KR20210122956A - 다중 대역 안테나 장치 - Google Patents

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이선우
최두석
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Abstract

본 발명에서의 안테나 장치는, 제1 통신 대역의 RF(Radio Frequency) 신호를 송수신하도록 구성된 제1 안테나, 및 제1 통신 대역보다 중심 주파수가 높은 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 제2 안테나를 포함하되, 제1 및 제2 안테나들은 제1 및 제2 통신 대역의 RF 신호들을 반사하는 장벽의 관통 영역을 통해서 신호 처리부와 연결되고, 제1 안테나는 제1 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제1 방사체, 및 제1 방사체와 대칭적인 형상을 갖고 제1 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제2 방사체를 포함하고, 제2 안테나는 제1 방사체와 동일한 형상을 갖고 제2 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제3 방사체, 및 제2 방사체와 동일한 형상을 갖고 제2 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제4 방사체를 포함한다.

Description

다중 대역 안테나 장치{MULTI-BAND ANTENNA DEVICE}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 다중 대역 안테나 장치에 관한 것이다.
스마트 폰 및 스마트 시계 등과 같은 무선 통신 장치는 안테나 장치를 이용하여 다른 장치와 통신할 수 있다. 데이터의 전송량(throughput)을 증대시키기 위해서, 안테나 장치는 높은 주파수 대역의 무선 주파수(RF; radio frequencty) 신호를 이용하여 통신할 수 있다. 예를 들어, 안테나 장치는 5G(5th Generation)와 같은 무선 통신 시스템에서 사용되는 밀리미터파(mmWave) 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다.
한편, 무선 통신 장치의 크기가 제한되고 안테나 장치가 점유하는 공간이 제한됨에 따라, 안테나 장치와 인접한 다른 모듈이나 회로에도 불구하고 양호한 통신 성능을 제공하는 안테나가 요구될 수 있다. 예를 들어, 다중 대역의 무선 주파수 신호를 송수신하는 방사체들을 포함하는 안테나 장치가 요구될 수 있다. 방사체들의 크기가 소형화되고, 방사체들의 배치가 최적화된 안테나 장치가 요구될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제한된 공간 내에서 다중 대역의 무선 주파수 신호를 송수신하는 다중 대역 안테나 장치가 제공된다.
본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치는, 제1 통신 대역의 RF(Radio Frequency) 신호를 송수신하도록 구성된 제1 안테나, 및 상기 제1 통신 대역보다 중심 주파수가 높은 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 제2 안테나를 포함하되, 상기 제1 및 제2 안테나들은 상기 제1 및 제2 통신 대역의 RF 신호들을 반사하는 장벽의 관통 영역을 통해서 신호 처리부와 연결되고, 상기 제1 안테나는 상기 제1 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제1 방사체, 및 상기 제1 방사체와 대칭적인 형상을 갖고, 상기 제1 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제2 방사체를 포함하고, 상기 제2 안테나는 상기 제1 방사체와 동일한 형상을 갖고, 상기 제2 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제3 방사체, 및 상기 제2 방사체와 동일한 형상을 갖고, 상기 제2 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제4 방사체를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치는, 제1 통신 대역의 RF(Radio Frequency) 신호를 송수신하도록 구성되고, 제1 방사체를 포함하는 제1 안테나, 및 상기 제1 통신 대역보다 중심 주파수가 낮은 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 제2 안테나를 포함하되, 상기 제1 및 제2 안테나들은 상기 제1 및 제2 통신 대역의 RF 신호들을 반사하는 장벽의 관통 영역을 통해서 신호 처리부와 연결되고, 상기 제1 방사체는 상기 장벽의 상기 관통 영역에서 상기 장벽에 수직한 제1 방향으로 신장된 제1 형상, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 신장되고, 상기 제1 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제2 형상, 및 상기 제1 및 제2 형상들을 연결하고, 상기 제1 방향에서 상기 제2 방향을 향하여 예각으로 회전된 제3 방향으로 신장된 제3 형상을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치는, RF(Radio Frequency) 신호를 반사하는 장벽, 상기 장벽으로부터 상기 장벽에 수직한 제1 방향으로 이격되고, 제1 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 제1 안테나, 상기 장벽으로부터 상기 제1 방향으로 이격되고, 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 제2 안테나, 및 상기 장벽으로부터 상기 제1 방향의 반대 방향으로 이격되고, 상기 제1 또는 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 플레이트 형태의 방사체를 적어도 하나 포함하는 제3 안테나를 포함하되, 상기 제1 및 제2 안테나들은 상기 장벽의 관통 영역을 통해서 신호 처리부와 연결되고, 상기 제3 안테나는 상기 신호 처리부로부터 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 이격되어 위치하고, 상기 제1 안테나는 상기 제1 통신 대역의 제1 주파수에 대응하는 크기를 갖는 제1 방사체, 및 상기 제1 통신 대역의 제2 주파수에 대응하는 크기를 갖는 제2 방사체를 포함하고, 상기 제2 안테나는 상기 제1 방사체와 상이한 형상을 갖고, 상기 제2 통신 대역의 제3 주파수에 대응하는 크기를 갖는 제3 방사체, 및 상기 제2 방사체와 상이한 형상을 갖고, 상기 제2 통신 대역의 제4 주파수에 대응하는 크기를 갖는 제4 방사체를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제한된 공간 내에서 다중 대역의 무선 주파수 신호를 송수신하는 다중 대역 안테나 장치가 제공된다.
또한, 특정 통신 대역에서 신호의 세기가 보장되고, 방사 패턴이 특정 방향으로 집중되며, 칩의 크기가 감소된 안테나 장치가 제공된다.
본 명세서에서 첨부된 도면들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 스케일이 변형될 수 있고, 구성 요소들을 과장하거나 축소하여 도시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 안테나 장치를 예시적으로 구체화한 단면도이다.
도 3은 도 1의 엔드파이어 안테나 공간을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 엔드파이어 안테나를 예시적으로 구체화한 도면이다.
도 5는 도 1의 안테나 장치의 S-파라미터를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 안테나 장치를 예시적으로 구체화한 단면도이다.
도 8a은 도 6의 안테나 장치를 보여주는 평면도이다.
도 8b는 도 6의 엔드파이어 안테나를 예시적으로 구체화한 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 캐리어 집성을 적용하지 않은 도 6의 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다.
도 10a 내지 도 10c는 캐리어 집성을 적용한 도 6의 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 4-베이 안테나 장치를 보여주는 평면도이다.
도 12a 내지 도 12c는 제1 통신 대역에서 도 11의 4-베이 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다.
도 13a 내지 도 13c는 제2 통신 대역에서 도 11의 4-베이 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치를 보여주는 사시도이다.
도 15는 도 14의 안테나 장치를 예시적으로 구체화한 단면도이다.
도 16은 도 14의 안테나 장치를 보여주는 평면도이다.
도 17a 및 도 17b는 도 14의 엔드파이어 안테나를 예시적으로 구체화한 도면들이다.
도 18a 및 도 18b는 도 14의 엔드파이어 안테나를 예시적으로 구체화한 도면들이다.
도 19 내지 도 21은 도 14의 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 4-베이 안테나 장치를 보여주는 평면도이다.
도 23a 및 도 23b는 제1 통신 대역에서 도 22의 4-베이 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다.
도 24a 및 도 24b는 제2 통신 대역에서 도 22의 4-베이 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치를 보여주는 사시도이다.
도 26은 도 25의 안테나 장치를 예시적으로 구체화한 단면도이다.
도 27은 도 25의 안테나 장치를 보여주는 평면도이다.
도 28은 도 25의 엔드파이어 안테나를 예시적으로 구체화한 도면이다.
도 29는 도 25의 엔드파이어 안테나를 예시적으로 구체화한 도면이다.
도 30a 내지 도 30c는 제1 통신 대역에서 도 25의 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다.
도 31a 내지 도 31c는 제2 통신 대역에서 도 25의 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다.
도 32는 본 발명의 실시 예에 따른 4-베이 안테나 장치를 보여주는 평면도이다.
도 33a 내지 도 36b는 도 32의 4-베이 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다.
도 37은 본 발명의 실시 예에 따른 4-베이 안테나 장치의 급전 라인들을 예시적으로 보여주는 평면도이다.
도 38은 도 37의 4-베이 안테나 장치에 포함된 안테나 장치를 예시적으로 구체화한 단면도이다.
도 39는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치가 적용된 전자 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다.
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다. 이하에서, 설명의 편의를 위하여, 유사한 구성 요소들은 동일하거나 또는 유사한 참조 번호를 사용하여 표현된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치를 보여주는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치(100)의 사시도가 도시된다. 안테나 장치(100)는 스마트 폰 및 스마트 시계 등과 같은 무선 통신 장치에 포함되는 장치일 수 있다. 안테나 장치(100)는 무선 주파수(RF; radio frequencty) 신호를 이용하여 다른 무선 통신 장치 또는 기지국 등과 통신할 수 있다.
본 발명의 이해를 돕기 위해서, 제1 내지 제3 방향들이 정의된다. 제1 방향은 장벽(120)과 나란한 방향일 수 있다. 제2 방향은 제1 방향과 수직한 방향일 수 있다. 제3 방향은 제1 및 제2 방향들로 정의된 평면에 수직한 방향일 수 있다. 다만, 제1 내지 제3 방향들은 서로 구별되기 위해서 정의된 임의의 방향들에 불과하고, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않으며, 구체적인 설명과 함께 제1 내지 제3 방향들은 다른 방향들로 정의될 수 있다.
안테나 장치(100)는 엔드파이어 안테나 공간(110), 장벽(120), 패치 안테나 공간(130), 및 급전(feed) 공간(140)을 포함할 수 있다. 안테나 장치(100)의 급전 공간(140)은 신호 처리부(150)와 연결될 수 있다. 엔드파이어 안테나 공간(110)은 제1 및 제2 엔드파이어 안테나들(111, 112)을 포함할 수 있다. 엔드파이어 안테나는 RF 신호의 세기에 대응하는 방사 패턴이 단일 방향으로 집중하여 형성되는 안테나일 수 있다. 엔드파이어 안테나는 RF 신호에 대응하는 전파를 특정 방향으로 방사하므로, 저전력 또는 소형 RF 통신 장치에 적합한 안테나일 수 있다.
제1 엔드파이어 안테나(111)는 제1 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 다이폴 안테나(dipole antenna)일 수 있다. 제1 엔드파이어 안테나(111)는 제1 및 제2 방사체들(111a, 111b)을 포함할 수 있다. 제2 엔드파이어 안테나(112)는 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 다이폴 안테나일 수 있다. 제2 엔드파이어 안테나(112)는 제3 및 제4 방사체들(112a, 112b)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나들(111, 112)은 서로 상이한 크기를 가짐에 따라 상이한 통신 대역의 RF 신호를 송수신할 수 있다.
제1 내지 제4 방사체들(111a, 111b, 112a, 112b)은 상이한 전도성 레이어에 형성된 방사체들일 수 있다. 좀 더 상세하게는, 엔드파이어 안테나 공간(110)은 제1 내지 제4 전도성 레이어들(L1~L4)에 각각 형성된 제1 내지 제4 방사체들(111a, 111b, 112a, 112b)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 전도성 레이어들(L1~L4)은 제3 방향의 반대 방향으로 적층될 수 있다.
장벽(120)은 엔드파이어 안테나 공간(110) 및 패치 안테나 공간(130) 사이에 위치할 수 있다. 장벽(120)은 제1 및 제2 엔드파이어 안테나들(111, 112)의 방사 패턴이 제2 방향의 반대 방향을 향하여 형성되도록 RF 신호를 반사하는 금속 재질의 장벽일 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 장벽(120)은 구리(Cu) 재질의 장벽일 수 있다.
장벽(120)은 적어도 하나의 관통 영역(121)을 포함할 수 있다. 관통 영역(121)은 제1 내지 제4 방사체들(111a, 111b, 112a, 112b)과 연결된 제1 내지 제4 급전 라인들이 장벽(120)을 관통하는 영역일 수 있다. 급전 라인은 엔드 파이어 안테나의 RF 신호를 송수신하는 방사체(예를 들어, 111a)를 신호 처리부(150)와 연결하고, RF 신호를 전송하는 도선일 수 있다.
패치 안테나 공간(130)은 패치 안테나(131) 및 복수의 EBG(Electromagnetic Band Gap) 구조체(132)들을 포함할 수 있다. 패치 안테나(131)는 RF 신호를 송수신하는 플레이트(plate) 형태의 방사체를 적어도 하나 포함할 수 있다. 복수의 EBG 구조체(132)들은 유전체 재질의 기판 상에 주기적으로 배치된 금속 패턴들로써, 특정 주파수 대역의 RF 신호를 차단하는 구조체들일 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 패치 안테나(131)는 제1 통신 대역 또는 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하는 플레이트 형태의 방사체를 적어도 하나 포함할 수 있다.
급전 공간(140)은 안테나를 통해서 송수신된 RF 신호를 급전하는 공간일 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 방사체들(111a, 111b, 112a, 112b)들은 관통 영역(121) 및 급전 공간(140)을 경유하는 제1 내지 제4 급전 라인들을 통해서 신호 처리부(150)와 연결될 수 있다. 급전 공간(140)에 대한 상세한 설명은 도 38과 함께 후술될 것이다. 예를 들어, 패치 안테나(131)의 플레이트 형태의 방사체는 급전 공간(140)을 경유하는 제5 급전 라인을 통해서 신호 처리부(150)와 연결될 수 있다.
신호 처리부(150)는 안테나를 통해서 송수신된 RF 신호를 처리하는 모듈일 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 신호 처리부(150)는 안테나 장치(100)와 별도로 제조되는 모듈일 수 있다. 예를 들어, 신호 처리부(150)는 제1 엔드파이어 안테나(111)를 통해서 송수신된 제1 통신 대역의 RF 신호 및 제2 엔드파이어 안테나(112)를 통해서 송수신된 제2 통신 대역의 RF 신호를 처리하는 모듈일 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 제한된 공간에서 다중 대역의 RF 신호들을 처리하는 안테나 장치가 제공될 수 있다. 예를 들어, 5G(5th Generation) 무선 통신 시스템에서 사용되는 복수의 밀리미터파(mmWave) 주파수 대역들을 지원하는 안테나 장치가 제공될 수 있다. 다음의 표를 참조하면, 5G 무선 통신 시스템, 즉, NR(New Radio)의 동작 대역이 설명된다.
Figure pat00001
표 1을 참조하면, NR의 대역 번호에 따른 업-링크 동작 대역, 다운-링크 동작 대역, 및 이중통신(duplex) 모드가 설명된다. 이 때, 시간 분할 이중화(TDD; Time Division Duplexing) 방식은 업-링크 및 다운-링크 각각에 대해서 동일한 주파수 대역을 사용하며, 시간대(time slot)를 달리하여 데이터를 전송하는 방식을 의미할 수 있다.
이하에서, 26.5GHz 내지 29.5GHz 사이의 주파수를 사용하는 N257 대역을 제1 통신 대역으로 정의하고, 37.0GHz 내지 40.0GHz 사이의 주파수를 사용하는 N260 대역을 제2 통신 대역으로 정의하며, 이중 대역에서 동작하는 안테나 장치의 구조를 예시적으로 설명할 것이다. 예를 들어, 제1 통신 대역의 중심 주파수는 28GHz일 수 있다. 제2 통신 대역의 중심 주파수는 39GHz일 수 있다.
도 2는 도 1의 안테나 장치를 예시적으로 구체화한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 도 1의 안테나 장치의 단면도가 도시된다. 본 발명의 이해를 돕기 위해서, 도 1과 상이한 스케일로 엔드파이어 안테나 공간(110)이 설명된다.
엔드파이어 안테나 공간(110)은 복수의 전도성 레이어들(L1~L8) 및 코어 레이어(CL)를 포함할 수 있다. 코어 레이어(CL)는 공정 과정에서 안테나 장치의 중심이 되는 레이어일 수 있다. 예를 들어, 코어 레이어(CL)는 장벽(120)에 수직하여 배치되고, 제1 안테나 및 제2 안테나 사이에 위치할 수 있다. 전도성 레이어는 방사체가 형성되는 레이어일 수 있다. 엔드파이어 안테나 공간(110)은 8개의 전도성 레이어들(L1~L8)을 포함하는 것으로 도시되나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않으며, 전도성 레이어들의 수는 증가 또는 감소할 수 있다.
제1 및 제2 전도성 레이어들(L1, L2)에 각각 형성된 제1 및 제2 방사체들(111a, 111b)은 제1 통신 대역의 RF 신호를 송수신할 수 있다. 제1 방사체(111a)에서 송수신된 RF 신호는 제1 비아(V1)들 및 방사체들(111c, 111d, 111e, 111f)을 통해서 급전 공간(140)으로 전송될 수 있다. 이 때, 비아는 제3 방향으로 이격된 전도성 레이어들을 연결하고 RF 신호를 전송하는 구성일 수 있다. 방사체들(111c, 111d, 111e)은 RF 신호의 송수신과 무관하고 공정 과정에서 전도성 레이어에 형성된 방사체들일 수 있다. 방사체(111f)는 RF 신호를 급전 공간(140)으로 전송하는 회로처럼 동작할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, RF 신호를 전송하는 급전 라인의 적어도 일부는 비아들 및 방사체들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 방사체(111a)와 연결된 제1 급전 라인은 제1 비아(V1)들, 방사체들(111c, 111d, 111e, 111f)을 포함할 수 있다.
본 발명의 이해를 돕기 위해서, 제2 방사체(111b)를 도 2의 단면도에 함께 나타내었으나, 제2 방사체(111b)는 도 2의 단면도에 대응하는 평면으로부터 제1 방향으로 이격되어 위치할 수 있다. 제2 방사체(111b)에서 송수신된 RF 신호는 다른 제1 비아들 및 다른 방사체들을 통해서 급전 공간(140)으로 전송될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 방사체들(111a, 111b) 각각은 서로 다른 급전 라인을 이루는 적어도 하나의 비아 및 적어도 하나의 방사체를 통해서 급전 공간(140)으로 연결될 수 있다.
제3 및 제4 전도성 레이어들(L3, L4)에 각각 형성된 제3 및 제4 방사체들(112a, 112b)은 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신할 수 있다. 제3 방사체(112a)에서 송수신된 RF 신호는 제2 비아(V2) 및 방사체(112c)를 통해서 급전 공간(140)으로 전송될 수 있다. 방사체(112c)는 RF 신호를 급전 공간(140)으로 전송하는 회로처럼 동작할 수 있다.
본 발명의 이해를 돕기 위해서, 제4 방사체(112b)를 도 2의 단면도에 함께 나타내었으나, 제4 방사체(112b)는 도 2의 단면도에 대응하는 평면으로부터 제1 방향으로 이격되어 위치할 수 있다. 제4 방사체(112b)에서 송수신된 RF 신호는 다른 제2 비아들 및 다른 방사체들을 통해서 급전 공간(140)으로 전송될 수 있다. 즉, 제3 및 제4 방사체들(112a, 112b) 각각은 서로 다른 급전 라인을 이루는 적어도 하나의 비아 및 적어도 하나의 방사체를 통해서 급전 공간(140)으로 연결될 수 있다. 급전 공간(140)은 제3 방향의 반대 방향에 위치한 다른 모듈(예를 들어, 도 1의 신호 처리부(150))과 연결될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 패치 안테나 공간(130)에 포함된 패치 안테나는 코어 레이어(CL)에서 제3 방향으로 적층된 전도성 레이어에 형성된 플레이트 형태의 안테나일 수 있다. 예를 들어, 제2 전도성 레이어(L2)는 제2 방향으로 신장될 수 있다. 제2 전도성 레이어(L2)의 일부는 패치 안테나 공간(130)에 위치할 수 있다. 패치 안테나 공간(130)에 포함된 제2 전도성 레이어(L2)의 일부에서 패치 안테나에 대응하는 플레이트 형태의 방사체가 형성될 수 있다.
도 3은 도 1의 엔드파이어 안테나 공간을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 도 1의 엔드파이어 안테나 공간(110)이 예시적으로 도시된다. 엔드파이어 안테나 공간(110)은 복수의 영역들(R1~R6)을 포함할 수 있다. 영역은 하나의 엔드파이어 안테나, 즉, 한 쌍의 방사체들이 위치할 수 있는 영역일 수 있다. 제1 내지 제3 영역들(R1~R3)은 코어 레이어(CL)의 제3 방향에 위치한 영역으로써, 제1 방향으로 나란히 위치하는 영역들일 수 있다. 제4 내지 제6 영역들(R4~R6)은 코어 레이어(CL)의 제3 방향의 반대 방향에 위치한 영역으로써, 제1 방향으로 나란히 위치하는 영역들일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 이중 대역에서 동작하는 안테나 장치에 포함된 엔드파이어 안테나들의 위치가 제공될 수 있다. 좀 더 상세하게는, 코어 레이어(CL)에서 제3 방향으로 이격되어 제1 엔드파이어 안테나의 제1 및 제2 방사체들(111a, 111b)이 위치할 수 있다. 코어 레이어(CL)에서 제3 방향의 반대 방향으로 이격되어 제2 엔드파이어 안테나의 제3 및 제4 방사체들(112a, 112b)이 위치할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나들은 제3 방향으로 중첩되어 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 엔드파이어 안테나에 포함된 제1 및 제2 방사체들(111a, 111b)은 제2 영역(R2)에 위치할 수 있다. 제2 엔드파이어 안테나에 포함된 제3 및 제4 방사체들(112a, 112b)은 제5 영역(R5)에 위치할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나들은 제1 방향으로 이격되어 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것과 달리, 제1 엔드파이어 안테나에 포함된 제1 및 제2 방사체들(111a, 111b)은 제1 영역(R1)에 위치할 수 있다. 제2 엔드파이어 안테나에 포함된 제3 및 제4 방사체들(112a, 112b)은 제6 영역(R6)에 위치할 수 있다.
또는, 제1 엔드파이어 안테나에 포함된 제1 및 제2 방사체들(111a, 111b)은 제3 영역(R3)에 위치하고, 제2 엔드파이어 안테나에 포함된 제3 및 제4 방사체들(112a, 112b)은 제4 영역(R4)에 위치할 수 있다.
도 4는 도 1의 엔드파이어 안테나를 예시적으로 구체화한 도면이다. 도 4를 참조하면, 도 1의 제1 엔드파이어 안테나(111)가 예시적으로 도시된다. 제1 엔드파이어 안테나(111)는 제1 통신 대역에서 동작하는 다이폴 안테나일 수 있다. 제1 엔드파이어 안테나(111)는 제1 및 제2 방사체들(111a, 111b)을 포함할 수 있다.
제1 방사체(111a)는 연속하여 연결된 제1 형상(111a-1) 및 제2 형상(111a-2)을 포함할 수 있다. 제1 형상(111a-1)은 제1 방향의 반대 방향으로 제2 방향의 폭이 넓어지는 형상일 수 있다. 제2 형상(111a-2)은 제1 급전 라인으로 관통된 장벽의 관통 영역에서 제2 방향의 반대 방향으로 신장되고 제1 형상(111a-1)과 연결되는 형상일 수 있다.
제2 방사체(111b)는 연속하여 연결된 제1 형상(111b-1) 및 제2 형상(111b-2)을 포함할 수 있다. 제1 형상(111b-1)은 제1 방향으로 제2 방향의 폭이 넓어지는 형상일 수 있다. 제2 형상(111b-2)은 제2 급전 라인으로 관통된 장벽의 관통 영역에서 제2 방향의 반대 방향으로 신장되고 제1 형상(111b-1)과 연결되는 형상일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 및 제2 방사체들(111a, 111b)은 제1 통신 대역에 대응하는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 방향의 폭이 제1 길이(L1a)이고 제1 방향의 폭이 제2 길이(L2a)인 제1 형상(111a-1)은 제1 통신 대역의 신호와 공진할 수 있다. 제1 형상(111b-1)은 제1 형상(111a-1)과 크기가 동일하고 대칭인 형상일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 및 제2 방사체들(111a, 111b)의 형상들을 기반으로 특정 통신 대역의 대역폭이 넓어지는 커플링(coupling) 특성을 갖는 안테나 장치가 제공될 수 있다. 예를 들어, 제3 방향으로 이격된 전도성 레이어들에 각각 형성되고 제2 방향으로 제3 길이(L3a)만큼 신장된 제2 형상들(111a-2, 111b-2)을 통해서 RF 신호가 급전됨에 따라, 제1 통신 대역의 대역폭이 넓어지는 커플링 특성을 갖는 안테나 장치가 제공될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 및 제2 방사체들(111a, 111b)은 서로 제1 방향으로 이격 거리(SD)만큼 이격될 수 있다. 예를 들어, 제2 방사체(111b)의 제2 형상(111b-2)은 제1 방사체(111a)의 제2 형상(111a-2)으로부터 제1 방향을 따라 이격 거리(SD)만큼 이격될 수 있다. 이에 따라, 제1 방사체(111a)의 제1 형상(111a-1)과 제2 방사체(111b)의 제1 형상(111b-1)은 제3 방향으로 일부 중첩될 수 있다. 이 때, 이격 거리(SD)에 따라, 안테나 장치의 대역폭, 이득, 및 중심 주파수 등과 같은 통신 특성이 달라질 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제2 엔드파이어 안테나는 제1 엔드파이어 안테나와 유사한 형상들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 엔드파이어 안테나의 제3 및 제4 방사체들은 제2 통신 대역에 대응하는 크기를 갖고 제1 형상들(111a-1, 111b-1)과 유사한 형상들을 포함할 수 있다. 제3 방사체에 포함된 형상은 제3 급전 라인과 연결될 수 있다. 제4 방사체에 포함된 형상은 제4 급전 라인과 연결될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 방향의 반대 방향으로 제2 방향의 폭이 넓어지는 제1 방사체(111a) 및 제1 방향으로 제2 방향의 폭이 넓어지는 제2 방사체(111b)를 포함하는 보우 타이(bow tie) 타입의 엔드파이어 안테나가 제공될 수 있다.
도 5는 도 1의 안테나 장치의 S-파라미터를 나타내는 그래프이다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 도 1의 안테나 장치(100)의 S-파라미터가 예시적으로 도시된다. 그래프의 가로축은 안테나 장치가 송수신하는 RF 신호의 주파수를 기가헤르츠(GHz; Gigahertz) 단위로 나타낸다. 그래프의 세로축은 S-파라미터를 데시벨(dB; decibel) 단위로 나타낸다. S-파라미터는 안테나 장치의 입력 신호 대 출력 신호의 크기 비로써, 주파수 대역에 따른 안테나 장치의 방사 특성을 나타내는 파라미터를 의미할 수 있다.
제1 엔드파이어 안테나(111)의 주파수 대역에 따른 S-파라미터는 실선으로 도시된다. 제2 엔드파이어 안테나(112)의 주파수 대역에 따른 S-파라미터는 파선으로 도시된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 안테나 장치(100)는 임계 값 이하의 S-파라미터를 갖는 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 엔드파이어 안테나(111)는 26.5GHz 및 29.5GHz 사이의 제1 통신 대역(CB1)에서 임계 값인 -5dB보다 낮은 S-파라미터를 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 엔드파이어 안테나(111)는 제1 통신 대역(CB1)에서 동작할 수 있다.
예를 들어, 제2 엔드파이어 안테나(112)는 37.0GHz 및 40.0GHz 사이의 제2 통신 대역(CB2)에서 임계 값인 -5dB보다 낮은 S-파라미터를 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 엔드파이어 안테나(112)는 제2 통신 대역(CB2)에서 동작할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 통신 대역(CB1) 및 제2 통신 대역(CB2)에서 RF 신호를 송수신하는 다중 대역 안테나 장치가 제공될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치를 보여주는 사시도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치(200)의 사시도가 도시된다. 장벽(220), 관통 영역(221), 패치 안테나 공간(230), 패치 안테나(231), 급전 공간(240), 및 신호 처리부(250)는 도 1의 장벽(120), 관통 영역(121), 패치 안테나 공간(130), 패치 안테나(131), 급전 공간(140), 및 신호 처리부(150)와 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
엔드파이어 안테나 공간(210)은 제1 및 제2 엔드파이어 안테나들(211, 212)을 포함할 수 있다. 제1 엔드파이어 안테나(211)는 제1 및 제2 방사체들(211a, 211b)을 포함할 수 있다. 제2 엔드파이어 안테나(212)는 제3 및 제4 방사체들(212a, 212b)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 내지 제4 방사체들(211a, 211b, 212a, 212b)은 도 1의 제1 내지 제4 방사체들(111a, 111b, 112a, 112b)보다 제2 방향의 폭이 좁을 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 내지 제4 방사체들(211a, 211b, 212a, 212b)은 도 1의 제1 내지 제4 방사체들(111a, 111b, 112a, 112b)과 유사한 방사 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1의 제1 방사체(111a)는 제1 방향과 평행한 축을 기준으로 대칭적인 방사 패턴을 가질 수 있다. 방사 패턴이 대칭적이므로, 대칭 축을 기준으로 절반에 대응하는 방사체만 존재하여도, 본래의 방사 패턴을 생성할 수 있다. 이에 따라, 제1 방사체(211a)는 도 1의 제1 방사체(111a)와 유사한 방사 특성을 가질 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 방사 패턴의 대칭성을 기반으로 방사체의 크기를 감소시킴으로써, 보우 타이 타입의 엔드파이어 안테나들보다 감소된 크기를 갖는 하프 보우 타이(half bow tie) 타입의 엔드파이어 안테나들(211, 212)이 제공될 수 있다.
도 7은 도 6의 안테나 장치를 예시적으로 구체화한 단면도이다. 도 7을 참조하면, 도 6의 안테나 장치의 단면도가 도시된다. 본 발명의 이해를 돕기 위해서, 도 6과 상이한 스케일로 엔드파이어 안테나 공간(210)이 설명된다.
제1 내지 제4 방사체들(211a, 211b, 212a, 212b)의 제2 방향의 폭은 도 2의 제1 내지 제4 방사체들(111a, 111b, 112a, 112b)의 제2 방향의 폭보다 좁을 수 있다. 예를 들어, 제1 방사체(211a)의 제2 방향의 폭은 도 2의 제1 방사체(111a)의 제2 방향의 폭보다 좁을 수 있다. 이에 따라, 엔드파이어 안테나 공간(210)의 크기는 도 2의 엔드파이어 안테나 공간(110)의 크기보다 작을 수 있다.
도 8a은 도 6의 안테나 장치를 보여주는 평면도이다. 도 8을 참조하면, 제1 엔드파이어 안테나의 제1 및 제2 방사체들(211a, 211b)과 제2 엔드파이어 안테나의 제3 및 제4 방사체들(212a, 212b)의 형상 및 배치가 예시적으로 도시된다. 예시적인 실시 예에서, 제1 및 제2 방사체들(211a, 211b)은 제3 및 제4 방사체들(212a, 212b)보다 제2 방향의 반대 방향으로 더 신장된 형상을 가질 수 있다.
도 8b는 도 6의 엔드파이어 안테나를 예시적으로 구체화한 도면이다. 도 8b를 참조하면, 도 6의 제1 엔드파이어 안테나(211)가 예시적으로 도시된다. 제1 엔드파이어 안테나(211)는 제1 통신 대역에서 동작하는 다이폴 안테나일 수 있다. 제1 엔드파이어 안테나(211)는 제1 및 제2 방사체들(211a, 211b)을 포함할 수 있다. 제2 방사체(211b)는 제1 방사체(211a)로부터 제1 방향으로 이격 거리(SD)만큼 이격될 수 있다.
제1 방사체(211a)는 연속하여 연결된 제1 형상(211a-1) 및 제2 형상(211a-2)을 포함할 수 있다. 제2 형상(211a-2)은 도 4의 제2 형상(111a-2)과 유사한 형상일 수 있다. 제1 형상(211a-1)은 제1 방향의 반대 방향으로 제2 방향의 폭이 넓어지는 형상일 수 있다. 제1 형상(211a-1)은 제1 변, 제2 변, 및 제1 및 제2 변들을 연결하는 적어도 하나의 변을 포함하는 형상일 수 있다. 이 때, 제1 변은 연결된 제2 형상(211a-2)에서 제1 방향의 반대 방향으로 신장된 변일 수 있고, 제2 변은 제1 변의 제1 방향의 반대 방향의 끝에서 제2 방향으로 신장된 변일 수 있다. 제2 방사체(211b)는 제2 방향과 평행한 축을 기준으로 제1 방사체(211a)와 대칭적인 형상들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 형상(211a-1)은 도 4의 제1 형상(111a-1)보다 제2 방향의 폭이 좁을 수 있다. 예를 들어, 제1 형상(211a-1)의 제2 방향의 폭인 제1 길이(L1ax)는 도 4의 제1 형상(111a-1)의 제2 방향의 폭인 제1 길이(L1a)의 절반일 수 있다. 이에 따라, 좁은 공간에서 구현되는 엔드파이어 안테나가 제공될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제2 엔드파이어 안테나는 제1 엔드파이어 안테나와 유사한 형상들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 엔드파이어 안테나의 제3 및 제4 방사체들은 제2 통신 대역에 대응하는 크기를 갖고 제1 형상들(211a-1, 211b-1)과 유사한 형상들을 포함할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 캐리어 집성을 적용하지 않은 도 6의 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다. 도 6 및 도 9a를 참조하면, 캐리어 집성(CA; carrier aggregation)을 적용하지 않은 안테나 장치(200)의 S-파라미터가 안테나의 포트 조건을 달리한 실시 예들에 대해서 예시적으로 도시된다.
이 때, S-파라미터는 입력 포트의 전압 크기 대 출력 포트의 전압 크기의 비를 나타낸 것일 수 있다. 포트 조건을 달리하는 것은 입력 포트와 연결된 엔드파이어 안테나의 방사체 및 출력 포트와 연결된 엔드파이어 안테나의 방사체를 다르게 설정하는 것을 의미할 수 있다.
이 때, CA는 상이한 주파수 대역들을 병합하여 사용하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, CA를 적용하는 경우, 제1 통신 대역(CB1)에 대응하는 제1 엔드파이어 안테나(211) 및 제2 통신 대역(CB2)에 대응하는 제2 엔드파이어 안테나(212)는 동시에 동작할 수 있다.
예를 들어, CA를 적용하지 않은 경우, 제1 통신 대역(CB1)에 대응하는 제1 엔드파이어 안테나(211) 및 제2 통신 대역(CB2)에 대응하는 제2 엔드파이어 안테나(212)는 각각 하나씩 동작(즉, 제1 통신 대역의 통신과 제2 통신 대역의 통신을 따로 수행)할 수 있다.
도 9a를 참조하면, 제1 통신 대역(CB1)에서 임계 값(예를 들어, -5dB) 이하의 S-파라미터를 갖는 안테나들의 S-파라미터 파형이 예시적으로 도시된다. 또한, 제2 통신 대역(CB2)에서 임계 값 이하의 S-파라미터를 갖는 안테나들의 S-파라미터 파형이 예시적으로 도시된다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, CA를 적용하지 않고 제1 및 제2 통신 대역들(CB1, CB2)에서 RF 신호를 송수신하는 다중 대역 안테나 장치가 제공될 수 있다.
도 6 및 도 9b를 참조하면, CA를 적용하지 않은 안테나 장치(200)의 제1 통신 대역(CB1)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 방사 패턴은 RF 신호에 대응하는 전자기파의 세기가 안테나에서 감지되는 기준 크기 이상인 공간을 나타내는 패턴일 수 있다. 안테나 장치(200)는 그래프의 중심에 위치할 수 있다. 제2 방향은 장벽(220)에 의해서 제1 통신 대역(CB1)의 RF 신호가 반사되는 방향일 수 있다. 제2 방향의 반대 방향은 제1 엔드파이어 안테나(211)에 의해서 제1 통신 대역(CB1)의 RF 신호가 집중적으로 방사되는 방향일 수 있다.
도 6 및 도 9c를 참조하면, CA를 적용하지 않은 안테나 장치(200)의 제2 통신 대역(CB2)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 예시적인 실시 예에서, 방사 패턴이 최대가 되는 지점을 미세 튜닝으로 조절할 수 있다. 미세 튜닝은 안테나를 구성하는 방사체의 모양을 조정하여 방사 패턴이 최대가 되는 지점을 조절하는 것일 수 있다.
예를 들어, 안테나 장치(200)의 제2 통신 대역(CB)에서의 방사 패턴은 -116deg에서 최대가 될 수 있다. 미세 튜닝을 적용하여, 제2 통신 대역(CB)에서의 방사 패턴이 최대가 되는 각도를 -116deg에서 -90deg로 변경할 수 있다. 도 9a 내지 도 9c에서 도시된 바와 같이, CA를 적용하지 않은 도 6의 안테나 장치(200)는 제1 및 제2 통신 대역들(CB1, CB2)에서 동작할 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 캐리어 집성을 적용한 도 6의 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다. 도 6 및 도 10a를 참조하면, CA를 적용한 안테나 장치(200)의 S-파라미터가 예시적으로 도시된다. 좀 더 상세하게는, 제1 통신 대역(CB1)에서 임계 값(예를 들어, -5dB) 이하의 S-파라미터를 갖는 안테나들의 S-파라미터 파형 및 제2 통신 대역(CB2)에서 임계 값 이하의 S-파라미터를 갖는 안테나들의 S-파라미터 파형이 예시적으로 도시된다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, CA를 적용하고 제1 및 제2 통신 대역들(CB1, CB2)에서 RF 신호를 송수신하는 다중 대역 안테나 장치가 제공될 수 있다.
도 6 및 도 10b를 참조하면, CA를 적용한 안테나 장치(200)의 제1 통신 대역(CB1)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 도 6 및 도 10c를 참조하면, CA를 적용한 안테나 장치(200)의 제2 통신 대역(CB2)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 도 10a 내지 도 10c에서 도시된 바와 같이, CA를 적용한 도 6의 안테나 장치(200)는 제1 및 제2 통신 대역들(CB1, CB2)에서 동작할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 4-베이 안테나 장치를 보여주는 평면도이다. 도 11을 참조하면, 하프 보우 타이 타입의 4-베이 안테나 장치가 예시적으로 도시된다. 4-베이 안테나 장치에 포함된 안테나 장치들(200a~200d) 각각은 도 6의 안테나 장치(200)와 유사한 구성을 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 4-베이 안테나 장치의 엔드파이어 안테나 공간은 제2 방향으로 폭(Lw1)을 가질 수 있다. 엔드파이어 안테나 공간에 포함된 엔드파이어 안테나는 이웃하는 엔드파이어 안테나와 제1 방향으로 폭(Lw2)만큼 이격될 수 있다. 4-베이 안테나 장치의 패치 안테나 공간은 제2 방향으로 폭(Lw2) 및 제1 방향으로 폭(Lw3)을 가질 수 있다. 예를 들어, 폭(Lw1)은 약 2mm, 폭(Lw2)은 약 5mm, 그리고 폭(Lw3)은 약 20mm일 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 제1 통신 대역에서 도 11의 4-베이 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다. 도 12a를 참조하면, 도 11의 4-베이 안테나 장치의 제1 통신 대역(CB1)에서의 S-파라미터가 예시적으로 도시된다. 도 12b를 참조하면, CA를 적용하지 않은 도 11의 4-베이 안테나 장치의 제1 통신 대역(CB1)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 도 12c를 참조하면, CA를 적용한 도 11의 4-베이 안테나 장치의 제1 통신 대역(CB1)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다.
예시적인 실시 예에서, 안테나 장치는 임계 값 이하의 S-파라미터를 갖는 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 12a를 참조하면, 제1 통신 대역(CB1)에서 -5dB 이하의 S-파라미터를 갖는 안테나는 제1 통신 대역(CB1)의 통신에 사용될 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 제2 통신 대역에서 도 11의 4-베이 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다. 도 13a를 참조하면, 도 11의 4-베이 안테나 장치의 제2 통신 대역(CB2)에서의 S-파라미터가 예시적으로 도시된다. 도 13b를 참조하면, CA를 적용하지 않은 도 11의 4-베이 안테나 장치의 제2 통신 대역(CB2)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 도 13c를 참조하면, CA를 적용한 도 11의 4-베이 안테나 장치의 제2 통신 대역(CB2)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다.
예시적인 실시 예에서, 안테나 장치는 임계 값 이하의 S-파라미터를 갖는 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 13a를 참조하면, 제2 통신 대역(CB2)에서 -5dB 이하의 S-파라미터를 갖는 안테나는 제2 통신 대역(CB2)의 통신에 사용될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치를 보여주는 사시도이다. 도 14를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치(300)의 사시도가 도시된다. 장벽(320), 관통 영역(321), 패치 안테나 공간(330), 패치 안테나(331), 급전 공간(340), 및 신호 처리부(350)는 도 1의 장벽(120), 관통 영역(121), 패치 안테나 공간(130), 패치 안테나(131), 급전 공간(140), 및 신호 처리부(150)와 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
엔드파이어 안테나 공간(310)은 제1 및 제2 엔드파이어 안테나들(311, 312)을 포함할 수 있다. 제1 엔드파이어 안테나(311)는 제1 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 다이폴 안테나일 수 있다. 제1 엔드파이어 안테나(311)는 제1 및 제2 방사체들(311a, 311b)을 포함할 수 있다. 제1 방사체(311a)는 제3 및 제4 전도성 레이어들(L3, L4)에 형성된 방사체들 및 방사체들을 연결하는 비아를 포함할 수 있다. 제2 방사체(311b)는 제4 전도성 레이어(L4)에 형성된 방사체일 수 있다.
제2 엔드파이어 안테나(312)는 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 다이폴 안테나일 수 있다. 제2 엔드파이어 안테나(312)는 제3 및 제4 방사체들(312a, 312b)을 포함할 수 있다. 제3 방사체(312a)는 제1 전도성 레이어(L1)에 형성된 방사체일 수 있다. 제4 방사체(312b)는 제1 및 제2 전도성 레이어들(L1, L2)에 형성된 방사체들 및 방사체들을 연결하는 비아를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 동일한 전도성 레이어에 RF 신호를 송수신하는 방사체들이 형성되는 다이폴 안테나가 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 엔드파이어 안테나(311)는 제1 및 제2 방사체들(311a, 311b)에 각각 포함되고 제4 전도성 레이어(L4)에서 제1 방향으로 신장된 한 쌍의 형상들을 통해서 제1 통신 대역(CB1)의 RF 신호를 송수신할 수 있다. 제2 엔드파이어 안테나(312)는 제3 및 제4 방사체들(312a, 312b)에 각각 포함되고 제1 전도성 레이어(L1)에서 제1 방향으로 신장된 한 쌍의 형상들을 통해서 제2 통신 대역(CB2)의 RF 신호를 송수신할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 방사체들(311a, 311b, 312a, 312b)이 일정한 폭을 갖고 제1 방향으로 신장되는 형상들을 통해서 제1 및 제2 통신 대역(CB1, CB2)의 RF 신호를 송수신함으로써, 감소된 크기로 구현되는 스트립(strip) 타입의 엔드파이어 안테나들(311, 312)이 제공될 수 있다.
도 15는 도 14의 안테나 장치를 예시적으로 구체화한 단면도이다. 도 15를 참조하면, 도 14의 안테나 장치의 단면도가 도시된다. 본 발명의 이해를 돕기 위해서, 도 14와 상이한 스케일로 엔드파이어 안테나 공간(310)이 설명된다.
제1 방사체(311a)는 제3 전도성 레이어(L3)의 방사체 및 제4 전도성 레이어(L4)의 방사체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 방사체(311a)는 연속하여 연결된 제1 내지 제3 형상들(311a-1, 311a-2, 311a-3)을 포함할 수 있다. 제1 형상(311a-1)에 대응하는 방사체는 제4 전도성 레이어(L4)에 포함될 수 있다. 연결된 제2 및 제3 형상들(311a-2, 311a-3)에 대응하는 방사체는 제3 전도성 레이어(L3)에 포함될 수 있다. 제1 형상(311a-1)에 대응하는 방사체와 연결된 제2 및 제3 형상들(311a-2, 311a-3)에 대응하는 방사체는 제1 비아(V1)를 통해서 연결될 수 있다. 제1 방사체(311a)의 형상에 대한 상세한 설명은 도 17a 및 17b와 함께 후술될 것이다. 제1 방사체(311a)는 제1 비아(V1) 및 방사체(311c)를 통해서 급전 공간(340)으로 연결될 수 있다.
제2 방사체(311b)는 제4 전도성 레이어(L4)에 형성될 수 있다. 본 발명의 이해를 돕기 위해서, 제2 방사체(311b)를 도 15의 단면도에 함께 나타내었으나, 제2 방사체(311b)는 도 15의 단면도에 대응하는 평면으로부터 제1 방향으로 이격되어 위치할 수 있다.
제3 방사체(312a)는 제1 전도성 레이어(L1)에 형성될 수 있다. 제3 방사체(312a)는 제2 비아(V2)들 및 방사체들(312c~312f)을 통해서 급전 공간(340)으로 연결될 수 있다.
제4 방사체(312b)는 제2 비아를 통해서 연결된 제1 전도성 레이어(L1)의 방사체 및 제2 전도성 레이어(L2)의 방사체를 포함할 수 있다. 본 발명의 이해를 돕기 위해서, 제4 방사체(312b)를 도 15의 단면도에 함께 나타내었으나, 제4 방사체(312b)는 도 15의 단면도에 대응하는 평면으로부터 제1 방향으로 이격되어 위치할 수 있다. 제4 방사체(312b)의 형상에 대한 상세한 설명은 도 18a 및 18b와 함께 후술될 것이다.
도 16은 도 14의 안테나 장치를 보여주는 평면도이다. 도 16을 참조하면, 제1 엔드파이어 안테나의 제1 및 제2 방사체들(311a, 311b)과 제2 엔드파이어 안테나의 제3 및 제4 방사체들(312a, 312b)의 형상 및 배치가 예시적으로 도시된다.
제1 및 제3 방사체들(311a, 312a)은 제2 방향의 반대 방향으로 신장되는 형상, 제1 각도(ANG1)와 경사를 이루는 방향으로 신장되는 형상, 및 제1 방향의 반대 방향으로 신장되는 형상을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 각도(ANG1)는 예각일 수 있다. 제1 방사체(311a)는 제3 방향으로 신장되는 비아를 더 포함할 수 있다.
제2 및 제4 방사체들(311b, 312b)은 제2 방향의 반대 방향으로 신장되는 형상, 제2 각도(ANG2)와 경사를 이루는 방향으로 신장되는 형상, 및 제1 방향으로 신장되는 형상을 포함할 수 있다. 이 때, 제2 각도(ANG2)는 예각일 수 있다. 제4 방사체(312b)는 제3 방향으로 신장되는 비아를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 각도(ANG1)와 제2 각도(ANG2)는 제2 방향과 평행한 축을 기준으로 서로 대칭을 이루는 각도일 수 있다. 예를 들어, 제1 각도(ANG1)와 제2 각도(ANG2)의 크기는 같을 수 있다.
도 17a 및 도 17b는 도 14의 엔드파이어 안테나를 예시적으로 구체화한 도면들이다. 도 17a를 참조하면, 도 14의 제1 엔드파이어 안테나(311)를 구체화한 사시도가 도시된다.
제1 엔드파이어 안테나(311)의 제1 방사체는 연속하여 연결된 제1 내지 제3 형상들(311a-1, 311a-2, 311a-3)을 포함할 수 있다. 제1 형상(311a-1)은 제1 방향으로 신장된 형상일 수 있다. 제2 형상(311a-2)은 제3 방향으로 신장된 비아를 통해서 제1 형상(311a-1)과 연결되며, 제1 방향에서 제2 방향을 향하여 예각으로 회전된 방향으로 신장된 형상일 수 있다. 제3 형상(311a-3)은 제2 형상(311a-2)과 연결되고 제2 방향으로 신장된 형상일 수 있다. 제3 형상(311a-3)은 제1 급전 라인과 연결될 수 있다.
제1 엔드파이어 안테나(311)의 제2 방사체는 연속하여 연결된 제1 내지 제3 형상들(311b-1, 311b-2, 311b-3)을 포함할 수 있다. 제1 형상(311b-1)은 제1 방향으로 신장된 형상일 수 있다. 제2 형상(311b-2)은 제1 형상(311b-1)과 연결되고 제1 방향의 반대 방향에서 제2 방향을 향하여 예각으로 회전된 방향으로 신장된 형상일 수 있다. 제3 형상(311b-3)은 제2 형상(311b-2)과 연결되고 제2 방향으로 신장된 형상일 수 있다. 제3 형상(311b-3)은 제2 급전 라인과 연결될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 엔드파이어 안테나(311)는 동일한 전도성 레이어에 형성되고 제1 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 한 쌍의 방사체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 형상(311a-1)을 포함하는 방사체 및 제1 형상(311b-1)을 포함하는 방사체는 동일한 전도성 레이어에 형성될 수 있다.
도 17b를 참조하면, 도 14의 제1 엔드파이어 안테나(311)를 구체화하여 제3 방향에서 바라본 평면도가 도시된다. 제1 엔드파이어 안테나(311)의 제1 및 제2 방사체들 각각에 포함된 제1 형상들(311a-1, 311b-1)은 제1 방향의 폭이 길이(Ls1)일 수 있다. 이 때, 길이(Ls1)는 제1 통신 대역에 대응하는 길이일 수 있다. 예를 들어, 길이(Ls1)에 대응하는 제1 방향의 폭을 갖는 제1 형상들(311a-1, 311b-1)은 제1 통신 대역의 신호와 공진할 수 있다.
도 18a 및 도 18b는 도 14의 엔드파이어 안테나를 예시적으로 구체화한 도면들이다. 도 18a를 참조하면, 도 14의 제2 엔드파이어 안테나(312)를 구체화한 사시도가 도시된다.
제2 엔드파이어 안테나(312)의 제3 방사체는 연속하여 연결된 제1 내지 제3 형상들(312a-1, 312a-2, 312a-3)을 포함할 수 있다. 제1 형상(312a-1)은 제1 방향으로 신장된 형상일 수 있다. 제2 형상(312a-2)은 제1 형상(312a-1)과 연결되고 제1 방향에서 제2 방향을 향하여 예각으로 회전된 방향으로 신장된 형상일 수 있다. 제3 형상(312a-3)은 제2 형상(312a-2)과 연결되고 제2 방향으로 신장된 형상일 수 있다. 제3 형상(312a-3)은 제3 급전 라인과 연결될 수 있다.
제2 엔드파이어 안테나(312)의 제4 방사체는 연속하여 연결된 제1 내지 제3 방사체들(312b-1, 312b-2, 312b-3)을 포함할 수 있다. 제1 형상(312b-1)은 제1 방향으로 신장된 형상일 수 있다. 제2 형상(312b-2)은 제3 방향으로 신장된 비아를 통해서 제1 형상(312b-1)과 연결되며, 제1 방향의 반대 방향에서 제2 방향을 향하여 예각으로 회전된 방향으로 신장된 형상일 수 있다. 제3 형상(312b-3)은 제2 형상(312b-2)과 연결되고 제2 방향으로 신장된 형상일 수 있다. 제3 형상(312b-3)은 제4 급전 라인과 연결될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제2 엔드파이어 안테나(312)는 동일한 전도성 레이어에 형성되고 제2 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 한 쌍의 방사체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 형상(312a-1)을 포함하는 방사체 및 제1 형상(312b-1)을 포함하는 방사체는 동일한 전도성 레이어에 형성될 수 있다.
도 18b를 참조하면, 도 14의 제2 엔드파이어 안테나(312)를 구체화하여 제3 방향에서 바라본 평면도가 도시된다. 제2 엔드파이어 안테나(312)의 제3 및 제4 방사체들 각각에 포함된 제1 형상들(312a-1, 312b-1)은 제1 방향의 폭이 길이(Ls2)일 수 있다. 이 때, 길이(Ls2)는 제2 통신 대역에 대응하는 길이일 수 있다. 예를 들어, 길이(Ls2)에 대응하는 제1 방향의 폭을 갖는 제1 형상들(312a-1, 312b-1)은 제2 통신 대역의 신호와 공진할 수 있다.
도 19 내지 도 21은 도 14의 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다. 도 14 및 도 19를 참조하면, 안테나 장치(300)의 S-파라미터가 예시적으로 도시된다. 예시적인 실시 예에서, 안테나 장치는 임계 값 이하의 S-파라미터를 갖는 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 19에서 안테나 장치(300)가 통신을 수행하는 S-파라미터의 임계 값은 -5dB일 수 있다.
도 14 및 도 20을 참조하면, 안테나 장치(300)의 제1 통신 대역(CB1)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 도 14 및 도 21을 참조하면, 안테나 장치(300)의 제2 통신 대역(CB2)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 예시적인 실시 예에서, 제2 통신 대역(CB2)에서의 방사 패턴은 -46deg에서 최대가 될 수 있다. 미세 튜닝으로 안테나 장치(300)를 조절하여, 제2 통신 대역(CB2)에서의 방사 패턴이 최대가 되는 각도를 -46deg에서 -90deg로 변경할 수 있다. 도 19 내지 도 21에서 도시된 바와 같이, 도 14의 안테나 장치(300)는 제1 및 제2 통신 대역들(CB1, CB2)에서 동작할 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 4-베이 안테나 장치를 보여주는 평면도이다. 도 22를 참조하면, 스트립 타입의 4-베이 안테나 장치가 예시적으로 도시된다. 4-베이 안테나 장치에 포함된 안테나 장치들(300a~300d) 각각은 도 14의 안테나 장치(300)와 유사한 구성을 가질 수 있다.
도 23a 및 도 23b는 제1 통신 대역에서 도 22의 4-베이 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다. 도 23a를 참조하면, 도 22의 4-베이 안테나 장치의 제1 통신 대역(CB1)에서의 S-파라미터가 예시적으로 도시된다. 도 23b를 참조하면, 도 22의 4-베이 안테나 장치의 제1 통신 대역(CB1)에서의 3차원 방사 패턴이 예시적으로 도시된다.
예시적인 실시 예에서, 안테나 장치는 임계 값 이하의 S-파라미터를 갖는 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 23a를 참조하면, 제1 통신 대역(CB1)에서 -5dB 이하의 S-파라미터를 갖는 안테나는 제1 통신 대역(CB1)의 통신에 사용될 수 있다.
도 24a 및 도 24b는 제2 통신 대역에서 도 22의 4-베이 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다. 도 24a를 참조하면, 도 22의 4-베이 안테나 장치의 제2 통신 대역(CB2)에서의 S-파라미터가 예시적으로 도시된다. 도 24b를 참조하면, 도 22의 4-베이 안테나 장치의 제2 통신 대역(CB2)에서의 3차원 방사 패턴이 예시적으로 도시된다.
예시적인 실시 예에서, 안테나 장치는 임계 값 이하의 S-파라미터를 갖는 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 24a를 참조하면, 제2 통신 대역(CB2)에서 -5dB 이하의 S-파라미터를 갖는 안테나는 제2 통신 대역(CB2)의 통신에 사용될 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치를 보여주는 사시도이다. 도 25를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치(400)의 사시도가 도시된다. 패치 안테나 공간(430), 패치 안테나(431), 급전 공간(440), 및 신호 처리부(450)는 도 1의 페치 안테나 공간(130), 패치 안테나(131), 급전 공간(140), 및 신호 처리부(150)와 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
엔드파이어 안테나 공간(410)은 제1 및 제2 엔드파이어 안테나들(411, 412)을 포함할 수 있다. 제1 엔드파이어 안테나(411)는 제1 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 다이폴 안테나일 수 있다. 제1 엔드파이어 안테나(411)는 제3 및 제4 전도성 레이어들(L3, L4)에 형성된 제1 및 제2 방사체들(411a, 411b)을 포함할 수 있다.
제2 엔드파이어 안테나(412)는 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 다이폴 안테나일 수 있다. 제2 엔드파이어 안테나(412)는 제1 및 제2 전도성 레이어들(L1, L2)에 형성된 제3 및 제4 방사체들(412a, 412b)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 엔드파이어 안테나는 크기가 상이하고 대칭적인 형상을 갖는 한 쌍의 방사체들을 포함하는 다이폴 안테나일 수 있다. 예를 들어, 제1 방사체(411a)의 형상과 제2 방사체(411b)의 형상은 유사할 수 있다. 제1 방사체(411a)는 제2 방사체(411b)보다 크기가 작을 수 있다. 제3 방사체(412a)와 제4 방사체(412b)의 형상은 유사할 수 있다. 제3 방사체(412a)는 제4 방사체(412b)보다 크기가 클 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 엔드파이어 안테나(411)와 제2 엔드파이어 안테나(412)는 방사체들의 형상이 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 엔드파이어 안테나(411)의 제1 방사체(411a)는 제2 방향의 반대 방향으로 신장된 형상, 제1 방향의 반대 방향으로 신장된 형상, 및 제2 방향으로 신장된 형상을 포함할 수 있다. 제2 엔드파이어 안테나(412)의 제3 방사체(412a)는 제2 방향의 반대 방향으로 신장된 형상 및 제1 방향의 반대 방향으로 제2 방향의 폭이 넓어지는 형상을 포함할 수 있다.
장벽(420)은 엔드파이어 안테나 공간(410) 및 패치 안테나 공간(430) 사이에 위치할 수 있다. 장벽(420)은 제1 관통 영역(421) 및 제2 관통 영역(422)을 포함할 수 있다. 제1 관통 영역(421)은 제1 및 제2 방사체들(411a, 411b)과 연결된 제1 및 제2 급전 라인들이 장벽(420)을 관통하는 영역일 수 있다. 제2 관통 영역(422)은 제3 및 제4 방사체들(412a, 412b)과 연결된 제3 및 제4 급전 라인들이 장벽(420)을 관통하는 영역일 수 있다. 즉, 도 1에서 도시된 관통 영역(121)과 달리, 본 발명의 실시 예에 따르면, 복수개의 관통 영역들을 포함하는 장벽이 제공될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 및 제2 방사체들(411a, 411b)의 형상과 제3 및 제4 방사체들(412a, 412b)의 형상이 상이한 디퍼렌셜(differential) 타입의 엔드파이어 안테나들(411, 412)이 제공될 수 있다.
도 26은 도 25의 안테나 장치를 예시적으로 구체화한 단면도이다. 도 26을 참조하면, 도 25의 안테나 장치의 단면도가 도시된다. 본 발명의 이해를 돕기 위해서, 도 25와 상이한 스케일로 엔드파이어 안테나 공간(410)이 설명된다. 예시적인 실시 예에서, 제1 및 제2 방사체들(411a, 411b)의 형상과 제3 및 제4 방사체들(412a, 412b)의 형상이 상이함에 따라, 제1 내지 제4 방사체들(411a, 411b, 412a, 412b)은 제2 방향의 폭이 다를 수 있다.
도 27은 도 25의 안테나 장치를 보여주는 평면도이다. 도 27을 참조하면, 제1 엔드파이어 안테나의 제1 및 제2 방사체들(411a, 411b)과 제2 엔드파이어 안테나의 제3 및 제4 방사체들(412a, 412b)의 형상 및 배치가 예시적으로 도시된다. 제1 방사체(411a)의 형상과 제3 방사체(412a)의 형상은 다를 수 있다. 제2 방사체(411b)의 형상과 제4 방사체(412b)의 형상은 다를 수 있다.
도 28은 도 25의 엔드파이어 안테나를 예시적으로 구체화한 도면이다. 도 28을 참조하면, 도 25의 제1 엔드파이어 안테나(411)가 예시적으로 도시된다. 제1 엔드파이어 안테나(411)는 제1 통신 대역에서 동작하는 다이폴 안테나일 수 있다. 제1 엔드파이어 안테나(411)는 제1 및 제2 방사체들(411a, 411b)을 포함할 수 있다.
제1 방사체(411a)는 연속하여 연결된 제1 내지 제3 형상들(411a-1, 411a-2, 411a-3)을 포함할 수 있다. 제1 형상(411a-1)은 제1 폭(Wa)으로 제2 방향을 향해 신장되는 형상일 수 있다. 제2 형상(411a-2)은 제1 형상(411a-1)과 연결되고 제1 방향으로 신장되는 형상일 수 있다. 제3 형상(411a-3)은 제2 형상(411a-2)과 연결되고 제2 방향으로 신장되는 형상일 수 있다. 제3 형상(411a-3)은 제1 급전 라인과 연결될 수 있다.
제2 방사체(411b)는 연속하여 연결된 제1 내지 제3 형상들(411b-1, 411b-2, 411b-3)을 포함할 수 있다. 제1 형상(411b-1)은 제2 폭(Wb)으로 제2 방향을 향해 신장되는 형상일 수 있다. 제2 형상(411b-2)은 제1 형상(411b-1)과 연결되고 제1 방향의 반대 방향으로 신장되는 형상일 수 있다. 제3 형상(411b-3)은 제2 형상(411b-2)과 연결되고 제2 방향으로 신장되는 형상일 수 있다. 제3 형상(411b-3)은 제2 급전 라인과 연결될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 및 제2 방사체들(411a, 411b)은 제1 통신 대역에 포함된 제1 및 제2 주파수들에 대응하는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 대역은 제1 및 제2 주파수들을 포함할 수 있다. 연결된 제1 및 제2 형상들(411a-1, 411a-2)은 제1 주파수의 신호와 공진할 수 있다. 연결된 제1 및 제2 형상들(411b-1, 411b-2)은 제2 주파수의 신호와 공진할 수 있다. 이 때, 제1 폭(Wa)과 제2 폭(Wb)은 다를 수 있다. 길이들(L1a, L2a)은 길이들(L1b, L2b)과 다를 수 있다.
도 29는 도 25의 엔드파이어 안테나를 예시적으로 구체화한 도면이다. 도 29를 참조하면, 도 25의 제2 엔드파이어 안테나(412)가 예시적으로 도시된다. 제2 엔드파이어 안테나(412)는 제2 통신 대역에서 동작하는 다이폴 안테나일 수 있다. 제2 엔드파이어 안테나(412)는 제3 및 제4 방사체들(412a, 412b)을 포함할 수 있다.
제3 방사체(412a)는 연속하여 연결된 제1 및 제2 형상들(412a-1, 412a-2)을 포함할 수 있다. 제1 형상(412a-1)은 제1 방향의 반대 방향으로 제2 방향의 폭이 넓어지는 형상일 수 있다. 제2 형상(412a-2)은 제1 형상(412a-1)과 연결되고, 제2 방향으로 신장되는 형상일 수 있다. 제2 형상(412a-2)은 제3 급전 라인과 연결될 수 있다.
제4 방사체(412b)는 연속하여 연결된 제1 및 제2 형상들(412b-1, 412b-2)을 포함할 수 있다. 제1 형상(412b-1)은 제1 방향으로 제2 방향의 폭이 넓어지는 형상일 수 있다. 제2 형상(412b-2)은 제1 형상(412b-1)과 연결되고, 제2 방향으로 신장되는 형상일 수 있다. 제2 형상(412b-2)은 제4 급전 라인과 연결될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제3 및 제4 방사체들(412a, 412b)은 제2 통신 대역에 포함된 제3 및 제4 주파수들에 대응하는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 통신 대역은 제3 및 제4 주파수를 포함할 수 있다. 제1 형상(412a-1)은 제3 주파수의 신호와 공진할 수 있다. 제1 형상(412b-1)은 제4 주파수의 신호와 공진할 수 있다. 이 때, 길이들(L1a, L2a)과 길이들(L1b, L2b)은 다를 수 있다.
도 30a 내지 도 30c는 제1 통신 대역에서 도 25의 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다. 도 30a를 참조하면, 도 25의 안테나 장치(400)의 제1 통신 대역(CB1)에서의 S-파라미터가 예시적으로 도시된다. 도 30b를 참조하면, CA를 적용하지 않은 도 25의 안테나 장치(400)의 제1 통신 대역(CB1)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 도 30c를 참조하면, CA를 적용한 도 25의 안테나 장치(400)의 제1 통신 대역(CB1)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다.
예시적인 실시 예에서, 안테나 장치는 임계 값 이하의 S-파라미터를 갖는 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 30a를 참조하면, 제1 통신 대역(CB1)에서 -5dB 이하의 S-파라미터를 갖는 안테나는 제1 통신 대역(CB1)의 통신에 사용될 수 있다.
도 31a 내지 도 31c는 제2 통신 대역에서 도 25의 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다. 도 31a를 참조하면, 도 25의 안테나 장치(400)의 제2 통신 대역(CB2)에서의 S-파라미터가 예시적으로 도시된다. 도 30b를 참조하면, CA를 적용하지 않은 도 25의 안테나 장치(400)의 제2 통신 대역(CB2)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 도 30c를 참조하면, CA를 적용한 도 25의 안테나 장치(400)의 제2 통신 대역(CB2)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다.
예시적인 실시 예에서, 안테나 장치는 임계 값 이하의 S-파라미터를 갖는 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 31a를 참조하면, 제2 통신 대역(CB2)에서 -5dB 이하의 S-파라미터를 갖는 안테나는 제2 통신 대역(CB2)의 통신에 사용될 수 있다.도 32는 본 발명의 실시 예에 따른 4-베이 안테나 장치를 보여주는 평면도이다. 도 32를 참조하면, 디퍼렌셜 타입의 4-베이 안테나 장치가 예시적으로 도시된다. 4-베이 안테나 장치에 포함된 안테나 장치들(400a~400d) 각각은 도 25의 안테나 장치(400)와 유사한 구성을 가질 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 엔드파이어 안테나는 유사한 형상을 갖는 이웃하는 엔드파이어 안테나와 제1 방향으로 폭(Lw2)만큼 이격될 수 있다. 예를 들어, 안테나 장치(400a)의 제1 엔드파이어 안테나는 안테나 장치(400b)의 제1 엔드파이어 안테나와 제1 방향으로 폭(Lw2)만큼 이격될 수 있다. 안테나 장치(400b)의 제2 엔드파이어 안테나는 안테나 장치(400c)의 제2 엔드파이어 안테나와 제1 방향으로 폭(Lw2)만큼 이격될 수 있다. 예를 들어, 폭(Lw2)은 약 5mm일 수 있다.
도 33a 내지 도 36b는 도 32의 4-베이 안테나 장치의 통신 특성을 보여주는 그래프들이다. 도 33a를 참조하면, CA를 적용하지 않은 도 32의 4-베이 안테나 장치의 제1 통신 대역(CB1)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 도 33b를 참조하면, 도 33a의 방사 패턴에 대응하는 3차원 방사 패턴이 예시적으로 도시된다.
도 34a를 참조하면, CA를 적용한 도 32의 4-베이 안테나 장치의 제1 통신 대역(CB1)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 도 34b를 참조하면, 도 34a의 방사 패턴에 대응하는 3차원 방사 패턴이 예시적으로 도시된다.
도 35a를 참조하면, CA를 적용하지 않은 도 32의 4-베이 안테나 장치의 제2 통신 대역(CB2)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 도 35b를 참조하면, 도 35a의 방사 패턴에 대응하는 3차원 방사 패턴이 예시적으로 도시된다.
도 36a를 참조하면, CA를 적용한 도 32의 4-베이 안테나 장치의 제2 통신 대역(CB2)에서의 방사 패턴이 예시적으로 도시된다. 도 36b를 참조하면, 도 36a의 방사 패턴에 대응하는 3차원 방사 패턴이 예시적으로 도시된다.
도 37은 본 발명의 실시 예에 따른 4-베이 안테나 장치의 급전 라인들을 예시적으로 보여주는 평면도이다. 도 37을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 4-베이 안테나 장치가 도시된다. 4-베이 안테나 장치는 복수의 안테나 장치들(500a~500d)을 포함할 수 있다.
복수의 안테나 장치들(500a~500d) 각각은 제1 및 제2 엔드파이어 안테나들을 포함할 수 있다. 제1 엔드파이어 안테나는 제1 통신 대역의 RF 신호를 송수신하는 한 쌍의 방사체들을 포함할 수 있다. 제2 엔드파이어 안테나는 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하는 한 쌍의 방사체들을 포함할 수 있다.
4-베이 안테나 장치는 제1 및 제2 RF 회로들(551, 552)을 포함할 수 있다. 제1 RF 회로(551)는 급전 라인들을 통해서 제1 엔드파이어 안테나들과 연결될 수 있다. 제1 RF 회로(551)는 제1 엔드파이어 안테나들을 통해서 송수신된 제1 통신 대역의 RF 신호를 처리하도록 구성된 회로일 수 있다.
제2 RF 회로(552)는 급전 라인들을 통해서 제2 엔드파이어 안테나들과 연결될 수 있다. 제2 RF 회로(552)는 제2 엔드파이어 안테나들을 통해서 송수신된 제2 통신 대역의 RF 신호를 처리하도록 구성된 회로일 수 있다.
도 37에서 도시된 바와 같이, 엔드파이어 안테나에 포함된 방사체들과 RF 회로들(551, 552)을 연결하는 급전 라인의 설계가 복잡할 수 있다. 또는, 엔드파이어 안테나들의 배치 및 RF 회로들(551, 552)의 포트 설계가 완료된 후, 물리적 구조의 한계로 인해서, 엔드파이어 안테나들과 RF 회로들(551, 552)을 연결하는 급전 라인의 설계가 불가능할 수 있다. 이에 따라, 제한된 공간에서 엔드파이어 안테나들과 RF 회로들(551, 552)을 연결하는 급전 라인을 설계하는 방법이 요구될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 RF 회로(551)와 연결되는 급전 라인 및 제2 RF 회로(552)와 연결되는 급전 라인을 상이한 전도성 레이어에 형성하여 급전 라인을 설계하는 방법이 제공될 수 있다.
예를 들어, 실선으로 도시되는 제1 RF 회로(551)와 연결된 급전 라인은 제1 급전 레이어에 형성될 수 있다. 파선으로 도시되는 제2 RF 회로(552)와 연결된 급전 라인은 제2 급전 레이어에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 RF 회로(551)와 연결되는 급전 라인 및 제2 RF 회로(552)와 연결되는 급전 라인은 제3 방향으로 중첩되어 설계될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 38과 함께 후술된다.
도 38은 도 37의 4-베이 안테나 장치에 포함된 안테나 장치를 예시적으로 구체화한 단면도이다. 도 38을 참조하면, 도 37의 4-베이 안테나 장치에 포함된 안테나 장치(500a)의 단면도가 도시된다. 본 발명의 이해를 돕기 위해서, 도 37과 상이한 스케일로 안테나 장치(500a)의 단면도가 도시된다.
안테나 장치(500a)는 코어 레이어(CL), 패치 안테나 공간(530), 및 급전 공간(540)을 포함할 수 있다. 안테나 장치(500a)의 급전 공간(540)은 신호 처리부(550)와 연결될 수 있다. 코어 레이어(CL)의 제3 방향에 패치 안테나 공간(530)이 위치할 수 있다. 코어 레이어(CL)의 제3 방향의 반대 방향에 급전 공간(540) 및 신호 처리부(550)가 위치할 수 있다. 신호 처리부(550)는 제1 RF 회로(551) 및 제2 RF 회로(552)를 포함할 수 있다.
급전 공간(540)은 제1 급전 레이어(FL1), 제2 급전 레이어(FL2), 및 복수의 접지 레이어(GND)들을 포함할 수 있다. 이 때, 급전 레이어는 급전 라인의 적어도 일부를 구성하는 방사체가 형성되는 전도성 레이어일 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 접지 레이어(GND), 제1 급전 레이어(FL1), 접지 레이어(GND), 및 제2 급전 레이어(FL2)는 제3 방향으로 적층될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 RF 회로(551)와 연결되는 급전 라인 및 제2 RF 회로(552)와 연결되는 급전 라인은 경유하는 급전 레이어가 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 엔드파이어 안테나의 제1 및 제2 방사체들(511a, 511b)과 연결된 제1 및 제2 급전 라인들은 제1 급전 레이어(FL1)를 경유하여 제1 RF 회로(551)에 연결될 수 있다. 제2 엔드파이어 안테나의 제3 및 제4 방사체들(512a, 512b)과 연결된 제3 및 제4 급전 라인들은 제2 급전 레이어(FL2)를 경유하여 제2 RF 회로(552)에 연결될 수 있다.
도 39는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치가 적용된 전자 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 39를 참조하면, 전자 시스템(1000)은 프로세서(1100), 메모리(1200), 저장 장치(1300), 디스플레이(1400), 오디오 장치(1500), 카메라 장치(1600), 및 안테나 장치(1700)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 전자 시스템(1000)은 스마트 폰, 태블릿 PC, 랩탑, 서버, 워크스테이션, 블랙박스, 디지털 카메라 등과 같은 다양한 전자 장치들 중 하나이거나 또는 자동차에 적용된 전자 시스템일 수 있다.
프로세서(1100)는 전자 시스템(1000)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 프로세서(1100)는 전자 시스템(1000)의 구성 요소들의 동작들을 제어 또는 관리할 수 있다. 프로세서(1100)는 전자 시스템(1000)을 동작시키기 위해 다양한 연산들을 처리할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 프로세서(1100)는 애플리케이션 프로세서(AP; application processor)일 수 있다.
메모리(1200)는 전자 시스템(1000)의 동작에서 사용되는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1200)는 전자 시스템(1000)의 버퍼 메모리, 캐시 메모리, 또는 동작 메모리로서 사용될 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 메모리(1200)는 SRAM(Static Random Access Memory), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리 또는 PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magneto-resistive RAM), ReRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferro-electric RAM) 등과 같은 불휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
저장 장치(1300)는 전자 시스템(1000)의 대용량 저장 매체로서 사용될 수 있다. 저장 장치(1300)는 플래시 메모리, PRAM, MRAM, ReRAM, FRAM 등과 같은 다양한 불휘발성 메모리들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 저장 장치(1300)는 전자 시스템(1000)에 내장되거나 전자 시스템(1000)으로부터 탈부착될 수 있다.
디스플레이(1400)는 프로세서(1100)의 제어에 따라 다양한 정보를 출력하도록 구성될 수 있다. 오디오 장치(1500)는 오디오 신호 처리기(1510), 마이크(1520), 및 스피커(1530)를 포함할 수 있다. 오디오 장치(1500)는 오디오 신호 처리기(1510)를 통해서 오디오 신호를 처리할 수 있다. 오디오 장치(1500)는 마이크(1520)를 통해서 오디오 신호를 수신하거나 스피커(1530)를 통해서 오디오 신호를 출력할 수 있다.
카메라 장치(1600)는 렌즈(1610) 및 이미지 장치(1620)를 포함할 수 있다. 카메라 장치(1600)는 렌즈(1610)를 통해서 피사체에 대응하는 빛을 수신할 수 있다. 이미지 장치(1620)는 렌즈(1610)를 통해서 수신된 빛을 기반으로, 피사체에 대한 이미지 정보를 생성할 수 있다.
안테나 장치(1700)는 제1 엔드파이어 안테나(1711), 제2 엔드파이어 안테나(1712), 신호 처리기(1750), 및 네트워크 장치(1760)를 포함할 수 있다. 네트워크 장치(1760)는 LTE(Long Term Evolution), WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access), GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multiple Access), Bluetooth, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless Fidelity), RFID(Radio Frequency Identification) 등과 같은 다양한 무선 통신 규약 중 적어도 하나에 따라, 외부 장치 또는 시스템과 송수신되는 RF 신호를 처리할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 안테나 장치(1700)는 도 1 내지 도 38을 참조하여 설명된 다중 대역에서 동작하는 안테나 장치의 구성 요소들 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 도 39에 도시된 전자 시스템(1000)의 구성 요소들 중 적어도 일부는 시스템-온-칩(SoC; System-On-Chip)으로 제공될 수 있다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 제1 통신 대역의 RF(Radio Frequency) 신호를 송수신하도록 구성된 제1 안테나; 및
    상기 제1 통신 대역보다 중심 주파수가 높은 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 제2 안테나를 포함하되,
    상기 제1 및 제2 안테나들은 상기 제1 및 제2 통신 대역의 RF 신호들을 반사하는 장벽의 관통 영역을 통해서 신호 처리부와 연결되고,
    상기 제1 안테나는:
    상기 제1 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제1 방사체; 및
    상기 제1 방사체와 대칭적인 형상을 갖고, 상기 제1 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제2 방사체를 포함하고,
    상기 제2 안테나는:
    상기 제1 방사체와 동일한 형상을 갖고, 상기 제2 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제3 방사체; 및
    상기 제2 방사체와 동일한 형상을 갖고, 상기 제2 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제4 방사체를 포함하는 안테나 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 방사체들은 제1 방향으로 이격되어 위치하고,
    상기 제1 방사체는:
    상기 장벽의 상기 관통 영역에서 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 신장된 제1 형상; 및
    상기 제1 형상과 연결되고, 상기 제1 및 제2 방향들로 정의된 평면에 수직한 제3 방향으로 상기 제2 방향의 폭이 넓어지는 제2 형상을 포함하는 안테나 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 형상은:
    상기 연결된 제1 형상에서 상기 제3 방향으로 신장된 제1 변;
    상기 제1 변의 상기 제3 방향의 끝에서 상기 제2 방향의 반대 방향으로 신장된 제2 변; 및
    상기 제1 및 제2 변들을 연결하는 적어도 하나의 변을 포함하는 안테나 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 방사체들 각각의 적어도 일부는 제1 방향으로 중첩되어 위치하는 안테나 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 방사체들 각각의 적어도 일부는 제1 방향으로 중첩되어 위치하고, 상기 제3 및 제4 방사체들 각각의 적어도 일부는 상기 제1 방향으로 중첩되어 위치하며, 상기 제2 및 제3 방사체들은 상기 제3 방향으로 이격된 안테나 장치.
  6. 제1 통신 대역의 RF(Radio Frequency) 신호를 송수신하도록 구성되고, 제1 방사체를 포함하는 제1 안테나; 및
    상기 제1 통신 대역보다 중심 주파수가 낮은 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 제2 안테나를 포함하되,
    상기 제1 및 제2 안테나들은 상기 제1 및 제2 통신 대역의 RF 신호들을 반사하는 장벽의 관통 영역을 통해서 신호 처리부와 연결되고,
    상기 제1 방사체는:
    상기 장벽의 상기 관통 영역에서 상기 장벽에 수직한 제1 방향으로 신장된 제1 형상;
    상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 신장되고, 상기 제1 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제2 형상; 및
    상기 제1 및 제2 형상들을 연결하고, 상기 제1 방향에서 상기 제2 방향을 향하여 예각으로 회전된 제3 방향으로 신장된 제3 형상을 포함하는 안테나 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 상기 제1 통신 대역에 대응하는 크기를 갖는 제4 형상을 포함하는 제2 방사체를 더 포함하고,
    상기 제1 방사체 및 상기 제2 방사체는 동일한 전도성 레이어에 형성되는 안테나 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 장벽 및 상기 신호 처리부와 인접하여 배치되고, 상기 제1 및 제2 방향들로 정의된 평면에 수직한 제4 방향으로 적층된 제1 및 제2 급전 레이어들을 포함하는 급전 공간을 더 포함하되,
    상기 신호 처리부는 상기 제1 통신 대역의 상기 RF 신호를 처리하도록 구성된 제1 RF 회로, 및 상기 제2 통신 대역의 상기 RF 신호를 처리하도록 구성된 제2 RF 회로를 포함하고,
    상기 제1 안테나는 상기 제1 급전 레이어를 경유하는 적어도 하나의 제1 급전(feed) 라인을 통해 상기 제1 RF 회로와 연결되고,
    상기 제2 안테나는 상기 제2 급전 레이어를 경유하는 적어도 하나의 제2 급전 라인을 통해 상기 제2 RF 회로와 연결되는 안테나 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 장벽에 수직하여 배치되고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 사이에 위치한 코어 레이어를 더 포함하는 안테나 장치.
  10. RF(Radio Frequency) 신호를 반사하는 장벽;
    상기 장벽으로부터 상기 장벽에 수직한 제1 방향으로 이격되고, 제1 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 제1 안테나;
    상기 장벽으로부터 상기 제1 방향으로 이격되고, 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 제2 안테나; 및
    상기 장벽으로부터 상기 제1 방향의 반대 방향으로 이격되고, 상기 제1 또는 제2 통신 대역의 RF 신호를 송수신하도록 구성된 플레이트 형태의 방사체를 적어도 하나 포함하는 제3 안테나를 포함하되,
    상기 제1 및 제2 안테나들은 상기 장벽의 관통 영역을 통해서 신호 처리부와 연결되고,
    상기 제3 안테나는 상기 신호 처리부로부터 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 이격되어 위치하고,
    상기 제1 안테나는:
    상기 제1 통신 대역의 제1 주파수에 대응하는 크기를 갖는 제1 방사체; 및
    상기 제1 통신 대역의 제2 주파수에 대응하는 크기를 갖는 제2 방사체를 포함하고,
    상기 제2 안테나는:
    상기 제1 방사체와 상이한 형상을 갖고, 상기 제2 통신 대역의 제3 주파수에 대응하는 크기를 갖는 제3 방사체; 및
    상기 제2 방사체와 상이한 형상을 갖고, 상기 제2 통신 대역의 제4 주파수에 대응하는 크기를 갖는 제4 방사체를 포함하는 안테나 장치.
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