KR20190091731A - 기생 도전성 판을 포함하는 안테나 구조 - Google Patents

기생 도전성 판을 포함하는 안테나 구조 Download PDF

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Abstract

본 개시의 다양한 실시예에 따른 안테나 구조는, 적어도 하나의 피딩부; 복수 개의 유전체 기판들; 상기 복수 개의 유전체 기판 사이에 배치되고, 적어도 하나의 개구를 포함한 복수 개의 도전성 판들; 및 상기 유전체 기판들 또는 상기 도전성 판들의 도전성 비아를 통해 상기 피딩부와 전기적으로 연결되는 방사체를 포함할 수 있다. 상기 방사체는, 서로 이격 배치된 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들; 상기 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들 사이에 배치되고, 상기 제 1 기생 도전성 판들과 이격 배치된 제 2 기생 도전성 판을 포함할 수 있다.

Description

기생 도전성 판을 포함하는 안테나 구조{antenna structure including parasitic conductive plate}
본 개시의 다양한 실시예는 안테나 구조에 관한 것으로서, 예를 들면, 기생 도전성 판을 포함하는 안테나 구조에 관한 것이다.
전자 장치라 함은, 가전제품으로부터, 전자 수첩, 휴대용 멀티미디어 재생기, 이동통신 단말기, 태블릿 PC, 영상/음향 장치, 데스크톱/랩톱 컴퓨터, 차량용 내비게이션 등, 탑재된 프로그램에 따라 특정 기능을 수행하는 장치를 의미할 수 있다. 예를 들면, 이러한 전자 장치들은 저장된 정보를 음향이나 영상으로 출력할 수 있다. 전자 장치의 집적도가 높아지고, 초고속, 대용량 무선통신이 보편화되면서, 최근에는, 이동통신 단말기와 같은 하나의 전자 장치에 다양한 기능이 탑재될 수 있다. 예를 들면, 통신 기능뿐만 아니라, 게임과 같은 엔터테인먼트 기능, 음악/동영상 재생과 같은 멀티미디어 기능, 모바일 뱅킹 등을 위한 통신 및 보안 기능, 일정 관리나 전자 지갑 등의 기능이 하나의 전자 장치에 집약되고 있다.
전자 장치 내에 실장된 통신 장치에 있어서, 4G(4 세대) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 차세대 통신 시스템, 예컨대, 차세대(5 세대) 통신 시스템 또는 pre-차세대 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다.
전력원으로부터 지정된 기기를 향해 전기 에너지를 무선으로 전달하는 무선 전력 전송(wireless power transmission) 기술은, 전자기 유도 원리를 이용하거나 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법으로 구별될 수 있다. 기존의 전자기 유동형 기술은 충전 가능한 거리가 최장 30cm에 불과하고 별도 케이스나 매트가 필요하며, 이를 해소하기 위한 원거리 무선 전력 전송 기술이 요구되고 있다. 또한, 원거리 무선 전력 전송 기술은 고품질의 멀티미디어 서비스(Multimedia Service)에 대한 사용자들의 수요가 급증함에 따라, 저전력, 집적화 기술 등의 확대 및 융합이 요구된다.
고효율 안테나를 사용한 무선 전력 전송 기술은, 안테나의 직진성에 의해 사용자의 인체에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 캐비티(cavity) 및 기생 도전성 판(parasitic conductive plate)을 활용하여 개선된 원거리 무선 전력 전송(wireless power transmission)이 가능하고, 인체에 영향을 줄이는 안테나 구조를 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 안테나 구조는, 적어도 하나의 피딩부; 복수 개의 유전체 기판들; 상기 복수 개의 유전체 기판 사이에 배치되고, 적어도 하나의 개구를 포함한 복수 개의 도전성 판들; 및 상기 유전체 기판들 또는 상기 도전성 판들의 도전성 비아를 통해 상기 피딩부와 전기적으로 연결되는 방사체를 포함할 수 있다. 상기 방사체는, 서로 이격 배치된 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들; 상기 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들 사이에 배치되고, 상기 제 1 기생 도전성 판들과 이격 배치된 제 2 기생 도전성 판을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 안테나 구조는, 적어도 하나의 피딩부; 상기 피딩부와 연결되고, 제 1 도전성 판을 포함하는 제 1 층; 상기 제 1 층의 전면에 배치되고, 제 2 도전성 판을 포함하는 제 2 층; 상기 제 2 층의 전면에 배치되고, 제 3 도전성 판을 포함하는 제 3 층; 및 상기 제 3 층의 전면에 배치되고, 도전성 비아를 통해 상기 피딩부와 전기적으로 연결된 방사체를 포함하는 제 4 층을 포함할 수 있다. 상기 방사체는, 서로 이격 배치된 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들; 상기 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들 사이에 배치되고, 상기 제 1 기생 도전성 판들과 이격 배치된 제 2 기생 도전성 판을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 하우징; 상기 하우징 내에 배치된 인쇄 회로 기판; 상기 인쇄 회로 기판에 장착된 프로세서; 및 상기 하우징 내측 또는 외측에 배치된 안테나 구조를 포함할 수 있다. 상기 안테나 구조는, 피딩부; 유전체 기판; 상기 유전체 기판 상에 서로 이격 배치된 제 1 기생 도전성 판들의 어레이; 상기 제 1 기생 도전성 판들이 형성하는 배열의 중심에 배치된 제 2 기생 도전성 판; 상기 제 2 기생 도전성 판에 접하도록 형성된 제 1 라인 도전체들; 및 상기 제 1 라인 도전체와 수직 방향으로 배치되고, 상기 유전체 기판 모서리 부분에 배치된 제 2 라인 도전체들을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 기생 도전성 판을 포함하는 안테나 구조는, 캐비티(cavity)를 활용하여 안테나의 협대역 정합 특성을 유도하고, 단일 공진 주파수 이득을 개선할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 기생 도전성 판을 포함하는 안테나 구조는, 복수의 기생 도전성 판(parasitic conductive plate)을 활용하여 지정된 방향으로 협빔(narrow beam)을 형성시킴에 따라, 고효율을 보장하고 인체에 영향을 줄이는 구조를 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 기생 도전성 판을 포함하는 안테나 구조는, 캐비티(cavity) 및 기생 도전성 판(parasitic conductive plate)을 활용하여 개선된 원거리 무선 전련 전송(wireless power transmission)을 제공할 수 있다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따르면, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블럭도이다.
도 2는 무선 통신을 지원하는 전자 장치(101)의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3는 일 실시 예에 따른 통신 장치(300)의 블록도이다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 통신 장치의 안테나 구조(500)의 분해 사시도이다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 통신 장치의 안테나 구조(500)의 적층 관계를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 통신 장치의 안테나 구조(500)의 전면을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 통신 장치의 안테나 구조(500)의 배면에 배치된 피딩부(550)를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 안테나 구조(500)의 제 1 층(510)을 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 안테나 구조(500)의 제 2 층(520)을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 안테나 구조(500)의 제 3 층(530)을 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 2 * 2 배열 안테나 구조의 주파수 대역별 반사 손실(return loss)을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 2 * 2 배열 안테나 구조의 지향성을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 2 * 2 배열 안테나 구조의 빔 패턴에 따른 실현 이득(realized gain)을 나타낸 그래프이다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)은 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 또는 키보드를 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(388)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있고, 이로부터, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나,""A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,"및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다. 이하, 첨부 도면을 참조하여, 다양한 실시예에 따르면 전자 장치가 설명된다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 2는 무선 통신을 지원하는 전자 장치(101)의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2을 참조하면, 전자 장치(101)는 하우징(210), 프로세서(240), 통신 모듈(250)(예: 도 1의 통신 모듈(190)), 제1 통신 장치(221), 제2 통신 장치(222), 제3 통신 장치(223), 제4 통신 장치(224), 제1 도전성 라인(231), 제2 도전성 라인(232), 제3 도전성 라인(233), 또는 제4 도전성 라인(234)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 하우징(210)은 전자 장치(101)의 다른 구성요소들을 보호할 수 있다. 하우징(210)은, 예를 들어, 전면 플레이트(front plate), 전면 플레이트와 반대 방향을 향하는(facing away) 후면 플레이트(back plate), 및 후면 플레이트에 부착되거나 후면 플레이트와 일체로 형성되고, 전면 플레이트와 후면 플레이트 사이의 공간을 둘러싸는 측면 부재(또는 메탈 프레임)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 통신 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 제1 통신 장치(221), 제2 통신 장치(222), 제3 통신 장치(223), 또는 제4 통신 장치(224)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 통신 장치(221), 제2 통신 장치(222), 제3 통신 장치(223), 또는 제4 통신 장치(224)는 하우징(210)의 내부에 위치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치의 후면 플레이트 위에서 볼 때, 제1 통신 장치(221)는 전자 장치(101)의 좌측 상단에 배치될 수 있고, 제2 통신 장치(222)는 전자 장치(101)의 우측 상단에 배치될 수 있고, 제3 통신 장치(223)는 전자 장치(101)의 좌측 하단에 배치될 수 있고, 제4 통신 장치(224)는 전자 장치(101)의 우측 하단에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(240)는, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, GPU(graphic processing unit), 카메라의 이미지 신호 프로세서, 또는 baseband processor(또는, 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP))) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(240)는 SoC(system on chip) 또는 SiP(system in package)으로 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(250)은 적어도 하나의 도전성 라인을 이용하여 적어도 하나의 통신 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(250)은 제1 도전성 라인(231), 제2 도전성 라인(232), 제3 도전성 라인(233), 또는 제4 도전성 라인(234)을 이용하여, 제1 통신 장치(221), 제2 통신 장치(222), 제3 통신 장치(223), 또는 제4 통신 장치(224)와 전기적으로 연결될 수 있다. 통신 모듈(250)은, 예를 들어, baseband processor, 또는 적어도 하나의 통신 회로(예: IFIC, 또는 RFIC)를 포함할 수 있다. 통신 모듈(250)은, 예를 들어, 프로세서(240)(예: 어플리케이션 프로세서 (AP))와 별개의 baseband processor 를 포함할 수 있다. 제1 도전성 라인(231), 제2 도전성 라인(232), 제3 도전성 라인(233), 또는 제4 도전성 라인(234)은, 예를 들어, 동축 케이블, 또는 FPCB를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(250)은 제 1 Baseband Processor(BP)(미도시), 또는 제 2 Baseband Processor(BP)(미도시)를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는 제1 BP(또는 제2 BP)와 프로세서(240) 사이에 칩(chip) 간 통신을 지원하기 위한, 하나 이상의 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 프로세서(240)와 제1 BP 또는 제2 BP는 상기 칩 간 인터페이스(inter processor communication channel)를 사용하여 데이터를 송수신 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 BP 또는 제2 BP는 다른 개체들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 제1 BP는, 예를 들어, 제1 네트워크(미도시)에 대한 무선 통신을 지원할 수 있다. 제2 BP는, 예를 들어, 제2 네트워크(미도시)에 대한 무선 통신을 지원할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 BP 또는 제2 BP는 프로세서(240)와 하나의 모듈을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 BP 또는 제2 BP는 프로세서(240)와 통합적으로 형성(integrally formed)될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제1 BP 또는 제2 BP는 하나의 칩(chip)내에 배치되거나, 또는 독립된 칩 형태로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(240)와 적어도 하나의 Baseband Processor(예: 제 1 BP)는 하나의 칩(SoC chip)내에 통합적으로 형성되고, 다른 Baseband Processor(예: 제 2 BP)는 독립된 칩 형태로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 네트워크(미도시), 또는 제2 네트워크(미도시)는 도 1의 네트워크(199)에 대응할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 네트워크(미도시) 및 제2 네트워크(미도시) 각각은 4G(4th generation) 네트워크 및 5G(5th generation) 네트워크를 포함할 수 있다. 4G 네트워크는 예를 들어, 3GPP에서 규정되는 LTE(long term evolution) 프로토콜을 지원할 수 있다. 5G 네트워크는 예를 들어, 3GPP에서 규정되는 NR(new radio) 프로토콜을 지원할 수 있다.
도 3는 일 실시 예에 따른 통신 장치(300)의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 통신 장치(300)(예: 도 2의 제1 통신 장치(221), 제2 통신 장치(222), 제3 통신 장치(223), 또는 제4 통신 장치(224))는 통신 회로(330)(예: RFIC), PCB(350), 제1 안테나 어레이(340), 또는 제2 안테나 어레이(345)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, PCB(350)에는 통신 회로(330), 제1 안테나 어레이(340), 또는 제2 안테나 어레이(345)가 위치할 수 있다. 예를 들어, PCB(350)의 제1 면에는 제1 안테나 어레이(340), 또는 제2 안테나 어레이(345)가 배치되고, PCB(350)의 제 2면에는 통신 회로(330)가 위치할 수 있다. PCB(350)는 전송선로(예: 도 2의 제1 도전성 라인(231), 동축 케이블)를 이용하여 다른 PCB(예: 도 2의 통신 모듈(250)이 배치된 PCB)와 전기적으로 연결하기 위한 커넥터(예: 동축 케이블 커넥터 또는 B-to-B(board to board))가 포함될 수 있다. 상기 PCB(350)는 예를 들어, 동축 케이블 커넥터를 이용하여 통신 모듈(250)이 배치된 PCB와 동축 케이블로 연결되고, 동축 케이블은 송신 및 수신 IF 신호 또는 RF 신호의 전달을 위해 이용될 수 있다. 또 다른 예로, B-to-B 커넥터를 통해서, 전원이나 그 밖의 제어 신호가 전달될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 안테나 어레이(340), 또는 제2 안테나 어레이(345)는 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 상기 안테나는 패치 안테나, 루프 안테나 또는 다이폴 안테나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 어레이(340)에 포함된 복수의 안테나들은 전자 장치(200)의 후면 플레이트를 향해 빔을 형성하기 위해 패치 안테나일 수 있다. 또 다른 예로, 제2 안테나 어레이(345)에 포함된 복수의 안테나들은 전자 장치(200)의 측면 부재를 향해 빔을 형성하기 위해 다이폴 안테나, 또는 루프 안테나일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 통신 회로(330)는 6GHZ 이하의 대역 중 적어도 일부 대역을 지원할 수 있다. 또 다른 예로, 통신 회로(300)는 6GHZ에서 300GHZ 대역 중 적어도 일부 대역(예: 24GHZ에서 30GHZ 또는 37GHz 에서 40GHz)을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 회로(330)는 주파수를 업 컨버터 또는 다운 컨버터 할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치(300)(예: 도 2의 제 1 통신 장치(221))에 포함된 통신 회로(330)는 통신 모듈(예: 도 2의 통신 모듈(250))로부터 도전성 라인(예: 도 2의 제1 도전성 라인(231))을 통해 수신한 IF 신호를 RF 신호로 업 컨버터 할 수 있다. 또 다른 예로, 통신 장치(300)(예: 도 2의 제 1 통신 장치(221))에 포함된 통신 회로(330)는 제1 안테나 어레이(340) 또는 제2 안테나 어레이(345)를 통해 수신한 RF 신호(예: 밀리미터 웨이브 신호)를 IF 신호로 다운 컨버터 하여 도전성 라인을 이용하여 통신 모듈에 전송할 수 있다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 통신 장치의 안테나 구조(500)의 분해 사시도이다. 도 5는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 통신 장치의 안테나 구조(500)의 적층 관계를 나타낸 단면도이다.
도 4에서, 3축 직교 좌표계의 'X'는 상기 안테나 구조(500)의 길이 방향, 'Y'는 상기 안테나 구조(500)의 폭 방향, 'Z'는 상기 안테나 구조(500)의 두께 방향을 의미할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에서, 'Z'는 제 1방향(+Z) 및 제 2 방향(-Z)을 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 1,2의 전자 장치(101))는 적어도 하나의 통신 장치(예: 도 2의 통신 장치(221,222,223,224) 및 도 3의 통신 장치(300))를 포함할 수 있다. 상기 통신 장치는 통신 회로(예: 도 3의 통신 회로(300)) 및 안테나 구조(예: 도 3의 제 1, 제 2 안테나 어레이(340,345))를 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 안테나 구조(500)는 복수 개의 층(510,520,530,540)으로 적층 배열될 수 있다. 상기 복수 개의 층(510,520,530,540)은 복수 개의 유전체 기판들(510a,520a,530a,540a) 및 상기 복수 개의 기판 사이에 는 개구(예: 슬롯(slot) 또는 캐비티(cavity)) 및 또는 도전성 비아(들)의 조합으로 이루어진 그리드 구조(grid structure)의 도전성 판들(510b,520b,530b)을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 안테나 구조(500)는 상기 복수 개의 도전성 판들(510b,520b,530b) 중 일부 도전성 판과 연결된 피딩부(550) 및 방사체(540b)를 포함할 수 있다
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조(500)는 총 4 개의 층으로 적층될 수 있다. 예를 들면, 피딩부(550)가 연결된 제 1 층(510)을 기준으로 제 1 방향(+Z)을 향하여 제 2 층(520), 제 3 층(530) 및 제 4 층(540)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 층(510), 제 2 층(520), 제 3 층(530) 및 제 4 층(540) 각각은, 적어도 하나의 유전체 기판 및 적어도 하나의 도전성 판을 포함할 수 있다. 다만, 상기 안테나 구조(500)의 적층 구조는 4 개의 층에 한정된 것은 아니며, 안테나 구조의 효율성을 위하여 3 개 이하 또는 4 개 이상의 층으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 상기 안테나 구조의 층이 늘어날수록, 공진 주파수 대역폭이 증가될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조(500)는 동일한 구조로 형성된 복수 개의 영역이 규칙적 또는 주기적으로 배열될 수 있다. 예를 들면, 상기 안테나 구조(500)는 수평 방향(X,Y축 방향)으로 배치된 도전성 판들(510b,520b,530b) 또는 유전체 기판들(510a,520a,530a,540a)이 2 * 2 배열을 형성할 수 있으며, 상기 각각의 층들은 동일 구조의 배열로 마련될 수 있다. 각각의 층들은 총 4 개의 영역(S1,S2,S3,S4)으로 구획되어 구성될 수 있으며, 상기 각각의 영역의 구조는 서로 동일할 수 있다. 이하, 하나의 영역(S1)에 마련된 구조에 대하여 설명하며, 나머지 영역들(S2,S3,S4)의 구조는 이를 준용한다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조(500)의 제 1 층(510)은 상기 피딩부(550)가 배치된 베이스 층(510c), 제 1 도전성 판(510b) 및 제 1 유전체 기판(510a)을 포함할 수 있다. 상기 베이스 층(510c)을 기준으로 상기 제 1 방향(+Z)을 향하여, 제 1 유전체 기판(510a) 및 제 1 도전성 판(510b)이 적층 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 피딩부(550)는 안테나 구조(500)의 전면에 마련된 방사체(540b)에 전기적으로 연결되어 신호 전류(signal current)를 인가하여 고주파 신호(RF signal; radio frequency signal)를 공급하거나, 상기 방사체(540b)를 통해 수신되는 다른 고주파 신호를 전달받을 수 있다. 상기 방사체(540b)는 로드(rod), 미인더라인(meanderline), 패치(patch), 마이크로스트립(microstrip) 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 아울러, 상기 방사체(540b)는 상기 피딩부(550)와 전기적으로 연결되어 적어도 하나의 주파수 대역에서 고주파 신호를 송수신할 수 있게 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 베이스 층(510c) 전면에는 상기 제 1 유전체 기판(510a)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 유전체 기판(510a)은 상기 베이스 층(510c)과 동일한 크기(예: 면적)을 가지며, 적층될 수 있다. 상기 제 1 유전체 기판(510a)의 일 영역에는 복수 개의 제 1 도전성 비아들(511)이 배열될 수 있다. 상기 복수 개의 제 1 도전성 비아들(511)은 상기 제 1 유전체 기판(510a)을 관통하고, 제 1 방향(+Z)으로 제 1 도전성 판(510b)까지 연장될 수 있으며, 제 2 방향(-Z)으로 상기 베이스 층(510c)까지 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 개의 제 1 도전성 비아들(511)은 상기 피딩부(550)로부터 상기 방사체(540b)로의 전기적 연결을 제공할 수 있도록 제 1 방향(+Z)의 제 2 도전성 판(520b)까지 연장될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 복수 개의 제 1 도전성 비아들(511)의 배열은 폐쇄된 라인 형상으로 배치되어, 전파 가이드(wave guide)로서 제 1 방향(+Z)으로 향하는 전파의 협빔을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 유전체 기판(510a) 전면에는 상기 제 1 도전성 판(510b)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 도전성 판(510b)은 상기 제 1 유전체 기판(510a) 및/또는 상기 베이스 층(510c)과 동일한 크기(예: 면적)을 가지며, 적층될 수 있다. 상기 제 1 도전성 판(510b)의 일 영역에는 복수 개의 제 1 도전성 비아(511)이 배열될 수 있다. 상기 복수 개의 제 1 도전성 비아들(511)은 상기 제 1 도전성 판(510b)을 관통하도록 형성되며, 상기 복수 개의 제 1 도전성 비아들(511)의 배열 내측에는 제 1 커플링 슬롯(513)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 커플링 슬롯(513)은 상기 제 1 도전성 판(510b)을 관통하도록 형성되며, 상기 제 1 도전성 판(510b)의 중심 영역에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조(500)의 제 2 층(520)은 제 2 도전성 판(520b) 및 제 2 유전체 기판(520a)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 층(510)을 기준으로 상기 제 1 방향(+Z)을 향하여, 제 2 유전체 기판(520a) 및 제 2 도전성 판(520b)이 적층 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 층(510)의 제 1 도전성 판(510b) 전면에는 상기 제 2 유전체 기판(520a)이 배치될 수 있다. 상기 제 2 유전체 기판(520a)은 상기 제 1 층(510)의 제 1 도전성 판(510b)과 동일한 크기(예: 면적)를 가지며, 적층될 수 있다. 상기 제 2 유전체 기판(520a)의 일 영역에는 복수 개의 제 2 도전성 비아들(521)이 배열될 수 있다. 상기 복수 개의 제 2 도전성 비아들(521)은 상기 제 2 유전체 기판(520a)을 관통하고, 제 1 방향(+Z)으로 제 2 도전성 판(520b)까지 연장될 수 있다. 상기 복수 개의 제 2 도전성 비아들(521)은 상기 제 1 층(510)과 연결되고, 상기 피딩부(550)로부터 상기 방사체(540b)로의 전기적 연결을 제공할 수 있도록, 상기 제 1 방향(+Z)의 제 3 도전성 판(530b)까지 연장될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 복수 개의 제 2 도전성 비아들(521)의 배열은 폐쇄된 라인 형상으로 배치되어, 웨이브 가이드로서 제 1 방향(+Z)으로 향하는 전파의 협빔을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 유전체 기판(520a) 전면에는 상기 제 2 도전성 판(520b)이 배치될 수 있다. 상기 제 2 도전성 판(520b)은 상기 제 2 유전체 기판(520a)과 동일한 크기(예: 면적)를 가지며, 적층될 수 있다. 상기 제 2 도전성 판(520b)의 일 영역에는 복수 개의 제 2 도전성 비아들(521)이 배열될 수 있다. 상기 복수 개의 제 2 도전성 비아들(521)은 상기 제 2 도전성 판(520b)을 관통하도록 형성되며, 상기 복수 개의 제 2 도전성 비아들(521)의 배열 내측에는 제 2 커플링 슬롯(523)이 배치될 수 있다. 상기 제 2 커플링 슬롯(523)은 상기 제 2 도전성 판(520b)을 관통하도록 형성되며, 상기 제 2 도전성 판(520b)의 중심 영역에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조(500)의 제 3 층(530)은 제 3 도전성 판(530b) 및 제 3 유전체 기판(530a)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 층(520)을 기준으로 상기 제 1 방향(+Z)을 향하여, 제 3 유전체 기판(530a) 및 제 3 도전성 판(530b)이 적층 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 층(520)의 제 2 도전성 판(520b) 전면에는 상기 제 3 유전체 기판(530a)이 배치될 수 있다. 상기 제 3 유전체 기판(530a)은 상기 제 2 층(520)의 제 2 도전성 판(520b)과 동일한 크기(예: 면적)를 가지며, 적층될 수 있다. 상기 제 3 유전체 기판(530a)의 일 영역에는 복수 개의 제 3 도전성 비아들(531)이 배열될 수 있다. 상기 복수 개의 제 3 도전성 비아들(531)은 상기 제 3 유전체 기판(530a)을 관통하고, 제 1 방향(+Z)으로 제 3 도전성 판(530b)까지 연장될 수 있다. 상기 복수 개의 제 3 도전성 비아들(531)은 상기 피딩부(550)로부터 상기 방사체(540b)로의 전기적 연결을 제공할 수 있도록 연장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 3 유전체 기판(530a) 전면에는 상기 제 3 도전성 판(530b)이 배치될 수 있다. 상기 제 3 도전성 판(530b)은 상기 제 3 유전체 기판(530a)과 동일한 크기(예: 면적)를 가지며, 적층될 수 있다. 상기 제 3 도전성 판(530b)의 일 영역에는 복수 개의 제 3 도전성 비아들(531)이 배열될 수 있다. 상기 복수 개의 제 3 도전성 비아들(531)은 상기 제 3 도전성 판(530b)을 관통하도록 형성되며, 상기 복수 개의 제 3 도전성 비아들(531)의 배열 내측에는 적어도 하나의 캐비티(533)가 배치될 수 있다. 상기 캐비티(cavity)(533)는 원형으로 마련될 수 있으며, 상기 제 3 도전성 판(530b)을 관통하도록 형성되며, 상기 제 3 도전성 판(530b)의 중심 영역에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 3 층(530) 전면에는 상기 제 4 층(540)이 배치될 수 있다. 상기 제 4 층(540)은 제 4 유전체 기판(540a) 및 방사체(540b)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 3 도전성 판(530b) 전면에는 상기 제 4 유전체 기판(540a)이 배치될 수 있다. 상기 제 4 유전체 기판(540a)은 상기 제 3 도전성 판(530b)과 동일한 크기(예: 면적)을 가지며, 적층될 수 있다 일 실시예에 따르면, 상기 제 3 층(530)의 제 3 도전성 판(530b) 전면에는 상기 제 4 유전체 기판(540a)이 배치될 수 있다. 상기 제 4 유전체 기판(540a)은 상기 제 3 층(530)의 제 3 도전성 판(530b)과 동일한 크기(예: 면적)를 가지며, 적층될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 4 유전체 기판(540a) 전면에는 제 1 기생 도전성 판(들)(541) 및 제 2 기생 도전성 판(543)이 배치될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 4 유전체 기판(540a) 전면에는 제 1 라인 도전체(545) 및 제 2 라인 도전체(들)(547)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 기생 도전성 판(510b), 제 2 기생 도전성 판(520b), 제 1 라인 도전체(545) 및 제 2 라인 도전체(들)(547)는 안테나 구조(500)의 방사체로서 제공될 수 있다.
이하, 도 5 내지 6을 참조하여, 상기 안테나 구조(500)의 제 4 층 구조(540) 관련하여 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 통신 장치의 안테나 구조(500)의 전면을 나타낸 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 안테나 구조(500)는 복수 개의 층(510,520,530,540)으로 적층 배열될 수 있다. 상기 복수 개의 층(510,520,530,540)은 복수 개의 유전체 기판들(510a,520a,530a,540a)및 상기 복수 개의 유전체 기판들 사이에 배치된 복수 개의 도전성 판들(510b,520b,530b)을 포함할 수 있다. 상기 안테나 구조의 제 4 층(540)은 제 4 유전체 기판(540a) 및 상기 제 4 유전체 기판(540a)에 배열된 적어도 하나의 기생 도전성 판(541,543) 및 라인 도전체(545,547)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 4 유전체 기판(540a)은 중심(O)을 기준으로 사분면을 형성하고, 각각의 면은 제 1 영역 내지 제 4 영역(S1,S2,S3,S4)으로 구획되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 4 유전체 기판(540a)은 우측 상단 영역에 배치된 제 1 영역(S1)으로부터 반시계 방향으로 제 2 영역(S2), 제 3 영역(S3) 및 제 4 영역을 포함하고, 각각의 영역은 서로 접하도록 배치될 수 있다. 상기 제 1 영역 내지 제 4 영역(S4)은 서로 동일한 면적을 형성할 수 있다. 상기 제 4 유전체 기판(540a)은 안테나 구조(500)의 그라운드 패널(ground panel)로서 활용될 수 있다.
일 실시예에 다르면, 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 두께는 상기 제 4 유전체 기판(540a)에 배열된 적어도 하나의 기생 도전성 판(541,543) 및 라인 도전체(545,547)의 두께보다 클 수 있다. 예를 들면, 상기 제 4 유전체 기판(540a)은 0.408mm 내지 0.608mm 두께를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 4 유전체 기판(540a)은 대략 0.508mm의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 전면에는 사각 형상의 제 1 기생 도전성 판(들)(541) 및 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)과 이격 배치된 사각 형상의 제 2 기생 도전성 판(543)을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 전면에는, 상기 제 2 기생 도전성 판(543)과 인접 배치된 제 1 라인 도전체(545) 및 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 모서리 영역에 배치된 제 2 라인 도전체(들)(547)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)은 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 제 1 방향(+Z)을 향하는 일면에 복수 개로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 4 유전체 기판(540a)이 형성하는 제 1 영역 내지 제 4 영역(S1,S2,S3,S4) 각각에는 하나의 제 1 기생 도전성 판(들)(541)이 각각 배치될 수 있다. 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)은 안테나 구조(500)의 방사체로서 역할을 제공할 수 있다.
상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)은 패치 타입(patch type) 으로 마련될 수 있다. 아울러, 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)은 상기 피딩부(550)와 전기적으로 연결되어 적어도 하나의 주파수 대역에서 고주파 신호를 송수신할 수 있게 구성될 수 있다. 다만, 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)은 상기 패치 타입에 한정된 것은 아니며, 안테나 구조의 활용성을 높이기 위하여, 로드(rod), 미인더 라인(meander line), 마이크로스트립(microstrip) 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 영역(S1)의 중심 부에 제 1-1 기생 도전성 판(541a)이 배치될 수 있다. 상기 제 1-1 기생 도전성 판(541a)은 직사각형 형상으로 마련될 수 있으며, 상기 제 1-1 기생 도전성 판(541a)의 길이에 의해 공진 주파수가 결정될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 2 영역(S2)의 중심 부에 제 1-2 기생 도전성 판(541b)이 배치될 수 있다. 상기 제 1-2 기생 도전성 판(541b)은 직사각형 형상으로 마련될 수 있으며, 상기 제 1-2 기생 도전성 판(541b)의 길이에 의해 공진 주파수가 결정될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 3 영역(S3)의 중심 부에 제 1-3 기생 도전성 판(541c)이 배치될 수 있다. 상기 제 1-3 기생 도전성 판(541c)은 직사각형 형상으로 마련될 수 있으며, 상기 제 1-3 기생 도전성 판(541c)의 길이에 의해 공진 주파수가 결정될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 4 영역(S4)의 중심 부에 제 1-4 기생 도전성 판(541d)이 배치될 수 있다. 상기 제 1-4 기생 도전성 판(541d)은 직사각형 형상으로 마련될 수 있으며, 상기 제 1-4 기생 도전성 판(541d)의 길이에 의해 공진 주파수가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 기생 도전판들(541)의 어레이(array of parasitic conductive plates)가 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 일면에 형성될 수 있으며, 그 형상도 다양할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 일면에서, 패치 타입의 제 1 기생 도전성 판(들)(541)이 배열되어 N*M('N', 'M'은 자연수)의 안테나 어레이를 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)의 어레이(array of parasitic conductive plates)는 전자 장치(예: 도 1, 2의 전자 장치(101))의 측면부와 인접한 영역에 형성될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)의 어레이는 안테나의 커플링(coupling) 효과를 줄이기 위하여 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)이 서로 이격되도록 위치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)의 크기와 회전 각도에 의하여 안테나의 원형 편파(circular polarization) 특성을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)이 형성하는 패치의 길이와 폭을 조절하여 공기 중으로 전파되는 공진 주파수를 대략 5.8GHz에 맞추고, 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)을 회전시킴으로써 원형 편파 특성을 갖도록 조절할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 영역(S1) 상에 배치된 제 1-1 기생 도전성 판(541a)의 하나의 모서리가, 제 1 영역(S1)을 형성하는 사각 형상의 제 4 유전체 기판(540a)의 하나의 모서리와 나란하지 않도록, 지정된 각도(θ)로 회전 또는 틸팅된 상태로 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1-1 기생 도전성 판(541a)의 하나의 모서리(5411a)는 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 상부 모서리(5401a)와 나란한 가상의 라인e)에 대하여 지정된 각도(θ) 만큼의 회전된 상태로 배치될 수 있다. 상기 제 1-1 기생 도전성 판(541a)은 상기 회전 각도(θ)에 따라 이와 대응되는 안테나의 원형 편파 특성을 다르게 설정할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 1-2 기생 도전성 판(541b), 제 1-3 기생 도전성 판(541c) 및 제 1-4 기생 도전성 판(541d)은 상기 제 1-1 기생 도전성 판(541a)과 대응되는 기울기를 가지도록 회전 또는 틸팅되어 위치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)의 두께는 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 두께보다 작을 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)은 0.050mm 내지 0.100mm의 두께를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)은 대략 0.075mm의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 기생 도전성 판(543)은 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 제 1 방향(+Z)을 향하는 일면에 배치될 수 있다. 상기 제 2 기생 도전성 판(543)은 상기 복수 개의 제 1 기생 도전성 판(들)(541) 사이에 배치될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 2 기생 도전성 판(543)은 상기 복수 개의 제 1 기생 도전성 판(들)(541)과 이격되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 기생 도전성 판(543)은 상기 제 1-1 기생 도전성 판(541a), 제 1-2 기생 도전성 판(541b), 제 1-3 기생 도전성 판(541c) 및 제 1-4 기생 도전성 판(541d)이 배열된 위치의 내측에 위치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 기생 도전성 판(543)은 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 중심부(O)에 제 1 방향(+Z)을 향하여 노출되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 4 유전체 기판(540a)이 형성하는 상기 제 1 영역 내지 제 4 영역(S1,S2,S3,S4) 각각에 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다. 상기 제 2 기생 도전성 판(543)은 안테나 구조(500)의 방사체로서 역할을 제공할 수 있다. 상기 제 2 기생 도전성 판(543)은 패치 타입(patch type) 으로 마련될 수 있다. 아울러, 상기 제 2 기생 도전성 판(543)은 상기 피딩부(550)와 전기적으로 연결되어 적어도 하나의 주파수 대역에서 고주파 신호를 송수신할 수 있게 구성될 수 있다. 다만, 상기 제 2 기생 도전성 판(543)은 상기 패치 타입에 한정된 것은 아니며, 안테나 구조의 활용성을 높이기 위하여, 로드(rod), 미인더라인(meanderline), 마이크로스트립(microstrip) 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 기생 도전성 판(543)은 정사각형 또는 직사각형으로 마련될 수 있으며, 크기 및 회전 각도에 의하여 안테나 성능을 제어할 수 있으며, 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541)의 원형 편파 특성과 트레이드 오프(trade off) 관계를 가질 수 있다. 상기 제 2 기생 도전성 판(543)의 두께는 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 두께보다 작을 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 기생 도전성 판(543)은 0.050mm 내지 0.100mm의 두께를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 2 기생 도전성 판(543)은 대략 0.075mm의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조(500)의 전면에서 바라볼 때, 상기 제 2 기생 도전성 판(543)은 상기 제 3 유전체 기판(예: 도 4의 제 3 유전체 기판(530a))에 형성된 제 3 도전성 비아들(예: 도 4의 제 3 도전성 비아들(531))의 적어도 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 2 기생 도전성 판(543)과 인접하게 제 1 라인 도전체(545)가 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 라인 도전체(545)는 복수 개로 배치될 수 있으며, 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 전면 상에 형성될 수 있다. 상기 제 1 라인 도전체(들)(545)는 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 각각의 영역(S1,S2,S3,S4)의 경계면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 개의 제 1 라인 도전체(들)(545)는, 상기 제 1 영역(S1) 및 제 2 영역(S2)의 경계면 상에 형성된 제 1-1 라인 도전체(545a), 상기 제 2 영역(S2) 및 제 3 영역(S3)의 경계면 상에 형성된 제 1-2 라인 도전체(545b), 상기 제 3 영역(S3) 및 제 4 영역(S4)의 경계면 상에 형성된 제 1-3 라인 도전체(545c) 및 상기 제 4 영역(S4) 및 제 1 영역(S1)의 경계면 상에 형성된 제 1-4 라인 도전체(545d)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1-1 라인 도전체(545a), 제 1-2 라인 도전체(545b), 제 1-3 라인 도전체(545c) 및 제 1-4 라인 도전체(545d)의 단부는 상기 제 2 기생 도전성 판(543)의 각각의 모서리와 접하고, 상기 모서리와 수직 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제 1 라인 도전체(들)(545)는 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541) 사이에 배치되어, 복수 개의 제 1 기생 도전성 판(들)(541) 사이에 형성되는 커플링 신호를 방사시켜 안테나 성능을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 라인 도전체(들)(545)의 길이는 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541) 또는 제 2 기생 도전성 판(543)의 한 모서리보다 작게 형성할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 1 라인 도전체(들)(545)의 길이는 상기 제 2 기생 도전성 판(543)의 한 모서리로부터 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 한 모서리까지 길이의 절반보다 작게 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1-1 라인 도전체(545a)는 상기 제 2 기생 도전성 판(543)의 중심(O)을 기준으로 대향하는 상기 제 1-3 라인 도전체(545c)와 대략 한 파장(λ)만큼 이격 배치될 수 있다. 상기 제 1-1 라인 도전체(545a), 제 1-3 라인 도전체(545c)와 제 2 기생 도전성 판(543)을 통해 한 파장(λ)만큼의 정상파(standing wave)가 생성되며, 이로 인해 안테나 중심(O)에서 제 1 방향(+Z)(예: 상향)으로 빔을 형성하고, 상기 빔은 중심(O)쪽으로 모아져 협빔(narrow beam)을 형성할 수 있다(안테나 이득(antenna gain) 증대). 또 다른 예로, 상기 제 1-2 라인 도전체(545b)는 상기 제 2 기생 도전성 판(543)의 중심(O)을 기준으로 대향하는 상기 제 1-4 라인 도전체(545d)와 대략 한 파장(λ)만큼 이격 배치될 수 있다. 상기 제 1-2 라인 도전체(545b), 제 1-4 라인 도전체(545d)와 제 2 기생 도전성 판(543)을 통해 한 파장(λ)만큼의 정상파(standing wave)가 생성되며, 이로 인해 안테나 중심(O)에서 제 1 방향(+Z)(예: 상향)으로 빔을 형성하고, 상기 빔은 중심(O)쪽으로 모아져 협빔(narrow beam)을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 라인 도전체(들)(545)은 안테나 구조(500)의 방사체로서 역할을 제공할 수 있다. 상기 제 1 라인 도전체(들)(545)은 로드 타입(rod type)으로 마련될 수 있다. 아울러, 상기 제 1 라인 도전체(들)(545)은 상기 피딩부(550)와 전기적으로 연결되어 적어도 하나의 주파수 대역에서 고주파 신호를 송수신할 수 있게 구성될 수 있다. 다만, 상기 제 1 라인 도전체(들)(545)은 상기 로드 타입에 한정된 것은 아니며, 안테나 구조의 활용성을 높이기 위하여, 미인더 라인(meanderline), 패치(patch), 마이크로스트립(microstrip) 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 라인 도전체(547)는 복수 개로 배치될 수 있으며, 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 전면 상에 배치될 수 있다. 상기 제 2 라인 도전체(들)(547)는 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 네 모서리에 접하도록 배치될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 2 라인 도전체(들)(547)는 상기 제 4 유전체 기판(540a) 각각의 영역(S1,S2,S3,S4)의 경계면을 지나도록 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 개의 제 2 라인 도전체(들)(547)는, 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 제 1 모서리(5401a)에 접하도록 배치되고, 상기 제 1 영역(S1) 및 제 2 영역(S2)의 적어도 일부를 지나도록 형성된 2-1 라인 도전체(547a)를 포함할 수 있다. 상기 제 2-2 라인 도전체(547b)는 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 제 2 모서리(5401b)에 접하도록 배치되고, 상기 제 2 영역(S2) 및 제 3 영역(S3)의 적어도 일부를 지나도록 형성될 수 있다. 상기 제 2-3 라인 도전체(547c)는 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 제 3 모서리(5401c)에 접하도록 배치되고, 상기 제 3 영역(S3) 및 제 4 영역(S4)의 적어도 일부를 지나도록 형성될 수 있다. 상기 제 2-4 라인 도전체(547d)는 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 제 4 모서리(5401d)에 접하도록 배치되고, 상기 제 4 영역(S4) 및 제 1 영역(S1)의 적어도 일부를 지나도록 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2-1 라인 도전체(547a), 제 2-2 라인 도전체(547b), 제 2-3 라인 도전체(547c) 및 제 2-4 라인 도전체(547d)는 상기 제 2 기생 도전성 판(543)의 각각의 모서리와 나란하거나 수직 배치되고, 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 모서리 부분에 설치되어 외부로 방사되는 안테나 신호를 제 1 방향(+Z)으로 방사시켜 안테나 성능을 향상시킬 수 있다. 상기 제 2 라인 도전체(들)(547)을 통해 안테나의 방사가 제 1 방향(예: 상향)으로 제공되는 협빔(narrow beam)의 파형을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 라인 도전체(들)(547)의 길이는 상기 제 1 기생 도전성 판(들)(541) 또는 제 2 기생 도전성 판(543)의 한 변보다 작게 형성할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 2 라인 도전체(들)(547)의 길이는 상기 제 2 기생 도전성 판(543)의 한 변의 길이보다 크게 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2-1 라인 도전체(547a)는 상기 제 4 유전체 기판(540a)의 중심(O)에 배치된 제 2 기생 도전성 판(543)과 대략 한 파장(λ)만큼 이격 배치될 수 있다. 상기 제 2-1 라인 도전체(547a)의 길이는 대략 λ/2 일 수 있으며, 다이폴 안테나(dipole antenna)의 특성과 유사하게 제 1 방향(+Z)으로 안테나 빔을 형성할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 2-2 라인 도전체(547b), 제 2-3 라인 도전체(547c), 제 2-4 라인 도전체(547d) 각각은 상기 제 2 기생 도전성 판(543)과 대략 한 파장(λ)만큼 이격 배치될 수 있다. 상기 제 2-2 라인 도전체(547b), 제 2-3 라인 도전체(547c), 제 2-4 라인 도전체(547d) 각각의 길이는 대략 λ/2 일 수 있으며, 다이폴 안테나(dipole antenna)의 특성과 유사하게 제 1 방향(+Z)으로 안테나 빔을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 라인 도전체(들)(547)은 안테나 구조(500)의 방사체로서 역할을 제공할 수 있다. 상기 제 2 라인 도전체(들)(547)은 로드 타입(rod type)으로 마련될 수 있다. 아울러, 상기 제 2 라인 도전체(들)(547)은 상기 피딩부(550)와 전기적으로 연결되어 적어도 하나의 주파수 대역에서 고주파 신호를 송수신할 수 있게 구성될 수 있다. 다만, 상기 제 2 라인 도전체(들)(547)은 상기 로드 타입에 한정된 것은 아니며, 안테나 구조의 활용성을 높이기 위하여, 미인더 라인(meanderline), 패치(patch), 마이크로스트립(microstrip) 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 통신 장치의 안테나 구조(500)의 배면에 배치된 피딩부(550)를 나타낸 사시도이다. 도 8은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 안테나 구조(500)의 제 1 층(510)을 나타낸 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 안테나 구조(500)의 제 1 층(510)은 베이스 층(510c), 제 1 유전체 기판(510a) 및 제 1 도전성 판(510b)을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 베이스 층(510c) 배면에는 적어도 하나의 피딩부(550)가 연결될 수 있다. 도 7 및 도 8의 안테나 구조(500)의 제 1 층(510) 및 피딩부(550)의 구조는 도 4의 안테나 구조(500)의 제 1 층(510) 및 피딩부(550)의 구조와 일부 또는 전부가 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 피딩부(550)는 SMP 커넥터로 제공될 수 있으며, 상기 SMP 커텍터는 암수 결합하는 SMP 동축 케이블과 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 피딩부(550)는 상기 베이스 층(510c)에 수직 방향으로 배치되고, 제 1 도전성 판(510b)과 직접적으로 연결될 수 있다. 상기 피딩부(550)는 급전에 따른 손실을 막기 위하여, 제 1 층(510)의 제 1 전도성 비어들(511) 중 적어도 일부를 활용할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 층(510)은 베이스 층(510c), 제 1 유전체 기판(510a) 및 제 1 도전성 판(510b)이 적층 배치된 구조일 수 있다. 상기 베이스 층(510c)을 포함한 제 1 층(510)은 중심(O)을 기준으로 각각 동일한 면적의 사분면을 형성할 수 있다. 상기 사분면의 각각의 면은 제 1 영역 내지 제 4 영역(S1,S2,S3,S4)으로 구획되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 층(510c)은 좌측 상단 영역에 배치된 제 1 영역(S1)으로부터 시계 방향으로 제 2 영역(S2), 제 3 영역(S3) 및 제 4 영역(S4)을 포함하고, 각각의 영역은 서로 접하도록 형성될 수 있다(도 7 참조). 상기 제 1 영역 내지 제 4 영역(S1,S2,S3,S4) 각각은 적어도 일 영역이 개구되어 상기 제 1 도전성 판(510b) 까지 연장된 라인이 배치된 상기 피딩부(550)를 배치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 베이스 층(510c)의 상기 제 1 영역(S1)에는, 상기 피딩부(550)가 배치된 개구를 둘러싸도록 형성된 제 1 도전성 비아들(511)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 도전성 비아들(511)의 배열은 사각 형상일 수 있으며, 상기 제 1 도전성 비아들(511)은 상기 제 1 유전체 기판(510a)을 관통하여, 상기 제 1 도전성 판(510b)까지 연결될 수 있다. 상기 제 1 층(510)을 관통하도록 형성된 상기 제 1 도전성 비아들(511)이 형성하는 배열 구조는 상기 피딩부(550)로부터 들어온 전파의 손실을 방지하고, 상기 전파를 가이드(guide)하여, 제 1 방향(+Z)으로 전달할 수 있다. 상기 베이스 층(510c)의 제 2 영역 내지 제 4 영역(S4)의 형상 및 배치된 제 1 도전성 비아들(511)의 배열 구조는 상기 제 1 영역(S1)의 구조를 준용한다.
일 실시예에 따르면, 상기 베이스 층(510c)의 두께는 상기 제 1 유전체 기판(510a)의 두께보다 작을 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스 층(510c)은 0.050mm 내지 0.100mm 두께를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 베이스 층(510c)은 대략 0.075mm의 두께를 가질 수 있다. 상기 베이스 층(510c)은 금속 재질을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 유전체 기판(510a)의 제 1 영역(S1)에는 상기 베이스 층(510c)의 제 1 영역(S1)으로부터 연장된 복수 개의 제 1 도전성 비아들(511)이 마련될 수 있다. 상기 제 1 도전성 비아들(511)의 배열은 사각 형상일 수 있으며, 상기 제 1 도전성 비아들(511)은 상기 제 1 유전체 기판(510a)을 관통하여, 상기 제 1 도전성 판(510b)까지 연결될 수 있다. 상기 제 1 층(510)을 관통하도록 형성된 상기 제 1 도전성 비아들(511)의 길이는 공진 주파수 및 안테나의 정합 특성을 결정할 수 있다. 상기 제 1 유전체 기판(510a)의 제 2 영역 내지 제 4 영역(S4)의 형상 및 배치된 제 1 도전성 비아들(511)의 배열 구조는 상기 제 1 영역(S1)의 구조를 준용한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 유전체 기판(510a)의 두께는 상기 베이스 층(510c) 및 상기 제 1 도전성 판(510b)의 두께보다 클 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 유전체 기판(510a)은 0.408mm 내지 0.608mm 두께를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 1 유전체 기판(510a)은 대략 0.508mm의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 도전성 판(510b)의 상기 제 1 영역(S1)에는, 상기 제 1 유전체 기판(510a)으로부터 연장된 복수 개의 제 1 도전성 비아들(511) 마련될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 1 영역(S1)에는 제 1 커플링 슬롯(513)이 마련될 수 있다. 상기 제 1 커플링 슬롯(513)은 수평 방향(X축 또는 Y축 방향)으로 연장되도록 긴 개구 형상으로 제조될 수 있다. 상기 제 1 커플링 슬롯(513)은 상기 제 1 도전성 비아들(511)이 형성하는 직사각형 배열의 내측에 제공되며, 상기 직사각형 배열의 길이 방향과 대응하는 형상으로 배치될 수 있다. 상기 제 1 커플링 슬롯(513)의 길이는 안테나의 공진 주파수를 결정할 수 있으며, 상기 제 1 커플링 슬롯(513)의 폭은 안테나의 정합 특성을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 도전성 판(510b)의 두께는 상기 제 1 유전체 기판(510a)의 두께보다 작을 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 도전성 판(510b)은 0.10mm 내지 0.20mm 두께를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 1 도전성 판(510b)은 대략 0.15mm의 두께를 가질 수 있다. 상기 제 1 도전성 판(510b)은 금속 재질을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 도전성 판(510b)의 적어도 일부는 안테나 구조(500)의 그라운드 패널로서 활용될 수 있다. 상기 제 1 도전성 판(510b)의 제 2 영역 내지 제 4 영역(S4)의 형상 및 배치는 상기 제 1 영역(S1)의 형상 및 배치를 준용한다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 안테나 구조(500)의 제 2 층(520)을 나타낸 사시도이다.
도 5 및 도 9를 참조하면, 상기 안테나 구조(500)의 제 2 층(520)은 제 2 유전체 기판(520a) 및 제 2 도전성 판(520b)을 포함할 수 있다. 도 9의 안테나 구조(500)의 제 2 층(520)의 구조는 도 4의 안테나 구조(500)의 제 2 층(520)의 구조와 일부 또는 전부가 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 층(520)은 제 2 유전체 기판(520a) 및 제 2 도전성 판(520b)이 적층 배치된 구조일 수 있다. 상기 제 2 층(520)은 중심(O)을 기준으로 각각 동일한 면적의 사분면을 형성할 수 있다. 상기 사분면의 각각의 면은 제 1 영역 내지 제 4 영역(S1,S2,S3,S4)으로 구획되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 유전체 기판(520a)은 우측 상단 영역에 배치된 제 1 영역(S1)으로부터 반시계 방향으로 제 2 영역(S2), 제 3 영역(S3) 및 제 4 영역(S4)을 포함하고, 각각의 영역은 서로 접하도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 유전체 기판(520a)의 제 1 영역(S1)에는 복수 개의 제 2 도전성 비아들(521)이 마련될 수 있다. 상기 제 2 도전성 비아들(521)의 배열은 사각 형상일 수 있으며, 상기 제 2 도전성 비아들(521)은 상기 제 1 유전체 기판(510a)을 관통하여, 상기 제 2 도전성 판(520b)까지 연결될 수 있다. 상기 제 2 도전성 비아들(521)의 사각 배열은 상기 제 1 도전성 비아들(511)의 사각 배열과 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 도전성 비아들(521)의 사각 배열은 상기 제 1 영역(S1)의 중심 영역에 배치될 수 있으며, 상기 제 1 도전성 비아들(511)의 사각 배열에 비하여 상대적으로 작은 내부 면적을 제공할 수 있다. 상기 제 2 층(520)을 관통하도록 형성된 상기 제 2 도전성 비아들(521)의 길이는 공진 주파수 및 안테나의 정합 특성을 결정할 수 있다. 상기 제 2 유전체 기판(520a)의 제 2 영역 내지 제 4 영역(S4)의 형상 및 배치된 제 2 도전성 비아들(521)의 배열 구조는 상기 제 1 영역(S1)의 구조를 준용한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 유전체 기판(520a)의 두께는 상기 제 2 도전성 판(520b)의 두께보다 클 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 유전체 기판(520a)은 0.408mm 내지 0.608mm 두께를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 2 유전체 기판(520a)은 대략 0.508mm의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 도전성 판(520b)의 상기 제 1 영역(S1)에는, 상기 제 2 유전체 기판(520a)으로부터 연장된 복수 개의 제 2 도전성 비아들(521) 마련될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 1 영역(S1)에는 제 2 커플링 슬롯(523)이 마련될 수 있다. 상기 제 2 커플링 슬롯(523)은 수평 방향(X축 또는 Y축 방향)으로 연장되도록 긴 개구 형상으로 제조될 수 있다. 상기 제 2 커플링 슬롯(523)은 상기 제 3 도전성 비아들(531)이 형성하는 직사각형 배열의 내측에 제공되며, 상기 직사각형 배열의 길이 방향과 대응하는 형상으로 배치될 수 있다. 상기 제 2 커플링 슬롯(523)의 길이는 안테나의 공진 주파수를 결정할 수 있으며, 상기 제 2 커플링 슬롯(523)의 폭은 안테나의 정합 특성을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 도전성 판(520b)의 두께는 상기 제 2 유전체 기판(520a)의 두께보다 작을 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 도전성 판(520b)은 0.10mm 내지 0.20mm 두께를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 2 도전성 판(520b)은 대략 0.15mm의 두께를 가질 수 있다. 상기 제 2 도전성 판(520b)은 금속 재질을 포함할 수 있으며, 상기 제 2 도전성 판(520b)의 적어도 일부는 안테나 구조(500)의 그라운드 패널로서 활용될 수 있다. 상기 제 2 도전성 판(520b)의 제 2 영역 내지 제 4 영역(S4)의 형상 및 배치는 상기 제 1 영역(S1)의 형상 및 배치를 준용한다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 안테나 구조(500)의 제 3 층(530)을 나타낸 사시도이다.
도 5 및 도 10을 참조하면, 상기 안테나 구조(500)의 제 3 층(530)은 제 3 유전체 기판(530a) 및 제 3 도전성 판(530b)을 포함할 수 있다. 도 10의 안테나 구조(500)의 제 3 층(530)의 구조는 도 4의 안테나 구조(500)의 제 3 층(530)의 구조와 일부 또는 전부가 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 3 층(530)은 제 3 유전체 기판(530a) 및 제 3 도전성 판(530b)이 적층 배치된 구조일 수 있다. 상기 제 3 층(530)은 중심(O)을 기준으로 각각 동일한 면적의 사분면을 형성할 수 있다. 상기 사분면의 각각의 면은 제 1 영역 내지 제 4 영역(S1,S2,S3,S4)으로 구획되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 유전체 기판(530a)은 우측 상단 영역에 배치된 제 1 영역(S1)으로부터 반시계 방향으로 제 2 영역(S2), 제 3 영역(S3) 및 제 4 영역(S4)을 포함하고, 각각의 영역은 서로 접하도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 3 유전체 기판(530a)의 제 1 영역(S1)에는 복수 개의 제 3 도전성 비아들(531)이 마련될 수 있다. 상기 제 3 도전성 비아들(531)의 배열은 링 형상일 수 있으며, 상기 제 3 도전성 비아들(531)은 상기 제 3 유전체 기판(530a)을 관통하여, 상기 제 3 도전성 판(530b)까지 연결될 수 있다. 상기 제 3 도전성 비아들(531)의 링 배열은 내측에 배치된 원형의 캐비티(533) 주변을 따라 형성되며, 사이 캐비티 홀 역할을 함에 따라 전파의 손실을 감소시킬 수 있다. 또 한 예로, 상기 제 3 도전성 비아들(531)의 링 배열은 캐비티(533)와 더불어 제 1 방향(+Z)으로 향하는 전파의 가이드 역할을 제공할 수 있다. 상기 제 3 층(530)을 관통하도록 형성된 상기 제 3 도전성 비아들(531)의 길이는 공진 주파수 및 안테나의 정합 특성을 결정할 수 있다. 상기 제 3 유전체 기판(530a)의 제 2 영역 내지 제 4 영역(S4)의 형상 및 배치된 제 3 도전성 비아들(531)의 배열 구조는 상기 제 1 영역(S1)의 구조를 준용한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 3 유전체 기판(530a)의 두께는 상기 제 3 도전성 판(530b)의 두께보다 클 수 있다. 예를 들면, 상기 제 3 유전체 기판(530a)은 0.408mm 내지 0.608mm 두께를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 3 유전체 기판(530a)은 대략 0.508mm의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 3 도전성 판(530b)의 상기 제 1 영역(S1)에는, 상기 제 3 유전체 기판(530a)으로부터 연장된 복수 개의 제 3 도전성 비아들(531) 마련될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 1 영역(S1)에는 캐비티(cavity)(533)가 마련될 수 있다. 상기 캐비티(533)의 중심은 상기 제 1 영역(S1)의 중심과 동일선 상에 배치되며, 원형으로 마련될 수 있다. 상기 캐비티(533)의 면적은 제 1 커플링 슬롯(513) 및 제 2 커플링 슬롯(523)에 비하여 클 수 있다. 상기 캐비티(533)는 상기 제 3 도전성 비아들(531)이 형성하는 링 형상의 배열의 내측에 제공될 수 있다. 상기 캐비티(533)의 지름(D)의 크기는 안테나의 성능과 효율을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 캐비티(533)의 지름(D) 크기에 따라, 안테나의 협대역 정합 특성을 유도하여 단일 공진 주파수의 이득을 최대화할 수 있으며, 안테나 구조 상부의 복수 개의 기생 도전성 판을 통해 제 1 방향(+Z)(예: 상향)으로 협빔(narrow beam)을 형성시킴으로서 어레이 안테나의 이득(예: 방사 효율)을 증대시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 3 도전성 판(530b)의 두께는 상기 제 3 유전체 기판(530a)의 두께보다 작을 수 있다. 예를 들면, 상기 제 3 도전성 판(530b)은 0.10mm 내지 0.20mm 두께를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 3 도전성 판(530b)은 대략 0.15mm의 두께를 가질 수 있다. 상기 제 3 도전성 판(530b)은 금속 재질을 포함할 수 있으며, 상기 제 3 도전성 판(530b)의 적어도 일부는 안테나 구조(500)의 그라운드 패널로서 활용될 수 있다. 상기 제 3 도전성 판(530b)의 제 2 영역 내지 제 4 영역(S4)의 형상 및 배치는 상기 제 1 영역(S1)의 형상 및 배치를 준용한다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 2 * 2 배열 안테나 구조의 주파수 대역별 반사 손실(return loss)을 나타낸 그래프이다.
도 11을 참조하면, 안테나 구조(500)는 주파수 범위에 따른 반사 손실을 확인할 수 있다. 상기 안테나 구조(500)에서 송신 및/또는 수신하는 신호는 5.6 GHz와 6.0 GHz 사이의 제 1 주파수를 가지는 제 1 신호일 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 안테나 구조는 도 1 및 도 2의 무선 통신 회로 및 통신 장치를 포함한 구성일 수 있으며, 상기 통신 장치는 통신 회로(예: 도 3의 통신 회로(330)) 및 안테나 구조(예: 도 4 내지 도 9의 안테나 구조(500))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조를 포함한 통신 장치는 5.6 GHz와 6.0 GHz 주파수 대역에서 동작하도록 설계될 수 있다. 도 7에 제시된 각각의 구획된 영역에 배치된 피딩부들(예: smp ports)은 서로 유사한 형태의 그래프를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 라인 L1은 제 1 영역(S1)에 배치된 피딩부를 통해 급전된 안테나 구조의 주파수 대역별 반사 손실 정도를 의미할 수 있으며, 라인 L2은 제 2 영역(S2)에 배치된 피딩부를 통해 급전된 안테나 구조의 주파수 대역별 저하된 반사 손실 정도를 의미할 수 있으며, 라인 L3은 제 3 영역(S3)에 배치된 피딩부를 통해 급전된 안테나 구조의 주파수 대역별 저하된 반사 손실 정도를 의미할 수 있으며, 라인 L4는 제 4 영역(S4)에 배치된 피딩부를 통해 급전된 안테나 구조의 주파수 대역별 저하된 반사 손실 정도를 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치는 복수 개의 기생 도전성 판이 장착되어, 안테나 성능과 원형 편파 특성이 향상된 안테나 반사 손실을 제공할 수 있다. 각각의 영역에 배치된 4 개의 피딩부가 5.6 GHz와 6.0 GHz 주파수 대역에서 유사 형태의 그래프를 형성하고, 모두 -20 dB 이하의 반사 손실을 보장할 수 있다. 상기 안테나 구조를 포함함 통신 장치는 단일 공진 주파수 사용을 목적으로 두고 있어, 협대역 특성의 안테나는 안테나의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 12는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 2 * 2 배열 안테나 구조의 지향성을 나타낸 그래프이다. 도 13은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 2 * 2 배열 안테나 구조의 빔 패턴에 따른 실현 이득(realized gain)을 나타낸 그래프이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 안테나 구조에서 송신 및/또는 수신하는 신호는 5.6 GHz와 6.0 GHz 사이의 제 1 주파수를 가지는 제 1 신호일 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 안테나 구조는 도 1 및 도 2의 무선 통신 회로 및 통신 장치를 포함한 구성일 수 있으며, 상기 통신 장치는 통신 회로(예: 도 3의 통신 회로(330)) 및 안테나 구조(예: 도 4 내지 도 9의 안테나 구조(500))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수 개의 기생 도전성 판을 포함한 안테나 구조는 지향성이 향상됨을 확인할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 기생 도전성 판을 포함한 안테나 구조는 메인 로브의 크기(main lobe magnitude)가 공진 주파수 5.8 GHz에서 대략 12.77dBi를 나타내고 있다. 상기 안테나 구조는 복수 개의 기생 도전성 판을 통해 부로브의 크기가 감소하고, 주로브의 크기가 향상됨을 확인할 수 있다. 이는 기생 도전성 판이 본 개시의 안테나 구조보다 적은 안테나 구조와 대비하여, 0.5 ~ 1.0dB가 증가한 수치이다. 또 다른 예로, 상기 복수 개의 기생 도전성 판을 포함한 안테나 구조는 너비 각(angular width)이 대략 41.9deg를 나타냄에 따라 안테나 구조의 상향으로 향하는 협빔(narrow beam)을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 기생 도전성 판을 포함한 안테나 구조는 축비(Axial Ratio)가 1.87 dB를 보장함을 확인할 수 있다. 이는 기생 도전성 판이 본 개시의 안테나 구조보다 적은 안테나 구조와 대비하여, 0.3 ~ 0.8dB가 증가한 수치이다.
다양한 실시예에 따르면, 복수 개의 기생 도전성 판을 포함한 안테나 구조는 원천적으로 단일 안테나에서 높은 성능을 제공하고, 적층형으로 제작하여 소형화를 유도할 수 있기 때문에 2 * 2 배열 안테나 구조에 복수 개의 기생 도전성 판을 추가함에 따라 안테나 성능을 극대화 시킬 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 안테나 구조(예: 도 4의 안테나 구조(500))는, 적어도 하나의 피딩부(예: 도 4의 피딩부(550)); 복수 개의 유전체 기판들(예: 도 6의 유전체 기판들(510a,520a,530a,540a)) ; 상기 복수 개의 유전체 기판 사이에 배치되고, 적어도 하나의 개구를 포함한 복수 개의 도전성 판들(예: 도 6의 도전성 판들(510b,520b,530b)); 및 상기 유전체 기판들 또는 상기 도전성 판들의 도전성 비아를 통해 상기 피딩부와 전기적으로 연결되는 방사체(예: 도 4의 방사체(540b))를 포함할 수 있다. 상기 방사체는, 서로 이격 배치된 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들(예: 도 6의 제 1 기생 도전성 판들(541)); 상기 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들 사이에 배치되고, 상기 제 1 기생 도전성 판들과 이격 배치된 제 2 기생 도전성 판(예: 도 6의 제 2 기생 도전성 판(543))을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 방사체는, 상기 제 2 기생 도전성 판의 모서리의 일부분과 접하도록 배치되고, 서로 이격 배치된 복수 개의 제 1 라인 도전체들(예: 도 6의 제 1 라인 도전체들(545))을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 방사체는, 상기 제 1 라인 도전체들의 길이 방향과 수직 방향으로 배치되고, 상기 제 2 기생 도전성 판들이 배치된 유전체 기판의 모서리 부분에 배치되어, 제 1 방향으로 상기 안테나 구조의 협빔을 제공하는 복수 개의 제 2 라인 도전체들(예: 도 4의 제 2 라인 도전체들(547))을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 라인 도전체들은 각각의 일단이 상기 제 2 기생 도전성 판의 모서리와 접하도록 배치되고, 상기 각각의 일단으로부터 상기 모서리와 수직 방향으로 연장 형성되고, 상기 제 2 기생 도전성 판을 사이에 두고 양측에 배치된 상기 제 1 라인 도전체들 사이의 거리는 한 파장(λ) 이격될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 라인 도전체들은 상기 제 2 기생 도전성 판을 사이에 두고 상기 유전체 기판의 양 단부상에 배치되며, 상기 제 2 기생 도전성 판 중 하나의 모서리와 상기 모서리와 대면하는 상기 제 2 라인 도전체 사이의 거리는 한 파장(λ) 이격되고, 상기 제 2 기생 도전성 판들의 길이는 λ/2일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 기생 도전성 판들 및 상기 제 2 기생 도전성 판은 상기 유전체 기판들 중 하나의 유전체 기판의 평면 상에 이격 배치되고, 상기 제 1 기생 도전성 판들 또는 상기 제 2 기생 도전성 판은 사각 형상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 기생 도전성 판의 각각의 모서리는 사각 형상의 상기 유전체 기판의 모서리와 서로 평행하고, 상기 제 1 기생 도전성 판들의 적어도 하나의 모서리는 상기 유전체 기판의 적어도 하나의 모서리에 대하여 지정된 각도로 회전 배치되어, 원형 편파가 나타나는 공진 주파수를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 기생 도전성 판들은 4개로 구성되어, 2 * 2 배열을 가지도록 배치되고, 상기 제 2 기생 도전성 판의 중심은 상기 2 * 2 배열의 중심과 동일 선상에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 유전체 기판들 중 적어도 하나 및 복수 개의 도전성 판들 중 적어도 하나는 상기 안테나 구조의 하나의 층을 형성하며, 제 1 층은 제 1 유전체 기판, 상기 제 1 유전체 기판에 적층된 제 1 도전성 판 및 상기 제 1 유전체 기판으로부터 상기 제 1 도전성 판으로 관통하는 복수 개의 제 1 도전성 비아들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 도전성 판은, 상기 제 1 도전성 비아들이 형성하는 직사각형 배열의 내측에 제공된 제 1 커플링 슬롯을 포함하며, 상기 제 1 커플링 슬롯의 길이는 안테나의 공진 주파수를 결정하고, 상기 제 1 커플링 슬롯의 폭은 안테나 정합 특성을 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 2 층은 제 2 유전체 기판, 상기 제 2 유전체 기판에 적층된 제 2 도전성 판 및 상기 제 2 유전체 기판으로부터 상기 제 2 도전성 판으로 관통하는 복수 개의 제 2 도전성 비아들을 포함하고, 상기 복수 개의 제 2 도전성 비아들의 배열은 상기 제 1 도전성 비아들의 배열과 서로 다를 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 도전성 판은, 상기 제 2 도전성 비아들이 형성하는 직사각형 배열의 내측에 제공된 제 2 커플링 슬롯을 포함하며, 상기 제 2 커플링 슬롯의 길이는 안테나의 공진 주파수를 결정하고, 상기 제 2 커플링 슬롯의 폭은 안테나 정합 특성을 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 3 층은 제 3 유전체 기판, 상기 제 3 유전체 기판에 적층된 제 3 도전성 판 및 상기 제 3 유전체 기판으로부터 상기 제 3 도전성 판으로 관통하는 복수 개의 제 3 도전성 비아들을 포함하고, 상기 복수 개의 제 3 도전성 비아들의 배열은 상기 제 1 도전성 비아들의 배열 및 상기 제 2 도전성 비아들의 배열과 서로 다를 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 3 도전성 판은, 상기 제 3 도전성 비아들이 형성하는 링 형상의 배열의 내측에 제공된 캐비티를 포함하며, 상기 캐비티는 지름의 크기에 따라 안테나의 협대역 정합 특성을 유도할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 기생 도전성 판들의 배열 및 상기 제 2 기생 도전성 판들 배치를 통해 3 GHz 내지 10 GHz 범위의 제 1 주파수를 가지는 제 1 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 안테나 구조는, 적어도 하나의 피딩부; 상기 피딩부와 연결되고, 제 1 도전성 판을 포함하는 제 1 층; 상기 제 1 층의 전면에 배치되고, 제 2 도전성 판을 포함하는 제 2 층; 상기 제 2 층의 전면에 배치되고, 제 3 도전성 판을 포함하는 제 3 층; 및 상기 제 3 층의 전면에 배치되고, 도전성 비아를 통해 상기 피딩부와 전기적으로 연결된 방사체를 포함하는 제 4 층을 포함할 수 있다. 상기 방사체는, 서로 이격 배치된 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들; 상기 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들 사이에 배치되고, 상기 제 1 기생 도전성 판들과 이격 배치된 제 2 기생 도전성 판을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 4 층은 상기 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들 및 상기 제 2 기생 도전성 판이 배치되는 유전체 기판을 포함하고, 상기 제 2 기생 도전성 판의 각 모서리는 상기 유전체 기판의 각 모서리와 서로 평행하도록 배치되고, 상기 제 1 기생 도전성 판들의 적어도 하나의 모서리는 상기 유전체 기판의 적어도 하나의 모서리에 대하여 지정된 각도로 회전 배치되어, 원형 편파가 나타나는 공진 주파수를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 방사체는, 상기 제 2 기생 도전성 판의 모서리의 일부분과 접하도록 배치되어 상기 모서리와 수직 방향으로 연장되고, 서로 이격 배치된 복수 개의 제 1 라인 도전체들; 및 상기 제 1 라인 도전체들의 길이 방향과 수직 방향으로 배치되고, 상기 유전체 기판의 모서리 부분에 배치되어 상향으로 안테나 협빔을 제공하는 복수 개의 제 2 라인 도전체들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 도전성 판은, 상기 제 1 도전성 판을 관통하는 제 1 전도성 비아들의 배열 및 상기 제 1 도전성 비아들의 배열과 인접 배치된 제 1 커플링 슬롯을 포함하고, 상기 제 2 도전성 판은, 상기 제 2 도전성 판을 관통하는 제 2 전도성 비아들의 배열 및 상기 제 2 도전성 비아들의 배열과 인접 배치된 제 2 커플링 슬롯을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 3 도전성 판은, 상기 제 3 도전성 판을 관통하는 제 3 도전성 비아들의 배열 및 상기 제 3 전도성 비아들의 링 형상의 배열 내측에 배치된 캐비티를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 하우징; 상기 하우징 내에 배치된 인쇄 회로 기판; 상기 인쇄 회로 기판에 장착된 프로세서; 및 상기 하우징 내측 또는 외측에 배치된 안테나 구조를 포함할 수 있다. 상기 안테나 구조는, 피딩부; 유전체 기판; 상기 유전체 기판 상에 서로 이격 배치된 제 1 기생 도전성 판들의 어레이; 상기 제 1 기생 도전성 판들이 형성하는 배열의 중심에 배치된 제 2 기생 도전성 판; 상기 제 2 기생 도전성 판에 접하도록 형성된 제 1 라인 도전체들; 및 상기 제 1 라인 도전체와 수직 방향으로 배치되고, 상기 유전체 기판 모서리 부분에 배치된 제 2 라인 도전체들을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 개시의 다양한 실시예의 안테나 구조는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 개시의 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 개시에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 안테나 구조에 있어서,
    적어도 하나의 피딩부;
    복수 개의 유전체 기판들;
    상기 복수 개의 유전체 기판 사이에 배치되고, 적어도 하나의 개구를 포함한 복수 개의 도전성 판들; 및
    상기 유전체 기판들 또는 상기 도전성 판들의 도전성 비아를 통해 상기 피딩부와 전기적으로 연결되는 방사체를 포함하고, 상기 방사체는,
    서로 이격 배치된 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들;
    상기 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들 사이에 배치되고, 상기 제 1 기생 도전성 판들과 이격 배치된 제 2 기생 도전성 판을 포함하는 안테나 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방사체는,
    상기 제 2 기생 도전성 판의 모서리의 일부분과 접하도록 배치되고, 서로 이격 배치된 복수 개의 제 1 라인 도전체들을 포함하는 안테나 구조.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 방사체는,
    상기 제 1 라인 도전체들의 길이 방향과 수직 방향으로 배치되고, 상기 제 2 기생 도전성 판들이 배치된 유전체 기판의 모서리 부분에 배치되어, 제 1 방향으로 상기 안테나 구조의 협빔을 제공하는 복수 개의 제 2 라인 도전체들을 포함하는 안테나 구조.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 라인 도전체들은 각각의 일단이 상기 제 2 기생 도전성 판의 모서리와 접하도록 배치되고, 상기 각각의 일단으로부터 상기 모서리와 수직 방향으로 연장 형성되고,
    상기 제 2 기생 도전성 판을 사이에 두고 양측에 배치된 상기 제 1 라인 도전체들 사이의 거리는 한 파장(λ) 이격된 안테나 구조.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 라인 도전체들은 상기 제 2 기생 도전성 판을 사이에 두고 상기 유전체 기판의 양 단부상에 배치되며, 상기 제 2 기생 도전성 판 중 하나의 모서리와 상기 모서리와 대면하는 상기 제 2 라인 도전체 사이의 거리는 한 파장(λ) 이격되고,
    상기 제 2 기생 도전성 판들의 길이는 λ/2인 안테나 구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기생 도전성 판들 및 상기 제 2 기생 도전성 판은 상기 유전체 기판들 중 하나의 유전체 기판의 평면 상에 이격 배치되고,
    상기 제 1 기생 도전성 판들 또는 상기 제 2 기생 도전성 판은 사각 형상인 안테나 구조.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 기생 도전성 판의 각각의 모서리는 사각 형상의 상기 유전체 기판의 모서리와 서로 평행하고,
    상기 제 1 기생 도전성 판들의 적어도 하나의 모서리는 상기 유전체 기판의 적어도 하나의 모서리에 대하여 지정된 각도로 회전 배치되어, 원형 편파가 나타나는 공진 주파수를 제공하는 안테나 구조.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 기생 도전성 판들은 4개로 구성되어, 2 * 2 배열을 가지도록 배치되고,
    상기 제 2 기생 도전성 판의 중심은 상기 2 * 2 배열의 중심과 동일 선상에 배치된 안테나 구조.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 기판들 중 적어도 하나 및 복수 개의 도전성 판들 중 적어도 하나는 상기 안테나 구조의 하나의 층을 형성하며,
    제 1 층은 제 1 유전체 기판, 상기 제 1 유전체 기판에 적층된 제 1 도전성 판 및 상기 제 1 유전체 기판으로부터 상기 제 1 도전성 판으로 관통하는 복수 개의 제 1 도전성 비아들을 포함하는 안테나 구조.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 도전성 판은, 상기 제 1 도전성 비아들이 형성하는 직사각형 배열의 내측에 제공된 제 1 커플링 슬롯을 포함하며,
    상기 제 1 커플링 슬롯의 길이는 안테나의 공진 주파수를 결정하고, 상기 제 1 커플링 슬롯의 폭은 안테나 정합 특성을 결정하는 안테나 구조.
  11. 제 10 항에 있어서,
    제 2 층은 제 2 유전체 기판, 상기 제 2 유전체 기판에 적층된 제 2 도전성 판 및 상기 제 2 유전체 기판으로부터 상기 제 2 도전성 판으로 관통하는 복수 개의 제 2 도전성 비아들을 포함하고,
    상기 복수 개의 제 2 도전성 비아들의 배열은 상기 제 1 도전성 비아들의 배열과 서로 다른 안테나 구조.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 도전성 판은, 상기 제 2 도전성 비아들이 형성하는 직사각형 배열의 내측에 제공된 제 2 커플링 슬롯을 포함하며,
    상기 제 2 커플링 슬롯의 길이는 안테나의 공진 주파수를 결정하고, 상기 제 2 커플링 슬롯의 폭은 안테나 정합 특성을 결정하는 안테나 구조.
  13. 제 12 항에 있어서,
    제 3 층은 제 3 유전체 기판, 상기 제 3 유전체 기판에 적층된 제 3 도전성 판 및 상기 제 3 유전체 기판으로부터 상기 제 3 도전성 판으로 관통하는 복수 개의 제 3 도전성 비아들을 포함하고,
    상기 복수 개의 제 3 도전성 비아들의 배열은 상기 제 1 도전성 비아들의 배열 및 상기 제 2 도전성 비아들의 배열과 서로 다른 안테나 구조.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 3 도전성 판은, 상기 제 3 도전성 비아들이 형성하는 링 형상의 배열의 내측에 제공된 캐비티를 포함하며,
    상기 캐비티는 지름의 크기에 따라 안테나의 협대역 정합 특성을 유도하는 안테나 구조.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 기생 도전성 판들의 배열 및 상기 제 2 기생 도전성 판들 배치를 통해 3 GHz 내지 10 GHz 범위의 제 1 주파수를 가지는 제 1 신호를 송신 및/또는 수신하는 안테나 구조.
  16. 안테나 구조에 있어서,
    적어도 하나의 피딩부;
    상기 피딩부와 연결되고, 제 1 도전성 판을 포함하는 제 1 층;
    상기 제 1 층의 전면에 배치되고, 제 2 도전성 판을 포함하는 제 2 층;
    상기 제 2 층의 전면에 배치되고, 제 3 도전성 판을 포함하는 제 3 층; 및
    상기 제 3 층의 전면에 배치되고, 도전성 비아를 통해 상기 피딩부와 전기적으로 연결된 방사체를 포함하는 제 4 층을 포함하고, 상기 방사체는,
    서로 이격 배치된 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들;
    상기 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들 사이에 배치되고, 상기 제 1 기생 도전성 판들과 이격 배치된 제 2 기생 도전성 판을 포함하는 안테나 구조.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 4 층은 상기 복수 개의 제 1 기생 도전성 판들 및 상기 제 2 기생 도전성 판이 배치되는 유전체 기판을 포함하고,
    상기 제 2 기생 도전성 판의 각 모서리는 상기 유전체 기판의 각 모서리와 서로 평행하도록 배치되고,
    상기 제 1 기생 도전성 판들의 적어도 하나의 모서리는 상기 유전체 기판의 적어도 하나의 모서리에 대하여 지정된 각도로 회전 배치되어, 원형 편파가 나타나는 공진 주파수를 제공하는 안테나 구조.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 방사체는,
    상기 제 2 기생 도전성 판의 모서리의 일부분과 접하도록 배치되어 상기 모서리와 수직 방향으로 연장되고, 서로 이격 배치된 복수 개의 제 1 라인 도전체들; 및
    상기 제 1 라인 도전체들의 길이 방향과 수직 방향으로 배치되고, 상기 유전체 기판의 모서리 부분에 배치되어 상향으로 안테나 협빔을 제공하는 복수 개의 제 2 라인 도전체들을 포함하는 안테나 구조.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1 도전성 판은, 상기 제 1 도전성 판을 관통하는 제 1 전도성 비아들의 배열 및 상기 제 1 도전성 비아들의 배열과 인접 배치된 제 1 커플링 슬롯을 포함하고,
    상기 제 2 도전성 판은, 상기 제 2 도전성 판을 관통하는 제 2 전도성 비아들의 배열 및 상기 제 2 도전성 비아들의 배열과 인접 배치된 제 2 커플링 슬롯을 포함하고,
    상기 제 3 도전성 판은, 상기 제 3 도전성 판을 관통하는 제 3 도전성 비아들의 배열 및 상기 제 3 전도성 비아들의 링 형상의 배열 내측에 배치된 캐비티를 포함하는 안테나 구조.
  20. 전자 장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징 내에 배치된 인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판에 장착된 프로세서; 및
    상기 하우징 내측 또는 외측에 배치된 안테나 구조를 포함하고, 상기 안테나 구조는,
    피딩부;
    유전체 기판;
    상기 유전체 기판 상에 서로 이격 배치된 제 1 기생 도전성 판들의 어레이;
    상기 제 1 기생 도전성 판들이 형성하는 배열의 중심에 배치된 제 2 기생 도전성 판;
    상기 제 2 기생 도전성 판에 접하도록 형성된 제 1 라인 도전체들; 및
    상기 제 1 라인 도전체와 수직 방향으로 배치되고, 상기 유전체 기판 모서리 부분에 배치된 제 2 라인 도전체들을 포함하는 전자 장치.
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