KR20230130011A

KR20230130011A - Fdd 및 tdd 동작 모드를 서포트하는 안테나 어셈블리및 그 반사기 서브-어셈블리

Info

Publication number: KR20230130011A
Application number: KR1020237023904A
Authority: KR
Inventors: 크리스토프 스타이타; 필립 칼 젠트너; 마그너스 휴브너; 토마스 에트스탈러
Original assignee: 텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍)
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2023-09-11
Also published as: WO2022152372A1; EP4278411A1; US20240072421A1; AR124608A1

Abstract

FDD 및 TDD 동작 모드를 서포트하도록 구성된 안테나 어셈블리용 반사기 서브-어셈블리가 제공된다. 그러한 반사기 서브-어셈블리는 적어도 하나의 반사기 개구를 형성하는 반사기를 포함한다. 상기 반사기 서브-어셈블리는 전자기 방사선이 적어도 하나의 반사기 개구를 통과하는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 반사기 개구를 덮도록 배열된 적어도 하나의 제1 인쇄 회로 기판(PCB)을 더 포함한다. 상기 제1 PCB는 반사기 쪽으로 향하고 그 위에 금속 층을 갖는 제1 PCB 측면, 및 반사기로부터 멀리 향하고 하나 이상의 제1 전기 라인을 포함하는 제2 PCB 측면을 갖는다. 반사기 서브-어셈블리는 또한 TDD 모드를 서포트하기 위한 어레이의 제1 방사기를 포함하고, 그러한 제1 방사기는 반사기의 적어도 하나의 반사기 개구를 통해 연장되고 그리고 적어도 하나의 제1 PCB 쪽으로 향하고 하나 이상의 제1 전기 라인 중 적어도 하나에 전기적으로 연결되는 공급 단부, 및 적어도 하나의 제1 PCB로부터 멀리 향하고 적어도 하나의 제1 방사 요소를 수반하는 먼 단부를 갖는다. 상기 반사기 서브-어셈블리는 FDD 모드를 서포트하는 하나 이상의 제2 방사기를 더 포함하고, 여기서 상기 하나 이상의 제2 방사기는, 평면 돌출부에서, 상기 어레이의 제1 방사기 내에 위치된 공급 단부, 및 상기 반사기로부터 멀리 향하고 적어도 하나의 제2 방사 요소를 수반하는 먼 단부를 갖는다.

Description

FDD 및 TDD 동작 모드를 서포트하는 안테나 어셈블리 및 그 반사기 서브-어셈블리

본 개시는 일반적으로 무선 통신에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 개시는 무선 통신 네트워크에서 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 및 시분할 듀플렉스(TDD) 동작 모드를 서포트하도록 구성된 안테나 어셈블리용 반사기 서브-어셈블리에 관한 것이다. 본 개시는 또한 반사기 서브-어셈블리를 포함하는 안테나 어셈블리를 제공한다.

세계 대부분의 지역에서, 이전 및 현재 세대의 이동 통신 네트워크는 FDD 동작을 기반으로 하며, 이는 기지국에서 단말 장치로의 다운링크 방향을 위한 하나의 채널과 업링크 방향을 위한 별도의 채널이 있음을 의미한다. 그럼에도 불구하고, 중국 및 기타 다른 국가에서는 다운링크 방향 및 업링크 방향의 전송에 간헐적으로 단일 채널을 사용하는 TDD 동작을 위한 상당한 스펙트럼 할당이 있었다. 따라서, 예를 들어 4세대(4G) 네트워크는 대부분 FDD 네트워크로 시작되었지만, 4G 네트워크는 중국과 같은 국가에서 TDD 변형으로도 구축되었다.

서포트되는 듀플렉싱 모드에 따라, 기지국에는 FDD 동작을 위해 특별히 구성된 안테나 어셈블리 또는 TDD 동작을 위해 특별히 구성된 안테나 어셈블리(또는 두 타입의 안테나 어셈블리가 모두 있음)가 장착된다. FDD 동작을 위해 구성된 안테나 어셈블리는 일반적으로, 예를 들어 수동 상호 변조(PIM)는 인접한 전송 및 수신 대역이 동시에 사용될 때 FDD 동작에 더 문제가 되기 때문에, TDD 동작을 위해 구성된 안테나 어셈블리보다 더 엄격한 요구 사항을 가지고 있다는 점에 유의해야 한다. 그와 같이, 적절한 전자기 차폐는 FDD 동작을 서포트하는 안테나 어셈블리에 매우 중요하다. 반면에, TDD 동작을 서포트하는 안테나 어셈블리는 일반적으로 주로 비용상의 이유로 PIM을 최소화하도록 특별히 최적화되어 있지 않다.

현재 구축되고 있는 5세대(5G) 네트워크는 TDD 동작 뿐 아니라 FDD 동작에도 의존하고 있다. 결과적으로, 그와 같은 네트워크의 기지국은, 동일한 사이트에서 FDD용 안테나 어셈블리와 TDD용 안테나 어셈블리를 함께 배치함으로써, 두 가지 듀플렉싱 모드를 모두 서포트해야 한다.

FDD 안테나 구성 요소와 TDD 안테나 구성 요소를 단일 안테나 어셈블리로 완전히 통합하는 것은 소형 안테나 디자인을 달성하고 기지국 사이트에 쉽게 설치할 수 있도록 하는 데 종종 바람직하다. 이와 관련하여, 기존 TDD 구성 요소를 재사용하는 것도 바람직하지만, 이러한 TDD 구성 요소는 PIM과 같은 FDD 관련 문제와 관련하여 구체적으로 최적화되지 않았다. 보다 일반적인 관점에서 볼 때, FDD 및 TDD 동작 모드를 모두 서포트하도록 구성된 안테나 어셈블리에 대한 소형 크기 및 효율적인 전자기 차폐는 논쟁의 여지가 있는 디자인 목표라는 것이 밝혀졌다.

결과적으로, 소형 안테나 어셈블리에서 FDD 안테나 구성 요소 및 TDD 안테나 구성 요소의 공존을 허용하는 솔루션이 필요하다.

제1 측면에 따르면, FDD 및 TDD 동작 모드를 서포트하도록 구성된 안테나 어셈블리용 반사기 서브-어셈블리가 제공된다. 그러한 반사기 서브-어셈블리는 적어도 하나의 반사기 개구를 규정하는 반사기를 포함한다. 상기 반사기 서브-어셈블리는 전자기 방사선이 적어도 하나의 반사기 개구를 통과하는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 반사기 개구를 덮도록 배열된 적어도 하나의 제1 인쇄 회로 기판(PCB)을 더 포함한다. 상기 제1 PCB는 반사기 쪽으로 향하고 그 위에 금속 층을 갖는 제1 PCB 측면, 및 반사기로부터 멀리 향하고 하나 이상의 제1 전기 라인을 포함하는 제2 PCB 측면을 갖는다. 반사기 서브-어셈블리는 또한 TDD 모드를 서포트하기 위한 어레이의 제1 방사기를 포함한다. 그러한 제1 방사기는 반사기의 적어도 하나의 반사기 개구를 통해 연장되며, 그리고 적어도 하나의 제1 PCB 쪽으로 향하고 하나 이상의 제1 전기 라인 중 적어도 하나에 전기적으로 연결되는 공급 단부, 및 적어도 하나의 제1 PCB로부터 멀리 향하고 적어도 하나의 제1 방사 요소를 수반하는 먼 단부를 갖는다. 상기 반사기 서브-어셈블리는 FDD 모드를 서포트하는 하나 이상의 제2 방사기를 더 포함하고, 여기서 상기 하나 이상의 제2 방사기는, 평면 돌출부에서, 상기 어레이의 제1 방사기 내에 위치된 공급 단부, 및 상기 반사기로부터 멀리 향하고 적어도 하나의 제2 방사 요소를 수반하는 먼 단부를 갖는다.

상기 반사기 서브-어셈블리는 하나 이상의 제2 방사기를 공급하는 하나 이상의 제2 전기 라인을 포함할 수 있다. 이들 하나 이상의 제2 전기 라인은, 평면 돌출부에서, 어레이의 제1 방사기 내부에서 상기 어레이의 제1 방사기 외부로 연장될 수 있다.

상기 반사기 서브-어셈블리는 적어도 하나의 제2 방사기를 위한 적어도 하나의 마운팅(mounting) 요소를 포함할 수 있다. 그러한 마운팅 요소는 반사기에 마운팅될 수 있다. 일부의 변형 예에서, 상기 마운팅 요소는, 평면 돌출부에서, 어레이의 제1 방사기 내부에서 상기 어레이의 제1 방사기 외부로 연장된다.

상기 적어도 하나의 마운팅 요소는 하나 이상의 제2 방사기를 공급하는 하나 이상의 제2 전기 라인을 수반할 수 있다. 상기 적어도 하나의 마운팅 요소는 하나 이상의 제2 전기 라인이 제공되는 제2 PCB를 포함하거나 제2 PCB로 구성될 수 있다. 일부의 구현에서, 상기 제2 PCB는 반사기 쪽으로 향하고 그 위에 금속 층을 갖는 제1 PCB 측면, 및 상기 반사기로부터 멀리 향하고 하나 이상의 제2 전기 라인을 포함하는 제2 PCB 측면을 갖는다.

상기 제2 PCB의 제1 PCB 측면의 금속 층은 그 사이의 유전체를 통해 반사기에 용량성으로 결합될 수 있다. 유사한 방식으로, 적어도 하나의 제1 PCB의 제1 PCB 측면의 금속 층은 그 사이의 유전체를 통해 반사기에 용량성으로 결합될 수 있다.

일 변형 예에서, 적어도 하나의 제1 PCB 및 제2 PCB는 반사기의 서로 다른 측면에 위치된다. 다른 변형 예에서, 적어도 하나의 제1 PCB 및 제2 PCB는 반사기의 동일한 측면에 위치된다.

다수의 제2 방사기가 제공될 수 있다. 그와 같은 경우에, 마운팅 요소는 다수의 제2 방사기 각각을 위한 전용 마운팅 요소를 포함할 수 있다.

상기 어레이의 제1 방사기는 (i) 하나 이상의 행 및 (ii) 하나 이상의 열 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 마운팅 요소는, 평면 돌출부에서, 2개의 인접한 행 또는 2개의 인접한 열 사이에서 연장될 수 있다.

상기 반사기는 다수의 반사기 개구를 규정할 수 있다. 예로서, 상기 반사기는 제1 방사기들 중 전용 방사기를 위한 전용 반사기 개구를 규정할 수 있다. 적어도 하나의 제1 PCB는 다수의 반사기 개구 중 적어도 2개를 덮을 수 있다. 적어도 하나의 제1 PCB는 각각의 전용 반사기 개구를 덮는 단일 PCB로 구성될 수 있다.

반사기 개구의 원주형 형상은 각각의 공급 단부 부근에서 제1 방사기들 중 하나의 원주형 형상에 대응하고 그보다 약간 더 클 수 있다. 이러한 경우, 공급 단부는 서브-어셈블리 제조 시 전용 반사기 개구를 통해 쉽게 이동될 수 있다.

상기 반사기는 적어도 하나의 반사기 개구가 규정되는 실질적으로 평면인 반사기 표면을 포함할 수 있다. 상기 반사기는 시트 금속으로 만들어질 수 있다.

제2 측면에 따르면, 본원에 제시된 바와 같은 반사기 서브-어셈블리 및 적어도 하나의 제1 PCB를 수용하는 둘러싸인 공간을 규정하기 위해 반사기 서브-어셈블리에 결합된 하우징 서브-어셈블리를 포함하는 안테나 어셈블리가 제공된다.

상기 하우징 서브-어셈블리는 전자기 방사선이 반사기 서브-어셈블리에 의해 차폐되지 않은 임의의 영역에서 둘러싸인 공간을 떠나거나 들어가는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.

상기 안테나 어셈블리는 적어도 하나의 제1 PCB에 전기적으로 연결된 능동 전자 구성 요소를 포함할 수 있다. 상기 하우징 서브-어셈블리는 능동 전자 구성 요소에 열적으로 결합되고 둘러싸인 공간 외부 영역에 하나 이상의 기하학적 형태의 냉각 구조를 갖는 냉각 하우징을 포함할 수 있다.

상기 안테나 어셈블리는 상기 반사기와 냉각 하우징 사이에 배열된 차폐 프레임을 포함할 수 있다. 일부의 변형에서, 상기 차폐 프레임은 시트 금속으로 만들어진다. 상기 차폐 프레임은 그 사이의 유전체를 통해 냉각 하우징 및 반사기 중 적어도 하나에 용량성으로 결합될 수 있다. 상기 차폐 프레임은 금속 연결 요소를 그 사이에 배열하지 않고 반사기에 결합될 수 있다.

또한, 모바일 네트워크 시스템을 위한 기지국이 제공되며, 여기서 상기 기지국은 본원에 제시된 안테나 어셈블리를 포함한다.

본원에 제시된 개시의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 설명된다:
도 1은 TDD 및 FDD 동작 모드를 서포트하도록 구성된 안테나 어셈블리의 제1 실시예의 개략적인 단면도를 나타내고;
도 2는 도 1의 안테나 어셈블리 부분의 확대 단면도를 나타내고;
도 3은 도 1의 것과 유사한 안테나 어셈블리의 다른 대안의 구성을 나타내고;
도 4는 도 1의 것과 유사한 안테나 어셈블리의 또 다른 대안의 구성을 나타내고;
도 5는 TDD 및 FDD 동작 모드를 서포트하도록 구성된 안테나 어셈블리용 반사기 서브-어셈블리의 실시예의 분해 사시 저면도를 나타내고;
도 6은 도 5의 조립된 반사기 서브-어셈블리의 사시 평면도를 나타내고;
도 7은 도 6의 반사기 서브-어셈블리 및 차폐 프레임의 분해 사시 저면도를 나타내고;
도 8은 TDD 및 FDD 동작 모드를 서포트하도록 구성된 안테나 어셈블리의 제2 실시예를 형성하는 반사기 서브-어셈블리 및 하우징 서브-어셈블리의 분해 사시 저면도를 나타내며;
도 9는 도 8의 조립된 안테나 어셈블리의 저면도를 나타낸다.

예시적인 실시예들의 이하의 설명에서, 제한이 아니라 설명의 목적으로, 본 개시의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 세부사항이 설명된다. 본 개시가 이들 특정 세부사항에서 벗어나는 다른 실시예들로 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 다음의 실시예들은 특정 방사기 구성을 참조하여 설명될 것이지만, 이러한 방사기 구성은 예시 목적으로만 제공된다는 점에 유의해야 한다.

이하의 설명에서, 동일 또는 유사한 구조를 나타내기 위해 동일한 참조 번호가 사용된다.

도 1은 무선 통신 네트워크에서 TDD 및 FDD 동작 모드를 서포트하도록 구성된 안테나 어셈블리(10)의 제1 실시예의 단면도를 나타낸다. 그러한 안테나 어셈블리(10)는 모바일 네트워크 시스템(예컨대, 4G 또는 5G 타입)의 기지국에 의해 구성될 수 있다.

도 1에 예시된 안테나 어셈블리(10)는 반사기 서브-어셈블리(100), 하우징 서브-어셈블리(200) 및 레이돔(300)을 포함한다.

상기 반사기 서브-어셈블리(100)는 안테나 어셈블리에 의해 방출될 전자기 방사선을 위한 반사기(102)를 포함한다. 상기 반사기(102)는 금속 재료(예컨대, 시트 금속)로 만들어지고 상기 하우징 서브-어셈블리(200)로부터 멀리 향하는 실질적으로 평면인 반사기 표면(102A)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 상기 반사기(102)는 서로 이격된 다수의 평면 반사기 표면(102A)을 가질 수 있다. 복수의 반사기 개구(104)가 상기 반사기 표면(102A)에 형성된다.

상기 반사기 서브-어셈블리(100)는 전자기 방사선이 상기 반사기 개구(104)들을 통과하는 것을 방지하기 위해 상기 반사기 개구(104)들을 덮도록 배열된 적어도 하나의 인쇄 회로 기판(PCB; 106)을 포함한다. 그와 같이, 상기 적어도 하나의 PCB(106)는 상기 반사기 개구(104)들을 전자기적으로 폐쇄한다.

도 1의 실시예에서 단일 PCB(106)는 모든 반사기 개구(104)를 전자기적으로 폐쇄하는 것으로 나타나 있지만, 각기 다른 PCB(106)에 의해 각기 다른 반사기 개구(104)를 폐쇄하기 위해 2개 이상의 개별 PCB(106)가 이 단부에 제공될 수 있음을 이해할 것이다. 그와 같이, 상기 반사기 개구(104)들의 전체 세트 중에서 하나 이상의 반사기 개구(104)의 전용 서브-세트 각각에 대해 전용 PCB(106)가 제공될 수 있다.

상기 반사기 서브-어셈블리(100)는 또한 TDD 동작 모드를 서포트하기 위해 공급될 수 있는 어레이의 제1 방사기(108)를 포함한다. 그러한 제1 방사기(108)들은 서로 유사하거나 동일할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1 방사기(108)들은 전용 주파수 또는 전용 주파수 대역에서 동작하도록 구성된다.

각각의 제1 방사기(108)는 반사기(102)의 전용 반사기 개구(104)를 통해 연장된다. 특정한 제1 방사기(108)는 적어도 하나의 PCB(106) 쪽으로 향하고 PCB(106) 상의 하나 이상의 전기 공급 라인(도 1에 나타내지 않음)과 전기적으로 연결되는 공급 단부(108A)를 갖는다. 상기 공급 단부(108A)는 반사기(102)의 일 측면에 위치한다. 더욱이, 특정한 제1 방사기는 PCB(106)로부터 멀리 향하고 반사기(102)의 다른 측면에 위치된 먼 단부(108B)를 더 포함한다. 상기 공급 단부(108B)는 하나 이상의 방사 요소(108C)를 수반한다. 본 실시예에서, 하나 이상의 방사 요소(108C)는 쌍극자로서 구성된다.

상기한 바와 같이, 제1 방사기(108)들은 어레이를 형성한다. 이러한 어레이에서, 제1 방사기(108)들은 규칙적 또는 비규칙적 방식으로 배열될 수 있다. 상기 제1 방사기(108)들이 규칙적 방식으로 배열되는 경우, 선택적으로 하나 이상의 링 형태(특히 동심원)로 하나 이상의 행을 규정하거나, 또는 다수의 열을 규정할 수 있다. 도 1의 단면도는 제1 방사기(108)들의 단일 행을 예시하지만, 제1 방사기(108)의 하나 이상의 추가 행, 또는 다른 배열이 존재할 수 있음을 알아야 할 것이다.

반사기 서브-어셈블리(100)는 FDD 동작 모드를 서포트하기 위해 공급될 수 있는 복수의 제2 방사기(110)들을 더 포함한다. 상기 제2 방사기(110)들은 서로 유사하거나 동일할 수 있으며, 상기 서로 유사하거나 동일한 제1 방사기(108)들과 구조적으로 상이할 수 있다.

본 실시예에서, 제2 방사기(110)들은 제1 방사기(108)들과 연관된 전용 주파수 또는 전용 주파수 대역과 다른 전용 주파수 또는 전용 주파수 대역에서 동작하도록 구성된다. 일부의 변형 예에서, 상기 제1 방사기(108)들은 제1 공급 신호에 의해 공동으로 공급될 수 있고, 상기 제2 방사기(110)들은 상기 제1 공급 신호와 상이한 제2 공급 신호에 의해 공동으로 공급될 수 있다.

상기 제2 방사기(110)들의 적어도 일부는, 본 실시예에서, PCB(112)의 형태를 취하는 전용 마운팅 요소 상에 각각 마운팅된다. 상기 PCB(112)는 차례로 반사기(102)에 마운팅될 수 있다. 상기 PCB(112)들은 각각 인접하는 제1 방사기(108)들 사이에서 연장되는 바(bar)형 또는 스트립(strip)형 구성을 가질 수 있다. 도 1의 실시예에서, 상기 제1 방사기(108)들을 공급하는 (적어도 하나의) PCB(106) 및 제2 방사기(110)들을 공급하는 PCB(112)들은 반사기(102)의 서로 다른 측면에 위치된다.

각각의 제2 방사기(110)는 (예컨대, 연관된 PCB(112) 상에 제공되는) 하나 이상의 공급 라인에 결합되도록 구성된 공급 단부(110A) 및 먼 단부(110B)를 갖는다. 상기 먼 단부(110B)는 반사기(102)로부터 멀리 향하고 하나 이상의 방사 요소(110C)를 수반한다. 본 실시예에서, 상기 공급 단부(110A) 및 먼 단부(110B)는 둘 다 반사기(102)의 동일한 측면에 위치된다. 하나 이상의 방사 요소(110C)는 쌍극자로 구성될 수 있다.

도 1로부터 명백해지는 바와 같이, 제2 방사기(110)의 각각의 공급 단부(110A)는, 평면 돌출부(화살표 A 참조)에서, 어레이의 제1 방사기(108) 내에 위치된다. 이는 제2 방사기(110)(일반적으로 하나 이상 또는 모두)가 제1 방사기(108)(적어도 일부 또는 모두)와 "인터리브(interleave)"되어 컴팩트(compact)한 방사기 배열을 규정한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 원주형 엔벨로프(envelope)가 어레이의 최외부 제1 방사기(108)들에 의해(예컨대, 각각의 공급 단부(108A)에 의해) 규정되는 것으로 가정하면, 제2 방사기(110)들 중 하나 이상 또는 모두의 공급 단부(110A)는 평면 돌출부에서 볼 때 이러한 엔벨로프 내에 위치될 것이다. 하나 이상의 전기 공급 라인(미도시)을 갖는 PCB(112)는 마찬가지로 어레이의 제1 방사기(108) 내부로에서 어레이의 제1 방사기(108) 외부로 연장된다.

도 1의 시나리오에서, 화살표 A로 표시된 바와 같이, 평면 돌출부는 평면 반사기(102)에 수직인 방향으로 취해진다. 비평면 구성의 경우(예컨대, 반사기(102)가 제1 방사기(108)의 영역에서 구부러지는 경우), 평면 돌출부는 여전히 국부적으로 규정될 수 있다.

도 1의 단면도는, 각각의 제2 방사기(110)가, 평면 돌출부에서, 2개의 제1 방사기(108) 사이에 배열되도록 행으로 배열되고 제2 방사기(110)들과 인터리브되는 제1 방사기(108)들을 예시한다. 그러한 제1 방사기(108)들은, 예를 들어 서로 평행한 여러 행(예컨대, 서로 평행한 여러 열을 규정하기 위해)으로 배열될 수 있음을 이해할 것이다. 하나 이상의 제1 방사기(108)가 다른 제1 방사기(108)에 걸쳐 있는 어레이에 속할 수 없다는 것 또한 이해될 것이다. 유사한 방식으로, 적어도 하나의 다른 제2 방사기(110)가, 평면 돌출부에서, 이러한 어레이 내에 있는 한, 하나 이상의 제2 방사기(110)가, 평면 돌출부에서, 상기 어레이의 제1 방사기(108) 외부에 위치될 수 있다.

도 1의 반사기 서브-어셈블리(100)는 이제 도 2를 참조하여 더 상세히 설명될 것이다. 도 2는 PCB(106) 및 반사기 개구(104)를 갖는 반사기(102)를 포함하는 영역에서 도 1의 안테나 어셈블리의 확대 단면도를 예시한다. 2개의 예시적인 제1 방사기(108) 및 예시적인 제2 방사기(110)는 각각의 공급 단부(108A, 110C)를 연관된 방사 요소(도 2에는 나타내지 않음)에 구조적으로 및 전기적으로 연결하는 각각의 마운팅 포스트(108D, 110D)의 일부가 개략적으로만 예시되어 있다.

도 2에 예시된 바와 같이, 상기 PCB(106)는 반사기(102) 쪽으로 향하고 그라운드(ground) 층 역할을 하는 금속 층(106B)에 의해 덮인 제1 PCB 측면(또는 면)(106A)을 갖는다. 상기 금속 층(106B)은, 특히 반사기 개구(104)와 중첩되도록 전체 제1 PCB 측면(106A) 또는 그의 하나 이상의 부분만을 실질적으로 덮을 수 있다. 상기 금속 층(106B) 또는 그 일부는, 통상적으로 금속 층(106B)에 의해 전자기적으로 폐쇄되는 연관된 반사기 개구(104)보다 더 큰(적어도 다소) 단면 연장부를 가질 수 있다. 이를 위해, 상기 금속 층(106B)은 그 사이의 유전체(예컨대, 공기 또는 임의의 다른 유전체 재료)를 통해 반사기(102)에 용량성으로 결합된다. 물론, PCB(106) 상의 금속 층(106B)은, 일부의 변형 예에서, 전체 PCB(106)를 실질적으로 덮는 실질적으로 연속적인 층일 수 있다. 그와 같은 경우에, 상기 금속 층(106B)은 전자기 방사선이 반사기 개구(104)들을 통과하는 것을 차단하기 위해 각각의 반사기 개구(104)의 특정 영역과 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다.

상기 PCB(106)는 또한 반사기(102)로부터 멀리 향하고 각각의 제1 방사기(108)의 공급 단부(108A)에 전기적으로 결합된 하나 이상의 전기 공급 라인(106D)을 포함하는 제2 PCB 측면(또는 면)(106C)을 갖는다(도 1 참조). 상기 PCB(106)는 공급 단부(108A)가 하나 이상의 공급 라인(106D)을 향해 PCB(106)를 통해 적어도 부분적으로 연장하는 것을 허용하는 비아 홀(도 2에 나타내지 않음)을 가질 수 있다.

도 2에 추가로 나타낸 바와 같이, PCB(112)는 반사기(102) 쪽으로 향하고 그라운드 층 역할을 하는 금속 층(112B)에 의해 적어도 부분적으로 덮인 제1 PCB 측면(또는 면)(112A)을 갖는다. 상기 금속 층(112B)은 그 사이의 유전체(예컨대, 공기 또는 임의의 다른 유전체 재료)를 통해 반사기(102)에 용량성으로 결합된다. 상기 금속 층(112B)은 실질적으로 연속적인 층이다. 상기 PCB(112)는 또한 반사기(102)로부터 멀리 향하고 전용 제2 방사기(108)의 공급 단부(110A)에 결합된 하나 이상의 전기 공급 라인(112D)을 포함하는 제2 PCB 측면(또는 면)(112C)을 갖는다(도 2 참조).

도 3 및 도 4에 예시된 바와 같이, 제1 방사기(108)를 공급하는 (적어도 하나의) PCB(106) 및 제2 방사기(110)를 공급하는 (적어도 하나의) PCB(112)는 대안적으로 제1 방사기(108) 및 제2 방사기(110) 모두가 반사기(102)를 통해 연장되도록 반사기(102)의 동일한 측면 상에 위치될 수 있다. 도 3 및 도 4에 나타낸 예에서, 상기 PCB(106)는 반사기(102)와 PCB(112) 사이에 위치되며, 이 경우 PCB(106)는 각각의 제2 방사기(110)를 위한 전용 관통 개구를 포함한다. 상기 PCB(112)의 금속 층(112B)은 반사기(102) 쪽으로 향하는 반면, 하나 이상의 전기 공급 라인(112D)은 반사기(102)로부터 멀리 향한다.

대안적으로, 하나 이상의 제2 방사기(110)는 2개의 개별 인접 PCB(106)들(미도시) 사이에서 연장될 수 있다. 물론, PCB(112)는 반사기(102)와 PCB(106) 사이에 위치할 수도 있으며, 이 경우에 PCB(112)는 하나 이상의 제1 방사기(108)를 위한 전용 관통 개구를 포함할 수 있거나, 또는 2개의 인접한 제1 방사기(108)들 사이에 끼워지는 스트립형 구성을 가질 수 있다.

도 4에 구체적으로 예시된 바와 같이, 하나 이상의 추가 PCB(114A, 114B)는 PCB(106, 112)와 함께 반사기(102)의 동일한 측면에 위치될 수 있다. 특히, PCB(106, 112)들이 반사기(102)와 PCB(114) 사이에 위치하도록 연관된 금속 층(114C)을 갖는 추가 PCB(114A)가 제공될 수 있다. 선택적으로, 다른 PCB(114B)(금속 층이 없는)가 PCB(106, 112)들 사이에 위치할 수 있다. PCB(114A, 114B)들 중 하나 또는 둘 모두는 또한 도 2의 층화 시나리오에서 제공될 수 있다.

도 1에 예시된 안테나 어셈블리(10)로 돌아가서, 반사기 서브-어셈블리(100) 및 하우징 서브-어셈블리(200)는 PCB(106) 및 안테나 어셈블리(10)의 추가 구성 요소를 수용하는 둘러싸인 공간(116)을 함께 규정한다. 그와 같은 추가 구성 요소는 PCB(106)(그리고, 선택적으로 PCB(112), 특히 도 3 및 도 4에 예시된 시나리오 뿐만 아니라 도 2의 시나리오에서도) 상에 또는 PCB(106)에 전기적으로 연결된 하나 이상의 신호 분배 네트워크, 필터, 위상 시프터 및 능동 전자 구성 요소(118)(예컨대, 하나 이상의 무선 보드)를 포함할 수 있다. 그러한 능동 전자 구성 요소(118)로 구성된 하나 이상의 무선 보드는 TDD 동작 모드에서 제1 방사기(108)를 공급하고 FDD 동작 모드에서 제2 방사기(110)를 공급하도록 동작 가능할 수 있다(예컨대, 4G 또는 5G 이동 통신 표준에 따라).

상기 하우징 서브-어셈블리(200)는 반사기 서브-어셈블리(100)에 의해 차폐되지 않는 임의의 영역 또는 방향으로 둘러싸인 공간(116)으로 들어가거나 나가는 것을 방지하도록 구성된다. 특히, 결과적인 차폐는 PIM 및 다른 전자기 방사선이 둘러싸인 공간(116)에 들어가거나 나가는 것을 차단한다.

도 1에 예시된 하우징 서브-어셈블리(200)는 (예컨대, 열전도성 페이스트, 금속 열 전도체 또는 공기와 같은 열전도성 매체를 통해) 능동 전자 구성 요소(118)에 열적으로 결합된 냉각 하우징(202)을 포함한다. 그러한 냉각 하우징(202)은 흡수된 열을 둘러싸인 공간(116) 외부의 환경으로 분배하는 복수의 냉각 리브(202A)(또는 다른 기하학적 형태의 냉각 구조)를 갖는다.

도 1의 하우징 어셈블리(200)는 차폐 프레임(204)을 더 포함한다. 도 1에서, 그러한 차폐 프레임(204)은 반사기(102)의 통합 부분을 구성하는 것으로 나타나 있지만, 반사기(102)와 분리된 전용 부품일 수도 있다.

상기 차폐 프레임(204)은 냉각 하우징(202)을 향하여 반사기(102)에 의해 규정된 반사 표면(102A)에 실질적으로 수직으로 연장되는 시트 금속 부품이다. 그와 같이, 상기 차폐 프레임(204)은 반사기(102)와 냉각 하우징(202) 사이에서 원주 방향으로 연장되는 측벽의 적어도 일부를 규정한다.

상기 차폐 프레임(204)은 그 사이의 유전체(예컨대, 유전체 매체로 만들어진 포일)를 통해 냉각 하우징(202)에 용량성으로 결합된다. 차폐 프레임(204)이 반사기(102)와 별도의 부품으로 만들어지는 경우, 그 사이에 유전체(예컨대, 유전체 매체로 만들어진 포일)를 통해 반사기(102)에 용량성으로 결합될 수도 있다. 특히, 연결 인터페이스에서 PIM의 생성을 방지하거나 적어도 감소시키기 위해 차폐 프레임(204)을 반사기(102) 및 냉각 하우징(202)에 연결하기 위해 금속 연결 요소(예컨대, 나사)가 사용되지 않을 수 있다.

여전히 도 1을 참조하면, 상기 안테나 어셈블리(10)는 그 반사측(즉, 제1 및 제2 방사기(108, 110)가 배열되는 곳)에서 반사기 서브-어셈블리(100)를 덮는 레이돔(300)을 더 포함한다. 그러한 레이돔(300)은 전자기적으로 반투명한 재료로 만들어지며 제1 및 제2 방사기(108, 102)의 인터리브로 인해 폭 및 길이 치수(반사기(102)에 평행한 평면에서 측정됨)에서 컴팩트한 크기를 갖는다.

이하에서, 반사기 서브-어셈블리(100), 하우징 서브-어셈블리(200) 및 레이돔(300)을 갖는 안테나 어셈블리(10)의 다른 실시예가 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명될 것이다. 도 1 내지 도 4를 참조하여 상술한 실시예는 도 5 내지 도 9의 보다 상세한 실시예의 개략적인 단면도를 예시한 것으로 볼 수 있으므로, 동일한 참조 번호가 사용되었으며, 후자의 실시예의 특정 세부사항 및 차이점만이 아래에서 더 깊이 설명될 것이다.

도 5는 반사기 서브-어셈블리(100)의 분해 사시 저면도를 나타내고, 도 6은 조립된 상태에서 그 평면도를 예시한다.

도 5 및 도 6으로부터 명백한 바와 같이, 반사기 서브-어셈블리(100)는 8행 및 8열을 포함하는 8×8 어레이로 배열된 64개의 제1 방사기(108)를 포함한다. 상기 반사기 서브-어셈블리(100)는 2행 및 3열을 포함하는 2x3 어레이로 배열된 6개의 제2 방사기(108)를 더 포함한다. 상기 제1 및 제2 방사기(108, 110) 각각은 방사 요소(108C, 110C)로서 2개의 교차 쌍극자를 수반한다. 특정 방사기(108, 110)의 쌍극자 단부는 반사기(102)까지 동일한 거리를 갖는다.

도 5 및 도 6으로부터도 명백한 바와 같이, 상기 제2 방사기(110)들은 제1 방사기(108)들과 공간적으로 인터리브되어, 화살표 A로 표시된 평면 돌출부(예컨대, 제1 방사기(108)들의 공급 단부(108A)에 수직인 평면에서)에서, 그들의 공급 단부(110A)가 제1 방사기(108)의 어레이 내에 위치된다. 도 6에 구체적으로 나타낸 바와 같이, 상기 제2 방사기(110)들의 쌍극자 단부들 중 적어도 일부는 공급 단부(108A, 110A)에서 조밀한 방사기 패킹에 실제로 영향을 미치지 않고 어레이의 제1 방사기(108) 외부에 위치될 수 있다.

도 5 및 6에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 방사기(108)들의 32개의 서브셋을 각각 공급하는 2개의 PCB(106)가 제공된다. 더욱이, 각각의 제2 방사기(110)는 어레이의 제1 방사기(108) 내부에서 이 어레이 외부로 연장되는 전용 PCB(112)에 마운팅되고 그에 의해 공급된다. 각각의 PCB(112)는 2개의 인접한 행의 제1 방사기(108)들 사이에서 연장되고 어레이의 제1 방사기(108) 외부 영역에서 반사기(102)에 마운팅된다.

방사기 개구(104)는 각각의 공급 단부(108A) 부근에서 제1 방열기(108)들의 원주형 형상에 대응하는(그리고 이보다 약간 더 큰) 단면 또는 원주형 형상을 갖는다. 따라서, 각각의 상기 제1 방사기(108)들은 반사기(102)의 후면으로부터 연관된 PCB(106)에 납땜될 제조 공정 동안 연관된 반사기 개구(104)를 통해 쉽게(즉, 꼭 맞게) 이동될 수 있다(도 2 참조).

도 7은 도 5 및 도 6의 반사기 서브-어셈블리(100) 및 차폐 프레임(204)의 분해 사시 저면도를 나타낸다. 본 실시예에서, 상기 차폐 프레임(204)은 반사기(102)와 별도의 시트 금속 부품이다. 상기 차폐 프레임(204)은 그 사이의 유전체 재료(예컨대, 유전체 호일, 나타내지 않음)의 층을 통해 반사기(102)에 용량성으로 결합될 것이다.

도 8은 도 5 내지 도 7의 반사기 서브-어셈블리(100), 하우징 서브-어셈블리(200) 및 레이돔(300)을 갖는 안테나 어셈블리(10)의 분해 사시 저면도를 나타낸다. 상기 하우징 서브-어셈블리(200)는 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이 복수의 냉각 리브(202A)를 갖는 냉각 하우징(202)을 포함한다. 차폐 프레임(204)은 주로 제1 및 제2 방사기(108, 110)에 의해 방출되는 방사선에 대해 반사기(102)에 의해 규정된 반사 방향과 다른 방향으로 전자기 차폐를 제공하기 때문에 하우징 서브-어셈블리(200)의 일부인 것으로 간주된다는 것을 알아야 한다.

도 9는 완전히 조립된 상태의 안테나 어셈블리(10)를 나타낸다. 결과적인 안테나 어셈블리(10)는 당업계에 일반적으로 알려진 바와 같이 기지국 사이트의 포스트에 마운팅될 수 있다. 그러한 안테나 어셈블리(10)는 대규모 다중 입력/다중 출력(MIMO) 애플리케이션에 특히 적합하다.

위에서 설명된 예시적인 실시예들로부터 명백해진 바와 같이, 본원에 제시된 방사기 패키징 접근 방식은 소형 안테나 어셈블리를 달성하기 위해 TDD 및 FDD 방사기의 통합을 허용한다. 컴팩트한 크기는 통합되지 않은 솔루션에 비해 최대 풍 하중(wind load)과 폼 팩터(form factor)를 줄인다.

그러한 패킹 접근 방식은, 예를 들어 PIM 생성 문제를 해결하는 데 도움이 되는 전용 전자파 차폐 접근 방식과 효율적으로 결합될 수 있다. 그와 같이, FDD 안테나 구성 요소의 PIM 억제 요건들을 만족하지 않는 기존(예컨대, 진보된 안테나 시스템(AAS)) TDD 안테나 구성 요소들은 단일 안테나 어셈블리에서 함께 배치될 수 있다. 일부의 변형 예에서, 개별 하우징 구성 요소들 사이의 인터페이스 수와 총 구성 요소 수(예컨대, 고정 나사 포함)를 줄일 수 있으므로, 잠재적인 PIM 소스의 수도 줄일 수 있다. 결과적인 PIM 감소는 업링크 커버리지를 증가시키고 결과적으로 업링크 감도를 증가시킨다.

Claims

주파수 분할 듀플렉스(FDD) 및 시분할 듀플렉스(TDD) 동작 모드를 서포트하도록 구성된 안테나 어셈블리(10)용 반사기 서브-어셈블리(100)로서, 상기 반사기 서브-어셈블리(100)는:
- 적어도 하나의 반사기 개구(104)를 규정하는 반사기(102);
- 전자기 방사선이 상기 적어도 하나의 반사기 개구(104)를 통과하는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 반사기 개구(104)를 덮도록 배열된 적어도 하나의 제1 인쇄 회로 기판(PCB)(106);
- TDD 모드를 서포트하기 위한 어레이의 제1 방사기(108); 및
- FDD 모드를 서포트하는 하나 이상의 제2 방사기(110)를 포함하며,
상기 제1 PCB(106)는, 상기 반사기(102) 쪽으로 향하고 그 위에 금속 층(106B)을 갖는 제1 PCB 측면(106A), 및 상기 반사기(102)로부터 멀리 향하고 하나 이상의 제1 전기 라인(106D)을 포함하는 제2 PCB 측면(106C)을 갖고;
상기 방사기(108)는, 상기 반사기(102)의 적어도 하나의 반사기 개구(104)를 통해 연장되며, 그리고 적어도 하나의 제1 PCB(106) 쪽으로 향하고 하나 이상의 제1 전기 라인(108D) 중 적어도 하나에 전기적으로 연결되는 공급 단부(108A), 및 적어도 하나의 제1 PCB(106)로부터 멀리 향하고 적어도 하나의 제1 방사 요소(108C)를 수반하는 먼 단부(106B)를 가지며;
상기 하나 이상의 제2 방사기(110)는, 평면 돌출부에서, 상기 어레이의 제1 방사기(108) 내에 위치된 공급 단부(110A), 및 상기 반사기(102)로부터 멀리 향하고 적어도 하나의 제2 방사 요소(110C)를 수반하는 먼 단부(110B)를 갖는, 반사기 서브-어셈블리.
제1항에 있어서,
하나 이상의 제2 방사기(110)를 공급하고, 평면 돌출부에서, 어레이의 제1 방사기(108)의 내부에서 상기 어레이의 제1 방사기(108) 외부로 연장되는 하나 이상의 제2 전기 라인(112D)을 포함하는, 반사기 서브-어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서,
하나 이상의 제2 방사기(110)를 위한 적어도 하나의 마운팅 요소(112)를 포함하며, 여기서 상기 마운팅 요소(112)는, 평면 돌출부에서, 어레이의 제1 방사기(108) 내부에서 상기 어레이의 제1 방사기(108) 외부로 연장되는, 반사기 서브-어셈블리.
제2항 및 제3항에 있어서,
적어도 하나의 마운팅 요소(112)는 하나 이상의 제2 전기 라인(112D)을 수반하는, 반사기 서브-어셈블리.
제4항에 있어서,
적어도 하나의 마운팅 요소는 하나 이상의 제2 전기 라인(112D)이 제공되는 제2 PCB(112)를 포함하거나 상기 제2 PCB(112)로 구성되는, 반사기 서브-어셈블리.
제5항에 있어서,
제2 PCB(112)는:
반사기(102) 쪽으로 향하고 그 위에 금속 층(112B)을 갖는 제1 PCB 측면(112A), 및
상기 반사기(102)로부터 멀리 향하고 하나 이상의 제2 전기 라인(112D)을 포함하는 제2 PCB 측면(112C)을 갖는, 반사기 서브-어셈블리.
제5항 또는 제6항에 있어서,
제2 PCB(112)의 제1 PCB 측면(112A)의 금속 층(112B)은 그 사이의 유전체를 통해 반사기(102)에 용량성으로 결합되는, 반사기 서브-어셈블리.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 제1 PCB(106) 및 제2 PCB(112)는 반사기(102)의 서로 다른 측면에 위치되는, 반사기 서브-어셈블리.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 제1 PCB(106) 및 제2 PCB(112)는 반사기(102)의 동일한 측면에 위치되는, 반사기 서브-어셈블리.
제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
다수의 제2 방사기(110)가 제공되며;
마운팅 요소(112)들은 다수의 제2 방사기(110) 각각을 위한 전용 마운팅 요소를 포함하는, 반사기 서브-어셈블리.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
어레이의 제1 방사기(108)는 하나 이상의 행 및 하나 이상의 열 중 적어도 하나를 포함하는, 반사기 서브-어셈블리.
제3항 내지 제10항 중 어느 한 항과 조합된 제11항에 있어서,
적어도 하나의 마운팅 요소(112)는, 평면 돌출부에서, 2개의 인접한 행 또는 2개의 인접한 열 사이에서 연장되는, 반사기 서브-어셈블리.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 제1 PCB(106)의 제1 PCB 측면(106A)의 금속 층(106B)은 그 사이의 유전체를 통해 반사기(102)에 용량성으로 결합되는, 반사기 서브-어셈블리.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
반사기(102)는 다수의 반사기 개구(104)를 규정하는, 반사기 서브-어셈블리.
제14항에 있어서,
반사기(102)는 제1 방사기(108)들 중 전용 방사기를 위한 전용 반사기 개구(104)를 규정하는, 반사기 서브-어셈블리.
제14항 또는 제15항에 있어서,
적어도 하나의 제1 PCB(106)는 다수의 반사기 개구(104) 중 적어도 2개를 덮는, 반사기 서브-어셈블리.
제16항에 있어서,
적어도 하나의 제1 PCB(106)는 각각의 전용 반사기 개구(104)를 덮는 단일 PCB로 구성되는, 반사기 서브-어셈블리.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
반사기 개구(104)의 원주형 형상은 공급 단부(108A) 부근에서 제1 방사기(108)들 중 하나의 원주형 형상에 대응하고 그보다 약간 더 크며, 이에 따라 상기 공급 단부(108A)는 서브 어셈블리의 제조 시 전용 반사기 개구(104)를 통해 쉽게 이동될 수 있는, 반사기 서브-어셈블리.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
반사기(102)는 적어도 하나의 반사기 개구(104)가 규정되는 실질적으로 평면인 반사기 표면을 포함하는, 반사기 서브-어셈블리.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
반사기(102)는 시트 금속으로 만들어지는, 반사기 서브-어셈블리.
안테나 어셈블리(10)로서,
선행 청구항들 중 어느 한 항의 반사기 서브-어셈블리(100); 및
적어도 하나의 제1 PCB(106)를 수용하는 둘러싸인 공간(116)을 규정하기 위해 상기 반사기 서브-어셈블리(100)에 결합된 하우징 서브-어셈블리(200)를 포함하는, 안테나 어셈블리.
제21항에 있어서,
하우징 서브-어셈블리(200)는 전자기 방사선이 반사기 서브-어셈블리(100)에 의해 차폐되지 않은 임의의 영역에서 둘러싸인 공간(116)을 떠나거나 들어가는 것을 방지하도록 구성되는, 안테나 어셈블리.
제21항 또는 제22항에 있어서,
적어도 하나의 제1 PCB(106)에 전기적으로 연결된 능동 전자 구성 요소(118)를 포함하며;
하우징 서브-어셈블리(200)는 상기 능동 전자 구성 요소(118)에 열적으로 결합되고 둘러싸인 공간(116) 외부 영역에 하나 이상의 기하학적 형태의 냉각 구조(202A)를 갖는 냉각 하우징(202)을 포함하는, 안테나 어셈블리.
제23항에 있어서,
반사기(102)와 냉각 하우징(202) 사이에 배열된 차폐 프레임(204)을 포함하는, 안테나 어셈블리.
제24항에 있어서,
차폐 프레임(204)은 시트 금속으로 만들어지는, 안테나 어셈블리.
제24항 또는 제25항에 있어서,
차폐 프레임(204)은 그 사이의 유전체를 통해 냉각 하우징(202)과 반사기(102) 중 적어도 하나에 용량성으로 결합되는, 안테나 어셈블리.
제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
차폐 프레임(204)은 금속 연결 요소를 그 사이에 배열하지 않고 반사기(102) 또는 냉각 하우징(202)에 결합되는, 안테나 어셈블리.
모바일 네트워크 시스템용 기지국으로서, 상기 기지국은 제21항 내지 제27항 중 어느 한 항의 안테나 어셈블리(10)를 포함하는, 기지국.