KR102290036B1

KR102290036B1 - 안테나 장치

Info

Publication number: KR102290036B1
Application number: KR1020200012454A
Authority: KR
Inventors: 유창우; 지교성; 윤민선; 김혜연
Original assignee: 주식회사 케이엠더블유
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2021-08-18
Also published as: KR102613543B1; JP2022533076A; EP3972052A1; KR20210101184A; KR20200132659A; JP7285341B2; US20220069476A1; CN114128047A; EP3972052A4

Abstract

본 발명은 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히, 메인보드가 내장되도록 내부 공간이 형성되고, 외측면에 다수의 방열핀이 마련된 메인 하우징, 상기 메인 하우징의 내부 공간을 차폐하도록 구비되고, 외측면에 다수의 방열핀이 마련된 커버 하우징 및 상기 커버 하우징의 외측면 중 일부를 점하도록 착탈 가능하게 결합되고, 내부에 하나 이상의 안테나 소자 및 하나 이상의 안테나 필터가 결합된 안테나 기판이 내장된 다수의 단위 안테나 블록을 포함하고, 상기 다수의 단위 안테나 블록은, 적어도 하나의 커넥팅 카드를 매개로 상기 메인보드와 신호 연결됨으로써, 듀얼 밴드화의 구현이 가능함은 물론 효과적인 방열이 이루어질 수 있는 이점을 제공한다.

Description

안테나 장치{ANTENNA APPARATUS}

본 발명은 안테나 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 사용 대역을 매우 간편하게 듀얼화 할 수 있는 듀얼 밴드화가 가능한 안테나 장치에 관한 것이다.

무선 통신 기술, 예를 들어, MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기술은, 다수의 안테나를 사용하여 데이터 전송용량을 획기적으로 늘리는 기술로서, 송신기에서는 각각의 송신 안테나를 통해 서로 다른 데이터를 전송하고, 수신기에서는 적절한 신호처리를 통해 송신 데이터들을 구분해내는 Spatial multiplexing 기법이다.

따라서, 송수신 안테나의 개수를 동시에 증가시킴에 따라 채널 용량이 증가하여 보다 많은 데이터를 전송할 수 있게 한다. 예를 들어 안테나 수를 10개로 증가시키려면 현재의 단일 안테나 시스템에 비해 같은 주파수 대역을 사용하여 약 10배의 채널 용량을 확보하게 된다. 이와 같은 MIMO 기술이 적용된 송수신 장치의 경우, 안테나의 개수가 늘어남에 따라 송신기(Transmitter)와 필터(Filter)의 개수도 함께 증가하게 된다.

그런데, 종래의 MIMO 기술이 적용된 안테나 장치의 경우, 하나의 안테나 장치에 설치된 다수의 안테나에 대응되는 주파수 대역은 기설정된 하나의 대역(예를 들면, 3.5GHz 또는 4.5GHz 대역 중 어느 하나)에만 대응되도록 안테나 소자가 설계되어 있는 바, 상이한 주파수 대역으로의 변경 시 전체의 안테나 장치를 교체하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가용 주파수 대역의 듀얼 밴드화의 적용이 가능한 안테나 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 기설정된 주파수 대역에서 상이한 주파수 대역으로의 변경 설계가 용이한 안테나 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

아울러, 본 발명은, 다수의 발열 소자의 단위 방열 효율을 확장할 수 있도록 모듈별로 구획 설치 가능한 안테나 송수신 모듈을 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명에 따른 안테나 장치의 실시예는, 메인보드가 내장되도록 내부 공간이 형성되고, 외측면에 다수의 방열핀이 마련된 메인 하우징, 상기 메인 하우징의 내부 공간을 차폐하도록 구비되고, 외측면에 다수의 방열핀이 마련된 커버 하우징 및 상기 커버 하우징의 외측면 중 일부를 점하도록 착탈 가능하게 결합되고, 내부에 하나 이상의 안테나 소자 및 하나 이상의 안테나 필터가 결합된 안테나 기판이 내장된 다수의 단위 안테나 블록을 포함하고, 상기 다수의 단위 안테나 블록은, 적어도 하나의 커넥팅 카드를 매개로 상기 메인보드와 신호 연결된다.

여기서, 상기 커버 하우징에는, 상기 다수의 단위 안테나 블록 각각의 단부 일부가 수용되는 마운팅부가 상기 다수의 타측 방열 핀 일부가 제거된 형태로 마련될 수 있다.

또한, 상기 커버 하우징에는, 상기 다수의 단위 안테나 블록 각각에 연결된 상기 커넥팅 카드가 관통하는 관통 슬롯이 형성될 수 있다.

또한, 상기 메인보드에는, 상기 다수의 단위 안테나 블록 각각의 상기 안테나 소자에 캘리브레이션 포트가 각각 접속되도록 실장될 수 있다.

또한, 상기 다수의 단위 안테나 블록 각각의 상기 안테나 소자는, 상기 메인보드에 의하여 주파수 대역의 위상이 통합 캘리브레이션 제어될 수 있다.

또한, 상기 다수의 단위 안테나 블록은 각각, 상기 안테나 기판이 설치되는 제1기판 설치 공간이 마련되고, 상기 제1기판 설치 공간과 구획되게 상기 커버 하우징 측으로 제2기판 설치 공간이 마련된 안테나 블록 바디, 상기 제2기판 설치 공간의 일측 및 타측에 상기 메인보드와 직교되도록 설치되는 한 쌍의 송수신 기판 및 상기 제1기판 설치 공간을 커버링하도록 상기 안테나 블록 바디에 결합된 단위 레이돔을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 송수신 기판 각각의 단부에는, 상기 커넥팅 카드의 일단이 핀 결합되는 일측 카드 슬롯구가 마련되고, 상기 메인보드에는, 상기 커넥팅 카드의 타단이 핀 결합되는 타측 카드 슬롯구가 마련될 수 있다.

또한, 상기 다수의 단위 안테나 블록 각각의 상기 안테나 소자는, 상기 메인보드에 의하여 신호 처리가 통합 제어될 수 있다.

또한, 상기 안테나 블록 바디에는, 폭방향 일측과 폭방향 타측에 상기 제2기판 설치 공간을 차폐하도록 각각 구비되어, 상기 제1기판 설치 공간 및 상기 제2기판 설치 공간으로부터 발생한 열을 방열하기 위한 한 쌍의 단위블록 히트싱크가 구비될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 단위블록 히트싱크는, 상기 메인보드의 일면에 대하여 평행되게 연장될 수 있다.

또한, 상기 안테나 블록 바디에는, 상기 한 쌍의 송수신 기판 사이에 배치되어 상호간의 EMI를 차폐하는 적어도 하나의 EMI 차폐부가 상기 제2기판 설치 공간에 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 송수신 기판 각각에는 2개의 송신기(2T)와 2개의 수신기(2R)가 실장되고, 상기 메인보드에는 상기 안테나 블록 바디가 8개 또는 16개 연결되어 32개의 송신기(32T)와 32개의 수신기(32R) 또는 64개의 송신기(64T)와 64개의 수신기(64R)의 구현이 가능할 수 있다.

또한, 상기 다수의 단위 안테나 블록은 각각, 상기 안테나 기판 및 단일 송수신 기판이 설치되는 기판 설치 공간이 마련된 안테나 블록 바디 및 상기 기판 설치 공간을 커버링하도록 상기 안테나 블록 바디에 결합된 단위 레이돔을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 단일 송수신 기판의 일면에는, 상기 커넥팅 카드의 일단이 핀 결합되는 일측 카드 슬롯구가 마련되고, 상기 메인보드에는, 상기 커넥팅 카드의 타단이 핀 결합되는 타측 카드 슬롯구가 마련될 수 있다.

또한, 상기 안테나 블록 바디 중 상기 커버 하우징을 향하는 면에는, 상기 기판 설치 공간으로부터 발생한 열을 방열하기 위한 단위블록 히트싱크가 구비될 수 있다.

또한, 상기 단위블록 히트싱크는, 상기 메인보드의 일면에 대하여 직교되게 연장될 수 있다.

또한, 상기 안테나 블록 바디에는, 상기 안테나 기판과 상기 단일 송수신 기판 사이에 배치되어 상호간의 EMI를 차폐하는 단일 EMI 차폐부가 상기 기판 설치 공간에 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 단일 송수신 기판에는 4개의 송신기(4T)와 4개의 수신기(4R)가 실장되고, 상기 메인보드에는 상기 안테나 블록 바디가 8개 또는 16개 연결되어 32개의 송신기(32T)와 32개의 수신기(32R) 또는 64개의 송신기(64T)와 64개의 수신기(64R)의 구현이 가능할 수 있다.

또한, 상기 안테나 기판 및 단일 송수신 기판은, 각각 상기 기판 설치 공간에 소정간격 이격되도록 적층 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 안테나 장치의 일 실시예에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.

첫째, 가용 주파수 대역의 설정 전 미리 기설정된 주파수 대역에 대응하는 안테나를 모듈별로 선택적 착탈이 가능하도록 구비되어 싱글 밴드 또는 듀얼 밴드화의 전용이 손쉬운 효과를 가진다.

둘째, 다수의 발열 소자인 전장부품 중 일부를 메인보드(BB Board)로부터 분리하여 모듈화 장착함으로써 단위 방열 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 측면도이며,
도 3은 도 1의 분해 사시도이고,
도 4는 도 1의 구성 중 단위 안테나 블록을 나타낸 사시도이며,
도 5는 도 4의 분해 사시도이고,
도 6은 도 4의 단위 안테나 블록과 메인 하우징 내의 메인보드와의 연결 관계를 나타낸 일측 단면도이며,
도 7은 도 4의 단위 안테나 블록과 메인 하우징 내의 메인보드와의 연결 관계를 나타낸 타측 단면도이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸 사시도이고,
도 9는 도 8의 측면도이며,
도 10은 도 8의 분해 사시도이고,
도 11은 도 8의 구성 중 단위 안테나 블록을 나타낸 사시도이며,
도 12는 도 11의 분해 사시도이고,
도 13은 도 11의 단위 안테나 블록과 메인 하우징 내의 메인보드와의 연결 관계를 나타낸 일측 단면도이며,
도 14는 도 11의 단위 안테나 블록과 메인 하우징 내의 메인보드와의 연결 관계를 나타낸 타측 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 안테나 장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 측면도이며, 도 3은 도 1의 분해 사시도이고, 도 4는 도 1의 구성 중 단위 안테나 블록을 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 4의 분해 사시도이고, 도 6은 도 4의 단위 안테나 블록과 메인 바디의 연결 관계를 나타낸 일측 단면도이며, 도 7은 도 4의 단위 안테나 블록과 메인 바디의 연결 관계를 나타낸 타측 단면도이다.

본 발명에 따른 안테나 장치의 일 실시예(100)는, 도 1 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 메인 하우징(110)과 커버 하우징(120) 및 다수의 단위 안테나 블록(140)을 포함하도록 구성된다.

메인 하우징(110)은, 메인보드(111)가 내장되도록 내부 공간(116)이 형성되고, 외측면에 다수의 방열핀(114)이 마련될 수 있다.

메인보드(111)는, 도면으로 상세하게 도시되지 않았으나, 캘리브레이션 네트워크가 구현된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB) 형태로 구비되고, 뒤에 상세하게 설명할 다수의 단위 안테나 블록(140)에 설치된 RF 소자들 및 디지털 소자들(도면부호 미표기)과, 다수의 필터(153)들로 구비된 안테나 기판(150)의 급전 또는 신호 제어 및 캘리브레이션 제어가 가능하도록 하는 제어부 역할을 수행한다.

메인보드(111)에는, 디지털 프로세싱 회로가 구현되고, 뒤에 상세하게 설명할 다수의 단위 안테나 블록(140)과 신호적으로 연결하기 위한 다수의 타측 카드 슬롯구(115)가 마련될 수 있다. 이에 대해서는 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.

아울러, 메인보드(111)에는, 후술하는 다수의 단위 안테나 블록(140) 각각의 안테나 소자(152)에 캘리브레이션 포트(105)가 각각 접속되도록 실장될 수 있다. 캘리브레이션 포트(105)는, 후술하는 안테나 필터(153)와 피더 라인으로 인해 발생하는 위상 편차를 제어할 수 있다.

메인보드(111)의 일측, 즉 커버 하우징(120)과의 사이에는, 도 3에 참조된 바와 같이, 다수의 파워 서플라이 유닛(PSU)이 실장된 PSU 보드(112)가 구비될 수 있다. PSU 보드(112)의 파워 서플라이 유닛은, 각 전장부품으로 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치일 수 있다.

메인 하우징(110)에 형성된 다수의 방열핀(114)은, 메인보드(111)에 실장된 다수의 발열소자인 전장부품들로부터 생성된 열을 내부 공간(116)으로부터 외부로 방열하여 발열에 의한 전장성능의 저하를 방지하도록 구비될 수 있다. 원활한 방열을 위해 메인 하우징(110)과 다수의 방열핀(114)은 열전도성 재질로 구비되는 것이 바람직하고, 외부 설치에 대한 용이성을 확보하기 위해 경량의 금속 재질로 구비됨이 바람직하다.

한편, 커버 하우징(120)은, 도 3에 참조된 바와 같이, 메인 하우징(110)의 내부 공간(116)을 차폐하도록 구비되고, 외측면에 다수의 방열핀(124)이 마련될 수 있다.

보다 상세하게는, 커버 하우징(120)은, 도 3에 참조된 바와 같이, 메인 하우징(110)의 개구된 일면(보다 상세하게는, 다수의 방열핀(124)이 구비된 측의 반대면)을 차폐하도록 결합된다. 커버 하우징(120)은, 메인 하우징(110)의 내부 공간(116)에 설치된 메인보드(111) 및 PSU 보드(112)를 외부로부터 보호하는 역할을 수행할 수 있다.

아울러, 커버 하우징(120)의 외측면에는 상술한 바와 같이, 다수의 방열핀(124)이 마련될 수 있다. 다수의 방열핀(124)은, 메인 하우징(110)의 외측면에 형성된 다수의 방열핀(114)과 함께 메인 하우징(110)의 내부 공간(116)에 집열된 열을 외부로 방열하는 역할을 수행한다.

이와 같은 커버 하우징(120)의 외측면에는, 다수의 단위 안테나 블록(140)으로 구비된 안테나 어셈블리(130)가 설치될 수 있다. 안테나 어셈블리(130)는 적어도 4개 이상 16개 이하의 MIMO 안테나 장치에 적용되는 조립체로 구비될 수 있다.

한편, 다수의 단위 안테나 블록(140)은, 도 3 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 커버 하우징(120)의 외측면 중 일부를 점하도록 착탈 가능하게 결합되고, 내부에 하나 이상의 안테나 소자(152) 및 하나 이상의 안테나 필터(153)가 결합된 안테나 기판(150)이 내장될 수 있다.

보다 상세하게는, 커버 하우징(120)의 외측면이 소정 넓이를 가지도록 구비된 것으로 가정할 경우, 도 3에 참조된 바와 같이, 커버 하우징(120)의 외측면 중 일부를 점하도록 단위 안테나 블록(140) 8개가 미도시의 체결부재(예를 들면 체결 나사 등)를 이용하여 견고하게 결합될 수 있다. 가령, 다수의 단위 안테나 블록(140)은, 커버 하우징(120)의 외측면에 2행 4열 또는 4행 2열로 나란하게 배치될 수 있다.

여기서, 커버 하우징(120)에는, 다수의 단위 안테나 블록(140) 각각의 단부 일부가 수용되는 마운팅부(121)가 다수의 타측 방열 핀(124) 일부가 제거된 형태로 마련될 수 있다. 커버 하우징(120)에 형성된 마운팅부(121)에는 후술하는 단위 안테나 블록(140)의 결합 블록(143)의 일단면이 밀착되도록 결합될 수 있다.

이와 같은, 다수의 단위 안테나 블록(140)은, 적어도 하나의 커넥팅 카드(149)를 매개로 메인보드(111)와 신호 연결되도록 구비될 수 있다. 즉, 커버 하우징(120)에는, 다수의 단위 안테나 블록(140) 각각에 연결된 커넥팅 카드(149)가 관통하는 관통 슬롯(125)이 추가로 더 형성될 수 있다. 이때, 적어도 하나의 커넥팅 카드(149)는, 후술하는 단위 안테나 블록(140)의 결합 블록(143)에 의하여 외부로부터 보호받도록 위치되는 바, 외부로 노출되지 않고 안전하게 관통 슬롯(125)을 통하여 배치될 수 있다.

다수의 단위 안테나 블록(140)은, 도 4 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 안테나 기판(150)이 설치되는 제1기판 설치 공간(142a)이 마련되고, 제1기판 설치 공간(142a)과 구획되게 커버 하우징(120) 측으로 제2기판 설치 공간(142b)이 마련된 안테나 블록 바디(141)와, 제2기판 설치 공간(142b)의 일측 및 타측에 메인보드(111)와 직교되도록 설치되는 한 쌍의 송수신 기판(148)과, 제1기판 설치 공간(142a)을 커버링하도록 안테나 블록 바디(141)에 결합된 단위 레이돔(160)을 더 포함할 수 있다.

이미 공지된 종래의 MIMO 안테나 장치의 대부분은, 하나의 내부 공간(116)을 가지는 메인 하우징(110) 내부에 메인보드(111), PSU 보드(112), 안테나 기판(150) 및 후술하는 송수신 기판(148)이 적층되게 구비되고, 하나의 레이돔을 이용하여 메인 하우징(110)을 차폐하도록 구비된 것이 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 종래의 MIMO 안테나 장치의 일예는, 메인 하우징(110)의 내부 공간(116)에 다수의 발열소자인 전장부품이 집약 설치된 결과 그 방열에 한계가 있는 문제점이 있었다.

본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치는, 상술한 종래의 문제점을 능동적으로 해결하기 위하여, 위 다양한 전장부품을 메인 하우징(110)의 내부 공간(116)과 다수의 단위 안테나 블록(140)에 분리하여 분산 배치하는 구조를 제안한다. 요컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 도 1 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 메인 하우징(110)의 다수의 일측 방열 핀(114) 및 커버 하우징(120)의 다수의 타측 방열 핀(124)을 통해 메인 하우징(110)의 내부 공간(116)에 마련된 메인보드(111)에 실장된 다수의 발열소자인 전장부품들로부터 생성된 열을 전용 방열하도록 구비되고, 메인 하우징(110)의 내부 공간(116)과 외측으로 이격된 부위에 다수의 단위 안테나 블록(140)의 내부에 실장된 안테나 소자(152) 및 안테나 필터(153) 등으로부터 생성된 열을 전용 방열하도록 구비될 수 있다.

안테나 블록 바디(141)는, 도 4 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 대략 T자 형상의 수직 단면 외관을 가지는 블록체로서, 도면상 T자 형상의 상단부에 해당하는 위치에 제1기판 설치 공간(142a)이 마련된다. 아울러, 안테나 블록 바디(141) 중 도면상 T자 형상의 하단부에 해당하는 위치에 제2기판 설치 공간(142b)이 마련된다. 제2기판 설치 공간(142b)은, 좌우 방향으로 관통되게 형성될 수 있다.

도 5 및 도 6에 참조된 바와 같이, 제1기판 설치 공간(142a)은, 대략 일측 또는 타측으로 길고 그 상하 높이가 상대적으로 작은 얇은 직육면체 공간 형태로 형성될 수 있고, 제2기판 설치 공간(142b)은, 대략 일측 또는 타측 방향과 상하 방향으로 길고 그 폭이 상대적으로 작은 직육면체 공간 형태로 형성될 수 있다. 특히, 제1기판 설치 공간(142b)은, 후술하는 바와 같이, 폭 방향 일측 또는 타측으로 개구되게 연통 형성될 수 있다.

제1기판 설치 공간(142a)과 제2기판 설치 공간(142b)은, 도 5에 참조된 바와 같이, 연통구(145)에 의하여 상호 연통되도록 형성될 수 있다. 아울러, 제2기판 설치 공간(142b)에는, 적어도 하나의 커넥팅 카드(149)가 관통 설치되는 카드 설치홀(146)이 형성될 수 있다. 카드 설치홀(146)은, 안테나 블록 바디(141)의 T자 형상의 하단부의 하단으로부터 커버 하우징(120) 측으로 소정길이 추가 연장 형성된 결합 블록(143)의 내부를 관통하도록 형성될 수 있다. 결합 블록(143)은, 커버 하우징(120)에 형성된 마운팅부(121)에 체결부재(미도시)를 이용하여 견고하게 매칭 결합될 수 있다.

제1기판 설치 공간(142a)에 안착되는 안테나 기판(150)은, 도 5에 참조된 바와 같이, 안테나 보드(151)와, 안테나 보드(151)의 외측면에 설치된 하나 이상의 안테나 소자(152)와, 안테나 보드(151)의 내측면에 설치된 하나 이상의 안테나 필터(153)(MBF, Micro Bellows Filter)를 포함할 수 있다.

제2기판 설치 공간(142b)에 안착되는 한 쌍의 송수신 기판(148)은, 폭 방향으로 상호 이격되게 설치될 수 있다. 이때, 한 쌍의 송수신 기판(148)은, 각각의 사이에 배치되어 상호간의 EMI(Electro Magnetic Interference)를 차폐하는 적어도 하나의 EMI 차폐부(147)를 사이에 두고 안테나 블록 바디(141)의 일측면에 하나 및 안테나 블록 바디(141)의 타측면에 하나가 배치될 수 있다. 여기서, EMI 차폐부(147)는, 한 쌍의 송수신 기판(148) 중 일측 송수신 기판의 EMI를 차폐하도록 구비된 일측 EMI 차폐부(147)와, 한 쌍의 송수신 기판(148) 중 타측 송수신 기판의 EMI를 차폐하도록 구비된 타측 EMI 차폐부(147)를 포함하고, 일측 EMI 차폐부(147)와 타측 EMI 차폐부(147)는 한 쌍의 송수신 기판(148) 사이에 위치될 수 있다. 일측 EMI 차폐부(147)와 타측 EMI 차폐부(147)는, 제2기판 설치 공간(142b)의 중간 부분에 상호 인접되게 수직 배치되고, 일측 EMI 차폐부(147)의 외측에 해당하는 제2기판 설치 공간(142b)에 일측 송수신 기판이 배치되며, 타측 EMI 차폐부(147)의 외측에 해당하는 제2기판 설치 공간(142b)에 타측 송수신 기판이 배치된다.

한 쌍의 송수신 기판(148)은, 제1기판 설치 공간(142a)에 기 설치된 안테나 보드(151)와 연통구(145)를 통해 상호 신호 접속이 가능하도록 전기적으로 도통되게 연결되는 것은 당연하다.

한편, 안테나 블록 바디(141)에는, 폭방향 일측과 폭방향 타측에 제2기판 설치 공간(142b)을 차폐하도록 각각 구비되어, 제1기판 설치 공간(142a) 및 제2기판 설치 공간(142b)으로부터 발생한 열을 방열하기 위한 한 쌍의 단위블록 히트싱크(144a,144b)가 구비될 수 있다.

한 쌍의 단위블록 히트싱크(144a,144b) 중 하나(144a)는 제2기판 설치 공간(142b)의 개방된 일측에 결합되어 제2기판 설치 공간(142b)의 일측을 차폐하고, 한 쌍의 단위블록 히트싱크(144a,144b) 중 나머지 하나(144b)는 제2기판 설치 공간(142b)의 개방된 타측에 결합되어 제2기판 설치 공간(142b)의 타측을 차폐할 수 있다.

아울러, 한 쌍의 단위블록 히트싱크(144a,144b)의 외측면에는 각각 메인보드(111)의 일면에 대하여 평행되게 연장된 다수의 방열핀(도면부호 미표기)이 마련될 수 있다. 다수의 방열핀은, 제1기판 설치 공간(142a) 및 제2기판 설치 공간(142b)이 이루는 공간에서 포집된 열을 외부로 직접 방열함으로써 전장부품의 성능 저하를 방지하는 역할을 수행한다.

이와 같이 본 발명에 따른 안테나 장치의 일 실시예(100)는, 종래 메인 하우징(110)의 내부 공간(116)에 집중적으로 설치된 발열소자인 전장부품의 일부(즉, 안테나 소자(152), 안테나 필터(153) 및 송수신 기판 등)를 메인 하우징(110)과 이격된 외측에 분리 설치하고, 각 단위 안테나 블록(140) 별로 한 쌍의 단위블록 히트싱크(144a,144b)를 통해 외부 방열함으로써 방열 성능을 보다 향상시킬 수 있는 이점을 창출할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 안테나 장치의 일 실시예(100)에서, 다수의 단위 안테나 블록(140)이 메인보드(111)에 착탈 가능하게 접속되도록 구비됨으로써, 종래 하나의 안테나 장치에서 구현하지 못하였던 주파수 대역의 듀얼 밴드화를 매우 손쉽게 구현 가능한 이점을 제공한다.

예를 들면, 종래의 경우, 메인보드(111)에 신호 연결되는 하나 이상의 안테나 소자(152) 및 안테나 필터(153)에 대응하는 주파수 대역이 3.5GHz로 최초 설정된 후에는 4.5GHz로 변경이 가능하기는 하지만, 제품 전체를 분해하여 새롭게 설계 및 조립하여야 하는 불편함이 있었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예(100)의 경우, 최초 3.5GHz로 설정된 경우에도, 기존의 단위 안테나 블록(140)을 분리한 후, 변경하고자 하는 4.5GHz 주파수 대역에 대응하는 안테나 소자(152) 및 안테나 필터(153)로 설계된 단위 안테나 블록(140)만을 교체하여 조립하는 매우 간편한 작업으로 듀얼 밴드화 및 그 이상의 밴드화 구현이 가능하다. 즉, 일부는 3.5GHz 주파수 대역의 제1밴드 및 다른 일부는 4.5GHz 주파수 대역의 제2밴드를 구성하도록 다수의 단위 안테나 블록(140)의 배열 및 교체 조립이 가능할 수 있다. 특히, 이 경우 커버 하우징(120)의 관통 슬롯(125)을 통한 안테나 블록(140)의 후술하는 커넥팅 카드(149)의 삽입 접속만으로도 가능하므로, 그 배열 및 교체 조립이 매우 용이한 이점을 가진다.

다수의 단위 안테나 블록(140)은, 적어도 하나의 커넥팅 카드(149)를 매개로 메인보드(111)와 신호 연결될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예(100)에서, 단위 안테나 블록(140)은 8개가 마련되고, 8개의 단위 안테나 블록(140) 각각은 메인보드(111)에 의한 통합 신호 제어가 가능하도록, 메인보드(111)에 적어도 하나의 커넥팅 카드(149)를 통해 신호 연결된다.

여기서, 커버 하우징(120)에는, 다수의 단위 안테나 블록(140) 각각에 연결된 커넥팅 카드(149)가 관통하는 관통 슬롯(125)이 형성될 수 있다. 아울러, 한 쌍의 송수신 기판(148) 각각의 단부에는, 커넥팅 카드(149)의 일단이 핀 결합되는 일측 카드 슬롯구(148a)가 마련되고, 메인보드(111)에는 커넥팅 카드(149)의 타단이 핀 결합되는 타측 카드 슬롯구(115)가 마련될 수 있다. 일측 카드 슬롯구(148a)와 타측 카드 슬롯구(115)는, 커넥팅 카드(149)의 양단에 구비된 120핀 단자가 소켓 결합되는 구조로 구비될 수 있다.

커넥팅 카드(149)는, 한 쌍의 송수신 기판(148) 중 일측에 구비된 송수신 기판에 하나가 결합되고, 한 쌍의 송수신 기판(148) 중 타측에 구비된 송수신 기판에 하나가 결합된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)에서 사용되는 커넥팅 카드(149)는 다수의 단위 안테나 블록(140)의 폭 방향으로 상호 이격되게 구비된 2개로 채용될 수 있다.

여기서, 각각의 단위 안테나 블록(140) 중 안테나 기판(150)에는 4개의 송신기(4T) 및 4개의 수신기(4R)가 기능하도록 구비되는 4T4R의 안테나 소자(152)가 구비되고, 한 쌍의 송수신 기판(148)은 위 각 4개의 송신기 및 수신기(4T4R)가 2개로 분할(즉, 2T2R)되어 분리 담당하도록 실장 구비될 수 있다.

따라서, 메인보드(111)에는 안테나 블록 바디(141)가 8개 또는 16개 연결되는 경우, 5G 환경에서 요구되는 총 32개의 송신기(32T)와 32개의 수신기(32R) 또는 64개의 송신기(64T)와 64개의 수신기(64R)의 구현이 가능할 수 있다.

한편, 메인보드(111)에는, 도 3에 참조된 바와 같이, 다수의 단위 안테나 블록(140) 각각의 안테나 소자(152)에 접속되도록 구비된 캘리브레이션 포트(105)가 더 구비될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 안테나 장치의 일 실시예(100)는, 메인보드(111)로부터 다수의 단위 안테나 블록(140)이 분리되게 결합되되, 캘리브레이션 포트(105)의 접속을 통해 주파수 대역의 위상이 통합 캘리브레이션 제어되도록 구비될 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸 사시도이고, 도 9는 도 8의 측면도이며, 도 10은 도 8의 분해 사시도이고, 도 11은 도 8의 구성 중 단위 안테나 블록을 나타낸 사시도이며, 도 12는 도 11의 분해 사시도이고, 도 13은 도 11의 단위 안테나 블록과 메인 하우징 내의 메인보드와의 연결 관계를 나타낸 일측 단면도이며, 도 14는 도 11의 단위 안테나 블록과 메인 하우징 내의 메인보드와의 연결 관계를 나타낸 타측 단면도이다.

도 1 내지 도 7을 통해 기 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)의 경우, 안테나 기판(150)에 대하여 송수신 기판(148)이 2개로 분리되어 각 송순기 및 수신기의 기능을 분할 담당하도록 구비된 것이라면, 이하에서 설명하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치(200)의 경우, 안테나 기판(250)과 송수신 기판(248)이 송신기 및 수신기의 개수별로 분할되지 않는 실시예라고 할 것이다.

보다 상세하게는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치(200)는, 도 8 내지 도 14에 참조된 바와 같이, 다수의 단위 안테나 블록(240)은 각각, 안테나 기판(250) 및 단일 송수신 기판(248)이 설치되는 기판 설치 공간(242a)이 마련된 안테나 블록 바디(241)와, 기판 설치 공간(242a)을 커버링하도록 안테나 블록 바디(241)에 결합된 단위 레이돔(260)을 더 포함할 수 있다.

즉, 일 실시예(100)의 경우, 안테나 블록 바디(141)에 안테나 기판(150)이 설치되는 제1기판 설치 공간(142a) 및 제2기판 설치 공간(142b)이 분리 마련됨에 반하여, 다른 실시예(200)의 경우, 안테나 블록 바디(241)에는 안테나 기판(250)과 단일 송수신 기판(248)이 함께 설치되도록 단일의 기판 설치 공간(242a)만이 형성될 수 있다.

또한, 일 실시예(100)의 경우, 안테나 기판(150)에 대하여 한 쌍의 송수신 기판이 직교되게 배치되는 것에 반하여, 다른 실시예(200)의 경우, 안테나 기판(250)과 단일의 송수신 기판은 도면상 상하 방향으로 상호 적층 배치될 수 있다. 여기서, 일 실시예(100)의 경우에는 제1기판 설치 공간(142a)에 안테나 기판(150) 만이 설치되지만, 다른 실시예(200)의 경우에는 단일의 기판 설치 공간(242a)에 안테나 기판(250)과 단일 송수신 기판(248)이 모두 상호 소정간격 이격되도록 적층 배치되는 점에서, 상대적으로 일 실시예(100)의 경우보다 단일의 기판 설치 공간(242a)의 상하 높이가 더 크게 설정됨이 바람직하다.

아울러, 일 실시예(100)의 경우, 한 쌍의 송수신 기판의 단부에 커넥팅 카드(149)의 일단이 핀 결합되는 일측 카드 슬롯구(148a)가 마련되나, 다른 실시예(200)의 경우, 단일 송수신 기판(248)의 '일면(도면상 하면)'에 커넥팅 카드(249)의 일단이 핀 결합되는 일측 카드 슬롯구(248a)가 마련되는 점에서 차이가 있다. 즉, 다른 실시예(200)에서는, 단일 송수신 기판(248)이 메인보드(211)에 평행되게 안테나 기판(250)에 대하여 적층되는 구조로 기판 설치 공간(242a)에 설치되는 결과, 120핀 결합 소켓에 해당하는 일측 카드 슬롯구(248a)가 단일 송수신 기판(248)의 일면에 형성되는 것이 구조적으로 바람직하기 때문이다. 이때, 커넥팅 카드(149)는 단일의 기판 설치 공간(242a)에 길이방향으로 2개가 나뉘어 일직선 형태로 구비되고, 일측 카드 슬롯구(248a) 또한 각각의 커넥팅 카드(149)가 소켓 결합되도록 단일의 기판 설치 공간(242a)의 길이방향으로 일직선 배열될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치(200)는, 도 11 및 도 12에 참조된 바와 같이, 안테나 블록 바디(241) 중 커버 하우징(220)을 향하는 면에, 기판 설치 공간(242a)으로부터 발생한 열을 방열하기 위한 단위블록 히트싱크(244)가 구비될 수 있다. 단위블록 히트싱크(244)에는, 메인보드(211)를 향하도록 연장 형성된 다수의 방열 핀(도면부호 미표기)이 마련될 수 있다. 즉, 단위블록 히트싱크(244)는, 메인보드(211)의 일면에 대하여 직교되게 연장 형성될 수 있다.

아울러, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치(200)는, 안테나 기판(250)과 단일 송수신 기판(248) 사이에 배치되어 상호간의 EMI를 차폐하는 단일 EMI 차폐부(247)가 기판 설치 공간(242a)에 더 구비될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치(200)에 있어서도, 단일 송수신 기판(248)에는 4개의 송신기(4T)와 4개의 수신기(4R)가 실장되고, 상기 메인보드(211)에는 상기 안테나 블록 바디(241)가 8개 또는 16개 연결되어 32개의 송신기(32T)와 32개의 수신기(32R) 또는 64개의 송신기(64T)와 64개의 수신기(64R)의 구현이 가능할 수 있다.

즉, 상술한 일 실시예(100)의 경우, 송수신 기판(148)이 한 쌍으로 구비되어 분리되는 결과, 4T4R의 기능을 수행하는 안테나 기판(150)에 대응하여 각각 2T2R의 기능에 대응되도록 구현된 점을 제외하면, 본 발명의 다른 실시예(200)의 경우에도, 4T4R의 기능을 수행하는 안테나 기판(250)에 대응하는 단일 송수신 기판(248) 만이 마련됨으로써 상술한 32T32R 또는 64T64R이 구현될 수 있다.

도 8 내지 도 14로 구현되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치(200)의 구성 중 설명되지 않은 구성들의 각 구조 및 특징들은 상술한 차이점을 제외하고는 모두 동일한 구조 및 특성을 가지므로, 도 1 내지 도 7을 통해 기 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)의 구성들의 설명으로 대체하기로 한다.

상기와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 안테나 장치(100,200)는, 통합 캘리브레이션 제어 및 통합 신호 제어를 담당하는 메인보드(111,211)가 구비된 메인 하우징(110,210)으로부터 모듈별로 안테나 기판(150,250) 및 송수신 기판(148,248)이 분리되어 착탈 가능하게 구비됨으로써, 종래 싱글 밴드로부터 선택적으로 듀얼 밴드화의 주파수 대역 변경이 용이함은 물론, 방열의 분산화를 통해 보다 신뢰성 높은 제품의 제조가 가능한 이점을 제공한다.

이상, 본 발명에 따른 안테나 장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.

100,200: 안테나 장치 110: 메인 하우징
111: 메인보드 112: PSU 보드
114: 방열 핀 115: 타측 카드 슬롯구
116: 내부 공간 120: 커버 하우징
121: 마운팅부 124: 방열 핀
125: 관통 슬롯 130: 안테나 어셈블리
140: 다수의 단위 안테나 블록 141: 안테나 블록 바디
142a: 제1기판 설치 공간 142b: 제2기판 설치 공간
143: 결합 블록 144a,144b: 단위블록 히트싱크
145: 연통구 147: EMI 차폐부
148: 송수신 기판 149: 한 쌍의 커넥팅 카드
150: 안테나 기판 151: 안테나 보드
152: 안테나 소자 153: 안테나 필터
160: 단일 레이돔

Claims

메인보드가 내장되도록 내부 공간이 형성되고, 외측면에 다수의 방열핀이 마련된 메인 하우징;
상기 메인 하우징의 내부 공간을 차폐하도록 구비되고, 외측면에 다수의 방열핀이 마련된 커버 하우징; 및
상기 커버 하우징의 외측면 중 일부를 점하도록 착탈 가능하게 결합되고, 내부에 하나 이상의 안테나 소자 및 하나 이상의 안테나 필터가 결합된 안테나 기판이 내장된 다수의 단위 안테나 블록; 을 포함하고,
상기 다수의 단위 안테나 블록은 각각,
상기 안테나 기판이 설치되는 기판 설치 공간이 마련된 안테나 블록 바디; 및
상기 기판 설치 공간을 커버링하도록 상기 안테나 블록 바디에 결합된 단위 레이돔; 을 포함하며,
상기 다수의 단위 안테나 블록은, 적어도 하나의 커넥팅 카드를 매개로 상기 메인보드와 신호 연결되는, 안테나 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 커버 하우징에는, 상기 다수의 단위 안테나 블록 각각의 단부 일부가 수용되는 마운팅부가 상기 다수의 타측 방열 핀 일부가 제거된 형태로 마련된, 안테나 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 커버 하우징에는, 상기 다수의 단위 안테나 블록 각각에 연결된 상기 커넥팅 카드가 관통하는 관통 슬롯이 형성된, 안테나 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 메인보드에는, 상기 다수의 단위 안테나 블록 각각의 상기 안테나 소자에 캘리브레이션 포트가 각각 접속되도록 실장된, 안테나 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 다수의 단위 안테나 블록 각각의 상기 안테나 소자는, 상기 메인보드에 의하여 주파수 대역의 위상이 통합 캘리브레이션 제어되는, 안테나 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 안테나 기판이 설치되는 기판 설치 공간을 제1기판 설치 공간이라 할 때, 상기 안테나 블록 바디에는, 상기 제1기판 설치 공간과 구획되게 상기 커버 하우징 측으로 제2기판 설치 공간이 더 마련되고,
상기 다수의 단위 안테나 블록은 각각, 상기 제2기판 설치 공간의 일측 및 타측에서 상기 메인보드와 직교되도록 설치되는 한 쌍의 송수신 기판; 을 더 포함하는, 안테나 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 한 쌍의 송수신 기판 각각의 단부에는, 상기 커넥팅 카드의 일단이 핀 결합되는 일측 카드 슬롯구가 마련되고,
상기 메인보드에는, 상기 커넥팅 카드의 타단이 핀 결합되는 타측 카드 슬롯구가 마련된, 안테나 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 다수의 단위 안테나 블록 각각의 상기 안테나 소자는, 상기 메인보드에 의하여 신호 처리가 통합 제어되는, 안테나 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 안테나 블록 바디에는,
폭방향 일측과 폭방향 타측에 상기 제2기판 설치 공간을 차폐하도록 각각 구비되어, 상기 제1기판 설치 공간 및 상기 제2기판 설치 공간으로부터 발생한 열을 방열하기 위한 한 쌍의 단위블록 히트싱크가 구비된, 안테나 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 한 쌍의 단위블록 히트싱크는, 상기 메인보드의 일면에 대하여 평행되게 연장되는, 안테나 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 안테나 블록 바디에는,
상기 한 쌍의 송수신 기판 사이에 배치되어 상호간의 EMI를 차폐하는 적어도 하나의 EMI 차폐부가 상기 제2기판 설치 공간에 더 구비된, 안테나 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 한 쌍의 송수신 기판 각각에는 2개의 송신기(2T)와 2개의 수신기(2R)가 실장되고,
상기 메인보드에는 상기 안테나 블록 바디가 8개 또는 16개 연결되어 32개의 송신기(32T)와 32개의 수신기(32R) 또는 64개의 송신기(64T)와 64개의 수신기(64R)의 구현이 가능한, 안테나 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 기판 설치 공간에는, 상기 안테나 기판과 함께 단일 송수신 기판이 설치되는, 안테나 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 단일 송수신 기판의 일면에는, 상기 커넥팅 카드의 일단이 핀 결합되는 일측 카드 슬롯구가 마련되고,
상기 메인보드에는, 상기 커넥팅 카드의 타단이 핀 결합되는 타측 카드 슬롯구가 마련된, 안테나 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 안테나 블록 바디 중 상기 커버 하우징을 향하는 면에는,
상기 기판 설치 공간으로부터 발생한 열을 방열하기 위한 단위블록 히트싱크가 구비된, 안테나 장치.
청구항 15에 있어서,
상기 단위블록 히트싱크는, 상기 메인보드의 일면에 대하여 직교되게 연장되는, 안테나 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 안테나 블록 바디에는,
상기 안테나 기판과 상기 단일 송수신 기판 사이에 배치되어 상호간의 EMI를 차폐하는 단일 EMI 차폐부가 상기 기판 설치 공간에 더 구비된, 안테나 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 단일 송수신 기판에는 4개의 송신기(4T)와 4개의 수신기(4R)가 실장되고,
상기 메인보드에는 상기 안테나 블록 바디가 8개 또는 16개 연결되어 32개의 송신기(32T)와 32개의 수신기(32R) 또는 64개의 송신기(64T)와 64개의 수신기(64R)의 구현이 가능한, 안테나 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 안테나 기판 및 단일 송수신 기판은, 각각 상기 기판 설치 공간에 소정간격 이격되도록 적층 배치된, 안테나 장치.