WO2024034780A1 - 무선 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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resonators
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radiator
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박정호
백광현
이정엽
이준석
하도혁
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    • 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
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    • 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

Definitions

  • This disclosure relates to an antenna module and an electronic device including the same.
  • Beamforming generally uses multiple antennas to concentrate the reach area of radio waves or to increase the directivity of reception sensitivity in a specific direction. Products equipped with multiple antennas are being developed to improve communication performance, and it is expected that equipment with an ever-increasing number of antennas will be used.
  • a module for wireless communication includes a radiator, a plurality of resonators, a first substrate on which the radiator and the plurality of resonators are disposed, and a power supply ( It may include a second board including a power supply.
  • the first substrate may include a plurality of first layers.
  • the second substrate may include a plurality of second layers.
  • the radiator may be disposed in a radiation layer among the plurality of first layers of the first substrate.
  • the plurality of resonators may be disposed in a resonant layer among the plurality of first layers of the first substrate. At least some of the plurality of resonators within the resonance layer may be disposed in an area different from (i.e., distinct from) an area within the radiation layer where the radiator is disposed.
  • an electronic device in a wireless communication system may include a radome cover, a radio unit (RU) housing, and a RU module including at least one antenna.
  • the RU module may include an antenna board on which antenna modules including at least one antenna are arranged, and a RU board including a power supply.
  • an antenna module may include a plurality of radiators, a plurality of resonators, and an antenna board on which the radiators and the plurality of resonators are disposed.
  • the antenna board may include a plurality of first layers.
  • the RU board may include a plurality of second layers.
  • the radiator may be disposed in a radiation layer among the plurality of first layers of the antenna board.
  • the plurality of resonators may be disposed in a resonant layer among the plurality of first layers of the antenna board. At least some of the plurality of resonators within the resonance layer may be disposed in an area different from (i.e., distinct from) an area within the radiation layer where the radiator is disposed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an exemplary wireless communication system according to embodiments.
  • 2A and 2B include an exploded perspective view and drawings showing examples of components of an electronic device according to embodiments.
  • 3A and 3B are diagrams showing example functional configurations of an electronic device according to embodiments.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a radio unit (RU) module of an electronic device according to embodiments.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view showing an example of a stacked structure of a RU module according to embodiments.
  • Figure 5b is a cross-sectional view showing an example of a radiator and a resonator of a RU module according to embodiments.
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing an example of a stacked structure of a RU board and an antenna board according to embodiments.
  • FIGS. 7A, 7B, and 7C are cross-sectional views showing examples of antenna boards including resonators according to embodiments.
  • Figure 8 is a cross-sectional view showing an example of an array antenna according to embodiments.
  • FIGS. 9A, 9B, and 9C are diagrams showing examples of radiation areas including a radiator and a resonator according to embodiments.
  • FIG. 9D is a graph showing an example of performance depending on the size of an antenna board according to embodiments.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating examples of radiation depending on the presence or absence of a resonator according to embodiments.
  • Figure 10b is a graph showing an example of reflection loss depending on the presence or absence of a resonator according to embodiments.
  • FIG. 10C is a graph showing examples of gain depending on the presence or absence of a resonator according to embodiments.
  • FIG. 11 includes diagrams and graphs illustrating examples of performance of a RU module including a resonator according to embodiments.
  • Figure 12 is a diagram showing an example of the arrangement of a RU module including a resonator according to embodiments.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example functional configuration of an electronic device including a RU module according to embodiments.
  • the expressions greater than or less than may be used to determine whether a specific condition is satisfied or fulfilled, but this is only a description for expressing an example, and the description of more or less may be used. It's not exclusion. Conditions written as ‘more than’ can be replaced with ‘more than’, conditions written as ‘less than’ can be replaced with ‘less than’, and conditions written as ‘more than and less than’ can be replaced with ‘greater than and less than’.
  • 'A' to 'B' means, for example, at least one of the elements from A to (including A) and B (including B).
  • the present disclosure uses terms used in some communication standards (e.g., 3rd Generation Partnership Project (3GPP), European Telecommunications Standards Institute (ETSI), extensible radio access network (xRAN), and open-radio access network (O-RAN).
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • ETSI European Telecommunications Standards Institute
  • xRAN extensible radio access network
  • OF-RAN open-radio access network
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an exemplary wireless communication system according to embodiments.
  • the wireless communication environment 100 of FIG. 1 exemplifies a base station 110, a terminal 120, and a terminal 130 as some nodes that use a wireless channel.
  • the base station 110 is a network infrastructure that provides wireless access to the terminal 120.
  • Base station 110 has coverage defined as a certain geographic area based on the distance over which signals can be transmitted.
  • the base station 110 includes a massive MIMO (multiple input multiple output) unit (MMU), an 'access point (AP)', an 'eNodeB (eNB)', and a '5G node (5th node).
  • MMU massive MIMO (multiple input multiple output) unit
  • AP 'access point
  • eNB 'eNodeB
  • 5th node 5th node
  • the base station 110 may transmit a downlink signal or receive an uplink signal.
  • the terminal 120 is a device used by a user and communicates with the base station 110 through a wireless channel. In some cases, the terminal 120 may be operated without user involvement. That is, the terminal 120 is a device that performs machine type communication (MTC) and may not be carried by the user.
  • the terminal 120 is a terminal, as well as 'user equipment (UE)', 'mobile station', 'subscriber station', and 'customer premises equipment (CPE)'. , ‘remote terminal’, ‘wireless terminal’, ‘electronic device’, or ‘vehicle terminal’, ‘user device’ or technical equivalent. It may be referred to by other terms with different meanings.
  • the terminal 120 and terminal 130 shown in FIG. 1 can support vehicle communication.
  • vehicle communication in the LTE system, standardization work on V2X technology based on the device-to-device (D2D) communication structure was completed in 3GPP Release 14 and Release 15, and V2X technology is currently being developed based on 5G NR. Efforts to develop it are underway.
  • NR V2X supports unicast communication, groupcast (or multicast) communication, and broadcast communication between terminals.
  • Base station 110 or terminal 120 may include an antenna array.
  • Each antenna included in the antenna array may be referred to as an array element or antenna element.
  • the antenna array is depicted as a two-dimensional planar array, but this is merely an example and does not limit the embodiments of the present disclosure.
  • Antenna arrays can be configured in various forms, such as linear arrays or multi-layer arrays.
  • the antenna array may be referred to as a massive antenna array.
  • a technology that improves the data capacity of 5G communications is beamforming technology that uses an antenna array connected to multiple RF paths.
  • the number of components that perform wireless communication is increasing to improve communication performance.
  • the number of RF parts (e.g. amplifiers, filters) and components for processing antennas and RF signals received or transmitted through the antennas has also increased, improving communication performance when constructing communication equipment. While meeting the requirements, spatial benefits and cost efficiency are essential.
  • FIG. 2A and 2B include an exploded perspective view and drawings showing examples of components of an electronic device according to embodiments.
  • FIG. 2A is an exploded perspective view showing internal components constituting the electronic device 200 according to embodiments
  • FIG. 2B is a diagram showing the top, bottom, and side surfaces of the electronic device 200 according to embodiments.
  • the electronic device 200 exemplifies the base station 110 of FIG. 1, but descriptions of the electronic device 200 described below may be applied to the terminal 120 or terminal 130.
  • the electronic device 200 may include a radome cover 201, a RU housing 203, a digital unit or distributed unit (DU) cover 205, and an RU module 210.
  • the RU module 210 may include an antenna module 213 and a RU board 215.
  • RF components for the antenna module 213 may be placed on the RU board 215.
  • RF components may include at least one of a connector to provide power, a DC/DC converter, a field programmable gate array (FPGA), an LDO regulator, or a local oscillator (LO).
  • the RU module 210 may include an antenna module including an additional resonator disposed together with a radiator according to embodiments of the present disclosure, which will be described later.
  • the substrate on which the antenna module 213 is placed may be referred to as an antenna board, antenna substrate, radiation substrate, radiation board, or RF board.
  • the substrate on which the antenna module 213 is placed may be a printed circuit board (PCB).
  • the substrate on which the antenna module 213 is disposed may be a flexible PCB (FPCB).
  • the RU board 215 is referred to as a main board, main substrate, power board, mother board, package board, or filter board. It can be.
  • the RU module 210 may be referred to as a baseband unit (BBU) or baseband equipment.
  • BBU baseband unit
  • AU access unit
  • compact macro compact macro
  • the electronic device 200 may include a DU module 220.
  • the DU module 220 may include an interface board 221, a modem board 223, and a CPU board 225.
  • the electronic device 200 may include a power module 230, a GPS 240, and a DU housing 250.
  • the DU module 220 may be referred to as a radio unit (RU) or a remote radio head (RRH).
  • the housing 250 represents the electronic device 200 as viewed from above.
  • Reference numbers 261, 263, 265, and 267 represent views of the electronic device 200 from the left, front, right, and rear sides, respectively.
  • Reference numeral 270 represents a view of the electronic device 200 from below.
  • An electronic device may include an access unit.
  • the access unit may include RU 310, DU 320, and DC/DC modules.
  • the RU 310 according to embodiments of the present disclosure may represent, for example, an assembly in which antennas and RF components are mounted.
  • DU 320 according to embodiments of the present disclosure is configured to process digital wireless signals, encrypt digital wireless signals to be transmitted to RU 310, or decode digital wireless signals received from RU 310. It can be configured.
  • the DU 320 may be configured to communicate with an upper node (e.g., centralized unit (CU)) or core network (e.g., 5GC, EPC) by processing packet data.
  • an upper node e.g., centralized unit (CU)
  • core network e.g., 5GC, EPC
  • the RU 310 may include a plurality of antenna elements.
  • RU 310 may include one or more array antennas.
  • the array antenna may be configured as a planar antenna array.
  • An array antenna can correspond to one stream.
  • An array antenna may include a plurality of antenna elements corresponding to one transmission path (or reception path).
  • an array antenna may include 256 antenna elements configured as 16 x 16.
  • RU 310 may include RF chains for processing signals from each array antenna.
  • RF chains may be referred to as 'RFA'.
  • the RFA may include RF components (e.g., phase shifter, power amplifier) and mixer for beamforming.
  • the mixer of the RFA may be configured to downconvert an RF signal at an RF frequency to an intermediate frequency or upconvert a signal at an intermediate frequency to a signal at an RF frequency.
  • one set of RF chains may correspond to one array antenna.
  • RU 310 may include four RF chain sets for four array antennas. Multiple RF chains can be connected to the transmit path or receive path through a divider (e.g. 1:16).
  • RF chains may be implemented with a radio frequency integrated circuit (RFIC).
  • the RFIC can process and generate RF signals supplied to a plurality of antenna elements.
  • the RU 310 may include a digital analog front end (DAFE) and 'RFB'.
  • DAFE can be configured to convert between digital and analog signals.
  • RU 310 may include two DAFEs (DAFE #0, DAFE #1).
  • the DAFE may be configured, in the transmit path, to upconvert a digital signal (e.g., DUC) and convert the upconverted signal to an analog signal (e.g., DAC).
  • the DAFE may be configured in the receive path to convert analog signals to digital signals (e.g., ADC) and downconvert digital signals (e.g., DDC).
  • the RFB may include mixers and switches corresponding to the transmit and receive paths.
  • the mixer of the RFB may be configured to upconvert a baseband frequency to an intermediate frequency or downconvert an intermediate frequency signal to a baseband frequency signal.
  • the switch can be configured to select either a transmit path or a receive path.
  • RU 310 may include two RFBs (RFB #0, RFB #1).
  • the RU 310 may include a controller (e.g., including control and/or processing circuitry) and/or a field programmable gate array (FPGA).
  • FPGA may represent, for example, a semiconductor device containing designable logic elements and programmable internal circuitry. Communication with the DU 320 can be performed through SPI (Serial Peripheral Interface) communication.
  • the RU 310 may include an RF local oscillator (LO).
  • the RF LO can be configured to supply a reference frequency for upconversion or downconversion.
  • the RF LO may be configured to provide a frequency for up-conversion or down-conversion of the RFB described above.
  • the RF LO can supply a reference frequency to RFB #0 and RFB #1 through a 2-way divider.
  • the RF LO may be configured to provide frequencies for up-conversion or down-conversion of the RFA described above.
  • the RF LO can supply a reference frequency to each RFA (eight in each RF chain, per polarization group) through a 32-way divider.
  • the RU 310 may include a DAFE block 311, an IF up/down conversion unit 313, a beamformer 315, an array antenna 317, and a control block 319.
  • the DAFE block 311 can convert a digital signal into an analog signal or convert an analog signal into a digital signal.
  • the IF up/down conversion unit 313 may correspond to RFB.
  • the IF up/down converter 313 may convert a baseband frequency signal into an IF frequency signal or convert an IF frequency signal into a baseband frequency signal based on the reference frequency supplied from the RF LO.
  • Beamformer 315 may respond to RFA.
  • the beamformer 315 may convert a signal at an RF frequency into a signal at an IF frequency or convert a signal at an IF frequency into a signal at an RF frequency based on the reference frequency supplied from the RF LO.
  • the array antenna 317 may include a plurality of antenna elements. Each antenna element of the array antenna 317 may be configured to radiate a signal processed through RFA. The array antenna 317 may be configured to perform beamforming according to the phase applied by the RFA.
  • the control block 319 may control each block of the RU 310 to perform commands from the DU 320 and the signal processing described above.
  • the base station 110 is shown as an example of the electronic device 200 in FIGS. 2A, 2B, 3A, and 3B, embodiments of the present disclosure are not limited to the base station 110. Embodiments of the present disclosure can be applied to any electronic device for emitting radio signals as well as a base station composed of DU and RU.
  • embodiments of the present disclosure include a radiator (e.g., patch antenna) instead of placing an additional FPCB and pillar (e.g., SUS (stainless)) on the radiator.
  • a module e.g., antenna module or RU module in which additional resonators are disposed on an included substrate (e.g., PCB or FPCB) and an electronic device including the same.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a radio unit (RU) module of an electronic device according to embodiments.
  • the RU module e.g., RU module 220 of an electronic device (e.g., electronic device 200) is a substrate (hereinafter referred to as first substrate) (e.g., PCB, FPCB) on which the antennas of the antenna module are mounted. and a board (hereinafter referred to as a second board) (eg, PCB) on which antenna modules and components for signal processing (eg, connector, DC (direct current)/DC converter, DFE) are mounted, are placed separately.
  • the first substrate may be referred to as an antenna board, antenna substrate, radiation substrate, radiation board, or RF board.
  • the second board may be referred to as an RU board, main board, power board, mother board, package board, or filter board.
  • the second substrate is referred to and described as the RU board 410.
  • the RU board 410 may include components for signal transmission to a radiator (eg, an antenna).
  • one or more first substrates may be disposed on the RU board 410.
  • the RU board 410 may include an antenna substrate 420 for a first frequency band (e.g., 28 GHz band) and an antenna substrate 430 for a second frequency band (e.g., 39 GHz band). That is, one or more array antennas may be mounted on the RU board 410.
  • two array antennas may be mounted on the RU board 410.
  • two antenna modules that is, array antennas supporting two frequency bands, are illustrated, but embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
  • two array antennas may be placed for each band, and the array antennas mounted on the RU board 410 may be configured to support 2-transmit 2-receive (2T2R).
  • the RU board 410 may include components for supplying RF signals to the antenna.
  • the RU board 410 may include one or more radio frequency programmable gain amplifiers (FPGAs) 451. Additionally, for example, the RU board 410 may include one or more local oscillators (LO) 453. LO 453 can be used to supply a reference frequency for up-conversion or down-conversion in an RF system.
  • the RU board 410 may include one or more DC/DC converters 455.
  • the DC/DC converter 455 can be used to convert direct current to direct current.
  • the RU board 410 may include one or more connectors 460. Connector 460 may be used to transmit electrical signals.
  • the RU board 410 may further include various components for signal processing.
  • the RU board 410 may include one or more dividers. Dividers can be used to distribute and multi-path the input signal. Additionally, for example, the RU board 410 may include one or more low-dropout regulators (LDOs). LDO can be used to suppress external noise and supply power. Additionally, for example, the RU board 410 may include one or more voltage regulator modules (VRMs). For example, a VRM may represent a module for ensuring that an appropriate voltage is maintained. Additionally, for example, the RU board 410 may include one or more digital front ends (DFEs). Additionally, for example, the RU board 410 may include one or more intermediate frequency (IF) processing units. Additionally, for example, the RU board 410 may include an RF filter for filtering signals. Meanwhile, with the configuration shown in FIG. 4, some of the components shown in FIG. 4 may be omitted or a greater number of components may be mounted.
  • VRMs voltage regulator modules
  • a VRM may represent a module for ensuring that an appropriate voltage is maintained.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view showing an example of a stacked structure of a RU module according to embodiments.
  • the RU module e.g., RU module 220
  • the RU module may include an antenna module (e.g., antenna module 213) and an RU board (e.g., RU board 215).
  • the RU module 220 may include a second substrate 510 corresponding to the RU board 215 .
  • the RU module 220 may include a first substrate 530 corresponding to the antenna board of the antenna module 213.
  • the first substrate 530 may include an radiator 535.
  • the radiator 535 may be disposed on one side of the first substrate 530.
  • the first substrate 530 may be electrically connected to the second substrate 510.
  • the first substrate 530 may be electrically connected to the second substrate 510 through an adhesive member 525 .
  • the first substrate 530 may be disposed on an adhesive layer (eg, adhesive member 525) laminated on one side of the second substrate 510.
  • the first substrate 530 may be electrically connected to the second substrate 510 through a grid array (eg, ball grid array (BGA), land grid array (LGA)).
  • the first substrate 530 may be referred to as an antenna board, antenna substrate, radiation substrate, radiation board, or RF board.
  • the second board 510 may be referred to as a main board, main board, power board, mother board, package board, or filter board.
  • the second substrate 510 may be electrically connected to an RF processing unit (eg, RFA 515).
  • RFA 515 an RF processing unit
  • FIG. 5A it is shown as an RFA 515, but the implementation can be modified to be electrically connected to a separate board (eg, PCB) on which the RFIC is mounted (eg, BGA).
  • the second substrate 510 may include a power feeder to transmit signals received from the RF processing unit to the radiator.
  • the second substrate 510 may include a via hole 520 (eg, low-cost flame retardant (FR)-4) and a feed line 521. Signals received through the via hole 520 and the feed line 521 may be transmitted to the first substrate 530 of the antenna module through the coupling pad 523.
  • FR low-cost flame retardant
  • the coupling pad 523 of the second substrate 510 may be coupled to the coupling pad 531 of the first substrate 530.
  • An RF-processed signal (hereinafter referred to as an RF signal) may be transmitted to the coupling pad 531 of the first substrate 530 through the coupling pad 523 of the second substrate 510 .
  • the feed line 521 is depicted as being disposed on a layer (eg, top layer) of the second substrate 510, but embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
  • the feed line 521 may also be disposed on a layer (eg, bottom layer) of the first substrate 530.
  • the first substrate 530 may be a flexible PCB (FPCB). Additionally, according to one embodiment, the first substrate 530 may be a PCB.
  • the first substrate 530 includes a coupling pad 531 and a feed hole to receive a signal transmitted from the second substrate 510 or to transmit a signal received through a wireless channel to the second substrate 510. It may include (533), and an emitter (535).
  • an electronic device eg, electronic device 200
  • the coupling pad 531 may obtain an RF signal through coupling power supply from the coupling pad 523 of the second substrate 510.
  • the coupling pad 531 can transmit an RF signal to the radiator 535 through the feeding hole 533.
  • the emitter 535 may radiate RF signals into the air.
  • the first substrate 530 may include one or more resonators in addition to the radiator 535.
  • the fact that the first substrate 530 includes a resonator may indicate that the resonator is mounted on the inner layer of the first substrate 530 or that the resonator is disposed on one surface of the first substrate 530.
  • the one or more resonators may include a resonator 540a, a resonator 540b, a resonator 540c, and a resonator 540d.
  • the one or more resonators are not located on a separate board (e.g., FPCB using SUS), but are placed on the first board 530 on which the radiator 535 is mounted. It can be.
  • the one or more resonators may function as an array together with the radiator 535.
  • the one or more resonators may be disposed on the same layer as the radiator 535. That is, the radiator 535 and the one or more resonators may be located on the same single layer of the first substrate 530. Additionally, according to one embodiment, the one or more resonators may be disposed in a layer adjacent to the layer where the radiator 535 is disposed. For example, when the radiator 535 is disposed on the highest layer (hereinafter, L1 (layer 1)) of the first substrate 530, the one or more resonators are disposed on the layer on which the first substrate 530 is disposed. It can be placed on a level one or two levels lower (e.g. L2, L3).
  • L1 layer 1
  • the one or more resonators are connected to the first substrate ( 530) may be placed on the highest floor (e.g., L1).
  • the one or more resonators are disposed in a layer adjacent to the layer where the radiator 535 is disposed is described in detail with FIGS. 6, 7A, 7B, and 7C.
  • FIG. 5b is a cross-sectional view showing an example of a radiator and a resonator of a RU module according to embodiments.
  • the RU module e.g., RU module 220
  • the RU module may include an antenna module (e.g., antenna module 213) and an RU board (e.g., RU board 215).
  • FIG. 5A may be referred to.
  • the first substrate 530 uses a coupling pad to receive a signal transmitted from the second substrate 510 or to transmit a signal received through a wireless channel to the second substrate 510. It may include (531), a feeding hole (533), and a radiator (535).
  • the first substrate 530 may be electrically connected to a second substrate (eg, second substrate 510) through an adhesive member 525.
  • the coupling pad 531 of the first substrate 530 may receive an RF signal coupled through the coupling pad 523 of the ground layer 550 of the second substrate 510. You can.
  • the first substrate 530 may include a coating layer 570.
  • the bandwidth is increased.
  • a resonator e.g., a resonator 540a, a resonator 540b, a resonator 540c, and a resonator 540d
  • the bandwidth is increased.
  • the resonator 540b will be described as an example.
  • bandwidth expansion may refer to, for example, an increase in the frequency range of signals that can be communicated. As the thickness of the substrate (eg, the first substrate 530) increases, the bandwidth can be expanded. Expansion of bandwidth may indicate, for example, a broadening of the range of frequencies that provide gain above a certain value. For example, bandwidth and substrate thickness can be expressed by the following equation.
  • BW may represent bandwidth
  • h may represent the thickness of the substrate.
  • L represents the length of the antenna (e.g. patch antenna), and W represents the width of the antenna.
  • the size of the resonator 540b may represent, for example, the planar width of the resonator 540b.
  • the area of the square may correspond to the size of the resonator 540b.
  • the size of the resonator 540b may be related to the resonant frequency of the resonator 540b. The closer the resonant frequency of the resonator 540b is to the resonant frequency of the radiator 535, the wider the bandwidth can be formed.
  • the difference between the size of the resonator 540b and the size of the radiator 535 may be within a critical range so that the resonant frequencies are adjacent to each other.
  • Gain coefficient may indicate, for example, an increase in signal strength and an increase in reach.
  • Gain improvement due to the resonator 540b can be achieved by causing constructive interference between the signal of the radiator 535 and the signal due to the resonator 540b.
  • the thickness of the substrate eg, first substrate 530
  • the gain may increase. That is, the smaller the thickness of the first substrate 530, the smaller the change in the reflection phase of the signal.
  • the smaller the size of the resonator 540b the better the gain improvement effect. For example, when the reflection phase of the resonator 540b is 0 degrees, maximum gain can be achieved. The thinner the thickness and the smaller the size, the closer the reflection phase can be to 0 degrees.
  • bandwidth expansion and gain improvement may have a trade-off relationship.
  • the size of the resonator 540b may depend on the height of the first substrate 530.
  • the resonators are all of the same size and arranged at equal intervals, but embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
  • the size of a resonator relatively close to the radiator may be larger than the size of a resonator relatively distant from the radiator.
  • the gap between a resonator adjacent to the radiator and the radiator or the gap between the radiator and adjacent resonators may be wider than the gap between the radiator and relatively distant resonators.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a stacked structure of a RU board and an antenna board according to embodiments.
  • the RU module e.g., RU module 220
  • the RU module may include an antenna module (e.g., antenna module 213) and a RU board (e.g., RU board 215) for placement of the antenna module 213.
  • the antenna board may represent, for example, a board (eg, PCB) on which an antenna module is placed.
  • the RU module 220 may include a second substrate 610 corresponding to the RU board 215 .
  • the RU module 220 may include a first substrate 630 corresponding to the antenna board.
  • the first substrate 630 may include an radiator.
  • the first substrate 630 may be electrically connected to the second substrate 610.
  • the first substrate 630 may be electrically connected to the second substrate 610 through a grid array (eg, ball grid array (BGA) 625, land grid array (LGA)).
  • BGA ball grid array
  • LGA land grid array
  • the first substrate 630 may be referred to as an antenna board, antenna substrate, radiation substrate, radiation board, or RF board.
  • the second board 610 may be referred to as a main board, main board, power board, mother board, package board, or filter board.
  • the second substrate 610 may be connected to an RF processing unit (eg, RFA, RFIC) (not shown).
  • the second substrate 610 may include a via hole 620 (eg, low-cost flame retardant (FR)-4) and a coupling pad 623. Signals received through the via hole 620 may be transmitted to the first substrate 630 of the antenna module through the coupling pad 623.
  • the coupling pad 629 may obtain an RF signal through coupling power supply from the coupling pad 623 of the second substrate 610.
  • the first substrate 630 may be a PCB.
  • One or more first substrates 630 may be disposed on the second substrate 610 .
  • Antenna elements of an array antenna may be disposed on each first substrate 630.
  • the antenna element corresponds to the radiator 640.
  • the first substrate 630 includes a coupling pad 629 and a feed line ( 631), a feeding hole 633, a feeding pad 635, and a radiator 640.
  • an electronic device eg, electronic device 200
  • the coupling pad 629 may obtain an RF signal through coupling power supply from the coupling pad 623 of the second substrate 610.
  • the coupling pad 629 can transmit an RF signal to the radiator 640 through the feed line 631, the feed hole 633, and the feed pad 635.
  • the emitter 640 may radiate RF signals into the air.
  • the first substrate 630 may include one or more resonators in addition to the radiator 640.
  • the one or more resonators are not disposed on a separate substrate (e.g., FPCB using SUS), but on the first substrate 610, which is a PCB on which the antenna module is disposed. can be placed.
  • the one or more resonators may function as an array together with the radiator 640.
  • FIGS. 7A, 7B, and 7C examples of the arrangement between the resonators and the radiator 640 are described through FIGS. 7A, 7B, and 7C.
  • the feed line 621 is shown as being disposed on a layer of the first substrate 630, but embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
  • the feed line 621 may be disposed on a layer (eg, top layer) of the second substrate 610.
  • the resonators are all described as having the same size and being disposed at equal intervals, but embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
  • the size of a resonator that is relatively close to the radiator may be larger than the size of a resonator that is relatively far away from the radiator.
  • the gap between the radiator and a resonator adjacent to the radiator or the gap between the radiator and adjacent resonators may be wider than the gap between the radiator and relatively distant resonators.
  • FIGS. 7A, 7B, and 7C are cross-sectional views showing examples of antenna boards including resonators according to embodiments.
  • An antenna module e.g., antenna module 213 may be mounted on an antenna board.
  • antenna board To describe various designs and deployments of an antenna board, reference may be made to FIG. 6.
  • the RU module 220 may include a first substrate 730 corresponding to the antenna board.
  • the first substrate 730 may include a feed line 731, a feed hole 733, and an radiator 740 to transmit an RF signal through a wireless channel or process a signal received through a wireless channel. there is.
  • the first substrate 730 includes, in addition to the radiator 740, a plurality of resonators (e.g., a resonator 751a, a resonator 751b, a resonator 751c, a resonator 753a, Includes resonator 753b, resonator 753c, resonator 755a, resonator 755b, resonator 755c, resonator 757a, resonator 757b, and 757c) can do.
  • a plurality of resonators e.g., a resonator 751a, a resonator 751b, a resonator 751c, a resonator 753a, Includes resonator 753b, resonator 753c, resonator 755a, resonator 755b, resonator 755c, resonator 757a, resonator 757b, and 757c
  • a group of resonators e.g., a resonator 753a, a resonator 753b, a resonator 753c, a resonator 755c, a resonator 757a,
  • the resonator 757b and the resonator 757c may be disposed on a layer (eg, L1) higher than the layer (eg, L2) on which the radiator 740 of the first substrate 730 is disposed.
  • different groups of resonators may be disposed on a lower layer (eg, L3) than the layer (eg, L2) on which the radiator 740 of the first substrate 730 is disposed.
  • the bandwidth can be expanded.
  • the resonance frequency of each resonator is disposed adjacent to the resonance frequency of the radiator 740, a frequency range with a low reflection coefficient can be formed widely.
  • the gain of the wireless signal can be improved by coupling the signal of the radiator 740 through the plurality of resonators.
  • a plurality of resonators may be placed in a layer different from the layer where the radiator 740 is located.
  • resonators e.g., resonators 753a, 753b, 753c, 755c, etc.
  • resonators 753a, 753b, 753c, 755c, etc. are placed on one side of the radiating first substrate 730. (757a), resonator 757b, and resonator 757c) may be disposed.
  • additional resonators e.g., resonator 751a, resonator 751b, resonator 751c, A sieve 755a, a resonator 755b, and a resonator 755c may be disposed.
  • a resonator disposed on one side and a resonator disposed on another layer may be disposed to face each other.
  • the resonator 753b and the resonator 755b may be disposed at the same location within the layer.
  • the RU module 220 may include a first substrate 730 corresponding to the antenna board.
  • the first substrate 730 may include a feed line 731, a feed hole 733, and an radiator 740 to transmit an RF signal through a wireless channel or process a signal received through a wireless channel. there is.
  • FIG. 7A For the first substrate 730 and related components in FIG. 7B, reference may be made to the description of FIG. 7A.
  • the first substrate 730 includes, in addition to the radiator 740, a plurality of resonators (e.g., a resonator 753a, a resonator 753b, a resonator 753c, a resonator 757a, It may include a resonator 757b and a resonator 757c.
  • the plurality of resonators may be disposed on a layer (eg, L1) higher than the layer (eg, L2) on which the radiator 740 of the first substrate 730 is disposed. Through the plurality of resonators, the bandwidth can be expanded.
  • the signal of the radiator 740 is coupled through the plurality of resonators, thereby improving the gain of the wireless signal.
  • resonators e.g., resonator 753a, resonator 753b, resonator 753c, resonator 757a, resonator 757b, resonator The body 757c
  • resonators can be placed only on a higher layer than the radiator 740. Due to the resonators disposed inside the first substrate 730, the manufacturing cost of the first substrate 730 may increase. Additionally, performance may be reduced due to misalignment of the resonators. Accordingly, by disposing resonators on one side of the first substrate 730, the required gain and the required bandwidth of the radiator 740 of the first substrate can be satisfied.
  • the RU module 220 may include a first substrate 730 corresponding to the antenna board.
  • the first substrate 730 may include a feed line 731, a feed hole 733, and an radiator 740 to transmit an RF signal through a wireless channel or process a signal received through a wireless channel. there is.
  • FIG. 7A For the first substrate 730 and related components in FIG. 7C, reference may be made to the description of FIG. 7A.
  • the first substrate 730 includes, in addition to the radiator 740, a plurality of resonators (e.g., a resonator 751a, a resonator 751b, a resonator 751c, a resonator 755a, It may include a resonator 755b and a resonator 755c.
  • the plurality of resonators may be disposed on a lower layer (eg, L3) than the layer (eg, L2) of the first substrate 730 where the radiator 740 is disposed.
  • a plurality of resonators may be disposed on the inner layer of the first substrate 730. Through the plurality of resonators, the bandwidth can be expanded.
  • the signal of the radiator 740 is coupled through the plurality of resonators, thereby improving the gain of the wireless signal.
  • resonators e.g., resonator 751a, resonator 751b, resonator 751c, resonator 755a, resonator 755b
  • the resonator 755c can be placed only on a lower layer than the radiator 740.
  • resonators may be previously positioned inside the first substrate 730 . When manufacturing the first substrate 730, resonators are designed in advance, so process errors can be reduced.
  • signal gain can be improved through the radiator 740 disposed on the first substrate 730.
  • High performance e.g. expanded bandwidth, improved gain
  • the required gain and required bandwidth of the radiator 740 of the first substrate 730 can be satisfied through the resonators disposed inside the first substrate 730.
  • the resonators and the radiator are shown as being formed in different layers, but embodiments of the present disclosure are not limited thereto. That is, the embodiment shown in FIG. 5A and the embodiment shown in FIG. 6 can be combined.
  • at least one of the resonators may be located on the same layer as the radiator, and at least another one of the resonators may be located on a layer adjacent to the layer of the radiator.
  • the resonators are all described as having the same size and being disposed at equal intervals, but embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
  • the size of a resonator that is relatively close to the radiator may be larger than the size of a resonator that is relatively far away from the radiator.
  • the gap between the radiator and a resonator adjacent to the radiator or the gap between the radiator and adjacent resonators may be wider than the gap between the radiator and relatively distant resonators.
  • Figure 8 is a cross-sectional view showing an example of an array antenna according to embodiments.
  • the array antenna 800 may be placed on the RU board (eg, RU board 215) of the RU module (eg, RU module 220).
  • the RU board 215 may be referred to as a main board, power board, mother board, package board, or filter board.
  • a plurality of PCBs (eg, 6 PCBs) for the array antenna 800 may be placed on the RU board 215.
  • Each PCB of the plurality of PCBs may correspond to a first substrate (eg, first substrate 530, first substrate 630, first substrate 730, hereinafter, first substrate 730).
  • the first substrate shown in FIGS. 5A to 7C is for explaining the stacked structure.
  • the first substrate 730 may include a plurality of radiators and a plurality of resonators.
  • sub-arrays included in the first substrate 730 will be described.
  • the array antenna 800 may include a first sub-array 810, a second sub-array 820, a third sub-array 830, and a fourth sub-array 840.
  • the first sub-array 810, second sub-array 820, third sub-array 830, and fourth sub-array 840 may be disposed on the first substrate 730.
  • the first sub-array 810 may include four radiation areas (eg, a radiation area 811a, a radiation area 811b, a radiation area 811c, and a radiation area 811d).
  • Each radiation area within the first sub-array 810 may include one or more radiators (eg, four radiators).
  • the second sub-array 820 may include four radiation areas (eg, a radiation area 821a, a radiation area 821b, a radiation area 821c, and a radiation area 821d). Each radiation area of the second sub-array 820 may include one or more radiators (eg, four radiators).
  • the third sub-array 830 may include four radiation areas (eg, a radiation area 831a, a radiation area 831b, a radiation area 831c, and a radiation area 831d). Each radiation area in the third sub-array 830 may include one or more radiators (eg, four radiators).
  • the fourth sub-array 840 may include four radiation areas (eg, a radiation area 841a, a radiation area 841b, a radiation area 841c, and a radiation area 841d). Each radiation area in the fourth sub-array 840 may include one or more radiators (eg, four radiators).
  • the layer where the resonators are disposed and the layer where the radiation area is disposed may be different from each other.
  • at least some of the resonators may be disposed on a higher layer (eg, L1) than the radiator layer (eg, L2) within the antenna substrate.
  • at least some of the resonators may be disposed on a lower layer (eg, L2) than the radiator layer (eg, L1) within the antenna substrate.
  • embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
  • at least some of the resonators may be disposed on the same layer as the radiator.
  • the size of a resonator that is relatively close to the radiator may be larger than the size of a resonator that is relatively far away from the radiator.
  • the gap between the radiator and a resonator adjacent to the radiator or the gap between the radiator and adjacent resonators may be wider than the gap between the radiator and relatively distant resonators.
  • the spacing between resonators between sub-arrays or the area of each resonator may be different.
  • the spacing between resonators or the area of each resonator may vary.
  • FIGS. 9A, 9B, and 9C are diagrams showing examples of radiation areas including a radiator and a resonator according to embodiments.
  • FIG. 9A a perspective view 900 of the radiation area of an antenna module (e.g., antenna module 213) is shown.
  • the radiation area may include an radiator 910 and a resonator 920.
  • the radiation area may include a radiation pattern 935.
  • the radiation pattern 935 may include a plurality of resonators and a plurality of radiators.
  • the radiation pattern 933 of the antenna module is, within 16 radiators and an antenna substrate (e.g., first substrate 530, first substrate 630, first substrate 730), the 16 It may include a grid array formed within the station excluding the area where the radiators are arranged.
  • a partial area 931 of the radiation pattern 935 may include a circular patch radiator 910 and a square-shaped resonator 920.
  • one region 950 of the radiation pattern 935 may include a radiator 960 and a resonator 970.
  • resonators eg, resonator 970
  • the resonators may be arranged to surround the radiator 960.
  • the resonators may be arranged to form a grid array around the radiator 960.
  • other resonators may be arranged at uniform intervals.
  • the spacing between resonators may vary depending on the proximity to the radiator. For example, a gap between a first resonator that is relatively close to the radiator and the radiator may be longer than a gap between the first radiator and a second resonator that is relatively distant from the radiator. For another example, the gap between the first resonator and the radiator may be shorter than the gap between the second resonator and the first radiator.
  • FIG. 9D is a graph showing an example of performance depending on the size of an antenna board according to embodiments.
  • the antenna board eg, first substrate 530, first substrate 630, and first substrate 730
  • the antenna board may include a radiator and a resonator.
  • Graph 980 shows the relationship between gain depending on the size of the resonator.
  • the horizontal axis 981 of the graph 980 represents frequency (unit: GHz), and the vertical axis 982 represents gain (unit: dB (decibel)).
  • Lines can be distinguished based on resonator size.
  • the first line represents the gain for each frequency when the size of the resonator is about 1.2 mm.
  • the second line represents the gain for each frequency when the size of the resonator is about 1.6mm.
  • the third line represents the gain for each frequency when the size of the resonator is about 2 mm.
  • the fourth line represents the gain for each frequency when the size of the resonator is about 2.4mm. It can be seen that the smaller the size of the resonator, the improved the gain.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating examples of radiation depending on the presence or absence of a resonator according to embodiments.
  • the first radiation surface 1001 represents one side of the antenna substrate including only radiators without additional resonators.
  • the second radiation surface 1003 represents one side of the antenna substrate (eg, first substrate 530, first substrate 630, and first substrate 730) on which additional resonators are disposed along with the radiator.
  • FIGS. 10B to 10C indicators of performance improvement according to the presence or absence of additional resonators are described.
  • Figure 10b is a graph showing an example of reflection loss depending on the presence or absence of a resonator according to embodiments.
  • graph 1010 shows return loss according to frequency.
  • the horizontal axis 1011 of the graph 1010 represents frequency (unit: GHz), and the vertical axis 1013 represents return loss (unit: dB (decibel)).
  • the first line 1020 represents the reflection loss according to the antenna substrate on which the metal SUS is mounted.
  • the second line 1025 represents the reflection loss according to the antenna substrate (eg, first substrate 530, first substrate 630, and first substrate 730) including the resonator. It can be confirmed that the RU module 220 provides bandwidth expansion compared to the RU module including the existing metal SUS by expanding the area that provides gain of a certain amount (e.g., -5 dB) or more.
  • a certain amount e.g., -5 dB
  • FIG. 10C is a graph showing examples of gain depending on the presence or absence of a resonator according to embodiments.
  • graph 1030 shows gain according to frequency.
  • the horizontal axis 1031 of the graph 1030 represents frequency (unit: GHz), and the vertical axis 1033 represents gain (unit: dB).
  • the first line 1040 represents the gain according to the antenna substrate on which the metal SUS is mounted.
  • the second line 1045 represents the gain according to an antenna substrate including a resonator, such as the first substrate 530, the first substrate 630, and the first substrate 730.
  • FIG. 11 includes diagrams and graphs illustrating examples of performance of a RU module including a resonator according to embodiments.
  • the antenna module of the RU module may include a plurality of radiators and a plurality of resonators.
  • one area 1100 of the antenna module includes 16 radiators and an antenna substrate (e.g., first substrate 530, first substrate 630, first substrate 730), the 16 It may include a grid array formed within an area excluding the area where the radiators are arranged.
  • Graph 1120 shows directivity and gain according to frequency.
  • the horizontal axis 1121 of the graph 1120 represents frequency (unit: GHz), and the vertical axis 1123 represents directivity or gain (unit: dB).
  • the first line 1131a indicates directivity.
  • the second line 1131b represents the gain.
  • the RU module 220 can provide improved gain and high efficiency through an antenna substrate containing a radiator and a resonator.
  • Graph 1140 represents cross polarization ratio (CPR) performance according to frequency.
  • the horizontal axis 1141 of the graph 1140 represents frequency (unit: GHz), and the vertical axis 1143 represents gain (unit: dB).
  • the first line 1151a represents a cross-polarization (X-pol) component, and the second line 1151b represents a co-polarization (co-pol) component.
  • the RU module 220 can provide improved CPR through an antenna substrate including a radiator and a resonator.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the arrangement of a RU module including a resonator according to embodiments.
  • FIG. 4 may be referred to. Separation distances between antennas can be confirmed in one area 1200 of the RU module 220.
  • An antenna board for a first frequency band eg, 28 GHz band
  • an antenna board for a second frequency band eg, 39 GHz band
  • the RU module 220 uses a single substrate (e.g., first substrate 530, first substrate 630) including a radiator and a resonator, without an antenna design using a metal pillar and an FPCB. , a wireless signal can be transmitted through the first substrate 730).
  • a single substrate e.g., first substrate 530, first substrate 630
  • a radiator and a resonator without an antenna design using a metal pillar and an FPCB.
  • a wireless signal can be transmitted through the first substrate 730).
  • the separation distances between antennas in one area 1200 of the RU module 220 e.g., the first separation distance 1201, the second separation distance 1203, and the third separation distance 1205). , the fourth separation distance 1207) can be confirmed. Due to the reduction in separation distances, implementation of the antenna module design including the resonator of the present disclosure can be confirmed.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example functional configuration of an electronic device including a RU module according to embodiments.
  • the base station 110 is exemplified as an electronic device, but of course it can also be applied to the terminal 120.
  • the base station 110 may be base station equipment that supports mmWave communication (e.g., Frequency Range 2 of 3GPP). Not only the antenna module itself mentioned through FIGS. 1 to 12 but also electronic devices including the same are included in embodiments of the present disclosure.
  • the electronic device 1110 may include RF equipment in which a resonator is disposed on a layer adjacent to the radiator to obtain additional radiation effects.
  • the electronic device includes an antenna unit 1311 (e.g., at least one antenna), a power interface unit 1312 (e.g., a power interface circuit), and a radio frequency (RF) processing unit 1313 (e.g., processing circuit) and a control unit 1314 (e.g., control circuit).
  • antenna unit 1311 e.g., at least one antenna
  • power interface unit 1312 e.g., a power interface circuit
  • RF radio frequency
  • control unit 1314 e.g., control circuit
  • the antenna unit 1311 may include multiple antennas.
  • the antenna unit 1311 may include an antenna module.
  • the antenna of the antenna module performs functions for transmitting and receiving signals through a wireless channel.
  • the antenna may include a radiator made of a conductor or conductive pattern formed on a substrate (e.g., PCB, PFCB).
  • the antenna can radiate an up-converted signal on a wireless channel or acquire a signal radiated by another device.
  • Each antenna may be referred to as an antenna element or antenna element.
  • the antenna unit 1311 may include an antenna array in which a plurality of antenna elements form an array. According to embodiments of the present disclosure, the antenna unit 1311 may additionally include one or more resonators in addition to the radiator corresponding to the antenna element.
  • the one or more resonators may be disposed on or inside the substrate on which the antenna elements are disposed. According to one embodiment, the one or more resonators may be disposed on the same layer as the radiator. According to one embodiment, the one or more resonators may be disposed on a layer adjacent to the layer where the radiator is disposed.
  • the antenna unit 1311 may be electrically connected to the power interface unit 1312 through RF signal lines. The antenna unit 1311 may provide a received signal to the power interface unit 1312 or radiate a signal provided from the power interface unit 1312 into the air.
  • the power interface unit 1312 may include modules and components including various power interface circuits.
  • the power interface unit 1312 may include one or more IFs.
  • the power interface unit 1312 may include one or more LOs.
  • the power interface unit 1312 may include one or more LDOs.
  • the power interface unit 1312 may include one or more DC/DC converters.
  • the power interface unit 1312 may include one or more DFEs.
  • the power interface unit 1312 may include one or more FPGAs.
  • the power interface unit 1312 may include one or more connectors.
  • the power interface unit 1312 may include a power supply.
  • the power interface unit 1312 may include areas for mounting one or more antenna modules.
  • the power interface unit 1312 may include a plurality of antenna modules to support MIMO communication.
  • An antenna module according to the antenna unit 1311 may be mounted in the corresponding area.
  • the power interface unit 1312 may include a filter.
  • the filter can perform filtering to transmit a signal of a desired frequency.
  • the power interface unit 1312 may include a filter.
  • a filter can perform a function to selectively identify frequencies by forming a resonance.
  • the power interface unit 1312 may include at least one of a band pass filter, a low pass filter, a high pass filter, or a band reject filter. there is. That is, the power interface unit 1312 may include RF circuits for obtaining signals in a frequency band for transmission or a frequency band for reception.
  • the power interface unit 1312 may electrically connect the antenna unit 1311 and the RF processing unit 1313.
  • the RF processing unit 1313 may include a plurality of RF processing chains including various processing circuits.
  • the RF chain may include multiple RF elements.
  • RF devices may include amplifiers, mixers, oscillators, DACs, ADCs, etc.
  • the RF processing chain may be implemented with an RFIC.
  • the RF processing unit 1313 includes an up converter that upconverts a base band digital transmission signal to a transmission frequency, and a DAC that converts the upconverted digital transmission signal into an analog RF transmission signal. (digital-to-analog converter) may be included.
  • the upconverter and DAC form part of the transmit path.
  • the transmission path may further include a power amplifier (PA) or coupler (or combiner).
  • PA power amplifier
  • coupler or combiner
  • the RF processing unit 1313 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 include.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the ADC and down converter form part of the receive path.
  • the receive path may further include a low-noise amplifier (LNA) or coupler (or divider).
  • LNA low-noise amplifier
  • RF components of the RF processing unit can be implemented on a PCB.
  • the base station 110 may include a structure in which an antenna unit 1311, a power interface unit 1312, and an RF processing unit 1313 are stacked in this order. For example, as shown in FIG.
  • the first substrate 530, the second substrate 510, and the RFA 515 may be sequentially stacked.
  • the antennas, the RF components of the power interface unit, and the RFIC may be implemented on a separate PCB, and filters may be repeatedly fastened between the PCB and the PCB to form a plurality of Layers can be formed.
  • the control unit 1314 may include various processing and/or control circuits and control overall operations of the electronic device.
  • the control unit 1314 may include various modules for performing communication.
  • the control unit 1314 may include at least one processor, such as a modem.
  • the control unit 1314 may include modules for digital signal processing.
  • the control unit 1314 may include a modem.
  • When transmitting data the control unit 1314 generates complex symbols by encoding and modulating the transmission bit string. Additionally, for example, when receiving data, the control unit 1314 restores the received bit stream by demodulating and decoding the baseband signal.
  • the control unit 1314 can perform protocol stack functions required by communication standards.
  • FIG. 13 describes the functional configuration of an electronic device as equipment that can utilize the antenna module of the present disclosure.
  • the example shown in FIG. 13 is only an exemplary configuration for utilization of an antenna module including a radiator and a resonator according to various embodiments of the present disclosure described through FIGS. 1 to 12, and may be used in various embodiments of the present disclosure.
  • the embodiments are not limited to the components of the equipment shown in FIG. 13. Accordingly, other antenna equipment including a radiator and a resonator, communication equipment of other configurations, and the antenna structure itself may be understood as being included in various embodiments of the present disclosure.
  • a module for wireless communication includes a radiator, a plurality of resonators, a first substrate on which the radiator and the plurality of resonators are disposed, and a power source. It may include a second substrate including a power supply.
  • the first substrate may include a plurality of first layers.
  • the second substrate may include a plurality of second layers.
  • the radiator may be disposed in a radiation layer among the plurality of first layers of the first substrate.
  • the plurality of resonators may be disposed in a resonant layer among the plurality of first layers of the first substrate. At least some of the plurality of resonators within the resonance layer may be arranged in a region that is distinct from (eg, does not overlap with) a region where the radiator is arranged within the radiation layer.
  • the first substrate may include a printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • BGA ball grid array
  • the resonant layer on which the plurality of resonators of the first substrate are disposed may be different from the radiation layer on which the radiator of the first substrate is disposed.
  • the plurality of resonators may be disposed at uniform intervals within the resonant layer of the first substrate.
  • the plurality of resonators may be arranged so that a grid arrangement is formed in a region of the resonance layer that is different from a region where the radiator is disposed.
  • the plurality of resonators may include a first resonator and a second resonator.
  • the distance between the radiator and the first resonator may be longer than the distance between the radiator and the second resonator.
  • the size of the first resonator may be larger than the size of the second resonator.
  • the module may further include a plurality of additional resonators.
  • a layer on which the plurality of additional resonators are disposed among the plurality of first layers of the first substrate may be different from the resonant layer.
  • the first substrate may include a feed line configured to supply a signal received from the second substrate to the radiator.
  • the feed line may be disposed in a feed layer among the plurality of first layers of the first substrate.
  • the feeding layer may be disposed closer to the second substrate than the radiation layer and the resonance layer.
  • the second substrate may be electrically connected to an RF module including a radio frequency integrated circuit (RFIC).
  • the second substrate may include a via hole and a feed line for transmitting the signal received from the RF module to the first substrate.
  • the via hole may be formed over at least a portion of the plurality of second layers of the second substrate.
  • the first substrate may include a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the first substrate may be electrically connected through an adhesive.
  • the resonant layer on which the plurality of resonators of the first substrate are disposed may be the same as the radiation layer on which the radiator of the first substrate is disposed.
  • the first substrate may include a plurality of radiators.
  • the plurality of resonators may be arranged to form a grid arrangement in a region of the first substrate that is different from the region where the plurality of radiators are disposed.
  • an electronic device in a wireless communication system may include a radome cover, a radio unit (RU) housing, and an RU module.
  • the RU module may include an antenna board on which antenna modules are arranged and a RU board including a power supply.
  • an antenna module may include a plurality of radiators, a plurality of resonators, and an antenna board on which the radiators and the plurality of resonators are disposed.
  • the antenna board may include a plurality of first layers.
  • the basic RU board may include a plurality of second layers.
  • the radiator may be disposed in a radiation layer among the plurality of first layers of the antenna board.
  • the plurality of resonators may be disposed in a resonant layer among the plurality of first layers of the antenna board. At least some of the plurality of resonators within the resonance layer may be disposed in a region that is distinct from (eg, does not overlap with) a region within the radiation layer where the radiator is disposed.
  • the antenna board may include a printed circuit board (PCB).
  • the antenna board and the RU board may be electrically connected through a ball grid array (BGA).
  • BGA ball grid array
  • the resonance layer on which the plurality of resonators of the antenna board are disposed may be different from the radiation layer on which the radiators of the antenna board are disposed.
  • the plurality of resonators may be disposed at uniform intervals within the resonant layer of the antenna board.
  • the plurality of resonators may be arranged so that a grid arrangement is formed in a region of the resonance layer that is different from a region where the plurality of radiators are disposed.
  • the plurality of resonators may include a first resonator and a second resonator.
  • the distance between the radiator and the first resonator may be longer than the distance between the radiator and the second resonator.
  • the size of the first resonator may be larger than the size of the second resonator.
  • the antenna module may further include a plurality of additional resonators.
  • a layer on which the plurality of additional resonators are disposed may be different from the resonant layer.
  • the antenna board may include a feed line configured to supply a signal received from the RU board to a radiator.
  • the feed line may be disposed in a feed layer among the plurality of first layers of the antenna board.
  • the feeding layer may be disposed closer to the RU board than the radiation layer and the resonance layer.
  • the RU board may be electrically connected to an RF module (or RF device) including a radio frequency integrated circuit (RFIC).
  • the RU board may include a via hole and a feed line configured to transmit a signal received from the RF module to the antenna board.
  • a via hole may be formed over at least a portion of the plurality of second layers of the RU board.
  • the antenna board may include a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the antenna board may be electrically connected through an adhesive.
  • the resonance layer on which the plurality of resonators of the antenna board are disposed may be the same as the radiation layer on which the radiators of the antenna board are disposed.
  • the antenna board may include a plurality of radiators.
  • the plurality of resonators may be arranged to form a grid array in an area of the antenna board that is different from the area where the plurality of radiators are arranged.
  • a non-transitory computer-readable storage medium storing one or more programs (software modules) may be provided.
  • One or more programs stored in a computer-readable storage medium are configured to be executable by one or more processors in an electronic device (configured for execution).
  • One or more programs include instructions that cause the electronic device to execute methods according to embodiments described in the claims or specification of the present disclosure.
  • These programs may include random access memory, non-volatile memory, including flash memory, read only memory (ROM), and 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 types of disk storage. It can be stored in an optical storage device or magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory consisting of a combination of some or all of these. Additionally, multiple configuration memories may be included.
  • non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), and 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 types of disk storage. It can be stored in an optical storage device or magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory consisting of a combination of some or all of these. Additionally, multiple configuration memories may
  • the program may be distributed through 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 is accessible. This storage device can be connected to a device performing an embodiment of the present disclosure through an external port. Additionally, a separate storage device on a communications network may be connected to the device performing embodiments 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 is accessible. This storage device can be connected to a device performing an embodiment of the present disclosure through an external port. Additionally, a separate storage device on a communications network may be connected to the device performing embodiments of the present disclosure.

Landscapes

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

Abstract

다양한 실시예들에 있어서, 무선 통신을 위한 모듈은, 방사체(radiator), 복수의 공진체들(resonators), 상기 방사체 및 상기 복수의 공진체들이 배치되는 제1 기판(substrate), 및 전원 공급부(power supply)를 포함하는 제2 기판을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판은 복수의 제1 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 제2 기판은 복수의 제2 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 방사체는, 상기 제1 기판의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 방사 레이어에서 배치될 수 있다. 상기 복수의 공진체들은, 상기 제1 기판의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 공진 레이어에서 배치될 수 있다. 상기 공진 레이어 내에서 상기 복수의 공진체들 중 적어도 일부는, 상기 방사 레이어 내에서 상기 방사체가 배치되는 영역과 다른 영역에서 배치될 수 있다.

Description

무선 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치
본 개시는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
전파 경로 손실을 완화하고 전파의 전달 거리를 증가시키기 위한 기술들 중 하나로써, 빔포밍 기술이 이용되고 있다. 빔포밍은, 일반적으로, 다수의 안테나들을 이용하여 전파의 도달 영역을 집중시키거나, 특정 방향에 대한 수신 감도의 지향성(directivity)를 증대시킨다. 통신 성능을 높이기 위해 다수의 안테나들을 장착한 제품이 개발되고 있고, 점점 보다 훨씬 더 많은 수의 안테나들을 갖는 장비가 사용될 것으로 예상된다.
예시적인 실시예에 따라, 무선 통신을 위한 모듈은, 방사체(radiator), 복수의 공진체들(resonators), 상기 방사체 및 상기 복수의 공진체들이 배치되는 제1 기판(substrate), 및 전원 공급부(power supply)를 포함하는 제2 기판을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판은 복수의 제1 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 제2 기판은 복수의 제2 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 방사체는, 상기 제1 기판의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 방사 레이어에서 배치될 수 있다. 상기 복수의 공진체들은, 상기 제1 기판의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 공진 레이어에서 배치될 수 있다. 상기 공진 레이어 내에서 상기 복수의 공진체들 중 적어도 일부는, 상기 방사 레이어 내에서 상기 방사체가 배치되는 영역과 다른(즉, 구별되는) 영역에서 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 무선 통신 시스템에서 전자 장치는, 레이돔 커버, RU(radio unit) 하우징, 및 적어도 하나의 안테나를 포함하는 RU 모듈을 포함할 수 있다. 상기 RU 모듈은 적어도 하나의 안테나를 포함하는 안테나 모듈들이 배치되는 안테나 보드 및 전원 공급부(power supply)를 포함하는 RU 보드를 포함할 수 있다. 상기 안테나 모듈들 중에서, 안테나 모듈은, 복수의 방사체들, 복수의 공진체들(resonators), 및 상기 방사체 및 상기 복수의 공진체들이 배치되는 안테나 보드를 포함할 수 있다. 상기 안테나 보드는 복수의 제1 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 RU 보드는 복수의 제2 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 방사체는, 상기 안테나 보드의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 방사 레이어에서 배치될 수 있다. 상기 복수의 공진체들은, 상기 안테나 보드의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 공진 레이어에서 배치될 수 있다. 상기 공진 레이어 내에서 상기 복수의 공진체들 중 적어도 일부는, 상기 방사 레이어 내에서 상기 방사체가 배치되는 영역과 다른(즉, 구별되는) 영역에서 배치될 수 있다.
본 개시의 특정 실시예들의 상기 및 다른 측면들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 함께 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다:
도 1은 실시예들에 따른 예시적인 무선 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 실시예들에 따른 전자 장치의 구성요소들의 예를 나타내는 분해 사시도(exploded perspective view) 및 도면을 포함한다.
도 3a 및 3b는 실시예들에 따른 전자 장치의 예시적인 기능적 구성들을 나타내는 도면들이다.
도 4는 실시예들에 따른 전자 장치의 RU(radio unit) 모듈의 예를 나타내는 도면이다.
도 5a는 실시예들에 따른 RU 모듈의 적층 구조의 예를 나타내는 단면도(cross-sectional view)이다.
도 5b는 실시예들에 따른 RU 모듈의 방사체 및 공진체의 예를 나타내는 단면도이다.
도 6는 실시예들에 따른 RU 보드 및 안테나 보드의 적층 구조의 예를 나타내는 단면도이다.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c는 실시예들에 따른 공진체를 포함하는 안테나 보드의 예들을 나타내는 단면도들이다.
도 8은 실시예들에 따른 어레이 안테나의 예를 나타내는 단면도이다.
도 9a, 도 9b, 및 도 9c는 실시예들에 따른 방사체 및 공진체를 포함하는 방사 영역의 예를 나타내는 도면들이다.
도 9d는 실시예들에 따른 안테나 보드의 크기에 따른 성능의 예를 나타내는 그래프이다.
도 10a는 실시예들에 따른 공진체의 유무에 따른 방사의 예를 나타내는 도면이다.
도 10b는 실시예들에 따른 공진체의 유무에 따른 반사 손실의 예를 나타내는 그래프이다.
도 10c는 실시예들에 따른 공진체의 유무에 따른 이득의 예를 나타내는 그래프이다.
도 11은 실시예들에 따른 공진체를 포함하는 RU 모듈의 성능의 예를 나타내는 도면 및 그래프들을 포함한다.
도 12는 실시예들에 따른 공진체를 포함하는 RU 모듈의 배치의 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 실시예들에 따른 RU 모듈을 포함하는 전자 장치의 예시적인 기능적 구성을 나타내는 도면이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 다양한 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 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 이에 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 해석되어서는 안된다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 설명에서 사용되는 전자 장치의 부품을 지칭하는 용어(예: 기판, PCB(print circuit board), FPCB(flexible PCB), 모듈, 안테나, 안테나 소자, 회로, 프로세서, 칩, 구성요소, 기기), 부품의 형상을 지칭하는 용어(예: 구조체, 구조물, 지지부, 접촉부, 돌출부), 구조체들 간 연결부를 지칭하는 용어(예: 연결부, 접촉부, 지지부, 컨택 구조체, 도전성 부재, 조립체(assembly)), 회로를 지칭하는 용어(예: PCB, FPCB, 신호선, 급전선(feeding line), 데이터 라인(data line), RF 신호 선, 안테나 선, RF 경로, RF 모듈, RF 회로, 스플리터(splitter), 디바이더(divider), 커플러(coupler), 컴바이너(combiner)) 등은 설명의 편의를 위해 사용 및 도시된 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 예를 들어, 적어도 하나의 형상 구조를 의미하거나 또는 예를 들어, 기능을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
또한, 본 개시에서, 특정 조건의 만족(satisfied), 충족(fulfilled) 여부를 판단하기 위해, 초과 또는 미만의 표현이 사용될 수 있으나, 이는 일 예를 표현하기 위한 기재일 뿐 이상 또는 이하의 기재를 배제하는 것이 아니다. '이상'으로 기재된 조건은 '초과', '이하'로 기재된 조건은 '미만', '이상 및 미만'으로 기재된 조건은 '초과 및 이하'로 대체될 수 있다. 또한, 이하, 'A' 내지 'B'는 예를 들어, A부터(A 포함) B까지의(B 포함) 요소들 중 적어도 하나를 의미한다.
본 개시는, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd Generation Partnership Project), ETSI(European Telecommunications Standards Institute), xRAN(extensible radio access network), O-RAN(open-radio access network)에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시예들을 설명하지만, 이는 단순히 설명을 위한 예시이다. 본 개시의 다양한 실시예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
도 1은 실시예들에 따른 예시적인 무선 통신 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1의 무선 통신 환경(100)은 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(110), 단말(120), 단말(130)을 예시한다.
기지국(110)은 단말(120)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 MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit), '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '5G 노드비(5G NodeB, NB)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)', '액세스 유닛(access unit)', '분산 유닛(distributed unit, DU)', '무선 유닛(radio unit, RU), 원격 무선 장비(remote radio head, RRH) 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 기지국(110)은 하향링크 신호를 송신하거나 상향링크 신호를 수신할 수 있다.
단말(120)은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(110)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말(120)은 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말(120)은 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말(120)은 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 '차량(vehicle)용 단말', '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 1에 도시된 단말(120), 단말(130)은 차량 통신을 지원할 수 있다. 차량 통신의 경우, LTE 시스템에서는 장치간 통신(device-to-device, D2D) 통신 구조를 기초로 V2X 기술에 대한 표준화 작업이 3GPP 릴리즈 14과 릴리즈 15에서 완료되었으며, 현재 5G NR 기초로 V2X 기술을 개발하려는 노력이 진행되고 있다. NR V2X에서는 단말과 단말 간 유니캐스트(unicast) 통신, 그룹캐스트(groupcast)(또는 멀티캐스트(multicast)) 통신, 및 브로드캐스트(broadcast) 통신을 지원한다.
전파 경로 손실을 완화하고 전파의 전달 거리를 증가시키기 위한 기술 중 하나로써, 빔포밍 기술이 이용되고 있다. 단일 안테나를 이용하여 등방성(isotropic) 패턴으로 신호를 형성하는 대신 빔포밍 커버리지를 형성하기 위해, 통신 장비는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 이하, 다수의 안테나들이 포함되는 안테나 어레이가 서술된다. 기지국(110) 또는 단말(120)은 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 안테나 어레이에 포함되는 각 안테나는 어레이 엘리멘트(array element), 또는 안테나 엘리멘트(antenna element)라 지칭될 수 있다. 이하, 본 개시에서 안테나 어레이는 2차원의 평면 어레이(planar array)로 도시되었으나, 이는 단순히 예시일 뿐, 본 개시의 실시예들을 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.
5G 통신의 데이터 용량을 향상시키는 기술은 다수의 RF 경로들과 연결된 안테나 어레이를 사용한 빔포밍 기술이다. 통신 성능을 높이기 위해 무선 통신을 수행하는 부품들의 개수는 증가하고 있다. 예를 들어, 안테나 및 안테나를 통해 수신되거나 송신되는 RF 신호를 처리하기 위한 RF 부품(예: 증폭기, 필터), 구성요소들(components)의 개수도 증가하게 되어 통신 장비를 구성함에 있어 통신 성능을 충족하면서 공간적 이득, 비용적 효율이 필수적으로 요구된다.
도 2a 및 도 2b는 실시예들에 따른 전자 장치의 구성요소들의 예를 나타내는 분해 사시도(exploded perspective view) 및 도면을 포함한다. 도 2a는 실시예들에 따른 전자 장치(200)를 구성하는 내부 구성 요소들을 나타내는 분해 사시도이고, 도 2b는 실시예들에 따른 전자 장치(200)의 윗면, 아랫면, 옆면을 나타내는 도면이다. 전자 장치(200)는 도 1의 기지국(110)을 예시하나, 후술되는 전자 장치(200)에 대한 설명들은 단말(120) 또는 단말(130)에게 적용될 수 있다.
도 2a를 참고하면, 전자 장치(200)는 레이돔 커버(201), RU 하우징(203), DU(digital unit or distributed unit) 커버(205), RU 모듈(210)을 포함할 수 있다. RU 모듈(210)은 안테나 모듈(213)과 RU 보드(215)를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(213)을 위한 RF 구성요소들은 RU 보드(215)에 배치될 수 있다. RF 구성요소들은 전원을 제공하기 위한 커넥터(connector), DC/DC 컨버터, FPGA(field programmable gate array), LDO 레귤레이터, 또는 LO(local oscillator) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. RU 모듈(210)은 후술하는 본 개시의 실시예들에 따른 방사체와 함께 배치되는 추가 공진체를 포함하는 안테나 모듈을 포함할 수 있다.
안테나 모듈(213)이 배치되는 기판은 안테나 보드, 안테나 기판, 방사 기판, 방사 보드, 또는 RF 보드로 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 안테나 모듈(213)이 배치되는 기판은 PCB(printed circuit board)일 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라, 상기 안테나 모듈(213)이 배치되는 기판은 FPCB(flexible PCB)일 수 있다. RU 보드(215)는 메인 보드(main board), 메인 기판(main substrate), 전력 보드(power board), 마더 보드(mother board), 패키지 보드(package board), 또는 필터 보드(filter board)로 지칭될 수 있다. RU 모듈(210)은 기저대역 유닛(baseband unit, BBU) 또는 기저대역 장비(baseband equipment)로 지칭될 수 있다. 뿐만 아니라, RU 모듈(210)이 탑재된 통합형 기지국을 지칭하기 위하여, AU(access unit), 컴팩트 매크로(compact macro), 또는 링크 셀(link cell)과 같은 용어들이 RU 모듈(210)의 동작 및 기능을 위해 대신 이용될 수 있다.
전자 장치(200)는 DU 모듈(220)을 포함할 수 있다. DU 모듈(220)은 인터페이스 보드(221), 모뎀 보드(223), CPU 보드(225)를 포함할 수 있다. 전자 장치(200)는 전력 모듈(power module)(230), GPS(240), DU 하우징(250)을 포함할 수 있다. DU 모듈(220)은 무선 유닛(radio unit, RU) 또는 RRH(remote radio head)로 지칭될 수 있다.
도 2b를 참고하면, 하우징(250)은 전자 장치(200)를 위에서 바라본 도면을 나타낸다. 참조 번호들(261, 263, 265, 267)은 각각 전자 장치(200)를 왼쪽, 앞쪽, 오른쪽, 뒤쪽에서 바라본 도면을 나타낸다. 참조 번호(270)은 전자 장치(200)를 밑에서 바라본 도면을 나타낸다.
도 3a 및 3b는 실시예들에 따른 전자 장치의 예시적인 기능적 구성들을 나타내는 도면들이다. 전자 장치(예: 전자 장치(200))는 액세스 유닛(access unit)을 포함할 수 있다. 액세스 유닛은 RU(310), DU(320), DC/DC 모듈을 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 RU(310)는, 예를 들어, 안테나들과 RF 구성 요소들이 실장되는 조립체(assembly)를 나타낼 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 DU(320)는 디지털 무선 신호를 처리하도록 구성되고, RU(310)에게로 전송될 디지털 무선 신호를 암호화하거나, RU(310)로부터 전달받은 디지털 무선 신호를 복호하도록 구성될 수 있다. DU(320)는 패킷 데이터를 처리함으로써, 상위 노드(예: CU(centralized unit)) 혹은 코어망(예: 5GC, EPC)과 통신을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 3a를 참고하면, RU(310)는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. RU(310)는 하나 이상의 어레이 안테나들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 어레이 안테나는 평면 안테나 어레이로 구성될 수 있다. 어레이 안테나는 하나의 스트림에 대응할 수 있다. 어레이 안테나는 하나의 송신 경로(혹은 수신 경로)에 대응하는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 일 예로, 어레이 안테나는 16 x 16으로 구성되는 256개의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다.
RU(310)는 각 어레이 안테나의 신호를 처리하기 위한 RF 체인들을 포함할 수 있다. RF 체인들은 'RFA'로 지칭될 수 있다. RFA는 빔포밍을 위한 RF 구성 요소들(예: 위상 변환기, 전력 증폭기)과 믹서를 포함할 수 있다. RFA의 믹서는 RF 주파수의 RF 신호를 중간 주파수(intermediate frequency)로 하향변환하거나 중간 주파수의 신호를 RF 주파수의 신호로 상향변환하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따라, 하나의 세트의 RF 체인들은 하나의 어레이 안테나에 대응할 수 있다. 일 예로, RU(310)는 4개의 어레이 안테나들을 위한 4개의 RF 체인 세트들을 포함할 수 있다. 복수의 RF 체인들은 디바이더(예: 1:16)를 통해 송신 경로 혹은 수신 경로와 연결될 수 있다. 도 3a에는 도시되지 않았으나, 일 실시예에 따라, RF 체인들은 RFIC(radio frequency integrated circuit)로 구현될 수 있다. RFIC는 복수의 안테나 엘리멘트들에게 공급되는 RF 신호들을 처리 및 생성할 수 있다.
RU(310)는 DAFE(digital analog front end)와 'RFB'를 포함할 수 있다. DAFE는 디지털 신호와 아날로그 신호를 상호 변환하도록 구성될 수 있다. 일 예로, RU(310)는 2개의 DAFE들(DAFE #0, DAFE #1)을 포함할 수 있다. DAFE는, 송신 경로에서, 디지털 신호를 상향변환하고(예: DUC), 상향 변환된 신호를 아날로그 신호로 변환하도록 구성될 수 있다(예: DAC). DAFE는 수신 경로에서, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고(예: ADC), 디지털 신호를 하향변환하도록 구성될 수 있다(예: DDC). RFB는 송신경로와 수신 경로에 대응하는 믹서와 스위치를 포함할 수 있다. RFB의 믹서는 기저대역 주파수를 중간 주파수(intermediate frequency)로 상향변환하거나 중간 주파수의 신호를 기저대역 주파수의 신호로 하향변환하도록 구성될 수 있다. 스위치는 송신 경로와 수신 경로 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 일 예로, RU(310)는 2개의 RFB(RFB #0, RFB #1)들을 포함할 수 있다.
RU(310)는 제어기(controller)(예: 제어 및/또는 처리 회로를 포함) 및/또는 FPGA(field programmable gate array)를 포함할 수 있다. FPGA는 예를 들어, 설계 가능 논리소자와 프로그래밍이 가능한 내부 회로가 포함된 반도체 소자를 나타낼 수 있다. SPI(Serial Peripheral Interface) 통신을 통해 DU(320)과 통신을 수행할 수 있다.
RU(310)는 RF LO(local oscillator)를 포함할 수 있다. RF LO는 상향 변환 혹은 하향 변환을 위한 기준 주파수를 공급하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따라, RF LO는 상술된 RFB의 상향 변환 혹은 하향 변환을 위한 주파수를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, RF LO는 2-way 디바이더를 통해 RFB #0과 RFB #1에 기준 주파수를 공급할 수 있다.
일 실시예에 따라, RF LO는 상술된 RFA의 상향 변환 혹은 하향 변환을 위한 주파수를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, RF LO는 32-way 디바이더를 통해 RFA 각각(각 RF 체인에 8개 씩, 편파 그룹 별)에 기준 주파수를 공급할 수 있다.
도 3b를 참고하면, RU(310)는 DAFE 블록(311), IF 상향/하향 변환부(313), 빔포머(315), 어레이 안테나(317), 제어 블록(319)을 포함할 수 있다. DAFE 블록(311)은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하거나 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. IF 상향/하향 변환부(313)는 RFB에 대응할 수 있다. IF 상향/하향 변환부(313)는 RF LO로부터 공급받는 기준 주파수에 기반하여 기저대역 주파수의 신호를 IF 주파수의 신호로 변환하거나, IF 주파수의 신호를 기저대역 주파수의 신호로 변환할 수 있다. 빔포머(315)는 RFA에 대응할 수 있다. 빔포머(315)는 RF LO로부터 공급받는 기준 주파수에 기반하여 RF 주파수의 신호를 IF 주파수의 신호로 변환하거나, IF 주파수의 신호를 RF 주파수의 신호로 변환할 수 있다. 어레이 안테나(317)는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 어레이 안테나(317)의 각 안테나 엘리멘트는 RFA를 통해 처리된 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 어레이 안테나(317)는 RFA에 의해 적용되는 위상에 따라 빔포밍을 수행하도록 구성될 수 있다. 제어 블록(319)은 DU(320)로부터 명령 및 상술된 신호 처리를 수행하도록 RU(310)의 각 블록을 제어할 수 있다.
도 2a, 도 2b, 도 3a, 및 도 3b에서는 전자 장치(200)의 예로 기지국(110)이 도시되었으나, 본 개시의 실시예들이 기지국(110)에 제한되는 것은 아니다. DU와 RU로 구성되는 기지국뿐만 아니라 무선 신호의 방사를 위한 전자 장치라면 본 개시의 실시예들이 적용될 수 있다.
기술이 발전함에 따라, 송신 출력을 향상시키면서, 동등한 수신 성능을 확보하고, 듀얼 밴드(예: 28GHz 대역 및 39GHz 대역)의 지원 또한 요구되고 있다. mmWave 대역의 지원을 위해 복수의 안테나 엘리멘트들이 이용될 수 있다. RU 모듈(예: RU 모듈(210))에 복수의 안테나 엘리멘트들을 실장시키기 위해서는 양산 신뢰성이 필연적으로 요구된다. 이러한 요구 사항을 해결(address)하고, 단가 절감을 위해, 본 개시의 실시예들은, 방사체 위에, 부가적인 FPCB 및 기둥(예: SUS(stainless))을 배치하는 대신 방사체(예: 패치 안테나)가 포함된 기판(예: PCB 혹은 FPCB)에 추가적인 공진체들이 배치되는 모듈(예: 안테나 모듈 혹은 RU 모듈) 및 이를 포함하는 전자 장치를 개시한다.
도 4는 실시예들에 따른 전자 장치의 RU(radio unit) 모듈의 예를 나타내는 도면이다. 예를 들어, 전자 장치(예: 전자 장치(200))의 RU 모듈(예: RU 모둘(220))은 안테나 모듈의 안테나들이 실장되는 기판(이하, 제1 기판)(예: PCB, FPCB)과 안테나 모듈들 및 신호 처리를 위한 부품들(예: 커넥터(connector), DC(direct current)/DC 컨버터, DFE)이 실장되는 기판(이하, 제2 기판)(예: PCB)가 분리되어 배치되는 구조를 나타낸다. 제1 기판은 안테나 보드, 안테나 기판, 방사 기판, 방사 보드, 또는 RF 보드로 지칭될 수 있다. 제2 기판은 RU 보드, 메인 보드, 전력 보드, 마더 보드(mother board), 패키지 보드, 또는 필터 보드로 지칭될 수 있다. 이하, 제2 기판은 RU 보드(410)으로 지칭되어 서술된다.
도 4를 참고하면, RU 보드(410)는 RU 보드(410)는 방사체(예: 안테나)로 신호 전달을 위한 부품들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, RU 보드(410) 상에 하나 이상의 제1 기판들이 배치될 수 있다. RU 보드(410)에 제1 주파수 대역(예: 28GHz 대역)을 위한 안테나 기판(420) 및 제2 주파수 대역(예: 39GHz 대역)을 위한 안테나 기판(430)을 포함할 수 있다. 즉, RU 보드(410) 상에 하나 이상의 어레이 안테나들이 실장될 수 있다. 일 예로, RU 보드(410) 위에 2개의 어레이 안테나들이 실장될 수 있다. 도 4에서는 2개의 안테나 모듈들, 즉 2개의 주파수 대역을 지원하는 어레이 안테나들이 예시되었으나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 듀얼 밴드를 지원하기 위해 각 밴드 별로 2개의 어레이 안테나들이 배치될 수도 있으며, RU 보드(410)에 실장되는 어레이 안테나들은 2T2R(2-transmit 2-receive)을 지원하도록 구성될 수 있다.
RU 보드(410)는 안테나에게 RF 신호를 공급하기 위한 부품들을 포함할 수 있다. 예를 들어, RU 보드(410)는 하나 이상의 FPGA(radio frequency programmable gain amplifier)들(451)을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, RU 보드(410)는 하나 이상의 LO(local oscillator)들(453)을 포함할 수 있다. LO(453)는 RF 시스템에서 상향 변환 혹은 하향 변환을 위한 기준 주파수를 공급하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 예를 들어, RU 보드(410)는 하나 이상의 DC/DC 컨버터들(455)을 포함할 수 있다. DC/DC 컨버터(455)는 직류를 직류로 변환하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 예를 들어, RU 보드(410)는 하나 이상의 커넥터들(460)을 포함할 수 있다. 커넥터(460)는 전기적 신호를 전달하기 위해 이용될 수 있다. RU 보드(410)는 신호 처리를 위한 다양한 부품들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, RU 보드(410)는 하나 이상의 디바이더(divider)들을 포함할 수 있다. 디바이더는 입력 신호를 분배 및 다중 경로로 전달하기 위하여 이용될 수 있다. 또한, 예를 들어, RU 보드(410)는 하나 이상의 LDO(low-dropout regulator)들을 포함할 수 있다. LDO는 외부의 잡음을 억제하고, 전원을 공급하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 예를 들어, RU 보드(410)는 하나 이상의 VRM(Voltage regulator module)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, VRM은 적정한 전압이 유지되도록 보장하기 위한 모듈을 나타낼 수 있다. 또한, 예를 들어, RU 보드(410)는 하나 이상의 DFE(digital front end)들을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, RU 보드(410)는 하나 이상의 IF(intermediate frequency) 처리부들을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, RU 보드(410)는 신호를 필터링하기 위한 RF 필터를 포함할 수 있다. 한편, 도 4에 도시된 구성으로, 도 4에 도시된 부품들 중 일부 구성은 생략되거나 혹은 더 많은 수의 부품들이 실장될 수 있다.
도 5a는 실시예들에 따른 RU 모듈의 적층 구조의 예를 나타내는 단면도(cross-sectional view)이다. RU 모듈(예: RU 모듈(220))은 안테나 모듈(예: 안테나 모듈(213))과 RU 보드(예: RU 보드(215))를 포함할 수 있다.
도 5a를 참고하면, RU 모듈(220)은 RU 보드(215)에 대응하는 제2 기판(510)을 포함할 수 있다. RU 모듈(220)은 안테나 모듈(213)의 안테나 보드에 대응하는 제1 기판(530)을 포함할 수 있다. 제1 기판(530)은 방사체(535)를 포함할 수 있다. 방사체(535)는 제1 기판(530)의 일 면에 배치될 수 있다. 제1 기판(530)은 제2 기판(510)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(530)은 접착(adhesive) 부재(525)를 통해, 제2 기판(510)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 기판(530)은, 제2 기판(510)의 일 면 위에 적층되는 접착층(예: 접착 부재(525))의 위에 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 제1 기판(530)은, 그리드 어레이(예: BGA(ball grid array), LGA(land grid array))를 통해, 제2 기판(510)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 기판(530)은 안테나 보드, 안테나 기판, 방사 기판, 방사 보드, 또는 RF 보드로 지칭될 수 있다. 제2 기판(510)은 메인 보드, 메인 기판, 전력 보드, 마더 보드, 패키지 보드, 또는 필터 보드로 지칭될 수 있다.
제2 기판(510)은 RF 처리부(예: RFA(515))와 전기적으로 연결될 수 있다. 도 5a에서는 RFA(515)로 도시되었으나, RFIC가 실장되는 별도의 보드(예: PCB)와 전기적으로 연결되는 형태(예: BGA)로 구현이 변형될 수 있다. 제2 기판(510)은 RF 처리부로부터 수신되는 신호들을 방사체로 전달하기 위해 급전부를 포함할 수 있다. 제2 기판(510)은, 비아 홀(520)(예: 저비용 FR(flame retardant)-4) 및 급전선(521)을 포함할 수 있다. 비아 홀(520) 및 급전선(521)을 통해 수신되는 신호들은 커플링 패드(523)를 통해, 안테나 모듈의 제1 기판(530)으로 전달될 수 있다. 제2 기판(510)의 커플링 패드(523)는 제1 기판(530)의 커플링 패드(531)와 커플링 연결될 수 있다. 제2 기판(510)의 커플링 패드(523)를 통해, RF 처리된 신호(이하, RF 신호)는 제1 기판(530)의 커플링 패드(531)에게 전송될 수 있다. 도 5a에서는 급전선(521)이 제2 기판(510)의 층(예: 탑(top) 층)에 배치되는 것으로 서술되었으나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 급전선(521)은 제1 기판(530)의 층(예: 바텀(bottom) 층)에도 배치될 수 있다.
제1 기판(530) 내에서, 안테나 모듈(213)을 위한 구성요소들(components)이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 제1 기판(530)은 FPCB(flexible PCB)일 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라, 제1 기판(530)은 PCB일 수 있다. 제1 기판(530)은, 제2 기판(510)으로부터 전달되는 신호를 수신하거나, 무선 채널을 통해 수신된 신호를 제2 기판(510)으로 전달하기 위해, 커플링 패드(531), 급전홀(533), 및 방사체(535)를 포함할 수 있다. 예를 들어, RU 모듈(220)을 포함하는 전자 장치(예: 전자 장치(200))는 신호를 전송할 수 있다. 커플링 패드(531)는, 제2 기판(510)의 커플링 패드(523)의 커플링 급전을 통해, RF 신호)를 획득할 수 있다. 커플링 패드(531)는, RF 신호를 급전홀(533)을 통해 방사체(535)에게 전송할 수 있다. 방사체(535)는 RF 신호를 공기중으로 방사할 수 있다.
실시예들에 따른 제1 기판(530)은 방사체(535) 외에 하나 이상의 공진체들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(530)이 공진체를 포함하는 것은, 제1 기판(530)의 내부 층에 공진체가 실장되거나, 제1 기판(530)의 일 면 위에 배치되는 공진체를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 공진체들은 공진체(540a), 공진체(540b), 공진체(540c), 및 공진체(540d)를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 공진체들은 일 실시예에 따라, 상기 하나 이상의 공진체들은 별도의 기판(예: SUS를 이용하는 FPCB)에 위치하는 것이 아니라, 방사체(535)가 실장되는 제1 기판(530)에 배치될 수 있다. 상기 하나 이상의 공진체들은 방사체(535)와 함께 어레이로 기능할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 하나 이상의 공진체들은 상기 방사체(535)가 배치되는 층과 동일한 층에서 배치될 수 있다. 즉, 방사체(535) 및 상기 하나 이상의 공진체들은 제1 기판(530)의 동일한 단일 레이어(single layer)에 위치할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라, 상기 하나 이상의 공진체들은 상기 방사체(535)가 배치되는 층과 인접한 층에서 배치될 수 있다. 예를 들어, 방사체(535)가 제1 기판(530)의 가장 높은 층(이하, L1(layer 1))에 배치된 경우, 상기 하나 이상의 공진체들은 상기 제1 기판(530)이 배치된 레이어보다 하나 혹은 두 단계 낮은 층(예: L2, L3)에 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 방사체(535)가 제1 기판(530)의 가장 높은 층보다 하나 혹은 두 간계 낮은 층(예: L2, L3)에 배치된 경우, 상기 하나 이상의 공진체들은 상기 제1 기판(530)의 가장 높은 층(예: L1)에 배치될 수 있다. 상기 하나 이상의 공진체들이 상기 방사체(535)가 배치되는 층과 인접한 층에서 배치되는 예시는 도 6, 도 7a, 도 7b, 및 도 7c를 통해 상세히 서술된다.
도 5b는 실시예들에 따른 RU 모듈의 방사체 및 공진체의 예를 나타내는 단면도이다. RU 모듈(예: RU 모듈(220))은 안테나 모듈(예: 안테나 모듈(213))과 RU 보드(예: RU 보드(215))를 포함할 수 있다. RU 모듈(220)의 방사체(예: 방사체(535)) 및 공진체(예: 공진체(540a), 공진체(540b), 공진체(540c), 및 공진체(540d))에 따른 성능 개선을 설명하기 위하여, 도 5a가 참조될 수 있다.
도 5b를 참고하면, 제1 기판(530)은, 제2 기판(510)으로부터 전달되는 신호를 수신하거나, 무선 채널을 통해 수신된 신호를 제2 기판(510)으로 전달하기 위해, 커플링 패드(531), 급전홀(533), 및 방사체(535)를 포함할 수 있다. 예를 제1 기판(530)은, 접착 부재(525)를 통해 제2 기판(예: 제2 기판(510))과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(530)의 커플링 패드(531)는, 제2 기판(510)의 그라운드 층(550)의 커플링 패드(523)를 통해, 커플링 급전되는 RF 신호를 수신할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제1 기판(530)은 코팅층(570)을 포함할 수 있다.
방사체(535)가 공진체(예: 공진체(540a), 공진체(540b), 공진체(540c), 및 공진체(540d))와 함께, 제1 기판(530)에 배치됨으로써, 대역폭이 확장되고 이득이 향상될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 공진체(540b)가 예로 서술된다.
성능 개선의 측면들은 대역폭 확장의 측면과 이득 향상의 측면을 포함할 수 있다. 대역폭 확장은, 예를 들어, 통신 가능한 신호의 주파수 범위의 증가를 나타낼 수 있다. 기판(예 제1 기판(530))의 두께가 두꺼울수록 대역폭은 확장될 수 있다. 대역폭의 확장은, 예를 들어, 일정 값 이상의 이득을 제공하는 주파수의 범위가 넓어짐을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 대역폭과 기판의 두께는 하기의 수학식으로 표현될 수 있다.
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BW는 예를 들어, 대역폭을 나타내고, h는 기판의 두께를 나타낼 수 있다. L은 안테나(예: 패치 안테나)의 길이, W는 안테나의 너비를 나타낸다.
공진체(540b)의 크기가 클수록 대역폭이 확장될 수 있다. 여기서, 공진체(540b)의 크기는, 예를 들어, 공진체(540b)의 평면적인 너비를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 공진체(540b)가 사각형의 면을 포함하는 경우, 사각형의 면적이 공진체(540b)의 크기에 대응할 수 있다. 공진체(540b)의 크기는 공진체(540b)의 공진 주파수와 연관될 수 있다. 공진체(540b)의 공진 주파수가 방사체(535)의 공진 주파수와 인접하게 형성될수록, 대역폭이 넓게 형성될 수 있다. 일 실시예에 따라, 공진 주파수들이 서로 인접하게 형성되도록, 공진체(540b)의 크기와 방사체(535)의 크기의 차이가 임계 범위 이내일 수 있다.
이득 항샹은, 예를 들어, 신호의 세기의 증가 및 도달 거리의 증가를 나타낼 수 있다. 공진체(540b)로 인한 이득 향상은, 방사체(535)의 신호와 공진체(540b)로 인한 신호가 보강 간섭을 일으키며 달성될 수 있다. 주파수 대역(예: 28GHz, 39GHz)을 고려할 때, 보강 간섭을 달성하기 위해서는, 기판(예: 제1 기판(530))의 두께가 얇을 것이 요구될 수 있다. 제1 기판(530)의 두께가 얇을수록 이득은 증가할 수 있다. 즉, 제1 기판(530)의 두께가 작을수록, 신호의 반사 위상의 변화가 적다. 동일한 원리로, 공진체(540b)의 크기가 작을수록 이득 향상의 효과가 향상될 수 있다. 예를 들어, 공진체(540b)의 반사 위상이 0도일 대, 최대 이득이 달성될 수 있다 두께가 얇을수록, 크기가 작을수록 반사 위상이 0도에 가까워질 수 있다.
상술된 바와 같이 대역폭 확장과 이득 향상은 트레이드 오프(trade-off) 관계를 가질 수 있다. 실시예들에 따라, 공진체(540b)의 크기는 제1 기판(530)의 높이에 의존적일 수 있다.
도 5a 내지 도 5b에서는 공진체들이 모두 동일한 크기 및 동일한 간격을 두어 배치되는 것으로 서술되었으나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 방사체와 상대적으로 인접한 공진체의 크기가 방사체와 상대적으로 멀리 떨어진 공진체의 크기보다 클 수 있다. 다른 예를 들어, 방사체와 인접한 공진체와 방사체 간 간격 혹은 방사체와 인접한 공진체들 간 간격이, 방사체와 상대적으로 멀리 떨어진 공진체들 간의 간격보다 넓을 수도 있다.
도 6는 실시예들에 따른 RU 보드 및 안테나 보드의 적층 구조의 예를 나타내는 단면도이다. RU 모듈(예: RU 모듈(220))은 안테나 모듈(예: 안테나 모듈(213)) 및 상기 안테나 모듈(213)의 배치를 위한 RU 보드(예: RU 보드(215))를 포함할 수 있다. 안테나 보드는, 예를 들어, 안테나 모듈이 배치되는 기판(예: PCB)을 나타낼 수 있다.
도 6을 참고하면, RU 모듈(220)은, RU 보드(215)에 대응하는 제2 기판(610)을 포함할 수 있다. RU 모듈(220)은 안테나 보드에 대응하는 제1 기판(630)을 포함할 수 있다. 제1 기판(630)은 방사체를 포함할 수 있다. 제1 기판(630)은 제2 기판(610)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(630)은, 그리드 어레이(예: BGA(ball grid array)(625), LGA(land grid array))를 통해, 제2 기판(610)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 기판(630)은 안테나 보드, 안테나 기판, 방사 기판, 방사 보드, 또는 RF 보드로 지칭될 수 있다. 제2 기판(610)은 메인 보드, 메인 기판, 전력 보드, 마더 보드, 패키지 보드, 또는 필터 보드로 지칭될 수 있다.
제2 기판(610)은 RF 처리부(예: RFA, RFIC)(미도시)와 연결될 수 있다. 제2 기판(610)은, 비아 홀(620)(예: 저비용 FR(flame retardant)-4) 및 커플링 패드(623)를 포함할 수 있다. 비아 홀(620)을 통해 수신되는 신호들은 커플링 패드(623)를 통해, 안테나 모듈의 제1 기판(630)으로 전달될 수 있다. 커플링 패드(629)는, 제2 기판(610)의 커플링 패드(623)의 커플링 급전을 통해, RF 신호)를 획득할 수 있다.
제1 기판(630) 내에서, 안테나 모듈(213)을 위한 구성요소들(components)이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 제1 기판(630)은 PCB일 수 있다. 제2 기판(610) 위에 하나 이상의 제1 기판들(630)이 배치될 수 있다. 각 제1 기판(630)에, 어레이 안테나의 안테나 엘리멘트들이 배치될 수 있다. 안테나 엘리멘트는 방사체(640)에 대응한다. 제1 기판(630)은, 제2 기판(610)으로부터 전달되는 신호를 수신하거나, 무선 채널을 통해 수신된 신호를 제2 기판(610)으로 전달하기 위해, 커플링 패드(629), 급전선(631), 급전홀(633), 급전 패드(635), 및 방사체(640)를 포함할 수 있다. 예를 들어, RU 모듈(220)을 포함하는 전자 장치(예: 전자 장치(200))는 신호를 전송할 수 있다. 커플링 패드(629)는, 제2 기판(610)의 커플링 패드(623)의 커플링 급전을 통해, RF 신호)를 획득할 수 있다. 커플링 패드(629)는, RF 신호를 급전선(631) 및 급전홀(633), 및 급전 패드(635)를 통해 방사체(640)에게 전송할 수 있다. 방사체(640)는 RF 신호를 공기중으로 방사할 수 있다.
실시예들에 따른 제1 기판(630)은 방사체(640)외에 하나 이상의 공진체들을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 공진체들은 일 실시예에 따라, 상기 하나 이상의 공진체들은 별도의 기판(예: SUS를 이용하는 FPCB) 위에 배치되는 것이 아니라, 안테나 모듈이 배치되는 PCB인, 제1 기판(610)에 배치될 수 있다. 상기 하나 이상의 공진체들은 방사체(640)와 함께 어레이로 기능할 수 있다. 이하, 도 7a, 도 7b, 및 도 7c를 통해, 공진체들과 방사체(640) 간의 배치의 예들이 서술된다.
도 6에서는, 급전선(621)이 제1 기판(630)의 레이어에 배치되는 것으로 도시되었으나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 급전선(621)은 제2 기판(610)의 레이어(예: 탑(top) 층)에 배치될 수도 있다.
도 6에서는 공진체들이 모두 동일한 크기 및 동일한 간격을 두어 배치되는 것으로 서술되었으나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 방사체와 상대적으로 인접한 공진체의 크기가 방사체와 상대적으로 멀리 떨어진 공진체의 크기보다 클 수 있다. 다른 예를 들어, 방사체와 인접한 공진체와 방사체 간 간격 혹은 방사체와 인접한 공진체들 간 간격이, 방사체와 상대적으로 멀리 떨어진 공진체들 간의 간격보다 넓을 수도 있다.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c는 실시예들에 따른 공진체를 포함하는 안테나 보드의 예들을 나타내는 단면도들이다. 안테나 모듈(예: 안테나 모듈(213))은 안테나 보드에 실장될 수 있다. 안테나 보드의 다양한 설계(design) 및 배치들(deployments)을 설명하기 위해, 도 6이 참조될 수 있다.
도 7a를 참고하면, RU 모듈(220)은 안테나 보드에 대응하는 제1 기판(730)을 포함할 수 있다. 제1 기판(730)은, RF 신호를 무선 채널을 통해 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신된 신호를 처리하기 위해, 급전선(731), 급전홀(733), 및 방사체(740)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제1 기판(730)은 방사체(740) 외에 복수의 공진체들(예: 공진체(751a), 공진체(751b), 공진체(751c), 공진체(753a), 공진체(753b), 공진체(753c), 공진체(755a), 공진체(755b), 공진체(755c), 공진체(757a), 공진체(757b), 공진체(757c))를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 복수의 공진체들 중에서 그룹의 공진체들(예: 공진체(753a), 공진체(753b), 공진체(753c), 공진체(755c), 공진체(757a), 공진체(757b), 공진체(757c))은 제1 기판(730)의 방사체(740)가 배치되는 층(예: L2)보다 높은 층(예: L1)에 배치될 수 있다. 복수의 공진체들 중에서 다른 그룹의 공진체들(예: 공진체(751a), 공진체(751b), 공진체(751c), 공진체(755a), 공진체(755b), 공진체(755c))은 제1 기판(730)의 방사체(740)가 배치되는 층(예: L2)보다 낮은 층(예: L3)에 배치될 수 있다.
상기 복수의 공진체들을 통해, 대역폭은 확장될 수 있다. 각 공진체에서 공진 주파수가 방사체(740)의 공진 주파수에 인접하게 배치됨에 따라 반사 계수가 낮은 주파수 범위가 넓게 형성될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 복수의 공진체들을 통해, 방사체(740)의 신호가 커플링됨으로써, 무선 신호의 이득이 향상될 수 있다. 한편, 전술된 바와 같이, 대역폭의 확장과 이득의 향상은 트레이드 오프 관계에 있다. 요구되는 대역폭을 지원하고, 요구되는 이득을 높이기 위하여, 복수의 공진체들은 방사체(740)가 위치한 레이어와 다른 레이어에 배치될 수 있다. 신호 이득을 높이기 위하여, 방사되는 제1 기판(730)의 일 면에 공진체들(예: 공진체(753a), 공진체(753b), 공진체(753c), 공진체(755c), 공진체(757a), 공진체(757b), 공진체(757c))이 배치될 수 있다. 또한, 공진의 효과를 높이기 위해, 제1 기판(730)의 다른 층(예: L3)에 추가적인 공진체들(예: 공진체(751a), 공진체(751b), 공진체(751c), 공진체(755a), 공진체(755b), 공진체(755c))이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 일 면에 배치되는 공진체와 다른 층에 배치되는 공진체는 서로 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 공진체(753b)와 공진체(755b)는 층 내에서 동일한 위치에 배치될 수 있다.
도 7b를 참고하면, RU 모듈(220)은 안테나 보드에 대응하는 제1 기판(730)을 포함할 수 있다. 제1 기판(730)은, RF 신호를 무선 채널을 통해 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신된 신호를 처리하기 위해, 급전선(731), 급전홀(733), 및 방사체(740)를 포함할 수 있다. 도 7b의 제1 기판(730) 및 관련 구성요소들을 위해, 도 7a의 설명이 참조될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제1 기판(730)은 방사체(740) 외에 복수의 공진체들(예: 공진체(753a), 공진체(753b), 공진체(753c), 공진체(757a), 공진체(757b), 공진체(757c))을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 복수의 공진체들은 제1 기판(730)의 방사체(740)가 배치되는 층(예: L2)보다 높은 층(예: L1)에 배치될 수 있다. 상기 복수의 공진체들을 통해, 대역폭은 확장될 수 있다. 또한, 상기 복수의 공진체들을 통해, 방사체(740)의 신호가 커플링됨으로써, 무선 신호의 이득이 향상될 수 있다. 한편, 도 7a와 달리, 일 실시예에 따라, 공진체들(예: 공진체(753a), 공진체(753b), 공진체(753c), 공진체(757a), 공진체(757b), 공진체(757c))은 방사체(740)보다 높은 층에서만 배치될 수 있다. 제1 기판(730)의 내부에 배치되는 공진체들로 인해, 제1 기판(730)의 제작 비용이 증가할 수 있다. 또한, 공진체들에 대한 정렬 오차로 인해, 성능이 감소할 수 있다. 따라서, 제1 기판(730)의 일 면 위에 공진체들이 배치됨으로써, 제1 기판의 방사체(740)의 요구되는 이득 및 요구되는 대역폭이 충족될 수 있다.
도 7c를 참고하면, RU 모듈(220)은 안테나 보드에 대응하는 제1 기판(730)을 포함할 수 있다. 제1 기판(730)은, RF 신호를 무선 채널을 통해 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신된 신호를 처리하기 위해, 급전선(731), 급전홀(733), 및 방사체(740)를 포함할 수 있다. 도 7c의 제1 기판(730) 및 관련 구성요소들을 위해, 도 7a의 설명이 참조될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제1 기판(730)은 방사체(740) 외에 복수의 공진체들(예: 공진체(751a), 공진체(751b), 공진체(751c), 공진체(755a), 공진체(755b), 공진체(755c))을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 복수의 공진체들은 제1 기판(730)의 방사체(740)가 배치되는 층(예: L2)보다 낮은 층(예: L3)에 배치될 수 있다. 복수의 공진체들은 제1 기판(730)의 내부 레이어에 배치될 수 있다. 상기 복수의 공진체들을 통해, 대역폭은 확장될 수 있다. 또한, 상기 복수의 공진체들을 통해, 방사체(740)의 신호가 커플링됨으로써, 무선 신호의 이득이 향상될 수 있다. 한편, 도 7b 및 도 7c와 달리, 일 실시예에 따라, 공진체들(예: 공진체(751a), 공진체(751b), 공진체(751c), 공진체(755a), 공진체(755b), 공진체(755c))은 방사체(740)보다 낮은 층에서만 배치될 수 있다. 예를 들어, 공진체들이 제1 기판(730)의 내부에 미리 위치할 수 있다. 제1 기판(730)의 제작 시 공진체들이 미리 설계됨으로써, 공정 오차가 감소할 수 있다. 공진체들과 함께, 제1 기판(730) 위에 배치되는 방사체(740)를 통해 신호 이득이 향상될 수 있다. 낮은 공정 오차로 인해 높은 성능(예: 대역폭 확장, 이득 향상)이 제공될 수 있다. 즉, 제1 기판(730)의 내부에 배치되는 공진체들을 통해, 제1 기판의 방사체(740)의 요구되는 이득 및 요구되는 대역폭이 충족될 수 있다.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c에서는 공진체들 및 방사체가 다른 층에 형성되는 것으로 도시되었으나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 즉, 도 5a에 도시된 실시예와 도 6에 도시된 실시예들은 결합될 수 있다. 일 실시예에 따라, 안테나 기판 내에서, 공진체들 중에서 적어도 하나는 방사체와 동일한 층에 배치되고, 공진체들 중에서 다른 적어도 하나는 방사체의 층과 인접한 층에 위치할 수 있다.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c에서는 공진체들이 모두 동일한 크기 및 동일한 간격을 두어 배치되는 것으로 서술되었으나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 방사체와 상대적으로 인접한 공진체의 크기가 방사체와 상대적으로 멀리 떨어진 공진체의 크기보다 클 수 있다. 다른 예를 들어, 방사체와 인접한 공진체와 방사체 간 간격 혹은 방사체와 인접한 공진체들 간 간격이, 방사체와 상대적으로 멀리 떨어진 공진체들 간의 간격보다 넓을 수도 있다.
도 8은 실시예들에 따른 어레이 안테나의 예를 나타내는 단면도이다.
도 8을 참고하면, 어레이 안테나(800)는 RU 모듈(예: RU 모듈(220))의 RU 보드(예: RU 보드(215))에 배치될 수 있다. RU 보드(215)는 메인 보드, 전력 보드, 마더 보드(mother board), 패키지 보드, 또는 필터 보드로 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따라, 어레이 안테나(800)를 위한 복수의 PCB들(예: 6개의 PCB들)이 RU 보드(215)에 배치될 수 있다. 상기 복수의 PCB들 각 PCB는 제1 기판(예: 제1 기판(530), 제1 기판(630), 제1 기판(730), 이하, 제1 기판(730))에 대응할 수 있다. 도 5a 내지 도 7c를 통해 도시된 제1 기판은, 적층 구조를 설명하기 위한 것이다. 일 실시예에 따라, 제1 기판(730)은 복수의 방사체들 및 복수의 공진체들을 포함할 수 있다. 이하, 제1 기판(730)에 포함되는 서브 어레이들이 서술된다.
어레이 안테나(800)는 제1 서브 어레이(810), 제2 서브 어레이(820), 제3 서브 어레이(830), 및 제4 서브 어레이(840)를 포함할 수 있다. 제1 서브 어레이(810), 제2 서브 어레이(820), 제3 서브 어레이(830), 및 제4 서브 어레이(840)는 제1 기판(730)에 배치될 수 있다. 제1 서브 어레이(810)는 4개의 방사 영역들(예: 방사 영역(811a), 방사 영역(811b), 방사 영역(811c), 방사 영역(811d))을 포함할 수 있다. 제1 서브 어레이(810) 내의 각 방사 영역은 하나 이상의 방사체들(예: 4개의 방사체들)을 포함할 수 있다. 제2 서브 어레이(820)는 4개의 방사 영역들(예: 방사 영역(821a), 방사 영역(821b), 방사 영역(821c), 방사 영역(821d))을 포함할 수 있다. 제2 서브 어레이(820) 각 방사 영역은 하나 이상의 방사체들(예: 4개의 방사체들)을 포함할 수 있다. 제3 서브 어레이(830)는 4개의 방사 영역들(예: 방사 영역(831a), 방사 영역(831b), 방사 영역(831c), 방사 영역(831d))을 포함할 수 있다. 제3 서브 어레이(830) 내의 각 방사 영역은 하나 이상의 방사체들(예: 4개의 방사체들)을 포함할 수 있다. 제4 서브 어레이(840)는 4개의 방사 영역들(예: 방사 영역(841a), 방사 영역(841b), 방사 영역(841c), 방사 영역(841d))을 포함할 수 있다. 제4 서브 어레이(840) 내의 각 방사 영역은 하나 이상의 방사체들(예: 4개의 방사체들)을 포함할 수 있다.
실시예들에 따를 때, 제1 기판(730)의 층들 중에서, 공진체들이 배치되는 층과 방사 영역이 배치되는 층은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 공진체들 중에서 적어도 일부는, 안테나 기판 내에서 방사체의 층(예: L2)보다 높은 층(예: L1)에 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 공진체들 중에서 적어도 일부는, 안테나 기판 내에서 방사체의 층(예: L1)보다 낮은 층(예: L2)에 배치될 수 있다. 그러나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에 따라, 공진체들 중에서 적어도 일부는, 방사체와 동일한 층에 배치될 수 있다.
도 8에서는 공진체들이 모두 동일한 크기 및 동일한 간격을 두어 배치되는 것으로 서술되었으나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 방사체와 상대적으로 인접한 공진체의 크기가 방사체와 상대적으로 멀리 떨어진 공진체의 크기보다 클 수 있다. 다른 예를 들어, 방사체와 인접한 공진체와 방사체 간 간격 혹은 방사체와 인접한 공진체들 간 간격이, 방사체와 상대적으로 멀리 떨어진 공진체들 간의 간격보다 넓을 수도 있다. 또 다른 예를 들어, 서브 어레이들 간 공진체들 간 간격 혹은 각 공진체의 면적이 다를 수도 있다. 또 다른 예를 들어, 안테나 모듈에서 지원하는 주파수 대역에 기반하여, 공진체들 간 간격 혹은 각 공진체의 면적이 달라질 수 있다.
도 9a, 도 9b, 및 도 9c는 실시예들에 따른 방사체 및 공진체를 포함하는 방사 영역의 예를 나타내는 도면들이다.
도 9a를 참고하면, 안테나 모듈(예: 안테나 모듈(213))의 방사 영역의 사시도(900)가 도시된다. 방사 영역은, 방사체(910)와 공진체(920)를 포함할 수 있다.
도 9b를 참고하면, 방사 영역은, 방사 패턴(935)을 포함할 수 있다. 방사 패턴(935)은 복수의 공진체들 및 복수의 방사체들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 모듈의 방사 패턴(933)은, 16개의 방사체들 및 안테나 기판(예: 제1 기판(530), 제1 기판(630), 제1 기판(730)) 내에서, 상기 16개의 방사체들이 배치되는 영역을 제외한 역 내에서 형성되는 그리드 배열을 포함할 수 있다. 방사 패턴(935)의 일부 영역(931)은, 원형 패치의 방사체(910) 및 사각형 형상의 공진체(920)를 포함할 수 있다.
도 9c를 참고하면, 방사 패턴(935)의 일 영역(950)은, 방사체(960) 및 공진체(970)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 공진체들(예: 공진체(970))은 방사체(960)를 주변을 둘러쌓도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 공진체들은, 방사체(960)의 주변에서 그리드 배열을 형성하도록 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 공진체들 중에서, 방사체(960)와 닿는 공진체를 제외하고 다른 공진체들은, 균일한 간격으로 배치될 수 있다.
도 9a, 도 9b, 및 도 9c에서는 균일한 간격으로 배치되는 공진체들이 서술되었으나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에 따라, 방사체에 인접한 정도에 따라, 공진체들 간의 간격이 달라질 수 있다. 예를 들어, 방사체와 상대적으로 가까운 제1 공진체와 상기 방사체 간 간격은, 상기 방사체보다 상대적으로 먼 제2 공진체와 상기 제1 방사체의 간격보다 길게 형성될 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 제1 공진체와 상기 방사체 간 간격은, 상기 제2 공진체와 상기 제1 방사체의 간격보다 짧게 형성될 수 있다.
도 9d는 실시예들에 따른 안테나 보드의 크기에 따른 성능의 예를 나타내는 그래프이다. 안테나 보드(예: 제1 기판(530), 제1 기판(630), 제1 기판(730))는 방사체 및 공진체를 포함할 수 있다.
그래프(980)는 공진체의 크기에 따른 이득 간의 관계를 나타낸다. 그래프(980)의 가로축(981)은 주파수(단위: GHz)를 나타내고, 세로축(982)은 이득(단위: dB(decibel))을 나타낸다. 라인들은, 공진체 크기에 기반하여 구별될 수 있다. 제1 라인은 공진체의 크기가 약 1.2mm일 때, 주파수 별 이득을 나타낸다. 제2 라인은 공진체의 크기가 약 1.6mm일 때, 주파수 별 이득을 나타낸다. 제3 라인은 공진체의 크기가 약 2mm일 때, 주파수 별 이득을 나타낸다. 제4 라인은 공진체의 크기가 약 2.4mm일 때, 주파수 별 이득을 나타낸다. 공진체의 크기가 작을수록, 이득이 향상됨이 확인될 수 있다.
도 10a는 실시예들에 따른 공진체의 유무에 따른 방사의 예를 나타내는 도면이다.
도 10a를 참고하면, 제1 방사면(1001)은 추가적인 공진체들 없이 방사체들만을 포함하는 안테나 기판의 일 면을 나타낸다. 제2 방사면(1003)은 방사체와 함께, 추가적인 공진체들이 배치되는 안테나 기판(예: 제1 기판(530), 제1 기판(630), 제1 기판(730))의 일 면을 나타낸다. 이하, 도 10b 내지 도 10c를 통해, 추가적인 공진체들의 유무에 따른 성능 개선의 지표들이 서술된다.
도 10b는 실시예들에 따른 공진체의 유무에 따른 반사 손실의 예를 나타내는 그래프이다.
도 10b를 참고하면, 그래프(1010)는 주파수에 따른 반사 손실을 나타낸다. 그래프(1010)의 가로축(1011)은 주파수(단위: GHz)를 나타내고, 세로축(1013)은 반사 손실(단위: dB(decibel))을 나타낸다. 제1 라인(1020)은 메탈 SUS가 실장되는 안테나 기판에 따른 반사 손실을 나타낸다. 제2 라인(1025)은 공진체를 포함하는 안테나 기판(예: 제1 기판(530), 제1 기판(630), 제1 기판(730))에 따른 반사 손실을 나타낸다. 일정 크기(예: - 5dB) 이상의 이득을 제공하는 영역이 넓어짐을 통해, 기존 금속 SUS를 포함하는 RU 모듈 대비, RU 모듈(220)은 대역폭 확장을 제공함이 확인될 수 있다.
도 10c는 실시예들에 따른 공진체의 유무에 따른 이득의 예를 나타내는 그래프이다.
도 10C를 참고하면, 그래프(1030)는 주파수에 따른 이득을 나타낸다. 그래프(1030)의 가로축(1031)은 주파수(단위: GHz)를 나타내고, 세로축(1033)은 이득(단위: dB)을 나타낸다. 제1 라인(1040)은 메탈 SUS가 실장되는 안테나 기판에 따른 이득을 나타낸다. 제2 라인(1045)은 공진체를 포함하는 안테나 기판예: 제1 기판(530), 제1 기판(630), 제1 기판(730))에 따른 이득을 나타낸다. 그래프(1030)를 통해, 기존 금속 SUS를 포함하는 RU 모듈 대비, RU 모듈(220)은 이득 향상을 제공함이 확인될 수 있다.
도 11은 실시예들에 따른 공진체를 포함하는 RU 모듈의 성능의 예를 나타내는 도면 및 그래프들을 포함한다.
도 11을 참고하면, RU 모듈(예: RU 모둘(220))의 안테나 모듈은, 복수의 방사체들 및 복수의 공진체들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 모듈의 일 영역(1100)은, 16개의 방사체들 및 안테나 기판(예: 제1 기판(530), 제1 기판(630), 제1 기판(730)) 내에서, 상기 16개의 방사체들이 배치되는 영역을 제외한 영역 내에서 형성되는 그리드 배열을 포함할 수 있다.
그래프(1120)는 주파수에 따른 지향성(directivity)과 이득을 나타낸다. 그래프(1120)의 가로축(1121)은 주파수(단위: GHz)를 나타내고, 세로축(1123)은 지향성 또는 이득(단위: dB)을 나타낸다. 제1 라인(1131a)은 지향성을 나타낸다. 제2 라인(1131b)은 이득을 나타낸다. 기존 금속 SUS를 포함하는 RU 모듈 대비, RU 모듈(220)은 방사체와 공진체를 포함하는 안테나 기판을 통해, 이득 향상 및 높은 효율성을 제공할 수 있다.
그래프(1140)는 주파수에 따른 CPR(cross polarization ratio) 성능을 나타낸다. 그래프(1140)의 가로축(1141)은 주파수(단위: GHz)를 나타내고, 세로축(1143)은 이득(단위: dB)을 나타낸다. 제1 라인(1151a)은 직교편파(cross-polarization, X-pol) 성분을 나타내고, 제2 라인(1151b)은 동편파 성분(co-polarization, co-pol)을 나타낸다. 기존 금속 SUS를 포함하는 RU 모듈 대비, RU 모듈(220)은 방사체와 공진체를 포함하는 안테나 기판을 통해, CPR 개선을 제공할 수 있다.
도 12는 실시예들에 따른 공진체를 포함하는 RU 모듈의 배치의 예를 나타내는 도면이다. 도 12에서 RU 모듈(예: RU 모둘(220))의 배치를 설명하기 위해, 도 4가 참조될 수 있다. RU 모듈(220)의 일 영역(1200)에서 안테나들 간 이격 거리들이 확인될 수 있다. RU 모듈(220)에 제1 주파수 대역(예: 28GHz 대역)을 위한 안테나 기판과 제2 주파수 대역(예: 39GHz 대역)을 위한 안테나 기판이 함께 실장될 수 있다. 기존의 안테나 기판들의 조립 및 금속 기둥(예: 금속 SUS)의 조립 문제로 인해, RU 모듈의 설계에 있어서, 기준값 이상의 안테나 기판들 간 물리적 이격 거리가 요구되었다. 그러나, 실시예들에 따른 RU 모듈(220)은, 금속 기둥 및 FPCB를 이용한 안테나 설계가 없이, 방사체 및 공진체를 포함하는 단일 기판(예: 제1 기판(530), 제1 기판(630), 제1 기판(730))을 통해, 무선 신호를 전송할 수 있다.
도 12를 참고하면, RU 모듈(220)의 일 영역(1200)에서 안테나들 간 이격 거리들(예: 제1 이격 거리(1201), 제2 이격 거리(1203), 제3 이격 거리(1205), 제4 이격 거리(1207))이 확인될 수 있다. 이격 거리들의 감소로 인해, 본 개시의 공진체를 포함하는 안테나 모듈 설계의 실시가 확인될 수 있다.
도 13은 실시예들에 따른 RU 모듈을 포함하는 전자 장치의 예시적인 기능적 구성을 나타내는 도면이다. 전자 장치로서 기지국(110)이 예시되나, 단말(120)에도 적용될 수 있음은 물론이다. 일 실시예에 따라, 기지국(110)은 mmWave 통신(예: 3GPP의 Frequency Range 2)을 지원하는 기지국 장비일 수 있다. 도 1 내지 도 12를 통해 언급된 안테나 모듈 자체뿐만 아니라, 이를 포함하는 전자 장치 또한 본 개시의 실시예들에 포함된다. 전자 장치(1110)는 추가적인 방사 효과를 얻기 위해, 방사체와 인접한 층에 공진체가 배치되는 RF 장비를 포함할 수 있다.
도 13를 참고하면, 전자 장치는 안테나부(1311)(예: 적어도 하나의 안테나), 전원 인터페이스부(1312)(예: 전원 인터페이스 회로), RF(radio frequency) 처리부(1313)(예: 처리 회로), 제어부(1314)(예: 제어 회로)를 포함할 수 있다.
안테나부(1311)는 다수의 안테나들을 포함할 수 있다. 안테나부(1311)는 안테나 모듈을 포함할 수 있다. 안테나 모듈의 안테나는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 안테나는 기판(예: PCB, PFCB) 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 안테나 엘리멘트 또는 안테나 소자로 지칭될 수 있다. 실시예들에서, 안테나부(1311)는 복수의 안테나 엘리멘트들이 열(array)을 이루는 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른, 안테나부(1311)는 안테나 엘리멘트에 대응하는 방사체 외에 하나 이상의 공진체들을 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 공진체들은, 안테나 엘리멘트들이 배치되는 기판 위 혹은 기판 내부에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 하나 이상의 공진체들은, 상기 방사체가 배치되는 층과 동일한 층에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 하나 이상의 공진체들은, 상기 방사체가 배치되는 층에 인접한 층에 배치될 수 있다. 안테나부(1311)는 RF 신호선들을 통해 전원 인터페이스부(1312)와 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나부(1311)는 수신된 신호를 전원 인터페이스부(1312)에 제공하거나 전원 인터페이스부(1312)로부터 제공된 신호를 공기중으로 방사할 수 있다.
전원 인터페이스부(1312)는 다양한 전력 인터페이스 회로를 포함하는 모듈 및 부품들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1312)는 하나 이상의 IF들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1312)는, 하나 이상의 LO들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1312)는 하나 이상의 LDO 들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1312)는 하나 이상의 DC/DC 컨버터들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1312)는 하나 이상의 DFE들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1312)는 하나 이상의 FPGA들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1312)는 하나 이상의 커넥터들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1312)는 파워 서플라이를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 전원 인터페이스부(1312)는 하나 이상의 안테나 모듈들을 위한 실장하기 위한 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 인터페이스부(1312)는 MIMO 통신을 지원하기 위해, 복수의 안테나 모듈들을 포함할 수 있다. 안테나부(1311)에 따른 안테나 모듈이 해당 영역에 실장될 수 있다. 일 실시예에 따라, 전원 인터페이스부(1312)는 필터를 포함할 수 있다. 필터는 원하는 주파수의 신호를 전달하기 위해, 필터링을 수행할 수 있다. 전원 인터페이스부(1312)는 필터를 포함할 수 있다. 필터는 공진(resonance)을 형성함으로써 주파수를 선택적으로 식별하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 전원 인터페이스부(1312)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, 전원 인터페이스부(1312)는 송신을 위한 주파수 대역 또는 수신을 위한 주파수 대역의 신호를 얻기 위한 RF 회로들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른 전원 인터페이스부(1312)는 안테나부(1311)와 RF 처리부(1313)를 전기적으로 연결할 수 있다.
RF 처리부(1313)는 다양한 처리 회로를 포함하는 복수의 RF 처리 체인들을 포함할 수 있다. RF 체인은 복수의 RF 소자들을 포함할 수 있다. RF 소자들은 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, RF 처리 체인은 RFIC으로 구현될 수 있다. 예를 들어, RF 처리부(1313)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(1313)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. 기지국(110)은 안테나부(1311)-전원 인터페이스부(1312)-RF 처리부(1313) 순으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1 기판(530), 제2 기판(510), RFA(515)가 순차적으로 적층될 수 있다. 본 개시의 실시예들의 기술적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서, 안테나들, 전원 인터페이스부의 RF 부품들, 및 RFIC들은 별도의 PCB 상에서 구현될 수 있고, PCB와 PCB 사이에 필터들이 반복적으로 체결되어 복수의 층들(layers)을 형성할 수 있다.
제어부(1314)는 다양한 처리 및/또는 제어 회로를 포함하고 전자 장치의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 제어부 (1314)은 통신을 수행하기 위한 다양한 모듈들을 포함할 수 있다. 제어부(1314)는 모뎀(modem)과 같은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 제어부(1314)는 디지털 신호 처리(digital signal processing)을 위한 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1314)는 모뎀을 포함할 수 있다. 데이터 송신 시, 제어부(1314)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 예를 들어, 데이터 수신 시, 제어부(1314)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 제어부(1314)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다.
도 13에서는 본 개시의 안테나 모듈이 활용될 수 있는 장비로서, 전자 장치의 기능적 구성을 서술하였다. 그러나, 도 13에 도시된 예는 도 1 내지 도 12를 통해 서술된 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 방사체 및 공진체를 포함하는 안테나 모듈의 활용을 위한 예시적인 구성일 뿐, 본 개시의 다양한 실시예들이 도 13에 도시된 장비의 구성 요소들에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 방사체 및 공진체를 포함하는 다른 안테나 장비, 다른 구성의 통신 장비, 안테나 구조 자체도 본 개시의 다양한 실시예들에 포함되는 것으로 이해될 수 있다.
다양한 예시적인 실시예들에 있어서, 무선 통신을 위한 모듈은, 방사체(radiator), 복수의 공진체들(resonators), 상기 방사체 및 상기 복수의 공진체들이 배치되는 제1 기판(substrate), 및 전원 공급부(power supply)를 포함하는 제2 기판을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판은 복수의 제1 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 제2 기판은 복수의 제2 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 방사체는, 상기 제1 기판의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 방사 레이어에서 배치될 수 있다. 상기 복수의 공진체들은, 상기 제1 기판의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 공진 레이어에서 배치될 수 있다. 상기 공진 레이어 내에서 상기 복수의 공진체들 중 적어도 일부는, 상기 방사 레이어 내에서 상기 방사체가 배치되는 영역과 구별되는(예: 중첩되지 않는) 영역에서 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 제1 기판은 PCB(printed circuit board)를 포함할 수 있다. 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 BGA(ball grid array)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 제1 기판의 상기 복수의 공진체들이 배치되는 상기 공진 레이어는, 상기 제1 기판의 상기 방사체가 배치되는 상기 방사 레이어와 다를 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 복수의 공진체들은, 상기 제1 기판의 상기 공진 레이어 내에서 균일한 간격으로 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 복수의 공진체들은, 상기 공진 레이어의 영역 내에서 상기 방사체가 배치되는 영역과 다른 영역에서, 그리드(grid) 배열(arrangement)이 형성되도록 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 복수의 공진체들은 제1 공진체와 제2 공진체를 포함할 수 있다. 상기 방사체와 상기 제1 공진체의 거리는, 상기 방사체와 상기 제2 공진체의 거리보다 길 수 있다. 상기 제1 공진체의 크기는, 상기 제2 공진체의 크기보다 클 수 잇다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 모듈은 복수의 추가 공진체들을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 기판의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 상기 복수의 추가 공진체들이 배치되는 레이어는, 상기 공진 레이어와 다를 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 제1 기판은, 상기 제2 기판으로부터 수신된 신호를 상기 방사체에게 공급하도록 구성되는 급전선을 포함할 수 잇다.
상기 급전선은, 상기 제1 기판의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서, 급전 레이어에 배치될 수 있다. 상기 급전 레이어는, 상기 방사 레이어 및 상기 공진 레이어보다 상기 제2 기판과 가깝게 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 제2 기판은 RFIC(radio frequency integrated circuit)을 포함하는 RF 모듈과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 기판은, 상기 RF 모듈로부터 수신된 신호를 상기 제1 기판에 전달하기 위한 비아 홀 및 급전선을 포함할 수 있다. 상기 비아 홀은, 상기 제2 기판의 상기 복수의 제2 레이어들 중에서 적어도 일부에 걸쳐 형성될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 제1 기판은 FPCB(flexible printed circuit board)를 포함할 수 있다. 상기 제1 기판은 접착 부재(adhesive)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 기판의 상기 복수의 공진체들이 배치되는 상기 공진 레이어는, 상기 제1 기판의 상기 방사체가 배치되는 상기 방사 레이어와 동일할 수 있다. 상기 제1 기판은 복수의 방사체들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 공진체들은, 상기 제1 기판 내에서 상기 복수의 방사체들이 배치되는 영역과 다른 영역에서, 그리드(grid) 배열을 형성하도록 배치될 수 있다.
다양한 예시적인 실시예들에 있어서, 무선 통신 시스템에서 전자 장치는, 레이돔 커버, RU(radio unit) 하우징, 및 RU 모듈을 포함할 수 있다. 상기 RU 모듈은 안테나 모듈들이 배치되는 안테나 보드 및 전원 공급부(power supply)를 포함하는 RU 보드를 포함할 수 있다. 상기 안테나 모듈들 중에서, 안테나 모듈은, 복수의 방사체들, 복수의 공진체들(resonators), 및 상기 방사체 및 상기 복수의 공진체들이 배치되는 안테나 보드를 포함할 수 있다. 상기 안테나 보드는 복수의 제1 레이어들을 포함할 수 있다. 기 RU 보드는 복수의 제2 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 방사체는, 상기 안테나 보드의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 방사 레이어에서 배치될 수 있다. 상기 복수의 공진체들은, 상기 안테나 보드의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 공진 레이어에서 배치될 수 있다. 상기 공진 레이어 내에서 상기 복수의 공진체들 중 적어도 일부는, 상기 방사 레이어 내에서 상기 방사체가 배치되는 영역과 구별되는(예: 중첩되지 않는) 영역에서 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 안테나 보드는 PCB(printed circuit board)를 포함할 수 있다. 상기 안테나 보드 및 상기 RU 보드는 BGA(ball grid array)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 안테나 보드의 상기 복수의 공진체들이 배치되는 상기 공진 레이어는, 상기 안테나 보드의 상기 방사체가 배치되는 상기 방사 레이어와 다를 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 복수의 공진체들은, 상기 안테나 보드의 상기 공진 레이어 내에서 균일한 간격으로 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 복수의 공진체들은, 상기 공진 레이어의 영역 내에서 상기 복수의 방사체들이 배치되는 영역과 다른 영역에서, 그리드(grid) 배열(arrangement)이 형성되도록 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 복수의 공진체들은 제1 공진체와 제2 공진체를 포함할 수 있다. 상기 방사체와 상기 제1 공진체의 거리는, 상기 방사체와 상기 제2 공진체의 거리보다 길 수 있다. 상기 제1 공진체의 크기는, 상기 제2 공진체의 크기보다 클 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 안테나 모듈은 복수의 추가 공진체들을 더 포함할 수 있다. 상기 안테나 보드의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 상기 복수의 추가 공진체들이 배치되는 레이어는, 상기 공진 레이어와 다를 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 안테나 보드는, 상기 RU 보드로부터 수신된 신호를 방사체에게 공급하도록 구성되는 급전선을 포함할 수 있다. 상기 급전선은, 상기 안테나 보드의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서, 급전 레이어에 배치될 수 있다. 상기 급전 레이어는, 상기 방사 레이어 및 상기 공진 레이어보다 상기 RU 보드와 가깝게 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 RU 보드는 RFIC(radio frequency integrated circuit)을 포함하는 RF 모듈(혹은 RF 장치)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 RU 보드는, 상기 RF 모듈로부터 수신된 신호를 상기 안테나 보드에 전달하도록 구성되는 비아 홀 및 급전선을 포함할 수 있다. 상기 RU 보드의 상기 복수의 제2 레이어들 중에서 적어도 일부에 걸쳐 비아 홀이 형성될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상기 안테나 보드는 FPCB(flexible printed circuit board)를 포함할 수 있다. 상기 안테나 보드는 접착 부재(adhesive)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 안테나 보드의 상기 복수의 공진체들이 배치되는 상기 공진 레이어는, 상기 안테나 보드의 상기 방사체가 배치되는 상기 방사 레이어와 동일할 수 있다. 상기 안테나 보드는 복수의 방사체들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 공진체들은, 상기 안테나 보드 내에서 상기 복수의 방사체들이 배치되는 영역과 다른 영역에서, 그리드(grid) 배열을 형성하도록 배치될 수 있다.
본 개시에 기재된 실시예들에 따른 다양한 예시적인 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 비-일시적 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 실시예들에 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 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 예시적인 실시예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 예시적인 실시예에 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.
본 개시내용은 다양한 예시적인 실시예들을 참조하여 예시 및 설명되었지만, 다양한 예시적인 실시예들은 예시적인 것으로 의도된 것이지 제한하는 것이 아님을 이해할 것이다. 첨부된 특허청구범위 및 그 등가물을 포함하는 본 개시의 전체 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부사항의 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에 의해 추가로 이해될 것이다. 또한, 본 개시에 기재된 임의의 실시예(들)는 본 개시에 기재된 임의의 다른 실시예(들)와 함께 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 무선 통신을 위한 모듈에 있어서,
    방사체(radiator);
    복수의 공진체들(resonators);
    상기 방사체 및 상기 복수의 공진체들이 배치되는 제1 기판(substrate); 및
    전원 공급부(power supply)를 포함하는 제2 기판을 포함하고,
    상기 제1 기판은 복수의 제1 레이어들을 포함하고,
    상기 제2 기판은 복수의 제2 레이어들을 포함하고,
    상기 방사체는, 상기 제1 기판의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 방사 레이어에서 배치되고,
    상기 복수의 공진체들은, 상기 제1 기판의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 공진 레이어에서 배치되고,
    상기 공진 레이어 내에서 상기 복수의 공진체들 중 적어도 일부는, 상기 방사 레이어 내에서 상기 방사체가 배치되는 영역과 다른 영역에서 배치되는,
    모듈.
  2. 청구항 1에서,
    상기 제1 기판은 PCB(printed circuit board)를 포함하고,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 BGA(ball grid array)를 통해 전기적으로 연결되는,
    모듈.
  3. 청구항 1 내지 2에서,
    상기 제1 기판의 상기 복수의 공진체들이 배치되는 상기 공진 레이어는, 상기 제1 기판의 상기 방사체가 배치되는 상기 방사 레이어와 다른,
    모듈.
  4. 청구항 1 내지 3에서,
    상기 복수의 공진체들은, 상기 제1 기판의 상기 공진 레이어 내에서 균일한 간격으로 배치되는,
    모듈.
  5. 청구항 1 내지 4에서,
    상기 복수의 공진체들은, 상기 공진 레이어의 영역 내에서 상기 방사체가 배치되는 영역과 다른 영역에서, 그리드(grid) 배열(array)이 형성되도록 배치되는,
    모듈.
  6. 청구항 1 내지 3에서,
    상기 복수의 공진체들은 제1 공진체와 제2 공진체를 포함하고,
    상기 방사체와 상기 제1 공진체의 거리는, 상기 방사체와 상기 제2 공진체의 거리보다 길고,
    상기 제1 공진체의 크기는, 상기 제2 공진체의 크기보다 큰,
    모듈.
  7. 청구항 1 내지 6에서,
    복수의 추가 공진체들을 더 포함하고,
    상기 제1 기판의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 상기 복수의 추가 공진체들이 배치되는 레이어는, 상기 공진 레이어와 다른,
    모듈.
  8. 청구항 1 내지 7에서,
    상기 제1 기판은, 상기 제2 기판으로부터 수신된 신호를 상기 방사체에게 공급하도록 구성되는 급전선을 포함하고,
    상기 급전선은, 상기 제1 기판의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서, 급전 레이어에 배치되고,
    상기 급전 레이어는, 상기 방사 레이어 및 상기 공진 레이어보다 상기 제2 기판과 가깝게 배치되는,
    모듈.
  9. 청구항 1 내지 8에서,
    상기 제2 기판은 RFIC(radio frequency integrated circuit)을 포함하는 RF 모듈과 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 기판은, 상기 RF 모듈로부터 수신된 신호를 상기 제1 기판에 전달하도록 구성되는 비아 홀 및 급전선을 포함하고,
    상기 비아 홀은 상기 제2 기판의 상기 복수의 제2 레이어들 중에서 적어도 일부에 걸쳐 형성되는,
    모듈.
  10. 청구항 1 내지 9에서,
    상기 제1 기판은 FPCB(flexible printed circuit board)를 포함하고,
    상기 제1 기판은 접착 부재(adhesive)를 통해 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 기판의 상기 복수의 공진체들이 배치되는 상기 공진 레이어는, 상기 제1 기판의 상기 방사체가 배치되는 상기 방사 레이어와 동일하고,
    상기 제1 기판은 복수의 방사체들을 포함하고,
    상기 복수의 공진체들은, 상기 제1 기판 내에서 상기 복수의 방사체들이 배치되는 영역과 다른 영역에서, 그리드(grid) 배열을 형성하도록 배치되는,
    모듈.
  11. 무선 통신 시스템에서 전자 장치에 있어서,
    레이돔 커버;
    RU(radio unit) 하우징; 및
    RU 모듈을 포함하고,
    상기 RU 모듈은 안테나 모듈들이 배치되는 안테나 보드 및 전원 공급부(power supply)를 포함하는 RU 보드를 포함하고,
    상기 안테나 모듈들 중에서, 안테나 모듈은,
    복수의 방사체들;
    복수의 공진체들(resonators); 및
    상기 방사체 및 상기 복수의 공진체들이 배치되는 안테나 보드를 포함하고,
    상기 안테나 보드는 복수의 제1 레이어들을 포함하고,
    상기 RU 보드는 복수의 제2 레이어들을 포함하고,
    상기 방사체는, 상기 안테나 보드의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 방사 레이어에서 배치되고,
    상기 복수의 공진체들은, 상기 안테나 보드의 상기 복수의 제1 레이어들 중에서 공진 레이어에서 배치되고,
    상기 공진 레이어 내에서 상기 복수의 공진체들 중 적어도 일부는, 상기 방사 레이어 내에서 상기 방사체가 배치되는 영역과 다른 영역에서 배치되는,
    전자 장치.
  12. 청구항 11에서,
    상기 안테나 보드는 PCB(printed circuit board)를 포함하고,
    상기 안테나 보드 및 상기 RU 보드는 BGA(ball grid array)를 통해 전기적으로 연결되는,
    전자 장치.
  13. 청구항 11 내지 12에서,
    상기 안테나 보드의 상기 복수의 공진체들이 배치되는 상기 공진 레이어는, 상기 안테나 보드의 상기 방사체가 배치되는 상기 방사 레이어와 다른,
    전자 장치.
  14. 청구항 11 내지 13에서,
    상기 복수의 공진체들은, 상기 안테나 보드의 상기 공진 레이어 내에서 균일한 간격으로 배치되는,
    전자 장치.
  15. 청구항 11 내지 14에서,
    상기 복수의 공진체들은, 상기 공진 레이어의 영역 내에서 상기 복수의 방사체들이 배치되는 영역과 다른 영역에서, 그리드(grid) 배열(arrangement)이 형성되도록 배치되는,
    전자 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080051435A (ko) * 2006-12-05 2008-06-11 한국전자통신연구원 전방향 복사패턴을 갖는 평면형 안테나
KR101411442B1 (ko) * 2013-04-05 2014-07-01 경북대학교 산학협력단 배열 패치 안테나 및 이의 제조 방법
KR101766216B1 (ko) * 2016-02-05 2017-08-09 한국과학기술원 인공 자기 도체를 이용한 배열 안테나
KR20210011484A (ko) * 2017-12-19 2021-02-01 삼성전자주식회사 안테나와 rf 소자를 포함하는 모듈 및 이를 포함하는 기지국
WO2021128182A1 (en) * 2019-12-26 2021-07-01 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Antenna unit, antenna module and base station having the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080051435A (ko) * 2006-12-05 2008-06-11 한국전자통신연구원 전방향 복사패턴을 갖는 평면형 안테나
KR101411442B1 (ko) * 2013-04-05 2014-07-01 경북대학교 산학협력단 배열 패치 안테나 및 이의 제조 방법
KR101766216B1 (ko) * 2016-02-05 2017-08-09 한국과학기술원 인공 자기 도체를 이용한 배열 안테나
KR20210011484A (ko) * 2017-12-19 2021-02-01 삼성전자주식회사 안테나와 rf 소자를 포함하는 모듈 및 이를 포함하는 기지국
WO2021128182A1 (en) * 2019-12-26 2021-07-01 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Antenna unit, antenna module and base station having the same

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