KR102676501B1 - 안테나 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 피드비아와, 피드비아에 전기적으로 연결된 패치 안테나 패턴과, 각각 패치 안테나 패턴으로부터 이격되고 서로 이격된 복수의 커플링 패턴을 포함하고, 복수의 커플링 패턴 중 적어도 하나는 패치 안테나 패턴에서부터 멀어지는 방향으로 돌출되는 형태일 수 있다.
Description
본 발명은 안테나 장치에 관한 것이다.
이동통신의 데이터 트래픽(Data Traffic)은 매년 비약적으로 증가하는 추세이다. 이러한 비약적인 데이터를 무선망에서 실시간으로 지원해 주고자 활발한 기술 개발이 진행 중에 있다. 예를 들어, IoT(Internet of Thing) 기반 데이터의 컨텐츠화, AR(Augmented Reality), VR(Virtual Reality), SNS와 결합한 라이브 VR/AR, 자율 주행, 싱크뷰 (Sync View, 초소형 카메라 이용해 사용자 시점 실시간 영상 전송) 등의 애플리케이션(Application)들은 대용량의 데이터를 주고 받을 수 있게 지원하는 통신(예: 5G 통신, mmWave 통신 등)을 필요로 한다.
따라서, 최근 5세대(5G) 통신을 포함하는 밀리미터웨이브(mmWave) 통신이 활발하게 연구되고 있으며, 이를 원활히 구현하는 안테나 장치의 상용화/표준화를 위한 연구도 활발히 진행되고 있다.
높은 주파수 대역(예: 24GHz, 28GHz, 36GHz, 39GHz, 60GHz 등)의 RF 신호는 전달되는 과정에서 쉽게 흡수되고 손실로 이어지므로, 통신의 품질은 급격하게 떨어질 수 있다. 따라서, 높은 주파수 대역의 통신을 위한 안테나는 기존 안테나 기술과는 다른 기술적 접근법이 필요하게 되며, 안테나 이득(Gain) 확보, 안테나와 RFIC의 일체화, EIRP(Effective Isotropic Radiated Power) 확보 등을 위한 별도의 전력 증폭기 등 특수한 기술 개발을 요구할 수 있다.
본 발명은 안테나 성능(예: 이득, 대역폭, 지향성(directivity) 등)을 향상시키거나 쉽게 소형화될 수 있는 안테나 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 피드비아; 상기 피드비아에 전기적으로 연결된 패치 안테나 패턴; 및 각각 상기 패치 안테나 패턴으로부터 이격되고 서로 이격된 복수의 커플링 패턴; 을 포함하고, 상기 복수의 커플링 패턴 중 적어도 하나는 상기 패치 안테나 패턴에서부터 멀어지는 방향으로 돌출되는 형태이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 피드비아; 상기 피드비아에 전기적으로 연결된 패치 안테나 패턴; 및 각각 상기 패치 안테나 패턴으로부터 이격되고 서로 이격된 복수의 커플링 패턴; 을 포함하고, 상기 복수의 커플링 패턴은 각각 상기 복수의 커플링 패턴 중 가장 작은 커플링 패턴보다 더 작은 복수의 픽셀로 구성된 영역에서 상기 복수의 픽셀 중 일부를 점유하여 5개 이상의 꼭지점을 가지는 형태이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 안테나 성능(예: 이득, 대역폭, 지향성(directivity) 등)을 향상시키거나 쉽게 소형화될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 측면도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 평면도이다.
도 1d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 복수의 커플링 패턴의 치수들을 나타낸 평면도이다.
도 1e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 패치 안테나 패턴과 피드비아를 나타낸 평면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 복수의 커플링 패턴의 설계과정을 예시한 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 배열 구조를 예시한 측면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 배열 구조를 예시한 평면도이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 패치 안테나 패턴의 배열 구조를 예시한 평면도이다.
도 3d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 그라운드 플레인을 예시한 평면도이다.
도 3e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 피드라인을 예시한 평면도이다.
도 3f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 배선비아를 예시한 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1a 내지 도 3f에 도시된 안테나 장치에 포함될 수 있는 복수의 그라운드 플레인이 적층된 연결 부재와 그 하측 구조를 예시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 전자기기에서의 배치를 예시한 평면도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 측면도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 평면도이다.
도 1d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 복수의 커플링 패턴의 치수들을 나타낸 평면도이다.
도 1e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 패치 안테나 패턴과 피드비아를 나타낸 평면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 복수의 커플링 패턴의 설계과정을 예시한 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 배열 구조를 예시한 측면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 배열 구조를 예시한 평면도이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 패치 안테나 패턴의 배열 구조를 예시한 평면도이다.
도 3d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 그라운드 플레인을 예시한 평면도이다.
도 3e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 피드라인을 예시한 평면도이다.
도 3f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 배선비아를 예시한 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1a 내지 도 3f에 도시된 안테나 장치에 포함될 수 있는 복수의 그라운드 플레인이 적층된 연결 부재와 그 하측 구조를 예시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 전자기기에서의 배치를 예시한 평면도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 측면도이고, 도 1c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 평면도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 패치 안테나 패턴(110a), 피드비아(120a) 및 복수의 커플링 패턴(130a)을 포함한다.
피드비아(120a)는 IC와 패치 안테나 패턴(110a) 사이의 전기적 연결 경로를 제공할 수 있으며, RF 신호의 전송선로로 작용할 수 있다.
패치 안테나 패턴(110a)은 피드비아(120a)로부터 RF(Radio Frequency) 신호를 전달받아서 z방향으로 원격 송신하거나 원격 수신된 RF 신호를 피드비아(120a)로 전달할 수 있다.
패치 안테나 패턴(110a)의 상면은 표면전류가 흐르는 공간으로 작용할 수 있으며, 상기 표면전류는 패치 안테나 패턴(110a)이 공진에 따라 패치 안테나 패턴(110a)의 상면의 법선방향으로 공기를 향해 방사될 수 있다.
패치 안테나 패턴(110a)은 내재적 요소(예: 형태, 크기, 두께, 이격 거리, 절연층의 유전율 등)에 따른 내재적(intrinsic) 공진 주파수와, 인접 패턴 및/또는 비아와의 전자기적 커플링에 따른 외재적(extrinsic) 공진 주파수에 기반한 대역폭을 가질 수 있다.
복수의 커플링 패턴(130a)은 각각 패치 안테나 패턴(110a)으로부터 이격되고 서로 이격될 수 있다. 복수의 커플링 패턴(130a)은 패치 안테나 패턴(110a)에 전자기적으로 커플링될 수 있으므로, 패치 안테나 패턴(110a)으로 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 임피던스는 패치 안테나 패턴(110a)의 공진주파수에 영향을 줄 수 있으므로, 패치 안테나 패턴(110a)은 복수의 커플링 패턴(130a)의 전자기적 커플링에 따라 이득(gain)을 높이거나 대역폭을 넓힐 수 있다.
패치 안테나 패턴(110a)을 흐르는 표면전류는 일 가장자리에서 타 가장자리로 흐를 수 있다. 복수의 커플링 패턴(130a)은 패치 안테나 패턴(110a)에 전자기적으로 커플링됨에 따라 상기 표면전류가 흐르는 면적을 추가로 제공할 수 있다.
z방향으로 볼 때, 복수의 커플링 패턴(130a) 각각은 패치 안테나 패턴(110a)에서부터 멀어지는 방향으로 돌출되는 형태이다.
패치 안테나 패턴(110a)에서 흐르는 표면전류에 따른 방사패턴의 대부분은 z방향으로 형성될 수 있으나, 상기 방사패턴의 일부는 z방향과 다른 방향으로 형성될 수 있다. 패치 안테나 패턴(110a)의 중심의 전자기적 경계조건과 패치 안테나 패턴(110a)의 가장자리에서의 전자기적 경계조건이 미세하게 다를 수 있기 때문이다. 상기 방사패턴 중 일부는 부엽(side lobe)으로 정의될 수 있다.
복수의 커플링 패턴(130a) 각각이 패치 안테나 패턴(110a)에서부터 멀어지는 방향으로 돌출되는 형태일 경우, 복수의 커플링 패턴(130a) 각각의 형태는 패치 안테나 패턴(110a)의 전자기적 경계조건의 편차를 모호하게 할 수 있다. 이에 따라, 패치 안테나 패턴(110a)의 부엽(side lobe)은 감소될 수 있으며, 패치 안테나 패턴(110a)의 방사패턴은 더욱 z방향으로 집중될 수 있으며, 패치 안테나 패턴(110a)의 이득(gain)은 향상될 수 있다.
또한, 복수의 커플링 패턴(130a) 각각이 패치 안테나 패턴(110a)에서부터 멀어지는 방향으로 돌출되는 형태는, 복수의 커플링 패턴(130a)에서 흐르는 표면전류가 패치 안테나 패턴(110a)에서 흐르는 표면전류에 비해 더욱 분산적이게 할 수 있다. 방사되는 RF 신호에 대응되는 전계와 자계는 상기 RF 신호에 대응되는 표면전류의 방향에 종속적일 수 있으며, 인접 안테나에 대한 전자기적 간섭을 유발할 수 있다. 인접 안테나에 더 가까운 복수의 커플링 패턴(130a)에서 흐르는 표면전류가 더 분산적이므로, 상기 인접 안테나가 받는 상기 표면전류에 따른 전자기적 간섭은 감소할 수 있다.
즉, 복수의 패치 안테나 패턴(110a)이 일방향으로 배열된 구조에서 복수의 패치 안테나 패턴(110a) 사이의 전자기적 간섭은 줄어들 수 있으며, 복수의 패치 안테나 패턴(110a)의 전반적인 이득은 향상될 수 있다.
예를 들어, 복수의 커플링 패턴(130a) 각각은 서로 다른 3개 이상의 지점에서 각각 돌출된 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 복수의 커플링 패턴(130a)의 형태는 프랙탈(fractal) 구조에 더 가까워질 수 있다. 상기 프랙탈 구조는 주변의 전자기적 병목현상을 최소화할 수 있다. 즉, 상기 프랙탈 구조에 가까운 복수의 커플링 패턴(130a)은 패치 안테나 패턴(110a)의 전자기적 효율을 더욱 높일 수 있으므로, 패치 안테나 패턴(110a)의 이득 및/또는 대역폭을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 패치 안테나 패턴(110a)의 상측에 이격 배치된 커플링 패치 패턴(115a)을 더 포함할 수 있다.
커플링 패치 패턴(115a)은 패치 안테나 패턴(110a)에 전자기적으로 커플링됨에 따라 추가적인 임피던스를 제공할 수 있다. 이에 따라, 패치 안테나 패턴(110a)은 더 넓은 대역폭을 가질 수 있다.
복수의 커플링 패턴(130a)은 커플링 패치 패턴(115a)을 둘러싸도록 배열될 수 있다. 이에 따라, 복수의 커플링 패턴(130a)은 커플링 패치 패턴(115a)과 패치 안테나 패턴(110a)의 사이를 전자기적으로 중계할 수 있으며, 패치 안테나 패턴(110a)의 이득 및/또는 대역폭을 더욱 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 커플링 패치 패턴(115a)과 복수의 커플링 패턴(130a)은 제1 층(Layer1)에 위치하고, 패치 안테나 패턴(110a)은 제2 층(Layer2)에 위치할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 제3 층(Layer3)에 위치하는 그라운드 플레인(201a)을 더 포함할 수 있다.
그라운드 플레인(201a)은 피드비아(120a)가 관통하는 관통홀(TH)을 가질 수 있다. 상기 관통홀(TH)의 폭(R)은 피드비아(120a)의 폭(dL)보다 길다.
그라운드 플레인(201a)은 제1 방향 길이(subW)와 제2 방향 길이(subL)를 가질 수 있으며, 마진 길이(g)를 가지는 마진(margin)을 가질 수 있다.
한편, 유전층(140a)은 제1 층(Layer1)과 제2 층(Layer2)의 사이에 유전층 두께(hppg)만큼 차지할 수 있으며, 코어영역(152a)은 제2 층(Layer2)과 제3 층(Layer3)의 사이에 코어영역 두께(hcore)만큼 차지할 수 있다.
한편, 패치 안테나 패턴(110a)과 커플링 패치 패턴(115a)은 제1-1 간격(S11), 제1-2 간격(S12), 제2-1 간격(S21), 제2-2 간격(S22)만큼의 미 오버랩 영역을 형성할 수 있다. 미 오버랩 영역의 크기는 패치 안테나 패턴(110a)의 대역폭 최적화 요소로 작용할 수 있다.
복수의 커플링 패턴(130a)은 제1 및 제2 갭(g1, g2)만큼의 마진을 둘 수 있다. 이에 따라, 복수의 커플링 패턴(130a)이 인접 커플링 패치 패턴에 대응되는 커플링 패턴에 대해 이격될 수 있으므로, 복수의 커플링 패턴(130a)과 인접 커플링 패치 패턴 사이의 전자기적 간섭은 줄어들 수 있다.
도 1d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 복수의 커플링 패턴의 치수들을 나타낸 평면도이다.
도 1d를 참조하면, 복수의 커플링 패턴(130a) 각각의 복수의 돌출된 부분의 사이 간격(W11, W31, W32)은 복수의 커플링 패턴(130a) 각각의 복수의 돌출된 부분 각각의 폭보다 짧을 수 있다.
이에 따라, 복수의 커플링 패턴(130a)은 표면전류가 분산적으로 흐를 수 있는 구조를 가지면서도 저항 증가에 따른 손실을 줄일 수 있다.
복수의 커플링 패턴(130a) 중 패치 안테나 패턴(110a)에서부터 제2 방향(예: y방향)으로 이격 배치된 커플링 패턴의 돌출 길이(D12, D33)는 패치 안테나 패턴(110a)에서부터 제1 방향(예: x방향)으로 이격 배치된 커플링 패턴의 돌출 길이(D21, D32)와 동일할 수 있다.
복수의 커플링 패턴(130a) 중 패치 안테나 패턴(110a)에서부터 제2 방향으로 이격 배치된 커플링 패턴은 패치 안테나 패턴(110a)에서부터 멀어지는 방향으로 돌출되는 길이(D12, D33)보다 더 짧은 길이(D11, D31)로 상기 패치 안테나 패턴을 향하여 더 돌출된 형태를 가질 수 있다.
복수의 커플링 패턴(130a) 중 내측으로 돌출된 부분은 패치 안테나 패턴(110a)에 집중적으로 커플링되는 부분일 수 있으므로, 복수의 커플링 패턴(130a)은 상기 집중적으로 커플링되는 부분에서부터 더욱 분산적인 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 패치 안테나 패턴(110a)의 이득(gain)은 더욱 향상될 수 있다.
한편, 복수의 커플링 패턴(130a) 중 내측으로 돌출된 부분 사이의 이격 거리(aperw)는 커플링 패치 패턴(115a)의 변 길이(dirw)에 따라 적절히 설계될 수 있다.
도 1e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 패치 안테나 패턴과 피드비아를 나타낸 평면도이다.
도 1e를 참조하면, 패치 안테나 패턴(110a)의 변 길이(dirvw)는 그라운드 플레인(201a)의 변 길이보다 짧을 수 있다.
또한, 패치 안테나 패턴(110a)이 배치된 제2 층에서 복수의 커플링 패턴에 오버랩되는 영역은 비전도성 매질(예: 공기, 유전물질)로 이루어질 수 있다. 즉, 복수의 커플링 패턴과 그라운드 플레인(201a)의 사이는 도전성 구조체가 연결되지 않을 수 있다.
이에 따라, 복수의 커플링 패턴은 패치 안테나 패턴(110a)의 이득 및/또는 대역폭에 더 큰 영향을 줄 수 있다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 복수의 커플링 패턴의 설계과정을 예시한 평면도이다.
도 2a를 참조하면, 제1 층은 M X N의 구조로 배열된 복수의 픽셀(31, 32)으로 구성될 수 있다. 복수의 픽셀(31, 32)은 복수의 커플링 패턴이 점유하는 점유 픽셀(31)과 점유하지 않는 비점유 픽셀(32)으로 이루어질 수 있다. 복수의 픽셀(31, 32)의 점유 여부는 전자기학적 분석에 따라 결정될 수 있다. 복수의 픽셀(31, 32)의 변 길이(P1)는 M과 N에 따라 결정될 수 있다. 여기서, M과 N은 각각 자연수이다.
예를 들어, 복수의 픽셀(31, 32)의 점유 여부는 복수의 픽셀(31, 32) 중 하나가 점유 상태일 때의 전자기적 특성(예: 이득, 대역폭 등)과 비점유 상태일 때의 전자기적 특성을 비교하고 목표 전자기적 특성에 더 가까운 전자기적 특성에 대응되는 상태를 선택하는 것을 반복하는 과정에 의해 결정될 수 있다.
복수의 커플링 패턴은 각각 복수의 커플링 패턴 중 가장 작은 커플링 패턴보다 더 작은 복수의 픽셀(31, 32)의 단위로 점유하여 5개 이상의 꼭지점을 가지도록 구성될 수 있다. 즉, 복수의 커플링 패턴은 복수의 픽셀(31, 32) 각각의 사각형 형태보다 꼭지점이 더 많은 다각형 형태를 가질 수 있다.
이에 따라, 복수의 커플링 패턴은 전자기적으로 보다 효율적인 구조를 쉽게 얻을 수 있다.
도 2b를 참조하면, 점유 픽셀(31)은 확장 픽셀(33)으로 제2 길이(P2)만큼 더 커질 수 있다. 이에 따라, 복수의 점유 픽셀(31)의 사이는 연결 영역(34)을 이룰 수 있다.
즉, 점유 픽셀(31)에 대응되는 확장 픽셀(33) 각각의 넓이는 비점유 픽셀(32) 각각의 넓이보다 더 넓을 수 있다. 이에 따라, 복수의 점유 픽셀(31)은 서로 안정적으로 연결될 수 있다.
확장 픽셀(33)이 최종 커플링 패턴이 점유하는 픽셀이므로, 상기 최종 커플링 패턴은 점유하는 픽셀의 크기가 점유하지 않는 픽셀의 크기보다 더 큰 형태를 가질 수 있다.
도 2c를 참조하면, 선 커플링 패턴(36)은 제1 층을 복수의 픽셀의 단위로 점유할 수 있다.
도 2d를 참조하면, 선 커플링 패턴(36) 중 커플링 패치 패턴 영역(37)은 제거될 수 있다. 이에 따라, 복수의 최종 커플링 패턴 모두가 배열되는 영역은 커플링 패치 패턴 영역(37)을 둘러쌀 수 있다.
도 2e를 참조하면, 복수의 커플링 패턴(130c)은 제1 방향 커플링 패턴(132c)과 제2 방향 커플링 패턴(131c)과 코너 커플링 패턴(133c)을 포함할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 배열 구조를 예시한 측면도이다.
도 3a를 참조하면, 복수의 패치 안테나 패턴(110b)과 복수의 커플링 패치 패턴(115b)은 각각 제2 방향(예: y방향)으로 배열될 수 있다.
유전층(140b)은 복수의 패치 안테나 패턴(110b)의 주변에 채워질 수 있다.
복수의 패치 안테나 패턴(110b)은 각각 복수의 제1 및 제2 피드비아(121b, 122b)에 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 제1 및 제2 피드비아(121b, 122b)는 제1 그라운드 플레인(201b)을 향해 연장될 수 있다.
제3 그라운드 플레인(203b)은 제1 그라운드 플레인(201b)보다 하위에 배치될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 배열 구조를 예시한 평면도이다.
도 3b를 참조하면, 복수의 커플링 패턴(130b)은 복수의 커플링 패치 패턴(115b)을 각각 둘러싸도록 배열될 수 있다.
복수의 커플링 패턴(130b)은 각각 제1 방향 커플링 패턴(132b)과 제2 방향 커플링 패턴(131b)과 코너 커플링 패턴(133b)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 방향 커플링 패턴(132b)은 제2 방향 커플링 패턴(131b)보다 작을 수 있다.
이에 따라, 복수의 커플링 패턴(130b)은 제2 방향에 대한 전자기적 간섭을 상대적으로 더 크게 줄일 수 있으므로, 제2 방향으로 배열된 복수의 패치 안테나 패턴 사이의 전자기적 간섭을 효율적으로 줄일 수 있다.
또한, 제2 방향 커플링 패턴(131b)은 패치 안테나 패턴을 향하여 돌출된 형태를 가지고, 제1 방향 커플링 패턴(132b)은 패치 안테나 패턴을 향하여 돌출되지 않는 형태를 가질 수 있다.
이에 따라, 복수의 커플링 패턴(130b)은 제2 방향에 대한 전자기적 간섭을 상대적으로 더 크게 줄일 수 있으므로, 제2 방향으로 배열된 복수의 패치 안테나 패턴 사이의 전자기적 간섭을 효율적으로 줄일 수 있다.
도 3c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 패치 안테나 패턴의 배열 구조를 예시한 평면도이다.
도 3c를 참조하면, 코어영역(152b)은 복수의 패치 안테나 패턴(110b)의 하측에 위치할 수 있다. 복수의 제1 및 제2 피드비아(121b, 122b)는 각각 복수의 패치 안테나 패턴(110b)의 중심에서 제2 및 제1 방향으로 치우쳐진 위치에 배치될 수 있다.
이에 따라, 복수의 패치 안테나 패턴(110b)은 서로 편파 관계인 H폴(Horizontal pole) RF 신호와 V폴(vertical pole) RF 신호를 함께 원격 송수신할 수 있다.
한편, 복수의 패치 안테나 패턴(110b)과 동위이고 복수의 커플링 패치 패턴에 오버랩되는 영역은 비도전성 매질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 복수의 커플링 패치 패턴은 각각 복수의 패치 안테나 패턴(110b)과 복수의 커플링 패턴 사이의 전자기적 커플링을 중계할 수 있으므로, 복수의 패치 안테나 패턴(110b)에 더욱 다양한 임피던스를 제공하여 복수의 패치 안테나 패턴(110b)의 대역폭을 더욱 넓힐 수 있다.
또한, 복수의 커플링 패턴과 그라운드 플레인 사이를 연결하는 비아가 상기 오버랩되는 영역에 배치되지 않으므로, 복수의 커플링 패턴은 복수의 패치 안테나 패턴(110b)의 대역폭을 보다 넓힐 수 있다.
도 3d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 그라운드 플레인을 예시한 평면도이다.
도 3d를 참조하면, 제1 그라운드 플레인(201b)은 복수의 제1 및 제2 피드비아(121b, 122b)가 각각 관통되는 복수의 제1 및 제2 관통홀(TH1, TH2)을 가질 수 있다.
도 3e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 피드라인을 예시한 평면도이다.
도 3e를 참조하면, 제2 그라운드 플레인(202b)은 복수의 제1 및 제2 피드라인(221b, 222b)을 둘러쌀 수 있다.
복수의 제1 및 제2 피드라인(221b, 222b)은 복수의 제1 및 제2 피드비아(121b, 122b)와 복수의 제1 및 제2 배선비아(231b, 232b)의 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
복수의 차폐비아(245b)는 제2 그라운드 플레인(202b)에 전기적으로 연결되고 복수의 제1 및 제2 피드라인(221b, 222b)을 둘러싸도록 배열될 수 있다.
도 3f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 배선비아를 예시한 평면도이다.
도 3f를 참조하면, 제3 그라운드 플레인(203b)은 복수의 제1 및 제2 배선비아(231b, 232b)가 관통하는 관통홀을 가질 수 있다.
복수의 제1 및 제2 배선비아(231b, 232b)는 제3 그라운드 플레인(203b)의 하측에 배치된 IC에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 1a 내지 도 3f에 도시된 안테나 장치에 포함될 수 있는 복수의 그라운드 플레인이 적층된 연결 부재와 그 하측 구조를 예시한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 연결 부재(200), IC(310), 접착 부재(320), 전기연결구조체(330), 봉합재(340), 수동부품(350) 및 서브기판(410) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
연결 부재(200)는 전술한 복수의 그라운드 플레인이 적층된 구조를 가질 수 있다.
IC(310)는 전술한 IC와 동일하며, 연결 부재(200)의 하측에 배치될 수 있다. 상기 IC(310)는 연결 부재(200)의 배선에 전기적으로 연결되어 RF 신호를 전달하거나 전달받을 수 있으며, 연결 부재(200)의 그라운드 플레인에 전기적으로 연결되어 그라운드를 제공받을 수 있다. 예를 들어, IC(310)는 주파수 변환, 증폭, 필터링, 위상제어 및 전원생성 중 적어도 일부를 수행하여 변환된 신호를 생성할 수 있다.
접착 부재(320)는 IC(310)와 연결 부재(200)를 서로 접착시킬 수 있다.
전기연결구조체(330)는 IC(310)와 연결 부재(200)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 전기연결구조체(330)는 솔더볼(solder ball), 핀(pin), 랜드(land), 패드(pad)과 같은 구조를 가질 수 있다. 전기연결구조체(330)는 연결 부재(200)의 배선과 그라운드 플레인보다 낮은 용융점을 가져서 상기 낮은 용융점을 이용한 소정의 공정을 통해 IC(310)와 연결 부재(200)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
봉합재(340)는 IC(310)의 적어도 일부를 봉합할 수 있으며, IC(310)의 방열성능과 충격 보호성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 봉합재(340)는 PIE(Photo Imageable Encapsulant), ABF (Ajinomoto Build-up Film), 에폭시몰딩컴파운드(epoxy molding compound, EMC) 등으로 구현될 수 있다.
수동부품(350)은 연결 부재(200)의 하면 상에 배치될 수 있으며, 전기연결구조체(330)를 통해 연결 부재(200)의 배선 및/또는 그라운드 플레인에 전기적으로 연결될 수 있다.
서브기판(410)은 연결 부재(200)의 하측에 배치될 수 있으며, 외부로부터 IF(intermediate frequency) 신호 또는 기저대역(base band) 신호를 전달받아 IC(310)로 전달하거나 IC(310)로부터 IF 신호 또는 기저대역 신호를 전달받아 외부로 전달하도록 연결 부재(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, RF 신호의 주파수(예: 24GHz, 28GHz, 36GHz, 39GHz, 60GHz)는 IF 신호(예: 2GHz, 5GHz, 10GHz 등)의 주파수보다 크다.
예를 들어, 서브기판(410)은 연결 부재(200)의 IC 그라운드 플레인에 포함될 수 있는 배선을 통해 IF 신호 또는 기저대역 신호를 IC(310)로 전달하거나 IC(310)로부터 전달받을 수 있다. 연결 부재(200)의 제1 그라운드 플레인이 IC 그라운드 플레인과 배선의 사이에 배치되므로, 안테나 모듈 내에서 IF 신호 또는 기저대역 신호와 RF 신호는 전기적으로 격리될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 차폐 부재(360), 커넥터(420) 및 칩 안테나(430) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
차폐 부재(360)는 연결 부재(200)의 하측에 배치되어 연결 부재(200)와 함께 IC(310)를 가두도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 차폐 부재(360)는 IC(310)와 수동부품(350)을 함께 커버(예: conformal shield)하거나 각각 커버(예: compartment shield)하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 차폐 부재(360)는 일면이 개방된 육면체의 형태를 가지고, 연결 부재(200)와의 결합을 통해 육면체의 수용공간을 가질 수 있다. 차폐 부재(360)는 구리와 같이 높은 전도도의 물질로 구현되어 짧은 스킨뎁스(skin depth)를 가질 수 있으며, 연결 부재(200)의 그라운드 플레인에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 차폐 부재(360)는 IC(310)와 수동부품(350)이 받을 수 있는 전자기적 노이즈를 줄일 수 있다.
커넥터(420)는 케이블(예: 동축케이블, 연성PCB)의 접속구조를 가질 수 있으며, 연결 부재(200)의 IC 그라운드 플레인에 전기적으로 연결될 수 있으며, 전술한 서브기판과 유사한 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 커넥터(420)는 케이블로부터 IF 신호, 기저대역 신호 및/또는 전원을 제공받거나 IF 신호 및/또는 기저대역 신호를 케이블로 제공할 수 있다.
칩 안테나(430)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에 보조하여 RF 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 칩 안테나(430)는 절연층보다 큰 유전율을 가지는 유전체 블록과, 상기 유전체 블록의 양면에 배치되는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 상기 복수의 전극 중 하나는 연결 부재(200)의 배선에 전기적으로 연결될 수 있으며, 다른 하나는 연결 부재(200)의 그라운드 플레인에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 전자기기에서의 배치를 예시한 평면도이다.
도 5a를 참조하면, 안테나 장치(100g)를 포함하는 안테나 모듈은 전자기기(700g)의 세트 기판(600g) 상에서 전자기기(700g)의 측면 경계에 인접하여 배치될 수 있다. 안테나 장치(100g)는 연결 부재(1140g)를 포함할 수 있다.
전자기기(700g)는 스마트 폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch), 오토모티브(Automotive) 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 세트 기판(600g) 상에는 통신모듈(610g) 및 기저대역 회로(620g)가 더 배치될 수 있다. 상기 안테나 모듈은 동축케이블(630g)을 통해 통신모듈(610g) 및/또는 기저대역 회로(620g)에 전기적으로 연결될 수 있다.
통신모듈(610g)은 디지털 신호처리를 수행하도록 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩; 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
기저대역 회로(620g)는 아날로그-디지털 변환, 아날로그 신호에 대한 증폭, 필터링 및 주파수 변환을 수행하여 베이스 신호를 생성할 수 있다. 상기 기저대역 회로(620g)로부터 입출력되는 베이스 신호는 케이블을 통해 안테나 모듈로 전달될 수 있다.
예를 들어, 상기 베이스 신호는 전기연결구조체와 코어 비아와 배선을 통해 IC로 전달될 수 있다. 상기 IC는 상기 베이스 신호를 밀리미터웨이브(mmWave) 대역의 RF 신호로 변환할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 안테나 장치(100i)를 각각 포함하는 복수의 안테나 모듈은 전자기기(700i)의 세트 기판(600i) 상에서 다각형의 전자기기(700i)의 변의 중심에 각각 인접하여 배치될 수 있으며, 상기 세트 기판(600i) 상에는 통신모듈(610i) 및 기저대역 회로(620i)가 더 배치될 수 있다. 안테나 장치 및 안테나 모듈은 동축케이블(630i)을 통해 통신모듈(610i) 및/또는 기저대역 회로(620i)에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 본 명세서에 개진된 패치 안테나 패턴, 커플링 패치 패턴, 커플링 패턴, 피드비아, 피드라인, 그라운드 플레인, 차폐비아, 배선비아, 전기연결구조체는, 금속 재료(예: 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질)를 포함할 수 있으며, CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering), 서브트랙티브(Subtractive), 애디티브(Additive), SAP(Semi-Additive Process), MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 도금 방법에 따라 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 본 명세서에 개진된 유전층 및/또는 절연층은 FR4, LCP(Liquid Crystal Polymer), LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic), 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine), 감광성 절연(Photo Imagable Dielectric: PID) 수지, 일반 동박 적층판(Copper Clad Laminate, CCL) 또는 글래스나 세라믹 (ceramic) 계열의 절연재 등으로 구현될 수도 있다.
한편, 본 명세서에 개진된 RF 신호는 Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들에 따른 형식을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
31, 32: 복수의 픽셀
110a: 패치 안테나 패턴(patch antenna pattern)
115a: 커플링 패치 패턴(coupling patch pattern)
120a: 피드비아(feed via)
130a: 복수의 커플링 패턴(coupling pattern)
201a: 그라운드 플레인(ground plane)
Layer1: 제1 층
Layer2: 제2 층
Layer3: 제3 층
110a: 패치 안테나 패턴(patch antenna pattern)
115a: 커플링 패치 패턴(coupling patch pattern)
120a: 피드비아(feed via)
130a: 복수의 커플링 패턴(coupling pattern)
201a: 그라운드 플레인(ground plane)
Layer1: 제1 층
Layer2: 제2 층
Layer3: 제3 층
Claims (16)
- 피드비아;
상기 피드비아에 전기적으로 연결된 패치 안테나 패턴; 및
각각 상기 패치 안테나 패턴으로부터 이격되고 서로 이격된 복수의 커플링 패턴; 을 포함하고,
상기 복수의 커플링 패턴 중 적어도 하나는 상기 패치 안테나 패턴에서부터 멀어지는 방향으로 돌출되는 형태이고,
상기 복수의 커플링 패턴은 높이 방향을 따라 상기 패치 안테나 패턴보다 상측에 이격 배치되고,
상기 높이 방향 및 상기 높이 방향과 수직을 이루는 평면 방향을 따라, 상기 복수의 커플링 패턴은 상기 패치 안테나 패턴과 중첩하지 않는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 커플링 패턴 중 적어도 하나는 서로 다른 복수의 지점에서 각각 돌출된 형태를 가지는 안테나 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 복수의 커플링 패턴 중 적어도 하나의 복수의 돌출된 부분의 사이 간격은 상기 복수의 커플링 패턴 중 적어도 하나의 복수의 돌출된 부분 각각의 폭보다 짧은 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 커플링 패턴 중 상기 패치 안테나 패턴에서부터 제2 방향으로 이격 배치된 커플링 패턴은 상기 패치 안테나 패턴에서부터 상기 제2 방향과 다른 제1 방향으로 이격 배치된 커플링 패턴보다 더 큰 안테나 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 패치 안테나 패턴은 복수의 패치 안테나 패턴으로 구성되고,
상기 복수의 패치 안테나 패턴은 상기 제2 방향으로 배열되는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 커플링 패턴 중 상기 패치 안테나 패턴에서부터 제2 방향으로 이격 배치된 커플링 패턴은 상기 패치 안테나 패턴에서부터 멀어지는 방향으로 돌출되는 길이보다 더 짧은 길이로 상기 패치 안테나 패턴을 향하여 더 돌출된 형태를 가지는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 커플링 패턴 각각은 상기 패치 안테나 패턴에서부터 멀어지는 방향으로 돌출되는 형태이고,
상기 복수의 커플링 패턴 중 상기 패치 안테나 패턴에서부터 제2 방향으로 이격 배치된 커플링 패턴은 상기 패치 안테나 패턴을 향하여 더 돌출된 형태를 가지고,
상기 복수의 커플링 패턴 중 상기 패치 안테나 패턴에서부터 상기 제2 방향과 다른 제1 방향으로 이격 배치된 커플링 패턴은 상기 패치 안테나 패턴을 향하여 돌출되지 않는 형태를 가지는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 피드비아가 관통하는 관통홀을 가지는 그라운드 플레인을 더 포함하고,
상기 복수의 커플링 패턴과 상기 그라운드 플레인의 사이는 도전성 구조체가 연결되지 않는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 패치 안테나 패턴의 상측에 이격 배치된 커플링 패치 패턴을 더 포함하고,
상기 복수의 커플링 패턴은 상기 커플링 패치 패턴을 둘러싸도록 배열되는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 커플링 패턴은 각각 상기 복수의 커플링 패턴 중 가장 작은 커플링 패턴보다 더 작은 복수의 픽셀로 구성된 영역에서 상기 복수의 픽셀 중 일부를 점유하고 나머지를 점유하지 않는 형태로 배치되는 안테나 장치.
- 피드비아;
상기 피드비아에 전기적으로 연결된 패치 안테나 패턴; 및
각각 상기 패치 안테나 패턴으로부터 이격되고 서로 이격된 복수의 커플링 패턴; 을 포함하고,
상기 복수의 커플링 패턴은 높이 방향을 따라 상기 패치 안테나 패턴보다 상측에 이격 배치되고,
상기 높이 방향 및 상기 높이 방향과 수직을 이루는 평면 방향을 따라, 상기 복수의 커플링 패턴은 상기 패치 안테나 패턴과 중첩하지 않고,
상기 복수의 커플링 패턴은 각각 상기 복수의 커플링 패턴 중 가장 작은 커플링 패턴보다 더 작은 복수의 픽셀로 구성된 영역에서 상기 복수의 픽셀 중 일부를 점유하여 5개 이상의 꼭지점을 가지는 형태인 안테나 장치.
- 제11항에 있어서,
상기 복수의 픽셀 중 상기 복수의 커플링 패턴이 점유하는 픽셀 각각의 넓이는 상기 복수의 픽셀 중 상기 복수의 커플링 패턴이 점유하지 않는 픽셀 각각의 넓이보다 더 넓은 안테나 장치.
- 제11항에 있어서,
상기 패치 안테나 패턴의 상측에 이격 배치된 커플링 패치 패턴을 더 포함하고,
상기 커플링 패치 패턴과 상기 복수의 커플링 패턴은 서로 동위인 안테나 장치.
- 제13항에 있어서,
상기 패치 안테나 패턴과 동위이고 상기 커플링 패치 패턴에 오버랩되는 영역은 비도전성 매질로 이루어진 안테나 장치.
- 제11항에 있어서,
상기 패치 안테나 패턴은 복수의 패치 안테나 패턴으로 구성되고,
상기 복수의 패치 안테나 패턴은 제2 방향으로 배열되는 안테나 장치.
- 제15항에 있어서,
상기 복수의 커플링 패턴 중 상기 패치 안테나 패턴에서부터 상기 제2 방향으로 이격 배치된 커플링 패턴은 상기 패치 안테나 패턴에서부터 상기 제2 방향과 다른 제1 방향으로 이격 배치된 커플링 패턴보다 더 큰 안테나 장치.
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| KR102451013B1 (ko) * | 2022-03-18 | 2022-10-06 | (주)파이온시스템즈 | 원통형 어레이 레이더 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999025044A1 (en) | 1997-11-07 | 1999-05-20 | Nathan Cohen | Microstrip patch antenna with fractal structure |
| US20060267842A1 (en) | 2005-05-27 | 2006-11-30 | Uei-Ming Jow | Vertical complementary fractal antenna |
| KR101766216B1 (ko) * | 2016-02-05 | 2017-08-09 | 한국과학기술원 | 인공 자기 도체를 이용한 배열 안테나 |
| KR102107023B1 (ko) | 2018-11-02 | 2020-05-07 | 삼성전기주식회사 | 안테나 장치 및 안테나 모듈 |
| KR102137198B1 (ko) * | 2019-03-18 | 2020-07-24 | 삼성전기주식회사 | 안테나 장치, 안테나 모듈 및 그에 배치되는 칩 패치 안테나 |
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Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6906668B2 (en) * | 2003-06-11 | 2005-06-14 | Harris Corporation | Dynamically reconfigurable aperture coupled antenna |
| US8405552B2 (en) * | 2007-04-16 | 2013-03-26 | Samsung Thales Co., Ltd. | Multi-resonant broadband antenna |
| KR100921493B1 (ko) * | 2007-07-30 | 2009-10-13 | 삼성탈레스 주식회사 | 다중 공진 광대역 안테나 |
| KR20090110175A (ko) | 2008-04-17 | 2009-10-21 | 주식회사 네오펄스 | 원편파 패치 안테나 |
| US8873246B2 (en) * | 2010-03-08 | 2014-10-28 | Nec Corporation | Electronic device, wiring board, and method of shielding noise |
| KR101163654B1 (ko) * | 2010-08-13 | 2012-07-09 | 경기대학교 산학협력단 | 슬롯 안테나 |
| JP5891359B2 (ja) | 2011-03-24 | 2016-03-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 複共振型アンテナ装置 |
| US10629999B2 (en) * | 2012-03-12 | 2020-04-21 | John Howard | Method and apparatus that isolate polarizations in phased array and dish feed antennas |
| CN103500879B (zh) * | 2013-10-16 | 2015-07-01 | 厦门大学 | 一种带叉指耦合控制的桥式跨接双频微带天线 |
| US9620861B1 (en) | 2015-06-01 | 2017-04-11 | Lockheed Martin Corporation | Configurable joined-chevron fractal pattern antenna, system and method of making same |
| US11050150B2 (en) * | 2017-12-01 | 2021-06-29 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Antenna apparatus and antenna module |
| KR102058667B1 (ko) * | 2017-12-01 | 2019-12-23 | 삼성전기주식회사 | 안테나 장치 및 안테나 모듈 |
| US10978780B2 (en) * | 2018-01-24 | 2021-04-13 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Antenna apparatus and antenna module |
| KR102085791B1 (ko) * | 2018-04-23 | 2020-03-06 | 삼성전기주식회사 | 안테나 장치 및 안테나 모듈 |
| US10854986B2 (en) * | 2018-07-18 | 2020-12-01 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Antenna apparatus |
| CN109524779B (zh) * | 2018-12-07 | 2024-06-11 | 华南理工大学 | 一种像素阵列的宽带贴片天线 |
| KR102593099B1 (ko) * | 2019-06-13 | 2023-10-23 | 삼성전기주식회사 | 안테나 장치 |
-
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- 2019-07-03 KR KR1020190079869A patent/KR102676501B1/ko active IP Right Grant
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999025044A1 (en) | 1997-11-07 | 1999-05-20 | Nathan Cohen | Microstrip patch antenna with fractal structure |
| US20060267842A1 (en) | 2005-05-27 | 2006-11-30 | Uei-Ming Jow | Vertical complementary fractal antenna |
| KR101766216B1 (ko) * | 2016-02-05 | 2017-08-09 | 한국과학기술원 | 인공 자기 도체를 이용한 배열 안테나 |
| KR102382242B1 (ko) | 2018-04-23 | 2022-04-04 | 삼성전기주식회사 | 안테나 모듈 |
| KR102107023B1 (ko) | 2018-11-02 | 2020-05-07 | 삼성전기주식회사 | 안테나 장치 및 안테나 모듈 |
| KR102137198B1 (ko) * | 2019-03-18 | 2020-07-24 | 삼성전기주식회사 | 안테나 장치, 안테나 모듈 및 그에 배치되는 칩 패치 안테나 |
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