KR102108684B1

KR102108684B1 - Mimo 안테나 모듈

Info

Publication number: KR102108684B1
Application number: KR1020190102138A
Authority: KR
Inventors: 조병훈; 김병열; 김경섭; 정희석
Original assignee: 주식회사 기가레인
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2020-05-08

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 상부에 서로 이격되어 배치되며, 각각 다중주파수대역에서 동작하도록 급전부 및 접지부를 갖는 복수개의 안테나; 및 상기 기판 상면에 배치되되, 상기 복수개의 안테나 각각을 중심으로 일정 반경 내에 배치되는 차단벽 구조를 포함하는, MIMO 안테나 모듈이 제공된다.

Description

MIMO 안테나 모듈{MIMO ANTENNA MODULE}

본 발명은 MIMO 안테나 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수의 안테나 간의 각 격리도가 개선된 MIMO 안테나 모듈에 관한 것이다.

최근 무선 이동통신 기술을 이용한 고품질의 멀티미디어 서비스에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 따라, 더 많은 데이터를 더 빨리, 더 낮은 오류 확률로 전송하기 위한 차세대 무선 전송 기술이 요구되고 있다.

이러한 요구에 따라 제안된 것이 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 안테나이다. MIMO 안테나는, 복수개의 안테나소자를 특수한 구조로 배열하여 다중 입출력 동작을 수행한다. 이 다수의 안테나들은 서로 다른 신호를 수신함으로써 고속의 데이터 전송을 가능하게 한다.

이에 따라, 특정 범위에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나 특정 데이터 전송 속도에 대해 시스템 범위를 증가시킬 수 있다. 이러한 MIMO 안테나는, 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있는 차세대 이동통신 기술로서, 데이터 통신 확대 등으로 인해 한계 상황에 다다른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 기술이라고 할 수 있다.

그러나, MIMO 안테나 모듈에는 복수의 안테나가 사용되며, 각 안테나가 그라운드에 전류를 발생시키고, 이 전류는 동일 그라운드 상에 배열된 다른 안테나와의 전자기적 결합을 발생시켜, 다른 안테나의 특성에 변화를 줄 수 있다. 또한, 근접하게 배열되는 안테나들 간의 전자기적 결합에 의한 간섭이 발생할 수 있다.

특히, 무선 단말기에 MIMO 안테나 모듈을 구현하는 경우, 작은 공간 내에 두 개 또는 그 이상의 안테나가 배치되어야 하기 때문에 격리도(Isolation) 특성을 향상시키기에 어려움이 따른다.

이를 해결하기 위한 노력으로, 서로 다른 방향의 원편파 안테나를 사용하는 방식이 존재하였으나, 지향성을 갖는 원편파 안테나는 경로 손실이 높다는 다른 문제점을 발생시켰다.

따라서, MIMO 안테나 모듈에 사용되는 복수의 안테나 간의 격리도가 향상되면서도 동작 성능이 유지될 수 있는 기술에 대한 개발이 필요하다.

등록특허공보 제10-0910526호(공개일: 2009.07.31.) 공개특허공보 제10-2016-0046314호(공개일: 2016.04.28.) 일본 공개특허공보 특개2013-062614호(공개일: 2013.04.04.)

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명은 MIMO 안테나 모듈에 사용되는 안테나를 대체하지 않고도, 복수의 안테나 간의 로우밴드 및 하이밴드 격리도를 개선하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 상부에 서로 이격되어 배치되며, 각각 다중주파수대역에서 동작하도록 급전부 및 접지부를 갖는 복수개의 안테나; 및 상기 기판 상면에 배치되되, 상기 복수개의 안테나 각각을 중심으로 일정 반경 내에 배치되는 차단벽 구조를 포함하는, MIMO 안테나 모듈이 제공된다.

상기 차단벽 구조는, 상기 복수개의 안테나 중 제1 안테나 및 제2 안테나 각각의 중심을 지나는 직선과 90도 이하의 각도로 교차하는 제1 차단벽을 포함할 수 있다.

상기 차단벽 구조는, 상기 복수개의 안테나 중 제3 안테나 및 제4 안테나 각각의 중심을 지나는 직선과 90도 이하의 각도로 교차하는 제2 차단벽을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 안테나의 일면, 상기 제2 안테나의 일면 및 상기 제1 차단벽은 상호 평행하고, 상기 제3 안테나의 일면, 상기 제4 안테나의 일면 및 상기 제2 차단벽은 상호 평행할 수 있다.

상기 제1 차단벽과 제2 차단벽은 수직으로 교차하도록 형성될 수 있다.

상기 제1 차단벽의 너비가 상기 제1 안테나의 일면 또는 제2 안테나의 일면의 너비 대비 50% ~ 150% 이고, 높이는 상기 제1 안테나의 일면 또는 제2 안테나의 높이 대비 50% ~ 150% 이거나, 상기 제2 차단벽의 너비가 상기 제3 안테나의 일면 또는 제4 안테나의 일면의 너비 대비 50% ~ 150% 이고, 높이는 상기 제3 안테나의 일면 또는 제4 안테나의 일면의 높이 대비 50% ~ 150% 일 수 있다.

상기 기판에는, 기판 가장자리로부터 내측 방향으로 연장되는 일 이상의 차단홈이 형성되며, 상기 복수개의 안테나 중 적어도 하나는, 상기 차단홈과 접하여 배치되거나, 일부 영역이 상기 차단홈의 일부 영역 상에 배치될 수 있다.

상기 차단홈은, 상기 기판의 가장자리로부터 인입되는 형태로 형성되거나, 상기 기판 상면에 형성되는 그라운드 플레이트 중 일부가 제외되는 형태로 형성될 수 있다.

상기 일 이상의 차단홈은, 상기 복수개의 안테나 중 제1 내지 제4 안테나와 각각 인접한 제1 내지 제4 차단홈을 포함하며, 상기 제1 차단홈의 길이 방향을 지나는 제1 직선은 제2 차단홈의 길이 방향을 지나고, 상기 제3 차단홈의 길이 방향을 지나는 제2 직선은 제4 차단홈의 길이 방향을 지나며, 상기 차단벽 구조는 상기 제1 직선 및 제2 직선이 교차하는 영역에 배치될 수 있다.

상기 차단홈의 내측에는, 상기 급전부와 상기 접지부를 교차하도록 연장되는 제1 선로, 상기 제1 선로로부터 상기 급전부를 향하는 방향과 반대 방향으로 연장되는 제2 선로, 및 제2 선로로부터 상기 제1 선로와 평행하게 연장되는 제3 선로가 배치될 수 있다.

상기 차단홈의 길이 방향에 있어서, 상기 안테나의 접지부에 대응하는 지점으로부터 상기 기판의 가장자리에 대응하는 지점까지의 길이는 λλ는 안테나 파장)일 수 있다.

상기 MIMO 안테나 모듈은, 상기 기판 상면에 배치되며, 상기 복수개의 안테나 중 적어도 일부와 접하거나, 일부가 상기 복수개의 안테나와 중첩되는 영역에 배치되는 적어도 하나의 금속 패턴을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, MIMO 안테나 모듈에 있어서, 정해진 면적 내에 배치된 복수의 안테나 사이에서 차단벽, 차단홈, 상호 이격된 금속 패턴을 구비함으로써, 복수 안테나 간의 로우밴드 및 하이밴드 격리도가 모두 개선될 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 안테나 모듈의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 안테나 모듈의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 평면도에서 차단벽 구조의 배치 형태를 다르게 구현한 평면도이다.
도 4는 일반적인 MIMO 안테나 모듈의 안테나 간 격리도(Isolation)를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 안테나 모듈의 안테나 간 격리도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MIMO 안테나 모듈의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MIMO 안테나 모듈의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MIMO 안테나 모듈의 구조를 나타내는 사시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분 상에 "배치"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 배치"되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 배치"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO(MIMO; Multiple-Input Multiple-Output) 안테나 모듈의 구성을 나타내는 사시도이고, 도 2는 이의 평면도이다. 또한, 도 3은 도 2의 평면도에서 차단벽 구조의 배치 형태를 다르게 구현한 평면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나 모듈은 기판(110), 그라운드 플레이트(120), 복수의 안테나(131, 132, 133, 134), 차단벽 구조(140) 및 복수의 차단홈(151, 152, 153, 154)을 포함하여 구성될 수 있다.

기판(110)은 MIMO 안테나를 지지한다. 기판(110)은 평판 구조로 구현되며, 복수개의 급전 선로(미도시됨)가 내재되거나 설치된다. 각 급전 선로의 일단부는 외부 전원(미도시됨)과 연결되며, 타단부는 안테나(131, 132, 133, 134)의 급전부(131_1, 132_1, 133_1, 134_1)와 전기적으로 연결된다. 각 급전 선로는 동축 케이블일 수 있다.

기판(110)의 상면 중 적어도 일부는 접지를 위해 제공되는 그라운드 플레이트(120)로 구성된다. 즉, 기판(110)의 상면 일부 또는 전부에 그라운드 플레이트(120)가 형성될 수 있다. 그라운드 플레이트(120)는 기본적으로 기판(110) 상면을 커버하도록 배치되거나, 다양한 형태의 요홈(groove) 또는 홀(hole)이 형성된 평판 구조로 구현될 수 있다. 그라운드 플레이트(120)는 안테나(131, 132, 133, 134)의 접지부(131_2, 132_2, 133_3, 134_4)와 전기적으로 연결된다. 기판(110)과 그라운드 플레이트(120)가 다른 구성요소인 것으로 설명되었으나, 기판(110) 자체가 그라운드 플레이트(120)의 역할을 할 수도 있다. 즉, 기판(110) 자체가 그라운드 플레이트(120)로 구현될 수도 있다.

상면에 그라운드 플레이트(120)가 형성된 기판(110) 상부, 또는 그 자체가 그라운드 플레이트(120)의 기능을 하는 기판(110) 상부에는 신호 송수신을 위한 일 이상의 안테나(131, 132, 133, 134)가 배치된다. 각 안테나(131, 132, 133, 134)는 적어도 하나의 공진 주파수 대역에서 공진하여 전자기파를 송수신하며, 바람직하게는, 하이밴드(예를 들어, 1700mhz 내지 2100mhz) 및 로우밴드(예를 들어, 700mhz 내지 900mhz)를 포함하는 다중 주파수 대역을 송수신하는 MIMO 안테나로 구현된다. 각 안테나(131, 132, 133, 134)는 기판(110)의 가장자리에 배치되되, 상호 간섭이 최소화되도록 기판(110) 상부에서 최대 거리로 이격되도록 배치되는 것이 바람직하다. 일례로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(110)이 사각 평면 형태로 형성되고, 안테나(131, 132, 133, 134)가 4개인 경우, 각 안테나(131, 132, 133, 134)는 일단부의 중심이 기판(110) 가장자리 각 변의 중심과 최단 거리가 되도록 배치될 수 있다.

각 안테나(131, 132, 133, 134)는 유전체로 이루어지는 캐리어(C) 및 캐리어(C)에 패터닝된 안테나 소자(A)로 구성된다. 안테나 소자(A)는 급전부(131_1, 132_1, 133_1, 134_1)와 접지부(131_2, 132_2, 133_2, 134_2)를 가지며, 적어도 하나의 절곡부를 갖는 구조로 형성된다. 각 안테나 소자(A)는 미앤더 타입, 스파이럴 타입, 스텝 타일 또는 루프 타입 등으로 패터닝될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

각 안테나(131, 132, 133, 134)는 공중으로 신호를 방사하게 되는데, 어느 하나의 안테나(131, 132, 133, 134)로부터 방사되는 신호가 다른 안테나(131, 132, 133, 134)에 유입될 수 있다. 즉, 각 안테나(131, 132, 133, 134)의 동작 시 상호 간 간섭이 발생할 수 있으며, 이러한 현상은 신호의 수신 시에도 동일하게 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 복수 안테나(131, 132, 133, 134) 간 간섭 현상을 억제하기 위해, 기판(110) 상에 차단벽 구조(140)를 형성하였다.

차단벽 구조(140)는 각 안테나(131, 132, 133, 134)를 중심으로 일정 반경 내에 배치된다.

일 실시예에 따르면, 차단벽 구조(140)는 복수개의 안테나(131, 132, 133, 134) 중 제1 안테나(131) 및 제2 안테나(132) 각각의 중심을 지나는 직선과 90도 이하의 각도, 바람직하게는 90도로 교차하는 형태의 제1 차단벽(141)을 포함할 수 있다. 또한, 차단벽 구조(140)는 제3 안테나(133) 및 제4 안테나(134) 각각의 중심을 지나는 직선과 90도 이하의 각도, 바람직하게는 90도로 교차하는 형태의 제2 차단벽(142)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 안테나(131) 및 제2 안테나(132)는 기판(110)의 중심을 기준으로 상호 대칭하는 형태로 배치되고, 제3 안테나(133) 및 제4 안테나(134) 또한 기판(110)의 중심을 기준으로 상호 대칭하는 형태로 배치된 것일 수 있다.

제1 차단벽(141) 및 제2 차단벽(142)은 평면 형태로 구현되되, 기판(110) 상면에 수직으로 배치될 수 있다. 또한, 제1 차단벽(141) 및 제2 차단벽(142)은 상호 직교하도록 배치되는 것이 바람직하다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 안테나(131)의 일면(S1)과 제2 안테나(132)의 일면(S2)이 상호 마주보는 형태로 구현되는 경우, 상기 제1 차단벽(141), 제1 안테나(131)의 일면(S1) 및 제2 안테나(132)의 일면(S2)은 상호 평행한 관계가 되도록 배치될 수 있다. 또한, 제3 안테나(133)의 일면(S3)과 제4 안테나(134)의 일면(S4)이 상호 마주보는 형태로 구현되는 경우, 상기 제2 차단벽(142), 제3 안테나(133)의 일면(S3) 및 제4 안테나(134)의 일면(S4)도 상호 평행한 관계가 되도록 배치될 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 안테나(131) 및 제2 안테나(132)의 중심을 지나는 직선과 제1 차단벽(141)은 90도 미만의 각도로 교차하고, 제3 안테나(133) 및 제4 안테나(134)의 중심을 지나는 직선과 제2 차단벽(142) 또한 90도 미만의 각도로 교차할 수도 있다. 예를 들어, 제1 차단벽(141) 및 제2 차단벽(142)의 각 양면은 인접하게 배치되는 2개의 안테나 사이의 임의의 지점을 향할 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 차단벽(141)의 일면은, 제1 안테나(131)와 제3 안테나(133) 사이를 지나 임의의 지점을 향하고, 제1 차단벽(141)의 타면은 제2 안테나(132)와 제4 안테나(134) 사이를 지나 임의의 지점을 향하도록 배치될 수 있다. 물론 이 경우에도 제1 차단벽(141)과 제2 차단벽(142)은 상호 90도로 교차하도록 형성될 수 있다. 제1 안테나(131), 제2 안테나(132), 제3 안테나(133) 및 제4 안테나(134)로부터의 방사가 제1 차단벽(141) 또는 제2 차단벽(142)에 의해 일부 반사될 수 있는데, 도 3에 도시된 실시예에서는, 이러한 반사 방향이 제1 안테나(131), 제2 안테나(132), 제3 안테나(133) 및 제4 안테나(134) 중 어느 하나로 향하지 않기 때문에, 반사에 의한 영향이 감소되어 복수 안테나 간의 격리도가 더욱 개선될 수 있다.

제1 차단벽(141) 및 제2 차단벽(142)은 전도 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 차단벽(141) 및 제2 차단벽(142)은 적어도 일면에 전도 물질이 배치되거나, 전도 물질이 내포된 유전체 물질로 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 제1 차단벽(141) 및 제2 차단벽(142)은 기판(110)과 동일한 특성을 가지는 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

기판(110) 상면을 기준으로, 제1 차단벽(141) 및 제2 차단벽(142)의 높이(h1)는 안테나(131, 132, 133, 134)의 높이(h2) 대비 50% 내지 150%로 구현된다. 바람직하게는, 제1 차단벽(141) 및 제2 차단벽(142)의 높이(h1)가 안테나(131, 132, 133, 134)의 높이(h2)와 실질적으로 동일하게 구현된다.

또한, 기판(110) 상면을 기준으로, 제1 차단벽(141) 및 제2 차단벽(142)의 너비(w1)는 상기 차단벽 구조(140)를 향하는 안테나(131, 132, 133, 134)의 일면의 너비(w2) 대비 50% 내지 150%로 구현된다. 바람직하게는, 제1 차단벽(141) 및 제2 차단벽(142)의 너비(w1)가 안테나(131, 132, 133, 134) 일면의 너비(w2)와 실질적으로 동일하게 구현된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판(110)에는 기판 가장자리로부터 내측 방향으로 인입되는 형태로 연장되는 일 이상의 차단홈(151, 152, 153, 154)이 형성된다. 각 차단홈(151, 152, 153, 154)은 각 안테나(131, 132, 133, 134)와 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 정상파 비율(SWR; stationary wave ratio)을 높이기 위해 각 차단홈(151, 152, 153, 154)의 일부 영역과 안테나(131, 132, 133, 134)의 일부 영역이 중첩될 수도 있다. 즉, 각 차단홈(151, 152, 153, 154)의 일부 영역 상에 각 안테나(131, 132, 133, 134)의 일부 영역이 배치될 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 각 차단홈(151, 152, 153, 154)은 모두 각 안테나(131, 132, 133, 134)를 기준으로 동일한 방향에 인접하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 각 안테나(131, 132, 133, 134)에서 기판(110)의 중심을 바라봤을 때의 좌측에 각 차단홈(151, 152, 153, 154)이 형성될 수 있다.

차단홈(151, 152, 153, 154)의 길이 방향은 기판(110)의 가장자리와 수직으로 형성될 수 있다. 각 안테나(131, 132, 133, 134)에 있어서, 접지부(131_2, 132_2, 133_2, 134_2)는 각 안테나(131, 132, 133, 134)의 기판(110) 중심을 향하는 일면에 형성될 수 있는데, 차단홈(151, 152, 153, 154)의 길이 방향에 있어서, 각 안테나(131, 132, 133, 134)의 접지부(131_2, 132_2, 133_2, 134_2)에 대응하는 지점으로부터 기판(110) 가장자리에 대응하는 지점까지 최단 길이(L1)는 λ/4(λ는 안테나 파장)인 것이 바람직하다. 즉, 각 안테나(131, 132, 133, 134)의 일단이 기판(110) 가장자리와 접할 때, 기판(110) 가장자리로부터 접지부(131_2, 132_2, 133_2, 134_2)까지의 길이는 λ/4로 형성되며, 각 차단홈(151, 152, 153, 154)의 전체 길이는 최소한 λ/4로 형성된다. 차단홈(151, 152, 153, 154)의 길이는 길수록 바람직하나, 기판(110)의 면적 및 상부의 그라운드 플레이트(120)의 면적이 한정되어 있기 때문에, λ/4와 근접한 길이로 형성되는 것이 적절하다.

한편, 각 차단홈(151, 152, 153, 154) 내측에는, 기판(110) 가장자리로부터 내측으로 연장되되, 각 안테나(131, 132, 133, 134)의 급전부(131_1, 132_1, 133_1, 134_1)와 접지부(131_2, 132_2, 133_2, 134_2)를 교차하도록 연장되는 제1 선로(151_1), 제1 선로(151_1)로부터 상기 급전부(131_1, 132_1, 133_1, 134_1)를 향하는 방향과 반대 방향으로 연장되는 제2 선로(151_2), 및 제2 선로(151_2)로부터 상기 제1 선로(151_1)와 평행하게 연장되는 제3 선로(151_3)가 배치될 수 있다.

도 4는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 MIMO 안테나 모듈에서 차단벽 구조 및 차단홈이 생략된 경우의 격리도(Isolation) 측정 결과를 나타내고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단벽 구조를 포함하는 MIMO 안테나 모듈의 격리도 측정 결과를 나타내며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단벽 구조 및 차단홈을 포함하는 MIMO 안테나 모듈의 격리도 측정 결과를 나타낸다.

도 4 내지 도 6에서, ①번 곡선은 기판의 중심을 기준으로 대칭적으로 배치된 안테나 간 격리도를 나타낸다. 즉, 도 1 내지 도 3에서, 제1 안테나(131) 및 제2 안테나(132) 간 격리도 또는 제3 안테나(133) 및 제4 안테나(134) 간 격리도를 나타낸다. 또한, ②번 곡선은 인접하게 배치된 안테나 간 격리도를 나타낸다. 예를 들어, 도 1 내지 도 3에서, 제1 안테나(131) 및 제3 안테나(133) 간 격리도 또는 제1 안테나(131) 및 제4 안테나(134) 간 격리도를 나타낸다.

먼저, 도 4를 참조하면, 차단벽 구조 및 차단홈이 생략된 경우, 안테나 간 로우밴드(Low Band)의 격리도는 약 -16dB, 하이밴드(High Band)의 격리도는 약 -15dB인 것을 알 수 있다.

다음으로, 도 5를 참조하면, 차단벽 구조를 포함하는 경우, 안테나 간 로우밴드의 격리도는 약 -16dB, 하이밴드의 격리도는 약 -18dB인 것을 알 수 있다.

즉, 차단벽 구조에 의해 각 안테나 간 하이밴드의 간섭이 감소되어, 격리도(Isolation)가 개선된 것을 알 수 있다. 구체적으로, 하이밴드의 격리도가 약 -3dB 개선된 것을 알 수 있다.

한편, 도 6을 참조하면, 차단벽 구조 및 차단홈 구조를 포함하는 경우, 안테나 간 로우밴드의 격리도는 약 -26dB, 하이밴드의 격리도는 약 -19dB인 것을 알 수 있다.

도 6의 그래프를 도 5와 비교하여 보면, 차단홈에 의해 각 안테나 간 로우밴드의 격리도가 약 -10dB, 하이밴드의 격리도가 약 -1dB 개선된 것을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MIMO 안테나 모듈의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 7을 참조하면, 복수의 차단홈(151, 152, 153, 154)이 기판(110)의 중심을 기준으로 대칭 형태로 형성되어 있으며, 상호 마주보는 형태의 차단홈 쌍을 이루는 것을 알 수 있다.

구체적으로 설명하면, 4개의 차단홈(151, 152, 153, 154)이 존재하는 경우, 제1 차단홈(151)의 길이 방향을 지나는 제1 직선은 제2 차단홈(152)의 길이 방향을 지나며, 제3 차단홈(153)의 길이 방향을 지나는 제2 직선은 제4 차단홈(154)의 길이 방향을 지나도록 형성될 수 있다. 상기 제1 직선과 제2 직선은 기판(110)의 중심을 지나며, 상호 직교하게 된다.

이 경우, 각 안테나(131, 132, 133, 134)는 모두 각 차단홈(151, 152, 153, 154)을 기준으로 동일한 방향에 인접하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 차단홈(151, 152, 153, 154)에서 기판(110)의 중심을 바라봤을 때의 우측에 각 안테나(131, 132, 133, 134)가 배치될 수 있다.

이 경우에도, 차단벽 구조(140)는 기판(110)의 중심을 기준으로 대칭적으로 배치된 제1 안테나(131) 및 제2 안테나(132)의 중심을 지나는 직선 상에 배치되는 제1 차단벽(141), 제3 안테나(133) 및 제4 안테나(134)의 중심을 지나는 직선 상에 배치되는 제2 차단벽(142)을 포함할 수 있으며, 제1 차단벽(141) 및 제2 차단벽(142)은 상호 교차하는 형태로 배치될 수 있다.

제1 안테나(131)의 기판(110) 중심을 바라보는 일면과, 제2 안테나(132)의 기판(110) 중심을 바라보는 일면을 관통하는 가상이 직선을 가정해보면, 제1 차단벽(141)은 상기 가상의 직선과 90도 이하의 각도로 교차할 수 있고, 제3 안테나(133)의 기판(110) 중심을 바라보는 일면과, 제4 안테나(134)의 기판(110) 중심을 바라보는 일면을 관통하는 가상이 직선을 가정해보면, 제2 차단벽(142)은 상기 가상의 직선과 90도 이하의 각도로 교차할 수 있을 것이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차단홈의 구조를 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차단홈(151, 152, 153, 154)은 기판(110) 상면에 배치되는 그라운드 플레이트(120)의 적어도 일부가 제외되는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 차단홈(151, 152, 153, 154)은 금속재질로 형성되는 기판(110) 자체의 가장자리로부터 중심부로 인입되는 형태로 형성되거나(도 1 내지 도 3 참조), 도 8에 도시되는 바와 같이, 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 등으로 형성되는 기판(110) 상에 배치된 그라운드 플레이트(120)의 일부가 제외되어 형성될 수 있다.

구체적으로, 그라운드 플레이트(120)의 가장자리로부터 내측 방향으로 인입되는 형태로 일부가 제거됨으로써 차단홈(151, 152, 153, 154)이 형성될 수 있다.

이렇게 형성되는 차단홈(151, 152, 153, 154)의 구체적인 형태는 도 1 내지 도 3 및 도 7을 참조하여 설명한 바와 동일하므로, 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MIMO 안테나 모듈의 구조를 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나 모듈은 기판(110), 기판(110) 상에 상호 이격되어 배치되는 일 이상의 금속 패턴(161, 162, 163, 164), 각 금속 패턴(161, 162, 163, 164)과 인접하게 배치되는 복수의 안테나(131, 132, 133, 134) 및 차단벽 구조(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 기판(110), 복수의 안테나(131, 132, 133, 134) 및 차단벽 구조(140)는 앞서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.

일 이상의 금속 패턴(161, 162, 163, 164)은 앞서 설명한 그라운드 플레이트(120, 도 1 내지 도 3 참조)를 대체하는 구성요소이다.

각 금속 패턴(161, 162, 163, 164)은 각 안테나(131, 132, 133, 134)와 인접하게 배치되거나, 각 안테나(131, 132, 133, 134)와 일부 영역이 중첩되는 형태로 배치될 수 있다. 즉, 각 금속 패턴(161, 162, 163, 164)의 적어도 일부 영역 상에 각 안테나(131, 132, 133, 134)의 일부가 배치될 수 있다.

일례로, 각 금속 패턴(161, 162, 163, 164)은 기판(110)의 제1 가장자리로부터 기판(110) 중심을 향하여 연장되는 제1 패턴(161_1), 제1 패턴(161_1)의 종단으로부터 인접한 안테나(161)가 배치된 방향으로 기판(110)의 제2 가장자리를 향해 연장되는 제2 패턴(161_2)으로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 패턴(161_1)과 제2 패턴(161_2)은 상호 직교할 수 있다.

본 실시예 또한 기판(110) 상에 배치된 금속재질의 플레이트 중 일부가 제외되는 형태로 볼 수 있으며, 이로 인해, 도 8을 참조하여 설명한 실시예와 유사한 효과가 달성될 수 있다.

구체적으로, 실제 안테나 간 격리도 측정 결과, 하이밴드 격리도는 약 -20dB, 로우밴드 격리도는 약 -23.5dB로 측정되었다.

도 4에 나타난 격리도, 즉, 차단벽 구조와 차단홈이 생략된 경우의 격리도와 비교하여 보면, 하이밴드 격리도는 약 -5dB, 로우밴드 격리도는 약 -7.5dB 개선되었다는 것을 알 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 기판
120: 그라운드 플레이트
131, 132, 133, 134: 안테나
131_1, 132_1, 133_1, 134_1: 급전부
131_2, 132_2, 133_2, 134_2: 접지부
140: 차단벽 구조
141: 제1 차단벽
142: 제2 차단벽
151, 152, 153, 154: 차단홈
151_1: 제1 선로
151_2: 제2 선로
151_3: 제3 선로
161, 162, 163, 164: 금속 패턴
161_1: 제1 패턴
161_2: 제2 패턴

Claims

기판;
상기 기판 상부에 서로 이격되어 배치되며, 각각 다중주파수대역에서 동작하도록 급전부 및 접지부를 갖는 복수개의 안테나; 및
상기 기판 상면에 배치되되, 상기 복수개의 안테나에 둘러싸이는 가상의 공간 내에 상기 복수개의 안테나와 이격되어 배치되며, 상기 복수개의 안테나 중 마주보는 한쌍 간의 이격된 길이보다 작은 길이를 갖고, 상호 직교하도록 배치되는 제1 차단벽 및 제2 차단벽으로 이루어지는 차단벽 구조를 포함하고,
상기 제1 차단벽의 양면 및 제2 차단벽의 양면은 상기 복수개의 안테나 중 인접하는 안테나의 사이 영역을 향하도록 형성되며,
상기 기판에는, 기판 가장자리로부터 내측 방향으로 연장되는 일 이상의 차단홈이 형성되고,
상기 복수개의 안테나 각각은, 상기 차단홈과 접하여 배치되거나, 일부 영역이 상기 차단홈의 일부 영역 상에 배치되며,
상기 제1 차단벽 및 상기 제2 차단벽의 길이는 상기 차단홈의 길이보다 작은, MIMO 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 차단벽 구조는, 상기 복수개의 안테나 중 제1 안테나 및 제2 안테나 각각의 중심을 지나는 직선과 90도 미만의 각도로 교차하는 제1 차단벽을 포함하는, MIMO 안테나 모듈.
제2항에 있어서,
상기 차단벽 구조는, 상기 복수개의 안테나 중 제3 안테나 및 제4 안테나 각각의 중심을 지나는 직선과 90도 미만의 각도로 교차하는 제2 차단벽을 더 포함하는, MIMO 안테나 모듈.
삭제
제3항에 있어서,
상기 제1 차단벽과 제2 차단벽은 수직으로 교차하도록 형성되는, MIMO 안테나 모듈.
제3항에 있어서,
상기 제1 차단벽의 너비가 상기 제1 안테나의 일면 또는 제2 안테나의 일면의 너비 대비 50% ~ 150% 이고, 높이는 상기 제1 안테나의 일면 또는 제2 안테나의 높이 대비 50% ~ 150% 이거나,
상기 제2 차단벽의 너비가 상기 제3 안테나의 일면 또는 제4 안테나의 일면의 너비 대비 50% ~ 150% 이고, 높이는 상기 제3 안테나의 일면 또는 제4 안테나의 일면의 높이 대비 50% ~ 150% 인, MIMO 안테나 모듈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 차단홈은, 상기 기판의 가장자리로부터 인입되는 형태로 형성되거나, 상기 기판 상면에 형성되는 그라운드 플레이트 중 일부가 제외되는 형태로 형성되는, MIMO 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 일 이상의 차단홈은, 상기 복수개의 안테나 중 제1 내지 제4 안테나와 각각 인접한 제1 내지 제4 차단홈을 포함하며,
상기 제1 차단홈의 길이 방향을 지나는 제1 직선은 제2 차단홈의 길이 방향을 지나고,
상기 제3 차단홈의 길이 방향을 지나는 제2 직선은 제4 차단홈의 길이 방향을 지나며,
상기 차단벽 구조는 상기 제1 직선 및 제2 직선이 교차하는 영역에 배치되는, MIMO 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 차단홈의 내측에는,
상기 급전부와 상기 접지부를 교차하도록 연장되는 제1 선로, 상기 제1 선로로부터 상기 급전부를 향하는 방향과 반대 방향으로 연장되는 제2 선로, 및 제2 선로로부터 상기 제1 선로와 평행하게 연장되는 제3 선로가 배치되는, MIMO 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 차단홈의 길이 방향에 있어서, 상기 안테나의 접지부에 대응하는 지점으로부터 상기 기판의 가장자리에 대응하는 지점까지의 길이는 λ/4(λ는 안테나 파장)인, MIMO 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 기판 상면에 배치되며, 상기 복수개의 안테나 중 적어도 일부와 접하거나, 일부가 상기 복수개의 안테나와 중첩되는 영역에 배치되는 적어도 하나의 금속 패턴을 더 포함하는, MIMO 안테나 모듈.