KR20230067692A - 안테나 디바이스, 안테나 디바이스들의 어레이 - Google Patents

Abstract

안테나 디바이스의 복사축과 평행한 방향으로 전자기 신호를 복사하도록 구성된 복사체를 포함하는 안테나 디바이스. 복사체는 복사축에 수직하는 실질적으로 평면 형상을 가지며 복사체에 인접한 공진 구조물을 갖는다. 복사체와 평행한 실질적으로 평면 형상을 갖는 공진 구조물에서, 복사체는 제1 주파수 대역에서 전자기 신호를 복사하도록 구성되고, 공진 구조물은 상기 제1 주파수 대역 내에서 공진 주파수를 갖도록 구성된다.

Description

안테나 디바이스, 안테나 디바이스들의 어레이

본 개시내용은 대체로 원격통신 디바이스 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 안테나 디바이스 및 안테나 디바이스들의 어레이에 관한 것이다.

최근, 다양한 무선 통신 시스템의 급속한 발전은, 다이버시티 안테나들, 재구성가능한 안테나들 등을 포함하는 혁신적인 안테나 기술들에 대한 고찰에 기인한다. 이러한 시스템들은, 상이한 주파수 대역들 내에서 동작하므로, 결과적으로 각각의 주파수 대역에 대해 별개의 복사 요소들을 요구한다. 전형적으로, 이러한 시스템들에 전용 안테나들을 제공하려면, 각각의 장소에 복수의 안테나가 요구될 수 있다. 따라서, 요구되는 모든 주파수 대역을 서비스할 수 있는 단일 구조물로서의 컴팩트 안테나가 절실히 필요하다. 또한, 안테나와 무선기기들(Radios)의 더 심도 있는 통합에 대한 수요가 증가함에 따라, 예를 들어 안테나 핵심 성능 지표(KPI)들을 손상시키지 않으면서 로우-프로파일 안테나들(low-profile antennas)의 대역폭을 확장하는 새로운 방식인 능동 안테나 시스템들(Active Antenna Systems)(AAS)이 요청되고 있다.

통상적으로, 점점 더 많은 수의 안테나 어레이가 동일한 인클로저(enclosure)에 통합된다. 그러나, 상기와 같은 안테나 어레이들의 통합은 매우 복잡한 안테나 시스템들을 초래하고 상기 안테나 시스템들의 상업적 현장 배치에 대해 근본적인 안테나 폼 팩터에 강력하게(또는 나쁘게) 영향을 미친다. 그러나, 상기 통합은 대개 상당한 비용이 든다. 결과적으로, 동일한 무선 주파수(RF) 성능을 유지하는 현대의 기지국 안테나 시스템을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는 안테나 시스템들에서 표준 동작 대역들을 커버하고, 안테나 요소를 다른 컴포넌트들과 용이하게 통합하기 위해, 레거시 기술과는 상이한 새로운 개념들/아키텍처들이 개발되어야 한다.

또한, 안테나(또는 복사 요소)의 성능을 고려할 때, 작은 공간에 더 많은 수의 안테나들(결과적으로 주파수 대역들)을 함께 통합하는 것은, 이들 사이의 높은 수준의 결합(coupling))(원치 않는 에너지 전달)을 초래하여, 신호 품질을 저하시킨다. 시스템들(또는 안테나들) 사이의 결합은 잠재적으로, 성능과 그에 따른 안테나에 의해 제공되는 용량에 관한 중요한 제한자(critical limiter)이다. 따라서, 가능한 한 영향을 감소시키기 위해 결합 수준(coupling level)을 제어하거나 감소시키는 것이 매우 중요하다. 결과적으로, 안테나 어레이들 사이에 개선된 격리를 갖는 안테나 또는 시스템에 대한 필요성이 발생한다. 달리 말하면, 특히 교번하는 주파수 대역들을 갖는 안테나 시스템들에 대해, 인접 안테나들과의 원치 않는 결합을 거부하기 위해 원하는 주파수 대역들에서 안테나를 디튜닝하기 위한 시스템 또는 방법에 대한 필요성이 개발된다.

또한 통상적으로, 듀플렉서가 안테나 시스템들에 결합되어 전송(TX) 및 수신(RX) 신호 경로를 분리한다. 듀플렉서는, TX 및 RX 회로 양쪽 모두가 TX 및 RX 신호들을 서로 격리하면서 동일한 안테나를 공유하여 공간과 비용을 절약하는 것을 허용한다. 전형적으로, TX 및 RX 신호들은 상이한 주파수 대역들을 점유하며, 여기서 듀플렉서는 대역통과 필터링 및 주파수 멀티플렉싱의 기능들을 안테나 디바이스에 통합할 수 있다. 그러나, 추가 디바이스로서의 듀플렉서 자체는 추가 공간과 추가 비용을 차지하므로, 안테나들의 물리적 풋프린트를 증가시킨다. 더욱이, 이러한 종래의 안테나 디바이스들은 자원 집약적이다, 즉, 그 설치를 위해 더 많은 인력, 기술 또는 노력 및 시간을 요구한다. 전형적으로, 부품 수의 증가는 더 많은 접촉점을 초래하고 이러한 접촉점들을 전기적으로 추가로 결합하려면, 더 많은 수의 납땜 조인트가 요구된다. 추가로, 하나보다 많은 주파수 대역에서 동작하는 종래의 안테나 디바이스들의 경우, 결함이 없고 간섭이 없는 통신이 항상 과제로 남아 있다.

따라서, 전술한 논의에 비추어, 종래의 안테나 디바이스들과 연관된 전술된 결점들을 극복할 필요성이 존재한다.

본 개시내용은 안테나 디바이스 및 안테나 디바이스들의 어레이를 제공하고자 한다. 본 개시내용은 종래의 안테나 디바이스들과 연관된 구조적 및 제조상의 복잡성들 및 설치 노력들의 기존 문제에 대한 솔루션을 제공하고자 한다. 본 개시내용의 목적은, 종래 기술에서 직면한 문제점들을 적어도 부분적으로 극복하는 솔루션을 제공하고 용이하게 설치가능하고 더 낮은 구조적 및 제조상의 복잡성들을 갖는 개선된 안테나 디바이스를 제공하는 것이다. 또한, 본 개시내용의 안테나 디바이스는, 듀플렉서 등의 추가적인 디바이스의 필요성 없이 향상된 성능을 갖는 여러 주파수 대역들 내에서 동작하고자 한다. 또한, 본 개시내용은 여러 주파수 대역들 내에서 동작하는 인접 안테나 디바이스들 사이의 고유한 결합의 기존 문제점들에 대한 솔루션을 제공하고 안테나 배치에 대한 영향을 최소화하고자 한다.

본 개시내용의 목적은 첨부된 독립항들에서 제공된 솔루션들에 의해 달성된다. 본 개시내용의 유리한 구현들은 종속항들에서 추가로 정의된다.

제1 양태에서, 본 개시내용은 안테나 디바이스의 복사축에 평행한 방향으로 전자기 신호를 복사하도록 구성된 복사체를 포함하는 안테나 디바이스를 제공한다. 복사체는 복사축에 수직하는 실질적으로 평면 형상을 가지며 복사체에 인접한 공진 구조물을 갖는다. 복사체와 평행한 실질적으로 평면 형상을 갖는 공진 구조물에서, 복사체는 제1 주파수 대역에서 전자기 신호를 복사하도록 구성되고, 공진 구조물은 상기 제1 주파수 대역 내에서 공진 주파수를 갖도록 구성된다.

본 개시내용의 안테나 디바이스는 더 많은 주파수 대역들을 통합하고 소형 폼 팩터를 유지하는 로우 프로파일, 경량, 컴팩트 안테나 디바이스이다. 안테나 디바이스는 종래의 안테나 디바이스에 비해 크기가 컴팩트하고 더 낮은 복잡성(즉, 구조적 및 제조상의 복잡성들)을 갖는다. 예를 들어, 안테나 디바이스는, 피딩 라인(feeding line)들을 접속하기 위해 프로브들 또는 케이블들과 같은 부품들을 이용하지 않으므로, 안테나 디바이스의 전반적인 복잡성을 감소시킨다. 또한, 안테나 디바이스는 추가 필터의 구현없이 공진 구조물들과 연관된 공진 주파수들에 기초하여 하나 이상의 주파수 대역(즉, 하위대역)을 필터링한다. 또한, 안테나 디바이스는 여러 주파수 대역들 내에서 동작하기 위해 (듀플렉서 등의) 추가 디바이스를 요구하지 않으며, 또한 인접 안테나 디바이스들 사이의 결합을 제거하거나 크게 최소화한다. 결과적으로, 추가 디바이스 및 부품의 수가 감소되어, 안테나 디바이스의 설치에 요구되는 납땜 조인트들의 수를 감소시킨다. 결과적으로, 안테나 디바이스와 연관된 전반적인 구조적 및 제조상의 복잡성들을 감소시켜, 시간, 비용 및 노동력 관점에서 설치 노력을 감소시킨다. 또한, 복사체의 복사 방향과 복사축에 평행한 공진 구조물로 인해, 안테나 디바이스의 지향성이 향상된다.

한 구현 형태에서, 공진 구조물은 복사체의 반응성 근접장에 배열된다.

또 다른 구현 형태에서, 복사체와 공진 구조물 사이의 거리는, 제1 주파수 대역의 중심 파장 λ _central 에 기초하여 결정되며, 0.001과 0.1 λ _central 사이에 있도록 결정된다.

추가적인 구현 형태에서, 공진 구조물은, 금속 시트, 인쇄 회로 보드 또는 금속 포일 퇴적물을 갖는 보드 중 하나로 형성되고; 하나 이상의 지지물에 의해 복사체에 장착되거나 복사체 상에 라미네이트된 기판 상에 장착된다.

이러한 방식으로의 공진 구조물의 구현은, 안테나 디바이스를 컴팩트화하고 구조적 복잡성과 설치 노력을 감소시킨다. 또한, 금속 시트, 인쇄 회로 보드 또는 금속화된 플라스틱으로서의 구현은, 필터들의 설계에 더 큰 유연성을 제공한다.

또 다른 구현 형태에서, 복사체는 패치 안테나(patch antenna)이고, 안테나 디바이스는 복사체와 평행하게 배열되고 복사체로부터 이격된 평면 구조물을 갖는 지향기를 더 포함한다.

종래의 안테나 디바이스들과 비교하여, 패치 안테나는 로우 프로파일이고, 더 경량이며 더 낮은 부피를 소비한다. 또한, 비용이 저렴하고, 크기가 작으며, 제작 및 적합성이 용이하다.

추가적인 구현 형태에서, 안테나 디바이스는 지향기에 인접한 적어도 하나의 제2 공진 구조물을 더 포함하고, 공진 구조물은 지향기에 평행한 실질적으로 평면 형상을 갖고, 여기서, 제2 공진 구조물은 제1 주파수 대역 내에서 제2 공진 주파수를 갖도록 구성된다.

지향기는 증가된 임피던스 대역폭과 높은 지향성을 안테나 디바이스에 제공한다. 또한, 증가된 임피던스 대역폭은 기생 요소로서 작용하는 공진 구조물을 통해 직접 또는 간접으로 달성된다.

추가적인 구현 형태에서, 공진 구조물은 안테나 디바이스의 기생 요소로서 작용하도록 구성된다.

기생 요소로서 작용하는 공진 구조물은 공진 구조물의 크기 및 위치에 대해 안테나 디바이스의 입력 임피던스에 큰 영향을 미친다. 또한, 대역폭 향상 및/또는 향상된 복사는 공진 구조물(또는 기생 요소)을 통해 직접 또는 간접으로 달성된다.

추가적인 구현 형태에서, 공진 구조물의 형상은 공진 구조물의 중심점을 중심으로 대칭이다.

추가적인 구현 형태에서, 공진 구조물의 길이는 공진 주파수에 기초하여 결정된다.

공진 구조물의 길이는 안테나 디바이스가 동작하기 위한 최적의 주파수 범위를 제공하기 위해 구현 요건에 따라 달라진다. 길이에서의 이러한 변화는 2개 이상의 여러 디바이스가 결합 없이 동작하는 것을 허용하여, 그 결과, 전체 성능을 향상시킨다.

또 다른 구현 형태에서, 공진 주파수는 안테나 디바이스에 인접하게 배열된 다른 안테나 디바이스에 의해 복사되는 제2 주파수 대역에 기초하여 결정된다.

인접한 안테나 디바이스의 주파수 대역에 기초한 공진 주파수의 결정은, 여러 안테나 디바이스가 공존할 수 있게 하고, 동작 동안에 결합 또는 간섭없이 동작할 수 있게 함으로써, 안테나 디바이스들의 최적 동작을 가능케 한다.

제2 양태에서, 본 개시내용은 2개 이상의 안테나 디바이스들의 어레이를 제공하고, 어레이는 제1 양태의 2개 이상의 안테나 디바이스를 포함한다.

안테나 디바이스와 연계한 2개 이상의 추가 디바이스의 이용은, 안테나 디바이스가 여러 주파수 대역들(즉, 2개보다 많은 주파수 대역들)에서 동작하는 것을 허용한다. 이것은 안테나 디바이스의 전반적인 능력을 향상시키는 것을 가능케 하고 안테나 디바이스가 그 성능을 저하시키지 않고 그 주위에 하나 이상의 안테나 디바이스를 수용하는 것을 허용한다. 더욱이, 이러한 제공은, 여러 안테나 디바이스가 공존하고 2개 이상의 안테나 디바이스 사이의 간섭 또는 결합 없이 동작하는 것을 허용한다. 또한, 단일 어레이에서의 여러 안테나 디바이스의 통합은, 전체 성능을 향상시키고 안테나 디바이스들의 전반적인 복잡성과 그 연관된 비용들을 감소시킨다.

제2 양태의 안테나 디바이스들의 어레이는 제1 양태의 안테나 디바이스들의 모든 이점 및 효과를 달성한다.

추가적인 구현 형태에서, 안테나 디바이스들의 어레이는, 제1 주파수 대역에서 동작하고 제1 공진 주파수에 튜닝된 제1 공진 구조물을 갖는 제1 안테나 디바이스를 포함한다. 또한, 어레이는 제2 주파수 대역에서 동작하고 제2 공진 주파수에 튜닝된 제2 공진 구조물을 갖는 제2 안테나 디바이스를 포함하고, 여기서 제1 공진 주파수는 제2 주파수 대역에 기초하여 결정되고 제2 공진 주파수는 제1 주파수 대역에 기초한다.

이러한 방식으로의 어레이의 구현 및 인접한 안테나 디바이스의 주파수 대역에 기초한 공진 주파수들의 결정은, 어레이의 안테나 디바이스들이 공존할 수 있게 하고, 높은 반사 손실(return loss)들의 주파수 대역들을 디튜닝함으로써 동작 동안 결합 또는 간섭 없이 동작할 수 있게 함으로써, 안테나 디바이스들에 대한 최적의 동작을 가능케 한다. 더욱이, 이러한 구현은 듀플렉서 등의 추가적인 디바이스의 이용 없이 어레이에 대한 듀플렉싱 거동을 허용한다.

추가적인 구현 형태에서, 제1 안테나 디바이스를 포함하는 안테나 디바이스들의 어레이는 업링크용으로 구성되고 제2 안테나 디바이스는 다운링크용으로 구성된다.

이러한 방식으로의 안테나 디바이스들의 어레이의 구현은, 듀플렉서들의 구현 없이 안테나 디바이스들과의 양방향 통신을 가능케 함으로써, 물리적 풋프린트 및 연관된 제조 비용을 감소시킨다.

추가적인 구현 형태에서, 제1 주파수 대역은 제2 주파수 대역과 중첩된다.

주파수 대역들의 중첩하는 속성조차도 안테나 디바이스들에 의한 디튜닝된 중첩 영역들로 인해 안테나 디바이스의 동작 동안에 신호들의 간섭 또는 산란 영향을 제공하지 않는다.

추가적인 구현 형태에서, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역은 각각은 복수의 하위대역을 포함하고, 제1 주파수 대역의 하위대역들은 제2 주파수 대역의 하위대역들과 인터리빙된다.

위에서 논의된 모든 구현 형태가 결합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 출원에서 설명된 모든 디바이스, 요소, 회로, 유닛 및 수단은, 소프트웨어 또는 하드웨어 요소들 또는 이들의 임의의 종류의 조합으로 구현될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 본 출원에서 설명된 다양한 엔티티들에 의해 수행되는 모든 단계들뿐만 아니라, 다양한 엔티티에 의해 수행되는 것으로 설명된 기능들은, 각각의 엔티티가 각각의 단계 및 기능을 수행하도록 적합화되거나 구성됨을 의미하고자 한다. 특정한 실시예들에 대한 이하의 설명에서, 외부 엔티티들에 의해 수행되는 특정한 기능 또는 단계가 그 특정한 단계 또는 기능을 수행하는 그 엔티티의 특정한 상세 요소에 대한 설명에 반영되지 않더라도, 이들 방법들 및 기능들이 각각의 소프트웨어 또는 하드웨어 요소들 또는 이들의 임의의 종류의 조합으로 구현될 수 있다는 것은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 개시내용의 피처들은 첨부된 청구항들에 의해 정의된 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 다양한 조합으로 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

본 개시내용의 추가 양태들, 이점들, 피처들 및 목적들은, 첨부된 청구항들과 연계하여 해석되는 예시적인 구현들의 상세한 설명 및 도면들로부터 명백해질 것이다.

예시적인 실시예들의 이하의 상세한 설명뿐만 아니라 상기의 요약은, 첨부된 도면들과 함께 읽을 때 더 양호하게 이해된다. 본 개시내용을 예시하기 위한 목적으로, 본 개시내용의 예시적인 구성들이 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 본 명세서에 개시된 특정한 방법들 및 도구들로 제한되지 않는다. 더욱이, 본 기술분야의 통상의 기술자라면 도면들이 축척비율대로 그려지지 않았음을 이해할 것이다. 가능한 경우에는 언제나, 유사한 요소들은 동일한 번호들로 표시되었다.
본 개시내용의 실시예들이 이제 이하의 도면들을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다:
도 1은 본 개시내용의 한 실시예에 따른 안테나 디바이스의 사시도이다;
도 2는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 그 인클로징 벽이 제거된 도 1의 안테나 디바이스의 분해도이다;
도 3은 본 개시내용의 한 실시예에 따른 도 1의 안테나 디바이스 및 또 다른 안테나 디바이스의 사시도이다;
도 4는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 안테나 디바이스들의 어레이의 블록도이다;
도 5는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 도 4의 안테나 디바이스들의 어레이의 한 예시적인 주파수 대역이다;
도 6a는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 2개의 상이한 주파수 대역에서 2개의 안테나 디바이스들 사이의 결합을 도시하는 그래픽 표현이다;
도 6b는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 2개의 상이한 주파수 대역에서 도 6a의 2개의 안테나 디바이스들 사이의 결합의 효과들을 도시하는 그래픽 표현이다;
도 7a는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 제1 주파수 대역에서 제1 안테나 디바이스에 의해 복사되는 전자기 신호의 반사 손실 및 편파를 나타내는 그래픽 표현이다;
도 7b는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 제2 주파수 대역에서 제2 안테나 디바이스에 의해 복사되는 전자기 신호의 반사 손실 및 편파를 나타내는 그래픽 표현이다; 및
도 8 내지 도 11은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 안테나 디바이스의 공진 구조물들의 예시적인 대안적 실시예들이다.
첨부된 도면들에서, 밑줄 친 번호는, 밑줄 친 번호가 위치하는 항목 또는 밑줄 친 번호에 인접한 항목을 나타내기 위해 채용된다. 밑줄이 없는 번호는, 밑줄이 없는 번호를 항목과 링크하는 라인에 의해 식별되는 항목과 관련된다. 번호에 밑줄이 없고 연관된 화살표가 있는 경우, 밑줄이 없는 번호는 화살표가 가리키는 일반 항목을 식별하기 위해 이용된다.

이하의 상세한 설명은 본 개시내용의 실시예들 및 이들이 구현될 수 있는 방식들을 예시한다. 본 개시내용을 실행하는 일부 모드가 개시되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자라면 본 개시내용을 실행하거나 실시하기 위한 다른 실시예들도 역시 가능하다는 것을 인식할 것이다.

도 1은 본 개시내용의 한 실시예에 따른 안테나 디바이스의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 안테나 디바이스(100)가 도시되어 있다. 안테나 디바이스(100)는 복사체(102) 및 공진 구조물(104)(도 2에 더 양호하게 도시됨)을 포함한다. 복사체(102)는 복사축(X)에 수직인 실질적으로 평면 형상을 포함한다. 안테나 디바이스(100)에 제1 지지 구조물(112A), 제2 지지 구조물(112B), 제3 지지 구조물(112C), 및 제4 지지 구조물(112D)을 포함하는 제1 세트의 지지 구조물들(112)이 추가로 도시되어 있다.

안테나 디바이스(100)는 또한, 안테나의 복사 요소, 복사 디바이스, 또는 안테나 요소라고도 한다. 안테나 디바이스(100)는 원격통신에 이용된다. 예를 들어, 안테나 디바이스(100)는 무선 통신 시스템에서 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 안테나 디바이스들의 어레이 또는 하나 이상의 안테나 디바이스가 통신 시스템에서 이용될 수 있다. 이러한 무선 통신 시스템의 예들로는, (eNB(Evolved node B), gNB 등과 같은) 기지국, 리피터(repeater) 디바이스, 고객 구내 장비, 및 기타의 맞춤형 원격통신 하드웨어가 포함되지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.

복사체(102)는 안테나 디바이스(100)의 X 방향을 따라 전자기 신호를 복사하도록 구성된다. 안테나 디바이스(100)가 동작 중일 때 전자기 신호가 복사됨은 분명할 것이다. '전자기 신호'라는 용어는, 전파, 마이크로파, 적외선, 빛, 자외선, X선, 및 감마선을 포함하는, 전기장 및 자기장 강도의 동시적인 주기적 변화에 의한 신호 전파를 포함한다. "복사축"이라는 용어는 복사체(102)로부터의 복사되는 전자기 신호의 방향과 동일한 방향을 갖는 축을 말한다. 복사체(102)는 복사축(X)에 수직인 실질적으로 평면 형상을 갖는다. "실질적으로 평면"이라는 용어는, 복사체(102)의 형상, 즉, 그 내부의 천공 또는 개구, 디봇(divot) 또는 다른 단절부를 더 포함할 수 있는 편평하고 단절되지 않는 형상을 지칭한다. 더욱이, 복사체(102)의 형상이 만곡되거나 구부러질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 복사체(102)는 실질적으로 평면 형상을 가지며 복사축(X)에 수직인 방향으로 배열된다. 복사체(102)는 제1 주파수 대역에서 전자기 신호를 복사하도록 구성된다. 전자기 신호는, 대역폭이라고 불리는, 대부분의 에너지를 운반하는 주파수들의 범위를 점유해야 한다. 용어 "주파수 대역"은 하나의 통신 채널을 나타내거나, 구현에 따라, 제1 주파수 대역, 제2 주파수 대역 등의 다양한 주파수 대역으로 세분될 수 있다. 한 예에서, 제1 주파수 대역은, 주파수 범위, 즉, 1.7 GHz 내지 2.0 GHz에 의해 정의될 수 있다. 또 다른 예에서, 제2 주파수 대역은, 주파수 범위, 즉, 1.8 GHz 내지 2.2 GHz에 의해 정의될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 복사체(102)는 패치 안테나이다. "패치 안테나"라는 용어는, 편평한 복사 패치 등의 편평한 표면 위에 잠재적으로 장착되는 로우 프로파일을 갖는 안테나의 한 유형을 말한다. 특히, 편평한 복사 패치는, X 방향을 따라 전자기 신호를 복사하도록 구성된 복사체(102)의 일부를 형성한다. 일반적으로, 복사체(102)는 접지면이라고 불리는 더 큰 금속 시트 위에 장착되는 금속으로 된 편평한 직사각형 시트 또는 "패치"를 포함한다. 한 구현 형태에서, 복사체(102)는 금속 패치 복사체이다. 유익하게도, 패치 안테나는, 경량이고, 로우 프로파일의 평면 구성을 제공한다. 또한, 패치 안테나는, 제작의 용이성, 및 (다른 안테나 디바이스들 등의) 다른 디바이스들과의 통합을 제공한다.

한 실시예에서, 공진 구조물(104)은 안테나 디바이스(100)의 복사체(102) 위에 배열된다. "공진 구조물"이라는 용어는, 동작 동안 원하는 주파수에서 공진하도록 구성된 안테나 디바이스(100)의 요소를 말한다. 원하는 주파수는, 공진 구조물(104)이 안테나 디바이스(100)에 의해 복사되는 전자기 신호를 필터링하는 바람직한 주파수이다. 이러한 의미에서, 공진 구조물(104)은 공진 구조물(104)의 공진 주파수에서 복사체(102)를 디튜닝한다. 공진 구조물(104)은 복사체(102)에 인접하게 복사체(102)로부터의 미리결정된 거리에 배치된다. 공진 구조물(104)은 복사체(102)에 평행한 실질적으로 평면 형상을 갖는다. 공진 구조물(104)은, (스터브(stub)들이라고도 하는) 2개의 길쭉한 아암을 갖는 (도 2에 도시된 바와 같은) 십자형 구조물을 갖는다. 또한, 공진 구조물(104)은 균일한 형상을 갖는다, 즉, 공진 구조물(104)의 십자형 구조물의 폭 및 길이 등의 공진 구조물(104)의 물리적 치수들은 균일하다. 주로 적절한 길이는 공진 구조물(104)이 동작 동안에 원하는 주파수에서 공진하는 것을 허용한다는 것은 명백할 것이다. 전형적으로, 스터브의 길이(L)는 균일하게 만들어지며 따라서 공진 구조물(104)의 크기는 동작을 위한 원하는 주파수를 구현한다. 그러나, 공진 구조물(104)의 형상 및 크기는 본 개시내용의 범위를 제한하지 않고 변경될 수 있다는 것을 본 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 것이다. 또한, 공진 구조물(104)의 크기 및 형상은 원하는 공진 주파수에 적합하도록 잠재적으로 변경된다. 다르게 말하면, 공진 주파수는 공진 구조물(104)의 크기와 형상을 변경함으로써 잠재적으로 변화된다. 예를 들어, 스터브의 길이는 이중 공진을 안테나 디바이스(100)에 제공하도록 변화될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 공진 구조물(104)의 형상은 공진 구조물(104)의 중심점을 중심으로 대칭이다. 특히, 공진 구조물(104)의 대칭형 십자형 구조물은, 안테나 디바이스(100)가 이중 편파 특성을 보이도록, 즉, 수평 및 수직 편파된 무선 파동 양쪽 모두에 동시에 응답하는 것을 허용한다. 또한, 안테나 디바이스(100)가 단일 편파 특성을 나타내도록 구성될 때, 즉, 수평 또는 수직 편파의 한 배향에만 응답하도록 동작가능할 때, 공진 구조물(104)이 비대칭 구조를 갖도록 구성되지 않을 수 있다는 것은 명백할 수 있을 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 공진 구조물(104)은 십자형 구조물을 갖는다. 또한, 십자형 구조물은 공진 구조물(104)의 중심점을 중심으로 대칭이다. 즉, 공진 구조물(104)의 중심점은 공진 구조물(104)을, 중심점을 중심으로 공진 구조물(104)의 각각의 절반의 2개의 동일한 절반 또는 동일한 거울 이미지로 분할한다. 즉, 각각의 길쭉한 아암 또는 스터브의 길이 L은 동일하다. 선택사항으로서, 스터브의 길이(L)는 본 개시내용의 범위를 제한하지 않고 구현에 따라 변화될 수 있다.

공진 구조물(104)은 제1 주파수 대역 내에서 공진 주파수를 갖도록 구성된다. 공진 구조물(104)은 복사체(102)의 제1 주파수 대역 내의 공진 주파수에서 동작하도록 구성된다. "공진 주파수"라는 용어는, 공진 구조물(104)이 안테나 디바이스(100)와 연관된 제1 주파수 대역의 한 하위대역을 필터링하는 주파수를 말한다.

한 실시예에서, 공진 구조물(104)은 복사체(102)의 반응성 근접장에 배열된다. "반응성 근접장"이라는 용어는 (안테나 디바이스(100) 등의) 안테나에 인접한 영역을 말한다. 상기 영역에서, 전자기 신호의 전기장(또는 E-Field) 및 자기장(또는 H-Field)은 서로에 관해 90도 위상이 어긋나므로 반응적이다. 일반적으로, 반응성 근접장은 (전자기 신호 등의) 전자기 성분들을 야기하도록 동작할 수 있는 (안테나 디바이스(100) 등의) 안테나 디바이스에 존재하는 전류들 및 전하들로부터의 강한 유도성 및 용량성 효과가 원격장 복사처럼 거동하지 않는, 즉, 상기 유도성 및 용량성 효과가 (복사체(102) 등의) 복사체로부터의 거리에 관해 원격장 복사 효과보다 더 빠르게 전력이 감소하는 영역이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 공진 구조물(104)은 복사체(102)로부터 이격되어 및 복사체(102)의 반응성 근접장 내에 배치된다.

한 실시예에 따르면, 공진 구조물(104)은 복사체(102)로부터 이격되어 배치되고, 여기서 복사체(102)와 공진 구조물(104) 사이의 거리(D)는 제1 주파수 대역의 중심 파장 λ _central 에 기초하여 결정된다. "중심 파장"이라는 용어는, 필터(또는 공진 구조물(104))가 동작하는 (제1 주파수 대역 등의) 스펙트럼 대역폭의 중간점을 말한다. 전형적으로, 복사체(102)와 공진 구조물(104) 사이의 거리(D)는 (도 2에 도시된 바와 같이) 지지 탭들의 이용에 의해 유지된다. 동작시, 제1 주파수 대역의 거리(D)는 0.001과 0.1 λ _central 사이에 있도록 결정된다. 예를 들어, 빛의 속도(c)를 3×10⁸ m/s이고 그 대응하는 중심 주파수가 제1 주파수 대역에 대해 1.85 GHz와 같다고 간주하면, 복사체(102)와 공진 구조물(104) 사이의 거리(D)는 0.0162cm 내지 1.62cm의 범위에 있을 것이다.

한 실시예에 따르면, 공진 구조물(104)은, 금속 시트, 인쇄 회로 보드 또는 금속화된 퇴적물을 갖는 유전체 재료의 포일 중 하나로 형성된다. 한 예에서, 공진 구조물(104)은, 단층 인쇄 회로 보드, 다층 인쇄 회로 보드, 가요성 PCB 또는 가요-경성(flexi-rigid) PCB로서 구현될 수 있다. 또한, 공진 구조물(104)은, 구리, 알루미늄, 철 등으로 이루어진 금속 시트 등의 접힌 금속 시트를 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 공진 구조물(104)은, 금속화된 퇴적물을 갖는 유전체 재료의 포일일 수 있다. 한 구현에서, 금속화된 퇴적물을 갖는 유전체 포일(또는 매우 얇은 플라스틱)이 이용된다. 또 다른 구현에서, 공진 구조물(104)은 레이저 절단 금속 시트이다. 유전체 재료의 포일을 이용하는 보드는, 보드의 한 면 또는 양 면에 전도성 트레이스들을 또는 경로들을 인쇄함으로써 달성되는 금속화를 이용하여 형성된다. 보드는, 열가소성 부품, 금속 보드, 반도체 시트 등일 수 있다. 유전체 포일을 위한 재료는, Bakelite 또는 FR4 Glass Epoxy를 포함하지만 이것으로 제한되는 것은 아니다. 또한, 전도성 트레이스들의 인쇄는, 에어로졸 제트, 잉크젯, 또는 스크린 인쇄 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 공진 구조물(104)은 하나 이상의 지지물(118)(지지 탭이라고도 함)에 의해 복사체(102)에 장착되거나 복사체(102)에 라미네이트된 기판(미도시) 상에 장착된다. 하나 이상의 지지물(지지 탭이라고도 함)은 복사체(102)로부터 거리(D)에서 공진 구조물(104)을 유지하기 위해 복사체(102) 전체의 특정한 위치들에 제공된다. "기판"이란 복사체(102)의 기계적 지지물을 말한다. 상기 지지를 제공하기 위해, 기판은 주로 (유전체 포일로 된 유전체 재료 등의) 유전체 재료로 구성되고 안테나 디바이스(100)의 전기적 성능에 영향을 미칠 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 안테나 디바이스(100)는, 복사체(102)에 평행하게 배열되고 복사체(102)로부터 이격된 평면 구조물을 갖는 지향기(106)를 더 포함한다. "지향기"(106)란, 복사, 즉 복사체(102)의 전자기 신호의 에너지 이득 및 지향성을 증가시키도록 구성된 안테나 디바이스(100)의 요소를 말한다. "지향기"라는 용어는 (복사체(102) 등의) 구동 요소의 그 자신의 방향으로의 복사를 증가시키도록 구성된 요소를 말한다. 유익하게는, 지향기(106)는 복사체(102)의 복사를 향상시키기 위해 복사체(102)에 평행하게 배열된다. 일반적으로, 지향기(106)는 기생 요소이다. 다르게 말하면, 지향기(106)는 복사체(102)로부터 에너지를 수신한다. 지향기(106)는, 복사, 즉 복사된 전자기 신호의 에너지를 향상시키도록 구성된다. 다르게 말하면, 지향기(106)는 복사체(102)의 지향성을 증가시킨다. 일반적으로, (지향기(106) 등의) 지향기의 크기는 (복사체(102) 등의) 구동 요소의 크기보다 작다. 도 1에 도시된 바와 같이, 지향기(106)의 크기는 복사체(102)의 크기보다 작다. 한 예에서, 지향기(106)의 크기는, 구동 요소, 즉, 복사체(102)보다 5% 작거나 짧다.

한 실시예에 따르면, 안테나 디바이스(100)는, 지향기(106)에 인접한 (공진 구조물(108) 등의) 적어도 하나의 제2 공진 구조물을 더 포함한다. 제2 공진 구조물(108)은 지향기(106)에 인접하게 배열되고 복사체(102)에 인접하게 배열된 공진 구조물(104)과 유사한 형상을 가지며, 여기서 제2 공진 구조물(108)은 제1 공진 구조물(104)보다 작다. 제2 공진 구조물(108)은 지향기(106)에 평행한 실질적으로 평면 형상을 갖는다. 전형적으로, 제2 공진 구조물(108)은 지향기(106)에 인접하고 평행하게 배열된다. 집합적으로, 복사체(102), 지향기(106), 및 공진 구조물들 각각, 즉, 제1 공진 구조물(104), 제2 공진 구조물(108)은 서로에 관해 평행하게 배열되고, 복사체(102)의 복사축(X)에 수직으로 배열된다. 또한, 제2 공진 구조물(108)은, 제1 주파수 대역 내에서 제2 공진 주파수를 갖도록 구성된다. 제2 공진 주파수는 제1 주파수 대역 내에서 제1 공진 주파수와 상이할 수 있다. 그러나, 제2 공진 주파수는, (제1 주파수 대역 등의) 주파수 대역의 증가된 거부 레벨을 달성하기 위해 제1 공진 주파수와 동일할 수 있다. 집합적으로, 제1 공진 주파수 및 제2 공진 주파수는 제1 주파수 대역에서 영역들을 인에이블하고, 여기서 복사체(102)는, 즉 공진 주파수에서 디튜닝된다.

한 실시예에 따르면, (공진 구조물(104), 제2 공진 구조물(108) 등의) 공진 구조물은, (각각 제1 공진 주파수, 제2 공진 주파수 등의) 공진 주파수에서 동작하는 필터로서 작용하도록 구성된다. 구체적으로, 제1 공진 구조물(104) 및 제2 공진 구조물(108)은, (공진 구조물(104)에 대한 제1 공진 주파수, 제2 공진 구조물(108)에 대한 제2 공진 주파수 등의) 공진 주파수에서 동작하는 필터로서 작용하도록 하는 방식으로 배열된다. 여기서, 공진 구조물(104, 108)은, 제1 주파수 대역, 예를 들어 1.8GHz 내지 1.9GHz의 한 하위대역을 거부하거나 필터링하도록 구성된다. 달리 말하면, 안테나 디바이스(100)는 제1 주파수 대역에서 디튜닝된다.

한 실시예에 따르면, 공진 구조물(104, 108)은 안테나 디바이스(100)의 기생 요소로서 작용하도록 구성된다. "기생 요소"라는 용어는 (복사체(102) 등의) 또 다른 요소의 피드(feed)에 의존하는 요소를 말한다. 즉, 기생 요소는, 자신의 피드를 갖지 않으며, 복사(또는 전자기 신호)를 간접적으로 향상시키는데 도움을 준다. 특히, 공진 구조물(104, 108)(즉, 기생 요소들)은 피드에 직접 접속되지 않는다. 달리 말하면, 공진 구조물(104, 108)은 기생 요소들로서 작용하고 (복사체(102) 등의) 인접한 요소들로부터 전력을 유도한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 공진 구조물(104)은 복사체(102)에 전기적으로 결합되어 그로부터 에너지를 유도하고 안테나 디바이스(100)의 피드 또는 피딩 배열에 대한 직접 접속을 갖지 않는다.

한 실시예에 따르면, 안테나 디바이스(100)는, 2개 세트의 지지 구조물들(112, 114)을 포함하고, 제1 세트의 지지 구조물들(112)은 지향기(106)와 제2 공진 구조물(108) 사이에 배열되는 반면, 제2 세트의 지지 구조물들(114)(도 2에 도시됨)은 복사체(102)와 베이스(124) 사이에 배열된다. 베이스(124)는 PCB로서 구현될 수 있고, 예를 들어 PCB 상의 금속층으로 구현된, 반사기를 포함할 수 있다.

각각의 세트의 지지 구조물들, 즉 제1 세트의 지지 구조물들(112) 및 제2 세트의 지지 구조물들(114)은 전기적으로 비전도성이다. 또한 제1 세트의 지지 구조물들(112)은 복사체(102)로부터의 높이 H에서 지향기(106)를 유지하도록 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 세트의 지지 구조물들(112)의 각각의 지지 구조물은, 2개의 말단부, 즉 제1 말단부 및 제2 말단부를 포함하고, 여기서, 제1 세트의 지지 구조물들(112)의 각각의 지지 구조물의 제1 말단부는 지향기(106)에 부착되고 제1 세트의 지지 구조물들(112)의 각각의 지지 구조물의 제2 말단부는 안테나 디바이스(100)의 인클로징 벽(110)(안테나 캐비티를 구성함)에 부착된다. 일반적으로, 2개 세트의 지지 구조물들(112, 114) 각각은 플라스틱으로 형성되며 전기적으로 비전도성이다. 2개 세트의 지지 구조물들(112, 114) 각각은 단일 부품으로 형성될 수 있다. 안테나 디바이스(100)는, 구현에 기초하여 안테나 디바이스(100)로부터의 거리가 적합화되는 인클로징 벽(110)을 이용하여 덮인다. "인클로징 벽"이라는 용어는, 바람직하게는 금속 등의 전도성 재료로 형성된 안테나 디바이스들을 둘러싸는 벽을 말한다.

한 실시예에 따르면, 제2 공진 구조물(108)은 제2 공진 구조물(108)의 십자형 구조물의 각각의 말단부에 확장부를 포함하고, 제1 세트의 지지 구조물들(112)에 기계적으로 결합될 수 있다. 공진 구조물(108)의 각각의 말단부에서, 2개의 확장부(V형 구조물을 형성함)가 제1 세트의 지지 구조물들(112)의 4개의 지지 구조물 중 2개에 기계적으로 결합되도록 배열될 수 있다. 한 예에서, 공진 구조물(108)의 제1 말단부에서, 공진 구조물의 제1 말단부에 있는 2개의 확장부는 제1 지지 구조물(112A) 및 제2 지지 구조물(112B)에 결합될 수 있다. 유사하게, 공진 구조물(108)의 제2 말단부에서, 제2 공진 구조물(108)의 제2 말단부에 있는 2개의 확장부는 제2 지지 구조물(112B) 및 제3 지지 구조물(112C) 등에 결합될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 공진 구조물(104, 108)의 길이 L은 공진 주파수에 기초하여 결정된다. 일반적으로, 공진 구조물(104, 108)의 길이(L)는 공진 주파수에 관해 반비례 관계를 따른다. 예를 들어, 공진 주파수의 주파수가 높을수록, 공진 구조물(104, 108)의 길이(L)가 짧아지고 그 반대도 마찬가지이다. 달리 말하면, 더 높은 공진 주파수들에 대한 공진 구조물들(104, 108)은 전자기 신호들의 길이와 정합하도록 더 짧은 반면, 더 낮은 주파수 무선 신호들에 대한 공진 구조물들(104, 108)은 더 길다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 공진 구조물(104)의 길이(L)는 공진 구조물(108)의 길이(미도시)보다 크므로, 결과적으로 제1 공진 구조물(104)의 제1 공진 주파수는 제2 공진 구조물(108)의 제2 공진 주파수에 비해 더 낮다. 구체적으로, 제1 공진 구조물(104)의 길이(L)는 제1 주파수 대역 내의 제1 공진 주파수에 기초하여 결정되는 반면, 제2 공진 구조물(108)의 (길이 L 등의) 길이는 제1 주파수 대역 내의 제2 공진 주파수에 기초하여 결정된다.

도 2는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 안테나 디바이스(100)의 분해도이다. 도 2를 참조하면, 안테나 디바이스(100)의 분해도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 안테나 디바이스(100)는, 복사체(102), 지향기(106), 제1 공진 구조물(104) 및 제2 공진 구조물(108)을 포함한다. 안테나 디바이스는, 복사체(102) 아래 및 접지층(미도시) 위에 배열된 피딩 배열 디바이스(미도시), 및 피딩 배열이 존재할 수 있는 피딩 캐비티(122)를 더 포함한다. 또한, 접지층 및 피딩 배열은 인쇄 회로 보드를 이용하여 형성될 수 있고, 피딩 배열로부터 안테나 디바이스(100)로의 피드를 가능케하는 전기 접속들 및 배선들을 더 포함한다.

추가로 도시된 바와 같이, 제1 공진 구조물(104) 및 제2 공진 구조물(108) 각각은, 복사 구조물들(104, 108) 각각 내의 상이한 위치들에서 제공되는 복수의 천공을 포함한다. 도시된 바와 같이, 제1 공진 구조물(104)은 제1 공진 구조물(104) 전체에 걸쳐 배열된 9개의 천공을 포함한다. 구체적으로, 제1 공진 구조물(104)의 각각의 말단부는, 서로에 관해 동등하게 이격되거나 그렇지 않을 수 있는 2개의 천공을 포함한다. 공진 구조물(104)의 각각의 말단부에 있는 천공들과는 별개로, 실질적으로 중앙 위치에 천공이 존재한다. 특히, 천공들은 제1 세트의 지지 탭들(118)을 수용하기 위해 공진 구조물(104) 전체에 걸쳐 특정한 위치들에서 제공된다. "지지 탭"이라는 용어는, 원하는 위치에서 구조물들을 유지하거나 고정하는데 이용되는, 복사체(102) 또는 공진 구조물(104) 등의 임의의 구조물에 부착되거나 이로부터 돌출되는 재료의 돌출부를 말한다.

전형적으로, 제1 공진 구조물(104) 상의 복수의 천공(또는 9개의 천공)은, 제1 지지 탭(118A), 제2 지지 탭(118B), 내지 제9 지지 탭(118I)(중앙 지지 탭) 등의 9개의 지지 탭(118A-I)을 포함하는 제1 세트의 지지 탭들(118)을 수용하기 위해 제공된다. 제1 공진 구조물(104)의 복수의 천공(예를 들어, 9개의 천공) 각각은, 9개의 지지 탭(118A-I) 각각의 제2 말단부를 수용하도록 구성된다. 전형적으로, 지지 탭들(118A-I)은 복사체(102)로부터 거리(D)에서 제1 공진 구조물(104)을 유지하기 위해 채용된다.

유사하게, 제2 공진 구조물(108)은 (제1 공진 구조물(104)과 유사하게) 제2 공진 구조물(108) 전체에 걸쳐 배열된 5개의 천공을 포함한다. 구체적으로, 제2 공진 구조물(108)의 각각의 말단부는 단일 천공을 포함한다. 공진 구조물(108)의 각각의 말단부에 있는 단일 천공과는 별개로, 제2 공진 구조물(108)의 실질적으로 중앙 위치에 천공이 존재한다. 전형적으로, 복수의 천공(또는 5개의 천공)은, 5개의 지지 탭(120A-E), 즉, 제1 지지 탭(120A), 제2 지지 탭(120B) 내지 제5 지지 탭(120E)(중앙 지지 탭)을 포함하는, 제2 세트의 지지 탭들(120)을 수용하기 위해 제공된다. 제2 공진 구조물(108)의 복수의 천공(예를 들어, 5개의 천공) 각각은, 5개의 지지 탭(120A-E) 각각의 제2 말단부를 수용하도록 구성된다.

특히, 지지 탭들(118, 120)은 지지 구조물들(112, 114)의 일체형 부분으로서 형성된다. 즉, 지지 탭들(118A-I)은 제1 세트의 지지 구조물들(118)의 일부이고 제2 세트의 지지 탭들(120A-E)은 제2 세트의 지지 구조물들(114)의 일부이다.

도 3은 본 개시내용의 한 실시예에 따른, 안테나 디바이스(100) 및 (안테나 디바이스(100)와 유사한) 또 다른 안테나 디바이스(300)의 사시도를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 2개의 안테나 디바이스, 즉, 미리결정된 거리만큼 이격되어 있거나 격리되어 있는 안테나 디바이스(100) 및 또 다른 안테나 디바이스(300)가 도시되어 있다. 안테나 디바이스(300)(또는 제2 안테나 디바이스)는 안테나 디바이스(100)와 형상 및 구조에서 유사하다. 전형적으로, 안테나 디바이스(300)는, 제2 복사체(302), 제2 복사체(302)에 인접하게 배치된 제1 공진 구조물(304), 및 제2 복사체(302)로부터 소정 거리에 배치된 (안테나 디바이스(100)의 지향기(106) 등의) 지향기(306)를 포함한다. 더욱이, 또 다른 안테나 디바이스(300)는 지향기(306)에 인접한 제2 공진 구조물(308)을 포함한다. 특히, 2개의 안테나 디바이스(100, 300)는, 구현에 기초하여 안테나 디바이스(100, 300)로부터의 거리가 적합화되는 (인클로징 벽(110) 등의) 인클로징 벽(310)으로부터 이격된다. "인클로징 벽"이라는 용어는, 바람직하게는 금속 등의 전도성 재료로 형성된 하나 이상의 안테나 디바이스를 둘러싸는 벽을 말한다. 2개의 안테나 디바이스 사이의 거리 및 안테나 디바이스와 인클로징 벽 사이의 거리는, 본 개시내용의 범위를 제한하지 않고 변경될 수 있다는 것을 본 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 것이다. 한 구현에서, 2개의 안테나 디바이스, 즉 안테나 디바이스(100)와 또 다른 안테나 디바이스(300) 사이의 격리는 대략 0.6 λ _i 이고, 여기서, λ _i 는 안테나 디바이스들의 중심 파장 λ _central 과 동일할 수 있다. 제1 안테나 디바이스(100) 및 또 다른 안테나 디바이스(300)는, 각각, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에서 동작하도록 구성된다. 전형적으로, 안테나 디바이스(100)는 제1 주파수 대역의 하나 이상의 하위대역을 필터링하도록 구성된 공진 구조물(104) 및 공진 구조물(108)을 포함하고, 여기서, 또 다른 안테나 디바이스(300)가 동작할 수 있다. 유사하게, 제2 안테나 디바이스(300)는 제2 주파수 대역의 하나 이상의 하위대역을 필터링하도록 구성된 제1 공진 구조물(304) 및 제2 공진 구조물(308)을 포함하고, 여기서, 안테나 디바이스(100)가 동작할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역은 각각은 복수의 하위대역을 포함하고, 여기서 제1 주파수 대역의 하위대역들은 제2 주파수 대역의 하위대역들과 인터리빙된다. 전형적으로, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역 등의 주파수 대역들 각각의 하위대역들은 적어도 부분적으로 서로 중첩된다. 더욱이, 주파수 대역들 각각의 동작 하위대역들은 서로에 대해 교번할 수 있다. "동작 하위대역"이라는 용어는 임의의 안테나 디바이스가 동작하는 하위대역을 말한다. 한 예에서, 제1 주파수 대역의 제1 하위대역에는, 제2 주파수 대역의 제1 하위대역 또는 제2 하위대역이 동반될 수 있다. 한 예시적인 시나리오에서, 1.4GHz 내지 2GHz 범위의 제1 주파수 대역은, 1.71 GHz 내지 1.785 GHz의 제1 하위대역 및 1.805 GHz 내지 1.88 GHz의 제2 하위대역 등의 복수의 하위대역을 포함할 수 있고, 1.6 GHz 내지 2.4 GHz 범위의 제2 주파수 대역은, 1.92 GHz 내지 1.98 GHz 범위의 제3 하위대역 및 2.11 GHz 내지 2.17 GHz 범위의 제4 하위대역을 포함할 수 있다. 여기서, 인터리빙된 하위대역들은 2개의 주파수 대역의 중첩 영역에 존재하고, 2개의 주파수 대역 내의 동작 하위대역들은 공진 구조물들(104, 108)과 연관된 공진 주파수들에 의해 정의된다. 공진 구조물들(104, 108)과 연관된 공진 주파수들은 원하는 동작 대역들에 기초하여 선택될 수 있다. 제1, 제2, 제3 및 제4 하위대역 등의 복수의 하위대역들 각각은 상이한 구현 목적들에 기초하여 교번하는 방식으로 존재할 수 있다. 한 예에서, 제1 하위대역은 업링크 통신에 이용될 수 있는 반면, 제4 하위대역은 다운링크 통신에 이용될 수 있다.

한 실시예에 따르면, (제1 공진 주파수 등의) 공진 주파수는, 안테나 디바이스(100)에 인접하게 배열된 또 다른 안테나 디바이스(300)(제2 안테나 디바이스라고도 함)와 연관된 제2 주파수 대역에 기초하여 결정된다. 제1 공진 주파수는 또 다른 안테나 디바이스(300)의 제2 주파수 대역에 기초하여 결정된다. 전형적으로, 제1 공진 구조물(104)과 연관된 제1 공진 주파수 등의 공진 주파수는, 또 다른 안테나 디바이스(300)의 제2 주파수 대역 내의 하위대역들에 기초한다. 유사하게, 제2 공진 구조물(304)과 연관된 제2 공진 주파수 등의 공진 주파수는, 제1 주파수 대역 내의 하위대역들에 기초한다. 2개의 안테나 디바이스의 선택적인 구현은, 안테나 디바이스들 각각, 즉 안테나 디바이스(100) 및 또 다른 안테나 디바이스(300)가 제1 주파수 대역 또는 제2 주파수 대역 내의 하위대역들을 거부함으로써 성능 저하 없이 함께 동작할 수 있게 하고, 여기서, 2개의 안테나 디바이스(100, 300) 사이의 결합은 높다.

한 실시예에 따르면, 제1 안테나 디바이스(100) 및 또 다른 안테나 디바이스(300)는 시스템으로서 듀플렉서와 조합하여 작용하도록 구성될 수 있다. 제1 공진 구조물(104) 및 제2 공진 구조물(304)은 2개의 안테나 디바이스의 동작 동안 듀플렉서로서 조합하여 작용하도록 구성될 수 있다. "듀플렉서"라는 용어는 단일 경로를 통한 양방향(듀플렉스) 통신을 허용하는 전자 디바이스를 말한다. 여기서, 공진 구조물들(104, 304)은 안테나 디바이스들(100, 300)이 함께 동작하는 것을 허용하고, 안테나 디바이스들(100, 300)이 단일 주파수 대역에서 동시에 양방향 통신(예를 들어, 업링크 및 다운링크)을 수행하는 것을 허용한다. 한 구현에서, 안테나 디바이스(100)는 제1 주파수 대역에서 다운링크를 수행하고, 또 다른 안테나 디바이스(300)는 제2 주파수 대역에서 업링크를 수행할 수 있다. 대안으로서, 업링크 및 다운링크 동작들이 역전될 수 있다. 유리하게도, 안테나 디바이스(100)는 동작을 위한 (듀플렉서 등의) 임의의 추가 부품을 요구하지 않으므로, 결과적으로 전체적인 크기와 복잡도를 감소시킬 수 있다.

도 4는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 안테나 디바이스들의 어레이(400)의 블록도이다. 안테나 디바이스들의 어레이(400)는, (도 1 내지 도 3과 연계하여 도시되고 설명된) 안테나 디바이스(100) 또는 안테나 디바이스(300)와 연계하여 판독되어야 한다. 어레이(400)는, (안테나 디바이스(100), 또 다른 안테나 디바이스(300) 등의) 2개 이상의 안테나 디바이스를 포함한다. 안테나 디바이스들의 어레이(400)는, 어레이 또는 그리드 형태로 배열된 복수의 안테나 디바이스를 포함한다. 예를 들어, 안테나 디바이스들의 어레이(400)는, (안테나 디바이스(100)와 유사한) 안테나 디바이스(402), (또 다른 안테나 디바이스(300)와 유사한) 안테나 디바이스(404)를 포함한다. 안테나 디바이스들(402, 404)은, 단일 안테나로서 함께 동작하도록 특정한 위상 관계로 이러한 안테나 디바이스들(402, 404)에 전력을 공급하는 피딩라인들에 의해 단일 수신기 또는 전송기에 접속될 수 있다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 안테나 디바이스(100)는, 제1 주파수 대역 내의 이중 주파수들에서 동작할 수 있고, 유사하게 또 다른 안테나 디바이스(300)는 제2 주파수 대역 내의 이중 주파수들에서 동작할 수 있다. 따라서, 안테나 디바이스들의 어레이(400)는 이중 주파수들 중 하나 또는 양쪽 모두에서 동시에 동작할 수 있다. 더욱이, 어레이(400) 내의 안테나 디바이스들(402, 404) 각각은, (복사체(102)에 의해 복사된 전자기 신호들 등의) 전자기 신호들을 전송하거나 수신하도록 구성될 수 있다.

안테나 디바이스들의 어레이(400)는, 안테나 디바이스(100) 등의 2개 이상의 안테나 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 안테나 디바이스들의 어레이(400)는 하나 또는 여러 주파수 대역(예를 들어, 제1 주파수 대역, 제2 주파수 대역)에서, 즉, 1개, 2개, 또는 2개 보다 많은 주파수 대역 내에서 동작가능하다. 또한, 안테나 디바이스들의 어레이(400)의 2개 이상의 안테나 디바이스(402, 404)는, 복수의 무선 통신 디바이스와 통신하기 위해 단일 안테나 또는 다중 안테나로서 함께 동작하는 특정한 위상 관계로 이러한 2개 이상의 안테나 디바이스(402, 404)에 전력을 공급하도록 구성된 피딩 배열 내의 피딩라인들을 통해 여러 수신기 또는 전송기에 접속될 수 있다. 또한, 복수의 무선 통신 디바이스의 예들로는, 사용자 장비(예컨대, 스마트폰), 고객 구내 장비, 리피터 디바이스, 고정 무선 액세스 노드, 또는 기타의 통신 디바이스들 또는 원격통신 하드웨어를 포함되지만 이것으로 제한되는 것은 아니다.

한 실시예에 따르면, 안테나 디바이스들의 어레이(400)는, 제1 주파수 대역에서 동작하고 제1 공진 주파수에 튜닝된 (공진 구조물(104) 등의) 제1 공진 구조물을 갖는 제1 안테나 디바이스(402), 및 제2 주파수 대역에서 동작하고 제2 공진 주파수에 튜닝된 (공진 구조물(304) 등의) 제2 공진 구조물을 갖는 제2 안테나 디바이스(404)를 포함한다. 한 구현에서, 제1 주파수 대역에서 동작하는 제1 안테나 디바이스(402) 및 제2 주파수 대역에서 동작하는 제2 안테나 디바이스(404)는 이중-대역 어레이(400)를 형성한다. 여기서, 제1 안테나 디바이스(402)의 제1 공진 주파수는 제1 안테나 디바이스(402)의 제1 주파수 대역에서 거부 하위대역을 정의하고, 제2 안테나 디바이스(404)의 제2 공진 주파수는 제2 안테나 디바이스(404)의 제2 주파수 대역에서 거부 하위대역을 정의한다. 특히, 2개의 안테나 디바이스(402, 404)는 인터리빙된 주파수 대역들을 갖고 조밀하게 이격되어, 결과적으로 2개의 안테나 디바이스들(402, 404) 사이의 결합이 높게 되는 경향이 있다. 그 결과, 어레이(400)를 구성하는 안테나 요소들은 광대역 방식으로 튜닝된다.

한 구현에서, 제1 주파수 대역에서 동작하는 제1 안테나 디바이스(402)는, 제2 안테나 디바이스(404)의 제2 주파수 대역 내의 동작 하위대역에 기초하여 제1 공진 주파수에서 디튜닝된다. 예를 들어, 1.8 GHz -1.9 GHZ 범위의 제1 하위대역은 제1 안테나 디바이스(402)에 의해 거부된다. 다시 말해서, 제1 안테나 디바이스(402)는, 제2 안테나 디바이스(404)의 제1 동작 하위대역에서 제1 공진 구조물과 연관된 제1 공진 주파수에서 디튜닝된다.

반대로, 제2 주파수 대역에서 동작하는 제2 안테나 디바이스(404)는, 제1 안테나 디바이스(402)의 제1 주파수 대역 내의 동작 하위대역들에 기초하여 제2 공진 구조물과 연관된 제2 공진 주파수에서 디튜닝된다. 예를 들어, 1.8 GHz 내지 2.2 GHz 범위의 제2 주파수 대역에서, 1.7 GHz 내지 1.8 GHz 범위의 제1 하위대역과 1.9 GHz 내지 2.0 GHz 범위의 제2 하위대역은, 제2 안테나 디바이스(404)의 제2 공진 구조물에 의해 거부된다. 즉, 제2 안테나 디바이스(404)는 제1 안테나 디바이스(402)의 제1 동작 하위대역 및 제2 동작 하위대역에서 디튜닝된다.

도 5는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 안테나 디바이스들(402, 404)의 어레이(400)의 한 예시적인 주파수 대역(500)이다. 도 5는, 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4의 요소들과 연계하여 설명된다. 도 5를 참조하면, 안테나 디바이스들(402, 404)의 어레이(400)의 예시적인 제1 주파수 대역(504) 및 예시적인 제2 주파수 대역(506)의 그래픽 표현(500)이 도시되어 있다. 또한, 제1 안테나 디바이스 및 제2 안테나 디바이스의 동작 특성들, 즉 2개의 안테나 디바이스 각각에 의해 수행되는 동작 유형이 도시되어 있다. 한 구현에서, 제1 주파수 대역(504)은 제1 하위대역(504A)을 포함하고, 여기서 제1 안테나 디바이스는 업링크 동작을 수행하는 반면, 제2 주파수 대역(506)은 제2 하위대역(506A)을 포함하고, 여기서 제2 안테나 디바이스는 다운링크 동작을 수행한다. "중첩 영역"(502)은 제1 주파수 대역(504)과 제2 주파수 대역(506)이 서로 일치하는 영역을 나타낸다. 달리 말하면, 중첩 영역(502)은 제1 주파수 대역(504)과 제2 주파수 대역(506)의 부분적 중첩에 의해 형성되고, 여기서 중첩 영역(502)은 제1 중첩 영역(502A)과 제2 중첩 영역(502B)을 포함하고, 추가로 제1 안테나 디바이스는 제2 중첩 영역(502B)에서 업링크 동작을 수행하고, 제2 안테나 디바이스는 제1 중첩 영역(502A)에서 다운링크 동작을 수행한다. 특히, 중첩 영역(502) 및 포함된 하위 중첩 영역(502A, 502B)은 또한 제1 주파수 대역(504) 및 제2 주파수 대역(506)의 하위대역들이다. 예에서, 제1 주파수 대역(504)은 디지털 셀룰러 시스템(DCS) 1800 MHz 대역을 포함하고, 제2 주파수 대역(506)은 IMT(International Mobile Telecommunications) 2100 MHz 대역을 포함한다. 또한, 동작 동안에 2개의 안테나 디바이스는 중첩 영역(502) 내에서 또는 그 근처에서 결합을 경험할 수 있다.

결과적으로, 동작 동안에 2개의 안테나 디바이스 사이의 결합을 제거하기 위해, 제1 주파수 대역(504) 및 제2 주파수 대역(506) 각각으로부터의 하나 이상의 하위대역은 각각, 제1 안테나 디바이스 및 제2 안테나 디바이스의 공진 구조물들에 의해 거부된다. 구체적으로, 제1 주파수 대역(504)에서, 1.8 GHz 내지 1.9 GHZ 범위의 (제1 중첩 영역(502A) 등의) 하위대역은, 제2 안테나 디바이스가 거부 하위대역에서 결합 없이 동작하기 위해 제1 안테나 디바이스에 의해 거부된다. 유사하게, 제2 주파수 대역(506)에서, 1.7 GHz 내지 1.8 GHz 범위의 (제1 하위대역(504A) 등의) 하위대역 및 1.9 GHz 내지 2.0 GHz 범위의 (제2 중첩 영역(502B) 등의) 하위대역은, 제1 안테나 디바이스가 거부 하위대역들에서 동작하기 위해 제2 안테나 디바이스에 의해 거부된다.

한 실시예에 따르면, 제1 주파수 대역(504) 및 제2 주파수 대역(506)은 함께, 제1 하위대역(504A), 제2 하위대역(506A) 및 중첩 영역(502)을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는 복수의 하위대역을 포함한다. 또한, 중첩 영역(502)은, 2개의 하위대역, 즉 제1 중첩 영역(502A), 제2 중첩 영역(502B)을 포함한다. 또한, 제1 주파수 대역(504)의 하위대역들은 중첩 영역(502)을 형성하는 제2 주파수 대역(506)의 하위대역들과 인터리빙된다. 달리 말하면, 중첩 영역(502)의 하위대역들, 즉 제1 중첩 영역(502A), 제2 중첩 영역(502B)은, 제1 주파수 대역(504) 및 제2 주파수 대역(506) 양쪽 모두에 포함된다. 전형적으로, 제1 주파수 대역(504) 및 제2 주파수 대역(506) 등의 주파수 대역들 각각의 하위대역들은 적어도 부분적으로 서로 중첩된다. 더욱이, 주파수 대역들(502, 504) 각각의 동작 하위대역들은 서로에 관해 교번할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 제1 안테나 디바이스(402)는 업링크용으로 구성되고 제2 안테나 디바이스(404)는 다운링크용으로 구성된다. 여기서, 안테나 디바이스들(402, 404)의 어레이(400)는 업링크 및 다운링크 동작을 위해 구성된다. 구체적으로, 업링크 동작은 제1 안테나 디바이스(402)에 의해 수행되고 있는 반면, 다운링크 동작은 제2 안테나 디바이스(404)에 의해 수행되고 있다. 통상적으로, 제1 안테나 디바이스(402) 및 제2 안테나 디바이스(404)에 의해 각각 수행되는 업링크 및 다운링크 동작은, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역의 상이한 하위대역들에서 수행된다. 한 예에서, 1.4GHz 내지 2GHz 범위의 제1 주파수 대역(504)은, 1.71 GHz 내지 1.785 GHz 범위의 제1 하위대역(504A) 및 1.92 GHz 내지 1.98 GHz 범위의 제2 중첩 영역(502B)과 같은 제3 하위대역 등의 복수의 하위대역을 포함할 수 있다. 1.6 GHz 내지 2.4 GHz 범위의 제2 주파수 대역(506)은, 1.805 GHz 내지 1.88 GHz의 제1 중첩 영역(502A) 등의 제2 하위대역, 및 2.11 GHz 내지 2.17 GHz 범위의 제2 하위대역(506A) 등의 제4 하위대역을 포함할 수 있다. 제1, 제2, 제3 및 제4 하위대역 등의 복수의 하위대역 각각은, 상이한 구현 목적들에 이용될 수 있다. 한 예에서, 제1 하위대역(504A) 및 제3 하위대역(502B)은 업링크 통신에 이용될 수 있는 반면, 제2 하위대역(502A) 및 제4 하위대역(506A)은 2개의 안테나 디바이스(402, 404)에 의한 다운링크 통신에 이용될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 제1 주파수 대역(504)은 제2 주파수 대역(506)과 중첩된다. 제1 주파수 대역(504)은 제2 주파수 대역(506)과 상이할 수 있으며, 이들간의 이러한 차이는 크거나 크지 않을 수 있다. 더욱이, 제1 주파수 대역(504)은 제2 주파수 대역(506)과 적어도 부분적으로 잠재적으로 중첩된다. 따라서, 안테나 디바이스들의 어레이(400)는 이중 대역 안테나 디바이스, 즉, 2개의 주파수 대역(504, 506)에서 동시에 (제1 전자기 신호 등의) 전자기 신호들을 복사하도록 구성된 이중 대역 안테나 디바이스를 형성한다. 한 예에서, 1710 내지 1980 MHz 등의 제1 주파수 대역에서 동작하는 (안테나 디바이스(402) 등의) 적어도 제1 안테나 디바이스, 및 1805 MHz 내지 2170 MHz에서 동작하는 (제2 안테나 디바이스(404) 등의) 적어도 제2 안테나 디바이스를 포함하는 어레이(400)는, 1805MHz와 1980MHz 사이의 (중첩 영역(502) 등의) 영역에서 중첩된다.

도 6a는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 제1 주파수 대역(504)에서 제1 안테나 디바이스(402)와 연관된 반사 손실 및 결합 수준 c를 도시하는 그래픽 표현(600A)이다. 도 6a는, 도 1, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5의 요소들과 연계하여 설명된다. 도 6a를 참조하면, (안테나 디바이스(100)와 유사한) 제1 안테나 디바이스와 연관된 제1 주파수 대역(504)에서의 반사 손실 및 결합 수준을 나타내는 그래픽 표현(600A)이 도시되어 있다. 여기서, (도 1의 제1 공진 구조물(104) 및 제2 공진 구조물(108) 등의) 2개의 공진 구조물을 포함하는 제1 안테나 디바이스는 1.8 내지 1.9GHz 범위의 하위대역(602)(실선들로 둘러싸임)을 거부하도록 구성된다. 특히, 2개의 공진 구조물은, (제1 공진 구조물(104) 또는 제2 공진 구조물(108) 등의) 각각의 공진 구조물은 개별적으로는 너무 협대역(또는 협소)할 것으로, (제2 안테나 디바이스(404) 등의) 제2 안테나 디바이스가 동작하기 위한 더 넓은(또는 광대역의) 하위대역을 제공하기 위해 함께 이용된다. 그 결과, 안테나 디바이스는 실선들로 마킹된 1.8 내지 1.9 GHz 범위의 주파수 범위에서 -2dB보다 불량한 반사 손실(RL)에 대해 디튜닝된다. 더욱이, 도시된 바와 같이, 제1 안테나 디바이스는, 제1 주파수 대역 내의 하위대역들, 즉 제1 하위대역(604A) 및 제2 하위대역(604B)에서 동작하도록 구성되며, 여기서(또는 그 이유는) 반사 손실은 매우 낮거나 무시할 수 있다. 또한 도시된 바와 같이, 제1 곡선(612A) 및 제2 곡선(612B)은 제1 안테나 디바이스(402)에서의 각각의 편파와 연관된 반사 손실들을 나타낸다. 더욱이, 도시된 바와 같이, 제3 곡선(614)은 제1 안테나 디바이스에서 2개의 편파들 사이의 결과적인 결합 수준을 나타낸다.

도 6b는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 제2 주파수 대역(506)에서 제2 안테나 디바이스(404)와 연관된 반사 손실 및 결합 수준을 나타내는 그래픽 표현(600B)이다. 도 6b는, 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6a의 요소들과 연계하여 설명된다. 도 6b를 참조하면, (또 다른 안테나 디바이스(300)와 유사한) 제2 안테나 디바이스와 연관된 제2 주파수 대역(506)에서의 반사 손실 및 결합 수준을 나타내는 그래픽 표현(600B)이 도시되어 있다. 여기서, 제2 안테나 디바이스는 1.7 내지 1.8 GHz 범위의 (점선들로 둘러싸인) 제1 하위대역(606) 및 1.9 내지 2.0 GHz 범위의 (점선들로 둘러싸인) 제2 하위대역(608)을 거부하도록 구성된 (도 3의 제1 공진 구조물(304) 및 제2 공진 구조물(308) 등의) 2개의 공진 구조물을 포함한다. 특히, 2개의 공진 구조물은, (점선들로 둘러싸인) 제1 안테나 디바이스가 동작하기 위한 2개의 분리된 하위대역을 제공하기 위해 개별적으로 이용된다. 그 결과, (제2 안테나 디바이스(404) 등의) 제2 안테나 디바이스는, 점선들로 마킹된, 1.7 내지 1.8 GHz 범위의 주파수 범위 및 1.9 내지 2.0 GHz 범위의 주파수 범위에서 -2dB보다 불량한 반사 손실(RL)에 대해 디튜닝된다. 더욱이, 도시된 바와 같이, 제2 안테나 디바이스는, 제2 주파수 대역(506) 내의 하위대역, 즉 제3 하위대역(610)에서 동작하도록 구성되며, 여기서 반사 손실은 매우 낮거나 무시할 수 있다. 추가로 도시된 바와 같이, 제1 곡선(616A) 및 제2 곡선(616B)은, 제2 안테나 디바이스(404)에서의 각각의 편파와 연관된 반사 손실들을 나타낸다. 더욱이, 도시된 바와 같이, 제3 곡선(618)은 제2 안테나 디바이스에서 2개의 편파들 사이의 결과적인 결합 수준을 나타낸다.

도 7a를 참조하면, 공동-편파(Copol) 결합 및 교차-편파(Xpol) 결합의 측면에서 공진 구조물들 없이 동작하는 2개의 종래의 안테나 디바이스들 사이의 상호결합을 나타내는 그래픽 표현(700A)이 도시되어 있다. 도 7a는, 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6a 및 도 6b의 요소들과 연계하여 설명된다. 전형적으로, 공동-편파란, 안테나 디바이스들의 원하는 편파를 말하는 반면, 교차-편파(Xpol)란, 안테나 디바이스들의 원하는 편파의 직교 쌍을 말한다. 그래픽 표현(700A)은 X축의 기가헤르츠(GHz) 단위의 주파수에 관한 Y축의 결합(또는 결합 수준들)의 값을 나타낸다. 공동-편파 및 교차-편파 곡선들과 연관된 결합 수준들의 값들은 데시벨(dB)로 표시된다. 제1 안테나 디바이스의 제1 공동-편파 곡선(706A)은 실선으로 표시되는 반면, 제2 안테나 디바이스(404)의 제2 공동-편파 곡선(706B)은 점선으로 표시된다. 마찬가지로, 제1 안테나 디바이스의 제1 교차-편파 곡선(708A)은 실선으로 표시되는 반면, 제2 안테나 디바이스의 제2 교차-편파 곡선(708B)은 점선으로 표시된다. 특히, 교차-편파 결합 수준들은 공동-편파 결합 수준들보다 작다.

도 7b는 본 개시내용의 한 실시예에 따른, 제1 주파수 대역(504), 제2 주파수 대역(506)과 같은 2개의 상이한 주파수 대역들에서 각각 동작하는(제1 안테나 디바이스(100), 제2 안테나 디바이스(300) 등의) 2개의 안테나 디바이스 사이의 안테나 결합에 미치는 효과를 도시하는 그래픽 표현(700B)이다. 도 7b는, 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6a, 도 6b 및 도 7a의 요소들과 연계하여 설명된다. 도 7b를 참조하면, 공동-편파(Copol) 결합 및 교차-편파(Xpol) 결합의 측면에서 (제1 공진 구조물(104) 및 제2 공진 구조물(304) 등의) 공진 구조물들과 함께 동작하는 2개의 안테나 디바이스 사이의 상호결합을 나타내는 그래픽 표현(700B)이 도시되어 있다. 그래픽 표현(700B)은 X축의 기가헤르츠(GHz) 단위의 주파수에 관한 Y축의 결합 수준들을 나타낸다. 공동-편파 및 교차-편파 곡선들과 연관된 결합 수준들의 값들은 데시벨(dB)로 표시된다. 제1 곡선(716A)은 공동-편파(Copol) 결합으로 인해 제1 주파수 대역(504)에서 동작하는 제1 안테나 디바이스와 연관된 결합 수준을 나타낸다. 유사하게, 제2 곡선(716B)은 공동-편파 결합으로 인해 제2 주파수 대역(506)에서 동작하는 제2 안테나 디바이스와 연관된 결합 수준들을 나타낸다. 추가로 도시된 바와 같이, 제1 곡선(718A)은 교차-편파(Xpol) 결합으로 인해 제1 주파수 대역(504)에서 동작하는 제1 안테나와 연관된 결합 수준들을 나타낸다. 제2 곡선(718B)은 교차-편파 결합으로 인해 제2 주파수 대역(506)에서 동작하는 제2 안테나 디바이스와 연관된 결합 수준들을 나타낸다.

공진 구조물들의 존재로 인해 제1 안테나 디바이스 및 제2 안테나 디바이스 양쪽 모두와 연관된 결합 수준들의 값들이 감소한다는 것이 도 7b로부터 명백하다. 추가로 도시된 바와 같이, 제1 안테나 디바이스는, 실선들로 둘러싸인, 2개의 하위대역, 즉, (1.8 GHz 내지 1.9 GHz 등의) 제2 하위대역 및 (2.1 GHz 내지 2.2 GHz 등의) 제4 하위대역에서 디튜닝되는 반면, 제2 안테나 디바이스는, 점선들로 둘러싸인, 2개의 하위대역, 즉, (1.7 GHz 내지 1.8 GHz 등의) 제1 하위대역과 (1.9 GHz 내지 2.0 GHz 등의) 제3 하위대역에서 디튜닝된다.

도 7a와 연계하여 및 비교하여 도시된 바와 같이, 공진 구조물들 없이 동작하는 도 7a의 종래의 안테나 디바이스들과 연관된 제1 곡선(706A) 및 제2 곡선(706B)은, 공진 구조물들과 함께 동작하는 2개의 안테나 디바이스와 연관된 제1 곡선(716A) 및 제2 곡선(716B)에 비해 더 높은 값들의 공동-편파 결합을 갖는다. 특히, 720A, 720B, 720C, 720D로 나타낸 공동-편파 결합 수준들의 값들의 감소는 2개의 안테나 디바이스의 특정한 디튜닝의 결과로서 볼 수 있다. 구체적으로, 실선들로 둘러싸인, 제2 하위대역, 제4 하위대역에서 디튜닝된 제1 안테나 디바이스는, 720A, 720C로 표시된 공동-편파 결합 수준들에서의 감소를 나타내고, 점선으로 둘러싸인, 제1 하위대역, 제3 하위대역에서 디튜닝된 제2 안테나 디바이스는 720B, 720D로 표시된 공동-편파 결합 수준들에서의 감소를 나타낸다.

공동-편파 결합의 값들에서의 감소는, 감소된 결합 수준들로 인해 2개의 안테나 디바이스의 성능이 크게 향상되었음을 나타낸다. 유리하게는, 제1 안테나 디바이스와 제2 안테나 디바이스가 함께 동작하는 동안 낮은 결합 값이 달성된다. 즉, 하나의 안테나 디바이스로부터 또 다른 안테나 디바이스로 적은 양의 에너지가 이전된다. 그 결과, 2개의 안테나 디바이스는, 안테나 배치의 영향을 최소화하면서, 매우 가까운 간격으로 기능하거나 동작할 수 있다.

한 실시예에서, 안테나 디바이스(100) 및 안테나 디바이스(300) 각각은, 제1 주파수 대역 또는 제2 주파수 대역 중 어느 하나에서 동작하는 (공진 구조물(104), 공진 구조물(304) 등의) 2개 이상의 공진 구조물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 안테나 디바이스(100) 또는 또 다른 안테나 디바이스(300)는 각각의 장소(즉, 복사체(102) 또는 지향기(106))에서 2개의 공진 구조물의 쌍들로 배열되거나 어느 한 장소에서 단독으로 배열된 3개 또는 4개의 공진 구조물을 포함한다. 2개 이상의 공진 구조물은, 주파수 대역들 중 어느 하나에서 별개의 하위대역들을 디튜닝 또는 필터링하기 위해 별개로 동작하거나, 더 효율적인 방식으로 공통 하위대역을 디튜닝 또는 필터링하기 위해 연계하여 동작하도록 구성된다. 한 예시적인 시나리오에서, 안테나 디바이스(100)는 총 3개의 공진 구조물을 포함하고, 여기서 3개의 공진 구조물 중 2개는 복사체(102) 또는 지향기(106)의 상단 및 하단에 배열된다. 즉, 2개의 공진 구조물은 복사체(102)에 배열될 수 있고 제3 공진 구조물은 지향기(106)에 배열될 수 있으며 그 반대도 가능하다. 또 다른 예시적인 시나리오에서, 또 다른 안테나 디바이스(300)는 각각의 장소에서 쌍들로 배열된 총 4개의 공진 구조물을 포함한다, 즉, 2개의 공진 구조물이 복사체(302)의 상단 및 하단에 배열되고 또 다른 2개의 공진 구조물이 지향기(306)의 상단 및 하단에 배열된다. 유리하게는, (안테나 디바이스(100) 등의) 2개 이상의 공진 구조물은 (또 다른 안테나 디바이스(300)가 동작하기 위한) 제1 또는 제2 주파수 대역 중 어느 하나 내의 2개 이상의 더 작은 하위대역을 필터링하기 위해 별개로 구현되거나, (제1 안테나 디바이스 등의) 2개 이상의 공진 구조물은 (또 다른 안테나 디바이스(300)가 동작하기 위한 등의) 제1 또는 제2 주파수 대역 중 어느 하나 내의 더 큰 하위대역을 필터링하기 위해 함께 구현될 수 있다.

도 8 내지 도 11은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 안테나 디바이스들의 공진 구조물의 대안적인 실시예들이다. 도 8 내지 도 11은, 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6a, 도 6b, 도 7a 및 도 7b의 요소들과 연계하여 설명된다. 도 8 내지 도 11을 참조하면, (안테나 디바이스(100) 또는 또 다른 안테나 디바이스(300) 등의) 안테나 디바이스의 (공진 구조물들(104, 108, 304, 308) 등의) 공진 구조물의 대안적인 실시예들이 도시되어 있다. 특히, 대안적인 예시들은, 본 개시내용의 범위를 제한하지 않고, 구현 요건들에 따라 안테나 디바이스(100) 또는 안테나 디바이스(300) 등의 안테나 디바이스에 적용될 수 있는 공진 구조물의 대안적인 구현들 또는 가능한 구성들이다. 일반적으로 공진 구조물의 크기와 형상은 구현 요건들에 따라 공진 주파수를 설정하기 위해 변화된다. 본 기술분야의 통상의 기술자라면, 공진 구조물의 형상과 크기의 변화들은 그 기능과 응용을 제한하지 않으며, 연관된 공진 주파수만을 제한한다는 것을 이해할 것이다. 구체적으로, 공진 주파수에서의 변화들은 공진 구조물과 연관된 스터브의 크기 및 형상의 변화에 의해 야기된다. "스터브"라는 용어는 안테나 디바이스의 한 말단부에 접속된 전송 라인 또는 도파관의 길이를 말한다. 통상적으로, 스터브는, 안테나 임피던스 정합 회로들, 주파수 선택 필터들, UHF 전자 발진기들 및 RF 증폭기들을 위한 공진 회로들에 이용된다. 특히, 스터브의 구현은 전송 라인을 안테나 또는 부하에 정합하는데 이용되며, 여기서, 정합은 스터브의 2개의 와이어 사이의 간격과 전송 라인이 스터브에 접속되는 지점에 의존한다.

도 8을 참조하면, 이중 결합된 스터브들을 갖는 공진 구조물(800)이 도시되어 있으며, 여기서 스터브의 길이는 공진 구조물(800)의 공진 주파수를 설정하기 위해 변화된다.

도 9를 참조하면, 공진 구조물의 중앙에 있는 추가적인 공진 정사각형(902)과 함께 이중 결합된 스터브들을 갖는 공진 구조물(900)이 도시되어 있다. 여기서, 스터브들의 길이와 공진 정사각형(902)의 크기를 변화시켜 공진 구조물(900)의 공진 주파수를 설정한다.

도 10을 참조하면, 별 모양을 갖는 공진 구조물(1000)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 별 모양의 공진 구조물은 4개의 스터브를 구성하는 7개의 뾰족한 엣지를 가지며, 각각의 스터브의 길이는 상이할 수 있다. 한 구현에서, 제1 스터브(1002)는 라인 1000B로 도시된 제2 스터브(1004)에 관해 라인 1000A로 도시된 상이한 길이를 갖고, 여기서 제1 스터브(1002) 및 제2 스터브(1004)의 상이한 스터브 길이들은 이중 공진(또는 이중 공진 주파수)을 공진 구조물(1000)에 제공한다. 전형적으로, (제1 스터브(1002), 제2 스터브(1004) 등의) 각각의 스터브는 서로에 대해 상이한 길이를 갖고 상이한 공진 주파수들을 공진 구조물(1000)에 제공하는 역할을 한다.

도 11을 참조하면, 십자형을 갖는 공진 구조물(1100)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, (도 1의 공진 구조물(104 또는 108)과 유사한) 십자형 공진 구조물(1100)은 십자 또는 십자형 구조물로서 배열된 2개의 스터브를 가지며, 여기서 십자(또는 십자형 구조물)의 길이는 공진 구조물(1100)의 공진 주파수를 설정한다.

전술한 본 개시내용의 실시예들에 대한 변형들은 첨부된 청구항들에 의해 정의된 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 가능하다. 본 개시내용을 설명하고 청구하기 위해 이용된 "~을 내포하는", "~을 포함하는", "~을 갖다", "~이다" 등의 표현들은 비배타적인 방식으로 해석되어야 한다, 즉, 명시적으로 설명되지 않는 항목들, 컴포넌트들 또는 요소들도 역시 존재하는 것을 허용한다. 단수형에 대한 언급은 또한, 복수형과 관련된 것으로 해석되어야 한다. 여기서 "예시적인"이라는 단어는 "한 예, 실례 또는 예시로서 역할하는"을 의미하기 위해 사용된다. "예시적인" 것으로 설명된 임의의 실시예는 반드시 다른 실시예보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석될 필요가 없고 및/또는 다른 실시예들로부터의 피처들의 조합을 배제하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 용어 "선택사항으로서"는 "일부 실시예에서는 제공되지만 다른 실시예들에서는 제공되지 않음"을 의미하기 위해 사용된다. 명료성을 위해, 별개의 실시예들의 정황에서 설명되는 본 개시내용의 소정의 피처들은 또한 단일 실시예에서 조합하여 제공될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 역으로, 간소화를 위해, 단일 실시예의 정황에서 설명된 본 발명의 다양한 피처들은 또한, 개별적으로 또는 임의의 적절한 조합으로 또는 본 개시내용의 임의의 다른 설명된 실시예에 적합하게 제공될 수 있다.

Claims (15)

1. 안테나 디바이스(100)로서,
   상기 안테나 디바이스(100)의 복사축(X)에 평행한 방향으로 전자기 신호를 복사하도록 구성된 복사체(radiator)(102) ― 상기 복사체(102)는 상기 복사축(X)에 수직인 실질적으로 평면 형상을 가짐 ―; 및
   상기 복사체(102)에 인접한 공진 구조물(104) ― 상기 공진 구조물(104)은 상기 복사체(102)에 평행한 실질적으로 평면 형상을 가짐 ―
   을 포함하고,
   상기 복사체(102)는 제1 주파수 대역에서 상기 전자기 신호를 복사하도록 구성되고, 상기 공진 구조물(104)은 상기 제1 주파수 대역 내에서 공진 주파수를 갖도록 구성되는, 안테나 디바이스(100).
2. 제1항에 있어서, 상기 공진 구조물(104)은 상기 복사체(102)의 반응성 근접장(reactive near field)에 배열되는, 안테나 디바이스(100).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복사체(102)와 상기 공진 구조물(104) 사이의 거리(D)는 상기 제1 주파수 대역의 중심 파장 λ _central 에 기초하여 결정되고, 0.001과 0.1λ _central 사이에 있도록 결정되는, 안테나 디바이스(100).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진 구조물(104)은 금속 시트, 인쇄 회로 보드 또는 금속 포일 퇴적물을 갖는 보드 중 하나로 형성되고; 하나 이상의 지지물(118)에 의해 상기 복사체(102)에 장착되거나 상기 복사체(102)에 라미네이트된 기판 상에 장착되는, 안테나 디바이스(100).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복사체(102)는 패치 안테나이고, 상기 안테나 디바이스(100)는 상기 복사체(102)와 평행하게 배열되고 상기 복사체(102)로부터 이격된 평면 구조물을 갖는 지향기(director)(106)를 더 포함하는, 안테나 디바이스(100).
6. 제5항에 있어서, 상기 지향기(106)에 인접한 적어도 하나의 제2 공진 구조물(108)을 더 포함하고, 상기 공진 구조물(104, 108)은 상기 지향기(106)에 평행한 실질적으로 평면 형상을 가지며;
   상기 제2 공진 구조물(108)은 상기 제1 주파수 대역 내에서 제2 공진 주파수를 갖도록 구성되는, 안테나 디바이스(100).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진 구조물(104, 108)은 상기 안테나 디바이스(100)의 기생 요소로서 작용하도록 구성되는, 안테나 디바이스(100).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진 구조물(104, 108)의 형상은 상기 공진 구조물(104, 108)의 중심점을 중심으로 대칭인, 안테나 디바이스(100).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진 구조물(104, 108)의 길이(L)는 상기 공진 주파수에 기초하여 결정되는, 안테나 디바이스(100).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진 주파수는 상기 안테나 디바이스(100)에 인접하게 배열된 또 다른 안테나 디바이스(300)에 의해 복사되는 제2 주파수 대역에 기초하여 결정되는, 안테나 디바이스(100).
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 안테나 디바이스들(100, 300) 중 2개 이상을 포함하는, 안테나 디바이스들의 어레이(400).
12. 제11항에 있어서,
    제1 주파수 대역에서 동작하고 제1 공진 주파수에 튜닝된 제1 공진 구조물(406)을 갖는 제1 안테나 디바이스(402); 및
    제2 주파수 대역에서 동작하고 제2 공진 주파수에 튜닝된 제2 공진 구조물(408)을 갖는 제2 안테나 디바이스(404)
    를 포함하고,
    상기 제1 공진 주파수는 상기 제2 주파수 대역에 기초하여 결정되고, 상기 제2 공진 주파수는 상기 제1 주파수 대역에 기초하는, 어레이(400).
13. 제12항에 있어서, 상기 제1 안테나 디바이스(402)는 업링크용으로 구성되고 상기 제2 안테나 디바이스(404)는 다운링크용으로 구성되는, 어레이(400).
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역과 중첩되는, 어레이(400).
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역 각각은 복수의 하위대역을 포함하고, 상기 제1 주파수 대역의 하위대역들은 상기 제2 주파수 대역의 하위대역들과 인터리빙되는, 어레이(400).

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