KR102534066B1 - Antenna element and Antenna apparatus - Google Patents

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KR102534066B1
KR102534066B1 KR1020210092740A KR20210092740A KR102534066B1 KR 102534066 B1 KR102534066 B1 KR 102534066B1 KR 1020210092740 A KR1020210092740 A KR 1020210092740A KR 20210092740 A KR20210092740 A KR 20210092740A KR 102534066 B1 KR102534066 B1 KR 102534066B1
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Abstract

일 양상에 따른 안테나 소자는 하부 그라운드; 상기 하부 그라운드의 상부에 배치되는 방사체; 상기 방사체에 신호를 인가하는 급전부; 상기 하부 그라운드의 상부에 상기 방사체 및 상기 급전부와 이격되어 배치되는 상부 그라운드; 및 상기 하부 그라운드와 상기 상부 그라운드를 연결하는 둘 이상의 비아; 를 포함한다.An antenna element according to one aspect includes a lower ground; a radiator disposed above the lower ground; a power supply unit for applying a signal to the radiator; an upper ground disposed above the lower ground and spaced apart from the radiator and the power supply unit; and two or more vias connecting the lower ground and the upper ground. includes

Description

안테나 소자 및 안테나 장치{Antenna element and Antenna apparatus}Antenna element and antenna apparatus {Antenna element and antenna apparatus}

무선 통신 기술과 관련된다.It is related to wireless communication technology.

안테나는 무선 기기에서 신호를 송수신하는 역할을 하며, 무선 통신의 품질을 결정하는 핵심 소자이다. 최근, IT 기술이 발전함에 따라 무선 기기가 소형화 및 경량화되어 가고 있으며, 이러한 추세에 부응하기 위해 무선 기기에 장착되는 안테나도 외장형 안테나에서 내장형 안테나로 많이 대체되고 있다.An antenna serves to transmit and receive signals in a wireless device and is a key element that determines the quality of wireless communication. Recently, with the development of IT technology, wireless devices are becoming smaller and lighter, and antennas mounted on wireless devices are being replaced with built-in antennas from external antennas in order to meet this trend.

따라서, 안테나를 소형화하고 이와 동시에, 다중 주파수 대역에서 신호를 방사할 수 있는 안테나에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.Therefore, research on an antenna capable of miniaturizing an antenna and at the same time radiating signals in multiple frequency bands has been continuously conducted.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0096009호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0096009

다중 주파수 대역에서 동일한 방사 패턴으로 신호의 송수신이 가능한 안테나 소자 및 안테나 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an antenna element and an antenna device capable of transmitting and receiving signals with the same radiation pattern in multiple frequency bands.

일 양상에 따른 안테나 소자는, 하부 그라운드; 상기 하부 그라운드의 상부에 배치되는 방사체; 상기 방사체에 신호를 인가하는 급전부; 상기 하부 그라운드의 상부에 상기 방사체 및 상기 급전부와 이격되어 배치되는 상부 그라운드; 및 상기 하부 그라운드와 상기 상부 그라운드를 연결하는 둘 이상의 비아; 를 포함할 수 있다.An antenna element according to one aspect includes a lower ground; a radiator disposed above the lower ground; a power supply unit for applying a signal to the radiator; an upper ground disposed above the lower ground and spaced apart from the radiator and the power supply unit; and two or more vias connecting the lower ground and the upper ground. can include

상기 상부 그라운드, 상기 하부 그라운드, 상기 둘 이상의 비아 및 상기 방사체는 방사 구조체를 형성하고, 상기 방사체는 제1 공진 주파수에서 동작하고, 상기 방사 구조체는 제2 공진 주파수에서 동작할 수 있다.The upper ground, the lower ground, the two or more vias, and the radiator may form a radiation structure, the radiator may operate at a first resonance frequency, and the radiation structure may operate at a second resonance frequency.

상기 제2 공진 주파수는 비아의 개수와 위치에 따라 조절 가능할 수 있다.The second resonant frequency may be adjustable according to the number and location of vias.

상기 상부 그라운드는 서로 이격된 2개의 상부 그라운드를 포함하고, 각 상부 그라운드는 하나 이상의 비아를 통해 상기 하부 그라운드와 연결될 수 있다.The upper ground may include two upper grounds spaced apart from each other, and each upper ground may be connected to the lower ground through one or more vias.

상기 방사체 및 상기 급전부는 동일한 층에 배치되고, 상기 상부 그라운드는 상기 방사체 및 상기 급전부와 상이한 층에 배치될 수 있다.The radiator and the feeder may be disposed on the same layer, and the upper ground may be disposed on a different layer from the radiator and the feeder.

상기 방사체, 상기 급전부 및 상기 상부 그라운드는 동일한 층에 배치될 수 있다.The radiator, the feeder, and the upper ground may be disposed on the same layer.

상기 상부 그라운드는, 상기 급전부를 사이에 두고 서로 마주보는 2개의 상부 그라운드; 를 포함할 수 있다.The upper ground may include two upper grounds facing each other with the power supply interposed therebetween; can include

상기 상부 그라운드는 하나 이상의 볼록부 또는 하나 이상의 오목부를 포함할 수 있다.The upper ground may include one or more convex portions or one or more concave portions.

상기 급전부는, 안테나 구동부로부터 신호를 인가받는 제1 급전 라인; 및 임피던스 매칭을 위해 상기 제1 급전 라인 및 상기 방사체 사이에 배치되어 상기 제1 급전 라인으로부터의 신호를 상기 방사체에 전달하는 제2 급전 라인; 을 포함할 수 있다.The feeding unit may include a first feeding line receiving a signal from an antenna driving unit; and a second feed line disposed between the first feed line and the radiator for impedance matching to transmit a signal from the first feed line to the radiator. can include

상기 급전부는, 상기 하부 그라운드를 관통하여 수직 연장되는 관통홀; 및 상기 관통홀을 통해 상기 방사체에 연결되는 급전 라인; 을 포함할 수 있다.The power supply unit may include a through hole extending vertically through the lower ground; and a power supply line connected to the radiator through the through hole. can include

상기 상부 그라운드는 상기 하부 그라운드와 상기 방사체 사이에 배치되고, 상기 관통홀은 상기 상부 그라운드를 관통할 수 있다.The upper ground may be disposed between the lower ground and the radiator, and the through hole may pass through the upper ground.

상기 안테나 소자는, 상기 상부 그라운드와 각 비아의 사이 또는 상기 각 비아와 상기 하부 그라운드의 사이에 배치되는 스위치; 를 더 포함할 수 있다.The antenna element may include a switch disposed between the upper ground and each via or between each via and the lower ground; may further include.

다른 양상에 따른 안테나 장치는, 복수의 안테나 소자; 및 상기 복수의 안테나 소자에 신호를 인가하는 안테나 구동부; 를 포함하고, 각 안테나 소자는, 하부 그라운드; 상기 하부 그라운드의 상부에 배치되는 방사체; 상기 방사체에 신호를 인가하는 급전부; 상기 하부 그라운드의 상부에 상기 방사체 및 상기 급전부와 이격되어 배치되는 상부 그라운드; 및 상기 하부 그라운드와 상기 상부 그라운드를 연결하는 둘 이상의 비아; 를 포함할 수 있다.An antenna device according to another aspect includes a plurality of antenna elements; and an antenna driver for applying signals to the plurality of antenna elements. Including, each antenna element, a lower ground; a radiator disposed above the lower ground; a power supply unit for applying a signal to the radiator; an upper ground disposed above the lower ground and spaced apart from the radiator and the power supply unit; and two or more vias connecting the lower ground and the upper ground. can include

둘 이상의 비아를 통해 하부 그라운드와 연결된 상부 그라운드를 방사체와 이격 배치함으로써, 다중 대역에서 동일한 방사 패턴으로 신호를 송수신할 수 있다.By arranging the upper ground connected to the lower ground through two or more vias to be spaced apart from the radiator, signals can be transmitted and received with the same radiation pattern in multiple bands.

도 1은 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3 및 도 4는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5는 비아와, 상부 그라운드 또는 하부 그라운드의 연결 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자의 등가 회로를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 Leq에 따른 제2 공진 주파수의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 10 내지 도 12는 예시적 실시예에 다른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 13은 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 14는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 15는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 16은 예시적 실시예에 따른 안테나 장치를 도시한 도면이다.
도 17 및 도 18은 예시적 실시예에 따른 안테나 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 19 및 도 20은 예시적 실시예에 따른 안테나 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 21은 예시적 실시예에 따른 안테나 소자의 S11 특성을 도시한 예시도이다.
도 22는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자의 제1 공진 주파수에서의 방사 패턴 및 안테나 이득을 도시한 예시도이다.
도 23은 예시적 실시예에 따른 안테나 소자의 제2 공진 주파수에서의 방사 패턴 및 안테나 이득을 도시한 예시도이다.
도 24 내지 도 27은 비아의 개수 및 위치에 따른 제1 공진 주파수에서의 방사 방향을 설명하기 위한 예시도이다.1 is a schematic perspective view illustrating an antenna element according to an exemplary embodiment.
2 is a schematic cross-sectional view illustrating an antenna element according to an exemplary embodiment.
3 and 4 are schematic plan views illustrating antenna elements according to exemplary embodiments.
5 is an exemplary view for explaining a method of connecting a via and an upper ground or a lower ground.
6 is an equivalent circuit diagram of an antenna element according to an exemplary embodiment.
FIG. 7 is a diagram for explaining a change in the second resonant frequency according to L eq of FIG. 6 .
8 and 9 are schematic plan views illustrating antenna elements according to exemplary embodiments.
10 to 12 are schematic plan views illustrating antenna elements according to exemplary embodiments.
13 is a schematic perspective view illustrating an antenna element according to an exemplary embodiment.
14 is a schematic perspective view illustrating an antenna element according to an exemplary embodiment.
15 is a schematic perspective view illustrating an antenna element according to an exemplary embodiment.
16 is a diagram illustrating an antenna device according to an exemplary embodiment.
17 and 18 are schematic cross-sectional views illustrating an antenna device according to an exemplary embodiment.
19 and 20 are schematic cross-sectional views illustrating an antenna device according to an exemplary embodiment.
21 is an exemplary diagram illustrating S11 characteristics of an antenna element according to an exemplary embodiment.
22 is an exemplary diagram illustrating a radiation pattern and an antenna gain at a first resonant frequency of an antenna element according to an exemplary embodiment.
23 is an exemplary diagram illustrating a radiation pattern and an antenna gain at a second resonant frequency of an antenna element according to an exemplary embodiment.
24 to 27 are exemplary diagrams for explaining radiation directions at a first resonant frequency according to the number and positions of vias.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings.

실시예들을 설명함에 있어서, 관련된 공기 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments, if it is determined that a detailed description of a related air technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiments, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the embodiments, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but are used only for the purpose of distinguishing one component from another. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as 'include' or 'have' refer to features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. It is intended to specify that something exists, but it should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

또한, "일측", "타측", "상부", "하부", "X 방향", "Y 방향", "Z 방향" 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 실시예들의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.Also, directional terms such as "one side", "other side", "upper side", "lower side", "X direction", "Y direction", "Z direction", etc. are used in relation to the orientation of the disclosed figures. Since components of the embodiments may be positioned in a variety of orientations, directional terms are used for purposes of illustration and not limitation.

또한, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주 기능별로 구분한 것에 불과하다. 즉, 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있다.In addition, the division of components in the present specification is merely a classification for each main function in charge of each component. That is, two or more components may be combined into one component, or one component may be divided into two or more for each more subdivided function. In addition, each component may additionally perform some or all of the functions of other components in addition to its main function, and some of the main functions of each component are dedicated to other components. may be performed.

본 명세서에서 설명되는 안테나 소자 및 안테나 장치는 예를 들면, 고주파 내지 초고주파(예컨대, 3G, 4G, 5G 또는 그 이상) 이동통신, Wi-Fi, 블루투스, NFC(Near Field Communication), GPS(Global Positioning System) 등을 위한 전자 장치에 적용될 수 있다. 여기서, 전자 장치는 휴대폰, 스마트폰, 태블릿, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 장치, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 데이터 단말기, 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있고, 웨어러블 디바이스는 손목시계형, 손목 밴드형, 반지형, 벨트형, 목걸이형, 발목 밴드형, 허벅지 밴드형, 팔뚝 밴드형 등을 포함할 수 있다. 그러나 전자 장치는 상술한 예에 제한되지 않으며, 웨어러블 디바이스 역시 상술한 예에 제한되지 않는다.The antenna element and antenna device described herein are, for example, high-frequency to ultra-high frequency (eg, 3G, 4G, 5G or higher) mobile communication, Wi-Fi, Bluetooth, NFC (Near Field Communication), GPS (Global Positioning) System) and the like. Here, the electronic device may include a mobile phone, a smart phone, a tablet, a laptop computer, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation device, an MP3 player, a digital camera, a data terminal, a wearable device, and the like. The device may include a watch type, a wrist band type, a ring type, a belt type, a necklace type, an ankle band type, a thigh band type, a forearm band type, and the like. However, the electronic device is not limited to the above example, and the wearable device is also not limited to the above example.

본 명세서에서 "급전"이라는 용어는 2개의 구성부가 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 하나의 구성부에서 다른 하나의 구성부로 신호가 인가되는 것을 의미할 수 있다.In this specification, the term “power supply” may mean that two components are physically and/or electrically connected to apply a signal from one component to another.

도 1은 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 사시도이고, 도 2는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 3 및 도 4는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이고, 도 5는 비아와, 상부 그라운드 또는 하부 그라운드의 연결 방법을 설명하기 위한 예시도이다.이다.1 is a schematic perspective view showing an antenna element according to an exemplary embodiment, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an antenna element according to an exemplary embodiment, and FIGS. 3 and 4 are antenna elements according to an exemplary embodiment. , and FIG. 5 is an exemplary diagram for explaining a connection method between a via and an upper ground or a lower ground.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 예시적 실시예에 따른 안테나 소자는 하부 그라운드(110), 유전체 기판(120), 안테나층(130) 및 상부 그라운드(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 5 , an antenna element according to an exemplary embodiment may include a lower ground 110 , a dielectric substrate 120 , an antenna layer 130 and an upper ground 230 .

유전체 기판(120)은 소정의 유전율을 갖는 절연 물질로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 유전체 기판(120)은 글래스, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 금속 산화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 이미드 계열 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 유전체 기판(120)은 안테나층(130)이 형성되는 안테나 소자의 기재층으로서 기능할 수 있다.The dielectric substrate 120 may be formed of an insulating material having a predetermined permittivity. According to an embodiment, the dielectric substrate 120 may include an inorganic insulating material such as glass, silicon oxide, silicon nitride, or metal oxide, or an organic insulating material such as an epoxy resin, an acrylic resin, or an imide-based resin. It is not limited. The dielectric substrate 120 may function as a base layer of an antenna element on which the antenna layer 130 is formed.

유전체 기판(120)은 하나 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유전체 기판(120)은 도 2에 도시된 바와 같이 적층된 제1 유전체 기판(121) 및 제2 유전체 기판(122)을 포함할 수 있다.The dielectric substrate 120 may be formed of one or a plurality of layers. For example, the dielectric substrate 120 may include a first dielectric substrate 121 and a second dielectric substrate 122 stacked as shown in FIG. 2 .

일 실시예에 따르면, 유전체 기판(120)은 Rigid PCB(Printed Circuit Board), FCPB(Flexible PCB), RF PCB(Rigid-Flexible PCB), 세라믹, LTCC(Low Temperature Co-Fired Ceramic), LCP(Liquid Crystal Polymer), Polyimide 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment, the dielectric substrate 120 may include a rigid printed circuit board (PCB), a flexible PCB (FCPB), a rigid-flexible PCB (RF PCB), a ceramic, a low temperature co-fired ceramic (LTCC), and a liquid Crystal Polymer), polyimide, etc., but are not limited thereto.

안테나층(130)은 도전성 물질로 형성되어, 제1 유전체 기판(121)과 제2 유전체 기판(122) 사이에 배치될 수 있다.The antenna layer 130 may be formed of a conductive material and disposed between the first dielectric substrate 121 and the second dielectric substrate 122 .

안테나층(130)은 방사체(210) 및 급전부(220)를 포함할 수 있다.The antenna layer 130 may include a radiator 210 and a power supply unit 220 .

방사체(210)는 안테나 소자가 배치되는 전자 장치의 위치에 따라, 속이 찬(solid) 구조로 형성되거나 메쉬(mesh) 구조로 형성될 수 있다. 예컨대, 방사체(210)가 전자 장치의 디스플레이 영역에 배치되는 경우 메쉬 구조로 형성될 수 있다. 이를 통해 방사체(210)의 투과율이 증가될 수 있으며 안테나 소자의 유연성이 향상될 수 있다.The radiator 210 may be formed in a solid structure or a mesh structure according to a location of an electronic device where an antenna element is disposed. For example, when the radiator 210 is disposed in a display area of an electronic device, it may be formed in a mesh structure. Through this, transmittance of the radiator 210 may be increased and flexibility of the antenna element may be improved.

방사체(210)는 제1 공진 주파수에서 동작할 수 있다. 예컨대, 방사체(210)의 길이 및 너비는 원하는 제1 공진 주파수, 방사 저항 및 이득에 따라 결정될 수 있다.The radiator 210 may operate at the first resonant frequency. For example, the length and width of the radiator 210 may be determined according to a desired first resonant frequency, radiation resistance, and gain.

일 실시예에 따르면, 방사체(210)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 직사각형으로 구현될 수 있으나 이는 일 실시예에 불과할 뿐 방사체(210)의 모양에 특별한 제한이 없다. 또한, 방사체(210)는 다중 대역에서 동작할 수 있도록 도 4에 도시된 바와 같이 슬릿(211)을 포함할 수도 있다.According to one embodiment, the radiator 210 may be implemented in a rectangular shape as shown in FIGS. 1 and 3 , but this is only an example and the shape of the radiator 210 is not particularly limited. In addition, the radiator 210 may include a slit 211 as shown in FIG. 4 to operate in a multi-band.

일 실시예에 따르면, 보다 높은 안테나 이득과 보다 넓은 대역폭을 위해 방사체(210)와 상이한 층, 예컨대, 제2 유전체 기판(122)의 상면에 보조 방사체(212, 도 18 참조)가 형성될 수 있다. 보조 방사체(212, 도 18 참조)는 유전체 기판(120)의 상면에서 보았을 때, 방사체(210)와 적어도 부분적으로 중첩되도록 배치되며, 방사체(210)와 함께 신호를 송수신할 수 있다.According to an embodiment, an auxiliary radiator 212 (see FIG. 18 ) may be formed on a layer different from the radiator 210, for example, on the upper surface of the second dielectric substrate 122 for higher antenna gain and wider bandwidth. . The auxiliary radiator 212 (see FIG. 18 ) is disposed to at least partially overlap the radiator 210 when viewed from the top surface of the dielectric substrate 120 , and may transmit and receive signals together with the radiator 210 .

급전부(220)는 방사체(210)와 전기적 또는 물리적으로 연결되어, 방사체(210)에 신호를 전달할 수 있다. 일 실시예에 따르면 급전부(220)는 안테나 구동부(예컨대, RFIC)로부터 신호를 인가받는 제1 급전 라인(221) 및 임피던스 매칭을 위해 제1 급전 라인(221)과 방사체(210) 사이에 배치되어, 제1 급전 라인(221)으로부터의 신호를 방사체(210)에 전달하는 제2 급전 라인(222)을 포함할 수 있다.The power supply 220 may be electrically or physically connected to the radiator 210 to transmit a signal to the radiator 210 . According to an embodiment, the power supply unit 220 is disposed between the first power supply line 221 receiving a signal from the antenna driver (eg, RFIC) and the first power supply line 221 and the radiator 210 for impedance matching. and a second feed line 222 that transmits a signal from the first feed line 221 to the radiator 210 .

상부 그라운드(230)는 방사체(210) 및 급전부(220)와 이격되어 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상부 그라운드(230)는 방사체(210) 및 급전부(220)가 배치된 층과 상이한 층에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상부 그라운드(230)는 제2 유전체 기판(122)의 상면에 형성될 수 있다.The upper ground 230 may be spaced apart from the radiator 210 and the power supply 220 . According to an embodiment, the upper ground 230 may be disposed on a layer different from a layer on which the radiator 210 and the power supply 220 are disposed. For example, the upper ground 230 may be formed on the upper surface of the second dielectric substrate 122 .

상부 그라운드(230)는 2개 이상의 비아(240)를 통해 하부 그라운드(110)와 물리적으로 또는 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상부 그라운드(230)는 4개의 비아(241, 242, 243, 244)를 통해 하부 그라운드(110)와 물리적으로 또는 전기적으로 연결될 수 있다.The upper ground 230 may be physically or electrically connected to the lower ground 110 through two or more vias 240 . According to an embodiment, the upper ground 230 may be physically or electrically connected to the lower ground 110 through four vias 241 , 242 , 243 , and 244 .

상부 그라운드(230), 하부 그라운드(110), 상부 그라운드(230)와 하부 그라운드(110)를 연결하는 2개 이상의 비아(240), 및 방사체(210)는 제2 공진 주파수에서 동작하는 하나의 방사 구조체를 형성할 수 있다.The upper ground 230, the lower ground 110, the two or more vias 240 connecting the upper ground 230 and the lower ground 110, and the radiator 210 are one radiation operating at the second resonant frequency. structure can be formed.

구체적으로 상부 그라운드(230), 하부 그라운드(110), 및 상부 그라운드(230)와 하부 그라운드(110)를 연결하는 2개 이상의 비아(240)는 사면이 도전성 물질로 형성된 일종의 도파관 구조체를 형성할 수 있다. 상부 그라운드(230), 하부 그라운드(110) 및 2개 이상의 비아(240)로 형성된 구조체는 TE10 모드로 동작하여 상부 그라운드(230) 및 하부 그라운드(110)에 수직하는 전기장을 형성할 수 있다. 방사체(210)가 TM10 모드로 동작하는 경우, 상부 그라운드(230), 하부 그라운드(110) 및 2개 이상의 비아(240)로 형성된 구조체와 방사체(210)는 하나의 방사 구조체를 형성하여 TM10 모드와 유사하게 동작할 수 있다(이하 유사 TM10 모드(quasi-TM10 모드)로 칭함).Specifically, the upper ground 230, the lower ground 110, and the two or more vias 240 connecting the upper ground 230 and the lower ground 110 may form a kind of waveguide structure having four surfaces made of a conductive material. there is. A structure formed of the upper ground 230 , the lower ground 110 , and two or more vias 240 may operate in the TE10 mode to form an electric field perpendicular to the upper ground 230 and the lower ground 110 . When the radiator 210 operates in the TM10 mode, the structure formed of the upper ground 230, the lower ground 110, and two or more vias 240 and the radiator 210 form a single radiation structure, It can operate similarly (hereafter referred to as quasi-TM10 mode).

즉, 방사체(210)는 TM10 모드로 제1 공진 주파수에서 동작하며, 방사 구조체는 유사 TM10 모드로 제2 공진 주파수에서 동작할 수 있다. 따라서, 방사체(210)의 방사 패턴과 방사 구조체의 방사 패턴은 유사할 수 있다.That is, the radiator 210 may operate at the first resonant frequency in the TM10 mode, and the radiation structure may operate at the second resonant frequency in the similar TM10 mode. Accordingly, a radiation pattern of the radiator 210 may be similar to that of the radiation structure.

일 실시예에 따르면 제2 공진 주파수는 비아(240)의 위치 및 개수에 따라 조정될 수 있다.According to an embodiment, the second resonant frequency may be adjusted according to the location and number of vias 240 .

한편, 비아(240)의 위치 및 개수에 따라 제1 공진 주파수에서의 방사 방향이 조정될 수 있다(도 24 내지 도 27 참조).Meanwhile, the radiation direction at the first resonant frequency may be adjusted according to the location and number of vias 240 (see FIGS. 24 to 27).

일 실시예에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이 상부 그라운드(230)와 비아(240) 사이 또는 하부 그라운드(110)와 비아(240) 사이에 스위치(250)가 배치될 수 있다. 스위치(250)를 통해 제1 공진 주파수에서 원하는 방향으로 방사하거나 원하는 제2 공진 주파수를 가지도록 둘 이상의 비아(250) 중 적절한 비아를 선택하여 상부 그라운드(230)와 하부 그라운드(110)를 연결할 수 있다.According to one embodiment, as shown in FIG. 5 , the switch 250 may be disposed between the upper ground 230 and the via 240 or between the lower ground 110 and the via 240 . The upper ground 230 and the lower ground 110 may be connected by selecting an appropriate via among the two or more vias 250 to radiate in a desired direction at the first resonant frequency through the switch 250 or to have a desired second resonant frequency. there is.

하부 그라운드(110)는 유전체 기판(120)의 저면에 형성될 수 있다. 하부 그라운드(110)는 유전체 기판(120)의 상면에서 보았을 때 안테나층(130)과 적어도 부분적으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 하부 그라운드(110)는 방사체(210)와 중첩되도록 배치될 수 있다.The lower ground 110 may be formed on the lower surface of the dielectric substrate 120 . The lower ground 110 may be disposed to at least partially overlap the antenna layer 130 when viewed from the top surface of the dielectric substrate 120 . For example, the lower ground 110 may be disposed to overlap the radiator 210 .

한편, 도 1, 도 3 및 도 4는 4개의 비아를 포함하는 안테나 소자를 도시하나, 이는 일 실시예에 불과하다. 즉, 비아의 개수와 위치는 원하는 제2 공진 주파수 및 방사 방향 등을 고려하여 다양하게 변경될 수 있다.Meanwhile, FIGS. 1, 3, and 4 show an antenna element including four vias, but this is only one embodiment. That is, the number and location of vias may be variously changed in consideration of a desired second resonant frequency and radiation direction.

도 6는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자의 등가 회로를 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 Leq에 따른 제2 공진 주파수의 변화를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram showing an equivalent circuit of an antenna element according to an exemplary embodiment, and FIG. 7 is a diagram for explaining a change in a second resonant frequency according to L eq of FIG. 6 .

도 1 내지 도 7을 참조하면, 방사체(210) 및 급전부(220)는 도 6의 참조번호 510과 같이 RLC 병렬 회로로 표현될 수 있다. 상부 그라운드(230)와 하부 그라운드(110) 사이, 및 상부 그라운드(230)와 급전부(220) 사이의 커패시턴스는 Ceq로 표현되며, 비아(240)로 인하여 형성되는 인덕턴스는 Leq로 표현될 수 있다. Ceq 및 Leq는 직렬 연결되고, 직렬 연결된 Ceq 및 Leq는 RLC 병렬 회로(510)와 병렬 연결될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 7 , the radiator 210 and the power supply 220 may be expressed as an RLC parallel circuit as shown by reference number 510 in FIG. 6 . The capacitance between the upper ground 230 and the lower ground 110 and between the upper ground 230 and the power supply 220 is expressed as C eq , and the inductance formed due to the via 240 is expressed as L eq can C eq and L eq are connected in series, and C eq and L eq connected in series may be connected in parallel with the RLC parallel circuit 510 .

따라서, Ceq가 일정한 값으로 고정되는 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 Leq를 조정함으로써 제2 공진 주파수를 조정할 수 있다는 것을 알 수 있다. 결국 Leq는 비아의 위치 및 개수에 따라 조정 가능하므로 비아의 위치 및 개수를 조정함으로써 제2 공진 주파수를 조정할 수 있다는 것을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that when C eq is fixed to a constant value, the second resonant frequency can be adjusted by adjusting L eq as shown in FIG. 7 . As a result, since L eq is adjustable according to the location and number of vias, it can be seen that the second resonant frequency can be adjusted by adjusting the location and number of vias.

도 8 및 도 9는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.8 and 9 are schematic plan views illustrating antenna elements according to exemplary embodiments.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상부 그라운드(230)는 하나 이상의 볼록부(235, 도 8 참조) 또는 하나 이상의 오목부(236, 도 9 참조)를 포함할 수 있다. 볼록부(235) 또는 오목부(236)를 통해 임피던스를 섬세히 조절할 수 있으며, 임피던스 매칭이 용이할 수 있다.Referring to FIGS. 8 and 9 , the upper ground 230 may include one or more convex portions 235 (see FIG. 8 ) or one or more concave portions 236 (see FIG. 9 ). Impedance can be delicately adjusted through the convex portion 235 or the concave portion 236, and impedance matching can be facilitated.

도 10 내지 도 12는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 평면도이다.10 to 12 are schematic plan views illustrating antenna elements according to exemplary embodiments.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 상부 그라운드(230)는 2개의 상부 그라운드(231, 232)로 구분될 수 있다. 제1 상부 그라운드(231) 및 제2 상부 그라운드(232)는 상부 그라운드(231, 232)의 상면에서 보았을 때, 급전부(220), 예를 들어 제1 급전 라인(221)을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치될 수 있다.Referring to FIGS. 10 to 12 , the upper ground 230 may be divided into two upper grounds 231 and 232 . When viewed from the upper surface of the upper grounds 231 and 232, the first upper ground 231 and the second upper ground 232 are connected to each other with the power supply unit 220, for example, the first power supply line 221 therebetween. They can be placed facing each other.

제1 상부 그라운드(231) 및 제2 상부 그라운드(232) 각각은 하나 이상의 비아(240)를 통해 하부 그라운드(110, 도 1 참조)와 물리적 또는 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 상부 그라운드(231)는 비아(241, 243)를 통해 하부 그라운드(110, 도 1 참조)와 연결될 수 있고, 제2 상부 그라운드(232)는 비아(242, 244)를 통해 하부 그라운드(110, 도 1 참조)와 연결될 수 있다.Each of the first upper ground 231 and the second upper ground 232 may be physically or electrically connected to the lower ground 110 (see FIG. 1 ) through one or more vias 240 . For example, the first upper ground 231 may be connected to the lower ground 110 (see FIG. 1) through vias 241 and 243, and the second upper ground 232 may be connected to vias 242 and 244. It may be connected to the lower ground (110, see FIG. 1).

제1 상부 그라운드(231) 및 제2 상부 그라운드(232) 각각은 하나 이상의 볼록부(235, 도 11 참조) 또는 하나 이상의 오목부(236, 도 12 참조)를 포함할 수 있다.Each of the first upper ground 231 and the second upper ground 232 may include one or more convex portions 235 (see FIG. 11 ) or one or more concave portions 236 (see FIG. 12 ).

도 13은 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 사시도이다.13 is a schematic perspective view illustrating an antenna element according to an exemplary embodiment.

도 13을 참조하면, 방사체(210) 및 급전부(220)는 상부 그라운드(230)와 동일한 층에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상부 그라운드(230), 방사체(210) 및 급전부(220)는 유전체 기판(120)의 상면 상에 형성될 수 있다.Referring to FIG. 13 , the radiator 210 and the power supply 220 may be formed on the same layer as the upper ground 230 . For example, the upper ground 230 , the radiator 210 and the power supply 220 may be formed on the upper surface of the dielectric substrate 120 .

상부 그라운드(230)는 방사체(210) 및 급전부(220)와 이격되어 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상부 그라운드(230)는 2개의 상부 그라운드(231, 232)를 포함하며, 2개의 상부 그라운드(231, 232)는 급전부(220)를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치될 수 있다.The upper ground 230 may be spaced apart from the radiator 210 and the power supply 220 . According to one embodiment, the upper ground 230 includes two upper grounds 231 and 232, and the two upper grounds 231 and 232 may be disposed to face each other with the power supply unit 220 therebetween. there is.

도 14는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 사시도이다.14 is a schematic perspective view illustrating an antenna element according to an exemplary embodiment.

도 14를 참조하면, 예시적 실시예에 따른 안테나 소자는 도 1의 급전부(220) 대신에 급전부(1110)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 14 , the antenna element according to the exemplary embodiment may include a power feeding unit 1110 instead of the power feeding unit 220 of FIG. 1 .

급전부(1110)는 하부 그라운드(110) 및 유전체 기판(120)를 관통하여 수직 연장되는 관통홀(1111)과, 관통홀(1111)을 통해 방사체(210)에 물리적으로 연결되는 급전 라인(1112)을 포함할 수 있다.The power supply unit 1110 includes a through hole 1111 extending vertically through the lower ground 110 and the dielectric substrate 120, and a power supply line 1112 physically connected to the radiator 210 through the through hole 1111. ) may be included.

도 15는 예시적 실시예에 따른 안테나 소자를 나타내는 개략적인 사시도이다.15 is a schematic perspective view illustrating an antenna element according to an exemplary embodiment.

도 15를 참조하면, 예시적 실시예에 따른 안테나 소자는 도 14의 안테나 소자와 달리 상부 그라운드(230)가 방사체(210)와 하부 그라운드(110) 사이에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 15 , in the antenna element according to the exemplary embodiment, unlike the antenna element of FIG. 14 , an upper ground 230 may be disposed between the radiator 210 and the lower ground 110 .

이 경우, 급전부(1110)는 하부 그라운드(110), 상부 그라운드(230) 및 유전체 기판(120)을 관통하여 수직 연장되는 관통홀(1111)과, 관통홀(1111)을 통해 방사체(210)에 물리적으로 연결되는 급전 라인(1112)을 포함할 수 있다.In this case, the power supply unit 1110 includes a through hole 1111 vertically extending through the lower ground 110, the upper ground 230, and the dielectric substrate 120, and the radiator 210 through the through hole 1111. It may include a power supply line 1112 physically connected to.

한편, 도 15의 상부 그라운드(230)는 유전체 기판(120)의 상면에서 보았을 때 하부 그라운드(110)와 전체적으로 중첩된 예를 도시하나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상부 그라운드(230)의 크기는 다양하게 변경될 수 있다.Meanwhile, the upper ground 230 of FIG. 15 shows an example in which the lower ground 110 as a whole overlaps when viewed from the upper surface of the dielectric substrate 120, but is not limited thereto. That is, the size of the upper ground 230 may be variously changed.

도 1 내지 도 15는 급전 방법과 그에 따른 안테나 소자의 예시적인 실시예들에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 소자의 구조는 급전 방법(예컨대, Coaxial probe feeding, Plate probe feeding, Coaxial sidewall feeding, Probe-CPW combination feeding, Microstrip feeding, Microstrip inset feeding, Differential feeding, L-probe feeding, L-plate feeding, Edge-gap coaxial probe feeding, Edge-gap microstrip feeding, Electromagnetic coupling(or proximity coupling), Probe-gap feeding, Probe-capacitive pad feeding, Aperture-coupled feeding 등)에 따라 다양하게 변경될 수 있다.1 to 15 are merely exemplary embodiments of a power feeding method and an antenna element according thereto, but are not limited thereto. The structure of the antenna element is determined by the feeding method (e.g., Coaxial probe feeding, Plate probe feeding, Coaxial sidewall feeding, Probe-CPW combination feeding, Microstrip feeding, Microstrip inset feeding, Differential feeding, L-probe feeding, L-plate feeding, Edge- gap coaxial probe feeding, edge-gap microstrip feeding, electromagnetic coupling (or proximity coupling), probe-gap feeding, probe-capacitive pad feeding, aperture-coupled feeding, etc.).

도 16은 예시적 실시예에 따른 안테나 장치를 도시한 도면이다.16 is a diagram illustrating an antenna device according to an exemplary embodiment.

도 16을 참조하면, 안테나 장치는 하나 이상의 안테나 소자(1310) 및 안테나 구동부(1320)를 포함할 수 있다. 여기서 안테나 소자(1310)는 도 1 내지 도 15를 참조하여 전술한 안테나 소자와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 16 , the antenna device may include one or more antenna elements 1310 and an antenna driver 1320. Since the antenna element 1310 is the same as the antenna element described above with reference to FIGS. 1 to 15, a detailed description thereof will be omitted.

안테나 구동부(1320)는 각 안테나 소자(1310)에 인가되는 신호의 크기와 위상을 조절할 수 있다. 예를 들어, 안테나 구동부(1320)는 각 안테나 소자(1310)에 상이한 위상의 신호를 인가함으로써, 원하는 방향에서 빔포밍을 수행할 수 있다. 예시적 실시예에 따르면 안테나 구동부(1320)는 RFIC일 수 있다.The antenna driver 1320 may adjust the magnitude and phase of a signal applied to each antenna element 1310 . For example, the antenna driver 1320 may perform beamforming in a desired direction by applying signals of different phases to each antenna element 1310 . According to an exemplary embodiment, the antenna driver 1320 may be an RFIC.

도 17 및 도 18은 예시적 실시예에 따른 안테나 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 17 및 도 18은 하나의 안테나 소자를 통해 방사체(210)와 수직하는 제1 방향으로 방사하는 안테나 장치의 구조를 도시한다.17 and 18 are schematic cross-sectional views illustrating an antenna device according to an exemplary embodiment. 17 and 18 show the structure of an antenna device that radiates in a first direction perpendicular to the radiator 210 through one antenna element.

도 17 및 도 18을 참조하면, 안테나 구동부(1320)는 하부 그라운드(110)의 저면에 배치될 수 있다. 안테나 구동부(1320)는 급전부(1801)를 통해 급전부(220)와 물리적으로 또는 전기적으로 연결될 수 있다. 급전부(1801)는 하부 그라운드(110) 및 제1 유전체 기판(121)을 관통하여 수직 연장되는 관통홀과, 관통홀을 통해 안테나 구동부(1320)와 급전부(220)를 물리적으로 또는 전기적으로 연결하는 급전 라인을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 17 and 18 , the antenna driving unit 1320 may be disposed on the lower surface of the lower ground 110 . The antenna driving unit 1320 may be physically or electrically connected to the power feeding unit 220 through the power feeding unit 1801 . The power supply unit 1801 physically or electrically connects the antenna driving unit 1320 and the power supply unit 220 through a through hole extending vertically through the lower ground 110 and the first dielectric substrate 121 and through the through hole. A power supply line may be included.

일 실시예에 따르면, 도 18에 도시된 바와 같이, 제2 유전체 기판(122)의 상면에 보조 방사체(212)가 형성될 수 있다. 보조 방사체(212)를 통해 안테나 장치가 보다 높은 안테나 이득과 보다 넓은 대역폭을 가질 수 있다.According to an embodiment, as shown in FIG. 18 , an auxiliary radiator 212 may be formed on an upper surface of the second dielectric substrate 122 . Through the auxiliary radiator 212, the antenna device may have a higher antenna gain and a wider bandwidth.

도 19 및 도 20은 예시적 실시예에 따른 안테나 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 19 및 도 20은 2개의 안테나 소자(1310a, 1310b)를 통해 방사체(210a, 210b)와 수직하는 제1 방향 및 제2 방향으로 방사하는 안테나 장치의 구조를 도시한다.19 and 20 are schematic cross-sectional views illustrating an antenna device according to an exemplary embodiment. 19 and 20 show the structure of an antenna device that radiates in first and second directions perpendicular to the radiators 210a and 210b through two antenna elements 1310a and 1310b.

도 19 및 도 20을 참조하면, 제1 안테나 소자(1310a)와 제2 안테나 소자(1310b)는 서로 반대 방향으로 신호를 방사하도록 배치될 수 있다.Referring to FIGS. 19 and 20 , the first antenna element 1310a and the second antenna element 1310b may be disposed to radiate signals in opposite directions.

예를 들어, 제1 유전체 기판(1921)의 저면에 제1 그라운드(1910)가 배치되고, 제1 그라운드(1910)의 저면에 안테나 구동부(1320)가 배치될 수 있다. 제1 유전체 기판(1921)과 제2 유전체 기판(1922) 사이에 방사체(210a, 210b)와 급전부(220a, 210b)가 배치되고, 제2 유전체 기판(1922)의 상면에 제2 그라운드(1930)가 배치될 수 있다.For example, the first ground 1910 may be disposed on the lower surface of the first dielectric substrate 1921 , and the antenna driver 1320 may be disposed on the lower surface of the first ground 1910 . The radiators 210a and 210b and the power supply units 220a and 210b are disposed between the first dielectric substrate 1921 and the second dielectric substrate 1922, and a second ground 1930 is formed on the upper surface of the second dielectric substrate 1922. ) can be placed.

안테나 구동부(1320)는 급전부(1801a)를 통해 급전부(220a)와 물리적으로 또는 전기적으로 연결되고, 급전부(1801b)를 통해 급전부(220b)와 물리적으로 또는 전기적으로 연결될 수 있다.The antenna driver 1320 may be physically or electrically connected to the power feeding unit 220a through the power feeding unit 1801a and physically or electrically connected to the power feeding unit 220b through the power feeding unit 1801b.

제1 그라운드(1910) 및 제2 그라운드(1930)는 비아(240a, 240b)를 통해 물리적으로 또는 전기적으로 연결될 수 있다.The first ground 1910 and the second ground 1930 may be physically or electrically connected through vias 240a and 240b.

제1 그라운드(1910)는 제1 안테나 소자(1310a)의 하부 그라운드임과 동시에 제2 안테나 소자(1310b)의 상부 그라운드이고, 제2 그라운드(1930)은 제1 안테나 소자(1310a)의 상부 그라운드임과 동시에 제2 안테나 소자(1310b)의 하부 그라운드일 수 있다.The first ground 1910 is the lower ground of the first antenna element 1310a and the upper ground of the second antenna element 1310b, and the second ground 1930 is the upper ground of the first antenna element 1310a. and may be the lower ground of the second antenna element 1310b at the same time.

실험예 1 - 공진 주파수 및 방사 패턴 평가Experimental Example 1 - Evaluation of resonant frequency and radiation pattern

도 1 내지 도 3에 도시된 구조의 안테나 소자를 제작하였다. 비아(241, 242)는 상부 그라운드(230)의 상면에서 보았을 때 제1 급전 라인(220)의 중심축과 280um 이격된 위치에 형성하고, 비아(243, 244)는 인접하는 비아(241, 242)와 1mm 이격된 위치에 형성하였다.An antenna element having the structure shown in FIGS. 1 to 3 was fabricated. The vias 241 and 242 are formed at a distance of 280 μm from the central axis of the first feed line 220 when viewed from the upper surface of the upper ground 230, and the vias 243 and 244 are adjacent vias 241 and 242 ) and formed at a distance of 1 mm.

제작된 안테나 소자로 S11 특성, 안테나 이득 및 방사 패턴을 측정하였다. 측정결과 도 21의 S11 특성과, 도 22 및 도 23의 안테나 이득 및 방사 패턴을 획득하였다.The S11 characteristics, antenna gain and radiation pattern were measured with the fabricated antenna element. As a result of the measurement, the S11 characteristics of FIG. 21 and the antenna gain and radiation pattern of FIGS. 22 and 23 were obtained.

도 21에 도시된 바와 같이, 안테나 소자는 상이한 두 개의 공진 주파수(28GHz 및 39GHz)에서 동작함을 확인할 수 있었으며, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 두 개의 공진 주파수(28GHz 및 39GHz)의 방사 패턴이 유사하다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 두 개의 공진 주파수(28GHz 및 39GHz)에서의 안테나 이득 역시 각각 5.2 dBi 및 6.2 dBi이라는 점을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 21, it was confirmed that the antenna element operates at two different resonant frequencies (28 GHz and 39 GHz), and as shown in FIGS. 22 and 23, the two resonant frequencies (28 GHz and 39 GHz) It was confirmed that the radiation patterns were similar. In addition, it was confirmed that the antenna gains at the two resonant frequencies (28 GHz and 39 GHz) were also 5.2 dBi and 6.2 dBi, respectively.

실험예 2 - 비아의 개수 및 위치에 따른 제1 공진 주파수에서의 방사 방향 평가Experimental Example 2 - Radiation direction evaluation at the first resonant frequency according to the number and position of vias

6개의 비아(241 내지 246)를 포함하는 도 24에 도시된 구조의 안테나 소자를 제작하였다. 비아들(241 내지 246)은 서로 100um 이격된 위치에 형성하였다. 상부 그라운드(230)와 각 비아들(241 내지 246) 사이에 스위치(250)가 배치하여, 실시예 1은 6개의 비아(241 내지 246)를 상부 그라운드(230)에 연결하고, 실시예 2는 4개의 비아(241 내지 244)를 상부 그라운드(230)에 연결하고, 실시예 3은 4개의 비아(241, 242, 245, 246)을 상부 그라운드(230)에 연결하였다.An antenna element having the structure shown in FIG. 24 including six vias 241 to 246 was fabricated. The vias 241 to 246 were formed at positions spaced apart from each other by 100 μm. A switch 250 is disposed between the upper ground 230 and each of the vias 241 to 246 to connect six vias 241 to 246 to the upper ground 230 in Example 1, and in Example 2 Four vias 241 to 244 are connected to the upper ground 230 , and in Example 3, four vias 241 , 242 , 245 , and 246 are connected to the upper ground 230 .

실시예 1에 대하여 제1 공진 주파수에서의 방사 방향을 측정한 결과 도 25를 획득하였고, 실시예 2에 대하여 제1 공진 주파수에서의 방사 방향을 측정한 결과 도 26을 획득하였고, 실시예 3에 대하여 제1 공진 주파수에서의 방사 방향을 측정한 결과 도 27을 획득하였다.25 was obtained as a result of measuring the radiation direction at the first resonance frequency for Example 1, and FIG. 26 was obtained as a result of measuring the radiation direction at the first resonance frequency for Example 2, and in Example 3 As a result of measuring the radiation direction at the first resonant frequency, FIG. 27 was obtained.

도 25 내지 도 27에 도시된 바와 같이, 비아의 개수 및 위치를 조정함으로써 제1 공진 주파수에서의 방사 방향을 조정할 수 있다는 점을 확인할 수 있었다. As shown in FIGS. 25 to 27 , it was confirmed that the radiation direction at the first resonant frequency can be adjusted by adjusting the number and position of vias.

이제까지 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 발명의 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.So far, we have looked at the preferred embodiments. Those of ordinary skill in the art will understand that it can be implemented in a modified form within a range that does not deviate from the essential characteristics of the invention. Therefore, the scope of the invention should be construed to include various embodiments within the scope equivalent to those described in the claims without being limited to the above-described embodiments.

110: 하부 그라운드 120: 유전체 기판
130: 안테나층 210: 방사체
220: 급전부 230: 상부 그라운드
241, 242, 243, 244: 비아110: lower ground 120: dielectric substrate
130: antenna layer 210: radiator
220: power supply 230: upper ground
241, 242, 243, 244: via

Claims (13)

하부 그라운드;
상기 하부 그라운드의 상부에 배치되는 방사체;
상기 방사체에 신호를 인가하는 급전부;
상기 하부 그라운드의 상부에 상기 방사체 및 상기 급전부와 이격되어 배치되는 상부 그라운드;
상기 하부 그라운드와 상기 상부 그라운드를 연결하는 둘 이상의 비아; 및
상기 상부 그라운드와 각 비아의 사이 또는 상기 각 비아와 상기 하부 그라운드의 사이에 배치되는 스위치를 포함하는,
안테나 소자.lower ground;
a radiator disposed above the lower ground;
a power supply unit for applying a signal to the radiator;
an upper ground disposed above the lower ground and spaced apart from the radiator and the power supply unit;
two or more vias connecting the lower ground and the upper ground; and
A switch disposed between the upper ground and each via or between each via and the lower ground,
antenna element. 제1항에 있어서,
상기 상부 그라운드, 상기 하부 그라운드, 상기 둘 이상의 비아 및 상기 방사체는 방사 구조체를 형성하고,
상기 방사체는 제1 공진 주파수에서 동작하고,
상기 방사 구조체는 제2 공진 주파수에서 동작하는,
안테나 소자.According to claim 1,
The upper ground, the lower ground, the two or more vias, and the radiator form a radiation structure;
The radiator operates at a first resonant frequency,
The radiation structure operates at a second resonant frequency,
antenna element. 제2항에 있어서,
상기 제2 공진 주파수는 비아의 개수와 위치에 따라 조절 가능한,
안테나 소자.According to claim 2,
The second resonant frequency is adjustable according to the number and position of vias,
antenna element. 제1항에 있어서,
상기 상부 그라운드는 서로 이격된 2개의 상부 그라운드를 포함하고,
각 상부 그라운드는 하나 이상의 비아를 통해 상기 하부 그라운드와 연결되는,
안테나 소자.According to claim 1,
The upper ground includes two upper grounds spaced apart from each other,
Each upper ground is connected to the lower ground through one or more vias.
antenna element. 제1항에 있어서,
상기 방사체 및 상기 급전부는 동일한 층에 배치되고,
상기 상부 그라운드는 상기 방사체 및 상기 급전부와 상이한 층에 배치되는,
안테나 소자.According to claim 1,
The radiator and the feeder are disposed on the same layer,
The upper ground is disposed on a different layer from the radiator and the power supply,
antenna element. 제1항에 있어서,
상기 방사체, 상기 급전부 및 상기 상부 그라운드는 동일한 층에 배치되는,
안테나 소자.According to claim 1,
The radiator, the power supply unit, and the upper ground are disposed on the same layer.
antenna element. 제6항에 있어서,
상기 상부 그라운드는,
상기 급전부를 사이에 두고 서로 마주보는 2개의 상부 그라운드; 를 포함하는,
안테나 소자.According to claim 6,
The upper ground,
two upper grounds facing each other with the power supply interposed therebetween; including,
antenna element. 제1항에 있어서,
상기 상부 그라운드는 하나 이상의 볼록부 또는 하나 이상의 오목부를 포함하는,
안테나 소자.According to claim 1,
The upper ground comprises one or more convex portions or one or more concave portions.
antenna element. 제1항에 있어서,
상기 급전부는,
안테나 구동부로부터 신호를 인가받는 제1 급전 라인; 및
임피던스 매칭을 위해 상기 제1 급전 라인 및 상기 방사체 사이에 배치되어 상기 제1 급전 라인으로부터의 신호를 상기 방사체에 전달하는 제2 급전 라인; 을 포함하는,
안테나 소자.According to claim 1,
The power supply unit,
a first feed line receiving a signal from the antenna driver; and
a second feed line disposed between the first feed line and the radiator for impedance matching and transferring a signal from the first feed line to the radiator; including,
antenna element. 제1항에 있어서,
상기 급전부는,
상기 하부 그라운드를 관통하여 수직 연장되는 관통홀; 및
상기 관통홀을 통해 상기 방사체에 연결되는 급전 라인; 을 포함하는,
안테나 소자.According to claim 1,
The power supply unit,
a through hole extending vertically through the lower ground; and
a power supply line connected to the radiator through the through hole; including,
antenna element. 제10항에 있어서,
상기 상부 그라운드는 상기 하부 그라운드와 상기 방사체 사이에 배치되고,
상기 관통홀은 상기 상부 그라운드를 관통하는,
안테나 소자.According to claim 10,
The upper ground is disposed between the lower ground and the radiator,
The through hole passes through the upper ground,
antenna element. 삭제delete 복수의 안테나 소자; 및
상기 복수의 안테나 소자에 신호를 인가하는 안테나 구동부; 를 포함하고,
각 안테나 소자는,
하부 그라운드;
상기 하부 그라운드의 상부에 배치되는 방사체;
상기 방사체에 신호를 인가하는 급전부;
상기 하부 그라운드의 상부에 상기 방사체 및 상기 급전부와 이격되어 배치되는 상부 그라운드;
상기 하부 그라운드와 상기 상부 그라운드를 연결하는 둘 이상의 비아; 및
상기 상부 그라운드와 각 비아의 사이 또는 상기 각 비아와 상기 하부 그라운드의 사이에 배치되는 스위치를 포함하는,
안테나 장치.a plurality of antenna elements; and
an antenna driver for applying signals to the plurality of antenna elements; including,
Each antenna element,
lower ground;
a radiator disposed above the lower ground;
a power supply unit for applying a signal to the radiator;
an upper ground disposed above the lower ground and spaced apart from the radiator and the power supply unit;
two or more vias connecting the lower ground and the upper ground; and
A switch disposed between the upper ground and each via or between each via and the lower ground,
antenna device.
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