna)를 하이브리드(hybrid)로 적용한 연구가 진행되었다.In addition, various practical studies are urgently needed to overcome this problem by making the impedance and the band characteristic of the antenna worse by the metal serving as the ground. As a way to increase the efficiency in the situation surrounded by the ground, a study was made to apply PIFA (Planar Inverted Fen-tenna) to the ground and IFA (Inverted F Antenna) as a hybrid in a small space without ground.
후면 메탈 커버를 안테나로 적용하는 방법에 관한 연구도 시도되고 있으나, 아직 방사효율이 높지 않은 단점을 보이고 있다. 또한, 메탈 커버 면에 슬롯을 내어 다중 공진을 유도한 연구가 진행되었으나, 대역이 좁은 단점을 가지고 있다.Research on the method of applying the rear metal cover to the antenna has been tried, but it shows a disadvantage that the radiation efficiency is not high yet. In addition, research has been conducted to induce multiple resonance by placing a slot in the metal cover surface, but this has a disadvantage in that the band is narrow.
본 발명의 일 측면은 메탈폰용 보조 슬롯 MIMO안테나를 제공한다.One aspect of the present invention provides an auxiliary slot MIMO antenna for a metal phone.
본 발명의 다른 측면은 메탈폰용 보조 슬롯 MIMO안테나를 이용한 통신 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a communication method using an auxiliary slot MIMO antenna for a metal phone.
본 발명의 일 측면에 따른 사용자 장치는 모노폴과 IFA(inverte F antenna)가 동시에 동작하는 하이브리드 안테나로 구현되는 주 안테나와 보조 슬롯 MIMO(multiple input multiple output) 안테나로 동작하는 상기 사용자 장치의 메탈 커버에 구현된 보조 슬롯을 포함할 수 있다.A user equipment according to an aspect of the present invention includes a main cover which is implemented as a hybrid antenna in which a monopole and an IFA (inverted F antenna) are simultaneously operated, and a metal cover of the user apparatus operating as an auxiliary slot multiple input multiple output (MIMO) And may include an implemented auxiliary slot.
한편, 상기 보조 슬롯 MIMO 안테나는 상기 주 안테나가 구현된 베어 보드에 구현된 슬롯 급전 선로에 의해 급전될 수 있다.Meanwhile, the auxiliary slot MIMO antenna may be powered by a slot feed line implemented in a bare board in which the main antenna is implemented.
또한, 상기 슬롯 급전 선로는 x-y 평면인 상기 베어 보드 위에서 시작되어, z축 방향으로 연장되어 상기 베어 보드와 상기 메탈 커버 사이에서 'L'자 형태로 구부러져 형성되고, 상기 슬롯 급전 선로의 종단 부분은 상기 보조 슬롯의 중앙 부분에서 수직으로 급전하기 위해서 x축 방향으로 연장될 수 있다.Also, the slot feed line may be formed to extend from the bare board in the xy plane, extend in the z-axis direction and be bent in an L shape between the bare board and the metal cover, And may extend in the x-axis direction to vertically feed the center portion of the auxiliary slot.
또한, 상기 메탈 커버는 상기 보조 슬롯이 상기 보조 슬롯 MIMO 안테나로서 동작할 수 있는 그라운드 조건을 만족하게 하기 위해 상기 베어 보드의 그라운드와 연결될 수 있다.Also, the metal cover may be connected to the ground of the bare board to satisfy a ground condition in which the auxiliary slot can operate as the auxiliary slot MIMO antenna.
또한, 상기 보조 슬롯은 상기 메탈 커버의 상단 및 하단에 위치할 수 있다.The auxiliary slot may be located at the upper and lower ends of the metal cover.
본 발명의 다른 측면에 따른 사용자 장치의 MIMO(multiple input multiple output) 통신 방법은 모노폴과 IFA(inverte F antenna)가 동시에 동작하는 하이브리드 안테나로 구현된 주 안테나를 통해 제1 데이터 스트림을 전송하는 단계와 상기 사용자 장치의 메탈 커버에 구현된 보조 슬롯을 기반으로 한 보조 슬롯 MIMO 안테나를 통해 제2 데이터 스트림을 전송하는 단계를 포함할 수 있되, 상기 제1 데이터 스트림 및 상기 제2 데이터 스트림은 중첩된 시간 자원 상에서 전송될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a multiple input multiple output (MIMO) communication method of a user equipment, including: transmitting a first data stream through a main antenna implemented with a hybrid antenna in which a monopole and an IFA And transmitting a second data stream over an auxiliary slot MIMO antenna based on an auxiliary slot implemented in a metal cover of the user equipment, wherein the first data stream and the second data stream are transmitted over a nested time Can be transmitted on the resource.
한편, 상기 보조 슬롯 MIMO 안테나는 상기 주 안테나가 구현된 베어 보드에 구현된 슬롯 급전 선로에 의해 급전될 수 있다.Meanwhile, the auxiliary slot MIMO antenna may be powered by a slot feed line implemented in a bare board in which the main antenna is implemented.
또한, 상기 슬롯 급전 선로는 x-y 평면인 상기 베어 보드 위에서 시작되어, z축 방향으로 연장되어 상기 베어 보드와 상기 메탈 커버 사이에서 'L'자 형태로 구부러져 형성되고, 상기 슬롯 급전 선로의 종단 부분은 상기 보조 슬롯의 중앙 부분에서 수직으로 급전하기 위해서 x축 방향으로 연장될 수 있다.Also, the slot feed line may be formed to extend from the bare board in the xy plane, extend in the z-axis direction and be bent in an L shape between the bare board and the metal cover, And may extend in the x-axis direction to vertically feed the center portion of the auxiliary slot.
또한, 상기 메탈 커버는 상기 보조 슬롯이 상기 보조 슬롯 MIMO 안테나로서 동작할 수 있는 그라운드 조건을 만족하게 하기 위해 상기 베어 보드의 그라운드와 연결될 수 있다.Also, the metal cover may be connected to the ground of the bare board to satisfy a ground condition in which the auxiliary slot can operate as the auxiliary slot MIMO antenna.
또한, 상기 보조 슬롯은 상기 메탈 커버의 상단 및 하단에 위치할 수 있다.The auxiliary slot may be located at the upper and lower ends of the metal cover.
*본 발명의 실시예에 따른 메탈폰용 보조 슬롯 MIMO안테나 및 메탈폰용 보조 슬롯 MIMO안테나를 이용한 통신 방법은 주 안테나(기존 모노폴과 IFA 하이브리드 안테나) 및 보조 슬롯 MIMO 안테나를 기반으로 한 MIMO 통신이 사용자 장치에 의해 지원되어 광대역 특성을 획득하고 높은 효율과 이득을 가질 수 있다. 또한, 사용자 장치에 복수개의 안테나를 장착할 필요 없이 보조 슬롯을 이용하여 모든 대역을 지원할 수 있다.The communication method using the auxiliary slot MIMO antenna for metal phones and the auxiliary slot MIMO antenna for metal phones according to the embodiment of the present invention is characterized in that the MIMO communication based on the main antenna (existing monopole and IFA hybrid antenna) and the auxiliary slot MIMO antenna is performed by the user device To achieve wideband characteristics and to have high efficiency and gain. Further, it is possible to support all the bands using an auxiliary slot without having to install a plurality of antennas in the user equipment.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보조 슬롯 MIMO 안테나를 포함하는 사용자 장치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 베어 보드에 구현되는 슬롯 급전 선로를 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 베어 보드에 부착되는 메탈 커버를 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주 안테나의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보조 슬롯의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 보조 슬롯 MIMO 안테나의 사용시의 반사 계수의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 보조 슬롯 MIMO 안테나의 미사용시의 반사 계수의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 보조 슬롯 MIMO 안테나를 나타낸 개념도이다
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 보조 슬롯 MIMO 안테나를 사용한 경우의 반사 계수를 나타낸 그래프이다.1 is a conceptual diagram illustrating a user equipment including an auxiliary slot MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating a slot feed line implemented on a bare board according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual view showing a metal cover attached to a bare board according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating a structure of a main antenna according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram illustrating a structure of an auxiliary slot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph illustrating the characteristics of reflection coefficient when using an auxiliary slot MIMO antenna according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 7 is a graph illustrating a characteristic of a reflection coefficient when an auxiliary slot MIMO antenna according to an embodiment of the present invention is not used.
8 is a conceptual diagram illustrating an auxiliary slot MIMO antenna according to an embodiment of the present invention
FIG. 9 is a graph illustrating reflection coefficients when an auxiliary slot MIMO antenna according to an embodiment of the present invention is used.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조 부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
단말기 부품 중 안테나는 단독의 아이템으로 단말기 성능을 결정짓는 매우 중요한 부품이다. 최근 스마트 폰의 발달로 내장형 안테나의 개발이 중요시 되고 있다. 안테나의 종류로는 PIFA(Plate Inverted F Antenna), IFA(Inverted F Antenna), 접힌 모노폴(Folded Monopole), 다이폴(Dipole), 루프(Loop), 슬롯(Slot) 및 유전체 칩(Chip) 안테나 등이 있다. PIFA는 성능이 좋아 단말기 안테나로 많이 사용되었으나 부피가 큰 단점 때문에 내장형 안테나로 사용하기엔 어려움이 있었다. 좁은 수납 공간 상에서 안테나가 작아짐으로 인해 방사 효율이 떨어지고 안테나 상의 전류 형성이 어려운 문제점으로 인해 IFA가 다시 적용되고 있다. 다이폴 및 루프 안테나는 이득이 떨어지는 단점이 있으며, 유전체 칩 안테나는 대역 특성이 좁고 인체에 대한 변화가 심하여 사용상 난점을 지니고 있다. 이러한 이유들로 대부분의 휴대폰 안테나는 IFA구조를 채택하고 있으나, 스마트 폰의 넓은 액정 화면과 키패드로 인하여 안테나 후면이 그라운드 처리되는 점을 이유로 그리 효율적이지 못하다. 또한, 금속 재질로 이루어진 단말기의 케이스의 경우에는 케이스 자체가 안테나의 방사를 방해하기 때문에 안테나의 기능이 매우 저하된다.Among the terminal parts, the antenna is a very important part that determines the performance of the terminal as a single item. Recently, the development of smart phones has made the development of embedded antennas important. Types of antennas include Plate Inverted F Antenna (PIFA), Inverted F Antenna (IFA), Folded Monopole, Dipole, Loop, Slot and Chip Antenna have. PIFA has been widely used as a terminal antenna because of its high performance, but it was difficult to use it as a built-in antenna because of its large volume. IFA is being applied again due to the problem that the radiation efficiency is lowered and the current formation on the antenna is difficult due to the small size of the antenna in a narrow storage space. Dipole and loop antennas have a disadvantage in that the gain is lowered, and the dielectric chip antenna has narrow band characteristics and has a difficulty in use due to a large change in the human body. For these reasons, most mobile phone antennas adopt the IFA structure, but they are not efficient because of the large LCD screen and keypad on the back of the antenna. Further, in the case of a terminal made of a metal material, since the case itself hinders the radiation of the antenna, the function of the antenna is greatly deteriorated.
스마트 폰은 데이터 통신을 기초로 하는 3G 통신 이상이다. 데이터 통신은 기존의 음성 통신과는 달리, 다이버시티(diversity)에 의한 데이터 손실을 줄여야 한다. 이는 음성에서는 데이터가 빠지거나, 오류가 발생하여도 통화에 지장을 주지 않지만, 데이터에서는 큰 문제가 발생하기 때문이다. 따라서 이러한 문제점을 해결하고자 송신기와 수신기에서 안테나를 1개씩 사용하는 기존 방식 SISO (Single Input Single Output)을 사용하지 않는다. 2개 이상의 안테나를 설치하여 신호를 전송하는 기술인 MIMO (Multiple Input Multiple Output)로 다이버시티를 극복하고 있다. MIMO 안테나는 휴대폰 상단 및 하단에 각각의 안테나를 두는 방식이 대부분이다. 이러한 방식은 좁은 대역의 1-2개 채널만 MIMO에 적용하는 경우에 유리하다. 그러나 5-6중 대역의 광대역 특성을 가져야 하는 시스템의 안테나 경우, 휴대폰 적용 공간이 좁기 때문에 사용하기가 불가하다. 이러한 문제점의 해결을 위해 본 발명의 실시예에서는 주 안테나뿐만 아니라 메탈 커버의 보조 슬롯을 보조 슬롯 MIMO(multiple input multiple output) 안테나로 사용하는 방법이 개시된다.Smart phones are more than 3G communication based on data communication. Unlike conventional voice communication, data communication must reduce data loss due to diversity. This is because the voice does not interfere with the call even if the data is lost or an error occurs, but a large problem occurs in the data. Therefore, in order to solve this problem, the conventional single SISO (single input single output) using one antenna at the transmitter and the receiver is not used. Diversity is overcome by MIMO (Multiple Input Multiple Output), which is a technique for transmitting signals by installing two or more antennas. Most of the MIMO antennas have their antennas at the top and bottom of the mobile phone. This scheme is advantageous when only 1-2 channels in a narrow band are applied to MIMO. However, in the case of an antenna of a system having a broadband characteristic of 5-6 bands, it can not be used because the space for the mobile phone is narrow. In order to solve such a problem, a method of using an auxiliary slot of a metal cover as an auxiliary slot MIMO (multiple input multiple output) antenna as well as a main antenna is disclosed in an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따르면, 금속 재질로 구현된 케이스를 사용자 장치(예를 들어, 스마트폰)의 안테나로 사용하여 MIMO 기반의 통신이 수행될 수 있다. 외관의 미적 설계와 제품의 견고성을 갖추기 위해서 사용자 장치에 금속 재질의 케이스가 적용되었을 때, 최적의 방사 성능을 가질 수 있도록 사용자 장치의 메탈 커버에 보조 슬롯 MIMO 안테나가 구현될 수 있다. 즉, 사용자 장치는 주 안테나 및 보조 슬롯 MIMO 안테나를 사용하여 MIMO 기반의 통신을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, MIMO-based communication can be performed using a case made of a metal material as an antenna of a user device (e.g., a smartphone). Auxiliary slot MIMO antennas may be implemented in the metal cover of the user device to provide optimal radiation performance when a metal case is applied to the user device to provide aesthetic design and robustness of the product. That is, the user equipment can perform MIMO-based communication using the main antenna and the auxiliary slot MIMO antenna.
본 발명에서 개시되는 주 안테나는 본 발명자에 의해 발명된 "이동통신 단말기용 안테나" 대한민국 발명특허등록 제10-1148366호(등록일2012.05.10./ 출원일2010.11.23.) 광대역 안테나인 모노폴+IFA(Inverted F Antenna) 하이브리드 안테나일 수 있다.The main antenna disclosed in the present invention is an antenna for a mobile communication terminal invented by the inventor of the present invention. Korean Patent Registration No. 10-1148366 (Registration date 2012.05.10./ Application date 2010.11.23.) Broadband antenna Monopole + IFA Inverted F Antenna) hybrid antenna.
본 발명의 실시예에 따른 사용자 장치에서는 주 안테나가 기판에 설계되고 보조 슬롯 MIMO(multiple input multiple output) 안테나가 메탈 커버에 위치할 수 있다. 주 안테나는 모노폴과 IFA(inverte F antenna)가 동시에 동작하는 하이브리드 안테나로 설계될 수 있다. 메탈 커버에 위치하는 보조 슬롯 MIMO 안테나는 주 안테나의 커플링(coupling)을 받은 급전선으로 급전될 수 있다. 사용자 장치에서는 주 안테나의 모노폴, IFA 및 보조 슬롯 MIMO 안테나가 하이브리드 동작을 수행할 수 있다.In the user equipment according to the embodiment of the present invention, the main antenna is designed on the substrate and the auxiliary slot multiple input multiple output (MIMO) antenna can be located on the metal cover. The main antenna can be designed as a hybrid antenna that operates both monopole and IFA (inverted F antenna) simultaneously. An auxiliary slot MIMO antenna, located in the metal cover, can be fed to the feed line that is coupled to the main antenna. In the user equipment, the monopole of the main antenna, the IFA, and the auxiliary slot MIMO antenna can perform the hybrid operation.
보조 슬롯 MIMO 안테나는 LTE(long term evolution) class 40 대역(2.3~2.4GHz)에서 동작하도록 설계될 수 있다. 보조 슬롯 MIMO 안테나는 사용자 장치의 상단 및 하단 각각에 위치하는 대각선 급전 방식의 MIMO 시스템용으로 설계될 수 있다. 또한, 보조 슬롯 MIMO 안테나는 LTE class 13(746~787MHz), LTE class 14(758~798MHz), CDMA(code division multiple access)(824~894MHz), GSM(global system for mobile communication)(880~960MHz), DCS(digital selective calling)(1,710~1,880MHz), PCS(personal communication service)(1,750~1,910MHz), WCDMA(wideband code division multiple access) (1,920~2,170MHz), LTE class 40(2,300~2,400 MHz)의 8중 대역에서 -6 dB 이하의 반사 계수를 만족하도록 설계될 수 있다.Auxiliary slot MIMO antennas may be designed to operate in long term evolution (LTE) class 40 bands (2.3 to 2.4 GHz). Auxiliary slot MIMO antennas may be designed for diagonal feed MIMO systems located at the top and bottom of the user equipment, respectively. In addition, the auxiliary slot MIMO antenna can be used in an LTE class 13 (746 to 787 MHz), an LTE class 14 (758 to 798 MHz), a code division multiple access (CDMA) (824 to 894 MHz), a global system for mobile communication ), DCS (1,710 to 1,880 MHz), PCS (1,750 to 1,910 MHz), WCDMA (1,920 to 2,170 MHz), LTE class 40 (2,300 to 2,400 MHz) in the octave band can be designed to satisfy a reflection coefficient of -6 dB or less.
이하, 구체적인 보조 슬롯 MIMO 안테나의 디자인이 개시된다. 도면 및 상세한 설명에 개시되는 수치는 예시적인 것으로서 변할 수 있다.Hereinafter, a design of a specific auxiliary slot MIMO antenna is disclosed. The numerical values set forth in the drawings and the detailed description are exemplary and may vary.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보조 슬롯 MIMO 안테나를 포함하는 사용자 장치를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a user equipment including an auxiliary slot MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.
도 1의 좌측은 보조 슬롯 MIMO 안테나를 포함하는 메탈 커버를 부착하기 전의 주 안테나(또는 내장형 안테나)(100)를 포함하는 베어 보드를 나타내는 개념도이고, 도 1의 우측은 베어 보드에 보조 슬롯 MIMO 안테나(150)를 포함하는 메탈 커버를 결합한 이후를 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual view showing a bare board including a main antenna (or an internal antenna) 100 before attaching a metal cover including an auxiliary slot MIMO antenna, and the right side of FIG. 1 shows an auxiliary slot MIMO antenna And a
도 1을 참조하면, 사용자 장치는 베어 보드와 메탈 커버의 2층 구조를 가질 수 있고, 베어 보드와 메탈 커버 사이의 간격은 7 mm이고, 재질은 공기층일 수 있다.Referring to FIG. 1, the user device may have a two-layer structure of a bare board and a metal cover, an interval between the bare board and the metal cover is 7 mm, and the material may be an air layer.
베어 보드는 유전율 4.4인 PCB(printed circuit board) 기판이며, 크기는 현재 시판되고 있는 스마트 폰과 유사한 64×126×0.8mm(가로×세로×두께)일 수 있다. 베어 보드 상단과 베어 보드 하단에 각각 15 mm 공간은 주 안테나(또는 내장형 안테나)(100)를 구현하기 위한 공간일 수 있다. 주 안테나(100)는 MIMO 동작을 위해 베어 보드 상단과 하단에 위치할 수 있고, 급전 방식은 베어 보드 중앙부 양단에서 2개의 포트가 주 안테나(100)까지 CPWG(Co-planar Waveguide with Ground) 방식으로 이어져서 베어 보드 상단에 있는 안테나1과 하단에 위치한 안테나2를 급전시킬 수 있다. 메탈 커버의 크기는 64×116 mm(가로×세로)일 수 있다.The bare board is a PCB (printed circuit board) substrate having a dielectric constant of 4.4, and the size thereof may be 64 × 126 × 0.8 mm (width × length × thickness) similar to the currently available smartphone. The 15 mm space at the top of the bare board and the bottom of the bare board, respectively, may be space for implementing the main antenna (or the built-in antenna) 100. The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 베어 보드에 구현되는 슬롯 급전 선로를 나타내는 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a slot feed line implemented on a bare board according to an embodiment of the present invention.
도 2에서는 보조 슬롯 MIMO 안테나의 급전을 위한 슬롯 급전 선로(200)가 개시된다. 2, a
도 2를 참조하면, 주 안테나가 구현된 베어 보드(250)에 슬롯 급전 선로(200)가 추가될 수 있다. 슬롯 급전 선로(200)는 x-y 평면인 베어 보드 위에서 시작하며, z축 방향으로 연장되어 베어 보드(250)와 메탈 커버 사이에서 'L'자 형태로 구부러져 있다. 또한, 슬롯 급전 선로(200)의 종단 부분은 보조 슬롯의 중앙 부분에서 수직으로 급전하기 위해서 x축 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 슬롯 급전 선로(200)는 주 안테나가 설계된 베어 보드(250) 위에 설계되며 베어 보드(200)와 메탈 커버 사이의 공간에서 L자 형태로 구부러져 형성될 수 있다. 구부러진 슬롯 급전 선로(200)의 종단 부분에서 보조 슬롯으로의 전계 커플링이 수행되고 보조 슬롯이 보조 슬롯 MIMO 안테나로서 동작할 수 있다. Referring to FIG. 2, a
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 베어 보드에 부착되는 메탈 커버를 나타내는 개념도이다.3 is a conceptual view showing a metal cover attached to a bare board according to an embodiment of the present invention.
도 3에서는 베어 보드(250)에 부착되는 보조 슬롯 MIMO 안테나를 포함하는 메탈 커버(300)가 개시된다.3, a metal cover 300 including an auxiliary slot MIMO antenna attached to a
도 3을 참조하면, 메탈 커버(300)에는 보조 슬롯 MIMO 안테나(또는 보조 슬롯)(350)가 상단과 하단에 위치하여 주 안테나와 함께 MIMO 기반의 통신을 위한 동작을 수행할 수 있다. 베어 보드(250)를 덮을 메탈 커버(300)는 보조 슬롯(350)이 동작할 수 있는 그라운드 조건을 만족하게 하기 위해 베어 보드(250)의 그라운드와 연결될 수 있다. 베어 보드(250)와 연결은 메탈 커버(300)의 네 개의 모퉁이에서 각각 5 mm 폭의 면으로 x-z 평면에서 뻗어나가 이어질 수 있다. 구체적으로 사용자 장치의 MIMO 통신 방법은 모노폴과 IFA가 동시에 동작하는 하이브리드 안테나로 구현된 주 안테나를 통해 제1 데이터 스트림을 전송하고, 사용자 장치의 메탈 커버(300)에 구현된 보조 슬롯(350)을 기반으로 한 보조 슬롯 MIMO 안테나를 통해 제2 데이터 스트림을 전송할 수 있다. 이때 제1 데이터 스트림 및 제2 데이터 스트림은 중첩된 시간 자원 상에서 전송될 수 있다.Referring to FIG. 3, an auxiliary slot MIMO antenna (or an auxiliary slot) 350 is positioned at the top and bottom of the metal cover 300 to perform an operation for MIMO-based communication with the main antenna. The metal cover 300 to cover the
본 발명의 실시예에 따르면, 주 안테나를 포함하는 베어 보드(250)를 덮는 메탈 커버(300)에 보조 슬롯(350)이 추가될 수 있고, 보조 슬롯(350)은 보조 슬롯 MIMO 안테나로서 동작할 수 있다. 이러한 경우, 사용자 장치의 베어 보드(250)에는 보조 슬롯 MIMO 안테나로의 급전을 위한 슬롯 급전 선로가 추가될 수 있고, 보조 슬롯 MIMO 안테나는 슬롯 급전 선로에 의해 급전될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an
보조 슬롯은 금속 케이스 자체를 방사체로 이용하는 보조 슬롯 MIMO 안테나로서 동작하게 된다. 구체적으로 주 안테나와 함께 동작된 슬롯 급전 선로가 선로 종단에서 보조 슬롯의 중앙에 커플링됨으로써 보조 슬롯이 보조 슬롯 MIMO 안테나로서 동작할 수 있다. 메탈 커버(300)는 슬롯 안테나로 동작하기 위한 그라운드 조건을 만족하기 위해 케이스의 네 모퉁이에서 기판의 그라운드와 접촉될 수 있다.The auxiliary slot operates as an auxiliary slot MIMO antenna using the metal case itself as a radiator. Specifically, the slot feed line operated with the main antenna is coupled to the center of the auxiliary slot at the end of the line, so that the auxiliary slot can operate as the auxiliary slot MIMO antenna. The metal cover 300 may be in contact with the ground of the substrate at the four corners of the case to satisfy the ground condition for operating as a slot antenna.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주 안테나의 구조를 나타낸 개념도이다. 4 is a conceptual diagram illustrating a structure of a main antenna according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 주 안테나부는 모노폴 안테나(400), IFA(450)와 슬롯 급전 선로(200)로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 4, the main antenna unit may be implemented by a
모노폴 안테나(400)는 메인 급전에 직접 급전되어 동작할 수 있다. 슬롯 급전 선로(200)는 메인 급전 선로의 좌측 접지면과 이어지고, IFA(450)는 메인 급전 선로(200)의 우측 접지면과 이어질 수 있다. 슬롯 급전 선로(200)와 IFA(450)는 모노폴 안테나(400)에 커플링되어 하이브리드 동작하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 보조 슬롯 MIMO 안테나는 LTE class 40 대역을 담당하여 주 안테나와 함께 광대역 특성을 제공할 수 있다. The
슬롯 급전 선로(200)와 IFA(450)의 하이브리드 동작을 위한 커플링 구간은 0.5mm 간격을 유지할 수 있다. 모노폴 안테나(400)와 IFA(450)는 안테나 역할을 하여 LTE class 13부터 W-CDMA까지의 대역을 담당하도록 설계하였다. 낮은 대역(LTE class 13, 14/ CDMA/ GSM)은 L1과 L2의 길이를 조절하고, 높은 대역(DCS/ PCS/ W-CDMA)은 L3의 길이를 조절하여 전 대역을 만족시킬 수 있다. 슬롯 급전 선로(200)는 보조 슬롯의 급전을 위해 사용되었으며, 안테나로 동작하지 않는다.The coupling section for the hybrid operation of the
3G, 4G 서비스 LTE class 13, 14(746~798MHz), CDMA(824~894MHz), GSM(880~960MHz), DCS (1710~1880MHz), PCS(1850~1990MHz), WCDMA (1920~2170MHz), LTE class 40(2300MHz~2400MHz) 전 대역용으로 설계된 보조 슬롯 MIMO 안테나의 특성은 아래와 같을 수 있다.3G and 4G service LTE classes 13 and 14 (746 to 798 MHz), CDMA (824 to 894 MHz), GSM (880 to 960 MHz), DCS (1710 to 1880 MHz), PCS (1850 to 1990 MHz), WCDMA (1920 to 2170 MHz) The characteristics of an auxiliary slot MIMO antenna designed for the LTE class 40 (2300MHz to 2400MHz) full band may be as follows.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보조 슬롯의 구조를 나타낸 개념도이다. 5 is a conceptual diagram illustrating a structure of an auxiliary slot according to an embodiment of the present invention.
도 5에서는 보조 슬롯 MIMO 안테나로 동작하는 보조 슬롯의 구조가 개시된다. FIG. 5 illustrates a structure of an auxiliary slot operating as an auxiliary slot MIMO antenna.
도 5의 (a)에서는 메탈 커버 상에서 보조 슬롯(350)의 위치가 개시되어 있다. 도 5(a)를 참조하면, 보조 슬롯(350)의 위치가 주 안테나의 바로 밑 부분에 위치하게 되는데, 이 이유는 주 안테나에서 생기는 전계에 의한 불필요한 커플링을 피하기 위해서이다.5A, the position of the
도 5의 (b)에서는 y-z 평면에서 바라본 슬롯 급전 선로(200)의 모습이 개시되어 있다. 베어 보드(250)와 메탈 커버(300) 간의 간격은 7 mm일 수 있다. FIG. 5B shows a state of the
보조 슬롯 MIMO 안테나의 사용 여부에 따른 반사 계수 특성은 아래의 도 5 및 도 6과 같을 수 있다. The reflection coefficient characteristics depending on whether or not the auxiliary slot MIMO antenna is used can be as shown in FIGS. 5 and 6 below.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 보조 슬롯 MIMO 안테나의 사용시의 반사 계수의 특성을 나타낸 그래프이다. FIG. 6 is a graph illustrating the characteristics of reflection coefficient when using an auxiliary slot MIMO antenna according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 보조 슬롯 MIMO 안테나의 미사용시의 반사 계수의 특성을 나타낸 그래프이다. FIG. 7 is a graph illustrating a characteristic of a reflection coefficient when an auxiliary slot MIMO antenna according to an embodiment of the present invention is not used.
도 6 및 도 7을 참조하면, 보조 슬롯의 보조 슬롯 MIMO 안테나로서의 동작에 따른 광대역 특성이 개시된다. 보조 슬롯이 없는 메탈 커버를 사용하였을 경우(또는 보조 슬롯 MIMO 안테나를 미사용한 경우), 보조 슬롯이 있는 메탈 커버를 사용하였을 경우(또는 보조 슬롯 MIMO 안테나를 사용한 경우)를 비교하면, 보조 슬롯이 있는 메탈 커버를 사용하였을 때, LTE class40 대역에서만 추가 공진이 생기는 것을 확인할 수 있다. 즉, 보조 슬롯으로 인한 대역의 추가가 확인될 수 있다.6 and 7, a wide band characteristic according to operation as an auxiliary slot MIMO antenna of an auxiliary slot is disclosed. If you use a metal cover with no auxiliary slot (or if you have not used an auxiliary slot MIMO antenna), or if you use a metal cover with an auxiliary slot (or use an auxiliary slot MIMO antenna) When a metal cover is used, it is confirmed that additional resonance occurs only in the LTE class 40 band. That is, the addition of the band due to the auxiliary slot can be confirmed.
아래의 표 1는 무반사실에서 측정한 사용자 장치의 안테나의 방사 특성을 나타낸다. Table 1 below shows the radiation characteristics of the antenna of the user equipment measured in an anechoic chamber.
<표 1><Table 1>
표 1는 제안 안테나의 효율과 평균 이득을 나타낸다. 전 대역에서 평균 효율은 port 1에서 51.15 %, port 2에서 51.83 %로 측정되었다. 모바일 안테나에서 중요한 평균 이득은 port 1과 port 2에서 각각 -3.04 dBi와 -3.03 dBi로 측정되어 양호한 결과를 보였다.Table 1 shows the efficiency and average gain of the proposed antenna. The average efficiency in all bands was measured as 51.15% at
제작 후 측정을 통해 안테나는 LTE class 13/ LTE class14/ CDMA/ GSM/ DCS/ PCS/ W-CDMA/ LTE class 40의 넓은 8중 대역에서 VSWR(voltage standing wave ratio) 3:1을 만족하였다. 또한, MIMO 시스템의 조건인 ECC(envelop correlation coefficient)는 전 대역에서 0.2 이하의 특성을 보였다. MTG 무반사실에서 측정한 안테나의 LTE class 13에서 GSM의 낮은 주파수 대역에서의 평균 이득 및 효율은 각각 -5.57~-1.94 dBi 및 64.01~27.75 %이었다. 또한, DCS에서 LTE class 40까지의 높은 주파수 대역에서는 각각 -4.86~-1.45 dBi 및 32.65~71.60 %이었다. 즉, 보조 슬롯이 있는 메탈 커버를 사용하였을 경우(또는 보조 슬롯 MIMO 안테나를 사용한 경우), 스마트 폰을 포함한 이동 통신 단말기 안테나의 개발 및 성능 개선에 도움이 됨이 확인될 수 있다.After measurement, the antenna satisfies VSWR (voltage standing wave ratio) of 3: 1 in the wide 8-band of LTE class 13 /
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 보조 슬롯 MIMO 안테나를 나타낸 개념도이다.8 is a conceptual diagram illustrating an auxiliary slot MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 문자 모양의 슬롯이 사용될 수 있다. Referring to FIG. 8, a slot having a letter shape can be used.
문자 모양의 슬롯은 마찬가지로 단말기의 상, 하단에서 MIMO 동작을 수행할 수 있으며, 이에 대한 반사 계수는 도 8에 개시된다. The slot of the character shape can perform the MIMO operation at the upper and lower ends of the terminal similarly, and reflection coefficients therefor are shown in Fig.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 보조 슬롯 MIMO 안테나를 사용한 경우의 반사 계수를 나타낸 그래프이다.FIG. 9 is a graph illustrating reflection coefficients when an auxiliary slot MIMO antenna according to an embodiment of the present invention is used.
즉, 사용자 장치(스마트 폰)의 메탈 커버로 인한 기존의 안테나의 방사 효율 저하 및 안테나 임피던스와 대역 특성의 열화를 극복하기 위해 메탈 커버에 보조 슬롯을 생성하고 이를 보조 슬롯 MIMO 안테나로 사용할 수 있다.That is, in order to overcome the deterioration of the radiation efficiency of the conventional antenna due to the metal cover of the user device (smart phone) and the deterioration of the antenna impedance and the band characteristic, an auxiliary slot is formed in the metal cover and can be used as an auxiliary slot MIMO antenna.
주 안테나(기존 모노폴과 IFA 하이브리드 안테나) 및 보조 슬롯 MIMO 안테나를 기반으로 한 MIMO 통신이 사용자 장치에 의해 지원되어 광대역 특성을 획득하고 높은 효율과 이득을 가질 수 있다. 사용자 장치에 복수개의 안테나를 장착할 필요없이 보조 슬롯을 이용하여 모든 대역을 지원할 수 있다.The MIMO communication based on the main antenna (existing monopole and IFA hybrid antenna) and the auxiliary slot MIMO antenna can be supported by the user device to obtain the broadband characteristic and have high efficiency and gain. It is possible to support all bands using an auxiliary slot without having to install a plurality of antennas in the user equipment.
이와 같은 기준 마크의 위치 정보를 사용한 디스플레이 패널의 정렬 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.The alignment method of the display panel using the position information of the reference mark may be implemented in an application or may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program commands, data files, data structures, and the like, alone or in combination.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be ones that are specially designed and configured for the present invention and are known and available to those skilled in the art of computer software.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of program instructions include machine language code such as those generated by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules for performing the processing according to the present invention, and vice versa.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.
Claims (10)
모노폴과 IFA(inverte F antenna)가 동시에 동작하는 하이브리드 안테나로 구현되는 주 안테나; 및
보조 슬롯 MIMO(multiple input multiple output) 안테나로 동작하는 상기 사용자 장치의 메탈 커버에 구현된 보조 슬롯을 포함하고,
상기 보조 슬롯 MIMO 안테나는 상기 주 안테나가 구현된 베어 보드에 구현된 슬롯 급전 선로에 의해 급전되는 것을 특징으로 하는 사용자 장치.In the user equipment,
A main antenna implemented as a hybrid antenna in which monopole and IFA (inverted F antenna) operate simultaneously; And
An auxiliary slot implemented in a metal cover of the user equipment operating as an auxiliary slot multiple input multiple output (MIMO) antenna,
Wherein the auxiliary slot MIMO antenna is powered by a slot feed line implemented on a bare board on which the main antenna is implemented.
상기 슬롯 급전 선로는 x-y 평면인 상기 베어 보드 위에서 시작되어, z축 방향으로 연장되어 상기 베어 보드와 상기 메탈 커버 사이에서 'L'자 형태로 구부러져 형성되고,
상기 슬롯 급전 선로의 종단 부분은 상기 보조 슬롯의 중앙 부분에서 수직으로 급전하기 위해서 x축 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 사용자 장치.The method according to claim 1,
Wherein the slot feed line is formed in an 'L' shape starting from the bare board in the xy plane and extending in the z-axis direction between the bare board and the metal cover,
And an end portion of the slot feed line extends in the x-axis direction to vertically feed the center portion of the auxiliary slot.
상기 메탈 커버는 상기 보조 슬롯이 상기 보조 슬롯 MIMO 안테나로서 동작할 수 있는 그라운드 조건을 만족하게 하기 위해 상기 베어 보드의 그라운드와 연결되는 것을 특징으로 하는 사용자 장치.The method of claim 3,
Wherein the metal cover is connected to the ground of the bare board to satisfy a ground condition that the auxiliary slot can operate as the auxiliary slot MIMO antenna.
상기 보조 슬롯은 상기 메탈 커버의 상단 및 하단에 위치하는 것을 특징으로 하는 사용자 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the auxiliary slot is located at the top and bottom of the metal cover.
모노폴과 IFA(inverte F antenna)가 동시에 동작하는 하이브리드 안테나로 구현된 주 안테나를 통해 제1 데이터 스트림을 전송하는 단계; 및
상기 사용자 장치의 메탈 커버에 구현된 보조 슬롯을 기반으로 한 보조 슬롯 MIMO 안테나를 통해 제2 데이터 스트림을 전송하는 단계를 포함하고,
상기 제1 데이터 스트림 및 상기 제2 데이터 스트림은 중첩된 시간 자원 상에서 전송되며, 상기 보조 슬롯 MIMO 안테나는 상기 주 안테나가 구현된 베어 보드에 구현된 슬롯 급전 선로에 의해 급전되는 것을 특징으로 하는 방법.A multiple input multiple output (MIMO) communication method of a user equipment,
Transmitting a first data stream through a primary antenna implemented as a hybrid antenna in which monopole and IFA (inverted F antenna) operate simultaneously; And
And transmitting a second data stream via an auxiliary slot MIMO antenna based on an auxiliary slot implemented in a metal cover of the user equipment,
Wherein the first data stream and the second data stream are transmitted on overlapping time resources and the auxiliary slot MIMO antenna is powered by a slot feed line implemented on a bare board on which the main antenna is implemented.
상기 슬롯 급전 선로는 x-y 평면인 상기 베어 보드 위에서 시작되어, z축 방향으로 연장되어 상기 베어 보드와 상기 메탈 커버 사이에서 'L'자 형태로 구부러져 형성되고,
상기 슬롯 급전 선로의 종단 부분은 상기 보조 슬롯의 중앙 부분에서 수직으로 급전하기 위해서 x축 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 6,
Wherein the slot feed line is formed in an 'L' shape starting from the bare board in the xy plane and extending in the z-axis direction between the bare board and the metal cover,
And an end portion of the slot feed line extends in the x-axis direction to vertically feed the center portion of the auxiliary slot.
상기 메탈 커버는 상기 보조 슬롯이 상기 보조 슬롯 MIMO 안테나로서 동작할 수 있는 그라운드 조건을 만족하게 하기 위해 상기 베어 보드의 그라운드와 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the metal cover is connected to the ground of the bare board to satisfy a ground condition that the auxiliary slot can operate as the auxiliary slot MIMO antenna.
상기 보조 슬롯은 상기 메탈 커버의 상단 및 하단에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the auxiliary slot is located at the top and bottom of the metal cover.
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