KR102675845B1 - 안테나 모듈 및 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 기판, 제2 기판과 신호 처리 칩을 포함하고, 상기 제2 기판과 상기 신호 처리 칩은 상기 제1 기판의 동일 측에 위치하며, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판과 등진 일측에는 제1 안테나 어레이가 설치되어 있고, 상기 제2 기판에는 제2 안테나 어레이가 적재되어 있는 안테나 모듈 및 전자 장치를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 기술 방안은 기존의 전자 장치의 안테나의 수가 점점 많아짐에 따라, 전자 장치의 경박화 발전에 불리하는 문제를 해결하였다.

Description

안테나 모듈 및 전자 장치
본 발명은 통신 기술분야에 관한 것으로서, 특히 안테나 모듈 및 전자 장치에 관한 것이다.
<관련 출원의 상호 인용>
본 출원은 2020년 4월 13일 중국에서 제출된 중국 특허 출원 번호 No. 202010283862.5의 우선권을 주장하며, 본 출원에서는 그 모든 내용을 인용하고 있다.
현재, 대부분 전자 장치는 위치 추적 기능을 구현하기 위한 위치 추적 안테나, 블루투스 통신을 구현하기 위한 블루투스 안테나 등 무선 통신용 안테나를 구비하고 있다. 금속 외관 및 5G와 다중 입력 다중 출력(Multi Input Multi Output, MIMO) 기술에 대한 수요가 점점 많아짐에 따라, 전자 장치의 안테나 수도 점점 많아지고 있다. MIMO 기술은 일반적으로 안테나 어레이를 기반으로 하여 구현되는데, 기존의 안테나 모듈은 최대 1개의 안테나 어레이의 이중 편파를 구현한다. 안테나 어레이가 많이 배치될수록, 전자 장치는 안테나 모듈을 배치하기 위한 장착 공간을 더 많이 필요하므로, 전자 장치의 경박화 발전에 불리하다.
본 발명의 실시예는 기존의 전자 장치에서 안테나의 수가 점점 많아져, 전자 장치의가 경박화 발전에 불리하는 문제를 해결하기 위한 안테나 모듈 및 전자 장치를 제공한다.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예는 다음과 같이 구현된다.
제1 면에서, 본 발명의 실시예는 제1 기판, 제2 기판과 신호 처리 칩을 포함하고, 상기 제2 기판과 상기 신호 처리 칩은 상기 제1 기판의 동일 측에 위치하며, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판과 등진 일측에는 제1 안테나 어레이가 설치되어 있고, 상기 제2 기판에는 제2 안테나 어레이가 적재되어 있는 안테나 모듈을 제공한다.
제2 면에서, 본 발명의 실시예는 제1 면에 따른 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치를 더 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 기술 방안에서, 제2 안테나 어레이를 적재하기 위한 제2 기판을 설치함으로써, 본 실시예에 따른 안테나 모듈은 2개의 안테나 어레이를 배치할 수 있고, 2개의 안테나 어레이의 이중 편파 MIMO를 구현할 수 있으며, 나아가 전자 장치의 안테나 모듈의 수를 효과적으로 줄일 수 있고, 전자 장치의 경박화 발전에 더욱 유리하다.
본 발명의 실시예의 기술 방안을 더욱 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 본 발명의 실시예에 대한 설명에 사용될 도면을 간략하게 설명하기로 한다. 하기 도면은 단지 본 발명의 일부 실시예에 불과하며, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 창조적인 노력 없이도 이러한 도면을 통해 다른 도면을 획득할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 구조도이다.
도 2는 도 1의 안테나 모듈의 다른 시각의 구조도이다.
도 3은 도 1의 안테나 모듈이 제2 기판을 포함하지 않을 때의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다른 안테나 모듈의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 안테나 모듈의 구조도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 첨부 도면을 결부하여, 본 발명의 실시예의 기술 방안을 명확하고 완전하게 설명하기로 한다. 설명한 실시예는 본 발명의 일부 실시예일 뿐, 전체 실시예는 아니다. 본 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 창조적인 노력 없이 본 발명의 실시예를 통해 획득한 다른 모든 실시예는 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.
본 발명의 실시예는 안테나 모듈을 제공한다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 안테나 모듈은 제1 기판(11), 제2 기판(12)과 신호 처리 칩(13)을 포함하고, 상기 제2 기판(12)과 상기 신호 처리 칩(13)은 상기 제1 기판(11)의 동일 측에 위치하며, 상기 제1 기판(11)의 상기 제2 기판(12)과 등진 일측에는 제1 안테나 어레이(14)가 설치되어 있고, 상기 제2 기판(12)에는 제2 안테나 어레이(15)가 적재되어 있다.
설명하여야 할 바로는, 상기 신호 처리 칩(13)은 집적회로(Integrated Circuit, IC) 칩일 수 있고, 이 신호 처리 칩(13)은 트랜시버, 전원, RF 프론트 엔드(무선 주파수 프론트 엔드; 전력 증폭기, 안테나 스위치, 필터, 듀플렉서, 저잡음 증폭기 등을 포함함) 등을 포함하는 소자일 수 있다.
본 실시예에서, 안테나 모듈은 제1 기판(11)과 제2 기판(12)을 포함하고, 상기 제1 기판(11)은 이 안테나 모듈의 메인 기판일 수 있으며, 제1 기판(11)에는 안테나 모듈이 접지하도록 금속 접지층이 설치되어 있을 수 있다. 제2 기판(12)과 신호 처리 칩(13)은 모두 제1 기판(11)의 일측에 위치하고, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)에는 모두 안테나 어레이가 적재되어 있다. 이에 따라, 안테나 모듈은 2개의 안테나 어레이를 배치할 수 있고, 2개의 안테나 어레이의 이중 편파 MIMO를 구현할 수 있으며, 나아가 전자 장치의 안테나 모듈의 수를 효과적으로 줄일 수 있고, 전자 장치의 경박화 발전에 더욱 유리하다.
여기서, 제1 안테나 어레이(14)와 제2 안테나 어레이(15)는 모두 복수개의 안테나 유닛을 어레이로 배열함으로써 형성된 것이고, 제1 안테나 어레이(14)에 포함되는 안테나 유닛의 수는 제2 안테나 어레이(15)에 포함되는 안테나 유닛의 수와 동일하거나 상이할 수 있다. 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 구체적인 실시예에서, 제1 안테나 어레이(14)는 4개의 제1 안테나 유닛을 포함하고, 제2 안테나 어레이(15)는 4개의 제2 안테나 유닛을 포함하며, 4개의 제1 안테나 유닛과 4개의 제2 안테나 유닛은 일일이 대응하게 설치된다. 선택적으로, 제2 기판(12)의 두께는 신호 처리 칩(13)의 두께보다 작거나 같다. 이에 따라, 안테나 모듈의 전체 두께는 여전히 제1 기판(11)과 신호 처리 칩(13)의 두께의 합이고, 제2 기판(12)의 설치는 안테나 모듈의 전체 두께를 증가시키지 않으며, 나아가 안테나 모듈의 전자 장치에서의 배치에 더욱 유리하고, 또한 전자 장치의 경박화 발전에도 유리하다.
제2 기판(12)는 제1 기판(11)의 일측에 설치되며, 제2 기판(12)의 제1 기판(11)에서의 설치 위치와 형상, 크기는 구체적인 상황에 따라 달라질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
선택적으로, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 구체적인 실시예에서, 제2 기판(12)과 신호 처리 칩(13)은 제1 기판(11)의 일측에 나란히 설치된다. 구체적으로, 상기 제1 기판(11)은 상호 연결되는 제1 표면(111) 및 제2 표면(112)을 포함하고, 제1 표면(111)은 제2 기판(12)과 등지며, 상기 제2 기판(12)은 상호 연결되는 제3 표면(121) 및 제4 표면(122)을 포함하고, 상기 제4 표면(122)은 제1 기판(11)과 등지며, 상기 제2 표면(112)은 상기 제3 표면(121)과 정렬된다. 여기서, 상기 제2 안테나 어레이(15)는 적어도 하나의 안테나 유닛을 포함하며, 각 안테나 유닛은 적어도 제2 표면(112) 및 제3 표면(121)과 접촉한다. 즉, 제2 안테나 어레이(15)의 각 안테나 유닛은 제1 기판(11) 및 제2 기판(12)과 모두 접촉한다. 제2 기판(12)을 설치함으로써, 안테나 어레이를 적재하기 위한 기판의 총 두께를 증가시되킬 수 있으며, 따라서 제2 기판(12)에 적재되는 제2 안테나 어레이(15)의 지상거리가 증가하게 되고, 방사방향에서 주변 디바이스에 의해 차폐되는 것을 회피할 수 있어, 안테나의 효율과 커버리지를 향상시키는 역할을 한다.
설명의 편의상, 이하에서는 제2 안테나 어레이(15)의 안테나 유닛을 제2 안테나 유닛으로 총칭한다. 선택적으로, 각 제2 안테나 유닛은 제2 표면(112)과 제3 표면(121)을 커버할 수도 있고, 제1 표면(111), 제2 표면(112)과 제3 표면(121)을 커버할 수도 있다.
하나의 구체적인 실시형태에서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 각 제2 안테나 유닛은 모두 구부러지게 설치된다. 따라서, 제2 안테나 유닛은 제2 기판(12)에 완전히 설치되지 않고, 제1 기판(11) 및 제2 기판(12)과 모두 접촉한다. 이러한 실시형태에 따르면, 제2 기판(12)의 폭이 작은 경우, 제2 안테나 유닛의 구부림 설치를 통해, 마찬가지로 제2 안테나 유닛에 대해 적재 작용을 발휘하고, 따라서 안테나 모듈의 전체 폭이 바로 제1 기판(11)의 폭으로 되도록 할 수 있다. 제2 기판(12)의 설치는 안테나 모듈의 폭과 두께를 별도로 증가시키지 않고, 나아가 안테나 모듈의 전자 장치에서의 장착과 배치에 더욱 유리하다.
본 실시예에서, 제2 안테나 어레이(15)는 적어도 하나의 안테나 유닛을 포함하고, 상기 적어도 하나의 안테나 유닛은 상기 제2 기판(12)의 길이 방향에 따라 어레이로 배열되며, 상기 제2 기판(12)의 길이는 상기 제2 안테나 어레이(15)에서 거리가 가장 먼 2개의 안테나 유닛의 연결선 길이보다 크거나 같다. 즉, 제2 안테나 유닛의 제2 기판(12)에서의 어레이 배열 방향은 제2 기판(12)의 길이 방향과 일치하고, 제2 기판(12)의 길이는 각 제2 안테나 유닛에 대한 제2 기판(12)의 적재 작용을 확보하도록 제2 안테나 유닛의 연결선 길이보다 커야 한다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 안테나 어레이(15)는 4개의 제2 안테나 유닛을 포함하며, 이 4개의 제2 안테나 유닛은 제2 기판(12)의 길이 방향에서 일렬로 배열되고, 각 제2 안테나 유닛 사이의 간격은 동일하다. 그리고, 가장 왼쪽에 있는 제2 안테나 유닛의 좌측과 가장 오른쪽에 있는 제2 안테나 유닛의 우측 사이의 거리는 제2 기판(12)의 길이보다 작다. 이에 따라, 제2 기판(12)은 제2 안테나 유닛에 대한 적재 작용을 더욱 양호하게 발휘할 수 있고, 제2 안테나 유닛의 장착 안정성을 확보할 수 있다.
그리고, 제2 기판(12)의 폭은 제2 안테나 유닛이 제2 기판(12) 밖으로 돌출되지 않는 것을 만족해야 하는데, 즉 제2 안테나 유닛의 제4 표면(122)을 커버하는 부분의 폭은 제2 기판(12)의 폭보다 작아야 한다. 설명하여야 할 바로는, 제2 안테나 유닛의 총 폭, 즉 제2 안테나 유닛의 제1 표면(111), 제2 표면(112), 제3 표면(121) 및 제4 표면(122)을 커버하는 부분의 폭의 합은 제2 안테나 유닛의 작업 주파수 대역과 관련되고; 제2 안테나 유닛의 작업 주파수 대역이 낮을수록, 제2 안테나 유닛의 총 폭이 더욱 커진다. 제2 기판(12)의 폭은 제2 안테나 유닛의 제4 표면(122)을 커버하는 부분의 폭에 따라 조절할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 제2 안테나 유닛의 제1 표면(111)을 커버하는 폭이 클수록, 제2 안테나 유닛의 제4 표면(122)을 커버하는 폭이 작아지며, 따라서 제2 기판(12)의 폭을 상대적으로 작게 설계하여, 신호 처리 칩(13)의 각 소자의 배치가 더욱 유연하도록 할 수 있는데, 다만 제2 기판(12)의 폭은 여전히 제2 안테나 유닛이 제2 기판(12) 밖으로 돌출되지 않는 것을 만족한다.
본 실시예에서, 제1 기판(11)과 상기 제2 기판(12)의 두께의 합은 상기 안테나 모듈에 대응되는 작업 주파수 대역 파장의 4분의 1 내지 4분의 3의 길이이다. 예를 들면, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 두께의 합은 안테나 모듈에 대응되는 작업 주파수 대역 파장의 4분의 1일 수도 있고, 안테나 모듈에 대응되는 작업 주파수 대역 파장의 2분의 1일 수도 있으며, 안테나 모듈에 대응되는 작업 주파수 대역 파장의 4분의 3 등일 수도 있다. 이에 따라, 제1 기판(11)과 제2 기판(12) 각자의 두께는 안테나 모듈의 더욱 양호한 송신 및 수신 변환 효율을 구현하도록 안테나 모듈에 대응되는 작업 주파수 대역에 따라 설정할 수 있다.
도 1과 도 3을 참조하면, 본 실시예에서, 상기 제2 기판(12) 및 상기 신호 처리 칩(13)은 상기 제1 기판(11)에 대하여 동일한 층에 설치되고, 상기 안테나 모듈은 반사체(17)를 더 포함할 수 있으며, 상기 반사체(17)는 상기 제2 기판(12)과 상기 신호 처리 칩(13) 사이에 위치하고, 상기 반사체(17)는 상기 제1 기판(11)의 접지층 또는 상기 제2 기판(12)의 접지층과 연결된다. 여기서, 제1 기판(11)의 접지층은 제1 기판(11)이 접지 기능을 구현할 수 있도록, 제1 기판(11)에 설치되는 금속층을 의미할 수 있고, 제2 기판(12)의 접지층은 제2 기판(12)에 설치되는 금속층을 의미할 수도 있다. 반사체(17)의 접지를 구현하기 위해, 반사체(17)은 접지층과 연결된다. 반사체(17)는 제2 기판(12)과 신호 처리 칩(13) 사이에 설치되며, 제2 안테나 어레이(15)의 안테나 반사면으로서, 제2 안테나 어레이(15)의 신호 수신 및 송신 효과를 확보한다.
선택적으로, 상기 반사체(17)는 알루미늄 판, 구리판, 티타늄 판 등 금속판일 수 있다. 또는, 상기 반사체(17)는 어레이로 배열된 비아홀(미도시)을 포함하고, 상기 비아홀은 연통되는 제1 홀 개구와 제2 홀 개구를 포함하며, 상기 제1 홀 개구는 상기 신호 처리 칩(13)을 향하고, 상기 제2 홀 개구는 상기 제2 기판(12)을 향한다. 예를 들면, 상기 반사체(17)는 금속판이며, 이 금속판에는 복수개의 비아홀이 개설되어 있고, 복수개의 비아홀은 일정한 간격을 두고 어레이로 배열되는데, 예를 들면 비아홀 사이의 간격은 0.1~0.5 mm이다. 하나의 바람직한 방안에서, 비아홀 사이의 간격은 0.2 mm이다.
본 실시형태에서, 비아홀의 설치는 반사체(17)의 무게를 감소시킬 수 있으며, 따라서 안테나 모듈의 무게가 감소되고, 전자 장치의 경박화 발전에 더욱 유리하다.
나아가, 제2 기판(12)의 폭이 큰 경우, 즉 제4 표면(122)의 폭이 큰 경우, 제4 표면(122)에는 제3 안테나 어레이가 더 설치되어 있을 수 있다. 이러한 경우에, 안테나 모듈의 폭은 여전히 제1 기판(11)의 폭일 수 있는데, 즉 제2 기판(12) 및 신호 처리 칩(13)은 모두 제1 기판(11)의 폭 범위를 벗어나지 않는다. 이에 따라, 안테나 모듈의 전체 두께 및 폭을 증가시키지 않아도 안테나 모듈은 동시에 3조의 안테나 어레이를 포함할 수 있으며, 따라서 안테나 모듈의 채널 용량이 증가되고, 전자 장치의 안테나 모듈의 수가 감소되며, 전자 장치의 경박화 발전에 더욱 유리하다.
도 4와 도 5를 참조하면, 다른 선택적인 실시예로서, 제2 안테나 어레이(15)는 상기 제2 기판(12)의 상기 제1 기판(11)과 등진 표면에 설치된다. 즉, 제2 안테나 어레이(15)의 제2 안테나 유닛은 구부러지게 설치되는 것이 아니라, 제2 기판(12)에 평탄하게 설치된다. 이러한 실시 방안에서, 제1 기판(11)은 제2 안테나 어레이(15)의 안테나 반사면이기 때문에, 반사체를 별도로 설치할 필요가 없다. 이에 따라, 안테나 모듈의 전체 구조가 더욱 간단해지고, 2개의 안테나 어레이의 이중 편파 MIMO를 구현할 수도 있다.
설명하여야 할 바로는, 제2 안테나 어레이(15)의 안테나 유닛의 배열 방향은 제2 기판(12)의 길이 연장 방향과 일치한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 기판(12)과 신호 처리 칩(13)은 나란히 설치되고, 제2 안테나 어레이(15)는 6개의 제2 안테나 유닛을 포함하며, 이 6개의 제2 안테나 유닛은 제2 기판(12)의 길이 방향에서 일렬로 배열된다.
또는, 도 5를 참조하면, 다른 실시예에서, 제2 안테나 어레이(15)도 제2 기판(12)의 제1 기판(11)과 등진 표면에 설치되고, 제2 기판(12)과 신호 처리 칩(13)은 병렬 설치되며, 제2 안테나 어레이(15)는 4개의 제2 안테나 유닛을 포함하고, 이 4개의 제2 안테나 유닛은 2×2 방식으로 어레이 배열한다.
도 4와 도 5에서 제공한 실시예에서, 제2 안테나 유닛을 구부러지게 설치할 필요가 없고, 제2 기판(12)의 설치 위치, 형상 및 크기도 더욱 유연하여, 제2 기판(12)이 사용 요구에 따라 제2 안테나 어레이(15)의 위치를 조정하도록 할 수 있다. 이에 따라, 안테나 모듈의 사용 면적이 충분히 활용되고, 안테나 모듈의 전자 장치에서의 적층과 장착 배치가 더욱 편리해짐을 이해할 수 있을 것이다.
그리고, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 안테나 모듈은 보드 투 보드(Board-to-board, BTB) 커넥터를 더 포함할 수 있다. 상기 BTB 커넥터(16)는 상기 제1 기판(11)의 일측에 설치되고, 제2 기판(12) 및 신호 처리 칩(13)과 동일 측에 위치한된다.
본 발명의 실시예는 전자 장치를 더 제공하며, 상기 전자 장치는 상기 실시예에서 서술한 바와 같은 안테나 모듈의 모든 기술적 특징을 포함하고, 동일한 기술적 효과를 이룰 수 있다. 중복을 방지하기 위해, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
전자 장치는 휴대폰, 태블릿, 전자책 리더기, MP3 플레이어, MP4 플레이어, 디지털 카메라, 랩톱 노트북, 차량용 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 셋톱박스, 스마트 TV, 웨어러블 장치 등을 포함할 수 있다.
상기 실시형태는 단지 본 발명의 구체적인 실시형태일 뿐, 본 발명의 보호 범위는 이에 제한되지 않는다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 개시한 기술 범위 내에서 변화 또는 치환을 용이하게 생각해낼 수 있고, 이러한 변화 또는 치환은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 청구항의 보호 범위에 의해 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 제1 기판, 제2 기판과 신호 처리 칩을 포함하고, 상기 제2 기판과 상기 신호 처리 칩은 상기 제1 기판의 동일 측에 위치하며, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판과 등진 일측에는 제1 안테나 어레이가 설치되어 있고, 상기 제2 기판에는 제2 안테나 어레이가 적재되어 있으며,
    상기 제1 기판은 상호 연결되는 제1 표면 및 제2 표면을 포함하며, 상기 제1 표면은 상기 제2 기판과 등지고, 상기 제2 기판은 상호 연결되는 제3 표면 및 제4 표면을 포함하며, 상기 제4 표면은 상기 제1 기판과 등지고, 상기 제2 표면은 상기 제3 표면과 정렬되며;
    상기 제2 안테나 어레이는 적어도 하나의 안테나 유닛을 포함하며, 각 안테나 유닛은 적어도 상기 제2 표면 및 상기 제3 표면과 접촉하고,
    상기 제4 표면에는 제3 안테나 어레이가 더 설치되어 있는,
    안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 두께의 합은 상기 안테나 모듈에 대응되는 작업 주파수 대역 파장의 4분의 1 내지 4분의 3의 길이인 안테나 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판의 두께는 상기 신호 처리 칩의 두께보다 작거나 같은 안테나 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판 및 상기 신호 처리 칩은 상기 제1 기판에 대하여 동일한 층에 설치되고, 상기 안테나 모듈은 반사체를 더 포함하며, 상기 반사체는 상기 제2 기판과 상기 신호 처리 칩 사이에 위치하고, 상기 반사체는 상기 제1 기판의 접지층 또는 상기 제2 기판의 접지층과 연결되는 안테나 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반사체에는 어레이로 배열되는 비아홀이 설치되어 있고, 상기 비아홀은 연통되는 제1 홀 개구와 제2 홀 개구를 포함하며, 상기 제1 홀 개구는 상기 신호 처리 칩을 향하고, 상기 제2 홀 개구는 상기 제2 기판을 향하는 안테나 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 안테나 어레이는 상기 제2 기판의 상기 제1 기판과 등진 표면에 설치되는 안테나 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    보드 투 보드BTB 커넥터를 더 포함하며, 상기 BTB 커넥터는 상기 제1 기판의 일측에 설치되고, 상기 제2 기판 및 상기 신호 처리 칩과 동일 측에 위치하는 안테나 모듈.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
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