JP2020068527A - アンテナモジュール及びそれを含むｒｆ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナモジュール及びそれを含むＲＦ装置を提供する。【解決手段】本発明のＲＦ装置は、ＲＦＩＣチップ及びＲＦＩＣチップの上面上に配置されたアンテナモジュールを備え、アンテナモジュールは、ＲＦＩＣチップに平行であり、第１貫通地点と第１給電ラインに連結された第１給電地点とを含んで第１周波数帯域のＲＦ信号を送受信する第１アンテナパッチと、第１アンテナパッチの上側に、第１アンテナパッチに平行に配置され、第１貫通地点を通過する第２給電ラインに連結された第２給電地点を含んで第２周波数帯域のＲＦ信号を送受信する第２アンテナパッチと、を含み、第１貫通地点は、第１アンテナパッチが第１給電地点を介して生成する電場に対する影響を最小化させる領域内に形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、ＲＦ信号を送受信するためのアンテナモジュール及びそれを含むＲＦ装置に関する。

無線通信に使用されるアンテナは、可逆性素子であり、導電体を含む。導電体から電磁波が放射されることにより信号が送信され、電磁波が導電体に達することにより信号が誘導される。アンテナに含まれる導電体は、多様な形態を有し、アプリケーションによって適する形態の導電体を含むアンテナが使用される。例えば、平面型アンテナの一種としてのパッチアンテナは、接地板、接地板上の低損失誘電体、及び誘電体上のパッチを含み、モバイルアプリケーションに多用されている。

一方、通信システムの発展により、ＮＲ（ｎｅｗ ｒａｄｉｏ）環境において、ユーザにミリメートル波を利用した広帯域データ通信サービス（例えば、５Ｇ（５ｔｈ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）サービス）の提供が可能になった。それにより、広帯域データ通信サービスを支援するために、ミリメートル波を効果的に送受信することができるアンテナの構造について研究が進められている。

米国特許第９８８２２８２号明細書

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ＮＲ環境においてデータを効果的に送受信することができるアンテナモジュール及びそれを含むＲＦ装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるＲＦ装置は、ＲＦＩＣ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ及び前記ＲＦＩＣチップの上面上に配置されたアンテナモジュールを備え、前記アンテナモジュールは、前記ＲＦＩＣチップに平行であり、第１貫通地点と第１給電ラインに連結された第１給電地点とを含んで第１周波数帯域のＲＦ信号を送受信する第１アンテナパッチ（ｐａｔｃｈ）と、前記第１アンテナパッチの上側に、前記第１アンテナパッチに平行に配置され、前記第１貫通地点を通過する第２給電ラインに連結された第２給電地点を含んで第２周波数帯域のＲＦ信号を送受信する第２アンテナパッチと、を含み、前記第１貫通地点は、前記第１アンテナパッチが前記第１給電地点を介して生成する電場に対する影響を最小化させる領域内に形成されることを特徴とする。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるアンテナモジュールは、接地板と、前記接地板の上側に、前記接地板に平行であり、第１貫通地点と第１給電ラインに連結された第１給電地点とを含んで第１周波数帯域に対応する電磁波を放射する第１アンテナパッチと、前記第１アンテナパッチの上側に、前記第１アンテナパッチに平行に配置され、前記第１貫通地点を通過する第２給電ラインに連結された第２給電地点を含む第２アンテナパッチと、前記第２アンテナパッチの上側に、前記第２アンテナパッチに平行に配置された第３アンテナパッチと、を備え、前記第２アンテナパッチ及び前記第３アンテナパッチは、第２周波数帯域に対応する電磁波を放射することを特徴とする。

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様によるアンテナモジュールは、第１貫通地点、第２貫通地点、第１給電ラインに連結された第１給電地点、及び第３給電ラインに連結された第３給電地点を含み、第１周波数帯域に対応する電磁波を放射する円形の第１アンテナパッチと、前記第１アンテナパッチの上側に、前記第１アンテナパッチに平行に配置され、前記第１貫通地点を通過する第２給電ラインに連結された第２給電地点、及び前記第２貫通地点を通過する第４給電ラインに連結された第４給電地点を含む円形の第２アンテナパッチと、前記第２アンテナパッチの上側に、前記第２アンテナパッチに平行に配置された円形の第３アンテナパッチと、を備え、前記第２アンテナパッチ及び前記第３アンテナパッチは、第２周波数帯域に対応する電磁波を放射し、前記第１貫通地点及び前記第２貫通地点は、前記第１アンテナパッチが生成する電場に対する影響を最小化させる前記第１アンテナパッチの中央領域内に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、効率的な配置構造を介して小型化されたアンテナモジュールによって具現されたアンテナによる多重偏波及び多重帯域を同時に効果的に支援することができる。また、それを含むＲＦ装置は、熱放出に有利であり、安定した構造を有する。

本発明の一実施形態による通信機器を示すブロック図である。 図１の通信機器の構成要素のレイアウトの一例を示す図である。 図１の通信機器の構成要素のレイアウトの他の例を示す図である。 図１の通信機器の構成要素のレイアウトの更に他の例を示す図である。 本発明の一実施形態によるアンテナモジュールの第１例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるアンテナモジュールの他の例を示す斜視図である。 図３Ａの第１例のアンテナモジュールを含むＲＦシステムをＹ軸方向から見た側面図である。 図４の貫通地点が形成される領域について説明するための平面図である。 図４の貫通地点が形成される領域について説明するための側面図である。 図４の第１アンテナパッチの半径長による周波数対比Ｓパラメータを示すグラフである。 図４の第２アンテナパッチの半径長による周波数対比Ｓパラメータを示すグラフである。 図４の第２アンテナパッチの第２給電ライン長による周波数対比Ｓパラメータを示すグラフである。 図４のアンテナモジュールが動作する周波数帯域について説明するためのグラフである。 本発明の一実施形態による第２例のアンテナモジュールを含むＲＦシステムをＹ軸方向から見た側面図である。 図１０のアンテナモジュールが動作する周波数帯域について説明するためのグラフである。 図１０のアンテナモジュールが動作する周波数帯域について説明するためのグラフである。 本発明の一実施形態によるアンテナモジュールの第３例を示す斜視図である。 図１２の第３例のアンテナモジュールを含むＲＦシステムをＹ軸方向から見た側面図である。 図１３Ａのアンテナモジュールを具体的に示す斜視図である。 図１３Ａの貫通地点が形成される領域について説明するための図である。 図１３Ａの貫通地点が形成される領域について説明するための図である。 図１３Ａの貫通地点が形成される領域について説明するための図である。 図１３Ａの第１水平給電ライン及び第２水平給電ラインの具現例について説明するための図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ及びＲＦＩＣを示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるＲＦＩＣ２００”を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるアンテナモジュール１００”を示す図である。 本発明の一実施形態によるアンテナを含む通信機器の一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による通信機器１０を示すブロック図である。

図１に示すように、通信機器１０は、アンテナ１００を含み、アンテナ１００を介して信号を送受信することにより、無線通信システムにおいて、相対する通信機器と通信することができ、無線通信機器とも称される。

通信機器１０が相対する通信機器と通信する無線通信システムは、一実施例として、次世代通信システム、５Ｇ（５ｔｈ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）無線システム、ＬＴＥ（ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）システム、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄシステム、ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）システム、ＧＳＭ（登録商標）（ｇｌｏｂａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）システムのようなセルラネットワーク（ｃｅｌｌｕｌａｒ ｎｅｔｗｏｒｋ）を利用する無線通信システムであり、ＷＬＡＮ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）システム、又は他の任意の無線通信システムである。以下、無線通信システムを、セルラネットワークを利用する無線通信システムを主に参照して説明するが、本発明の実施形態は、それに制限されるものではない。

図１に示すように、通信機器１０は、アンテナ１００、ＲＦＩＣ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）２００、及び信号プロセッサ３００を含み、アンテナ１００及びＲＦＩＣ２００は、給電（ｆｅｅｄ）ライン１５を介して連結される。本明細書において、アンテナ１００はアンテナモジュールとも称され、アンテナ１００及び給電ライン１５を含む構成は、アンテナモジュールとして、総括的に称される。また、アンテナ１００、給電ライン１５、及びＲＦＩＣ２００は、総括的にＲＦシステム又はＲＦ装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）とも称される。

ＲＦＩＣ２００は、送信モードにおいて、信号プロセッサ３００から提供された送信信号ＴＸを処理することによって生成された信号を、給電ライン１５を介してアンテナ１００に提供する一方、受信モードにおいて、給電ライン１５を介してアンテナ１００から受信された信号を処理することにより、受信信号ＲＸを信号プロセッサ３００に提供する。例えば、ＲＦＩＣ２００は送信器を含み、送信器は、フィルタ、ミキサ、電力増幅器（ＰＡ：ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を含む。また、ＲＦＩＣ２００は受信器を含み、受信器は、フィルタ、ミキサ、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ：ｌｏｗ ｎｏｉｓｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を含む。一実施形態において、ＲＦＩＣ２００は、複数の送信器及び受信器を含み、送信器及び受信器が結合されたトランシーバ（又は、送受信器）を含む。

信号プロセッサ３００は、送信しようとする情報を含む信号を処理することにより、送信信号ＴＸを生成し、受信信号ＲＸを処理することにより、情報を含む信号を生成する。例えば、信号プロセッサ３００は、送信信号ＴＸを生成するために、エンコーダ（ｅｎｃｏｄｅｒ）、変調器（ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）、及びデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ：ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ ａｎａｌｏｇ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含む。また、信号プロセッサ３００は、受信信号ＲＸを処理するために、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ：ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、復調器（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ）、及びデコーダ（ｄｅｃｏｄｅｒ）を含む。信号プロセッサ３００は、ＲＦＩＣ２００を制御するための制御信号を生成し、制御信号を介して送信モード又は受信モードを設定したり、ＲＦＩＣ２００に含まれる構成要素の電力や利得などを調節したりする。一実施形態において、信号プロセッサ３００は、１以上のコア、及び該コアによって実行される命令語を保存するメモリを含み、信号プロセッサ３００の少なくとも一部は、メモリに保存されたソフトウェアブロックを含む。一実施形態において、信号プロセッサ３００は、論理合成を介して設計されたロジック回路を含み、信号プロセッサ３００の少なくとも一部分は、ロジック回路によって具現されたハードウェアブロックを含む。

無線通信システムは、多くのデータ伝送量のために、高いスペクトル帯域を規定する。例えば、ＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ）により公式的にＩＭＴ−２０２０に指名された５Ｇセルラシステム（又は、５Ｇ無線システム）は、２４ＧＨｚ以上のミリメートル波（ｍｍＷａｖｅ）を規定する。本発明の一実施形態によるアンテナ１００は、ミリメートル波（ｍｍＷａｖｅ）のデータ伝送時に利用される高周波数帯域での信号送受信（又は、高周波数帯域での電磁波放射）を行うように構成され、それと共に、アンテナ１００は、高周波数帯域と比較して相対的に低い低周波数帯域での信号送受信（又は、低周波数帯域での電磁波放射）を行うように構成される。アンテナ１００は、少なくとも２つの周波数帯域のＲＦ信号の送受信を支援する多重帯域アンテナである。また、アンテナ１００は、多重帯域を支援すると共に、放射する電磁波の多重偏波放射を行うように構成される。

本発明の一実施形態により、アンテナ１００は、少なくとも２つのアンテナパッチ（ｐａｔｃｈ）を含む。アンテナパッチは、互いに平行に積層された構成を有し、それぞれのアンテナパッチは、互いに異なる周波数帯域での信号を送受信するように構成される。アンテナパッチは、それぞれ電磁波を放射するために、給電ラインから信号が供給される少なくとも１つの給電地点を含む。アンテナパッチのうちの第１アンテナパッチは少なくとも１つの貫通地点を更に含み、第１アンテナパッチの上側に配置された第２アンテナパッチの給電地点に連結された給電ラインは貫通地点を通過する。第１アンテナパッチの貫通地点は、第１アンテナパッチの給電地点を介して生成される電場に対する影響を最小化させる領域内に形成される。アンテナ１００の具体的な構成の実施形態は、後述する。

本発明の一実施形態によるアンテナ１００は、効率的な配置構造を介して小型化されたアンテナモジュールによって具現され、多重偏波、多重帯域を同時に効果的に支援することができるという長所がある。

図２Ａ〜図２Ｃは、図１の通信機器１０の構成要素のレイアウトの一例を示す図である。以下、図２Ａ〜図２Ｃを、図１を参照して説明し、図２Ａ〜図２Ｃに関する説明において、重複内容は省略する。本明細書において、相互に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向は、第１水平方向及び第２水平方向とそれぞれ称され、Ｘ軸及びＹ軸からなる平面は水平面と称される。また、面積は水平面に平行な面での面積を称し、水平面に垂直する方向、即ちＺ軸方向は垂直方向とも称される。他の構成要素よりも相対的に＋Ｚ軸方向に配置された構成要素は他の構成要素の上にあるとされ、他の構成要素よりも相対的に−Ｚ軸方向に配置された構成要素は他の構成要素の下にあるとされる。また、構成要素の表面において、＋Ｚ軸方向の表面は構成要素の上面と称され、−Ｚ軸方向の表面は構成要素の下面と称される。

ミリメートル波（ｍｍＷａｖｅ）の周波数帯域のような高い周波数帯域では、殆どの損失（ｌｏｓｓ）パラメータが悪化してしまうため、低い周波数帯域、例えば６ＧＨｚ未満の帯域で使用されるアンテナ１００及びＲＦＩＣ２００のレイアウトをそのまま採用することが容易ではない。例えば、低い周波数帯域で使用されるアンテナ給電構造は、ミリメートル波（ｍｍＷａｖｅ）の周波数帯域で信号の減衰特性を著しく低下させ、ＥＩＲＰ（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｒａｄｉａｔｅｄ ｐｏｗｅｒ）及びノイズ特性（ｎｏｉｓｅ ｆｉｇｕｒｅ）を全般的に劣化させてしまう。従って、図１の給電ライン１５による信号減衰を最小化させるために、アンテナ１００及びＲＦＩＣ２００が極めて隣接するように配置される。特に、モバイルフォンのようなモバイルアプリケーションでは高い空間効率性が要求され、それにより、図２Ａ〜図２Ｃに例示するように、ＲＦＩＣ２００上にアンテナ１００が配置されるシステム・イン・パッケージ（ＳｉＰ：ｓｙｓｔｅｍ−ｉｎ−ｐａｃｋａｇｅ）構造が採用される。以下、ＲＦＩＣ２００は、ＲＦＩＣチップ（２００ａ、２００ｂ、２００ｃ）によって具現された実施形態を中心に説明する。

図２Ａを参照すると、通信機器１０ａは、ＲＦシステム２０ａ、デジタル集積回路１３ａ、及びキャリアボード（ｃａｒｒｉｅｒ ｂｏａｒｄ）５００ａを含み、キャリアボード５００ａの上面に、ＲＦシステム２０ａ及びデジタル集積回路１３ａが実装される（ｍｏｕｎｔｅｄ）。ＲＦシステム２０ａ及びデジタル集積回路１３ａは、キャリアボード５００ａに形成された導電パターンを介して相互に通信自在に連結される。一実施形態において、キャリアボード５００ａは、ＰＣＢ（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）である。デジタル集積回路１３ａは、図１の信号プロセッサ３００を含み、それにより、ＲＦＩＣチップ２００ａに送信信号ＴＸを伝送したり、ＲＦＩＣチップ２００ａから受信信号ＲＸを受信したりすることができ、ＲＦＩＣチップ２００ａを制御するための制御信号を提供する。一実施形態において、デジタル集積回路１３ａは、１以上のコア及び／又はメモリを含み、通信機器１０ａの動作を制御する。

ＲＦシステム２０ａは、アンテナモジュール１００ａ及びＲＦＩＣチップ２００ａを含む。アンテナモジュール１００ａは、アンテナパッケージとも称され、図２Ａに示すように、基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）１２０ａ、及び基板１２０ａに形成された導電体１１０ａを含む。

例えば、アンテナモジュール１００ａは、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａなどを参照して後述するように、水平面に平行な接地板（ｇｒｏｕｎｄ ｐｌａｎｅ）、及び複数のアンテナパッチ（ａｎｔｅｎｎａ ｐａｔｃｈ）を含み、ＲＦＩＣチップ２００ａからパッチに信号を供給するための給電ラインを含む。ＲＦＩＣチップ２００ａは、アンテナモジュール１００ａの下面に電気的に連結された上面を有し、ラジオダイ（ｒａｄｉｏ ｄｉｅ）とも称される。一実施形態において、アンテナモジュール１００ａ及びＲＦＩＣチップ２００ａは、Ｃ４（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｃｈｉｐ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を介して連結される。図２ＡのＲＦシステム２０ａは、熱放出に有利であり、安定した構造を有する。

但し、図２Ａに示したアンテナモジュール１０ａの構成は、例示的な実施形態に過ぎず、それに限られるものではなく、アンテナモジュール１０ａは、複数の基板を含み、アンテナパッチは、アンテナモジュール１０ａの基板間に配置されたメタルレイヤ（ｍｅｔａｌ ｌａｙｅｒ）に形成されるようにも具現される。

図２Ｂを参照すると、通信機器１０ｂは、ＲＦＩＣチップ２００ｂ、デジタル集積回路１３ｂ、及びキャリアボード５００ｂを含み、キャリアボード５００ｂの下面に、ＲＦＩＣチップ２００ｂ及びデジタル集積回路１３ｂが実装される。ＲＦＩＣチップ２００ｂ及びデジタル集積回路１３ｂは、キャリアボード５００ｂに形成された導電パターンを介して相互に通信自在に連結される。

図２Ｂの通信機器１０ｂにおいて、ＲＦシステム２０ｂは、キャリアボード５００ｂに形成されたアンテナモジュール１００ｂ、及びキャリアボード５００ｂの下面に実装されたＲＦＩＣチップ２００ｂを含む。図２Ｂに示すように、アンテナモジュール１００ｂは、キャリアボード５００ｂに形成された導電体１１０ｂを含み、ＲＦＩＣチップ２００ｂから信号が供給されるキャリアボード５００ｂに形成された給電ラインを含む。図２ＢのＲＦシステム２０ｂは、ＲＦシステム２０ｂをキャリアボード５００ｂに実装する過程が省略され、アンテナのための基板が省略されることにより、低減された高さ、即ち低減されたＺ軸方向の長さを有する。

図２Ｃを参照すると、通信機器１０ｃは、ＲＦシステム２０ｃ、キャリアボード４００、及びデジタル集積回路１３ｃを含む。図２Ｃに示すように、デジタル集積回路１３ｃはキャリアボード４００の下面に実装される一方、ＲＦシステム２０ｃ及びキャリアボード４００は、ジャンパ１７を介して相互に通信自在に連結される。

図２Ｃの通信機器１０ｃにおいて、ＲＦシステム２０ｃは、アンテナモジュール１００ｃ、及びアンテナモジュール１００ｃの下面に実装されたＲＦＩＣチップ２００ｃを含む。アンテナモジュール１００ｃは、図２Ｃに示すように、アンテナボード１２０ｃ、及びアンテナボード１２０ｃに形成された導電体１１０ｃを含み、ＲＦＩＣチップ２００ｃから信号が供給されるアンテナボード１２０ｃに形成された給電ラインを含む。図２ＣのＲＦシステム２０ｃは、アンテナのための基板が省略され、ＲＦシステム２０ｃ及びキャリアボード４００が独立して製作されるため、通信機器１０ｃの生産性の側面で有利である。

以下、本発明の実施形態は、図２ＡのＲＦシステム２０ａを主に参照して説明するが、図２Ｂ及び図２Ｃに示した例だけではなく、アンテナモジュール及びＲＦＩＣを含む任意の構造（例えば、ＳｏＣ（ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ｃｈｉｐ））のＲＦシステムにも適用可能である。

図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の一実施形態によるアンテナモジュール（３０、３０’）を示す斜視図である。図３Ａ及び図３Ｂは、３−スタック構造のアンテナパッチを含む例であり、アンテナモジュール（３０、３０’）を示し、説明の便宜のために、アンテナモジュール（３０、３０’）の一部の構成要素のみを図示する。

図３Ａを参照すると、アンテナモジュール３０は、相互に平行にＺ軸方向に離隔されて配置された第１アンテナパッチ３１、第２アンテナパッチ３２ａ、及び第３アンテナパッチ３２ｂを含む。第１アンテナパッチ３１は第１周波数帯域のＲＦ信号を送受信するように構成され、第２アンテナパッチ３２ａ及び第３アンテナパッチ３２ｂは第２周波数帯域のＲＦ信号を送受信するように構成される。例えば、第１周波数帯域は低周波数帯域であり、第２周波数帯域は高周波数帯域である。アンテナパッチ（３１、３２）は、金属のような伝導性物質で構成され、それぞれが円形の形状を有する。

第１アンテナパッチ３１が動作する第１周波数帯域の周波数軸上の位置、第２アンテナパッチ３２ａ及び第３アンテナパッチ３２ｂが動作する第２周波数帯域の周波数軸上の位置により、アンテナパッチ（３１、３２）の半径、アンテナパッチ（３１、３２）間の間隔、アンテナパッチ（３１、３２）間の誘電率（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）などは、可変的である。

一実施形態において、５Ｇ（又は、ＮＲ（ｎｅｗ ｒａｄｉｏ））の標準を定義する３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）で指定されたミリメートル波（ｍｍＷ）のデータ通信のための複数の周波数帯域のうち、２つの周波数帯域でのＲＦ信号の送受信を支援するように、アンテナモジュール３０が具現される。このとき、アンテナパッチ（３１、３２）のそれぞれの半径は異なり、例えば、第１アンテナパッチ３１、第２アンテナパッチ３２ａ、第３アンテナパッチ３２ｂの順序で半径が小さくなる。また、アンテナパッチ（３１、３２）のそれぞれの誘電率は同一（例えば、第１アンテナパッチ３１と第２アンテナパッチ３２ａとの誘電率と、第２アンテナパッチ３２ａと第３アンテナパッチ３２ｂとの誘電率は、同一である）であり、アンテナパッチ（３１、３２）のそれぞれの間隔は同一である。但し、それは例示的な実施形態に過ぎず、それに限定されるものではなく、アンテナパッチ（３１、３２）の構成は、アンテナモジュール３０が支援する複数の周波数帯域により多様に具現される。また、実施形態により第３アンテナパッチ３２ｂは、省略され、それに関する実施形態は、図１０などで後述する。

アンテナモジュール３０は、第１アンテナパッチ３１に連結された第１ポートＰＴ１、及び第２アンテナパッチ３２ａに連結された第２ポートＰＴ２を含む。第１ポートＰＴ１及び第２ポートＰＴ２は、第１アンテナパッチ３１及び第２アンテナパッチ３２ａにそれぞれ信号を供給するための給電ラインを含む。一実施形態において、第１アンテナパッチ３１は、第１ポートＰＴ１を介して第１アンテナパッチ３１の給電地点から信号が供給され、信号により、第１アンテナパッチ３１は、励起（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）されて第１周波数帯域に対応する電磁波を放射する。第２アンテナパッチ３２ａは、第２ポートＰＴ２を介して第２アンテナパッチ３２ａの給電地点から信号が供給され、信号により、第２アンテナパッチ３２ａは、励起されて第２周波数帯域に対応する電磁波を放射する。また、第３アンテナパッチ３２ｂは、励起された第２アンテナパッチ３２ａにカップリングされて第２周波数帯域に対応する電磁波を放射する。

一実施形態において、第２ポートＰＴ２の給電ラインは、第１アンテナパッチ３１を貫通して第２アンテナパッチ３２ａの給電地点に連結される。第２ポートＰＴ２の給電ラインが第１アンテナパッチ３１を貫通する地点は貫通地点として定義され、貫通地点は、第１アンテナパッチ３１が第１周波数帯域に対応する電磁波を放射するときに影響を最小化させる第１アンテナパッチ３１の領域内に形成される。

図３Ｂを参照すると、アンテナモジュール３０’は、相互に平行にＺ軸方向に離隔されて配置された第１アンテナパッチ３１’、第２アンテナパッチ３２ａ’、第３アンテナパッチ３２ｂ’を含み、図３Ａと比較して、アンテナパッチ（３１’、３２’）は、それぞれ互いに平行な２対の辺（ｓｉｄｅｓ）によって構成された長方形状を有する。アンテナモジュール３０’は、第１アンテナパッチ３１’に連結された第１ポートＰＴ１’、及び第２アンテナパッチ３２ａ’に連結された第２ポートＰＴ２’を更に含む。

第１アンテナパッチ３１’が動作する第１周波数帯域の周波数軸上の位置、第２アンテナパッチ３２ａ’及び第３アンテナパッチ３２ｂ’が動作する第２周波数帯域の周波数軸上の位置により、アンテナパッチ（３１’、３２’）の幅Ｗ及び長さＬ、アンテナパッチ（３１’、３２’）間の間隔、アンテナパッチ（３１’、３２’）間の誘電率（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）などは、可変的である。アンテナパッチ（３１’、３２’）の構成の実施形態は図３Ａで具体的に説明したため、重複内容は省略する。但し、図３Ａ及び図３Ｂに示したアンテナパッチ（３１、３２、３１’、３２’）の形状は、例示的な実施形態に過ぎず、それらに限られるものではなく、多重帯域を支援するためのアンテナパッチ（３１、３２、３１’、３２’）は、多様な形状に具現される。以下、図３Ａのアンテナモジュール３０の構成を中心に説明するが、本発明の実施形態は、それに制限されるものではない。

図４は、図３Ａのアンテナモジュール３０を含むＲＦシステムをＹ軸方向から見た側面図である。図４では、説明の便宜のために、アンテナモジュール３０の一部の構成要素のみを図示する。

図３Ａ及び図４を参照すると、アンテナモジュール３０の下面に、ＲＦＩＣチップ２００’が実装される。第１ポートＰＴ１は第１給電ライン３４を含み、第２ポートＰＴ２は第２給電ライン３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ）を含む。ＲＦＩＣチップ２００’は、第１ポートＰＴ１の第１給電ライン３４を介して第１アンテナパッチ３１の第１給電地点ＦＰ１に信号を提供し、第２ポートＰＴ２の第２給電ライン３５を介して第２アンテナパッチ３２ａの第２給電地点ＦＰ２に信号を提供する。第１アンテナパッチ３１の第１給電地点ＦＰ１の位置及び第２アンテナパッチ３２ａの第２給電地点ＦＰ２の位置は、インピーダンス整合（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ）によって決定される。

上述のように、第１アンテナパッチ３１は第１周波数帯域のＲＦ信号を送受信するための電磁波を放射し、第２アンテナパッチ３２ａ及び第３アンテナパッチ３２ｂは第２周波数帯域のＲＦ信号を送受信するための電磁波を放射する。

一実施形態において、第２給電ライン３５は、ミリメートル波（ｍｍＷ）のデータ通信に符合するアンテナモジュール３０の小型化の具現のために、第１アンテナパッチ３１を貫通して第２アンテナパッチ３２ａに連結される。上述のような連結構成のために、第１アンテナパッチ３１は、所定の領域ＰＡ内に形成された貫通地点ＶＰを含む。領域ＰＡは、第１アンテナパッチ３１が第１給電地点ＦＰ１から受信した信号を基に放射する電磁波に対する影響が最小化される領域として定義され、それに関する具体的な内容は、図５Ａ及び図５Ｂで後述する。

第２給電ライン３５は、貫通地点ＶＰを通過するように垂直に形成された第１垂直給電ライン３５ａ、第１垂直給電ライン３５ａに連結されて第２給電地点ＦＰ２方向に水平に形成された水平給電ライン３５ｂ、及び水平給電ライン３５ｂに連結されて第２給電地点ＦＰ２に連結されるように垂直に形成された第２垂直給電ライン３５ｃを含む。

図４に具体的に示していないが、アンテナモジュール３０は、第１アンテナパッチ３１と第２アンテナパッチ３２ａとの間に配置される第１基板、第２アンテナパッチ３２ａと第３アンテナパッチ３２ｂとの間に配置される第２基板を更に含んでもよい。上述のように、第１アンテナパッチ３１が動作する第１周波数帯域の周波数軸上の位置、第２アンテナパッチ３２ａ及び第３アンテナパッチ３２ｂが動作する第２周波数帯域の周波数軸上の位置により、アンテナパッチ（３１、３２ａ、３２ｂ）の半径、アンテナパッチ（３１、３２ａ、３２ｂ）間の間隔（Ｄ１、Ｄ２）、アンテナパッチ（３１、３２ａ、３２ｂ）間の第１基板及び第２基板の誘電率は、異なる。

図４に示すように、一実施形態において、第１アンテナパッチ３１、第２アンテナパッチ３２ａ、第３アンテナパッチ３２ｂの順序で、半径が小さくなる。また、アンテナパッチ（３１、３２ａ）のそれぞれの間の第１基板の誘電率と第２基板の誘電率とは同一であり、アンテナパッチ（３１、３２ａ、３２ｂ）のそれぞれの間隔（Ｄ１、Ｄ２）はそれぞれ同一である。但し、それは例示的な実施形態に過ぎず、それらに限定されるものではなく、アンテナパッチ（３１、３２ａ、３２ｂ）の構成は、アンテナモジュール３０が支援する複数の周波数帯域により多様に具現される。また、アンテナモジュール３０は、第１アンテナパッチ３１の下に接地板３３を更に含む。

図５Ａ及び図５Ｂは、図４の貫通地点ＶＰが形成される領域ＰＡについて説明するための図である。

図５Ａを参照すると、第１アンテナパッチ３１には、第１アンテナパッチ３１の中心Ｃを横切るラインＬに近接するように第１給電地点ＦＰ１が形成される。貫通地点ＶＰ（図４）は、第１アンテナパッチ３１の中心Ｃから所定の距離ほど離隔された境界によって構成された領域ＰＡ（又は、中央領域）内に形成される。図示していないが、第２給電地点も、第１給電地点ＦＰ１と同様の形態で第２アンテナパッチに形成される。図５Ｂは、図５Ａの第１アンテナパッチ３１、及び第１アンテナパッチ３１によって形成される電場を示す図である。図５Ｂに示した電場は、第１アンテナパッチ３１が放射する電磁波の一部である。

図５Ｂを参照すると、第１パッチアンテナ３１の第１給電地点ＦＰ１から供給される信号により、第１パッチアンテナ３１は、Ｘ軸に平行な軸を基準に両端で位相が反対である電場が形成される。第１パッチアンテナ３１の領域ＰＡに対応する電場ＰＡ＿Ｆは、所定の基準値以下の強度を有し、領域ＰＡ内に貫通地点ＶＰ（図４）が形成されたときに、第１パッチアンテナ３１から形成される電場に対して貫通地点ＶＰ（図４）を通過する第２給電ライン３５（図４）による影響を最小化させることができる。

図６は、図４の第１アンテナパッチ３１の半径長による周波数対比ＳパラメータＳ１１を示すグラフであり、図７は、図４の第２アンテナパッチ３２ａの半径長による周波数対比ＳパラメータＳ２２を示すグラフであり、図８は、図４の第２アンテナパッチ３２ａの第２給電ライン３５の長さによる周波数対比ＳパラメータＳ２２を示すグラフである。Ｓパラメータは、アンテナパッチの入力反射係数を意味するものであり、Ｓパラメータによりアンテナパッチ動作に適する周波数帯域が決定される。

図６を参照すると、第１アンテナパッチ３１（図４）の半径が第１長さａ１〜第５長さｅ１に変更されることにより、第１アンテナパッチ３１（図４）のＳパラメータＳ１１は変更される。例えば、第１アンテナパッチ３１（図４）は、半径が第５長さｅ１であるときに最も低い周波数帯域で動作するのに適し、半径が第１長さａ１であるときに最も高い周波数帯域で動作するのに適する。一例として、第１アンテナパッチ３１（図４）は、３ＧＰＰで定義された標準による第１周波数帯域で動作するように決定されたときに、第１アンテナパッチ３１（図４）は、第１周波数帯域で動作を遂行するように第１アンテナパッチ３１（図４）の半径が決定される。

図７を参照すると、第２アンテナパッチ３２ａ（図４）の半径が第１長さａ２〜第４長さｄ２に変更されることにより、第２アンテナパッチ３２ａ（図４）のＳパラメータＳ２２は変更される。一例として、第２アンテナパッチ３２ａ（図４）は、３ＧＰＰで定義された標準による第２周波数帯域で動作するように決定されたときに、第２アンテナパッチ３２ａ（図４）は、第２周波数帯域で動作を遂行するように第２アンテナパッチ３２ａ（図４）の半径が決定される。

図８を参照すると、第２アンテナパッチ３２ａ（図４）に連結された第２給電ライン３５（図４）の長さが第１長さａ３〜第５長さｅ３に変更されることにより、第２アンテナパッチ３２ａ（図４）のＳパラメータＳ２２は変更される。第２給電ライン３５（図４）の長さは、第２アンテナパッチ３２ａ（図４）の半径が決定された後に変更され、第２アンテナパッチ３２ａ（図４）が第２周波数帯域において最良の性能（例えば、入力反射係数が最良である場合）で動作するようにするために、第２給電ライン３５（図４）の長さが決定される。

即ち、本実施形態によるアンテナモジュール３０（図４）が支援可能な周波数帯域により、第１アンテナパッチ３１（図４）の半径、第２アンテナパッチ３２ａ（図４）の半径、及び第２給電ライン３５（図４）の長さが決定される。また、説明していないが、第３アンテナパッチ３２ｂ（図４）の半径、第３アンテナパッチ３２ｂ（図４）と第２アンテナパッチ３２ａ（図４）との間隔は、第２アンテナパッチ３２ａ（図４）と最良のカップリングになる状態を条件として決定される。

図９は、図４のアンテナモジュール３０が動作する周波数帯域について説明するためのグラフである。

図９を参照すると、アンテナモジュール３０（図４）は、「Ｂ１１」周波数と「Ｂ１２」周波数と間の第１周波数帯域Ｂａｎｄ１、及び「Ｂ２１」周波数と「Ｂ２２」周波数との間の第２周波数帯域Ｂａｎｄ２で動作する。即ち、アンテナモジュール３０（図４）は、第１周波数帯域Ｂａｎｄ１のＲＦ信号を送受信すると共に、第２周波数帯域Ｂａｎｄ２のＲＦ信号を送受信することができる。第１周波数帯域Ｂａｎｄ１及び第２周波数帯域Ｂａｎｄ２は、３ＧＰＰで指定されたミリメートル波（ｍｍＷ）のデータ通信のための周波数帯域に含まれる。具体的には、第１ラインＡＴ＿Ｌ１が第１アンテナパッチ３１（図４）の特性に対応し、第２ラインＡＴ＿Ｌ２が第２アンテナパッチ３２ａ（図４）及び第３アンテナパッチ３２ｂ（図４）の特性に対応することにより、第１アンテナパッチ３１（図４）はＳパラメータＳ１１が第１周波数帯域Ｂａｎｄ１で所定の基準値Ｋ以下になるように構成され、第２アンテナパッチ３２ａ（図４）及び第３アンテナパッチ３２ｂ（図４）はＳパラメータＳ２２が第２周波数帯域Ｂａｎｄ２で基準値Ｋ以下になるように構成される。

図１０は、本発明の一実施形態による第２例のアンテナモジュール３０’を含むＲＦシステムをＹ軸方向から見た側面図である。図１０では、説明の便宜のために、アンテナモジュール３０’の一部の構成要素のみを図示する。図１０のアンテナモジュール３０’は、図４の第１例のアンテナモジュール３０の第３アンテナパッチ３２ｂが省略された構造である。

図１０を参照すると、アンテナモジュール３０’は、第１アンテナパッチ３１’、第２アンテナパッチ３２ａ’、接地板３３’、第１給電ライン３４’、及び第２給電ライン３５’を含む。アンテナモジュール３０’は、第３アンテナパッチが省略されたことを除いた残りの構成は、図４のアンテナモジュール３０と同一であるため、重複内容は省略する。

第１アンテナパッチ３１’は第１周波数帯域のＲＦ信号を送受信するための電磁波を放射し、第２アンテナパッチ３２ａ’は第２周波数帯域のＲＦ信号を送受信するための電磁波を放射する。アンテナモジュール３０’は、第３アンテナパッチ３２ｂが省略された構造であるため、図４のアンテナモジュール３０と比較して更に小さく具現することが可能である。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、図１０のアンテナモジュール３０’が動作する周波数帯域について説明するためのグラフである。

図１１Ａを参照すると、アンテナモジュール３０’（図１０）は、「Ｂ１１」周波数と「Ｂ１２」周波数との間の第１周波数帯域Ｂａｎｄ１、及び「Ｂ２１’」周波数と「Ｂ２２’」周波数との間の第２周波数帯域Ｂａｎｄ２’で動作する。第２周波数帯域Ｂａｎｄ２’は、図９の第２周波数帯域Ｂａｎｄ２と異なる。アンテナモジュール３０（図４）は、第１周波数帯域Ｂａｎｄ１のＲＦ信号を送受信すると共に第２周波数帯域Ｂａｎｄ２’のＲＦ信号を送受信する。第１周波数帯域Ｂａｎｄ１及び第２周波数帯域Ｂａｎｄ２’は、３ＧＰＰで指定されたミリメートル波（ｍｍＷ）のデータ通信のための周波数帯域に含まれる。具体的には、第１ラインＡＴ＿Ｌ１’が第１アンテナパッチ３１’（図１０）の特性に対応し、第２ラインＡＴ＿Ｌ２’が第２アンテナパッチ３２ａ’（図１０）の特性に対応することにより、第１アンテナパッチ３１’（図１０）はＳパラメータＳ１１が第１周波数帯域Ｂａｎｄ１で所定の基準値Ｋ以下になるように構成され、第２アンテナパッチ３２ａ’（図１０）はＳパラメータＳ２２’が第２周波数帯域Ｂａｎｄ２’で基準値Ｋ以下になるように構成される。

図１１Ｂを参照すると、図１１Ａとは異なるように、アンテナモジュール３０’（図１０）は、「Ｂ１’」周波数と「Ｂ２’」周波数との間の周波数帯域Ｂａｎｄ’で動作する。即ち、アンテナモジュール３０’（図１０）は１つの周波数帯域Ｂａｎｄ’のＲＦ信号を送受信し、周波数帯域Ｂａｎｄ’は所定の幅以上の帯域幅を有する。それにより、アンテナモジュール３０’（図１０）は、ミリメートル波（ｍｍＷ）のデータ通信において多様な周波数スペクトルを有する信号を送受信することができる。第１アンテナパッチ３１’（図１０）及び第２アンテナパッチ３２ａ’（図１０）はＳパラメータＳ２２”が周波数帯域Ｂａｎｄ’で基準値Ｋ以下になるように構成され、図１１Ａでの給電ライン（３４’、３５’）（図１０）を介してアンテナモジュール３０’（図１０）に供給される信号の供給方式は、図１１Ｂでの給電ライン（３４’、３５’）（図１０）を介してアンテナモジュール３０’（図１０）に供給される信号の供給方式と異なる。

図１２は、本発明の一実施形態によるアンテナモジュール４０の第３例を示す斜視図である。図１２は、３−スタック構造のアンテナパッチを含む例としてアンテナモジュール４０を示し、説明の便宜のために、アンテナモジュール４０の一部の構成要素のみを図示する。図１２のアンテナモジュール４０は二重偏波放射を支援し、アンテナモジュール４０は二重給電（ｄｕａｌ−ｆｅｄ）パッチアンテナと称される。図１２のアンテナモジュール４０は、図４のアンテナモジュール３０と比較して第３ポートＰＴ３及び第４ポートＰＴ４を更に含むため、残りの図４のアンテナモジュール３０の構成と重複する内容は省略する。

図１２を参照すると、アンテナモジュール４０は、相互に平行にＺ軸方向に離隔されて配置された第１アンテナパッチ４１、第２アンテナパッチ４２ａ、及び第３アンテナパッチ４２ｂを含む。第１アンテナパッチ４１は第１周波数帯域のＲＦ信号を送受信するように構成され、第２アンテナパッチ４２ａ及び第３アンテナパッチ４２ｂは第２周波数帯域のＲＦ信号を送受信するように構成される。

アンテナモジュール４０は、二重偏波放射を支援するために、第１アンテナパッチ４１に連結された第１ポートＰＴ１及び第３ポートＰＴ３、第２アンテナパッチ４２ａに連結された第２ポートＰＴ２及び第４ポートＰＴ４を含む。第１ポートＰＴ１及び第３ポートＰＴ３は第１アンテナパッチ４１に信号を供給するための給電ラインを含み、第２ポートＰＴ２及び第４ポートＰＴ４は第２アンテナパッチ４２ａに信号を供給するための給電ラインを含む。第１アンテナパッチ４１はＸ軸方向に相互に離隔された第１ポートＰＴ１及び第３ポートＰＴ３により二重偏波（ｄｕａｌ−ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を提供し、第２アンテナパッチ４２ａはＹ軸方向に相互に離隔された第２ポートＰＴ２及び第４ポートＰＴ４により二重偏波を提供する。二重偏波のために、第１アンテナパッチ４１及び第２アンテナパッチ４２ａは、それぞれ２つの給電地点を含む。また、第１アンテナパッチ４１は、第２アンテナパッチ４２ａに連結される給電ラインが通過する２つの貫通地点を含む。但し、それらは、例示的実施形態に過ぎず、それらに限られるものではなく、アンテナモジュール４０は、多重給電方式により、それらに適するように具現される。

図１３Ａは、図１２の第３例のアンテナモジュール４０を含むＲＦシステムをＹ軸方向から見た側面であり、図１３Ｂは、図１３Ａのアンテナモジュール４０を具体的に示す斜視図である。図１３Ａ及び図１３Ｂでは、説明の便宜のために、アンテナモジュール４０の一部の構成要素のみを図示する。

図１２及び図１３Ａを参照すると、アンテナモジュール４０の下面にＲＦＩＣ２００が実装される。第１アンテナパッチ４１に連結される第１ポートＰＴ１は第１給電ライン４４＿１を含み、第３ポートＰＴ３は第３給電ライン４４＿２を含む。第２アンテナパッチ４２ａに連結される第２ポートＰＴ２は第２給電ライン４５＿１（４５ａ＿１、４５ｂ＿１、４５ｃ＿１）を含み、第４ポートＰＴ４は第４給電ライン４５＿２（４５ａ＿２、４５ｂ＿２、４５ｃ＿２）を含む。

ＲＦＩＣチップ２００は、第１ポートＰＴ１の第１給電ライン４４＿１、及び第３ポートＰＴ３の第３給電ライン４４＿２を介して第１アンテナパッチ４１の第１給電地点ＦＰ１及び第３給電地点ＦＰ３に第１差動信号を提供する。第１差動信号は、第１給電地点ＦＰ１に提供される第１信号、及び第１信号と位相が反対になり、第３給電地点ＦＰ３に提供される第２信号を含む。第１アンテナパッチ４１の第１給電地点ＦＰ１及び第３給電地点ＦＰ３の位置は、インピーダンス整合によって決定される。ＲＦＩＣチップ２００は、第２ポートＰＴ２の第２給電ライン４５＿１、及び第４ポートＰＴ４の第４給電ライン４５＿２を介して第２アンテナパッチ４２ａの第２給電地点ＦＰ２及び第４給電地点ＦＰ４に第２差動信号を提供する。第２差動信号は、第２給電地点ＦＰ２に提供される第３信号、及び第３信号と位相が反対になり、第４給電地点ＦＰ４に提供される第４信号を含む。第２アンテナパッチ４２ａの第２給電地点ＦＰ２及び第４給電地点ＦＰ４の位置は、インピーダンス整合によって決定される。

一実施形態において、第２給電ライン４５＿１及び第４給電ライン４５＿２は、アンテナモジュール３０の小型化の具現のために、第１アンテナパッチ４１を貫通して第２アンテナパッチ４２ａに連結される。上述のような連結構成のために、第１アンテナパッチ４１は、所定の領域ＰＡ内に形成された貫通地点（ＶＰ１、ＶＰ２）を含む。第２給電ライン４５＿１は、第１貫通地点ＶＰ１を通過するように垂直に形成された第１垂直給電ライン４５ａ＿１、第１垂直給電ライン４５ａ＿１に連結されて第２給電地点ＦＰ２方向に水平に形成された第１水平給電ライン４５ｂ＿１、及び第１水平給電ライン４５ｂ＿１に連結されて第２給電地点ＦＰ２に連結されるように垂直に形成された第２垂直給電ライン４５ｃ＿１を含む。第４給電ライン４５＿２は、第２貫通地点ＶＰ２を通過するように垂直に形成された第３垂直給電ライン４５ｂ＿１、第３垂直給電ライン４５ｂ＿１に連結されて第４給電地点ＦＰ４方向に水平に形成された第２水平給電ライン４５ｂ＿２、及び第２水平給電ライン４５ｂ＿２に連結されて第４給電地点ＦＰ４に連結されるように垂直に形成された第４垂直給電ライン４５ｃ＿２を含む。

このような構造を介して、第１アンテナパッチ４１は第１周波数帯域のＲＦ信号を送受信するための電磁波を二重偏波放射し、第２アンテナパッチ４２ａ及び第３アンテナパッチ４２ｂは第２周波数帯域のＲＦ信号を送受信するための電磁波を二重偏波放射する。

図１３Ｂを更に参照すると、一実施形態において、第１垂直給電ライン４５ａ＿１と第３垂直給電ライン４５ａ＿２との長さは同一であり、第２垂直給電ライン４５ｃ＿１と第４垂直給電ライン４５ｃ＿２との長さは同一である。第１水平給電ライン４５ｂ＿１の方向と第２水平給電ライン４５ｂ＿２の方向とは、所定の角度をなす。例えば、第１水平給電ライン４５ｂ＿１の方向と第２水平給電ライン４５ｂ＿２の方向とは、９０゜をなす。また、他の実施形態において、第１垂直給電ライン４５ａ＿１と第３垂直給電ライン４５ａ＿２との長さは異なり、第２垂直給電ライン４５ｃ＿１と第４垂直給電ライン４５ｃ＿２との長さは異なる。但し、それらは、例示的な実施形態に過ぎず、それらに限られるものではなく、第２給電ライン４５＿１と第４給電ライン４５＿２との長さは、給電地点（ＦＰ２、ＦＰ４）の位置、貫通地点（ＶＰ１、ＶＰ２）の位置によって多様に具現される。

図１４Ａ〜図１４Ｃは、図１３Ａの貫通地点（ＶＰ１、ＶＰ２）が形成される領域ＰＡについて説明するための図である。

図１４Ａを参照すると、第１アンテナパッチ４１には、第１アンテナパッチ４１の中心Ｃを横切る第１ラインＬ１に近接するように第１給電地点ＦＰ１が形成され、第１ラインＬ１に直交して第１アンテナパッチ４１の中心Ｃを横切る第２ラインＬ２に近接するように第３給電地点ＦＰ３が形成される。また、第１給電地点ＦＰ１及び第３給電地点ＦＰ３は、第１アンテナパッチ４１の中心Ｃから同一距離ほど離隔されて第１アンテナパッチ４１に形成される。図示していないが、第２給電地点及び第４給電地点も、第１給電地点ＦＰ１及び第２給電地点ＦＰ２と同様の形態で第２アンテナパッチに形成される。

図１４Ｂは、第１パッチアンテナ４１の第１給電地点ＦＰ１から供給される信号によって形成される第１パッチアンテナ４１の電場強度分布を示す。図１４Ｂを参照すると、第１パッチアンテナ４１の第１領域Ａ１では、電場強度が所定の基準値以下で測定される。

図１４Ｃは、第１パッチアンテナ４１の第３給電地点ＦＰ３から供給される信号によって形成される第１パッチアンテナ４１の電場強度分布を示す。図１４Ｃを参照すると、第１パッチアンテナ４１の第２領域Ａ２では、電場強度が所定の基準値以下で測定される。第１パッチアンテナ４１が形成する電場に対する影響の最小化、アンテナモジュール生成工程の効率性などを考慮して、貫通地点（ＶＰ１、ＶＰ２）は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との共通領域ＰＡ内に形成される。

図１５は、図１３Ａの第１水平給電ライン４５ｂ＿１及び第２水平給電ライン４５ｂ＿２の具現例について説明するための図である。

図１５を参照すると、上述のように、第１アンテナパッチ４１には、第１アンテナパッチ４１の中心Ｃを横切る第１ラインＬ１に近接するように第１給電地点ＦＰ１が形成され、第１ラインＬ１と直交して第１アンテナパッチ４１の中心Ｃを横切る第２ラインＬ２に近接するように第３給電地点ＦＰ３が形成される。第１アンテナパッチ４１の中央領域には、第１貫通地点ＶＰ１が第１ラインＬ１に隣接するように形成され、第２ラインＬ２に隣接するように第２貫通地点ＶＰ２が形成される。

一実施形態において、第１水平給電ライン４５ｂ＿１及び第２水平給電ライン４５ｂ＿２は、第１アンテナパッチ４１と第２アンテナパッチ４２ａ（図１３Ａ）との間に形成され、第１水平給電ライン４５ｂ＿１の方向と第２ラインＬ２との角度は、第２水平給電ライン４５＿２の方向と第１ラインＬ１との角度と同一である。角度が大きいほど第１貫通地点ＶＰ１と第２貫通地点ＶＰ２との離隔間隔が大きくなる。

図１６は、本発明の一実施形態によるアンテナ１００’及びＲＦＩＣ２００’を示すブロック図である。具体的に、図１６は、２個の二重給電、二重偏波、３−スタック構造のアンテナパッチを含むアンテナ１００’、及び４個のトランシーバ（２２１〜２２４）を含むＲＦＩＣ２００’を示す。

ＲＦＩＣ２００’は、アンテナ１００’の４個のポートに対応する４本の給電ライン１５’を介して連結される。例えば、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して説明したように、アンテナ１００’及び給電ライン１５’を含むアンテナモジュールがＲＦＩＣ２００’上に配置され、ＲＦＩＣ２００’の上面及びアンテナモジュールの下面に少なくとも１つの接続（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）が形成される。アンテナ１００’は、第１アンテナパッチＰ１及び第２アンテナパッチＰ２において、４個の給電地点にそれぞれ連結される４本の給電ライン１５’を介してＲＦＩＣ２００’から差動信号を受信する。そのために、ＲＦＩＣ２００’に含まれる１対のトランシーバが１つの差動信号を生成し、それにより、４個の送受信器（２２１〜２２４）は、２個の差動信号を生成する。

スイッチ／デュプレクサ２２０は、送信モード又は受信モードにより、４個のトランシーバ（２２１〜２２４）の出力端子又は入力端子を４本の給電ライン１５’に連結させたり、その連結を切ったりする。そのような構成を介して、一実施形態において、第１トランシーバ２２１及び第２トランシーバ２２２は、スイッチ／デュプレクサ２２０を介して第１アンテナパッチＰ１に連結され、第１周波数帯域Ｂａｎｄ１での信号の送受信動作を遂行し、第３トランシーバ２２３及び第４トランシーバ２２４は、スイッチ／デュプレクサ２２０を介して第２アンテナパッチＰ２及び第３アンテナパッチＰ３に連結され、第２周波数帯域Ｂａｎｄ２での信号の送受信動作を遂行する。

図１７は、本発明の一実施形態によるＲＦＩＣ２００”を示すブロック図である。具体的に、図１７は、図１６のＲＦＩＣ２００’に含まれる送受信器の例を示す。図１６で説明したように、図１７の第１トランシーバ２２１’及び第２トランシーバ２２２’は差動信号を出力し、スイッチ／デュプレクサ２２０’は、送信モードで、差動信号を第１アンテナパッチ又は第２アンテナパッチに連結された給電ラインに伝達する。即ち、第１トランシーバ２２１’から出力される第１送信信号ＴＸ１、及び第２トランシーバ２２２’から出力される第２送信信号ＴＸ２は、１つのパッチで、２個の離隔された給電地点に印加される。また、第１トランシーバ２２１’により受信される第１受信信号ＲＸ１、及び第２トランシーバ２２３’により受信される第２受信信号ＲＸ２は、第１アンテナパッチ又は第２アンテナパッチで、２個の離隔された給電地点から受信される。

図１７を参照すると、第１トランシーバ２２１’は、電力増幅器２２１＿１、低ノイズ増幅器２２１＿３、及び位相変位器（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔｅｒｓ）（２２１＿２、２２１＿４）を含む。同様に、第２トランシーバ２２２’も、電力増幅器２２２＿１、低ノイズ増幅器２２２＿３、及び位相変位器（２２２＿２、２２２＿４）を含む。送信モードで、第１トランシーバ２２１’及び第２トランシーバ２２２’の電力増幅器（２２１＿１、２２２＿１）は、第１送信信号ＴＸ１及び第２送信信号ＴＸ２をそれぞれ出力する。受信モードで、第１トランシーバ２２１’及び第２トランシーバ２２２’の低ノイズ増幅器（２２１＿３、２２２＿３）は、第１受信信号ＲＸ１及び第２受信信号ＲＸ２をそれぞれ受信する。

第１トランシーバ２２１’の位相変位器（２２１＿２、２２１＿４）及び第２トランシーバ２２２’の位相変位器（２２２＿２、２２２＿４）は、相互に１８０°の位相差を提供する。例えば、第１トランシーバ２２１’の送信位相変位器２２１＿２は入力信号に対する位相差がゼロ（ｚｅｒｏ）である出力信号を電力増幅器２２１＿１に提供する一方、第２トランシーバ２２２’の送信位相変位器２２２＿２は第１トランシーバ２２１’の送信位相変位器２２１＿２に提供される入力信号と同一の入力信号に対する位相差が１８０°である出力信号を電力増幅器２２２＿１に提供する。それにより、第１送信信号ＴＸ１と第２送信信号ＴＸ２とは、１８０°の位相差を有する差動信号を構成する。また、第１トランシーバ２２１’の受信位相変位器２２１＿４は低ノイズ増幅器２２１＿３の出力信号に対する位相差がゼロ（ｚｅｒｏ）である信号を出力する一方、第２トランシーバ２２２’の受信位相変位器２２２＿４は低ノイズ増幅器２２２＿３の出力信号に対する位相差が１８０°である信号を出力する。

図１８は、本発明の一実施形態によるアンテナモジュール１００”を示す図である。図面を参照して上述したように、アンテナモジュール１００”は、差動信号が供給される複数の給電ラインにそれぞれ連結され、複数のアンテナパッチが積層された構造の多重帯域、多重偏波アンテナ（１１１〜１１４）を含む。多重帯域、多重偏波アンテナ（１１１〜１１４）には、それぞれ二重偏波のために２個の差動信号が印加される。

図１８を参照すると、アンテナモジュール１００”は、多重帯域、多重偏波アンテナ（１１１〜１１４）だけではなく、ダイポール（ｄｉｐｏｌｅ）アンテナ（１２１〜１２４）を含む。そのように、多重帯域、多重偏波アンテナ（１１１〜１１４）に異種のアンテナが付加されることによりカバレージが拡張される。図１８に示した多重帯域、多重偏波アンテナ（１１１〜１１４）、及びダイポ−ルアンテナ（１２１〜１２４）の配置は、例示に過ぎず、図１８に示したものと異なってアンテナが配置され得る。

図１９は、本発明の一実施形態によるアンテナを含む通信機器の一例を示す図である。具体的に、図１９は、ＷＬＡＮを利用する無線通信システムにおいて、多様な無線通信機器が相互通信する例を示す。図１９に示した多様な無線通信機器のそれぞれは、複数のアンテナパッチが積層された構造の多重帯域、多重偏波アンテナを含み、多重帯域、多重偏波アンテナに差動信号を提供するＲＦＩＣを含む。

家庭用機器７２１、家電７２２、エンターテイメント機器７２３、及びアクセスポイント（ＡＰ：ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）７１０は、ＩｏＴ（ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ）ネットワークシステムを構成する。家庭用機器７２１、家電７２２、エンターテイメント機器７２３、及びＡＰ７１０のそれぞれは、本発明の実施形態による送受信器を部品として含む。家庭用機器７２１、家電７２２、及びエンターテイメント機器７２３は、ＡＰ７１０と無線通信することができ、家庭用機器７２１、家電７２２、及びエンターテイメント機器７２３は、相互に無線通信することもできる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

本発明の、アンテナモジュール及びそれを含むＲＦ装置は、例えば無線通信関連の技術分野に効果的に適用可能である。

１０、１０ａ〜１０ｃ 通信機器
１３ａ〜１３ｃ デジタル集積回路
１５ 給電ライン
１７ ジャンパ
２０ａ〜２０ｃ ＲＦシステム
３０、３０’、４０、１００”、１００ａ〜１００ｃ アンテナモジュール
３１、３１’、４１ 第１アンテナパッチ
３２ａ、３２ａ’、４２ａ 第２アンテナパッチ
３２ｂ、３２ｂ’、４２ｂ 第３アンテナパッチ
３３、３３’ 接地板
３４、３４’、４４＿１ 第１給電ライン
３５、３５’、４５＿１ 第２給電ライン
３５ａ、４５ａ＿１ 第１垂直給電ライン
３５ｂ、４５ｂ＿１ （第１）水平給電ライン
３５ｃ、４５ｃ＿１ 第２垂直給電ライン
４４＿２ 第３給電ライン
４５＿２ 第４給電ライン
４５ａ＿２ 第３垂直給電ライン
４５ｂ＿２ 第２水平給電ライン
４５ｃ＿２ 第４垂直給電ライン
１００、１００’ アンテナ
１１０ａ〜１１０ｃ 導電体
１１１〜１１４ 多重偏波アンテナ
１２０ａ 基板
１２０ｃ アンテナボード
１２１〜１２４ ダイポ−ルアンテナ
２００、２００’、２００” ＲＦＩＣ
２００’、２００ａ〜２００ｃ ＲＦＩＣチップ
２２０、２２０’ スイッチ／デュプレクサ
２２１、２２１’ 第１トランシーバ
２２２、２２２’ 第２トランシーバ
２２３、２２４ 第３、第４トランシーバ
２２１＿１、２２２＿１ 電力増幅器（ＰＡ）
２２１＿２、２２１＿４、２２２＿２、２２２＿４ 位相変位器
２２１＿３、２２２＿３ 低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）
３００ 信号プロセッサ
４００ キャリアボード
５００ａ、５００ｂ キャリアボード
７１０ アクセスポイント（ＡＰ）
７２１ 家庭用機器
７２２ 家電
７２３ エンターテイメント機器
ＦＰ１〜ＦＰ４ 第１〜第４給電地点
Ｌ１、Ｌ２ 第１、第２ライン
Ｐ１〜Ｐ３ 第１〜第３アンテナパッチ
ＰＡ 領域
ＰＡ＿Ｆ 電場
ＰＴ１、ＰＴ１’ 第１ポート
ＰＴ２、ＰＴ２’ 第２ポート
ＰＴ３、ＰＴ４ 第３、第４ポート
ＶＰ 貫通地点
ＶＰ１、ＶＰ２ 第１、第２貫通地点

Claims (25)

1. ＲＦＩＣ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ及び前記ＲＦＩＣチップの上面上に配置されたアンテナモジュールを備えるＲＦ装置であって、
   前記アンテナモジュールは、
   前記ＲＦＩＣチップに平行であり、第１貫通地点と第１給電ラインに連結された第１給電地点とを含んで第１周波数帯域のＲＦ信号を送受信する第１アンテナパッチと、
   前記第１アンテナパッチの上側に、前記第１アンテナパッチに平行に配置され、前記第１貫通地点を通過する第２給電ラインに連結された第２給電地点を含んで第２周波数帯域のＲＦ信号を送受信する第２アンテナパッチと、を含み、
   前記第１貫通地点は、前記第１アンテナパッチが前記第１給電地点を介して生成する電場に対する影響を最小化させる領域内に形成されることを特徴とするＲＦ装置。
2. 前記第１アンテナパッチ及び前記第２アンテナパッチは、それぞれ円形の形状を有することを特徴とする請求項１に記載のＲＦ装置。
3. 前記第１アンテナパッチの半径は、前記第２アンテナパッチの半径と異なることを特徴とする請求項２に記載のＲＦ装置。
4. 前記第１アンテナパッチ及び前記第２アンテナパッチは、それぞれ互いに平行な２対の辺で構成された長方形状を有することを特徴とする請求項１に記載のＲＦ装置。
5. 前記第１アンテナパッチの幅及び長さは、前記第２アンテナパッチの幅及び長さとそれぞれ異なることを特徴とする請求項４に記載のＲＦ装置。
6. 前記第２給電ラインは、
   前記第１貫通地点を通過するように垂直に形成された第１垂直給電ラインと、
   前記第１垂直給電ラインに連結されて前記第２給電地点方向に水平に形成された第１水平給電ラインと、
   前記第１水平給電ラインに連結されて前記第２給電地点に連結されるように垂直に形成された第２垂直給電ラインと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＲＦ装置。
7. 前記アンテナモジュールは、前記第２アンテナパッチの上側に、前記第２アンテナパッチに平行に配置され、前記第２アンテナパッチにカップリングされて前記第２周波数帯域のＲＦ信号を送受信する第３アンテナパッチを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のＲＦ装置。
8. 前記第１アンテナパッチ、前記第２アンテナパッチ、及び前記第３アンテナパッチは、それぞれ半径が異なることを特徴とする請求項７に記載のＲＦ装置。
9. 前記アンテナモジュールは、
   前記第１アンテナパッチと前記第２アンテナパッチとの配置された第１基板と、
   前記第２アンテナパッチと前記第３アンテナパッチとの配置された第２基板と、を更に含み、
   前記第１基板と前記第２基板との誘電率は、同一であることを特徴とする請求項７に記載のＲＦ装置。
10. 前記第１アンテナパッチと前記第２アンテナパッチとの間隔は、前記第２アンテナパッチと前記第３アンテナパッチとの間隔と同一であることを特徴とする請求項７に記載のＲＦ装置。
11. 前記第１アンテナパッチは、第２貫通地点及び第３給電ラインに連結された第３給電地点を更に含み、
    前記第１給電地点及び前記第３給電地点は、それぞれ前記第１給電ライン及び前記第３給電ラインを介して前記第１周波数帯域のＲＦ信号を送受信するための第１差動信号を前記ＲＦＩＣチップから供給されることを特徴とする請求項１に記載のＲＦ装置。
12. 前記第２アンテナパッチは、前記第２貫通地点を通過する第４給電ラインに連結された第４給電地点を更に含み、
    前記第２給電地点及び前記第４給電地点は、それぞれ前記第２給電ライン及び前記第４給電ラインを介して前記第２周波数帯域のＲＦ信号を送受信するための第２差動信号を前記ＲＦＩＣチップから供給されることを特徴とする請求項１１に記載のＲＦ装置。
13. 前記第２貫通地点は、前記第１アンテナパッチが前記第３給電地点を介して生成する電場に対する影響を最小化させる領域内に形成されることを特徴とする請求項１２に記載のＲＦ装置。
14. 前記第１貫通地点及び前記第２貫通地点は、前記第１アンテナパッチの中心領域内にそれぞれ離隔されて形成されることを特徴とする請求項１３に記載のＲＦ装置。
15. 前記第４給電ラインは、前記第２貫通地点を通過するように垂直に形成された第３垂直給電ライン、前記第３垂直給電ラインに連結されて前記第４給電地点方向に水平に形成された第２水平給電ライン、及び前記第２水平給電ラインに連結されて前記第４給電地点に連結されるように垂直に形成された第４垂直給電ラインを含むことを特徴とする請求項１２に記載のＲＦ装置。
16. 前記ＲＦＩＣチップは、前記第１周波数帯域及び前記第２周波数帯域のＲＦ信号を送受信するための複数のトランシーバを含むことを特徴とする請求項１に記載のＲＦ装置。
17. 前記第１アンテナパッチが前記第１給電地点を介して生成する電場において、前記領域に対応する部分の強度は、基準値以下であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦ装置。
18. 接地板と、
    前記接地板の上側に、前記接地板に平行であり、第１貫通地点と第１給電ラインに連結された第１給電地点とを含んで第１周波数帯域に対応する電磁波を放射する第１アンテナパッチと、
    前記第１アンテナパッチの上側に、前記第１アンテナパッチに平行に配置され、前記第１貫通地点を通過する第２給電ラインに連結された第２給電地点を含む第２アンテナパッチと、
    前記第２アンテナパッチの上側に、前記第２アンテナパッチに平行に配置された第３アンテナパッチと、を備え、
    前記第２アンテナパッチ及び前記第３アンテナパッチは、第２周波数帯域に対応する電磁波を放射することを特徴とするアンテナモジュール。
19. 前記第１アンテナパッチ〜前記第３アンテナパッチは、それぞれ円形の形状を有し、
    前記第１アンテナパッチ、前記第２アンテナパッチ、前記第３アンテナパッチの順序で半径が小さくなることを特徴とする請求項１８に記載のアンテナモジュール。
20. 前記第１アンテナパッチと前記第２アンテナパッチとの誘電率は、前記第２アンテナパッチと前記第３アンテナパッチとの誘電率と同一であることを特徴とする請求項１８に記載のアンテナモジュール。
21. 前記第１アンテナパッチと前記第２アンテナパッチとの距離は、前記第２アンテナパッチと前記第３アンテナパッチとの距離と同一であることを特徴とする請求項１８に記載のアンテナモジュール。
22. 前記第１貫通地点は、前記第１アンテナパッチが前記第１給電地点を介して生成する電場に対する影響を最小化させる領域内に形成されることを特徴とする請求項１８に記載のアンテナモジュール。
23. 前記第１アンテナパッチは、第２貫通地点及び第３給電ラインに連結された二重偏波放射のための第３給電地点を更に含み、
    前記第２アンテナパッチは、前記第２貫通地点を通過する第４給電ラインに連結された二重偏波放射のための第４給電地点を更に含み、
    前記第２貫通地点は、前記第１アンテナパッチが前記第３給電地点を介して生成する電場に対する影響を最小化させる領域内に形成されることを特徴とする請求項１８に記載のアンテナモジュール。
24. 第１貫通地点、第２貫通地点、第１給電ラインに連結された第１給電地点、及び第３給電ラインに連結された第３給電地点を含み、第１周波数帯域に対応する電磁波を放射する円形の第１アンテナパッチと、
    前記第１アンテナパッチの上側に、前記第１アンテナパッチに平行に配置され、前記第１貫通地点を通過する第２給電ラインに連結された第２給電地点、及び前記第２貫通地点を通過する第４給電ラインに連結された第４給電地点を含む円形の第２アンテナパッチと、
    前記第２アンテナパッチの上側に、前記第２アンテナパッチに平行に配置された円形の第３アンテナパッチと、を備え、
    前記第２アンテナパッチ及び前記第３アンテナパッチは、第２周波数帯域に対応する電磁波を放射し、
    前記第１貫通地点及び前記第２貫通地点は、前記第１アンテナパッチが生成する電場に対する影響を最小化させる前記第１アンテナパッチの中央領域内に形成されることを特徴とするアンテナモジュール。
25. 前記第２給電ラインは、前記第１貫通地点と前記第２給電地点とを連結するために、前記第１アンテナパッチに平行に形成された第１水平給電ラインを含み、
    前記第４給電ラインは、前記第２貫通地点と前記第４給電地点とを連結するために、前記第１アンテナパッチに平行に形成された第２水平給電ラインを含み、
    前記第１水平給電ラインの方向と、前記第１給電地点と前記第１アンテナパッチの中心とを通る第１ラインの方向との角度は、前記第２水平給電ラインの方向と、前記第２給電地点と前記第１アンテナパッチの中心とを通る第２ラインの方向との角度と同一であることを特徴とする請求項２４に記載のアンテナモジュール。