KR20210133559A

KR20210133559A - 안테나 어레이를 포함하는 통신 장치

Info

Publication number: KR20210133559A
Application number: KR1020200052292A
Authority: KR
Inventors: 유경호; 장시호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2020-04-29
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2021-11-08

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신 장치는, 하우징, 상기 하우징의 내부에 위치된 안테나 구조체로서, 원통형으로(cylindrically) 배치되어, 안쪽 곡면, 및 상기 안쪽 곡면과는 반대의 바깥쪽 곡면을 포함하는 연성 인쇄 회로 기판, 및 상기 바깥쪽 곡면을 따라 원형으로 상기 바깥쪽 곡면 상에 또는 상기 안쪽 곡면보다 상기 바깥쪽 곡면과 가깝게 상기 연성 인쇄 회로 기판의 내부에 위치된 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 어레이를 포함하는 안테나 구조체, 및 상기 안테나 어레이와 전기적으로 연결되고, 선택된 또는 지정된 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 적어도 하나의 통신 회로를 포함할 수 있다. 다양한 다른 실시예들이 가능할 수 있다.

Description

안테나 어레이를 포함하는 통신 장치{COMMUNICATION DEVICE INCLUDING ANTENNA ARRAYS}

본 발명의 다양한 실시예들은 안테나 어레이를 포함하는 통신 장치에 관한 것이다.

안테나는 RF 신호를 송신하거나 수신하는 장치로서 이동 통신 시스템의 기지국, 기지국과 통신하는 단말기 또는 중계기에 필수적으로 사용된다. 기지국용 안테나는 기지국을 중심으로 전 영역에 신호를 제공할 수 있어야 하므로, 전방형성 특성이 필수적으로 요구된다.

기지국은 안테나 어레이를 포함하는 안테나 구조체와, 안테나 구조체와 전기적으로 연결되어 안테나 어레이를 통하여 신호를 송신 또는 수신하도록 설정된 통신 회로를 포함할 수 있다. 안테나 구조체는 안테나 어레이가 배치된 전면, 및 전면과는 반대 방향으로 향하는 후면을 포함하는 평판 형태일 수 있다. 기지국은 안테나 구조체의 후면이 향하는 방향, 및 안테나 구조체의 측면이 향하는 방향으로 방사 전력의 누설을 최소화하여 실질적으로 안테나 구조체의 전면이 향하는 방향으로 메인 로브(main lobe)가 형성되도록 설계될 수 있다. 하나의 기지국이 형성하는 메인 로브의 빔 폭은 약 120도로 제한적이기 때문에, 전방향에 대한 커버리지를 확보하기 위해서는 3개 또는 4개의 기지국들이 지지대(예: 폴(pole))를 에워싸게 지지대에 설치되고 있다. 이는 비용적 측면, 및 설치 공간적 측면에서 효율적이라 할 수 없고, 미관 또한 저해할 수 있다. 또한, 지지대에 설치된 복수의 기지국들 간의 간섭으로 인해 안테나 방사 성능이 저하될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들은 비용적 측면 및 설치 공간적 측면에서 효율성을 높이면서 안테나 방사 성능을 확보할 수 있는 안테나 어레이를 포함하는 통신 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신 장치는, 하우징, 상기 하우징의 내부에 위치된 안테나 구조체로서, 원통형으로(cylindrically) 배치되어, 안쪽 곡면, 및 상기 안쪽 곡면과는 반대의 바깥쪽 곡면을 포함하는 연성 인쇄 회로 기판, 및 상기 바깥쪽 곡면을 따라 원형으로 상기 바깥쪽 곡면 상에 또는 상기 안쪽 곡면보다 상기 바깥쪽 곡면과 가깝게 상기 연성 인쇄 회로 기판의 내부에 위치된 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 어레이를 포함하는 안테나 구조체, 및 상기 안테나 어레이와 전기적으로 연결되고, 선택된 또는 지정된 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 적어도 하나의 통신 회로를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 어레이를 포함하는 통신 장치는, 설치 지지대(예: 폴(pole))를 둘러싸는 복수의 기지국들을 포함하는 종래의 통신 장치와 비교하여, 비용 및 설치 공간을 줄일 수 있을 뿐 아니라 안테나 방사 성능을 향상시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 다양한 실시예들로 인하여 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명에서 직접적으로 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 예컨대, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 통신 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 통신 장치에 관한 평면도이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 도 1의 안테나 어레이가 연성 인쇄 회로 기판에 배치된 구조에 관한 단면도이다.
도 4는 다양한 실시예에 따라 도 1의 안테나 어레이가 연성 인쇄 회로 기판에 배치된 구조에 관한 단면도이다.
도 5는 다른 실시예에 따라 도 1의 안테나 어레이가 연성 인쇄 회로 기판에 배치된 구조에 관한 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 도 1의 통신 장치에 관한 회로를 도시한다.
도 7은 다른 실시예에 따른 도 1의 통신 장치에 관한 회로를 도시한다.
도 8a는 다른 실시예에 따른 안테나 구조체에 관한 평면도이다.
도 8b는 일 실시예에 따른 도 8a의 안테나 구조체에서 A-A' 라인에 대한 단면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 곡면 안테나 구조체에 관한 안테나 방사 성능에 관한 안테나 방사 패턴을 도시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 도 1의 통신 장치에 관한 빔 제어를 설명하기 위한 테이블이다.

이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.

본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성 요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나","A 또는 B 중 적어도 하나,""A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,"및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성 요소를 다른 해당 구성 요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성 요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다.

도 1은 일 실시예에 따른 통신 장치(100)의 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 통신 장치(100)에 관한 평면도이다.

도 1 및 2를 참조하면, 일 실시예에서, 통신 장치(100)는 하우징(110), 안테나 구조체(120), 또는 지지대(130)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 하우징(110)은 안테나 구조체(120)를 수용하기 위한 내부 공간을 포함하는 외관 부재로서, 예를 들어, 원통 형태일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 구조체(120)는 하우징(110)의 내부 공간에 위치될 수 있다. 연성 인쇄 회로 기판(121)은 원통형으로(cylindrically) 배치될 수 있다. 예를 들어, 연성 인쇄 회로 기판(121)은 펼쳐진 상태에서 장방형일 수 있고, 원통형 하우징(110)의 안쪽 곡면(미도시) 따라 둥글게 휘어져 원통형 하우징(110)의 안쪽 곡면에 배치될 수 있다. 원통형 하우징(110)은 원통형으로 배치된 연성 인쇄 회로 기판(121)을 따르는 곡면부(미도시)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 통신 장치(100)는 하우징(110)의 내부 공간에 위치된 지지 부재(201)를 포함할 수 있고, 지지 부재(210)에 형성된 곡면을 따라 지지 부재(210) 상에 배치될 수도 있다. 이 경우, 하우징(110)은 원통형이 아닌 안테나 구조체(120)를 수용하는 다양한 다른 형태로 구현될 수도 있다. 지지대(130)는 통신 장치(100)를 해당 장소(예: 건물의 옥상)에 배치하기 위한 설치 지지대로서, 예를 들어, 폴(pole)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 폴 형태의 지지대(130)는 하우징(110)의 내부 공간에 원통형으로 배치된 연성 인쇄 회로 기판(121)의 안쪽 공간을 관통하여, 하우징(110) 및/또는 지지 부재(201)와 결합될 수 있다. 연성 인쇄 회로 기판(121)은 지지대(130)를 원통형으로 에워싸는 형태로 하우징(110)의 내부 공간에 배치될 수 있다. 지지대(130)의 일단부(미도시)가 건물의 옥상과 같은 바닥(미도시)에 설치되면, 하우징(110), 및 이에 수용된 안테나 구조체(120)와 같은 요소들은 바닥으로부터 이격된 높이에 위치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 장치(100)는 기지국(base station)을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 통신 장치(100)가 건물의 옥상과 같은 장소에 설치될 때, 바람에 의한 영향을 받을 수 있다. 원통형 하우징(110)은 바람(예: wind flow)에 의한 하중을 최소화하여 바람에 의한 통신 장치(100)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 원통형 하우징(110)은 설치 공간적 측면에서 효율적이며, 또는 주변 환경에 대한 미관성을 저해하지 않을 수 있다.

일 실시예에 따르면, 안테나 구조체(120)는 연성 인쇄 회로 기판(121)에 배치되거나, 연성 인쇄 회로 기판(121)에 포함된 안테나 어레이(122)를 포함할 수 있다. 연성 인쇄 회로 기판(121)은 하우징(110)의 내부 공간에 원통형으로 배치되어, 안쪽 곡면(121a), 및 안쪽 곡면(121a)과는 반대의 바깥쪽 곡면(121b)을 포함할 수 있다. 안테나 구조체(120)는, 안테나 엘리먼트(123)가 연성 인쇄 회로 기판(121)의 바깥쪽 곡면(121b)을 따라 원형으로 바깥쪽 곡면(121b) 상에 복수 개로 위치된 안테나 어레이(122)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 엘리먼트(123)는 메탈 필름(metal film) 형태로 연성 인쇄 회로 기판(121)의 바깥쪽 곡면(121b)에 배치될 수 있다. 도시하지 않았으나, 안테나 엘리먼트(123) 및 연성 인쇄 회로 기판(121) 사이에는 솔더(solder), 또는 도전성 필름과 같은 도전성 접합 부재가 배치될 수 있다. 안테나 엘리먼트(123) 및 연성 인쇄 회로 기판(121)은 도전성 접합 부재를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들은 실질적으로 동일한 형태일 수 있고, z 축 방향으로, 및/또는 z 축을 중심으로 원형을 따라(도면 부호 'C' 참조) 일정 간격으로 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 안테나 어레이(122)에 포함된 안테나 엘리먼트의 개수 또는 위치는 도 1 또는 2에 도시된 실시예에 국한되지 않고 다양할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 통신 장치(100)는, 원통형으로 배치된 연성 인쇄 회로 기판(121)의 바깥쪽 공간(212)으로 방사 전력이 상대적으로 많이 방사되는 빔들을 형성할 수 있다. 통신 장치(100)는, 원통형으로 배치된 연성 인쇄 회로 기판(121)에 의해 둘러싸인 안쪽 공간(211)으로 방사 전력이 누설되는 것을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 x-y 평면도를 참조하면, 통신 장치(100)는 방사상으로(radially)(또는 반지름 방향으로) 복수의 메인 로브들(main lobes)(미도시)을 형성할 수 있고, 이로 인해 통신 장치(100)는 전방형성 특성을 가질 수 있다. 메인 로브는 에너지가 상대적으로 많이 방사되는 빔을 가리키며, 통신 장치(100)는 실질적으로 메인 빔을 통해 주파수 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 안테나 구조체(120)로부터 형성된 복수의 메인 로브들이 방사되는 방향으로 볼 때, 하우징(110)은 안테나 구조체(120)와 적어도 일부 중첩된 비도전성 부분을 포함할 수 있다. 상기 비도전성 부분은, 안테나 구조체(120)가 주파수 신호를 송신 또는 수신할 때 주파수 신호에 관한 전파가 투과되는 부분으로서, 안테나 방사 성능의 저하를 줄이기 위하여 다양한 폴리머, 또는 저유전율의 유전체로 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(120)(또는, 안테나 어레이(122))는 에어 갭(미도시)을 사이에 두고 하우징(110)의 내측면과 이격하여 위치될 수 있다. 에어 갭은 하우징(110)으로 인해 안테나 방사 성능이 저하되는 것을 줄일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 안테나 구조체(120)는 폐루프 형태로 배치되어 평면 안테나 구조체(미도시) 대비 표면파(surface wave)에 기인한 안테나 방사 성능의 저하(예: 전력 손실)를 줄일 수 있다. 평면 안테나 구조체는 평면 인쇄 회로 기판(미도시), 및 평면 인쇄 회로 기판에 배치된 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 평면 안테나 구조체에서, 평면 인쇄 회로 기판의 가장자리에 도달한 전자파(예: 표면파)는 회절되어 외부로 방사될 수 있다(예: 엔드-파이어 방사(end-fire radiation)). 이러한 방사파(radiated wave)는 안테나 방사 성능의 저하, 또는 방사 전력의 손실을 일으킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 구조체(120)는, 평면 안테나 구조체 대비, 표면파에 기인한 방사파의 발생을 줄일 수 있다.

도 3은 다양한 실시예에 따른 도 1의 안테나 어레이(122)가 연성 인쇄 회로 기판(121)에 배치된 구조(300)에 관한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 일 실시예에서, 안테나 어레이(122)의 안테나 엘리먼트(123)는 연성 인쇄 회로 기판(121)의 바깥쪽 곡면(121b)와 이격하여 위치된 제 1 부분(310), 및 제 1 부분(310) 및 연성 인쇄 회로 기판(121) 사이의 적어도 하나의 제 2 부분(320)을 포함하는 도전 부재일 수 있다. 적어도 하나의 제 2 부분(320)은 제 1 부분(310)으로부터 연장되어, 제 1 부분(310) 및 연성 인쇄 회로 기판(121)을 전기적으로 연결할 수 있다. 도시하지 않았으나, 적어도 하나의 제 2 부분(320) 및 연성 인쇄 회로 기판(121) 사이에는 솔더와 같은 도전성 접합 부재가 배치될 수 있다.

도 4는 다양한 실시예에 따라 도 1의 안테나 어레이(122)가 연성 인쇄 회로 기판(121)에 배치된 구조(400)에 관한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 일 실시예에서, 안테나 어레이(122)의 안테나 엘리먼트(123)는 비도전 부재(예: 안테나 브라켓)(410), 및 비도전 부재(410)에 배치된 도전 부재(420)를 포함할 수 있다. 안테나 엘리먼트(123)는 연성 인쇄 회로 기판(121)의 바깥쪽 곡면(121b)과 이격하여 위치될 수 있고, 도전성 물질을 포함하는 스페이서(spacer)(430)는 안테나 엘리먼트(123) 및 연성 인쇄 회로 기판(121) 사이에 위치될 수 있다. 안테나 엘리먼트(123)의 도전 부재(420)는 스페이서(430)를 통해 연성 인쇄 회로 기판(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도시하지 않았으나, 솔더와 같은 도전성 접합 부재가 도전 부재(420) 및 스페이서(430), 및/또는 스페이서(430) 및 연성 인쇄 회로 기판(121) 사이에 위치될 수 있다.

도 5는 다른 실시예에 따라 도 1의 안테나 어레이(122)가 연성 인쇄 회로 기판(121)에 배치된 구조(400)에 관한 단면도이다.

도 1 및 5를 참조하면, 일 실시예에서, 안테나 어레이(122)의 안테나 엘리먼트(123)는 안쪽 곡면(121a)보다 바깥쪽 곡면(121b)과 가깝게 연성 인쇄 회로 기판(121)의 내부에 위치될 수 있다. 예를 들어, 연성 인쇄 회로 기판(121)은 복수의 도전 층들(예: 복수의 도전 패턴 층들), 및 복수의 도전 층들과 교번하여 적층된 복수의 비도전 층들(예: 절연 층들)을 포함하는 층 구조체를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 엘리먼트(123)는 상기 복수의 도전 층들 중 적어도 일부로 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 도 2의 실시예에 따른 안테나 엘리먼트(123)는 상기 복수의 도전 층들 중 적어도 일부로 구현될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 도 2의 실시예, 도 3의 실시예, 도 4의 실시예, 또는 도 5의 실시예에 따른 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들은 패치 안테나(patch antenna)로 동작할 수 있다. 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들은, 원형, 타원형, 사각형, 또는 이 밖의 다양한 도전성 패턴으로 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 안테나 구조체(120)는 다이폴 안테나(dipole antenna)로 동작하는 안테나 어레이를 더 포함하거나, 안테나 어레이(122)는 다이폴 안테나로 동작할 수 있다. 또 다른 예로, 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들은 패치 안테나 또는 다이폴 안테나 이외의 안테나로 동작할 수도 있다.

도 2를 참조하면, 일 실시예에서, 통신 장치(100)는 하우징(110)의 내부 공간에 위치된 인쇄 회로 기판(140)을 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판(140)은, 예를 들어, 안테나 구조체(120)의 연성 인쇄 회로 기판(121)에 의해 둘러싸인 공간에서 지지 부재(201)에 배치될 수 있다. 인쇄 회로 기판(140)은 실질적으로 리지드한 인쇄 회로 기판일 수 있다. 안테나 구조체(120)는 케이블, 또는 연성 인쇄 회로 기판과 같은 전기적 경로를 통해 인쇄 회로 기판(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄 회로 기판(140)에 배치된 적어도 하나의 무선 통신 회로(미도시)는 안테나 구조체(120)를 통해 주파수 신호를 처리할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 연성 인쇄 회로 기판(121)은 높은 전력 및/또는 고속의 신호 전송에 대응할 수 있는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연성 인쇄 회로 기판(121)은 고주파용 연성 동박 적층 필름(또는 연성 동박 적층판)(FCCL(flexible copper clad laminate))을 활용하여 구현될 수 있다. 연성 동박 적층 필름은, 예를 들어, 인쇄 회로에 사용되는 적층 필름으로서 여러 가지 절연 재료 기재(예: 레진(resin))와 결합제로 구성된 절연층을 붙인 구조를 포함할 수 있다. 연성 인쇄 회로 기판(121)은 유전율이 상대적으로 낮은 재료를 포함하여 신호의 전파 속도를 높일 수 있는 고주파용 연성 동박 적층 필름을 활용하여 구현될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면(미도시), 연성 인쇄 회로 기판(121)은 전기적 노이즈를 차폐하기 위한 차폐 층을 포함하거나, 안테나 구조체(120)에 대한 전기적 노이즈를 차폐하기 위한 차폐 구조가 연성 인쇄 회로 기판(121)에 결합되거나 도 1의 하우징(110) 내에 위치될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면(미도시), 연성 인쇄 회로 기판(121)은 방열을 위한 차폐 층을 포함하거나, 방열을 위한 차폐 구조가 연성 인쇄 회로 기판(121)에 결합될 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 도 1의 통신 장치(100)에 관한 회로(600)를 도시한다.

도 6을 참조하면, 일 실시예에서, 상기 회로(600)는 연성 인쇄 회로 기판(121) 및 안테나 어레이(122)를 포함하는 안테나 구조체(120), 인쇄 회로 기판(140), 제 1 무선 통신 회로(610), 제 2 무선 통신 회로(620), 프로세서(630), 메모리(640), 또는 전력 관리 회로(650)를 포함할 수 있다. 제 1 무선 통신 회로(610), 제 2 무선 통신 회로(620), 프로세서(630), 메모리(640), 또는 전력 관리 회로(650)는 인쇄 회로 기판(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 무선 통신 회로(610), 제 2 무선 통신 회로(620), 프로세서(630), 메모리(640), 또는 전력 관리 회로(650)는 솔더와 같은 도전성 접합 부재를 통해 인쇄 회로 기판(140)에 배치될 수 있다. 도 6의 도면 부호들 중 일부에 대한 중복 설명은 생략한다.

일 실시예에 따르면, 제 1 무선 통신 회로(610)는 케이블 또는 연성 인쇄 회로 기판과 같은 하나 이상의 전기적 경로들(601)을 통해 연성 인쇄 회로 기판(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 무선 통신 회로(610)는 연성 인쇄 회로 기판(121)에 포함된 배선들(예: 도전성 패턴 또는 비아(via)로 이루어진 전기적 경로)을 통해 안테나 어레이(122)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 무선 통신 회로(610)는 안테나 어레이(122)를 통해 선택된 또는 지정된 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정될 수 있다.

프로세서(630)는, 예를 들어, 소프트웨어를 실행하여 프로세서(630)와 전기적으로 연결된 통신 장치(100)의 적어도 하나의 구성 요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성 요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(630)는 해당 네트워크와의 무선 통신에 사용될 대역의 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 네트워크 통신을 지원할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 프로세서(630)는 3GGP에서 정의하는 5세대(5G) 네트워크를 지원하는 커뮤니케이션 프로세서일 수 있다. 프로세서(630)는 5G 네트워크와의 무선 통신에 사용될 대역 중 지정된 대역(예: 약 6GHz 내지 약 100GHz)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 예를 들어, 송신 시, 제 2 무선 통신 회로(620)는 프로세서(630)로부터 5G 네트워크에 관한 기저대역 신호를 수신할 수 있다. 제 2 무선 통신 회로(620)는 국부 발전기(LO(local oscillator))의 입력(이하, LO 신호)를 활용하여 기저대역 신호를 IF 신호(예: 중간(intermediate) 주파수 대역의 RF 신호)로 업 컨버팅하고, IF 신호를 제 1 무선 통신 회로(610)로 전송할 수 있다. 제 1 무선 통신 회로(610)는 LO 신호를 활용하여 IF 신호를 RF 신호로 업 컨버팅하고, RF 신호를 안테나 어레이(122)를 통해 외부로 전송할 수 있다. 예를 들어, 수신 시, 제 1 무선 통신 회로(610)는 안테나 어레이(122)를 통하여 5G 네트워크에 관한 RF 신호를 수신할 수 있다. 제 1 무선 통신 회로(610)는 LO 신호를 활용하여 RF 신호를 IF 신호로 다운 컨버팅하고, IF 신호를 제 2 무선 통신 회로(620)로 전송할 수 있다. 제 2 무선 통신 회로(620)는 IF 신호를 LO 신호를 활용하여 IF 신호를 기저대역 신호로 다운 컨버팅하고, 기저대역 신호를 프로세서(630)로 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 무선 통신 회로(610)는 RFIC(radio frequency integrated circuit)를 포함할 수 있다. 제 2 무선 통신 회로(620)는 IFIC(intermediate frequency integrated circuit)를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 프로세서(630)는 2세대(2G), 3세대(3G), 4세대(4G), 또는 LTE(long term evolution) 네트워크를 포함하는 레거시 네트워크를 지원하는 커뮤니케이션 프로세서일 수 있다. 이 경우, 제 1 무선 통신 회로(610)는 생략될 수 있다. 프로세서(630)는 레거시 네트워크와의 무선 통신에 사용될 대역 중 지정된 대역(예: 약 700Mhz 내지 약 3GHz)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 예를 들어, 송신 시, 제 2 무선 통신 회로(620)는 프로세서(630)로부터 레거시 네트워크에 관한 기저대역 신호를 수신할 수 있다. 제 2 무선 통신 회로(620)는 기저대역 신호를 RF 신호로 업 컨버팅하고, RF 신호를 안테나 어레이(122)를 통해 외부로 전송할 수 있다. 예를 들어, 수신 시, 제 2 무선 통신 회로(620)는 안테나 어레이(122)를 통하여 레거시 네트워크에 관하 RF 신호를 수신할 수 있다. 제 2 무선 통신 회로(620)는 RF 신호를 기저대역 신호로 다운 컨버팅하고, 기저대역 신호를 프로세서(630)로 전송할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 기저대역 신호를 RF 신호로 변조하거나, RF 신호를 기저대역 신호로 변조할 때, LO 신호가 활용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 2 무선 통신 회로(620)는 RFIC를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제 1 무선 통신 회로(610)는 다수의 송수신 경로들(paths)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 무선 통신 회로(610)는 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들에서 방사된 전파가 공간에서 특정한 방향으로 집중되도록 송신 또는 수신 신호를 처리하는 빔포밍을 할 수 있다. 예를 들어, 빔포밍은, 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들로 공급하는 전류의 위상을 조정하여 빔 패턴(예: 빔 폭, 빔의 방향)을 형성할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 안테나 어레이(122)는 복수의 서브 안테나 어레이들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 서브 안테나 어레이는 z 축 방향으로 배열된 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있다 (도 1의 도면 부호 '122a' 참조). 다른 예를 들어, 도 1을 참조하면, 서브 안테나 레이어는 z 축을 중심으로 원형을 따라(도면 부호 'C' 참조) 배열된 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있다 (도 1의 도면 부호 '122b' 참조).

일 실시예에 따르면, 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들, 또는 복수의 서브 안테나 어레이들은 병렬 방식으로 급전될 수 있다. 예를 들어, 각각의 안테나 엘리먼트(123), 또는 각각의 서브 안테나 어레이는 복수의 급전점들을 가질 수 있고, 제 1 무선 통신 회로(610)는 복수의 급전점들을 통해 해당 위상의 전류를 공급할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 메모리(640)는 빔포밍에 관한 코드북 정보를 저장할 수 있다. 프로세서(630), 제 1 무선 통신 회로(610), 또는 제 2 무선 통신 회로(620)는 코드북 정보에 기반하여 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들을 통해 다수의 빔들을 효율적으로 제어(예: 할당 또는 배치)할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 제 1 무선 통신 회로(610) 및/또는 제 2 무선 통신 회로(620)는 프로세서(630)와 하나의 모듈을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 무선 통신 회로(610) 및/또는 제 2 무선 통신 회로(620)은 프로세서(630)와 통합적으로 형성(integrally formed)될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 제 1 무선 통신 회로(610) 및/또는 제 2 무선 통신 회로(620)는 하나의 칩(chip) 내에 배치되거나, 또는 독립된 칩 형태로 형성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 프로세서(630)와 하나의 무선 통신 회로(예: 제 2 무선 통신 회로(620))는 하나의 칩(SoC chip) 내에 통합적으로 형성될 수 있고, 다른 하나의 무선 통신 회로(예: 제 1 무선 통신 회로(610))은 독립된 칩 형태로 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전력 관리 회로(650)는 통신 장치(100)와 전기적으로 연결된 전원의 전력을 이용하여 통신 장치(100)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 전력 관리 회로(650)는 통신 장치(100)에서 생략될 수 있고, 통신 장치(100)와는 별개의 장치로 제공될 수도 있다.

다양한 실시예에 따르면, 도 6의 실시예에 따른 안테나 엘리먼트(123)는 도 3의 실시예에 따른 안테나 엘리먼트(123), 도 4의 안테나 엘리먼트(123), 또는 도 5의 안테나 엘리먼트(123)으로 대체될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들은 제 1 무선 통신 회로(610)로부터 직접적으로 또는 간접적으로 급전되어 안테나 방사체로 동작할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면(미도시), 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들은, 연성 인쇄 회로 기판(121)의 다른 층들에 위치되어 서로 중첩하는 복수의 도전부들(예: 도전 패치들)을 포함하는 적층형 구조로 구현될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 안테나 어레이(122)의 적어도 하나의 안테나 엘리먼트(123)는 연성 인쇄 회로 기판(121)에 포함된 단일 층 구조로 형성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들은 더미 엘리먼트(dummy element)(예: 더미 안테나(dummy antenna) 또는 더미 패치(dummy patch), 또는 도전성 패치(conductive patch))로 활용될 수 있다. 더미 엘리먼트는 다른 도전성 요소와 물리적으로 분리되어 전기적으로 플로팅(floating) 상태에 있을 수 있다. 연성 인쇄 회로 기판(121)은, 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들과 적어도 일부 중첩하고 복수의 안테나 엘리먼트들과 물리적으로 분리된 복수의 급전 안테나 엘리먼트들(미도시)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 급전 안테나 엘리먼트들은 연성 인쇄 회로 기판(121)의 안쪽 곡면(121a) 및 안테나 어레이(122) 사이에 위치될 수 있다. 복수의 급전 안테나 엘리먼트들은 제 1 무선 통신 회로(610)와 전기적으로 연결되고, 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들은 복수의 급전 안테나 엘리먼트들로부터 간접적으로 급전되어 안테나 방사체로 동작할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 안테나 구조체(120)는 연성 인쇄 회로 기판(121)에 포함된 복수의 도전성 층들 중 적어도 일부로 구현된 그라운드 플레인(ground plane)(또는, 그라운드 층(ground layer))(미도시)을 포함할 수 있다. 그라운드 플레인은, 예를 들어, 연성 인쇄 회로 기판(121)의 안쪽 곡면(121a) 및 안테나 어레이(122) 사이에 배치될 수 있고, 안쪽 곡면(121a)을 향하여 볼 때 안테나 어레이(122)와 적어도 일부 중첩할 수 있다. 그라운드 플레인은 안테나 구조체(120)의 방사 특성과 관련할 수 있다. 안테나 구조체(120)의 방사 특성은, 예를 들어, 안테나 어레이(122)가 그라운드 플레인으로부터 이격된 거리를 기초로 결정될 수 있다. 안테나 구조체(120)의 방사 특성은, 예를 들어, 그라운드 플레인의 형태(예: 폭, 길이, 두께)를 기초로 결정될 수 있다. 안테나 구조체(120)의 방사 특성은, 예를 들어, 안테나 어레이(122) 및 그라운드 플레인 사이의 절연성 물질의 유전율을 기초로 결정될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면(미도시), 안테나 구조체(120)는 다이폴 안테나로 동작하는 안테나 어레이를 더 포함하거나, 안테나 어레이(122)는 다이폴 안테나로 동작할 수 있다. 이 경우, 연성 인쇄 회로 기판(121)에 포함된 그라운드 플레인은 다이폴 안테나로 동작하는 안테나 어레이와 중첩되지 않을 수 있다.

도 7은 다른 실시예에 따른 도 1의 통신 장치(100)에 관한 회로(700)를 도시한다.

도 7을 참조하면, 일 실시예에서, 상기 회로(700)는 연성 인쇄 회로 기판(121) 및 안테나 어레이(122)를 포함하는 안테나 구조체(120), 인쇄 회로 기판(140), 복수의 제 1 무선 통신 회로들(710), 제 2 무선 통신 회로(720), 프로세서(730), 메모리(740), 또는 전력 관리 회로(750)를 포함할 수 있다. 제 2 무선 통신 회로(720), 프로세서(730), 메모리(740), 또는 전력 관리 회로(750)는 인쇄 회로 기판(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서 따르면, 제 2 무선 통신 회로(720), 프로세서(730), 메모리(740), 또는 전력 관리 회로(750)는 솔더와 같은 도전성 접합 부재를 통해 인쇄 회로 기판(140)에 배치될 수 있다. 도 7의 도면 부호들 중 일부에 대한 중복 설명은 생략한다. 예를 들어, 제 2 무선 통신 회로(720)는 도 6의 제 2 무선 통신 회로(620)를 포함할 수 있다. 프로세서(730)는 도 6의 프로세서(630)를 포함할 수 있다. 메모리(740)는 도 6의 메모리(640)를 포함할 수 있다. 전력 관리 회로(750)는 도 6의 전력 관리 회로(650)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 복수의 제 1 무선 통신 회로들(710)은 연성 인쇄 회로 기판(121)의 안쪽 곡면(121a)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제 1 무선 통신 회로들(710)은 각각의 안테나 엘리먼트(123)에 대응하여 위치될 수 있다. 복수의 제 1 무선 통신 회로들(710)(예: RFICs)은 칩 형태로서 리지드할 수 있지만, 연성 인쇄 회로 기판(121)은, 복수의 제 1 무선 통신 회로들(710) 사이의 부분들(F)이 실질적으로 굴곡되어 원통형으로 배치될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면(미도시), 리지드한 복수의 제 1 무선 통신 회로들(710)은 연성 인쇄 회로 기판(121) 및 인쇄 회로 기판(140) 사이에 마련된 적어도 하나의 인터페이스 보드에 배치되어 연성 인쇄 회로 기판(121)의 굴곡성이 확보될 수도 있다. 이 경우, 적어도 하나의 인터페이스 보드는 케이블 또는 연성 인쇄 회로 기판과 같은 전기적 경로들을 통해 연성 인쇄 회로 기판(121) 및 인쇄 회로 기판(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 인터페이스 보드는 그룹으로 묶인 복수의 안테나 엘리먼트들에 대응하여 마련될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제 1 무선 통신 회로들(710)은 연성 인쇄 회로 기판(121)에 포함된 배선들(예: 도전성 패턴 또는 비아(via)로 이루어진 전기적 경로)을 통해 각각의 안테나 엘리먼트(123)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 무선 통신 회로들(710)은 케이블 또는 연성 인쇄 회로 기판과 같은 하나 이상의 전기적 경로들(701)을 통해 연성 인쇄 회로 기판(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 무선 통신 회로들(710)은 각각의 안테나 엘리먼트(123)를 통해 선택된 또는 지정된 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정될 수 있다.

프로세서(730)는, 예를 들어, 해당 네트워크와의 무선 통신에 사용될 대역 중 지정된 대역에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 해당 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 제 2 무선 통신 회로(720)는 복수의 제 1 무선 통신 회로들(710) 및 프로세서(730) 사이에서 무선 채널을 통해 신호를 송신 또는 수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 제 2 무선 통신 회로(720)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및/또는 비트열 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 제 2 무선 통신 회로(720)는 송신 비트열을 부호와 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 데이터 수신 시, 제 2 무선 통신 회로(720)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화하여 비트열을 복원할 수 있다.

복수의 제 1 무선 통신 회로들(710)은 각각의 안테나 엘리먼트(123)에서 방사된 전파가 공간에서 특정한 방향으로 집중되도록 송신 또는 수신 신호를 처리하는 빔포밍을 할 수 있다. 예를 들어, 빔포밍은, 안테나 엘리먼트(123)로 공급하는 전류의 위상을 조정하여 빔 패턴(예: 빔 폭, 빔의 방향)을 형성할 수 있다. 도 7의 실시예에 따른 복수의 제 1 무선 통신 회로들(710)은 각각의 안테나 엘리먼트(123)에 대한 전류의 위상을 조정하고, 각각의 안테나 엘리먼트(123)를 통해 선택된 또는 지정된 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정될 수 있다. 도 6의 실시예에 따른 제 1 무선 통신 회로(610)는 도 7의 실시예에 따른 복수의 제 1 무선 통신 회로들(710)을 포함하거나 복수의 제 1 무선 통신 회로들(710)의 동작을 지원하는 요소를 가리키며, 안테나 어레이(122)의 복수의 안테나 엘리먼트들에 대한 전류의 위상을 조정하고, 복수의 안테나 엘리먼트들을 선택된 또는 지정된 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면(미도시), 그룹으로 묶인 복수의 안테나 엘리먼트들에 대한 전류의 위상을 조정하고, 그룹으로 묶인 복수의 안테나 엘리먼트들(예: 도 1의 도면 부호 '122a' 또는 '122b' 참조)을 통해 선택된 또는 지정된 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 제 1 무선 통신 회로가 복수 개 마련될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 그룹으로 묶인 복수의 제 1 안테나 엘리먼트들은 제 1 안테나 어레이로 지칭될 수 있고 하나의 제 1 무선 통신 회로에 의해 급전되며, 제 2 그룹으로 묶인 복수의 제 2 안테나 엘리먼트들은 제 2 안테나 어레이로 지칭될 수 있고 다른 제 1 무선 통신 회로에 의해 급전될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제 1 무선 통신 회로의 위치 또는 개수는 도 7의 실시예에 국한되지 않고 다양할 수 있다.

도 8a는 다른 실시예에 따른 안테나 구조체(800)에 관한 평면도이다. 도 8b는 일 실시예에 따른 도 8a의 안테나 구조체(800)에서 A-A' 라인에 대한 단면도이다.

도 8a 및 8b를 참조하면, 일 실시예에서, 안테나 구조체(800)는 복수의 제 1 기판 부분들(810), 복수의 제 1 기판 부분들(810) 사이를 연결하는 복수의 제 2 기판 부분들(820), 또는 복수의 제 1 기판 부분들(810)에 배치된 복수의 안테나 엘리먼트들(830)을 포함할 수 있다. 무선 통신 회로(예: 도 7의 복수의 무선 통신 회로들)이 안테나 구조체(800)에 배치되는 경우, 무선 통신 회로는 복수의 제 1 기판 부분들(810)에 배치될 수 있다. 안테나 구조체(800)는 도 1의 안테나 구조체(120)를 대체하여 도 1의 통신 장치(100)에 배치될 수 있다. 복수의 제 1 기판 부분들(810)은 실질적으로 리지드한 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있다. 복수의 제 2 기판 부분들(820)은 복수의 제 1 기판 부분들(810)보다 더 유연할 수 있고, 예를 들어, 연성 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있다. 안테나 구조체(120)는, 복수의 제 2 기판 부분들(820)이 굴곡되어 도 1의 하우징(110)의 내부 공간에 원통형으로 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 복수의 제 2 기판 부분들(820)은 복수의 제 1 기판 부분들(810)에 포함된 그라운드 플레인(또는, 그라운드 층)과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 그라운드 플레인을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 그라운드 플레인은 안테나 그라운드를 확장시킬 수 있고, 이로 인해 안테나 방사 성능의 저하를 줄일 수 있다. 복수의 제 2 기판 부분들(820)에 포함된 적어도 하나의 그라운드 플레인은 표면파의 발생을 줄여, 표면파에 기인한 안테나 방사 성능의 저하(예: 전력 손실)를 줄일 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 복수의 안테나 엘리먼트들(830)은 복수의 제 1 기판 부분들(810) 상에 배치될 수 있으나, 이에 국한되지 않고, 도 5의 실시예에서와 같이 복수의 제 1 기판 부분들(810)의 내부에 위치되거나, 도 4의 실시예에서와 같이 스페이서를 사이에 두고 복수의 제 1 기판 부분들(810)의 일면과 이격되어 배치될 수도 있다.

다양한 실시예에 따르면, 복수의 제 1 기판 부분들(810) 및 복수의 제 2 기판 부분들(820)은 일체의 경연성 인쇄 회로 기판(rigid flexible PCB)으로 구현될 수도 있다.

도 9는 일 실시예에 따른 곡면 안테나 구조체(910)에 관한 안테나 방사 성능에 관한 안테나 방사 패턴(예: 빔 패턴)을 도시한다.

도 9를 참조하면, 일 실시에서, 곡면 안테나 구조체(910)(예: 도 2의 안테나 구조체(120))는 원통형으로 배치된 연성 인쇄 회로 기판(911)(예: 도 2의 연성 인쇄 회로 기판(121)), 및 연성 인쇄 회로 기판(911)에 배치된 안테나 어레이(912)(예: 도 2의 안테나 어레이(122))를 포함할 수 있다. 평면 안테나 구조체(920)는 평면 인쇄 회로 기판(또는 평면적으로 배치된 인쇄 회로 기판)(921), 및 인쇄 회로 기판(921)에 배치된 안테나 어레이(922)를 포함할 수 있다. 도면 부호 '910A'는 곡면 안테나 구조체(910)의 빔 패턴을 가리키고, 도면 부호 '910B'는 평면 안테나 구조체(920)의 빔 패턴을 가리킨다. 하기 표 1은 곡면 안테나 구조체(910) 안테나 방사 성능, 및 평면 안테나 구조체(920)의 안테나 방사 성능을 제시한다. 도 9 및 표 1을 참조하면, 원하는 방향(예: 0도의 방향으로서, 예를 들어, 평면 인쇄 회로 기판(921)의 전면(921b)이 향하는 방향)으로 메인 로브(915, 925)를 형성할 때, 곡면 안테나 구조체(910)는 평면 안테나 구조체(920) 대비 우수한 안테나 이득(antenna gain) 및 FBR(front-to-back ratio)를 가질 수 있다. FBR은 0도 방향(예: boresight 방향)으로의 방사 전력 및 180 도 방향으로의 방사 전력 간의 비를 가리킬 수 있다.

	곡면 안테나 구조체(910)	평면 안테나 구조체(920)
Antenna Gain	17.3 dBi	17.1 dBi
FBR(front-to-back ratio)	31.1 dBi	26.1 dB

일 실시예에 따르면, 도 1의 통신 장치(100)는, 해당 주파수 대역을 이용하는 통신 모드에서, 안테나 어레이(예: 도 6 또는 7의 안테나 어레이(122))을 사용하는 MIMO 기법을 통해 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메모리(예: 도 6의 메모리(640), 또는 도 7의 메모리(740))는, 프로세서(예: 도 6의 프로세서(630), 또는 도 7의 프로세서(730))가, 통신 모드를 기초로 안테나 어레이의 복수의 안테나 엘리먼트들 중 복수 개를 선택적으로 사용하여 MIMO 기법을 통해 데이터를 송신 또는 수신하도록 하는 인스트럭션들(instructions)을 저장할 수 있다. 예를 들어, MIMO 기법은 각 안테나 엘리먼트(예: 도 6 또는 7의 안테나 엘리먼트(123))의 위상 정보를 조정하여 사용자 단말(예: 스마트폰) 및 통신 장치(100)(예: 기지국과 같은 송신기) 사이의 위치 및 그 각도에 따라 메인 빔의 방향, 및 그 신호의 세기(예: 방사 전력의 세기)를 조절하여, 주변의 간섭을 제거하고 성능을 향상시키는 빔포밍을 포함할 수 있다. 예를 들어, MIMO 기법은 안테나 엘리먼트들 또는 안테나 어레이들 간의 신호를 독립적으로 만들기 위한 '다이버시티(diversity)' 방식을 포함할 수 있다. 예를 들어, MIMO 기법은 송신 또는 수신을 위한 안테나 엘리먼트들 간의 가상 보조 채널을 만들어 각각의 안테나 엘리먼트를 통해 서로 다른 데이터를 전송 또는 수신해 전송 속도를 높이는 '멀티 플렉싱(multiplexing)' 방식을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도 1의 통신 장치(100)는 MMU(massive MIMO) 기법을 활용하여 데이터를 송신 및/또는 수신할 수 있다.일 실시예에 따르면, 도 1의 통신 장치(100)는 적응적 빔 제어 방식(또는, 적응적 빔포밍)을 활용할 수 있다. 적응적 빔 제어 방식은, 예를 들어, 사용자 단말(예: 스마트폰)의 위치를 트래킹(tracking)하여 상호 간섭이 실질적으로 발생하지 않도록 빔을 적응적으로(adaptively) 제어하여 방사 전력을 안테나 어레이(122)의 안테나 엘리먼트들, 또는 서브 안테나 어레이들(예: 도 1의 도면 부호 '122a' 또는 '122b' 참조)로 전달할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 적응적 빔 제어 방식은 AMC(adaptive MIMO switching)을 포함할 수 있다. AMC는 사용자 단말의 전파 상태에 따라 다운링크 전송 상태를 MIMO 또는 STC(space diversity, time diversity, coding) 적용을 하는 스위칭을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, AMC를 기초로, 전파 상태가 우수하고 반사파가 충분하면 용량과 속도를 높이기 위한 MIMO가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, AMC를 기초로, 전파 상태가 불량하고 반사파가 충분하지 못하면 무선 구간을 넓히기 위해 STC가 사용될 수 있다.

도 10은 일 실시예에 따른 도 1의 통신 장치(100)에 관한 빔 제어를 설명하기 위한 테이블이다.

도 10을 참조하면, 예를 들어, 평면 안테나 구조체(1001)는 평면 인쇄 회로 기판(미도시), 및 평면 인쇄 회로 기판(또는, 평면적으로 배치된 인쇄 회로 기판)에 배치된 복수의 안테나 어레이들(C1, C2, C3, C4)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 곡면 안테나 구조체(1002)(예: 도 1의 안테나 구조체(120))는 곡면 인쇄 회로 기판(예: 도 1의 원통형으로 배치된 연성 인쇄 회로 기판(121)), 및 곡면 인쇄 회로 기판에 배치된 복수의 안테나 어레이들(C1, C2, C3, C4)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이(C1, C2, C3, 또는 C4)는 도 1의 도면 부호 '122a'와 같이 z 방향으로 배열된 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 0도 방향 또는 30도 방향을 최대 복사 방향(boresight)으로 하는 빔들을 평면 안테나 구조체(1001)와 실질적으로 동일하게 곡면 안테나 구조체(1002)에서 구현하고자 할 때, 도면 부호 '1010'과 같이, 곡면 안테나 구조체(1002)의 안테나 어레이들(C1, C2, C3, C4)에 대한 전류의 위상을 평면 안테나 구조체(1001)에서와 같이 동일하게 제공하면, 곡률 반경(R)으로 인한 곡면 특성으로 인해 도면 부호 '1011' 또는 '1012'와 같이 원하는 방향이 아닌 빔들이 형성될 수 있다. 이에, 도면 부호 '1020'과 같이, 곡률 반경(R) 및 안테나 어레이들(C1, C2, C3, C4)의 곡면상 위치를 기초로, 곡면 안테나 구조체(1002)의 안테나 어레이들(C1, C2, C3, C4)에 대한 전류의 위상이 조정되면, 곡면 안테나 구조체(1002)는 평면 안테나 구조체(1001)의 peak gain에 최대한 도달 가능하며, 원하는 최대 복사 방향으로의 빔들을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 곡면 안테나 구조체(1002)를 포함하는 통신 장치(예: 도 1의 통신 장치(100))는 빔포밍에 관한 코드북 정보를 저장할 수 있고, 코드북 정보를 기초로 복수의 안테나 어레이들(C1, C2, C3, C4)에 대한 전류의 위상을 조정하여, 원하는 방향으로의 메인 빔들을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신 장치(예: 도 1의 통신 장치(100))는, 하우징(예: 도 1의 하우징(110)), 및 상기 하우징의 내부에 위치된 안테나 구조체(예: 도 1의 안테나 구조체(120))를 포함할 수 있다. 상기 안테나 구조체는, 원통형으로(cylindrically) 배치되어, 안쪽 곡면(예: 도 1의 안쪽 곡면(121a)), 및 상기 안쪽 곡면과는 반대의 바깥쪽 곡면(예: 도 1의 바깥쪽 곡면(121b))을 포함하는 연성 인쇄 회로 기판(예: 도 1의 연성 인쇄 회로 기판(121))을 포함할 수 있다. 상기 안테나 구조체는, 상기 바깥쪽 곡면을 따라 원형으로 상기 바깥쪽 곡면 상에, 또는 상기 안쪽 곡면보다 상기 바깥쪽 곡면과 가깝게 상기 연성 인쇄 회로 기판의 내부에 위치된 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 어레이(예: 도 1의 안테나 어레이(122))를 포함할 수 있다. 상기 통신 장치는, 상기 안테나 어레이와 전기적으로 연결되고, 선택된 또는 지정된 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 적어도 하나의 통신 회로(예: 도 6의 제 1 무선 통신 회로(610) 또는 제 2 무선 통신 회로(620), 또는 도 7의 복수의 제 1 무선 통신 회로들(710) 또는 제 2 무선 통신 회로(720))를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 통신 회로(예: 도 6의 제 1 무선 통신 회로(610))는, 상기 연성 인쇄 회로 기판(예: 도 6의 연성 인쇄 회로 기판(121))과 이격된 위치에 배치되고, 전기적 경로(예: 도 6의 복수의 전기적 경로들(601))를 통해 상기 연성 인쇄 회로 기판과 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 통신 회로(예: 도 7의 복수의 제 1 무선 통신 회로들(710))은 상기 연성 인쇄 회로 기판(예: 도 7의 연성 인쇄 회로 기판(121))의 상기 안쪽 곡면(예: 도 7의 안쪽 곡면(121a))에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연성 인쇄 회로 기판은, 복수의 제 1 기판 부분들(예: 도 8a의 복수의 제 1 기판 부분들(810)), 상기 복수의 제 1 기판 부분들 사이를 연결하고 상기 제 1 기판 부분들보다 유연한 복수의 제 2 기판 부분들(예: 도 8a의 복수의 제 2 기판 부분들(820))을 포함할 수 있다. 상기 연성 인쇄 회로 기판은 상기 복수의 제 2 기판 부분들의 굴곡을 통해 원통형으로 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 안테나 엘리먼트들, 또는 상기 적어도 하나의 통신 회로(예: 도 7의 복수의 제 1 무선 통신 회로들(710))은 상기 복수의 제 1 기판 부분들에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 통신 회로(예: 도 6의 제 1 무선 통신 회로(610))는 RFIC(radio frequency integrated circuit)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 안테나 엘리먼트들은 상기 적어도 하나의 통신 회로(예: 도 6의 제 1 무선 통신 회로(610))로부터 병렬 방식으로 급전될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 통신 회로(예: 도 6의 제 1 무선 통신 회로(610))는, 상기 복수의 안테나 엘리먼트들이 상기 바깥쪽 곡면(예: 도 1의 바깥쪽 곡면(121b))을 따라 배치된 위치에 따라 상기 복수의 안테나 엘리먼트들로 공급되는 전류의 위상을 조정하도록 설정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 선택된 또는 지정된 주파수 대역은 6GHz 내지 100GHz를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징(예: 도 1의 하우징(110))은 상기 바깥쪽 곡면(예: 도 1의 바깥쪽 곡면(121b))을 따르는 곡면부(미도시)를 포함하는 원통형일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 통신 장치(예: 도 1의 통신 장치(100))는 상기 하우징(예: 도 1 또는 2의 하우징(110))의 내부 공간에 위치된 지지 부재(예: 도 2의 지지 부재(201))를 더 포함할 수 있다. 상기 연성 인쇄 회로 기판(예: 도 2의 연성 인쇄 회로 기판(121))은 상기 하우징 또는 상기 지지 부재에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징(예: 도 1의 하우징(110))은 상기 안테나 구조체(예: 도 1의 안테나 구조체(120))로부터 형성된 적어도 하나의 메인 로브(main lobe)가 방사되는 방향으로 볼 때, 상기 안테나 구조체와 적어도 일부 중첩된 비도전성 부분(미도시)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연성 인쇄 회로 기판(예: 도 1의 연성 인쇄 회로 기판(121))은 고주파용 연성 동박 적층 필름을 기초로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 통신 장치(예: 도 1의 통신 장치(100))는 상기 하우징(예: 도 1의 하우징(110))에 결합된 폴(pole)(예: 도 1의 지지대(130))을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 통신 장치(예: 도 1의 통신 장치(100))는 기지국을 포함할 수 있다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 통신 장치
110: 하우징
120: 안테나 구조체
121: 연성 인쇄 회로 기판
122: 안테나 어레이
130: 지지대

Claims

하우징;
상기 하우징의 내부에 위치된 안테나 구조체로서,
원통형으로(cylindrically) 배치되어, 안쪽 곡면, 및 상기 안쪽 곡면과는 반대의 바깥쪽 곡면을 포함하는 연성 인쇄 회로 기판; 및
상기 바깥쪽 곡면을 따라 원형으로 상기 바깥쪽 곡면 상에, 또는 상기 안쪽 곡면보다 상기 바깥쪽 곡면과 가깝게 상기 연성 인쇄 회로 기판의 내부에 위치된 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 어레이를 포함하는 안테나 구조체; 및
상기 안테나 어레이와 전기적으로 연결되고, 선택된 또는 지정된 주파수 대역의 신호를 송신 및/또는 수신하도록 설정된 적어도 하나의 통신 회로를 포함하는 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 통신 회로는,
상기 연성 인쇄 회로 기판과 이격된 위치에 배치되고, 전기적 경로를 통해 상기 연성 인쇄 회로 기판과 전기적으로 연결된 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 통신 회로는,
상기 연성 인쇄 회로 기판의 상기 안쪽 곡면에 배치된 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 연성 인쇄 회로 기판은,
복수의 제 1 기판 부분들, 상기 복수의 제 1 기판 부분들 사이를 연결하고, 상기 제 1 기판 부분들보다 유연한 복수의 제 2 기판 부분들을 포함하고,
상기 복수의 제 2 기판 부분들의 굴곡을 통해 원통형으로 배치된 통신 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 복수의 안테나 엘리먼트들, 또는 상기 적어도 하나의 통신 회로는,
상기 복수의 제 1 기판 부분들에 배치된 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 통신 회로는,
RFIC(radio frequency integrated circuit)를 포함하는 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 안테나 엘리먼트들은,
상기 적어도 하나의 통신 회로로부터 병렬 방식으로 급전되는 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 통신 회로는,
상기 복수의 안테나 엘리먼트들이 상기 바깥쪽 곡면을 따라 배치된 위치에 따라 상기 복수의 안테나 엘리먼트들로 공급되는 전류의 위상을 조정하도록 설정된 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 선택된 또는 지정된 주파수 대역은,
6GHz 내지 100GHz를 포함하는 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 바깥쪽 곡면을 따르는 곡면부를 포함하는 원통형인 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징의 내부 공간에 위치된 지지 부재를 더 포함하고,
상기 연성 인쇄 회로 기판은,
상기 하우징 또는 상기 지지 부재에 배치된 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 안테나 구조체로부터 형성된 적어도 하나의 메인 로브(main lobe)가 방사되는 방향으로 볼 때, 상기 안테나 구조체와 적어도 일부 중첩된 비도전성 부분을 포함하는 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 연성 인쇄 회로 기판은,
고주파용 연성 동박 적층 필름을 기초로 형성된 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징에 결합된 폴(pole)을 더 포함하는 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 통신 장치는,
기지국을 포함하는 통신 장치.