KR20220122070A

KR20220122070A - 안테나 모듈 및 이를 구비하는 안테나 장치

Info

Publication number: KR20220122070A
Application number: KR1020210026237A
Authority: KR
Inventors: 이창현; 김정훈; 박동욱
Original assignee: 타이코에이엠피 주식회사
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2022-09-02
Also published as: US11973277B2; CN114976594A; US20220278457A1; TW202236737A; EP4054001A1

Abstract

5G NR 안테나 장치가 개시된다. 안테나 모듈은, 금속 소재로 형성되고 세미 PIFA 구조를 갖는 안테나 소재, 및 스탬핑 가공에 의해서 상기 안테나 소재에서 절곡되어 측면 및 하면을 형성하여 육면체 형상으로 형성되며, 상기 안테나 소재와 일체로 형성되는 지지부를 포함하여 구성된다.

Description

안테나 모듈 및 이를 구비하는 안테나 장치{ANTENNA MODULE AND ANTENNA DEVICE HAVING THE SAME}

이하의 설명은 안테나 모듈 및 이를 구비하는 안테나 장치에 관한 것이다.

안테나는 무선통신에서 통신의 목적을 달성하기 위해 다른 곳에 전파를 내보내거나 다른 곳의 전파를 받아들이는 전도체로 이루어진 부품으로써, 무선 전신, 무선 전화, 라디오 및 텔레비전 등의 다양한 제품에서 사용될 수 있다. 안테나 장치는 안테나와 기판으로 이루어진다.

최근 무선 이동통신 기술을 이용한 고품질의 멀티미디어 서비스의 요구에 따라, 더 많은 데이터를 더 빨리, 더 낮은 오류 확률로 전송하기 위한 차세대 무선 전송 기술이 요구되고 있다.

한편, 5G 안테나의 주파수 대역은 6GHz 이하의 주파수 대역(FR1)과, mm 웨이브의 주파수 대역(FR2)으로 이루어진다. 여기서, FR1의 워킹 밴드는 410 MHz 내지 7125MHz의 저주역 및 광대역의 주파수 대역을 사용한다.

이와 같이 FR1이 매우 넓은 대역을 사용하기 때문에 여러 안테나를 조합하여 만들어진다. 예를 들어, 저주파 대역 617-960MHz, 중주파 대역 1427-2690MHz 및 고주파 대역 3300-7125MHz으로 분할하고, 각 분할된 대역을 지원하는 안테나들을 조합하여 형성하였었다.

이에, 광대역의 5G 주파수를 지원할 수 있는 안테나의 설계가 요구된다.

전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.

실시예의 목적은, 5G NR 주파수를 지원하는 안테나 모듈 및 이를 구비하는 안테나 장치를 제공하는 것이다.

실시예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시예에 따른 안테나 모듈 및 이를 구비하는 안테나 장치에 대해서 설명한다.

안테나 모듈은, 금속 소재로 형성되고 세미 PIFA 구조를 갖는 안테나 소재, 및 스탬핑 가공에 의해서 상기 안테나 소재에서 절곡되어 측면 및 하면을 형성하여 육면체 형상으로 형성되며, 상기 안테나 소재와 일체로 형성되는 지지부를 포함하여 구성된다.

일 측에 따르면, 상기 지지부는, 상기 안테나 소재의 4개의 모서리 부분에서 직각으로 절곡되는 제1 내지 제4 스커트 패턴, 및 하면을 형성하는 제5 스커트 패턴을 포함하고, 상기 제1 스커트 패턴 내지 제4 스커트 패턴은 각각 상단이 상기 안테나 소재에 연속되되 양측단에서는 서로 분리되어 형성될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 안테나 소재는 기판의 탑재면에 평행하게 이격되어 탑재되고, 상기 제5 스커트 패턴에 형성된 하나의 피더에 의해서 전원이 공급되는 모노폴 안테나일 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 제1 스커트 패턴은 전면을 형성하고, 상기 피더에 대해서 왼쪽 방향에 형성될 수 있다. 그리고 상기 피더는 상기 제1 스커트 패턴의 하단에 연속하여 형성될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 제5 스커트 패턴은, 기판에 탑재되는 제1 탑재부, 및 상기 기판에 형성된 추가 탑재 패턴에 탑재되는 제2 탑재부를 더 포함한다. 상기 제5 스커트 패턴은 상기 피더와 상기 제1 탑재부와 상기 제2 탑재부가 서로 분리되어 형성되되 동일 평면 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 탑재부는 후면을 형성하는 제2 스커트 패턴의 하단에 연속하여 형성될 수 있다. 상기 제2 탑재부는 우측면을 형성하는 상기 제4 스커트 패턴의 하단에 연속하여 형성될 수 있다. 상기 제4 스커트 패턴은, 상단이 상기 안테나 소재에 연속하여 형성되는 상부 스커트, 및 하단이 상기 제2 탑재부에 연속하며 측단이 상기 제2 스커트 패턴에 연속하여 형성되는 하부 스커트를 포함할 수 있다. 상기 상부 스커트와 상기 하부 스커트는 높이 방향에 대해서 서로 분리되어 형성되되 동일 평면 상에서 형성될 수 있다. 상기 제3 스커트 패턴은 좌측면을 형성하고, 상기 제1 스커트 패턴보다 짧은 길이로 형성될 수 있다.

한편, 안테나 장치는, 안테나 소재와 상기 안테나 소재에 대해서 스탬핑 가공에 의해서 각 모서리에서 절곡되어 측면 및 하면을 형성하여 육면체 형상으로 형성되는 지지부를 포함하는 안테나 모듈, 및 상기 안테나 모듈이 탑재되는 기판을 포함하여 구성된다.

일 측에 따르면, 상기 안테나 모듈은, 상기 안테나 소재가 상기 지지부에 의해서 상기 기판의 탑재면과 평행하게 이격되어 설치되고, 상기 안테나 모듈의 하면에 1개의 피더가 형성되는 모노폴 안테나일 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 지지부는, 상기 안테나 소재의 4개의 모서리 부분에서 직각으로 절곡되는 제1 내지 제4 스커트 패턴, 및 하면을 형성하는 제5 스커트 패턴을 포함하고, 상기 제5 스커트 패턴은, 상기 제1 스커트 패턴의 하단에 연속하여 형성되는 피더, 상1기 제2 스커트 패턴의 하단에 연속하여 형성되는 제1 탑재부, 및 상기 제4 스커트 패턴의 하단에 연속하여 형성되는 제2 탑재부를 포함할 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 기판은, 상기 안테나 모듈이 탑재되는 복수의 패턴이 형성되는 급전 영역, 상기 안테나 모듈에 급전을 위한 연결 패턴이 형성되는 접지 영역, 및 상기 연결 패턴 상에 형성되는 정합 회로를 포함한다. 상기 급전 영역은, 상기 제1 탑재부가 탑재되는 탑재 패턴, 상기 제2 탑재부가 탑재되는 추가 탑재 패턴, 및 상기 피더가 탑재되는 피더 패턴이 형성될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 정합 회로는, 상기 피더 패턴과 상기 연결 패턴 및 상기 접지 영역을 선택적으로 연결하도록 형성될 수 있다. 상기 정합 회로는, 상기 피더 패턴과 상기 접지 영역에 걸쳐 구비되되 전기적으로 연결되지 않는 분류 NC, 상기 피더 패턴과 상기 연결 패턴을 직렬로 연결하는 직렬 인덕터, 및 상기 연결 패턴과 상기 접지 영역을 연결하는 분류 인덕터를 포함한다. 그리고 상기 안테나 모듈 및 상기 탑재 패턴과 상기 접지 영역의 단부 사이에는 갭이 형성될 수 있다.

실시예들에 따르면, 안테나 장치는 하나의 부재인 안테나 모듈로서 저대역, 중대역 및 고대역의 FR1의 워킹 밴드를 지원하는 5G NR 안테나를 형성할 수 있다.

또한, 안테나 모듈은 하나의 금속 재질의 플레이트를 스탬핑 가공에 의해서 육면체 형상으로 형성하므로, 제조 공정 및 조립 공정이 단순하고 비용을 줄일 수 있으며, 3개소에서 탑재되므로 기계적 강도를 높일 수 있다.

또한, 안테나 장치는 싱글 피더를 갖는 모노폴 안테나를 기반으로 하는 정합 회로를 적용할 수 있어서 Semi-PIFA 구조의 안테나 장치로서 형성될 수 있다.

또한, 안테나 장치는 넓은 대역폭의 낮은 공진 주파수를 갖도록 하고, 저주파 대역에서 방사 효율을 향상시킬 수 있다.

실시예에 따른 안테나 모듈 및 이를 구비하는 안테나 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 안테나 모듈을 뒤집어서 그린 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 안테나 모듈이 탑재된 안테나 장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 안테나 장치에서 기판의 평면도이다.
도 5는 도 4의 기판에서 "A" 부분을 확대한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 안테나 모듈(100) 및 이를 구비하는 안테나 장치(10)에 대해서 설명한다. 참고적으로, 도 1 및 도 2는 안테나 모듈(100)의 사시도들이고, 도 3은 안테나 장치(10)의 사시도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 기판(200)의 평면도이고, 도 5는 도 4에서 "A" 부분을 확대한 도면이다.

도면을 참조하면, 안테나 장치(10)는 안테나 모듈(100)과 기판(200)을 포함하여 형성된다.

우선, 도 1 내지 도 2를 참조하여 안테나 모듈(100)에 대해서 설명한다.

안테나 모듈(100)은 금속 소재의 플레이트를 스탬핑(stamping) 가공하여 육면체 형상으로 형성되며, 1개의 부재로서 일체로 형성되는 안테나 소재(110)와 지지부(120)로 구성된다.

이하의 설명에서는 도 1에 도시한 안테나 모듈(100)의 상태를 기준으로 하고, 도 1에 기재된 전후/좌우/상하 축을 기준으로 하여 방향을 설명한다.

안테나 모듈(100)은 5G NR 안테나로서, 617 MHz 내지 7125MHz 범위의 제1 주파수 범위 FR1를 지원한다. 또한, FR1 중 워킹 밴드에 해당하는 주파수 대역(617-7125MHz)은 저대역 617-960MHz, 중대역 1427-2690MHz 및 고대역 3300-7125MHz의 3개로 분할할 수 있는데, 본 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 이와 같이 분할된 모든 주파수 대역을 지원할 수 있다. 즉, 안테나 모듈(100)은 하나의 안테나 소재(110)로서 FR1의 워킹 밴드 617-7125MHz를 지원할 수 있다.

또한, 안테나 모듈(100)은 모노폴 안테나로서 싱글 피더를 포함하고, 세미 평판형 역 F 안테나(Planar inverted-F antennas, PIFA)로 형성된다.

안테나 소재(110)는 육면체에서 상면을 형성하며, 기판(200)의 탑재면에 대해서 평행하게 이격되어 설치된다.

지지부(120)는 안테나 소재(110)와 기판(200) 사이에 설치되는 부분으로, 스탬핑 가공에 의해서 안테나 소재(110)의 4개의 모서리 부분이 하부 방향으로 실질적으로 직각으로 절곡되어 일체로 형성된다. 또한, 지지부(120)는 각각의 면이 평판 형태로 형성될 수 있다. 여기서, "직각"은 반드시 90도를 의미하는 것을 아니다.

지지부(120)는 순서대로, 육면체에서 전면을 형성하는 제1 스커트 패턴(121), 후면을 형성하는 제2 스커트 패턴(122), 좌측면을 형성하는 제3 스커트 패턴(123), 우측면을 형성하는 제4 스커트 패턴(124) 및 하면을 형성하는 제5 스커트 패턴(125)을 포함한다.

제1 내지 제4 스커트 패턴(121, 122, 123, 124)은 상단이 안테나 소재(110)에 연속되어 있으나, 양측 단부에서는 서로 분리되어 있다. 즉, 제1 내지 제4 스커트 패턴(121, 122, 123, 124)은 이웃하는 면과 분리되어 형성된다.

제1 스커트 패턴(121)은 육면체의 상면에서 하면까지 연장 형성되며, 상단이 안테나 소재(110)에 연속하고, 하단이 제5 스커트 패턴(125)에 연속한다. 또한, 제1 스커트 패턴(121)은 피더(125c)를 기준으로 하여 왼쪽 방향에 형성된다. 이로 인해, 피더(125c)에서 안테나 모듈(100)에 공급되는 전류의 방향이 왼쪽으로 길어지면서 전류의 흐름이 크게 회전하게 된다.

제1 스커트 패턴(121)의 크기와 길이에 의해 고대역 공진 주파수(high band resonant frequency)를 발생시키고 임피던스의 Q 밸류(Q value)를 향상시킬 수 있다.

제2 스커트 패턴(122)은 제1 스커트 패턴(121)과 평행하게 형성되며, 상단이 안테나 소재(110)에 연속하고, 하단이 제5 스커트 패턴(125)에 연속한다.

제2 스커트 패턴(122)은 안테나 소재(110)와 갭 커플링 효과가 발생하고, 제2 스커트 패턴(122)은 지지부(120) 중에서 가장 큰 크기를 갖고 기판(200)에 대응되는 길이(즉, 하단의 길이)가 가장 길기 때문에, 저대역(low band) 및 중대역 공진 주파수(mid band resonant frequency)를 발생시키고 임피던스의 Q 밸류를 향상시킬 수 있다.

제3 스커트 패턴(123)은 상단이 안테나 소재(110)에 연속하되 하단은 육면체의 높이 방향의 도중까지만 연장되어서, 하면과 연속하지 않는다.

제3 스커트 패턴(123)의 크기와 길이를 조절하면 고대역 공진 주파수를 발생시킬 수 있다.

또한, 제3 스커트 패턴(123)은 상단만이 구속되어 있고, 양측단 및 하단이 자유단으로 형성되기 때문에 그 길이와 크기를 조절하는 것이 용이하다.

제4 스커트 패턴(124)은 제3 스커트 패턴(123)에 평행하게 형성되고, 안테나 소재(110)에 연속하는 상부 스커트(124a)와 제5 스커트 패턴(125)에 연속하는 하부 스커트(124b)로 분할 형성된다.

또한, 상부 스커트(124a)와 하부 스커트(124b)는 동일 평면 상에서 분할 형성되며, 육면체의 높이 방향을 따라 일측에서 그 단부가 서로 이격되게 분리되어 형성된다.

여기서, 안테나 소재(110)와 하부 스커트(124b) 사이에 갭 커플링 효과가 발생할 수 있다.

제5 스커트 패턴(125)은 육면체의 하면을 형성하도록 측면을 형성하는 스커트 패턴(121, 122, 124)의 하단에서 육면체의 내부를 향하도록 수직으로 절곡되어 형성된다. 제5 스커트 패턴(125)은 제1 탑재부(125a)와 제2 탑재부(125b) 및 피더(125c)를 포함한다.

제1 탑재부(125a)는 제2 스커트 패턴(122)의 하단에 연속하며, 제2 스커트 패턴(122)의 하단에서 전방을 향하도록 수직으로 절곡되어 형성된다. 제1 탑재부(125a)는 제2 스커트 패턴(122)의 하단에 연속하여 형성되므로 비교적 큰 면적과 길이로 형성될 수 있다.

제2 탑재부(125b)는 제4 스커트 패턴(124)의 하부 스커트(124b)의 하단에 연속하며, 하부 스커트(124b)의 하단에서 좌측을 향하도록 수직으로 절곡되어 형성된다.

피더(125c)는 제1 스커트 패턴(121)의 하단에서 연속하며, 제1 스커트 패턴(121)의 하단이 후방을 향하도록 수직으로 절곡되어 형성되며, 제1 탑재부(125a)와 대략 평행한 위치에 형성된다.

여기서, 피더(125c)는 제1 스커트 패턴(121)의 하단에서 다단으로 절곡되어 형성될 수 있다.

또한, 제5 스커트 패턴(125)은 제1 탑재부(125a)와 제2 탑재부(125b) 및 피더(125c)가 동일 평면 상에 형성되되 서로 분리되어 형성된다.

제5 스커트 패턴(125)은 기판(200)의 탑재면에 실질적으로 탑재되는 부분으로서, 안테나 모듈(100)은 제1 탑재부(125a)와 제2 탑재부(125b) 및 피더(125c)의 3개소에서 기판(200)과 고정되므로, 안정적으로 고정되고 기계적 강도를 높일 수 있다.

또한, 제5 스커트 패턴(125)은 SMT(Surface Mount Technology) 방식을 이용하여 기판(200)에 탑재할 수 있다.

본 실시예들에 따르면, 안테나 모듈(100)은 제2 스커트 패턴(122)의 크기와 길이를 조절하여 저대역 및 중대역 주파수를 지원할 수 있고, 제1 스커트 패턴(121)과 제3 스커트 패턴(123) 및 제4 스커트 패턴(124)의 크기와 길이를 조절함으로써 고대역 주파수를 지원할 수 있으므로, 5G NR의 FR1의 워킹 밴드인 617-7125MHz 범위의 주파수 대역을 지원할 수 있다.

또한, 안테나 모듈(100)은, 제5 스커트 패턴(125)을 제외한 안테나 소재(110)와 제1 내지 제4 스커트 패턴(121, 122, 123, 124)은 모두 기판(200)에서 부유한 상태로 구비되므로, 방사되는 전파의 편파 방향이 분산되며, 방사 범위가 넓어진다.

또한, 안테나 모듈(100)은 육면체 형상을 가지므로, 안테나 소재(110)와 지지부(120) 사이에서 갭 커플링 효과가 발생하고, 이를 이용하여 모노폴 안테나로서 구성할 수 있다.

또한, 안테나 모듈(100)은 금속 소재의 플레이트를 스탬핑 가공하여 제조하므로, 제조 공정이 간단하고, 생산 비용을 줄일 수 있다. 또한, 안테나 모듈(100)은 SMT 방식 등을 이용하여 간단하게 조립할 수 있다.

다음으로, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 상술한 안테나 모듈(100)이 탑재되는 기판(200) 및 안테나 장치(10)에 대해서 설명한다.

기판(200)은 안테나 모듈(100)이 탑재되는 급전 영역(210)과 접지 영역(220)을 포함하여 구성된다. 예를 들어, 기판(200)은 평가 보드(Evaluation Board)이며, 안테나 모듈(100)에 대한 RF 시험을 위한 장치일 수 있다.

여기서, 기판(200)은 PCB 상에 금속층 또는 회로가 일체로 형성될 수 있고, 다만, 도면에서는 기판(200)이 직사각형 형상을 갖는 판형으로 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 기판(200)의 형상은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

급전 영역(210)에는 안테나 모듈(100)이 탑재되어서 급전이 이루어지도록 도체로 형성되는 복수의 패턴이 형성되며, 탑재 패턴(211)과, 피더 패턴(213) 및 추가 탑재 패턴(212)이 형성될 수 있다.

탑재 패턴(211)은 제1 탑재부(125a)가 탑재되며, 안테나 모듈(100)을 물리적으로 고정시킨다. 또한, 탑재 패턴(211)은 추가 탑재 패턴(212)에 비해서 길게 형성된다.

피더 패턴(213)은 피더(125c)가 탑재되며, 전원을 공급하기 위한 연장 패턴(230)과 연결되어서 피더(125c)를 통해 안테나 모듈(100)에 전원을 공급한다.

추가 탑재 패턴(212)은 탑재 패턴(211)과 피더 패턴(213) 사이에 구비되어서, 제2 탑재부(125b)가 탑재된다.

추가 탑재 패턴(212)은 제4 스커트 패턴(124)의 물리적 길이를 확장함으로써 저대역 공진 주파수를 형성할 수 있도록 한다.

접지 영역(220)에는 안테나 모듈(100)에 전원을 공급하기 위한 피더 패턴(213)과 외부 전원(미도시)을 연결하는 연장 패턴(230)이 형성되고, 연장 패턴(230) 상에 정합 회로(240)가 형성될 수 있다.

여기서, 피더 패턴(213)은 접지 영역(220) 쪽으로 연장되어 형성되고, 정합 회로(240)는 피더 패턴(213)의 연장된 단부와 연장 패턴(230)을 연결시키도록 형성된다.

도 5를 참조하면, 정합 회로(matching circuit)(240)는 분류 NC(shunt nonconnected)(241)과, 직렬 인덕터(series inductor)(242) 및 분류 인덕터(shunt inductor)(243)을 포함하여 구성된다.

분류 NC(241)는 피더 패턴(213)과 접지 영역(220)에 걸쳐 구비되는데, 전기적으로는 연결되어 있지 않다.

직렬 인덕터(242)는 피더 패턴(213)과 연장 패턴(230)을 직렬로 연결하도록 구비된다.

분류 인덕터(243)는 연장 패턴(230)과 접지 영역(220)을 연결하도록 구비된다.

정합 회로(240)는, 안테나 모듈(100)에서 피더 패턴(213)을 거쳐 분류 NC(241), 직렬 인덕터(242), 분류 인덕터(243)의 순서로 연결되도록 구성되는 역방향 결합이다. 또한, 정합 회로(240)는, 저대역 공진 주파수에 의한 주파수 체배(multiplication frequency) 효과에 의해서 중대역 및 고대역 공진 주파수 발생시킬 수 있어서, 저대역 공진 주파수의 임피던스를 개선하여 대역폭을 개선할 수 있다.

안테나 장치(10)는 기판(200)의 급전 영역(210)에 안테나 모듈(100)을 탑재하여 형성된다.

여기서, 안테나 장치(10)는 싱글 피더를 갖는 모노폴 안테나를 기반으로 하는 정합 회로(matching circuit)를 적용할 수 있어서 Semi-PIFA 구조를 가질 수 있다.

즉, 안테나 장치(10)는 육면체로 형성되는 안테나 모듈(100)이 안테나 소재(110)와 각 스커트 패턴(122, 123, 124) 사이에서 발생하는 갭 커플링 효과에 의해서 모노폴 안테나로 구성할 수 있다. 또한, 안테나 장치(10)는 제1 스커트 패턴(121)이 피더(125c)가 결합되어서 급전부가 되고, 안테나 소재(110)부터 제2 내지 제5 스커트 패턴(122, 123, 124, 125) 및 기판(200)의 탑재 패턴(211)까지가 안테나 본체가 되는 PIFA 안테나를 형성할 수 있다.

또한, 안테나 장치(10)는 육면체 형상의 안테나 모듈(100)을 형성함으로써 넓은 대역폭의 낮은 공진 주파수를 발생시키고, 1차 저대역 공진 주파수에 의한 주파수 체배(multiplication frequency) 효과에 의해서 중대역 및 고대역 공진 주파수 발생시킬 수 있어서, 저대역 공진 주파수의 임피던스를 개선하여 대역폭을 개선할 수 있다.

여기서, 안테나 장치(10)는 모노폴 안테나이므로 안테나 소재(110)에서 제2 스커트 패턴(122) 및 제1 탑재부(125a) 그리고 탑재 패턴(211)에 이르는 거리가 제1 공진주파수 파장의 1/4 길이를 갖는다. 또한, 안테나 장치(10)는 안테나 소재(110)에서 제2 스커트 패턴(122), 하부 스커트(124b) 및 제2 탑재부(125b)와 추가 탑재 패턴(212)에 이르는 거리가 제2 공진주파수 파장의 1/4 길이를 갖는다.

이와 같이, 안테나 장치(10)는 안테나 모듈(100) 및 기판(200)의 탑재 패턴(211, 212)까지의 거리에 의해서 저대역, 중대역 및 고대역을 모두 지원하는 5G NR 안테나가 된다.

또한, 안테나 장치(10)는 안테나 모듈(100)과 접지 영역(220) 사이가 소정 거리 이격되어 갭(221)이 형성되는데, 갭(221) 거리를 조절하여 넓은 대역폭의 낮은 공진 주파수를 갖는 안테나 장치(10)를 형성할 수 있고, 저주파 대역에서 방사 효율(adiation Efficiency)을 향상시킬 수 있다.

한편, 상술한 실시예들에서는 안테나 모듈(100)을 스탬핑 가공을 이용하여 제조하였으나, 이외에도 LDS 안테나(Laser Direct Structuring antenna) 등이 사용될 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

10: 안테나 장치
100: 안테나 모듈
110: 안테나 소재
120: 지지부
121: 제1 스커트 패턴
122: 제2 스커트 패턴
123: 제3 스커트 패턴
124: 제4 스커트 패턴
124a: 상부 스커트
124b: 하부 스커트
125: 제5 스커트 패턴
125a: 제1 탑재부
125b: 제2 탑재부
125c: 피더
200: 기판
210: 급전 영역
211: 탑재 패턴
212: 추가 탑재 패턴
213: 피더 패턴
220: 접지 영역
221: 갭
230: 연결 패턴
240: 정합 회로(matching circuit)
241: 분류 NC(shunt nonconnected)
242: 직렬 인덕터(series inductor)
243: 분류 인덕터(shunt inductor)

Claims

금속 소재로 형성되고 세미 PIFA 구조를 갖는 안테나 소재; 및
스탬핑 가공에 의해서 상기 안테나 소재에서 절곡되어 측면 및 하면을 형성하여 육면체 형상으로 형성되며, 상기 안테나 소재와 일체로 형성되는 지지부;
를 포함하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 지지부는,
상기 안테나 소재의 4개의 모서리 부분에서 직각으로 절곡되는 제1 내지 제4 스커트 패턴; 및
하면을 형성하는 제5 스커트 패턴;
을 포함하고,
상기 제1 스커트 패턴 내지 제4 스커트 패턴은 각각 상단이 상기 안테나 소재에 연속되되 양측단에서는 서로 분리되어 형성된 안테나 모듈.
제2항에 있어서,
상기 안테나 소재는 기판의 탑재면에 평행하게 이격되어 탑재되고,
상기 제5 스커트 패턴에 형성된 하나의 피더에 의해서 전원이 공급되는 모노폴 안테나인 안테나 모듈.
제3항에 있어서,
상기 제1 스커트 패턴은 전면을 형성하고, 상기 피더에 대해서 왼쪽 방향에 형성되는 안테나 모듈.
제4항에 있어서,
상기 피더는 상기 제1 스커트 패턴의 하단에 연속하여 형성되는 안테나 모듈.
제3항에 있어서,
상기 제5 스커트 패턴은,
기판에 탑재되는 제1 탑재부; 및
상기 기판에 형성된 추가 탑재 패턴에 탑재되는 제2 탑재부;
를 더 포함하는 안테나 모듈.
제6항에 있어서,
상기 제5 스커트 패턴은 상기 피더와 상기 제1 탑재부와 상기 제2 탑재부가 서로 분리되어 형성되되 동일 평면 상에 형성되는 안테나 모듈.
제6항에 있어서,
상기 제1 탑재부는 후면을 형성하는 제2 스커트 패턴의 하단에 연속하여 형성되는 안테나 모듈.
제6항에 있어서,
상기 제2 탑재부는 우측면을 형성하는 상기 제4 스커트 패턴의 하단에 연속하여 형성되는 안테나 모듈.
제9항에 있어서,
상기 제4 스커트 패턴은,
상단이 상기 안테나 소재에 연속하여 형성되는 상부 스커트; 및
하단이 상기 제2 탑재부에 연속하며 측단이 상기 제2 스커트 패턴에 연속하여 형성되는 하부 스커트;
를 포함하는 안테나 모듈.
제10항에 있어서,
상기 상부 스커트와 상기 하부 스커트는 높이 방향에 대해서 서로 분리되어 형성되되 동일 평면 상에서 형성되는 안테나 모듈.
제3항에 있어서,
상기 제3 스커트 패턴은 좌측면을 형성하고, 상기 제1 스커트 패턴보다 짧은 길이로 형성되는 안테나 모듈.
안테나 소재와 상기 안테나 소재에 대해서 스탬핑 가공에 의해서 각 모서리에서 절곡되어 측면 및 하면을 형성하여 육면체 형상으로 형성되는 지지부를 포함하는 안테나 모듈; 및
상기 안테나 모듈이 탑재되는 기판;
을 포함하는 안테나 장치.
제13항에 있어서,
상기 안테나 모듈은,
상기 안테나 소재가 상기 지지부에 의해서 상기 기판의 탑재면과 평행하게 이격되어 설치되고,
상기 안테나 모듈의 하면에 1개의 피더가 형성되는 모노폴 안테나인 안테나 장치.
제14항에 있어서,
상기 지지부는,
상기 안테나 소재의 4개의 모서리 부분에서 직각으로 절곡되는 제1 내지 제4 스커트 패턴; 및
하면을 형성하는 제5 스커트 패턴;
을 포함하고,
상기 제5 스커트 패턴은,
상기 제1 스커트 패턴의 하단에 연속하여 형성되는 피더;
상기 제2 스커트 패턴의 하단에 연속하여 형성되는 제1 탑재부; 및
상기 제4 스커트 패턴의 하단에 연속하여 형성되는 제2 탑재부;
를 포함하는 안테나 장치.
제15항에 있어서,
상기 기판은,
상기 안테나 모듈이 탑재되는 복수의 패턴이 형성되는 급전 영역;
상기 안테나 모듈에 급전을 위한 연결 패턴이 형성되는 접지 영역; 및
상기 연결 패턴 상에 형성되는 정합 회로;
를 포함하는 안테나 장치.
제16항에 있어서,
상기 급전 영역은,
상기 제1 탑재부가 탑재되는 탑재 패턴;
상기 제2 탑재부가 탑재되는 추가 탑재 패턴; 및
상기 피더가 탑재되는 피더 패턴;
이 형성되는 안테나 장치.
제17항에 있어서,
상기 정합 회로는,
상기 피더 패턴과 상기 연결 패턴 및 상기 접지 영역을 선택적으로 연결하도록 형성되는 안테나 장치.
제18항에 있어서,
상기 정합 회로는,
상기 피더 패턴과 상기 접지 영역에 걸쳐 구비되되 전기적으로 연결되지 않는 분류 NC;
상기 피더 패턴과 상기 연결 패턴을 직렬로 연결하는 직렬 인덕터; 및
상기 연결 패턴과 상기 접지 영역을 연결하는 분류 인덕터;
를 포함하는 안테나 장치.
제17항에 있어서,
상기 안테나 모듈 및 상기 탑재 과 상기 접지 영역의 단부 사이에 갭이 형성되는 안테나 장치.