KR20220131116A

KR20220131116A - 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치

Info

Publication number: KR20220131116A
Application number: KR1020210036259A
Authority: KR
Inventors: 이석민; 금준식; 김윤건; 최승호; 고승태; 이영주
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2022-09-27
Also published as: EP4254662A1; US20230187845A1; WO2022197141A1; CN117121294A

Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4^th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5^th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 다양한 실시 예들에 따를 때, 무선 통신 시스템의 안테나 구조는, 적어도 하나의 안테나 엘리먼트(antenna element), 상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider) 및 기판을 포함하고, 상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트 및 상기 전력 분배기는 상기 기판에 배치되고, 상기 기판은 상기 전력 분배기가 상기 기판 상에 배치되는 영역을 제1 영역이라 할 때, 상기 제1 영역에 대응하는 영역이 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고, 상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함할 수 있다.

Description

안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치 {ANTENNA STRUCTURE AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THE SAME}

본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 안테나 구조(antenna structure) 및 이를 포함하는 전자 장치(electronic device)에 관한 것이다.

4G(4^th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5^th 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 대역에서의 구현이 고려되고 있다. 6 GHz 근처 FR1 대역의 고주파 및 6 GHz 이상의 FR2 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive multi-input multi-output, massive MIMO), 전차원 다중입출력(full dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔포밍(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.

5G 시스템에서 전자 장치는 다수의 안테나 엘리먼트(antenna elements)들을 포함한다. 하나 이상의 안테나 엘리먼트들은 서브 어레이(sub array)를 형성한다. 또한, 전자 장치는 서브 어레이에 포함되는 하나 이상의 안테나 엘리먼트들에게 전력을 공급하기 위한 전력 분배기(power divider)를 포함한다. 전자 장치는 빔포밍(beamforming)을 위해 요구되는 안테나 엘리먼트들의 숫자가 증가함에 따라, 안테나 구조의 생산 비용 및 방사 성능을 고려하여 보다 효과적인 구조로 설계할 것이 요구된다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 안테나 급전(feeding)을 위한 전력 분배기가 배치되는 영역에 공기 층을 포함하는 기판의 구조를 제공한다.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 공기 층을 포함하는 기판을 이용하여, 생산 비용을 최소화하고 방사 성능을 높일 수 있는 안테나 구조를 제공한다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템의 안테나 구조는, 적어도 하나의 안테나 엘리먼트(antenna element), 상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider) 및 기판을 포함하고, 상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트 및 상기 전력 분배기는 상기 기판에 배치되고, 상기 기판은 상기 전력 분배기가 상기 기판 상에 배치되는 영역을 제1 영역이라 할 때, 상기 제1 영역에 대응하는 영역이 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고, 상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치는, 메인 PCB(printed circuit board), 상기 메인 PCB에 배치되는 RFIC(radio frequency integrated circuit), 상기 메인 PCB에 배치되는 안테나 PCB, 복수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들 및 상기 복수의 안테나 엘리먼트들에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider)를 포함하고, 상기 복수의 안테나 엘리먼트들 및 상기 전력 분배기는 상기 안테나 PCB에 배치되고, 상기 안테나 PCB는 상기 전력 분배기가 상기 안테나 PCB 상에 배치되는 영역을 제1 영역이라 할 때, 상기 제1 영역에 대응하는 영역이 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고, 상기 안테나 PCB는 상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치는, 전력 분배기가 배치되는 영역에 공기 층을 포함하는 기판 구조를 통해, 효율적인 비용으로 안테나 구조의 제작을 가능하게 한다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치는, 공기 층을 포함하는 기판 구조를 통해, 유전 손실(dielectric loss)을 최소화하여 방사 성능을 높일 수 있게 한다.

이 외에, 본 문서를 통해 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 있다.

도 1은 본 개시의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치의 구성을 도시한다.
도 2는 본 개시의 실시 예들에 따른 전송 선로에 의한 손실을 설명하기 위한 다양한 기판들의 예를 도시한다.
도 3은 본 개시의 실시 예들에 따른 공기 층(air layer)을 포함하는 기판 구조의 예를 도시한다.
도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 리브(rib) 기판을 포함하는 안테나 구조의 예를 도시한다.
도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 리브(rib) 기판에 대한 구조의 예를 도시한다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀(air-hole) 기판을 포함하는 안테나 구조의 예를 도시한다.
도 6a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조에 따른 전력 분배기의 배치 방법의 예를 도시한다.
도 6b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조에 따른 전력 분배기의 배치 방법의 다른 예를 도시한다.
도 7a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 예를 도시한다.
도 7b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 다른 예를 도시한다.
도 7c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 또 다른 예를 도시한다.
도 7d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 또 다른 예를 도시한다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

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 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어(기판, 서브스트레이트(substrate), PCB(printed circuit board), 보드(board), 선로(line), 전송 선로(transmission line), 급전선(feeding line), 전력 분배기(power divider), 안테나, 안테나 어레이(antenna array), 서브 어레이(sub array), 안테나 엘리먼트(antenna element), 급전부(feeding unit), 급전원(feeding point)) 및 구성의 형상을 지칭하는 용어(리브(rib), 홀(hole)) 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.

또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd Generation Partnership Project))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.

도 1은 본 개시의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치의 구성을 도시한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

기지국(100)은 단말(user equipment)에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(100)은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국(100)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(100)은 하향링크 신호를 송신하거나 상향링크 신호를 수신할 수 있다.

단말은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(100)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말은 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말은 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말은 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.

도 1을 참고하면, 기지국(100)은 MMU(massive MIMO(multi-input multi-output) unit) 장치(110)로 구성될 수 있다. MMU 장치(110)는 다수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들을 포함할 수 있다. 빔포밍(beamforming) 이득을 높이기 위해, 입력 포트(port) 대비 많은 수의 안테나 엘리먼트들이 사용될 수 있다. MMU 장치(110)는 복수의 서브 어레이들을 통해 빔포밍을 수행할 수 있다.

도 1을 참고하면, MMU 장치(110)는 다수의 안테나 엘리먼트들(즉, 방사체(radiator)), 전력 분배기(power divider), 기판(예: 안테나 PCB(antenna PCB)) 및 레이돔(radome)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 다수의 안테나 엘리먼트들은 복수의 서브 어레이로 구성될 수 있다. 예를 들어, 3개의 안테나 엘리먼트는 하나의 서브 어레이를 구성할 수 있다. 즉, 서브 어레이는 3 x 1 형태의 서브 어레이일 수 있다. 또한, 복수의 서브 어레이들 및 전력 분배기는 안테나 PCB에 배치될 수 있다. 전력 분배기는 각 서브 어레이에 포함되는 복수의 안테나 엘리먼트들에게 신호를 급전할 수 있다. 여기서, 급전은 간접 급전 또는 직접 급전을 의미할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, MMU 장치(110)는 메인 PCB를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 PCB는 메인 보드(board), 마더 보드(board) 등으로 지칭될 수 있다. 상술한 기판(즉, 안테나 PCB)는 메인 PCB에 배치될 수 있다. 메인 PCB에 배치되는 RFIC(radio frequency integrated circuit)으로부터 처리된 RF 신호는 메인 PCB를 통과하여 안테나 PCB의 전력 분배기로 전달될 수 있다. 전력 분배기는 전달받은 RF 신호를 다수의 안테나 엘리먼트들에 급전할 수 있다.

MMU 장치(110)는, 생산 비용을 최소화하기 위하여, 플라스틱과 같은 유전체 층을 포함하는 기판을 포함할 수 있다. 그러나, 안테나 엘리먼트들의 방사 성능은 유전체 층에 의한 유전 손실(dielectric loss)의 증가로 감소될 수 있다. 따라서, 본 개시에서는 전력 분배기가 기판에 배치되는 경로 상에 복수의 공기 층(air layer)들을 포함하는 기판의 구조(이하, '공기 층(air layer) 기판 구조'라 지칭한다.)를 통해, 생산 비용 최소화하면서 방사 성능의 효율 감소를 개선할 수 있는 구조를 제안한다.

이하에서는, 설명의 편의를 위하여 MMU 구조를 기준으로 설명하나, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층 기판 구조가 적용되는 장치는 MMU에 제한되는 것은 아니다. 즉, FR1(frequency range 1) 대역(약 6GHz)의 신호를 이용하는 MMU 및 FR2 대역의 신호(약 24GHz)를 이용하는 mmWave 장치에도 적용될 수 있다.

이하, 본 개시의 실시 예들을 설명하기에 앞서, 다음과 같은 용어들이 정의될 수 있다. 예를 들어, 기판은 PCB(printed circuit board), FPCB(flexible printed circuit board), 서브스트레이트(substrate), 보드(board), 스트립(strip), 마이크로 스트립(micro strip) 등과 같은 동일하거나 유사한 기술적 의미를 포함하는 구조를 지칭하는 것으로 이해될 수 있다. 다른 예를 들어, 전력 분배기(power divider)는 전송 선로(transmission line), 선로(line), 급전 선(feeding line), 급전 부(feeding unit) 등과 같은 동일하거나 유사한 기술적 의미를 포함하는 구조를 지칭하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 리브(rib)는 지지 부재, 지지체, 지지부, 지지대 등과 같은 동일하거나 유사한 기술적 의미를 포함하는 구조를 지칭하는 것으로 이해될 수 있다.

도 2는 본 개시의 실시 예들에 따른 전송 선로에 의한 손실을 설명하기 위한 다양한 기판들의 예를 도시한다. 도 2에서는 전송 선로를 포함하는 기판의 구조들을 예로 설명한다. 도 2의 스트립(210) 및 마이크로 스트립(220)은 전송 선로(transmission line)를 포함할 수 있고, 스트립(210) 또는 마이크로 스트립(220)에 포함된 전송 선로에 대한 설명은 본 개시의 전력 분배기에 대한 설명과 동일하게 이해될 수 있다.

도 2를 참고하면, 스트립(strip)(210)은 2개의 금속 층, 레이어들 사이에 배치되는 유전체 층 및 전송 선로를 포함할 수 있다. 마이크로 스트립(micro strip)(220)은 전송 선로, 유전체 층 및 금속 층을 포함할 수 있다. 이 때, 전송 선로는 신호가 지나는 경로(path)를 의미할 수 있다. 스트립(210) 및 마이크로 스트립(220)의 구조는 등가 회로(230)와 같이 간소화될 수 있다. 즉, 스트립(210) 또는 마이크로 스트립(220)은 저항 및 임피던스(impedance)의 형태로 표현될 수 있다.

스트립(210) 또는 마이크로 스트립(220)에서, 신호가 전송 선로를 통과하는 경우, 전송 선로에 의한 손실이 발생될 수 있다. 즉, 전송 선로에 의한 손실은 회로(230)에서 개시된 저항(R`, G`)들, 인덕터(L`) 및 컨덕터(C`)에 의해 발생될 수 있다. 또한, 전송 선로에 의한 손실은 반사(reflection) 및 감쇠(attenuation)를 포함할 수 있고, 다양한 원인들에 의해 발생될 수 있다. 전송 선로에 의한 손실(이하, 전송 선로 손실)과 다양한 손실들 사이의 관계를 식으로 나타내면 이하의 수학식과 같이 계산될 수 있다.

상기

는 전송 선로 손실을, 상기

는 금속의 도전율에 의한 손실(loss due to metal conductivity)을, 상기

는 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실(loss due to dielectric loss tangent) 또는 유전 손실(dielectric loss)을, 상기

는 유전체의 도전율에 의한 손실(loss due to conductivity of dielectric)을, 상기

는 방사 손실(loss due to radiation)을 의미할 수 있다.

상술한 수학식을 참고하면, 신호가 전송 선로를 따라 통과하면서 발생되는 손실은 인접한 구성(예: 유전체 층, 금속 층)에 의한 손실에 의해 결정될 수 있다. 즉, 전송 선로 손실은 감쇠 또는 손실들의 합으로 계산될 수 있다. 따라서, 전송 선로 손실을 최소화하기 위해서는, 각 손실의 최소화가 요구될 수 있다. 이 때, 전자 장치가 이용하는 신호의 주파수가 높아짐에 따라 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실이 지배적인 요소가 될 수 있다. 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실은 이하의 수학식과 같다.

상기

는 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실(loss due to dielectric loss tangent)을, 상기

는 비유전율을, 상기

는 신호의 주파수를, 상기

는 손실 탄젠트를 의미할 수 있다.

방사 손실(

)은 임피던스 매칭(impedance matching)을 통해 최소화할 수 있다. 유전체의 도전율에 의한 손실(

)은 유전체가 순수한 유전체가 아닌 금속 성분이 포함되어 발생되는 것으로 매우 작은 값으로 형성될 수 있다. 또한, 금속의 도전율에 의한 손실(

)은 신호의 주파수에 대한 제곱근에 비례할 수 있고, 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실(

)은 주파수에 비례할 수 있다. 일반적으로, 금속의 도전율에 의한 손실은 전송 선로 손실을 결정하는 지배적인(dominant) 요소(factor)일 수 있으나, 전송 선로를 통과하는 신호의 주파수가 높아질수록 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실이 지배적인 요소일 수 있다.

상술한 바를 고려할 때, MMU 장치는 고주파수 대역(FR1 대역: 약 6GHz)의 신호를 이용하고, mmWave 장치는 그보다 더 높은 주파수 대역(FR2 대역: 약 24GHz)의 신호를 이용하는 바, 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실에 의해 전송 선로 손실이 지배적으로 결정될 수 있다. 따라서, 전송 선로가 배치되는 기판은 전송 선로 손실을 최소화하기 위하여 유전체 층(layer)의 유전율이 낮게 설계될 필요가 있다. 일반적으로, 기판에서 이용되는 유전체들 중 유전율이 낮은 매질은 공기(air)일 수 있다. 전송 선로가 기판 상에 배치되는 경로와 인접한 영역의 기판에는 공기 층(air layer)이 요구될 수 있다. 이하에서는, 고주파 신호를 이용하는 전자 장치에 있어서, 전송 선로에 의한 손실을 최소화하기 위한 기판의 구조에 대하여 설명한다.

도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층(air layer)을 포함하는 기판 구조의 예를 도시한다. 도 3에서는 적어도 하나의 층을 갖는 기판을 도시한다. 예를 들어, 적어도 하나의 층을 갖는 기판은 마이크로 스트립(micro strip)일 수 있다.

도 3은, 기판(300)에 대한 측면에서 바라본 평면도 및 입체도를 도시한다. 기판(300)은 전송 선로(310), 접착층(adhesive), 필름(film)(320), 공기 층을 포함하는 유전체(dielectric) 층(330) 및 금속 층(340)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(310)는 유전체 층(330)의 공기 층이 형성되는 영역과 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로(310)가 배치되는 영역 및 인접한 영역을 포함하는 영역에 공기 층이 형성될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 필름(320)은 전송 선로(310)와 유전체 층(330) 사이에 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로(310)가 배치되는 영역에서, 전송 선로(310)와 유전체 층(330)의 사이에는 필름(320)이 배치될 수 있다. 도 3에서는, 필름(320)이 배치되는 영역의 면적이 유전체 층(330)의 면적보다 좁고 전송 선로(310)의 면적보다 넓게 도시하나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 필름(320)은 전송 선로(310)가 배치되는 영역에 대응하는 영역에 형성되는 공기 층의 영역에 기반하여 결정될 수 있다. 필름(320)이 유전체 층(330) 및 전송 선로(310) 사이에 배치됨에 따라, 필름(320)은 유전체 층(330)의 공기 층을 차폐(shield)할 수 있다. 또한, 필름(320)은 유전체로 형성될 수 있다.

도 3에서는 도시되지 않았으나, 기판(300)은 공기 층을 포함하지 않는 유전체 층을 더 포함할 수 있다. 이와 같은 공기 층을 포함하지 않는 유전체 층은 난연재와 같은 물질을 포함할 수 있다. 기판(300)은 전송 선로(310)와 공기 층을 포함하는 유전체 층(330) 사이에 공기 층을 포함하지 않는 유전체 층을 더 포함할 수 있다. 또한, 도 3에서 도시되지 않았으나, 전송 선로(310)의 발열에 의해서 기판(300)이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 공기 층이 형성되는 영역과 대응하는 영역의 필름(320)에는 공기 층의 크기보다 작은 홀(hole)이 형성될 수 있다. 상기 작은 홀은 전송 선로(310)에서 열이 발생하거나, 기판(300) 내의 온도가 변동되는 경우, 공기의 팽창 또는 수축에 의해 필름(320) 및 기판(300)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바를 고려할 때, 전송 선로는 적어도 하나의 층을 포함하는 기판 상에 배치될 수 있다. 기판에 포함되는 적어도 하나의 층 중 일부는 공기 층을 포함하는 유전체 층일 수 있다. 전송 선로에서 신호가 전송되는 경우, 상기 공기 층에 의해 유선 손실이 최소화되어 전송 선로 손실이 최소화될 수 있다. 이하에서는, 공기 층을 형성하기 위하여, 유전체 층에 복수의 지지 부재들을 포함하는 비 주기적인 방법 및 복수의 에어홀(air-hole)들을 포함하는 주기적인 방법을 설명한다.

도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 리브(rib) 기판을 포함하는 안테나 구조의 예를 도시한다. 여기서, 리브 기판은 기판의 적어도 하나의 층에 지지 구조를 포함하는 기판을 의미할 수 있다. 지지 구조는 복수의 지지 부재들을 포함하는 구조를 의미할 수 있다. 또한, 지지 부재는 리브(rib)로 지칭될 수 있다.

도 4a에 도시되는 안테나 구조(400)의 구성은 설명의 편의를 위한 예시에 불과한 것으로써, 본 개시의 구조가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 안테나 구조(400)는 안테나 엘리먼트들 사이를 연결하기 위한 전력 분배기(420)를 포함할 수 있다. 이 때, 전력 분배기(420)의 배치 또는 배선은 도 4의 안테나 구조(400)에 제한되는 것은 아니며, 상황에 맞게 배치 또는 배선될 수 있다. 또한, 안테나 구조(400)에서 금속 패치(metal patch) 형태의 안테나 엘리먼트(410)를 도시하나, 이는 전력 분배기(420)의 배치를 명확하게 드러내기 위함이며, 안테나 엘리먼트의 구조가 제한되는 것을 의미하는 것이 아니다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트(410)는 평면 구조의 방사체(radiator)일 수 있다. 다른 예를 들어, 안테나 엘리먼트(410)는 입체 구조의 방사체일 수 있다.

도 4a를 참고하면, 안테나 구조(400)는 안테나 엘리먼트(410), 전력 분배기(420), 기판(430)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 분배기(420)는 안테나 엘리먼트(410)들에게 신호를 전달하기 위한 전송 선로(transmission line)을 의미할 수 있다. 여기서, 신호를 전달하는 것의 의미는 신호의 급전(feeding)을 의미할 수 있다. 급전은 간접 급전 및 직접 급전을 모두 포함할 수 있다. 전력 분배기(420)는 안테나 엘리먼트(410)들 사이를 연결하기 위하여 기판(430) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 전력 분배기(420)가 기판(430)에 배치 또는 배선되는 영역은 배치 경로 또는 배선 경로로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 배치 경로 또는 배선 경로는 기판(430)의 다른 모듈(module) 또는 구성요소(component)들을 고려하여 형성될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 기판(430)은 복수의 지지 부재(431)들을 포함할 수 있다. 복수의 지지 부재(431)들은 전력 분배기(420)를 지지하기 위한 지지 구조를 의미할 수 있다. 복수의 지지 부재(431)들은 전력 분배기(420)가 배치되는 영역과 대응되는 영역에 형성될 수 있다. 다시 말해서, 지지 부재(431)는 전력 분배기(420)가 배치되는 영역 또는 배치될 영역을 고려하여 기판(430)의 적어도 하나의 층에 배치될 수 있다. 즉, 기판(430)은 적어도 하나의 층(layer)을 포함하는 적층 구조일 수 있다. 이 때, 복수의 지지 부재(431)들이 배치되는 적어도 하나의 층은 유전체 층일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 지지 부재(431)는 유전체로 형성될 수 있다. 또한, 복수의 지지 부재(431)들 사이에는 공기 층(air layer)이 형성될 수 있다. 다시 말해서, 지지 부재(431)의 위에 전력 분배기(420)가 배치됨으로써, 복수의 지지 부재(431)들 사이에 공기 층이 형성될 수 있다. 이하, 도 4b에서는, 복수의 지지 부재들을 포함하는 기판의 구조에 대하여 설명한다.

도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 리브(rib) 기판에 대한 구조의 예를 도시한다. 도 4b에 개시되는 기판(450)은 도 3의 기판(300)과 동일하게 이해될 수 있다. 따라서, 도 3의 기판(300)에 대한 설명은 도 4b에 개시되는 기판(450)에 대하여 적용될 수 있다. 도 4b의 왼쪽 도면은 기판(450)에 대하여 수직으로 내려다보는 도면을, 오른쪽 도면은 기판(450)을 측면에서 바라본 사시도를 도시한다.

도 4b를 참고하면, 기판(450)은 전송 선로(460), 필름(film)(470), 유전체(dielectric) 층(480) 및 금속 층(metal plate)(490)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기판(450)은 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 층 중 일부는 유전체(dielectric) 층(480)일 수 있다. 여기서, 유전체 층은 복수의 지지 부재들(481-1 내지 481-3)이 배치되는 층을 의미할 수 있고, 공기 층이 형성되는 층을 의미할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 전송 선로(460)는 공기 층(air layer)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로(460)는 지지 부재들(481-1 내지 481-3) 위에 배치될 수 있고, 지지 부재들(481-1 내지 481-3)에 의해 형성되는 공기 층과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 또한, 전송 선로(460)와 유전체 층 사이에는 필름(470)이 배치될 수 있다. 여기서, 필름(470)은 유전체(dielectric)로 형성될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 지지 부재들(481-1 내지 481-3)은 서로 일정 거리 이격되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 지지 부재(481-1)와 제2 지지 부재(481-2) 사이의 거리는 제2 지지 부재(481-2)와 제3 지지 부재 (481-3) 사이의 거리와 동일할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 지지 부재(481-1)와 제2 지지 부재(481-2) 사이의 거리는 제2 지지 부재(481-2)와 제3 지지 부재(481-3) 사이의 거리는 상이할 수 있다. 또한, 지지 부재들(481-1 내지 481-3) 각각의 길이는 다를 수 있다. 즉, 도 4b의 왼쪽 도면에서는 지지 부재들(481-1 내지 481-3) 각각의 길이가 동일하게 도시되었으나, 전송 선로(460)(즉, 전력 분배기)가 배치되는 경로를 고려하여 지지 부재들(481-1 내지 481-3)의 길이는 서로 다를 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 공기 층은 유전체 층(480)에 형성될 수 있고, 지지 부재들(481-1 내지 481-3) 사이에서 형성될 수 있다. 또한, 공기 층은 필름(470)에 의해 차폐(shield)될 수 있다. 도 4a 및 도 4b에서 도시되지 않았으나, 전송 선로(460)의 발열에 의해서 기판(300)이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 지지 부재들 사이에서 형성되는 공기 층의 영역과 대응하는 영역의 필름(470)에는 공기 층의 크기보다 작은 홀(hole)이 형성될 수 있다. 상기 작은 홀은 전송 선로에서 열이 발생하거나, 기판 내의 온도가 변동되는 경우, 공기의 팽창 또는 수축에 의해 필름(470) 및 기판(450)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 4a 및 도 4b를 고려하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 리브 기판을 포함하는 안테나 구조는 전력 분배기(즉, 전송 선로)가 배치 또는 배선되는 기판의 영역에 지지 구조(즉, 복수의 지지 부재들)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 전력 분배기를 따라 이동하는 신호의 전송 선로에 의한 손실은 최소화될 수 있다. 다시 말해서, 지지 부재들에 의해 형성되는 공기 층에 의해 유전율이 낮아질 수 있고, 유전 손실은 최소화될 수 있다. 고주파 영역의 신호의 경우, 유전 손실이 전송 선로에 의한 손실에 대하여 지배적인 요소이므로, 전송 선로에 의한 손실이 낮아질 수 있다. 전송 선로에 의한 손실이 낮아짐에 따라, 안테나 구조의 방사 성능이 개선될 수 있다.

상술한 바와 같은 리브 기판을 포함하는 안테나 구조는 지지 부재들과 전력 분배기(즉, 전송 선로) 사이에 중첩되는 영역이 비 주기적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재와 전력 분배기가 서로 직교하도록 배치되는 경우, 지지 부재와 전력 분배기가 중첩되는 영역은 최소일 수 있다. 그러나, 지지 부재와 전력 분배기가 서로 직교하지 않거나, 평행한 방향으로 배치되는 경우, 지지 부재와 전력 분배기가 중첩되는 영역은 최대일 수 있다. 다시 말해서, 지지 부재와 전력 분배기가 중첩되는 영역의 면적이 동일하게 형성되는 것이 아닌, 상이하게 형성될 수 있다.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀(air-hole) 기판 구조를 포함하는 안테나 구조의 예를 도시한다. 도 5에 도시되는 안테나 구조(500)의 구성은 설명의 편의를 위한 예시에 불과한 것으로써, 본 개시의 구조가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 5에서 안테나 구조(500)는 3개의 안테나 엘리먼트들(510)을 포함하는 것으로 도시하나, 이는 하나의 서브 어레이를 나타내는 것일 뿐, 이에 제한되는 것이 아니다. 따라서, 안테나 구조(500)는 3개보다 더 많은 안테나 엘리먼트 또는 더 적은 안테나 엘리먼트를 포함하는 서브 어레이를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 안테나 구조(500)는 안테나 엘리먼트들 사이를 연결하기 위한 전력 분배기(520)를 포함할 수 있다. 이 때, 전력 분배기(520)의 배치 또는 배선은 도 5의 안테나 구조(500)에 제한되는 것은 아니며, 상황에 맞게 배치 또는 배선될 수 있다. 또한, 도 5에 개시되는 기판(530)은 도 3의 기판(300)과 동일하게 이해될 수 있다. 따라서, 도 3의 기판(300)에 대한 설명은 도 5에 개시되는 기판(530)에 대하여 적용될 수 있다

도 5를 참고하면, 안테나 구조(500)는 안테나 엘리먼트들(510), 전력 분배기(520) 및 기판(530)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 엘리먼트들(510)은 제1 안테나 엘리먼트(511), 제2 안테나 엘리먼트(512) 및 제3 안테나 엘리먼트(513)를 포함할 수 있다. 안테나 엘리먼트들(510)은 하나의 서브 어레이를 의미할 수 있다. 안테나 엘리먼트들(510) 각각은 전력 분배기(520)로부터 전달된 신호를 다른 전자 장치 또는 공기 중으로 방사할 수 있다. 이 때, 안테나 엘리먼트들(510)은 전력 분배기(520)로부터 직접 또는 간접적으로 신호를 전달받을 수 있다. 여기서, 신호를 전달받는 것은 급전(feeding)을 의미할 수 있다. 도 5에서, 안테나 엘리먼트들(510)은 금속 패치(metal patch) 형태의 방사체(radiator)로 도시되나, 본 개시의 실시 예가 상기 구조의 방사체로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트들(510)은 평면 구조의 방사체일 수 있다. 다른 예를 들어, 안테나 엘리먼트들(510)은 입체 구조의 방사체일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 전력 분배기(520)는 안테나 엘리먼트들(510)에게 신호를 전달하기 위한 전송 선로(transmission line)를 의미할 수 있다. 도 5를 참고하면, 전력 분배기(520)는 제2 안테나 엘리먼트(512)와 인접한 영역에서, 급전 점(feeding point)(521)과 연결될 수 있다. 전력 분배기(520)는 급전 점(521)으로부터 급전된 신호를 제1 안테나 엘리먼트(511) 내지 제3 안테나 엘리먼트(513)로 전달할 수 있다. 이 때, 전력 분배기(520)는 안테나 엘리먼트들(510) 사이를 연결하기 위하여 기판(530) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 전력 분배기(520)가 기판(530)에 배치 또는 배선되는 영역은 배치 경로 또는 배선 경로로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 배치 경로 또는 배선 경로는 기판(530)의 다른 모듈(module) 또는 구성요소(component)들을 고려하여 형성될 수 있다. 전력 분배기(520)가 기판(530)의 에어홀(531)들 사이에서 배치(또는 배선)되는 방법 및 규칙은 이하 도 6a 내지 도 6b에서 자세하게 설명한다.

일 실시 예에 따르면, 기판(530)은 복수의 에어홀(air-hole)(531)들을 포함할 수 있다. 기판(530)에 포함되는 에어홀(531)은 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 에어홀(531)은 정삼각형, 정사각형, 정육각형 등으로 형성될 수 있다. 또한, 기판(530)의 에어홀(531)은 전력 분배기(520)가 배치되는 영역(즉, 배치 경로 또는 배선 경로)에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 에어홀(531)은 전력 분배기(520)가 배치되는 영역 또는 전력 분배기(520)가 배치되는 영역과 인접한 영역에 형성될 수 있다. 다른 예를 들어, 에어홀(531)은 전력 분배기(520)가 배치될 영역을 고려하여 기판(530)에 형성될 수 있다. 도 5를 참고하면, 기판(530)은 전력 분배기(520)가 배치되는 영역 및 인접 영역뿐만 아니라 전력 분배기(520)와 인접하지 않은 영역(즉, 배치될 영역)에도 에어홀(531)을 포함할 수 있다. 또한, 기판(530)은 적어도 하나의 층(layer)을 포함하는 적층 구조일 수 있다. 이 때, 에어홀(531)은 적어도 하나의 층을 포함하는 기판(530)의 적어도 하나의 층에 형성될 수 있다. 에어홀(531)이 형성되는 적어도 하나의 층은 유전체 층일 수 있다. 따라서, 에어홀(531)들 사이의 영역(즉, 에어홀(531)의 테두리 부분)은 유전체일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 기판(530)은 복수의 에어홀(531)들이 형성되는 유전체 층과 전력 분배기(520) 사이에 필름(film)을 포함할 수 있다. 즉, 필름은 에어홀(531) 내부의 공기를 차폐(shield)할 수 있다. 여기서 필름은 유전체로 형성될 수 있다. 또한 에어홀(532)을 참고하면, 전력 분배기(520)(또는, 전송 선로)의 발열에 의해서 기판(530)이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 에어홀(532)이 형성되는 영역과 대응하는 영역의 필름에는 에어홀(532)의 크기보다 작은 홀(hole)이 형성될 수 있다. 상기 작은 홀은 전력 분배기(520)에서 열이 발생하거나, 기판 내의 온도가 변동되는 경우, 공기의 팽창 또는 수축에 의해 필름 및 기판(530)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바를 고려하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 기판 구조를 포함하는 안테나 구조는 전력 분배기(즉, 전송 선로)가 배치 또는 배선되는 기판의 영역에 에어홀(air-hole)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 전력 분배기를 따라 이동하는 신호의 전송 선로에 의한 손실은 최소화될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로에 의한 손실 중 유전 손실은 에어홀의 공기 층에 의해 최소화될 수 있다. 고주파 영역의 신호의 경우, 유전 손실이 전송 선로에 의한 손실에 대하여 지배적인 요소이므로, 전송 선로에 의한 손실이 낮아질 수 있다. 전송 선로에 의한 손실이 낮아짐에 따라, 안테나 구조의 방사 성능이 개선될 수 있다.

상술한 바와 같은 에어홀 기판 구조를 포함하는 안테나 구조는 에어홀들과 전력 분배기 사이에 중첩되는 영역이 주기적으로 형성될 수 있다. 즉, 도 4a 및 도 4b의 안테나 구조와 달리, 도 5의 안테나 구조는 에어홀들 사이에 형성되는 유전체 영역과 전력 분배기가 중첩되는 영역은 모두 동일한 면적일 수 있다. 이하, 도 6a 및 도 6b에서는, 에어홀 구조와 전송 선로 사이의 배치되는 규칙에 대하여 설명한다.

도 6a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조에 따른 전력 분배기의 배치 방법의 예를 도시한다. 도 6a에서 하나의 전송 선로가 하나의 에어홀에 배치되는 상황을 예시로 설명하나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 도 6a에서 실선으로 도시된 전송 선로는 에어홀의 중심을 향하는 방향을, 점선으로 도시된 전송 선로는 에어홀의 중심에서 나오는 방향을 의미할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 에어홀은 다각형의 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 에어홀은 정삼각형 에어홀(610), 정사각형 에어홀(620), 정육각형 에어홀(630)으로 형성될 수 있다. 에어홀이 정다각형의 모양으로 형성되는 예시들을 도시하나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 이와 동일하거나 유사한 모양으로 형성될 수 있다. 즉, 본 개시는, 에어홀의 모양이 정다각형이 아니더라도, 전기적으로 정다각형 에어홀과 동일한 특성을 갖는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 도 6a에서는 정삼각형 에어홀(610), 정사각형 에어홀(620), 정육각형 에어홀(630) 구조를 도시하나, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조는 정팔각형, 정10각형 등과 같은 구조로 형성될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 6a에서는 에어홀 구조를 평면상에 도시하나, 도 7c 및 도 7d에서와 같이 에어홀 구조는 입체도형으로 이해될 수 있다.

에어홀(610)을 참고하면, 전송 선로는 제1 방향(611)을 통해 에어홀(610)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로는 에어홀(610)의 제1 변의 일 지점을 통해 에어홀(610)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(610)의 제1 변의 중점을 통해(through) 에어홀(610)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 여기서, 에어홀(610)의 중심은 무게 중심을 의미할 수 있다. 또한, 전송 선로는 에어홀(610)의 제1 변을 제외한 나머지 변의 일 지점을 통해 에어홀(610)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(610)의 제2 방향(612) 또는 제3 방향(613)을 통해 에어홀(610)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 전송 선로는 에어홀(610)의 제2 변 또는 제3 변의 중점을 통해 에어홀(610)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다.

에어홀(620)을 참고하면, 전송 선로는 제1 방향(621)을 통해 에어홀(620)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로는 에어홀(620)의 제1 변의 일 지점을 통해 에어홀(620)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(620)의 제1 변의 중점을 통해(through) 에어홀(620)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 여기서, 에어홀(620)의 중심은 무게 중심을 의미할 수 있다. 또한, 전송 선로는 에어홀(620)의 제1 변을 제외한 나머지 변의 일 지점을 통해 에어홀(620)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(620)의 제2 방향(622), 제3 방향(623) 또는 제4 방향(624)을 통해 에어홀(620)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 전송 선로는 에어홀(620)의 제2 변, 제3 변 또는 제4 변의 중점을 통해 에어홀(620)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다.

에어홀(630)을 참고하면, 전송 선로는 제1 방향(631)을 통해 에어홀(630)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로는 에어홀(630)의 제1 변의 일 지점을 통해 에어홀(630)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(630)의 제1 변의 중점을 통해(through) 에어홀(630)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 여기서, 에어홀(630)의 중심은 무게 중심을 의미할 수 있다. 또한, 전송 선로는 에어홀(630)의 제1 변을 제외한 나머지 변의 일 지점을 통해 에어홀(630)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(630)의 제2 방향(632), 제3 방향(633), 제4 방향(634), 제5 방향(635) 또는 제6 방향(636)을 통해 에어홀(630)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 전송 선로는 에어홀(630)의 제2 변, 제3 변, 제4 변, 제5 변 또는 제6 변의 중점을 통해 에어홀(630)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다.

상술한 바를 참고하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조는, 정다각형 에어홀 구조의 일 변의 일 지점(예: 중점)을 통해 에어홀 구조의 중심(예: 무게중심)으로 진입하는 방향으로 전송 선로가 배치될 수 있다. 또한, 전송 선로는 상기 일 변이 아닌 나머지 변들 중 일 변의 일 지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 전송 선로의 배치는, 신호의 위상(phase) 오차를 최소화하기 위함일 수 있다. 전송 선로를 통과하는 신호는 전송 선로의 인접한 영역에 의해 그 신호의 특성이 변경될 수 있다. 따라서, 본 개시는 오차를 최소화하기 위하여 대칭적인 구조 또는 주기적인 구조로 전송 선로와 에어홀이 배치될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조를 포함하는 기판은, 자유도를 고려하여 에어홀의 구조가 결정될 수 있다. 여기서, 자유도는 전송 선로를 배치할 수 있는 경우의 수(즉, 배치 경로의 수)와 관련될 수 있다. 예를 들어, 정삼각형 에어홀(610) 구조에서, 전송 선로가 제1 방향(611)으로 에어홀(610)의 중심으로 들어가도록 배치된 경우, 전송 선로는 제2 방향(612) 또는 제3 방향(613)으로 에어홀(610)의 중심으로부터 나오도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 방향(611)과 제2 방향(612) 또는 제1 방향(611)과 제3 방향(613) 사이의 각도는 120°이고, 이 각도는 자유도 값을 의미할 수 있다. 다른 예를 들어, 정사각형 에어홀(620) 구조에서 자유도 값은 90°, 정육각형 에어홀(630) 구조에서 자유도 값은 60°일 수 있다. 따라서, 자유도 값이 낮을수록 전송 선로가 기판상에 배치될 수 있는 경로의 수가 커질 수 있다. 다시 말해서, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조를 포함하는 기판은, 전송 선로의 배치가 복잡한 경우, 자유도 값이 낮은(즉, 자유도가 높은) 정육각형 에어홀 구조를 이용할 수 있다.

도 6b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조에 따른 전력 분배기의 배치 방법의 다른 예를 도시한다. 도 6b에서 하나의 전송 선로가 하나의 에어홀에 배치되는 상황을 예시로 설명하나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 도 6b에서 실선으로 도시된 전송 선로는 에어홀의 중심을 향하는 방향을, 점선으로 도시된 전송 선로는 에어홀의 중심에서 나오는 방향을 의미할 수 있다. 도 6b에서는 도 6a와 달리, 에어홀의 일 변의 일 지점을 통과하여 전송 선로가 배치되는 것이 아닌, 에어홀의 일 꼭지점을 통과하여 전송 선로가 배치되는 예를 도시한다.

일 실시 예에 따르면, 에어홀은 다각형의 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 에어홀은 정삼각형 에어홀(640), 정사각형 에어홀(650), 정육각형 에어홀(660) 구조로 형성될 수 있다. 에어홀이 정다각형의 모양으로 형성되는 예시들을 도시하나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 이와 동일하거나 유사한 모양으로 형성될 수 있다. 즉, 본 개시는 에어홀의 모양이 정다각형이 아니더라도, 전기적으로 정다각형 에어홀과 동일한 특성을 갖는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 도 6b에서는 정삼각형 에어홀(640), 정사각형 에어홀(650), 정육각형 에어홀(660) 구조를 도시하나, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조는 정팔각형, 정10각형 등과 같은 구조로 형성될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 6b에서는 에어홀 구조를 평면상에 도시하나, 도 7c 및 도 7d에서와 같이 에어홀 구조는 입체도형으로 이해될 수 있다.

에어홀(640)을 참고하면, 전송 선로는 제1 방향(641)을 통해 에어홀(640)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로는 에어홀(640)의 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀(640)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(640)의 제1 꼭지점을 통해(through) 에어홀(640)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 여기서, 에어홀(640)의 중심은 무게중심을 의미할 수 있다. 또한, 전송 선로는 에어홀(640)의 제1 꼭지점을 제외한 나머지 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀(640)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(640)의 제2 방향(642) 또는 제3 방향(643)을 통해 에어홀(640)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 전송 선로는 에어홀(640)의 제2 꼭지점 또는 제3 꼭지점을 통해 에어홀(640)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다.

에어홀(650)을 참고하면, 전송 선로는 제1 방향(651)을 통해 에어홀(650)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로는 에어홀(650)의 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀(650)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(650)의 제1 꼭지점을 통해(through) 에어홀(650)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 여기서, 에어홀(650)의 중심은 무게 중심을 의미할 수 있다. 또한, 전송 선로는 에어홀(650)의 제1 꼭지점을 제외한 나머지 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀(650)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(650)의 제2 방향(652), 제3 방향(653) 또는 제4 방향(654)을 통해 에어홀(650)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 전송 선로는 에어홀(650)의 제2 꼭지점, 제3 꼭지점 또는 제4 꼭지점을 통해 에어홀(650)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다.

에어홀(660)을 참고하면, 전송 선로는 제1 방향(661)을 통해 에어홀(660)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로는 에어홀(660)의 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀(660)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(660)의 제1 꼭지점을 통해(through) 에어홀(660)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 여기서, 에어홀(660)의 중심은 무게중심을 의미할 수 있다. 또한, 전송 선로는 에어홀(660)의 제1 꼭지점을 제외한 나머지 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀(660)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(660)의 제2 방향(662), 제3 방향(663), 제4 방향(664), 제5 방향(665) 또는 제6 방향(666)을 통해 에어홀(660)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 전송 선로는 에어홀(660)의 제2 꼭지점, 제3 꼭지점, 제4 꼭지점, 제5 꼭지점 또는 제6 꼭지점을 통해 에어홀(660)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다.

상술한 바를 참고하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조는, 정다각형 에어홀 구조의 일 지점(예: 꼭지점)을 통해 에어홀 구조의 중심(예: 무게중심)으로 진입하는 방향으로 전송 선로가 배치될 수 있다. 또한, 전송 선로는 상기 꼭지점이 아닌 나머지 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 전송 선로의 배치는, 신호의 위상(phase) 오차를 최소화하기 위함일 수 있다. 전송 선로를 통과하는 신호는 전송 선로의 인접한 영역에 의해 그 신호의 특성이 변경될 수 있다. 따라서, 본 개시는 오차를 최소화하기 위하여 대칭적인 구조 또는 주기적인 구조로 전송 선로와 에어홀이 배치될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조를 포함하는 기판은, 자유도를 고려하여 에어홀의 구조가 결정될 수 있다. 여기서, 자유도는 전송 선로를 배치할 수 있는 경우의 수(즉, 배치 경로의 수)와 관련될 수 있다. 예를 들어, 정삼각형 에어홀(640) 구조에서, 전송 선로가 제1 방향(641)으로 에어홀(640)의 중심으로 들어가도록 배치된 경우, 전송 선로는 제2 방향(642) 또는 제3 방향(643)으로 에어홀(640)의 중심으로부터 나오도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 방향(641)과 제2 방향(642) 또는 제1 방향(641)과 제3 방향(643) 사이의 각도는 120°이고, 이 각도는 자유도 값을 의미할 수 있다. 다른 예를 들어, 정사각형 에어홀(650) 구조에서 자유도 값은 90°, 정육각형 에어홀(660) 구조에서 자유도 값은 60°일 수 있다. 따라서, 자유도 값이 낮을수록 전송 선로가 기판상에 배치될 수 있는 경로의 수가 많아질 수 있다. 다시 말해서, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조를 포함하는 기판은, 전송 선로의 배치가 복잡한 경우, 자유도 값이 낮은(즉, 자유도가 높은) 정육각형 에어홀 구조를 이용할 수 있다. 이하, 도 7a 내지 도 7d에서는 에어홀 구조에 따른 기판 구조에 대하여 설명한다.

도 7a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 예를 도시한다. 도 7a에서는 도 6a의 에어홀 구조에 대한 전송 선로 배치를 예로 설명한다. 다시 말해서, 전송 선로가 에어홀 구조의 일 변의 일 지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치된다. 그러나, 도 7a에 대한 설명이 이러한 예시에 제한되는 것이 아니며, 도 6b에서 개시되는 에어홀 구조의 일 꼭지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치되는 전송 선로에도 동일하게 적용될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 7a에서는 에어홀 구조를 평면상에 도시하나, 도 7c 및 도 7d에서와 같이 에어홀 구조는 입체도형으로 이해될 수 있다. 즉, 도 7a의 에어홀 구조는 삼각기둥으로 이해될 수 있다.

도 7a의 상단에서, 복수의 정삼각형 에어홀 구조들(712-1 내지 712-3) 및 전송 선로(711)의 배치 또는 배선 상태를 도시하는 도면(710)이 도시된다. 도면(710)을 참고하면, 전송 선로(711)는 제1 에어홀(712-1)의 중심(즉, 무게중심)에서부터, 제2 에어홀(712-2)의 중심 및 제3 에어홀(712-3)의 중심을 연결하도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 에어홀(712-1)은 급전원과 연결되는 경로의 일부일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(711)는 제1 에어홀(712-1)의 일 변을 지나, 제2 에어홀(712-2)의 일 변을 통과하여 제2 에어홀(712-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다른 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(711)는 제1 에어홀(712-1)의 일 꼭지점을 지나, 제2 에어홀(712-2)의 일 꼭지점을 통과하여 제2 에어홀(712-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다.

도 7a의 하단에서, 도면(710)의 구조를 포함하는 기판(720)이 도시된다. 상술한 바와 같은 정삼각형 에어홀 구조들을 포함하는 기판(720)에 전송 선로가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기판(720)의 에어홀 구조들 사이의 거리는 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도면(710)에서, 제1 에어홀(712-1)의 중심과 제2 에어홀(712-2)의 중심 사이의 거리는 제2 에어홀(712-2)의 중심과 제3 에어홀(712-3)의 중심 사이의 거리와 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 에어홀 사이의 유전체 영역과 전송 선로(즉, 전력 분배기)가 중첩되는 영역의 면적이 동일하게 형성될 수 있다.

도 7b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 다른 예를 도시한다. 도 7b에서는 도 6a의 에어홀 구조에 대한 전송 선로 배치를 예로 설명한다. 다시 말해서, 전송 선로가 에어홀 구조의 일 변의 일 지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치된다. 그러나, 도 7b에 대한 설명이 이러한 예시에 제한되는 것이 아니며, 도 6b에서 개시되는 에어홀 구조의 일 꼭지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치되는 전송 선로에도 동일하게 적용될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 7b에서는 에어홀 구조를 평면상에 도시하나, 도 7c 및 도 7d에서와 같이 에어홀 구조는 입체도형으로 이해될 수 있다. 즉, 도 7b의 에어홀 구조는 사각기둥으로 이해될 수 있다.

도 7b의 상단에서, 복수의 정사각형 에어홀 구조들(732-1 내지 732-3) 및 전송 선로(731)의 배치 또는 배선 상태를 도시하는 도면(730)이 도시된다. 도면(730)을 참고하면, 전송 선로(731)는 제1 에어홀(732-1)의 중심(즉, 무게중심)에서부터, 제2 에어홀(732-2)의 중심 및 제3 에어홀(732-3)의 중심을 연결하도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 에어홀(732-1)은 급전원과 연결되는 경로의 일부일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(731)는 제1 에어홀(732-1)의 일 변을 지나, 제2 에어홀(732-2)의 일 변을 통과하여 제2 에어홀(732-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다른 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(731)는 제1 에어홀(732-1)의 일 꼭지점을 지나, 제2 에어홀(732-2)의 일 꼭지점을 통과하여 제2 에어홀(732-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다.

도 7b의 하단에서, 도면(730)의 구조를 포함하는 기판(740)이 도시된다. 상술한 바와 같은 정사각형 에어홀 구조들을 포함하는 기판(740)에 전송 선로가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기판(740)의 에어홀 구조들 사이의 거리는 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(740)에서, 제1 에어홀(742-1)의 중심과 제2 에어홀(742-2)의 중심 사이의 거리는 제2 에어홀(742-2)의 중심과 제3 에어홀(742-3)의 중심 사이의 거리와 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 에어홀 사이의 유전체 영역과 전송 선로(즉, 전력 분배기)가 중첩되는 영역의 면적이 동일하게 형성될 수 있다.

도 7c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 다른 예를 도시한다. 도 7c에서는 도 6a의 에어홀 구조에 대한 전송 선로 배치를 예로 설명한다. 다시 말해서, 전송 선로가 에어홀 구조의 일 변의 일 지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치된다. 그러나, 도 7c에 대한 설명이 이러한 예시에 제한되는 것이 아니며, 도 6b에서 개시되는 에어홀 구조의 일 꼭지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치되는 전송 선로에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 7c의 상단에서, 복수의 정육각형 에어홀 구조들(752-1 및 752-2) 및 전송 선로(751)의 배치 또는 배선 상태를 도시하는 도면(750)이 도시된다. 도면(750)을 참고하면, 전송 선로(741)는 제1 에어홀(752-1)의 중심(즉, 무게중심)에서부터, 제2 에어홀(752-2)의 중심을 연결하도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 에어홀(752-1)은 급전원과 연결되는 경로의 일부일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(751)는 제1 에어홀(752-1)의 일 변을 지나, 제2 에어홀(752-2)의 일 변을 통과하여 제2 에어홀(752-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다른 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(751)는 제1 에어홀(752-1)의 일 꼭지점을 지나, 제2 에어홀(752-2)의 일 꼭지점을 통과하여 제2 에어홀(752-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다.

도 7c의 하단에서, 도면(750)의 구조를 포함하는 기판(760)이 도시된다. 상술한 바와 같은 정육각형 에어홀 구조들을 포함하는 기판(760)에 전송 선로가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기판(760)의 에어홀 구조들 사이의 거리는 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도면(750)에서, 제1 에어홀(752-1)의 중심과 제2 에어홀(752-2)의 중심 사이의 거리는 제2 에어홀(752-2)의 중심과 다른 에어홀의 중심 사이의 거리와 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 에어홀 사이의 유전체 영역과 전송 선로(즉, 전력 분배기)가 중첩되는 영역의 면적이 동일하게 형성될 수 있다. 여기서, 다른 에어홀은 제2 에어홀(752-2)에 인접한 에어홀을 의미할 수 있다. 다른 에어홀은 도면(750)에서 제2 에어홀(752-2)을 기준으로 왼쪽에 배치되는 에어홀 또는 오른쪽 하단에 배치되는 에어홀을 의미할 수 있다.

도 7d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 다른 예를 도시한다. 도 7d에서는 전송 선로가 원형의 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치되는 예가 도시된다.

도 7d의 상단에서, 복수의 원형 에어홀 구조들(772-1 및 772-2) 및 전송 선로(771)의 배치 또는 배선 상태를 도시하는 도면(770)이 도시된다. 도면(770)을 참고하면, 전송 선로(771)는 제1 에어홀(772-1)의 중심(즉, 무게중심)에서부터, 제2 에어홀(772-2)의 중심을 연결하도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 에어홀(772-1)은 급전원과 연결되는 경로의 일부일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(771)는 제1 에어홀(772-1)의 일 지점을 지나, 제2 에어홀(772-2)의 일 지점을 통과하여 제2 에어홀(772-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다.

도 7d의 하단에서, 도면(770)의 구조를 포함하는 기판(780)이 도시된다. 상술한 바와 같은 원형 에어홀 구조들을 포함하는 기판(780)에 전송 선로가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기판(780)의 에어홀 구조들 사이의 거리는 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도면(770)에서, 제1 에어홀(772-1)의 중심과 제2 에어홀(772-2)의 중심 사이의 거리는 제2 에어홀(772-2)의 중심과 다른 에어홀의 중심 사이의 거리와 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 에어홀 사이의 유전체 영역과 전송 선로(즉, 전력 분배기)가 중첩되는 영역의 면적이 동일하게 형성될 수 있다. 여기서, 다른 에어홀은 제2 에어홀(772-2)과 인접한 에어홀을 의미할 수 있다. 다른 에어홀은 도면(770)에서 제2 에어홀(772-2)을 기준으로 왼쪽에 배치되는 에어홀 또는 오른쪽 하단에 배치되는 에어홀을 의미할 수 있다.

상술한 바를 고려하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조를 포함하는 기판(즉, 에어홀 기판)은 에어홀의 형상에 기반하여 자유도가 결정될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로의 배치에 대한 자유도는 동일한 면적을 갖는 기판내에 에어홀이 포함되는 개수 및 에어홀의 형상에 기반하여 결정될 수 있다. 이 때, 동일한 면적을 갖는 기판 내에 에어홀이 포함되는 개수도 에어홀의 형상에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 7c와 도 7d를 비교하면, 도 7c의 기판(760)은 정육각형 에어홀들을 포함하기 때문에, 동일한 면적 내에 더 많은 에어홀들을 포함할 수 있는 반면, 도 7d의 기판(780)은 원형 에어홀들을 포함하는 바 동일한 면적 내에 더 적은 에어홀들을 포함할 수 있다. 이는, 복수의 원들을 접하도록 배치하는 경우, 빈 공간이 형성되나, 복수의 정육각형들을 접하도록 배치하는 경우, 빈 공간이 형성되지 않는 것과 같은 원리로 이해될 수 있다. 따라서, 기판에 형성되는 에어홀들이 많을수록 전송 선로가 배치되는 경우의 수가 증가할 수 있는 바, 전송 선로의 배치에 대한 자유도는 높아질 수 있다. 또한, 도 6a 및 도 6b에서 설명한 바와 같이, 에어홀의 모양(예: 정삼각형, 정사각형, 정육각형 등)에 따라, 전송 선로를 배치할 수 있는 자유도 값이 달라질 수 있고, 이에 따라 전송 선로의 배치에 대한 자유도는 달라질 수 있다.

도 1 내지 도 7d를 참고하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조는, 기존 기판 구조에 비해 생산 비용이 절감될 수 있고, 안테나의 방사 성능이 개선될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조는, 유전체 기판 또는 유전체 층을 포함하는 기판을 이용함으로써, 생산 비용을 절감할 수 있다. 다른 예를 들어, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조는, 공기층을 포함하지 않는 유전체 기판 구조와 대비하여, 전력 분배기 또는 전송 선로가 배치되는 경로에 공기 층을 형성함으로써, 손실을 최소화하여 방사 성능을 개선할 수 있다. 특히, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조는 도 6a 및 도 6b에서 서술한 전력 분배기와 복수의 에어홀들 사이의 설계 규칙에 따라 신호의 위상 변화를 최소화할 수 있다. 손실 및 위상 변화가 최소화됨에 따라, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조는 기존의 기판(예: PCB) 및 에어홀을 포함하지 않는 유전체 기판 구조와 대비하여 손실이 약 35% 내지 50%만큼 감소될 수 있다.

도 1 내지 도 7d에서는 공기 층을 형성하기 위하여 복수의 지지 부재들 또는 복수의 에어홀들을 포함하는 기판 및 이를 포함하는 안테나 구조를 설명하였으나, 복수의 안테나 엘리먼트들, 전력 분배기 및 기판이 다수 결합되어 하나의 장비를 구성하는 MMU 또는 mmWave 장치 또한 본 개시의 실시 예로써 이해될 수 있다. 이하, 도 8을 통해 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조가 실장되어 전자 장치에 구현되는 예가 서술된다.

도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다. 전자 장치(810)는, 기지국 혹은 단말 중 하나일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(810)는 MMU 또는 mmWave 장치일 수 있다. 도 1 내지 도 7d를 통해 언급된 기판 구조 자체뿐만 아니라, 이를 포함하는 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치 또한 본 개시의 실시 예들에 포함된다.

도 8을 참고하면, 전자 장치(810)의 예시적인 기능적 구성이 도시된다. 전자 장치(810)는 안테나부(811), 필터부(812), RF(radio frequency) 처리부(813), 제어부(814)를 포함할 수 있다.

안테나부(811)는 다수의 안테나들을 포함할 수 있다. 안테나는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 안테나는 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나는 상향 변환된 신호를 무선 채널 상에서 방사하거나 다른 장치가 방사한 신호를 획득할 수 있다. 각 안테나는 안테나 엘리먼트 또는 안테나 소자로 지칭될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 안테나부(811)는 복수의 안테나 엘리먼트들이 열(array)을 이루는 안테나 어레이(antenna array)(예: 서브 어레이(sub array))를 포함할 수 있다. 안테나부(811)는 RF 신호선들을 통해 필터부(812)와 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나부(811)는 다수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 PCB에 실장될 수 있다. PCB는 각 안테나 엘리먼트와 필터부(812)의 필터를 연결하는 복수의 RF 신호선들을 포함할 수 있다. 이러한 RF 신호선들은 급전 네트워크(feeding network)로 지칭될 수 있다. 안테나부(811)는 수신된 신호를 필터부(812)에 제공하거나 필터부(812)로부터 제공된 신호를 공기중으로 방사할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따른 안테나부(811)는 이중 편파 안테나를 갖는 적어도 하나의 안테나 모듈을 포함할 수 있다. 이중 편파 안테나는 일 예로, 크로스-폴(x-pol) 안테나일 수 있다. 이중 편파 안테나는 서로 다른 편파에 대응하는 2개의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이중 편파 안테나는 +45°의 편파를 갖는 제1 안테나 엘리먼트와 -45°의 편파를 갖는 제2 안테나 엘리먼트를 포함할 수 있다. 편파는 +45°, -45° 외에 직교하는 다른 편파들로 형성될 수 있음은 물론이다. 각 안테나 엘리먼트는 급전선(feeding line)과 연결되고, 후술되는 필터부(812), RF 처리부(813), 제어부(814)와 전기적으로 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따라, 이중 편파 안테나는 패치 안테나(혹은 마이크로스트립 안테나(microstrip antenna))일 수 있다. 이중 편파 안테나는 패치 안테나의 형태를 가짐으로써, 배열 안테나로의 구현 및 집적이 용이할 수 있다. 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 신호들이 각 안테나 포트에 입력될 수 있다. 각 안테나 포트는 안테나 엘리먼트에 대응한다. 높은 효율을 위하여, 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 신호들 간 코-폴(co-pol) 특성과 크로스-폴(cross-pol) 특성과의 관계를 최적화시킬 것이 요구된다. 이중 편파 안테나에서, 코-폴 특성은 특정 편파 성분에 대한 특성 및 크로스-폴 특성은 상기 특정 편파 성분과 다른 편파 성분에 대한 특성을 나타낸다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층 기판 구조의 안테나 엘리먼트 및 서브 어레이(예: 도 4a, 도 5)는 도 8의 안테나부(811)에 포함될 수 있다.

필터부(812)는 원하는 주파수의 신호를 전달하기 위해, 필터링을 수행할 수 있다. 필터부(812)는 공진(resonance)을 형성함으로써 주파수를 선택적으로 식별하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 필터부(812)는 구조적으로 유전체를 포함하는 공동(cavity)을 통해 공진을 형성할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서 필터부(812)는 인덕턴스 또는 커패시턴스를 형성하는 소자들을 통해 공진을 형성할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 필터부(812)는 BAW(bulk acoustic wave) 필터 혹은 SAW(surface acoustic wave) 필터와 같은 탄성 필터를 포함할 수 있다. 필터부(812)는 대역 통과 필터(band pass filter), 저역 통과 필터(low pass filter), 고역 통과 필터(high pass filter), 또는 대역 제거 필터(band reject filter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 필터부(812)는 송신을 위한 주파수 대역 또는 수신을 위한 주파수 대역의 신호를 얻기 위한 RF 회로들을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 필터부(812)는 안테나부(811)와 RF 처리부(813)를 전기적으로 연결할 수 있다.

RF 처리부(813)는 복수의 RF 경로들을 포함할 수 있다. RF 경로는 안테나를 통해 수신되는 신호 혹은 안테나를 통해 방사되는 신호가 통과하는 경로의 단위일 수 있다. 적어도 하나의 RF 경로는 RF 체인으로 지칭될 수 있다. RF 체인은 복수의 RF 소자들을 포함할 수 있다. RF 소자들은 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, RF 처리부(813)는 기저대역(base band)의 디지털 송신신호를 송신 주파수로 상향 변환하는 상향 컨버터(up converter)와, 상향 변환된 디지털 송신신호를 아날로그 RF 송신신호로 변환하는 DAC(digital-to-analog converter)를 포함할 수 있다. 상향 컨버터와 DAC는 송신경로의 일부를 형성한다. 송신 경로는 전력 증폭기(power amplifier, PA) 또는 커플러(coupler)(또는 결합기(combiner))를 더 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, RF 처리부(813)는 아날로그RF 수신신호를 디지털 수신신호로 변환하는 ADC(analog-to-digital converter)와 디지털 수신신호를 기저대역의 디지털 수신신호로 변환하는 하향 컨버터(down converter)를 포함할 수 있다. ADC와 하향 컨버터는 수신경로의 일부를 형성한다. 수신 경로는 저전력 증폭기(low-noise amplifier, LNA) 또는 커플러(coupler)(또는 분배기(divider))를 더 포함할 수 있다. RF 처리부의 RF 부품들은 PCB에 구현될 수 있다. 전자 장치(810)는 안테나부(811)-필터부(812)-RF 처리부(813) 순으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 안테나들과 RF 처리부의 RF 부품들은 PCB 상에서 구현될 수 있고, PCB와 PCB 사이에 필터들이 반복적으로 체결되어 복수의 층들(layers)을 형성할 수 있다.

제어부(814)는 전자 장치(810)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 제어부 (814)은 통신을 수행하기 위한 다양한 모듈들을 포함할 수 있다. 제어부(814)는 모뎀(modem)과 같은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 제어부(814)는 디지털 신호 처리(digital signal processing)을 위한 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(814)는 모뎀을 포함할 수 있다. 데이터 송신 시, 제어부(814)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 예를 들어, 데이터 수신 시, 제어부(814)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 제어부(814)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다.

도 8에서는 본 개시의 안테나 구조가 활용될 수 있는 장비로서, 전자 장치 (810)의 기능적 구성을 서술하였다. 그러나, 도 8에 도시된 예는 도 1 내지 도 7d를 통해 서술된 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 공기 층 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조의 활용을 위한 예시적인 구성일 뿐, 본 개시의 실시 예들이 도 8에 도시된 장비의 구성 요소들에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 실시 예들에 따른 공기 층 기판 구조(예: 복수의 지지 부재들을 포함하는 기판 구조 및 복수의 에어홀들을 포함하는 기판 구조), 상기 기판 구조를 포함하는 안테나 구조, 및 이를 포함하는 다른 구성의 통신 장비 또한 본 개시의 실시 예로써 이해될 수 있다.

상술된 바와 같은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 무선 통신 시스템의 안테나 구조는, 적어도 하나의 안테나 엘리먼트(antenna element), 상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider) 및 기판을 포함하고, 상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트 및 상기 전력 분배기는 상기 기판에 배치되고, 상기 기판은 상기 전력 분배기가 상기 기판 상에 배치되는 영역을 제1 영역이라 할 때, 상기 제1 영역에 대응하는 영역이 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고, 상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제1 유전체 층은 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 지지 부재들을 더 포함하고, 상기 복수의 지지 부재들은 상기 복수의 지지 부재들 사이에 상기 공기 층이 형성되도록 서로 이격된 채로 배치되고, 유전체로 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 복수의 지지 부재들은 제1 지지 부재 및 제2 지지 부재를 포함하고, 상기 제1 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제1 중첩 영역, 상기 제2 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제2 중첩 영역이라 할 때, 상기 제1 중첩 영역의 면적은 상기 제2 중첩 영역의 면적과 다르게 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제1 유전체 층은, 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 홀(hole)들을 더 포함하고, 상기 복수의 홀들에 의해 상기 공기 층이 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들은 제1 홀, 제2 홀 및 제3 홀을 포함하고, 상기 제1 홀 및 상기 제3 홀은 상기 제2 홀의 인접 홀들인 경우, 상기 제1 홀의 중심과 상기 제2 홀의 중심 사이의 거리는 상기 제2 홀의 중심과 상기 제3 홀의 중심 사이의 거리와 동일할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들 각각은 원기둥, 삼각기둥, 사각기둥 또는 육각기둥 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 전력 분배기는 상기 복수의 홀들 각각의 무게중심을 지나도록 배치될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들 각각은 육각기둥으로 형성되고, 상기 복수의 홀들은 제1 홀을 포함하고, 상기 전력 분배기는 상기 제1 홀의 모든 꼭지점을 지나지 않도록 배치될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들 각각은 육각기둥으로 형성되고, 상기 복수의 홀들은 제1 홀을 포함하고, 상기 전력 분배기는 상기 제1 홀의 꼭지점들 중 2개의 꼭지점들을 지나도록 배치될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들이 상기 제1 유전체 층에서 배치되는 영역을 제2 영역이라 할 때, 상기 제2 영역과 대응하는 상기 제2 유전체 층은 상기 복수의 홀들 각각보다 작은 홀들을 포함할 수 있다.

상술된 바와 같은 본 개시의 일 실시 예에 따른, MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치는, 메인 PCB(printed circuit board), 상기 메인 PCB에 배치되는 RFIC(radio frequency integrated circuit), 상기 메인 PCB에 배치되는 안테나 PCB, 복수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들 및 상기 복수의 안테나 엘리먼트들에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider)를 포함하고, 상기 복수의 안테나 엘리먼트들 및 상기 전력 분배기는 상기 안테나 PCB에 배치되고, 상기 안테나 PCB는 상기 전력 분배기가 상기 안테나 PCB 상에 배치되는 영역을 제1 영역이라 할 때, 상기 제1 영역에 대응하는 영역이 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고, 상기 안테나 PCB는 상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함할 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

무선 통신 시스템의 안테나 구조에 있어서,
적어도 하나의 안테나 엘리먼트(antenna element);
상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider); 및
기판을 포함하고,
상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트 및 상기 전력 분배기는 상기 기판에 배치되고,
상기 기판은:
상기 전력 분배기가 상기 기판 상에 배치되는 영역을 제1 영역이라 할 때, 상기 제1 영역에 대응하는 영역이 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고,
상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함하는, 안테나 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 유전체 층은 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 지지 부재들을 더 포함하고,
상기 복수의 지지 부재들은:
상기 복수의 지지 부재들 사이에 상기 공기 층이 형성되도록 서로 이격된 채로 배치되고,
유전체로 형성되는, 안테나 구조.
청구항 2에 있어서,
상기 복수의 지지 부재들은 제1 지지 부재 및 제2 지지 부재를 포함하고,
상기 제1 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제1 중첩 영역, 상기 제2 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제2 중첩 영역이라 할 때, 상기 제1 중첩 영역의 면적은 상기 제2 중첩 영역의 면적과 다르게 형성되는, 안테나 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 유전체 층은, 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 홀(hole)들을 더 포함하고,
상기 복수의 홀들에 의해 상기 공기 층이 형성되는, 안테나 구조.
청구항 4에 있어서,
상기 복수의 홀들은 제1 홀, 제2 홀 및 제3 홀을 포함하고,
상기 제1 홀 및 상기 제3 홀은 상기 제2 홀의 인접 홀들인 경우, 상기 제1 홀의 중심과 상기 제2 홀의 중심 사이의 거리는 상기 제2 홀의 중심과 상기 제3 홀의 중심 사이의 거리와 동일한, 안테나 구조.
청구항 4에 있어서,
상기 복수의 홀들 각각은 원기둥, 삼각기둥, 사각기둥 또는 육각기둥 중 적어도 하나로 형성되는, 안테나 구조.
청구항 4에 있어서,
상기 전력 분배기는 상기 복수의 홀들 각각의 무게중심을 지나도록 배치되는, 안테나 구조.
청구항 7에 있어서,
상기 복수의 홀들 각각은 육각기둥으로 형성되고,
상기 복수의 홀들은 제1 홀을 포함하고,
상기 전력 분배기는 상기 제1 홀의 모든 꼭지점을 지나지 않도록 배치되는, 안테나 구조.
청구항 7에 있어서,
상기 복수의 홀들 각각은 육각기둥으로 형성되고,
상기 복수의 홀들은 제1 홀을 포함하고,
상기 전력 분배기는 상기 제1 홀의 꼭지점들 중 2개의 꼭지점들을 지나도록 배치되는, 안테나 구조.
청구항 4에 있어서,
상기 복수의 홀들이 상기 제1 유전체 층에서 배치되는 영역을 제2 영역이라 할 때, 상기 제2 영역과 대응하는 상기 제2 유전체 층은 상기 복수의 홀들 각각보다 작은 홀들을 포함하는, 안테나 구조.
MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치에 있어서,
메인 PCB(printed circuit board);
상기 메인 PCB에 배치되는 RFIC(radio frequency integrated circuit);
상기 메인 PCB에 배치되는 안테나 PCB;
복수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들; 및
상기 복수의 안테나 엘리먼트들에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider)를 포함하고,
상기 복수의 안테나 엘리먼트들 및 상기 전력 분배기는 상기 안테나 PCB에 배치되고,
상기 안테나 PCB는:
상기 전력 분배기가 상기 안테나 PCB 상에 배치되는 영역을 제1 영역이라 할 때, 상기 제1 영역에 대응하는 영역이 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고,
상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함하는, MMU 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 제1 유전체 층은 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 지지 부재들을 더 포함하고,
상기 복수의 지지 부재들은:
상기 복수의 지지 부재들 사이에 상기 공기 층이 형성되도록 서로 이격된 채로 배치되고,
유전체로 형성되는, MMU 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 복수의 지지 부재들은 제1 지지 부재 및 제2 지지 부재를 포함하고,
상기 제1 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제1 중첩 영역, 상기 제2 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제2 중첩 영역이라 할 때, 상기 제1 중첩 영역의 면적은 상기 제2 중첩 영역의 면적과 다르게 형성되는, MMU 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 제1 유전체 층은, 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 홀(hole)들을 더 포함하고,
상기 복수의 홀들에 의해 상기 공기 층이 형성되는, MMU 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 복수의 홀들은 제1 홀, 제2 홀 및 제3 홀을 포함하고,
상기 제1 홀 및 상기 제3 홀은 상기 제2 홀의 인접 홀들인 경우, 상기 제1 홀의 중심과 상기 제2 홀의 중심 사이의 거리는 상기 제2 홀의 중심과 상기 제3 홀의 중심 사이의 거리와 동일한, MMU 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 복수의 홀들 각각은 원기둥, 삼각기둥, 사각기둥 또는 육각기둥 중 적어도 하나로 형성되는, MMU 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 전력 분배기는 상기 복수의 홀들 각각의 무게중심을 지나도록 배치되는, MMU 장치.
청구항 17에 있어서,
상기 복수의 홀들 각각은 육각기둥으로 형성되고,
상기 복수의 홀들은 제1 홀을 포함하고,
상기 전력 분배기는 상기 제1 홀의 모든 꼭지점을 지나지 않도록 배치되는, MMU 장치
청구항 17에 있어서,
상기 복수의 홀들 각각은 육각기둥으로 형성되고,
상기 복수의 홀들은 제1 홀을 포함하고,
상기 전력 분배기는 상기 제1 홀의 꼭지점들 중 2개의 꼭지점들을 지나도록 배치되는, MMU 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 복수의 홀들이 상기 제1 유전체 층에서 배치되는 영역을 제2 영역이라 할 때, 상기 제2 영역과 대응하는 상기 제2 유전체 층은 상기 복수의 홀들 각각보다 작은 홀들을 포함하는, MMU 장치