JP7222457B2 - アンテナ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、アンテナ装置に関するものである。
移動通信のデータトラフィック（Ｄａｔａ Ｔｒａｆｆｉｃ）は、毎年飛躍的に増加する傾向にある。かかる飛躍的に増加するデータを無線網でリアルタイムに支援するための活発な技術開発が行われつつある。例えば、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇ）ベースのデータコンテンツ化、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）、ＳＮＳと結合したライブＶＲ／ＡＲ、自律走行、シンクビュー（Ｓｙｎｃ Ｖｉｅｗ、超小型カメラを用いたユーザー視点からのリアルタイム映像伝送）などのアプリケーション（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）は、大容量のデータを送受信できるようにサポートする通信（例えば、５Ｇ通信、ミリ波（ｍｍＷａｖｅ）通信など）を必要とする。
これにより、最近、５世代（５Ｇ）通信を含むミリ波（ｍｍＷａｖｅ）通信が活発に研究されており、これを円滑に実現するアンテナ装置の商用化／標準化向けの研究も盛んに行われている。
高周波数帯域（例えば、２４ＧＨｚ、２８ＧＨｚ、３６ＧＨｚ、３９ＧＨｚ、６０ＧＨｚなど）のＲＦ信号は、伝達される過程で容易に吸収されて損失につながるため、通信品質が急激に低下する可能性がある。そのため、高周波数帯域の通信向けのアンテナには、従来のアンテナ技術とは異なる技術的アプローチが必要とされ、アンテナ利得（Ｇａｉｎ）の確保、アンテナとＲＦＩＣの一体化、ＥＩＲＰ（Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｒａｄｉａｔｅｄ Ｐｏｗｅｒ）の確保などのための別の電力増幅器などの特殊な技術の開発が要求される。
特許第６２６２６１７号公報
本発明の目的は、アンテナ性能（例えば、送受信率、利得、帯域幅、直進性（ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ）など）を向上させるとともに、小型化に有利な構造を有することができるアンテナ装置を提供することである。
本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、複数の貫通孔を有するグランド層と、上記グランド層の上側にそれぞれ配置された複数のパッチアンテナパターンと、上記複数の貫通孔を貫通するように配置され、上記複数のパッチアンテナパターンとそれぞれ電気的に連結された複数の給電ビアと、上記複数のパッチアンテナパターンの間で繰り返し配列された複数の環状メタパターンと、上記複数のパッチアンテナパターンの間で繰り返し配列され、且つ上記複数のパッチアンテナパターンを基準に上記複数の環状メタパターンより遠い位置に上記複数の環状メタパターンよりもまばらに（ｓｐａｒｓｅｌｙ）配列された複数の結合型メタパターンと、を含むことができる。
本発明の他の実施形態によるアンテナ装置は、少なくとも一つの貫通孔を有するグランド層と、上記グランド層の上側に配置されたパッチアンテナパターンと、上記少なくとも一つの貫通孔を貫通するように配置され、上記パッチアンテナパターンと電気的に連結された給電ビアと、上記パッチアンテナパターンの側面境界の少なくとも一部を囲み、第１間隔を有するスペースが形成されるように配列された複数の環状メタパターンと、上記複数のパッチアンテナパターンを基準に上記複数の環状メタパターンより遠い位置に、上記パッチアンテナパターンの側面境界の少なくとも一部を囲み、上記第１間隔よりも長い第２間隔を有するキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）が形成されるように配列された複数の結合型メタパターンと、を含むことができる。
本発明のさらに他の実施形態によるアンテナ装置は、複数の貫通孔を有するグランド層と、上記グランド層の上側にそれぞれ配置された複数のパッチアンテナパターンと、上記複数の貫通孔を貫通するように配置され、上記複数のパッチアンテナパターンとそれぞれ電気的に連結された複数の給電ビアと、上記複数のパッチアンテナパターンの間で水平方向及び上下方向に繰り返し配列された複数の環状メタパターンと、上記複数のパッチアンテナパターンの間で水平方向及び上下方向に繰り返し配列され、且つ上記複数のパッチアンテナパターンを基準に上記複数の環状メタパターンより遠い位置に配列された複数の結合型メタパターンと、上記複数の環状メタパターンを互いに上下方向に連結させる複数の配列ビアと、を含み、上記複数の結合型メタパターンは水平方向及び上下方向において互いに分離されることができる。
本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、ＲＦ信号をさらにｚ方向に集中させることができるため、さらに向上したアンテナ性能を有することができる。
また、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、ＲＦ信号をｚ方向に集中させるための構成要素（例えば、メタパターン）のサイズに対する性能を向上させることができるため、アンテナ性能を向上させるとともに、小型化に有利な構造を有することができる。
また、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、さらに圧縮された構造を有するとともに、パッチアンテナパターンのＶポール（Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｐｏｌｅ）のＲＦ信号が隣接するアンテナ装置に与える電磁干渉を低減させることができるため、サイズに対する改善されたアンテナ性能を有することができる。
また、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、アンテナ性能に依存する要素（例えば、キャビティ）をさらに提供することができるため、より繊細に調整されたアンテナ性能を有することができる。
また、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、ＲＦ信号をｚ方向に集中させるための構成要素（例えば、メタパターン）のインピーダンスバランスが取れた構造を提供することができるため、複数のアンテナ装置間のメタパターン結合効率を向上させることができ、さらに改善されたアンテナ性能を有することができる。
本発明の一実施形態によるアンテナ装置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装置を示す側断面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の断面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装置の環状メタパターン及び結合型メタパターンを具体的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の等価回路を示す回路図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置のパッチアンテナパターンの配列を例示する斜視図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の上面を示す平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の各層を示す平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の各層を示す平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の各層を示す平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の各層を示す平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の寸法を示す平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の結合型メタパターンの多様な形態を例示する平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の結合型メタパターンの多様な形態を例示する平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の結合型メタパターンの多様な形態を例示する平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の結合型メタパターンの多様な形態を例示する平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の結合型メタパターンの多様な形態を例示する平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の結合型メタパターンの多様な形態を例示する平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置のパッチアンテナパターンの配列を例示する平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置のメタパターンの配列を例示する平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置に含まれる連結部材の下側構造を例示する側断面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置に含まれる連結部材の下側構造を例示する側断面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の構造を例示する側断面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の電子機器における配置を例示する平面図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ装置の電子機器における配置を例示する平面図である。
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（又は強調表示や簡略化表示）がされることがあり、図面上の同一の符号で示される要素は同一の要素である。
図１は本発明の一実施形態によるアンテナ装置を示す斜視図である。
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、パッチアンテナパターン１１０ａ、給電ビア１２０ａ、環状メタパターン１３０ａ、及び結合型メタパターン１８０ａを含むことができる。
給電ビア１２０ａは、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号が通過するように構成されることができる。例えば、上記給電ビア１２０ａは、ＩＣとパッチアンテナパターン１１０ａの間を電気的に連結させることができ、ｚ方向に延びた構造を有することができる。
パッチアンテナパターン１１０ａは、給電ビア１２０ａの一端と電気的に連結されることができる。パッチアンテナパターン１１０ａは、給電ビア１２０ａからＲＦ信号の伝達を受けることでｚ方向に送信することができ、ｚ方向に受信されたＲＦ信号を給電ビア１２０ａに伝達することができる。
パッチアンテナパターン１１０ａを透過するＲＦ信号の一部は、下側に配置されたグランド層１２５ａに向かうことができる。グランド層１２５ａに向かうＲＦ信号は、グランド層１２５ａから反射されて、ｚ方向に向かうことができる。これにより、パッチアンテナパターン１１０ａを透過するＲＦ信号は、さらにｚ方向に集中することができる。
例えば、パッチアンテナパターン１１０ａは、円形又は多角形の両面を有するパッチアンテナの構造を有することができる。上記パッチアンテナパターン１１０ａの両面は、ＲＦ信号が導電体と非導電体の間を透過する境界として作用することができる。上記パッチアンテナパターン１１０ａは、内在要素（例えば、形状、サイズ、高さ、絶縁層の誘電率など）による内在周波数帯域（例えば、２８ＧＨｚ）を有することができる。
複数の環状メタパターン１３０ａはそれぞれ、パッチアンテナパターン１１０ａから離隔配置され、パッチアンテナパターン１１０ａの側面境界の少なくとも一部に対応して配列されることができる。上記複数の環状メタパターン１３０ａは、パッチアンテナパターン１１０ａに電磁結合することができ、パッチアンテナパターン１１０ａのＲＦ信号の経路をｚ方向に誘導することができる。
例えば、複数の環状メタパターン１３０ａは、互いに同一の形状を有して繰り返し配列されることができる。すなわち、複数の環状メタパターン１３０ａは、電磁バンドギャップ（ｅｌｅｃｔｒｏ－ｍａｇｎｅｔｉｃ ｂａｎｄｇａｐ）の特性を有することができ、ＲＦ信号に対して負の屈折率を有することができる。これにより、複数の環状メタパターン１３０ａは、パッチアンテナパターン１１０ａのＲＦ信号の経路をさらにｚ方向に誘導することができる。
上述のとおり、複数の環状メタパターン１３０ａは、パッチアンテナパターン１１０ａに電磁結合することができるが、複数の環状メタパターン１３０ａの要素（例えば、高さ、形状、サイズ、個数、環状メタパターン間のギャップ、パッチアンテナパターンに対する離隔距離など）は、パッチアンテナパターン１１０ａの周波数特性に影響を与えることができる。
複数の環状メタパターン１３０ａを透過するＲＦ信号の大部分は、ｚ方向に近接して誘導されることができるが、一部はｚ方向から離れることもある。その結果、複数の環状メタパターン１３０ａを透過するＲＦ信号の一部が複数の環状メタパターン１３０ａからｘ方向及び／又はｙ方向に漏れることがある。
複数の結合型メタパターン１８０ａは、複数の環状メタパターン１３０ａの側面境界の少なくとも一部に対応して配列されることができ、複数の環状メタパターン１３０ａよりまばらに（ｓｐａｒｓｅｌｙ）配列されることができる。
例えば、複数の結合型メタパターン１８０ａは、互いに同一の形状を有して繰り返し配列されることができる。すなわち、複数の結合型メタパターン１８０ａは、電磁バンドギャップ特性を有することができ、ＲＦ信号に対して負の屈折率を有することができる。これにより、複数の結合型メタパターン１８０ａは、パッチアンテナパターン１１０ａのＲＦ信号の経路をさらにｚ方向に誘導することができる。
また、複数の結合型メタパターン１８０ａは、隣接するアンテナ装置の複数の結合型メタパターンと容易に結合するように構成されることができる。例えば、複数の結合型メタパターン１８０ａは、隣接するアンテナ装置の複数の結合型メタパターンの一部が挿入配置されるスペースを提供することができる。
これにより、複数の結合型メタパターン１８０ａは、隣接するアンテナ装置の複数の結合型メタパターンとの結合により、複数の環状メタパターン１３０ａと同様に作用することができる。すなわち、複数の結合型メタパターン１８０ａは、複数の環状メタパターン１３０ａに対して効率的に連係されることができるため、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、複数の環状メタパターン１３０ａの水平方向（ｘ方向／ｙ方向）の幅が広くなったように動作することができる。複数の環状メタパターン１３０ａの水平方向の幅が広くなるとは、グランド層１２５ａから反射されたＲＦ信号が通過する経路をさらに広くカバーすることができることを意味する。したがって、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、ＲＦ信号の経路をさらにｚ方向に誘導することができる。
ここで、複数のメタパターン（環状型と結合型を包括する）の水平方向の幅が広くなるとは、より大きいスペースを用いることを意味する。つまり、複数のメタパターンのＲＦ信号をカバーする範囲と、複数のメタパターンが用いるスペースのサイズとは互いに相反関係（ｔｒａｄｅ－ｏｆｆ）にある。
本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、サイズの増加に対するＲＦ信号のカバー範囲の増加が大きい複数のメタパターンを含むことができる。例えば、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、水平方向の幅が約１．５倍増加した複数のメタパターンを用いることにより、水平方向の幅が約２倍増加したＲＦ信号のカバー範囲を有することができる。
ここで、複数のメタパターンの水平方向の幅が約１．５倍増加するとは、複数の結合型メタパターン１８０ａと隣接するアンテナ装置の複数の結合型メタパターンとが互いに配置スペースを共有することに起因する。すなわち、隣接するアンテナ装置も、複数の結合型メタパターン１８０ａとの結合により、複数の環状メタパターンの水平方向の幅が広くなったように動作することができるため、２つのアンテナ装置は、複数の結合型メタパターンの配置スペースを共有することができる。
これにより、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、単一のアンテナ装置の面において、サイズに対する改善された利得（ｇａｉｎ）を有することができる。
また、複数の結合型メタパターン１８０ａ間のスペースの一部は、隣接するアンテナ装置の複数の結合型メタパターンの一部によって満たされることができる。これにより、複数の結合型メタパターン１８０ａ間のスペースの残りの部分はキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）をなすことができる。上記キャビティは、複数の結合型メタパターン１８０ａのそれぞれの面積よりも小さい面積の上面／下面を有することができる。
上記キャビティは、アンテナ装置が隣接するアンテナ装置に与える電磁干渉を低減させることができる。すなわち、上記キャビティは、複数のメタパターンがＲＦ信号をｚ方向に誘導するとともに、ｘ方向及び／又はｙ方向に誘導することを防止するように障壁として作用することができる。
例えば、アンテナ装置がＨポール（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｐｏｌｅ）のＲＦ信号及びＶポール（Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｐｏｌｅ）のＲＦ信号をそれぞれ送受信して偏波を実現する場合、アンテナ装置のＨポールのＲＦ信号は、隣接するアンテナ装置に電磁干渉を与える可能性がある。上記キャビティは、上記ＨポールのＲＦ信号が複数のメタパターンに沿って隣接するアンテナ装置に移動することを防ぐことができる。
これにより、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、複数のアンテナ装置の配列の面において、サイズに対する改善された利得を有することができる。
一方、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、上記キャビティのサイズに依存する特性を有することができる。これにより、上記キャビティは、アンテナ特性の調整要素として作用することができる。
一方、図１を参照すると、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、パッチアンテナパターン１１０ａの上側に配置され、且つ上下方向（ｚ方向）から見たとき、少なくとも一部が複数の環状メタパターン１３０ａによって囲まれるように配置された結合パッチパターン１１５ａをさらに含むことができる。これにより、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、さらに広い帯域幅を有することができる。
上記結合パッチパターン１１５ａの配置により、パッチアンテナパターン１１０ａにおける給電ビア１２０ａとの連結のための最適位置は、パッチアンテナパターン１１０ａの境界に近くなることができる。上記最適位置がパッチアンテナパターン１１０ａの第１方向（例えば、０度方向）の端に最も近い場合、パッチアンテナパターン１１０ａのＲＦ信号の送受信に応じてパッチアンテナパターン１１０ａを流れる表面電流は、パッチアンテナパターン１１０ａの第３方向（例えば、１８０度方向）に向かって流れることができる。この際、表面電流は、第２方向（例えば、９０度方向）及び第４方向（例えば、２７０度方向）にも分散されることができるが、複数の環状メタパターン１３０ａ及び／又は結合型メタパターン１８０ａは、表面電流が第２方向及び第４方向に分散されることによって側面に漏れるＲＦ信号を上面方向に誘導（ｇｕｉｄｅ）することができる。これにより、パッチアンテナパターン１１０ａの放射パターンは、上面方向にさらに集中することができるため、パッチアンテナパターン１１０ａのアンテナ性能を向上させることができる。一方、設計に応じて、結合パッチパターン１１５ａは省略してもよい。
一方、図１を参照すると、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、エンドファイアアンテナパターン２１０ａ、ディレクターパターン２１５ａ、給電線２２０ａ、及び結合グランドパターン２３５ａのうち少なくとも一部をさらに含むことができる。
エンドファイアアンテナパターン２１０ａは、第２方向（例えば、ｙ方向）にＲＦ信号を送信又は受信するように第２方向（例えば、ｙ方向）に放射パターンを形成することができる。これにより、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、ＲＦ信号の送受信方向を全方向（ｏｍｎｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）に拡大することができる。
例えば、エンドファイアアンテナパターン２１０ａは、ダイポール（ｄｉｐｏｌｅ）の形態、又は折り返しダイポール（ｆｏｌｄｅｄ ｄｉｐｏｌｅ）の形態を有することができる。ここで、エンドファイアアンテナパターン２１０ａのそれぞれのポールの一端は、給電線２２０ａと電気的に連結されることができる。エンドファイアアンテナパターン２１０ａの周波数帯域は、パッチアンテナパターン１１０ａの周波数帯域と実質的に同一となるように設計されることができるが、これに限定されない。
また、エンドファイアアンテナパターン２１０ａは、複数の水平方向のパターンと複数の結合ビア２１２ａとが互いに結合した構造を有することができる。これにより、エンドファイアアンテナパターン２１０ａは、第２方向（例えば、ｙ方向）を向くとともに、表面電流が流れる電磁面を有することができるため、改善された利得（ｇａｉｎ）を有することができる。
ディレクターパターン２１５ａは、エンドファイアアンテナパターン２１０ａに電磁結合することで、エンドファイアアンテナパターン２１０ａの利得や帯域幅を向上させることができる。例えば、ディレクターパターン２１５ａは、エンドファイアアンテナパターン２１０ａの層数よりも少ない数の層（例えば、１個の層）を用いることができる。これにより、エンドファイアアンテナパターン２１０ａはさらに広い帯域幅を有することができる。
給電線２２０ａは、エンドファイアアンテナパターン２１０ａから受信されたＲＦ信号をＩＣに伝達することができ、ＩＣから伝達されたＲＦ信号をエンドファイアアンテナパターン２１０ａに伝達することができる。例えば、給電線２２０ａは、第２給電ビア２１９ａを介してエンドファイアアンテナパターン２１０ａと電気的に連結されることができる。
結合型メタパターン１８０ａは、パッチアンテナパターン１１０ａとエンドファイアアンテナパターン２１０ａの間の電磁隔離度を向上させることができる。これにより、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、アンテナ性能を確保するとともに、より小型化することができる。
結合グランドパターン２３５ａは、給電線２２０ａの上側又は下側に配置されることができる。上記結合グランドパターン２３５ａは、エンドファイアアンテナパターン２１０ａに電磁結合することができる。これにより、エンドファイアアンテナパターン２１０ａは、さらに広い帯域幅を有することができる。
図２ａは図１に示されたアンテナ装置を示す側断面図である。
図２ａを参照すると、パッチアンテナパターン及び結合パッチパターンはそれぞれ、複数の環状メタパターン１３０ａ及び結合型メタパターン１８０ａが配置された層と同一の層に配置されることができる。これにより、複数の環状メタパターン１３０ａ及び結合型メタパターン１８０ａは、パッチアンテナパターンから漏れるＲＦ信号を上面方向に効率的に誘導することができる。
環状メタパターン１３０ａ及び結合型メタパターン１８０ａはそれぞれ、複数（例えば、６個）の層を有することができる。環状メタパターン１３０ａ及び結合型メタパターン１８０ａの層数が多いほど、環状メタパターン１３０ａのＲＦ信号の誘導性能及び結合型メタパターン１８０ａのＲＦ信号の反射性能を向上させることができる。
一方、連結部材２００ａは、上述したグランド層１２５ａを含むことができ、配線グランド層２０２ａ、第２グランド層２０３ａ、及びＩＣグランド層２０４ａをさらに含むことができる。給電線２２０ａは、配線グランド層２０２ａと同位（ｓａｍｅ ｌｅｖｅｌ）に配置されることができる。
図２ｂは図２ａに示されたアンテナ装置の断面を示す斜視図である。
図２ｂを参照すると、複数の環状メタパターン１３０ａは連続的に配列されることができる。複数の環状メタパターン１３０ａ間の間隔は、複数の環状メタパターン１３０ａと結合型メタパターン１８０ａの間の間隔よりも短くてもよい。これにより、複数の環状メタパターン１３０ａは、より効率的にＲＦ信号をｚ方向に誘導することができる。
一方、図２ｂを参照すると、連結部材２００ａは、複数のグランド層の間を電気的に連結させ、複数のグランド層の端に隣接して配置された複数の遮蔽ビア２４５ａを含むことができる。
複数の遮蔽ビア２４５ａの一部は、複数の環状メタパターン１３０ａの下側に配置されることができ、複数の遮蔽ビア２４５ａの他の一部は、給電ビア１２０ａを囲むように配置されることができる。これにより、給電ビア１２０ａに影響を与える電磁ノイズを減少させることができるとともに、ＲＦ信号の伝送損失を減少させることができる。
図２ｃは本発明の一実施形態によるアンテナ装置の環状メタパターン及び結合型メタパターンを具体的に示す斜視図である。
図２ｃを参照すると、複数の環状メタパターン１３０ａは、複数の第１環状メタパターン１３７ａ、複数の第２環状メタパターン１３２ａ、複数の第３環状メタパターン１３３ａ、複数の第４環状メタパターン１３４ａ、複数の第５環状メタパターン１３５ａ、及び複数の第６環状メタパターン１３６ａで構成されることができる。複数の第１、第２、第３、第４、第５及び第６環状メタパターン１３７ａ、１３２ａ、１３３ａ、１３４ａ、１３５ａ、１３６ａは、複数の配列ビア１３１ａ介して電気的に連結されることができる。これにより、複数の環状メタパターン１３０ａは、さらに電磁バンドギャップ特性に近い特性を有することができる。
設計に応じて、複数の配列ビア１３１ａは、複数の環状メタパターン１３０ａ及び複数の結合型メタパターン１８０ａのうち複数の環状メタパターン１３０ａのみを互いに上下方向に連結させることができる。
また、複数の結合型メタパターン１８０ａは、複数の第１結合型メタパターン１８７ａ、複数の第２結合型メタパターン１８２ａ、複数の第３結合型メタパターン１８３ａ、複数の第４結合型メタパターン１８４ａ、複数の第５結合型メタパターン１８５ａ、及び複数の第６結合型メタパターン１８６ａが平行に配置された構造を有することができる。
例えば、複数の第１環状メタパターン１３７ａは、結合型メタパターン１８０ａの複数の第１結合型メタパターン１８７ａに対してパッチアンテナパターン１１０ａと同位に配置されることができ、複数の第２環状メタパターン１３２ａは、複数の結合型メタパターン１８０ａの複数の第２結合型メタパターン１８２ａに対して結合パッチパターン１１５ａと同位に配置されることができる。これにより、複数の環状メタパターン１３０ａ及び複数の結合型メタパターン１８０ａは、パッチアンテナパターン１１０ａを透過するＲＦ信号をより効率的にｚ方向に誘導することができる。
図２ｃを参照すると、複数の結合型メタパターン１８０ａは、一部と他の一部が互いに上下方向に重なるように配置され、且つ互いに電気的に分離されるように配列されることができる。
すなわち、複数の結合型メタパターン１８０ａは、複数の第１、第２、第３、第４、第５及び第６結合型メタパターン１８７ａ、１８２ａ、１８３ａ、１８４ａ、１８５ａ、１８６ａを互いに連結させる複数のビアを含まないように構成されることができる。
上記複数のビアは、等価回路の面において、インダクタンスとして作用することができる。複数の結合型メタパターン１８０ａは、隣接するアンテナ装置の複数の結合型メタパターン及び複数の環状メタパターン１３０ａとそれぞれ結合するため、比較的大きいキャパシタンスを有することができる。これにより、複数の結合型メタパターン１８０ａは、複数のメタパターン全体のインピーダンスバランスのために比較的小さいインダクタンスを有するようにすべく、複数のビアを含まなくてもよい。但し、インダクタンス及びキャパシタンスは、設計に応じて異なり得るため、複数の結合型メタパターン１８０ａは、アンテナ装置の設計に応じて上記複数のビアを含むように構成されることもできる。
一方、複数の環状メタパターン１３０ａ及び複数の結合型メタパターン１８０ａはそれぞれ、グランド層１２５ａから電気的に分離されることができる。これにより、複数のメタパターンは、パッチアンテナパターン１１０ａの周波数帯域に隣接する周波数を有するＲＦ信号に対してより適応的のある（ａｄａｐｔｉｖｅ）特性を有することができるため、帯域幅をさらに広げることができる。但し、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、設計に応じて、複数のメタパターンとグランド層１２５ａの間を電気的に連結させるグランドビア（不図示）を含むように構成されて動作安定性の面を考慮して設計されることができる。
図２ｄは本発明の一実施形態によるアンテナ装置の等価回路を示す回路図である。
図２ｄを参照すると、本発明の一実施形態によるアンテナ装置のパッチアンテナパターン１１０ｂは、ＩＣなどのソースＳＲＣ２にＲＦ信号を伝達するか、又はＲＦ信号の伝達を受けることができ、抵抗値Ｒ２及びインダクタンスＬ３、Ｌ４を有することができる。
複数の環状メタパターン１３０ｂは、パッチアンテナパターン１１０ｂに対するキャパシタンスＣ５、Ｃ１２と、複数の環状メタパターン間のキャパシタンスＣ６、Ｃ１０と、配列ビアのインダクタンスＬ５、Ｌ６と、複数の環状メタパターンとグランド層の間のキャパシタンスＣ７、Ｃ１１と、を有することができる。
ここで、複数の環状メタパターン１３０ｂのキャパシタンス及びインダクタンスには、上述した複数の結合型メタパターンのキャパシタンス及びインダクタンスが加わることができる。
本発明の一実施形態によるアンテナ装置の周波数帯域及び帯域幅は、上述した抵抗値、キャパシタンス、及びインダクタンスによって決定されることができる。
図３ａは本発明の一実施形態によるアンテナ装置のパッチアンテナパターンの配列を例示する斜視図であり、図３ｂは本発明の一実施形態によるアンテナ装置の上面を示す平面図である。
図３ａ及び図３ｂを参照すると、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、複数のパッチアンテナパターン１１０ｂ、複数の結合パッチパターン１１５ｂ、複数の給電ビア、グランド層１２５ｂ、複数の環状メタパターン１３０ｂ、複数の結合型メタパターン１８０ｂ、連結部材２００ｂ、複数のエンドファイアアンテナパターン２１０ｂ、複数のディレクターパターン２１５ｂ、複数の給電線２２０ｂ、及び複数の結合グランドパターン２３５ｂのうち少なくとも一部を含むことができる。
複数のパッチアンテナパターン１１０ｂ及び複数の結合パッチパターン１１５ｂはそれぞれ、第１方向（例えば、ｘ方向）に配列されることができる。
すなわち、複数のパッチアンテナパターン１１０ｂは、１×ｎの構造で配列されることができる。ここで、ｎは２以上の自然数である。複数のパッチアンテナパターン１１０ｂが１×ｎの構造で配列されたアンテナ装置は、電子機器の端に効率的に配置されることができる。
複数の環状メタパターン１３０ｂは、複数のパッチアンテナパターン１１０ｂのそれぞれを囲むように配置されることができる。
複数の結合型メタパターン１８０ｂは、複数の環状メタパターン１３０ｂを囲むように配置されることができる。
複数のエンドファイアアンテナパターン２１０ｂは、上下方向（ｚ方向）から見たとき、複数のパッチアンテナパターン１１０ｂのそれぞれから第２方向（例えば、ｙ方向）において離隔配置されることができる。
ここで、複数の環状メタパターン１３０ｂの一部は、上下方向（ｚ方向）から見たとき、複数のエンドファイアアンテナパターン２１０ｂと複数のパッチアンテナパターン１１０ｂの間に配置されることができる。
これにより、複数のパッチアンテナパターン１１０ｂと複数のエンドファイアアンテナパターン２１０ｂの間の電磁隔離度を向上させることができる。
また、複数の結合型メタパターン１８０ｂの一部は、上下方向（ｚ方向）から見たとき、複数のエンドファイアアンテナパターン２１０ｂと複数のパッチアンテナパターン１１０ｂの間に配置されることができる。
複数の結合型メタパターン１８０ｂがさらにまばらに配列されるため、複数の結合型メタパターン１８０ｂは、複数のエンドファイアアンテナパターン２１０ｂに対してより広い電磁境界面を提供することができる。
これにより、複数のエンドファイアアンテナパターン２１０ｂから複数のパッチアンテナパターン１１０ｂに漏れるＲＦ信号は、複数の結合型メタパターン１８０ｂの電磁境界面でより効率的に反射することができ、さらに第２方向（例えば、ｙ方向）に集中して反射されることができる。これにより、複数のエンドファイアアンテナパターン２１０ｂのアンテナ性能をさらに向上させることができる。
図３ｃから図３ｆは本発明の一実施形態によるアンテナ装置の各層を示す平面図である。
図３ｃを参照すると、グランド層２０１ａは、給電ビア１２０ａが通過する貫通孔を有することができ、グランド層２０１ａは、パッチアンテナパターン１１０ａと給電線の間を電磁的に遮蔽することができる。
図３ｄを参照すると、配線グランド層２０２ａは、給電線２２０ａの少なくとも一部及びパッチアンテナ給電線２２１ａをそれぞれ囲むことができる。給電線２２０ａは、第２配線ビア２３２ａと電気的に連結されることができ、パッチアンテナ給電線２２１ａは、第１配線ビア２３１ａと電気的に連結されることができる。配線グランド層２０２ａは、給電線２２０ａとパッチアンテナ給電線２２１ａの間を電磁的に遮蔽することができる。給電線２２０ａの一端は第２給電ビア２１１ａに連結されることができる。
図３ｅを参照すると、第２グランド層２０３ａは、第１配線ビア２３１ａ及び第２配線ビア２３２ａがそれぞれ通過する複数の貫通孔を有することができ、結合グランドパターン２３５ａを有することができる。第２グランド層２０３ａは給電線とＩＣの間を電磁的に遮蔽することができる。
図３ｆを参照すると、ＩＣグランド層２０４ａは、第１配線ビア２３１ａ及び第２配線ビア２３２ａがそれぞれ通過する複数の貫通孔を有することができる。ＩＣ ３１０ａは、ＩＣグランド層２０４ａの下側に配置されることができ、第１配線ビア２３１ａ及び第２配線ビア２３２ａと電気的に連結されることができる。エンドファイアアンテナパターン２１０ａ及びディレクターパターン２１５ａは、ＩＣグランド層２０４ａと実質的に同一の高さに配置されることができる。
ＩＣグランド層２０４ａは、ＩＣ ３１０ａの回路及び／又は受動部品に用いられるグランドをＩＣ ３１０ａ及び／又は受動部品に提供することができる。設計に応じて、ＩＣグランド層２０４ａは、ＩＣ ３１０ａ及び／又は受動部品に用いられる電源及び信号の伝達経路を提供することができる。これにより、ＩＣグランド層２０４ａは、ＩＣ及び／又は受動部品と電気的に連結されることができる。
一方、配線グランド層２０２ａ、第２グランド層２０３ａ、及びＩＣグランド層２０４ａは、キャビティ（ｃａｖｉｔｙ）を提供するようにリセスした形状を有することができる。これにより、エンドファイアアンテナパターン２１０ａは、さらにＩＣグランド層２０４ａに近く配置されることができる。
一方、配線グランド層２０２ａ、第２グランド層２０３ａ、及びＩＣグランド層２０４ａの上下関係及び形状は設計に応じて変わり得る。
図４ａは本発明の一実施形態によるアンテナ装置の寸法を示す平面図である。
図４ａを参照すると、複数の環状メタパターン１３０ｂは、第１領域Ｓ１及び第３領域Ｓ３に配列されることができ、複数の結合型メタパターン１８０ｂは、第２領域Ｓ２及び第４領域Ｓ４に配列されることができる。第２領域Ｓ２は、第１領域Ｓ１の間に配置されることができる。第４領域Ｓ４は、第３領域Ｓ３よりもパッチアンテナパターン１１０ｂ及び／又は結合パッチパターン１１５ｂを基準にさらに遠い位置に配置されることができる。
複数の環状メタパターン１３０ｂは、第１間隔Ｇ１１、Ｇ１２を有するスペースが形成されるように配列されることができる。第１方向の第１間隔Ｇ１１と第２方向の第１間隔Ｇ１２は、互いに同一であってもよいが、これに限定されない。
複数の環状メタパターン１３０ｂはそれぞれ、第１方向の第１長さＷ１１及び第２方向の第１長さＷ１２を有することができる。第１方向の第１長さＷ１１及び第２方向の第１長さＷ１２は、互いに同一であってもよいが、これに限定されない。例えば、第１方向の第１長さＷ１１及び第２方向の第１長さＷ１２はそれぞれ、第１方向の第１間隔Ｇ１１及び第２方向の第１間隔Ｇ１２の１０倍以上１２倍以下であってもよい。
キャビティ１９０ｂは、第１間隔Ｇ１１、Ｇ１２よりも大きい第２間隔Ｇ２１、Ｇ２２を有することができる。すなわち、キャビティ１９０ｂは、複数の環状メタパターン１３０ｂ間のスペースよりも大きくてもよい。これにより、キャビティ１９０ｂは、複数の結合型メタパターン１８０ｂの電磁バンドギャップ特性を補助して、複数のパッチアンテナパターン１１０ｂ間の電磁隔離度をさらに向上させることができる。
キャビティ１９０ｂは、第１方向の第２間隔Ｇ２１及び第２方向の第２間隔Ｇ２２を有することができ、第１方向の第２間隔Ｇ２１は、第２方向の第２間隔Ｇ２２よりも小さくてもよい。すなわち、キャビティ１９０ｂは、第１方向の長さと上記第１方向に垂直な第２方向の長さとが互いに異なる多角形の形状を有することができる。
これにより、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、複数のパッチアンテナパターン１１０ｂ間の電磁隔離度を確保しながらも、第１領域Ｓ１のサイズを減らして小型化することができる。例えば、第１方向の第２間隔Ｇ２１は、第２方向の第２間隔Ｇ２２の１／２倍超過３／４倍未満であってもよいが、これに限定されない。
複数の結合型メタパターン１８０ｂはそれぞれ、第１方向の第３長さＷ３１及び第２方向の第１長さＷ１２を有することができる。
複数の結合型メタパターン１８０ｂの一方側は、複数の環状メタパターン１３０ｂから第１方向の第１間隔Ｇ１１だけ離隔配置され、複数の結合型メタパターン１８０ｂの他方側は、複数の環状メタパターン１３０ｂから第１方向の第１間隔Ｇ１１よりも長い第１方向の第２間隔Ｇ２１だけ離隔配置されることができる。これにより、キャビティ１９０ｂは、規則的に配列されることができるため、複数の結合型メタパターン１８０ｂの電磁バンドギャップ特性をさらに効率的に補助することができる。
設計に応じて、複数の結合型メタパターン１８０ｂはそれぞれ、一部に互いに第２方向の第１間隔Ｇ１２と同一の間隔を有するスペースが形成されるように配列されることができる。これにより、複数の結合型メタパターン１８０ｂは、キャビティ１９０ｂを実現しながらも、電磁バンドギャップ特性を犠牲にすることなく、電磁結合効率を向上させることができる。
また、設計に応じて、複数の結合型メタパターン１８０ｂの第１方向の第３長さＷ３１は、第１方向の第１長さＷ１１よりも大きいか、又は第２方向の第１長さＷ１２よりも大きい多角形の形状を有することができる。これにより、複数の結合型メタパターン１８０ｂは、キャビティ１９０ｂを実現しながらも、電磁結合効率を向上させることができる。例えば、第１方向の第３長さＷ３１は、第１方向の第１長さＷ１１の１倍超過１．２倍以下であることができるが、これに限定されない。
キャビティ１９０ｂの第１方向の第２間隔Ｇ２１は、複数の結合型メタパターン１８０ｂの第１方向の第３長さＷ３１よりも小さくてもよい。すなわち、キャビティ１９０ｂは、複数の結合型メタパターン１８０ｂのそれぞれの面積よりも小さい面積を有することができる。これにより、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、複数のパッチアンテナパターン１１０ｂ間の電磁隔離度を確保しながらも、第１領域Ｓ１のサイズを減らして小型化することができる。
一方、複数の結合型メタパターン１８０ｂのうち第２方向（例えば、ｙ方向）の端に配置された結合型メタパターン１８２ｂは、第２方向の中心に配置された結合型メタパターン１８１ｂよりもさらに大きくてもよい。
すなわち、複数の結合型メタパターン１８０ｂは、多角形をなすようにパッチアンテナパターン１１０ｂを囲み、且つ複数の結合型メタパターンのうち多角形のコーナーに対応する結合型メタパターン１８２ｂは、上記複数の結合型メタパターンのうち多角形の辺に対応する結合型メタパターン１８１ｂよりも大きくてもよい。
これにより、複数の結合型メタパターン１８０ｂは、キャビティ１９０ｂを実現しながらも、第２方向（例えば、ｙ方向）の端の配列バランスを向上させることができるため、電磁バンドギャップ特性の安定性を向上させるとともに、電磁結合効率を向上させることができる。
例えば、複数の結合型メタパターン１８０ｂの端に配置された結合型メタパターン１８２ｂは、第１方向の第１長さＷ１１よりも長い第１方向の第３長さＷ１３を有し、第２方向の第１長さＷ１２よりも長い第２方向の第３長さＷ１４を有することができる。
同様に、複数の環状メタパターン１３０ｂは、多角形をなすようにパッチアンテナパターン１１０ｂを囲み、複数の環状メタパターンのうち多角形のコーナーに対応する環状メタパターン１３２ｂは、上記複数の環状メタパターンのうち多角形の辺に対応する環状メタパターン１３１ｂよりも大きくてもよい。同様に、キャビティ１９０ｂのうち上記多角形のコーナーに対応するキャビティ１９２ｂは、多角形の辺に対応するキャビティ１９１ｂ、１９３ｂよりも大きくてもよい。
これにより、複数の結合型メタパターン１８０ｂは、キャビティ１９０ｂを実現しながらも、第２方向（例えば、ｙ方向）の端の配列バランスを向上させることができるため、電磁バンドギャップ特性の安定性を向上させるとともに、電磁結合効率を向上させることができる。
一方、複数の結合型メタパターン１８０ｂのうちパッチアンテナパターン１１０ｂとエンドファイアアンテナパターン２１０ｂの間に配置された結合型メタパターンは、第１方向の第４長さＷ４２及び第２方向の第４長さＷ４１を有することができる。第１方向の第４長さＷ４２は、第１方向の第１長さＷ１１と同一であってもよく、第２方向の第４長さＷ４１は、第２方向の第１長さＷ１２よりも小さくてもよいが、これに限定されない。
一方、複数の環状メタパターン１３０ｂは、複数のパッチアンテナパターン１１０ｂから第１方向の第５間隔Ｇ５１及び第２方向の第５間隔Ｇ５２だけ離隔することができる。
ここで、キャビティ１９０ｂの第１方向の第２間隔Ｇ２１は、第１方向の第５間隔Ｇ５１よりも小さくてもよく、第２方向の第５間隔Ｇ５２よりも小さくてもよい。これにより、複数の結合型メタパターン１８０ｂは、キャビティ１９０ｂの電磁障壁性能を向上させるとともに、電磁結合効率を向上させることができる。
一方、複数の結合型メタパターン１８０ｂは、複数のパッチアンテナパターン１１０ｂの一部（例えば、第１方向の一方側の端）により近い結合型メタパターンの一部と、複数のパッチアンテナパターンの他の一部（例：第１方向の他方側の端）により近い結合型メタパターンの一部とが交互に差し込まれた形状を有することができる。
これにより、複数の結合型メタパターン１８０ｂは、キャビティ１９０ｂを実現しながらも、電磁バンドギャップ特性を犠牲にすることなく、電磁結合効率を向上させることができる。
設計に応じて、複数の結合型メタパターン１８０ｂは、図４ｂから図４ｇに示すように交互に差し込まれた形状を有さなくてもよい。
図４ｂから図４ｇは本発明の一実施形態によるアンテナ装置の結合型メタパターンの多様な形態を例示する平面図である。
図４ｂから図４ｆを参照すると、複数の結合型メタパターン１８０ｃ、１８０ｄ、１８０ｅ、１８０ｆ、１８０ｇは、Ｎ個（Ｎは自然数）のジグザグ（ｚｉｇｚａｇ）列で配列されることができる。これにより、複数の結合型メタパターン１８０ｃ、１８０ｄ、１８０ｅ、１８０ｆ、１８０ｇは、電磁バンドギャップ特性及びキャビティ１９０ｃ、１９０ｄ、１９０ｅ、１９０ｆ、１９０ｇの電磁障壁性能をバランスよく確保することができる。
また、図４ｂから図４ｆを参照すると、複数の環状メタパターン１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆ、１３０ｇは、Ｎ個の列で配列されることができる。すなわち、複数の環状メタパターン１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆ、１３０ｇの列数は、複数の結合型メタパターン１８０ｃ、１８０ｄ、１８０ｅ、１８０ｆ、１８０ｇの列数と同一であってもよい。これにより、本発明の一実施形態によるアンテナ装置によると、複数の環状メタパターン１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆ、１３０ｇの比較的高い規則性、及び複数の結合型メタパターン１８０ｃ、１８０ｄ、１８０ｅ、１８０ｆ、１８０ｇの比較的高い電磁障壁性能をバランスよく用いることができる。
なお、図４ｂから図４ｆを参照すると、キャビティ１９０ｃ、１９０ｄ、１９０ｅ、１９０ｆ、１９０ｇは、複数の環状メタパターン１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆ、１３０ｇの側面境界、及び複数の結合型メタパターン１８０ｃ、１８０ｄ、１８０ｅ、１８０ｆ、１８０ｇのジグザグ列の屈曲によって実現されることができる。これにより、キャビティ１９０ｃ、１９０ｄ、１９０ｅ、１９０ｆ、１９０ｇは、ジグザグ列に配列されることができ、電磁障壁性能を向上させることができるとともに、複数の結合型メタパターン１８０ｃ、１８０ｄ、１８０ｅ、１８０ｆ、１８０ｇの電磁バンドギャップ特性を効率的に補助することができる。
さらに、図４ｂから図４ｇを参照すると、複数のキャビティ１９０ｃ、１９０ｄ、１９０ｅ、１９０ｆ、１９０ｇ、１９０ｈは、複数の結合型メタパターン１８０ｃ、１８０ｄ、１８０ｅ、１８０ｆ、１８０ｇ、１８０ｈに対してモザイク（ｍｏｓａｉｃ）構造で配列されることができる。これにより、複数のキャビティ１９０ｃ、１９０ｄ、１９０ｅ、１９０ｆ、１９０ｇ、１９０ｈ、及び複数の結合型メタパターン１８０ｃ、１８０ｄ、１８０ｅ、１８０ｆ、１８０ｇ、１８０ｈはそれぞれ、比較的高い配列規則性を有するとともに、互いに相補的に結合することができるため、電磁バンドギャップ特性及び電磁障壁性能をバランスよく確保することができる。
図４ｂを参照すると、キャビティ１９０ｃは、図４ａに示されたキャビティの第１方向の第２間隔よりも大きい第１方向の第２間隔Ｇ２１を有することができる。例えば、上記第１方向の第２間隔Ｇ２１は、複数の結合型メタパターン１８０ｃの第１方向の第３長さＷ３１と同一であってもよい。
図４ｃを参照すると、キャビティ１９０ｄは、図４ｂに示されたキャビティの第１方向の第２間隔よりも大きい第１方向の第２間隔Ｇ２１を有することができる。例えば、上記第１方向の第２間隔Ｇ２１は、複数の結合型メタパターン１８０ｂの第１方向の第３長さＷ３１から拡張間隔Ｇ２３だけさらに拡張することができる。例えば、複数の結合型メタパターン１８０ｄの第１方向の第３長さＷ３１は、図４ａに示された複数の結合型メタパターンの第１方向の第３長さよりも長くてもよい。
図４ｄを参照すると、複数の結合型メタパターン１８０ｅ及び複数のキャビティ１９０ｅはそれぞれ、図４ａに示された複数の結合型メタパターンと複数のキャビティよりもさらに多くの列を有することができる。
図４ｅを参照すると、複数のキャビティ１９０ｆはそれぞれ、図４ａに示された複数のキャビティよりもさらに多くの列を有することができる。
図４ｆを参照すると、キャビティ１９０ｇは、図４ａに示されたキャビティの第２方向の第２間隔よりも小さい第２方向の第２間隔Ｇ２２を有することができる。
図４ｇを参照すると、パッチアンテナパターン１１０ｈは円形であってもよく、複数の環状メタパターン１３０ｈ及び複数の結合型メタパターン１８０ｈはそれぞれ台形の形状を有するこができ、キャビティ１９０ｈは三角形の形状を有することができる。すなわち、本発明の一実施形態によるアンテナ装置の各構成要素の形状は四角形に限定されない。
図５ａは本発明の一実施形態によるアンテナ装置のパッチアンテナパターンの配列を例示する平面図である。
図５ａを参照すると、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、複数のパッチアンテナパターン１１０ｉ、グランド層１２５ｉ、複数の環状メタパターン１３０ｉ、複数の結合型メタパターン１８０ｉ、複数のキャビティ１９０ｉ、複数のエンドファイアアンテナパターン２１０ｉ、及び複数の給電線２２０ｉのうち少なくとも一部を含むことができる。
複数のパッチアンテナパターン１１０ｉは、ｍ×ｎの構造で配列されることができる。ここで、ｍ及びｎは２以上の自然数である。これにより、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、電子機器のコーナーに近接して配置されることができる。
複数の環状メタパターン１３０ｉは、複数のパッチアンテナパターン１１０ｉの形状に対応するリングの形状を有することができ、複数の結合型メタパターン１８０ｉは格子構造を有することができる。
図５ｂは本発明の一実施形態によるアンテナ装置のメタパターンの配列を例示する平面図である。
図５ｂを参照すると、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、複数のパッチアンテナパターン１１０ｉ、グランド層１２５ｊ、複数の環状メタパターン１３０ｊ、複数の結合型メタパターン１８０ｊ、複数のキャビティ１９０ｊのうち少なくとも一部を含むことができる。
複数の環状メタパターン１３０ｊ及び複数の結合型メタパターン１８０ｊはそれぞれ、複数のパッチアンテナパターン１１０ｉを完全に囲むことなく、複数のパッチアンテナパターン１１０ｉの間のみに配置されることもできる。
すなわち、複数の結合型メタパターン１８０ｊが複数の環状メタパターン１３０ｊの間で配列されるのであれば、複数の環状メタパターン１３０ｊの形状は、特にリングの形状に限定されず、紐（ｓｔｒｉｎｇ）の形状であってもよい。
図６ａ及び図６ｂは本発明の一実施形態によるアンテナ装置に含まれる連結部材の下側構造を例示する側断面図である。
図６ａを参照すると、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、連結部材２００、ＩＣ ３１０、接着部材３２０、電気連結構造体３３０、封止材３４０、受動部品３５０、及びサブ基板４１０のうち少なくとも一部を含むことができる。
連結部材２００は、図１から図５ｂを参照して上述した連結部材と同様の構造を有することができる。
ＩＣ ３１０は、上述したＩＣと同一であり、連結部材２００の下側に配置されることができる。上記ＩＣ ３１０は、連結部材２００の配線と電気的に連結されて、ＲＦ信号を伝達するか、又はＲＦ信号の伝達を受けることができ、連結部材２００のグランド層と電気的に連結されてグランドの提供を受けることができる。例えば、ＩＣ ３１０は、周波数変換、増幅、フィルタリング、位相制御、及び電源生成のうち少なくとも一部を行うことで、変換された信号を生成することができる。
接着部材３２０は、ＩＣ ３１０と連結部材２００を互いに接着させることができる。
電気連結構造体３３０は、ＩＣ ３１０と連結部材２００を電気的に連結させることができる。例えば、電気連結構造体３３０は、半田ボール（ｓｏｌｄｅｒ ｂａｌｌ）、ピン（ｐｉｎ）、ランド（ｌａｎｄ）、パッド（ｐａｄ）のような構造を有することができる。電気連結構造体３３０は、連結部材２００の配線層及びグランド層よりも低い融点を有するため、上記低融点を用いた所定の工程を経てＩＣ ３１０と連結部材２００を電気的に連結させることができる。
封止材３４０は、ＩＣ ３１０の少なくとも一部を封止することができ、ＩＣ ３１０の放熱性能及び衝撃保護性能を向上させることができる。例えば、封止材３４０は、ＰＩＥ（Ｐｈｏｔｏ Ｉｍａｇｅａｂｌｅ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）、ＡＢＦ（Ａｊｉｎｏｍｏｔｏ Ｂｕｉｌｄ－ｕｐ Ｆｉｌｍ）、エポキシモールディングコンパウンド（ｅｐｏｘｙ ｍｏｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ、ＥＭＣ）などで実現されることができる。
受動部品３５０は、連結部材２００の下面上に配置されることができ、電気連結構造体３３０を介して連結部材２００の配線層及び／又はグランド層と電気的に連結されることができる。例えば、受動部品３５０は、キャパシタ（例えば、積層セラミックキャパシタ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ、ＭＬＣＣ）やインダクタ、チップ抵抗器のうち少なくとも一部を含むことができる。
サブ基板４１０は、連結部材２００の下側に配置されることができ、外部からＩＦ（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号又はベースバンド（ｂａｓｅ ｂａｎｄ）信号の伝達を受けてＩＣ ３１０に伝達するか、又はＩＣ ３１０からＩＦ信号又はベースバンド信号の伝達を受けて、外部に伝達するように連結部材２００と電気的に連結されることができる。ここで、ＲＦ信号の周波数（例えば、２４ＧＨｚ、２８ＧＨｚ、３６ＧＨｚ、３９ＧＨｚ、６０ＧＨｚ）はＩＦ信号（例えば、２ＧＨｚ、５ＧＨｚ、１０ＧＨｚなど）の周波数よりも大きい。
例えば、サブ基板４１０は、連結部材２００のＩＣグランド層に含まれることができる配線を介してＩＦ信号又はベースバンド信号をＩＣ ３１０に伝達するか、又はＩＣ ３１０からの伝達を受けることができる。ここで、連結部材２００の第１グランド層がＩＣグランド層と配線の間に配置されるため、アンテナ装置内においてＩＦ信号又はベースバンド信号とＲＦ信号は電気的に絶縁されることができる。
図６ｂを参照すると、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、遮蔽部材３６０、コネクタ４２０、及びチップアンテナ４３０のうち少なくとも一部を含むことができる。
遮蔽部材３６０は、連結部材２００の下側に配置されて連結部材２００とともにＩＣ ３１０を囲むように配置されることができる。例えば、遮蔽部材３６０は、ＩＣ ３１０と受動部品３５０をともにカバー（例えば、ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｓｈｉｅｌｄ）するか、又はそれぞれをカバー（例えば、ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ ｓｈｉｅｌｄ）するように配置されることができる。例えば、遮蔽部材３６０は、一面が開放された六面体形状を有し、連結部材２００との結合によって六面体形状の収容空間を有することができる。遮蔽部材３６０は、銅のように高導電率を有する物質で実現されて浅いスキンデプス（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）を有することができ、連結部材２００のグランド層と電気的に連結されることができる。これにより、遮蔽部材３６０は、ＩＣ ３１０と受動部品３５０が受ける可能性がある電磁ノイズを低減させることができる。
コネクタ４２０は、ケーブル（例えば、同軸ケーブル、フレキシブルＰＣＢ）の接続構造を有することができ、連結部材２００のＩＣグランド層と電気的に連結されることができる。また、コネクタ４２０は、上述したサブ基板と類似の役割を果たすことができる。すなわち、上記コネクタ４２０は、ケーブルからＩＦ信号、ベースバンド信号、及び／又は電源の提供を受けるか、又はＩＦ信号及び／又はベースバンド信号をケーブルに提供することができる。
チップアンテナ４３０は、本発明の一実施形態によるアンテナ装置を補助してＲＦ信号を送信又は受信することができる。例えば、チップアンテナ４３０は、絶縁層よりも大きい誘電率を有する誘電体ブロックと、上記誘電体ブロックの両面に配置される複数の電極と、を含むことができる。上記複数の電極のうち一つは、連結部材２００の配線と電気的に連結されることができ、他の一つは、連結部材２００のグランド層と電気的に連結されることができる。
図７は本発明の一実施形態によるアンテナ装置の構造を例示する側断面図である。
図７を参照すると、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、エンドファイアアンテナ１００ｆとパッチアンテナパターン１１１０ｆとＩＣ ３１０ｆと受動部品３５０ｆが連結部材５００ｆに統合された構造を有することができる。
エンドファイアアンテナ１００ｆ及びパッチアンテナパターン１１１０ｆはそれぞれ、上述したアンテナ装置及びパッチアンテナパターンと同じように設計されることができ、ＩＣ ３１０ｆからＲＦ信号の伝達を受けて送信するか、又は受信されたＲＦ信号をＩＣ ３１０ｆに伝達することができる。
連結部材５００ｆは、少なくとも一つの導電層５１０ｆと、少なくとも一つの絶縁層５２０ｆとが積層された構造（例えば、プリント回路基板の構造）を有することができる。上記導電層５１０ｆは、上述したグランド層及び給電線を有することができる。
また、本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、フレキシブル連結部材５５０ｆをさらに含むことができる。フレキシブル連結部材５００ｆは、上下方向から見たとき、連結部材５００ｆと重なる第１フレキシブル領域５７０ｆと、連結部材５００ｆと重ならない第２フレキシブル領域５８０ｆと、を含むことができる。
第２フレキシブル領域５８０ｆは、上下方向に柔軟に曲がることができる。これにより、第２フレキシブル領域５８０ｆは、セット基板のコネクタ及び／又は隣接するアンテナ装置に柔軟に連結されることができる。
フレキシブル連結部材５００ｆは、信号線５６０ｆを含むことができる。ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号及び／又はベースバンド信号は、信号線５６０ｆを介してＩＣ ３１０ｆに伝達されるか、又はセット基板のコネクタ及び／又は隣接するアンテナ装置に伝達されることができる。
図８ａ及び図８ｂは本発明の一実施形態によるアンテナ装置の電子機器における配置を例示する平面図である。
図８ａを参照すると、エンドファイアアンテナ１００ｇ、パッチアンテナパターン１１１０ｇ、及び絶縁層１１４０ｇを含むアンテナ装置は、電子機器７００ｇのセット基板６００ｇ上において電子機器７００ｇの側面境界に隣接して配置されることができる。
電子機器７００ｇは、スマートフォン（ｓｍａｒｔ ｐｈｏｎｅ）、携帯情報端末（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、デジタルビデオカメラ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｃａｍｅｒａ）、デジタルスチルカメラ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｔｉｌｌ ｃａｍｅｒａ）、ネットワークシステム（ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｙｓｔｅｍ）、コンピューター（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、モニター（ｍｏｎｉｔｏｒ）、タブレット（ｔａｂｌｅｔ）、ラップトップ（ｌａｐｔｏｐ）、ネットブック（ｎｅｔｂｏｏｋ）、テレビジョン（ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）、ビデオゲーム（ｖｉｄｅｏ ｇａｍｅ）、スマートウォッチ（ｓｍａｒｔ ｗａｔｃｈ）、オートモーティブ（Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ）などであることができるが、これに限定されない。
上記セット基板６００ｇ上には、通信モジュール６１０ｇ及びベースバンド回路６２０ｇがさらに配置されることができる。上記アンテナ装置は、同軸ケーブル６３０ｇを介して通信モジュール６１０ｇ及び／又はベースバンド回路６２０ｇと電気的に連結されることができる。
通信モジュール６１０ｇは、デジタル信号処理を行うように、揮発性メモリ（例えば、ＤＲＡＭ）、不揮発性メモリ（例えば、ＲＯＭ）、フラッシュメモリなどのメモリチップと、セントラルプロセッサ（例えば、ＣＰＵ）、グラフィックプロセッサ（例えば、ＧＰＵ）、デジタル信号プロセッサ、暗号化プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラなどのアプリケーションプロセッサチップと、アナログ－デジタルコンバータ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＩＣ）などのロジックチップの一部を含むことができる。
ベースバンド回路６２０ｇは、アナログ－デジタル変換、アナログ信号に対する増幅、フィルタリング、及び周波数変換を行うことでベース信号を生成することができる。上記ベースバンド回路６２０ｇから入出力されるベース信号は、ケーブルを介してアンテナ装置に伝達されることができる。
例えば、上記ベース信号は、電気連結構造体、コアビア、及び配線を介してＩＣに伝達されることができる。上記ＩＣは、上記ベース信号をミリ波（ｍｍＷａｖｅ）帯域のＲＦ信号に変換することができる。
図８ｂを参照すると、エンドファイアアンテナ１００ｈ、パッチアンテナパターン１１１０ｈ、及び絶縁層１１４０ｈをそれぞれ含む複数のアンテナ装置は、電子機器７００ｈのセット基板６００ｈ上において電子機器７００ｈの一側面の境界と他側面の境界にそれぞれ隣接して配置されることができ、上記セット基板６００ｈ上において通信モジュール６１０ｈ及びベースバンド回路６２０ｈがさらに配置されることができる。上記複数のアンテナ装置は、同軸ケーブル６３０ｈを介して通信モジュール６１０ｈ及び／又はベースバンド回路６２０ｈと電気的に連結されることができる。
一方、本明細書で述べられたパッチアンテナパターン、結合パッチパターン、環状メタパターン、結合型メタパターン、給電ビア、配列ビア、グランドビア、遮蔽ビア、配線ビア、給電線、グランド層、エンドファイアアンテナパターン、ディレクターパターン、結合グランドパターン、電気連結構造体は、金属材料（例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｂ）、チタン（Ｔｉ）、又はこれらの合金などの導電性物質）を含むことができ、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、サブトラクティブ（Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ）、アディティブ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ）、ＳＡＰ（Ｓｅｍｉ－Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）、ＭＳＡＰ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｓｅｍｉ－Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）などのメッキ方法によって形成されることができるが、これに限定されない。
一方、本明細書で述べられた絶縁層は、ＦＲ４、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂、又はこれらの樹脂が無機フィラーとともにガラス繊維（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ、Ｇｌａｓｓ Ｃｌｏｔｈ、Ｇｌａｓｓ Ｆａｂｒｉｃ）などの芯材に含浸された樹脂、プリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）、ＡＢＦ（Ａｊｉｎｏｍｏｔｏ Ｂｕｉｌｄ－ｕｐ Ｆｉｌｍ）、ＢＴ（Ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ Ｔｒｉａｚｉｎｅ）、感光性絶縁（Ｐｈｏｔｏ Ｉｍａｇｅａｂｌｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ：ＰＩＤ）樹脂、一般の銅箔積層板（Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｌａｍｉｎａｔｅ、ＣＣＬ）、又はガラスやセラミック（ｃｅｒａｍｉｃ）系の絶縁材などで実現されることもできる。上記絶縁層は、本明細書で述べられたアンテナ装置においてパッチアンテナパターン、結合パッチパターン、環状メタパターン、結合型メタパターン、給電ビア、配列ビア、グランドビア、遮蔽ビア、配線ビア、給電線、グランド層、エンドファイアアンテナパターン、ディレクターパターン、結合グランドパターン、電気連結構造体が配置されていない位置の少なくとも一部に満たされることができる。
一方、本明細書で述べられたＲＦ信号は、Ｗｉ－Ｆｉ（ＩＥＥＥ ８０２．１１ファミリなど）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ ８０２．１６ファミリなど）、ＩＥＥＥ ８０２．２０、ＬＴＥ（ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、Ｅｖ－ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ（登録商標）、ＧＰＳ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、ブルートゥース（登録商標）（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以降のものとして指定された任意の他の無線及び有線プロトコルが含まれるが、これらに限定されない。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
１１０ パッチアンテナパターン（ｐａｔｃｈ ａｎｔｅｎｎａ ｐａｔｔｅｒｎ）
１１５ 結合パッチパターン（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｐａｔｃｈ ｐａｔｔｅｒｎ）
１２０ 給電ビア（ｆｅｅｄ ｖｉａ）
１２５ グランド層（ｇｒｏｕｎｄ ｌａｙｅｒ）
１３０ 環状メタパターン（ｍｅｔａ ｐａｔｔｅｒｎ）
１３１ａ 配列ビア
１３２ａ 第２環状メタパターン
１３３ａ 第３環状メタパターン
１３４ａ 第４環状メタパターン
１３５ａ 第５環状メタパターン
１３６ａ 第６環状メタパターン
１３７ａ 第１環状メタパターン
１３１ｂ 多角形の辺に対応する環状メタパターン
１３２ｂ 多角形のコーナーに対応する環状メタパターン
１８０ 結合型メタパターン
１８２ａ 第２結合型メタパターン
１８３ａ 第３結合型メタパターン
１８４ａ 第４結合型メタパターン
１８５ａ 第５結合型メタパターン
１８６ａ 第６結合型メタパターン
１８７ａ 第１結合型メタパターン
１８１ｂ 多角形の辺に対応する結合型メタパターン
１８２ｂ 多角形のコーナーに対応する結合型メタパターン
１９０ キャビティ（ｃａｖｉｔｙ）
２００ 連結部材
２０２ 配線グランド層
２０３ 第２グランド層
２０４ ＩＣグランド層
２１０ エンドファイアアンテナパターン（ｅｎｄ－ｆｉｒｅ ａｎｔｅｎｎａ ｐａｔｔｅｒｎ）
２１５ ディレクターパターン（ｄｉｒｅｃｔｏｒ ｐａｔｔｅｒｎ）
２２０ 給電線（ｆｅｅｄ ｌｉｎｅ）
２３５ 結合グランドパターン（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｇｒｏｕｎｄ ｐａｔｔｅｒｎ）
２４５ 遮蔽ビア（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｖｉａ）

Claims (32)

  1. 複数の貫通孔を有するグランド層と、
    前記グランド層の上側にそれぞれ配置された複数のパッチアンテナパターンと、
    前記複数の貫通孔を貫通するように配置され、前記複数のパッチアンテナパターンとそれぞれ電気的に連結された複数の給電ビアと、
    前記複数のパッチアンテナパターンの間で繰り返し配列された複数の環状メタパターンと、
    前記複数のパッチアンテナパターンの間で繰り返し配列され、且つ前記複数のパッチアンテナパターンを基準に前記複数の環状メタパターンより遠い位置に前記複数の環状メタパターンよりもまばらに（ｓｐａｒｓｅｌｙ）配列された複数の結合型メタパターンと、を含む、アンテナ装置。
  2. 前記複数の環状メタパターンは、第１間隔を有するスペースが形成されるように配列され、
    前記複数の結合型メタパターンは、前記複数の環状メタパターンの前記スペースよりも大きいキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）が形成されるように配列される、請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 前記キャビティは、前記複数の結合型メタパターンのそれぞれの面積よりも小さい面積を有する、請求項２に記載のアンテナ装置。
  4. 前記複数の結合型メタパターンはそれぞれ、一部に互いに前記第１間隔と同一の間隔を有するスペースが形成されるように配列される、請求項２または３に記載のアンテナ装置。
  5. 前記キャビティは、第１方向の長さと前記第１方向に垂直な第２方向の長さとが互いに異なる多角形の形状を有する、請求項２から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  6. 前記複数の結合型メタパターンは、前記第１方向の長さが前記第２方向の長さよりも長い多角形の形状を有し、
    前記キャビティは、前記第２方向の前記長さが前記第１方向の前記長さよりも長い多角形の形状を有する、請求項５に記載のアンテナ装置。
  7. 前記複数の結合型メタパターンはＮ個（Ｎは自然数）のジグザグ（ｚｉｇｚａｇ）列で配列される、請求項１に記載のアンテナ装置。
  8. 前記複数の結合型メタパターンは、前記複数のパッチアンテナパターンのうち一部により近い結合型メタパターンの一部と、前記複数のパッチアンテナパターンのうち他の一部により近い結合型メタパターンの一部とが交互に差し込まれた形状を有する、請求項７に記載のアンテナ装置。
  9. 前記複数の環状メタパターンは、第１間隔を有するスペースが形成されるように配列され、
    前記複数の結合型メタパターンの一方側は、前記複数の環状メタパターンから前記第１間隔だけ離隔して配置され、
    前記複数の結合型メタパターンの他方側は、前記複数の環状メタパターンから前記第１間隔よりも長い第２間隔だけ離隔して配置される、請求項７または８に記載のアンテナ装置。
  10. 前記複数の環状メタパターンはＮ個の列で配列される、請求項７から９のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  11. 前記複数の環状メタパターンは、一部と他の一部とが互いに上下方向に重なるように配列され、
    前記複数の結合型メタパターンは、一部と他の一部とが互いに上下方向に重なるように配列される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  12. 前記複数の環状メタパターン及び前記複数の結合型メタパターンのうち前記複数の環状メタパターンのみを互いに上下方向に連結させる複数の配列ビアをさらに含む、請求項１１に記載のアンテナ装置。
  13. 前記複数のパッチアンテナパターンの上側にそれぞれ配置された複数の結合パッチパターンをさらに含み、
    前記複数の環状メタパターンのうち一部及び前記複数の結合型メタパターンの一部は、前記複数の結合パッチパターンと同位に配置され、
    前記複数の環状メタパターンのうち他の一部は、前記複数の結合型メタパターンの他の一部に対して前記複数のパッチアンテナパターンと同位に配置される、請求項１１または１２に記載のアンテナ装置。
  14. 前記複数のパッチアンテナパターンは第１方向に配列され、
    前記複数の結合型メタパターンのうち前記第１方向に垂直な第２方向の端に配置された結合型メタパターンは、前記第２方向の中心に配置された結合型メタパターンよりも大きい、請求項１から１３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  15. 前記複数の環状メタパターンは、前記複数のパッチアンテナパターンのそれぞれを囲むように配置され、
    前記複数の結合型メタパターンは、前記複数の環状メタパターンを囲むように配置される、請求項１から１４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  16. 上下方向から見たとき、前記複数のパッチアンテナパターンのそれぞれから第２方向に離間配置された複数のエンドファイアアンテナパターンをさらに含み、
    前記複数のパッチアンテナパターンは、前記第２方向に垂直な第１方向に配列され、
    上下方向から見たとき、前記複数の環状メタパターンの一部及び前記複数の結合型メタパターンの一部は、前記複数のエンドファイアアンテナパターン及び前記複数のパッチアンテナパターンの間に配置される、請求項１５に記載のアンテナ装置。
  17. 前記グランド層の下側に配置されたＩＣと、
    前記グランド層と前記ＩＣの間に配置された複数の給電線と、
    前記ＩＣと前記複数の給電線の間を電気的に連結させる複数の配線ビアと、をさらに含み、
    前記複数の給電線の一部は前記複数の給電ビアと電気的に連結され、
    前記複数の給電線の他の一部は前記複数のエンドファイアアンテナパターンと電気的に連結される、請求項１６に記載のアンテナ装置。
  18. 少なくとも一つの貫通孔を有するグランド層と、
    前記グランド層の上側に配置されたパッチアンテナパターンと、
    前記少なくとも一つの貫通孔を貫通するように配置され、前記パッチアンテナパターンと電気的に連結された給電ビアと、
    前記パッチアンテナパターンの側面境界の少なくとも一部を囲み、第１間隔を有するスペースが形成されるように配列された複数の環状メタパターンと、
    前記パッチアンテナパターンを基準に前記複数の環状メタパターンより遠い位置に、前記パッチアンテナパターンの前記側面境界の少なくとも一部を囲み、前記第１間隔よりも長い第２間隔を有するキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）が形成されるように配列された複数の結合型メタパターンと、を含む、アンテナ装置。
  19. 前記複数の結合型メタパターンはジグザグ（ｚｉｇｚａｇ）列で配列され、
    前記キャビティは、前記複数の環状メタパターンの側面境界及び前記ジグザグ列の屈曲により形成される、請求項１８に記載のアンテナ装置。
  20. 前記複数の結合型メタパターンは、第１方向の長さが前記第１方向に垂直な第２方向の長さよりも長い多角形の形状を有し、
    前記キャビティは、前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い多角形の形状を有する、請求項１８に記載のアンテナ装置。
  21. 前記キャビティは、前記複数の結合型メタパターンのそれぞれの面積よりも小さい面積を有する、請求項２０に記載のアンテナ装置。
  22. 前記複数の結合型メタパターンはそれぞれ、一部に互いに前記第１間隔と同一の間隔を有するスペースが形成されるように配列される、請求項２０または２１に記載のアンテナ装置。
  23. 前記複数の結合型メタパターンは、多角形をなすように、前記パッチアンテナパターンを囲み、
    前記複数の結合型メタパターンのうち前記多角形のコーナーに対応する結合型メタパターンは、前記複数の結合型メタパターンのうち多角形の辺に対応する結合型メタパターンよりも大きい、請求項１８に記載のアンテナ装置。
  24. 前記パッチアンテナパターンの前記側面境界の少なくとも一部を囲むように配置された複数の配列ビアをさらに含み、
    前記複数の環状メタパターンは、一部と他の一部が前記複数の配列ビアを介して互いに電気的に連結されるように配列される、請求項１８から２３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  25. 前記複数の結合型メタパターンは、一部と他の一部が互いに上下方向に重なるように配列され、且つ互いに電気的に分離される、請求項２４に記載のアンテナ装置。
  26. 複数の貫通孔を有するグランド層と、
    前記グランド層の上側にそれぞれ配置された複数のパッチアンテナパターンと、
    前記複数の貫通孔を貫通するように配置され、前記複数のパッチアンテナパターンとそれぞれ電気的に連結された複数の給電ビアと、
    前記複数のパッチアンテナパターンの間で水平方向及び上下方向に繰り返し配列された複数の環状メタパターンと、
    前記複数のパッチアンテナパターンの間で前記水平方向及び前記上下方向に繰り返し配列され、且つ前記複数のパッチアンテナパターンを基準に前記複数の環状メタパターンより遠い位置に配列された複数の結合型メタパターンと、
    前記複数の環状メタパターンを互いに前記上下方向に連結させる複数の配列ビアと、を含み、
    前記複数の結合型メタパターンは前記水平方向及び前記上下方向において互いに分離される、アンテナ装置。
  27. 前記複数の結合型メタパターンは、前記複数のパッチアンテナパターンのうち一部により近い結合型メタパターンの一部と、前記複数のパッチアンテナパターンのうち他の一部により近い結合型メタパターンの一部とが交互に差し込まれた形状を有する、請求項２６に記載のアンテナ装置。
  28. 前記複数の結合型メタパターンはそれぞれ、前記複数の環状メタパターンのそれぞれよりも大きい、請求項２７に記載のアンテナ装置。
  29. 前記複数の環状メタパターンは、第１間隔を有するスペースが形成されるように配列され、
    前記複数の結合型メタパターンはそれぞれ、一部に互いに前記第１間隔と同一の間隔を有するスペースが形成されるように配列される、請求項２６に記載のアンテナ装置。
  30. 前記複数の結合型メタパターンの一方側は、前記複数の環状メタパターンから前記第１間隔だけ離隔配置され、
    前記複数の結合型メタパターンの他方側は、前記複数の環状メタパターンから前記第１間隔よりも長い第２間隔だけ離隔配置される、請求項２９に記載のアンテナ装置。
  31. 前記第２間隔は、前記複数の環状メタパターンと前記複数のパッチアンテナパターンの間の離隔距離よりも短い、請求項３０に記載のアンテナ装置。
  32. 前記複数の結合型メタパターン及び前記複数の環状メタパターンの間に複数のキャビティが形成されるよう配列され、
    前記複数のキャビティは、前記複数の結合型メタパターンに対してモザイク（ｍｏｓａｉｃ）の構造で配列される、請求項２６に記載のアンテナ装置。
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