KR102607531B1 - 전기적 경로 차이를 보상하기 위한 보상부를 포함하는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다.
본 개시는 적어도 하나의 레이어가 적층되어 있고, 상단면의 일측에 급전포트가 형성되어 있는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 제1 안테나 어레이, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제2 안테나 어레이, 상기 급전포트와 상기 제1 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제1 급전라인 및 상기 급전포트와 상기 제2 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제2 급전라인을 포함하고, 상기 제1 급전라인은 상기 제1 급전라인의 길이을 조절하기 위한 보상부를 포함하는 안테나 모듈을 제공한다.

Description

전기적 경로 차이를 보상하기 위한 보상부를 포함하는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치{AN ANTENNA MODULE INCLUDING COMPENSATOR FOR COMPENSATING A DIFFERENCE OF ELECTRICAL PATH AND AN ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THE ANTENNA MODULE}
본 개시는 전기적 경로 차이를 보상하기 위한 보상부를 포함하는 안테나 모듈 및 상기 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
복수개의 안테나 어레이가 포함되는 안테나 모듈에서 각 안테나 어레이로 인가되는 전기적 신호의 위상을 서로 다를 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 각 안테나 어레이로 인가되는 전기적 신호의 위상의 차이가 360°가 되도록 인위적으로 안테나 모듈의 전기적 경로를 조절할 수 있다. 그러나, 이와 같이 조절하더라도 특정 주파수 대역에서만 각 안테나 어레이로 인가되는 전기적 신호의 위상 차이가 360°가 될 뿐 넓은 주파수 대역에서 각 안테나 어레이로 인가되는 전기적 신호의 위상 차이가 360°로 유지되지는 않는다. 따라서 광대역에서 특정 수준 이상의 게인값을 확보하기 위해서는 상기의 문제점을 해결할 수 있는 안테나 모듈 구조가 요구된다.
본 개시는 적어도 하나의 레이어가 적층되어 있고, 상단면의 일측에 급전포트가 형성되어 있는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 제1 안테나 어레이, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제2 안테나 어레이, 상기 급전포트와 상기 제1 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제1 급전라인 및 상기 급전포트와 상기 제2 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제2 급전라인을 포함하고, 상기 제1 급전라인은 상기 제1 급전라인의 길이을 조절하기 위한 보상부를 포함하는 안테나 모듈을 제공한다.
본 개시는 적어도 하나의 레이어가 적층되어 있고, 상단면의 일측에 급전포트가 형성되어 있는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 제1 안테나 어레이, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제2 안테나 어레이, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제3 안테나 어레이, 상기 급전포트와 상기 제1 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제1 급전라인, 상기 급전포트와 상기 제2 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제2 급전라인 및 상기 급전포트와 상기 제3 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제3 급전라인을 포함하고, 상기 제1 급전라인은 상기 제1 급전라인의 길이을 조절하기 위한 보상부를 포함하는 안테나 모듈을 제공한다.
본 개시는 적어도 하나의 레이어가 적층되어 있고, 상단면의 일측에 급전포트가 형성되어 있는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 제1 안테나 어레이, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제2 안테나 어레이, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제3 안테나 어레이, 상기 급전포트와 상기 제1 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제1 급전라인, 상기 급전포트와 상기 제2 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제2 급전라인 및 상기 급전포트와 상기 제3 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제3 급전라인을 포함하고, 상기 제1 급전라인은 상기 제1 급전라인의 길이을 조절하기 위한 보상부를 포함하는 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치를 제공한다.
본 개시에서 개시하고 있는 일 실시예에 따르면, 광대역에서 안테나 모듈을 구성하는 각 안테나 어레이로 공급되는 전기적 신호의 위상 차이가 발생하지 않을 수 있으며, 상기 위상 차이가 발생하지 않음으로써 안테나 모듈의 side lobe로 형성되는 전파의 게인값이 낮아져 main lobe로 형성되는 전파의 게인값을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 안테나 모듈 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 안테나 모듈 구조에서 각 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상 차이를 나타낸 그래프이다.
도 3은 각 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상 차이가 발생한 경우와 위상 차이가 발생하지 않은 경우 전파의 형성 방향을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 구조를 나타낸 도면이다.
도 6a는 종래 기술에 따른 급전라인의 등가회로를 나타낸 도면이다.
도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른 급전라인의 등가회로를 나타낸 도면이다.
도 7a는 본 개시의 제1 실시예에 따른 금속 패턴 형상을 나타낸 도면이다.
도 7b는 본 개시의 제2 실시예에 따른 금속 패턴 형상을 나타낸 도면이다.
도 7c는 본 개시의 제3 실시예에 따른 금속 패턴 형상을 나타낸 도면이다.
도 7d는 본 개시의 제4 실시예에 따른 금속 패턴 형상을 나타낸 도면이다.
도 7e는 본 개시의 제5 실시예에 따른 금속 패턴 형상을 나타낸 도면이다.
도 8a는 본 개시의 일 실시예에 따라 금속 패턴을 포함하는 안테나 모듈의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 8b는 본 개시의 일 실시예에 따라 금속 패턴, 유전체층, 금속층을 포함하는 안테나 모듈의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 8c는 본 개시의 일 실시예에 따라 금속 패턴, 슬롯을 포함하는 안테나 모듈의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 보상부를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 구조에서 각 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상 차이를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따라 4개의 안테나를 포함하는 안테나 모듈 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시 예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 안테나 모듈 구조를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 안테나 모듈은 제1 안테나(110), 제2 안테나(120), 제3 안테나(130)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제1 안테나(110), 제2 안테나(120), 제3 안테나(130)는 인쇄회로기판의 상단면에 배치되어 특정 방향으로 전파(또는 빔)를 방사할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 인쇄회로기판의 상단면에는 급전포트(140)가 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 인쇄회로기판의 하단면에는 전파를 방사하기 위한 전기적 신호를 공급하는 무선통신칩(예를 들어 RFIC)이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 무선통신칩을 통해 공급되는 전기적 신호는 상기 급전포트(140)를 통해 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 각 안테나로 공급될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 안테나(110)는 인쇄회로기판의 상단면 상에서 급전 포트(140)와 근접한 위치에 배치될 수 있으며, 제2 안테나(120) 및 제3 안테나(130)는 상기 급전포트(140)와 기설정된 길이만큼 이격되어 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제1 안테나(110)는 제1 급전라인(150)을 통해 상기 급전포트(140)를 통해 공급되는 전기적 신호를 공곱받을 수 있으며, 상기 제2 안테나(120)는 제2 급전라인(160)을 통해 상기 급전포트(140)를 통해 공급되는 전기적 신호를 공급받을 수 있고, 상기 제3 안테나(130)는 제3 급전라인(170)을 통해 상기 급전포트(140)를 통해 공급되는 전기적 신호를 공급받을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 안테나(110)는 상기 급전포트(140)와 근접한 위치에 배치되므로 상기 제1급전라인(150)의 길이는 상기 제2 급전라인(160)의 길이 및 상기 제3 급전라인(170)의 길이보다 짧을 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제2 급전라인(160)과 상기 제3 급전라인(160)의 길이는 동일할 수 있다.
한편, 본 개시에서 급전라인의 길이는 급전라인의 전기적 길이를 의미할 수 있다. 즉 급전라인의 길이는 급전라인을 통해 공급되는 전기적 신호가 거치는 전기적 경로의 길이가 될 수 있다. 따라서 급전라인의 길이에 따라 급전라인의 최종단에서 공급되는 전기적 신호의 위상이 서로 상이할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 안테나(110)로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 제2 안테나(120) 및 상기 제3 안테나(130)로 공급되는 전기적 신호의 위상은 서로 다를 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제1 급전라인(150)의 길이와 제2 급전라인(160) 및 제3 급전라인(170)간의 길이 차이로 인해 상기 제1 안테나(110)로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 제2 안테나(120) 및 상기 제3 안테나(130)로 공급되는 전기적 신호의 위상은 서로 다를 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 안테나(110)로 공급되는 전기적 신호의 위상과 제2 안테나(120) 및 제3 안테나(130)로 공급되는 전기적 신호의 위상간의 위상 차이는 360°일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제2 급전라인(160)과 제3 급전라인(170)의 길이를 조절하여 상기 제1 안테나(110)로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 제2 안테나(120) 및 제3 안테나(130)로 공급되는 전기적 신호의 위상간의 위상 차이를 360°로 설정함으로써 특정 주파수에서 안테나 모듈의 게인값이 하락하는 현상을 방지할 수 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 안테나 모듈 구조에서 각 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상 차이를 나타낸 그래프이다.
일 실시예에 따르면, 주파수 대역이 3.5GHz인 경우 제1 안테나를 통해 방사되는 전파의 위상과 제2 안테나 및 제3 안테나를 통해 방사되는 전파의 위상 차이는 없다. 다양한 실시예에 따르면, 3.5GHz를 중심으로 주파수 대역이 높아지거나 낮아지는 경우 제1 안테나를 통해 방사되는 전파의 위상과 제2 안테나 및 제3 안테나를 통해 방사되는 전파의 위상 차이가 커짐을 확인할 수 있다.
후술하겠지만, 3.5GHz 이외의 주파수 대역에서 제1 안테나를 통해 방사되는 전파의 위상과 제2 안테나 및 제3 안테나를 통해 방사되는 전파의 위상간에 위상차이가 발생하는 이유는 주파수 대역에 따라 제1 급전라인과 제2 급전라인 및 제3 급전라인간의 전기적 길이 차이가 다를 수 있기 때문이다.
도 3은 각 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상 차이가 발생한 경우와 위상 차이가 발생하지 않은 경우 전파의 형성 방향을 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 제2 안테나및 제3 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상 차이가 발생하지 않는 경우에 비해 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 제2 안테나 및 제3 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상 차이가 발생한 경우 안테나 모듈의 사이드 로브(side lobe) 방향으로 방사되는 전파의 양이 증가함을 확인할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 모듈을 통해 방사되는 전파의 방향은 메인 로브, 사이드 로브, 백 로브 방향이 있을 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 메인 로브 방향으로 전파가 많이 방사될수록 안테나 모듈의 게인값은 증가할 수 있으며, 사이드 로브 또는 백 로브 방향으로 전파가 많이 방사될수록 안테나 모듈의 게인값은 감소할 수 있다.
일 실시예에 따르면, +30°이상 또는 -30° 이하의 각도를 가지는 전파가 사이드 로브 또는 백 로브 방향으로 방사되는 전파일 수 있으며, 도 3을 통해 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 제2 안테나 및 제3 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상의 위상 차이가 존재하는 경우 사이드 로브 또는 백 로브 방향으로 방사되는 전파의 양이 증가함을 확인할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 구조를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 안테나 모듈은 적어도 하나의 레이어가 적층되어 있고, 상단면의 일측에 급전포트(440)가 형성되어 있는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 제1 안테나 어레이(410), 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이(410)와 이격되어 배치되는 제2 안테나 어레이(420), 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이(410) 및 상기 제2 안테나 어레이(420)와 이격되어 배치되는 제3 안테나 어레이(430), 상기 급전포트(440)와 상기 제1 안테나 어레이(410)를 전기적으로 연결시키는 제1 급전라인(450), 상기 급전포트(440)와 상기 제2 안테나 어레이(420)를 전기적으로 연결시키는 제2 급전라인(420) 및 상기 급전포트(440)와 상기 제3 안테나 어레이(430)를 전기적으로 연결시키는 제3 급전라인(470)을 포함하고 상기 제1 급전라인(450)은 상기 제1 급전라인의 길이을 조절하기 위한 보상부(480)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 안테나 어레이(410)는 상기 제2 안테나 어레이(420) 및 상기 제3 안테나 어레이(430)에 비해 상기 급전포트(440)와 근접한 위치에 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 급전라인(450)의 길이는 상기 제2 급전라인(460) 및 상기 제3 급전라인(470)의 길이보다 짧을 수 있으며, 상기 제2 급전라인 및 상기 제3 급전라인(470)의 길이는 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 급전포트(440)를 통해 위상이 θ0인 전기적 신호가 공급되는 경우, 제1 급전라인(450)에 의해 변경되는 전기적 신호의 위상은 Δ θ1 일 수 있으며, 제2 급전라인(460) 및 제3 급전라인(470)에 의해 변경되는 전기적 신호의 위상은 Δ θ2일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, Δ θ1과 Δ θ2의 관계는 아래의 수식 1에 기반하여 결정될 수 있다.
[수식 1]
Δ θ2 = Δ θ1*n*360°
Δ θ1: 제1 급전라인에 의해 변경되는 전기적 신호의 위상
Δ θ2: 제2 급전라인 및 제3 급전라인에 의해 변경되는 전기적 신호의 위상
n: 1이상의 정수
일 실시예에 따르면, 상기 수식 1에 기반하여 제1 급전라인(450), 제2 급전라인(460), 제3 급전라인(470)의 길이가 결정됨으로써 특정 주파수에서 각 안테나 어레이로 공급되는 전기적 신호의 위상 차이를 감소시킬 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제1 급전라인(450)과 전기적으로 연결된 보상부(480)를 통해 상기 제1 급전라인(450)의 전기적 길이와 상기 제2 급전라인(460)의 전기적 걸이 및 상기 제3 급전라인(470)의 전기적 길이가 동일해질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 개시에서 개시하고 있는 전기적 길이는 급전라인의 물리적 길이를 의미하는 것이 아닐 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 급전라인의 전기적 길이는 상기 급전라인을 통과하는 전기적 신호의 위상을 결정하는 요소일 수 있다. 예를 들어, 상기 급전라인의 길이는 상기 급전라인의 임피던스값을 결정하는 요소일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 급전라인(450)의 길이와 상기 제2 급전라인(460) 및 상기 제3 급전라인(470)의 길이가 서로 다르다고 하더라도, 상기 보상부(480)에 의해 상기 제1 안테나 어레이(410)로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 제2 안테나 어레이(420) 및 상기 제2 안테나 어레이(430)로 공급되는 전기적 신호의 위상은 동일할 수 있다. 예를 들어, 급전포트(440)를 통해 위상이 0°인 전기적 신호가 공급되고 제1 급전라인(450)을 통해 상기 전기적 신호의 위상은 40° 변경되고, 상기 제2 급전라인(460) 및 상기 제3 급전라인(470)을 통해 상기 전기적 신호의 위상은 400°(360°+40°) 변경된다면, 상기 보상부(480)는 제1 급전라인(450)을 통해 공급되는 전기적 신호의 위상이 추가적으로 360° 변경되도록 구성될 수 있다. 즉, 앞선 예에 따를 경우, 제1 안테나 어레이(410), 제2 안테나 어레이(420) 및 제3 안테나 어레이(430)로 공급되는 전기적 신호의 위상은 400°로 모두 동일할 수 있다.
한편, 도 4에서는 3개의 안테나 어레이가 하나의 안테나 모듈을 구성하는 경우만을 도시하였으나, 하나의 안테나 모듈에 포함되는 안테나 어레이의 개수는 변경될 수 있다. 즉, 하나의 안테나 모듈에는 2개 이상의 안테나 어레이가 포함될 수 있다. 예를 들어, 기지국은 256개의 안테나 어레이를 포함할 수 있으며, 4개의 안테나 어레이를 포함하는 하나의 서브 어레이(또는 안테나 모듈)가 64개 결합되어 하나의 기지국을 구성할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 구조를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 안테나 모듈은 적어도 하나의 레이어가 적층되어 있고, 상단면의 일측에 급전포트(540)가 형성되어 있는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 제1 안테나 어레이(510), 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이(510)와 이격되어 배치되는 제2 안테나 어레이(520), 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이(510) 및 상기 제2 안테나 어레이(520)와 이격되어 배치되는 제3 안테나 어레이(530), 상기 급전포트(540)와 상기 제1 안테나 어레이(510)를 전기적으로 연결시키는 제1 급전라인(550), 상기 급전포트(540)와 상기 제2 안테나 어레이(520)를 전기적으로 연결시키는 제2 급전라인(560) 및 상기 급전포트(540)와 상기 제3 안테나 어레이(530)를 전기적으로 연결시키는 제3 급전라인(570)을 포함하고 상기 제1 급전라인(550)은 상기 제1 급전라인의 길이을 조절하기 위한 보상부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 안테나 어레이(510)는 상기 제2 안테나 어레이(520) 및 상기 제3 안테나 어레이(530)에 비해 상기 급전포트(540)와 근접한 위치에 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 급전라인(550)의 길이는 상기 제2 급전라인(560) 및 상기 제3 급전라인(570)의 길이보다 짧을 수 있으며, 상기 제2 급전라인(560) 및 상기 제3 급전라인(570)의 길이는 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 급전포트(540)를 통해 위상이 θ0인 전기적 신호가 공급되는 경우, 제1 급전라인(550)에 의해 변경되는 전기적 신호의 위상은 Δ θ1 일 수 있으며, 제2 급전라인(560) 및 제3 급전라인(570)에 의해 변경되는 전기적 신호의 위상은 Δ θ2일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, Δ θ1과 Δ θ2의 관계는 아래의 수식 2에 기반하여 결정될 수 있다.
[수식 2]
Δ θ2 = Δ θ1*n*360°
Δ θ1: 제1 급전라인에 의해 변경되는 전기적 신호의 위상
Δ θ2: 제2 급전라인 및 제3 급전라인에 의해 변경되는 전기적 신호의 위상
n: 1이상의 정수
일 실시예에 따르면, 상기 수식 2에 기반하여 제1 급전라인(550), 제2 급전라인(560), 제3 급전라인(570)의 길이가 결정됨으로써 특정 주파수에서 각 안테나 어레이로 공급되는 전기적 신호의 위상 차이를 감소시킬 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제1 급전라인(550)과 전기적으로 연결된 보상부를 통해 상기 제1 급전라인(550)의 전기적 길이와 상기 제2 급전라인(560)의 전기적 걸이 및 상기 제3 급전라인(570)의 전기적 길이가 동일해질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 개시에서 개시하고 있는 전기적 길이는 급전라인의 물리적 길이를 의미하는 것이 아닐 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 급전라인의 전기적 길이는 상기 급전라인을 통과하는 전기적 신호의 위상을 결정하는 요소일 수 있다. 예를 들어, 상기 급전라인의 길이는 상기 급전라인의 임피던스값을 결정하는 요소일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 급전라인(550)의 길이와 상기 제2 급전라인(560) 및 상기 제3 급전라인(570)의 길이가 서로 다르다고 하더라도, 상기 보상부에 의해 상기 제1 안테나 어레이(510)로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 제2 안테나 어레이(520) 및 상기 제2 안테나 어레이(530)로 공급되는 전기적 신호의 위상은 동일할 수 있다. 예를 들어, 급전포트(540)를 통해 위상이 0°인 전기적 신호가 공급되고 제1 급전라인(550)을 통해 상기 전기적 신호의 위상은 40° 변경되고, 상기 제2 급전라인(560) 및 상기 제3 급전라인(570)을 통해 상기 전기적 신호의 위상은 400°(360°+40°) 변경된다면, 상기 보상부는 제1 급전라인(550)을 통해 공급되는 전기적 신호의 위상이 추가적으로 360° 변경되도록 구성될 수 있다. 즉, 앞선 예에 따를 경우, 제1 안테나 어레이(510), 제2 안테나 어레이(520) 및 제3 안테나 어레이(530)로 공급되는 전기적 신호의 위상은 400°로 모두 동일할 수 있다.
도 6a는 종래 기술에 따른 급전라인의 등가회로를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면 종래 기술에 따른 급전라인은 직렬 인덕턴스(L1)와 병렬 커패시턴스(C1)로 구성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 종래 기술에 따른 급전라인의 임피던스값(Z1) 및 급전라인에 의해 변경되는 전파의 위상값(θ1)은 아래의 수식 3에 기반하여 결정될 수 있다
[수식 3]
도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른 급전라인의 등가회로를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면 본 개시에 따른 급전라인은 직렬 인덕턴스(L1+L2)와 병렬 커패시턴스(C1+ C2)로 구성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 종래 기술에 따른 급전라인의 임피던스값(Z2) 및 급전라인에 의해 변경되는 전파의 위상값(θ2)은 아래의 수식 4에 기반하여 결정될 수 있다.
[수식 4]
도 7a는 본 개시의 제1 실시예에 따른 금속 패턴 형상을 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 급전라인의 전기적 길이를 보상하기 위한 보상부에는 도 7a에서 도시하고 있는 형상의 단위 패턴(710)이 주기적으로 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 도 7a에서 도시하고 있는 단위 패턴(710)에서 중앙에 위치한 라인 성분(721, 722, 723)은 직렬로 연결되는 인덕턴스 성분일 수 있으며, 단위 패턴(710)에서 스터브(stub) 성분(731, 732, 733, 734)은 병렬로 연결되는 커패시터 성분일 수 있다.
도 7b는 본 개시의 제2 실시예에 따른 금속 패턴 형상을 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 급전라인의 전기적 길이를 보상하기 위한 보상부에는 도 7b에서 도시하고 있는 형상의 단위 패턴(710)이 주기적으로 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 도 7b에서 도시하고 있는 단위 패턴(710)에서 중앙에 위치한 라인 성분(721, 722, 723)은 직렬로 연결되는 인덕턴스 성분일 수 있으며, 단위 패턴(710)에서 스터브(stub) 성분(731, 732, 733, 734)은 병렬로 연결되는 커패시터 성분일 수 있다.
도 7c는 본 개시의 제3 실시예에 따른 금속 패턴 형상을 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 급전라인의 전기적 길이를 보상하기 위한 보상부에는 도 7c에서 도시하고 있는 형상의 단위 패턴(710)과 금속층(740)이 주기적으로 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 도 7c에서 도시하고 있는 단위 패턴(710)에서 중앙에 위치한 라인 성분(721, 722, 723)은 직렬로 연결되는 인덕턴스 성분일 수 있으며, 단위 패턴(710)에서 스터브(stub) 성분(731, 732, 733, 734)은 병렬로 연결되는 커패시터 성분일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 금속층(740)은 보상부에 병력 커패시턴스 성분(751, 752)으로써 영향을 미칠 수 있다.
도 7d는 본 개시의 제4 실시예에 따른 금속 패턴 형상을 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 급전라인의 전기적 길이를 보상하기 위한 보상부에는 도 7d에서 도시하고 있는 형상의 단위 패턴(710)과 금속층(740)이 주기적으로 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 도 7d에서 도시하고 있는 단위 패턴(710)에서 중앙에 위치한 라인 성분(721, 722, 723)은 직렬로 연결되는 인덕턴스 성분일 수 있으며, 단위 패턴(710)에서 스터브(stub) 성분(731, 732)은 병렬로 연결되는 커패시터 성분일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 금속층(740)은 보상부에 병렬 커패시턴스 성분(751, 752)으로써 영향을 미칠 수 있다.
도 7e는 본 개시의 제5 실시예에 따른 금속 패턴 형상을 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 급전라인의 전기적 길이를 보상하기 위한 보상부에는 도 7e에서 도시하고 있는 형상의 단위 패턴(710) 이 주기적으로 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 도 7e에서 도시하고 있는 단위 패턴(710)에서 중앙에 위치한 라인 성분(721, 722, 723)은 직렬로 연결되는 인덕턴스 성분일 수 있으며, 단위 패턴(710)에서 스터브(stub) 성분(731, 732, 733, 734)은 병렬로 연결되는 커패시터 성분일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 금속 패턴(710)의 하단면에 배치된 그라운드층(후술하겠지만 예를 들어 인쇄회로기판의 상단면에 금속 패턴이 배치되고 인쇄회로기판의 하단면에 그라운드층이 배치되는 경우)에 슬롯(760)이 형성될 수 있으며, 상기 슬롯(760)은 보상부에 직렬 인덕턴스 성분(771, 772)으로써 영향을 미칠 수 있다.
도 8a는 본 개시의 일 실시예에 따라 금속 패턴을 포함하는 안테나 모듈의 측면도를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 레이어를 포함하는 인쇄회로기판(810)의 상단면에는 마이크로스트립(microstrip) 패터닝을 이용한 평면 형태의 금속 패턴(820)이 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 인쇄회로기판(810)의 하단면에는 그라운드층(830)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 패턴(820)에 의해 본 발명에서 개시하고 있는 보상부가 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 패턴(810)에 의해 안테나 모듈에 포함되는 보상부가 구성됨으로써 상기 안테나 모듈을 구성하는 각 안테나 어레이와 인쇄회로기판(810)의 상단면에 배치되는 급전포트간의 급전라인의 물리적 길이가 서로 다르다고 하더라도 각 안테나 어레이와 인쇄회로기판(810)의 상단면에 배치되는 급전포트간의 전기적 길이를 동일하게 할 수 있다.
도 8b는 본 개시의 일 실시예에 따라 금속 패턴, 유전체층, 금속층을 포함하는 안테나 모듈의 측면도를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 레이어를 포함하는 인쇄회로기판(810)의 상단면에는 마이크로스트립(microstrip) 패터닝을 이용한 평면 형태의 금속 패턴(820)이 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 인쇄회로기판(810)의 하단면에는 그라운드층(830)이 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 패턴(820)의 상단면에는 금속 패턴(820)의 산화를 방지하기 위한 유전체층(840)이 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 유전체층(840)은 상기 금속 패턴(820)을 둘러 싸도록 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 유전체층(840)의 상단면에는 상기 금속 패턴(820)과 기설정된 길이만큼 이격되어 배치되는 금속층(840)을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 금속 패턴(820)과 금속층(840)의 이격거리에 따라 상기 금속 패턴(820)에 의한 커패시턴스 성분이 조절될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 패턴(810), 유전체층(840) 및 금속층(850)에 의해 안테나 모듈에 포함되는 보상부가 구성됨으로써 상기 안테나 모듈을 구성하는 각 안테나 어레이와 인쇄회로기판(810)의 상단면에 배치되는 급전포트간의 급전라인의 물리적 길이가 서로 다르다고 하더라도 각 안테나 어레이와 인쇄회로기판(810)의 상단면에 배치되는 급전포트간의 전기적 길이를 동일하게 할 수 있다.
도 8c는 본 개시의 일 실시예에 따라 금속 패턴, 슬롯을 포함하는 안테나 모듈의 측면도를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 레이어를 포함하는 인쇄회로기판(810)의 상단면에는 마이크로스트립(microstrip) 패터닝을 이용한 평면 형태의 금속 패턴(820)이 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 인쇄회로기판(810)의 하단면에는 그라운드층(830)이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 금속 패턴(820)이 형성된 상기 인쇄회로기판(810)의 상단면과 마주하는 상기 그라운드층(830)의 일측면에는 슬롯(860)이 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 슬롯(860)의 크기에 따라 상기 금속 패턴(820)에 의한 인덕턴스 성분이 조절될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 패턴(810)에 의해 안테나 모듈에 포함되는 보상부가 구성됨으로써 상기 안테나 모듈을 구성하는 각 안테나 어레이와 인쇄회로기판(810)의 상단면에 배치되는 급전포트간의 급전라인의 물리적 길이가 서로 다르다고 하더라도 각 안테나 어레이와 인쇄회로기판(810)의 상단면에 배치되는 급전포트간의 전기적 길이를 동일하게 할 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 보상부를 나타낸 도면이다.
도 9는 보상부에 도 7a 내지 도 7e에서 도시하고 있는 단위 패턴이 주기적으로 배열된 모습을 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로 제1 보상부(1001)는 도 7a에서 도시한 단위 패턴이 주기적으로 배열되어 보상부를 구성한 경우를 나타낸 도면이며, 제2 보상부(1011)는 도 7c에서 도시한 단위 패턴이 주기적으로 배열되어 보상부를 구성한 경우를 나타낸 도면이고, 제3 보상부(1021)는 도 7d에서 도시한 단위 패턴이 주기적으로 배열되어 보상부를 구성한 경우를 나타낸 도면이며, 제4 보상부(1031)는 도 7e에서 도시한 단위 패턴이 주기적으로 배열되어 보상부를 구성한 경우를 나타낸 도면이다. 한편, 도 9에서 도시하고 있는 실시예는 본 개시의 일 실시예에 불과하므로 본 개시의 권리범위가 도 9에서 도시하고 있는 실시예에 국한되어서는 안 될 것이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 구조에서 각 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상 차이를 나타낸 그래프이다.
본 발명에서 개시하고 있는 안테나 모듈 구조에 따를 경우, 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 제2 안테나 및 제3 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상은 주파수 대역과 관계없이 동일함을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에서 개시하고 있는 안테나 모듈 구조에 따를 경우, 광대역의 주파수 대역에서도 각 안테나를 통해 방사되는 전파의 위상 차이가 발생하지 않을 수 있으며, 이를 통해 안테나 모듈을 게인값을 향상시킬 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따라 4개의 안테나를 포함하는 안테나 모듈 구조를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 안테나 모듈은 적어도 하나의 레이어가 적층되어 있고, 상단면의 일측에 급전포트(1150)가 형성되어 있는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 제1 안테나 어레이(1110), 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이(1110)와 이격되어 배치되는 제2 안테나 어레이(1120), 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이(1110) 및 상기 제2 안테나 어레이(1120)와 이격되어 배치되는 제3 안테나 어레이(1130), 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이(1110), 상기 제2 안테나 어레이(1120) 및 상기 제3 안테나 어레이(1130)와 이격되어 배치되는 제4 안테나 어레이(1140), 상기 급전포트(1150)와 상기 제1 안테나 어레이(1110)를 전기적으로 연결시키는 제1 급전라인, 상기 급전포트(1150)와 상기 제2 안테나 어레이(1120)를 전기적으로 연결시키는 제2 급전라인 및 상기 급전포트(1150)와 상기 제3 안테나 어레이(1130)를 전기적으로 연결시키는 제3 급전라인, 상기 급전포트(1150)와 상기 제4 안테나 어레이(1140)를 전기적으로 연결시키는 제4 급전라인(1190)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 급전라인은 상기 제1 급전라인의 길이을 조절하기 위한 제1 보상부(1180)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 급전라인은 상기 제2 급전라인의 길이를 조절하기 위한 제2 보상부(1170)를 포함할 수 있고, 상기 제3 급전라인은 상기 제3 급전라인의 길이를 조절하기 위한 제3 보상부(1180)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 급전라인과 전기적으로 연결된 제1 보상부(1160), 제2 급전라인과 전기적으로 연결된 제2 보상부(1170), 제3 급전라인과 전기적으로 연결된 제3 보상부(1180)를 통해 상기 제1 급전라인의 전기적 길이, 상기 제2 급전라인의 전기적 걸이, 상기 제3 급전라인의 전기적 길이 및 상기 제4 급전라인의 전기적 길이가 동일해질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 개시에서 개시하고 있는 전기적 길이는 급전라인의 물리적 길이를 의미하는 것이 아닐 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 급전라인의 전기적 길이는 상기 급전라인을 통과하는 전기적 신호의 위상을 결정하는 요소일 수 있다. 예를 들어, 상기 급전라인의 길이는 상기 급전라인의 임피던스값을 결정하는 요소일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 보상부(1160)로 공급되는 전기적 신호의 위상이 φ1인 경우, 제1 보상부(1160)는 상기 전기적 신호의 위상을 Δφ5만큼 변경시킬 수 있다. 즉, 상기 제1 보상부(1160)의 동작으로 인해 제1 안테나(1110)에 공급되는 전기적 신호의 위상은 φ1+ Δφ5일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제2 보상부(1170)로 공급되는 전기적 신호의 위상이 φ2인 경우, 제2 보상부(1170)는 상기 전기적 신호의 위상을 Δφ6만큼 변경시킬 수 있다. 즉, 상기 제2 보상부(1170)의 동작으로 인해 제2 안테나(1120)에 공급되는 전기적 신호의 위상은 φ1+ Δφ5일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제3 보상부(1180)로 공급되는 전기적 신호의 위상이 φ3인 경우, 제3 보상부(1180)는 상기 전기적 신호의 위상을 Δφ7만큼 변경시킬 수 있다. 즉, 상기 제3 보상부(1180)의 동작으로 인해 제3 안테나(1130)에 공급되는 전기적 신호의 위상은 φ1+ Δφ5일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제4 안테나(1140)로 공급되는 전기적 신호의 위상은 φ4일 수 있으며, 제1 안테나(1110), 제2 안테나(1120), 제3 안테나(1130), 제4 안테나(1140)로 공급되는 전기적 신호의 위상은 서로 동일할 수 있다. 즉, 도 11에 따를 경우, φ1+ Δφ5값과, φ1+ Δφ5값과, φ1+ Δφ5값과 φ4값은 모두 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 모듈은 적어도 하나의 레이어가 적층되어 있고, 상단면의 일측에 급전포트가 형성되어 있는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 제1 안테나 어레이, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제2 안테나 어레이, 상기 급전포트와 상기 제1 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제1 급전라인 및 상기 급전포트와 상기 제2 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제2 급전라인을 포함하고, 상기 제1 급전라인은 상기 제1 급전라인의 길이을 조절하기 위한 보상부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 급전라인의 길이는 상기 제2 급전라인의 길이보다 짧을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 급전포트를 통해 상기 제1 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 급전포트를 통해 상기 제2 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상은 서로 360° 차이가 날 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 급전라인을 통해 상기 제2 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 보상부를 통해 상기 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상은 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 보상부는 상기 인쇄회로기판의 상단면에 마이크로스트립(microstrip) 패터닝(patterning)을 이용하여 형성되는 금속 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 보상부는 상기 금속 패턴의 상단면에 배치되어 상기 금속 패턴을 둘러 싸는 유전체층 및 상기 유전체층의 상단면에 배치되어 상기 금속 패턴과 기설정된 길이만큼 이격되어 배치되는 금속층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 상기 인쇄회로기판의 하단면에 배치되는 그라운드층을 포함하고 상기 금속 패턴이 형성된 상기 인쇄회로기판의 상단면과 마주하는 상기 그라운드층의 일측면에는 슬롯이 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 모듈은 적어도 하나의 레이어가 적층되어 있고, 상단면의 일측에 급전포트가 형성되어 있는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 제1 안테나 어레이, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제2 안테나 어레이, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제3 안테나 어레이, 상기 급전포트와 상기 제1 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제1 급전라인, 상기 급전포트와 상기 제2 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제2 급전라인 및 상기 급전포트와 상기 제3 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제3 급전라인을 포함하고, 상기 제1 급전라인은 상기 제1 급전라인의 길이을 조절하기 위한 보상부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 급전라인의 길이는 상기 제2 급전라인 및 상기 제3 급전라인의 길이보다 짧으며, 상기 제2 급전라인과 상기 제3 급전라인의 길이는 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 급전포트를 통해 상기 제1 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 급전포트를 통해 상기 제2 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상은 서로 360° 차이가 나고, 상기 급전포트를 통해 상기 제1 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 급전포트를 통해 상기 제3 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상은 서로 360° 차이가 날 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 급전라인을 통해 상기 제2 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 보상부를 통해 상기 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상은 동일하고, 상기 제3 급전라인을 통해 상기 제3 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 보상부를 통해 상기 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상은 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 보상부는 상기 인쇄회로기판의 상단면에 마이크로스트립(microstrip) 패터닝(patterning)을 이용하여 형성되는 금속 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 보상부는 상기 금속 패턴의 상단면에 배치되어 상기 금속 패턴을 둘러 싸는 유전체층 및 상기 유전체층의 상단면에 배치되어 상기 금속 패턴과 기설정된 길이만큼 이격되어 배치되는 금속층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 상기 인쇄회로기판의 하단면에 배치되는 그라운드층을 포함하고, 상기 금속 패턴이 형성된 상기 인쇄회로기판의 상단면과 마주하는 상기 그라운드층의 일측면에는 슬롯이 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치는 적어도 하나의 레이어가 적층되어 있고, 상단면의 일측에 급전포트가 형성되어 있는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 제1 안테나 어레이, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제2 안테나 어레이, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제3 안테나 어레이, 상기 급전포트와 상기 제1 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제1 급전라인, 상기 급전포트와 상기 제2 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제2 급전라인 및 상기 급전포트와 상기 제3 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제3 급전라인을 포함하고, 상기 제1 급전라인은 상기 제1 급전라인의 길이을 조절하기 위한 보상부를 포함하는 안테나 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 급전라인의 길이는 상기 제2 급전라인 및 상기 제3 급전라인의 길이보다 짧으며, 상기 제2 급전라인과 상기 제3 급전라인의 길이는 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 급전포트를 통해 상기 제1 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 급전포트를 통해 상기 제2 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상은 서로 360° 차이가 나고, 상기 급전포트를 통해 상기 제1 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 급전포트를 통해 상기 제3 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상은 서로 360° 차이가 날 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 급전라인을 통해 상기 제2 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 보상부를 통해 상기 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상은 동일하고, 상기 제3 급전라인을 통해 상기 제3 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 보상부를 통해 상기 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상은 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 보상부는 상기 인쇄회로기판의 상단면에 마이크로스트립(microstrip) 패터닝(patterning)을 이용하여 형성되는 금속 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 보상부는 상기 금속 패턴의 상단면에 배치되어 상기 금속 패턴을 둘러 싸는 유전체층 및 상기 유전체층의 상단면에 배치되어 상기 금속 패턴과 기설정된 길이만큼 이격되어 배치되는 금속층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는 상기 인쇄회로기판의 하단면에 배치되는 그라운드층을 포함하고, 상기 금속 패턴이 형성된 상기 인쇄회로기판의 상단면과 마주하는 상기 그라운드층의 일측면에는 슬롯이 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예컨대, 본 발명에서 제안하는 방법들의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다.

Claims (21)

  1. 적어도 하나의 레이어가 적층되어 있고, 상단면의 일측에 급전포트가 형성되어 있는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 제1 안테나 어레이;
    상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제2 안테나 어레이;
    상기 급전포트와 상기 제1 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제1 급전라인; 및
    상기 급전포트와 상기 제2 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제2 급전라인을 포함하고,
    상기 제1 급전라인은 상기 제1 급전라인의 길이을 조절하기 위한 보상부를 포함하고, 및
    상기 보상부는 상기 인쇄회로기판의 상단면에 마이크로스트립(microstrip) 패터닝(patterning)을 이용하여 형성되는 금속 패턴을 포함하고,
    상기 제1 급전라인의 길이는 상기 제2 급전라인의 길이보다 짧고,
    상기 급전포트를 통해 상기 제1 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 급전포트를 통해 상기 제2 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상은 서로 360° 차이가 나는 것을 특징으로 하는,
    안테나 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 급전라인을 통해 상기 제2 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 보상부를 통해 상기 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상은 동일한 것을 특징으로 하는,
    안테나 모듈.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보상부는,
    상기 금속 패턴의 상단면에 배치되어 상기 금속 패턴을 둘러 싸는 유전체층; 및
    상기 유전체층의 상단면에 배치되어 상기 금속 패턴과 기설정된 길이만큼 이격되어 배치되는 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    안테나 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 하단면에 배치되는 그라운드층을 포함하고,
    상기 금속 패턴이 형성된 상기 인쇄회로기판의 상단면과 마주하는 상기 그라운드층의 일측면에는 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는,
    안테나 모듈.
  8. 적어도 하나의 레이어가 적층되어 있고, 상단면의 일측에 급전포트가 형성되어 있는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 제1 안테나 어레이;
    상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제2 안테나 어레이;
    상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제3 안테나 어레이;
    상기 급전포트와 상기 제1 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제1 급전라인;
    상기 급전포트와 상기 제2 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제2 급전라인; 및
    상기 급전포트와 상기 제3 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제3 급전라인을 포함하고,
    상기 제1 급전라인은 상기 제1 급전라인의 길이을 조절하기 위한 보상부를 포함하고, 및
    상기 보상부는 상기 인쇄회로기판의 상단면에 마이크로스트립(microstrip) 패터닝(patterning)을 이용하여 형성되는 금속 패턴을 포함하고,
    상기 제1 급전라인의 길이는 상기 제2 급전라인 및 상기 제3 급전라인의 길이보다 짧으며, 상기 제2 급전라인과 상기 제3 급전라인의 길이는 동일하고,
    상기 급전포트를 통해 상기 제1 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 급전포트를 통해 상기 제2 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상은 서로 360° 차이가 나고, 상기 급전포트를 통해 상기 제1 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 급전포트를 통해 상기 제3 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상은 서로 360° 차이가 나는 것을 특징으로 하는,
    안테나 모듈.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 급전라인을 통해 상기 제2 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 보상부를 통해 상기 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상은 동일하고, 상기 제3 급전라인을 통해 상기 제3 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 보상부를 통해 상기 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상은 동일한 것을 특징으로 하는,
    안테나 모듈.
  12. 삭제
  13. 제8항에 있어서,
    상기 보상부는,
    상기 금속 패턴의 상단면에 배치되어 상기 금속 패턴을 둘러 싸는 유전체층; 및
    상기 유전체층의 상단면에 배치되어 상기 금속 패턴과 기설정된 길이만큼 이격되어 배치되는 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    안테나 모듈.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 하단면에 배치되는 그라운드층을 포함하고,
    상기 금속 패턴이 형성된 상기 인쇄회로기판의 상단면과 마주하는 상기 그라운드층의 일측면에는 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는,
    안테나 모듈.
  15. 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치에 있어서,
    상기 안테나 모듈은,
    적어도 하나의 레이어가 적층되어 있고, 상단면의 일측에 급전포트가 형성되어 있는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되는 제1 안테나 어레이;
    상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제2 안테나 어레이;
    상기 인쇄회로기판의 상단면에 배치되며 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이와 이격되어 배치되는 제3 안테나 어레이;
    상기 급전포트와 상기 제1 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제1 급전라인;
    상기 급전포트와 상기 제2 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제2 급전라인; 및
    상기 급전포트와 상기 제3 안테나 어레이를 전기적으로 연결시키는 제3 급전라인을 포함하고,
    상기 제1 급전라인은 상기 제1 급전라인의 길이을 조절하기 위한 보상부를 포함하고, 및
    상기 보상부는 상기 인쇄회로기판의 상단면에 마이크로스트립(microstrip) 패터닝(patterning)을 이용하여 형성되는 금속 패턴을 포함하고,
    상기 제1 급전라인의 길이는 상기 제2 급전라인 및 상기 제3 급전라인의 길이보다 짧으며, 상기 제2 급전라인과 상기 제3 급전라인의 길이는 동일하고,
    상기 급전포트를 통해 상기 제1 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 급전포트를 통해 상기 제2 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상은 서로 360° 차이가 나고, 상기 급전포트를 통해 상기 제1 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 급전포트를 통해 상기 제3 급전라인으로 공급되는 전기적 신호의 위상은 서로 360° 차이가 나는 것을 특징으로 하는,
    전자 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제2 급전라인을 통해 상기 제2 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 보상부를 통해 상기 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상은 동일하고, 상기 제3 급전라인을 통해 상기 제3 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상과 상기 보상부를 통해 상기 제1 안테나로 공급되는 전기적 신호의 위상은 동일한 것을 특징으로 하는,
    전자 장치.
  19. 삭제
  20. 제15항에 있어서,
    상기 보상부는,
    상기 금속 패턴의 상단면에 배치되어 상기 금속 패턴을 둘러 싸는 유전체층; 및
    상기 유전체층의 상단면에 배치되어 상기 금속 패턴과 기설정된 길이만큼 이격되어 배치되는 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전자 장치.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 하단면에 배치되는 그라운드층을 포함하고,
    상기 금속 패턴이 형성된 상기 인쇄회로기판의 상단면과 마주하는 상기 그라운드층의 일측면에는 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는,
    전자 장치.
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