KR100981143B1 - 집적회로 안테나 구조체 - Google Patents

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Abstract

집적회로(integrated circuit;IC) 안테나 구조체(antenna structure)는 다이(die), 패키지 기판(package substrate), 안테나 소자(antenna element), 그라운드 플레인(ground plane), 및 전송 라인(transmission line)을 포함한다. 안테나 소자는 다이 및/또는 패키지 기판 상에 있고 대략 1-1/4 밀리미터 내지 2-1/2 밀리미터의 범위에서의 길이를 가진다. 그라운드 플레인은 안테나 소자의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖는다. 전송 라인은 다이 및/또는 패키지 기판 상에 있고 제1 라인 및 제2 라인을 포함하며, 적어도 제1 라인은 안테나 소자에 전기적으로 결합된다.

Description

집적회로 안테나 구조체{AN INTEGRATED CIRCUIT ANTENNA STRUCTURE}
본 발명은 일반적으로는 무선 통신에 관련되고 더 상세하게는 무선 통신을 지원하기 위해 사용되는 집적 회로에 관련된다.
통신 시스템들은 무선 및/또는 유선 통신 장치들 사이에 무선 및 유선 통신을 지원하는 것으로 알려져 있다. 그러한 통신 시스템들은 국내 내지 국제 셀룰러 전화 통신 시스템으로부터 인터넷이나, 포인트-투-포인트 가정용 무선 네트워크(point-to-point in-home wireless networks) 또는 RFID(radio frequency identification) 시스템들에 이른다. 각 형태의 통신 시스템은 하나 또는 그 이상의 통신 표준을 준수하여 제조되고 또한 그렇게 운용된다. 예를 들어, 무선 통신 시스템들은, RFID, IEEE 802.11, 블루투스(Bluetooth), AMPS(advanced mobile phone services), 디지털 AMPS, GSM(global system for mobile communications), CDMA(code division multiple access), LMDS(local multi-point distribution systems), MMDS(multi-channel-multi-point distribution systems), 및/또는 각각의 변형들을 포함하는 하나 또는 그 이상의 표준들을 준수하여 동작할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
무선 통신 시스템의 유형에 의존하여, 셀룰러 전화기, 양 방향 무선장치(two-way radio), 개인 디지털 보조장치(personal digital assistant;PDA), 개인용 컴퓨터(personal computer;PC), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 가정용 오락기기(home entertainment equipment), RFID 리더(reader), RFID 태그(tag) 등과 같은 무선 통신 장치는 직접적으로 또는 간접적으로 다른 무선 장치들과 통신한다. 직접적인 통신들(또한 포인트-투-포인트 통신들로 알려진)을 위하여, 참여하는(participating) 무선 통신 장치들은 그들의 수신기들 및 송신기들을 동일한 채널 또는 채널들(예를 들면, 무선 통신 시스템의 복수의 무선 주파수(RF) 반송파들(carriers) 중의 하나 또는 몇몇 시스템들을 위한 특정 RF 주파수)에 동조(tune)하고 그 채널(들)을 통해 통신한다. 간접적인 무선 통신들을 위하여, 각 무선 통신 장치는 관련(associated) 기지국(base station)(예를 들면, 셀룰러 서비스(cellular services) 용) 및/또는 관련 억세스 포인트(access point)(예를 들면, 가정용 또는 실내용 무선 통신망을 위한)과 할당된 채널을 통하여 직접적으로 통신한다. 무선 통신 장치들 사이의 통신 연결을 완성하기 위해, 관련 기지국들 및/또는 관련 억세스 포인트들은, 시스템 제어기(system controller)를 통하여, 공중 교환 전화망(public switch telephone network)을 통하여, 인터넷을 통하여, 및/또는 몇몇의 다른 광역 통신망(wide area network)을 통하여, 서로 간에 직접적으로 통신한다.
무선 통신들에 참여하기 위한 각각의 무선 통신 장치에 있어서, 그것은 내장 무선 송수신기(built-in radio transceiver)(즉, 수신기 및 송신기(receiver and transmitter))를 포함하거나 관련 무선 송수신기(예를 들면, 가정용 및/또는 실내용 무선 통신 망들을 위한 스테이션(station), RF 모뎀 등)에 결합된다. 알려진 바와 같이, 수신기는 안테나에 결합되고 저잡음 증폭기(low noise amplifier), 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 단들(intermediate frequency stages), 필터링 단(filtering stage), 및 데이터 복원 단(data recovery stage)을 포함한다. 저잡음 증폭기는 안테나를 통해 인바운드(inbound) RF 신호들을 수신하고 그 후 증폭한다. 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 단들은 증폭된 RF 신호를 기저대역 신호들 또는 중간 주파수(IF) 신호들)로 변환하기 위해 하나 또는 그 이상의 국부 발진들과 믹싱(mix)한다. 필터링 단(filtering stage)은 대역 신호들로부터 원치 않는 신호들을 감쇠시키고 필터링된 신호들을 생성하기 위해 기저대역 신호들 또는 IF 신호들을 필터링(filter)한다. 데이터 복원 단은 특정 무선 통신 표준에 따라 필터링된 신호들로부터 비가공 데이터(raw data)를 복원한다.
또한 알려진 바와 같이, 송신기는 데이터 변조 단, 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 단들, 및 전력 증폭기를 포함한다. 데이터 변조 단은 비가공 데이터를 특정 무선 통신 표준에 따라 기저대역 신호들로 변환한다. 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 단들은 RF 신호들을 생성하기 위해 그 기저대역 신호들을 하나 또는 그 이상의 국부 발진들과 믹싱한다. 전력 증폭기는 안테나를 통한 전송(transmission)에 앞서 RF 신호들을 증폭한다.
현재, 무선 통신들은 허가 또는 비허가 주파수 스펙트럼들 내에서 일어난다. 예를 들면, WLAN(wireless local area network) 통신들은 900 MHz, 2.4 GHz 및 5 GHz의 비허가 공업용, 과학용, 및 의료용(Industrial, Scientific, and Medical;ISM) 주파수 스펙트럼 내에서 일어난다. ISM 주파수 스펙트럼은 비허가이지만, 전력, 변조 기법들, 및 안테나 이득에 있어서 제한이 있다. 다른 비허가 주파수 스펙트럼은 55-64 GHz의 V 대역(V-band)이다.
무선 통신의 무선 부분은 안테나로 시작하고 종료하므로, 적절하게 설계된 안테나 구조체는 무선 통신 장치들의 중요한 요소이다. 알려진 바와 같이, 안테나 구조체는 동작 주파수에서 희망 임피던스(예를 들면 50 오옴), 희망 동작 주파수에서 중심이 되는 희망 대역폭, 그리고 희망 길이(예를 들면, 모노폴 안테나(monopole antenna)용 동작 주파수의 1/4 파장)를 가지도록 설계된다. 더 알려진 바와 같이, 안테나 구조체는 단일 모노폴 또는 다이폴(dipole) 안테나, 다이버시티 안테나 구조체(diversity antenna structure), 동일한 편파(same polarization), 상이한 편파(different polarization), 및/또는 어떤 개수의 다른 전자기적 특징들을 포함할 수 있다.
RF 송수신기들용의 한가지 대중적인 안테나 구조체는 3차원 공중 헬릭스 안테나(in-air helix antenna)이고, 이는 확장된 스프링과 유사하다. 공중 헬릭스 안테나는 자기 무지향성 모노폴 안테나(magnetic omni-directional mono pole antenna)를 제공한다. 3차원 안테나들의 다른 유형들은 직사각형(rectangular shape), 혼(horn) 형태 등의 개구면 안테나들(aperture antennas); 원뿔(conical)형, 원통(cylinder)형, 타원(elliptical)형 등을 갖는 3차원 다이폴 안테나들; 및 평면 리플렉터(reflector), 코너(corner) 리플렉터, 또는 접시형(parabolic) 리플 렉터를 갖는 리플렉터 안테나들을 포함한다. 그러한 3차원 안테나들에서의 이슈는 그들이 실질적으로 집적회로의 2차원 공간에서 및/또는 IC를 지지하는 인쇄회로기판(printed circuit board;PCB) 상에서 구현될 수 없다는 것이다.
2차원 안테나들은 미앤더링 패턴(meanderign pattern) 또는 마이크로 스트립(micro strip) 구성(configuration)을 포함하는 것으로 알려져 있다. 효율적인 안테나 동작을 위해, 안테나의 길이는 모노폴 안테나에 있어서 1/4 파장 그리고 다이폴 안테나에 있어서는 1/2 파장이어야 하고, 여기서 파장(λ) = c/f이고, c는 빛의 속도이며 f는 주파수이다. 예를 들면, 900 MHz에서 1/4 파장 안테나는 대략 8.3 센티미터의 총 길이(즉, 0.25*(3x108m/s)/(900x106c/s) = 0.25x33cm, 여기서 m/s는 초당 미터이고 c/s는 초당 싸이클이다)를 갖는다. 다른 예로서, 2400 MHz에서 1/4 파장 안테나는 대략 3.1 cm의 총 길이(즉, 0.25*(3x108m/s)/(2.4x109c/s) = 0.25x12.5cm)를 갖는다. 안테나 크기 때문에, 그와 같은 것은, 수백만 개의 트랜지스터들을 갖는 상대적으로 복잡한 IC는 2 내지 20 밀리미터 x 2 내지 20 밀리미터의 크기를 가지므로, 칩 상에 구현될 수 없다.
IC 제조 기술이 계속해서 발전되고, IC들은 트랜지스터들이 점점더 많아짐에 따라 점점더 작아질 것이다. 반면 이들 발전은 전자 장치들의 크기에 있어서 감소를 허용하는 반면, 그것은 신호들, 데이터, 클록 신호들, 동작 명령들 등을 장치의 복수의 IC들에게 및 IC들로부터 제공하고 받는 것의 설계 도전을 제공한다. 현재, 이는 IC 패키징 및 다중 층(layer) PCB들에서의 개선들에 의해 어드레싱된다. 예를 들면, IC들은 작은 공간(예를 들면, 2 내지 20 밀리미터 x 2 내지 20 밀리미터)에서 100-200 핀들의 볼 그리드 어레이(ball-grid array)를 포함할 수 있다. 다중 층 PCB는 PCB 상에 적어도 하나의 다른 요소로 라우팅하기 위해 IC의 핀들 각각의 하나에 대한 트레이스(trace)를 포함한다. 명백히, IC들 사이의 통신에서의 발전들은 IC 제조에서 도래할 발전들을 적합하게 지원할 필요가 있다.
그러므로, 집적 회로 안테나 구조체 및 그에 의한 무선 어플리케이션들에 대한 요구가 존재한다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 상기한 종래의 문제를 개선하기 위한 집적회로 안테나 구조체(integrated circuit antenna structure)를 제공하는 것에 있다.
본 발명 이하의 도면들의 간단한 설명, 발명의 상세한 설명 및 청구항들에서 더 설명되는 장치 및 동작의 방법들로 특징지어진다.
본 발명의 일 측면에 따라, 온칩 안테나 구조체(on-chip antenna structure)는:
다이(die) 상에 안테나 소자(antenna element)를 포함하되, 상기 안테나 소자는 대략 1-1/4 밀리미터 내지 2-1/2 밀리미터 범위에서의 길이를 가지며;
상기 안테나 소자의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖는 그라운드 플레인(ground plane)을 포함하되, 상기 그라운드 플레인은 제1 축 관점(axial perspective)에서 상기 안테나 소자에 대해 실질적으로(substantially) 평행하며 상기 그라운드 플레인은 제2 축 관점에서 상기 안테나 소자에 대해 실질적으로 병치(co-locate)되며;
상기 다이 상에 전송 라인(transmission line)을 포함하되, 상기 전송 라인은 제1 라인 및 제2 라인을 가지며, 상기 제1 라인은 상기 제2 라인에 실질적으로 평행하며, 적어도 상기 제1 라인은 상기 안테나 소자에 전기적으로 결합된다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
수평 다이폴 안테나(horizontal dipole antenna); 및
수직 다이폴 안테나(vertical dipole antenna) 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
개별(discrete) 안테나 구조체를 제공하기 위한 복수의 미소 안테나들(infinitesimal antennas); 및
상기 개별 안테나 구조체를 제공하기 위한 복수의 소형 안테나들(small antenna) 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는 연속 안테나 구조체(continuous antenna structure)를 제공하기 위해 복수의 마이크로 스트립들(micro-strips) 중의 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
제1 금속층(metal layer) 상의 제1 실질적 인클로즈 금속 트레이스(substantially enclosed metal trace);
제2 금속층 상의 제2 실질적 인클로즈 금속 트레이스; 및
헬리컬 안테나 구조체(helical antenna structure)를 제공하기 위해 상기 제1 실질적 인클로즈 금속 트레이스를 상기 제2 실질적 인클로즈 금속 트레이스에 결합하는 비아(via)를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따라, 온패키지 기판 안테나 구조체(on-package substrate antenna structure)는:
패키지 기판 상에 안테나 소자(antenna element)를 포함하되, 상기 안테나 소자는 대략 1-1/4 밀리미터 내지 2-1/2의 범위에서의 길이를 가지며;
상기 안테나 소자의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖는 그라운드 플레인(ground plane)을 포함하며, 상기 그라운드 플레인은 제1 축 관점(axial perspective)에서 상기 안테나 소자에 대해 실질적으로(substantially) 평행하며 상기 그라운드 플레인은 제2 축 관점에서 상기 안테나 소자에 실질적으로 병치(co-located)되며;
상기 패키지 기판 상에 전송 라인(transmission line)을 포함하되, 상기 전송 라인은 제1 라인 및 제2 라인을 포함하며, 상기 제1 라인은 상기 제2 라인에 실질적으로 평행하며, 적어도 상기 제1 라인은 상기 안테나 소자에 전기적으로 결합된다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
수평 다이폴 안테나(horizontal dipole antenna); 및
수직 다이폴 안테나(vertical dipole antenna) 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
개별(discrete) 안테나 구조체를 제공하기 위한 복수의 미소 안테나들(infinitesimal antennas); 및
상기 개별 안테나 구조체를 제공하기 위한 복수의 소형 안테나(small antenna) 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는 연속(continuous) 안테나 구조체를 제공하기 위해 복수의 마이크로 스트립들 중의 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
제1 금속층(metal layer) 상의 제1 실질적 인클로즈 금속 트레이스;
제2 금속층 상의 제2 실질적 인클로즈 금속 트레이스; 및
헬리컬 안테나 구조체를 제공하기 위해 상기 제1 실질적 인클로즈 금속 트레이스를 상기 제2 실질적 인클로즈 금속 트레이스에 결합하는 비아(via)를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따라, 집적회로(integrated circuit;IC) 안테나 구조체(antenna structure)는:
다이(die);
상기 다이를 지지하는 패키지 기판(package substrate);
상기 다이상에 적어도 부분적으로 안테나 소자(antenna element)를 포함하되, 상기 안테나 소자는 대략 1-1/4 밀리미터 내지 2-1/2 밀리미터의 범위에서의 길이를 가지며;
상기 안테나 소자의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖는 그라운드 플레인(ground plane)을 포함하되, 상기 그라운드 플레인은 제1 축 관점(axial perspective)에서 상기 안테나 소자에 대해 실질적으로(substantially) 평행하며 상기 그라운드 플레인은 제2 축 관점에서 상기 안테나 소자에 대해 실질적으로 병치(co-located)되며;
상기 다이 상에 적어도 부분적으로 전송 라인(transmission line)을 포함하되, 상기 전송 라인은 제1 라인 및 제2 라인을 포함하며, 상기 제1 라인은 상기 제2 라인에 실질적으로 평행하며, 적어도 상기 제1 라인은 상기 안테나 소자에 전기적으로 결합된다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
상기 다이 상의 제1 안테나 섹션(antenna section); 및
상기 패키지 기판 상에 제2 안테나 섹션을 포함하되, 상기 제1 및 제2 안테나 섹션들은 대략 1-1/4 밀리미터 내지 2-1/2 밀리미터의 범위에서의 결합 길이(combined length)를 갖는다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
수평 다이폴 안테나; 및
수직 다이폴 안테나 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
개별 안테나 구조체를 제공하기 위한 복수의 미소 안테나들; 및
상기 개별 안테나 구조체를 제공하기 위한 복수의 소형 안테나들 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는 연속 안테나 구조체를 제공하기 위해 다중의 마이크로 스트립들 중의 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
상기 다이의 제1 금속층 상의 제1 실질적 인클로즈 금속 트레이스;
상기 다이의 제2 금속층 상의 제2 실질적 인클로즈 금속 트레이스; 및
헬리컬 안테나 구조체를 제공하기 위해 상기 제1 실질적 인클로즈 금속 트레이스를 상기 제2 실질적 인클로즈 금속 트레이스에 결합하는 비아(via)를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는 상기 패키지 기판의 다른 금속층 상의 제3 실질적 인클로즈 금속 트레이스; 및
헬리컬 안테나 구조체를 제공하기 위해 상기 제3 실질적 인클로즈 금속 트레이스를 상기 제2 실질적 인클로즈 금속 트레이스에 결합하는 상호결합 비아(interconnecting via)를 더 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따라, 집적회로(integrated circuit;IC) 안테나 구조체(antenna structure)는:
다이(die);
상기 다이를 지지하는 패키지 기판(package substrate);
상기 패키지 기판 상에 적어도 부분적으로 안테나 소자(antenna element)를 포함하되, 상기 안테나 소자는 대략 1-1/4 밀리미터 내지 2-1/2 밀리미터의 범위에서의 길이를 가지며;
상기 안테나 소자의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖는 그라운드 플레 인(ground plane)을 포함하며, 상기 그라운드 플레인은 제1 축 관점(axial perspective)에서 상기 안테나 소자에 대해 실질적으로(substantially) 평행하며 상기 그라운드 플레인은 제2 축 관점에서 상기 안테나 소자에 대해 실질적으로 병치(co-located)되며;
상기 패키지 기판 상에 적어도 부분적으로 전송 라인(transmission line)을 포함하며, 상기 전송 라인은 제1 라인 및 제2 라인을 포함하며, 상기 제1 라인은 상기 제2 라인에 실질적으로 평행하며, 적어도 상기 제1 라인은 상기 안테나 소자에 전기적으로 결합된다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
상기 다이 상의 제1 안테나 섹션; 및
상기 패키지 기판 상의 제2 안테나 섹션을 포함하되, 상기 제1 및 제2 안테나 섹션들은 대략 1-1/4 밀리미터 내지 2-1/2 밀리미터의 범위에서 결합된 길이를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
수평 다이폴 안테나; 및
수직 다이폴 안테나 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
개별 안테나 구조체를 제공하기 위한 복수의 미소 안테나들; 및
상기 개별 안테나 구조체를 제공하기 위한 복수의 소형 안테나들 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나는 연속 안테나 구조체를 제공하기 위해 복수의 마이크로 스트림들 중의 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는:
상기 패키지 기판의 제1 금속층 상의 제1 실질적 인클로즈 금속 트레이스;
상기 패키지 기판의 제2 금속층 상의 제2 실질적 인클로즈 금속 트레이스; 및
헬리컬 안테나 구조체를 제공하기 위해 상기 제1 실질적 인클로즈 금속 트레이스를 상기 제2 실질적 인클로즈 금속 트레이스에 결합하는 비아를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안테나 소자는 상기 다이의 다른 금속층 상의 제3 실질적 인클로즈 금속 트레이스; 및
헬리컬 안테나 구조체를 제공하기 위해 상기 제3 실질적 인클로즈 금속 트레이스를 상기 제2 실질적 인클로즈 금속 트레이스에 결합하는 상호결합 비아를 더 포함한다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부되는 도면들을 참조하여 설명되는 본 발명의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
본 발명은 집적회로 안테나 구조체를 제공함으로써, 종래 안테나 크기 때문에, 다수의 트랜지스터들을 갖는 상대적으로 복잡한 IC가 칩 상에 구현될 수 없는 어려움을 해결하고, 그리하여, IC들 사이의 통신에서의 발전들이 IC 제조에서 도래 할 발전들을 적합하게 지원할 필요를 충족시킬 수 있다.
도 1은 장치 기판(12) 및 복수의 집적회로들(IC)(14-20)을 포함하는 장치(10)의 일 실시예의 블록 다이어그램이다. IC들(14-20) 각각은 패키지 기판(22-28) 및 다이(30-36)을 포함한다. IC들(14 및 16)의 다이들(30 및 32)은 안테나 구조체(38, 40), 무선 주파수(RF) 송수신기(46, 48) 및 기능 회로(54, 56)를 포함한다. IC들(18 및 20)의 다이들(34 및 36)은 RF 송수신기(50, 52) 및 기능 회로(58, 60)를 포함한다. IC들(18 및 20)의 패키지 기판들(26 및 28)은 RF 송수신기(50, 52)에 결합되는 안테나 구조체(42, 44)를 포함한다.
장치(10)는 집적회로들을 포함하는 전자 장비(electronic equipment)의 어떤 유형일 수 있다. 예를 들면, 장치(10)는 개인용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨터, WLAN(wireless local area network) 억세스 포인트, WLAN 스테이션, 셀룰러 전화기, 오디오 오락 장치, 비디오 오락 장치, 비디오 게임 제어기 및/또는 콘솔, 무선장치, 무선 전화기, 케이블 셋톱박스, 위성 수신기, 네트워크 기반구조 장비, 셀룰러 전화기 기지국, 및 블루투스 헤드셋일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 따라서, 기능 회로(54-60)는 WLAN 기저대역 처리 모듈, WLAN RF 송수신기, 셀룰러 음성 기저대역 처리 모듈, 셀룰러 음성 RF 송수신기, 셀룰러 데이터 기저대역 처리 모듈, 셀룰러 데이터 RF 송수신기, LIC(local infrastructure communication) 기저대역 처리 모듈, 게이트웨이 처리 모듈, 라우터 처리 모듈, 게임 제어기 회로, 게임 콘솔 회로, 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 및 메모리 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 다이들(30-36)은 상보형 금속 산화 실리콘(complimentary metal oxide semiconductor;CMOS) 기술을 사용하여 제조될 수 있으며 패키지 기판은 인쇄 회로 기판(printed circuit board;PCB)일 수 있다. 다른 실시예들에서, 다이들(30-36)은 갈륨-아세나이드(Gallium Arsenide) 기술, 실리콘-게르마늄 기술, 바이폴라, 바이-CMOS, 및/또는 다른 어떤 유형의 IC 제조 기법을 사용하여 제조될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 패키지 기판(22-28)은 PCB, 섬유유리(fiberglass) 기판, 플라스틱 기판, 및/또는 어떤 다른 비전도성 물질의 기판일 수 있다. 만약 안테나 구조체가 다이상에 있다면, 패키지 기판은 단순히 다이를 위한 지지용 구조체로서 기능하고 극히 적은 트레이스들(traces)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, RF 송수신기들(46-52)은 국부 무선 통신(local wireless communication)(예를 들면, IC 대 IC 통신)을 제공한다. 이 실시예에서, 하나의 IC의 기능적 회로가 다른 IC의 다른 기능적 회로에 통신하기 위한 정보(예를 들면, 데이터, 동작 명령들, 파일들 등)을 가질 때, 제1 IC의 RF 송수신기는 제2 IC의 RF 송수신기로 무선 경로를 통해 그 정보를 전달한다. 이러한 방법으로, IC 대 IC 통신들의 일부 내지 모두는 무선으로 될 수 있다. 그와 같이, 장치 기판(12)이 IC들(14-20) 사이에서 통신 경로들을 제공하기 위해 극히 적은 전도성 트레이스들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 장치 기판(12)은 섬유유리 기판, 플라스틱 기판, 및/또는 어떤 다른 비전도성 물질의 기판일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 IC의 기저대역 처리 모듈은 아웃바운드 데이터(예를 들 면, 데이터, 동작 명령들, 파일들 등)를 아웃바운드 심볼 스트림으로 변환한다. 아웃바운드 데이터의 아웃바운드 심볼 스트림으로의 변환은 진폭 변조(amplitude modulation;AM), 주파수 변조(frequency modulation;FM), 위상 변조(phase modulation;PM), 진폭 편이 변조(amplitude shift keying;ASK), 위상 편이 변조(phase shift keying;PSK), 직교(quadrature) PSK(QSK), 8-PSK, 주파수 편이 변조(frequency shift keying;FSK), 최소 편이 변조(minimum shift keying;MSK), 가우시안(Gaussian) MSK, 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation;QAM), 그들의 조합, 및/또는 그들의 변형들과 같은 하나 또는 그 이상의 데이터 변조 스킴들에 따라 될 수 있다. 예를 들면, 아웃바운드 데이터의 아웃바운드 심볼 스트림으로의 변환은 스크램블링(scrambling), 인코딩(encoding), 펑쳐링(puncturing), 인터리빙(interleaving), 컨스텔레이션 매핑(constellation mapping), 변조, 주파수-시간 영역 변환(frequency to time domain conversion), 공간 시간 블록 인코딩(space-time block encoding), 공간 주파수 블록 인코딩(space-frequency block encoding), 빔성형(beamforming), 및 디지털 기저대역-IF 변환(digital baseband to IF conversion) 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
제1 IC의 RF 송수신기는 도 6-12 및 17-20을 참조하여 계속해서 설명될 아웃바운드 심볼 스트림을 아웃바운드 RF 신호로 변환한다. 제1 IC의 안테나 구조체는 RF 송수신기에 결합되고 아웃바운드 RF 신호를 송신하며, 대략 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역 내에서 반송파 주파수를 갖는다. 따라서, 안테나 구조체는 그 주파수 대역 내에서 동작하기 위한 전자기적 특징들을 포함한다. 안테나 구조체의 다양 한 실시예들은 도 21-70에서 설명될 것임을 주목하자. 60 GHz이상의 주파수 대역은 국부 통신들을 위해 사용될 수 있다는 것을 더 주목하자.
제2 IC의 안테나 구조체는 RF 신호를 인바운드 RF 신호로서 수신하고 그들을 제2 IC의 RF 송수신기로 제공한다. 도 6-12 및 17-20을 참조하여 계속해서 설명될 RF 송수신기는 인바운드 RF 신호를 인바운드 심볼 스트림으로 변환하고 인바운드 심볼 스트림을 제2 IC의 기저대역 처리 모듈로 제공한다. 제2 IC의 기저대역 처리 모듈은 인바운드 심볼 스트림을, AM, FM, PM, ASK, PSK, 직교 PSK(QSK), 8-PSK, FSK, MSK, GMSK, QAM, 그들의 조합, 및/또는 그들의 변형들과 같은 하나 또는 그 이상의 데이터 변조 스킴들에 따라 인바운드 데이터로 변환한다. 예를 들면, 인바운드 심볼 스트림의 인바운드 데이터로의 변환은 디스크램블링(descrambling), 디코딩(decoding), 디펑쳐링(depuncturing), 디인터리빙(deinterleaving), 컨스텔레이션 디매핑(constellation demapping), 복조(demodulation), 시간-주파수 영역 변환(time to frequency domain conversion), 공간 시간 블록 디코딩(space-time block decoding), 공간 주파수 블록 디코딩(space-frequency block decoding), 디-빔성형(de-beamforming), 및 IF-디지털 기저대역 변환(IF to digital baseband conversion) 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 IC들의 기저대역 처리 모듈들은 RF 송수신기들과 동일한 다이 상에 있을 수 있거나 각각의 IC 내에서의 상이한 다이 상에 있을 수 있다.
다른 실시예들에서, IC(14-20) 각각은, 주파수 오프셋(frequency offset), 위상 오프셋(phase offset), 웨이브 가이드들(wave-guides)(예를 들면, 대다수의 RF 에너지를 포함하기 위해 웨이브가이드들을 사용), 주파수 재사용 패턴들, 주파수 분할 멀티플렉싱, 시분할 멀티플렉싱, 널피크 다중 경로 페이딩(null-peak multiple path fading)(예를 들면, 신호 세기를 감쇠시키기 위한 널들에서의 IC들 및 신호 세기를 감쇠시키기 위한 피크들에서의 IC들), 주파수 호핑(frequency hopping), 확산 스펙트럼(spread spectrum), 공간 시간 오프셋들(space-time offsets), 및 공간 주파수 오프셋들(space-frequency offsets) 중의 하나 또는 그 이상을 사용하여 다중 동시적 RF 통신들을 지원하기 위해 다이 상의 및/또는 패키지 기판 상의 복수의 RF 송수신기들 및 안테나 구조체들을 포함할 수 있다. 장치(10)는 설명의 편의를 위해 제4 IC들(14-20)을 단지 포함하도록 도시되었지만, 실제 구현에 있어서는 그러한 제4 IC들보다 많거나 적게 포함할 수 있다.
도 2는 패키지 기판(80) 및 다이(82)를 포함하는 집적회로(IC)(70)의 일 실시예의 다이어그램이다. 다이는 기저대역 처리 모듈(78), RF 송수신기(76), 국부 안테나 구조체(72), 원격 안테나 구조체(74)를 포함한다. 기저대역 처리 모듈(78)은 단일 처리 장치 또는 복수의 처리 장치들일 수 있다. 그러한 처리 장치는 마이크로프로세서, 마이크로 컨트롤러, 디지털 신호 처리기, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 장치, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 프로그램가능 로직 장치, 상태 기계, 로직 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 회로의 하드 코딩(hard coding) 및/또는 동작 명령들에 근거하여 신호들(아날로그 및/또는 디지털)을 조작하는 어떤 장치일 수 있다. 처리 모듈(78)은 단일 메모리 장치, 복수의 메모리 장치들, 및/또는 처리 모듈(78)의 내장된 회로일 수 있는 관련 메모리 및/또는 메모리 구성요 소를 가질 수 있다. 그러한 메모리 장치는 읽기 전용 메모리, 랜덤 억세스 메모리, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 스태틱 메모리, 다이나믹 메모리, 플래쉬 메모리, 캐쉬 메모리, 및/또는 디지털 정보를 조장하는 어떤 장치일 수 있다. 처리 모듈(78)이 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로 중의 하나 또는 그 이상을 구현할 때, 상응하는 동작 명령들을 저장하는 메모리 및/또는 메모리 구성요소는 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하는 회로 내에 내장되거나 외부에 있을 수 있음을 주목하자. 나아가, 메모리 구성요소는 저장하고, 처리 모듈(들)은 도 2-20에 도시된 단계들 및/또는 기능들 중의 적어도 일부에 상응하는 하드 코딩 및/또는 동작 명령들을 실행함을 주목하자.
일 실시예에서, IC(70)는 국부 및 원격 통신들을 지원하며, 여기서 국부 통신들은 매우 짧은 범위(예를 들면, 0.5 미터보다 짧은 범위)의 통신들이고 원격 통신들은 보다 긴 범위(예를 들면, 1 미터보다 더 긴 범위)의 통신들이다. 예를 들면, 국부 통신들은 장치 내에서의 IC-IC 통신들, IC-기판 통신들, 및/또는 기판-기판 통신들일 수 있고 원격 통신들은 셀룰러 전화기 통신들, WLAN 통신들, 블루투스 피코넷(piconet) 통신들, 워키토키 통신들 등일 수 있다. 나아가, 원격 통신들의 내용은 그래픽들, 디지털화된(digitized) 음성 신호들, 디지털화된 오디오 신호들, 디지털화된 비디오 신호들, 및/또는 아웃바운드 텍스트 신호들을 포함할 수 있다.
국부 통신을 지원하기 위해, 기저대역 처리 모듈(78)은 국부 아웃바운드 데이터를 국부 아웃바운드 심볼 스트림으로 변환한다. 국부 아웃바운드 데이터의 국부 아웃바운드 심볼 스트림으로의 변환은 AM, FM, PM, ASK, PSK, 직교 PSK(QSK), 8-PSK, FSK, MSK, GMSK, QAM, 그들의 조합, 및/또는 그들의 변경들과 같은 하나 또는 그 이상의 데이터 변조 스킴들을 따라 될 수 있다. 예를 들면, 아웃바운드 데이터의 아웃바운드 심볼 스트림으로의 변환은 스크림블링, 인코딩, 펑쳐링, 인터리빙, 컨스텔레이션 매핑, 변조, 주파수-시간 영역 변환, 공간 시간 블록 인코딩, 공간 주파수 블록 인코딩, 빔성형, 및 디지털 기저대역-IF 변환 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
RF 송수신기(76)는 국부 아웃바운드 심볼 스트림을 국부 아웃바운드 RF 신호로 변환하고 그것을 국부 안테나 구조체(72)로 제공한다. RF 송수신기(76)의 다양한 실시예들은 도 11 및 12를 참조하여 설명될 것이다.
국부 안테나 구조체(72)는 대략 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역 내에서 국부 아웃바운드 RF 신호들(84)을 전송한다. 따라서, 국부 안테나 구조체(72)는 그 주파수 대역 내에서 동작하기 위해 전자기적 특징들을 포함한다. 안테나 구조체의 다양한 실시예들은 도 21-70에서 설명될 것임을 주목하자. 60 GHz 이상의 주파수 대역은 국부 통신들을 위해 사용될 수 있음을 더 주목하자.
국부 인바운드 신호들에 대해, 국부 안테나 구조체(72)는 국부 인바운드 RF 신호들(84)을 수신하고, 국부 인바운드 RF 신호(84)는 대략 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역 내에서 반송파 주파수를 갖는다. 국부 안테나 구조체(72)는 RF 송수신기에 국부 인바운드 RF 신호(84)를 제공하며, RF 송수신기는 국부 인바운드 RF 신호를 국부 인바운드 심볼 스트림으로 변환한다.
기저대역 처리 모듈(78)은 국부 인바운드 심볼 스트림을 AM, FM, PM, ASK, PSK, 직교 PSK(QSK), 8-PSK, FSK, MSK, GMSK, QAM, 그들의 조합, 및/또는 그들의 변경들과 같은 하나 또는 그 이상의 데이터 변조 스킴들에 따라 국부 인바운드 데이터로 변환한다. 예를 들면, 인바운드 심볼 스트림의 인바운드 데이터로의 변환은 디스크램블링, 디코딩, 디펑쳐링, 디인터리빙, 컨스텔레이션 디매핑, 복조, 시간-주파수 영역 변환, 공간 시간 블록 디코딩, 공간 주파수 블록 디코딩, 디-빔성형, 및 IF-디지털 기저대역 변환 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
원격 통신을 지원하기 위해, 기저대역 처리 모듈(78)은 원격 아웃바운드 데이터를 원격 아웃바운드 심볼 스트림으로 변환한다. 원격 아웃바운드 데이터의 원격 아웃바운드 심볼 스트림으로의 변환은 AM, FM, PM, ASK, PSK, 직교 PSK(QSK), 8-PSK, FSK, MSK, GMSK, QAM, 그들의 조합, 및/또는 그들의 변경들과 같은 하나 또는 그 이상의 데이터 변조 스킴들에 따라 될 수 있다. 예를 들면, 아웃바운드 데이터의 아웃바운드 심볼 스트림으로의 변환은 스크램블링, 인코딩, 펑쳐링, 인터리빙, 컨스텔레이션 매핑, 변조, 주파수-시간 영역 변환, 공간 시간 블록 인코딩, 공간 주파수 블록 인코딩, 빔성형, 및 디지털 기저대역-IF 변환 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
RF 송수신기(76)는 원격 아웃바운드 심볼 스트림을 원격 아웃바운드 RF 신호로 변환하고 그것을 원격 안테나 구조체(74)에 제공한다. 원격 안테나 구조체(74)는 주파수 대역 내에서 원격 아웃바운드 RF 신호들(86)을 송신한다. 그 주파수 대역은 900 MHz, 1800 MHz, 2.4 GHz, 5 GHz, 또는 대략 55 GHz 내지 64 GHz일 수 있다. 따라서, 원격 안테나 구조체(74)는 그 주파수 대역 내에서 동작하기 위해 전자 기적 특징들을 포함한다. 안테나 구조체의 다양한 실시예들은 도 21-70에 설명될 것임을 주목하자.
원격 인바운드 신호들에 대해, 원격 안테나 구조체(74)는 원격 인바운드 RF 신호(86)를 수신하고, 원격 인바운드 RF 신호(86)는 그 주파수 대역 내에서 반송파 주파수를 갖는다. 원격 안테나 구조체(74)는 원격 인바운드 RF 신호(86)를 RF 송수신기로 제공하고, RF 송수신기는 원격 인바운드 RF 신호를 원격 인바운드 심볼 스트림으로 변환한다.
기저대역 처리 모듈(78)은 원격 인바운드 심볼 스트림을 AM, FM, PM, ASK, PSK, 직교 PSK(QSK), 8-PSK, FSK, MSK, GMSK, QAM, 그들의 조합, 및/또는 그들의 변경들과 같은 하나 또는 그 이상의 데이터 변조 스킴들에 따라 원격 인바운드 데이터로 변환한다. 예를 들면, 인바운드 심볼 스트림의 인바운드 데이터로의 변환은 디스크램블링, 디코딩, 디펑쳐링, 디인터리빙, 컨스텔레이션 디매핑, 복조, 시간-주파수 영역 변환, 공간 시간 블록 디코딩, 공간 주파수 블록 디코딩, 디-빔성형, 및 IF-디지털 기저대역 변환 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
도 3은 패키지 기판(80) 및 다이(82)을 포함하는 집적회로(70)의 일 실시예의 다이어그램이다. 이 실시예는 원격 안테나 구조체(74)가 패키지 기판(80) 상에 있다는 점을 제외하고는 도 2의 실시예와 유사하다. 따라서, IC(70)는 패키지 기판(80) 상에서의 원격 안테나 구조체(74)로부터 다이(82) 상에서의 RF 송수신기(76)까지의 연결을 포함한다.
도 4는 패키지 기판(80) 및 다이(82)를 포함하는 집적회로(70)의 일 실시예 의 다이어그램이다. 이 실시예는 국부 안테나 구조체(72)와 원격 안테나 구조체(74)가 패키지 기판(80) 상에 있다는 점을 제외하고는 도 2의 실시예와 유사하다. 따라서, IC(70)는 패키지 기판(80) 상에서의 원격 안테나 구조체(74)로부터 다이(82) 상에서의 RF 송수신기(76)까지의 연결 및 패키지 기판(72) 상에서의 국부 안테나 구조체(72)로부터 다이(82) 상에서의 RF 송수신기(76)까지의 연결들을 포함한다.
도 5는 복수의 기지국들 및/또는 억세스 포인트들(112, 116), 복수의 무선 통신 장치들(118-132) 및 네트워크 하드웨어 구성요소(134)를 포함하는 무선 통신 시스템(100)의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 네트워크 하드웨어(134)는 라우터, 스위치, 브리지, 모뎀, 시스템 제어기 등일 수 있으며, 통신 시스템(100)을 위하여 광역 네트워크 연결(142)을 제공함을 주목하자. 무선 통신 장치들(118-132)은, 내장(built in) 무선 송수신기를 포함하고/포함하거나 도 2-4에 예시된 것들과 같은 관련 무선 송수신기를 갖는 랩탑 호스트 컴퓨터들(118 및 126), 개인용 디지털 보조장치 호스트들(120 및 130), 개인용 컴퓨터 호스트들(124 및 132) 및/또는 셀룰러 전화기 호스트들(122 및 128)일 수 있음을 더 주목하자.
무선 통신 장치들(122, 123, 및 124)은 독립 기본 서비스 세트(independent basic service set;IBSS) 영역(109) 내에 위치하여 직접적으로 통신(즉, 포인트 대 포인트)하며, 도 2-4를 참조하면, IBSS는 원격 통신이다. 이러한 구성에서, 장치들(122, 123, 및 124)은 단지 서로간에 통신할 수 있다. 시스템(100) 내에서의 다른 무선 통신 장치들과 통신하기 위해서 또는 시스템(100)의 외부로 통신하기 위해 서, 장치들(122, 123, 및/또는 124)은 기지국들 또는 억세스 포인트들(112 또는 116) 중의 하나와 협력(affiliate)할 필요가 있다.
기지국들 또는 억세스 포인트들(112, 116)은 기본 서비스 세트(basic service set;BSS) 영역들(11 및 13) 각각 내에 위치하며 근거리 통신망 연결들(136, 138)을 통해 네트워크 하드웨어(134)에 동작적으로 결합된다. 그러한 연결은 기지국 또는 억세스 포인트(112, 116)에게 시스템(100) 내에서의 다른 장치들에 대한 연결성을 제공하며 WAN 연결(142)을 통해 다른 네트워크들에게 연결성을 제공한다. BSS(111 또는 113) 내에서의 무선 통신 장치들과 통신(예를 들면, 원격 통신들)하기 위해, 기지국들 또는 억세스 포인트들(112-116) 각각은 관련 안테나 또는 안테나 어레이를 갖는다. 예를 들어, 기지국 또는 억세스 포인트(112)는 무선 통신 장치들(118 및 120)과 무선으로 통신하는 한편 기지국 또는 억세스 포인트(116)는 무선 통신 장치들(126-132)과 무선으로 통신한다. 전형적으로, 무선 통신 장치들은 통신 시스템(100)으로부터 서비스들을 수신하기 위해 특정 기지국 또는 억세스 포인트(112, 116)에 등록(register)한다.
전형적으로, 기지국들은 셀룰러 전화기 시스템들 및 유사 유형 시스템들을 위해 사용되며, 한편 억세스 포인트들, 또는 마스터 송수신기들은 가정용 또는 시내용(in-building) 무선 네트워크들(예를 들면, IEEE 802.11 및 그들의 버전들, 블루투스, RFID, 및/또는 어떤 다른 유형의 무선 주파수 기반 네트워크 프로토콜)을 위해 사용된다. 통신 시스템의 특정 유형에 관계없이, 각 무선 통신 장치는 내장 무선장치(built-in radio)를 포함할 수 있고/있거나 무선장치에 결합된다. 무선 통 신 장치들의 하나 또는 그 이상은 RFID 리더 및/또는 RFID 태그를 포함할 수 있음을 주목하자.
도 6은 안테나 구조체(40-46) 및 RF 송수신기(46-52)를 포함하는 IC(14-20)의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 안테나 구조체(40-46)는 안테나(150) 및 전송 라인 회로(152)를 포함한다. RF 송수신기(46-52)는 송신/수신(T/R) 결합 모듈(154), 저잡음 증폭기(LNA)(156), 하향 변환 모듈(158), 및 상향 변환 모듈(160)을 포함한다.
안테나(150)는 도 21, 22, 28-32, 34-46, 53-56, 및 58-70 에 보여지는 안테나들 중의 어느 하나일 수 있으며, 인바운드 RF 신호를 수신하고 그것을 전송 라인 회로(152)에 제공한다. 전송 라인 회로(152)는 도 21, 22, 28-32, 34, 42-50, 53-56, 및 58-70에서 보여지는 바와 같은 전송 라인, 트랜스포머, 및 임피던스 정합 회로 중의 하나 또는 그 이상이며 RF 신호를 RF 송수신기(46-52)의 T/R 결합 모듈(154)에 제공한다. 안테나 구조체(40-46)는 다이 상에, 패키지 기판 상에 있거나, 그들의 결합일 수 있다. 예를 들면, 안테나(150)는 패키지 기판 상에 있을 수 있는 반면 전송 라인 회로는 다이 상에 있을 수 있다.
T/R 결합 모듈(154)은 T/R 스위치, 또는 트랜스포머 밸룬(transformer balun)일 수 있으며, 인바운드 RF 신호(162)를 LNA(156)으로 제공한다. LNA(156)는 증폭된 인바운드 RF 신호를 생성하기 위해 인바운드 RF 신호(156)를 증폭한다. 하향 변환 모듈(158)은 수신 국부 발진(166)에 근거하여 증폭된 인바운드 RF 신호를 인바운드 심볼 스트림(164)으로 변환한다. 일 실시예에서, 하향 변환 모듈(158)은 수신 국부 발진(166)이 인바운드 RF 신호의 반송파 주파수에 상응하는 주파수를 갖도록 직접 변환 토폴로지(topology)를 포함한다. 다른 실시예에서, 하향 변환 모듈(158)은 수퍼헤테로다인(superheterodyne) 토폴로지를 포함한다. 인바운드 RF 신호(162) 및 인바운드 심볼 스트림(164)이 미분(differential) 신호들로서 보여지고 있지만, 그들은 단일-엔드(single-ended) 신호들일 수 있음을 주목하자.
상향 변환 모듈(160)은 송신 국부 발진(170)에 근거하여 아웃바운드 심볼 스트림(168)을 아웃바운드 RF 신호(172)으로 변환한다. 상향 변환 모듈(160)의 다양한 실시예들은 계속해서 도 8-10을 참조하여 설명될 것이다. 이 실시예에서, 상향 변환 모듈(160)은 아웃바운드 RF 신호(172)를 직접적으로 T/R 결합 모듈(154)에 제공한다. 바꿔 말하면, 국부 통신을 위한 송신 전력이 매우 적으므로(예를 들면, <-25 dBm), 전력 증폭기는 필요하지 않다. 따라서, 상향 변환 모듈(160)은 직접적으로 T/R 결합 모듈(154)에 결합된다.
T/R 결합 모듈(154)은 아웃바운드 RF 신호(172)를 전송 라인 회로(152)로 제공하고, 전송 라인 회로(152)는 차례대로 아웃바운드 RF 신호(172)를 전송을 위해 안테나(150)로 제공한다.
도 7은 안테나 구조체(40-46) 및 RF 송수신기(46-52)를 포함하는 IC(14-20)의 다른 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 안테나 구조체(40-46)는 수신(RX) 안테나(184), 제2 전송 라인 회로(186), 송신(TX) 안테나(180), 및 제1 전송 라인 회로(182)를 포함한다. RF 송수신기(46-52)는 저잡음 증폭기(LNA)(156), 하향 변환 모듈(158), 및 상향 변환 모듈(160)을 포함한다.
RX 안테나(184)는 도 21, 22, 28-32, 34-46, 53-56, 및 58-70에 도시된 안테나들 중의 어느 하나일 수 있으며, 인바운드 RF 신호를 수신하고 그것을 제2 전송 라인 회로(186)로 제공한다. 제2 전송 라인 회로(186)는 도 21, 22, 28-32, 34, 42-50, 53-56, 및 58-70에서 도시된 바와 같은 전송 라인, 트랜스포머, 및 임피던스 정합회로 중의 하나 또는 그 이상을 포함하며, 인바운드 RF 신호(162)를 LNA(156)로 제공한다. LNA(156)는 증폭된 인바운드 RF 신호를 생성하기 위해 인바운드 RF 신호(156)를 증폭한다. 하향 변환 모듈(158)은 수신 국부 발진(166)에 근거하여 증폭된 인바운드 RF 신호를 인바운드 심볼 스트림(164)으로 변환한다.
상향 변환 모듈(160)은 송신 국부 발진(170)에 근거하여 아웃바운드 심볼 스트림(168)을 아웃바운드 RF 신호(172)로 변환한다. 상향 변환 모듈(160)은 아웃바운드 RF 신호(172)를 제1 전송 라인 회로(182)로 제공한다. 제1 전송 라인 회로(182)는 도 21, 22, 28-32, 34, 42-50, 53-56, 및 58-57에 보여지는 바와 같은 전송 라인, 트랜스포머, 임피던스 정합 회로 중의 하나 또는 그 이상을 포함하며 아웃바운드 RF 신호(172)를 전송을 위한 TX 안테나(180)에 제공한다. 안테나 구조체(40-46)는 다이 상에, 패키지 기판 상에 있거나, 그들의 결합일 수 있다. 예를 들면, RX 및/또는 TX 안테나(184 및/또는 180)는 패키지 기판일 수 이는 반면 전송 라인 회로들(182 및 186)은 다이 상에 있을 수 있다.
도 8은 제1 믹서(190), 제2 믹서(192), 90도 위상 편이 모듈(phase shift module), 조합 모듈(combining module)(194)을 포함하는 상향 변환 모듈(160)의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 이 실시예에서, 상향 변환 모듈(160)은 데 카르트 기반의 아웃바운드 심볼 스트림(Cartesian-based outbound symbol)(168)을 아웃바운드 RF 신호(172)로 변환한다.
이 실시예에서, 제1 믹서(190)는 제1 믹싱 신호를 생성하기 위해 아웃바운드 심볼 스트림(168)의 동상 성분(in-phase component)(196)을 송신 국부 발진(170)의 동상 성분과 믹싱한다. 제2 믹서(192)는 제2 믹싱 신호를 생성하기 위해 아웃바운드 심볼 스트림(169)의 쿼드러쳐(quadrature) 성분을 송신 국부 발진의 쿼드러쳐 성분과 믹싱한다. 조합 모듈(194)은 아웃바운드 RF 신호(172)를 생성하기 위해 제1 및 제2 믹싱 신호들을 조합한다.
예를 들면, 만약 I 성분(196)이
Figure 112007094781347-pat00001
로 포현되고, Q 성분(198)이
Figure 112007094781347-pat00002
로 표현되고, 국부 발진(170)의 I 성분이
Figure 112007094781347-pat00003
로 표현되고, 국부 발진(170)의 Q 성분이
Figure 112007094781347-pat00004
로 표현된다면, 제1 믹싱 신호는
Figure 112007094781347-pat00005
Figure 112007094781347-pat00006
이고 제2 믹싱 신호는
Figure 112007094781347-pat00007
Figure 112007094781347-pat00008
이다. 조합 모듈(194)은 그 후 아웃바운드 RF 신호(172)를 생성하기 위해 두 신호들을 조합하며, 아웃바운드 RF 신호(172)는
Figure 112007094781347-pat00009
로서 표현될 수 있다. 조합 모듈(194)은 차감 모듈, 필터링 모듈, 및/또는 제1 및 제2 믹싱 신호들로부터 아웃바운드 RF 신호를 생성하기 위한 다른 어떤 회로일 수 있다.
도 9는 발진 모듈(200)을 포함하는 상향 변환 모듈(160)의 일 실시예의 개략 적 블록 다이어그램이다. 이 실시예에서, 상향 변환 모듈(160)은 위상 변조 기반의 아웃바운드 심볼 스트림을 아웃바운드 RF 신호(172)로 변환한다.
동작시, 발진 모듈(200)은 위상 고정 루프(phase locked loop), 분수 분주형 합성기(fractional N synthesizer), 및/또는 다른 발진 생성 회로일 수 있으며, 아웃바운드 RF 신호(172)의 주파수에서 발진을 생성하기 위해 기준 발진으로서 송신 국부 발진(170)을 이용한다. 발진의 위상은 아웃바운드 RF 신호를 생성하기 위해 아웃바운드 심볼 스트림(168)의 위상 변조 정보(202)에 따라 조정된다.
도 10은 발진 모듈(200) 및 멀티플라이어(multiplier)(204)를 포함하는 상향 변환 모듈(160)의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 이 실시예에서, 상향 변환 모듈은 위상 및 진폭 변조 기반의 아웃바운드 심볼 스트림을 아웃바운드 RF 신호(172)로 변환한다.
동작시, 발진 모듈(200)은 위상 고정 루프, 분수 분주형 합성기, 및/또는 다른 발진 생성 회로일 수 있으며, 아웃바운드 RF 신호(172)의 주파수에서 변조를 생성하기 위해 기준 발진으로서 송신 국부 발진(170)을 이용한다. 발진의 위상은 위상 변조된 RF 신호를 생성하기 위해 아웃바운드 심볼 스트림(168)의 위상 변조 정보(202)에 따라 조정된다. 멀티플라이어(204)는 아웃바운드 RF 신호를 생성하기 위해 위상 변조된 RF 신호를 아웃바운드 심볼 스트림(168)의 진폭 변조 정보(206)에 곱한다.
도 11은 국부 안테나 구조체(72), 원격 안테나 구조체(74), RF 송수신기(76), 및 기저대역 처리 모듈(78)을 포함하는 IC(70)의 다른 실시예의 개략적 블 록 다이어그램이다. RF 송수신기(76)는 수신 섹션(210), 송신 섹션(212), 제1 결합 회로(214), 및 제2 결합 회로(216)를 포함한다.
이 실시예에서, 기저대역 처리 모듈(78)은 국부 아웃바운드 데이터(218)를 국부 아웃바운드 심볼 스트림(220)으로 변환한다. 제1 결합 회로(214)는 스위칭 네트워크, 스위치, 멀티플렉서, 및/도는 다른 어떤 유형의 선택 결합 회로(selecting couplig circuit)일 수 있으며, IC가 국부 통신 모드에 있을 때 국부 아웃바운드 심볼 스트림(220)으로 송신 섹션(212)으로 제공한다. 송신 섹션(212)은 도 8-10에 도시된 바와 같은 상향 변환 모듈을 포함할 수 있으며, 국부 아웃바운드 심볼 스트림을 국부 아웃바운드 RF 신호(222)로 변환한다. 제2 결합 회로(216)는 스위칭 네트워크, 스위치, 멀티플렉서, 및/또는 다른 어떤 유형의 선택 결합 회로일 수 있으며, IC가 국부 통신 모드에 있을 때 국부 아웃바운드 RF 신호(222)를 국부 통신 안테나 구조체(72)로 제공한다.
국부 통신 모드(242)시, 제2 결합 회로(216)는 또한 국부 통신 안테나 구조체(72)로부터 국부 인바운드 RF 신호(224)를 수신하고 그것을 수신 섹션(210)으로 제공한다. 수신 섹션(210)은 국부 인바운드 RF 신호(224)를 국부 인바운드 심볼 스트림(226)으로 변환한다. 제1 결합 회로(214)는 국부 인바운드 심볼 스트림(226)을 기저대역 처리 모듈(78)로 제공하며, 기저대역 처리 모듈(78)은 국부 인바운드 심볼 스트림(226)을 국부 인바운드 데이터(228)로 변환한다.
원격 통신 모드(242)시, 기저대역 처리 모듈(78)은 원격 아웃바운드 데이터(230)를 원격 아웃바운드 심볼 스트림(232)으로 변환한다. 제1 결합 회로(214)는 IC가 원격 통신 모드에 있을 때 원격 아웃바운드 심볼 스트림(232)을 송신 섹션(212)으로 제공한다. 송신 섹션(212)은 원격 아웃바운드 심볼 스트림(232)을 원격 아웃바운드 RF 신호(234)로 변환한다. 제2 결합 회로(216)는 원격 아웃바운드 RF 신호(234)를 원격 통신 안테나 구조체(74)로 제공한다.
원격 통신 모드시, 제2 결합 회로(216)는 또한 원격 통신 안테나 구조체(74)로부터 원격 인바운드 RF 신호(236)를 수신하고 그것을 수신 섹션(210)으로 제공한다. 수신 섹션(210)은 원격 인바운드 RF 신호(236)를 원격 인바운드 심볼 스트림(238)으로 변환한다. 제1 결합 회로(214)는 원격 인바운드 심볼 스트림(238)을 기저대역 처리 모듈(78)로 제공하고 원격 인바운드 심볼 스트림(238)을 원격 인바운드 데이터(240)로 변환한다. 국부 RF 신호(84)는 국부 인바운드 및 아웃바운드 RF 신호들(222 및 224)을 포함하고 원격 RF 신호(86)는 원격 인바운드 및 아웃바운드 RF 신호들(234 및 236)을 포함하는 것을 주목하자. 원격 인바운드 및 아웃바운드 데이터(230 및 240)는 그래픽들, 디지털화된 음성 신호들, 디지털화된 오디오 신호들, 디지털화된 비디오 신호들, 및 텍스트 신호들 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있고 국부 인바운드 및 아웃바운드 데이터(218 및 228)는 하나 또는 그 이상의 칩-칩 통신 데이터 및 칩-기판 통신 데이터를 포함한다.
도 12는 국부 안테나 구조체(72), 원격 안테나 구조체(74), RF 송수신기(76), 및 기저대역 처리 모듈(78)을 포함하는 IC(70)의 다른 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. RF 송수신기(76)는 국부 송신 섹션(250), 국부 수신 섹션(252), 원격 송신 섹션(254) 및 원격 수신 섹션(256)을 포함한다.
이 실시예에서, 기저대역 처리 모듈(78)은 국부 아웃바운드 데이터(218)를 국부 아웃바운드 심볼 스트림(220)으로 변환한다. 국부 송신 섹션(250)은 도 8-10에서 보여지는 바와 같은 상향 변환 모듈을 포함할 수 있으며, 국부 아웃바운드 심볼 스트림(220)을 국부 아웃바운드 RF 신호(222)로 변환한다/ 국부 송신 섹션(250)은 IC가 국부 통신 모드(242)에 있을 때 국부 아웃바운드 RF 신호(222)를 국부 통신 안테나 구조체(72)에 제공한다.
국부 통신 모드(242)시, 국부 수신 섹션(252)은 국부 통신 안테나 구조체(72)로부터 국부 인바운드 RF 신호(224)를 수신한다. 국부 수신 섹션(252)은 국부 인바운드 RF 신호(224)를 국부 인바운드 심볼 스트림(226)으로 변환한다. 기저대역 처리 모듈(78)은 국부 인바운드 심볼 스트림(26)을 국부 인바운드 데이터(228)로 변환한다.
원격 통신 모드(242)시, 기저대역 처리 모듈(78)은 원격 아웃바운드 데이터(230)를 원격 아웃바운드 심볼 스트림(232)으로 변환한다. 원격 송신 섹션(254)은 원격 아웃바운드 심볼 스트림(232)을 원격 아웃바운드 RF 신호(234)로 변환하고 그것을 원격 통신 안테나 구조체(74)로 제공한다.
원격 통신 모드시, 원격 수신 섹션(256)은 원격 통신 안테나 구조체(74)로부터 원격 인바운드 RF 신호(236)를 수신한다. 수신기 섹션(210)은 원격 인바운드 RF 신호(236)를 원격 인바운드 심볼 스트림(238)로 변환한다. 기저대역 처리 모듈(8)은 원격 인바운드 심볼 스트림(238)을 원격 인바운드 데이터(240)로 변환한다.
도 13은 패키지 기판(80) 및 다이(272)를 포함하는 집적회로(270)의 일 실시 예의 다이어그램이다. 다이(272)는 기저대역 처리 모듈(276), RF 송수신기(274), 국부 저 효율 안테나 구조체(local low efficiency antenna structure)(260), 국부 효율 안테나 구조체(local efficiency antenna structure)(262), 및 원격 안테나 구조체(74)를 포함한다. 기저대역 처리 모듈(276)은 단일 처리 장치 또는 복수의 처리 장치들일 수 있다. 그러한 처리 장치는 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 디지털 신호 처리기, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 장치, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 프로그램가능 로직 장치, 상태 기계, 로직 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 회로의 하드 코딩 및/또는 동작 명령들에 근거하여 신호들(아날로그 및/또는 디지털)을 조작하는 어떤 장치일 수 있다. 처리 모듈(276)은 관련 메모리 및/또는 메모리 구성요소를 가질 수 있으며, 그러한 관련 메모리 및/또는 메모리 구성요소는 단일 메모리 장치, 복수의 메모리 장치들, 및/또는 처리 모듈(276)의 내장 회로일 수 있다. 그러한 메모리 장치는 읽기 전용 메모리, 랜덤 억세스 메모리, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 스태틱 메모리, 다이나믹 메모리, 플래쉬 메모리, 캐쉬 메모리, 및/또는 디지털 정보를 저장하는 어떤 장치일 수 있다. 처리 모듈(276)이 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 통해 그의 기능들 중의 하나 또는 그 이상을 구현할 때, 상응하는 동작 명령들을 저장하는 메모리 및/또는 메모리 구성요소는 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하는 회로 내에 내장되거나 외부에 있을 수 있음을 주목하자. 나아가, 메모리 구성요소는 저장하고, 처리 모듈(276)은 도 13-22에 도시된 단계들 및/또는 기능들 중의 적어도 일부에 상응하는 하드 코딩 및/또는 동작 명령들 을 실행함을 주목하자.
일 실시예에서, IC(270)는 국부 저 데이터 레이트(local low data rate), 국부 고 데이터 레이트(local high data rate), 및 원격 통신들을 지원하며, 여기서 국부 통신들은 매우 짧은 거리(예를 들면, 0.5 미터보다 짧은)의 통신이고 원격 통신들은 보다 긴 거리(예를 들면, 1 미터보다 더 긴)의 통신이다. 예를 들면, 국부 통신들은 장치 내에서의 IC-IC 통신들, IC-기판 통신들, 및/또는 기판-기판 통신들일 수 있고 원격 통신들은 셀룰러 전화기 통신들, WLAN 통신들, 블루투스 피코넷 통신들, 워키토키 통신들 등일 수 있다. 나아가, 원격 통신들의 내용은 그래픽들, 디지털화된 음성 신호들, 디지털화된 오디오 신호들, 디지털화된 비디오 신호들, 및/또는 아웃바운드 텍스트 신호들을 포함할 수 있다.
저 데이터 레이트 또는 고 데이터 레이트 국부 통신을 지원하기 위해, 기저대역 처리 모듈(276)은 국부 아웃바운드 데이터를 국부 아웃바운드 심볼 스트림으로 변환한다. 국부 아웃바운드 데이터의 국부 아웃바운드 심볼 스트림으로의 변환은 AM, FM, PM, ASK, PSK, 직교 PSK(QSK), 8-PSK, FSK, MSK, GMSK, QAM, 그들의 조합, 및/또는 그들의 변경들과 같은 하나 또는 그 이상의 데이터 변조 스킴들에 따라 수행될 수 있다. 예를 들면, 아웃바운드 데이터의 아웃바운드 심볼 스트림으로의 변환은 스크램블링, 인코딩, 펑쳐링, 인터리빙, 컨스텔레이션 매핑, 변조, 주파수-시간 영역 변조, 공간 시간 블록 인코딩, 공간 주파수 블록 인코딩, 빔성형, 디지털 기저대역-IF 변환 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
RF 송수신기(274)는 저 데이터 레이트 또는 고 데이터 레이트 국부 아웃바운 드 심볼 스트림을 저 데이터 레이트 또는 고 데이터 국부 아웃바운드 RF 신호(264 또는 266)로 변환한다.
RF 송수신기(274)는 저 데이터 레이트 국부 아웃바운드 RF 신호(264)를 국부 저 효율 안테나 구조체(260)로 제공하고, 국부 저 효율 안테나 구조체(260)는 소형 안테나(small antenna)(예를 들면, 1/10 파장 이하의 길이) 또는 미소 안테나(infinitesimal antenna)(예를 들면, 1/50 파장 이하의 길이)를 포함할 수 있고, 고 데이터 레이트 국부 아웃바운드 RF 신호(288)를 국부 효율 안테나 구조체(262)로 제공하며, 1/4 파장 안테나 또는 1/2 파장 안테나를 포함할 수 있다.
국부 저 효율 안테나 구조체(260)는 약 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역 내에서 저 데이터 레이트 국부 아웃바운드 RF 신호(264)를 송신하며 국부 효율 안테나 구조체(262)는 동일 주파수 대역 내에서 고 데이터 국부 아웃바운드 RF 신호(266)를 송신한다. 따라서, 국부 안테나 구조체들(260 및 262)은 그 주파수 대역 내에서 동작하기 위한 전자기적 특징들을 포함한다. 안테나 구조체들(260 및/또는 262)의 다양한 실시예들은 도 21-70에 설명될 것임을 주목하자. 나아가 60 GHz 이상의 주파수 대역은 국부 통신들을 위해 사용될 수 있다는 것을 주목하자.
저 데이터 레이트 국부 인바운드 신호들에서, 국부 저 효율 안테나 구조체(260)는 저 데이터 레이트 국부 인바운드 RF 신호(264)를 수신하며, 저 데이터 레이트 국부 인바운드 RF 신호(264)는 대략 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역 내에서 반송파 주파수를 갖는다. 국부 저 효율 주파수 안테나 구조체(260)는 저 데이터 레이트 국부 인바운드 RF 신호(264)를 RF 송수신기(274)로 제공한다. 고 데이터 레이트 국부 인바운드 신호들에서, 국부 효율 안테나 구조체(262)는 대략 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역 내에서 반송파 주파수를 갖는 고 데이터 레이트 국부 인바운드 RF 신호(266)를 수신한다. 국부 효율 안테나 구조체(262)는 고 데이터 레이트 국부 인바운드 RF 신호(266)를 RF 송수신기(274)에 제공한다.
RF 송수신기(274)는 저 데이터 레이트 또는 고 데이터 국부 인바운드 RF 신호를 국부 인바운드 심볼 스트림으로 변환한다. 기저대역 처리 모듈(276)은 AM, FM, PM, ASK, PSK, 직교 PSK(QSK), 8-PSK, FSK, MSK, GMSK, QAM, 그들의 조합, 및/또는 그들의 변경들과 같은 하나 또는 그 이상의 변조 스킴들에 따라 국부 인바운드 심볼 스트림을 국부 인바운드 데이터로 변환한다. 예를 들면, 인바운드 심볼 스트림의 인바운드 데이터로의 변환은 디스크램블링, 디코딩, 디펑쳐링, 디인터리빙, 컨스텔레이션 디매핑, 복조, 시간-공간 영역 변환, 공간 시간 블록 디코딩, 공간 주파수 블록 디코딩, 디-빔성형, 및 IF-디지털 기저대역 변환 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
원격 통신을 지원하기 위해, 기저대역 처리 모듈(276)은 원격 아웃바운드 데이터를 원격 아웃바운드 심볼 스트림으로 변환한다. 원격 아웃바운드 데이터의 원격 아웃바운드 심볼 스트림으로의 변환은 AM, FM, PM, ASK, PSK, 직교 PSK(QSK), 8-PSK, FSK, MSK, GMSK, QAM, 그들의 조합, 및/또는 그들의 변경들과 같은 하나 또는 그 이상의 데이터 변조 스킴들에 따라 수행될 수 있다. 예를 들면, 아웃바운드 데이터의 아웃바운드 심볼 스트림으로의 변환은 스크램블링, 인코딩, 펑쳐링, 인터리빙, 컨스텔레이션 매핑, 변조, 주파수-시간 영역 변환, 공간 시간 블록 인코딩, 공간 주파수 블록 인코딩, 빔성형, 및 디지털 기저대역-IF 변환 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
RF 송수신기(274)는 원격 아웃바운드 심볼 스트림을 원격 아웃바운드 RF 신호(86)로 변환하고 그것을 원격 안테나 구조체(74)에 제공한다. 원격 안테나 구조체(740는 그 주파수 대역 내에서 원격 아웃바운드 RF 신호들(86)을 송신한다. 주파수 대역은 900 MHz, 1800 MHz, 2.4 GHz, 5 GHz, 또는 대략 55 GHz 내지 64 GHz일 수 있다. 따라서, 원격 안테나 구조체(74)는 그 주파수 대역 내에서 동작하기 위한 전자기적 특징들을 포함한다. 안테나 구조체의 다양한 실시예들은 도 21-70에서 설명될 것임을 주목하자.
원격 인바운드 신호들에 있어, 원격 안테나 구조체(74)는 원격 인바운드 RF 신호(86)를 수신하고, 원격 인바운드 RF 신호(86)는 그 주파수 대역 내에서 반송파 주파수를 갖는다. 원격 안테나 구조체(74)는 원격 인바운드 RF 신호(86)를 RF 송수신기(274)로 제공하고, RF 송수신기(274)는 원격 인바운드 RF 신호를 원격 인바운드 심볼 스트림으로 변환한다.
기저대역 처리 모듈(276)은 AM, FM, PM, ASK, PSK, 직교 PSK(QSK) 8-PSK, FSK, MSK, GMSK, QAM, 그들의조합, 및/또는 그들의 변경들과 같은 하나 또는 그 이상의 데이터 변조 스킴들에 따라 원격 인바운드 심볼 스트림을 원격 인바운드 데이터로 변환한다. 예를 들면, 인바운드 심볼 스트림의 인바운드 데이터로의 변환은 디스크램블링, 디코딩, 디펑쳐링, 디인터리빙, 컨스텔레이션 디매핑, 복조, 시간-주파수 영역 변환, 공간 시간 블록 디코딩, 공간 주파수 블록 디코딩, 디-빔성형, 및 IF-디지털 기저대역 변환 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
도 14는 패키지 기판(80) 및 다이(272)를 포함하는 집적회로(270)의 일 실시예의 다이어그램이다. 이 실시예는 원격 안테나 구조체(74)가 패키지 기판(80) 상에 있다는 점을 제외하고는 도 13의 실시예와 유사하다. 따라서, IC(270)는 패키지 기판(80) 상에서의 원격 안테나 구조체(74)로부터 다이(272) 상에서의 RF 송수신기(274)까지의 연결을 포함한다.
도 15는 패키지 기판(284) 및 다이(282)를 포함하는 집적회로(280)의 일 실시예의 다이어그램이다. 다이(282)는 제어 모듈(288), RF 송수신기(286), 복수의 안테나 구조체들(290)을 포함한다. 제어 모듈(288)은 단일 처리 장치 또는 복수의 처리 장치들일 수 있다. 그러한 처리 장치는 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 디지털 신호처리기, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 장치, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 프로그램가능 로직 장치, 상태 기계, 로직 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 회로의 하드 코딩 및/또는 동작 명령들에 근거하여 신호들(아날로그 및/또는 디지털)을 조작하는 어떤 장치일 수 있다. 제어 모듈은 관련 메모리 및/또는 메모리 구성요소를 가질 수 있고, 그러한 관련 메모리 및/또는 메모리 구성요소는 단일 메모리 장치, 복수의 메모리 장치들, 및/또는 제어 모듈의 내장된 회로일 수 있다. 그러한 메모리 장치는 읽기 전용 메모리, 랜덤 억세스 메모리, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 스태틱 메모리, 다이나믹 메모리, 플래쉬 메모리, 캐쉬 메모리, 및/또는 디지털 정보를 저장하는 어떤 장치일 수 있다. 제어 모듈이 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 통해 그의 기능들 중의 하 나 또는 그 이상을 구현할 때, 상응하는 동작 명령들을 저장하는 메모리 및/또는 메모리 구성요소는 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하는 회로 내에 내장되거나 외부에 있을 수 있음을 주목하자. 나아가, 메모리 구성요소는 저장하고, 제어 모듈은 도 15-20에 도시된 단계들 및/또는 기능들 중의 적어도 일부에 상응하는 하드 코딩 및/또는 동작 명령들을 실행함을 주목하자.
동작시, 제어 모듈(288)은 인바운드 RF 신호(292)를 RF 송수신기(286)에 제공하기 위해 복수의 안테나 구조체들(290) 중의 하나 또는 그 이상을 구성한다. 또한, 제어 모듈(288)은 RF 송수신기(286)로부터 아웃바운드 RF 신호(294)를 수신하기 위해 복수의 안테나 구조체들(290) 중의 하나 또는 그 이상을 구성한다. 이 실시예에서, 복수의 안테나 구조체들(290)은 다이(282) 상에 있다. 다른 실시예에서, 복수의 안테나 구조체들(290) 중의 제1 안테나 구조체는 다이(282) 상에 있고 복수의 안테나 구조체들(290) 중의 제2 안테나 구조체는 패키지 기판(284) 상에 있다. 복수의 안테나 구조체들(290) 중의 안테나 구조체는 도 21-70을 참조하여 설명될 임피던스 정합 회로, 안테나, 전송 라인 및 트랜스포머를 포함할 수 있다.
RF 송수신기(286)는 인바운드 RF 신호(292)를 인바운드 심볼 스트림으로 변환한다. 일 실시예에서, 인바운드 RF 신호(292)는 대략 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역에서 반송파 주파수를 갖는다. 또한, RF 송수신기(286)는 아웃바운드 심볼 스트림을 아웃바운드 RF 신호(294)로 변환하며, 아웃바운드 RF 신호(294)는 대략 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역에서 반송파 주파수를 갖는다.
도 16은 패키지 기판(284) 및 다이(282)를 포함하는 집적회로(280)의 일 실 시예의 다이어그램이다. 이 실시예는 복수의 안테나 구조체들(290)이 패키지 기판(284) 상에 있다는 점을 제외하고는 도 15의 실시예와 유사하다. 따라서, IC(280)는 패키지 기판(284) 상에서의 복수의 안테나 구조체들(290)로부터 다이(282) 상에서의 RF 송수신기(286)까지의 연결을 포함한다.
도 17은 기저대역 처리 모듈(300), RF 송수신기(286), 제어 모듈(288), 안테나 결합 회로(316), 및 복수의 안테나 구조체들(290)을 포함하는 IC(280)의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 기저대역 처리 모듈(300)은 단일 처리 장치 또는 복수의 처리 장치들일 수 있다. 그러한 처리 장치는 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 디지털 신호 처리기, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 장치, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 프로그램가능 로직 장치, 상태 기계, 로직 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 회로의 하드 코딩 및/또는 동작 명령들에 근거하여 신호들(아날로그 및/또는 디지털)을 조작하는 어떤 장치일 수 있다. 처리 모듈(276)은 관련 메모리 및/또는 메모리 구성요소를 가질 수 있으며, 단일 메모리 장치, 복수의 메모리 장치들 및/또는 처리 모듈(276)의 내장된 회로일 수 있다. 그러한 메모리 장치는 읽기 전용 메모리, 랜덤 억세스 메모리, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 스태틱 메모리, 다이나믹 메모리, 플래쉬 메모리, 캐쉬 메모리, 및/또는 디지털 정보를 저장하는 어떤 장치일 수 있다. 처리 모듈(276)이 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 통해 그의 기능들 중의 하나 또는 그 이상을 구현할 때, 상응하는 동작 명령들을 저장하는 메모리 및/또는 메모리 구성요소는 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하는 회로 내에 내장되거나 외부에 있을 수 있음을 주목하자. 나아가, 메모리 구성요소는 저장하고, 처리 모듈(276)은 도 13-20에 도시된 단계들 및/또는 기능들 중의 적어도 일부에 상응하는 하드 코딩 및/또는 동작 명령들을 실행함을 주목하자.
이 실시예에서, 제어 모듈(288)은 기저대역 처리 모듈(300)을 갖는 공유 처리 장치 또는 기저대역 처리 모듈(300)로부터 분리된 처리 장치일 수 있고, IC(280)를 다중입력 다중출력(multiple-input-multiple-output;MIMO) 통신 모드(336)에 놓는다. 이 모드에서, 기저대역 처리 모듈(300)은 아웃바운드 데이터(316)를 아웃바운드 아웃바운드 공간 시간 또는 공간 주파수 블록 인코딩된 심볼 스트림들(320)로 변환하기 위해 인코딩 모듈(302), 인터리빙 모듈(304), 복수의 심볼 매핑 모듈들(306), 복수의 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform;FFT) 모듈들(308), 공간 시간 또는 공간 주파수 블록 인코더(310)를 포함한다. 일 실시예에서, 인코딩 모듈(302)은 스크램블링, 인코딩, 펑쳐링, 및 다른 어떤 유형의 데이터 인코딩 중의 하나 또는 그 이상을 수행한다.
RF 송수신기(286)의 복수의 송신 섹션들(314)은 아웃바운드 공간 시간 또는 공간 주파수 블록 인코딩된 심볼 스트림들(320)을 복수의 아웃바운드 RF 신호들로 변환한다. 안테나 결합 회로(316)는 하나 또는 그 이상의 T/R 스위치들, 하나 또는 그 이상의 트랜스포머 밸룬들, 및/또는 하나 또는 그 이상의 스위칭 네트워크들을 포함할 수 있으며, 제어 모듈(288)에 의해 제공되는 MIMO 세팅(336)에 따라 복수의 아웃바운드 RF 신호들을 복수의 안테나 구조체들(290) 중 적어도 두 개에 제공한다. 복수의 안테나 구조체들(290) 중 적어도 두 개는 아웃바운드 RF 신호(294)와 같은 복수의 아웃바운드 RF 신호들을 전송한다.
복수의 안테나 구조체들(290)은 인바운드 RF 신호(292)를 수신하고, 인바운드 RF 신호(292)는 복수의 인바운드 RF 신호들을 포함한다. 복수의 안테나 구조체들 중의 적어도 두 개는 결합 회로(316)를 통해 RF 송수신기(286)의 복수의 수신 섹션들(312)에 결합된다. 수신 섹션들(312)은 복수의 인바운드 RF 신호들을 인바운드 공간 시간 또는 공간 주파수 블록 인코딩된 심볼 스트림들(322)로 변환한다.
기저대역 처리 모듈은 인바운드 공간 시간 또는 공간 주파수 블록 인코딩된 심볼 스트림들(322)을 인바운드 데이터(324)로 변환하기 위해 공간 시간 또는 공간 주파수 디코딩 모듈(326), 복수의 역 FFT(IFFT) 모듈들(328), 복수의 심볼 디매핑 모듈들(330), 디인터리빙 모듈(322), 디코딩 모듈(334)를 포함한다. 디코딩 모듈(334)은 디펑쳐링, 디코딩, 디스크램블링, 및 어떤 다른 유형의 데이터 디코딩 중의 하나 또는 그 이상을 수행할 수 있다.
도 18은 기저대역 처리 모듈(300), RF 송수신기(286), 제어 모듈(288), 안테나 결합 회로(316), 복수의 안테나 구조체들(290)을 포함하는 IC(280)의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 이 실시예에서, 제어 모듈(288)은 IC(280)을 다이버시티 모드(354)에 놓는다. 이 모드에서, 기저대역 처리 모듈(300)은 아웃바운드 데이터(316)를 아웃바운드 심볼 스트림(350)으로 변환하기 위해 인코딩 모듈(302), 인터리빙 모듈(304), 심볼 매핑 모듈(306), 및 고속 퓨리에 변환(FFT) 모듈(308)을 포함한다.
RF 송수신기(286)의 복수의 송신 섹션들 중의 하나는 아웃바운드 심볼 스트 림(320)을 아웃바운드 RF 신호(294)로 변환한다. 안테나 결합 회로(316)는 제어 모듈(288)에 의해 제공되는 다이버시티 세팅(354)에 따라 아웃바운드 RF 신호(294)를 복수의 안테나 구조체들(290) 중의 하나 또는 그 이상에 제공한다. 일 실시예에서, 복수의 안테나 구조체들(290)은 다중 경로 환경에서 RF 신호들을 수신 및/또는 송신하기 위해 물리적으로 1/4, 1/2, 3/4, 및/또는 1 파장 떨어진 간격을 갖는다.
복수의 안테나 구조체들(290)은 인바운드 RF 신호(292)를 수신한다. 복수의 안테나 구조체들 중의 적어도 하나는 결합 회로(316)를 통해 RF 송수신기(286)의 복수의 수신 섹션들(312) 중의 하나에 결합된다. 수신 섹션(312)은 인바운드 RF 신호(292)를 인바운드 심볼 스트림(352)으로 변환한다.
기저대역 처리 모듈(300)은 인바운드 인코딩된 심볼 스트림(352)을 인바운드 데이터(324)로 변환하기 위해 역 FFT(IFFT) 모듈(328), 심볼 디매핑 모듈(330), 디인터리빙 모듈(322), 및 디코딩 모듈(334)을 포함한다.
도 19는 기저대역 처리 모듈(300), RF 송수신기(286), 제어 모듈(288), 안테나 결합 회로(316), 및 복수의 안테나 구조체들(290)을 포함하는 IC(280)의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다.
이 실시예에서, 제어 모듈(288)은 IC(280)를 기저대역(BB) 빔성형 모드(366)에 놓는다. 이 모드에서, 기저대역 처리 모듈(300)은 아웃바운드 데이터(316)를 아웃바운드 빔성형된 인코딩된 심볼 스트림들(364)로 변환하기 위해 인코딩 모듈(302), 인터리빙 모듈(304), 복수의 심볼 매핑 모듈들(306), 복수의 FFT 모듈들(308), 및 빔성형 인코더(310)를 포함한다.
RF 송수신기(286)의 복수의 송신 섹션들(314)은 아웃바운드 빔성형된 인코딩된 심볼 스트림들(364)을 복수의 RF 신호들로 변환한다. 안테나 결합 회로(316)는 제어 모듈(288)에 의해 제공되는 빔성형 세팅(366)에 따라 복수의 안테나 구조체들(290) 중의 적어도 두 개에 복수의 아웃바운드 RF 신호들을 제공한다. 복수의 안테나 구조체들(290) 중의 적어도 두 개는 복수의 아웃바운드 RF 신호들을 아웃바운드 RF 신호(294)로서 전송한다.
복수의 안테나 구조체들(290)은 인바운드 RF 신호(292)를 수신하고, 인바운드 RF 신호(292)는 복수의 인바운드 RF 신호들을 포함한다. 복수의 안테나 구조체들 중의 적어도 두 개는 결합 회로(316)를 통해 RF 송수신기(286)의 복수의 수신 섹션들(312)에 결합된다. 수신 섹션들(312)은 복수의 인바운드 RF 신호들을 인바운드 빔성형된 인코딩된 심볼 스트림들(365)로 변환한다.
기저대역 처리 모듈은 인바운드 빔성형된 인코딩된 심볼 스트림들(365)을 인바운드 데이터(324)로 변환하기 위해 빔성형 디코딩 모듈(326), 복수의 IFFT 모듈들(328), 복수의 심볼 디매핑 모듈들(330), 디인터리빙 모듈(322), 디코딩 모듈(334)을 포함한다.
도 20은 기저대역 처리 모듈(300), RF 송수신기(286), 제어 모듈(288), 안테나 결합 회로(316), 및 복수의 안테나 구조체들(290)을 포함하는 IC(280)의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 이 실시예에서, 제어 모듈(288)은 IC(280)를 공중 빔성형 모드(in-air beamforming mode)(370)에 놓는다. 이 모드에서, 기저대역 처리 모듈(300)은 아웃바운드 데이터(316)를 아웃바운드 심볼 스트림(350)으로 변환하기 위해 인코딩 모듈(302), 인터리빙 모듈(304), 심볼 매핑 모듈(306), FFT 모듈(308)을 포함한다.
RF 송수신기(286)의 송신 섹션(376)은 아웃바운드 심볼 스트림(320)을 아웃바운드 RF 신호(294)의 위상 오프셋 아웃바운드 RF 신호들로 변환한다. 예를 들면, 하나의 위상 오프셋 아웃바운드 RF 신호는, 신호들의 결과적인 공중 결합이 40°에 있도록, 0°의 위상 오프셋을 가질 수 있고 다른 위상 오프셋 아웃바운드 RF 신호는 90°의 위상 오프셋을 가질 수 있다. 위상 오프셋을 제공하는 것에 더하여, 송신 섹션(376)은 원하는 위상 오프셋을 생성하기 위해 위상 오프셋 아웃바운드 RF 신호들의 진폭들을 조정할 수 있다. 안테나 결합 회로(316)는 제어 모듈(288)에 의해 제공되는 공중 빔성형 세팅(370)에 따라 복수의 안테나 구조체들(290) 중의 적어도 두 개에 위상 오프셋 아웃바운드 RF 신호들을 제공한다.
복수의 안테나 구조체들(290)은 인바운드 RF 신호(292)를 수신하고, 인바운드 RF 신호(292)는 복수의 인바운드 위상 오프셋 RF 신호들을 포함한다. 복수의 안테나 구조체들 중의 적어도 두 개는 결합 회로(316)를 통해 RF 송수신기(286)의 수신 섹션(378)에 결합된다. 수신 섹션(378)은 복수의 인바운드 위상 오프셋 RF 신호들을 인바운드 심볼 스트림(352)으로 변환한다.
기저대역 처리 모듈(300)은 인바운드 인코딩된 심볼 스트림(352)을 인바운드 데이터(324)로 변화하기 위해 IFFT 모듈(328), 심볼 디매핑 모듈(330), 디인터리빙 모듈(322), 및 디코딩 모듈(334)을 포함한다.
도 21 및 22는 안테나(380), 전송 라인(382) 및 트랜스포머(384)를 포함하는 복수의 안테나 구조체들(290)의 안테나 구조의 다양한 실시예들의 다이어그램들이다. 안테나(380)는 다이폴 안테나로서 보여지나 임의의 구성일 수 있다. 예를 들면, 안테나(380)는 도 35-47, 53, 54, 58-70에서 도시된 임의의 것일 수 있다. 전송 라인(382)은 안테나(380)의 임피던스에 실질적으로 정합하기 위해 튜닝된 전송 라인일 수 있고/있거나 임피던스 정합 회로를 포함할 수 있다. 도 21의 안테나 구조체(290-A)는 초 협대역(ultra narrow bandwidth)(예를 들면, 중심 주파수의 0.5% 미만)을 가지며 도 22의 안테나 구조체(290-B)는 협대역(중심 주파수의 약 5%)을 갖는다.
1/2 파장 또는 그보다 짧은 길이를 갖는 안테나의 대역폭은 주로 안테나의 앙호도(quality factor;Q)로 표시되고, 이는 수학적으로는 수학식 1에서와 같이 표현될 수 있고, 여기서 v0는 공진 주파수(resonant frequency)이고, 2δv는 두 개의 반전력 포인트들(예를 들면, 대역폭) 간의 주파수 차이이다.
Figure 112007094781347-pat00010
수학식 2는 안테나 구조체에 대한 기본 양호도를 제공하며, 여기서, R은 안테나 구조체의 저항이며, L은 안테나 구조체의 인덕턴스(inductance)이며, C는 안테나 구조체의 커패시터(capacitor)이다.
Figure 112007094781347-pat00011
그와 같이, 안테나 구조체의 저항, 인덕턴스, 및/또는 커패시턴스를 조정함에 의해, 대역폭이 제어될 수 있다. 특히, 양호도가 작으면 작을수록, 대역폭은 더 좁아진다. 현재의 논의에서, 도 22의 안테나 구조체(290-B)와 비교하여 도 21의 안테나 구조체(290-A)는 더 큰 저항 및 커패시터를 포함하고, 따라서 그것은 더 낮은 양호도를 갖는다. 커패시턴스는 주로 전송 라인(382)의 라인들의 거리 및 길이, 안테나(380)의 구성요소들 간의 거리, 및 안테나 구조체에 대해 부가되는 어떠한 커패시턴스에 의해 주로 수립되는 것을 주목하자. 전송 라인(382) 및 그러한 안테나(380)의 라인들은 IC 및/또는 패키지 기판의 동일 층 상에 및/또는 IC 및/또는 패키지 기판의 상이한 층들 상에 있을 수 있다는 것을 더 주목하자.
도 23은 희망 채널(400)의 반송파 주파수에서 중심되는 도 21 및 22의 안테나 구조체들(290-A 및 290-B)의 주파수 스펙트럼 다이어그램이며, 희망 채널(400)의 반송파 주파수는 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 범위에 있을 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 안테나 구조체(290-A)는 초 협대역(404)을 가지며 안테나 구조체(290-B)는 협대역(402)을 갖는다. 일 실시예에서, 안테나 구조체(290-A)는 송신 안테나 구조체를 위해 사용될 수 있는 한편 안테나 구조체(290-B)는 수신 안테나 구조체를 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 안테나 구조체(290-A)는 제1 편파(polarizatin)를 갖는 것이 가능할 수 있고 제2 안테나 구조체(290-B)는 제2 편파를 갖는 것이 가능할 수 있다.
다른 실시예에서, 양 안테나 구조체들(290-A 및 290-B)은 인바운드 RF 신호의 신호 결합을 위해 가능하게 될 수 있다. 이 실시예에서, 제1 및 제2 안테나 구조체들(290-A 및290-B)은 인바운드 RF 신호를 수신한다. 인바운드 RF 신호의 두 가지 표현들은 그 후 결합된 인바운드 RF 신호를 생성하기 위해 결합된다(예를 들면, 함께 합쳐지고, 다른 것이 잠재적 손상(potential corruption) 등을 가질 때 데이터를 제공하기 위해 하나를 사용). 결합은 제1 및 제2 안테나 구조체들(290-A 및290-B) 중의 하나(주: 구조체들 중의 하나는 합산 모듈(summing module)을 더 포함할 것이다), RF 송수신기에서, 또는 제어 모듈 또는 기저대역 처리 모듈에 의해 기저대역에서 수행될 수 있다.
도 24는 희망 채널(410)의 반송파 주파수에서 중심된 안테나 구조체(290-B)의 협대역(402)의 주파수 스펙트럼 다이어그램이며 희망 채널(410)의 반송파 주파수는 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 범위에 있고, 및 간섭자(412)에 대해 중심된 안테나 구조체(290-A)의 초 협대역(404)일 수 있다. 간섭자(412)는 다른 시스템, 잡음, 및/또는 어떤 원하지 않는 신호로부터의 인접 채널 간섭일 수 있다. 도 25의 회로는 희망 채널(410)를 수신함에 대해 무시할 수 있는 영향을 갖는 간섭자(410)를 제거하기 위해 이러한 안테나 배열(arrangement)을 이용한다.
도 25는 복수의 안테나 구조체들(290), 안테나 결합 회로(316), 및 수신 섹션(312)을 포함하는 IC(280)의 다른 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 수신 섹션(312)은 두 개의 저 잡음 증폭기들(420 및 422), 차감 모듈(425), 대역통과 필터(bandpass filter;BPF)(424), 하향 변환 모듈(158)을 포함한다. 이 실시예에서, 제어 모듈은 안테나 구조체들(290-A 및 290-B)을 인에이블한다.
동작시, 협대역 안테나 구조체(290-B)는 인바운드 RF 채널을 수신하고, 인바운드 RF 채널은 희망 채널(410) 및 간섭자(412)를 포함하며, 그것을 제1 LNA(420)에 제공한다. 초 협대역 안테나 구조체(290-A)는 간섭자(412)를 수신하고 그것을 제2 LNA(422)에 제공한다. 제1 및 제2 LNA들(420 및 422)의 이득들은 LNA들(420 및 422)에 의해 출력된 간섭자(412)의 크기가 대체로 동일하도록 분리되어 제어될 수 있다. 나아가, LNA들(420 및 422)은 LNA들(420 및 422에 의해 출력된 증폭된 간섭자를 위상 정렬(phase align)하기 위해 위상 정렬 모듈(phase adjustent module)을 포함할 수 있다.
차감 모듈(425)은 증폭된 희망 채널을 생성하기 위해 제1 LNA(420)의 출력(즉, 증폭된 희망 채널 및 증폭된 간섭자)으로부터 제2 LNA(422)(즉, 증폭된 간섭자)의 출력을 차감할 수 있다. 대역통과 필터(424)는, 희망 채널에 튜닝되며, 나아가 원하지 않는 신호들을 필터링하며 하향 변환 모듈(158)에 인바운드 RF 신호의 필터링되고 증폭된 희망 채널 성분을 제공한다. 하향 변환 모듈(158)은 수신 국부 발진(166)에 근거하여 필터링되고 증폭된 희망 채널 성분을 인바운드 심볼 스트림(164)으로 변환한다.
도 26은 희망 채널(410)의 반송파 주파수에서 중심되는 안테나 구조체(290-B)의 협대역(402), 간섭자(412) 주변에 중심된 안테나 구조체(290-A)의 초 협대 역(404), 및 희망 채널(410) 주변에 중심된 다른 초 협대역의 주파수 스펙트럼 다이어그램이다. 도 27의 회로는 희망 채널을 조합하고 희망 채널(410)을 수신함에 대해 무시할만한 영향을 갖는 간섭자(410)를 제거하기 위해 이러한 안테나 배열을 이용한다.
도 27은 복수의 안테나 구조체들(290), 안테나 결합 회로(316), 및 수신 섹션(312)을 포함하는 IC(280)의 다른 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 수신 섹션(312)은 세 개의 저 잡음 증폭기들(420, 422, 및 426), 차감 모듈(425), 가산기(427), 대역통과 필터(BPF)(424), 및 하향 변환 모듈(158)을 포함한다. 이 실시예에서, 제어 모듈은 안테나 구조체들(290-A, 290-B, 및 290-C)을 인에이블한다.
동작시, 협대역 안테나 구조체들(290-B)은 인바운드 RF 채널을 수신하고, 인바운드 RF 채널은 희망 채널(410) 및 간섭자(412)를 포함하고 그것을 제1 LNA(420)에 제공한다. 초 협대역 안테나 구조체(290-A)는 간섭자(412)를 수신하고 그것을 제2 LNA(422)에 제공한다. 초 협대역 안테나 구조체(290-C)는 희망 채널을 수신하고 그것을 제3 LNA(426)에 제공한다. 제1, 제2, 및 제3 LNA들(420, 422, 및 426)의 이득들은 LNA들(420 및 422)에 의해 출력된 간섭자(412)의 크기가 대체로 동일하도록 분리되어 제어될 수 있다. 나아가, LNA들(420, 및 422)은 LNA들(420 및 422)에 의해 출력된 증폭된 간섭자들을 위상 정렬하기 위해 위상 조정 모듈을 포함할 수 있다.
차감 모듈(425)은 증폭된 희망 채널을 생성하기 위해 제1 LNA(420)의 출력(즉, 증폭된 희망 채널 및 증폭된 간섭자)으로부터 제2 LNA(422)의 출력(즉, 증폭 된 간섭자)을 차감한다. 가산기(427)는 조합된 희망 채널을 생성하기 위해 제3 LNA(426)의 출력(즉, 희망 채널)과 함께 차감 모듈(425)의 출력(즉, 희망 채널)을 더한다. 대역통과 필터(424)는 희망 채널에 튜닝되고, 나아가 조합된 희망 채널로부터 원하지 않는 신호들을 필터링하고 그것을 하향 변환 모듈(158)에 제공한다. 하향 변환 모듈(158)은 수신 국부 발진(166)에 근거하여 필터링되고 증폭된 희망 채널 성분을 인바운드 심볼 스트림(164)로 변환한다.
도 28은 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272, 또는 282) 상의 및/또는 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 284) 상의 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)의 일 실시예의 다이어그램이다. 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)는 하나 또는 그 이상의 안테나(430), 전송 라인(432), 컨덕터들(434, 436), 임피던스 정합 회로(438), 및 스위칭 회로(40)를 포함한다. 안테나(430)는 반파장 다이폴 안테나 또는 1/4 파장 모노폴 안테나를 제공하기 위한 다이 상의 및/또는 패키지 기판 상의 마이크로스트립(microstrip)일 수 있다. 다른 실시예들에서, 안테나(430)는 도 35-46, 51, 및 53-70에 도시된 하나 또는 그 이상의 안테나들일 수 있다.
전송 라인(432)은 다이 상의 및/또는 패키지 기판 상의 한 쌍의 마이크로스트립 라인들일 수 있으며, 제1 및 제2 컨덕터들(434 및 436)에 의해 임피던스 정합 회로(438)에 전자기적으로 결합되고 안테나(430)에 전기적으로 결합된다. 일 실시예에서, 전송 라인(432)의 제1 라인에 대한 제1 컨덕터(434)의 전자기적 결합은 제1 트랜스포머를 생성하고 전송 라인의 제2 라인에 대한 제2 컨덕터(436)의 전자기 적 결합은 제2 트랜스포머를 생성한다.
임피던스 정합 회로(438)는 하나 또는 그 이상의 조정가능한 인덕터 회로, 조정가능한 커패시터 회로, 조정가능한 저항 회로, 인덕터, 커패시터, 및 저항을 포함할 수 있으며 전송 라인(432) 및 제1 및 제2 트랜스포머들과 함께 안테나(430)의 정합을 위한 임피던스를 수립한다. 임피던스 정합 회로(438)는 도 43-50에서 보여지는 바와 같이 구현될 수 있다.
스위칭 회로(440)는 임피던스 정합 회로(438)를 RF 송수신기(286)에 결합하기 위해 하나 또는 그 이상의 스위치들, 트랜지스터들, 삼상태 버퍼들(tri-state buffers), 및 삼상태 드라이버들(tri-state drivers)을 포함한다. 일 실시예에서, 스위칭 회로(440)는 RF 송수신기(286), 제어 모듈(288), 및/또는 기저대역 처리 모듈(300)로부터의 결합 신호를 수신하며, 여기서 결합 신호는 스위칭 회로(440)가 개방(open)(즉, 임피던스 정합 회로(438)가 RF 송수신기(286)에 결합되지 않음)되어 있는지, 폐쇄(closed)(즉, 임피던스 정합 회로(438)가 RF 송수신기(286)에 결합됨)되어 있는지를 나타낸다.
도 29는 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272, 또는 282) 상의 및/또는 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 284) 상의 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282 또는 290)의 일 실시예의 다이어그램이다. 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)는 안테나(즉, 안테나 방사 섹션(452) 및 안테나 그라운드 플레인(454)), 전송 라인(456), 및 트랜스포머 회로(450)를 포함한다. 안테나 방사 섹션(452)은 반파장 다이폴 안테나 또는 1/4 모노폴 안테나를 제공하기 위해 다이 상 및/또는 패키지 기판 상의 마이크로스트립일 수 있다. 다른 실시예들에서, 안테나 방사 섹션(452)은 도 35-46, 51, 53-70에 도시된 하나 또는 그 이상의 안테나들에 따라 구현될 수 있다.
안테나 그라운드 플레인은 다이 및/또는 패키지 기판의 상이한 층 상에 있고, 제1 축(예를 들면, 다이 및/또는 패키지 기판의 표면에 평행)으로부터 안테나 방사 섹션(452)에 평행이고 제2 축(예를 들면, 다이 및/또는 패키지 기판의 표면에 대해 수직)으로부터 실질적으로 안테나 방사 섹션(452)의 인서클링(encircling)이고 전송 라인(456)에 대해 인서클링(encircling)할 수 있다.
전송 라인(456)은 다이 상의 및/또는 패키지 기판 상의 한 쌍의 마이크로 스트림 라인들을 포함하며, 안테나 방사 섹션(452)에 전기적으로 결합되고 트랜스포머 회로(460)에 전기적으로 결합된다. 제2 라인에 대한 트랜스포머 회로의 결합은 나아가 안테나 그라운드 플레인(454)에 결합된다. 트랜스포머 회로(460)의 다양한 실시예들은 도 30-32에 보여진다.
도 30은 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272, 또는 282) 및/또는 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 284) 상에 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)의 일 실시예의 다이어그램이다. 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)는 안테나(즉, 안테나 방사 섹션(452) 및 안테나 그라운드 플레인(454), 전송 라인(456), 및 트랜스포머 회로(450)를 포함한다.
이 실시예에서, 제1 컨덕터(458)는 마이크로스트립일 수 있으며, 제1 트랜스포머를 형성하기 위해 전송 라인(456)의 제1 라인에 전자기적으로 결합된다. 제2 컨덕터(460)는 제2 트랜스포머를 형성하기 위해 전송 라인(456)의 제2 라인에 전자기적으로 결합된다. 트랜스포머 회로(450)의 제1 및 제2 트랜스포머들은 전송 라인(456)을 RF 송수신기 및/또는 임피던스 정합 회로에 결합하기 위해 사용된다.
도 31은 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272 또는 282) 및/또는 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 284) 상의 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)의 일 실시예의 다이어그램이다. 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 282, 또는 290)는 안테나(즉, 안테나 방사 섹션(452) 및 안테나 그라운드 플레인(454)), 전송 라인(456), 및 트랜스포머 회로(450)를 포함한다.
이 실시예에서, 전송 회로(450)는 제1 유도성 컨덕터(462) 및 제2 유도성 컨덕터(464)를 포함한다. 제1 유도성 컨덕터(462)는 트랜스포머의 단일 엔드 와인딩(single-ended winding)을 형성하기 위해 제1 및 제2 라인들에 결합된다. 제2 유도성 컨덕터(464)는 그라운드에 결합되는 중앙 탭을 포함한다. 또한, 제2 유도성 컨덕터(464)는 트랜스포머의 디퍼렌셜 와인딩(differential winding)을 형성하기 위해 제1 유도성 컨덕터에 전자기적으로 결합된다. 트랜스포머는 RF 송수신기 및/또는 임피던스 정합 회로에 전송 라인(456)을 결합하기 위해 사용될 수 있다.
도 32는 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272, 또는 282) 및/또는 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 284) 상의 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 282, 또는 290)의 일 실시예의 다이어그램이다. 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)는 안테나(즉, 안테나 방사 섹션(452) 및 안테나 그라운드 플레인(454)), 전송 라인(456), 트랜스포머 회로(450)를 포함한다.
이 실시예에서, 트랜스포머 회로(450)는 제1 유도성 컨덕터(476), 제2 유도성 컨덕터(478), 제3 유도성 컨덕터(480), 제4 유도성 컨덕터(482)를 포함한다. 유도성 컨덕터들(476-482) 각각은 다이 및/또는 패키지 기판 상의 마이크로스트립일 수 있다. 제1 컨덕터(476)는 집적회로의 제1 층(즉, 다이 및/또는 패키지 기판) 상이고 트랜스포머 회로(450)의 제1 트랜스포머를 형성하기 위해 전송 라인(456)의 제1 라인에 전자기적으로 결합된다. 보여지는 바와 같이, 제1 라인 및 안테나는 집적회로의 제2 층 상에 있다.
제2 컨덕터(478)는 집적회로의 제1 층 상에 있고 제2 트랜스포머를 형성하기 위해 전송 라인(456)의 제2 라인에 전자기적으로 결합된다. 제3 컨덕터(480)는 집적회로의 제3 층 상에 있고 제3 트랜스포머를 형성하기 위해 전송 라인(456)의 제1 라인에 전자기적으로 결합된다. 제4 컨덕터(482)는 집적회로의 제3 층 상에 있고 제4 트랜스포머를 형성하기 위해 전송 라인의 제2 라인에 전자기적으로 결합된다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 트랜스포머들은 인바운드 무선 주파수 신호를 지원하고 제3 및 제4 트랜스포머들은 아웃바운드 무선 주파수 신호를 지원한다.
도 33은 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272, 또는 282) 상의 및/또는 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 284) 상의 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)의 개략적 다이어그램이다. 안테나 구조체(38, 40, 42, 72, 74, 282, 또는 290)는 안테나 소자(490), 그라운드 플레인(492), 전송 라인(494)을 포함한다. 안테나 소자(490)는 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역폭에서의 RF 신호들을 위해 반파장 다이폴 안테나 또는 1/4 파장 모노폴 안테나를 제공하기 위해 대략 1-1/4 밀리미터 내지 2-1/2 밀리미터의 범위에서의 길이를 갖는 하나 또는 그 이상의 마이크로스트립들일 수 있다. 일 실시예에서, 안테나 소자(490)는 수평 다이폴 안테나 또는 수직 다이폴 안테나를 제공하도록 형성된다. 다른 실시예들에서, 안테나 소자(490)는 도 34-46, 51, 및 53-70에 도시된 하나 또는 그 이상의 안테나들에 따라 구현될 수 있다.
그라운드 플레인(492)은 안테나 소자(490)의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖는다. 그라운드 플레인(490)은 제1 축 관점에서, 안테나 소자(490)에 실질적으로 평행하고, 제2 축 관점에서, 안테나 소자(490)에 병치(co-located)된다. 전송 라인은 제1 라인 및 제2 라인을 포함하고, 실질적으로 평행하다. 일 실시예에서, 전송 라인(494) 중의 적어도 제1 라인은 안테나 소자(490)에 전기적으로 결합된다.
도 34는 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272, 또는 282) 및/또는 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 284) 상의 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)의 일 실시예의 다이어그램이다. 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)는 안테나 소자(490), 안테나 그라운드 플레인(492), 및 전송 라인(494)을 포함한다. 이 실시예에서, 안테나 소자(490) 및 전송 라인(494)은 다이 및/또는 패키지 기판의 제1 층(500) 상에 있고 그라운드 플레인(492)은 다이 및/또는 패키지 기판의 제2 층(502) 상에 있다.
도 35는 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272, 또는 282) 및/또는 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 284) 상의 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)의 일 실시예의 다이어그램이다. 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 290)는 안테나 소자(490), 안테나 그라운드 플레인(492), 전송 라인(494)을 포함한다. 이 실시예에서, 안테나 소자(490)는 그라운드 플레인(492)에 대해 수직적으로 배치되고 그것이 송수신하는 RF 신호들의 대략 1/4 파장의 길이를 갖는다. 그라운드 플레인(492)은 안테나 소자(490)를 위한 효율적인 그라운드를 제공하기 위해 원형, 타원형, 직사각형, 또는 어떤 다른 형태일 수 있다. 그라운드 플레인(492)은 전송 라인(494)이 안테나 소자(490)에 결합되도록 하기 위해 개구(opening)를 포함한다.
도 36은 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272, 또는 282) 및/또는 패키지 기판(도 35의 22, 24, 26, 28, 80, 284) 상의 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)의 실시예의 단면도이다. 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)는 안테나 소자(290), 안테나 그라운드 플레인(492), 및 전송 라인(494)을 포함한다. 이 실시예에서, 안테나 소자(490)는 그라운드 플레인(492)에 대해 수직적으로 배치되고 그것이 송수신하는 RF 신호들의 대략 1/4 파장의 길이를 갖는다. 보여지는 바와 같이, 그라운드 플레인(492)은 전송 라인(494)이 안테나 소자(490)에 결합되도록 하기 위해 개구(opening)를 포함한다.
도 37은 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272, 또는 282) 및/또는 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 284) 상의 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)의 일 실시예의 다이어그램이다. 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)은 복수의 개별 안테나 소자들(496), 안테나 그라운드 플레인(492), 및 전송 라인(494)을 포함한다. 이 실시예에서, 복수의 개별 안테나 소자들(496)은 개 별 안테나 구조체를 제공하기 위해 복수의 미소 안테나들(즉, 1/50 파장 이하의 길이를 가짐) 또는 복수의 소형 안테나들(즉, 1/10 이하의 길이를 가짐)을 포함하며, 개별 안테나 구조체는 연속 수직 다이폴 안테나(continuous horizontal dipole antenna)와 유사하게 기능한다. 그라운드 플레인(492)은 복수의 개별 안테나 소자들(496)을 위해 효율적인 그라운드를 제공하기 위해 원형, 타원형, 직사각형, 또는 어떤 다른 형태일 수 있다.
도 38은 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272, 또는 282) 및/또는 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 284) 상의 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)의 일 실시예의 다이어그램이다. 안테나 구조체((38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)는 안테나 소자(490), 안테나 그라운드 플레인(492), 및 전송 라인(494)을 포함한다. 이 실시예에서, 안테나 소자(490)는 복수의 실질적 인클로즈 금속 트레이스들(substantially enclosed metal traces)(504 및 505) 및 비아들(vias)(506)을 포함한다. 실질적 인클로즈 금속 트레이스들(504 및 505)은 원형, 타원형, 정방형, 직사각형, 및/또는 어떤 다른 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 제1 실질적 인클로즈 금속 트레이스(504)는 제1 금속 층(500) 상에 있고, 제2 실질적 인클로즈 금속 트레이스(505)는 제2 금속 층(502) 상에 있고, 비아(506)는 헬리컬 안테나 구조체를 제공하기 위해 제1 실질적 인클로즈 금속 트레이스(504)를 제2 실질적 인클로즈 금속 트레이스(505)에 결합한다. 그라운드 플레인(492)은 안테나 소자(490)를 위해 효율적인 그라운드를 제공하기 위해 원형, 타원형, 직사각형, 또는 어떤 다른 형태일 수 있다. 그라운드 플레 인(492)은 전송 라인(494)이 안테나 소자(490)에 결합되도록 하기 위해 개구(opening)를 포함한다.
도 39는 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272, 또는 282(집합적으로 또는 다르게는 본 도면 및 도면들 40-41에서 다이(514)로서 불려짐)) 및/또는 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 284)(집합적으로 또는 다르게는 본 도면 및 도면들 40-41에서 패키지 기판(512)으로 불려짐) 상의 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)의 일 실시예의 다이어그램이다.
안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)는 안테나 소자(490), 안테나 그라운드 플레인(492), 및 전송 라인(494)을 포함한다. 이 실시예에서, 안테나 소자(490)는 복수의 안테나 섹션들(516)을 포함하고, 복수의 안테나 섹션들(516)은 수평 다이폴 안테나를 생성하기 위해 마이크로스트립 및/또는 금속 트레이스들일 수 있다. 보여지는 바와 같이, 일부의 안테나 섹션들(516)은 다이(514) 상에 있을 수 있고 다른 안테나 섹션들(516)은 패키지 기판(512) 상에 있을 수 있다. 더 보여지는 바와 같이, 패키지 기판(512)은 기판(510)을 통해 지지된다. 기판(510)은 인쇄 회로 기판(PCB), 섬유유리(fiberglass) 기판, 또는 다른 어떤 비 전도성 유형의 기판일 수 있음을 주목하자.
도 40은 다이(514) 및/또는 패키지 기판(512) 상의 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)의 일 실시예의 다이어그램이다. 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)는 안테나 소자(490), 안테나 그라운드 플레인(492), 및 전송 라인(494)을 포함한다. 이 실시예에서, 안테나 소자(490)는 복수의 안테나 섹션들(516)을 포함하고, 복수의 안테나 섹션들(516)은 수직 다이폴 안테나를 생성하기 위한 마이크로스트림들, 비아들, 및/또는 금속 트레이스들일 수 있다. 보여지는 바와 같이, 일부의 안테나 섹션들(516)은 다이(514) 상에 있을 수 있고 다른 안테나 섹션들(516)은 패키지 기판(512) 상에 있을 수 있다. 더 보여지는 바와 같이, 패키지 기판(512)은 기판(510)을 통해 지지되고, 기판(510)은 그라운드 플레인(492)을 포함할 수 있다. 다르게는, 그라운드 플레인(492)은 패키지 기판(512) 상에 포함될 수 있다.
도 41은 다이(514) 및/또는 패키지 기판(512) 상의 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)의 일 실시예의 다이어그램이다. 안테나 구조체(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)는 안테나 소자(490, 안테나 그라운드 플레인(492), 및 전송 라인(494)을 포함한다. 이 실시예에서, 안테나 소자(490)는 복수의 실질적 인클로즈 금속 트레이스들(504, 505, 518) 및 비아들(506 및 520)을 포함한다. 실질적 인클로즈 금속 트레이스들(504, 505, 및 518)은 원형, 타원형, 정방형, 직사각형, 및/또는 어떤 다른 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 제1 실질적 인클로즈 금속 트레이스(504)는 다이(514)의 제1 금속층(524) 상에 있고, 제2 실질적 인클로즈 금속 트레이스(505)는 패키지 기판(512)의 어떤 층(522) 상에 있고, 제3 실질적 인클로즈 금속 트레이스(518)는 다이(514)의 제2 금속층(526) 상에 있고, 비아들(506 및 520)은 제1, 제2, 및 제3 실질적 인클로즈 금속 트레이스들(504, 505, 및 518)을 결합하여 함께 헬리컬 안테나 구조체를 제공한다. 그라운드 플레인(492)은 안테나 소자(490)를 위한 효율적 그라 운드를 제공하기 위해 원형, 타원형, 직사각형, 또는 어떤 다른 형태일 수 있다. 그라운드 플레인(492)은 전송 라인(494)에게 안테나 소자(490)에게 결합되도록 하기 위해 개구를 포함할 수 있다. 다소의 실질적 인클로즈 금속 트레이스들이 다이(514) 및/또는 패키지 기판(512) 상에 포함될 수 있다는 것을 주목하자.
도 42는 안테나들(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)을 위해 사용될 수 있는 조정가능한 집적회로(IC) 안테나 구조체의 일 실시예의 다이어그램이다. 조정가능한 IC 안테나 구조체는 복수의 안테나 소자들(534), 결합 회로(536), 그라운드 플레인(540), 전송 라인 회로(538)를 포함한다. 이러한 예에서, 복수의 안테나 소자들(534), 결합 회로(536), 및 전송 라인 회로(538)는 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272, 또는 282) 및/또는 IC의 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 284)의 제1 층(530) 상에 있다. 그라운드 플레인(540)은 대체로 복수의 안테나 소자들(534)에 배치되나 다이(30, 32, 34, 36, 82, 272, 또는 282) 및/또는 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 284)의 제2 층(532) 상에 있다. 다른 실시예들에서, 그라운드 플레인(540)은 상이한 층 상에 있을 수 있고, 복수의 안테나 소자들(534)과 동일한 층 상에 있을 수 있고, 및/또는 IC를 지지하는 기판 상에 있을 수 있다.
복수의 안테나 소자들(534) 각각은 다이 및/또는 기판의 금속 층 상에서의 메탈 트레이스일 수 있고 마이크로스트립일 수 있고 다른 안테나 소자들과 동일한 기하학적 형태(예를 들면, 정방형, 직사강형, 코일, 나선형(spiral) 등)를 가질 수 있으며 다른 안테나 소자들과는 상이한 기하학적 형태를 가질 수 있으며, 다이 및/또는 기판의 지지 표면에 대해 수평일 수 있으며, 다이 및/또는 기판의 지지 표면 에 대해 수직일 수 있으며, 다른 안테나 소자들과 동일한 전자기적 특징들(예를 들면, 임피던스, 인덕턴스, 리액턴스, 커패시턴스, 양호도, 공진 주파수 등)을 가질 수 있으며, 및/또는 다른 안테나 소자들과는 상이한 전자기적 특징들을 가질 수 있다.
결합 회로(536)는 복수의 자기적 결합 소자들 및/또는 복수의 스위치들을 포함할 수 있으며, 복수의 안테나 소자들 중의 적어도 하나를 안테나 구조체 특성 신호(antenna structure characteristic signal)에 근거하여 안테나 내에 결합한다. 제어 모듈(288), RF 송수신기(46-52, 76, 274, 286) 및/또는 기저대역 처리 모듈(78, 276, 300)은 결합 회로(536)를 제어하도록 안테나 구조체 특성 신호를 생성하여 안테나 소자들(534)을 희망 실효고(effective length), 희망 대역폭, 희망 임피던스, 희망 양호도, 및/또는 희망 주파수 대역을 갖는 안테나에 결합할 수 있다. 예를 들면, 안테나 소자들(534)은 대략 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역을 갖는 안테나를 생성하도록, 대략 50 오옴의 임피던스를 갖도록, 미소 안테나, 소형 안테나, 1/4 파장, 1/2 파장, 또는 더 큰 실효고 등을 갖도록 구성될 수 있다. 결합 회로(536)의 실시예들은 도 47 및 48을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
전송 라인 회로(538)는 아웃바운드 무선 주파수(RF) 신호를 안테나로 제공하고 안테나로부터 인바운드 RF 신호를 수신하기 위해 결합될 수 있다. 안테나 소자들(534)은 미소 안테나, 소형 안테나, 마이크로 스트립 안테나, 미앤더링 라인 안테나, 모노폴 안테나, 다이폴 안테나, 헬리컬 안테나, 수평 안테나, 수직 안테나, 리플렉터 안테나, 렌즈형 안테나, 및 개구면 안테나를 포함하는 어떤 유형의 안테 나로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 43은 안테나(38, 40, 42, 72, 74, 282, 또는 290)를 위해 사용될 수 있는 조정가능한 집적회로(IC) 안테나 구조체의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 조정가능한 IC 안테나 구조체는 안테나(54) 및 전송 라인 회로(538)를 포함한다. 전송 라인 회로(538)는 전송 라인(542) 및 임피던스 정합 회로(546)를 포함한다. 다른 실시예들에서, 전송 라인 회로는 임피던스 정합 회로(546)에 결합되거나 임피던스 정합 회로(546)와 전송 라인(542) 사이에 결합된 트랜스포머를 더 포함할 수 있다.
안테나(544)는 복수의 임피던스들, 복수의 커패시턴스들, 및/도는 복수의 인덕턴스들을 포함할 수 있고, 이들 중 하나 또는 그 이상은 조정가능할 수 있다. 임피던스들, 커패시턴스들, 및 인덕턴스들은 복수의 안테나 소자들(534)의 결합에 의해 안테나 내에 생성된다. 그와 같이, 안테나 소자들(534)의 상이한 결합들에 의해, 안테나(544)의 인덕턴스들, 커패시턴스들, 및/또는 임피던스는 조정될 수 있다.
전송 라인(542)은 복수의 임피던스들, 복수의 커패시턴스들, 및/또는 복수의 인덕턴스들을 포함하고, 이들 중 하나 또는 그 이상은 조정가능할 수 있다. 임피던스들, 커패시턴스들, 및 인덕턴스들은 복수의 전송 라인 소자들의 결합에 의해 전송 라인(542) 내에 생성될 수 있다. 그와 같이, 전송 라인 소자들의 상이한 결합들에 의해, 전송 라인(542)의 인덕턴스들, 커패시턴스들 및/또는 임피던스들은 조정될 수 있다. 복수의 전송 라인 소자들 각각은 마이크로스트림일 수 있고, 다른 전 송 라인 소자들과 같이 동일한 기하학적 형태(예를 들면, 정방형, 직사각형, 코일형, 나선형 등)일 수 있으며, 다른 전송 라인 소자들과는 상이한 기하학적 형태를 가질 수 있으며, 다른 전송 라인 소자들과 동일한 전자기적 특징들(예를 들면, 임피던스,인덕턴스, 리액턴스, 커패시턴스, 양호도, 공진 주파수 등)을 가질 수 있으며, 및/또는 다른 전송 라인 소자들과는 상이한 전자기적 특징들을 가질 수 있다.
임피던스 정합 회로(546)는 복수의 임피던스들, 복수의 커패시턴스들, 및/또는 복수의 인덕턴스들을 포함할 수 있으며, 이들 중 하나 또는 그 이상은 조정가능할 수 있다. 임피던스들,커패시턴스들, 및 인덕턴스들은 복수의 임피던스 정합 소자들(예를 들면, 임피던스 소자들, 인덕턴스 소자들, 및/또는 커패시터 소자들)의 결합에 의해 임피던스 정합 회로(546) 내에 생성될 수 있다. 그와 같이, 임피던스 정합 소자들의 상이한 결합에 의해, 임피던스 정합 회로(546)의 인덕턴스들, 커패시턴스들, 및/또는 임피던스들은 조정될 수 있다.복수의 임피던스 정합 소자들 각각은 다이 및/또는 기판의 금속층 상의 금속 트레이스일 수 있으며, 마이크로스트립일 수 있으며, 다른 임피던스 정합 소자들과 동일한 기하학적 형태(예를 들면, 정방형, 직사각형, 코일형, 나선형 등)를 가질 수 있으며, 다른 임피던스 정합 소자들과 상이한 기하학적 형태를 가질 수 있으며, 다른 임피던스 정합 소자들과 동일한 전자기적 특징들(예를 들면, 임피던스, 인덕턴스, 리액턴스, 커패시턴스, 양호도, 공진 주파수 등)을 가질 수 있으며, 및/또는 다른 임피던스 정합 소자들과 상이한 전자기적 특징들을 가질 수 있다.
만약 전송 라인 회로(538)가 트랜스포머 회로를 포함한다면, 트랜스포머 회 로는 복수의 임피던스들, 복수의 커패시턴스들, 및/또는 복수의 인덕턴스들을 포함할 수 있고, 이들 중 하나 또는 그 이상은 조정가능할 수 있다. 임피던스들, 커패시턴스들, 인덕턴스들은 복수의 트랜스포머 소자들의 결합에 의해 트랜스포머 회로 내에 생성될 수 있다. 그와 같이, 트랜스포머 소자들의 상이한 결합들에 의해, 트랜스포머 회로의 인덕턴스들, 커패시턴스들, 및/또는 임피던스들은 조정될 수 있다. 복수의 트랜스포머 소자들 각각은 다이 및/또는 기판 상의 금속층 상의 금속 트레이스일 수 있고, 마이크로스트립일 수 있고, 다른 트랜스포머 소자들과 동일한 기하학적 형태(예를 들면, 정방형, 직사각형, 코일형, 나선형 등)를 가질 수 있으며, 다른 트랜스포머 소자들과 상이한 기하학적 형태를 가질 수 있으며, 다른 트랜스포머 소자들과 동일한 전자기적 특징들(예를 들면, 임피던스, 인덕턴스, 리액턴스, 커패시턴스, 양호도, 공진 주파수 등)을 가질 수 있고, 및/또는 다른 트랜스포머 소자들과 상이한 전자기적 특징들을 가질 수 있다.
안테나(544) 및 전송 라인 회로(538)의 조정가능한 특징들로써, 제어 모듈(288), RF 송수신기(46-52, 76, 274, 286) 및/또는 기저대역 처리 모듈(78, 276, 300)은 희망 실효고, 희망 대역폭, 희망 임피던스, 희망 양호도, 및/또는 희망 주파수 대역을 가지도록 하나 또는 그 이상의 안테나 구조체들을 구성할 수 있다. 예를 들면, 제어 모듈(288), RF 송수신기(46-52, 76, 274, 286) 및/또는 기저대역 처리 모듈(78, 276, 300)은 초 협대역을 갖는 하나의 안테나 구조체 및 협대역을 갖는 다른 안테나 구조체를 구성할 수 있다. 또 다른 예로서, 제어 모듈(288), RF 송수신기(46-52, 76, 274, 286) 및/또는 기저대역 처리 모듈(78, 276, 300)은 하나의 주파수 범위(예를 들면, 송신 주파수 범위)에 대해 하나의 안테나 그리고 제2 주파수 범위(예를 들면, 수신 주파수 범위)에 대해 다른 안테나를 구성할 수 있다. 또 다른 예로서, 제어 모듈(288), RF 송수신기(46-52, 76, 274, 286) 및/또는 기저대역 처리 모듈(78, 276, 300)은 제1 편파를 갖는 하나의 안테나 구조체 및 제2 편파를 갖는 다른 안테나를 구성할 수 있다.
도 44는 안테나(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)에 대해 사용될 수 있는 조정가능한 집적회로(IC) 안테나 구조체의 일 실시예의 다이어그램이다. 조정가능한 IC 안테나 구조체는 안테나(544), 전송 라인(542), 및 다이 및/또는 패키지 기판 상의 동일 층 상의 임피던스 정합 회로(546)를 포함한다. 안테나 구조체는 임피던스 정합 회로(546)에 결합되거나 임피던스 정합 회로(546)와 전송 라인(542) 사이에 결합된 트랜스포머 회로를 더 포함할 수 있다.
이 예에서, 전송 라인(542)은 복수의 전송 라인 소자들(550) 및 전송 라인 결합 회로(552)를 포함한다. 전송 라인 결합 회로(552)는 안테나 구조체 특성 신호의 전송 라인 특성 부분에 따라 복수의 전송 라인 소자들(550) 중의 적어도 하나를 전송 라인(542)에 결합한다.
조정가능한 임피던스 정합 회로(546)는 안테나 구조체 특성 신호의 임피던스 특성 부분에 따라 튜닝가능한 인덕터 및/또는 튜닝가능한 커패시터를 생성하기 위해 복수의 임피던스 정합 소자들(550) 및 결합 회로(552)를 포함한다. 일 실시예에서, 튜닝가능한 인덕터는 복수의 인덕터 소자들(550)을 포함하고 인덕터 결합 회로(552)를 포함한다. 인덕터 결합 회로(552)는 안테나 구조체 특성 신호의 임피던 스 특성 부분에 근거하여 주어진 주파수 대역 내에서 복수의 인덕터 소자들(550) 중의 적어도 하나를 희망 인덕턴스, 희망 리액턴스, 및 희망 양호도 중의 적어도 하나를 갖는 인덕터 내에 결합한다.
만약 전송 라인이 트랜스포머를 포함한다면, 트랜스포머는 복수의 트랜스포머 소자들(550) 및 트랜스포머 결합 회로(552)를 포함한다. 트랜스포머 결합 회로(552)는 안테나 구조체 특성 신호의 트랜스포머 특성 부분에 따라 복수의 트랜스포머 소자들(550) 중의 적어도 하나를 트랜스포머 내에 결합한다. 결합 회로(552) 각각은 복수의 자기적 결합 소자들 및/또는 복수의 스위치들 또는 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
도 45는 안테나(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)에 대해 사용될 수 있는 조정가능한 집적회로(IC) 안테나 구조체의 일 실시예의 다이어그램이다. 조정가능한 IC 안테나 구조체는 다이 층들(560 및 562)의 전송 라인 회로 소자들 및 안테나 소자들, 다이 층(561) 상의 결합 회로들(552), 및 하나 또는 그 이상 층들의 패키지 기판(564, 566) 상, 및/또는 하나 또는 그 이상의 층들의 지지 기판(568, 570) 상의 하나 또는 그 이상의 조정가능한 그라운드 플레인들(572)을 포함한다.
이 실시예에서, 상이한 계층들 상에서의 소자들(550)로써, 결합 회로들(552)을 통한 그들 간의 전자기적 결합은 소자들이 도 44에서 보여지는 것과 동일한 층 상에 있을 때 이외에는 상이하다. 따라서, 상이한 희망 실효고, 상이한 희망 대역폭, 상이한 희망 임피던스, 상이한 희망 양호도, 및/또는 상이한 희망 주파수 대역이 획득될 수 있다. 다른 실시예에서, 안테나 구조체는 도 44 및 45의 소자들과 결 합 회로들(552)의 조합을 포함할 수 있다.
이와 같은 실시예에서, 조정가능한 그라운드 플레인(572)은 복수의 그라운드 플레인들 및 그라운드 플레인 선택 회로를 포함할 수 있다. 복수의 그라운드 플레인들은 하나 또는 그 이상의 층들의 패키지 기판 및/또는 하나 또는 그 이상의 층들의 지지 기판 상에 있다. 그라운드 플레인 선택 회로는 안테나 구조체의 그라운드 플레인(540)을 제공하기 위해 안테나 구조체 특성 신호의 그라운드 플레인 부분에 따라 복수의 그라운드 플레인들의 적어도 하나를 선택하도록 동작가능하다.
이와 같은 실시예에서, 조정가능한 그라운드 플레인(572)은 복수의 그라운드 플레인 소자들 및 그라운드 플레인 결합 회로를 포함한다. 그라운드 플레인 결합 회로는 안테나 구조체 특성 신호의 그라운드 플레인 부분에 따라 복수의 그라운드 플레인 소자들 중의 적어도 하나를 그라운드 플레인 내에 결합하도록 동작가능하다.
도 46은 안테나(38, 40, 42, 44, 72, 74, 282, 또는 290)에 대해 사용될 수 있는 조정가능한 집적회로(IC) 안테나 구조체의 다른 실시예의 다이어그램이다. 조정가능한 IC 안테나 구조체는 안테나 소자들과 다이 층(560) 그리고 패키지 기판 층 상(564)의 전송 라인 회로 소자들(550), 다이 층(562) 상의 결합 회로들(552), 및 패키지 기판 층(566) 및/또는 하나 또는 그 이상의 층들의 지지 기판(568, 570) 상의 하나 또는 그 이상의 조정가능한 그라운드 플레인들(572)을 포함한다.
이 실시예에서, 상이한 계층들 상의 소자들(550)로써, 결합 회로들(552)을 통한 그들 간의 전자기적 결합은, 소자들이 도 44에서 보여지는 바와 동일한 층 상 에 있을 때 이외에는 상이하다. 따라서, 상이한 희망 실효고, 상이한 희망 대역폭, 상이한 희망 임피던스, 상이한 희망 양호도, 및/또는 상이한 희망 주파수 대역이 획득될 수 있다. 다른 실시예에서, 안테나 구조체는 도 44 및 46의 소자들(550) 및 결합 회로들(552)의 조합을 포함할 수 있다.
이와 같은 실시예에서, 조정가능한 그라운드 플레인(572)은 복수의 그라운드 플레인들 및 그라운드 플레인 섹션 회로를 포함할 수 있다. 복수의 그라운드 플레인들은 하나 또는 그 이상의 층들의 패키지 기판 상 및/또는 하나 또는 그 이상의 층들의 지지 기판 상에 있다. 그라운드 플레인 선택 회로는 안테나 구조체의 그라운드 플레인(540)을 제공하기 위해 안테나 구조체 특성 신호의 그라운드 플레인 부분에 따라 복수의 그라운드 플레인들 중의 적어도 하나를 선택하도록 동작가능하다.
이와 같은 실시예에서, 조정가능한 그라운드 플레인(572)은 복수의 그라운드 플레인 소자들 및 그라운드 플레인 결합 회로를 포함한다. 그라운드 플레인 결합 회로는 안테나 구조체 특성 신호의 그라운드 플레인에 따라 복수의 그라운드 플레인 소자들 중의 적어도 하나를 그라운드 플레인 내에 결합하도록 동작가능하다.
도 47은 복수의 자기 결합 소자들(574) 및 스위치들(T1 및 T2)를 포함하는 결합 회로(552 및/또는 536)의 일 실시예의 다이어그램이다. 일 실시예에서, 복수의 자기 결합 소자들(574) 중의 어떤 자기 결합 소자는 복수의 안테나 소자들 중의 제1 및 제2 안테나 소자들(534)에 인접하는 금속 트레이스를 포함한다. 금속 트레이스는 안테나 구조체 특성 신호의 상응하는 부분이 제1 상태(예를 들면, 인에이 블)에 있을 때 제1 및 제2 안테나 소자들(534) 사이의 자기 결합을 제공하며 안테나 구조체 특성 신호의 상응하는 부분이 제2 상태(디스에이블)에 있을 때 제1 및 제2 안테나 소자들 사이의 결합을 실질적으로 블로킹(blocking)한다.
예를 들면, 제1 자기 결합 소자(L1)는 안테나, 전송 라인, 임피던스 정합 회로, 또는 트랜스포머의 두 소자들(534) 사이에 배치된다. 제1 자기 결합 소자(L1)는 두 소자들(534) 상의 동일 층에 있을 수 있거나 두 소자들(534)을 각기 지지하는 층들 사이의 층 상에 있을 수 있다. 배치된 바와 같이, 제1 자기 결합 회로(L1)는 인덕턴스를 가지며 제1 소자를 갖는 제1 커패시턴스(C1)를 생성하고 제2 소자를 갖는 제2 커패시턴스(C2)를 갖는다. 제2 자기 결합 소자(L2)는 스위치들(T1 및 T2)을 통해 제1 자기 결합 소자(L1)과 병렬로 결합된다. L1, L2, C1, 및 C2의 값들은 스위치들(T1 및 T2)이 인에이블될 때 안테나의 임피던스에 대해 저 임피던스를 생성하고 스위치들(T1 및 T2)이 디스에이블될 때 안테나의 임피던스에 대해 고 임피던스를 갖도록 설계된다.
특정 예로서, 안테나는 60 GHz의 주파수에서 대략 50 오옴들의 임피던스를 갖도록 설계되거나 구성된다. 이러한 예에서, 스위치들이 인에이블될 때, L1 및 L2의 병렬 연결에 C1 및 C2의 직렬 연결이 대략 60 GHz에서 공진하도록(예를 들면, (2πf)2 = 1/LC) C1과 C2의 직렬 연결은 대략 0.1 피코 패럿(pF)의 커패시턴스를 가지며 L1 및 L2의 병렬 연결은 대략 70 피코 헨리(pH)의 인덕턴스를 갖는다. 스위치들이 디스에이블될 때, 60 GHz에서의 L1의 임피던스는 실질적으로 제1 및 제2 안테 나 소자들(534)의 임피던스들보다 더 크다. 예를 들면, 1.3 나노 헨리(nH) 인덕터는 60 GHz에서 약 500 오옴의 임피던스를 갖는다. 그러한 인덕터는 다이 및/또는 기판의 하나 또는 그 이상의 층들 상에서의 코일일 수 있다.
도 48은 결합 회로(536 및/또는 552)의 일 실시예에 대한 임피던스 대 주파수의 다이어그램이다. 다이어그램에서, RF 주파수(예를 들면, 60 GHz)에서 안테나의 임피던스는 약 50 오옴이다. 스위치들이 인에이블될 때, 결합 회로(536 및/또는 552)의 임피던스는 안테나의 50 오옴보다 훨씬 작다. 스위치들이 디스에이블될 때, 결합 회로(536 및/또는 552)의 임피던스는 안테나의 50 오옴보다 훨씬 크다.
도 49는 전송 라인(542), 트랜스포머 회로(450), 및 임피던스 정합 회로(546)를 포함하는 전송 라인 회로(538)의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 이 실시예에서, 트랜스포머 회로(450)는 임피던스 정합 회로(546)와 전송 라인(542) 간에 결합된다. 전송 라인 회로(538)는 다중 안테나들에 의해 공유될 수 있거나 단지 하나의 안테나에 의해 사용될 수 있음을 주목하자. 예를 들면, 다중 안테나들이 사용될 때, 각 안테나는 그 자신의 전송 라인 회로를 갖는다.
도 50은 전송 라인(542), 트랜스포머 회로(450), 및 임피던스 정합 회로(546)를 포함하는 전송 라인 회로(538)의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 이 실시예에서, 트랜스포머 회로(450)는 임피던스 정합 회로(546) 이후에 결합되고 임피던스 정합 회로 및 디퍼렌셜 와인딩(differential winding)에 결합된 단일 엔드 와인딩을 포함하며, 단일 엔드 와인딩은 RF 송수신기에 결합된다.
도 51은 복수의 조정가능한 안테나 구조체들을 포함하는 안테나 배열 구 조(antenna array structure)의 일 실시예의 다이어그램이다. 조정가능한 안테나 구조체들 각각은 전송 라인 회로(538), 안테나 소자들(550) 및 결합 회로들(552)을 포함한다. 안테나 구조체들이 다이폴 형태로 보여지지만, 그들은 미소 안테나, 소형 안테나, 마이크로 스트립 안테나, 미앤더링 라인 안테나, 모노폴 안테나, 다이폴 안테나, 헬리컬 안테나, 수평 안테나, 수직 안테나, 리플렉터 안테나, 렌즈형 안테나, 및 개구면 안테나를 포함하는 어떤 다른 유형의 안테나 구조체일 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
이 실시예에서, 안테나 어레이는 네 개의 송신(TX) 안테나 구조체들 및 네 개의 수신(RX) 안테나 구조체들을 포함하며, 여기서 RF 안테나 구조체들은 TX 안테나 구조체들과 인터리빙된다. 이러한 어레이에서, RF 안테나들은 제1 방향 원형 편파를 가지며 TX 안테나들은 제2 방향 원형 편파를 갖는다. 안테나 어레이는 현 도면에서 제시되는 것보다 더 많거나 더 적은 RX 및 TX 안테나들을 포함할 수 있다.
도 52는 복수의 안테나 소자들(588), 결합 회로(586), 제어 모듈(584), RF 송수신기(582)를 포함하는 IC(580)의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 복수의 안테나 소자들(588) 각각은 대략 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 범위에서 동작가능하다. 안테나 소자(588)는 미소 안테나, 소형 안테나, 마이크로 스트립 안테나, 미앤더링 라인 안테나, 모노폴 안테나, 다이폴 안테나, 헬리컬 안테나, 수평 안테나, 수직 안테나, 리플렉터 안테나, 렌즈형 안테나, 및 개구면 안테나를 포함하는 어떤 유형의 안테나일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
결합 회로(586)는 스위칭 네트워크, 트랜스포머 밸룬 회로, 및/또는 송신/수 신 스위칭 회로일 수 있으며, 안테나 구성 신호에 따라 복수의 안테나 소자들(588)을 안테나 구조체에 결합하도록 동작가능하다. 제어 모듈(584)은 IC의 동작 모드(598)에 근거하여 안테나 구성 신호(600)를 생성하기 위해 결합된다. 제어 모듈(584)은 단일 처리 장치 또는 복수의 처리 장치들일 수 있다. 그러한 처리 장치는 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 디지털 신호처리기, 마이크로컴퓨터, 중앙처리장치, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 프로그램가능 로직 장치, 상태 기계, 로직 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 회로의 하드 코딩 및/또는 동작 명령들에 근거하여 신호들(아날로그 및/또는 디지털)을 조작하는 어떤 장치일 수 있다. 제어 모듈(584)은 관련 메모리 및/또는 메모리 소자를 가질 수 있으며, 관련 메모리 및/또는 메모리 소자는 단일 메모리 장치, 복수의 메모리 장치들 및/또는 제어 모듈(584)의 내장된 회로일 수 있다. 그러한 메모리 장치는 읽기 전용 메모리, 랜덤 억세스 메모리, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 스태틱 메모리, 다이나믹 메모리, 플래쉬 메모리, 캐쉬 메모리, 및/또는 디지털 정보를 저장하는 어떤 장치일 수 있다. 제어 모듈(584)이 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로 중의 하나 또는 그 이상을 구현할 때, 상응하는 동작 명령들을 저장하는 메모리 및/또는 메모리 소자는 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하는 회로 내에 내장되거나 외부에 있을 수 있음을 주목하자. 나아가, 메모리 소자는 저장하고, 제어 모듈(들)은 도 52-57에 도시된 단계들 및/또는 기능들 중의 적어도 일부에 상응하는 하드 코딩 및/또는 동작 명령들을 실행함을 주목하자.
RF 송수신기(582)는 IC의 동작 모드(598)에 따라 아웃바운드 심볼 스트림(590)을 아웃바운드 RF 신호(592)로 변환하고 인바운드 RF 신호(594)를 인바운드 심볼 스트림(596)으로 변환하도록 결합된다. RF 송수신기(582)는 이전에 논의된 하나 또는 그 이상의 RF 송수신기 실시예들에 따라 구현될 수 있음을 주목하자. 나아가, 안테나 구성 신호(600)는 다양한 동작의 모드들(598)을 위한 안테나 구조체의 특성들(예를 들면, 희망 실효고, 희망 대역폭, 희망 임피던스, 희망 양호도, 및/또는 희망 주파수 대역)을 조정할 수 있다. 예를 들면, 동작의 모드가 하나의 주파수 대역에서 다른 주파수 대역으로 변할 때(예를 들면, TX 주파수 대역에서부터 RF 수신 대역으로), 안테나 구조체의 특성들은 조정될 수 있다. 다른 예로서, 동작의 모드는 무선 통신 상태들(예를 들면, 페이딩(fading), 송신 전력 레벨들, 수신 신호 세기, 기저대역 변조 스킴 등)에서의 변화에 기인하여 안테나 구조체의 특성들이 그에 따라 조정될 수 있도록 변할 수 있다. 다른 예로서, 동작 모드는 국부 통신들에서부터 원격 통신들로 변할 수 있으며, 안테나 구조체의 특성들에서의 변화로부터 이득을 얻을 수 있다. 또 다른 예로서, 동작의 모드는 저 데이터 국부 통신들로부터 고 데이터 국부 통신들로 변할 수 있으며, 안테나 구조체의 특성들에서의 변화로부터 이득을 얻을 수 있다. 또 다른 예로서, 안테나 구성 신호(600)는, 다음의 동작 모드들, 즉, 하프 듀플렉스 공중 빔성형 통신들(half duplex in-air beamforming communications), 하프 듀플렉스 다중입출력 통신들(half duplex multiple input multiple output communications), 풀 듀플렉스 편파 통신들(full duplex polarization communications), 및 풀 듀플렉스 주파수 오프 셋 통신 들(full duplex frequency off set communications) 중의 하나 또는 그 이상을 위해 안테나 특성들에서의 변화를 초래할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 안테나 소자들(588) 중의 제1 안테나 소자는 인바운드 RF 신호(594)를 수신하기 위해 결합되고 복수의 안테나 소자들(588) 중의 제2 안테나 소자는 아웃바운드 RF 신호(592)를 송신하기 위해 결합된다. 또한, 제1 안테나 소자(588)는 주파수 대역 중의 수신 주파수 대역 내에서 인바운드 RF 신호(594)를 수신할 수 있으며 제2 안테나 소자(588)는 주파수 대역 중의 송신 주파수 대역 내에서 아웃바운드 RF 신호(592)를 송신할 수 있다.
다른 실시예에서, 복수의 안테나 소자들(588) 중의 제1 안테나 소자는 제1 편파를 가지며 복수의 안테나 소자들(588) 중의 제2 안테나 소자는 제2 편파를 갖는다. 또한, 제1 및 제2 편파는 좌수 원형 편파(left hand circular polarization) 및 우수 원형 편파(right hand circular polarization)를 포함한다. 이 경우에, 제2 안테나 소자는 위상 오프셋에 의해 인바운드 또는 아웃바운드 RF 신호들을 위상 편이시키기 위해 결합된 위상 편이 모듈(phase shift module)을 포함한다. 나아가, 제1 안테나 소자는 제2 안테나 섹션에 대해 수직하게 배치된다.
IC(580)의 일 실시예에서, IC(580)는 다이 및 패키지 기판을 포함한다. 이 실시예에서, 다이는 결합 회로(586), 제어 모듈(584), RF 송수신기(582) 및 패키지 기판은 복수의 안테나 소자들(588)을 지지한다. 다른 실시예에서, 다이는 복수의 안테나 소자들(588), 결합 회로(586), 제어 모듈(584), 및 RF 송수신기(582)를 지지하고 패키지 기판은 다이를 지지한다.
도 53은 한 쌍의 마이크로 스트립 소자들(602) 및 전송 라인(606)을 포함하는 안테나 구조체의 일 실시예의 다이어그램이다. 이 실시예에서, 마이크로 스트립 안테나 소자들(602) 각각은 안테나 구성 신호(600)에 따라 전송 라인(606)에 선택적으로 결합되는 복수의 급전점들(feed points)을 포함한다. 예를 들면, 피드 포인드들(604) 각각은 안테나 구조체의 상이한 특성들(예를 들면, 상이한 실효고, 상이한 대역폭, 상이한 임피던스, 상이한 방사 패턴, 상이한 양호도, 및/또는 상이한 주파수 대역)에 상응한다.
도 54는 한 쌍의 마이크로 스트립 안테나 소자들(602) 및 전송 라인(606)을 포함하는 안테나 구조체의 일 실시예의 다이어그램이다. 이 실시예에서, 마이크로 스트립 안테나 소자들(602) 각각은 안테나 구성 신호(600)에 따라 전송 라인(606)에 선택적으로 결합되는 복수의 급전점들(604)을 포함한다. 이 실시예에서, 상이한 급전점들(604)은 마이크로 스트립 안테나 소자(602)의 상이한 편파들을 초래한다.
도 55는 복수의 안테나 소자들(588) 및 결합 회로(586)을 포함하는 안테나 구조체의 일 실시예의 다이어그램이다. 결합 회로(586)는 복수의 전송 라인들(606) 및 스위칭 모듈(610)을 포함한다. 결합 회로(586)는 복수의 전송 라인들에 결합된 복수의 트랜스포머 모듈들 및/또는 복수의 전송 모듈들에 결합된 복수의 임피던스 정합 회로들을 더 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 스위칭 모듈(610)은 스위칭 네트워크, 멀티플렉서, 스위치들, 트랜지스터 네트워크, 및/또는 그들의 조합일 수 있으며, 안테나 구성 신호(600)에 따라 복수의 전송 라인들(606) 중의 하나 또는 그 이상을 RF 송수신기들 에 결합한다. 예를 들면, 하프 듀플렉스 모드에서, 스위칭 모듈(610)은 아웃바운드 RF 신호(592)를 전송하기 위하여 그리고 인바운드 RF 신호(594)를 수신하기 위하여 RF 송수신기에 전송 라인들(606) 중의 하나를 결합할 수 있다. 다른 예로서, 하프 듀플렉스 다중 입출력 통신들에 있어서, 스위칭 모듈(610)은 아웃바운드 RF 신호(592)를 송신하기 위하여 그리고 인바운드 RF 신호(594)를 수신하기 위하여 RF 송수신기에 두 개 또는 그 이상의 전송 라인들(606)을 결합할 수 있다. 또 다른 예로서, 풀 듀플렉스 편파 통신들에 있어서, 스위칭 모듈(610)은 아웃바운드 RF 신호(592)를 전송하기 위해 RF 송수신기들에 전송 라인들(606) 중의 하나를 결합하고 인바운드 RF 신호(594)를 수신하기 위해 RF 송수신기에 다른 전송 라인(606)을 결합할 수 있으며, 인바운드 RF 신호(594)는 아웃바운드 RF 신호(592)와 동일 주파수 대역이거나 상이한 주파수 대역일 수 있다.
도 56은 복수의 안테나 소자들(588) 및 결합 회로(586)를 포함하는 안테나 구조체의 일 실시예의 다이어그램이다. 결합 회로(586)는 복수의 전송 라인들(606) 및 두 개의 스위칭 모듈들(610)을 포함한다. 결합 회로(586)는 복수의 전송 라인들에 결합된 복수의 트랜스포머 모듈들 및/또는 복수의 트랜스포머 모듈들에 결합된 복수의 임피던스 정합 회로들을 더 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 스위칭 모듈들(610)은 안테나 구성 신호(600)에 따라 RF 송수신기 및 복수의 안테나 소자들 중의 하나에 복수의 전송 라인들(606) 중의 하나 또는 그 이상을 결합한다. 이러한 방법으로, 만약 안테나 소자들이 상이한 특성들을 가진다면, 결합 회로(586)는, 제어 모듈(584)의 제어하에서, RF 통신의 희망 레 벨을 달성하기 위해 IC(580)의 특정 동작 모드를 위해 안테나 소자를 선택할 수 있다. 예를 들면, 하나의 안테나 소자는 제1 편파를 갖도록 선택될 수 있는 반면, 제2 안테나 소자는 제2 편파를 갖도록 선택된다. 다른 예로서, 하나의 안테나 소자는 제1 방사 패턴을 갖도록 선택될 수 있는 반면, 제2 안테나 소자는 제2 방사 패턴을 갖도록 선택된다.
도 57은 복수의 조정가능한 안테나 구조체들 및 결합 회로(586)를 포함하는 안테나 어레이 구조체의 일 실시예의 다이어그램이다. 조정가능한 안테나 구조체들 각각은 전송 라인 회로(538), 안테나 소자들(550) 및 결합 회로들(552)을 포함한다. 안테나 구조체들이 다이폴 형태를 갖는 것으로 보여지지만, 그들은 미소 안테나, 소형 안테나, 마이크로 스트립 안테나, 미앤더링 라인 안테나, 모노폴 안테나, 다이폴 안테나, 헬리컬 안테나, 수평 안테나, 수직 안테나, 리플렉터 안테나, 렌즈형 안테나, 및 개구면 안테나를 포함하는 어떤 다른 유형의 안테나 구조체일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이 실시예에서, 안테나 어레이는 네 개의 송신(TX) 안테나 구조체들 및 네 개의 수신(RX) 안테나 구조체들을 포함하며, 여기서, RX 안테나 구조체들은 TX 안테나 구조체들과 인터리빙된다. 이 배열에서, RX 안테나들은 제1 지향성 원형 편파(directional circular polarization)를 가지며 TX 안테나들은 제2 지향성 원형 편파를 갖는다. 안테나 어레이는 현 도면에서 보여지는 것들보다 더 많거나 더 적은 RX 및 TX 안테나들을 포함할 수 있다.
결합 회로(586)는 안테나 구성 신호(600)에 따라 RF 송수신기에 TX 안테나 구조체들 중의 하나 또는 그 이상을 결합하고 RF 송수신기에 RX 안테나 소자들 중의 하나 또는 그 이상에 결합하도록 동작가능하다. RF 송수신기는 아웃바운드 심볼 스트림을 아웃바운드 RF 신호로 변환하고 인바운드 RF 신호를 인바운드 심볼 스트림으로 변환하며, 여기서 인바운드 및 아웃바운드 RF 신호들은 대략 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역폭 내에서 반송파 주파수를 갖는다. 일 실시예에서, 결합 회로(586)는 복수의 수신 안테나 소자들로부터 RF 송수신기로 인바운드 RF 신호를 제공하기 위한 수신 결합 회로 및 RF 송수신기로부터 복수의 송신 안테나 소자들까지 아웃바운드 RF 신호를 제공하기 위한 송신 결합 회로를 포함한다.
도 58은 다이(30, 32, 34, 36, 83, 272, 또는 282)에서의 및/또는 패키지 기판(22, 24, 26, 28, 80, 또는 284)에서의 마이크로 전자기계적(micro-electromechanical;MEM) 영역(620)을 포함하는 IC 안테나 구조체의 다이어그램이다. IC 안테나 구조체는 급전점(626) 및 전송 라인(624)을 더 포함하고, 전송 라인(624)은 RF 송수신기(628)에 결합될 수 있다. RF 송수신기(628)는 여기에서 앞서 논의된 RF 송수신기들 중의 어느 하나에 따라 구현될 수 있다. 전송 라인(624)의 RF 송수신기(628)에의 결합은 임피던스 정합 회로 및/또는 트랜스포머를 포함할 수 있다는 것을 주목하자.
MEM 영역(620)은 삼차원 형태를 포함할 수 있고, 그 삼차원 형태는 원통형, 구형, 박스형, 피라미드형, 및/또는 다이 및/또는 패키지 기판 내에서 마이크로 전자기계적으로 형성되는 그들의 조합일 수 있다. MEM 영역(620)은 또한 그의 삼차원 형태 내에서 안테나 구조체(622)를 포함한다. 급전점(626)은 전송을 위해 안테나 구조체(622)에 아웃바운드 무선 주파수 신호를 제공하고 안테나 구조체(622)로부터 인바운드 RF 신호를 수신하도록 결합된다. 전송 라인(624)은 실질적으로 평행한 제1 라인 및 제2 라인을 포함하며, 여기서 적어도 제1 라인은 급전점에 전기적으로 결합된다. 안테나 구조체는 그라운드 플레인(625)을 더 포함할 수 있으며, 그라운드 플레인(625)은 안테나 구조체(622)에 인접하다는 것을 주목하자. 나아가 그러한 안테나 구조체는 포인트-투-포인트 RF 통신들을 위해 사용될 수 있으며, 포인트-투-포인트 RF 통신들은 국부 통신들 및/또는 원격 통신들일 수 있다는 것을 주목하자.
일 실시예에서, 다이는 MEM 영역(620), 안테나 구조체, 급전점(626), 및 전송 라인(624)을 지지하며 패키지 기판은 다이를 지지한다. 다른 실시예에서, 다이는 RF 송수신기를 지지하며 패키지 기판은 다이, MEM 영역(620), 안테나 구조체(622), 급전점(626), 및 전송 라인(624)을 지지한다.
도 59-66은 MEM 삼차원 영역(620) 내에 구현될 수 있는 안테나 구조체(622)의 다양한 실시예들의 다이어그램들이다. 도 59 및 60은 직사각형(630) 및 혼(horn) 형태(632)의 개구면 안테나 구조체들을 나타낸다. 이들 실시예들에서, 급전점은 개구면 안테나에 전기적으로 결합된다. 다른 개구면 안테나 구조체들은 MEM 삼차원 영역(620)에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도파관(waveguide)이 형성될 수 있다.
도 61은 렌즈 형태를 갖는 렌즈 안테나 구조체(634)를 나타낸다. 이 실시예에서, 급전점은 렌즈 안테나 구조체(634)의 초점에 위치한다. 렌즈 형태는 도시된 것과 다를 수 있음을 주목하자. 예를 들면, 렌즈 형태는 일면 볼록 형태(one-sided convex-shaped), 일면 오목 형태(one-sided concave-shaped), 양면 볼록 형태, 양면 오목 형태, 및/또는 그들의 조합일 수 있다.
도 62 및 63은 MEM 삼차원 영역(620) 내에 구현될 수 있는 3차원 다이폴 안테나들을 나타낸다. 도 62는 쌍원뿔형 안테나 구조체(636)를 나타내고 도 63은 쌍원통형, 또는 쌍 타원형 안테나 구조체(638)를 나타낸다. 이들 실시예들에서, 급전점(626)은 삼차원 다이폴 안테나에 전기적으로 결합된다. 다른 삼차원 다이폴 안테나 형태들은 타이(tie) 형, 야기(Yagi) 안테나 등을 포함한다.
도 64-66은 MEM 삼차원 영역(620) 내에서 구현될 수 있는 리플렉터 안테나들을 나타낸다. 도 64는 평면형 안테나 구조체(640)를 나타내고 도 65는 코너형 안테라 구조체(642)를 나타내며, 도 66은 접시형 안테나 구조체(644)를 나타낸다. 이들 실시예들에서, 급전점(626)은 안테나의 초점에 위치한다.
도 67은 안테나 소자(650) 및 전송 라인(652)을 포함하는 저 효율 집적회로(IC)의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 안테나 소자(650)는 IC의 다이의 제1 금속 층 상에 있다. 일 실시예에서, 안테나 소자(650)는 대략 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역에서 RF 신호들을 송수신하기 위한 파장(예를 들면, 미소 다이폴 안테나, 소형 다이폴 안테나)의 약 1/10 보다 더 작은 길이를 갖는다. 다른 실시예에서, 안테나 소자(650)는 약 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역에서 RF 신호들을 송수신하기 위한 파장(예를 들면, 장 다이폴 안테나(long dipole antenna))의 1과 1/2배보다 더 큰 길이를 갖는다. 안테나 소자(650) 길이에 상관없이 안테나 소자(650)는 하나의 마이크로 스트립, 복수의 마이크로 스트립들, 하나의 미앤더링 라인, 및/또는 복수의 미앤더링 라인들로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 안테나 소자는 모노폴 안테나 소자 또는 다이폴 안테나일 수 있다는 것을 주목하자.
전송 라인(652)은 다이 상에 있고 안테나 소자(650)의 제1 급전점들에 전기적으로 결합된다. 일 실시예에서, 전송 라인(652)은 두 개의 라인들을 포함하고, RF 송수신기에 직접적으로 결합된다. 다른 실시예에서, 저 효율 IC 안테나 구조체는 다이의 제2 금속 층 상에 그라운드 트레이스를 더 포함하며, 여기서 그라운드 트레이스는 안테나 소자에 인접한다.
저 효율 IC 구조체의 어플리케이션은 RF 송수신기, 다이, 및 패키지 기판을 포함하는 IC 상에 있을 수 있다. 다이는 RF 송수신기 및 다이를 지지하는 패키지 기판을 지지한다. RF 송수신기는 아웃바운드 심볼 스트림을 아웃바운드 RF 신호로 변환하고 인바운드 RF 신호를 인바운드 RF 신호로 변환하도록 기능하며, 여기서 RF 송수신기의 송수신 범위는 실질적으로 IC를 포함하는 장치 내에 실질적으로 배치되며, 여기서 인바운드 및 아웃바운드 RF 신호들은 대략 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 범위에서 반송파 주파수를 갖는다.
안테나 구조체는 안테나 소자(650) 및 전송 라인 회로를 포함한다. 안테나 소자(650)는 인바운드 및 아웃바운드 RF 신호들을 송수신하기 위해 대략 55 GHz 내지 64 GHz의 주파수 대역을 위한 파장의 1과 1/2배 보다 더 크거나 대체로 파장의 1/10보다 더 작은 길이를 갖는다. 전송 라인 회로는 전송 라인(652)을 포함하며 또한 트랜스포머 및/또는 임피던스 정합 회로를 포함할 수 있으며 안테나 소자에 RF 송수신기를 결합한다. 일 실시예에서, 다이는 안테나 소자 및 전송 라인 회로를 지지한다.
도 68은 안테나 소자(650) 및 전송 라인(652)을 포함하는 저 효율 집적회로 안테나의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 안테나 소자(650)는 제1 및 제2 금속 트레이스들을 포함한다. 제1 금속 트레이스는 제1 급전점 부분 및 제1 방사 부분을 가지며, 여기서 제1 방사 부분은 제1 급전점 부분에 대해 90°보다 작거나 0°보다 더 큰 각에 있다. 제2 금속 트레이스는 제2 급전점 부분 및 제2 방사 부분을 가지며, 여기서 제2 방사 부분은 제2 급전점 부분에 대해 90°보다 작거나 0°보다 더 큰 각에 있다.
도 69는 안테나 소자(650) 및 전송 라인(652)을 포함하는 저 효율 IC 안테나의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 안테나 소자(650)는 제1 및 제2 금속 트레이스들을 포함한다. 제1 금속 트레이스는 제1 급전점 부분 및 제1 방사 부분을 가지며, 여기서 제1 방사 부분은 제1 급전점 부분에 대해 90°보다 작거나 0°보다 더 큰 각에 있다. 제2 금속 트레이스는 제2 급전점 부분 및 제2 방사 부분을 가지며, 여기서 제2 방사 부분은 제2 급전점 부분에 대해 90°보다 작거나 0°보다 더 큰 각에 있다. 이 실시예에서, 각 금속 트레이스에 의해 생성된 필드들은 서로간에 충분히 제거(cancel)하지 않으므로, 순 방사(net radiation)가 일어난다.
저 효율 IC 안테나는 전송 라인 중의 제1 및 제2 라인들에 전자기적으로 결합된 제1 및 제2 트랜스포머 라인들을 더 포함한다. 이 실시예에서, 제1 및 제2 트랜스포머 라인들은 전송 라인으로 아웃바운드 RF 신호를 제공하고 전송 라인으로부 터 인바운드 RF 신호를 수신하기 위해 트랜스포머를 생성한다.
도 70은 안테나 소자(650), 전송 라인(652), 및 트랜스포머(656)를 포함하는 저 효율 안테나 구조체의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다. 일 실시예에서, 트랜스포머(656)는 단일 엔드 트랜스포머 와인딩(single ended transformer winding) 및 디퍼렌셜 트랜스포머 와인딩(differetial transformer winding)을 포함한다. 단일 엔드 트랜스포머 와인딩은 전송 라인들 중의 제1 및 제2 라인들에 결합되고 전송 라인(652)과 같은 다이의 금속 층 상에 있다. 디퍼렌셜 트랜스포머 와인딩은 단일 엔드 트랜스포머 와인딩에 전자기적으로 결합되고 다이의 상이한 금속 층 상에 있다.
트랜스포머(656)는 단일 엔드 트랜스포머 와인딩에 전자기적으로 결합되는 제2 디퍼렌셜 트랜스포머 와인딩을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 디퍼렌셜 트랜스포머 와인딩은 다이의 제3 금속 층 상에 있고, 여기서, 디퍼렌셜 트랜스포머 와인딩은 전송 라인으로 아웃바운드 RF 신호를 제공하고 제2 디퍼렌셜 트랜스포머 와인딩은 전송 라인으로부터 인바운드 RF 신호를 수신한다.
여기에서 사용될 수 있는 바와 같이, "실질적으로" 및 "대략"이라는 용어들은 상응하는 항목 및/또는 항목들 사이의 관련성에 대한 공업 허용 오차(industry-accepted tolerance)를 제공한다. 그러한 공업 허용 오차는 1 퍼센트 내지 50 퍼센트보다 적은 범위에 이르고 성분 값들, 집적 회로 공정 변화들, 온도 변화들, 상승 및 하강 시간들, 및/또는 열 잡음에 상응하지만, 이에 한정되지는 않는다. 그러한 항목들 사이의 관련성은 수 퍼센트의 차이로부터 큰 차이들에 이를 수 있다. 여기 에서 사용될 수 있는 바와 같이, "결합된" 및/또는 "결합" 이라는 용어(들)는 항목들 간의 직접 결합 및/또는 개재 항목(예를 들면, 항목은 성분, 구성요소, 회로, 및/또는 모듈을 포함하나, 이에 한정되지는 않음)을 통한 항목들 간의 간접 결합을 포함할 수 있고, 여기서, 간접 결합을 위해, 개재 항목은 신호의 정보를 변경하지는 않고 신호의 전류 레벨, 전압 레벨, 및/또는 전력 레벨을 조정할 수 있다. 여기에서 더 사용될 수 있는 바와 같이, 추론된 결합(inferred coupling)(즉, 한 구성요소가 다른 구성요소에 추론에 의해 결합됨)은 "결합된"과 동일한 방식으로 두 항목들 간의 직접 및 간접 결합을 포함한다. 여기에서 더 사용될 수 있는 바와 같이, "동작하는" 이라는 용어는 항목이 하나 또는 그 이상의 전력 연결들, 입력(들), 출력(들) 등을 그의 상응하는 기능들의 하나 또는 그 이상을 수행하기 위해 포함한다는 것을 나타내고 하나 또는 그 이상의 다른 항목들에 대해 추론된 결합을 더 포함할 수 있다. 여기에서 더 사용될 수 있는 바와 같이, "관련된" 이라는 용어는 분리된 항목들의 직접 및/또는 간접 결합 및/또는 다른 항목 내에 내장된 하나의 항목을 포함한다. 여기에서 사용될 수 있는 바와 같이, "우호적으로 비교(compares favorably)"는 두 개 또는 그 이상의 항목들, 신호들 등 간의 비교가 바람직한 관계(relationship)를 제공한다는 것을 나타낸다. 예를 들면, 바람직한 관계는 신호 1이 신호 2보다 더 크고, 우호적인 비교는 신호 1의 크기가 신호 2의 크기보다 더 클 때 또는 신호 2의 크기가 신호 1의 크기보다 더 작을 때 성취될 수 있다.
설명된 도면(들)에서의 트랜지스터들인 전계 효과 트랜지스터들(FETs)로서 보여지지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 트랜지스터들은 바이 폴라, MOSFET, N웰 트랜지스터들, P웰 트랜지스터들, 증가형(enhancement mode), 공핍형(depletion mode), 및 영 전압 문턱치(zero voltage threshold;VT) 트랜지스터들을 포함하는 트랜지스터 구조체 중의 어떤 유형을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명은 또한 명시된 동작들 및 거기에서의 관계들의 수행을 예시하는 방법 단계들의 도움으로 위에서 설명되어졌다. 이들 기능적 빌딩 블록들 및 방법 단계들의 바운더리들 및 시퀀스는 설명의 편의를 위해 여기에서 임의로 정의되었다. 명시된 기능들 및 관계들이 대체로 수행되는 한 대체 바운더리들 및 시퀀스들이 정의될 수 있다. 그러한 어떤 대체 바운더리들 또는 시퀀스들은 따라서 청구된 발명의 범위 및 사상 내에 있다.
본 발명은 어떤 중요한 기능들의 수행을 설명하는 기능적 빌딩 블록들의 도움으로 위에서 설명되어졌다. 이들 기능적 빌딩 블록들의 바운더리들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 어떤 중요한 기능들이 적절하게 수행되는 한 대체 바운더리들이 정의될 수 있다. 유사하게, 플로우 다이어그램 블록들이 또한 어떤 중요한 기능성을 예시하기 위해 여기에서 임의로 정의될 수 있다. 사용되는 정도까지는, 플로우 다이어그램 블록 바운더리들 및 시퀀스는 정의될 수 있고 여전히 어떤 중요한 기능성을 수행한다. 기능적 빌딩 블록들 및 플로우 다이어그램 블록들 및 시퀀스들의 대체 정의들은 따라서 청구된 발명의 범위 및 사상 내에 있다. 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자는 또한 여기서의 기능적 빌딩 블록들, 및 다른 도해 블록들, 모듈들 및 성분들이 도시되는 바와 같이 구현될 수 있거나, 별개 의 성분들, 주문형 집적 회로들, 적절한 소프트웨어를 수행하는 프로세스들 등등 또는 그들의 조합일 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 복수의 집적회로들을 포함하는 장치의 일 실시예의 다이어그램;
도 2-4는 본 발명에 따른 집적회로(IC)의 다양한 실시예들의 다이어그램들;
도 5는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램;
도 6은 본 발명에 따른 IC의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램;
도 7은 본 발명에 따른 IC의 다른 실시예의 개략적 블록 다이어그램;
도 8-10은 본 발명에 따른 상향 변환 모듈의 다양한 실시예들의 개략적 블록 다이어그램들;
도 11은 본 발명에 따른 IC의 다른 실시예의 개략적 블록 다이어그램;
도 12는 본 발명에 따른 IC의 다른 실시예의 개략적 블록 다이어그램;
도 13-16은 본 발명에 따른 IC의 다양한 실시예들의 다이어그램들;
도 17-20은 본 발명에 따른 IC의 다양한 실시예들의 개략적 블록 다이어그램;
도 21 및 22는 본 발명에 따른 안테나 구조체의 다양한 실시예들의 다이어그램들;
도 23 및 24는 본 발명에 따른 안테나 구조체들의 주파수 스펙트럼 다이어그램들;
도 25는 본 발명에 따른 IC의 다른 실시예의 개략적 블록 다이어그램;
도 26은 본 발명에 따른 안테나 구조체의 주파수 스펙트럼 다이어그램;
도 27은 본 발명에 따른 IC의 다른 실시예의 개략적 블록 다이어그램;
도 28-42는 본 발명에 따른 안테나 구조체의 다양한 실시예들의 다이어그램들;
도 43은 본 발명에 따른 안테나 구조체의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램;
도 44-46은 본 발명에 따른 안테나 구조체의 다양한 실시예들의 다이어그램들;
도 47은 본 발명에 따른 결합 회로의 일 실시예의 다이어그램;
도 48은 본 발명에 따른 결합 회로의 일 실시예에 대한 임피던스 대 주파수의 다이어그램;
도 49 및 50은 본 발명에 따른 전송 라인 회로의 다양한 실시예들의 개략적 블록 다이어그램들;
도 51은 본 발명에 따른 안테나 구조체의 일 실시예의 다이어그램;
도 52는 본 발명에 따른 IC의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램;
도 53-66은 본 발명에 따른 안테나 구조체의 다양한 실시예들의 다이어그램들;
도 67은 본 발명에 따른 안테나 구조체의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램;
도 68 및 69는 본 발명에 따른 안테나 구조체의 다양한 실시예들의 다이어그 램들; 및
도 70은 본 발명에 따른 안테나 구조체의 일 실시예의 개략적 블록 다이어그램이다.

Claims (10)

  1. 온칩 안테나 구조체(on-chip antenna structure)에 있어서:
    다이(die) 상에 안테나 소자(antenna element)를 포함하되, 상기 안테나 소자는 1.25 밀리미터 내지 2.5 밀리미터 범위에서의 길이를 가지며;
    상기 안테나 소자의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖는 그라운드 플레인(ground plane)을 포함하되, 상기 그라운드 플레인은 상기 안테나 소자에 대해 평행하며 상기 다이 표면에 수직인 축에 대하여 상기 안테나 소자와 서로 상이한 층에 배치(co-locate)되며;
    상기 다이 상에 전송 라인(transmission line)을 포함하되, 상기 전송 라인은 제1 라인 및 제2 라인을 가지며, 상기 제1 라인은 상기 제2 라인에 평행하며, 적어도 상기 제1 라인은 상기 안테나 소자에 전기적으로 결합되는 온칩 안테나 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 소자는:
    수평 다이폴 안테나(horizontal dipole antenna); 및
    수직 다이폴 안테나(vertical dipole antenna) 중 적어도 하나를 포함하는 온칩 안테나 구조체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 소자는:
    개별(discrete) 안테나 구조체를 제공하기 위한 복수의 미소 안테나들(infinitesimal antennas); 및
    상기 개별 안테나 구조체를 제공하기 위한 복수의 소형 안테나들(small antenna) 중 적어도 하나를 포함하는 온칩 안테나 구조체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 소자는 연속 안테나 구조체(continuous antenna structure)를 제공하기 위해 복수의 마이크로 스트립들(micro-strips) 중의 적어도 하나를 포함하는 온칩 안테나 구조체.
  5. 온패키지 기판 안테나 구조체(on-package substrate antenna structure)에 있어서:
    패키지 기판 상에 안테나 소자(antenna element)를 포함하되, 상기 안테나 소자는 1.25 밀리미터 내지 2.5 밀리미터 범위에서의 길이를 가지며;
    상기 안테나 소자의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖는 그라운드 플레인(ground plane)을 포함하며, 상기 그라운드 플레인은 상기 안테나 소자에 대해 평행하며 상기 기판 표면에 수직인 축에 대하여 상기 안테나 소자와 서로 상이한 층에 배치(co-located)되며;
    상기 패키지 기판 상에 전송 라인(transmission line)을 포함하되, 상기 전송 라인은 제1 라인 및 제2 라인을 포함하며, 상기 제1 라인은 상기 제2 라인에 평행하며, 적어도 상기 제1 라인은 상기 안테나 소자에 전기적으로 결합되는 온패키지 기판 안테나 구조체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 안테나 소자는:
    수평 다이폴 안테나(horizontal dipole antenna); 및
    수직 다이폴 안테나(vertical dipole antenna) 중 적어도 하나를 포함하는 온패키지 기판 안테나 구조체.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 안테나 소자는:
    개별(discrete) 안테나 구조체를 제공하기 위한 복수의 미소 안테나들(infinitesimal antennas); 및
    상기 개별 안테나 구조체를 제공하기 위한 복수의 소형 안테나(small antenna) 중 적어도 하나를 포함하는 온패키지 기판 안테나 구조체.
  8. 집적회로(integrated circuit;IC) 안테나 구조체(antenna structure)에 있어서:
    다이(die);
    상기 다이를 지지하는 패키지 기판(package substrate);
    상기 다이상에 적어도 부분적으로 안테나 소자(antenna element)를 포함하되, 상기 안테나 소자는 1.25 밀리미터 내지 2.5 밀리미터 범위에서의 길이를 가지며;
    상기 안테나 소자의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖는 그라운드 플레인(ground plane)을 포함하되, 상기 그라운드 플레인은 상기 안테나 소자에 대해 평행하며 상기 다이 표면에 수직인 축에 대하여 상기 안테나 소자와 서로 상이한 층에 배치(co-located)되며;
    상기 다이 상에 적어도 부분적으로 전송 라인(transmission line)을 포함하되, 상기 전송 라인은 제1 라인 및 제2 라인을 포함하며, 상기 제1 라인은 상기 제2 라인에 평행하며, 적어도 상기 제1 라인은 상기 안테나 소자에 전기적으로 결합되는 집적회로 안테나 구조체.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 안테나 소자는:
    상기 다이 상의 제1 안테나 섹션(antenna section); 및
    상기 패키지 기판 상에 제2 안테나 섹션을 포함하되, 상기 제1 및 제2 안테나 섹션들은 1.25 밀리미터 내지 2.5 밀리미터의 범위에서의 결합 길이(combined length)를 갖는 집적회로 안테나 구조체.
  10. 집적회로(integrated circuit;IC) 안테나 구조체(antenna structure)에 있어서:
    다이(die);
    상기 다이를 지지하는 패키지 기판(package substrate);
    상기 패키지 기판 상에 적어도 부분적으로 안테나 소자(antenna element)를 포함하되, 상기 안테나 소자는 1.25 밀리미터 내지 2.5 밀리미터 범위에서의 길이를 가지며;
    상기 안테나 소자의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖는 그라운드 플레인(ground plane)을 포함하며, 상기 그라운드 플레인은 상기 안테나 소자에 대해 평행하며 상기 다이 표면에 수직인 축에 대하여 상기 안테나 소자와 서로 상이한 층에 배치(co-located)되며;
    상기 패키지 기판 상에 적어도 부분적으로 전송 라인(transmission line)을 포함하며, 상기 전송 라인은 제1 라인 및 제2 라인을 포함하며, 상기 제1 라인은 상기 제2 라인에 평행하며, 적어도 상기 제1 라인은 상기 안테나 소자에 전기적으로 결합되는 집적회로 안테나 구조체.
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