KR20210151615A - 무선 통신 시스템에서 안테나 필터 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 안테나 필터 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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김지혜
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Abstract

본 개시는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 다양한 실시 예들에 따를 때, 안테나 장치는 전력 증폭기(power amplifier); 복수의 안테나 엘리멘트들; 상기 복수의 안테나 엘리멘트들 각각으로 분기(branch)시키기 위한 스플리터(splitter); 및 복수의 필터들을 포함하고, 상기 복수의 필터들 각각은, 상기 스플리터의 분기 상에 배치될 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 안테나 필터 및 이를 포함하는 전자 장치{ANTENNA FILTER AND ELECTRONIC DEVICE INLCUDING THE SAME}
본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 안테나 필터(antenna filter) 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 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(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 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 Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
통신 성능을 높이기 위해 다수의 안테나들을 장착한 제품이 개발되고 있고, Massive MIMO 기술을 활용하여 점점 보다 훨씬 더 많은 수의 안테나를 갖는 장비가 사용될 것으로 예상된다. 통신 장치에 안테나 엘리멘트(element)의 숫자가 늘어나면서 이에 따른 RF 부품들(예: 필터(filter) 등)의 숫자도 필연적으로 증가하게 된다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 필터의 소형화를 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 저출력 필터를 통해 고출력 필터와 동일한 성능을 달성하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 소형의 탄성 필터 또는 세라믹 필터를 통해 금속 캐비티 필터를 대체하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 필터를 스플리터(splitter)와 안테나 사이의 경로에 배치하기 장치 및 방법을 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 안테나 장치는 전력 증폭기(power amplifier); 복수의 안테나 엘리멘트들; 상기 복수의 안테나 엘리멘트들 각각으로 분기(branch)시키기 위한 스플리터(splitter); 및 복수의 필터들을 포함하고, 상기 복수의 필터들 각각은, 상기 스플리터의 분기 상에 배치될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치는 적어도 하나의 프로세서; 복수의 전력 증폭기(power amplifier)들; 복수의 서브-어레이(sub-array)들을 포함하는 안테나 어레이(antenna array); 및 복수의 필터들을 포함하고, 상기 복수의 서브-어레이들은 제1 서브-어레이를 포함하고, 상기 제1 서브-어레이는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함하고, 상기 복수의 안테나 엘리멘트들 각각에 특정 주파수 대역을 필터링하기 위한 필터가 배치될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 고출력 필터를 대체하기 위한 소형의 저출력 필터 구조를 통해, 정격 용량을 만족시킴과 동시에 크기 감소 및 양산성을 증가시킴으로써, 다수의 RF(radio frequency) 경로들을 포함하는 안테나 장비를 효율적으로 설계할 수 있게 한다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력(low power) 필터가 대체하고자 하는 고출력(higher power) 필터의 예를 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터의 예를 도시한다.
도 4a 및 4b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터의 설계(design) 원리를 도시한다.
도 5a 및 5b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터의 설계의 예를 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터를 포함하는 안테나 장치의 단면의 예를 도시한다.
도 7a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 장치의 서브-어레이(sub-array)의 예를 도시한다.
도 7b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 장치의 안테나 어레이(antenna array)의 예를 도시한다.
도 8a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터가 대체하고자 하는 고출력 필터의 정격 용량의 예를 도시한다.
도 8b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터의 정격 용량의 예를 도시한다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터의 설계에 따른 효과를 위한 그래프의 예를 도시한다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 설명에서 사용되는 전자 장치의 부품을 지칭하는 용어(예: 필터, 증폭기, PCB(print circuit board), FPCB(flexible PCB), 안테나 엘리멘트, 보상 회로, 프로세서, 칩, 구성요소, 기기), 부품의 형상을 지칭하는 용어(예: 구조체, 개구부, 연결부, 접촉부, 가이드부, 돌출부, 고정체, 탄성체), 회로를 지칭하는 용어(예: 스플리터(spliiter), 디바이더(divider), 커플러(coupler), 컴바이너(combiner)), RF 경로, 신호선, 데이터 라인(data line), RF 신호 선, 안테나 선, RF 모듈, RF 회로) 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다. 또한, 이하 사용되는 '...부', '...기', '...물', '...체' 등의 용어는 적어도 하나의 형상 구조를 의미하거나 또는 기능을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd Generation Partnership Project), IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 안테나 필터 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 기존의 고출력 필터(상대적으로 높은 정격 용량을 갖는 필터) 대신 복수의 저출력 필터들(상대적으로 낮은 정격 용량을 갖는 필터)를 통해 제품의 소형화 및 근접한 성능을 달성하기 위한 기술을 설명한다.
본 개시에서 언급되는 고출력 필터와 저출력 필터는, 공진기 내부에 매질을 사용하는지 여부에 따라 결정될 수 있다. 고출력 필터는, 단위 체적당 필드의 세기가 집중되지 않아야 필터가 동작할 수 있다. 공진기 내부에 매질이 이용되면, 공진기의 크기가 작아지게 되고 유전체에 의해 단위 체적당 세기가 강해지게 되어, 고출력 필터에 적합하지 않게 된다. 매질을 사용하지 않고 공기로만 이루어진 공진기는 매질이 채워진 공진기보다 사이즈가 크다. 또한, 이러한 공진기는 매질이 없기 때문에 단위 체적당 필드의 세기가 작아 고출력 필터에 적합하다. 따라서, 고출력 필터와 저출력 필터는 공진기 내부에 매질이 사용되지는 지 여부에 따라 구별될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 저출력 필터는 탄성 필터 또는 세라믹 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄성 필터는 SAW 필터를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 탄성 필터는 BAW 필터를 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다. 도 1의 무선 통신 환경(100)은 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(110) 및 단말(120)을 예시한다.
기지국(110)은 단말(120)에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(110)은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국(110)은 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '5G 노드비(5G NodeB, NB)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)', '액세스 유닛(access unit)','분산 유닛(distributed unit, DU)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)','무선 유닛(radio unit, RU), 원격 무선 장비(remote radio head, RRH) 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 기지국(110)은 하향링크 신호를 송신하거나 상향링크 신호를 수신할 수 있다.
단말(120)은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(110)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말(120)은 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말(120)은 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말(120)은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '고객 댁내 장치'(customer premises equipment, CPE), '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', '전자 장치(electronic device)', 또는 '차량(vehicle)용 단말', '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
전파 경로 손실을 완화하고 전파의 전달 거리를 증가시키기 위한 기술 중 하나로써, 빔포밍 기술이 이용되고 있다. 빔포밍은, 일반적으로, 다수의 안테나를 이용하여 전파의 도달 영역을 집중시키거나, 특정 방향에 대한 수신 감도의 지향성(directivity)를 증대시킨다. 따라서, 단일 안테나를 이용하여 등방성(isotropic) 패턴으로 신호를 형성하는 대신 빔포밍 커버리리를 형성하기 위해, 기지국(110)은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 기지국(110)은 MMU(Massive MIMO Unit)를 포함할 수 있다. 다수의 안테나들이 집합된 형태는 안테나 어레이(antenna array), 어레이에 포함되어 있는 각 안테나는 어레이 엘리멘트(array element), 또는 안테나 엘리멘트(antenna element)라 지칭될 수 있다. 상기 안테나 어레이는 선형 어레이(linear array), 평면 어레이(planar array) 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 안테나 어레이는 매시브 안테나 어레이(massive antenna array)로 지칭될 수 있다.
5G 통신의 데이터 용량을 향상시키는 주요한 기술은 다수의 RF 경로들과 연결된 안테나 어레이를 사용한 빔포밍 기술이다. 더 높은 데이터 용량을 위해, RF 경로들의 개수가 증가하거나 RF 경로당 전력이 증가하여야 한다. RF 경로를 늘리는 것은 제품의 사이즈가 더욱 커지게 되고, 실제 기지국 장비를 설치하는데 공간적 제약으로 인하여 현재는 더 이상 늘릴 수 없는 수준에 있다. RF 경로들의 개수는 늘리지 않으면서, 높은 출력을 통해 안테나 이득을 높이기 위하여, RF 경로에 스플리터(혹은 디바이더)를 사용하여 다수의 안테나 엘리멘트들을 연결함으로써, 안테나 이득을 증가시킬 수 있다. 여기서, RF 경로에 대응하는 안테나 엘리멘트들은 서브-어레이로 지칭될 수 있다.
통신 성능을 높이기 위해 무선 통신을 수행하는 장비(예: 기지국(110))의 안테나(또는 안테나 엘리멘트(antenna element))들의 개수는 증가하고 있다. 또한, 안테나 엘리멘트를 통해 수신되거나 송신되는 RF 신호를 처리하기 위한 RF 부품(예: 증폭기, 필터), 구성요소들(components)의 개수도 증가하게 되어 통신 장비를 구성함에 있어 통신 성능을 충족하면서 공간적 이득, 비용적 효율이 필수적으로 요구된다.
도 1에서는, 본 개시의 안테나 필터 및 이를 포함하는 전자 장치를 설명하기 위해, 도 1의 기지국(110)이 예로 서술되었으나, 본 개시의 다양한 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 필터 및 이를 포함하는 전자 장치로서, 기지국(110) 외에 기지국과 동등한 기능을 수행하는 무선 장비, 기지국과 연결되는 무선 장비(예: TRP), 도 1의 단말(120), 또는 기타 5G 통신을 위해 사용되는 통신 장비 모두 가능함은 물론이다.
이하, 본 개시에서는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 환경에서 통신을 위한 복수의 안테나들의 구조로서 서브-어레이들로 구성되는 안테나 어레이를 예로 서술하나, 일부 실시 예들에서 빔포밍을 위한 용이한 변경이 가능함은 물론이다.
전술된 바와 같이, 경로들의 수가 증가함에 따라 각 안테나 엘리멘트에서 신호를 처리하기 위한 필터들의 개수 또한 증가한다. 필터는 공진(resonance)를 형성함으로써 원하는 주파수의 신호를 전달하도록 필터링을 수행하는 회로를 포함할 수 있다. 즉, 필터는 주파수를 선택적으로 식별하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 한편, 제한된 공간에 다수의 필터들을 배치하기 위해서는, 필터의 소형화 및 무게 절감이 요구된다. 이하, 도 2 및 도 3을 통해, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터를 이용하여 이를 구현하기 위한 방안이 서술된다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터가 대체하고자 하는 고출력 필터의 예를 도시한다. 이하, 도 2 에서는 어레이 안테나의 서브-어레이가 3개의 안테나 엘리멘트들을 포함하는 예로 서술되었으나, 이는 본 개시의 실시 예들을 설명하기 위한 예일뿐, 본 개시의 권리범위를 제한하는 것으로 해석되지 않는다.
도 2를 참고하면, 전자 장치(200)은 전력 증폭기(201), 고출력 필터(203), 스플리터(205), 제1 안테나 엘리멘트(211), 제2 안테나 엘리멘트(213), 제3 안테나 엘리멘트(215)를 포함할 수 있다.
전력 증폭기(201)는 입력되는 신호의 전력을 증폭시켜 높은 출력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기(201)은 최대 M Watt의 출력 신호를 제공할 수 있다. 이 때, 필터는 M Watt의 전력을 제어할 수 있어야 한다. 고출력 필터(203)는 M watt를 허용 가능한 정격 용량을 가질 수 있다. 전력 증폭기(201) 및 고출력 필터(203)을 통과한 신호는 스플리터(205)를 통해 각 안테나 엘리멘트에게 전달될 수 있다. 제1 안테나 엘리멘트(211), 제2 안테나 엘리멘트(213), 제3 안테나 엘리멘트(215)는 스플리터(205)를 통해 하나의 RF 경로와 연결될 수 있다. 제1 안테나 엘리멘트(211), 제2 안테나 엘리멘트(213), 제3 안테나 엘리멘트(215)는 상기 RF 경로를 통해 고출력 필터(203)에 연결될 수 있다.
RF 경로들의 개수는 늘리지 않고 전체 데이터 용량을 늘리기 위해서, 높은 출력을 통해 서브-어레이의 안테나 이득을 높일 수 있다. RF 경로당 전력이 증가하게 되면, RF 경로의 주요 소자들인 증폭기와 필터의 정격 용량도 함께 높아져야 한다. 최근에는 3W(watt)보다 더 높은 전력이 요구되고 있다. 정격 용량 전력이 높아지게 되면 다양한 필터 중 사이즈가 크고 무거운 금속 공진기 필터를 사용해야만 한다. 높은 전력을 수용하기 위해 고출력 필터(203)가 이용될 수 있다. 이는 상대적으로 크기가 작고 가벼운 유전체 필터, SAW(surface acoustic wave) 필터, BAW(bulk acoustic wave) 필터를 사용하지 못한다는 것을 의미한다.
고출력 필터(203)은 메탈 공진기 필터를 포함할 수 있다. 메탈 공진기 필터는 금속으로 이루어져있고, 여러 개의 공진기들로 이루어져 있다. 메탈 공진기 필터는 고정을 위한 별도의 자재(예: 금속)가 필요하고, 각 공진기는 굉장히 민감하여 스크류(screw)를 통해 손으로 각각 튜닝되어야 하는 단점을 가지고 있다. 이러한 튜닝은 양산성을 저하시키고, 높은 불량률을 야기하며, 필터의 가격을 상승시키는 요인이다. 따라서, 고출력 필터는 성능 측면에서는 안정적이지만, 안테나 엘리멘트들 및 RF 경로들이 증가함에 따른 대량 생산에는 적합하지 않은 면이 있다. 이로 인해, 금속 공진기 필터를 대체할 수 있는 필터에 대한 많은 기술들이 연구되고 있다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터의 예를 도시한다. 전술된 바와 같이, RF 경로들의 증가로 요구되는 필터들의 개수 또한 증가하기 때문에, 필터의 소형화가 요구된다. 따라서, 고출력 필터를 대체하기 위해, 상대적으로 작은 크기이면서 양산 가능한 저출력 필터(혹은 소형 필터로 지칭됨)의 필요성이 증가하고 있다. 그러나, 단순히 고출력 필터를 저출력 필터로 대체하는 경우, 공급되는 전력이 저출력 필터의 허용 용량을 초과하게 되어, 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 고출력 필터의 정격 용량(혹은 전력 제어 용량으로 지칭됨)을 견디기 위하여, 도 2의 고출력 필터(예: 금속 캐비티 필터)(203)보다 낮은 정격 용량을 제공하는 필터가 제안된다. 이하, 도3 에서는 어레이 안테나의 서브-어레이가 3개의 안테나 엘리멘트들을 포함하는 예로 서술되었으나, 이는 본 개시의 실시 예들을 설명하기 위한 예일뿐, 본 개시의 권리범위를 제한하는 것으로 해석되지 않는다.
도 3을 참고하면, 전자 장치(300)은 전력 증폭기(301), 스플리터(305), 제1 안테나 엘리멘트(311), 제2 안테나 엘리멘트(313), 제3 안테나 엘리멘트(315), 제1 저출력 필터(331), 제2 저출력 필터(333), 및 제3 저출력 필터(335)를 포함할 수 있다.
전력 증폭기(301)는 입력되는 신호의 전력을 증폭시켜 높은 출력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기(301)은 최대 M Watt의 출력 신호를 제공할 수 있다. 이 때, 필터는 M Watt의 전력을 제어할 수 있어야 한다.
스플리터(305)는 안테나 성능 확보를 위해, 서브-어레이의 각 안테나 엘리멘트와 RF 경로를 연결하기 위해 이용될 수 있다. 스플리터(305)는 서브-어레이의 안테나 엘리멘트들을 분기(혹은 병합)하는 N-way 스플리터(N-way 디바이더로 지칭될 수 있음)로서, 도 3에서는 3-way 스플리터가 예시된다. 필터의 배치와 상관없이 전자 장치(300)는 스플리터(305)를 항상 포함할 수 있다. 스플리터(305)는 다양한 회로들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 스플리터(305)는 T-접합(T-junction) 전력 분배기로 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 스플리터(305)는 윌킨슨(Wilkinson) 전력 분배기로 구현될 수 있다. 스플리터(305)는 커플러(coupler)로 지칭될 수 있다. 전력 증폭기(301)를 통과한 신호는 스플리터(305)를 통해 각 안테나 엘리멘트에게 전달될 수 있다.
제1 저출력 필터(331)는 스플리터(305)와 제1 안테나 엘리멘트(311) 사이에 배치될 수 있다. 제2 저출력 필터(333)는 스플리터(305)와 제2 안테나 엘리멘트(313) 사이에 배치될 수 있다. 제3 저출력 필터(335)는 스플리터(305)와 제3 안테나 엘리멘트(315) 사이에 배치될 수 있다. M Watt의 출력을 처리하기 위해서, 각 필터는
Figure pat00001
Watt의 출력을 처리할 것이 요구될 수 있다. 여기서 N은 스플리터에 연결되는 필터들의 개수(혹은 스플리터에 연결되는 안테나 엘리멘트들의 개수, 서브-어레이의 안테나 엘리멘트들의 개수)를 의미할 수 있다. 도 3의 예시에서, 제1 저출력 필터(331), 제2 저출력 필터(333), 제3 저출력 필터(335) 각각은
Figure pat00002
Watt의 출력을 견디도록 정격 용량을 가질 수 있다.
이와 같이, 낮은 정격 용량을 갖는 필터를 이용하여 전력 증폭기의 고출력을 견디기 위해, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 구조는, 필수적으로 사용되는 안테나의 스플리터(305)와 서브-어레이의 각 안테나 엘리멘트 사이에 배치되는 저출력 필터를 포함할 수 있다. 이하, 이러한 구조는 저출력 필터를 위한 분기 배치 구조로 지칭될 수 있다. 스플리터(305)는 다른 필터 없이(예: 도 2의 고출력 필터(203)) 전력 증폭기(301)와 연결될 수 있다. 증폭기(301) 이후 필터가 배치되는 것이 아니라, 스플리터(305) 이후 각 안테나 경로 상에 필터들이 배치됨으로써, 전자 장치(300)는 저출력 필터들을 이용하여 증폭기의 고출력을 처리할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 저출력 필터(331, 333, 335)는 SMD(surface mount device) 형태의 필터로서, 소형으로 구현되어 도 2에 예시된 고출력 필터(205)(예: 금속 캐비티 필터)를 대체할 수 있다.
도 3을 통해 설명된 바와 같이, 본 개시의 실시 예들은 하나의 RF 경로에 하나의 필터를 사용하는 것이 아니라, 스플리터의 각 분기에 필터가 부착되는 구조를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 각 경로에 분기되는 전력은 동일할 수 있다. 스플리터가 분기해주는 경로의 개수(N)만큼 각 필터에 전달되는 전력(power)도 1/N 만큼 크기가 작아질 수 있다. 다른 일 실시 예에 따라, 스플리터를 통해 분기되는 전력(power)는 동일하지 않을 수 있다. 경로 별 전력 배분 비율만큼, 각 필터에 전달되는 전력(power)이 감소할 수 있다. 이와 같이, 스플리터에서 분기된 경로에 각 필터가 배치됨으로써, 스플리터로 분기된 각 경로를 통해 전달되는 전력이 낮아진다. 이러한 특성을 이용함으로써, RF 경로에 높은 정격 용량의 필터를 사용하는 것이 아니라, 스플리터의 분기된 이후 N개의 경로에 정격 용량보다 낮은 N개의 필터를 각각 부착하여 높은 정격 용량을 만족시키는 것이 가능하다.
다양한 실시 예들에 따를 때, 본 개시에서 정격 용량이 낮은 저출력 필터는 다양한 종류로 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 저출력 필터는 세라믹 필터를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 저출력 필터는 SAW 필터를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 저출력 필터는 BAW 필터를 포함할 수 있다. 상술된 에시들 외에도, 본 개시의 배치 구조를 위한 저출력 필터로서, 지정된 기준값 미만의 최대 출력을 갖는 필터가 이용될 수 있다. 본 개시에서 고출력 필터 외에 가능한 필터로서, SAW 필터, BAW 필터, 세라믹 필터, 뿐만 아니라 공진기 내부에 매질을 사용하는 임의의 유형의 필터는 본 개시의 저출력 필터로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 스플리터의 후단에 배치가능한 저출력 필터로서 공진기 내부에 임의의 매질이 사용된다면, 본 개시의 일 실시 예로써 이해될 수 있다. 다시 말해, 스플리터 분기에 배치되는 특정 저출력 필터의 사용은, 본 개시의 실시로 이해될 수 있다.
스플리터를 통해 분기된 경로에 필터를 배치함으로써, 튜닝이 필요한 고출력 필터 없이, 상대적으로 소형의 저출력 필터들을 통해 5G 장비가 구현될 수 있다. 필터의 기본적인 기능은 특정 주파수에 공진하는 압전체를 이용해 필요한 주파수 대역을 걸러내는 것이다. 일 실시 예에 따라, 저출력 필터는 BAW 필터일 수 있다. SAW 필터는 전극을 압전체 표면(surface)에 형성하기 때문에 소형화에 한계가 있다. 또한 2GHz 이상의 고주파수 에서는 그 성능이 제한적이다. 반면, BAW 필터는 전극이 압전체 상하부에 형성되며, 신호를 수직으로 필터링한다. 따라서, BAW 필터는 소형화 및 고주파수 대응 등에 있어 우수한 성능을 나타낸다. 일 실시 예에 따라, BAW 필터는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 소자를 이용하여 구현될 수 있다.
BAW 필터는 소형화 및 집적화 가능성의 이점이 있다. 무선 이동 통신 시스템에서, 기지국, 단말 등 소형화 및 다기능화 추세에 의해 고주파를 지원할 것이 요구됨에 따라 그 필요성이 높아지고 있다. BAW 필터는 허용 출력이 낮다는 단점이 있으나, 본 개시의 배치 구조(스플리터를 통해 분기된 경로에 배치)를 통해, BAW 필터에 요구되는 출력이 낮아질 수 있다. 따라서, 스플리터와 안테나 엘리멘트 사이에 배치되는 구조를 통해, 안테나 어레이 장치는 BAW 필터가 포함되도록 구현될 수 있다. BAW 필터를 이용함으로써, 소형화 및 비용 측면에서 효율적인 안테나 어레이 장치가 구현될 수 있다. 뿐만 아니라, 대량 생산을 통해 부품 간의 불량률/오차를 최소화함으로써 안테나 어레이의 성능이 극대화될 수 있다.
다른 일 실시 예에 따라, 저출력 필터는 SAW 필터일 수 있다. 특정 주파수 대역(예: 1.9GHz)에서는 스플리터 이후 배치되는 저출력 필터로서, SAW 필터가 이용될 수 있다. 이 때, 특정 서브-어레이에는 SAW 필터가 이용되고, 다른 특정 서브-어레이에는 BAW 필터가 이용되는 것뿐만 아니라, 모든 어레이들에 저출력 필터로서 SAW 필터가 이용되는 것 또한, 본 개시의 일 실시 예로써 이해될 수 있다.
도 3에서 제안된 배치 구조의 실시 여부를 확인하기 위하여, 다양한 방법들이 이용될 수 있다. 일 실시 에에 따라, 상기 복수의 필터들 각각의 지정된 정격 용량이, 상기 전력 증폭기로부터의 출력 혹은 상기 스플리터로의 입력 전력보다 낮은 경우, 스플리터 후단에 위치하는 저출력 필터의 배치 구조의 실시 여부가 확인될 수 있다. 또한, 일 실시 에에 따라, 상기 복수의 필터들 각각의 지정된 정격 용량은 스플리터로의 입력 전력이 각 분기를 통해 분배된 크기를 견디도록 설계되므로, 입력 전력을 상기 스플리터의 분기들의 개수로 나눈 값보다 크거나 같음을 통해, 스플리터 후단에 위치하는 저출력 필터의 배치 구조의 실시 여부가 확인될 수 있다.
도 4a 및 4b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터의 설계(design) 원리를 도시한다. 이하, 도 4a 및 도 4b 에서는 어레이 안테나의 서브-어레이가 3개의 안테나 엘리멘트들을 포함하는 예로 서술되었으나, 이는 본 개시의 실시 예들을 설명하기 위한 예일뿐, 본 개시의 권리범위를 제한하는 것으로 해석되지 않는다.
도 4a 및 도 4b를 참고하면, 전자 장치(400)은 전력 증폭기(401), 스플리터(405), 제1 안테나 엘리멘트(411), 제2 안테나 엘리멘트(413), 제3 안테나 엘리멘트(415), 제1 저출력 필터(431), 제2 저출력 필터(433), 및 제3 저출력 필터(435)를 포함할 수 있다. 전력 증폭기(401), 스플리터(405)는 도 3의 전력 증폭기(301), 스플리터(305)에 각각 대응하는 바, 도 3의 설명이 동일 또는 통상의 기술자에게 자명한 방식으로 전력 증폭기(401), 스플리터(405)에 각각 적용될 수 있다.
제1 저출력 필터(431)는 스플리터(405)와 제1 안테나 엘리멘트(411) 사이에 배치될 수 있다. 제2 저출력 필터(433)는 스플리터(405)와 제2 안테나 엘리멘트(413) 사이에 배치될 수 있다. 제3 저출력 필터(435)는 스플리터(405)와 제3 안테나 엘리멘트(415) 사이에 배치될 수 있다. M Watt의 출력을 처리하기 위해서, 각 필터는
Figure pat00003
Watt의 출력을 처리할 것이 요구될 수 있다. 여기서 N은 스플리터에 연결되는 필터들의 개수(혹은 스플리터에 연결되는 안테나 엘리멘트들의 개수, 서브-어레이의 안테나 엘리멘트들의 개수)를 의미할 수 있다. 도 3의 예시에서, 제1 저출력 필터(431), 제2 저출력 필터(433), 제3 저출력 필터(435) 각각은
Figure pat00004
Watt의 출력을 견디도록 정격 용량을 가질 수 있다.
스플리터(405)는 서브-어레이의 안테나 엘리멘트들을 분기(혹은 병합)하는 N-way 스플리터로서, 도 3에서는 3-way 스플리터가 예시된다. 일 실시 예예 따라, 스플리티(405)의 각 분기(branch)에 동일한 전기적 특성(예: 정격 용량)을 갖는 N 개의 저출력 필터들이 배치될 수 있다. 이 때,
Figure pat00005
Watt의 전력 제어 용량을 갖는 N 개의 저출력 필터들(예: BAW 필터들)로, M Watt의 전력 제어 용량을 갖는 고출력 필터(예: Metal Cavity filter)를 대체할 수 있다. 도 3에서 서술된 바와 같이, 스플리터(405) 후단에서, 스플리터(405)의 각 분기와 안테나 엘리멘트들 사이에 각 저출력 필터들이 배치되기 때문에, 저출력 필터는, 증폭기의 출력이 고출력이더라도 해당 전력이 분배되므로 신호의 수용이 가능하다.
스플리터에 의한 각 분기에 저출력 필터를 배치하게 되면, 필터의 배치로 인해 반사 신호가 발생할 수 있다. 필터가 부착되게 될 경우, RF 경로 입력 단에서의 반사 손실(Return loss)로 인해 성능이 열화될 우려가 있다. 기존 구조에서는 스플리터로 분기된 이후 안테나만 부착이 되므로, 안테나에서 반사되는 신호에 의해서만 반사 손실이 결정되었다. 그러나, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 배치 구조가 적용되면, 각 N개의 분기에 부착된 필터의 반사 신호와 안테나에서 반사되는 신호와 합쳐져 반사 손실로 인한 성능 열화가 증가할 수 있다. 따라서, 본 개시의 다양한 실시 예들은, 저출력 필터를 위한 분기 배치 구조에서 각 N개의 필터들에서 반사되는 신호를 제거하기 위한 설계 기술을 제안한다.
입사파(incident wave)(441)가 전력 증폭기(401)을 통해 인가되면, 반사파(reflected wave)(443)이 발생한다. 이 때, 반사 계수는 하기 수학식으로 정의될 수 있다.
Figure pat00006
여기서, 'Reflection Coefficient'는 반사 계수, I는 입사파(441), R은 반사파(443)을 나타낸다.
반사파(443)은 필터 단의 입력에 의한 필터 반사파(445)와 안테나 단의 입력에 의한 안테나 반사파(447)의 합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 반사파(443)은 하기의 수학식과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00007
여기서, Ftotal은 전체 필터 반사파(445), Atotal은 전체 안테나 반사파(447)를 나타낸다. Fi는 분기 i에 배치된 필터의 입력에 의한 반사파, Ai는 분기 i의 안테나의 입력에 의한 반사파, N은 분기들의 개수를 나타낸다. 이 때, 수학식 2는, 도 4a 혹은 도 4b에 도시된 예로써, 스플리터가 3개의 분기를 포함하는 경우(즉, N=3), 하기와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00008
일반적으로 스플리터에서 분기된 이후, 필터가 도 4a와 같이 동일하게 배치되는 경우에는 앞서 설명한 것과 같이 반사된 신호들이 모두 합쳐지게 된다. 하지만 N개의 반사되는 신호들의 위상(phase)을 인위적으로 조절한다면, N개의 신호들이 서로 상쇄될 수 있다. 따라서, 일 실시 예에 따라, 저출력 필터 배치 구조는, 반사 신호 상쇄를 위한 필터 배치를 포함할 수 있다.
스플리터에서 분기된 이후, 각 필터간 전기적 위상 차이가 존재한다. 스플리터에서 분기된 N개의 신호들이 각각 저출력 필터에서 반사되어 다시 스플리터쪽으로 입사할 때, 각 N개의 반사 신호의 합의 크기는 0이 되도록, 저출력 필터들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 각 필터간 전기적 위상 차이(
Figure pat00009
)가 360°(degree)/(2*N)이라면, 스플리터에서 분기된 N개의 신호들이 각각 저출력 필터에서 반사되어 다시 스플리터쪽으로 입사할 때, 각 N개의 반사 신호의 합의 크기는 0이 될 수 있다.
수학식 2에서 필터에 의한 반사파 성분을 위상 차이를 반영하여 표현하면 하기와 같다.
Figure pat00010
여기서, Ftotal은 전체 필터 반사파, F는 필터 반사파의 크기,
Figure pat00011
는 분기 i의 필터의 위상 변환을 나타낸다. 반사파는 필터 입력 단에서 반사되어 스플리터까지 되돌아오므로, 각 반사파는 총
Figure pat00012
의 차이를 위상 변화를 갖게된다. 이 때, 일 예로써, 각 분기에서 필터의 배치(예: 전송 선로)에 따른 위상 차이가
Figure pat00013
라면, 상기 수학식 4를 만족하기 위한 조건(이하, 위상 차이 조건)은 하기의 수학식일 수 있다.
Figure pat00014
여기서,
Figure pat00015
는 분기들 간 필터의 배치(예: 전송 선로)에 따른 위상 차이, N은 분기들의 개수를 나타낸다. 예를 들어, 스플리터에서 3개로 분기되는 경우, 반사 신호 상쇄를 위한 필터간 전기적 위상 차이 조건
Figure pat00016
는 60°가 된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 스플리터 분기된 이후 부터, 각 경로 별 필터의 배치를 위상 차이가
Figure pat00017
,
Figure pat00018
,
Figure pat00019
가 되도록 배치를 하면, 스플리터에서 분기되었다 각 필터에서 반사되어온 신호의 위상은
Figure pat00020
,
Figure pat00021
,
Figure pat00022
가 된다. 결국, 필터에서 반사된 3개의 신호들의 크기는 같고 위상은 각각 120°, 240°, 360°가 된다. 이러한 경우, 합쳐진 신호의 크기는 0으로, 상쇄된다. 이와 같이 필터간 전기적 위상 차이를 조절하게 되면, 정격 용량 보다 낮은 다수의 필터에 의한 반사신호를 상쇄할 수 있고 문제가 되었던 반사 손실로 인한 성능 열화를 해결할 수가 있다.
상술된 실시 예들에 따른 수학식을 고려할 때, 일부 실시 예들에서, 필터 삽입으로 인한 반사파의 합이 0임을 식별함으로써, 상술된 위상 차이를 고려한 필터 배치의 실시 여부가 확인될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 설계 상의 제약으로 인해 필터 반사파들이 모두 상쇄되지 않더라도 각 분기 상에 위상 차이로 인해 반사파가 일부 상쇄되는 경우, 본 개시의 위상 차이를 고려한 필터 배치의 실시 여부가 확인될 수 있다.
도 5a 및 5b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터의 설계의 예를 도시한다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 회로들은 도 3 및 도 4b를 통해 서술된 저출력 필터 배치의 예시일 뿐, 본 개시의 실시 예들을 제한하는 것으로 해석되지 않는다.
도 5a를 참고하면, 저출력 필터의 배치 구조(501)는 Y 형 부하(511)를 포함할 수 있다. 각 분기의 부하는 50 옴(Ohm)의 특성 임피던스를 포함할 수 있다. Y형 부하(511) 이후, 제1 분기는 임피던스 매칭(impedance matching)을 위한 제1 전송 선로(521) 및 제1 필터(531)를 포함할 수 있다. Y형 부하(511) 이후, 제2 분기는 임피던스 매칭을 위한 제2 전송 선로(523) 및 제2 필터(533)를 포함할 수 있다. Y형 부하(511) 이후, 제3 분기는 임피던스 매칭을 위한 제3 전송 선로(525) 및 제3 필터(535)를 포함할 수 있다.
필터로 인한 반사파 영향을 최소화하기 위하여, 각 전송 선로 및 필터의 배치가 위상 변환 합이 0이 되도록 설계될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 3-way 스플리터의 경우, 수학식 1 내지 수학식 5를 통해 언급된 바와 같이, 각 분기에 따른 위상 차이가 60도가 되도록 필터들이 배치될 수 있다. 각 분기에서, 서로 다른 전송 선로의 길이는 다른 위상 변환을 제공한다. 예를 들어, 제1 전송 선로(521)는 150°의 위상을 가질 수 있다. 제1 필터(531)에 의한 반사파는 300°의 위상 변환(즉, -60°)을 제공할 수 있다. 제2 전송 선로(523)는 90°의 위상을 가질 수 있다. 제2 필터(533)에 의한 반사파는 180°의 위상 변환을 제공할 수 있다. 제3 전송 선로(525)는 30°의 위상을 가질 수 있다. 제3 필터(535)에 의한 반사파는 60°의 위상 변환(즉, -60°)을 제공할 수 있다. 이를 통해, 제1 필터(531), 제2 필터(533), 제3 필터(535)에 의한 총 반사파는 0일 수 있다.
도 5b를 참고하면, 저출력 필터의 배치 구조(551)는 Δ형 부하(561)를 포함할 수 있다. 각 분기의 부하는 150 옴(Ohm)의 특성 임피던스를 포함할 수 있다. Δ형 부하(561) 이후, 제1 분기는 임피던스 매칭(impedance matching)을 위한 제1 전송 선로(521) 및 제1 필터(531)를 포함할 수 있다. Δ형 부하(561)이후, 제2 분기는 임피던스 매칭을 위한 제2 전송 선로(523) 및 제2 필터(533)를 포함할 수 있다. Δ형 부하(561) 이후, 제3 분기는 임피던스 매칭을 위한 제3 전송 선로(525) 및 제3 필터(535)를 포함할 수 있다. 도 5a와 동일한 동일한 원리로, 각 분기에 저출력 필터가 배치될 수 있다. 즉, 회로를 구성하는 일부 구성 요소들이 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 변경될 수 있다.
한편, 도 5a 및 도 5b에서는 각 분기에서의 전송 선로에 따른 위상 변환이 30°, 90°, 150°이었으나, 각각 45°, 105°, 165°이거나 각각 15°, 75°, 135° 등 동일한 원리 내에서 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다. 스플리터와 안테나 엘리멘트 사이에 배치되는 필터뿐만 아니라, 서브-어레이의 반사파 성분 중 필터에 의한 반사파 성분의 합이 0에 가까워짐에 따라, 본 개시의 실시 여부가 확인될 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 각 분기에서 서로 다른 거리 상에 필터가 배치됨으로써 본 개시의 실시 여부가 확인될 수 있다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터를 포함하는 안테나 장치(601)의 단면의 예를 도시한다. 도 6에서 저출력 필터는 BAW 필터(609)를 포함할 수 있다.
도 6을 참고하면, 전자 장치(601)는 안테나 보드(605)(예: AFU(antenna feeder system) 보드)를 포함할 수 있다. 안테나 보드(605) 상부면에 플레이트(603)이 위치할 수 있다. 일 예로, 플레이트(603)은 알루미늄으로 구성될 수 있다. 플레이트(603)는 개구부를 가질 수 있다. 플레이트(601)의 개구부를 통해, 안테나 보드(605) 상부면에 안테나 엘리멘트(610)이 실장될 수 있다. 도 6에서는 하나의 안테나 엘리멘트를 도시하였으나 복수의 안테나 엘리멘트들(혹은 복수의 서브-어레이들)이 포함되는 어레이 안테나가 안테나 보드(605) 상부면에 부착될 수 있다.
안테나 보드의 하부면에는 기판(607)이 배치된다. 기판(607)은 BAW 필터(609)가 부착될 수 있다. 인가되는 전기적 신호의 주파수가 특정 주파수에 가까워질수록 공명 현상에 따라 특정 탄성파가 발생할 수 있다. BAW 필터(609)는 특정 탄성파는 전극 사이로 신호를 통과시키기 위한 매개체 역학을 수행할 수 있다. 따라서, BAW 필터(609)는 특정 주파수의 신호를 선태적으로 통과시키는 기능을 수행할 수 있다. 기판(607)는 BAW 필터(609)와 함께, 인덕터(611)를 포함할 수 있다. 인덕터(611)는 고주파의 전기적 신호에 대한 생성, 증폭, 전달 등 처리를 위한 수동 소자로서 배치될 수 있다. 실드(shield)(613)는 기판(607)상에서 BAW 필터(609)를 전자기 차폐 특성을 확보하기 위해, BAW 필터(609)를 감싸는 하우징 형태로 배치될 수 있다. 실드(613)은 기판(607)에 물리적으로 결합되어, BAW 필터(609)의 압전층, 상하 전극들을 수용할 수 있다. 여기서, 수용이란 물리적 혹은 전기적 충격으로부터 보호하거나 대상이 외부로부터 받는 영향을 줄이는 것을 의미한다.
전자 장치(601)는 RU 보드(617)를 포함할 수 있다. RU 보드(617)는 안테나 보드(605)와 연결될 수 있다. RU 보드(617)의 상부면에 전력 증폭기(615)가 배치될 수 있다.
도 6에 도시된 단면 및 구조물들은 안테나 보드에 실장되는 저출력 필터를 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 개시의 배치 구조를 한정하는 것으로 해석되지 않는다. 예를 들어, 필터는 안테나 보드의 하부면이 아니라 별도의 PCB에 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, BAW 필터 양 옆에 인덕터 대신 능동 소자가 포함될 수도 있다. 또한, 다른 예를 들어, BAW 필터를 포함하는 실드(613) 대신 다른 하우징 구조물이 포함될 수도 있다.
도 7a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 장치의 서브-어레이(sub-array)의 예를 도시한다. 서브-어레이와 본 개시의 저출력 필터들 간의 관계의 예가 서술된다.
도 7a를 참고하면, 서브-어레이 구조(701)는 제1 안테나 엘리멘트(711), 제2 안테나 엘리멘트(713), 제3 안테나 엘리멘트(715)를 포함할 수 있다. 즉, 서브-어레이는 3x1 구조를 가질 수 있다. 각 안테나 엘리멘트는 2개의 서로 직교하는 극성을 갖는 크로스 폴 안테나 일 수 있다. 각 극성에 대응하는 안테나 엘리멘트들은 저출력 필터의 배치 구조에 연결될 수 있다. 여기서, 저출력 필터의 배치 구조는 스플리터(예: 3-way 스플리터)와 스플리터의 각 분기에 배치된 저출력 필터(예: BAW 필터)를 포함할 수 있다. 예를 들어, +45°에 대응하는 폴(pol)들은 제1 저출력 필터 배치 구조(720)와 연결될 수 있다. -45°에 대응하는 폴들은 제2 저출력 필터 배치 구조(730)와 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 도 6에서 언급된 바와 같이, 안테나 엘리멘트들은 각 서브-어레이의 극성에 대응하는 필터와 안테나 보드를 통해 연결될 수 있다. 서브-어레이를 위한 RF 경로 이전에, 안테나 엘리멘트와 스플리터 사이에 배치된 저출력 필터를 확인함으로써, 본 개시의 실시가 확인될 수 있다.
도 7b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 장치의 안테나 어레이(antenna array)의 예를 도시한다. 안테나 어레이는 복수의 서브-어레이들을 포함할 수 있다. 여기서, 각 서브-어레이는 도 7a의 서브-어레이 구조(701)를 예시한다. 일 실시 예에 따라, MMU는 도 7b과 같은 안테나 어레이를 포함할 수 있다.
도 7b를 참고하면, 안테나 어레이 구조(751)은 복수의 서브-어레이들을 포함할 수 있다. 복수의 서브-어레이는 수평 빔포밍 뿐만 아니라 수직(elevation) 빔포밍을 통해 지상뿐만 아니라 높은 건물에서도 서비스를 제공할 수 있다. 도 7b와 같이, 각 서브-어레이들이 2차원 적으로 배치되어 2차원의 어레이 안테나가 형성될 수 있다.
이처럼, 5G 통신의 데이터 용량을 향상시키기 위해, 서브-어레이들의 개수(즉, RF 경로들의 개수)가 증가하게 되고, 이를 위해 각 RF 경로를 위해 구성되는 필터의 크기가 소형화될수록 비용 절감 측면에서 유리하다. 뿐만 아니라, BAW 필터의 대량 생산으로 인해, 각 서브-어레이 연결 시 적은 오차가 달성될 수 있다. 적은 오차는 전체 어레이 안테나의 누적 손실을 최소화함으로써, 성능 향상의 효과 또한 제공할 수 있다. 다시 말해, 본 개시의 저출력 필터 배치 구조는 단일 서브-어레이의 고출력 필터를 대체할 뿐만 아니라, 다수의 서브-어레이들 각각에 배치됨으로써, 전체 송신 성능을 향상시키는 추가적인 효과를 제공할 수 있다.
MMU 장치는 다수의 서브-어레이들을 포함하는 형태로 안테나부를 구성할 수 있다. 이 때, MMU 장치에 구비된 필터들의 개수가, 복수의 서브-어레이들의 개수, 각 서브 어레이에 포함되는 안테나 엘리멘트들의 개수, 및 편파들의 수의 곱에 대응하는 경우, 본 개시의 배치 구조(적은 수의 고출력 필터 대신 다수의 저출력 필터들로 구현)의 실시가 확인될 수 있다. 일 예로, 이중 편파 안테나 엘리멘트의 경우, 편파들의 수는 2일 수 있다.
도 8a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터가 대체하고자 하는 고출력 필터의 정격 용량의 예를 도시한다. 고출력 필터는 금속 캐비티 필터를 예시한다.
도 8a를 참고하면, 안테나 구조(800)는 전력 증폭기(801), 고출력 필터(803), 스플리터(805), 제1 안테나 엘리멘트(811), 제2 안테나 엘리멘트(813), 제3 안테나 엘리멘트(815)를 포함할 수 있다. 고출력 필터(803)은 전력 증폭기(801) 이후, 스플리터(805) 전단에 배치될 수 있다. 따라서, 고출력 필터(803)는 10.5W의 입력을 수용할 수 있다. 이후, 스플리터(805)는 3-way 분배기로서, 각 안테나 엘리멘트에 입력된 신호를 분배할 수 있다. 고출력 필터(803)의 높은 수용 용량으로 인해 제품 제작 시 고성능이 요구되어, 대량의 서브-어레이들이 결합하는 어레이 형태의 안테나에 적합하지 않은 문제가 있다. 이를 해소하기 위해, 도 8b는 고출력 필터를 저출력 필터로 대체함과 동시에 전력 용량의 문제를 해소하기 위한 배치 구조가 서술된다.
도 8b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터의 정격 용량의 예를 도시한다. 여기서, 저출력 필터는 도 8a의 고출력 필터(803)을 대체하기 위한 필터로서, BAW 필터를 예시한다.
도 8b를 참고하면, 안테나 구조(850)는 전력 증폭기(801), 스플리터(805), 제1 안테나 엘리멘트(811), 제2 안테나 엘리멘트(813), 제3 안테나 엘리멘트(815), 제1 저출력 필터(831), 제2 저출력 필터(833), 및 제3 저출력 필터(835)를 포함할 수 있다. 스플리터(805)에 입력되는 전력이 10W이지만, 전력은 스플리터(805)에 의해 분배된다. 스플리터(805)의 각 분기에 분배되는 전력은 3.1W로, BAW 필터가 10W이 아닌 3.1W을 수용할 수 있다면, BAW 필터의 배치는 회로 동작에 문제를 야기하지 않는다. 즉, 전력 수용을 위하여, 저출력 필터가 스플리터 전단에 배치되는 것이 아니라, 스플리터의 각 분기의 후단에 배치될 수 있다.
스플리터의 분기에 따른 저출력 필터의 배치를 통해 금속 공진기 필터 보다 정격 용량이 작은 필터를 사용할 수가 있고, 이로 인해 정격 용량 이하의 필터의 장점으로서, 장비의 사이즈와 무게를 대폭 줄일 수 있다. 도 8b에서는 예시적으로 하나의 서브-어레이에 대응하는 안테나 구조가 서술되었으나, MMU와 같은 안테나 장비는 다수의 서브-어레이들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 32T32R(32개의 송신 안테나 포트들과 32개의 수신 안테나 포트들)의 경우, 도 8b의 안테나 구조(850)이 도 7b와 같이 32개로 구성될 수 있다. SAW/BAW와 같은 소형 필터를 사용할 경우, 별도의 튜닝이 필요하지 않고 반사파의 위상 변환을 고려한 필터 배치에 따라 반사 손실(return loss) 성능을 확보할 수 있기 때문에, 양산성이 증가하여 가격 측면에서 큰 절감 효과가 얻어질 수 있다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 저출력 필터의 설계에 따른 효과를 위한 그래프의 예를 도시한다. 효과는 입력 손실(insertion loss)과 반사 손실(return loss)로 표현된다. 입력 손실이란 해당 소자를 통과함에 따라 발생하는 손실을 의미하고, 반사 손실(return loss)이란 해당 소자의 입력 신호가 반사되어 돌아옴에 따라 발생하는 손실을 의미한다.
도 9를 참고하면, 제1 그래프(901) 및 제2 그래프(903)는 주파수와 삽입 손실 간의 관계를 나타낸다. 제1 그래프(901)는 단순히 도 4a와 같이 저출력 필터들의 위치가 동일한 경우, 주파수와 삽입 손실 간의 관계를 나타낸다. 제2 그래프(903)는 도 4b와 같이, 위상 변환을 이용하여 스플리터 후단에 저출력 필터가 배치되는 경우, 주파수와 삽입 손실 간의 관계를 나타낸다. 위상 변환을 통해, 필터 단의 입력으로 인한 각 반사파의 합이 0이 될 수 있다.
제1 그래프(901)의 가로축은 주파수, 세로축은 삽입 손실을 나타낸다. n은 분기되는 경로들의 수를 나타낸다. 제2 그래프(903)의 가로축은 주파수, 세로축은 삽입 손실을 나타낸다. n은 분기되는 경로들의 수를 나타낸다. 제1 그래프(901)와 제2 그래프(903)을 비교하면, 삽입 손실로 인한 영향은 위상 변환을 고려한 배치와 상관없이 동일한 것이 확인될 수 있다.
제3 그래프(905) 및 제4 그래프(907)는 주파수와 반사 손실 간의 관계를 나타낸다. 제3 그래프(905)는 단순히 도 4a와 같이 저출력 필터들의 위치가 동일한 경우, 주파수와 반사 손실 간의 관계를 나타낸다. 제4 그래프(905)는 도 4b와 같이, 위상 변환을 이용하여 스플리터 후단에 저출력 필터가 배치되는 경우, 주파수와 반사 손실 간의 관계를 나타낸다. 위상 변환을 통해, 필터 단의 입력으로 인한 각 반사파의 합이 0이 될 수 있다.
제3 그래프(905)의 가로축은 주파수, 세로축은 입력으로 인한 반사 손실(S11)를 나타낸다. 제4 그래프(907)의 가로축은 주파수, 세로축은 입력으로 인한 반사 손실(S11)을 나타낸다. 제3 그래프(905)와 제4 그래프(907)을 비교하면, 반사 손실이 약 10dB 정도 감소함이 확인될 수 있다. 도 5a 내지 도 5b와 같이, 전송 선로를 통한 위상 지연을 고려하여 각 필터를 배치함으로써, 저출력 필터 배치로 인한 반사파의 합이 모두 상쇄될 수 있다.
종래에는 서브-어레이에 입력되는 하나의 RF 경로에 1개의 고출력 필터를 사용하였다. 하나의 필터만으로 요구사항(requirements)의 정격 용량을 충족하였다. 그러나, 데이터 전송률을 높이고 높은 주파수 성능을 제어하기 위하여 빔포밍이 도입됨에 따라, 안테나 장치에 보다 많은 수의 필터들이 요구되고 있다. 고출력 필터는 사람의 스크류(screw)를 통한 튜닝 작업, 고성능을 위한 높은 비용 등 대량 생산에 적합하지 않기 때문에, 본 개시의 다양한 실시 예들은 BAW 필터와 같은 저출력 필터로 고출력 필터를 대체하기 위한 기술을 제안하였다.
다양한 실시 예들에 따른 필터 배치 구조는 정격 용량 이하의 필터이지만, 스플리터의 분기 이후 배치됨으로써, 전력에 대한 요구 사항을 충족시킬 수 있다. 구체적으로, 스플리터(혹은 분배기) 이후에 본 개시의 필터들이 부착됨으로써, 각 필터에 요구되는 정격 용량이 낮아지고, 이로 인해 소형의 저출력 필터가 금속 캐비티 필터와 같은 고출력 필터를 대체할 수 있게 된다. 또한, 높은 성능을 위한 고출력 필터와 달리 저출력 필터는 상대적으로 소형으로 생산이 가능한 바, 안테나 장비의 크기 또한 감소될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 반사파가 전달되는 전송 선로의 위상 차이가 각 분기마다 일정 간격으로 형성되도록 설계함으로써, 필터의 반사파들이 서로 상쇄될 수 있다. 이로 인해, 반사 손실로 인한 영향이 감소할 수 있다.
본 개시는 필터와 RF 회로(예: 전력 증폭기, 스플리터), 안테나 엘리멘트 간의 연결 구조를 예로 서술하였으나, 본 개시의 전자 장치는 대량의 안테나 엘리멘트들이 집적된 통신 장비를 그 대상으로 하는 바, 복수의 필터들이 연결되는 전자 장치 또한 본 개시의 일 실시 예로써 이해될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치의 일부 필터들은 종래의 고출력 필터 연결 구조(예: 도 2, 도 8a)를 가지고, 다른 일부 필터들은 제안되는 저출력 필터의 배치 구조(예: 도 3, 도 4a 내지 4b, 도 8b)를 가질 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 같은 저출력 필터라도 일부 서부 어레이에 대한 필터들은 반사 손실을 위한 반사파 위상 설계에 따라 배치되는 한편, 다른 일부 서부 어레이에 대한 필터들은 동일한 위치에 배치될 수도 있다.
본 개시의 실시 예들을 통해, 전력 증폭기, 필터, 그리고 안테나 엘리멘트들이 포함되는 배치 구조가 제안되었다. 이러한 구조를 포함하는 전자 장치 또한 본 개시의 실시 예로써 이해될 수 잇다. 전자 장치는 모뎀과 같은 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는, 기저대역(base band)의 디지털 송신신호를 송신 주파수로 상향 변환하는 상향 컨버터(up converter)와, 상향 변환된 디지털 송신 신호를 아날로그 RF 송신 신호로 변환하는 DAC(digital-to-analog converter)를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 프로세서는, 아날로그 RF 수신 신호를 디지털 수신 신호로 변환하는 ADC(analog-to-digital converter)와 디지털 수신 신호를 기저대역의 디지털 수신 신호로 변환하는 하향 컨버터(down converter)를 포함할 수 있다. 신호가 수신되는 경로에는, 전력 증폭기 대신 저전력 증폭기(low-noise amplifier, LNA)를 포함될 수도 있다.
본 개시에서 스플리터와 필터의 위치 관계를 설명하기 위하여 전단과 후단의 용어가 사용되었다. 이는 송신 기준의 관점에서 작성된 것으로, 전단이나 후단의 용어는 도면에 도시된 배치 구조를 설명하기 위해 사용된 용어일 뿐, 본 개시의 실시 예를 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 송신 동작뿐만 아니라 수신단을 위한 어레이 안테나에서도 본 개시의 실시 예가 적용될 수 있음은 물론이다. 수신되는 서브-어레이의 스플리터와 각 안테나 엘리멘트들 사이에 본 개시에서 제안하는 저출력 필터(예: BAW 필터)의 배치 또한 본 개시의 일 실시 예로써 이해될 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 신호를 방사하기 위한 장치에 있어서,
    전력 증폭기(power amplifier);
    복수의 안테나 엘리멘트들;
    상기 복수의 안테나 엘리멘트들 각각으로 분기(branch)시키기 위한 스플리터(splitter); 및
    복수의 필터들을 포함하고,
    상기 복수의 필터들 각각은, 상기 스플리터의 분기 상에 배치되는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 안테나 엘리멘트들은 제1 안테나 엘리멘트, 제2 안테나 엘리멘트, 제3 안테나 엘리멘트를 포함하고
    상기 복수의 필터들은 상기 제1 안테나 엘리멘트와 상기 스플리터 사이에 배치되는 제1 필터, 상기 제2 안테나 엘리멘트와 상기 스플리터 사이에 배치되는 제2 필터, 상기 제3 안테나 엘리멘트와 상기 스플리터 사이에 배치되는 제3 필터를 포함하는 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상가 복수의 안테나 엘리멘트들은 서브-어레이(sub-array)에 포함되고,
    상기 스플리터는, 상기 복수의 안테나 엘리멘트들 개수에 따른 N-way 분배기(divider)를 포함하는 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 필터들 각각의 지정된 정격 용량은, 상기 전력 증폭기로부터 상기 스플리터로의 입력 전력보다 낮은 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 복수의 필터들 각각의 지정된 정격 용량은, 상기 입력 전력을 상기 복수의 필터들의 개수로 나눈 값보다 크거나 같은 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 필터들은, 상기 복수의 필터들 각각으로의 입사파에 의한 반사파의 합의 크기가 최소화되도록 배치되는 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 필터들은, 상기 복수의 필터들 각각으로의 입사파에 의한 반사파의 합이 0이 되도록 배치되는 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 필터들은, 상기 복수의 필터들의 입사파들에 대한 반사파들 중 일부가 위상 차이로 인해 상쇄되도록 배치되는 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 필터들은, 상기 복수의 필터들을 위상 변환 순으로 나열했을 때, 인접 분기들 간 위상 차이가 하기의 수학식을 만족하는 전송 선로 상에 배치되는 장치.
    Figure pat00023

    여기서,
    Figure pat00024
    는 상기 위상 차이, N은 복수의 필터들의 개수를 나타낸다.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 안테나 엘리멘트들은 제1 안테나 엘리멘트, 제2 안테나 엘리멘트, 제3 안테나 엘리멘트를 포함하고,
    상기 복수의 필터들은, 상기 제1 안테나 엘리멘트와 상기 스플리터 사이에 배치되는 제1 필터, 상기 제2 안테나 엘리멘트와 상기 스플리터 사이에 배치되는 제2 필터, 상기 제3 안테나 엘리멘트와 상기 스플리터 사이에 배치되는 제3 필터를 포함하고,
    상기 제1 필터는 상기 스플리터로부터 제1 위상 변환을 야기하는 위치에 배치되고,
    상기 제2 필터는 상기 스플리터로부터 제2 위상 변환을 야기하는 위치에 배치되고,
    상기 제3 필터는 상기 스플리터로부터 제3 위상 변환을 야기하는 위치에 배치되고,
    상기 제1 위상 변환의 값과 상기 제2 위상 변환의 값의 차이는 60도이고,
    상기 제2 위상 변환의 값과 상기 제3 위상 변환의 값의 차이는 120도이고,
    상기 제1 위상 변환의 값과 상기 제3 위상 변환의 값의 차이는 180도인 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    PCB(printed circuit board)를 더 포함하고,
    상기 복수의 안테나 엘리멘트들은 상기 PCB의 상부면에 배치되고,
    상기 복수의 필터들은 상기 PCB의 하부면에 배치되는 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    RF(radio frequency) 신호를 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 더 포함하고,
    상기 RF 신호는 전력 증폭기 및 상기 스플리터를 통해, 상기 복수의 안테나 엘리멘트들 각각을 통해 방사되는 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 스플리터는 별도의 필터 없이 상기 전력 증폭기와 연결되고,
    상기 복수의 필터들 각각은, 상기 스플리터와 연결되는 장치.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 필터들 각각은, 다수의 안테나 엘리멘트들의 집합인 안테나 어레이(antenna array)의 신호 방사를 위한 BAW(bulk acoustic wave) 필터를 포함하는 장치.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 필터들은 탄성 필터 또는 세라믹 필터를 포함하고,
    상기 탄성 필터는 SAW(surface acoustic wave) 필터 또는 BAW(bulk acoustic wave) 필터를 포함하는 장치.
  16. MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치에 있어서,
    적어도 하나의 프로세서;
    복수의 전력 증폭기(power amplifier)들;
    복수의 서브-어레이들(sub-arrays)을 포함하는 안테나 어레이(antenna array); 및
    복수의 필터들을 포함하고,
    상기 복수의 서브-어레이들은 제1 서브-어레이를 포함하고,
    상기 제1 서브-어레이는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함하고,
    상기 복수의 안테나 엘리멘트들 각각에 특정 주파수 대역을 필터링하기 위한 필터가 배치되는 MMU 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 복수의 필터들의 개수는, 상기 복수의 서브-어레이들의 개수 및 상기 복수의 서브-어레이들 각각에 포함되는 안테나 엘리멘트들의 개수의 곱에 대응하는 MMU 장치.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 복수의 필터들 각각은 BAW(bulk acoustic wave) 필터를 포함하는 MMU 장치.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 필터의 정격 용량은, 상기 제1 서브-어레이의 RF(radio frequency) 경로에 입력되는 신호의 입력 전력보다 낮고, 상기 입력 전력을 상기 제1 서브-어레이의 안테나 엘리멘트들의 개수로 나눈 값보다는 큰 MMU 장치.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 복수의 서브-어레이들은 제2 서브-어레이를 포함하고,
    상기 제2 서브-어레이는, 스플리터를 통해 분기되는 제1 안테나 엘리멘트 와 제2 안테나 엘리멘트를 포함하고,
    상기 제1 안테나 엘리멘트에 대한 제1 필터와 상기 스플리터로부터 제1 거리는 상기 제2 안테나 엘리멘트에 대한 제2 필터와 상기 스플리터로부터의 제2 거리와 다른 MMU 장치.

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