KR20220050450A - 안테나 장치 - Google Patents

안테나 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220050450A
KR20220050450A KR1020200134152A KR20200134152A KR20220050450A KR 20220050450 A KR20220050450 A KR 20220050450A KR 1020200134152 A KR1020200134152 A KR 1020200134152A KR 20200134152 A KR20200134152 A KR 20200134152A KR 20220050450 A KR20220050450 A KR 20220050450A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vias
antenna patch
antenna
ground plane
along
Prior art date
Application number
KR1020200134152A
Other languages
English (en)
Inventor
소원욱
류정기
이원철
허영식
황금철
김남흥
김용석
Original Assignee
삼성전기주식회사
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사, 성균관대학교산학협력단 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020200134152A priority Critical patent/KR20220050450A/ko
Priority to US17/231,345 priority patent/US11894614B2/en
Priority to CN202111193243.8A priority patent/CN114389027A/zh
Publication of KR20220050450A publication Critical patent/KR20220050450A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0414—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
    • H01Q5/364—Creating multiple current paths
    • H01Q5/371—Branching current paths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

실시예에 따른 안테나 장치는 제1 방향과 제2 방향이 서로 교차하여 이루는 한 평면 상, 상기 제1 방향과 나란한 제1 변들과 상기 제2 방향과 나란한 제2 변들을 포함하는 그라운드 플레인, 제3 방향을 따라 상기 그라운드 플레인 위에 위치하는 유전층, 상기 제3 방향을 따라 상기 유전층 위에 위치하는 안테나 패치, 그리고 상기 그라운드 플레인에 연결되고, 상기 유전층의 적어도 일부분을 관통하는 복수의 비아들을 포함하고, 상기 제1 방향을 따라 측정한 제1 변들 각각의 길이는 상기 제2 방향을 따라 측정한 상기 제2 변들 각각의 길이보다 길 수 있다.

Description

안테나 장치{ANTENNA APPARATUS}
본 개시는 안테나 장치에 관한 것이다.
최근 5세대(5G) 통신을 포함하는 밀리미터웨이브(mmWave) 통신이 활발하게 연구되고 있으며, 이를 원활히 구현하는 안테나 장치의 상용화/표준화를 위한 연구도 활발히 진행되고 있다. 5세대(5G) 통신의 경우, 하나의 안테나로 여러 대역의 RF 신호를 송수신할 수 있는 다중 대역 안테나의 필요성이 높아지고 있다.
한편, 휴대용 전자 장치가 발전함에 따라, 전자 장치의 표시 영역인 화면의 크기가 커지고 이에 따라 안테나 등이 배치되는 비표시 영역인 베젤의 크기는 감소하고, 이에 따라 안테나가 설치될 수 있는 영역의 면적도 감소하게 된다.
실시예들은 좁은 영역에 배치될 수 있고, 안테나 성능을 높일 수 있는 안테나 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 상술한 목적으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있음이 자명하다.
실시예에 따른 안테나 장치는 제1 방향과 제2 방향이 서로 교차하여 이루는 한 평면 상, 상기 제1 방향과 나란한 제1 변들과 상기 제2 방향과 나란한 제2 변들을 포함하는 그라운드 플레인, 제3 방향을 따라 상기 그라운드 플레인 위에 위치하는 유전층, 상기 제3 방향을 따라 상기 그라운드 플레인과 중첩하는 안테나 패치, 그리고 상기 그라운드 플레인에 연결되고, 상기 유전층의 적어도 일부분을 관통하는 복수의 비아들을 포함하고, 상기 제3 방향을 따라, 상기 복수의 비아들의 가장자리는 상기 그라운드 플레인의 상기 제1 변들과 적어도 일부분 중첩할 수 있다.
상기 제1 방향을 따라 측정한 제1 변들 각각의 길이는 상기 제2 방향을 따라 측정한 상기 제2 변들 각각의 길이보다 길 수 있다.
상기 복수의 비아들은 상기 그라운드 플레인의 상기 제1 변들과 상기 제2 변들이 서로 교차하는 부분들에 인접하여 배치될 수 있다.
상기 복수의 비아들은 상기 제3 방향을 따라 상기 안테나 패치와 서로 중첩하지 않을 수 있다.
상기 안테나 패치는 상기 제3 방향을 따라 상기 유전층 위에 위치하는 제1 안테나 패치, 상기 제3 방향을 따라 상기 제1 안테나 패치와 중첩하는 제2 안테나 패치, 그리고 상기 제2 안테나 패치와 같은 층 위에 위치하고, 상기 제2 안테나 패치의 주변에 위치하는 제3 안테나 패치를 포함할 수 있고, 상기 복수의 비아들은 상기 제3 방향을 따라 상기 제1 안테나 패치 및 상기 제2 안테나 패치와 중첩하지 않을 수 있다.
상기 안테나 장치는 상기 제3 방향을 따라 상기 유전층의 적어도 일부분을 관통하고, 상기 한 평면 상, 상기 그라운드 플레인의 중심으로부터 상기 제2 방향과 상기 제1 방향을 따라 이격되는 제1 피드 비아와 제2 피드 비아를 더 포함할 수 있고, 상기 제1 피드 비아에 인가되는 전기 신호에 의해, 제1 편파 신호가 송수신될 수 있고, 상기 제2 피드 비아에 인가되는 전기 신호에 의해, 제2 편파 신호가 송수신될 수 있다.
상기 안테나 장치는 상기 그라운드 플레인에 연결되고, 상기 유전층의 적어도 일부분을 관통하고, 상기 복수의 비아들과 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 이격되어 배치되어 있는 복수의 제1 비아들을 더 포함할 수 있다.
상기 제3 방향을 따라 상기 복수의 제1 비아들의 가장자리는 상기 그라운드 플레인의 상기 제1 변들과 적어도 일부분 중첩할 수 있다.
상기 복수의 제1 비아들은 상기 제3 방향을 따라 상기 제1 안테나 패치 및 상기 제2 안테나 패치와 중첩하지 않을 수 있고, 상기 복수의 제1 비아들은 상기 제3 방향을 따라 상기 제3 안테나 패치와 적어도 일부분 중첩할 수 있다.
상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 서로 교차하여 이루는 상기 한 평면 상, 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 상기 복수의 비아들과 복수의 제1 비아들 사이의 제1 간격은 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 상기 복수의 제1 비아들과 상기 안테나 패치 사이의 최소 간격보다 크지 않을 수 있다.
상기 유전층은 상기 제1 방향과 나란한 제1 가장자리와 제2 방향과 나란한 제2 가장자리를 포함할 수 있고, 상기 제1 가장자리의 제1 폭은 상기 제2 가장자리의 제2 폭보다 클 수 있다.
실시예에 따른 안테나 장치는 제1 방향과 제2 방향이 서로 교차하여 이루는 한 평면 상, 상기 제1 방향과 나란한 제1 변들과 상기 제2 방향과 나란한 제2 변들을 포함하는 그라운드 플레인, 제3 방향을 따라 상기 그라운드 플레인과 중첩하는 유전층, 상기 제3 방향을 따라 상기 그라운드 플레인과 중첩하는 안테나 패치, 상기 유전층의 적어도 일부분을 관통하고, 상기 그라운드 플레인에 연결된 복수의 제1 비아들, 상기 제1 방향을 따라 상기 복수의 제1 비아들과 이격되어 위치하는 복수의 제2 비아들을 포함하고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 서로 교차하여 이루는 상기 한 평면 상, 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 상기 복수의 제1 비아들과 복수의 제2 비아들 사이의 제1 간격은 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 상기 복수의 제2 비아들과 상기 안테나 패치 사이의 최소 간격보다 크지 않을 수 있다.
상기 제3 방향을 따라 상기 복수의 제1 비아들의 가장자리는 상기 그라운드 플레인의 상기 제1 변들과 적어도 일부분 중첩할 수 있고, 상기 제3 방향을 따라 상기 복수의 제2 비아들의 가장자리는 상기 그라운드 플레인의 상기 제1 변들과 적어도 일부분 중첩할 수 있다.
상기 유전층은 상기 제1 방향과 나란한 제1 가장자리와 상기 제2 방향과 나란한 제2 가장자리를 포함하고, 상기 제1 가장자리의 제1 폭은 상기 제2 가장자리의 제2 폭보다 클 수 있고, 상기 제1 방향을 따라 측정한 제1 변들 각각의 길이는 상기 제2 방향을 따라 측정한 상기 제2 변들 각각의 길이보다 길 수 있다.
실시예들에 따른 안테나 장치는 좁은 영역에 배치될 수 있고, 그 성능이 높아질 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있음이 자명하다.
도 1은 한 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 안테나 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 안테나 장치의 단면도이다.
도 4는 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 5는 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 6은 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 7은 다른 한 실시예에 따른 안테나 장치의 단면도이다.
도 8은 다른 한 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도이다.
도 9는 도 8의 안테나 장치의 평면도이다.
도 10은 도 8의 안테나 장치의 단면도이다.
도 11은 도 8의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 12는 도 8의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 13은 도 8의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 14는 다른 한 실시예에 따른 안테나 장치의 단면도이다.
도 15는 한 실시예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 기기를 도시한 간략도이다.
도 16 및 도 17은 한 실험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
도 18은 한 실험예에 따른 결과를 도시한 도면이다.
도 19 및 도 20은 한 실험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
도 21 내지 도 23은 한 실험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
도 24는 한 실험예에 따른 결과를 도시한 도면이다.
도 25는 한 실험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
도 26은 한 실험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
도 27 및 도 28은 한 실험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
도 29는 한 실험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "연결된다"라고 할 때, 이는 둘 이상의 구성요소가 직접적으로 연결되는 것만을 의미하는 것이 아니고, 둘 이상의 구성요소가 다른 구성요소를 통하여 간접적으로 연결되는 것, 물리적으로 연결되는 것뿐만 아니라 전기적으로 연결되는 것, 또는 위치나 기능에 따라 상이한 명칭들로 지칭되었으나 일체인 것을 의미할 수 있다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "커플링(coupling)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 또는 물리적으로 커플링"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 또는 비접촉 커플링"되어 있는 경우를 포함한다.
도 1 내지 도 6을 참고하여, 한 실시예에 따른 안테나 장치(100)에 대하여 설명한다. 도 1은 한 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 안테나 장치의 평면도이고, 도 3은 도 1의 안테나 장치의 단면도이고, 도 4는 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이고, 도 5는 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이고, 도 6은 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 한 실시예에 따른 안테나 장치(100)는 제1 피드 비아(feed via)(121a) 및 제2 피드 비아(121b), 제1 안테나 패치(130), 제2 안테나 패치(140) 및 제3 안테나 패치(150), 그리고 복수의 제1 비아들(110)을 포함한다.
안테나 장치(100)는 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 교차하여 이루는 평면과 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 직교하는 제3 방향(DR3)으로 확장된 제1 유전층(210)과 제3 방향(DR3)을 따라 제1 유전층(210) 위에 위치하는 제2 유전층(220), 그리고 제3 방향(DR3)을 따라 제1 유전층(210) 아래에 위치하는 그라운드 플레인(201)을 더 포함한다.
제1 유전층(210)은 3.55의 유전 상수, 0.004의 손실 탄젠트, 그리고 400㎛의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2 유전층(220)은 유전율 3.55 및 손실 탄젠트 0.004의 프리프레그(prepreg) 유전체로 이루어진 복수의 층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 안테나 패치(130), 제2 안테나 패치(140), 제3 안테나 패치(150)는 제2 유전층(220)을 이루는 복수의 층들 사이에 위치하고, 제1 안테나 패치(130)와 제2 안테나 패치(140)는 제3 방향(DR3)을 따라 서로 중첩하고, 제3 안테나 패치(150)는 제2 안테나 패치(140)와 같은 층 위에 위치하고, 제2 안테나 패치(140)의 측면에 위치하여, 제2 안테나 패치(140)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 안테나 패치(130)는 드라이븐 패치(driven patch)일 수 있고, 제2 안테나 패치(140)는 디렉터(director)일 수 있고, 제3 안테나 패치(150)는 기생 패치(parasitic patch)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 유전층(210)은 제1 방향(DR1)으로 제1 폭(d1)을 가지고, 제2 방향(DR2)으로 제2 폭(d2)을 가질 수 있고, 제1 폭(d1)은 제2 폭(d2)보다 클 수 있다. 이와 유사하게, 그라운드 플레인(201)은 제1 방향(DR1)으로 제3 폭(d3)을 가지고, 제2 방향(DR2)으로 제4 폭(d4)을 가질 수 있고, 제3 폭(d3)은 제4 폭(d4)보다 클 수 있다.
복수의 제1 비아들(110)은 그라운드 플레인(201)에 연결된다.
제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 서로 교차하여 이루는 한 평면 상, 복수의 제1 비아들(110)은 그라운드 플레인(201)의 네 개의 꼭지점에 인접하여 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 제1 비아들(110)은 그라운드 플레인(201)의 제1 방향(DR1)과 나란한 두 개의 제1 변(201a)과 제2 방향(DR2)과 나란한 두 개의 제2 변(201b)이 각기 교차하여 이루는 코너 부분에 인접하여 배치될 수 있다.
복수의 제1 비아들(110)의 가장자리는 제3 방향(DR3)을 따라 그라운드 플레인(201)의 제1 변(201a)과 적어도 일부분 중첩할 수 있다. 또한, 복수의 제1 비아들(110)의 가장자리는 제3 방향(DR3)을 따라 그라운드 플레인(201)의 제2 변(201b)과 적어도 일부분 중첩할 수 있다.
복수의 제1 비아들(110)은 제3 방향(DR3)을 따라 안테나 패치들(130, 140, 150)과 중첩하지 않을 수 있다.
복수의 제1 비아들(110)은 제1 유전층(210)을 관통하고, 복수의 제1 비아들(110)에 연결되어 제1 유전층(210) 위에 위치하는 제1 확장부들(111)을 포함할 수 있다.
제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b)는 제1 유전층(210), 그리고 제2 유전층(220)의 적어도 일부분을 관통할 수 있다. 또한, 제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b)는 그라운드 플레인(201)에 형성된 제1 홀(11a) 및 제2 홀(11b)을 통해 그라운드 플레인(201)과 연결되지 않고, 그라운드 플레인(201)을 관통할 수 있다.
도 1 및 도 2와 함께 도 3을 참고하면, 제2 유전층(220)은 제3 방향(DR3)을 따라 제1 유전층(210) 위에 위치하고, 제2 유전층(220)은 제3 방향(DR3)을 따라 순서대로 위치하는 제1 층(220a), 제2 층(220b), 제3 층(220c), 제4 층(220d), 제5 층(220e), 제6 층(220f), 제7 층(220g)을 포함할 수 있다.
제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b)는 제1 유전층(210)을 관통하고, 제1 유전층(210) 위에 위치하는 제1 피드 패턴(122a)과 제2 피드 패턴(122b)과 연결된다. 제1 피드 패턴(122a)과 제2 피드 패턴(122b)은, 제1 피드 패턴(122a)과 제2 피드 패턴(122b)으로부터 제3 방향(DR3)으로 확장되어 제2 유전층(220)의 제1 층(220a), 제2 층(220b), 제3 층(220c) 및 제4 층(220d)을 관통하는, 제3 피드 패턴(123a) 및 제4 피드 패턴(123b)과 연결된다.
도 3과 함께 도 4를 참고하면, 제3 피드 패턴(123a) 및 제4 피드 패턴(123b)의 상면은 제1 안테나 패치(130)에 형성된 제3 홀(131a) 및 제4 홀(131b) 내에 위치할 수 있고, 이에 의해 제3 피드 패턴(123a) 및 제4 피드 패턴(123b)은, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 교차하여 이루는 한 평면 상, 제1 안테나 패치(130)의 측면에 위치하여 제1 안테나 패치(130)와 측면으로 중첩할 수 있다.
제1 유전층(210) 위에 위치하는 제1 피드 패턴(122a) 및 제2 피드 패턴(122b)은 제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b)에 연결되어, 제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b)로부터 전기 신호를 인가 받고, 제3 피드 패턴(123a) 및 제4 피드 패턴(123b)은 제1 피드 패턴(122a) 및 제2 피드 패턴(122b)에 연결되어, 제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b)와 제1 피드 패턴(122a) 및 제2 피드 패턴(122b)을 통해 전기 신호를 인가 받을 수 있다.
제3 피드 패턴(123a) 및 제4 피드 패턴(123b)에 전기 신호가 인가되면, 제3 피드 패턴(123a) 및 제4 피드 패턴(123b)은 제1 안테나 패치(130)와 커플링되어, 제1 안테나 패치(130)에 전기 신호를 전달한다. 제1 안테나 패치(130)와 제3 피드 패턴(123a) 및 제4 피드 패턴(123b)이 서로 이격되어 커플링되어 급전하는 방식을 용량 결합 급전(capacitive coupled feed) 방식이라고 한다.
제1 안테나 패치(130)의 평면 형태는 사각형의 네 코너부가 사각형 형태로 제거된 다각형 형태일 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 패치(130)는 한 변의 길이가 제1 길이(da1)인 사각형의 네 꼭지점 부분에서 한 변의 길이가 제2 길이(da2)인 사각형 부분이 제거되어, 12개의 모서리를 가지는 다각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 제2 길이(da2)는 제1 길이(da1)의 약 1/4 이하일 수 있다. 이처럼, 제1 안테나 패치(130)가 다각형 형태의 평면 형태를 가짐으로써, 제1 안테나 패치(130)의 가장자리를 따라 흐르는 전류의 경로가 길어질 수 있고, 제1 안테나 패치(130)의 크기를 크게 하지 않으면서도 충분한 전류 경로를 확보하여 전류에 의한 RF 신호의 강도를 높일 수 있다.
도 3과 함께 도 5를 참고하면, 제2 안테나 패치(140)와 제3 안테나 패치(150)는 제2 유전층(220)의 제5 층(220e) 위에 위치하고, 제2 안테나 패치(140)는 제3 방향(DR3)을 따라 제1 안테나 패치(130)와 중첩한다.
제1 안테나 패치(130)에 전기 신호를 전달되면, 제1 안테나 패치(130)와 제2 안테나 패치(140)는 커플링되고, 커플링에 의해 제2 안테나 패치(140)에 전기 신호가 전달된다.
제2 안테나 패치(140)의 평면 형태는 제1 안테나 패치(130)와 유사하게 사각형의 네 코너부가 사각형 형태로 제거된 다각형 형태일 수 있다. 예를 들어, 제2 안테나 패치(140)는 한 변의 길이가 제1 길이(db1)인 사각형의 네 모서리 부분에서 한 변의 길이가 제2 길이(db2)인 사각형 부분이 제거된 12개의 모서리를 가지는 평면 형태를 가질 수 있다. 제2 길이(db2)는 제1 길이(db1)의 약 1/4 이하일 수 있다. 이처럼, 제2 안테나 패치(140)가 다각형 형태의 평면 형태를 가짐으로써, 제2 안테나 패치(140)의 가장자리를 따라 흐르는 전류의 경로가 길어질 수 있고, 제2 안테나 패치(140)의 크기를 크게 하지 않으면서도 충분한 전류 경로를 확보하여 전류에 의한 RF 신호의 강도를 높일 수 있다.
제3 안테나 패치(150)는 제2 안테나 패치(140)의 주변에 위치하여 제2 안테나 패치(140)를 둘러싸도록 배치되고, 제2 안테나 패치(140)와 제3 안테나 패치(150)는 함께 대략 사각형 형태의 평면 형태를 이룬다. 제2 안테나 패치(140)와 제3 안테나 패치(150)는 일정한 간격(dc1)을 이루도록 이격될 수 있다.
제3 안테나 패치(150)는 제2 안테나 패치(140)와 추가적인 커플링을 이루고, 이에 의해, 제2 안테나 패치(140)와 제3 안테나 패치(150)는 추가 임피던스를 형성할 수 있어, 제2 안테나 패치(140)의 크기를 크게 하지 않으면서도 안테나 패치들(130, 140)의 대역폭을 넓힐 수 있다.
제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b), 제1 피드 패턴(122a) 및 제2 피드 패턴(122b), 그리고 제3 피드 패턴(123a) 및 제4 피드 패턴(123b)을 통해 전기 신호를 인가 받은 제1 안테나 패치(130), 제2 안테나 패치(140) 및 제3 안테나 패치(150)는 RF 신호를 송수신할 수 있다.
안테나 장치(100)는 제1 피드 비아(121a)에 의해 인가된 전기 신호를 통해 제1 편파(polarization)의 RF 신호를 송수신할 수 있고, 제2 피드 비아(121b)에 의해 인가된 전기 신호를 통해 제2 편파의 RF 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 편파의 RF 신호는 수직 편파(vertical polarization)일 수 있고, 제2 편파 RF 신호는 수평 편파(horizontal polarization)일 수 있다.
도 6을 참고하면, 제1 피드 비아(121a)는 그라운드 플레인(201)의 중심(C)으로부터 제2 방향(DR2)을 따라 이격되고, 제2 피드 비아(121b)는 그라운드 플레인(201)의 중심(C)으로부터 제1 방향(DR1)을 따라 이격되고, 그라운드 플레인(201)의 중심(C)으로부터 제1 피드 비아(121a)의 중심까지는 간격(d11)은 그라운드 플레인(201)의 중심(C)으로부터 제2 피드 비아(121b)의 중심까지의 간격(d12)과 거의 같을 수 있다. 또한, 그라운드 플레인(201)의 중심(C)으로부터 제1 피드 비아(121a)의 중심을 이은 가상의 선과 그라운드 플레인(201)의 중심(C)으로부터 제2 피드 비아(121b)의 중심을 이은 가상의 선은 서로 수직일 수 있다. 이처럼, 서로 다른 편파의 RF 신호를 전달하는 제1 피드 비아(121a)와 제2 피드 비아(121b)를 배치하여, 서로 다른 편파의 RF 신호 사이의 영향을 감소시킬 수 있다.
한편, 안테나 장치(100)는 전자 장치에 장착되고, 전자 장치의 베젤의 크기가 감소하면서, 안테나 장치(100)는 전자 장치의 전면이 아닌 베젤의 측면에 장착된다. 전자 장치의 두께가 얇아짐에 따라, 안테나 장치(100)가 장착되는 베젤의 측면의 두께도 얇아지게 되고, 이에 의해 안테나 장치(100)의 제2 방향(DR2)의 폭이 감소할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 안테나 장치(100)의 제2 방향(DR2)의 폭이 감소하게 되고, 이에 따라 제1 유전층(210)의 제1 방향(DR1)과 나란한 제1 폭(d1) 보다 제2 방향(DR2)과 나란한 제2 폭(d2)이 작을 수 있다.
또한, 이와 유사하게, 그라운드 플레인(201)의 제1 방향(DR1)과 나란한 두 개의 제1 변(201a)의 제3 폭(d3)보다 제2 방향(DR2)과 나란한 두 개의 제2 변(201b)의 제4 폭(d4)이 작을 수 있다.
그라운드 플레인(201)은 안테나 패치(130, 140, 150)에 전달된 전기 신호의 반사체의 역할을 한다.
제1 피드 비아(121a)는 제1 유전층(210)의 가장자리 중 제1 방향(DR1)과 나란한 가장자리에 인접하여 배치되고, 제2 피드 비아(121b)는 제1 유전층(210)의 가장자리 중 제2 방향(DR2)과 나란한 가장자리에 인접하여 배치되며, 이에 의해 제1 피드 비아(121a)를 통해 인가된 전기 신호는 대체로 제2 방향(DR2)과 나란한 방향으로 전파될 수 있고, 제2 피드 비아(121b)를 통해 인가된 전기 신호는 대체로 제1 방향(DR1)과 나란한 방향으로 전파될 수 있다. 따라서, 제1 피드 비아(121a)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제1 리턴 전류 경로(return current path)는 대체로 제2 방향(DR2)과 나란할 수 있고, 제2 피드 비아(121b)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제2 리턴 전류 경로는 대체로 제1 방향(DR1)과 나란할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 안테나 장치(100)의 제2 방향(DR2)의 폭이 감소하게 됨에 따라, 그라운드 플레인(201)의 제1 방향(DR1)과 나란한 제3 폭(d3)보다 제2 방향(DR2)과 나란한 제4 폭(d4)이 작음으로써, 제2 피드 비아(121b)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제2 리턴 전류 경로에 비하여, 제1 피드 비아(121a)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제1 리턴 전류 경로가 짧아질 수 있다. 이에 의해, 안테나 장치(100)의 제1 편파 RF 신호의 반사 계수 특성이 낮아질 수 있고, 이에 의해 안테나 장치(100)의 제1 편파 RF 신호의 대역폭이 낮아질 수 있다.
그러나, 실시예에 따른 안테나 장치(100)는 복수의 제1 비아들(110)을 포함하고, 복수의 제1 비아들(110)은 그라운드 플레인(201)에 연결된다. 이에 의해 복수의 제1 비아들(110)은 추가적인 그라운드 플레인(201)의 제1 리턴 전류 경로를 제공할 수 있다.
실시예에 따른 안테나 장치(100)의 복수의 제1 비아들(110)은 그라운드 플레인(201)의 제1 방향(DR1)과 나란한 두 개의 제1 변(201a)과 제2 방향(DR2)과 나란한 두 개의 제2 변(201b)이 서로 교차하여 이루는 코너 부분에 인접하여 배치될 수 있고, 복수의 제1 비아들(110)의 가장자리는 제3 방향(DR3)을 따라 그라운드 플레인(201)의 제1 변(201a)과 적어도 일부분 중첩할 수 있다.
이처럼, 복수의 제1 비아들(110)이 그라운드 플레인(201)의 네 개의 코너 부분에서 그 가장자리가 그라운드 플레인(201)의 변과 적어도 일부분 중첩하도록 배치됨으로써, 제2 방향(DR2)을 따라 서로 마주하는 두 개의 제1 비아들(110)과 그라운드 플레인(201)을 통한 추가적인 제1 리턴 전류 경로가 길어질 수 있다.
또한, 복수의 제1 비아들(110)이 그라운드 플레인(201)의 네 개의 코너 부분에서 그 가장자리가 그라운드 플레인(201)의 변과 적어도 일부분 중첩하도록 배치됨으로써, 복수의 제1 비아들(110)과 안테나 패치들(130, 140, 150) 사이의 이격 간격이 넓어지고, 이에 의해 복수의 제1 비아들(110)과 안테나 패치들(130, 140, 150) 사이의 추가적인 커플링에 의한 영향이 감소할 수 있어, 이러한 추가적인 커플링이 안테나 장치(100)의 공진 패턴에 주는 영향을 감소시킬 수 있다.
만일 복수의 제1 비아들(110)의 가장자리가 그라운드 플레인(201)의 변과 중첩하지 않도록, 그라운드 플레인(201)의 가장자리로부터 일정 간격 이격되어 배치될 경우, 제2 방향(DR2)을 따라 서로 마주하는 두 개의 제1 비아들(110) 사이의 간격이 좁아지게 되고, 이에 의해 제1 비아들(110)과 그라운드 플레인(201)을 통한 추가적인 제1 리턴 전류 경로도 짧아지게 된다.
또한, 만일 복수의 제1 비아들(110)이 그라운드 플레인(201)의 네 개의 코너 부분에서 그 가장자리가 그라운드 플레인(201)의 변과 중첩하지 않도록, 그라운드 플레인(201)의 가장자리로부터 일정 간격 이격되어 배치될 경우, 복수의 제1 비아들(110)과 안테나 패치들(130, 140, 150) 사이의 이격 간격이 상대적으로 좁아지고, 복수의 제1 비아들(110)과 안테나 패치들(130, 140, 150) 사이의 추가적인 커플링에 의한 영향에 의해 안테나 장치(100)의 공진 패턴에 영향을 줄 수 있다.
이처럼, 실시예에 따른 안테나 장치(100)는 그라운드 플레인(201)의 네 개의 코너 부분에서 그 가장자리가 그라운드 플레인(201)의 변과 적어도 일부분 중첩하도록 배치된 복수의 제1 비아들(110)을 포함함으로써, 상대적으로 짧은 리턴 전류 경로를 가지는 제1 편파 RF 신호에 추가적인 리턴 전류 경로를 제공하여, 안테나 장치(100)의 제1 편파 RF 신호의 대역폭 감소를 방지할 수 있고, 복수의 제1 비아들(110)과 안테나 패치들(130, 140, 150) 사이의 추가적인 커플링에 의한 영향을 줄여 안테나 장치(100)의 공진 패턴 변화에 의한 안테나 장치(100)의 성능 저하를 방지할 수 있다.
다시 도 3을 참고하면, 안테나 장치(100)는 제3 방향(DR3)을 따라 제1 유전층(210) 아래에 위치하는 제3 유전층(230)을 더 포함하고, 제3 유전층(230)은 복수의 층들을 포함할 수 있다. 안테나 장치(100)는 제3 유전층(230)의 복수의 층들 사이에 위치하는 그라운드 플레인(201)과, 피드 층(202, 203), 도전층(204) 등을 더 포함할 수 있다. 안테나 장치(100)의 제1 유전층(210) 아래에 위치하는 층들은 설계에 따라 변경 가능하다.
그러면, 도 1 및 도 2, 도 4 내지 도 6과 함께 도 7을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 안테나 장치(100a)에 대하여 설명한다. 앞서 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(100)와 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나 장치(100a)는 제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b)와 복수의 제1 비아들(110)의 아래에 위치하는 복수의 패드들(21, 22, 23)과 복수의 패드들(21, 22, 23) 아래에 위치하는 복수의 연결 부재(31, 32, 33)를 포함한다. 복수의 연결 부재(31, 32, 33)는 솔더 볼(solder ball), 핀(pin), 또는 랜드(land)일 수 있다.
본 실시예에 따른 안테나 장치(100a)는 제3 방향(DR3)을 따라 제1 유전층(210) 아래에 위치하고, 그라운드 플레인(201)을 포함하는 연결 기판(20)을 더 포함할 수 있다.
제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b)와 복수의 제1 비아들(110)은 복수의 패드들(21, 22, 23) 및 복수의 연결 부재(31, 32, 33)를 통해, 연결 기판(20)과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에 따른 안테나 장치(100a)는 앞서 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(100)와 달리, 그라운드 플레인(201)을 포함하는 연결 부재(20)와 별개의 독립적 구조일 수 있다.
앞서 도 1 내지 도 6을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(100)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 안테나 장치(100a)에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 8 내지 도 13을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 안테나 장치(100b)에 대하여 설명한다. 도 8은 다른 한 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도이고, 도 9는 도 8의 안테나 장치의 평면도이고, 도 10은 도 8의 안테나 장치의 단면도이다. 도 11은 도 8의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이고, 도 12는 도 8의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이고, 도 13은 도 8의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 8 내지 도 13을 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나 장치(100b)는 앞서 도 1 내지 도 6을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(100)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
도 8 내지 도 13을 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나 장치(100b)는 제1 피드 비아(feed via)(121a) 및 제2 피드 비아(121b), 제1 안테나 패치(130), 제2 안테나 패치(140) 및 제3 안테나 패치(150), 그리고 복수의 제1 비아들(110) 및 복수의 제2 비아들(110a)을 포함한다.
안테나 장치(100b)는 제1 유전층(210)과 제3 방향(DR3)을 따라 제1 유전층(210) 위에 위치하는 제2 유전층(220), 그리고 제3 방향(DR3)을 따라 제1 유전층(210) 아래에 위치하는 그라운드 플레인(201)을 더 포함한다.
제1 안테나 패치(130), 제2 안테나 패치(140), 제3 안테나 패치(150)는 제2 유전층(220)을 이루는 복수의 층들 사이에 위치하고, 제1 안테나 패치(130)와 제2 안테나 패치(140)는 제3 방향(DR3)을 따라 서로 중첩하고, 제3 안테나 패치(150)는 제2 안테나 패치(140)의 측면에 위치하여, 제2 안테나 패치(140)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
제1 유전층(210)은 제1 방향(DR1)으로 제1 폭(d1)을 가지고, 제2 방향(DR2)으로 제2 폭(d2)을 가질 수 있고, 제1 폭(d1)은 제2 폭(d2)보다 클 수 있다. 이와 유사하게, 그라운드 플레인(201)은 제1 방향(DR1)으로 제3 폭(d3)을 가지고, 제2 방향(DR2)으로 제4 폭(d4)을 가질 수 있고, 제3 폭(d3)은 제4 폭(d4)보다 클 수 있다.
복수의 제1 비아들(110)은 그라운드 플레인(201)의 네 개의 꼭지점에 인접하여 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 제1 비아들(110)은 그라운드 플레인(201)의 제1 방향(DR1)과 나란한 두 개의 제1 변(201a)과 제2 방향(DR2)과 나란한 두 개의 제2 변(201b)이 서로 교차하여 이루는 코너 부분에 인접하여 배치될 수 있다.
복수의 제1 비아들(110)의 가장자리는 제3 방향(DR3)을 따라 그라운드 플레인(201)의 제1 변(201a) 및 제2 변(201b)과 적어도 일부분 중첩할 수 있다.
복수의 제1 비아들(110)은 제3 방향(DR3)을 따라 안테나 패치들(130, 140, 150)과 중첩하지 않을 수 있다.
복수의 제2 비아들(110a)은 제1 방향(DR1)을 따라 복수의 제1 비아들(110)과 이격되도록 복수의 제2 비아들(110a)에 인접하여 배치되고, 그라운드 플레인(201)의 제1 방향(DR1)과 나란한 두 개의 제1 변(201a)에 인접하여 배치된다. 복수의 제2 비아들(110a)의 가장자리는 제3 방향(DR3)을 따라 그라운드 플레인(201)의 제1 변(201a)과 적어도 일부분 중첩할 수 있다.
복수의 제2 비아들(110a)은 제3 방향(DR3)을 따라 제3 안테나 패치(150)와 적어도 일부분 중첩할 수 있으나, 제1 안테나 패치(130) 및 제2 안테나 패치(140)와는 중첩하지 않는다. 그러나, 복수의 제2 비아들(110a)은 제3 안테나 패치(150)와 중첩하지 않을 수도 있다.
제1 유전층(210) 위에 위치하는 제1 피드 패턴(122a) 및 제2 피드 패턴(122b)은 제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b)에 연결되어, 제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b)로부터 전기 신호를 인가 받고, 제3 피드 패턴(123a) 및 제4 피드 패턴(123b)은 제1 피드 패턴(122a) 및 제2 피드 패턴(122b)에 연결되어, 제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b)와 제1 피드 패턴(122a) 및 제2 피드 패턴(122b)을 통해 전기 신호를 인가 받을 수 있다.
제3 피드 패턴(123a) 및 제4 피드 패턴(123b)에 전기 신호가 인가되면, 제3 피드 패턴(123a) 및 제4 피드 패턴(123b)은 제1 안테나 패치(130)와 커플링되어, 제1 안테나 패치(130)에 전기 신호를 전달한다.
제2 안테나 패치(140)는 제3 방향(DR3)을 따라 제1 안테나 패치(130)와 중첩한다.
제1 안테나 패치(130)에 전기 신호를 전달되면, 제1 안테나 패치(130)와 제2 안테나 패치(140)는 커플링되고, 커플링에 의해 제2 안테나 패치(140)에 전기 신호가 전달된다.
또한, 제3 안테나 패치(150)는 제2 안테나 패치(140)의 주변에 위치하고, 제2 안테나 패치(140)와 추가적인 커플링을 이루고, 이에 의해, 제2 안테나 패치(140)와 제3 안테나 패치(150)는 추가 임피던스를 형성할 수 있어, 제2 안테나 패치(140)의 크기를 크게 하지 않으면서도 안테나 패치들(130, 140)의 대역폭을 넓힐 수 있다.
안테나 장치(100b)는 제1 피드 비아(121a)에 의해 인가된 전기 신호를 통해 제1 편파의 RF 신호를 송수신할 수 있고, 제2 피드 비아(121b)에 의해 인가된 전기 신호를 통해 제2 편파의 RF 신호를 송수신할 수 있다.
제1 피드 비아(121a)는 그라운드 플레인(201)의 중심(C)으로부터 제2 방향(DR2)을 따라 이격되도록 제1 유전층(210)의 가장자리 중 제1 방향(DR1)과 나란한 가장자리에 인접하여 배치되고, 제2 피드 비아(121b)는 그라운드 플레인(201)의 중심(C)으로부터 제1 방향(DR1)을 따라 이격되도록 제1 유전층(210)의 가장자리 중 제2 방향(DR2)과 나란한 가장자리에 인접하여 배치된다.
제1 피드 비아(121a)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제1 리턴 전류 경로는 대체로 제2 방향(DR2)과 나란할 수 있고, 제2 피드 비아(121b)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제2 리턴 전류 경로는 대체로 제1 방향(DR1)과 나란할 수 있고, 안테나 장치(100b)의 제2 방향(DR2)의 폭이 감소하게 됨에 따라, 그라운드 플레인(201)의 제1 방향(DR1)과 나란한 제3 폭(d3)보다 제2 방향(DR2)과 나란한 제4 폭(d4)이 작음으로써, 제2 피드 비아(121b)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제2 리턴 전류 경로에 비하여, 제1 피드 비아(121a)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제1 리턴 전류 경로가 짧아질 수 있다.
그러나, 실시예에 따른 안테나 장치(100b)는 복수의 제1 비아들(110)과 복수의 제2 비아들(110a)을 포함하고, 복수의 제1 비아들(110)과 복수의 제2 비아들(110a)은 그라운드 플레인(201)에 연결된다. 이에 의해 복수의 제1 비아들(110)과 복수의 제2 비아들(110a)은 추가적인 그라운드 플레인(201)의 제1 리턴 전류 경로를 제공할 수 있다.
실시예에 따른 안테나 장치(100)의 복수의 제1 비아들(110)은 그라운드 플레인(201)의 제1 방향(DR1)과 나란한 두 개의 제1 변(201a)과 제2 방향(DR2)과 나란한 두 개의 제2 변(201b)이 서로 교차하여 이루는 코너 부분에 인접하여 배치될 수 있고, 복수의 제1 비아들(110)의 가장자리는 제3 방향(DR3)을 따라 그라운드 플레인(201)의 제1 변(201a)과 적어도 일부분 중첩할 수 있다. 또한, 복수의 제1 비아들(110)의 가장자리는 제3 방향(DR3)을 따라 그라운드 플레인(201)의 제2 변(201b)과 적어도 일부분 중첩할 수 있다.
이처럼, 복수의 제1 비아들(110)이 그라운드 플레인(201)의 네 개의 코너 부분에서 그 가장자리가 그라운드 플레인(201)의 제1 방향(DR1)과 나란한 두 개의 제1 변(201a)과 적어도 일부분 중첩하도록 배치됨으로써, 제2 방향(DR2)을 따라 서로 마주하는 두 개의 제1 비아들(110)과 그라운드 플레인(201)을 통한 추가적인 제1 리턴 전류 경로가 길어질 수 있다.
또한, 복수의 제2 비아들(110a)이 제1 방향(DR1)과 나란한 방향으로 복수의 제1 비아들(110)과 이격되도록 그라운드 플레인(201)의 제1 방향(DR1)과 나란한 두 개의 제1 변(201a)에 인접하여 배치되어, 복수의 제2 비아들(110a)의 가장자리는 제3 방향(DR3)을 따라 그라운드 플레인(201)의 제1 변(201a)과 적어도 일부분 중첩함으로써, 제2 방향(DR2)을 따라 서로 마주하는 두 개의 제2 비아들(110a) 사이의 간격이 넓어지고, 제2 방향(DR2)을 따라 서로 마주하는 두 개의 제2 비아들(110a)과 그라운드 플레인(201)을 통한 추가적인 제1 리턴 전류 경로가 길어질 수 있다.
또한, 복수의 제1 비아들(110)이 그라운드 플레인(201)의 네 개의 코너 부분에서 그 가장자리가 그라운드 플레인(201)의 변과 적어도 일부분 중첩하도록 배치됨으로써, 복수의 제1 비아들(110)과 안테나 패치들(130, 140, 150) 사이의 이격 간격이 넓어지고, 이에 의해 복수의 제1 비아들(110)과 안테나 패치들(130, 140, 150) 사이의 추가적인 커플링에 의한 영향이 감소할 수 있어, 안테나 장치(100)의 공진 패턴에 영향을 주지 않을 수 있다.
또한, 복수의 제2 비아들(110a)은 제3 안테나 패치(150)와 적어도 일부분 중첩할 수 있으나, 제1 안테나 패치(130) 및 제2 안테나 패치(140)와는 중첩하지 않는다. 이처럼, 복수의 제2 비아들(110a)은 제1 안테나 패치(130) 및 제2 안테나 패치(140)와 이격되어 배치됨으로써, 복수의 제2 비아들(110a)과 안테나 패치들(130, 140) 사이의 추가적인 커플링에 의한 영향이 감소할 수 있어, 안테나 장치(100b)의 공진 패턴에 영향을 주지 않을 수 있다. 복수의 제2 비아들(110a)은 제2 안테나 패치(140)와 추가적인 커플링을 이루는 기생 안테나 패치인 제3 안테나 패치(150)와 적어도 일부분 중첩할 수 있으나, 메인 안테나 패치인 안테나 패치들(130, 140)과 중첩하지 않아 안테나 장치(100b)의 공진 패턴에 영향을 주지 않을 수 있다.
또한, 도 9와 함께 도 13을 참고하면, 제1 방향(DR1)과 나란한 방향으로 서로 인접한 제1 비아(110)와 제2 비아(110a) 사이의 간격(d13)은 제1 유전층(210)의 가장자리와 제1 비아(110)의 중심 사이의 간격(d14, d15)보다 클 수 있다. 또한, 서로 인접한 제1 비아(110)와 제2 비아(110a) 사이의 간격(d13)은 제1 방향(DR1)과 나란한 방향으로 제1 안테나 패치(130) 및 제2 안테나 패치(140)와 제2 비아(110a) 사이의 최소 간격(d13a)보다 크지 않을 수 있다. 즉, 제2 비아(110a)는 제1 방향(DR1)과 나란한 방향으로 제1 안테나 패치(130) 및 제2 안테나 패치(140)보다 제1 비아(110)에 더 가깝게 위치할 수 있다.
이처럼, 제2 비아들(110a)은 제1 안테나 패치(130) 및 제2 안테나 패치(140)보다 제1 비아들(110)에 더 가깝게 위치함으로써, 제2 비아들(110a)과 제1 안테나 패치(130) 및 제2 안테나 패치(140) 사이의 간격을 일정 간격 이상 유지할 수 있고, 이에 의해 복수의 제2 비아들(110a)과 안테나 패치들(130, 140) 사이의 추가적인 커플링에 의한 영향이 감소할 수 있어, 안테나 장치(100b)의 공진 패턴에 영향을 주지 않을 수 있다.
복수의 제2 비아들(110a)의 개수는 복수의 제1 비아들(110)의 개수와 같을 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 복수의 제2 비아들(110a)의 개수는 변경될 수 있다. 그러나, 복수의 제2 비아들(110a)은 각기 제1 방향(DR1)을 따라 제1 안테나 패치(130) 및 제2 안테나 패치(140)보다 제1 비아들(110)에 더 가깝게 위치하는 것이 바람직하다.
앞서 도 1 내지 도 6을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(100)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 안테나 장치(100b)에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 8 및 도 9, 도 11 내지 도 13과 함께 도 14를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 안테나 장치(100c)에 대하여 설명한다. 앞서 설명한 실시예에 따른 안테나 장치들(100, 100b)과 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 14를 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나 장치(100c)는 제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b)와 복수의 제1 비아들(110)의 아래에 위치하는 복수의 패드들(21, 22, 23)과 복수의 패드들(21, 22, 23) 아래에 위치하는 복수의 연결 부재(31, 32, 33)를 포함한다. 복수의 연결 부재(31, 32, 33)는 솔더 볼, 핀, 또는 랜드일 수 있다.
본 실시예에 따른 안테나 장치(100c)는 제3 방향(DR3)을 따라 제1 유전층(210) 아래에 위치하고, 그라운드 플레인(201)을 포함하는 연결 기판(20)을 더 포함할 수 있다.
제1 피드 비아(121a) 및 제2 피드 비아(121b)와 복수의 제1 비아들(110)은 복수의 패드들(21, 22, 23) 및 복수의 연결 부재(31, 32, 33)를 통해, 연결 기판(20)과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에 따른 안테나 장치(100c)는 앞서 설명한 실시예에 따른 안테나 장치들(100, 100b)과 달리, 그라운드 플레인(201)을 포함하는 연결 부재(20)와 별개의 독립적 구조일 수 있다.
앞서 도 1 내지 도 6를 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(100)와 도 8 내지 도 13을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(100b)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 안테나 장치(100c)에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 15를 참고하여, 한 실시예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 기기에 대하여 간략하게 설명한다. 도 15는 한 실시예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 기기를 도시한 간략도이다.
도 15를 참고하면, 실시예에 따른 전자 기기(2000)는 안테나 장치(1000)를 포함하고, 안테나 장치(1000)는 전자 기기(2000)의 세트(400)에 배치된다.
전자 기기(2000)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.
전자 기기(2000)는 다각형의 변을 가질 수 있고, 안테나 장치(1000)는 전자 기기(2000)의 복수의 변 중 적어도 일부분에 인접하여 배치될 수 있다.
세트(400)에는 통신모듈(410) 및 기저대역 회로(420)가 배치될 수 있고, 안테나 장치(1000)는 동축케이블(430)을 통해 통신모듈(410) 및 기저대역 회로(420)에 전기적으로 연결될 수 있다.
통신모듈(410)은 디지털 신호처리를 수행하도록 휘발성 메모리(예를 들어, DRAM), 비-휘발성 메모리(예를 들어, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩, 중앙 프로세서(예를 들어, CPU), 그래픽 프로세서(예를 들어, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션프로세서 칩, 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
기저대역 회로(420)는 아날로그-디지털 변환, 아날로그 신호에 대한 증폭, 필터링 및 주파수 변환을 수행하여 베이스 신호를 생성할 수 있다. 기저대역 회로(420)로부터 입출력되는 베이스 신호는 케이블을 통해 안테나 장치로 전달될 수 있다. 예를 들어, 베이스 신호는 전기연결구조체와 코어 비아와 배선을 통해 IC로 전달될 수 있고, IC는 베이스 신호를 밀리미터웨이브(mmWave) 대역의 RF 신호로 변환할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 각 안테나 장치(1000)는 앞서 설명한 실시예들에 따른 안테나 장치들(100, 100a, 100b, 100c)이 각기 복수 개 배열된 장치일 수 있다.
그러면, 도 16 및 도 17을 참고하여, 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 16 및 도 17은 한 실험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
본 실험예에서는 안테나의 유전체의 제1 방향(DR1)과 나란한 제1 폭(d1)과 제2 방향(DR2)과 나란한 제2 폭(d2)이 서로 거의 같은 제1 경우와 실시예에 따른 안테나 장치와 같이 안테나의 유전체의 제1 방향(DR1)과 나란한 제1 폭(d1)이 제2 방향(DR2)과 나란한 제2 폭(d2)보다 큰 제2 경우에 대하여, 제1 편파 RF 신호의 반사 계수(reflection coefficient)와 제2 편파 RF 신호의 반사 계수를 측정하였고, 그 결과를 도 16 및 도 17에 도시하였다. 도 16은 제1 경우의 결과를 도시하고, 도 17은 제2 경우의 결과를 도시한다. 그래프에서, 제1 편파 RF 신호의 S-파라미터는 S22로 도시하였고, 제2 편파 RF 신호의 S-파라미터는 S11로 도시하였다.
도 16을 참고하면, 안테나의 유전체의 제1 방향(DR1)과 나란한 제1 폭(d1)과 제2 방향(DR2)과 나란한 제2 폭(d2)이 서로 거의 같은 제1 경우 제1 편파 RF 신호의 S-파라미터와 제2 편파 RF 신호의 S-파라미터는 거의 같으며 서로 일치함을 알 수 있었다. 이처럼, 제1 경우, 제1 편파 RF 신호의 반사 계수와 제2 편파 RF 신호의 반사 계수는 차이가 없음을 알 수 있었다.
도 17을 참고하면, 실시예에 따른 안테나 장치와 같이 안테나의 유전체의 제1 방향(DR1)과 나란한 제1 폭(d1)이 제2 방향(DR2)과 나란한 제2 폭(d2)보다 큰 제2 경우에 따르면, 제1 편파 RF 신호의 S-파라미터와 제2 편파 RF 신호의 S-파라미터는 서로 상이함을 알 수 있었고, 특히, 제1 편파 RF 신호의 대역폭이 제2 편파 RF 신호의 대역폭보다 매우 작음을 알 수 있었다. 이처럼, 안테나 장치(100)의 제2 방향(DR2)의 폭이 감소하게 됨에 따라, 그라운드 플레인(201)의 제1 방향(DR1)과 나란한 제3 폭(d3)보다 제2 방향(DR2)과 나란한 제4 폭(d4)이 작음으로써, 제1 편파 RF 신호의 반사 계수 특성이 낮아질 수 있고, 이에 의해 제1 편파 RF 신호의 대역폭이 낮아질 수 있음을 알 수 있었다.
다음으로 도 18을 참고하여, 다른 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 18은 한 실험예에 따른 결과를 도시한 도면이다.
본 실험예에서는, 실시예에 따른 안테나 장치와 같이 안테나의 유전체의 제1 방향(DR1)과 나란한 제1 폭(d1)이 제2 방향(DR2)과 나란한 제2 폭(d2)보다 큰 경우에 대하여, 제1 피드 비아(121a)와 제2 피드 비아(121b)에 전기 신호를 각기 인가하였을 때, 그라운드 플레인(201)의 리턴 전류 경로를 시뮬레이션하였고, 그 결과를 도 18에 도시하였다.
도 18의 (a)는 제2 피드 비아(P1)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제2 리턴 전류 경로를 도시하고, (b)는 제1 피드 비아(P2)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제1 리턴 전류 경로를 도시한다.
도 18을 참고하면, 제1 피드 비아(121a)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제1 리턴 전류 경로는 대체로 제2 방향(DR2)과 나란함을 알 수 있었고, 제2 피드 비아(121b)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제2 리턴 전류 경로는 대체로 제1 방향(DR1)과 나란함을 알 수 있었다. 또한, 제2 피드 비아(121b)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제2 리턴 전류 경로에 비하여, 제1 피드 비아(121a)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제1 리턴 전류 경로가 짧음을 알 수 있었다.
그러면, 도 19 및 도 20을 참고하여, 다른 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 19 및 도 20은 한 실험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
본 실험예에서는 안테나의 유전체의 제1 방향(DR1)과 나란한 제1 폭(d1)과 제2 방향(DR2)과 나란한 제2 폭(d2)이 서로 거의 같은 제1 경우(case 1)와 실시예에 따른 안테나 장치와 같이 안테나의 유전체의 제1 방향(DR1)과 나란한 제1 폭(d1)이 제2 방향(DR2)과 나란한 제2 폭(d2)보다 큰 제2 경우(case 2)에 대하여, 제1 편파 RF 신호의 임피던스와 제2 편파 RF 신호의 임피던스를 측정하였고, 그 결과를 도 19 및 도 20에 도시하였다. 도 19는 제2 편파 RF 신호의 결과를 도시하고, 도 20은 제1 편파 RF 신호의 결과를 도시한다.
도 19를 참고하면, 제1 경우(case 1)와 제2 경우(case 2)에 대하여, 제2 편파 RF 신호의 주파수에 따른 임피던스는 서로 거의 같은 패턴을 가짐을 알 수 있었고, 이에 의해, 제1 경우(case 1)와 제2 경우(case 2)와 비교하여, 제2 편파 RF 신호는 영향이 없음을 알 수 있었다.
도 20을 참고하면, 제1 경우(case 1)와 제2 경우(case 2)에 대하여, 제1 편파 RF 신호의 주파수에 따른 임피던스는 서로 다름을 알 수 있었고, 안테나의 유전체의 제2 방향(DR2)과 나란한 방향의 폭이 감소함에 따라, 제1 편파 RF 신호의 특성이 낮아짐을 알 수 있었다.
그러면, 도 21 내지 도 23을 참고하여, 다른 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 21 내지 도 23은 한 실험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
본 실험예에서는 실시예에 따른 안테나 장치와 같이 안테나의 유전체의 제1 방향(DR1)과 나란한 제1 폭(d1)이 제2 방향(DR2)과 나란한 제2 폭(d2)보다 크고, 제1 비아들(110)을 형성하지 않은 제3 경우(case 3)와 제1 비아들(110)을 형성한 제4 경우(case 4)에 대하여, 제1 편파 RF 신호와 제2 편파 RF 신호의 반사 계수를 측정하였고, 그 결과를 도 21 내지 도 23에 도시하였다. 도 21은 제2 편파 RF 신호의 결과를 도시하고, 도 22는 제1 편파 RF 신호의 결과를 도시한다. 도 23은 제4 경우(case 4)에 대한 제1 편파 RF 신호와 제2 편파 RF 신호의 도시한다. 도 23에서, 제2 편파 RF 신호의 결과는 S11로 도시하였고, 제1 편파 RF 신호의 결과는 S22로 도시하였다.
도 21을 참고하면, 제3 경우(case 3)와 제4 경우(case 4)에 대하여, 제2 편파 RF 신호의 대역폭은 거의 차이가 없음을 알 수 있었다. 반면에, 도 22를 참고하면, 제3 경우(case 3)에 비하여 제4 경우(case 4)에서 제1 편파 RF 신호의 대역폭이 증가하였음을 알 수 있었다.
도 23을 참고하면, 실시예에 따른 안테나 장치들과 같이 복수의 비아들을 포함하는 제4 경우(case 4)에 있어서, 제1 편파 RF 신호의 대역폭은 제2 편파 RF 신호의 대역폭과 큰 차이가 없었음을 알 수 있었다.
도 24를 참고하여, 다른 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 24는 한 실험예에 따른 결과를 도시한 도면이다.
본 실험예에서는 실시예에 따른 안테나 장치와 같이 안테나의 유전체의 제1 방향(DR1)과 나란한 제1 폭(d1)이 제2 방향(DR2)과 나란한 제2 폭(d2)보다 크고, 제1 비아들(110)을 형성하지 않은 제3 경우(case 3)와 제1 비아들(110)을 형성한 제4 경우(case 4)에 대하여, 제1 피드 비아(121a)에 전기 신호를 각기 인가하였을 때, 그라운드 플레인(201)의 리턴 전류 경로를 시뮬레이션하였고, 그 결과를 도 24에 도시하였다. 도 24의 (a)는 제3 경우(case 3)의 결과를 도시하고, (b)는 제4 경우(case 4)의 결과를 도시한다.
도 24를 참고하면, 제3 경우(case 3)에 비하여 제4 경우(case 4)에서, 제1 비아들(110)을 통해, 제1 피드 비아(121a)에 인가된 전기 신호에 대한 그라운드 플레인(201)의 제2 방향(DR2)과 나란한 제1 리턴 전류 경로가 증가하였음을 알 수 있었다.
도 25를 참고하여, 다른 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 25는 한 실험예의 결과를 도시한 그래프이다.
본 실험예에서는 그라운드 플레인에 연결된 복수의 비아들을 그라운드 플레인의 가장자리와 중첩하는 위치에 형성한 제5 경우(case 5), 그라운드 플레인의 가장자리로부터 제1 방향(DR1)과 나란한 방향으로 약 0.5mm 이격되도록 형성한 제6 경우(case 6), 그라운드 플레인의 가장자리로부터 제1 방향(DR1)과 나란한 방향으로 약 0.8mm 이격되도록 형성한 제7 경우(case 7)에 대하여, 제1 편파 RF 신호의 S-파라미터와 제2 편파 RF 신호의 S-파라미터를 측정하였고, 그 결과를 도 25에 도시하였다. 도 25에서 (a)는 제2 편파 RF 신호의 결과를 나타내고, (b)는 제1 편파 RF 신호의 결과를 나타낸다.
도 25를 참고하면, 복수의 비아들의 위치를 그라운드 플레인의 가장자리로부터 제1 방향(DR1)과 나란한 방향으로 변화시키더라도, 제2 편파 RF 신호의 대역폭의 변화는 없었음을 알 수 있었다. 반면에 복수의 비아들의 위치를 그라운드 플레인의 가장자리로부터 제1 방향(DR1)과 나란한 방향으로 변화시킬 경우, 그 위치 변화가 클수록 제1 편파 RF 신호의 대역폭은 더 넓어짐을 알 수 있었다. 따라서, 실시예에 따른 안테나 장치들(100b, 100c)과 같이, 복수의 제1 비아들과 함께 복수의 제2 비아들을 함께 형성할 경우, 제1 편파 RF 신호의 대역폭은 더 넓어짐을 알 수 있었다.
도 26을 참고하여, 다른 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 26은 한 실험예의 결과를 도시한 그래프이다.
본 실험예에서는 그라운드 플레인에 연결된 복수의 비아들을 그라운드 플레인의 가장자리와 중첩하는 위치에 형성한 제5 경우(case 5), 그라운드 플레인의 가장자리로부터 제2 방향(DR2)과 나란한 방향으로 약 0.5mm 이격되도록 형성한 제8 경우(case 8), 그라운드 플레인의 가장자리로부터 제2 방향(DR2)과 나란한 방향으로 약 0.8mm 이격되도록 형성한 제9 경우(case 9)에 대하여, 제1 편파 RF 신호의 S-파라미터와 제2 편파 RF 신호의 S-파라미터를 측정하였고, 그 결과를 도 25에 도시하였다. 도 26에서 (a)는 제2 편파 RF 신호의 결과를 나타내고, (b)는 제1 편파 RF 신호의 결과를 나타낸다.
도 26을 참고하면, 복수의 비아들의 위치를 그라운드 플레인의 가장자리로부터 제2 방향(DR2)과 나란한 방향으로 변화시키더라도, 제2 편파 RF 신호의 대역폭의 변화는 크지 않음을 알 수 있었다. 반면에 복수의 비아들의 위치를 그라운드 플레인의 가장자리로부터 제2 방향(DR2)과 나란한 방향으로 변화시킬 경우, 그 위치 변화가 클수록 제1 편파 RF 신호의 대역폭은 더 감소함을 알 수 있었다. 따라서, 실시예에 따른 안테나 장치들(100, 100a, 100b, 100c)과 같이, 제2 방향(DR2)과 나란한 방향으로 서로 마주하는 비아들(110, 110a)의 간격을 줄이지 않고, 넓도록 배치할 경우, 제1 편파 RF 신호의 대역폭은 더 넓어짐을 알 수 있었다.
다음으로, 도 27 및 도 28을 참고하여, 다른 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 27 및 도 28을 한 실험예의 결과를 도시한 그래프이다.
본 실험예에서는 실시예에 따른 안테나 장치와 같이 안테나의 유전체의 제1 방향(DR1)과 나란한 제1 폭(d1)이 제2 방향(DR2)과 나란한 제2 폭(d2)보다 크고, 복수의 제1 비아들(110)을 형성한 경우와 복수의 제1 비아들(110) 및 복수의 제2 비아들(110a)을 함께 형성한 경우에 대하여, 제1 편파 RF 신호와 제2 편파 RF 신호의 S-파라미터를 측정하였고, 그 결과를 도 27 및 도 28에 도시하였다. 도 27은 제2 편파 RF 신호의 결과를 도시하고, 도 28은 제1 편파 RF 신호의 결과를 도시한다. 도 27 및 도 28에서, 복수의 제1 비아들(110)을 형성한 경우의 결과는 그래프(aa)로 나타내었고, 복수의 제1 비아들(110) 및 복수의 제2 비아들(110a)을 함께 형성한 경우의 결과는 그래프(bb)로 나타내었다.
도 27을 참고하면, 제2 편파 RF 신호의 대역폭의 변화는 크지 않음을 알 수 있었다. 반면에, 도 28을 참고하면, 제1 편파 RF 신호의 대역폭은 복수의 제1 비아들(110)을 형성한 경우(aa)에 비하여, 복수의 제1 비아들(110) 및 복수의 제2 비아들(110a)을 함께 형성한 경우(bb)에 더 넓어졌음을 알 수 있었다.
도 29를 참고하여, 다른 한 실험예의 결과에 대하여 설명한다. 도 29는 한 실험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
본 실험예에서는 실시예에 따른 안테나 장치와 같이 안테나의 유전체의 제1 방향(DR1)과 나란한 제1 폭(d1)이 제2 방향(DR2)과 나란한 제2 폭(d2)보다 크고, 제1 비아들(110)을 형성하지 않은 제3 경우(case 3)와 제1 비아들(110)을 형성한 제4 경우(case 4)에 대하여, 제1 편파 RF 신호와 제2 편파 RF 신호의 이득을 측정하였고, 그 결과를 도 29에 나타내었다. 도 29의 (a)는 제2 편파 RF 신호의 이득을 도시하고, (b)는 제1 편파 RF 신호의 이득을 도시한다.
도 29를 참고하면, 비아들을 형성한 경우와 형성하지 않은 경우에 있어서, 제2 편파 RF 신호의 이득은 큰 차이가 없었음을 알 수 있었으나, 제1 편파 RF 신호의 이득은 비아들을 형성한 경우 증가하였음을 알 수 있었다.
표 1을 참고하여, 다른 한 실험예에 대하여 설명한다. 본 실험예에서는 복수의 비아들을 형성하지 않은 경우와 복수의 비아들을 형성한 경우에 대하여 제1 RF 신호와 제2 RF 신호의 대역폭과 이득을 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
구분 편파 특성 비아들 형성 전 비아들 형성 후
대역폭(GHz)
(반사 계수 -10dB)		 제1 편파 29 내지 30.6 23.6 내지 30.7
제2 편파 21.7 내지 30.4 21.9 내지 30.4
이득(dBi)
(24.25GHz 내지 29.5 GHz)		 제1 편파 4.76 내지 5.51 4.92 내지 5.3
제2 편파 4.76 내지 5.36 4.65 내지 5.3
표 1을 참고하면, 비아들을 형성하기 전에 비해 비아들을 형성한 후, 제1 편파 RF 신호의 경우, 대역폭이 1.6GHz에서 7.1GHz로 크게 증가하였음을 알 수 있었고, 이득은 24GHz 대역에서 증가하였음을 알 수 있었다.이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100, 100a, 100b, 100c: 안테나 장치
201: 그라운드 플레인
210, 220: 유전층
121a, 121b: 피드 비아
110, 110a: 비아
130, 140, 150: 안테나 패치

Claims (20)

  1. 제1 방향과 제2 방향이 서로 교차하여 이루는 한 평면 상, 상기 제1 방향과 나란한 제1 변들과 상기 제2 방향과 나란한 제2 변들을 포함하는 그라운드 플레인,
    제3 방향을 따라 상기 그라운드 플레인 위에 위치하는 유전층,
    상기 제3 방향을 따라 상기 그라운드 플레인과 중첩하는 안테나 패치, 그리고
    상기 그라운드 플레인에 연결되고, 상기 유전층의 적어도 일부분을 관통하는 복수의 비아들을 포함하고,
    상기 제3 방향을 따라, 상기 복수의 비아들의 가장자리는 상기 그라운드 플레인의 상기 제1 변들과 적어도 일부분 중첩하는 안테나 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 방향을 따라 측정한 제1 변들 각각의 길이는 상기 제2 방향을 따라 측정한 상기 제2 변들 각각의 길이보다 길고,
    상기 복수의 비아들은 상기 그라운드 플레인의 상기 제1 변들과 상기 제2 변들이 서로 교차하는 부분들에 인접하여 배치되는 안테나 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 복수의 비아들은 상기 제3 방향을 따라 상기 안테나 패치와 서로 중첩하지 않는 안테나 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 안테나 패치는 상기 제3 방향을 따라 상기 유전층 위에 위치하는 제1 안테나 패치,
    상기 제3 방향을 따라 상기 제1 안테나 패치와 중첩하는 제2 안테나 패치, 그리고
    상기 제2 안테나 패치와 같은 층 위에 위치하고, 상기 제2 안테나 패치의 주변에 위치하는 제3 안테나 패치를 포함하고,
    상기 복수의 비아들은 상기 제3 방향을 따라 상기 제1 안테나 패치 및 상기 제2 안테나 패치와 중첩하지 않는 안테나 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 제3 방향을 따라 상기 유전층의 적어도 일부분을 관통하고, 상기 한 평면 상, 상기 그라운드 플레인의 중심으로부터 상기 제2 방향과 상기 제1 방향을 따라 이격되는 제1 피드 비아와 제2 피드 비아를 더 포함하고,
    상기 제1 피드 비아에 인가되는 전기 신호에 의해, 제1 편파 신호가 송수신되고,
    상기 제2 피드 비아에 인가되는 전기 신호에 의해, 제2 편파 신호가 송수신되는 안테나 장치.
  6. 제2항에서,
    상기 그라운드 플레인에 연결되고, 상기 유전층의 적어도 일부분을 관통하고, 상기 복수의 비아들과 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 이격되어 배치되어 있는 복수의 제1 비아들을 더 포함하는 안테나 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제3 방향을 따라 상기 복수의 제1 비아들의 가장자리는 상기 그라운드 플레인의 상기 제1 변들과 적어도 일부분 중첩하는 안테나 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 안테나 패치는 상기 제3 방향을 따라 상기 유전층 위에 위치하는 제1 안테나 패치,
    상기 제3 방향을 따라 상기 제1 안테나 패치와 중첩하는 제2 안테나 패치, 그리고
    상기 제2 안테나 패치와 같은 층 위에 위치하고, 상기 제2 안테나 패치의 주변에 위치하는 제3 안테나 패치를 포함하고,
    상기 복수의 제1 비아들은 상기 제3 방향을 따라 상기 제1 안테나 패치 및 상기 제2 안테나 패치와 중첩하지 않는 안테나 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 복수의 제1 비아들은 상기 제3 방향을 따라 상기 제3 안테나 패치와 적어도 일부분 중첩하는 안테나 장치.
  10. 제7항에서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 서로 교차하여 이루는 상기 한 평면 상, 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 상기 복수의 비아들과 상기 복수의 제1 비아들 사이의 제1 간격은 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 상기 복수의 제1 비아들과 상기 안테나 패치 사이의 최소 간격보다 크지 않은 안테나 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 유전층은 상기 제1 방향과 나란한 제1 가장자리와 제2 방향과 나란한 제2 가장자리를 포함하고,
    상기 제1 가장자리의 제1 폭은 상기 제2 가장자리의 제2 폭보다 큰 안테나 장치.
  12. 제1 방향과 제2 방향이 서로 교차하여 이루는 한 평면 상, 상기 제1 방향과 나란한 제1 변들과 상기 제2 방향과 나란한 제2 변들을 포함하는 그라운드 플레인,
    제3 방향을 따라 상기 그라운드 플레인과 중첩하는 유전층,
    상기 제3 방향을 따라 상기 그라운드 플레인과 중첩하는 안테나 패치,
    상기 유전층의 적어도 일부분을 관통하고, 상기 그라운드 플레인에 연결된 복수의 제1 비아들, 그리고
    상기 제1 방향을 따라 상기 복수의 제1 비아들과 이격되어 위치하는 복수의 제2 비아들을 포함하고,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 서로 교차하여 이루는 상기 한 평면 상, 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 상기 복수의 제1 비아들과 복수의 제2 비아들 사이의 제1 간격은 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 상기 복수의 제2 비아들과 상기 안테나 패치 사이의 최소 간격보다 크지 않은 안테나 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제3 방향을 따라 상기 복수의 제1 비아들의 가장자리는 상기 그라운드 플레인의 상기 제1 변들과 적어도 일부분 중첩하는 안테나 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제3 방향을 따라 상기 복수의 제2 비아들의 가장자리는 상기 그라운드 플레인의 상기 제1 변들과 적어도 일부분 중첩하는 안테나 장치.
  15. 제12항에서,
    상기 복수의 제1 비아들은 상기 제3 방향을 따라 상기 안테나 패치와 서로 중첩하지 않는 안테나 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제3 방향을 따라 상기 유전층의 적어도 일부분을 관통하고, 상기 한 평면 상, 상기 그라운드 플레인의 중심으로부터 상기 제2 방향과 상기 제1 방향을 따라 이격되는 제1 피드 비아와 제2 피드 비아를 더 포함하고,
    상기 안테나 패치는 상기 제1 피드 비아 및 상기 제2 피드 비아와 커플링되는 제1 안테나 패치,
    상기 제3 방향을 따라 상기 제1 안테나 패치와 중첩하는 제2 안테나 패치, 그리고
    상기 제2 안테나 패치와 같은 층 위에 위치하고, 상기 제2 안테나 패치의 주변에 위치하는 제3 안테나 패치를 포함하고,
    상기 복수의 제1 비아들은 상기 제3 방향을 따라 상기 제1 안테나 패치 및 상기 제2 안테나 패치와 중첩하지 않고,
    상기 복수의 제2 비아들은 상기 제3 방향을 따라 상기 제1 안테나 패치 및 상기 제2 안테나 패치와 중첩하지 않는 안테나 장치.
  17. 제15항에서,
    상기 복수의 제2 비아들은 상기 제3 방향을 따라 상기 제3 안테나 패치와 적어도 일부분 중첩하는 안테나 장치.
  18. 제12항에서,
    상기 유전층은 상기 제1 방향과 나란한 제1 가장자리와 상기 제2 방향과 나란한 제2 가장자리를 포함하고,
    상기 제1 가장자리의 제1 폭은 상기 제2 가장자리의 제2 폭보다 크고,
    상기 제1 방향을 따라 측정한 제1 변들 각각의 길이는 상기 제2 방향을 따라 측정한 상기 제2 변들 각각의 길이보다 긴 안테나 장치.
  19. 제12항에서,
    상기 제3 방향을 따라 상기 유전층의 적어도 일부분을 관통하고, 상기 한 평면 상, 상기 그라운드 플레인의 중심으로부터 상기 제2 방향과 상기 제1 방향을 따라 이격되는 제1 피드 비아와 제2 피드 비아를 더 포함하고,
    상기 제1 피드 비아에 인가되는 전기 신호에 의해, 제1 편파 신호가 송수신되고,
    상기 제2 피드 비아에 인가되는 전기 신호에 의해, 제2 편파 신호가 송수신되는 안테나 장치.
  20. 제12항에서,
    상기 복수의 제1 비아들의 개수와 상기 복수의 제2 비아들의 개수는 서로 같은 안테나 장치.
KR1020200134152A 2020-10-16 2020-10-16 안테나 장치 KR20220050450A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200134152A KR20220050450A (ko) 2020-10-16 2020-10-16 안테나 장치
US17/231,345 US11894614B2 (en) 2020-10-16 2021-04-15 Antenna apparatus
CN202111193243.8A CN114389027A (zh) 2020-10-16 2021-10-13 天线设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200134152A KR20220050450A (ko) 2020-10-16 2020-10-16 안테나 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220050450A true KR20220050450A (ko) 2022-04-25

Family

ID=81185611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200134152A KR20220050450A (ko) 2020-10-16 2020-10-16 안테나 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11894614B2 (ko)
KR (1) KR20220050450A (ko)
CN (1) CN114389027A (ko)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100638514B1 (ko) 2003-12-31 2006-10-25 주식회사 케이엠더블유 평판 인쇄형 다이폴 방사소자가 어레이된 이중편파 안테나및 그의 제어시스템
JP6517629B2 (ja) * 2015-08-20 2019-05-22 株式会社東芝 平面型アンテナ装置
US10230174B2 (en) 2016-08-17 2019-03-12 Yan Wang Frequency diverse phased-array antenna
KR102360712B1 (ko) 2017-09-11 2022-02-11 한국전자통신연구원 이중 편파 안테나
JP7023683B2 (ja) * 2017-11-29 2022-02-22 Tdk株式会社 パッチアンテナ
CN110854548B (zh) * 2018-08-21 2021-07-23 深圳富泰宏精密工业有限公司 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置
US11158948B2 (en) * 2019-03-20 2021-10-26 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Antenna apparatus
KR102160966B1 (ko) 2019-06-12 2020-09-29 삼성전기주식회사 안테나 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US11894614B2 (en) 2024-02-06
CN114389027A (zh) 2022-04-22
US20220123479A1 (en) 2022-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6750738B2 (ja) アンテナモジュールおよび通信装置
US11716812B2 (en) Millimeter-wave active antenna unit, and interconnection structure between PCB boards
US10916854B2 (en) Antenna structure with integrated coupling element and semiconductor package using the same
US20140306776A1 (en) Planar rf crossover structure with broadband characteristic
DE102019213594A1 (de) Elektronische Vorrichtungen mit Antennenmodulisolationsstrukturen
US20090009399A1 (en) Antenna Array Feed Line Structures For Millimeter Wave Applications
US20190165475A1 (en) Patch antenna
DE112020003999B4 (de) Antennenmodul, Kommunikationsvorrichtung, die mit demselben befestigt ist, und Schaltungsplatine
US11316240B2 (en) Transition structure for coupling first and second transmission lines through a multi-layer structure and including a cavity corresponding to the second transmission line
US20140104135A1 (en) Radiating element for an active array antenna consisting of elementary tiles
TWI663785B (zh) 電子裝置、射頻裝置及其訊號傳輸構件
US7947908B2 (en) Electronic device
US9905918B2 (en) Electronic apparatus and land grid array module
US20230028526A1 (en) Antenna device
US11641065B2 (en) Antenna device
US20100085130A1 (en) Manufacturable tunable matching network for wire and ribbon bond compensation
CN107947823B (zh) 射频装置
DE112021004407T5 (de) Antennenmodul und Kommunikationsvorrichtung, die mit demselben ausgestattet ist
KR20220032895A (ko) 안테나 장치
KR20220050450A (ko) 안테나 장치
WO2022264737A1 (ja) アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置
Stark et al. A broadband vertical transition for millimeter-wave applications
US11611361B2 (en) Communication module
US20140043190A1 (en) Planar inverted f antenna structure
KR20220036602A (ko) 안테나 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination