WO2022173193A1 - 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2022173193A1
WO2022173193A1 PCT/KR2022/001926 KR2022001926W WO2022173193A1 WO 2022173193 A1 WO2022173193 A1 WO 2022173193A1 KR 2022001926 W KR2022001926 W KR 2022001926W WO 2022173193 A1 WO2022173193 A1 WO 2022173193A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal
pcb
polarization
radiators
radiator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2022/001926
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김영섭
박상훈
박정호
백광현
이영주
이정엽
이준석
하도혁
허진수
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Priority to CN202280014350.6A priority Critical patent/CN116830384A/zh
Priority to EP22752953.4A priority patent/EP4280382A4/en
Publication of WO2022173193A1 publication Critical patent/WO2022173193A1/ko
Priority to US18/446,906 priority patent/US12586910B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H01Q9/0457—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means electromagnetically coupled to the feed line
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • H01Q1/46—Electric supply lines or communication lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/005—Patch antenna using one or more coplanar parasitic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0414—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration

Definitions

  • the present disclosure generally relates to a wireless communication system, and more particularly, to an antenna structure in a wireless communication system and an electronic device including the same.
  • the 5G communication system or the pre-5G communication system is called a 4G network beyond (beyond 4G network) communication system or a long term evolution (LTE) system after the (post LTE) system.
  • the 5G communication system is being considered for implementation in the very high frequency band.
  • beamforming massive multi-input multi-output (massive MIMO), and all-dimensional multiple input/output are used. (full dimensional MIMO, FD-MIMO), array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna technologies are being discussed.
  • an evolved small cell in the 5G communication system, an evolved small cell, an advanced small cell, a cloud radio access network (cloud radio access network, cloud RAN), an ultra-dense network (ultra-dense network) , device to device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, coordinated multi-points (CoMP), and reception interference cancellation (interference cancellation) Technology development is underway.
  • cloud radio access network cloud radio access network
  • ultra-dense network ultra-dense network
  • D2D device to device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication coordinated multi-points
  • CoMP coordinated multi-points
  • reception interference cancellation interference cancellation
  • FQAM frequency shift keying and quadrature amplitude modulation
  • SWSC sliding window superposition coding
  • ACM advanced coding modulation
  • FBMC filter bank multi carrier
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • An electronic device using a beamforming technology of a wireless communication system includes a plurality of antenna elements.
  • a sub-array technology may be used.
  • the present disclosure provides, in a wireless communication system, an antenna structure in which antenna elements are connected by air coupling to minimize loss due to transmission lines, and An electronic device including the same is provided.
  • the present disclosure provides an antenna structure capable of minimizing the production cost by minimizing the arrangement of transmission lines for forming a sub-array in a wireless communication system, and an electronic device including the same.
  • a first radiator, a first printed circuit board (PCB) on which the first radiator is disposed, a plurality of second radiators, and the plurality of a second PCB and a frame structure on which second radiators of of the second radiators include a first metal patch disposed in a region corresponding to the first radiator, and a plurality of second metal patches disposed spaced apart from the first metal patch and receiving power by coupling. It may include metal patches.
  • an electronic device of a wireless communication system includes a plurality of sub-arrays and a plurality of RFICs connected to correspond to each of the plurality of sub-arrays, and the plurality of sub-arrays is a plurality of first radiators, a first printed circuit board (PCB) on which the plurality of first radiators are disposed, a plurality of second radiators, and a second PCB on which the plurality of second radiators are disposed; and a frame structure, wherein the frame structure is disposed such that an air layer is formed between the first PCB and the second PCB, and the plurality of second radiators are configured to include the plurality of first radiators.
  • a plurality of first metal patches disposed in regions corresponding to the radiators, respectively, and a plurality of first metal patches disposed spaced apart from each of the plurality of first metal patches and receiving power by coupling 2 may include metal patches.
  • a first printed circuit board including a feeding line, a first radiator, a plurality of second radiators, a second PCB and a frame structure, wherein the frame structure is disposed such that an air layer is formed between the first PCB and the second PCB, and on a first surface of the second PCB
  • the first radiator is disposed, and the plurality of second radiators are disposed on a second surface opposite to the first surface, and the first radiator is formed by coupling from the feed line of the first PCB.
  • the plurality of second radiators Upon receiving power, the plurality of second radiators includes a first metal patch disposed in a region corresponding to the first radiator, and a first metal patch spaced apart from the first metal patch and fed by coupling. and a plurality of second metal patches subjected to
  • a device has a structure in which a plurality of antenna elements of a sub-array are connected by a coupling (hereinafter, referred to as an air-coupling sub-array) structure), it is possible to minimize loss due to a transmission line.
  • a coupling hereinafter, referred to as an air-coupling sub-array
  • the device may minimize the production cost of the antenna structure and the electronic device including the same by reducing the number of stacked substrates of a printed circuit board (PCB) through the air coupling sub-array structure. have.
  • PCB printed circuit board
  • FIG. 1 illustrates an example of a wireless communication environment according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a sub-array.
  • 3A shows examples of a radio unit (RU) board for describing a sub-array.
  • 3B shows examples of a part of an antenna printed circuit board (PCB) for describing a sub-array.
  • PCB printed circuit board
  • FIG 4 illustrates an example of an electronic device including an antenna structure according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 5A illustrates an example of feeding for an antenna structure according to embodiments of the present disclosure
  • FIG. 5B is an exploded perspective view of an antenna structure according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG 6 illustrates an example of sub-arrays including an antenna structure according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG 7 illustrates an example of an antenna array including an antenna structure according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG 8 illustrates another example of an electronic device including an antenna structure according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 9A illustrates an example of a metal patch of an antenna structure according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 9B illustrates another example of a metal patch of an antenna structure according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 10 illustrates a functional configuration of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • Terms that refer to components of electronic devices used in the following description eg, a board structure, a substrate, a print circuit board (PCB), a flexible PCB (FPCB), a module, an antenna, a radiator, an antenna element, a circuit, a processor, Chips, components, devices
  • terms referring to the shape of a part e.g., structures, structures, supports, contacts, protrusions, openings
  • connections between structures e.g., connecting lines, feeding lines
  • circuits e.g., PCB, FPCB, signal line, feed line, A data line, an RF signal line, an antenna line, an RF path, an RF module, and an RF circuit
  • An antenna device using a signal of the mmWave band of a wireless communication system uses beamforming and multi-input multi-output technology to alleviate the path loss of radio waves in the ultra-high frequency band and increase the transmission distance.
  • an electronic device may include a plurality of antenna elements.
  • the electronic device may use the sub-array technology.
  • the sub-array technology refers to a technology for increasing a gain of a corresponding signal by dividing a fed signal to a plurality of antenna elements and feeding the same. The sub-array technology can be equally applied even when receiving a signal.
  • the antenna elements configured in the sub-array may radiate a signal transmitted (or fed) from a radio frequency integrated circuit (RFIC) or transmit signals received from another device to the RFIC.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the electronic device may include a plurality of sub-arrays.
  • a sub-array structure including a plurality of antenna elements a structure in which the plurality of antenna elements are connected by air coupling rather than a transmission line (hereinafter, air-coupling sub-array structure), a technique for reducing gain loss and cost loss due to transmission preference is proposed. Additionally, since the antenna structure including the air coupling sub-array structure according to an embodiment of the present disclosure is efficient in terms of space utilization, more antenna elements can be mounted than before, so that the gain of the antenna can be increased.
  • a radiator or a metal patch is used, but this is only for convenience of description and embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
  • 1 illustrates a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • 1 illustrates a base station 110 , a terminal 120 , and a terminal 130 as some of nodes using a wireless channel in a wireless communication system.
  • 1 shows only one base station, other base stations identical or similar to the base station 110 may be further included.
  • the base station 110 is a network infrastructure that provides wireless access to the terminals 120 and 130 .
  • the base station 110 has coverage defined as a certain geographic area based on a distance capable of transmitting a signal.
  • the base station 110 is an 'access point (AP)', an 'eNodeB (eNodeB)', a '5G node (5th generation node)', a 'wireless point' , may be referred to as a 'transmission/reception point (TRP)' or other terms having an equivalent technical meaning.
  • AP 'access point
  • eNodeB eNodeB
  • 5th generation node 5th generation node
  • TRP 'wireless point
  • Each of the terminal 120 and the terminal 130 is a device used by a user, and performs communication with the base station 110 through a wireless channel. In some cases, at least one of the terminal 120 and the terminal 130 may be operated without the user's involvement. That is, at least one of the terminal 120 and the terminal 130 is a device that performs machine type communication (MTC) and may not be carried by the user.
  • MTC machine type communication
  • Each of the terminals 120 and 130 includes 'user equipment (UE)', 'mobile station', 'subscriber station', 'customer premises device' ( customer premises equipment (CPE), 'remote terminal', 'wireless terminal', 'electronic device', or 'user device' or equivalent technical meaning may be referred to by other terms.
  • the base station 110 , the terminal 120 , and the terminal 130 may transmit and receive radio signals in millimeter wave (mmWave) bands (eg, 28 GHz, 30 GHz, 38 GHz, and 60 GHz).
  • mmWave millimeter wave
  • the base station 110 , the terminal 120 , and the terminal 130 may perform beamforming.
  • the beamforming may include transmit beamforming and receive beamforming. That is, the base station 110 , the terminal 120 , and the terminal 130 may impart directivity to a transmission signal or a reception signal.
  • the base station 110 and the terminals 120 and 130 may select the serving beams 112, 113, 121, and 131 through a beam search or beam management procedure. .
  • subsequent communication may be performed through a resource that is in a quasi co-located (QCL) relationship with the resource that has transmitted the serving beams 112, 113, 121, 131. Can be performed. have.
  • QCL quasi co-located
  • the base station 110 or the terminals 120 and 130 may include an antenna array.
  • Each antenna included in the antenna array may be referred to as an array element or an antenna element.
  • the antenna array is illustrated as a two-dimensional planar array in the present disclosure, this is only an example and does not limit other exemplary embodiments of the present disclosure.
  • the antenna array may be configured in various forms, such as a linear array or a multilayer array.
  • the antenna array may be referred to as a massive antenna array.
  • the antenna array may include a plurality of sub-arrays including a plurality of antenna elements.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a sub-array. 2 shows the structure of the antenna element 200 and the structure of the sub-array 250 .
  • the shape of the antenna element is illustrated in a circular shape, but this is only for convenience of description and is not intended to limit the present disclosure.
  • a specific structure may be used.
  • the shape of the antenna element may be a quadrangle (eg, a square).
  • the shape of the antenna element may be octagonal.
  • the antenna element 200 may include a circular patch or a radiator. Also, the antenna element 200 may be connected to feeding lines for receiving a feed from a radio frequency integrated circuit (RFIC) (not shown). For example, the antenna element 200 may be connected to the feed lines at two points, and at this time, may be referred to as a P port (plus port) and M port (minus port), respectively. Here, the port (port) may be referred to as a feeding point (feeding).
  • the antenna element 200 may mean a dual polarization antenna.
  • polarization refers to the vibration direction of the electric field when radio waves are radiated from the antenna.
  • the polarization of the electric field radiated from the antenna is defined as co-polarization
  • the polarization of the electric field orthogonal to the co-pole, which is unavoidably generated, is referred to as cross polarization. That is, the antenna element 200 may receive power for efficient transmission and reception in consideration of both the co-pole component and the cross-pole component. For example, the antenna element 200 may receive a signal having a polarization of +45° at the P port and receive a signal with a polarization of -45° at the M port.
  • the present disclosure is not limited thereto, and the positions of the P port and the M port may be interchanged, and the polarization of the signal fed from the P port and the polarization of the signal fed from the M port are other values having a difference of 90° can be formed with
  • the antenna element 200 may transmit and receive signals fed through two ports.
  • a sub-array 250 structure may be used to increase the antenna gain of the antenna element 200 .
  • the sub-array 250 may include a plurality of antenna elements.
  • the sub-array 250 may include two antenna elements.
  • antenna elements fed through the same port pair in the sub-array 250 may transmit/receive the same RF signal, and other antenna elements fed through different port pairs may transmit/receive different RF signals.
  • first antenna elements fed through the first port pair may transmit/receive a first RF signal
  • second antenna elements fed through the second port pair may transmit/receive a second RF signal.
  • the RF component is arranged in a plurality of RF chains arranged in one RFIC.
  • each RF chain may be processed in different ways by devices (eg, analog to digital converter (ADC), phase shifter (PS), power amplifier (PA), etc.).
  • ADC analog to digital converter
  • PS phase shifter
  • PA power amplifier
  • the sub-array 250 may receive power from the RFIC through the P port and the M port, and each feeding point may be branched into two and connected to each antenna element.
  • the antenna elements included in the sub-array 250 may transmit/receive the same RF signal received from the RFIC through two ports connected to the sub-array 250 .
  • the sub-array 250 further includes other antenna elements fed through different port pairs, the other antenna elements may transmit/receive different RF signals even though they are fed through the same RFIC.
  • the overall gain may be increased through the sub-array structure.
  • the same antenna gain can be formed while reducing the number of RFICs as compared with an antenna structure not using the sub-array structure.
  • the sub-array structure will be described by comparing the case in which the sub-array structure is used and the case in which the sub-array structure is not used in FIGS. 3A and 3B.
  • 3A shows examples of a radio unit (RU) board for describing a sub-array.
  • 3A shows an RU board 300 that does not include a sub-array and an RU board 350 that includes a sub-array.
  • the structure of the RU boards 300 and 350 disclosed in FIG. 3A and the number, structure, and shape of elements and components included in the RU boards 300 and 350 are merely examples for convenience of description, and an embodiment of the present disclosure not limiting them.
  • the antenna elements included in the RU boards 300 and 350 may include the shape of a circle, a square, an octagon, and the like.
  • the number of antenna elements or radio frequency integrated circuits (RFICs) included in the RU boards 300 and 350 may vary.
  • the RU board (300, 350) is a component for supplying an RF signal to the antenna PCB (301, 302 or 351, 352), the antenna PCB (301, 302 or 351, 352) on which the antenna array is mounted.
  • the RU boards 300 and 350 may be connected to a plurality of RFICs for processing an RF signal.
  • the RU boards 300 and 350 may be referred to as a main board, a power board, a mother board, a package board, a filter board, etc.
  • the antenna PCB (301, 302 or 351, 352) is the first It may be referred to as a PCB or a second PCB.
  • the first PCB or the second PCB may be referred to as an antenna board, an antenna substrate, a radiation board, a radiation board, or an RF board.
  • the RU boards 300 and 350 may include components for supplying an RF signal to the antenna.
  • the RU boards 300 and 350 may include one or more DC/DC converters.
  • a DC/DC converter may be used to convert direct current to direct current.
  • the RU boards 300 and 350 may include one or more local oscillators (LOs).
  • the LO can be used to supply a frequency in an RF system.
  • the RU boards 300 and 350 may include one or more connectors. The connector may be used to transmit electrical signals.
  • the RU boards 300 and 350 may include one or more dividers. Dividers can be used to distribute and multipath input signals.
  • the RU boards 300 and 350 may include one or more low-dropout regulators (LDOs). The LDO can be used to suppress external noise and provide power.
  • LDOs low-dropout regulators
  • the RU boards 300 and 350 may include one or more voltage regulator modules (VRMs).
  • VRM may mean a module for ensuring that an appropriate voltage is maintained.
  • the RU boards 300 and 350 may further include an RF filter for filtering the signal.
  • the RU boards 300 and 350 may include one or more digital front ends (DFEs).
  • the RU boards 300 and 350 may include one or more radio frequency programmable gain amplifiers (rFPGAs).
  • the RU boards 300 and 350 may include one or more intermediate frequencies (IFs). Meanwhile, with the configuration shown in FIG. 3A , some of the components shown in FIG. 3A may be omitted or a larger number of components may be mounted.
  • the antenna PCBs 301 and 302 may include an antenna array, and the antenna array may include a plurality of antenna elements (ie, radiators).
  • the antenna array may receive the processed RF signal from the plurality of RFICs.
  • one antenna array may include 256 antenna elements and may be connected to 16 RFICs. That is, the antenna PCBs 301 and 302 of the RU board 300 may each have a structure 310 connected to one RFIC compared to 16 antenna elements.
  • the antenna PCBs 351 and 352 may include an antenna array, and the antenna array may include a sub including some antenna elements (ie, a radiator). It may include multiple arrays. In this case, the antenna array may receive the processed RF signal from the plurality of RFICs. For example, one antenna array may include 256 antenna elements and may be connected to 8 RFICs. That is, the antenna PCBs 351 and 352 of the RU board 350 may each have a structure 360 connected to one RFIC compared to 32 antenna elements. Here, the structure 360 in which 32 antenna elements connected to one RFIC are connected may be referred to as one sub-array.
  • FIG. 3B shows examples of a part of an antenna printed circuit board (PCB) for describing a sub-array.
  • FIG. 3B shows the structure 310 of the antenna PCBs 301 and 302 of FIG. 3A and the structure 360 of the antenna PCBs 351 and 352 of FIG. 3A .
  • the structure of the antenna PCBs 301 and 302 and the antenna PCBs 351 and 352 disclosed in FIG. 3B and the number, structure and shape of elements and components included in the antenna PCBs 301 and 302 and the antenna PCB 351 and 352, etc. is merely an example for convenience of description, and does not limit the embodiments of the present disclosure.
  • the shape of the antenna elements included in the antenna PCBs 301 and 302 and the antenna PCBs 351 and 352 may be formed in a circle, a rectangle, an octagon, or the like.
  • the number of antenna elements or radio frequency integrated circuits (RFICs) included in the antenna PCBs 301 and 302 and the antenna PCBs 351 and 352 may vary.
  • a structure 310 including 16 antenna elements and one RFIC and a structure 360 including 32 antenna elements and one RFIC are shown.
  • Structure 310 is connected via two ports from one RFIC to each antenna element (ie, radiator), and each feed point is directly connected to the RFIC.
  • structure 360 is connected via two branched ports from one RFIC for each antenna element. That is, as described in FIG. 2 , in the structure 360 , two antenna elements are paired and are respectively branched and connected from two ports.
  • the electronic device including the sub-array structure may be connected to more antenna elements per RFIC than the electronic device without the sub-array structure.
  • the antenna structure including the sub-array structure has advantages in that the gain of the entire antenna can be increased and the production cost can be lowered.
  • a transmission line and a new PCB layer for mounting the transmission line are added to the sub-array in order to transmit signals to more antenna elements. It is required for electronic devices that include structures.
  • the antenna structure including the sub-array structure may lose a substantial advantage of using the sub-array structure by loss due to transmission lines and increase in production cost as a new PCB layer is mounted.
  • 4 to 9B in the antenna structure including the sub-array structure, in order to minimize loss due to transmission lines and increase in production cost, the sub-array structure in which antenna elements are connected by air coupling (Air coupling sub-array structure) is described.
  • FIG. 4 illustrates an example of an electronic device including an antenna structure according to embodiments of the present disclosure.
  • the radio unit (RU) board 440 of FIG. 4 may have a structure similar to that of the RU board of FIG. 3A .
  • the RU board 440 of FIG. 4 may include elements and configurations included in the RU board of FIG. 3A , some may not, or may further include other elements.
  • FIG. 4 illustrates an electronic device 400 including one first radiator 411 and three second radiators 421 and 422 , the present disclosure is not limited thereto.
  • the electronic device 400 includes a first printed circuit board (PCB) 410 , a second PCB 420 , a frame structure 430 , an RU board 440 , and a package board ( It may include a package board) 450 and a radio frequency integrated circuit (RFIC) 460 .
  • the first PCB 410 and the second PCB 420 may refer to the antenna PCB of FIG. 3A as described above.
  • the first PCB 410 may be disposed between the RU board 440 and the frame structure 430 .
  • the first PCB 410 may be disposed between the RU board 440 and the frame structure 430 to receive a signal from the RFIC 460 through the RU board 440 .
  • the transmission of the signal may mean feeding.
  • the first PCB 410 may include a first radiator 411 and a feeding line.
  • the feed line included in the first PCB 410 may mean a transmission line for receiving a signal from the RU board 440 .
  • the first radiator 411 may receive a signal directly from the RU board 440 through a feed line.
  • the present disclosure is not limited thereto. As will be described later with reference to FIG.
  • the first PCB 410 may not include the first radiator 411 , and accordingly, the first radiator 411 is disposed to be spaced apart from the first PCB 410 .
  • Power may be supplied by a coupling (coupling) from a power supply line of the PCB 410 .
  • the first radiator 411 may indirectly supply power to the first metal patch 421 of the second PCB 420 .
  • the first radiator 411 may be disposed to be spaced apart from the second radiators 421 and 422 by the frame structure 430 , and power is supplied to the first metal patch 421 spaced apart from each other through coupling. signal can be transmitted.
  • the first radiator 411 may radiate a signal received from the RU board 440 to another electronic device.
  • the second PCB 420 may be disposed on the upper end of the frame structure 430 . That is, the second PCB 420 may be disposed to be spaced apart from the first PCB 410 by the frame structure 430 .
  • An air layer may be formed between the second PCB 420 and the first PCB 410 by the frame structure 430 .
  • the second PCB 420 may include a plurality of second radiators 421 and 422 , and the second radiators 421 and 422 include a first metal patch 421 and a plurality of second metal patches 422 . ) can mean
  • the first metal patch 421 may refer to a configuration that receives power from the first radiator 411 .
  • the first metal patch 421 may be disposed in an area corresponding to the first radiator 411 .
  • the corresponding region may be determined according to the relationship between the first metal patch 421 and the first radiator 411 .
  • it may mean a state in which the center of the first metal patch 421 coincides with the center of the first radiator 411 .
  • it may refer to an area in which the area of the first metal patch 421 and the area of the first radiator 411 overlap by a predetermined range or more.
  • the first metal patch 421 may be disposed in a region corresponding to the first radiator 411 in order to efficiently perform power supply by coupling from the first radiator 411 .
  • the second metal patch 422 may be spaced apart from the first metal patch 421 by a predetermined distance and disposed in an area adjacent to the first metal patch 421 . Accordingly, the second metal patch 422 may be powered by coupling from the first metal patch 421 .
  • the predetermined distance may mean a distance for efficiently receiving power by coupling from the first metal patch 421 .
  • the plurality of second radiators 421 and 422 may radiate the received signal.
  • the first metal patch 421 may radiate a signal fed from the first radiator 411
  • the second metal patch 422 may radiate a signal fed from the first metal patch 421 . have.
  • the electronic device 400 may transmit and receive signals more efficiently than before through two stacked radiators (eg, a first radiator and a second radiator). For example, the electronic device 400 may transmit/receive a signal having a wider bandwidth through spaced apart radiators.
  • the frame structure 430 may be disposed between the first PCB 410 and the second PCB 420 .
  • an air layer may be formed.
  • the frame structure 430 may be disposed so as not to interfere with radiation of the first radiator 411 and the plurality of second radiators 421 and 422 .
  • the frame structure 430 may be disposed not to overlap the first radiator 411 and the plurality of second radiators 421 and 422 .
  • the frame structure 430 may be formed of a conductive member or a non-conductive member.
  • the frame structure 430 may be formed of metal, which is a conductive member.
  • the frame structure 430 may be formed of a non-conductive member such as plastic by injection.
  • the RU board 440 may be disposed between the first PCB 410 and the package board 450 .
  • the RU board 440 may be connected to the first PCB 410 by a coupler or a connector, and the package board 450 and a grid array (eg, a ball grid array (BGA)). , can be connected to a land grid array (LGA).
  • the RU board 440 may include a plurality of PCB layers, and a transmission line for transmitting an RF signal transmitted from the RFIC 460 through the package board 450 to the first PCB 410 . ) may be included.
  • the transmission line may mean a feed line.
  • the package board 450 may be disposed between the RU board 440 and the RFIC 460 .
  • the package board 450 may be connected to the RU board 440 by a grid array.
  • the grid array may be a ball grid array (BGA) or a land grid array (LGA).
  • the package board 450 may be connected to the RFIC 460 by soldering.
  • the package board 450 may transfer the RF signal processed from the RFIC 460 to the RU board 440 .
  • the RFIC 460 may include a plurality of RF components for processing an RF signal.
  • the RFIC 460 may include a power amplifier, a mixer, an oscillator, a digital to analog converter (DAC), an analog to digital converter (ADC), and the like.
  • the RFIC 460 may process an RF signal in order to transmit or receive a target signal from the electronic device 400 , and the RF signal processed by the RFIC 460 includes the package board 450 , It may be transmitted or received through the RU board 440 , the first PCB 410 , the second PCB 420 , and the plurality of second radiators 421 and 422 .
  • a plurality of radiators may be connected to one RFIC.
  • the first radiator and the plurality of second radiators may be connected without a transmission line, and even between the plurality of second radiators (ie, between the first metal patch and the plurality of second metal patches), there is no transmission line.
  • the first radiator may indirectly supply a signal to the first metal patch among the plurality of second radiators.
  • the first metal patch may indirectly feed a signal to a plurality of second metal patches spaced apart from each other by a predetermined distance in an area adjacent to the first metal patch.
  • connection relationship between other components may be exemplary. That is, of course, a structure different from the structure shown in FIG. 4 (eg, the connection method of the RU board and the package board, the connection method of the RFIC, the vertical PTH in the RU board) may be used as an embodiment of the present disclosure. .
  • the antenna structure 500 of FIG. 5A may mean a structure including the first PCB 410 , the second PCB 420 and the frame structure 430 of FIG. 4 . Accordingly, in FIG. 5A , a description of the same structure as in FIG. 4 will be omitted. 5, one first metal patch 521, four second metal patches 522-1, 522-2, 522-3, 522-4, and a first metal patch ( Although the antenna structure 500 including a first radiator (not shown) disposed in a region corresponding to 521 is illustrated, this is merely an example for convenience of description. As will be described later, the present disclosure may refer to a sub-array structure in which the antenna structures 500 are continuously connected.
  • the antenna structure 500 may include a first PCB 510 , a second PCB 520 , and a frame structure 530 .
  • the first PCB 510 may include one first radiator, and the first radiator may be disposed in an area corresponding to the first metal patch 521 of the second PCB 520 .
  • the first PCB 510 and the second PCB 520 may be spaced apart from each other by an air layer formed by the frame structure 530 .
  • the second PCB 520 may include a first metal patch 521 and four second metal patches 522-1, 522-2, 522-3, and 522-4.
  • the first metal patch 521 and the four second metal patches 522-1, 522-2, 522-3, and 522-4 may be referred to as a second radiator.
  • the second metal patches 522-1, 522-2, 522-3, and 522-4 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance with respect to the first metal patch 521 as a center.
  • the predetermined distance may mean a distance for efficient coupling power supply from the first metal patch 521 to the second metal patches 522-1, 522-2, 522-3, and 522-4.
  • the first metal patch 521 may be supplied with coupling power from a first radiator (not shown).
  • the first metal patch 521 may receive power through two ports (ie, a feeding point), respectively, to an M port (minus port) 550 and a P port (plus port) 560 .
  • the M port 550 and the P port 560 may be powered in consideration of the polarization (polarization).
  • polarization polarization
  • signals having different polarizations may be fed to the M port 550 and the P port 560 .
  • a signal having a polarization of -45° may be fed from the M port 550 , and a signal having a polarization of +45° may be fed from the P port 560 .
  • the first metal patch 521 may transmit a signal fed from the first radiator to the four second metal patches 522-1, 522-2, 522-3, and 522-4.
  • the first metal patch 521 may feed a signal fed from the M port 550 to the second metal patches 522 - 2 and 522 - 4 .
  • the first metal patch may feed the signal fed from the P port 560 to the second metal patches 522-1 and 522-3.
  • the power feeding may mean indirect power feeding (ie, air coupling) by a coupling. However, this means a state in which the Co-pol component is powered as described above.
  • the first metal patch 521 may feed the cross pole component of the signal fed from the M port 550 to the second metal patches 522-1 and 522-3, and from the P port 560 .
  • a cross pole component of the fed signal may be fed to the second metal patches 522 - 2 and 522 - 4 .
  • the antenna structure 500 of FIG. 5A only illustrates a case in which power is supplied from one first metal patch 521 , and the present disclosure is not limited thereto.
  • the second metal patches may be supplied with a signal including a double polarization. This will be described with reference to FIG. 5B below.
  • 5B is an exploded perspective view of an antenna structure according to embodiments of the present disclosure; 5B shows the antenna structure 500 in which the antenna structure 500 of FIG. 5A is expanded. That is, the antenna structure 500 of FIG. 5B includes two first radiators 511-1 and 511-2, two first metal patches 521-1 and 521-2, and six second metal patches. show However, this is only for convenience of description, and as will be described later with reference to FIG. 6 , the antenna structure may further include radiators and metal patches.
  • the antenna structure 500 may include a first PCB 510 , a second PCB 520 , and a frame structure 530 .
  • the first PCB 510 may include two first radiators 511-1 and 511-2.
  • the second PCB 520 may include eight second radiators, and the eight second radiators include two first metal patches 521-1 and 521-2 and six second metal patches.
  • the first PCB 510 may be disposed while being spaced apart from the second PCB 520 by the frame structure 530 , and an air layer between the first PCB 510 and the second PCB 520 . layer) may be formed.
  • the first radiators 511-1 and 511-2 may receive (or feed) a processed RF signal from an RFIC (not shown), and receive the fed RF signal from each of the first metal patches ( 521-1, 521-2) can be dispatched.
  • the first radiators 511-1 and 511-2 transmit signals through direct feeding by a feeding line from the RFIC or indirect feeding by a feeding line of the first PCB 510 as described later. can receive
  • the first metal patches 521-1 and 521-2 may indirectly supply power to the second metal patches.
  • the first metal patch 521-1 may transmit signals fed through the P port and the M port of the first metal patch 521-1 to the periphery of the first metal patch 521-1, respectively. It is possible to supply coupling power to the four second metal patches.
  • the second metal patch 522-1 receives power from the first metal patch 521-1 through the P port (eg, a signal having a polarization of +45°), and the second metal patch 522-2 may receive power from the M port (eg, a signal having a polarization of -45°) from the first metal patch 521-1.
  • the first metal patch 521-2 transmits signals fed through the P port and the M port of the first metal patch 521-2 to the adjacent (()) of the first metal patch 521-2, respectively. adjacent) may provide coupling power to the four second metal patches.
  • the second metal patch 522-1 receives power from the first metal patch 521-2 by the M port (eg, a signal having a polarization of -45°)
  • the second metal patch 522-2 may receive power from the P port (eg, a signal having a polarization of +45°) from the first metal patch 521 - 2 .
  • the second metal patch 522-1 receives coupling feeding from the first metal patch 521-1 through the P port, and coupling feeding through the M port from the other first metal patch 521-2.
  • the other second metal patch 522-2 receives coupling feeding from the first metal patch 521-1 through the M port, and coupling feeding through the P port from the other first metal patch 521-2. can receive Accordingly, the second metal patches 522-1 and 522-2 may receive a signal including a double polarization from the first metal patches 521-1 and 521-2.
  • a sub-array structure in which a plurality of the antenna structure 500 of FIG. 5A and the antenna structure 500 of FIG. 5B are disposed will be described with reference to FIG. 6 .
  • 6 illustrates an example of sub-arrays including an antenna structure according to embodiments of the present disclosure.
  • 6 illustrates an antenna array 600 including a first sub-array 610 and a second sub-array 620 formed by continuously disposing the antenna structure 500 of FIG. 5B .
  • the antenna array 600 , the first sub-array 610 , and the second sub-array 620 may refer to an antenna PCB connected to the RU board.
  • the antenna array 600 may include a first sub-array 610 and a second sub-array 620 , and the first sub-array 610 and the second sub-array 620 are individually N-1 first radiators (not shown) respectively disposed in regions corresponding to the second metal patches, N-1 first metal patches, and N-1 first metal patches, each having an arrangement of 2xN can be placed.
  • N-1 first radiators not shown
  • FIG. 6 a part of the structure as described above is shown for convenience of explanation.
  • the first sub-array 610 may include three first feeding patches 611-1, 611-2, and 611-3, and regions spaced apart from each other by a predetermined distance with respect to each feeding patch.
  • a plurality of second feeding patches may be disposed.
  • four second feed patches may be disposed in an area adjacent to the first feed patch 611-1, and four second feed patches may be disposed in an area adjacent to the first feed patch 611-2.
  • the two second feeding patches disposed in the region between the first feeding patch 611-1 and the first feeding patch 611-2 include the first feeding patches 611-1 and 611-2.
  • the two second feed patches shared by the first feed patches 611-1 and 611-2 have different polarizations ( A signal having polarization may be fed by air coupling.
  • This structure may be equally applied to the second sub-array 620 .
  • four second feeding patches may be disposed in an area adjacent to the first feeding patch 621-1, and adjacent to the first feeding patch 621-2.
  • Four second feeding patches may be disposed on the .
  • the two second feeding patches disposed in the region between the first feeding patch 621-1 and the first feeding patch 621-2 include the first feeding patches 621-1 and 621-2.
  • the two second feed patches shared by the first feed patches 621-1 and 621-2 have different polarizations ( A signal having polarization may be fed by air coupling.
  • the second length which is the distance between -1
  • the first length between the first feeding patch 611-1 and the first feeding patch 611-2 is a signal fed by each first feeding patch.
  • the wavelength of is ⁇ , it can be formed as 0.5 ⁇ .
  • the second length between the first feeding patch 611-1 and the first feeding patch 621-1 is 1 ⁇ . can be formed.
  • the first length and the second length may mean a distance between the center and the center of each first feeding patch.
  • the length of the second feeding patch disposed in the area adjacent to the first feeding patch 611-1, 611-2, 611-3, 621-1, 621-2, 621-3 eg: When the shape of the patch is circular, the diameter (diameter), when the shape of the patch is a square or octagon, the horizontal or vertical length
  • the diameter diameter
  • the shape of the patch is a square or octagon, the horizontal or vertical length
  • the air coupling sub-array structure according to an embodiment of the present disclosure may have high energy efficiency. For example, assuming that the energy fed from the RFIC to the first radiator is 1, the energy transferred from the first radiator to the first feeding patch of the second radiator and from the first feeding patch to the second feeding patches is about 0.97. It can be formed as a value of That is, it may mean that the energy transfer efficiency is about 97%. This is because, in the air coupling sub-array structure according to an embodiment of the present disclosure, power is supplied without using a transmission line, and thus no loss occurs due to the transmission line. For example, when power is fed to each antenna element through two ports from the RFIC, such as the RU board 300, shown in FIG.
  • an energy transfer efficiency of about 95% can be formed, and the RU board 350
  • a loss of about 3 to 4% is generated due to a loss due to a transmission line, and thus an energy transfer efficiency of about 91% can be formed.
  • the energy transmission efficiency of the air coupling sub-array structure according to an embodiment of the present disclosure may be higher than that of the existing structures.
  • the antenna array 700 of FIG. 7 may be understood the same as the antenna PCB 301 or 302 of FIG. 3A , and the antenna array 750 may be understood the same as the antenna array 600 of FIG. 6 . Therefore, a description of the same structure will be omitted.
  • the antenna array 700 may include a plurality of antenna elements.
  • one antenna array 700 may include 256 antenna elements (ie, radiators).
  • the antenna array 700 may be connected to a plurality of radio frequency integrated circuits (RFICs).
  • RFICs radio frequency integrated circuits
  • the antenna array 700 may be connected to 16 RFICs.
  • 16 antenna elements may be fed from one RFIC.
  • the antenna array 750 may include 8 sub-arrays and 8 RFICs corresponding to each sub-array, each sub-array comprising 16 first fed patches, 34 second fed patches and It may include first radiators (not shown) disposed in areas corresponding to the 16 first feeding patches.
  • the antenna array 750 in the case of the antenna array 750 , 50 second radiators (ie, first feed patches and second feed patches) may be fed from one RFIC. Accordingly, the antenna array 750 including the air coupling sub-array structure according to an embodiment of the present disclosure has more radiators (eg, in the same area) as compared to the antenna array 700 without the sub-array structure. : A second radiator including the first radiator, the first feeding patch, and the second feeding patch) may be mounted. In other words, in the antenna array 750 including the air coupling sub-array structure according to an embodiment of the present disclosure, the number of radiators corresponding to one RFIC may increase and the number of total RFICs may be minimized.
  • the air coupling sub-array structure transmits, through an indirect connection between the first radiator and the first feed patch and between the first feed patch and the second feed patch, by coupling.
  • the loss may be minimized, and thus the overall antenna gain may be increased.
  • various embodiments of the above-described air coupling sub-array structure will be described with reference to FIGS. 8, 9A, and 9B.
  • the electronic device 800 includes a first printed circuit board (PCB) 810 , a second PCB 820 , a frame structure 830 , and a radio unit (RU) board 840 . , a package board 850 and a radio frequency integrated circuit (RFIC) 860 .
  • the first PCB 810 and the second PCB 820 may refer to the antenna PCB of FIG. 3A as described above.
  • the first PCB 810 may be disposed between the RU board 840 and the frame structure 830 .
  • the first PCB 810 may be disposed between the RU board 840 and the frame structure 830 to receive a signal from the RFIC 860 through the RU board 840 .
  • the transmission of the signal may mean feeding.
  • the electronic device 800 does not include the first radiator 811 in the first PCB 810 and may include only a feeding line. Accordingly, the first radiator 811 may receive coupling power (ie, indirect power) from the RFIC 860 , rather than being directly fed by a feed line connected to the RU board 840 .
  • the feed line included in the first PCB 810 may mean a transmission line for receiving a signal from the RU board 840 .
  • the first radiator 811 may indirectly supply power to the first metal patch 821 of the second PCB 820 .
  • the first radiator 811 may be disposed to be spaced apart from the second radiators 821 and 822 by the second PCB 820 . signal can be transmitted. Also, the first radiator 811 may radiate a signal received from the RU board 840 to another electronic device.
  • the second PCB 820 may be disposed on the upper end of the frame structure 830 . That is, the second PCB 820 may be disposed to be spaced apart from the first PCB 810 by the frame structure 830 . An air layer may be formed between the second PCB 820 and the first PCB 810 by the frame structure 830 . Also, the first radiator 811 may be disposed on a first surface of the second PCB 820 , and second radiators 821 and 822 may be disposed on a second surface different from the first surface.
  • the second PCB 820 may include a plurality of second radiators 821 and 822 , and the second radiators 821 and 822 include a first metal patch 821 and a plurality of second metal patches 822 .
  • the first metal patch 821 may refer to a configuration that receives power from the first radiator 811 . Accordingly, the first metal patch 821 may be disposed in an area corresponding to the first radiator 811 .
  • the corresponding region may be determined according to the relationship between the first metal patch 821 and the first radiator 811 . For example, it may mean a state in which the center of the first metal patch 821 and the center of the first radiator 811 coincide. As another example, it may refer to an area in which the area of the first metal patch 821 and the area of the first radiator 811 overlap by a predetermined range or more.
  • the first metal patch 821 may be disposed in a region corresponding to the first radiator 811 in order to efficiently perform power supply by coupling from the first radiator 811 .
  • the second metal patch 822 may be spaced apart from the first metal patch 821 by a predetermined distance and disposed in an area adjacent to the first metal patch 821 . Accordingly, the second metal patch 822 may be powered by coupling from the first metal patch 821 .
  • the predetermined distance may mean a distance for efficiently receiving power by coupling from the first metal patch 821 .
  • the plurality of second radiators 821 and 822 may radiate the received signal.
  • the first metal patch 821 may radiate a signal fed from the first radiator 811
  • the second metal patch 822 may radiate a signal fed from the first metal patch 821 .
  • the electronic device 800 may transmit and receive signals more efficiently than before through two stacked radiators (eg, a first radiator and a second radiator).
  • the electronic device 800 may transmit/receive a signal having a wider bandwidth through spaced-apart radiators.
  • the frame structure 830 may be disposed between the first PCB 810 and the second PCB 820 .
  • an air layer may be formed.
  • the frame structure 830 may be disposed so as not to interfere with radiation of the first radiator 811 and the plurality of second radiators 821 and 822 .
  • the frame structure 830 may be disposed not to overlap with the first radiator 811 and the plurality of second radiators 821 and 822 .
  • the frame structure 830 may be formed of a conductive member or a non-conductive member.
  • the frame structure 830 may be formed of metal, which is a conductive member.
  • the frame structure 830 may be formed of a non-conductive member such as plastic by injection.
  • the RU board 840 may be disposed between the first PCB 810 and the package board 850 .
  • the RU board 840 may be connected to the first PCB 810 by a coupler or a connector, and may be connected to the package board 850 and a grid array (eg, a ball grid array (BGA)). , can be connected to a land grid array (LGA).
  • the RU board 840 may include a plurality of PCB layers, and a transmission line for transmitting an RF signal transmitted from the RFIC 860 through the package board 850 to the first PCB 810 . ) may be included.
  • the transmission line may mean a feed line.
  • the package board 850 may be disposed between the RU board 840 and the RFIC 860 . Also, the package board 850 may be connected to the RU board 840 by a grid array.
  • the grid array may be a ball grid array (BGA) or a land grid array (LGA).
  • the package board 850 may be connected to the RFIC 860 by soldering. The package board 850 may transmit the RF signal processed from the RFIC 860 to the RU board 840 .
  • the RFIC 860 may include a plurality of RF components for processing an RF signal.
  • the RFIC 860 may include a power amplifier, a mixer, an oscillator, a digital to analog converter (DAC), an analog to digital converter (ADC), and the like.
  • the RFIC 860 may process an RF signal in order to transmit or receive a target signal from the electronic device 800 , and the RF signal processed by the RFIC 860 includes the package board 850 , Transmission or reception may be performed through the RU board 840 , the first PCB 810 , the second PCB 820 , the first radiator 811 , and the plurality of second radiators 821 and 822 .
  • a plurality of radiators may be connected to one RFIC.
  • the first radiator and the plurality of second radiators may be connected without a transmission line, and even between the plurality of second radiators (ie, between the first metal patch and the plurality of second metal patches), there is no transmission line.
  • the first radiator may indirectly supply a signal to the first metal patch among the plurality of second radiators.
  • the first metal patch may indirectly feed a signal to a plurality of second metal patches spaced apart from each other by a predetermined distance in an area adjacent to the first metal patch.
  • connection relationship between other components may be exemplary. That is, of course, a structure different from the structure shown in FIG. 8 (eg, the connection method of the RU board and the package board, the connection method of the RFIC, the vertical PTH within the RU board) may be used as an embodiment of the present disclosure. .
  • 9A illustrates an example of a metal patch of an antenna structure according to embodiments of the present disclosure.
  • 9B illustrates another example of a metal patch of an antenna structure according to embodiments of the present disclosure.
  • the antenna structure 900 of FIG. 9A and the antenna structure 950 of FIG. 9B may refer to the antenna structure 500 of FIG. 5 .
  • second radiators ie, the first metal patch 521 and the second metal patches 522-1, 522-2, 522-3, and 522-4
  • the first metal patch 901 and the second metal patch 902 of the antenna structure 900 may have a rectangular shape.
  • the quadrangle may be interpreted as meaning including all shapes such as a square, a rectangle, and a rhombus.
  • the first metal patch 901 of the antenna structure 900 may be fed at two points from the first radiator (not shown), and the fed signal may be fed to the second metal patches 902 . .
  • the feed that the first metal patch 901 receives from the first radiator may refer to direct power or indirect power through coupling, and the second metal patches 902 receive from the first metal patch 901 .
  • Power feeding may mean indirect power feeding by a coupling.
  • the feeding method of the antenna structure 900 the feeding method described with reference to FIG. 5 may be equally applied.
  • second radiators ie, the first metal patch 521 and the second metal patches 522-1, 522-2, 522-3, and 522-4
  • the first metal patch 951 and the second metal patch 952 of the antenna structure 950 may have an octagonal shape.
  • the octagonal shape may be interpreted as a modified structure of the metal patches of FIG. 9 in order to increase the radiation efficiency of the metal patches.
  • the first metal patch 951 of the antenna structure 950 may be fed at two points from the first radiator (not shown), and the fed signal may be fed to the second metal patches 952 . .
  • the power supplied by the first metal patch 951 from the first radiator may refer to direct power feeding or indirect power feeding by coupling, and the second metal patches 952 received from the first metal patch 951 .
  • Power feeding may mean indirect power feeding by a coupling.
  • the feeding method of the antenna structure 950 may be applied in the same manner as the feeding method described with reference to FIG. 5 .
  • the air coupling sub-array structure according to various embodiments of the present disclosure may be different from those of the related art.
  • the sub-array structure by using the sub-array structure, more radiators (eg, : antenna elements) can be mounted. Accordingly, the overall antenna gain of the electronic device including the air-coupling sub-array structure according to an embodiment of the present disclosure may be increased, and accordingly, the number of RFICs mounted on the electronic device may be reduced, thereby reducing production costs. have.
  • the air coupling sub-array structure As another example, unlike a structure in which RFICs and radiators are connected by a transmission line while including a sub-array like the structure of the RU board 350 of FIG. 3A , the air coupling sub-array structure according to an embodiment of the present disclosure By indirectly feeding by coupling rather than the transmission line, loss due to the transmission line does not occur, and an additional PCB layer for arranging the transmission line is not required, so that the production cost can be reduced.
  • a radiator eg, a first feeding patch
  • a radiator is additionally disposed between the radiators for feeding and radiation.
  • FIG. 10 illustrates a functional configuration of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • the electronic device 1010 may include an antenna unit 1011 , a filter unit 1012 , a radio frequency (RF) processing unit 1013 , and a control unit 1014 .
  • RF radio frequency
  • the antenna unit 1011 may include a plurality of antennas.
  • the antenna performs functions for transmitting and receiving signals through a radio channel.
  • the antenna may include a conductor formed on a substrate (eg, a PCB) or a radiator formed of a conductive pattern.
  • the antenna may radiate an up-converted signal on a radio channel or acquire a signal radiated by another device.
  • Each antenna may be referred to as a radiator, antenna element, or antenna element.
  • the antenna unit 1011 may include an antenna array (eg, a sub array) in which a plurality of antenna elements form an array.
  • the antenna unit 1011 may be electrically connected to the filter unit 1012 through RF signal lines.
  • the antenna unit 1011 may be mounted on a PCB including a plurality of antenna elements.
  • the PCB may include a plurality of RF signal lines connecting each antenna element and the filter of the filter unit 1012 . These RF signal lines may be referred to as a feeding network.
  • the antenna unit 1011 may provide the received signal to the filter unit 1012 or may radiate the signal provided from the filter unit 1012 into the air.
  • An antenna having a structure according to an embodiment of the present disclosure may be included in the antenna unit 1011 .
  • the antenna unit 1011 may include at least one antenna module having a dual polarization antenna.
  • the dual polarization antenna may transmit and receive signals having different polarizations.
  • the dual polarization antenna may transmit and receive a first signal having a polarization of +45° and a second signal having a polarization of -45°.
  • the polarization may be formed by other polarizations orthogonal to +45° and -45°.
  • Each antenna element may be connected to a feeding line or indirectly connected by a coupling, and may be electrically connected to a filter unit 1012 , an RF processing unit 1013 , and a control unit 1014 to be described later.
  • the dual polarization antenna may be a patch antenna (or a microstrip antenna). Since the dual polarization antenna has the form of a patch antenna, implementation and integration into an array antenna may be easy. Two signals having different polarizations may be input to each antenna port. Each antenna port corresponds to an antenna element. For high efficiency, it is required to optimize the relationship between the co-pol characteristic and the cross-pol characteristic between two signals having different polarizations.
  • the co-pole characteristic indicates a characteristic for a specific polarization component and the cross-pole characteristic indicates a characteristic for a polarization component different from the specific polarization component.
  • An antenna (eg, an antenna element, a sub array, an antenna array) of an antenna device including a separate PCB according to an embodiment of the present disclosure may be included in the antenna unit 1011 .
  • the first radiator or the second radiator (eg, the first metal patch and the second metal patch) of the air coupling sub-array structure according to an embodiment of the present disclosure may be included in the antenna unit 1011 of FIG. 10 .
  • the filter unit 1012 may perform filtering to transmit a signal of a desired frequency.
  • the filter unit 1012 may perform a function to selectively identify a frequency by forming resonance.
  • the filter unit 1012 may structurally form a resonance through a cavity including a dielectric.
  • the filter unit 1012 may form resonance through elements that form inductance or capacitance.
  • the filter unit 1012 may include an elastic filter such as a bulk acoustic wave (BAW) filter or a surface acoustic wave (SAW) filter.
  • the filter unit 1012 may include at least one of a band pass filter, a low pass filter, a high pass filter, and a band reject filter. .
  • the filter unit 1012 may include RF circuits for obtaining a signal of a frequency band for transmission or a frequency band for reception.
  • the filter unit 1012 may electrically connect the antenna unit 1011 and the RF processing unit 1013 to each other.
  • the RF processing unit 1013 may include a plurality of RF paths.
  • the RF path may be a unit of a path through which a signal received through the antenna or a signal radiated through the antenna passes. At least one RF path may be referred to as an RF chain.
  • the RF chain may include a plurality of RF elements.
  • RF components may include amplifiers, mixers, oscillators, DACs, ADCs, and the like.
  • the RF processing unit 1013 includes an up converter that up-converts a digital transmission signal of a base band to a transmission frequency, and a DAC that converts the up-converted digital transmission signal into an analog RF transmission signal. (digital-to-analog converter) may be included.
  • the up converter and DAC form part of the transmit path.
  • the transmit path may further include a power amplifier (PA) or a coupler (or combiner).
  • the RF processing unit 1013 includes an analog-to-digital converter (ADC) that converts an analog RF reception signal into a digital reception signal and a down converter that converts the digital reception signal into a baseband digital reception signal. ) may be included.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the ADC and downconverter form part of the receive path.
  • the receive path may further include a low-noise amplifier (LNA) or a coupler (or divider).
  • LNA low-noise amplifier
  • RF components of the RF processing unit may be implemented on a PCB.
  • the antennas and RF components of the RF processing unit may be implemented on a PCB, and filters may be repeatedly fastened between the PCB and the PCB to form a plurality of layers.
  • a radio frequency integrated circuit (RFIC) and a package board (PKG) of an electronic device including an air coupling sub-array structure may be included in the RF processing unit 1013 of FIG. 10 .
  • the RF processing unit 1013 is an RF device for mmWave and may include a radio frequency integrated circuit (RFIC).
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the RFIC may be formed of an RFIC chip coupled with a package board and coupled to the RU board, or the RFIC may be directly coupled by the RU board.
  • the controller 1014 may control overall operations of the electronic device 1010 .
  • the control unit 1014 may include various modules for performing communication.
  • the controller 1014 may include at least one processor such as a modem.
  • the controller 1014 may include modules for digital signal processing.
  • the controller 1014 may include a modem.
  • the control unit 1014 generates complex symbols by encoding and modulating the transmitted bit stream.
  • the controller 1014 restores the received bit stream by demodulating and decoding the baseband signal.
  • the controller 1014 may perform functions of a protocol stack required by a communication standard.
  • FIG. 10 the functional configuration of the electronic device 1010 has been described as equipment to which the device according to various embodiments of the present disclosure can be applied.
  • the example shown in FIG. 10 is only an exemplary configuration of an apparatus for a structure according to various embodiments of the present disclosure described through FIGS. 4 to 9B , and embodiments of the present disclosure are examples of the equipment shown in FIG. 10 . It is not limited to components. Accordingly, the air coupling sub-array structure itself and an electronic device including the structure may also be understood as embodiments of the present disclosure.
  • the first metal patch receives power by coupling from the first radiator through a first point and a second point of the first metal patch, and through the first point
  • a first polarization may be formed in the first signal fed through, and a second polarization may be formed in the second signal fed through the second point.
  • the first metal patch includes a Co-pol (Co-polarization) component for the first polarization of the first signal.
  • Metal patches disposed in a first arrangement among the plurality of second metal patches and coupling-feeding the Co-pol component of the second polarization of the second signal to the metal patches disposed in a second arrangement among the plurality of second metal patches.
  • a third metal patch and a plurality of fourth metal patches constituting a third radiator and the plurality of second radiators are further included, wherein the third metal patch is spaced apart from a region corresponding to the third radiator and the plurality of fourth metal patches are disposed spaced apart from the third metal patch to receive power by a coupling, and the third metal patch is, from the third radiator, the third metal patch
  • the first signal fed through the third point and the first signal fed through the third point is fed by coupling through the third and fourth points of The signal may be formed with the second polarization.
  • the third metal patch includes a Co-pol (Co-polarization) component for the first polarization of the first signal.
  • Metal patches disposed in a first arrangement among the plurality of fourth metal patches coupling-feeding to, and coupling-feeding a Co-pol component of the second polarization of the second signal to metal patches disposed in a second arrangement among the plurality of fourth metal patches;
  • the 4 metal patches may at least partially overlap the plurality of second metal patches.
  • a distance from the center of the first metal patch to the center of the third metal patch may be determined based on wavelengths of the first signal and the second signal fed to the first metal patch.
  • the Co-pol component of the first polarized wave may be formed to be orthogonal to the Co-pol component of the second polarized wave.
  • the Co-pol component of the first polarized wave may be formed at +45°, and the Co-pol component of the second polarized wave may have a -45° component.
  • a direction of the first arrangement may be orthogonal to a direction of the second arrangement.
  • the first radiator and the plurality of second radiators may have at least one shape selected from a circle, a quadrangle, and an octagon.
  • the electronic device of a wireless communication system includes a plurality of sub-arrays and a plurality of RFICs connected to correspond to each of the plurality of sub-arrays
  • the plurality of sub-arrays includes a plurality of first radiators, a first printed circuit board (PCB) on which the plurality of first radiators are disposed, a plurality of second radiators, and a second plurality of radiators on which the plurality of second radiators are disposed.
  • PCB printed circuit board
  • a frame structure wherein the frame structure is disposed such that an air layer is formed between the first PCB and the second PCB, and the plurality of second radiators are configured to include the plurality of first radiators.
  • a plurality of first metal patches disposed in regions corresponding to the radiators, respectively, and a plurality of first metal patches disposed spaced apart from each of the plurality of first metal patches and receiving power by coupling 2 may include metal patches.
  • each of the plurality of first metal patches receives power from the corresponding plurality of first radiators through a first point and a second point by coupling, and the first A first signal fed through a point may have a first polarization, and a second signal fed through the second point may have a second polarization.
  • the plurality of first metal patches have a Co-pol (Co-polarization) component of the first polarization of the first signal based on each of the plurality of first metal patches, in a first arrangement
  • Coupling power is supplied to the plurality of second metal patches disposed in The plurality of arranged second metal patches may be coupled to supply power, and the first arrangement and the second arrangement may be orthogonal to each other.
  • the Co-pol component of the first polarized wave may be formed to be orthogonal to the Co-pol component of the second polarized wave.
  • the Co-pol component of the first polarized wave may be formed at +45°, and the Co-pol component of the second polarized wave may have a -45° component.
  • the plurality of sub-arrays includes a first sub-array and a second sub-array, and from the plurality of first metal patches of the first sub-array, a plurality of first metals of the second sub-array A distance between the patches may be determined based on a length of a wavelength of a signal fed from the RFIC to the plurality of sub-arrays.
  • a distance between the plurality of first metal patches of the first sub-array may be determined based on the length of the wavelength of the signal.
  • the plurality of first radiators and the plurality of second radiators may have a shape of at least one of a circle, a square, and an octagon.
  • a first printed circuit board including a feeding line, a first radiator, and a plurality of 2 emitters, a second PCB and a frame structure, wherein the frame structure is disposed such that an air layer is formed between the first PCB and the second PCB,
  • the first radiator is disposed on a first surface
  • the plurality of second radiators are disposed on a second surface opposite to the first surface, and the first radiator is coupled from the feed line of the first PCB ( receiving power by coupling, the plurality of second radiators may be coupled to a first metal patch disposed in a region corresponding to the first radiator, and spaced apart from the first metal patch ) may include a plurality of second metal patches receiving power by.
  • the first metal patch receives power by coupling from the first radiator through a first point and a second point of the first metal patch, and through the first point
  • a first polarization is formed in the first signal fed through
  • a second polarization is formed in the second signal fed through the second point
  • the first metal patch is a Co for the first polarization of the first signal.
  • a -pol (Co-polarization) component is coupled and fed to the plurality of second metal patches arranged in a first arrangement with respect to the first metal patch, and the first metal patch is the second metal patch of the second signal.
  • Co-pol component for the second polarization is fed by coupling the plurality of second metal patches arranged in a second arrangement with respect to the first metal patch, the first arrangement and the second arrangement being orthogonal to each other can do.
  • a computer-readable storage medium storing one or more programs (software modules) may be provided.
  • One or more programs stored in the computer-readable storage medium are configured to be executable by one or more processors in an electronic device (device).
  • One or more programs include instructions for causing an electronic device to execute methods according to embodiments described in a claim or specification of the present disclosure.
  • Such programs include random access memory, non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), electrically erasable programmable ROM (electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs (DVDs), or other It may be stored in an optical storage device or a magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory composed of a combination of some or all thereof. In addition, each configuration memory may be included in plurality.
  • non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), electrically erasable programmable ROM (electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs (DVDs), or other It may be stored in an optical storage device or a magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory composed of a combination of some or all thereof. In addition, each configuration memory may be included in plurality.
  • the program is transmitted through a communication network consisting of a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It may be stored on an attachable storage device that can be accessed. Such a storage device may be connected to a device implementing an embodiment of the present disclosure through an external port. In addition, a separate storage device on the communication network may be connected to the device implementing the embodiment of the present disclosure.
  • a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It may be stored on an attachable storage device that can be accessed.
  • Such a storage device may be connected to a device implementing an embodiment of the present disclosure through an external port.
  • a separate storage device on the communication network may be connected to the device implementing the embodiment of the present disclosure.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템의 안테나 구조에 있어서, 제1 방사체(radiator), 상기 제1 방사체가 배치되는 제1 PCB(printed circuit board), 복수의 제2 방사체들, 상기 복수의 제2 방사체들이 배치되는 제2 PCB 및 프레임 구조(frame structure)를 포함하고, 상기 프레임 구조는 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이에 공기 층(air layer)이 형성되도록 배치되고, 상기 복수의 제2 방사체들은 상기 제1 방사체와 대응되는 영역에 배치되는 제1 금속 패치(metal patch), 상기 제1 금속 패치로부터 이격된 채로 배치되어 커플링(coupling)에 의한 급전을 받는 복수의 제2 금속 패치들을 포함할 수 있다.

Description

안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치
본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 안테나 구조(antenna structure) 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(beyond 4G network) 통신 시스템 또는 LTE(long term evolution) 시스템 이후(post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파 대역에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive multi-input multi-output, massive MIMO), 전차원 다중입출력(full dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔포밍(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(device to device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(coordinated multi-points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(advanced coding modulation, ACM) 방식인 FQAM(hybrid frequency shift keying and quadrature amplitude modulation) 및 SWSC(sliding window superposition coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(filter bank multi carrier), NOMA(non orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
무선 통신 시스템의 빔포밍(beamforming) 기술을 이용하는 전자 장치는 복수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들을 포함한다. 이 때, 전자 장치에서 방사되는 신호의 이득을 높이기 위하여, 서브 어레이(sub array) 기술이 이용될 수 있다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서, 전송 선로에 의한 손실을 최소화하기 위해, 안테나 엘리먼트(element)들이 에어 커플링(air coupling)에 의해 연결된 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서, 서브 어레이(sub array)를 형성하기 위한 전송 선로의 배치를 최소화하여, 생산 비용을 최소화할 수 있는 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템의 안테나 구조에 있어서, 제1 방사체(radiator), 상기 제1 방사체가 배치되는 제1 PCB(printed circuit board), 복수의 제2 방사체들, 상기 복수의 제2 방사체들이 배치되는 제2 PCB 및 프레임 구조(frame structure)를 포함하고, 상기 프레임 구조는 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이에 공기 층(air layer)이 형성되도록 배치되고, 상기 복수의 제2 방사체들은 상기 제1 방사체와 대응되는 영역에 배치되는 제1 금속 패치(metal patch), 상기 제1 금속 패치로부터 이격된 채로 배치되어 커플링(coupling)에 의한 급전을 받는 복수의 제2 금속 패치들을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템의 전자 장치에 있어서, 복수의 서브 어레이(sub array) 및 상기 복수의 서브 어레이 각각에 대응하도록 연결되는 복수의 RFIC들을 포함하고, 상기 복수의 서브 어레이는 복수의 제1 방사체(radiator), 상기 복수의 제1 방사체가 배치되는 제1 PCB(printed circuit board), 복수의 제2 방사체들, 상기 복수의 제2 방사체들이 배치되는 제2 PCB; 및 프레임 구조(frame structure)를 포함하고, 상기 프레임 구조는 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이에 공기 층(air layer)이 형성되도록 배치되고, 상기 복수의 제2 방사체들은 상기 복수의 제1 방사체들과 각각 대응되는 영역에 배치되는 복수의 제1 금속 패치(metal patch)들 및 상기 복수의 제1 금속 패치들 각각으로부터 이격된 채로 배치되어 커플링(coupling)에 의한 급전을 받는 복수의 제2 금속 패치들을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템의 안테나 구조에 있어서, 급전 선(feeding line)을 포함하는 제1 PCB(printed circuit board), 제1 방사체(radiator), 복수의 제2 방사체들, 제2 PCB 및 프레임 구조(frame structure)를 포함하고, 상기 프레임 구조는 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이에 공기 층(air layer)이 형성되도록 배치되고, 상기 제2 PCB의 제1 면에는 상기 제1 방사체가 배치되고, 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에는 상기 복수의 제2 방사체들이 배치되고, 상기 제1 방사체는 상기 제1 PCB의 상기 급전 선으로부터 커플링(coupling)에 의한 급전을 받고, 상기 복수의 제2 방사체들은 상기 제1 방사체와 대응되는 영역에 배치되는 제1 금속 패치(metal patch), 상기 제1 금속 패치로부터 이격된 채로 배치되어 커플링(coupling)에 의한 급전을 받는 복수의 제2 금속 패치들을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치는, 서브 어레이(sub array)의 복수의 안테나 엘리먼트(element)들이 커플링(coupling)에 의해 연결되는 구조(이하, 에어(air) 커플링(coupling) 서브 어레이 구조)를 통해, 전송 선로(transmission line)에 의한 손실을 최소화할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치는, 에어 커플링 서브 어레이 구조를 통해 PCB(printed circuit board)의 적층되는 기판들의 수를 줄임으로써, 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치의 생산 비용을 최소화할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 환경의 예를 도시한다.
도 2는 서브 어레이(sub array)를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 서브 어레이를 설명하기 위한 RU(radio unit) 보드의 예들을 도시한다.
도 3b는 서브 어레이를 설명하기 위한 안테나 PCB(printed circuit board)의 일부에 대한 예들을 도시한다.
도 4는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조를 포함하는 전자 장치의 예를 도시한다.
도 5a는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조에 대한 급전(feeding)의 예를 도시한다.
도 5b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조의 분해 사시도를 도시한다.
도 6은 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조를 포함하는 서브 어레이들의 예를 도시한다.
도 7은 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조를 포함하는 안테나 어레이의 예를 도시한다.
도 8은 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조를 포함하는 전자 장치의 다른 예를 도시한다.
도 9a는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조의 금속 패치(metal patch)의 예를 도시한다.
도 9b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조의 금속 패치(metal patch)의 다른 예를 도시한다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 설명에서 사용되는 전자 장치의 부품을 지칭하는 용어(예: 보드 구조, 기판, PCB(print circuit board), FPCB(flexible PCB), 모듈, 안테나, 방사체(radiator), 안테나 소자, 회로, 프로세서, 칩, 구성요소, 기기), 부품의 형상을 지칭하는 용어(예: 구조체, 구조물, 지지부, 접촉부, 돌출부, 개구부), 구조체들 간 연결부를 지칭하는 용어(예: 연결선, 급전 선(feeding line), 연결부, 접촉부, 급전 점(feeding point), 급전 부(feeding unit), 지지부, 컨택 구조체, 도전성 부재, 조립체(assembly)), 회로를 지칭하는 용어(예: PCB, FPCB, 신호선, 급전 선, 데이터 라인(data line), RF 신호 선, 안테나 선, RF 경로, RF 모듈, RF 회로) 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다. 또한, 이하 사용되는 '...부', '...기', '...물', '...체' 등의 용어는 적어도 하나의 형상 구조를 의미하거나 또는 기능을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
무선 통신 시스템의 mmWave 대역의 신호를 이용하는 안테나 장치는 초고주파 대역에서의 전파의 경로 손실을 완화하고, 전달 거리를 증가시키기 위하여 빔포밍(beamforming), 다중 입출력(multi-input multi-output) 기술을 이용할 수 있다. 이러한 기술들을 위하여 전자 장치는 다수의 안테나 엘리먼트(element)들을 포함할 수 있다. 또한, 빔포밍 기술을 이용함에 있어서, 전자 장치는 서브 어레이 기술을 이용할 수 있다. 서브 어레이 기술이란, 급전된 신호를 여러 개의 안테나 엘리먼트들에 나누어 급전함으로써, 해당 신호의 이득을 높이기 위한 기술을 의미한다. 서브 어레이 기술은, 신호를 수신하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 서브 어레이로 구성된 안테나 엘리먼트들은, RFIC(radio frequency integrated circuit)로부터 전달(또는 급전(feeding))받은 신호를 방사하거나, 다른 장치로부터 수신된 신호들을 RFIC에게 전달할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치는 복수의 서브 어레이들을 포함할 수 있다.
통신 이득을 높이기 위하여, 안테나 엘리먼트들의 개수가 증가함에 따라, 더 많은 RFIC들이 요구된다. 그러나, 증가하는 RFIC들의 개수는 전자 장치의 생산 비용 증가를 야기할 수 있다. 또한, 서브 어레이 기술을 통해, RFIC들의 개수가 감소할 수 있으나, RFIC로부터 신호를 복수의 안테나 엘리먼트들에게 전달하기 위한 전송 선로(transmission line)들이 증가하는 문제가 있다. 전송 선로들을 실장하기 위한 새로운 PCB(printed circuit board)의 층(layer)들이 증가하고, PCB 층들을 적층하기 위한 생산 비용이 증가될 수 있고, 전송 선로에 의한 손실(loss)이 발생할 수 있다.
이하, 본 개시에서는, 상술된 문제를 해소하기 위해, 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 서브 어레이 구조에 있어서, 복수의 안테나 엘리먼트들을 전송 선로가 아닌 에어(air) 커플링(coupling)에 의해 연결하는 구조(이하, 에어 커플링 서브 어레이 구조)를 통해, 전송 선호에 의한 이득 손실 및 비용 손실을 줄이기 위한 기술을 제안한다. 추가적으로, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조를 포함하는 안테나 구조는, 공간 활용 측면에서 효율적인 바, 안테나 엘리먼트들을 기존보다 더 많이 실장할 수 있어 안테나의 이득이 높아질 수 있다.
이하, 본 개시에서는 안테나 엘리먼트를 지칭하기 위한 용어로서, 방사체(radiator) 또는 금속 패치(metal patch)가 이용되나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 본 개시의 실시 예들이 이에 제한 해석되지 않는다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다. 도 1은 무선 통신 시스템에서 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(110), 단말(120), 및 단말(130)을 예시한다. 도 1은 하나의 기지국만을 도시하나, 기지국(110)과 동일 또는 유사한 다른 기지국이 더 포함될 수 있다.
기지국(110)은 단말들(120, 130)에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(110)은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국(110)은 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
단말(120) 및 단말(130) 각각은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(110)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말(120) 및 단말(130) 중 적어도 하나는 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말(120) 및 단말(130) 중 적어도 하나는 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말(120) 및 단말(130) 각각은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '고객 댁내 장치'(customer premises equipment, CPE), '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', '전자 장치(electronic device)', 또는 '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
기지국(110), 단말(120), 단말(130)은 밀리미터 파(mmWave) 대역(예: 28GHz, 30GHz, 38GHz, 60GHz)에서 무선 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 이때, 채널 이득의 향상을 위해, 기지국(110), 단말(120), 단말(130)은 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 여기서, 빔포밍은 송신 빔포밍 및 수신 빔포밍을 포함할 수 있다. 즉, 기지국(110), 단말(120), 단말(130)은 송신 신호 또는 수신 신호에 방향성(directivity)을 부여할 수 있다. 이를 위해, 기지국(110) 및 단말들(120, 130)은 빔 탐색(beam search) 또는 빔 관리(beam management) 절차를 통해 서빙(serving) 빔들(112, 113, 121, 131)을 선택할 수 있다. 서빙 빔들(112, 113, 121, 131)이 선택된 후, 이후 통신은 서빙 빔들(112, 113, 121, 131)을 송신한 자원과 QCL(quasi co-located) 관계에 있는 자원을 통해 수행될 수 있다.
기지국(110) 또는 단말들(120, 130)은 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 안테나 어레이에 포함되는 각 안테나는 어레이 엘리먼트(array element), 또는 안테나 엘리먼트(antenna element)로 지칭될 수 있다. 이하, 본 개시에서 안테나 어레이는 2차원의 평면 어레이(planar array)로 도시되었으나, 이는 일 실시 예일뿐, 본 개시의 다른 실시 예들을 제한하지 않는다. 안테나 어레이는 선형 어레이(linear array) 혹은 다층 어레이 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 안테나 어레이는 매시브 안테나 어레이(massive antenna array)로 지칭될 수 있다. 또한, 안테나 어레이는 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 서브 어레이(sub array)를 다수 포함할 수 있다.
이하 도 2, 도 3a 및 도 3b를 통해, 본 개시에서 제안하고자 하는 에어 커플링 서브 어레이 구조를 설명하기 위한, 서브 어레이 및 이를 포함하는 전자 장치의 구조에 대하여 설명한다.
도 2는 서브 어레이(sub array)를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 안테나 엘리먼트(200)의 구조 및 서브 어레이(250)의 구조가 도시된다. 도 2에서는, 안테나 엘리먼트의 형태를 원형으로 도시하나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 본 개시를 제한하기 위한 것이 아니다. 일 실시 예에 따라, 편파로 인한 코 폴(Co-polarization) 성분의 이득을 높이기 위해, 특정 구조가 이용될 수 있다. 예를 들어, 후술하는 바와 같이, 안테나 엘리먼트의 형태는 사각형(예: 정사각형)일 수 있다. 다른 예를 들어, 안테나 엘리먼트의 형태는 8각형일 수 있다.
도 2를 참고하면, 안테나 엘리먼트(200)는 원형 패치(patch) 또는 방사체(radiator)를 포함할 수 있다. 또한, 안테나 엘리먼트(200)는 RFIC(radio frequency integrated circuit)(미도시)로부터 급전(feed)받기 위한 급전 선(feeding line)들과 연결될 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트(200)는 2개의 지점에서 급전 선들과 연결될 수 있고, 이 때, 각각 P 포트(plus port) 및 M 포트(minus port)로 지칭될 수 있다. 여기서, 포트(port)는 급전(feeding) 점으로 지칭될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 엘리먼트(200)는 이중 편파(dual polarization) 안테나를 의미할 수 있다. 여기서, 편파(polarization)란 안테나에서 전파가 방사할 때, 전계의 진동 방향을 의미한다. 이 때, 안테나에서 방사된 전계의 편파를 코 폴(Co polarization)이라 정의하고, 불가피하게 발생하는, 코 폴에 직교하는 전계의 편파를 크로스 폴(cross polarization)이라 지칭한다. 즉, 안테나 엘리먼트(200)는 코 폴 성분과 크로스 폴 성분을 모두 고려하여 효율적으로 송수신하기 위한 급전을 받을 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트(200)는 P 포트에서 +45°의 편파을 갖는 신호를 급전받을 수 있고, M 포트에서 -45°의 편파를 갖는 신호를 급전 받을 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, P 포트와 M 포트의 위치는 서로 바뀔 수 있고, P 포트에서 급전되는 신호의 편파 및 M 포트에서 급전되는 신호의 편파는 90°의 차이를 갖는 다른 값들로 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 안테나 엘리먼트(200)는 2개의 포트들에서 급전된 신호를 송수신 할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 엘리먼트(200)의 안테나 이득을 높이기 위해 서브 어레이(sub array)(250) 구조가 이용될 수 있다.
서브 어레이(250)는 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브 어레이(250)는 2개의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 또한, 서브 어레이(250) 내 동일한 포트 쌍(pair)을 통해 급전받는 안테나 엘리먼트들은 동일한 RF 신호를 송수신할 수 있고, 다른 포트 쌍을 통해 급전받는 다른 안테나 엘리먼트들은 다른 RF 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 포트 쌍을 통해 급전받는 제1 안테나 엘리먼트들은 제1 RF 신호를 송수신할 수 있고, 제2 포트 쌍을 통해 급전받는 제2 안테나 엘리먼트들은 제2 RF 신호를 송수신할 수 있다. 이는, 하나의 RFIC로 전달되는 디지털 신호(예: 데이터 스트림(data stream), 스트림 등)는 동일하더라도, 하나의 RFIC 내에 배치되는 복수의 RF 체인(chain)들에 배치되는 RF 구성요소(component)들(예: ADC(analog to digital converter), PS(phase shifter) 및 PA(power amplifier) 등)에 의해 각각의 RF 체인을 통과하는 신호들이 서로 다른 방식으로 처리될 수 있기 때문이다. 다시 말해서, 서브 어레이(250)는 P 포트 및 M 포트를 통하여 RFIC로부터 급전받을 수 있고, 각 급전 점은 2개로 분기되어 각 안테나 엘리먼트와 연결될 수 있다. 이에 따라, 서브 어레이(250)에 포함되는 안테나 엘리먼트들은 서브 어레이(250)와 연결되는 2개의 포트들을 통해 RFIC로부터 전달받은 동일한 RF 신호를 송수신할 수 있다. 이와 달리, 서브 어레이(250)가 다른 포트 쌍을 통해 급전받는 다른 안테나 엘리먼트들을 더 포함하는 경우, 다른 안테나 엘리먼트들은 동일한 RFIC를 통해 급전되더라도, 다른 RF 신호를 송수신할 수 있다.
상술한 바와 같이, 서브 어레이 구조를 통해 전체 이득을 높아질 수 있다. 서브 어레이 구조를 이용함으로써, 서브 어레이 구조를 이용하지 않는 안테나 구조와 대비할 때, RFIC의 수를 줄이면서 동일한 안테나 이득을 형성할 수 있다. 이하, 도 3a 및 도 3b는 서브 어레이 구조를 이용하는 경우와 이용하지 않는 경우를 비교하여, 서브 어레이 구조를 설명한다.
도 3a는 서브 어레이를 설명하기 위한 RU(radio unit) 보드의 예들을 도시한다. 도 3a는 서브 어레이를 포함하지 않는 RU 보드(300) 및 서브 어레이를 포함하는 RU 보드(350)가 도시된다. 도 3a에 개시된 RU 보드(300, 350)의 구조 및 RU 보드(300, 350)에 포함되는 소자 및 구성들의 개수, 구조 및 형상 등은 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 본 개시의 실시 예들을 제한하는 것이 아니다. 예를 들어, RU 보드(300, 350)에 포함되는 안테나 엘리먼트들은 원, 사각형, 8각형 등의 형태를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, RU 보드(300, 350)에 포함되는 안테나 엘리먼트들 또는 RFIC(radio frequency integrated circuit)의 수는 달라질 수 있다.
도 3a를 참고하면, RU 보드(300, 350)는 안테나 어레이가 실장되는 안테나 PCB(301, 302 또는 351, 352), 안테나 PCB(301, 302 또는 351, 352)로 RF 신호를 공급하기 위한 부품들을 포함할 수 있다. 또한, RU 보드(300, 350)는 RF 신호를 처리하기 위한 복수의 RFIC들과 연결될 수 있다. 여기서, RU 보드(300, 350)는 메인 보드, 전력 보드, 마더 보드(mother board), 패키지 보드, 또는 필터 보드 등으로 지칭될 수 있고, 안테나 PCB(301, 302 또는 351, 352)는 제1 PCB 또는 제2 PCB로 지칭될 수 있다. 여기서, 제1 PCB 또는 제2 PCB는 안테나 보드, 안테나 기판, 방사 기판, 방사 보드, 또는 RF 보드 등으로 지칭될 수 있다.
RU 보드(300, 350)는 안테나에게 RF 신호를 공급하기 위한 부품들을 포함할 수 있다. RU 보드(300, 350)는 하나 이상의 DC/DC 컨버터들을 포함할 수 있다. DC/DC 컨버터는 직류를 직류로 변환하기 위해 이용될 수 있다. RU 보드(300, 350)는 하나 이상의 LO(local oscillator)들을 포함할 수 있다. LO는 RF 시스템에서 주파수를 공급하기 위해 이용될 수 있다. RU 보드(300, 350)는 하나 이상의 커넥터들을 포함할 수 있다. 커넥터는 전기적 신호를 전달하기 위해 이용될 수 있다. RU 보드(300, 350)는 하나 이상의 디바이더(divider)들을 포함할 수 있다. 디바이더는 입력 신호를 분배 및 다중 경로로 전달하기 위하여 이용될 수 있다. RU 보드(300, 350)는 하나 이상의 LDO(low-dropout regulator)들을 포함할 수 있다. LDO는 외부의 잡음을 억제하고, 전원을 공급하기 위해 이용될 수 있다. RU 보드(300, 350)는 하나 이상의 VRM(Voltage regulator module)들을 포함할 수 있다. VRM는 적정한 전압이 유지되도록 보장하기 위한 모듈을 의미할 수 있다. 또한, 도 3a에서는 언급되지 않았으나, RU 보드(300, 350)는 신호를 필터링하기 위한 RF 필터를 더 포함할 수 있다. RU 보드(300, 350)는 하나 이상의 DFE(digital front end)들을 포함할 수 있다. RU 보드(300, 350)는 하나 이상의 rFPGA(radio frequency programmable gain amplifier)들을 포함할 수 있다. RU 보드(300, 350)는 하나 이상의 IF(intermediate frequency)들을 포함할 수 있다. 한편, 도 3a에 도시된 구성으로, 도 3a에 도시된 부품들 중 일부 구성은 생략되거나 혹은 더 많은 수의 부품들이 실장될 수 있다.
RU 보드(300)를 참고하면, 안테나 PCB(301, 302)는 안테나 어레이를 포함할 수 있고, 안테나 어레이는 다수의 안테나 엘리먼트들(즉, 방사체)을 포함할 수 있다. 이 때, 안테나 어레이는 복수의 RFIC들로부터 처리된 RF 신호를 전달받을 수 있다. 예를 들어, 하나의 안테나 어레이는 256개의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있고, 16개의 RFIC들과 연결될 수 있다. 즉, RU 보드(300)의 안테나 PCB(301, 302)는 각각 16개의 안테나 엘리먼트들 대비 1개의 RFIC와 연결된 구조(310)일 수 있다.
이와 달리, 서브 어레이 구조를 포함하는 RU 보드(350)를 참고하면, 안테나 PCB(351, 352)는 안테나 어레이를 포함할 수 있고, 안테나 어레이는 일부 안테나 엘리먼트들(즉, 방사체)을 포함하는 서브 어레이들을 다수 포함할 수 있다. 이 때, 안테나 어레이는 복수의 RFIC들로부터 처리된 RF 신호를 전달받을 수 있다. 예를 들어, 하나의 안테나 어레이는 256개의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있고, 8개의 RFIC들과 연결될 수 있다. 즉, RU 보드(350)의 안테나 PCB(351, 352)는 각각 32개의 안테나 엘리먼트들 대비 1개의 RFIC와 연결된 구조(360)일 수 있다. 여기서, 1개의 RFIC와 연결된 32개의 안테나 엘리먼트들이 연결된 구조(360)는 하나의 서브 어레이(sub array)로 지칭될 수 있다.
도 3b는 서브 어레이를 설명하기 위한 안테나 PCB(printed circuit board)의 일부에 대한 예들을 도시한다. 도 3b는 도 3a의 안테나 PCB(301, 302)의 구조(310) 및 안테나 PCB(351, 352)의 구조(360)에 대하여 도시한다. 도 3b에 개시된 안테나 PCB(301, 302) 및 안테나 PCB(351, 352)의 구조 및 안테나 PCB(301, 302) 및 안테나 PCB(351, 352)에 포함되는 소자 및 구성들의 개수, 구조 및 형상 등은 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 본 개시의 실시 예들을 제한하는 것이 아니다. 예를 들어, 안테나 PCB(301, 302) 및 안테나 PCB(351, 352)에 포함되는 안테나 엘리먼트들의 형상은 원, 사각형, 8각형 등으로 형성될 수 있다. 다른 예를 들어, 안테나 PCB(301, 302) 및 안테나 PCB(351, 352)에 포함되는 안테나 엘리먼트들 또는 RFIC(radio frequency integrated circuit)의 수는 달라질 수 있다.
도 3b를 참고하면, 16개의 안테나 엘리먼트들과 1개의 RFIC를 포함하는 구조(310) 및 32개의 안테나 엘리먼트들과 1개의 RFIC를 포함하는 구조(360)가 도시된다. 구조(310)는 각 안테나 엘리먼트(즉, 방사체)에 대하여 하나의 RFIC로부터 2개의 포트(port))들을 통해 연결되고, 각 급전 점은 RFIC와 직접 연결된다. 이와 달리, 구조(360)는 각 안테나 엘리먼트에 대하여 하나의 RFIC로부터 2개의 분기된 포트들을 통해 연결된다. 즉, 도 2에서 설명한 바와 같이, 구조(360)는 2개의 안테나 엘리먼트들이 짝을 이루어 2개의 포트들로부터 각각 분기되어 연결된다.
상술한 바와 같이, 서브 어레이 구조를 포함하는 전자 장치는 서브 어레이 구조를 포함하지 않는 전자 장치보다, RFIC 당 더 많은 안테나 엘리먼트들과 연결될 수 있다. 다시 말해, 서브 어레이 구조를 포함하는 안테나 구조는 전체 안테나의 이득을 높일 수 있고, 생산 비용을 낮출 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 서브 어레이 구조를 포함하는 안테나 구조는, 포함하지 않는 구조와 비교하여, 더 많은 안테나 엘리먼트들에게 신호를 전달하기 위해, 전송 선로 및 전송 선로를 실장하기 위한 새로운 PCB 층(layer)이 서브 어레이 구조를 포함하는 전자 장치에게 요구된다. 이에 따라, 서브 어레이 구조를 포함하는 안테나 구조는 전송 선로에 의한 손실 및 새로운 PCB 층이 실장됨에 따른 생산 비용이 증가함으로써, 서브 어레이 구조를 이용하는 실질적인 이점(advantage)이 퇴색(fade)될 수 있다. 이하 도 4 내지 도 9b에서는, 서브 어레이 구조를 포함하는 안테나 구조에 있어서, 전송 선로에 의한 손실 및 생산 비용 증가를 최소화하기 위하여, 안테나 엘리먼트들이 에어 커플링(air coupling)에 의해 연결되는 서브 어레이 구조(에어 커플링 서브 어레이 구조)가 서술된다.
도 4는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조를 포함하는 전자 장치의 예를 도시한다. 도 4의 RU(radio unit) 보드(440)는 도 3a의 RU 보드와 유사한 구조로 구성될 수 있다. 다시 말해서, 도 4의 RU 보드(440)는 도 3a의 RU 보드가 포함하는 소자 및 구성들을 포함하거나, 일부 포함하지 않거나, 다른 소자들을 더 포함할 수 있다. 도 4에서는, 1개의 제1 방사체(411) 및 3개의 제2 방사체들(421, 422)을 포함하는 전자 장치(400)를 도시하나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4를 참고하면, 전자 장치(400)는 제1 PCB(printed circuit board)(410), 제2 PCB(420), 프레임 구조(frame structure)(430), RU 보드(440), 패키지 보드(package board)(450) 및 RFIC(radio frequency integrated circuit)(460)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 PCB(410) 및 제2 PCB(420)는 상술한 바와 같이 도 3a의 안테나 PCB를 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 PCB(410)는 RU 보드(440)와 프레임 구조(430) 사이에 배치될 수 있다. 제1 PCB(410)는 RU 보드(440)와 프레임 구조(430) 사이에 배치됨으로써, RFIC(460)으로부터 RU 보드(440)를 통해 신호를 전달받을 수 있다. 여기서, 신호의 전달은 급전(feeding)을 의미할 수 있다. 또한, 제1 PCB(410)는 제1 방사체(411) 및 급전 선(feeding line)을 포함할 수 있다. 제1 PCB(410)에 포함되는 급전 선은 RU 보드(440)로부터 신호를 전달받기 위한 전송 선로(transmission line)를 의미할 수 있다. 제1 방사체(411)는 급전 선을 통해 RU 보드(440)로부터 직접적으로 신호를 전달받을 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 도 8에서 후술하는 바와 같이, 제1 PCB(410)는 제1 방사체(411)를 포함하지 않을 수 있고, 이에 따라 제1 방사체(411)는 제1 PCB(410)로부터 이격되어 배치되어 제1 PCB(410)의 급전 선으로부터 커플링(coupling)에 의해 급전될 수 있다. 또한, 제1 방사체(411)는 제2 PCB(420)의 제1 금속 패치(421)에게 간접적으로 급전할 수 있다. 제1 방사체(411)는 프레임 구조(430)에 의해서 제2 방사체들(421, 422)과 이격되어 배치될 수 있고, 이격되어 배치된 제1 금속 패치(421)에게 커플링에 의한 급전을 통해 신호를 전달할 수 있다. 또한, 제1 방사체(411)는 RU 보드(440)로부터 전달받은 신호를 다른 전자 장치에게 방사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 PCB(420)는 프레임 구조(430)의 상단부에 배치될 수 있다. 즉, 제2 PCB(420)는 프레임 구조(430)에 의해 제1 PCB(410)와 이격되어 배치될 수 있다. 프레임 구조(430)에 의해 제2 PCB(420)와 제1 PCB(410)의 사이에는 공기 층(air layer)이 형성될 수 있다. 제2 PCB(420)는 복수의 제2 방사체들(421, 422)을 포함할 수 있고, 제2 방사체들(421, 422)은 제1 금속 패치(421) 및 복수의 제2 금속 패치(422)들을 의미할 수 있다. 제1 금속 패치(421)는 제1 방사체(411)로부터 급전을 받는 구성을 의미할 수 있다. 따라서, 제1 금속 패치(421)는 제1 방사체(411)에 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 여기서, 대응되는 영역은 제1 금속 패치(421)와 제1 방사체(411) 사이의 관계에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 패치(421)의 중심과 제1 방사체(411)의 중심이 일치된 상태를 의미할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 금속 패치(421)의 면적과 제1 방사체(411)의 면적이 일정 범위 이상 중첩(overlapped)되는 영역을 의미할 수 있다. 다시 말해서, 제1 금속 패치(421)는 제1 방사체(411)로부터 커플링에 의한 급전을 효율적으로 수행하기 위하여 제1 방사체(411)에 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 제2 금속 패치(422)는 제1 금속 패치(421)로부터 일정 거리만큼 이격되어 제1 금속 패치(421)의 인접한 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제2 금속 패치(422)는 제1 금속 패치(421)로부터 커플링에 의해 급전될 수 있다. 여기서, 일정 거리는 제1 금속 패치(421)로부터 커플링에 의한 급전을 효율적으로 받기 위한 거리를 의미할 수 있다. 또한, 복수의 제2 방사체들(421, 422)은 급전받은 신호를 방사(radiate)할 수 있다. 다시 말해서, 제1 금속 패치(421)는 제1 방사체(411)로부터 급전된 신호를 방사할 수 있고, 제2 금속 패치(422)는 제1 금속 패치(421)로부터 급전된 신호를 방사할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(400)는 스택된(stacked) 2개의 방사체들(예: 제1 방사체, 제2 방사체)을 통해 기존보다 효율적으로 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(400)는 이격된 방사체들을 통해, 더 넓은 대역폭을 갖는 신호를 송수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프레임 구조(430)는 제1 PCB(410)와 제2 PCB(420) 사이에 배치될 수 있다. 프레임 구조(430)가 제1 PCB(410)와 제2 PCB(420) 사이에 배치됨으로써, 공기 층(air layer)이 형성될 수 있다. 또한, 프레임 구조(430)는 제1 방사체(411) 및 복수의 제2 방사체들(421, 422)의 방사에 방해되지 않도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 프레임 구조(430)는 제1 방사체(411) 및 복수의 제2 방사체들(421, 422)과 중첩(overlapped)되지 않도록 배치될 수 있다. 또한, 프레임 구조(430)는 도전성 부재 또는 비도전성 부재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 프레임 구조(430)는 도전성 부재인 금속(metal)로 형성될 수 있다. 다른 예를 들어, 프레임 구조(430)는 사출에 의한 플라스틱과 같은 비도전성 부재로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, RU 보드(440)는 제1 PCB(410)와 패키지 보드(450) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, RU 보드(440)는 제1 PCB(410)와 커플러(coupler) 또는 커넥터(connector)로 연결될 수 있고, 패키지 보드(450)와 그리드 어레이(grid array)(예: BGA(ball grid array), LGA(land grid array))로 연결될 수 있다. 또한, RU 보드(440)는 복수의 PCB 층을 포함할 수 있고, RFIC(460)로부터 패키지 보드(450)를 통해 전달되는 RF 신호를 제1 PCB(410)에게 전달하기 위한 전송 선로(transmission line)를 포함할 수 있다. 여기서, 전송 선로는 급전 선을 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 패키지 보드(450)는 RU 보드(440)와 RFIC(460) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 패키지 보드(450)는 RU 보드(440)와 그리드 어레이(grid array)에 의해 연결될 수 있다. 예를 들어, 그리드 어레이는 BGA(ball grid array) 또는 LGA(land grid array)일 수 있다. 패키지 보드(450)는 RFIC(460)와 솔더링(soldering)에 의해 연결될 수 있다. 패키지 보드(450)는 RFIC(460)로부터 처리된 RF 신호를 RU 보드(440)에게 전달할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, RFIC(460)는 RF 신호를 처리하기 위한 복수의 RF 구성요소(component)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, RFIC(460)는 증폭기(power amplifier), 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog converter), ADC(analog to digital converter) 등을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, RFIC(460)는 전자 장치(400)에서 목표하는 신호를 송신 또는 수신하기 위하여 RF 신호를 처리할 수 있고, RFIC(460)에서 처리된 RF 신호는 패키지 보드(450), RU 보드(440), 제1 PCB(410), 제2 PCB(420) 및 복수의 제2 방사체들(421, 422)을 통해 송신 또는 수신될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조는 하나의 RFIC에 대하여 복수의 방사체들(예: 제1 방사체, 제2 방사체)이 연결될 수 있다. 이 때, 제1 방사체와 복수의 제2 방사체들 사이는 전송 선로 없이 연결될 수 있고, 복수의 제2 방사체들 사이(즉, 제1 금속 패치와 복수의 제2 금속 패치들 사이)에서도 전송 선로 없이 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 방사체는 복수의 제2 방사체들 중 제1 금속 패치에게 간접적으로 신호를 급전할 수 있다. 또한, 제1 금속 패치는 제1 금속 패치의 인접한 영역에 일정 거리 이격된 복수의 제2 금속 패치들에게 간접적으로 신호를 급전할 수 있다. 제1 금속 패치로부터 복수의 제2 금속 패치들에게 커플링에 의해 급전하는 과정은 이하, 도 5a에서 상세하게 설명한다.
도 4에 도시된 구조들 중에서, 금속 패치들 간의 커플링 급전을 제외한, 다른 구성요소(component)들 간의 연결관계는 예시적일 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 구조(예: RU 보드와 패키지 보드의 연결 방식, RFIC의 연결 방식, RU 보드 내에서 수직 PTH)와 다른 구조가 본 개시의 실시 예로써, 이용될 수 있음을 물론이다.
도 5a는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조에 대한 급전(feeding)의 예를 도시한다. 도 5a의 안테나 구조(500)는 도 4의 제1 PCB(410), 제2 PCB(420) 및 프레임 구조(430)를 포함하는 구조를 의미할 수 있다. 따라서, 도 5a에서는 도 4와 동일한 구조에 대한 설명은 생략한다. 또한, 도 5에서는 설명의 편의를 위하여 하나의 제1 금속 패치(521), 4개의 제2 금속 패치들(522-1, 522-2, 522-3, 522-4) 및 제1 금속 패치(521)와 대응되는 영역에 배치되는 제1 방사체(미도시)를 포함하는 안테나 구조(500)를 도시하나, 이는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하다. 후술하는 바와 같이, 본 개시는 안테나 구조(500)가 연속적으로 연결된 서브 어레이 구조를 의미할 수 있다.
도 5a를 참고하면, 안테나 구조(500)는 제1 PCB(510), 제2 PCB(520) 및 프레임 구조(530)를 포함할 수 있다. 도 5a에서는 도시되지 않았으나, 제1 PCB(510)는 하나의 제1 방사체를 포함할 수 있고, 제1 방사체는 제2 PCB(520)의 제1 금속 패치(521)와 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 또한, 제1 PCB(510)와 제2 PCB(520)는 프레임 구조(530)에 의해 형성되는 공기 층(air layer)에 의해 서로 이격될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 PCB(520)는 제1 금속 패치(521) 및 4개의 제2 금속 패치들(522-1, 522-2, 522-3, 522-4)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 금속 패치(521) 및 4개의 제2 금속 패치들(522-1, 522-2, 522-3, 522-4)은 제2 방사체로 지칭될 수 있다. 제2 금속 패치들(522-1, 522-2, 522-3, 522-4)은 제1 금속 패치(521)를 중심으로 하여 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 일정 거리는 제1 금속 패치(521)로부터 제2 금속 패치들(522-1, 522-2, 522-3, 522-4)에게 효율적인 커플링 급전을 위한 거리를 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 금속 패치(521)는 제1 방사체(미도시)로부터 커플링 급전될 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 패치(521)는 2개의 포트들(즉, 급전 점)을 통해 급전 받을 수 있고, 각각 M 포트(minus port)(550) 및 P 포트(plus port)(560)로 지칭될 수 있다. 이 때, M 포트(550) 및 P 포트(560)는 편파(polarization)를 고려하여 급전될 수 있다. 예를 들어, 이중 편파(dual polarization)를 위해, M 포트(550) 및 P 포트(560)에 서로 다른 편파를 갖는 신호가 급전될 수 있다. M 포트(550)에서는 -45°의 편파를 갖는 신호가 급전될 수 있고, P 포트(560)에서는 +45°의 편파를 갖는 신호가 급전될 수 있다. 다만, 이는 코 폴(co polarization) 성분을 의미하는 것일 뿐, 실질적으로 M 포트(550) 및 P 포트(560)에서 급전되는 신호는 크로스 폴(cross polarization) 성분을 포함할 수 있다.
또한, 제1 금속 패치(521)는 제1 방사체로부터 급전된 신호를 4개의 제2 금속 패치들(522-1, 522-2, 522-3, 522-4)에게 전달할 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 패치(521)는 M 포트(550)로부터 급전된 신호를 제2 금속 패치들(522-2, 522-4)에게 급전할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 금속 패치는 P 포트(560)로부터 급전된 신호를 제2 금속 패치들(522-1, 522-3)에게 급전할 수 있다. 이 때, 급전은 커플링에 의한 간접 급전(즉, 에어 커플링(air coupling))을 의미할 수 있다. 다만, 이는 상술한 바와 같이 Co-pol 성분이 급전되는 상태를 의미한다. 추가적으로, 제1 금속 패치(521)는 M 포트(550)로부터 급전된 신호의 크로스 폴 성분을 제2 금속 패치들(522-1, 522-3)에게 급전할 수 있고, P 포트(560)로부터 급전된 신호의 크로스 폴 성분을 제2 금속 패치들(522-2, 522-4)에게 급전할 수 있다.
도 5a의 안테나 구조(500)는 하나의 제1 금속 패치(521)로부터 급전되는 경우만을 도시한 것에 불과하며, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 안테나 구조(500)의 제2 PCB(520) 상에 복수의 제1 급전 패치들을 포함하는 경우(즉, 이에 대응되도록 배치되는 복수의 제1 방사체 및 복수의 제2 급전 패치들을 더 포함하는 경우), 제2 금속 패치들은 이중 편파를 포함하는 신호가 급전될 수 있다. 이는, 이하 도 5b에서 설명한다.
도 5b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조의 분해 사시도를 도시한다. 도 5b에서는 도 5a의 안테나 구조(500)가 확장된 안테나 구조(500)를 도시한다. 즉, 도 5b의 안테나 구조(500)는 2개의 제1 방사체(511-1, 511-2)들, 2개의 제1 금속 패치(521-1, 521-2) 및 6개의 제2 금속 패치들을 도시한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하며, 도 6에서 후술하는 바와 같이, 안테나 구조는 방사체들 및 금속 패치들을 더 포함할 수 있다.
도 5b를 참고하면, 안테나 구조(500)는 제1 PCB(510), 제2 PCB(520) 및 프레임 구조(530)를 포함할 수 있다. 제1 PCB(510)는 2개의 제1 방사체(511-1, 511-2)들을 포함할 수 있다. 제2 PCB(520)는 8개의 제2 방사체들을 포함할 수 있고, 8개의 제2 방사체들은 2개의 제1 금속 패치(521-1, 521-2)들 및 6개의 제2 금속 패치들로 구성될 수 있다. 또한, 제1 PCB(510)는 프레임 구조(530)에 의해 제2 PCB(520)와 이격된 채로 배치될 수 있고, 제1 PCB(510)와 제2 PCB(520) 사이에는 공기 층(air layer)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 방사체(511-1, 511-2)들은 RFIC(미도시)로부터 처리된 RF 신호를 전달(또는 급전)받을 수 있고, 급전된 RF 신호를 각각 제1 금속 패치(521-1, 521-2)에게 급전할 수 있다. 여기서, 제1 방사체(511-1, 511-2)들은 RFIC로부터 급전 선(feeding line)에 의한 직접 급전 또는 후술하는 바와 같이 제1 PCB(510)의 급전 선에 의한 간접 급전을 통해 신호를 전달받을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 금속 패치(521-1, 521-2)들은 제2 금속 패치들에게 간접 급전 할 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 패치(521-1)는 제1 금속 패치(521-1)의 P 포트 및 M 포트를 통해 급전된 신호들을 각각 제1 금속 패치(521-1)의 주변에 배치되는 4개의 제2 금속 패치들에게 커플링 급전할 수 있다. 특히, 제2 금속 패치(522-1)는 제1 금속 패치(521-1)로부터 P 포트에 의한 급전(예: +45°의 편파를 갖는 신호)을, 제2 금속 패치(522-2)는 제1 금속 패치(521-1)로부터 M 포트(예: -45°의 편파를 갖는 신호)에 의한 급전을 받을 수 있다. 또한 예를 들어, 제1 금속 패치(521-2)는 제1 금속 패치(521-2)의 P 포트 및 M 포트를 통해 급전된 신호들을 각각 제1 금속 패치(521-2)의 인접하는(adjacent) 4개의 제2 금속 패치들에게 커플링 급전할 수 있다. 특히, 제2 금속 패치(522-1)는 제1 금속 패치(521-2)로부터 M 포트에 의한 급전(예: -45°의 편파를 갖는 신호)을, 제2 금속 패치(522-2)는 제1 금속 패치(521-2)로부터 P 포트(예: +45°의 편파를 갖는 신호)에 의한 급전을 받을 수 있다. 따라서, 제2 금속 패치(522-1)는 제1 금속 패치(521-1)로부터 P 포트에 의한 커플링 급전을, 다른 제1 금속 패치(521-2)로부터 M 포트에 의한 커플링 급전을 받을 수 있다. 또한, 다른 제2 금속 패치(522-2)는 제1 금속 패치(521-1)로부터 M 포트에 의한 커플링 급전을, 다른 제1 금속 패치(521-2)로부터 P 포트에 의한 커플링 급전을 받을 수 있다. 이에 따라 제2 금속 패치(522-1, 522-2)들은 제1 금속 패치(521-1, 521-2)들로부터 이중 편파를 포함하는 신호가 급전될 수 있다. 이하, 도 6에서는 도 5a의 안테나 구조(500) 및 도 5b의 안테나 구조(500)가 다수 배치되는 서브 어레이 구조에 대하여 설명한다.
도 6은 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조를 포함하는 서브 어레이들의 예를 도시한다. 도 6에서는 도 5b의 안테나 구조(500)가 연속적으로 배치됨으로써 형성되는 제1 서브 어레이(610) 및 제2 서브 어레이(620)를 포함하는 안테나 어레이(600)가 도시된다. 안테나 어레이(600), 제1 서브 어레이(610) 및 제2 서브 어레이(620)는 RU 보드와 연결되는 안테나 PCB를 의미할 수 있다.
도 6을 참고하면, 안테나 어레이(600)는 제1 서브 어레이(610) 및 제2 서브 어레이(620)를 포함할 수 있고, 제1 서브 어레이(610) 및 제2 서브 어레이(620)는 개별적으로 2xN의 배열을 갖는 제2 금속 패치들, N-1개의 제1 금속 패치들 및 N-1개의 제1 금속 패치들에 대응되는 영역에 각각 배치되는 N-1개의 제1 방사체(미도시)들이 배치될 수 있다. 다만, 도 6에서는 설명의 편의를 위하여 상술한 바와 같은 구조의 일부를 도시한다.
일 실시 예에 따르면, 제1 서브 어레이(610)는 3개의 제1 급전 패치(611-1, 611-2, 611-3)들을 포함할 수 있고, 각 급전 패치를 중심으로 일정 거리 이격된 영역에 복수의 제2 급전 패치들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 급전 패치(611-1)의 인접 영역에는 4개의 제2 급전 패치들이 배치될 수 있고, 제1 급전 패치(611-2)의 인접 영역에는 4개의 제2 급전 패치들이 배치될 수 있다. 이 때, 제1 급전 패치(611-1)와 제1 급전 패치(611-2)의 사이의 영역에 배치되는 2개의 제2 급전 패치는 제1 급전 패치(611-1, 611-2)들이 공유할 수 있다. 또한, 제1 급전 패치(611-1, 611-2)들이 공유하는 2개의 제2 급전 패치들은 제1 급전 패치(611-1) 및 제1 급전 패치(611-2)로부터 각각 서로 다른 편파(polarization)를 갖는 신호를 에어 커플링(air coupling)에 의해 급전받을 수 있다. 이러한 구조는 제2 서브 어레이(620)에서도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 어레이(620)에서, 제1 급전 패치(621-1)의 인접 영역에는 4개의 제2 급전 패치들이 배치될 수 있고, 제1 급전 패치(621-2)의 인접 영역에는 4개의 제2 급전 패치들이 배치될 수 있다. 이 때, 제1 급전 패치(621-1)와 제1 급전 패치(621-2)의 사이의 영역에 배치되는 2개의 제2 급전 패치는 제1 급전 패치(621-1, 621-2)들이 공유할 수 있다. 또한, 제1 급전 패치(621-1, 621-2)들이 공유하는 2개의 제2 급전 패치들은 제1 급전 패치(621-1) 및 제1 급전 패치(621-2)로부터 각각 서로 다른 편파(polarization)를 갖는 신호를 에어 커플링(air coupling)에 의해 급전받을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 급전 패치(611-1)와 제1 급전 패치(611-2) 사이의 거리인 제1 길이, 및 제1 급전 패치(611-1)와 제1 급전 패치(621-1) 사이의 거리인 제2 길이는 각 제1 급전 패치가 급전하는 신호의 파장에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 어레이(610)의 내부에서, 제1 급전 패치(611-1)와 제1 급전 패치(611-2) 사이의 제1 길이는, 각 제1 급전 패치가 급전하는 신호의 파장을 λ라 할 때, 0.5λ로 형성될 수 있다. 또한 예를 들어, 제1 서브 어레이(610)와 제2 서브 어레이(620) 사이에서, 제1 급전 패치(611-1)와 제1 급전 패치(621-1) 사이의 제2 길이는 1λ로 형성될 수 있다. 여기서, 제1 길이 및 제2 길이는 각 제1 급전 패치의 중심과 중심 사이의 거리를 의미할 수 있다. 상술한 바를 고려하면, 제1 급전 패치(611-1, 611-2, 611-3, 621-1, 621-2, 621-3)들의 인접 영역에 배치되는 제2 급전 패치의 길이(예: 패치의 형태가 원형인 경우 지름(diameter), 패치의 형태가 사각형 또는 8각형인 경우 가로 또는 세로의 길이)는 0.5λ보다 작게 구성될 수 있다.
이에 따라, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조는 에너지 효율이 높을 수 있다. 예를 들어, RFIC로부터 제1 방사체로 급전된 에너지를 1이라고 가정하면, 제1 방사체로부터 제2 방사체의 제1 급전 패치, 제1 급전 패치로부터 제2 급전 패치들로 전달되는 에너지는 약 0.97 정도의 값으로 형성될 수 있다. 즉, 에너지 전송 효율이 약 97%임을 의미할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조는 전송 선로를 이용하지 않고 급전이 이루어지는 바, 전송 선로에 따른 손실이 발생되지 않기 때문이다. 예를 들어, 도 3a에서 도시한, RU 보드(300)와 같이 RFIC로부터 2개의 포트들을 통해 각 안테나 엘리먼트에 급전하는 경우에는 약 95%의 에너지 전송 효율이 형성될 수 있고, RU 보드(350)와 같은 일반적인 서브 어레이 구조는 전송 선로에 의한 손실에 의해 약 3 내지 4%의 손실이 발생되는 바 약 91%의 에너지 전송 효율이 형성될 수 있다. 따라서, 기존의 구조들에 비해 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조는 에너지 전송 효율이 높아질 수 있다.
도 7은 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조를 포함하는 안테나 어레이의 예를 도시한다. 도 7의 안테나 어레이(700)는 도 3a의 안테나 PCB(301 또는 302)와 동일하게 이해될 수 있고, 안테나 어레이(750)는 도 6의 안테나 어레이(600)와 동일하게 이해될 수 있다. 따라서, 동일한 구조에 대한 설명은 생략한다.
도 7을 참고하면, 안테나 어레이(700)는 다수의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 안테나 어레이(700)는 256개의 안테나 엘리먼트들(즉, 방사체)을 포함할 수 있다. 또한, 도 7에는 도시되지 않았으나, 안테나 어레이(700)는 복수의 RFIC(radio frequency integrated circuit)들과 연결될 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이(700)는 16개의 RFIC들과 연결될 수 있다. 다시 말해서, 안테나 어레이(700)의 경우, 16개의 안테나 엘리먼트들은 1개의 RFIC로부터 급전될 수 있다. 이와 달리, 안테나 어레이(750)는 8개의 서브 어레이들 및 각 서브 어레이에 대응하는 8개의 RFIC들을 포함할 수 있고, 각 서브 어레이는 16개의 제1 급전 패치들, 34개의 제2 급전 패치들 및 16개의 제1 급전 패치들에 대응되는 영역에 배치되는 제1 방사체(미도시)들을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 안테나 어레이(750)의 경우, 50개의 제2 방사체(즉, 제1 급전 패치들 및 제2 급전 패치들)들은 1개의 RFIC로부터 급전될 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조를 포함하는 안테나 어레이(750)는, 서브 어레이 구조를 포함하지 않는 안테나 어레이(700)와 비교하여, 동일한 면적 내에 더 많은 방사체(예: 제1 방사체, 제1 급전 패치 및 제2 급전 패치를 포함하는 제2 방사체)들을 실장할 수 있다. 다시 말해서, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조를 포함하는 안테나 어레이(750)는 하나의 RFIC에 대응되는 방사체의 수가 증가할 수 있고, 전체 RFIC의 개수를 최소화할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조는, 제1 방사체와 제1 급전 패치 사이, 제1 급전 패치와 제2 급전 패치 사이를 커플링에 의한 간접적인 연결을 통해, 전송 손실이 최소화될 수 있고, 이에 따른 전체 안테나 이득이 높아질 수 있다. 이하, 도 8, 도 9a 및 도 9b에서는 상술한 에어 커플링 서브 어레이 구조에 대한 다양한 실시 예들을 설명한다.
도 8은 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조를 포함하는 전자 장치의 다른 예를 도시한다. 도 8을 참고하면, 전자 장치(800)는 제1 PCB(printed circuit board)(810), 제2 PCB(820), 프레임 구조(frame structure)(830), RU(radio unit) 보드(840), 패키지 보드(package board)(850) 및 RFIC(radio frequency integrated circuit)(860)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 PCB(810) 및 제2 PCB(820)는 상술한 바와 같이 도 3a의 안테나 PCB를 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 PCB(810)는 RU 보드(840)와 프레임 구조(830) 사이에 배치될 수 있다. 제1 PCB(810)는 RU 보드(840)와 프레임 구조(830) 사이에 배치됨으로써, RFIC(860)으로부터 RU 보드(840)를 통해 신호를 전달받을 수 있다. 여기서, 신호의 전달은 급전(feeding)을 의미할 수 있다. 그러나, 전자 장치(800)는, 도 4의 전자 장치(400)와 달리, 제1 PCB(810)에 제1 방사체(811)를 포함하지 않고, 급전 선(feeding line)만을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 방사체(811)는 RFIC(860)로부터 RU 보드(840)와 연결된 급전 선에 의해 직접 급전되는 것이 아닌, 커플링 급전(즉, 간접 급전)을 받을 수 있다. 제1 PCB(810)에 포함되는 급전 선은 RU 보드(840)로부터 신호를 전달받기 위한 전송 선로(transmission line)를 의미할 수 있다. 또한, 제1 방사체(811)는 제2 PCB(820)의 제1 금속 패치(821)에게 간접적으로 급전할 수 있다. 제1 방사체(811)는 제2 PCB(820)에 의해서 제2 방사체들(821, 822)과 이격되어 배치될 수 있고, 이격되어 배치된 제1 금속 패치(821)에게 커플링에 의한 급전을 통해 신호를 전달할 수 있다. 또한, 제1 방사체(811)는 RU 보드(840)로부터 전달받은 신호를 다른 전자 장치에게 방사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 PCB(820)는 프레임 구조(830)의 상단부에 배치될 수 있다. 즉, 제2 PCB(820)는 프레임 구조(830)에 의해 제1 PCB(810)와 이격되어 배치될 수 있다. 프레임 구조(830)에 의해 제2 PCB(820)와 제1 PCB(810)의 사이에는 공기 층(air layer)이 형성될 수 있다. 또한, 제2 PCB(820)의 제1 면에 제1 방사체(811)가 배치될 수 있고, 제1 면과 다른 제2 면에 제2 방사체들(821, 822)이 배치될 수 있다. 제2 PCB(820)는 복수의 제2 방사체들(821, 822)을 포함할 수 있고, 제2 방사체들(821, 822)은 제1 금속 패치(821) 및 복수의 제2 금속 패치(822)들을 의미할 수 있다. 제1 금속 패치(821)는 제1 방사체(811)로부터 급전을 받는 구성을 의미할 수 있다. 따라서, 제1 금속 패치(821)는 제1 방사체(811)에 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 여기서, 대응되는 영역은 제1 금속 패치(821)와 제1 방사체(811) 사이의 관계에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 패치(821)의 중심과 제1 방사체(811)의 중심이 일치된 상태를 의미할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 금속 패치(821)의 면적과 제1 방사체(811)의 면적이 일정 범위 이상 중첩(overlapped)되는 영역을 의미할 수 있다. 다시 말해서, 제1 금속 패치(821)는 제1 방사체(811)로부터 커플링에 의한 급전을 효율적으로 수행하기 위하여 제1 방사체(811)에 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 제2 금속 패치(822)는 제1 금속 패치(821)로부터 일정 거리만큼 이격되어 제1 금속 패치(821)의 인접한 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제2 금속 패치(822)는 제1 금속 패치(821)로부터 커플링에 의해 급전될 수 있다. 여기서, 일정 거리는 제1 금속 패치(821)로부터 커플링에 의한 급전을 효율적으로 받기 위한 거리를 의미할 수 있다. 또한, 복수의 제2 방사체들(821, 822)은 급전받은 신호를 방사(radiate)할 수 있다. 다시 말해서, 제1 금속 패치(821)는 제1 방사체(811)로부터 급전된 신호를 방사할 수 있고, 제2 금속 패치(822)는 제1 금속 패치(821)로부터 급전된 신호를 방사할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(800)는 스택된(stacked) 2개의 방사체들(예: 제1 방사체, 제2 방사체)을 통해 기존보다 효율적으로 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(800)는 이격된 방사체들을 통해, 더 넓은 대역폭을 갖는 신호를 송수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프레임 구조(830)는 제1 PCB(810)와 제2 PCB(820) 사이에 배치될 수 있다. 프레임 구조(830)가 제1 PCB(810)와 제2 PCB(820) 사이에 배치됨으로써, 공기 층(air layer)이 형성될 수 있다. 또한, 프레임 구조(830)는 제1 방사체(811) 및 복수의 제2 방사체들(821, 822)의 방사에 방해되지 않도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 프레임 구조(830)는 제1 방사체(811) 및 복수의 제2 방사체들(821, 822)과 중첩(overlapped)되지 않도록 배치될 수 있다. 또한, 프레임 구조(830)는 도전성 부재 또는 비도전성 부재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 프레임 구조(830)는 도전성 부재인 금속(metal)로 형성될 수 있다. 다른 예를 들어, 프레임 구조(830)는 사출에 의한 플라스틱과 같은 비도전성 부재로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, RU 보드(840)는 제1 PCB(810)와 패키지 보드(850) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, RU 보드(840)는 제1 PCB(810)와 커플러(coupler) 또는 커넥터(connector)로 연결될 수 있고, 패키지 보드(850)와 그리드 어레이(grid array)(예: BGA(ball grid array), LGA(land grid array))로 연결될 수 있다. 또한, RU 보드(840)는 복수의 PCB 층을 포함할 수 있고, RFIC(860)로부터 패키지 보드(850)를 통해 전달되는 RF 신호를 제1 PCB(810)에게 전달하기 위한 전송 선로(transmission line)를 포함할 수 있다. 여기서, 전송 선로는 급전 선을 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 패키지 보드(850)는 RU 보드(840)와 RFIC(860) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 패키지 보드(850)는 RU 보드(840)와 그리드 어레이(grid array)에 의해 연결될 수 있다. 예를 들어, 그리드 어레이는 BGA(ball grid array) 또는 LGA(land grid array)일 수 있다. 패키지 보드(850)는 RFIC(860)와 솔더링(soldering)에 의해 연결될 수 있다. 패키지 보드(850)는 RFIC(860)로부터 처리된 RF 신호를 RU 보드(840)에게 전달할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, RFIC(860)는 RF 신호를 처리하기 위한 복수의 RF 구성요소(component)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, RFIC(860)는 증폭기(power amplifier), 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog converter), ADC(analog to digital converter) 등을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, RFIC(860)는 전자 장치(800)에서 목표하는 신호를 송신 또는 수신하기 위하여 RF 신호를 처리할 수 있고, RFIC(860)에서 처리된 RF 신호는 패키지 보드(850), RU 보드(840), 제1 PCB(810), 제2 PCB(820), 제1 방사체(811) 및 복수의 제2 방사체들(821, 822)을 통해 송신 또는 수신될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조는 하나의 RFIC에 대하여 복수의 방사체들(예: 제1 방사체, 제2 방사체)이 연결될 수 있다. 이 때, 제1 방사체와 복수의 제2 방사체들 사이는 전송 선로 없이 연결될 수 있고, 복수의 제2 방사체들 사이(즉, 제1 금속 패치와 복수의 제2 금속 패치들 사이)에서도 전송 선로 없이 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 방사체는 복수의 제2 방사체들 중 제1 금속 패치에게 간접적으로 신호를 급전할 수 있다. 또한, 제1 금속 패치는 제1 금속 패치의 인접한 영역에 일정 거리 이격된 복수의 제2 금속 패치들에게 간접적으로 신호를 급전할 수 있다.
도 8에 도시된 구조들 중에서, 금속 패치들 간의 커플링 급전을 제외한, 다른 구성요소(component)들 간의 연결관계는 예시적일 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 구조(예: RU 보드와 패키지 보드의 연결 방식, RFIC의 연결 방식, RU 보드 내에서 수직 PTH)와 다른 구조가 본 개시의 실시 예로써, 이용될 수 있음을 물론이다.
도 9a는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조의 금속 패치(metal patch)의 예를 도시한다. 도 9b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 구조의 금속 패치(metal patch)의 다른 예를 도시한다. 도 9a의 안테나 구조(900) 및 도 9b의 안테나 구조(950)는 도 5의 안테나 구조(500)를 의미할 수 있다.
도 9a를 참고하면, 도 5의 안테나 구조(500)의 제2 PCB(520) 상에 배치되는 제2 방사체들(즉, 제1 금속 패치(521) 및 제2 금속 패치들(522-1, 522-2, 522-3, 522-4))과 달리, 안테나 구조(900)의 제1 금속 패치(901) 및 제2 금속 패치들(902)은 사각형의 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 사각형은 정사각형, 직사각형, 마름모 등의 형태를 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 또한, 안테나 구조(900)의 제1 금속 패치(901)는 제1 방사체(미도시)로부터 2개의 지점에서 급전될 수 있고, 급전된 신호를 제2 금속 패치들(902)에게 급전할 수 있다. 여기서, 제1 금속 패치(901)가 제1 방사체로부터 받는 급전은 직접 급전 또는 커플링에 의한 간접 급전을 의미할 수 있고, 제2 금속 패치들(902)이 제1 금속 패치(901)로부터 받는 급전은 커플링에 의한 간접 급전을 의미할 수 있다. 안테나 구조(900)의 급전 방식은 도 5에서 설명한 급전 방식이 동일하게 적용될 수 있다.
도 9b를 참고하면, 도 5의 안테나 구조(500)의 제2 PCB(520) 상에 배치되는 제2 방사체들(즉, 제1 금속 패치(521) 및 제2 금속 패치들(522-1, 522-2, 522-3, 522-4))과 달리, 안테나 구조(950)의 제1 금속 패치(951) 및 제2 금속 패치들(952)은 8각형의 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 8각형은 금속 패치들의 방사 효율을 높이기 위하여 도 9의 금속 패치들의 구조를 변형한 구조로 해석될 수 있다. 또한, 안테나 구조(950)의 제1 금속 패치(951)는 제1 방사체(미도시)로부터 2개의 지점에서 급전될 수 있고, 급전된 신호를 제2 금속 패치들(952)에게 급전할 수 있다. 여기서, 제1 금속 패치(951)가 제1 방사체로부터 받는 급전은 직접 급전 또는 커플링에 의한 간접 급전을 의미할 수 있고, 제2 금속 패치들(952)이 제1 금속 패치(951)로부터 받는 급전은 커플링에 의한 간접 급전을 의미할 수 있다. 안테나 구조(950)의 급전 방식은 도 5에서 설명한 급전 방식이 동일하게 적용될 수 있다.
도 4 내지 도 9b를 참고하면, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조는 종래의 기술들과 차이가 있을 수 있다. 예를 들어, 도 3a의 RU 보드(300)의 구조와 같이 서브 어레이 구조를 포함하지 않는 구조와 달리, 서브 어레이 구조를 이용함으로써, 하나의 RFIC(radio frequency integrated circuit)에 대하여 더 많은 방사체(예: 안테나 엘리먼트)들을 실장할 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조를 포함하는 전자 장치의 전체 안테나 이득이 높아질 수 있고, 이에 따라 전자 장치에 실장되는 RFIC의 수가 감소하게 되므로 생산 비용이 감소될 수 있다.
다른 예를 들어, 도 3a의 RU 보드(350)의 구조와 같이 서브 어레이를 포함하면서 전송 선로에 의해 RFIC와 방사체들이 연결되는 구조와 달리, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조는 전송 선로가 아닌 커플링에 의해 간접적으로 급전함으로써, 전송 선로에 의한 손실이 발생되지 않고, 전송 선로를 배치하기 위한 추가 PCB 층(layer)이 요구되지 않는 바, 생산 비용이 감소될 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조는, 기존의 서브 어레이 구조에 비해, 방사체들 사이에 급전 및 방사를 위한 방사체(예: 제1 급전 패치)를 추가적으로 배치하는 것과 같이 공간 활용을 극대화함으로써 더 많은 방사체들이 실장될 수 있어 전체 안테나 이득 또한 높아질 수 있다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다.
도 10을 참고하면, 전자 장치(1010)의 예시적인 기능적 구성이 도시된다. 전자 장치(1010)는 안테나부(1011), 필터부(1012), RF(radio frequency) 처리부(1013), 제어부(1014)를 포함할 수 있다.
안테나부(1011)는 다수의 안테나들을 포함할 수 있다. 안테나는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 안테나는 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나는 상향 변환된 신호를 무선 채널 상에서 방사하거나 다른 장치가 방사한 신호를 획득할 수 있다. 각 안테나는 방사체, 안테나 엘리먼트 또는 안테나 소자로 지칭될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 안테나부(1011)는 복수의 안테나 엘리먼트들이 열(array)을 이루는 안테나 어레이(antenna array)(예: 서브 어레이(sub array))를 포함할 수 있다. 안테나부(1011)는 RF 신호선들을 통해 필터부(1012)와 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나부(1011)는 다수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 PCB에 실장될 수 있다. PCB는 각 안테나 엘리먼트와 필터부(1012)의 필터를 연결하는 복수의 RF 신호선들을 포함할 수 있다. 이러한 RF 신호선들은 급전 네트워크(feeding network)로 지칭될 수 있다. 안테나부(1011)는 수신된 신호를 필터부(1012)에 제공하거나 필터부(1012)로부터 제공된 신호를 공기중으로 방사할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 구조의 안테나는 안테나부(1011)에 포함될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 안테나부(1011)는 이중 편파 안테나를 갖는 적어도 하나의 안테나 모듈을 포함할 수 있다. 이중 편파 안테나는 서로 다른 편파를 갖는 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 이중 편파 안테나는 +45°의 편파를 갖는 제1 신호와 -45°의 편파를 갖는 제2 신호를 송수신할 수 있다. 편파는 +45°, -45° 외에 직교하는 다른 편파들로 형성될 수 있음은 물론이다. 각 안테나 엘리먼트는 급전선(feeding line)과 연결되거나 커플링(coupling)에 의해 간접적으로 연결되고, 후술되는 필터부(1012), RF 처리부(1013), 제어부(1014)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 이중 편파 안테나는 패치 안테나(혹은 마이크로스트립 안테나(microstrip antenna))일 수 있다. 이중 편파 안테나는 패치 안테나의 형태를 가짐으로써, 배열 안테나로의 구현 및 집적이 용이할 수 있다. 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 신호들이 각 안테나 포트에 입력될 수 있다. 각 안테나 포트는 안테나 엘리먼트에 대응한다. 높은 효율을 위하여, 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 신호들 간 코-폴(co-pol) 특성과 크로스-폴(cross-pol) 특성과의 관계를 최적화시킬 것이 요구된다. 이중 편파 안테나에서, 코-폴 특성은 특정 편파 성분에 대한 특성 및 크로스-폴 특성은 상기 특정 편파 성분과 다른 편파 성분에 대한 특성을 나타낸다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 분리형 PCB를 포함하는 안테나 장치의 안테나(예: 안테나 엘리먼트(element), 서브 어레이(sub array), 안테나 어레이(antenna array))는 안테나부(1011)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조의 제1 방사체 또는 제2 방사체(예: 제1 금속 패치 및 제2 금속 패치)는 도 10의 안테나부(1011)에 포함될 수 있다.
필터부(1012)는 원하는 주파수의 신호를 전달하기 위해, 필터링을 수행할 수 있다. 필터부(1012)는 공진(resonance)을 형성함으로써 주파수를 선택적으로 식별하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 필터부(1012)는 구조적으로 유전체를 포함하는 공동(cavity)을 통해 공진을 형성할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서 필터부(1012)는 인덕턴스 또는 커패시턴스를 형성하는 소자들을 통해 공진을 형성할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 필터부(1012)는 BAW(bulk acoustic wave) 필터 혹은 SAW(surface acoustic wave) 필터와 같은 탄성 필터를 포함할 수 있다. 필터부(1012)는 대역 통과 필터(band pass filter), 저역 통과 필터(low pass filter), 고역 통과 필터(high pass filter), 또는 대역 제거 필터(band reject filter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 필터부(1012)는 송신을 위한 주파수 대역 또는 수신을 위한 주파수 대역의 신호를 얻기 위한 RF 회로들을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 필터부(1012)는 안테나부(1011)와 RF 처리부(1013)를 전기적으로 연결할 수 있다.
RF 처리부(1013)는 복수의 RF 경로들을 포함할 수 있다. RF 경로는 안테나를 통해 수신되는 신호 혹은 안테나를 통해 방사되는 신호가 통과하는 경로의 단위일 수 있다. 적어도 하나의 RF 경로는 RF 체인으로 지칭될 수 있다. RF 체인은 복수의 RF 소자들을 포함할 수 있다. RF 소자들은 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, RF 처리부(1013)는 기저대역(base band)의 디지털 송신신호를 송신 주파수로 상향 변환하는 상향 컨버터(up converter)와, 상향 변환된 디지털 송신신호를 아날로그 RF 송신신호로 변환하는 DAC(digital-to-analog converter)를 포함할 수 있다. 상향 컨버터와 DAC는 송신경로의 일부를 형성한다. 송신 경로는 전력 증폭기(power amplifier, PA) 또는 커플러(coupler)(또는 결합기(combiner))를 더 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, RF 처리부(1013)는 아날로그RF 수신신호를 디지털 수신신호로 변환하는 ADC(analog-to-digital converter)와 디지털 수신신호를 기저대역의 디지털 수신신호로 변환하는 하향 컨버터(down converter)를 포함할 수 있다. ADC와 하향 컨버터는 수신경로의 일부를 형성한다. 수신 경로는 저전력 증폭기(low-noise amplifier, LNA) 또는 커플러(coupler)(또는 분배기(divider))를 더 포함할 수 있다. RF 처리부의 RF 부품들은 PCB에 구현될 수 있다. 안테나들과 RF 처리부의 RF 부품들은 PCB 상에서 구현될 수 있고, PCB와 PCB 사이에 필터들이 반복적으로 체결되어 복수의 층들(layers)을 형성할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 에어 커플링 서브 어레이 구조를 포함하는 전자 장치의 RFIC(radio frequency integrated circuit) 및 패키지 보드(package board, PKG)는 도 10의 RF 처리부(1013)에 포함될 수 있다. 즉, RF 처리부(1013)는 mmWave를 위한 RF 소자로서, RFIC(radio frequency integrated circuit)를 포함할 수 있다. 본 개시에서 상술한 바와 같이, RFIC는 패키지 보드와 결합된 RFIC chip으로 형성되어 RU 보드에 결합되거나, RFIC가 RU 보드에 의해 직접 결합될 수 있다.
제어부(1014)는 전자 장치(1010)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 제어부 (1014)은 통신을 수행하기 위한 다양한 모듈들을 포함할 수 있다. 제어부(1014)는 모뎀(modem)과 같은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 제어부(1014)는 디지털 신호 처리(digital signal processing)을 위한 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1014)는 모뎀을 포함할 수 있다. 데이터 송신 시, 제어부(1014)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 예를 들어, 데이터 수신 시, 제어부(1014)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 제어부(1014)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다.
도 10에서는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치가 적용될 수 있는 장비로서 전자 장치(1010)의 기능적 구성을 서술하였다. 그러나, 도 10에 도시된 예는 도 4 내지 도 9b를 통해 서술된 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 구조를 위한 장치의 예시적인 구성일 뿐, 본 개시의 실시 예들이 도 10에 도시된 장비의 구성요소들에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 에어 커플링 서브 어레이 구조 그 자체 및 상기 구조를 포함하는 전자 장치 또한 본 개시의 실시 예로써 이해될 수 있다.
상술된 바와 같은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 무선 통신 시스템의 안테나 구조에 있어서, 제1 방사체(radiator), 상기 제1 방사체가 배치되는 제1 PCB(printed circuit board), 복수의 제2 방사체들, 상기 복수의 제2 방사체들이 배치되는 제2 PCB 및 프레임 구조(frame structure)를 포함하고, 상기 프레임 구조는 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이에 공기 층(air layer)이 형성되도록 배치되고, 상기 복수의 제2 방사체들은 상기 제1 방사체와 대응되는 영역에 배치되는 제1 금속 패치(metal patch), 상기 제1 금속 패치로부터 이격된 채로 배치되어 커플링(coupling)에 의한 급전을 받는 복수의 제2 금속 패치들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 금속 패치는, 상기 제1 방사체로부터, 상기 제1 금속 패치의 제1 지점 및 제2 지점을 통해 커플링(coupling)에 의한 급전을 받고, 상기 제1 지점을 통해 급전되는 제1 신호는 제1 편파가 형성되고, 상기 제2 지점을 통해 급전되는 제2 신호는 제2 편파가 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 금속 패치는 상기 제1 신호의 상기 제1 편파에 대한 Co-pol(Co-polarization) 성분을 상기 복수의 제2 금속 패치들 중 제1 배열에 배치되는 금속 패치들에게 커플링 급전하고, 상기 제2 신호의 상기 제2 편파에 대한 Co-pol 성분을 상기 복수의 제2 금속 패치들 중 제2 배열에 배치되는 금속 패치들에게 커플링 급전할 수 있다.
일 실시 예에서, 제3 방사체 및 상기 복수의 제2 방사체들을 구성하는 제3 금속 패치 및 복수의 제4 금속 패치들을 더 포함하고, 상기 제3 금속 패치는 상기 제3 방사체와 대응되는 영역에 이격된 채로 배치되고, 상기 복수의 제4 금속 패치들은 상기 제3 금속 패치로부터 이격된 채로 배치되어 커플링에 의한 급전을 받고, 상기 제3 금속 패치는, 상기 제3 방사체로부터, 상기 제3 금속 패치의 제3 지점 및 제4 지점을 통해 커플링에 의한 급전을 받고, 상기 제3 지점을 통해 급전되는 상기 제1 신호는 상기 제1 편파가 형성되고, 상기 제4 지점을 통해 급전되는 상기 제2 신호는 상기 제2 편파가 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제3 금속 패치는 상기 제1 신호의 상기 제1 편파에 대한 Co-pol(Co-polarization) 성분을 상기 복수의 제4 금속 패치들 중 제1 배열에 배치되는 금속 패치들에게 커플링 급전하고, 상기 제2 신호의 상기 제2 편파에 대한 Co-pol 성분을 상기 복수의 제4 금속 패치들 중 제2 배열에 배치되는 금속 패치들에게 커플링 급전하고, 상기 복수의 제4 금속 패치들은 상기 복수의 제2 금속 패치들과 적어도 일부가 중첩(overlapped)될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 금속 패치의 중심으로부터 상기 제3 금속 패치의 중심까지의 거리는 상기 제1 금속 패치로 급전되는 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 파장에 기반하여 결정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 편파의 Co-pol 성분은 상기 제2 편파의 Co-pol 성분과 직교하도록 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 편파의 Co-pol 성분은 +45°으로 형성되고, 상기 제2 편파의 Co-pol 성분은 -45°성분으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 배열의 방향은 상기 제2 배열의 방향과 직교할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 방사체 및 상기 복수의 제2 방사체들은 원, 사각형 또는 8각형 중 적어도 하나의 형상을 포함할 수 있다.
상술된 바와 같은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 무선 통신 시스템의 전자 장치에 있어서, 복수의 서브 어레이(sub array) 및 상기 복수의 서브 어레이 각각에 대응하도록 연결되는 복수의 RFIC들을 포함하고, 상기 복수의 서브 어레이는 복수의 제1 방사체(radiator), 상기 복수의 제1 방사체가 배치되는 제1 PCB(printed circuit board), 복수의 제2 방사체들, 상기 복수의 제2 방사체들이 배치되는 제2 PCB; 및 프레임 구조(frame structure)를 포함하고, 상기 프레임 구조는 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이에 공기 층(air layer)이 형성되도록 배치되고, 상기 복수의 제2 방사체들은 상기 복수의 제1 방사체들과 각각 대응되는 영역에 배치되는 복수의 제1 금속 패치(metal patch)들 및 상기 복수의 제1 금속 패치들 각각으로부터 이격된 채로 배치되어 커플링(coupling)에 의한 급전을 받는 복수의 제2 금속 패치들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 제1 금속 패치들 각각은, 대응되는 상기 복수의 제1 방사체들로부터, 제1 지점 및 제2 지점을 통해 커플링(coupling)에 의한 급전을 받고, 상기 제1 지점을 통해 급전되는 제1 신호는 제1 편파가 형성되고, 상기 제2 지점을 통해 급전되는 제2 신호는 제2 편파가 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 제1 금속 패치들은 상기 제1 신호의 상기 제1 편파에 대한 Co-pol(Co-polarization) 성분을 상기 복수의 제1 금속 패치들 각각을 기준으로, 제1 배열에 배치되는 상기 복수의 제2 금속 패치들에게 커플링 급전하고, 상기 제2 신호의 상기 제2 편파에 대한 Co-pol 성분을 상기 복수의 제1 금속 패치들 각각을 기준으로, 제2 배열에 배치되는 상기 복수의 제2 금속 패치들 커플링 급전하고, 상기 제1 배열과 상기 제2 배열은 서로 직교할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 편파의 Co-pol 성분은 상기 제2 편파의 Co-pol 성분과 직교하도록 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 편파의 Co-pol 성분은 +45°으로 형성되고, 상기 제2 편파의 Co-pol 성분은 -45°성분으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 서브 어레이는 제1 서브 어레이 및 제2 서브 어레이를 포함하고, 상기 제1 서브 어레이의 복수의 제1 금속 패치들로부터, 상기 제2 서브 어레이의 복수의 제1 금속 패치들 사이의 거리는 상기 RFIC로부터 상기 복수의 서브 어레이들에게 급전되는 신호의 파장의 길이에 기반하여 결정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 서브 어레이의 복수의 제1 금속 패치들 사이의 거리는 상기 신호의 파장의 길이에 기반하여 결정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 제1 방사체들 및 상기 복수의 제2 방사체들은 원, 사각형 또는 8각형 중 적어도 하나의 형상을 포함할 수 있다.
상술된 바와 같은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 무선 통신 시스템의 안테나 구조에 있어서, 급전 선(feeding line)을 포함하는 제1 PCB(printed circuit board), 제1 방사체(radiator), 복수의 제2 방사체들, 제2 PCB 및 프레임 구조(frame structure)를 포함하고, 상기 프레임 구조는 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이에 공기 층(air layer)이 형성되도록 배치되고, 상기 제2 PCB의 제1 면에는 상기 제1 방사체가 배치되고, 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에는 상기 복수의 제2 방사체들이 배치되고, 상기 제1 방사체는 상기 제1 PCB의 상기 급전 선으로부터 커플링(coupling)에 의한 급전을 받고, 상기 복수의 제2 방사체들은 상기 제1 방사체와 대응되는 영역에 배치되는 제1 금속 패치(metal patch), 상기 제1 금속 패치로부터 이격된 채로 배치되어 커플링(coupling)에 의한 급전을 받는 복수의 제2 금속 패치들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 금속 패치는, 상기 제1 방사체로부터, 상기 제1 금속 패치의 제1 지점 및 제2 지점을 통해 커플링(coupling)에 의한 급전을 받고, 상기 제1 지점을 통해 급전되는 제1 신호는 제1 편파가 형성되고, 상기 제2 지점을 통해 급전되는 제2 신호는 제2 편파가 형성되고, 상기 제1 금속 패치는 상기 제1 신호의 상기 제1 편파에 대한 Co-pol(Co-polarization) 성분을 상기 제1 금속 패치를 기준으로, 제1 배열에 배치되는 상기 복수의 제2 금속 패치들에게 커플링 급전하고, 상기 제1 금속 패치는 상기 제2 신호의 상기 제2 편파에 대한 Co-pol 성분을 상기 제1 금속 패치를 기준으로, 제2 배열에 배치되는 상기 복수의 제2 금속 패치들 커플링 급전하고, 상기 제1 배열과 상기 제2 배열은 서로 직교할 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템의 안테나 구조에 있어서,
    제1 방사체(radiator);
    상기 제1 방사체가 배치되는 제1 PCB(printed circuit board);
    복수의 제2 방사체들;
    상기 복수의 제2 방사체들이 배치되는 제2 PCB; 및
    프레임 구조(frame structure)를 포함하고,
    상기 프레임 구조는 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이에 공기 층(air layer)이 형성되도록 배치되고,
    상기 복수의 제2 방사체들은:
    상기 제1 방사체와 대응되는 영역에 배치되는 제1 금속 패치(metal patch),
    상기 제1 금속 패치로부터 이격된 채로 배치되어 커플링(coupling)에 의한 급전을 받는 복수의 제2 금속 패치들을 포함하는, 안테나 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 금속 패치는, 상기 제1 방사체로부터, 상기 제1 금속 패치의 제1 지점 및 제2 지점을 통해 커플링(coupling)에 의한 급전을 받고,
    상기 제1 지점을 통해 급전되는 제1 신호는 제1 편파가 형성되고, 상기 제2 지점을 통해 급전되는 제2 신호는 제2 편파가 형성되는, 안테나 구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 금속 패치는:
    상기 제1 신호의 상기 제1 편파에 대한 Co-pol(Co-polarization) 성분을 상기 복수의 제2 금속 패치들 중 제1 배열에 배치되는 금속 패치들에게 커플링 급전하고,
    상기 제2 신호의 상기 제2 편파에 대한 Co-pol 성분을 상기 복수의 제2 금속 패치들 중 제2 배열에 배치되는 금속 패치들에게 커플링 급전하는, 안테나 구조.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제3 방사체 및 상기 복수의 제2 방사체들을 구성하는 제3 금속 패치 및 복수의 제4 금속 패치들을 더 포함하고,
    상기 제3 금속 패치는 상기 제3 방사체와 대응되는 영역에 이격된 채로 배치되고, 상기 복수의 제4 금속 패치들은 상기 제3 금속 패치로부터 이격된 채로 배치되어 커플링에 의한 급전을 받고,
    상기 제3 금속 패치는, 상기 제3 방사체로부터, 상기 제3 금속 패치의 제3 지점 및 제4 지점을 통해 커플링에 의한 급전을 받고,
    상기 제3 지점을 통해 급전되는 상기 제1 신호는 상기 제1 편파가 형성되고, 상기 제4 지점을 통해 급전되는 상기 제2 신호는 상기 제2 편파가 형성되는, 안테나 구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제3 금속 패치는:
    상기 제1 신호의 상기 제1 편파에 대한 Co-pol(Co-polarization) 성분을 상기 복수의 제4 금속 패치들 중 제1 배열에 배치되는 금속 패치들에게 커플링 급전하고,
    상기 제2 신호의 상기 제2 편파에 대한 Co-pol 성분을 상기 복수의 제4 금속 패치들 중 제2 배열에 배치되는 금속 패치들에게 커플링 급전하고,
    상기 복수의 제4 금속 패치들은 상기 복수의 제2 금속 패치들과 적어도 일부가 중첩(overlapped)되는, 안테나 구조.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 금속 패치의 중심으로부터 상기 제3 금속 패치의 중심까지의 거리는 상기 제1 금속 패치로 급전되는 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 파장에 기반하여 결정되는, 안테나 구조.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 편파의 Co-pol 성분은 상기 제2 편파의 Co-pol 성분과 직교하도록 형성되는, 안테나 구조.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 편파의 Co-pol 성분은 +45°으로 형성되고, 상기 제2 편파의 Co-pol 성분은 -45°성분으로 형성되는, 안테나 구조.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 배열의 방향은 상기 제2 배열의 방향과 직교하는, 안테나 구조.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 방사체 및 상기 복수의 제2 방사체들은 원, 사각형 또는 8각형 중 적어도 하나의 형상을 포함하는, 안테나 구조.
  11. 무선 통신 시스템의 전자 장치에 있어서,
    복수의 서브 어레이(sub array)들; 및
    상기 복수의 서브 어레이들 각각에 대응하도록 연결되는 복수의 RFIC들을 포함하고,
    상기 복수의 서브 어레이들 각각은:
    복수의 제1 방사체(radiator), 상기 복수의 제1 방사체가 배치되는 제1 PCB(printed circuit board), 복수의 제2 방사체들, 상기 복수의 제2 방사체들이 배치되는 제2 PCB; 및 프레임 구조(frame structure)를 포함하고,
    상기 프레임 구조는 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이에 공기 층(air layer)이 형성되도록 배치되고,
    상기 복수의 제2 방사체들은 상기 복수의 제1 방사체들과 각각에 대응되는 영역에 배치되는 복수의 제1 금속 패치(metal patch)들 및 상기 복수의 제1 금속 패치들 각각으로부터 이격된 채로 배치되어 커플링(coupling)에 의한 급전을 받는 복수의 제2 금속 패치들을 포함하는, 전자 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 제1 금속 패치들 각각은, 대응되는 상기 복수의 제1 방사체들로부터, 제1 지점 및 제2 지점을 통해 커플링(coupling)에 의한 급전을 받고,
    상기 제1 지점을 통해 급전되는 제1 신호는 제1 편파가 형성되고, 상기 제2 지점을 통해 급전되는 제2 신호는 제2 편파가 형성되는, 전자 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 제1 금속 패치들은:
    상기 제1 신호의 상기 제1 편파에 대한 Co-pol(Co-polarization) 성분을 상기 복수의 제1 금속 패치들 각각을 기준으로, 제1 배열에 배치되는 상기 복수의 제2 금속 패치들에게 커플링 급전하고,
    상기 제2 신호의 상기 제2 편파에 대한 Co-pol 성분을 상기 복수의 제1 금속 패치들 각각을 기준으로, 제2 배열에 배치되는 상기 복수의 제2 금속 패치들에게 커플링 급전하고,
    상기 제1 배열과 상기 제2 배열은 서로 직교하는, 전자 장치.
  14. 무선 통신 시스템의 안테나 구조에 있어서,
    급전 선(feeding line)을 포함하는 제1 PCB(printed circuit board);
    제1 방사체(radiator);
    복수의 제2 방사체들;
    제2 PCB; 및
    프레임 구조(frame structure)를 포함하고,
    상기 프레임 구조는 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이에 공기 층(air layer)이 형성되도록 배치되고,
    상기 제2 PCB의 제1 면에는 상기 제1 방사체가 배치되고, 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에는 상기 복수의 제2 방사체들이 배치되고,
    상기 제1 방사체는 상기 제1 PCB의 상기 급전 선으로부터 커플링(coupling)에 의한 급전을 받고,
    상기 복수의 제2 방사체들은:
    상기 제1 방사체와 대응되는 영역에 배치되는 제1 금속 패치(metal patch),
    상기 제1 금속 패치로부터 이격된 채로 배치되어 커플링(coupling)에 의한 급전을 받는 복수의 제2 금속 패치들을 포함하는, 안테나 구조.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 금속 패치는, 상기 제1 방사체로부터, 상기 제1 금속 패치의 제1 지점 및 제2 지점을 통해 커플링(coupling)에 의한 급전을 받고,
    상기 제1 지점을 통해 급전되는 제1 신호는 제1 편파가 형성되고, 상기 제2 지점을 통해 급전되는 제2 신호는 제2 편파가 형성되고,
    상기 제1 금속 패치는:
    상기 제1 신호의 상기 제1 편파에 대한 Co-pol(Co-polarization) 성분을 상기 제1 금속 패치를 기준으로, 제1 배열에 배치되는 상기 복수의 제2 금속 패치들에게 커플링 급전하고,
    상기 제2 신호의 상기 제2 편파에 대한 Co-pol 성분을 상기 제1 금속 패치를 기준으로, 제2 배열에 배치되는 상기 복수의 제2 금속 패치들에게 커플링 급전하고,
    상기 제1 배열과 상기 제2 배열은 서로 직교하는, 안테나 구조.
PCT/KR2022/001926 2021-02-10 2022-02-08 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치 Ceased WO2022173193A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280014350.6A CN116830384A (zh) 2021-02-10 2022-02-08 天线结构及包括天线结构的电子装置
EP22752953.4A EP4280382A4 (en) 2021-02-10 2022-02-08 ANTENNA STRUCTURE AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING SAME
US18/446,906 US12586910B2 (en) 2021-02-10 2023-08-09 Antenna structure and electronic device comprising same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0019445 2021-02-10
KR1020210019445A KR20220115431A (ko) 2021-02-10 2021-02-10 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US18/446,906 Continuation US12586910B2 (en) 2021-02-10 2023-08-09 Antenna structure and electronic device comprising same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022173193A1 true WO2022173193A1 (ko) 2022-08-18

Family

ID=82837780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/001926 Ceased WO2022173193A1 (ko) 2021-02-10 2022-02-08 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12586910B2 (ko)
EP (1) EP4280382A4 (ko)
KR (1) KR20220115431A (ko)
CN (1) CN116830384A (ko)
WO (1) WO2022173193A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116387799A (zh) * 2023-05-08 2023-07-04 盛合晶微半导体(江阴)有限公司 双极化空气耦合天线封装结构及制备方法
CN116826397A (zh) * 2023-08-29 2023-09-29 中兴通讯股份有限公司 阵列天线

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20250112374A1 (en) * 2023-09-29 2025-04-03 Apple Inc. Antennas with Directly and Indirectly Fed Patches
CN118040326B (zh) * 2024-03-01 2025-12-26 南通大学 一种基于槽结构复用的微波毫米波共口径滤波天线
KR20250146110A (ko) * 2024-03-29 2025-10-13 엘지이노텍 주식회사 안테나 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010105522A (ko) * 2000-05-12 2001-11-29 하재권 빔 틸팅 평판 배열 안테나
KR101679281B1 (ko) * 2015-11-18 2016-11-24 홍익대학교 산학협력단 이중 대역 편파조절 패치 안테나
KR20200097620A (ko) * 2019-02-08 2020-08-19 삼성전기주식회사 칩 안테나 및 이를 포함하는 칩 안테나 모듈
KR20200109900A (ko) * 2019-03-15 2020-09-23 삼성전자주식회사 안테나 및 그것을 포함하는 전자 장치
KR20200129884A (ko) * 2019-05-10 2020-11-18 삼성전자주식회사 안테나를 포함하는 전자 장치

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6559797B1 (en) 2001-02-05 2003-05-06 Hughes Electronics Corporation Overlapping subarray patch antenna system
JP4430498B2 (ja) 2004-09-27 2010-03-10 日本無線株式会社 アンテナ装置
JP4620018B2 (ja) 2006-08-31 2011-01-26 日本電信電話株式会社 アンテナ装置
KR100917847B1 (ko) 2006-12-05 2009-09-18 한국전자통신연구원 전방향 복사패턴을 갖는 평면형 안테나
EP2081251B1 (en) * 2008-01-15 2018-07-11 HMD Global Oy Patch antenna
KR101164619B1 (ko) 2012-02-14 2012-07-11 삼성탈레스 주식회사 마이크로스트립 스택 패치 안테나
CN102570022A (zh) 2012-02-20 2012-07-11 上海大学 L/c双波段双极化半开孔融合sar天线单元
CN106450658A (zh) 2015-08-07 2017-02-22 微软技术许可有限责任公司 用于电子设备的天线装置
KR102158031B1 (ko) 2016-07-11 2020-09-21 (주)탑중앙연구소 마이크로스트립 스택 패치 안테나
US20180294567A1 (en) 2017-04-06 2018-10-11 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Patch antenna system with parasitic edge-aligned elements
CN107230840B (zh) 2017-06-26 2023-08-08 广东通宇通讯股份有限公司 高增益宽带微带贴片天线
KR102085791B1 (ko) 2018-04-23 2020-03-06 삼성전기주식회사 안테나 장치 및 안테나 모듈
KR102069236B1 (ko) 2018-04-23 2020-01-22 삼성전기주식회사 안테나 모듈
KR102607522B1 (ko) 2018-06-20 2023-11-29 삼성전자 주식회사 복수개의 방사체를 포함하는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 기지국
KR102568765B1 (ko) 2018-11-19 2023-08-22 삼성전자주식회사 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치
CN109786952B (zh) 2018-12-29 2021-03-23 普联技术有限公司 一种天线和天线设备
KR102137198B1 (ko) 2019-03-18 2020-07-24 삼성전기주식회사 안테나 장치, 안테나 모듈 및 그에 배치되는 칩 패치 안테나
CN110048224B (zh) * 2019-03-28 2021-05-11 Oppo广东移动通信有限公司 天线模组和电子设备
CN110504537B (zh) 2019-08-28 2020-10-30 榆林学院 一种基于多元寄生表面结构宽带二单元微带mimo天线
SG10201909947YA (en) * 2019-10-24 2021-05-28 Pci Private Ltd Antenna system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010105522A (ko) * 2000-05-12 2001-11-29 하재권 빔 틸팅 평판 배열 안테나
KR101679281B1 (ko) * 2015-11-18 2016-11-24 홍익대학교 산학협력단 이중 대역 편파조절 패치 안테나
KR20200097620A (ko) * 2019-02-08 2020-08-19 삼성전기주식회사 칩 안테나 및 이를 포함하는 칩 안테나 모듈
KR20200109900A (ko) * 2019-03-15 2020-09-23 삼성전자주식회사 안테나 및 그것을 포함하는 전자 장치
KR20200129884A (ko) * 2019-05-10 2020-11-18 삼성전자주식회사 안테나를 포함하는 전자 장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4280382A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116387799A (zh) * 2023-05-08 2023-07-04 盛合晶微半导体(江阴)有限公司 双极化空气耦合天线封装结构及制备方法
CN116387799B (zh) * 2023-05-08 2023-10-27 盛合晶微半导体(江阴)有限公司 双极化空气耦合天线封装结构及制备方法
CN116826397A (zh) * 2023-08-29 2023-09-29 中兴通讯股份有限公司 阵列天线
CN116826397B (zh) * 2023-08-29 2024-04-16 中兴通讯股份有限公司 阵列天线

Also Published As

Publication number Publication date
US12586910B2 (en) 2026-03-24
US20230387598A1 (en) 2023-11-30
EP4280382A4 (en) 2024-07-17
KR20220115431A (ko) 2022-08-17
CN116830384A (zh) 2023-09-29
EP4280382A1 (en) 2023-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022173193A1 (ko) 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2022060170A1 (ko) 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2016068591A1 (en) Integrated two dimensional active antenna array communication system
WO2020263060A1 (en) Antenna structure and electronic device including the same
US20230198167A1 (en) Antenna module and electronic device including the same
WO2023287216A1 (ko) 안테나를 위한 인터포징 보드를 포함하는 전자 장치
WO2022250418A1 (ko) 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2023059050A1 (ko) 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2022173228A1 (ko) 안테나 모듈 및 이를 포함하는 장치
WO2021075836A1 (ko) 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2022240095A1 (ko) 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2021246832A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 안테나 필터 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2021251735A1 (ko) 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치
US12581006B2 (en) Wireless module and electronic device including the same
WO2022019722A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 안테나 필터 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2022131753A1 (ko) 저손실을 위한 트랜스포머 및 이를 포함하는 장치
WO2022197162A1 (ko) 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2022060202A1 (ko) 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2021225419A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 안테나 필터 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2022010323A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 안테나 필터 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2022197141A1 (ko) 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2022250428A1 (ko) 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2023068660A1 (ko) 안테나 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2022211592A1 (ko) 안테나 레이돔 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2023038291A1 (ko) 안테나 모듈 및 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22752953

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280014350.6

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202317055002

Country of ref document: IN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022752953

Country of ref document: EP

Effective date: 20230814

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE