KR20200142365A - 안테나 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 서로 분리된 제1 및 제2 피드라인과, 제1 및 제2 피드라인 각각의 일부분을 둘러싸는 그라운드 플레인과, 각각 그라운드 플레인의 전방에 이격 배치되고 제1 및 제2 피드라인에 각각 전기적으로 연결되고 서로 다른 크기를 가지는 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴과, 제1 및 제2 피드라인과 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴의 사이를 각각 전기적으로 연결시키는 제1 및 제2 피드비아를 포함하고, 제1 및 제2 피드비아는 각각 제1 또는 제2 피드라인으로부터 서로 다른 방향을 연장된다.

Description

안테나 장치{Antenna apparatus}
본 발명은 안테나 장치에 관한 것이다.
이동통신의 데이터 트래픽(Data Traffic)은 매년 비약적으로 증가하는 추세이다. 이러한 비약적인 데이터를 무선망에서 실시간으로 지원해 주고자 활발한 기술 개발이 진행 중에 있다. 예를 들어, IoT(Internet of Thing) 기반 데이터의 컨텐츠화, AR(Augmented Reality), VR(Virtual Reality), SNS와 결합한 라이브 VR/AR, 자율 주행, 싱크뷰 (Sync View, 초소형 카메라 이용해 사용자 시점 실시간 영상 전송) 등의 애플리케이션(Application)들은 대용량의 데이터를 주고 받을 수 있게 지원하는 통신(예: 5G 통신, mmWave 통신 등)을 필요로 한다.
따라서, 최근 5세대(5G) 통신을 포함하는 밀리미터웨이브(mmWave) 통신이 활발하게 연구되고 있으며, 이를 원활히 구현하는 안테나 장치의 상용화/표준화를 위한 연구도 활발히 진행되고 있다.
높은 주파수 대역(예: 24GHz, 28GHz, 36GHz, 39GHz, 60GHz 등)의 RF 신호는 전달되는 과정에서 쉽게 흡수되고 손실로 이어지므로, 통신의 품질은 급격하게 떨어질 수 있다. 따라서, 높은 주파수 대역의 통신을 위한 안테나는 기존 안테나 기술과는 다른 기술적 접근법이 필요하게 되며, 안테나 이득(Gain) 확보, 안테나와 RFIC의 일체화, EIRP(Effective Isotropic Radiated Power) 확보 등을 위한 별도의 전력 증폭기 등 특수한 기술 개발을 요구할 수 있다.
등록특허공보 제10-1394437호
본 발명은 서로 다른 복수의 주파수 대역에 대한 송수신 수단을 제공하면서도 안테나 성능을 향상시키거나 쉽게 소형화될 수 있는 안테나 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 서로 분리된 제1 및 제2 피드라인; 상기 제1 및 제2 피드라인 각각의 일부분을 둘러싸는 그라운드 플레인; 각각 상기 그라운드 플레인의 전방에 이격 배치되고 상기 제1 및 제2 피드라인에 각각 전기적으로 연결되고 서로 다른 크기를 가지는 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴; 및 상기 제1 및 제2 피드라인과 상기 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴의 사이를 각각 전기적으로 연결시키는 제1 및 제2 피드비아; 를 포함하고, 상기 제1 및 제2 피드비아는 각각 제1 또는 제2 피드라인으로부터 서로 다른 방향을 연장된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 서로 다른 복수의 주파수 대역에 대한 송수신 수단을 제공하면서도 안테나 성능(예: 이득, 대역폭, 지향성(directivity), 송수신율 등)을 향상시키거나 쉽게 소형화될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 평면도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 측면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 배열을 예시한 평면도이다.
도 2c 및 도 2d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 엔드파이어 안테나 패턴의 다양한 형태를 예시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 제1 및 제2 피드라인이 인출되는 부분을 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 배열을 예시한 사시도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 연결 부재의 복수의 그라운드 플레인을 z방향 순서대로 나타낸 평면도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 1a 내지 도 5d에 도시된 안테나 장치에 포함될 수 있는 연결 부재의 하측 구조를 예시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 전자기기에서의 배치를 예시한 평면도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 평면도이고, 도 1c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 나타낸 측면도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101a)는, 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121) 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)을 포함함으로써 서로 다른 복수의 주파수 대역에 대한 송수신 수단을 제공할 수 있다.
제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)은 제1 피드비아(116a)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제1 피드비아(116a)는 제1 피드라인(111a)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)은 제2 피드비아(117a)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 피드비아(117a)는 제2 피드라인(112a)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)은 각각 제1 및 제2 피드라인(111a, 112a)과 제1 및 제2 피드비아(116a, 117a)에서 전송되는 제1 및 제2 RF(Radio Frequency) 신호를 제공받아서 전방(예: y방향)으로 원격 송수신할 수 있다. 제1 RF 신호는 제1 주파수(예: 28GHz)를 가질 수 있으며, 제2 RF 신호는 제2 주파수(예: 39GHz)를 가질 수 있다.
제1 및 제2 피드라인(111a, 112a)은 각각 연결 부재(200a) 내의 제1 및 제2 배선비아에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제1 및 제2 배선비아는 각각 하측(예: -z방향)에 배치된 IC(Integrated Circuit)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 IC는 제1 및 제2 RF 신호에 대해 증폭, 필터링, 주파수변환, 위상제어 등의 동작을 수행하고 제1 및 제2 RF 신호를 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)으로 전달하거나 전달받을 수 있으며, 설계에 따라 복수의 IC로 구성될 수도 있다.
제1 및 제2 피드라인(111a, 112a)은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)은 서로 독립적인 방사패턴을 가질 수 있다.
제1 및 제2 피드라인(111a, 112a)은 각각 복수의 제1 및 제2 피드라인으로 구성될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)은 차동급전(differential feeding) 방식으로 설계될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 복수의 제1 피드라인 중 하나와 복수의 제2 피드라인 중 하나는 각각 그라운드 플레인에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)은 각각 제1 및 제2 주파수 대역에 대해 공진하여 제1 및 제2 RF 신호에 대응되는 에너지를 집중적으로 수용하여 외부로 방사할 수 있다.
연결 부재(200a)는 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)이 방사하는 제1 및 제2 RF 신호 중 연결 부재(200a)를 향하여 방사되는 제1 및 제2 RF 신호를 반사(reflect)할 수 있으므로, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 방사패턴을 전방(예: y방향)으로 집중시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 이득(gain)은 향상될 수 있다.
제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 공진은 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)과 주변의 구조에 대응되는 인덕턴스와 캐패시턴스의 조합에 따른 공진 주파수에 기반하여 발생할 수 있다.
제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122) 각각은 내재적 요소(예: 형태, 크기, 두께, 이격 거리, 절연층의 유전율 등)에 따른 내재적(intrinsic) 공진 주파수와, 인접 패턴 및/또는 비아와의 전자기적 커플링에 따른 외재적(extrinsic) 공진 주파수에 기반한 대역폭을 가질 수 있다.
제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)의 길이(L22)는 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)의 길이(L21)보다 작으므로, 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)의 내재적 요소에 따른 인덕턴스 및/또는 캐패시턴스보다 작은 인덕턴스 및/또는 캐패시턴스를 가질 수 있으므로, 제1 및 제2 RF 신호 중 짧은 파장을 가지는 제2 RF 신호에 대해 지배적으로 공진할 수 있다.
제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)에서 송수신되는 제1 RF 신호는 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)에 전자기적 간섭을 일으킬 수 있으며, 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)에서 송수신되는 제2 RF 신호는 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)에 전자기적 간섭을 일으킬 수 있다. 이러한 전자기적 간섭은 제1 및 제2 RF 신호에 대한 이득(gain)을 열화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 각각 제1 및 제2 피드라인(111a, 112a)에서부터 서로 다른 방향으로 연장된 제1 및 제2 피드비아(116a, 117a)를 포함함으로써, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122) 사이의 전자기적 간섭을 줄일 수 있으며, 제1 및 제2 RF 신호에 대한 이득을 향상시킬 수 있다.
제1 피드라인(111a)을 통해 전송되는 제1 RF 신호는 제1 피드비아(116a)에서 +z방향 벡터성분을 가질 수 있으며, 제2 피드라인(112a)을 통해 전송되는 제2 RF 신호는 제2 피드비아(117a)에서 -z방향 벡터성분을 가질 수 있다.
이에 따라, 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)의 방사패턴은 +z방향으로 약간 기울어질 수 있으며, 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)의 방사패턴은 -z방향으로 약간 기울어질 수 있다.
즉, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 방사패턴은 서로에 대해 더 멀어지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122) 사이의 전자기적 간섭을 감소할 수 있으며, 제1 및 제2 RF 신호에 대한 이득은 향상될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 피드비아(116a, 117a)의 서로 다른 방향으로 연장되는 구조에 따라, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122) 사이의 높이차는 더 커질 수 있다.
즉, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 방사패턴 형성시작 지점은 서로 더 멀어질 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 방사패턴은 서로에 대해 더 멀어지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122) 사이의 전자기적 간섭을 감소할 수 있으며, 제1 및 제2 RF 신호에 대한 이득은 향상될 수 있다.
예를 들어, 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)은 복수의 제1 다이폴 패턴(121a, 121b, 121c, 121d, 121e, 121f, 121g)을 가질 수 있으며, 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)은 복수의 제2 다이폴 패턴(122a, 122b, 122c, 122d)을 가질 수 있다.
복수의 제1 다이폴 패턴(121a, 121b, 121c, 121d, 121e, 121f, 121g)은 서로 z방향으로 오버랩될 수 있으며, 복수의 제2 다이폴 패턴(122a, 122b, 122c, 122d)은 서로 z방향으로 오버랩될 수 있다.
복수의 제1 다이폴 패턴(121a, 121b, 121c, 121d, 121e, 121f, 121g)은 +z방향으로 전자기적 커플링되는 구조를 가지고, 복수의 제2 다이폴 패턴(122a, 122b, 122c, 122d)은 -z방향으로 전자기적 커플링되는 구조를 가질 수 있다.
이에 따라, 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)에서 송수신되는 제1 RF 신호의 +z방향 벡터성분은 더욱 커질 수 있으며, 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)에서 송수신되는 제2 RF 신호의 -z방향 벡터성분은 더욱 커질 수 있다.
또한, 복수의 제1 다이폴 패턴(121a, 121b, 121c, 121d, 121e, 121f, 121g)은 y방향으로 전자기적 면(electromagnetic plane)을 제공할 수 있으며, 복수의 제2 다이폴 패턴(122a, 122b, 122c, 122d)은 y방향으로 전자기적 면을 제공할 수 있다. 상기 전자기적 면은 제1 및 제2 RF 신호에 대응되는 표면전류가 흐를 수 있는 면이므로, 제1 및 제2 RF 신호가 공기를 향해 전파되는 경로로 작용할 수 있다. 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 이득은 상기 전자기적 면이 넓을수록 더욱 향상될 수 있다.
또한, 복수의 제1 다이폴 패턴(121a, 121b, 121c, 121d, 121e, 121f, 121g) 사이의 전자기적 커플링과 복수의 제2 다이폴 패턴(122a, 122b, 122c, 122d) 사이의 전자기적 커플링은 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 외재적(extrinsic) 공진 주파수로 작용할 수 있으므로, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 대역폭을 넓힐 수 있다.
예를 들어, 복수의 제1 다이폴 패턴(121a, 121b, 121c, 121d, 121e, 121f, 121g) 중 적어도 하나는 나머지와 다른 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)의 대역폭은 더욱 넓어질 수 있다.
예를 들어, 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)의 중심의 폭(W21a, W21b)은 일단 및 타단의 폭(W23)보다 길 수 있다. 이에 따라, 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)에서 흐르는 표면전류에서 y방향 벡터성분의 비율은 더 높아질 수 있으므로, 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)의 방사패턴은 더욱 y방향으로 집중될 수 있다.
또한, 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)이 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)보다 더 전방에 배치되므로, 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)의 중심의 폭(W21a, W21b)이 일단 및 타단의 폭(W23)보다 길 경우, 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)의 제1 RF 신호가 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)에 주는 전자기적 간섭은 더욱 감소할 수 있다.
예를 들어, 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)의 일단의 폭(W22)은 타단의 폭(W24)보다 더 짧을 수 있다. 이에 따라, 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)은 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)의 돌출방향과 다른 돌출방향을 가질 수 있으므로, 1 엔드파이어 안테나 패턴(121)에 대한 전자기적 간섭을 줄일 수 있다.
또한, 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)의 타단의 폭(W24)이 넓을 경우, 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)은 블로킹 패턴(135a)에 더 긴밀히 전자기적 커플링될 수 있다. 이에 따라, 블로킹 패턴(135a)은 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122) 사이를 더욱 효율적으로 전자기적으로 격리시킬 수 있다.
한편, 복수의 제1 다이폴 패턴(121a, 121b, 121c, 121d, 121e, 121f, 121g)의 개수와 복수의 제2 다이폴 패턴(122a, 122b, 122c, 122d)의 개수는 각각 특별히 한정되지 않는다.
예를 들어, 복수의 제1 다이폴 패턴(121a, 121b, 121c, 121d, 121e, 121f, 121g)의 개수는 복수의 제2 다이폴 패턴(122a, 122b, 122c, 122d)의 개수보다 많을 수 있다.
복수의 제1 다이폴 패턴(121a, 121b, 121c, 121d, 121e, 121f, 121g)의 개수는 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)의 z방향 길이에 대응될 수 있으며, 복수의 제2 다이폴 패턴(122a, 122b, 122c, 122d)의 개수는 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)의 z방향 길이에 대응될 수 있다.
즉, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 z방향 길이는 각각 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 내재적(intrinsic) 공진 주파수를 결정짓는 요소로 작용할 수 있다.
제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)이 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)보다 더 낮은 공진주파수를 가지므로, 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)의 z방향 길이가 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)의 z방향 길이보다 더 길 경우, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)은 각각 제1 및 제2 주파수 대역에 대응되는 제1 및 제2 대역폭을 더욱 효율적으로 넓힐 수 있다.
마찬가지로, 제1 피드라인(111a)의 제1 폭(W11)은 제2 피드라인(112a)의 제2 폭(W12)보다 더 길 수 있다. 제1 및 제2 피드라인의 제1 및 제2 폭(W11, W12)은 각각 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 내재적(intrinsic) 공진 주파수를 결정짓는 요소로 작용할 수 있다.
마찬가지로, 제1 피드라인(111a)의 길이(L11)는 제2 피드라인(116a)의 길이(L12)보다 더 길 수 있다. 제1 및 제2 피드라인의 길이(L11, L12)는 각각 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 내재적(intrinsic) 공진 주파수를 결정짓는 요소로 작용할 수 있다.
마찬가지로, 제1 피드비아(116a)의 길이(L31)는 제2 피드비아(117a)의 길이(L32)보다 더 길 수 있다. 제1 및 제2 피드비아의 길이(L31, L32)는 각각 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 내재적(intrinsic) 공진 주파수를 결정짓는 요소로 작용할 수 있다.
마찬가지로, 제1 피드비아(116a)의 폭(W31)는 제2 피드비아(117a)의 폭(W32)보다 더 길 수 있다. 제1 및 제2 피드비아의 폭(W31, W32)은 각각 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 내재적(intrinsic) 공진 주파수를 결정짓는 요소로 작용할 수 있다.
이처럼, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 내재적(intrinsic) 공진 주파수를 결정짓는 요소가 많을수록, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)은 각각 제1 및 제2 주파수 대역에 대응되는 제1 및 제2 대역폭을 더욱 효율적으로 넓힐 수 있다.
한편, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122) 중 적어도 하나는 슬릿(S1, S2)을 가질 수 있다. 슬릿(S1, S2)을 가지는 엔드파이어 안테나 패턴에서의 표면전류는 슬릿(S1, S2)을 우회하므로, 상기 엔드파이어 안테나 패턴의 전기적 길이는 물리적 길이에 비해 더 길 수 있다. 따라서, 슬릿(S1, S2)을 가지는 엔드파이어 안테나 패턴은 목표 공진주파수를 가지기 위한 사이즈를 줄일 수 있으며, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122) 사이를 더 이격시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 RF 신호 사이의 전자기적 간섭은 더욱 줄어들 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101a)는 연결 부재(200a)의 전방에서 제1 및 제2 피드라인(111a, 112a)의 사이에 배치된 블로킹 패턴(135a)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 피드라인(111a, 112a) 사이의 전자기적 간섭은 줄어들 수 있다.
예를 들어, 블로킹 패턴(135a)의 일단 및 타단은 서로 이격되고, 블로킹 패턴(135a)은 연결 부재(200a)로부터 이격되고 적어도 일부분이 일단 및 타단보다 전방으로 연장되고 루프(loop) 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 블로킹 패턴(135a)은 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)으로부터 유입되는 전자기적 에너지가 순환하는 경로를 형성할 수 있으며, 상기 순환하는 경로의 전자기적 에너지는 일단 및 타단을 통해 연결 부재(200a)의 그라운드 플레인으로 쉽게 빠질 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 서로에 대한 전자기적 간섭을 더욱 효율적으로 줄일 수 있다.
예를 들어, 블로킹 패턴(135a)은 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122) 각각의 일부분과 연결 부재(200a)의 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 블로킹 패턴(135a)은 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)에 더욱 쉽게 전자기적을 커플링될 수 있으므로, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 서로에 대한 전자기적 간섭을 더욱 효율적으로 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101a)는 패치 안테나(1100a)를 더 포함할 수 있다.
패치 안테나(1100a)는 패치 안테나 패턴(1110a), 상부 커플링 패턴(1115a), 제3 피드비아(1120a), 커플링 구조체(1130a) 및 복수의 주변비아(1185a)를 포함할 수 있으며, z방향으로 방사패턴을 형성할 수 있다.
커플링 구조체(1130a)는 복수의 커플링 구조체 패턴(1131a, 1132a, 1133a, 1134a, 1135a, 1136a, 1137a)을 포함할 수 있다.
복수의 주변비아(1185a)는 커플링 구조체(1130a)와 연결 부재(200a)의 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
패치 안테나 패턴(1110a) 및 상부 커플링 패턴(1115a)은 각각 복수의 커플링 구조체 패턴(1131a, 1132a, 1133a, 1134a, 1135a, 1136a, 1137a) 중 하나에 대해 동위에 배치될 수 있다. 즉, 패치 안테나 패턴(1110a)은 연결 부재(200a)의 복수의 그라운드 플레인(201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a)보다 상위에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101a)는 패치 안테나(1100a)를 사용함으로써 z방향에 대한 방사패턴을 추가로 가질 수 있으며, 안테나 장치(101a)의 z방향 사이즈를 증가시킬 수 있다.
제1 엔드파이어 안테나 패턴(121) 중 적어도 일부는 패치 안테나 패턴(1110a)과 동위 또는 상위에 배치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101a)는 제1 및 제2 피드라인(111a, 112a)에서 서로 다른 방향으로 연장된 제1 및 제2 피드비아(116a, 117a)를 사용하더라도 z방향 사이즈의 실질적인 증가를 유발하지 않을 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101a)는 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121)에 대응되는 높이에 배치된 유전층(152a)을 포함하고, 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122)에 대응되는 높이에 배치된 절연층(153a)을 포함하고, 유전층(152a)과 절연층(153a) 사이에 위치하는 코어층(155a)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 연결 부재(200a)는 복수의 그라운드 플레인(201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a)이 적층된 구조를 가질 수 있다. 복수의 그라운드 플레인(201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a)의 개수는 특별히 한정되지 않는다.
복수의 그라운드 플레인(201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a) 중 적어도 하나는 제1 및 제2 피드라인(111a, 112a)의 일부분을 둘러싸고 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴(121, 122)의 후방에 위치할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 배열을 예시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 배열을 예시한 사시도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101a, 102a, 103a, 104a)는 x방향으로 배열될 수 있으며, 각각 y방향으로 방사패턴을 집중시킬 수 있다.
복수의 패치 안테나(1100a, 1100b, 1100c, 1100d)는 연결 부재(200a)의 상측(예: z방향)에서 y방향으로 배열될 수 있으며, 각각 z방향으로 방사패턴을 집중시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101a, 102a, 103a, 104a)는 각각 복수의 제1 및 제2 배선비아(231a, 231b)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 복수의 패치 안테나(1100a, 1100b, 1100c, 1100d)는 복수의 제3 및 제4 배선비아(232a, 232b)에 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 배선비아(231a, 231b, 232a, 232b)는 각각 1개 이상의 IC에 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 차폐비아(245a, 245b)는 연결 부재(200a) 내의 피드라인을 둘러싸도록 배열될 수 있다.
도 2c 및 도 2d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 엔드파이어 안테나 패턴의 다양한 형태를 예시한 평면도이다.
도 2c를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101b, 102b, 103b, 104b)는 폭이 일정한 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121h, 121i)과 폭이 일정한 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122h, 122i)을 포함할 수 있다. 연결 부재(200a)는 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122h, 122i)에 대해 돌출된 부분(P2)를 포함할 수 있다.
도 2d를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101c, 102c, 103c, 104c)는 폭이 일정한 제1 엔드파이어 안테나 패턴(121i, 121j)과 폭이 일정한 제2 엔드파이어 안테나 패턴(122h, 122i)을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 제1 및 제2 피드라인이 인출되는 부분을 나타낸 평면도이다.
도 3을 참조하면, 연결 부재(200a)의 그라운드 플레인은 제1 피드라인(111a, 211a)이 인출되는 부분과 제2 피드라인(112a, 212a)이 인출되는 부분이 각각 함몰된 형태를 가질 수 있다.
제1 피드라인(111a, 211a)은 제1 폭(W11)과 제5 폭(W15)을 가질 수 있으며, 제1 폭(W11)보다 작고 제5 폭(W15)보다 큰 제3 폭(W13)을 가지는 임피던스 변환 패턴을 가질 수 있다.
제2 피드라인(112a, 212a)은 제2 폭(W12)과 제6 폭(W16)을 가질 수 있으며, 제2 폭(W12)보다 작고 제6 폭(W16)보다 큰 제4 폭(W14)을 가지는 임피던스 변환 패턴을 가질 수 있다. 상기 임피던스 변환 패턴은 전송선로 임피던스 매칭의 추가적 수단으로 작용할 수 있다.
상기 임피던스 변환 패턴에 따라, 제1 피드라인(111a, 211a)의 제1 폭(W11)과 제2 피드라인(112a, 212a)의 제2 폭(W12)은 각각 임피던스 매칭 조건에 구애받지 않고도 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴에 대해 공진주파수 결정 요소로 제공될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴 각각의 대역폭은 더욱 쉽게 넓어질 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 연결 부재의 복수의 그라운드 플레인을 z방향 순서대로 나타낸 평면도이다.
도 5a를 참조하면, 제1 그라운드 플레인(224a)은 복수의 패치 안테나 패턴(1110a)의 하측에 배치될 수 있으며, 복수의 제3 피드비아(1120a)가 관통하는 복수의 관통홀을 가질 수 있으며, 제1 돌출영역(P4)을 포함할 수 있다.
복수의 패치 안테나 패턴(1110a)은 z방향으로 RF 신호를 원격 송신 및/또는 수신할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 다이폴 안테나 패턴을 통한 RF 신호 수평방향 송수신뿐만 아니라 복수의 패치 안테나 패턴(1110a)을 통한 수직방향 송수신도 함께 수행함으로써, 전방향으로 RF 신호를 원격 송수신할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 제2 그라운드 플레인(225a)은 제2 피드라인(112a)과 제2 배선비아(231b)의 사이를 전기적으로 연결시키는 제2 배선(212a)과, 제3 피드비아(1120a)과 제3 배선비아(232a)의 사이를 전기적으로 연결시키는 제3 배선(214a)을 각각 둘러싸도록 배치될 수 있으며, 제5 블로킹 패턴(135a)에 연결될 수 있다.
또한, 복수의 차폐비아(245a)는 계단형 캐비티(CS)의 전방 경계선을 따라 배열되고 제2 그라운드 플레인(225a)과 제3 그라운드 플레인(222a)의 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 5c를 참조하면, 제3 그라운드 플레인(222a)은 제2 및 제3 배선비아(231b, 232a)가 관통하는 관통홀을 포함할 수 있으며, 제2 블로킹 패턴(132a)에 연결될 수 있다. 복수의 차폐비아(245a)는 계단형 캐비티(CS)의 전방 경계선을 따라 배열되고 제3 그라운드 플레인(222a)과 제4 그라운드 플레인(221a)의 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제2 피드비아(117a)는 제2 엔드파이어 안테나 패턴과 제2 피드라인의 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 5d를 참조하면, 제4 그라운드 플레인(221a)은 제2 엔드파이어 안테나 패턴(120a)의 후방으로 2번 이상 함몰된 형태를 가질 수 있으며, 제2 및 제3 배선비아(231b, 232a)가 관통하는 관통홀을 포함할 수 있으며, 제1 블로킹 패턴(131a)에 연결될 수 있다. 복수의 차폐비아(245a)는 계단형 캐비티(CS)의 전방 경계선을 따라 배열될 수 있다. 엔드파이어 안테나 패턴(120a)은 계단형 캐비티(CS)의 전방(예: x방향)에 배치될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 도 1a 내지 도 5d에 도시된 안테나 장치에 포함될 수 있는 연결 부재의 하측 구조를 예시한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 연결 부재(200), IC(310), 접착 부재(320), 전기연결구조체(330), 봉합재(340), 수동부품(350) 및 서브기판(410) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
연결 부재(200)는 도 1 내지 도 5d를 참조하여 전술한 연결 부재와 유사한 구조를 가질 수 있다.
IC(310)는 전술한 IC와 동일하며, 연결 부재(200)의 하측에 배치될 수 있다. 상기 IC(310)는 연결 부재(200)의 배선에 전기적으로 연결되어 RF 신호를 전달하거나 전달받을 수 있으며, 연결 부재(200)의 그라운드 플레인에 전기적으로 연결되어 그라운드를 제공받을 수 있다. 예를 들어, IC(310)는 주파수 변환, 증폭, 필터링, 위상제어 및 전원생성 중 적어도 일부를 수행하여 변환된 신호를 생성할 수 있다.
접착 부재(320)는 IC(310)와 연결 부재(200)를 서로 접착시킬 수 있다.
전기연결구조체(330)는 IC(310)와 연결 부재(200)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 전기연결구조체(330)는 솔더볼(solder ball), 핀(pin), 랜드(land), 패드(pad)과 같은 구조를 가질 수 있다. 전기연결구조체(330)는 연결 부재(200)의 배선과 그라운드 플레인보다 낮은 용융점을 가져서 상기 낮은 용융점을 이용한 소정의 공정을 통해 IC(310)와 연결 부재(200)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
봉합재(340)는 IC(310)의 적어도 일부를 봉합할 수 있으며, IC(310)의 방열성능과 충격 보호성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 봉합재(340)는 PIE(Photo Imageable Encapsulant), ABF (Ajinomoto Build-up Film), 에폭시몰딩컴파운드(epoxy molding compound, EMC) 등으로 구현될 수 있다.
수동부품(350)은 연결 부재(200)의 하면 상에 배치될 수 있으며, 전기연결구조체(330)를 통해 연결 부재(200)의 배선 및/또는 그라운드 플레인에 전기적으로 연결될 수 있다.
서브기판(410)은 연결 부재(200)의 하측에 배치될 수 있으며, 외부로부터 IF(intermediate frequency) 신호 또는 기저대역(base band) 신호를 전달받아 IC(310)로 전달하거나 IC(310)로부터 IF 신호 또는 기저대역 신호를 전달받아 외부로 전달하도록 연결 부재(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, RF 신호의 주파수(예: 24GHz, 28GHz, 36GHz, 39GHz, 60GHz)는 IF 신호(예: 2GHz, 5GHz, 10GHz 등)의 주파수보다 크다.
예를 들어, 서브기판(410)은 연결 부재(200)의 IC 그라운드 플레인에 포함될 수 있는 배선을 통해 IF 신호 또는 기저대역 신호를 IC(310)로 전달하거나 IC(310)로부터 전달받을 수 있다. 연결 부재(200)의 제1 그라운드 플레인이 IC 그라운드 플레인과 배선의 사이에 배치되므로, 안테나 모듈 내에서 IF 신호 또는 기저대역 신호와 RF 신호는 전기적으로 격리될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 차폐 부재(360), 커넥터(420) 및 칩 안테나(430) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
차폐 부재(360)는 연결 부재(200)의 하측에 배치되어 연결 부재(200)와 함께 IC(310)를 가두도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 차폐 부재(360)는 IC(310)와 수동부품(350)을 함께 커버(예: conformal shield)하거나 각각 커버(예: compartment shield)하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 차폐 부재(360)는 일면이 개방된 육면체의 형태를 가지고, 연결 부재(200)와의 결합을 통해 육면체의 수용공간을 가질 수 있다. 차폐 부재(360)는 구리와 같이 높은 전도도의 물질로 구현되어 짧은 스킨뎁스(skin depth)를 가질 수 있으며, 연결 부재(200)의 그라운드 플레인에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 차폐 부재(360)는 IC(310)와 수동부품(350)이 받을 수 있는 전자기적 노이즈를 줄일 수 있다.
커넥터(420)는 케이블(예: 동축케이블, 연성PCB)의 접속구조를 가질 수 있으며, 연결 부재(200)의 IC 그라운드 플레인에 전기적으로 연결될 수 있으며, 전술한 서브기판과 유사한 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 커넥터(420)는 케이블로부터 IF 신호, 기저대역 신호 및/또는 전원을 제공받거나 IF 신호 및/또는 기저대역 신호를 케이블로 제공할 수 있다.
칩 안테나(430)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에 보조하여 RF 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 칩 안테나(430)는 절연층보다 큰 유전율을 가지는 유전체 블록과, 상기 유전체 블록의 양면에 배치되는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 상기 복수의 전극 중 하나는 연결 부재(200)의 배선에 전기적으로 연결될 수 있으며, 다른 하나는 연결 부재(200)의 그라운드 플레인에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 전자기기에서의 배치를 예시한 평면도이다.
도 7a를 참조하면, 안테나 장치(100g), 패치 안테나 패턴(1110g) 및 유전층(1140g)를 포함하는 안테나 모듈은 전자기기(700g)의 세트 기판(600g) 상에서 전자기기(700g)의 측면 경계에 인접하여 배치될 수 있다.
전자기기(700g)는 스마트 폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch), 오토모티브(Automotive) 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 세트 기판(600g) 상에는 통신모듈(610g) 및 기저대역 회로(620g)가 더 배치될 수 있다. 상기 안테나 모듈은 동축케이블(630g)을 통해 통신모듈(610g) 및/또는 기저대역 회로(620g)에 전기적으로 연결될 수 있다.
통신모듈(610g)은 디지털 신호처리를 수행하도록 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩; 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
기저대역 회로(620g)는 아날로그-디지털 변환, 아날로그 신호에 대한 증폭, 필터링 및 주파수 변환을 수행하여 베이스 신호를 생성할 수 있다. 상기 기저대역 회로(620g)로부터 입출력되는 베이스 신호는 케이블을 통해 안테나 모듈로 전달될 수 있다.
예를 들어, 상기 베이스 신호는 전기연결구조체와 코어 비아와 배선을 통해 IC로 전달될 수 있다. 상기 IC는 상기 베이스 신호를 밀리미터웨이브(mmWave) 대역의 RF 신호로 변환할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 안테나 장치(100i) 및 패치 안테나 패턴(1110i)을 각각 포함하는 복수의 안테나 모듈은 전자기기(700i)의 세트 기판(600i) 상에서 다각형의 전자기기(700i)의 변의 중심에 각각 인접하여 배치될 수 있으며, 상기 세트 기판(600i) 상에는 통신모듈(610i) 및 기저대역 회로(620i)가 더 배치될 수 있다. 안테나 장치 및 안테나 모듈은 동축케이블(630i)을 통해 통신모듈(610i) 및/또는 기저대역 회로(620i)에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 본 명세서에 개진된 엔드파이어 안테나 패턴, 피드라인, 피드비아, 그라운드 플레인, 블로킹 패턴, 패치 안테나, 차폐비아, 전기연결구조체는, 금속 재료(예: 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질)를 포함할 수 있으며, CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering), 서브트랙티브(Subtractive), 애디티브(Additive), SAP(Semi-Additive Process), MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 도금 방법에 따라 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 본 명세서에 개진된 유전층 및/또는 절연층은 FR4, LCP(Liquid Crystal Polymer), LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic), 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine), 감광성 절연(Photo Imagable Dielectric: PID) 수지, 일반 동박 적층판(Copper Clad Laminate, CCL) 또는 글래스나 세라믹 (ceramic) 계열의 절연재 등으로 구현될 수도 있다. 상기 유전층 및/또는 절연층은 본 명세서에 개진된 안테나 장치에서 엔드파이어 안테나 패턴, 피드라인, 피드비아, 그라운드 플레인, 블로킹 패턴, 패치 안테나, 차폐비아, 전기연결구조체가 배치되지 않은 위치의 적어도 일부에 채워질 수 있다.
한편, 본 명세서에 개진된 RF 신호는 Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들에 따른 형식을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
101a, 102a, 103a, 104a: 안테나 장치
111a: 제1 피드라인(feed line)
112a: 제2 피드라인
116a: 제1 피드비아(feed via)
117a: 제2 피드비아
121: 제1 엔드파이어 안테나 패턴(endfire antenna pattern)
121a, 121b: 제1 다이폴 패턴(dipole pattern)
122: 제2 엔드파이어 안테나 패턴
122a, 122b: 제2 다이폴 패턴
135a: 블로킹 패턴(blocking pattern)
200a: 연결 부재(connection member)
201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a: 그라운드 플레인(ground plane)
1110a: 패치 안테나 패턴(patch antenna pattern)

Claims (16)

  1. 서로 분리된 제1 및 제2 피드라인;
    상기 제1 및 제2 피드라인 각각의 일부분을 둘러싸는 그라운드 플레인;
    각각 상기 그라운드 플레인의 전방에 이격 배치되고 상기 제1 및 제2 피드라인에 각각 전기적으로 연결되고 서로 다른 크기를 가지는 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴; 및
    상기 제1 및 제2 피드라인과 상기 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴의 사이를 각각 전기적으로 연결시키는 제1 및 제2 피드비아; 를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 피드비아는 각각 제1 또는 제2 피드라인으로부터 서로 다른 방향을 연장된 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 엔드파이어 안테나 패턴은,
    서로 오버랩되고 서로 다른 크기의 복수의 제1 다이폴 패턴을 포함하는 안테나 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제1 다이폴 패턴은 각각 중심의 폭이 일단 폭보다 길고 타단의 폭보다 긴 형태를 가지는 안테나 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 엔드파이어 안테나 패턴은,
    서로 오버랩된 복수의 제2 다이폴 패턴을 포함하는 안테나 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 제2 다이폴 패턴 중 적어도 하나는 상기 제2 피드비아에 더 가까운 일단의 폭이 타단의 폭보다 더 짧은 형태를 가지는 안테나 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔드파이어 안테나 패턴은 서로 오버랩된 복수의 제1 다이폴 패턴을 포함하고,
    상기 제2 엔드파이어 안테나 패턴은 서로 오버랩된 복수의 제2 다이폴 패턴을 포함하는 안테나 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 제1 다이폴 패턴 각각의 크기는 상기 복수의 제2 다이폴 패턴 각각의 크기보다 크고,
    상기 복수의 제1 다이폴 패턴의 개수는 상기 복수의 제2 다이폴 패턴의 개수보다 더 많은 안테나 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 제1 및 제2 다이폴 패턴 중 적어도 일부는 슬릿을 가지는 안테나 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피드라인의 폭은 상기 제2 피드라인의 폭보다 더 긴 안테나 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 그라운드 플레인은 상기 제1 및 제2 피드라인이 인출되는 부분이 함몰된 형태를 가지고,
    상기 제1 및 제2 피드라인은 각각 적어도 일부분이 상기 그라운드 플레인에서 함몰된 부분에 위치하는 임피던스 변환 패턴을 가지는 안테나 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피드비아의 길이는 상기 제2 피드비아의 길이보다 더 긴 안테나 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 그라운드 플레인보다 상위에 배치된 패치 안테나 패턴을 더 포함하고,
    상기 제1 엔드파이어 안테나 패턴 중 적어도 일부분은 상기 패치 안테나 패턴과 동위 또는 상위에 배치된 안테나 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 엔드파이어 안테나 패턴은 상기 제2 엔드파이어 안테나 패턴보다 더 전방에 배치된 안테나 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 그라운드 플레인의 전방에서 상기 제1 및 제2 피드라인의 사이에 배치된 블로킹 패턴을 더 포함하는 안테나 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 블로킹 패턴의 일단 및 타단은 서로 이격되고,
    상기 블로킹 패턴은 상기 그라운드 플레인으로부터 이격되고 적어도 일부분이 일단 및 타단보다 전방으로 연장되고 루프(loop) 형태를 가지는 안테나 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 블로킹 패턴은 상기 제1 및 제2 엔드파이어 안테나 패턴 각각의 일부분과 상기 그라운드 플레인의 사이에 배치되는 안테나 장치.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11024981B2 (en) * 2018-04-13 2021-06-01 Mediatek Inc. Multi-band endfire antennas and arrays
US11024982B2 (en) * 2019-03-21 2021-06-01 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Antenna apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110120090A (ko) * 2010-04-28 2011-11-03 주식회사 모비텍 아이솔레이션 향상을 위한 mimo 안테나
KR20130080776A (ko) * 2010-05-24 2013-07-15 시빔, 인코퍼레이티드 무선 주파수 애플리케이션들을 위한 대칭적 스트립 라인 발룬
KR101394437B1 (ko) 2007-09-21 2014-05-14 삼성전자주식회사 아이솔레이션 특성을 향상시키는 멀티밴드 안테나 및 멀티밴드 안테나 시스템
JP2017130832A (ja) * 2016-01-21 2017-07-27 キヤノン株式会社 アンテナ、無線通信装置、および電子機器
KR20190065112A (ko) * 2017-12-01 2019-06-11 삼성전기주식회사 안테나 장치 및 안테나 모듈

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3267479A (en) * 1964-05-18 1966-08-16 Leonard L Smith Television antenna
US3371348A (en) * 1965-02-10 1968-02-27 Simons Sylvan Dual band dipole antenna with collinear director
US4315264A (en) * 1978-03-10 1982-02-09 Duhamel Raymond H Circularly polarized antenna with circular arrays of slanted dipoles mounted around a conductive mast
US6894655B1 (en) * 2003-11-06 2005-05-17 Harris Corporation Phased array antenna with selective capacitive coupling and associated methods
US6954179B2 (en) * 2003-11-06 2005-10-11 Harris Corporation Multiband radially distributed graded phased array antenna and associated methods
US6943748B2 (en) * 2003-11-06 2005-09-13 Harris Corporation Multiband polygonally distributed phased array antenna and associated methods
US6956532B2 (en) * 2003-11-06 2005-10-18 Harris Corporation Multiband radially distributed phased array antenna with a stepped ground plane and associated methods
US6903703B2 (en) * 2003-11-06 2005-06-07 Harris Corporation Multiband radially distributed phased array antenna with a sloping ground plane and associated methods
US7034769B2 (en) 2003-11-24 2006-04-25 Sandbridge Technologies, Inc. Modified printed dipole antennas for wireless multi-band communication systems
JP4806373B2 (ja) * 2007-05-09 2011-11-02 富士通株式会社 タグ装置及びそれを用いたrfidシステム
US20110175782A1 (en) * 2008-09-22 2011-07-21 Kmw Inc. Dual-band dual-polarized antenna of base station for mobile communication
US7990307B1 (en) * 2009-08-24 2011-08-02 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Integrity monitor antenna systems for GPS-based precision landing system verification
KR101263416B1 (ko) 2011-05-19 2013-05-10 강원대학교산학협력단 초광대역 통신용 역삼각형 초광대역 안테나
US9306276B2 (en) 2011-07-13 2016-04-05 Qualcomm Incorporated Wideband antenna system with multiple antennas and at least one parasitic element
KR101304929B1 (ko) * 2011-11-30 2013-09-11 박진영 삼중대역 이중편파 다이폴 안테나 시스템 및 어레이
IN2014MN02070A (ko) * 2012-03-19 2015-08-21 Galtronics Corp Ltd
KR20140069971A (ko) * 2012-11-30 2014-06-10 주식회사 케이엠더블유 빔폭 확대 장치를 구비한 이동통신 기지국 안테나
KR102001519B1 (ko) * 2013-05-14 2019-07-18 주식회사 케이엠더블유 좁은 빔폭을 갖는 무선 통신 안테나
KR101690085B1 (ko) * 2013-11-05 2016-12-27 주식회사 케이엠더블유 다중대역 다중편파 무선 통신 안테나
CN107078406B (zh) * 2014-10-31 2021-07-23 株式会社村田制作所 天线模块以及电路模块
EP3262711B1 (en) * 2015-02-26 2020-11-18 The Government of the United States of America as represented by the Secretary of the Navy Planar ultrawideband modular antenna array having improved bandwidth
CN105552541B (zh) * 2015-12-25 2018-07-27 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种毫米波硅基片载端射天线
US10903572B2 (en) * 2016-10-24 2021-01-26 Kymeta Corporation Dual resonator for flat panel antennas
CN108736162B (zh) * 2017-04-20 2020-09-08 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种适用于5g终端装置的新型天线单元
CN108736160B (zh) * 2017-04-20 2020-12-15 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种辐射方向图可重构的5g终端天线
US10033100B1 (en) * 2017-10-03 2018-07-24 Vayyar Imaging Ltd. Floating dipole antenna with recess excitation
CN109873246B (zh) * 2017-12-01 2021-06-18 三星电机株式会社 天线设备及天线模块

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101394437B1 (ko) 2007-09-21 2014-05-14 삼성전자주식회사 아이솔레이션 특성을 향상시키는 멀티밴드 안테나 및 멀티밴드 안테나 시스템
KR20110120090A (ko) * 2010-04-28 2011-11-03 주식회사 모비텍 아이솔레이션 향상을 위한 mimo 안테나
KR20130080776A (ko) * 2010-05-24 2013-07-15 시빔, 인코퍼레이티드 무선 주파수 애플리케이션들을 위한 대칭적 스트립 라인 발룬
JP2017130832A (ja) * 2016-01-21 2017-07-27 キヤノン株式会社 アンテナ、無線通信装置、および電子機器
KR20190065112A (ko) * 2017-12-01 2019-06-11 삼성전기주식회사 안테나 장치 및 안테나 모듈

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