KR102022352B1

KR102022352B1 - 안테나 장치

Info

Publication number: KR102022352B1
Application number: KR1020180072739A
Authority: KR
Inventors: 류정기; 김홍인; 한명우; 김남기; 임대기; 박주형
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2019-09-18
Also published as: KR20190104847A

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, N X 1 구조로 배열된 복수의 패치 안테나와, 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제1 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 제1 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제1 피드비아와, 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제2 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 제1 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제2 피드비아와, 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제3 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 제1 위상과 다른 제2 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제3 피드비아와, 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제4 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 제2 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제4 피드비아를 포함하고, 제1 방향과 제2 방향의 사이 방향은 복수의 패치 안테나의 배열방향에 대해 비스듬하고, 제3 방향과 제4 방향의 사이 방향은 복수의 패치 안테나의 배열방향에 대해 비스듬할 수 있다.

Description

안테나 장치{Antenna apparatus}

본 발명은 안테나 장치에 관한 것이다.

이동통신의 데이터 트래픽(Data Traffic)은 매년 비약적으로 증가하는 추세이다. 이러한 비약적인 데이터를 무선망에서 실시간으로 지원해 주고자 활발한 기술 개발이 진행 중에 있다. 예를 들어, IoT(Internet of Thing) 기반 데이터의 컨텐츠화, AR(Augmented Reality), VR(Virtual Reality), SNS와 결합한 라이브 VR/AR, 자율 주행, 싱크뷰 (Sync View, 초소형 카메라 이용해 사용자 시점 실시간 영상 전송) 등의 애플리케이션(Application)들은 대용량의 데이터를 주고 받을 수 있게 지원하는 통신(예: 5G 통신, mmWave 통신 등)을 필요로 한다.

따라서, 최근 5세대(5G) 통신을 포함하는 밀리미터웨이브(mmWave) 통신이 활발하게 연구되고 있으며, 이를 원활히 구현하는 안테나 장치의 상용화/표준화를 위한 연구도 활발히 진행되고 있다.

높은 주파수 대역(예: 24GHz, 28GHz, 36GHz, 39GHz, 60GHz 등)의 RF 신호는 전달되는 과정에서 쉽게 흡수되고 손실로 이어지므로, 통신의 품질은 급격하게 떨어질 수 있다. 따라서, 높은 주파수 대역의 통신을 위한 안테나는 기존 안테나 기술과는 다른 기술적 접근법이 필요하게 되며, 안테나 이득(Gain) 확보, 안테나와 RFIC의 일체화, EIRP(Effective Isotropic Radiated Power) 확보 등을 위한 별도의 전력 증폭기 등 특수한 기술 개발을 요구할 수 있다.

전통적으로 밀리미터웨이브 통신환경을 제공하는 안테나 장치는 높은 주파수에 따른 높은 수준의 안테나 성능(예: 송수신율, 이득, 직진성(directivity) 등)을 만족시키기 위해 IC와 안테나를 기판상에 배치시켜서 동축케이블로 연결하는 구조를 사용하여왔다. 그러나, 이러한 구조는 안테나 배치공간 부족, 안테나 형태 자유도 제한, 안테나와 IC간의 간섭 증가, 안테나 장치의 사이즈/비용 증가를 유발할 수 있다.

대한민국 등록특허공보 10-1833037

본 발명은 안테나 성능(예: 송수신율, 이득, 대역폭, 직진성(directivity) 등)을 향상시키거나 소형화에 유리한 구조를 가질 수 있는 안테나 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, N X 1 구조로 배열된 복수의 패치 안테나; 상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제1 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 제1 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제1 피드비아; 상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제2 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제1 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제2 피드비아; 상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제3 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제1 위상과 다른 제2 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제3 피드비아; 및 상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제4 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제2 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제4 피드비아; 를 포함하고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 사이 방향은 상기 복수의 패치 안테나의 배열방향에 대해 비스듬하고, 상기 제3 방향과 상기 제4 방향의 사이 방향은 상기 복수의 패치 안테나의 배열방향에 대해 비스듬할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 1개의 패치 안테나 당 2개 이상의 위상의 RF 신호와 4개 이상의 피드비아를 사용하여 높은 송수신율을 가지면서도 복수의 패치 안테나 간의 전자기적 간섭을 최소화할 수 있다. 복수의 패치 안테나는 복수의 패치 안테나 간의 전자기적 간섭이 작을수록 더욱 서로에 대해 가까이 배치될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 향상된 안테나 성능을 확보하면서도 축소된 사이즈를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 피드경로의 개수를 증가시키지 않더라도 더욱 개선된 안테나 성능(예: 이득)을 가질 수 있으므로, 사이즈 대비 개선된 안테나 성능을 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 피드비아 연결지점을 예시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 제1 위상의 RF 신호 송수신을 예시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 제2 위상의 RF 신호 송수신을 예시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 패치 안테나의 추가적 형태를 예시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 엔드-파이어 안테나의 변형을 예시한 도면이다.
도 4c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에서 엔드-파이어 안테나가 생략된 구조를 예시한 도면이다.
도 4d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에서 패치 안테나에 제공된 슬롯을 예시한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 예시한 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 예시한 측면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 피드라인을 예시한 평면도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 분기패턴을 예시한 평면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 IC 주변 구조를 예시한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 전자기기에서의 배치를 예시한 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 복수의 패치 안테나(110a), 복수의 제1 피드비아(121a), 복수의 제2 피드비아(122a), 복수의 제3 피드비아(123a) 및 복수의 제4 피드비아(124a)를 포함할 수 있다.

복수의 패치 안테나(110a)는 N X 1 구조로 배열될 수 있다. 여기서, N은 2 이상의 자연수이다. 즉, 복수의 패치 안테나(110a)는 배열방향(array direction)을 따라 1열로 배열된 구조를 가질 수 있다.

복수의 제1 피드비아(121a)는 복수의 패치 안테나(110a) 각각의 중심에서 제1 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 제1 위상(Phase1)의 RF(Radio Frequency) 신호가 통과하도록 구성될 수 있다.

복수의 제2 피드비아(122a)는 복수의 패치 안테나(110a) 각각의 중심에서 제2 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 제1 위상(Phase1)의 RF 신호가 통과하도록 구성될 수 있다.

제1 위상(Phase1)의 RF 신호는 송신시에 복수의 제1 및 제2 피드비아(121a, 122a) 모두로부터 복수의 패치 안테나(110a)로 전달될 수 있으며, 제2 위상(Phase2)의 RF 신호는 송신시에 복수의 제3 및 제4 피드비아(123a, 124a) 모두로부터 복수의 패치 안테나(110a)로 전달될 수 있다.

마찬가지로, 제1 위상(Phase1)의 RF 신호는 수신시에 복수의 패치 안테나(110a)에서 복수의 제1 및 제2 피드비아(121a, 122a) 모두로 전달될 수 있으며, 제2 위상(Phase2)의 RF 신호는 수신시에 복수의 패치 안테나(110a)에서 복수의 제3 및 제4 피드비아(123a, 124a) 모두로 전달될 수 있다.

복수의 제3 피드비아(123a)는 복수의 패치 안테나(110a) 각각의 중심에서 제3 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 제1 위상(Phase1)과 다른 제2 위상(Phase2)의 RF 신호가 통과하도록 구성될 수 있다.

복수의 제4 피드비아(124a)는 복수의 패치 안테나(110a) 각각의 중심에서 제4 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 제2 위상(Phase2)의 RF 신호가 통과할 수 있다.

제1 위상(Phase1)과 제2 위상(Phase2)은 서로 약 180도 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 위상(Phase1)의 RF 신호는 복수의 패치 안테나(110a)에서 수평 편파로 투과될 수 있으며, 제2 위상(Phase2)의 RF 신호는 복수의 패치 안테나(110a)에서 수직 편파로 투과될 수 있다.

이에 따라, 제1 위상(Phase1)의 RF 신호와 제2 위상(Phase2)의 RF 신호는 서로에 대해 상쇄간섭을 주지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 제1 위상(Phase1)의 RF 신호와 제2 위상(Phase2)의 RF 신호를 함께 송수신할 수 있으므로, 높은 송수신율을 가질 수 있다.

복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아(121a, 122a, 123a, 124a)는 각각 복수의 패치 안테나(110a) 중 대응되는 패치 안테나(110a)와 IC의 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치가 높은 송수신율을 가지므로, 상기 IC는 원격으로 많은 데이터를 송수신할 수 있다.

복수의 패치 안테나(110a)에서 제1 위상(Phase1)의 RF 신호와 제2 위상(Phase2)의 RF 신호가 투과될 때, 표면전류는 복수의 패치 안테나(110a)에서 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아(121a, 122a, 123a, 124a)의 연결위치에서부터 흐를 수 있다.

복수의 제1 피드비아(121a)의 RF 신호 전달에 따른 제1 표면전류는 제1 방향의 반대방향으로 흐를 수 있으며, 복수의 제2 피드비아(122a)의 RF 신호 전달에 따른 제2 표면전류는 제2 방향의 반대방향으로 흐를 수 있으며, 복수의 제3 피드비아(123a)의 RF 신호 전달에 따른 제3 표면전류는 제3 방향의 반대방향으로 흐를 수 있으며, 복수의 제4 피드비아(124a)의 RF 신호 전달에 따른 제4 표면전류는 제4 방향의 반대방향으로 흐를 수 있다.

여기서, 복수의 패치 안테나(110a) 중 하나에서 흐르는 표면전류는 인접 패치 안테나에 전자기적으로 영향을 줄 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 복수의 패치 안테나(110a)에서 흐르는 표면 전류가 인접 패치 안테나에 주는 전자기적 영향을 줄이는 구조를 가진다.

구체적으로, 복수의 제1 피드비아(121a)의 RF 신호 전달에 따른 제1 표면전류와 복수의 제2 피드비아(122a)의 RF 신호 전달에 따른 제2 표면전류는 서로 중첩될 수 있으며, 복수의 제3 피드비아(123a)의 RF 신호 전달에 따른 제3 표면전류와 복수의 제4 피드비아(124a)의 RF 신호 전달에 따른 제4 표면전류는 서로 중첩될 수 있다.

따라서, 제1 표면전류와 제2 표면전류의 중첩에 따른 전류는 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 사이 방향의 반대방향으로 흐를 수 있으며, 제3 표면전류와 제4 표면전류의 중첩에 따른 전류는 상기 제3 방향과 상기 제4 방향의 사이 방향의 반대방향으로 흐를 수 있다. 예를 들어 복수의 패치 안테나(110a)가 사각형일 경우, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 방향은 사각형의 중심에서 각 변을 향하는 방향일 수 있다.

즉, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 사이 방향은 복수의 패치 안테나(110a)의 배열방향(array direction)에 대해 비스듬하고, 상기 제3 방향과 상기 제4 방향의 사이 방향은 복수의 패치 안테나(110a)의 배열방향(array direction)에 대해 비스듬할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 1개의 패치 안테나 당 2개 이상의 위상의 RF 신호를 4개 이상의 피드비아를 사용하여 높은 송수신율을 가지면서도 복수의 패치 안테나 간의 전자기적 간섭을 최소화할 수 있다. 복수의 패치 안테나는 복수의 패치 안테나 간의 전자기적 간섭이 작을수록 더욱 서로에 대해 가까이 배치될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 향상된 안테나 성능(예: 송수신율)을 확보하면서도 축소된 사이즈를 가질 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 피드비아 연결지점을 예시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 복수의 패치 안테나(110a), 복수의 제1 피드비아(121a), 복수의 제2 피드비아(122a), 복수의 제3 피드비아(123a), 복수의 제4 피드비아(124a), 복수의 엔드-파이어 안테나(160a) 및 복수의 제2 피드라인(171a) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.

복수의 패치 안테나(110a)는 RF 신호를 원격 수신하여 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아(121a, 122a, 123a, 124a)로 전달하거나 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아(121a, 122a, 123a, 124a)로부터 RF 신호를 전달받아 원격 송신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 패치 안테나(110a) 각각은 원형 또는 다각형의 양면을 가지는 패치 안테나의 구조를 가질 수 있다. 상기 복수의 패치 안테나(110a) 각각의 양면은 RF 신호가 전도체와 비전도체 사이를 투과하는 경계로 작용할 수 있다. 상기 복수의 패치 안테나(110a)는 내재적 요소(예: 형태, 크기, 높이, 절연층의 유전율 등)에 따른 내재적 주파수 대역(예: 28GHz)을 가질 수 있다.

복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아(121a, 122a, 123a, 124a)는 복수의 패치 안테나(110a)로부터 수신된 RF 신호를 IC(300a)로 전달할 수 있으며, IC(300a)로부터 전달받은 RF 신호를 복수의 패치 안테나(110a)로 전달할 수 있다.

복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아(121a, 122a, 123a, 124a)는 각각 복수의 패치 안테나(110a)의 가장자리에 인접하여 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 피드비아(121a)는 9시방향 측면 가장자리에 위치하고, 제2 피드비아(122a)는 6시방향 측면 가장자리에 위치하고, 제3 피드비아(123a)는 3시방향 측면 가장자리에 위치하고, 제4 피드비아(124a)는 12시방향 측면 가장자리에 위치할 수 있다. 이에 따라, 제1 위상 RF 신호와 제2 위상 RF 신호간의 격리도는 더욱 향상될 수 있다.

또한, 복수의 제1 피드비아(121a)와 복수의 제3 피드비아(123a)는 복수의 패치 안테나(110a)의 중심을 기준으로 서로 대칭일 수 있으며, 복수의 제2 피드비아(122a)와 복수의 제4 피드비아(124a)는 복수의 패치 안테나(110a)의 중심을 기준으로 서로 대칭일 수 있다. 이에 따라, 제1 위상 RF 신호와 제2 위상 RF 신호간의 격리도는 더욱 향상될 수 있다.

또한, 복수의 제1 피드비아(121a)와 복수의 제3 피드비아(123a)를 잇는 선의 방향은 복수의 패치 안테나(110a)의 배열방향과 동일할 수 있으며, 복수의 제2 피드비아(122a)와 복수의 제4 피드비아(124a)를 잇는 선의 방향은 복수의 패치 안테나(110a)의 배열방향에 수직일 수 있다. 이에 따라, 복수의 패치 안테나(110a)에서 흐르는 표면 전류가 인접 패치 안테나에 주는 전자기적 영향은 더욱 감소할 수 있다.

복수의 엔드-파이어 안테나(160a)는 복수의 패치 안테나(110a)의 배열방향에 수직인 방향으로 복수의 패치 안테나(110a)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 엔드-파이어 안테나(160a)는 복수의 패치 안테나(110a)의 RF 신호 송수신 방향에 수직인 방향으로 RF 신호를 송수신할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 전방향으로(omni-directionally) RF 신호를 송수신할 수 있다.

예를 들어, 복수의 엔드-파이어 안테나(160a)는 각각 다이폴 안테나, 모노폴(monopole) 안테나 또는 폴디드 다이폴(folded dipole) 안테나로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 복수의 엔드-파이어 안테나(160a) 중 적어도 일부는 2개의 제2 피드라인(171a)을 가질 수 있으며, 복수의 엔드-파이어 안테나(160a) 중 나머지는 1개의 제2 피드라인(171a)을 가질 수 있다.

이에 따라, 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아(121a, 122a, 123a, 124a)와 복수의 제2 피드라인(171a)의 총 개수는 감소할 수 있다. 상기 총 개수는 안테나 장치의 사이즈에 영향을 줄 수 있다.

예를 들어, 복수의 패치 안테나(110a)의 개수가 4개이고, 복수의 패치 안테나(110a) 각각은 제3 및 제4 피드비아(123a, 124a)를 포함하지 않고, 복수의 엔드-파이어 안테나(160a)의 개수가 4개이고, 복수의 엔드-파이어 안테나(160a) 각각이 2개의 제2 피드라인(171a)을 가지는 본 발명의 비교 예의 안테나 장치의 경우의 피드경로 총 개수(16개)는, 복수의 패치 안테나(110a)의 개수가 3개이고, 복수의 엔드-파이어 안테나(160a)의 개수가 3개이고, 제2 피드라인(171a)이 4개일 경우의 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 피드경로 총 개수(16개)와 동일할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 상기 본 발명의 비교 예보다 더욱 개선된 이득(gain)을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 피드경로 총 개수를 증가시키지 않더라도 향상된 안테나 성능을 가질 수 있다.

일반화하면, 복수의 피드비아의 개수는 4N개이고, 복수의 제2 피드라인의 개수는 M개일 수 있다. 여기서, 상기 M은 N보다 크고 2N보다 작을 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 피드경로 총 개수를 증가시키지 않더라도 향상된 안테나 성능을 가질 수 있다.

또한 일반화하면, 상기 N은 3의 배수이고, 복수의 엔드-파이어 안테나(160a)의 개수는 N개이고, 상기 M은 4의 배수일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 피드경로 총 개수를 증가시키지 않더라도 향상된 안테나 성능을 가질 수 있다.

한편, 복수의 엔드-파이어 안테나(160a)는 N X 1 구조로 복수의 패치 안테나(110a)에 대해 평행하게 배열되고, 복수의 엔드-파이어 안테나(160a) 중 복수의 제2 피드라인(171a) 중 둘에 전기적으로 연결된 엔드-파이어 안테나는 복수의 제2 피드라인(171a) 중 하나에만 전기적으로 연결된 엔드-파이어 안테나보다 더 중심에 가까이 분포될 수 있다. 이에 따라, 복수의 엔드-파이어 안테나(160a)는 피드경로의 개수를 줄이면서도 안테나 성능의 열화를 억제할 수 있다.

한편, IC(300a)는 위상제어를 통해 제1 위상의 RF 신호와 제2 위상의 RF 신호를 각각 생성할 수 있는데, 설계에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 IC(300a)의 위상제어 대신 서로 다른 전기적 길이(electrical length)를 가지는 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아(121a, 122a, 123a, 124a)를 사용함으로써 제1 위상의 RF 신호와 제2 위상의 RF 신호를 구현할 수 있다.

도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 제1 위상의 RF 신호 송수신을 예시한 도면이다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 제1 위상의 RF 신호를 송수신할 때 복수의 제1 피드비아(121a)에서 3시방향으로 흐르는 제1 표면전류(I1-1)와 복수의 제2 피드비아(122a)에서 12시방향으로 흐르는 제2 표면전류(I1-2)를 형성할 수 있다.

제1 중첩 표면전류(I1)는 제1 표면전류(I1-1)와 제2 표면전류(I1-2)의 중첩에 의해 제공될 수 있다. 제1 중첩 표면전류(I1)는 복수의 패치 안테나(110a)의 배열방향에 대해 사선이다.

도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 제2 위상의 RF 신호 송수신을 예시한 도면이다.

도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 제2 위상의 RF 신호를 송수신할 때 복수의 제3 피드비아(123a)에서 9시방향으로 흐르는 제3 표면전류(I2-1)와 복수의 제4 피드비아(124a)에서 6시방향으로 흐르는 제4 표면전류(I2-2)를 형성할 수 있다.

제2 중첩 표면전류(I2)는 제3 표면전류(I2-1)와 제4 표면전류(I2-2)의 중첩에 의해 제공될 수 있다. 제2 중첩 표면전류(I2)는 복수의 패치 안테나(110a)의 배열방향에 대해 사선이다.

도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 패치 안테나의 추가적 형태를 예시한 도면이다.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에 포함된 복수의 패치 안테나(110b) 각각은 원형일 수 있다.

도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 엔드-파이어 안테나의 변형을 예시한 도면이다.

도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 복수의 패치 안테나(110a)의 사이 공간에서부터 12시방향으로 이격 배치된 복수의 엔드-파이어 안테나(160b)를 포함할 수 있으며, 복수의 엔드-파이어 안테나(160b)는 각각 복수의 제2 피드라인(171b)을 가질 수 있다. 여기서, 도 2에 도시된 안테나 장치의 피드경로 총 개수(16개)와 도 4b에 도시된 안테나 장치의 피드경로 총 개수(16개)는 서로 동일할 수 있다.

도 4c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에서 엔드-파이어 안테나가 생략된 구조를 예시한 도면이다.

도 4c를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 엔드-파이어 안테나를 포함하지 않고 복수의 패치 안테나(110a)의 개수를 증가시킬 수 있다. 여기서, 도 2에 도시된 안테나 장치의 피드경로 총 개수(16개)와 도 4c에 도시된 안테나 장치의 피드경로 총 개수(16개)는 서로 동일할 수 있다.

도 4d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에서 패치 안테나에 제공된 슬롯을 예시한 도면이다.

도 4d를 참조하면, 복수의 패치 안테나(110c)는 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아(121a, 122a, 123a, 124a) 각각의 연결 지점이 사이에 위치하도록 제공된 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 슬롯(S1, S2)을 포함할 수 있다.

이에 따라, 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아(121a, 122a, 123a, 124a)는 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 슬롯(S1, S2)에 따른 캐패시턴스를 가질 수 있는데, 상기 캐패시턴스는 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아(121a, 122a, 123a, 124a)의 인덕턴스와 함께 매칭회로를 이룰 수 있다. 상기 캐패시턴스가 클수록 상기 인덕턴스는 작아질 수 있으므로, 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 슬롯(S1, S2)은 피드비아의 길이를 감소시킬 수 있다.

또한, 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 슬롯(S1, S2)은 제1, 제2, 제3 및 제4 표면전류 각각의 방향을 더욱 집중시킬 수 있다. 따라서, 복수의 패치 안테나(110c)는 인접 패치 안테나에 대한 전자기적 간섭을 더욱 줄일 수 있다.

도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 예시한 사시도이다.

도 5a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 복수의 패치 안테나(110a)로부터 각각 z방향으로 이격되어 N X 1 구조로 배열된 복수의 상부 커플링 패치(115a)를 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 상부 커플링 패치(115a)는 복수의 패치 안테나(110a)에 전자기적으로 커플링되어 복수의 패치 안테나(110a)의 이득이나 대역폭을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 복수의 피드라인(210a)을 포함하는 배선층(220a)을 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 피드라인(210a)은 각각 복수의 패치 안테나(110a) 또는 복수의 엔드-파이어 안테나(160a)를 IC(300a)와 전기적으로 연결시킬 수 있다. 여기서, 복수의 배선비아(230a)는 복수의 피드라인(210a)과 IC(300a)의 사이를 전기적으로 연결시키도록 배치될 수 있다.

도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 예시한 측면도이다.

도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 복수의 패치 안테나(110a)의 하측에 배치되고 복수의 피드비아 각각이 통과하는 관통홀을 가지는 그라운드층(221a)을 더 포함할 수 있다. 그라운드층(221a)은 복수의 패치 안테나(110a)에 대해 리플렉터(reflector)로 작용할 수 있다.

배선층(220a)은 그라운드층(221a)의 하측에 배치될 수 있다. 따라서, 그라운드층(221a)은 복수의 패치 안테나(110a)와 배선층(220a) 사이를 전자기적으로 차폐시킬 수 있다.

제2 그라운드층(222a)은 배선층(220a)의 하측에 배치될 수 있으며, 복수의 배선비아(230a)가 통과하는 관통홀을 가질 수 있다. 제2 그라운드층(222a)은 배선층(220a)과 IC(300a) 사이를 전자기적으로 차폐시킬 수 있다.

IC(300a)는 제2 그라운드층(222a)의 하측에 배치될 수 있으며, 배선비아(230a)에 전기적으로 연결될 수 있다.

수동부품(350a)과 서브기판(250a)은 각각 제2 그라운드층(222a)의 하측에 배치될 수 있으며, IC(300a)에 전기적으로 연결될 수 있다.

도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 피드라인을 예시한 평면도이다.

도 6a를 참조하면, 배선층(220a)은 복수의 제1 피드라인(211a)과 복수의 제2 피드라인(212a)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 피드라인(211a)은 각각 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아(121a, 122a, 123a, 124a)와 복수의 제1 배선비아(231a)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 복수의 제2 피드라인(212a)은 각각 복수의 엔드-파이어 안테나(161a, 162a, 163a)와 복수의 제2 배선비아(232a)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 복수의 제1 피드라인(211a)과 복수의 제2 피드라인(212a)은 서로 동위(same level)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

복수의 엔드-파이어 안테나(161a, 162a, 163a) 중 복수의 제2 피드라인(212a) 중 하나에만 전기적으로 연결된 엔드-파이어 안테나(162a, 163a)는 배선층(220a)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 배선층(220a)은 그라운드층 및/또는 제2 그라운드층에 전기적으로 연결될 수 있다.

도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 분기패턴을 예시한 평면도이다.

도 6b를 참조하면, 도 6a에 도시된 복수의 제1 피드라인은 복수의 제1 분기패턴(216a)과 복수의 제2 분기패턴(217a)으로 구현될 수 있다. 즉, 배선층(220b)은 복수의 제1 분기패턴(216a)과 복수의 제2 분기패턴(217a)을 포함할 수 있다.

복수의 제1 분기패턴(216a)은 일단이 복수의 제1 배선비아(231a)에 각각 전기적으로 연결되고 제1 위상의 RF 신호를 분기하여 복수의 제1 및 제2 피드비아(121b, 122b)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 분기패턴(216a) 각각의 분기점에서 복수의 제1 피드비아(121b)까지의 전기적 길이(electrical length)는 복수의 제1 분기패턴(216a) 각각의 분기점에서 복수의 제2 피드비아(121b)까지의 전기적 길이와 동일할 수 있다. 이에 따라, 복수의 제1 피드비아(121b)를 통과하는 RF 신호의 위상과 복수의 제2 피드비아(121b)를 통과하는 RF 신호의 위상은 서로 동일할 수 있다.

복수의 제2 분기패턴(217a)은 일단이 복수의 제1 배선비아(231a)에 각각 전기적으로 연결되고 제2 위상의 RF 신호를 분기하여 복수의 제3 및 제4 피드비아(123b, 124b)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제2 분기패턴(217a) 각각의 분기점에서 복수의 제3 피드비아(123b)까지의 전기적 길이는 복수의 제2 분기패턴(217a) 각각의 분기점에서 복수의 제4 피드비아(124b)까지의 전기적 길이와 동일할 수 있다. 이에 따라, 복수의 제3 피드비아(123b)를 통과하는 RF 신호의 위상과 복수의 제4 피드비아(124b)를 통과하는 RF 신호의 위상은 서로 동일할 수 있다.

또한, 설계에 따라, 복수의 제2 분기패턴(217a) 각각은 복수의 제1 분기패턴(216a) 각각에 비해 다른 전기적 길이(예: RF 신호의 파장의 0.5배 길이)를 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 위상의 RF 신호와 제2 위상의 RF 신호는 IC의 위상 변환 없이도 구현될 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 IC 주변 구조를 예시한 도면이다.

도 7a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 연결 부재(200), IC(310), 접착 부재(320), 전기연결구조체(330), 봉합재(340), 수동부품(350) 및 서브기판(410) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.

연결 부재(200)는 도 5를 참조하여 전술한 그라운드층, 배선 그라운드층, 제2 그라운드층 및 IC 그라운드층 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.

IC(310)는 전술한 IC와 동일하며, 연결 부재(200)의 하측에 배치될 수 있다. 상기 IC(310)는 연결 부재(200)의 배선에 전기적으로 연결되어 RF 신호를 전달하거나 전달받을 수 있으며, 연결 부재(200)의 그라운드층에 전기적으로 연결되어 그라운드를 제공받을 수 있다. 예를 들어, IC(310)는 주파수 변환, 증폭, 필터링, 위상제어 및 전원생성 중 적어도 일부를 수행하여 변환된 신호를 생성할 수 있다.

접착 부재(320)는 IC(310)와 연결 부재(200)를 서로 접착시킬 수 있다.

전기연결구조체(330)는 IC(310)와 연결 부재(200)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 전기연결구조체(330)는 솔더볼(solder ball), 핀(pin), 랜드(land), 패드(pad)와 같은 구조를 가질 수 있다. 전기연결구조체(330)는 연결 부재(200)의 배선과 그라운드층보다 낮은 용융점을 가져서 상기 낮은 용융점을 이용한 소정의 공정을 통해 IC(310)와 연결 부재(200)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.

봉합재(340)는 IC(310)의 적어도 일부를 봉합할 수 있으며, IC(310)의 방열성능과 충격 보호성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 봉합재(340)는 PIE(Photo Imageable Encapsulant), ABF (Ajinomoto Build-up Film), 에폭시몰딩컴파운드(epoxy molding compound, EMC) 등으로 구현될 수 있다.

수동부품(350)은 연결 부재(200)의 하면 상에 배치될 수 있으며, 전기연결구조체(330)를 통해 연결 부재(200)의 배선 및/또는 그라운드층에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 수동부품(350)은 캐패시터(예: Multi Layer Ceramic Capacitor(MLCC))나 인덕터, 칩저항기 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.

서브기판(410)은 연결 부재(200)의 하측에 배치될 수 있으며, 외부로부터 IF(intermediate frequency) 신호 또는 기저대역(base band) 신호를 전달받아 IC(310)로 전달하거나 IC(310)로부터 IF 신호 또는 기저대역 신호를 전달받아 외부로 전달하도록 연결 부재(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, RF 신호의 주파수(예: 24GHz, 28GHz, 36GHz, 39GHz, 60GHz)는 IF 신호(예: 2GHz, 5GHz, 10GHz 등)의 주파수보다 크다.

예를 들어, 서브기판(410)은 연결 부재(200)의 IC 그라운드층에 포함될 수 있는 배선을 통해 IF 신호 또는 기저대역 신호를 IC(310)로 전달하거나 IC(310)로부터 전달받을 수 있다. 연결 부재(200)의 제1 그라운드층이 IC 그라운드층과 배선의 사이에 배치되므로, 안테나 장치 내에서 IF 신호 또는 기저대역 신호와 RF 신호는 전기적으로 격리될 수 있다.

도 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 차폐 부재(360), 커넥터(420) 및 칩 안테나(430) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.

차폐 부재(360)는 연결 부재(200)의 하측에 배치되어 연결 부재(200)와 함께 IC(310)를 가두도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 차폐 부재(360)는 IC(310)와 수동부품(350)을 함께 커버(예: conformal shield)하거나 각각 커버(예: compartment shield)하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 차폐 부재(360)는 일면이 개방된 육면체의 형태를 가지고, 연결 부재(200)와의 결합을 통해 육면체의 수용공간을 가질 수 있다. 차폐 부재(360)는 구리와 같이 높은 전도도의 물질로 구현되어 짧은 스킨뎁스(skin depth)를 가질 수 있으며, 연결 부재(200)의 그라운드층에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 차폐 부재(360)는 IC(310)와 수동부품(350)이 받을 수 있는 전자기적 노이즈를 줄일 수 있다.

커넥터(420)는 케이블(예: 동축케이블, 연성PCB)의 접속구조를 가질 수 있으며, 연결 부재(200)의 IC 그라운드층에 전기적으로 연결될 수 있으며, 전술한 서브기판과 유사한 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 커넥터(420)는 케이블로부터 IF 신호, 기저대역 신호 및/또는 전원을 제공받거나 IF 신호 및/또는 기저대역 신호를 케이블로 제공할 수 있다.

칩 안테나(430)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에 보조하여 RF 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 칩 안테나(430)는 절연층보다 큰 유전율을 가지는 유전체 블록과, 상기 유전체 블록의 양면에 배치되는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 상기 복수의 전극 중 하나는 연결 부재(200)의 배선에 전기적으로 연결될 수 있으며, 다른 하나는 연결 부재(200)의 그라운드층에 전기적으로 연결될 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 전자기기에서의 배치를 예시한 도면이다.

도 8a를 참조하면, 안테나 장치(100a) 및/또는 안테나 장치는 전자기기(500a)의 전자기기 기판(440a) 상에서 전자기기(500a)의 12시방향 모서리의 중앙에 인접하여 배치될 수 있다.

전자기기(500a)는 스마트 폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch), 오토모티브(Automotive) 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 전자기기 기판(440a) 상에는 통신모듈(430a) 및 제2 IC(420a)가 더 배치될 수 있다. 통신모듈(430a)은 디지털 신호처리를 수행하도록 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩; 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.

제2 IC(420a)는 아날로그-디지털 변환, 아날로그 신호에 대한 증폭, 필터링 및 주파수 변환을 수행하여 베이스 신호를 생성할 수 있다. 상기 제2 IC(420a)로부터 입출력되는 베이스 신호는 동축케이블(410a)을 통해 안테나 장치 및/또는 안테나 장치로 전달될 수 있다.

예를 들어, 상기 베이스 신호는 전기연결구조체와 코어 비아와 배선층을 통해 IC로 전달될 수 있다. 상기 IC는 상기 베이스 신호를 밀리미터웨이브(mmWave) 대역의 RF 신호로 변환할 수 있다.

도 8b를 참조하면, 복수의 안테나 장치(100b)는 각각 전자기기(500b)의 전자기기 기판(440b) 상에서 전자기기(500b)의 12시방향 모서리 중앙 및 6시방향 모서리의 중앙에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 전자기기 기판(440b) 상에는 통신모듈(430b) 및 제2 IC(420b)가 더 배치될 수 있다. 통신모듈(430b) 및/또는 제2 IC(420b)는 동축케이블(410b)을 통해 안테나 장치 및/또는 안테나 장치에 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 본 명세서에 개진된 패치 안테나, 피드비아, 배선비아, 엔드-파이어 안테나, 상부 커플링 패치, 피드라인, 그라운드층은, 금속 재료(예: 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질)를 포함할 수 있으며, CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering), 서브트랙티브(Subtractive), 애디티브(Additive), SAP(Semi-Additive Process), MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 도금 방법에 따라 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

한편, 본 명세서에 개진된 절연층은 FR4, LCP(Liquid Crystal Polymer), LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic), 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine), 감광성 절연(Photo Imagable Dielectric: PID) 수지, 일반 동박 적층판(Copper Clad Laminate, CCL) 또는 글래스나 세라믹 (ceramic) 계열의 절연재 등으로 구현될 수도 있다. 상기 절연층은 본 명세서에 개진된 안테나 장치에서 패치 안테나, 피드비아, 배선비아, 엔드-파이어 안테나, 상부 커플링 패치, 피드라인, 그라운드층이 배치되지 않은 위치의 적어도 일부에 채워질 수 있다.

한편, 본 명세서에 개진된 RF 신호는 Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들에 따른 형식을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

110: 복수의 패치 안테나
115: 복수의 상부 커플링 패치
121: 복수의 제1 피드비아(feed via)
122: 복수의 제2 피드비아
123: 복수의 제3 피드비아
124: 복수의 제4 피드비아
160: 복수의 엔드-파이어(end-fire) 안테나
171: 제2 피드라인(feed line)
220: 배선층
221: 그라운드층(ground layer)
222: 제2 그라운드층
230: 배선비아
231: 제1 배선비아
232: 제2 배선비아
300: IC(Integrated Circuit)

Claims

N X 1 구조로 배열된 복수의 패치 안테나;
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제1 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 제1 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제1 피드비아;
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제2 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제1 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제2 피드비아;
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제3 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제1 위상과 다른 제2 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제3 피드비아;
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제4 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제2 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제4 피드비아;
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아에 전기적으로 연결된 IC; 및
각각 상기 IC에 전기적으로 연결된 복수의 엔드-파이어 안테나; 를 포함하고,
상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 사이 방향은 상기 복수의 패치 안테나의 배열방향에 대해 비스듬하고, 상기 제3 방향과 상기 제4 방향의 사이 방향은 상기 복수의 패치 안테나의 배열방향에 대해 비스듬하고,
상기 복수의 엔드-파이어 안테나는 상기 복수의 패치 안테나로부터 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 사이 방향과 다르고 상기 제3 방향과 상기 제4 방향의 사이 방향과 다른 방향으로 이격되어 배열된 안테나 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 패치 안테나의 송신 RF 신호는 상기 복수의 제1 내지 제4 피드비아 모두로부터 전달되고,
상기 복수의 패치 안테나의 수신 RF 신호는 상기 복수의 제1 내지 제4 피드비아 모두로 전달되는 안테나 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 위상은 상기 제1 위상에 비해 180도 다른 안테나 장치.
삭제
N X 1 구조로 배열된 복수의 패치 안테나;
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제1 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 제1 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제1 피드비아;
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제2 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제1 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제2 피드비아;
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제3 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제1 위상과 다른 제2 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제3 피드비아; 및
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제4 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제2 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제4 피드비아; 를 포함하고,
상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 사이 방향은 상기 복수의 패치 안테나의 배열방향에 대해 비스듬하고, 상기 제3 방향과 상기 제4 방향의 사이 방향은 상기 복수의 패치 안테나의 배열방향에 대해 비스듬하고,
상기 복수의 패치 안테나 각각은 사각형이고,
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 방향은 사각형의 중심에서 각 변을 향하는 방향이고,
상기 복수의 패치 안테나 중 적어도 하나는,
상기 복수의 제1 피드비아의 연결 지점이 사이에 위치하도록 제공된 복수의 제1 슬롯;
상기 복수의 제2 피드비아의 연결 지점이 사이에 위치하도록 제공된 복수의 제2 슬롯;
상기 복수의 제3 피드비아의 연결 지점이 사이에 위치하도록 제공된 복수의 제3 슬롯; 및
상기 복수의 제4 피드비아의 연결 지점이 사이에 위치하도록 제공된 복수의 제4 슬롯; 을 포함하는 안테나 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 패치 안테나로부터 각각 이격되어 N X 1 구조로 배열된 복수의 상부 커플링 패치를 더 포함하는 안테나 장치.
N X 1 구조로 배열된 복수의 패치 안테나;
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제1 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 제1 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제1 피드비아;
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제2 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제1 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제2 피드비아;
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제3 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제1 위상과 다른 제2 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제3 피드비아; 및
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제4 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제2 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제4 피드비아; 를 포함하고,
상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 사이 방향은 상기 복수의 패치 안테나의 배열방향에 대해 비스듬하고, 상기 제3 방향과 상기 제4 방향의 사이 방향은 상기 복수의 패치 안테나의 배열방향에 대해 비스듬하고,
IC;
일단이 상기 IC에 전기적으로 연결된 복수의 배선비아;
일단이 상기 복수의 배선비아에 각각 전기적으로 연결되고 상기 제1 위상의 RF 신호를 분기하여 상기 복수의 제1 및 제2 피드비아로 전달하는 복수의 제1 분기패턴; 및
일단이 상기 복수의 배선비아에 각각 전기적으로 연결되고 상기 제2 위상의 RF 신호를 분기하여 상기 복수의 제3 및 제4 피드비아로 전달하는 복수의 제2 분기패턴; 을 더 포함하는 안테나 장치.
제7항에 있어서,
상기 복수의 제2 분기패턴 각각은 상기 복수의 제1 분기패턴 각각에 비해 다른 전기적 길이(electrical length)를 가지는 안테나 장치.
N X 1 구조로 배열된 복수의 패치 안테나;
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제1 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 제1 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제1 피드비아;
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제2 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제1 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제2 피드비아;
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제3 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제1 위상과 다른 제2 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제3 피드비아; 및
상기 복수의 패치 안테나 각각의 중심에서 제4 방향으로 치우쳐진 지점에 연결되고 상기 제2 위상의 RF 신호가 통과하는 복수의 제4 피드비아; 를 포함하고,
상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 사이 방향은 상기 복수의 패치 안테나의 배열방향에 대해 비스듬하고, 상기 제3 방향과 상기 제4 방향의 사이 방향은 상기 복수의 패치 안테나의 배열방향에 대해 비스듬하고,
일단이 상기 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 피드비아에 각각 전기적으로 연결된 복수의 피드라인;
일단이 상기 복수의 피드라인에 각각 전기적으로 연결된 복수의 배선비아; 및
상기 복수의 배선비아의 타단에 전기적으로 연결된 IC; 를 더 포함하는 안테나 장치.
제9항에 있어서,
일단이 상기 IC에 전기적으로 연결된 복수의 제2 배선비아;
일단이 상기 복수의 제2 배선비아에 각각 전기적으로 연결된 복수의 제2 피드라인; 및
상기 복수의 제2 피드라인 중 하나 또는 둘에 전기적으로 연결된 복수의 엔드-파이어 안테나; 를 더 포함하는 안테나 장치.
제10항에 있어서,
상기 복수의 피드라인의 상측 및 하측에 각각 배치된 복수의 그라운드층을 더 포함하고,
상기 복수의 피드라인과 상기 복수의 제2 피드라인은 서로 동위(same level)인 안테나 장치.
제10항에 있어서,
상기 복수의 피드라인의 개수는 4N개이고,
상기 복수의 제2 피드라인의 개수는 M개이고,
상기 M은 N보다 크고 2N보다 작은 안테나 장치.
제12항에 있어서,
상기 N은 3의 배수이고,
상기 복수의 엔드-파이어 안테나의 개수는 N개이고,
상기 M은 4의 배수인 안테나 장치.
제13항에 있어서,
상기 복수의 엔드-파이어 안테나는 N X 1 구조로 상기 복수의 패치 안테나에 대해 평행하게 배열되고,
상기 복수의 엔드-파이어 안테나 중 상기 복수의 제2 피드라인 중 둘에 전기적으로 연결된 엔드-파이어 안테나는 상기 복수의 제2 피드라인 중 하나에만 전기적으로 연결된 엔드-파이어 안테나보다 더 중심에 가까이 분포되는 안테나 장치.
제12항에 있어서,
상기 복수의 피드라인의 상측 또는 하측에 배치된 그라운드층을 더 포함하고,
상기 복수의 엔드-파이어 안테나 중 상기 복수의 제2 피드라인 중 하나에만 전기적으로 연결된 엔드-파이어 안테나는 상기 그라운드층에 전기적으로 연결된 안테나 장치.