KR20220142777A - 유전체 공진기 안테나 및 안테나 모듈 - Google Patents

유전체 공진기 안테나 및 안테나 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20220142777A
KR20220142777A KR1020210049234A KR20210049234A KR20220142777A KR 20220142777 A KR20220142777 A KR 20220142777A KR 1020210049234 A KR1020210049234 A KR 1020210049234A KR 20210049234 A KR20210049234 A KR 20210049234A KR 20220142777 A KR20220142777 A KR 20220142777A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dielectric
dielectric block
antenna
feed
block
Prior art date
Application number
KR1020210049234A
Other languages
English (en)
Inventor
이원철
김원기
류정기
이형진
임대기
박주형
안성용
Original Assignee
삼성전기주식회사
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 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020210049234A priority Critical patent/KR20220142777A/ko
Priority to US17/411,237 priority patent/US20220336957A1/en
Priority to CN202210201598.5A priority patent/CN115224493A/zh
Publication of KR20220142777A publication Critical patent/KR20220142777A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01Q9/0485—Dielectric resonator antennas
    • 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
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • 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
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • H01Q1/46—Electric supply lines or communication lines
    • 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
    • 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
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나는 제1 유전체 블록, 상기 제1 유전체 블록 위에 제1 방향으로 적층된 제2 유전체 블록, 상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 제1 유전체 블록 및 상기 제2 유전체 블록과 결합된 접합층, 상기 제1 유전체 블록에 위치하는 급전부, 상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 급전부에 연결된 급전 패턴, 그리고 상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 급전 패턴과 이격되어 위치하는 안테나 패치를 포함한다.

Description

유전체 공진기 안테나 및 안테나 모듈 {DIELECTRIC RESONATOR ANTENNA AND ANTENNA MODULE}
본 개시는 유전체 공진기 안테나 및 안테나 모듈에 관한 것이다.
무선 통신 시스템의 개발은 지난 20년 동안 우리의 라이프 스타일을 크게 변화시켰다. 멀티미디어 장치, 사물 인터넷(Internet of Things) 및 지능형 운송 시스템과 같은 잠재적인 무선 응용 프로그램을 지원하기 위해서는 초당 기가 비트 데이터 속도를 가진 고급 모바일 시스템이 요구된다. 이는 현재 4 세대 통신 시스템에서 제한적인 대역폭으로 인해 실현이 불가능하다. 대역폭 제한의 문제를 극복하기 위해 국제 전기 통신 연합(International Telecommunication Union)은 잠재적인 5 세대 (5G) 응용 범위에 대해 밀리미터파 (mmWave)의 스펙트럼을 허가하였다. 그 이후로, 학계 및 산업계 모두에서 mmWave 안테나에 대한 연구에 많은 관심이 모이고 있는 실정이다.
최근 모바일용 mmWave 5G 안테나 모듈 크기는 소형화가 요구되고 있다. 5G용 안테나는 방사 특성을 고려하면, 휴대폰의 최외각 측면부에 위치하기 때문에 대화면 박형화 되는 휴대폰 구조에서 안테나 모듈의 한쪽 면 길이는 점점 줄어드는 추세이다.
따라서 안테나 모듈 크기가 작아지면서 안테나 이득 및 대역폭 등 성능이 저하될 수 있다.
실시예들은 이득 및 대역폭을 향상시킬 수 있는 안테나 및 안테나 모듈을 제공하기 위한 것이다.
그러나, 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 실시예들에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나는 제1 유전체 블록, 상기 제1 유전체 블록 위에 제1 방향으로 적층된 제2 유전체 블록, 상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 제1 유전체 블록 및 상기 제2 유전체 블록과 결합된 접합층, 상기 제1 유전체 블록에 위치하는 급전부, 상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 급전부에 연결된 급전 패턴, 그리고 상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 급전 패턴과 이격되어 위치하는 안테나 패치를 포함한다.
상기 급전 패턴과 상기 안테나 패치는 상기 제1 유전체 블록과 상기 접합층의 사이에 위치할 수 있다.
상기 급전 패턴과 상기 안테나 패치는 같은 층 위에 위치할 수 있다.
상기 급전 패턴은 상기 제1 유전체 블록과 상기 접합층 사이에 위치할 수 있고, 상기 안테나 패치는 상기 접합층과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1 방향을 따라, 상기 급전 패턴은 상기 안테나 패치와 중첩하지 않는 부분을 포함할 수 있다.
상기 급전부는 상기 제1 유전체 블록의 외부에 위치하는 피드 스트립일 수 있다.
상기 제1 유전체 블록은 복수의 유전층을 포함할 수 있다.
상기 급전부는 서로 이격되어 있는 제1 급전부와 제2 급전부를 포함할 수 있고, 상기 급전 패턴은 상기 제1 급전부에 연결된 제1 급전 패턴과 상기 제2 급전부에 연결된 제2 급전 패턴을 포함할 수 있고, 상기 안테나 패치는 상기 제1 급전 패턴과 상기 제2 급전 패턴 중 적어도 하나와 이격될 수 있다.
실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈은 기판, 상기 기판 위에 위치하는 급전 배선과 상기 기판 위에 위치하고 상기 급전 배선과 절연된 접지 전극, 상기 기판 위에 위치하고 상기 접지 전극에 연결되는 제1 유전체 블록, 상기 제1 유전체 블록 위에 제1 방향으로 적층된 제2 유전체 블록, 상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 제1 유전체 블록 및 상기 제2 유전체 블록과 결합된 접합층, 상기 제1 유전체 블록에 위치하고 상기 급전 배선에 연결되는 급전부, 상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 급전부에 연결된 급전 패턴, 그리고 상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 급전 패턴과 이격되어 위치하는 안테나 패치를 포함한다.
상기 유전체 공진기 안테나 모듈은 상기 급전 배선과 상기 급전부 사이에 위치하는 제1 접속 패드, 그리고 상기 제1 유전체 블록과 상기 접지 전극 사이에 위치하는 복수의 제2 접속 패드들을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 접속 패드의 두께와 상기 복수의 제2 접속 패드들의 두께는 서로 거의 같을 수 있고, 상기 제1 접속 패드와 상기 복수의 제2 접속 패드들은 상기 제1 유전체 블록의 가장자리를 따라 일정 간격으로 배치될 수 있다.
상기 제1 유전체 블록은 상기 기판의 복수의 제1 유전체층을 포함할 수 있다.
상기 제2 유전체 블록은 상기 기판의 복수의 제2 유전체층을 포함할 수 있다.
실시예들에 의하면, 이득 및 대역폭을 향상시킬 수 있는 안테나 및 안테나 모듈을 제공할 수 있다.
그러나, 실시예들의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있음이 자명하다.
도 1은 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이다.
도 2는 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나의 평면도이다.
도 3은 도 2의 III-III’ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시한 유전체 공진기 안테나의 단면도이다.
도 6은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시한 유전체 공진기 안테나의 단면도이다.
도 8은 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 사시도이다.
도 9는 도 8의 유전체 공진기 안테나 모듈의 평면도이다.
도 10은 도 9의 X-X’ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 11은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이다.
도 12는 도 11의 유전체 공진기 안테나 모듈의 평면도이다.
도 13은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이다.
도 14는 도 13의 유전체 공진기 안테나 모듈의 평면도이다.
도 15는 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이다.
도 16은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이다.
도 17은 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이다.
도 18은 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나의 평면도이다.
도 19는 도 18의 XIX-XIX’ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 20은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이다.
도 21은 도 20에 도시한 유전체 공진기 안테나의 단면도이다.
도 22는 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이다.
도 23은 도 22에 도시한 유전체 공진기 안테나의 단면도이다.
도 24는 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이다.
도 25는 도 24에 도시한 유전체 공진기 안테나의 단면도이다.
도 26은 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 사시도이다.
도 27은 도 26의 유전체 공진기 안테나 모듈의 평면도이다.
도 28은 도 27의 XXVIII-XXVIII’ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 29는 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이다.
도 30은 도 29의 유전체 공진기 안테나 모듈의 평면도이다.
도 31은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이다.
도 32는 도 30의 유전체 공진기 안테나 모듈의 평면도이다.
도 33은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이다.
도 34는 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이다.
도 35는 한 실시예에 따른 복수의 유전체 공진기 안테나의 배열을 나타낸 평면도이다.
도 36은 다른 한 실시예에 따른 복수의 유전체 공진기 안테나의 배열을 나타낸 평면도이다.
도 37은 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 포함하는 전자기기를 도시한 간략도이다.
도 38은 실시예들에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈을 포함하는 전자 기기의 간략 도면이다.
도 39a 내지 도 39c는 한 실험예에 따른 유전체 공진기 안테나 장치의 간략 평면도이다.
도 40a 및 도 40b는 한 실험예의 결과를 도시하는 그래프이다.
도 41은 한 실험예의 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, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 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.
명세서 전체에서, 패턴(pattern), 비아(via), 플레인(plane), 라인(line), 그리고 전기연결구조체(electrical connection structure)는, 금속 재료(예: 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질)를 포함할 수 있으며, CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering), 서브트랙티브(Subtractive), 애디티브(Additive), SAP(Semi-Additive Process), MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 도금 방법에 따라 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 유전층 및/또는 절연층은 FR4, LCP(Liquid Crystal Polymer), LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic), 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine), 감광성 절연(Photo Imagable Dielectric: PID) 수지, 일반 동박 적층판(Copper Clad Laminate, CCL) 또는 글래스나 세라믹 (ceramic) 계열의 절연재 등으로 구현될 수도 있다.
명세서 전체에서, RF(Radio Frequency) 신호는 Wi-Fi(IEEE 802. 11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802. 16 패밀리 등), IEEE 802. 20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들에 따른 형식을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 다양한 실시예들을 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참고하여, 한 실시예에 따른 안테나(100)에 대하여 설명한다. 도 1은 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이고, 도 2는 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나의 평면도이고, 도 3은 도 2의 III-III’ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(Dielectric Resonator Antenna, DRA)(100)는 제3 방향(DR3)을 따라 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 접합층(bonding layer)(130), 제1 유전체 블록(110)에 삽입되어 있는 제1 피드 비아(11), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)를 포함한다.
제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)은 서로 다른 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2), 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 수직을 이루는 제3 방향(DR3)을 따라 확장된 형상을 가질 수 있고, 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)은 제3 방향(DR3)을 따라 접합층(130)을 사이에 두고 서로 적층된다.
제1 유전체 블록(110)은 일례로 직육면체 형상을 가질 수 있고, 제1 유전체 블록(110)는 그 내부에 제1 피드 비아(11)가 삽입되는 비아 홀을 가질 수 있다. 제1 피드 비아(11)는 제3 방향(DR3)을 따라 제1 유전체 블록(110)의 하면에서 상면까지 관통할 수 있다. 그러나, 제1 피드 비아(11)는 제3 방향(DR3)을 따라 제1 유전체 블록(110)의 일부분 내에 위치할 수도 있다.
제2 유전체 블록(120)은 일례로 직육면체 형상을 가질 수 있다.
제3 방향(DR3)을 따라 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)은 서로 중첩하도록 동일한 평면 형상을 가질 수 있다. 따라서, 접합층(130)을 통해 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)이 제3 방향(DR3)을 따라 서로 적층되어 접합되었을 때 각각의 측면들, 즉 네 쌍의 측면들은 각각 동일 평면상(coplanar)에 위치하도록 단차 없이 매끈하게 서로 이어질 수 있다. 그러나, 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 서로 교차하여 이루는 한 평면상 접합층(130)의 평면적은 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)의 평면적보다 작을 수 있다.
제1 유전체 블록(110)을 이루는 제1 유전층 내에 복수의 비아 홀을 뚫어 복수의 제1 피드 비아(11)를 형성하고, 제1 유전층 위에 복수의 제1 피드 패턴(21)과 복수의 안테나 패치(31)를 형성한 후, 제2 유전체 블록(120)을 이루는 제2 유전층을 제1 유전층 위에 배치하고 접합층을 이루는 폴리머 층을 제1 유전층과 제2 유전층 사이에 위치시킨 후 경화시켜 제1 유전층과 제2 유전층을 접합하고, 서로 접합된 제1 유전층과 제2 유전층을 안테나 유닛 별로 절단함으로써, 복수의 유전체 공진기 안테나(100)을 일괄 제작할 수 있다. 이처럼, 복수의 유전체 공진기 안테나(1000를 일괄 제작함으로써, 유전체 공진기 안테나(100)는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)이 제3 방향(DR3)을 따라 적층되고, 각각의 측면들, 즉 네 쌍의 측면들이 각각 동일 평면상에 위치하도록 단차 없이 매끈하게 서로 이어지도록 형성될 수 있다.
제3 방향(DR3)을 따라 측정한 제1 유전체 블록(110)의 두께와 제2 유전체 블록(120)의 두께는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 유전체 블록(110)의 제1 두께(T1)보다 제2 유전체 블록(120)의 제2 두께(T2)가 더 두꺼울 수 있다.
접합층(130)은 접착력을 가져 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)을 서로 접합시킬 수 있다. 또한, 접합층(130)은 경화될 수 있는 물질을 포함하고, 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에서 경화되어, 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)은 접합층(130)을 통해 서로 접합될 수 있다.
제3 방향(DR3)을 따라 측정한 접합층(130)의 제3 두께(T3)는 제3 방향(DR3)을 따라 측정한 제1 유전체 블록(110)의 제1 두께(T1) 및 제2 유전체 블록(120)의 제2 두께(T2)보다 얇을 수 있다.
제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)는 제1 유전체 블록(110)과 접합층(130) 사이에 위치할 수 있고, 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)는, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 교차하여 이루는 한 평면상, 서로 이격되어 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 제3 방향(DR3)을 따라, 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)는 제1 유전체 블록(110) 위에 위치하고, 접합층(130)은 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31) 위에 위치할 수 있다.
제1 피드 패턴(21)은 일례로 직사각형 또는 정사각형의 평면 형상을 가질 수 있고, 제1 유전체 블록(110)의 평면적보다 더 작은 평면적을 가질 수 있다.
제1 피드 패턴(21)은 제1 피드 비아(11)로부터 급전될 수 있다. 즉, 제1 피드 비아(11)는 안테나(100)의 급전부일 수 있다. 도시한 실시예에서, 제3 방향(DR3)을 따라, 제1 피드 패턴(21)은 제1 피드 비아(11) 위에 위치하여 제1 피드 비아(11)에 접촉할 수 있다.
안테나 패치(31)는 제1 피드 비아(11)로부터 급전된 제1 피드 패턴(21)과 이격되어 커플링됨으로써, 용량 결합 급전(Capacitive coupled feed) 방식으로 급전될 수 있다.
제2 유전체 블록(120)과 제1 피드 패턴(21) 사이에 금속층이 위치하지 않고, 접합층(130)만 위치할 수 있다. 즉, 제1 피드 패턴(21)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 안테나 패치(31)는 위치하지 않을 수 있다.
제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)의 크기 및 형상은 변경 가능하며, 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)의 크기 및 형상, 그리고 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31) 사이의 이격 간격을 변형함으로써, 안테나의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)은 세라믹 소재를 포함할 수 있고, 접합층(130)은 폴리머를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 접합층(130)은 PI, PMMA, PTFE, PPE, BCB, LCP 계 폴리머들 중 적어도 하나 또는 그 이상의 조합을 포함할 수 있다.
제1 유전체 블록(110)의 비유전율과 제2 유전체 블록(120)의 비유전율은 서로 같거나 다를 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 유전체 블록(120)의 비유전율이 제1 유전체 블록(110)의 비유전율보다 클 수 있다.
접합층(130)의 비유전율은 제1 유전체 블록(110)의 비유전율 및 제2 유전체 블록(120)의 비유전율보다 더 낮을 수 있다.
안테나(100)는 제1 방향(DR1)을 따라 제1 길이(a)를 가지고, 제2 방향(DR2)을 따라 제2 길이(b)를 가지고 제3 방향(DR3)을 따라 제3 길이(c)를 가지는 직육면체 형상을 가질 수 있다.
제1 피드 비아(11)에 전기 신호가 인가되면, 제1 유전체 블록(110), 제2 유전체 블록(120) 및 접합층(130)의 내부에서 일정 주파수의 공진이 일어나고, 안테나(100)의 공진 주파수에 따라 RF 신호를 송수신할 수 있다.
RF 신호는 Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들에 따른 형식을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이러한 제1 유전체 블록(110), 제2 유전체 블록(120) 및 접합층(130)의 내부의 공진 주파수는 제1 유전체 블록(110), 제2 유전체 블록(120) 및 접합층(130)의 비유전율 값, 안테나(100)의 제1 방향(DR1)의 제1 길이(a)의 값, 제2 방향(DR2)의 제2 길이(b)의 값, 제3 방향(DR3)의 제3 길이(c)의 값, 제1 방향(DR1) 내지 제3 방향(DR3)과 각기 나란한 축 방향 전파 상수로부터 결정될 수 있다.
안테나(100)의 공진 주파수가 일정할 때, 안테나(100)의 크기는 제1 유전체 블록(110), 제2 유전체 블록(120) 및 접합층(130)의 비유전율 값을 e라고 할 때, (e)-1/2에 비례한다. 따라서, 제1 유전체 블록(110), 제2 유전체 블록(120) 및 접합층(130)의 비유전율을 증가시키면 안테나(100)의 크기를 줄일 수 있다.
이 때, 안테나(100)의 유전체 블록들의 비유전율을 증가시키면, 제1 피드 비아(11), 제1 피드 패턴(21) 및 안테나 패치(31)에 의한 도체 손실(conductor loss)이 커질 수 있다.
그러나, 본 실시예에 따른 안테나(100)에 따르면, 제1 유전체 블록(110)의 비유전율이 제2 유전체 블록(120)의 비유전율보다 작을 수 있고, 피드 비아(11)는 상대적으로 비유전율이 작은 제1 유전체 블록(110) 내에 위치하고, 상대적으로 비유전율이 큰 제2 유전체 블록(120) 내에는 위치하지 않을 수 있다. 따라서, 제1 피드 비아(11)에 의한 도체 손실을 줄여 안테나(100)의 효율 저하를 방지할 수 있어, 안테나(100)의 이득을 높일 수 있다.
또한, 상대적으로 큰 비유전율을 가지는 제2 유전체 블록(120)의 제2 두께(T2)를 상대적으로 작은 비유전율을 가지는 제1 유전체 블록(110)의 제1 두께(T1)보다 크게 형성함으로써, 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)의 전체 비유전율을 증가시킬 수 있어, 안테나(100)의 이득을 높이면서도 안테나(100)의 크기를 감소시킬 수 있다.
또한, 제2 유전체 블록(120)과 제1 피드 패턴(21) 사이에 안테나 패치(31)가 위치하지 않고, 접합층(130)만 위치할 수 있다. 따라서, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 피드 패턴(21)에 인가된 전기 신호가, 비유전율 값이 상대적으로 크고 제3 방향(DR3)을 따라 상대적으로 두께가 두꺼운 제2 유전체 블록(120)에, 금속층의 방해 없이 전달(C)될 수 있다. 따라서, 제1 유전체 블록(110)의 위에 위치하는 제2 유전체 블록(120) 내에도 공진 주파수가 발생할 수 있고, 이에 의해 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)을 따라 안테나(100)의 길이(a, b)를 크게 하지 않으면서도 안테나(100)의 효율이 높아질 수 있다. 따라서, 안테나(100)의 이득 및 주파수 대역을 높일 수 있다.
또한, 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 안테나 패치(31)를 이용하여 추가적으로 전기 신호를 송수신함으로써, 안테나(100)의 효율을 높일 수 있으며, 안테나 패치(31)는 상대적으로 비유전율이 작은 접합층(130)에 인접하도록 배치됨으로써, 안테나 패치(31)에 따른 도체 손실을 줄일 수 있어, 안테나(100)의 이득을 높일 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 교차하여 이루는 한 평면상, 제1 피드 비아(11)는 안테나(100)의 가장자리에 인접하여 배치된다. 이처럼, 제1 피드 비아(11)를 안테나(100)의 가장자리에 인접하도록 배치함으로써, 안테나(100)의 가장자리를 따라 전기 신호가 인가되어 안테나(100)의 크기를 크게하지 않으면서도 원하는 공진 주파수를 생성할 수 있다.
안테나 패치(31)는 제1 피드 패턴(21)에 인접한 가장자리에 형성된 제1 홈부(311)를 포함할 수 있고, 제1 홈부(311)의 평면 형태는 제1 피드 패턴(21)의 가장자리의 평면 형태에 대응될 수 있다. 이처럼, 안테나 패치(31)에 제1 홈부(311)를 형성함으로써, 안테나(100)의 평면 크기 및 안테나 패치(31)의 전체 크기를 줄이지 않고, 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)가 서로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 패턴(21)과 용량성 결합되어 급전되는 안테나 패치(31)를 포함함으로써, 제2 유전체 블록(120)에 인가되는 전기 신호를 방해하지 않으면서도 안테나 패치(31)에 따른 추가 주파수 공진을 통해 안테나(100)의 대역폭을 넓힐 수 있고, 안테나(100)의 이득을 높일 수 있다.
이처럼, 실시예에 따른 안테나(100)에 따르면, 안테나(100)를 좁은 영역에 설치할 수 있으면서도, 안테나(100)의 주파수 대역을 높일 수 있고, 안테나(100)의 이득을 높일 수 있다.
그러면, 도 4 및 도 5를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 안테나(200)에 대하여 설명한다. 도 4는 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시한 유전체 공진기 안테나의 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나(200)는 앞서 도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나(100)와 유사하다.
본 실시예에 따른 안테나(200)는 제3 방향(DR3)을 따라 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하여 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)을 서로 접합시키는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110) 내에 위치하는 제1 피드 비아(11), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 비아(11)에 연결된 제1 피드 패턴(21), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 패턴(21)과 서로 이격되어 배치되는 안테나 패치(31)를 포함한다. 안테나 패치(31)는 제1 피드 패턴(21)과 이격되어 커플링됨으로써, 제1 피드 비아(11) 및 제1 피드 패턴(21)을 통해 전기 신호를 인가받을 수 있다. 제1 피드 패턴(21)과 제2 유전체 블록(120) 사이에는 금속층이 위치하지 않을 수 있다. 도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나(100)와 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나(100)와 다르게, 본 실시예에 따른 안테나(200)에 따르면, 제1 피드 패턴(21)은, 제3 방향(DR3)을 따라, 제1 유전체 블록(110)과 접합층(130) 사이에 위치하고, 안테나 패치(31)는, 제3 방향(DR3)을 따라, 접합층(130)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치할 수 있다.
제3 방향(DR3)을 따라 제1 피드 패턴(21)의 일부분은 안테나 패치(31)와 중첩할 수 있다. 이에 의해, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 안테나(200)의 크기를 크게 하지 않고, 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)를 용량성 결합시키면서도 안테나 패치(31)의 크기를 크게 형성할 수 있다.
또한, 제3 방향(DR3)을 따라 제1 피드 패턴(21)의 나머지 부분은 안테나 패치(31)와 중첩하지 않음으로써, 제1 피드 패턴(21)의 나머지 부분과 제2 유전체 블록(120) 사이에는 금속층이 위치하지 않고, 접합층(130)이 위치할 수 있다. 이에 의해 제1 피드 비아(11)와 제1 피드 패턴(21)을 통해 전달되는 전기 신호는 금속층의 방해 없이 제2 유전체 블록(120)에 전달될 수 있고, 제2 유전체 블록(120)은 공진 주파수를 생성할 수 있다.
앞서 도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나(100)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 안테나(200)에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 6 및 도 7을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 안테나(300)에 대하여 설명한다. 도 6은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시한 유전체 공진기 안테나의 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나(300)는 앞서 도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나(100)와 유사하다.
본 실시예에 따른 안테나(300)는 제3 방향(DR3)을 따라 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하여 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)을 서로 접합시키는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 제1 피드 패턴(21), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 패턴(21)과 서로 이격되어 배치되는 안테나 패치(31)를 포함한다. 제1 피드 패턴(21)과 제2 유전체 블록(120) 사이에는 금속층이 위치하지 않을 수 있다. 도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나(100)와 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나(100)와 다르게, 본 실시예에 따른 안테나(300)는 제1 유전체 블록(110)의 측면에 위치하는 제1 피드 스트립(41)을 포함할 수 있다.
안테나(300)의 제1 피드 스트립(41)은 제1 유전체 블록(110) 위에 위치하는 제1 피드 패턴(21)과 연결될 수 있다. 제1 피드 스트립(41)은 안테나(300)의 급전부일 수 있다.
제1 피드 패턴(21)은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 서로 교차하여 이루는 한 평면상 안테나 패치(31)와 이격되어 배치될 수 있고, 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)는 커플링됨으로써, 안테나 패치(31)는 제1 피드 패턴(21)을 통해 용량 결합 급전(Capacitive coupled feed) 방식으로 급전될 수 있다.
또한, 안테나 패치(31)는 제1 피드 스트립(41)에 인접하는 가장자리에 형성된 홈부(311)를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 한 실시예에 따르면, 안테나 패치(31)는 홈부(311)를 가지지 않을 수 있다.
제1 피드 스트립(41)에 인가된 전기 신호는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)에 전달되어 공진 주파수를 생성하고, 제1 피드 패턴(21)을 통해 안테나 패치(31)에 전달되어, 추가적으로 전기 신호를 송수신함으로써, 유전체 공진기 안테나(300)의 효율을 높일 수 있다.
앞서 도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100)와 도 4 및 도 5를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(300)에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 8 내지 도 10을 참고하여, 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400)에 대하여 설명한다. 도 8은 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 사시도이고, 도 9는 도 8의 유전체 공진기 안테나 모듈의 평면도이고, 도 10은 도 9의 X-X’ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400)은 기판(210) 위에 위치하는 유전체 공진기 안테나(100)를 포함할 수 있다. 기판(210) 위에 위치하는 유전체 공진기 안테나(100)는 앞서 도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100)와 유사하다.
유전체 공진기 안테나(100)는 제3 방향(DR3)을 따라 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하여 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)을 서로 접합시키는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110) 내에 위치하는 제1 피드 비아(11), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 비아(11)에 연결된 제1 피드 패턴(21), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 패턴(21)과 서로 이격되어 배치되는 안테나 패치(31)를 포함한다. 안테나 패치(31)는 제1 피드 패턴(21)은 서로 이격되어 커플링됨으로써, 제1 피드 비아(11) 및 제1 피드 패턴(21)을 통해 전기 신호를 인가받을 수 있다. 제1 피드 패턴(21)과 제2 유전체 블록(120) 사이에는 금속층이 위치하지 않을 수 있다. 도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100)와 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
기판(210) 위에는 접지 전극(220)과 급전 배선(220a)이 위치하고, 접지 전극(220)과 급전 배선(220a)은 서로 절연되도록 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 유전체 공진기 안테나에 전기 신호를 공급하는 급전 배선(220a)이 기판(210) 위에 위치하고 급전 배선(220a)의 주위에서부터 기판(210)의 가장자리 부근까지 접지 전극(220)이 확장되도록 배치될 수 있다.
제1 유전체 블록(110)을 관통하는 제1 피드 비아(11)는 솔더 볼(111)과 제1 접속 패드(112)를 통해 급전 배선(220a)에 연결됨으로써, 제1 피드 비아(11)는 기판(210)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400)은 기판(210)과 제1 유전체 블록(110) 사이에 위치하는 복수의 더미 패드부들(202)를 포함할 수 있다.
복수의 더미 패드부들(202)은 제1 피드 비아(11)가 위치하지 않는 부분에 위치하여, 제1 피드 비아(11)가 위치하지 않는 부분에서도 기판(210)과 제1 유전체 블록(110) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있고, 복수의 더미 패드부들(202)은 더미 솔더 볼(201)을 통해 기판(210)의 접지 전극(220)에 연결됨으로써, 제1 유전체 블록(110)은 기판(210)에 부착될 수 있다.
또한, 복수의 더미 패드부들(202)은 제1 접속 패드(112)와 함께 제1 유전체 블록(110)의 가장자리를 따라 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)을 따라 일정 간격을 이루도록 균일하게 배치될 수 있고, 이에 따라, 제1 유전체 블록(110) 아래에 위치하는 복수의 더미 패드부들(202)과 제1 접속 패드(112)에 가해지는 전기 신호의 분포 역시 균일할 수 있다. 따라서, 기판(210)과 유전체 공진기 안테나(100) 사이의 결합 부분에서, 유전체 공진기 안테나 모듈(400)의 전기 신호가 위치에 따라 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.
기판(210)과 제1 유전체 블록(110) 사이에는 언더필재(230)가 위치할 수 있다. 제1 유전체 블록(110)을 기판(210)에 실장할 때, 제1 피드 비아(11)를 솔더 볼(111)과 제1 접속 패드(112)를 통해 급전 배선(220a)에 연결하고 제1 유전체 블록(110)을 더미 솔더 볼과 복수의 더미 패드부들(202)을 통해 접지 전극(220)에 연결한 후, 제1 유전체 블록(110)과 기판(210) 사이의 공간을 언더필재(230)로 채워 경화시킬 수 있다. 경화된 언더필재(230)는 제1 접속 패드(112)와 복수의 더미 패드부들(202)이 솔더 볼(111)과 더미 솔더 볼을 통해 급전 배선(220a) 및 접지 전극(220)에 연결된 부분을 감싸도록 형성되어 제1 유전체 블록(110)이 기판(210) 위에 단단히 고정되도록 지지할 수 있다. 또한 언더필재(230)는 제1 유전체 블록(110)과 기판(210) 사이의 공간을 메워 외부로부터의 먼지나 습기가 침투하여 접속부에서의 절연이 파괴되거나 오작동 하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400)은 앞서 도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈은 앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300) 중 어느 하나를 포함할 수도 있다. 앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400)에 모두 적용 가능하다.
도 11 및 도 12를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(500)에 대하여 설명한다. 도 11은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이고, 도 12는 도 11의 유전체 공진기 안테나 모듈의 평면도이다.
도 11 및 도 12를 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(500)은 앞서 도 8 내지 도 10을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400)과 유사하다. 동일한 구성 요소에 따른 구체적인 설명은 생략한다.
도 8 내지 도 10을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400)과 다르게, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(500)에 따르면, 제2 유전체 블록(120)의 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 교차하여 이루는 평면상 가장자리를 따라 복수의 차폐 비아들(1210)이 위치할 수 있다. 즉, 대략 직사각형 또는 정사각형의 평면 형상을 갖는 제2 유전체 블록(120)의 네 가장자리 각각의 내측에 근접하여 복수의 차폐 비아들(1210)이 간격을 두고 배열되어 비아 월을 형성할 수 있다. 복수의 차폐 비아들(1210)은 제2 유전체 블록(120)을 관통할 수 있다.
제2 유전체 블록(120)에 복수의 차폐 비아들(1210)을 형성함으로써, 제2 유전체 블록(120)의 비유전율과 두께가 증가할 경우 발생되는 전기 에너지 손실과 방사패턴의 변화 등을 방지할 수 있다.
본 실시예에서 복수의 차폐 비아들(1210)은 제2 유전체 블록(120)의 둘레를 따라 내측에 배열되는 것으로 설명하였으나, 복수의 차폐 비아들(1210)의 위치 및 배열은 변경 가능하다.
본 실시예에 따른 유전체 공진기 유전체 공진기 안테나 모듈(500)은 앞서 도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈은 앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300) 중 어느 하나를 포함할 수도 있다. 앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(500)에 모두 적용 가능하다.
도 13 및 도 14를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(600)에 대하여 설명한다. 도 13은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이고, 도 14는 도 13의 유전체 공진기 안테나 모듈의 평면도이다.
도 13 및 도 14를 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(600)은 앞서 도 8 내지 도 10을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400)과 유사하다. 동일한 구성 요소에 따른 구체적인 설명은 생략한다.
도 8 내지 도 10을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400)과 다르게, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(600)은 제2 유전체 블록(120)의 둘레를 따라 외측 표면에 위치하는 금속벽(1222)을 포함할 수 있다. 즉, 대략 직사각형 또는 정사각형의 평면 형상을 갖는 제2 유전체 블록(120)의 네 가장자리 각각의 측방 외측 표면을 따라 금속벽(1222)이 형성될 수 있다. 금속벽(1222)은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 서로 교차하여 이루는 한 평면상, 제2 유전체 블록(120)을 감싸도록 형성될 수 있고, 금속벽(1222)은 제3 방향(DR3)을 따라 제2 유전체 블록(120)의 하면으로부터 상면까지 연장될 수 있다.
제2 유전체 블록(120)의 외측에 금속벽(1222)을 형성함으로써, 제2 유전체 블록(120)의 비유전율과 두께가 증가할 경우 발생되는 전기 에너지 손실과 방사패턴의 변화 등을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(600)은 앞서 도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예에 따른 안테나 모듈은 앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300) 중 어느 하나를 포함할 수도 있다. 앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(600)에 모두 적용 가능하다.
도 15를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(700)에 대하여 설명한다. 도 15는 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이다.
도 15를 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(700)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)을 이루는 기판(310)의 내부에 실장된 유전체 공진기 안테나(701)를 포함한다.
유전체 공진기 안테나(701)는 제1 유전체 블록(110), 제1 유전체 블록(110) 위에 위치하는 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110)을 관통하는 제1 피드 비아(11), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 비아(11)에 연결된 제1 피드 패턴(21), 그리고 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 패턴(21)과 이격되도록 배치되는 안테나 패치(31)를 포함할 수 있다.
제1 유전체 블록(110)은 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d)을 포함할 수 있고, 제2 유전체 블록(120)은 복수의 유전층들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)을 포함할 수 있다.
기판(310)의 내부에는 RF 신호가 인가되는 금속 배선(301)이 위치하고, 금속 배선(301) 위에 위치하는 제1 유전체 블록(110) 내에는 제1 피드 비아(11)가 위치할 수 있다. 제1 피드 비아(11)는 금속 배선(301)에 연결되어, 금속 배선(301)으로부터 전기 신호를 인가받을 수 있다.
제1 유전체 블록(110)이 포함하는 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d) 사이에는 제1 피드 비아(11) 외에 다른 금속층은 위치하지 않을 수 있다.
제1 피드 비아(11)에 연결된 제1 피드 패턴(21), 그리고 제1 피드 패턴(21)과 이격되어 배치되어 제1 피드 패턴(21)과 커플링되는 안테나 패치(31)가, 제1 유전체 블록(110) 위에 위치할 수 있다.
제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)는 제1 방향(DR1)을 따라 이격되도록 같은 층 위에 배치될 수 있다. 그러나, 도 4 및 도 5에 도시한 실시예에 따른 안테나(200)와 유사하게, 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)는 제3 방향(DR3)을 따라 이격되도록 서로 다른 층 위에 위치할 수도 있다. 이처럼, 제1 피드 패턴(21)은 안테나 패치(31)와 이격되어 배치될 수 있고, 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)는 커플링됨으로써, 안테나 패치(31)는 제1 피드 패턴(21)을 통해 용량 결합 급전(Capacitive coupled feed) 방식으로 급전될 수 있다.
제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31) 위에는 접합층(130)이 위치한다. 접합층(130)은 단일층의 유전층일 수 있고, 복수층의 유전층을 포함할 수 있고, 접합층(130)은 별개의 층이 아닌 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d) 중 어느 하나의 층일 수도 있고, 복수의 유전층들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e) 중 어느 하나의 층일 수도 있다. 그러나, 앞서 도 4 및 도 5를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200)와 유사하게 제1 피드 패턴(21)은 제1 유전체 블록(110)와 접합층(130) 사이에 위치할 수 있고, 안테나 패치(31)는 접합층(130)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치할 수도 있다.
접합층(130) 위에는 제2 유전체 블록(120)이 위치할 수 있다. 제1 피드 패턴(21)과 제2 유전체 블록(120) 사이에는 금속층이 위치하지 않을 수 있고, 이에 의해 제1 피드 패턴(21)에 인가된 전기 신호는 제2 유전체 블록(120)에 잘 전달될 수 있다.
제1 피드 비아(11)에 전기 신호가 인가되면, 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d)을 포함하는 제1 유전체 블록(110)과 복수의 유전층들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)을 포함하는 제2 유전체 블록(120)의 내부에서 일정 주파수의 공진이 일어나고 이 공진 주파수에 따라 RF 신호를 송수신할 수 있고, 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 안테나 패치(31)를 이용하여 추가적으로 전기 신호를 송수신함으로써, 유전체 공진기 안테나(100)의 효율을 높일 수 있다.
앞서 설명한 실시예들에 따른 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(700)의 유전체 공진기 안테나(701)에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 16을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(800)에 대하여 설명한다. 도 16은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이다.
도 16을 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(800)은 유전체 공진기 안테나(801)를 포함하고, 유전체 공진기 안테나(801)는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)을 이루는 기판(310)의 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d)을 포함하는 제1 유전체 블록(110), 제1 유전체 블록(110)을 관통하는 제1 피드 비아(11), 기판(310) 위에 위치하는 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31), 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31) 위에 위치하는 제2 유전체 블록(120), 그리고 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 접합층(130)을 포함한다.
기판(310)의 내부에는 RF 신호가 인가되는 금속 배선(301)이 위치하고, 금속 배선(301) 위에 위치하는 제1 유전체 블록(110) 내에는 제1 피드 비아(11)가 위치한다. 제1 피드 비아(11)는 금속 배선(301)에 연결되어, 금속 배선(301)으로부터 전기 신호를 인가받을 수 있다.
제1 유전체 블록(110)이 포함하는 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d) 사이에는 제1 피드 비아(11) 외에 다른 금속층은 위치하지 않을 수 있다.
제1 피드 비아(11)에 연결된 제1 피드 패턴(21), 그리고 제1 피드 패턴(21)과 이격되어 배치되어 제1 피드 패턴(21)과 커플링되는 안테나 패치(31)가 제1 유전체 블록(110) 위에 위치할 수 있다.
제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)는 제1 방향(DR1)을 따라 이격되도록 같은 층 위에 배치될 수 있다. 그러나, 도 4 및 도 5에 도시한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200)와 유사하게, 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)는 제3 방향(DR3)을 따라 이격되도록 서로 다른 층 위에 위치할 수도 있다. 이처럼, 제1 피드 패턴(21)은 안테나 패치(31)와 이격되어 배치될 수 있고, 제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31)는 커플링됨으로써, 안테나 패치(31)는 제1 피드 패턴(21)을 통해 용량 결합 급전(Capacitive coupled feed) 방식으로 급전될 수 있다.
제1 피드 패턴(21)과 안테나 패치(31) 위에는 접합층(130)이 위치한다. 그러나, 도 4 및 도 5에 도시한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200)와 유사하게, 접합층(130)은 제1 피드 패턴(21) 위에 위치하고, 안테나 패치(31)는 접합층(130) 위에 위치할 수도 있다.
접합층(130) 위에는 제2 유전체 블록(120)이 위치할 수 있다. 제1 피드 패턴(21)과 제2 유전체 블록(120) 사이에는 금속층이 위치하지 않을 수 있고, 이에 의해 제1 피드 패턴(21)에 인가된 전기 신호는 제2 유전체 블록(120)에 잘 전달될 수 있다.
기판(310)을 이루는 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d)을 포함하는 제1 유전체 블록(110)과 다르게, 접합층(130)과 제2 유전체 블록(120)은 기판(310) 위에 위치하는 별개의 층으로, 각기 하나의 유전층으로 이루어질 수 있다.
제1 피드 비아(11)에 전기 신호가 인가되면, 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d)을 포함하는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)의 내부에서 일정 주파수의 공진이 일어나고 이 공진 주파수에 따라 RF 신호를 송수신할 수 있고, 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 안테나 패치(31)를 이용하여 추가적으로 전기 신호를 송수신함으로써, 유전체 공진기 안테나(100)의 효율을 높일 수 있다.
앞서 설명한 실시예들에 따른 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(800)의 안테나(801)에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 17 내지 도 19를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)에 대하여 설명한다. 도 17은 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이고, 도 18은 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나의 평면도이고, 도 19는 도 18의 XIX-XIX’ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다
도 17 내지 도 19를 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)는 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110)에 삽입되어 있는 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12), 제1 유전체 블록(110)과 접합층(130) 사이에 위치하는 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31)를 포함한다.
제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)은 제3 방향(DR3)을 따라 접합층(130)을 사이에 두고 서로 적층된다. 접합층(130)은 접착력을 가져 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)을 서로 접합시킬 수 있다.
제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)은 제3 방향(DR3)을 따라 제 서로 중첩하도록 동일한 평면 형상을 가질 수 있고, 일례로 직육면체 형상을 가질 수 있다. 제3 방향(DR3)을 따라 측정한 제1 유전체 블록(110)의 제1 두께(T1)와 제2 유전체 블록(120)의 제2 두께(T2)는 서로 다를 수 있고, 예를 들어, 제1 유전체 블록(110)의 제1 두께(T1)보다 제2 유전체 블록(120)의 제2 두께(T2)가 더 두꺼울 수 있다.
제3 방향(DR3)을 따라 측정한 접합층(130)의 제3 두께(T3)는 제3 방향(DR3)을 따라 측정한 제1 유전체 블록(110)의 제1 두께(T1) 및 제2 유전체 블록(120)의 제2 두께(T2)보다 얇을 수 있다.
제1 유전체 블록(110)은 그 내부에 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)가 삽입되는 비아 홀들을 가질 수 있다.
제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)는 제1 유전체 블록(110) 위에 위치하는 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 서로 연결될 수 있다. 제1 유전체 블록(110) 위에 위치하는 안테나 패치(31)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 교차하여 이루는 한 평면상 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
제3 방향(DR3)을 따라, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31)는 제1 유전체 블록(110) 위에 위치하고, 접합층(130)은 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31) 위에 위치할 수 있다.
제1 피드 패턴(21)은 일례로 직사각형 또는 정사각형의 평면 형상을 가질 수 있고, 제1 유전체 블록(110)의 평면적보다 더 작은 평면적을 가질 수 있다.
제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)은 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)로부터 급전될 수 있다.
제1 피드 비아(11)는 제1 편파(polarization) RF 신호를 전달하며, 제2 피드 비아(12)는 제2 편파(polarization) RF 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 제1 편파는 수평 편파일 수 있고, 제2 편파는 수직 편파일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
안테나 패치(31)는 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)로부터 급전된 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 이격되어 커플링됨으로써, 용량 결합 급전(Capacitive coupled feed) 방식으로 급전될 수 있다.
제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31)의 크기 및 형상은 변경 가능하며, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31)의 크기 및 형상, 그리고 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31) 사이의 이격 간격을 변형함으로써, 안테나의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
제2 유전체 블록(120)과 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22) 사이에 금속층이 위치하지 않고, 접합층(130)만 위치할 수 있다. 즉, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 안테나 패치(31)는 위치하지 않을 수 있다.
제1 유전체 블록(110)의 비유전율과 제2 유전체 블록(120)의 비유전율은 서로 같거나 다를 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 유전체 블록(120)의 비유전율이 제1 유전체 블록(110)의 비유전율보다 클 수 있다.
접합층(130)의 비유전율은 제1 유전체 블록(110)의 비유전율 및 제2 유전체 블록(120)의 비유전율보다 더 낮을 수 있다.
제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)에 전기 신호가 인가되면, 제1 유전체 블록(110), 제2 유전체 블록(120) 및 접합층(130)의 내부에서 일정 주파수의 공진이 일어나고, 유전체 공진기 안테나(100a)의 공진 주파수에 따라 제1 편파 RF 신호와 제2 편파 RF 신호를 송수신할 수 있다.
본 실시예에 따른 안테나(100a)에 따르면, 제1 유전체 블록(110)의 비유전율이 제2 유전체 블록(120)의 비유전율보다 작을 수 있고, 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)는 제1 유전체 블록(110) 내에 위치하고, 제2 유전체 블록(120) 내에는 위치하지 않을 수 있다. 따라서, 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)에 의한 도체 손실을 줄여 안테나(100a)의 효율 저하를 방지할 수 있다.
또한, 비유전율이 상대적으로 큰 제2 유전체 블록(120)의 제2 두께(T2)를 비유전율이 상대적으로 작은 제1 유전체 블록(110)의 제1 두께(T1)보다 크게 형성함으로써, 유전체 공진기 안테나(100a)의 비유전율 값이 커지게 되고, 이에 의해 유전체 공진기 안테나(100a)의 효율을 높이면서도 유전체 공진기 안테나(100a)의 크기를 줄일 수 있다.
또한, 제2 유전체 블록(120)과 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22) 사이에 안테나 패치(31)가 위치하지 않고, 접합층(130)만 위치할 수 있다. 따라서, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)에 인가된 전기 신호가, 비유전율 값이 상대적으로 크고 제3 방향(DR3)을 따라 상대적으로 두께가 두꺼운 제2 유전체 블록(120)에, 금속층의 방해 없이 전달될 수 있다. 따라서, 제1 유전체 블록(110)의 위에 위치하는 제2 유전체 블록(120) 내에도 공진 주파수가 발생할 수 있고, 이에 의해 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)을 따라 유전체 공진기 안테나(100a)의 길이를 크게 하지 않으면서도 유전체 공진기 안테나(100a)의 효율이 높아질 수 있어, 좁은 영역에 안테나(100a)를 설치할 수 있다.
또한, 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 안테나 패치(31)를 이용하여 추가적으로 전기 신호를 송수신함으로써, 유전체 공진기 안테나(100a)의 효율을 높일 수 있으며, 안테나 패치(31)는 상대적으로 비유전율이 작은 접합층(130)에 인접하도록 안테나 패치(31)를 배치함으로써, 안테나 패치(31)에 따른 도체 손실을 줄일 수 있다.
제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 교차하여 이루는 한 평면상, 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)는 유전체 공진기 안테나(100a)의 가장자리에 인접하여 배치된다. 이처럼, 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)를 유전체 공진기 안테나(100a)의 가장자리에 인접하도록 배치함으로써, 유전체 공진기 안테나(100a)의 가장자리를 따라 전기 신호가 인가되어 유전체 공진기 안테나(100a)의 크기를 크게 하지 않으면서도 원하는 공진 주파수를 생성할 수 있다.
안테나 패치(31)는 제1 피드 패턴(21)에 인접한 가장자리에 형성된 제1 홈부(311)와 제2 피드 패턴(22)에 인접한 가장자리에 형성된 제2 홈부(312)를 포함할 수 있고, 제1 홈부(311) 및 제2 홈부(312)의 평면 형태는 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)의 가장자리의 평면 형태에 대응될 수 있다. 이처럼, 안테나 패치(31)에 제1 홈부(311) 및 제2 홈부(312)를 형성함으로써, 유전체 공진기 안테나(100a)의 평면 크기 및 안테나 패치(31)의 전체 크기를 줄이지 않고, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31)가 서로 이격되어 배치될 수 있다.
앞서 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 20 및 도 21을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200a)에 대하여 설명한다. 도 20은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이고, 도 21은 도 20에 도시한 유전체 공진기 안테나의 단면도이다.
도 20 및 도 21을 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200a)는 앞서 도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200a)는 제3 방향(DR3)을 따라 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하여 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)을 서로 접합시키는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110) 내에 위치하는 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 비아(11)에 연결된 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 비아(12)에 연결된 제2 피드 패턴(22), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 서로 이격되어 배치되는 안테나 패치(31)를 포함한다. 안테나 패치(31)는 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 이격되어 커플링됨으로써, 제1 피드 비아(11) 및 제1 피드 패턴(21)을 통해 전기 신호를 인가받을 수 있다. 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 제2 유전체 블록(120) 사이에는 금속층이 위치하지 않을 수 있다. 도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)와 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)와 다르게, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200a)에 따르면, 제3 방향(DR3)을 따라, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)은 제1 유전체 블록(110)과 접합층(130) 사이에 위치하고, 안테나 패치(31)는 접합층(130)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치할 수 있다.
제1 피드 패턴(21)의 일부분 및 제2 피드 패턴(22)의 일부분은 안테나 패치(31)와 제3 방향(DR3)을 따라 중첩할 수 있다. 이에 의해, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 유전체 공진기 안테나(200a)의 크기를 크게 하지 않고, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31)를 용량성 결합시키면서도 안테나 패치(31)의 크기를 크게 형성할 수 있다.
제1 피드 패턴(21)의 나머지 부분 및 제2 피드 패턴(22)의 나머지 부분은 안테나 패치(31)와 제3 방향(DR3)을 따라 중첩하지 않음으로써, 제1 피드 패턴(21)의 나머지 부분 및 제2 피드 패턴(22)의 나머지 부분과 제2 유전체 블록(120) 사이에는 금속층이 위치하지 않고, 접합층(130)이 위치할 수 있다. 이에 의해 제1 피드 비아(11) 및 제1 피드 패턴(21), 그리고 제2 피드 비아(12) 및 제2 피드 패턴(22)을 통해 전달되는 전기 신호는 금속층의 방해 없이 제2 유전체 블록(120)에 전달될 수 있고, 제2 유전체 블록(120)은 공진 주파수를 생성할 수 있다.
앞서 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300, 100a)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200a)에 모두 적용 가능하다.
도 22 및 도 23을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200b)에 대하여 설명한다. 도 22는 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이고, 도 23은 도 22에 도시한 유전체 공진기 안테나의 단면도이다.
도 22 및 도 23을 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200b)는 앞서 도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200b)는 제3 방향(DR3)을 따라 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하여 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)을 서로 접합시키는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110) 내에 위치하는 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 비아(11)에 연결된 제1 피드 패턴(21), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 패턴(21)과 이격되어 배치되는 안테나 패치(31)를 포함한다. 도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나(100a)와 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나(100a)와 다르게, 본 실시예에 따른 안테나(200b)에 따르면, 안테나 패치(31)는 제2 피드 비아(12) 위에 위치하여, 안테나 패치(31)의 확장부(313)는 제2 피드 비아(12)에 연결되어 제2 피드 비아(12)로부터 직접 전기 신호를 인가받을 수 있다. 안테나 패치(31)의 확장부(313)는 제2 피드 패턴(22)과 같이 제2 피드 비아(12)에 연결되며, 이와 동시에 안테나 패치(31)로부터 확장되어 안테나 패치(31)에 연결될 수 있다.
안테나 패치(31)는 제1 피드 비아(11)에 연결된 제1 피드 패턴(21)과 이격되어 커플링됨으로써 급전될 수 있다.
이처럼, 안테나 패치(31)는 제1 피드 비아(11)를 통해 용량 결합 급전 방식으로 급전되고 제2 피드 비아(12)를 통해 직접 급전 방식으로 급전되는 혼합 급전 방식을 통해 급전될 수 있다.
제2 유전체 블록(120)과 제1 피드 패턴(21) 사이에 금속층이 위치하지 않고, 접합층(130)만 위치할 수 있다. 즉, 제1 피드 패턴(21)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 안테나 패치(31)는 위치하지 않을 수 있다.
이에 의해 제1 피드 비아(11) 및 제1 피드 패턴(21)을 통해 전달되는 전기 신호는 금속층의 방해 없이 제2 유전체 블록(120)에 전달될 수 있고, 제2 유전체 블록(120)은 공진 주파수를 생성할 수 있다.
앞서 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300, 100a, 200a)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200b)에 모두 적용 가능하다.
도 24 및 도 25를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(300a)에 대하여 설명한다. 도 24는 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나를 도시한 사시도이고, 도 25는 도 24에 도시한 유전체 공진기 안테나의 단면도이다.
도 24 및 도 25를 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(300a)는 앞서 도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)와 유사하다.
본 실시예에 따른 안테나(300a)는 제3 방향(DR3)을 따라 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하여 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)을 서로 접합시키는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 서로 이격되어 배치되는 안테나 패치(31)를 포함한다. 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 제2 유전체 블록(120) 사이에는 금속층이 위치하지 않을 수 있다. 도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)와 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)와 다르게, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(300a)는 제1 유전체 블록(110)의 측면에 위치하는 제1 피드 스트립(41) 및 제2 피드 스트립(42)를 포함할 수 있다.
제1 피드 스트립(41)은 제1 유전체 블록(110) 위에 위치하는 제1 피드 패턴(21)과 연결될 수 있고, 제2 피드 스트립(42)은 제1 유전체 블록(110) 위에 위치하는 제2 피드 패턴(22)과 연결될 수 있다.
제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 서로 교차하여 이루는 한 평면상 안테나 패치(31)와 이격되어 배치될 수 있고, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31)는 커플링됨으로써, 안테나 패치(31)는 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)을 통해 용량 결합 급전(Capacitive coupled feed) 방식으로 급전될 수 있다.
제1 피드 스트립(41)은 제1 편파(polarization) RF 신호를 전달하며, 제2 피드 스트립(42)은 제2 편파(polarization) RF 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 제1 편파는 수평 편파일 수 있고, 제2 편파는 수직 편파일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
안테나 패치(31)는 제1 피드 스트립(41)에 인접하는 가장자리에 형성된 홈부(311)와 제2 피드 스트립(42)에 인접하는 가장자리에 형성된 홈부(312)를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 한 실시예에 따르면, 안테나 패치(31)는 홈부(311, 312)를 가지지 않을 수 있다.
제1 피드 스트립(41) 및 제2 피드 스트립(42)에 인가된 전기 신호는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)에 전달되어 공진 주파수를 생성하고, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)을 통해 안테나 패치(31)에 전달되어, 추가적으로 전기 신호를 송수신함으로써, 유전체 공진기 안테나(300a)의 효율을 높일 수 있다.
앞서 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300, 100a, 200a, 200b)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(300)에 모두 적용 가능하다.
도 26 내지 도 28을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400a)에 대하여 설명한다. 도 26은 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 사시도이고, 도 27은 도 26의 유전체 공진기 안테나 모듈의 평면도이고, 도 28은 도 27의 XXVIII-XXVIII’ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400a)은 기판(210) 위에 위치하는 유전체 공진기 안테나(100a)를 포함할 수 있다. 기판(210) 위에 위치하는 유전체 공진기 안테나(100a)는 앞서 도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)와 유사하다.
유전체 공진기 안테나(100a)는 제3 방향(DR3)을 따라 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하여 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)을 서로 접합시키는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110) 내에 위치하는 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)에 연결된 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 서로 이격되어 배치되는 안테나 패치(31)를 포함한다. 안테나 패치(31)는 제1 피드 패턴(21)과 이격되어 커플링됨으로써, 제1 피드 비아(11) 및 제1 피드 패턴(21)을 통해 전기 신호를 인가받을 수 있다. 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 제2 유전체 블록(120) 사이에는 금속층이 위치하지 않을 수 있다. 도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)와 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
기판(210) 위에는 접지 전극(220)과 급전 배선(220a, 220b)이 위치하고, 접지 전극(220)과 급전 배선(220a, 220b)은 서로 절연되도록 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 유전체 공진기 안테나에 전기 신호를 공급하는 급전 배선(220a, 220b)이 기판(210) 위에 위치하고 급전 배선(220a, 220b)의 주위에서부터 기판(210)의 가장자리 부근까지 접지 전극(220)이 확장되도록 배치될 수 있다.
제1 유전체 블록(110)을 관통하는 제1 피드 비아(11)는 솔더 볼(111)과 제1 접속 패드(112)를 통해 급전 배선(220a)에 연결되고, 제2 피드 비아(12)는 솔더 볼(121)과 제2 접속 패드(122)를 통해 급전 배선(220b)에 연결됨으로써, 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)는 기판(210)에 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 더미 패드부들(202)은 기판(210)과 제1 유전체 블록(110) 사이에 위치할 수 있다.
복수의 더미 패드부들(202)은 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)가 위치하지 않는 부분에 위치하여, 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)가 위치하지 않는 부분에서도 기판(210)과 제1 유전체 블록(110) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있고, 복수의 더미 패드부들(202)은 더미 솔더 볼(도시하지 않음)을 통해 기판(210)의 접지 전극(220)에 연결됨으로써, 제1 유전체 블록(110)은 기판(210)에 부착될 수 있다.
또한, 복수의 더미 패드부들(202)은 제1 접속 패드(112) 및 제2 접속 패드(122)와 함께 제1 유전체 블록(110)의 가장자리를 따라 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)을 따라 일정 간격을 이루도록 균일하게 배치될 수 있고, 이에 따라, 제1 유전체 블록(110) 아래에 위치하는 복수의 더미 패드부들(202)과 제1 접속 패드(112) 및 제2 접속 패드(122)에 가해지는 전기 신호의 분포 역시 균일할 수 있다. 따라서, 기판(210)과 유전체 공진기 안테나(100) 사이의 결합 부분에서, 유전체 공진기 안테나 모듈(400a)의 전기 신호가 위치에 따라 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.
기판(210)과 제1 유전체 블록(110) 사이에는 언더필재(230)가 위치할 수 있다. 언더필재(230)는 제1 접속 패드(112) 및 제2 접속 패드(122)와 복수의 더미 패드부들(202)이 솔더 볼(111, 121))과 더미 솔더 볼을 통해 급전 배선(220a, 220b) 및 접지 전극(220)에 연결된 부분을 감싸도록 형성되어 제1 유전체 블록(110)이 기판(210) 위에 단단히 고정되도록 지지할 수 있고, 제1 유전체 블록(110)과 기판(210) 사이의 공간을 메워 외부로부터의 먼지나 습기가 침투하여 접속부에서의 절연이 파괴되거나 오작동 하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400a)은 앞서 도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예에 따른 안테나 모듈은 앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100a, 200a, 200b, 300a) 중 어느 하나를 포함할 수도 있다. 앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100a, 200a, 200b, 300a)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400a)에 모두 적용 가능하다.
도 29 및 도 30을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(500a)에 대하여 설명한다. 도 29는 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이고, 도 30은 도 29의 유전체 공진기 안테나 모듈의 평면도이다.
도 29 및 도 30을 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(500a)은 앞서 도 26 내지 도 28을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400a)과 유사하다. 동일한 구성 요소에 따른 구체적인 설명은 생략한다.
도 26 내지 도 28을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400a)과 다르게, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(500a)에 따르면, 제2 유전체 블록(120)의 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 교차하여 이루는 평면상 가장자리를 따라 복수의 차폐 비아들(1210)이 위치할 수 있다. 즉, 대략 직사각형 또는 정사각형의 평면 형상을 갖는 제2 유전체 블록(120)의 네 가장자리 각각의 내측에 근접하여 복수의 차폐 비아들(1210)이 간격을 두고 배열되어 비아 월을 형성할 수 있다. 복수의 차폐 비아들(1210)은 제2 유전체 블록(120)을 관통할 수 있다.
제2 유전체 블록(120)에 복수의 차폐 비아들(1210)을 형성함으로써, 제2 유전체 블록(120)의 비유전율과 두께가 증가할 경우 발생되는 전기 에너지 손실과 방사패턴의 변화 등을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(500a)은 앞서 도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈은 앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100a, 200a, 200b, 300a) 중 어느 하나를 포함할 수도 있다. 앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100a, 200a, 200b, 300a)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(500a)에 모두 적용 가능하다.
도 31 및 도 32를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(600a)에 대하여 설명한다. 도 31은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이고, 도 32는 도 30의 유전체 공진기 안테나 모듈의 평면도이다.
도 31 및 도 32를 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(600a)은 앞서 도 26 내지 도 28을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400a)과 유사하다. 동일한 구성 요소에 따른 구체적인 설명은 생략한다.
도 26 내지 도 28을 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(400a)과 다르게 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(600a)에 따르면, 제2 유전체 블록(120)의 둘레를 따라 외측 표면에 금속벽(1222)이 위치할 수 있다. 즉, 대략 직사각형 또는 정사각형의 평면 형상을 갖는 제2 유전체 블록(120)의 네 가장자리 각각의 측방 외측 표면을 따라 금속벽(1222)이 형성될 수 있다. 금속벽(1222)은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 서로 교차하여 이루는 한 평면상, 제2 유전체 블록(120)을 감싸도록 형성될 수 있고, 금속벽(1222)은 제3 방향(DR3)을 따라 제2 유전체 블록(120)의 하면으로부터 상면까지 연장될 수 있다.
제2 유전체 블록(120)의 외측에 금속벽(1222)을 형성함으로써, 제2 유전체 블록(120)의 비유전율과 두께가 증가할 경우 발생되는 전기 에너지 손실과 방사패턴의 변화 등을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(600a)은 앞서 도 17 내지 도 19를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(100a)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예에 따른 안테나 모듈은 앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100a, 200a, 200b, 300a) 중 어느 하나를 포함할 수도 있다. 앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100a, 200a, 200b, 300a)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(600a)에 모두 적용 가능하다.
도 33을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(700a)에 대하여 설명한다. 도 33은 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이다.
도 33을 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(700a)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)을 이루는 기판(310)의 내부에 실장된 유전체 공진기 안테나(701a)를 포함한다.
유전체 공진기 안테나(701a)는 제1 유전체 블록(110), 제1 유전체 블록(110) 위에 위치하는 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110)을 관통하는 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 비아(11)에 연결된 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 비아(12)에 연결된 제2 피드 패턴(22), 그리고 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 이격되도록 배치되는 안테나 패치(31)를 포함할 수 있다.
제1 유전체 블록(110)은 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d)을 포함할 수 있고, 제2 유전체 블록(120)은 복수의 유전층들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)을 포함할 수 있다.
기판(310)의 내부에는 RF 신호가 인가되는 금속 배선(301, 302)이 위치하고, 금속 배선(301, 302) 위에 위치하는 제1 유전체 블록(110) 내에는 제1 피드 비아(11)와 제2 피드 비아(12)가 위치할 수 있다. 제1 피드 비아(11)는 금속 배선(301)에 연결되고 제2 피드 비아(12)는 금속 배선(302)에 연결되어, 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)는 금속 배선(301, 302)으로부터 전기 신호를 인가받을 수 있다.
제1 유전체 블록(110)이 포함하는 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d) 사이에는 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)외에 다른 금속층은 위치하지 않을 수 있다.
제1 피드 비아(11)에 연결된 제1 피드 패턴(21), 제2 피드 비아(12)에 연결된 제2 피드 패턴(22), 그리고 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 이격되어 배치되어 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 커플링되는 안테나 패치(31)가, 제1 유전체 블록(110) 위에 위치할 수 있다.
제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31)는 제1 방향(DR1)을 따라 이격되도록 같은 층 위에 배치될 수 있다. 그러나, 도 20 및 도 21에 도시한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200a)와 유사하게, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31)는 제3 방향(DR3)을 따라 이격되도록 서로 다른 층 위에 위치할 수도 있다. 보다 구체적으로, 앞서 도 20 및 도 21를 참고로 설명한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200a)와 유사하게 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)은 제1 유전체 블록(110)와 접합층(130) 사이에 위치할 수 있고, 안테나 패치(31)는 접합층(130)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치할 수도 있다. 이처럼, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)은 안테나 패치(31)와 이격되어 배치될 수 있고, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31)는 커플링됨으로써, 안테나 패치(31)는 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)을 통해 용량 결합 급전(Capacitive coupled feed) 방식으로 급전될 수 있다.
제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31) 위에는 접합층(130)이 위치한다. 접합층(130)은 단일층의 유전층일 수 있고, 복수층의 유전층을 포함할 수 있고, 접합층(130)은 별개의 층이 아닌 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d) 중 어느 하나의 층일 수도 있고, 복수의 유전층들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e) 중 어느 하나의 층일 수도 있다.
접합층(130) 위에는 제2 유전체 블록(120)이 위치할 수 있다. 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 제2 유전체 블록(120) 사이에는 금속층이 위치하지 않을 수 있고, 이에 의해 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)에 인가된 전기 신호는 제2 유전체 블록(120)에 잘 전달될 수 있다.
제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 패턴(22)에 전기 신호가 인가되면, 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d)을 포함하는 제1 유전체 블록(110)과 복수의 유전층들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)을 포함하는 제2 유전체 블록(120)의 내부에서 일정 주파수의 공진이 일어나고 이 공진 주파수에 따라 RF 신호를 송수신할 수 있고, 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 안테나 패치(31)를 이용하여 추가적으로 전기 신호를 송수신함으로써, 유전체 공진기 안테나(701a)의 효율을 높일 수 있다.
앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100a, 200a, 200b, 300a)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(700a)의 유전체 공진기 안테나(701a)에 모두 적용 가능하다.
도 34를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(800a)에 대하여 설명한다. 도 34는 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈의 단면도이다.
도 34를 참고하면, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(800a)은 유전체 공진기 안테나(801a)를 포함하고, 유전체 공진기 안테나(801a)는 인쇄 회로 기판(PCB)을 이루는 기판(310)의 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d)을 포함하는 제1 유전체 블록(110), 제1 유전체 블록(110)을 관통하는 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12), 기판(310) 위에 위치하는 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31), 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31) 위에 위치하는 제2 유전체 블록(120), 그리고 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 접합층(130)을 포함한다.
기판(310)의 내부에는 RF 신호가 인가되는 금속 배선(301, 302)이 위치하고, 금속 배선(301, 302) 위에 위치하는 제1 유전체 블록(110) 내에는 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)가 위치한다. 제1 피드 비아(11)는 금속 배선(301)에 연결되고 제2 피드 비아(12)는 금속 배선(302)에 연결되어, 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)는 금속 배선(301, 302)으로부터 전기 신호를 인가받을 수 있다.
제1 유전체 블록(110)이 포함하는 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d) 사이에는 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12) 외에 다른 금속층은 위치하지 않을 수 있다.
제1 피드 비아(11)에 연결된 제1 피드 패턴(21), 제2 피드 비아(12)에 연결된 제2 피드 패턴(22), 그리고 제1 피드 패턴(21)과 이격되어 배치되어 제1 피드 패턴(21)과 커플링되는 안테나 패치(31)가 제1 유전체 블록(110) 위에 위치할 수 있다.
제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31)는 제1 방향(DR1)을 따라 이격되도록 같은 층 위에 배치될 수 있다. 그러나, 도 20 및 도 21에 도시한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200a)와 유사하게, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31)는 제3 방향(DR3)을 따라 이격되도록 서로 다른 층 위에 위치할 수도 있다. 이처럼, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)은 안테나 패치(31)와 이격되어 배치될 수 있고, 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31)는 커플링됨으로써, 안테나 패치(31)는 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)을 통해 용량 결합 급전(Capacitive coupled feed) 방식으로 급전될 수 있다.
제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 안테나 패치(31) 위에는 접합층(130)이 위치한다. 그러나, 도 20 및 도 21에 도시한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나(200a)와 유사하게, 접합층(130)은 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)위에 위치하고, 안테나 패치(31)는 접합층(130) 위에 위치할 수도 있다.
접합층(130) 위에는 제2 유전체 블록(120)이 위치할 수 있다. 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 제2 유전체 블록(120) 사이에는 금속층이 위치하지 않을 수 있고, 이에 의해 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)에 인가된 전기 신호는 제2 유전체 블록(120)에 잘 전달될 수 있다.
기판(310)을 이루는 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d)을 포함하는 제1 유전체 블록(110)과 다르게, 접합층(130)과 제2 유전체 블록(120)은 기판(310) 위에 위치하는 별개의 층으로, 각기 하나의 유전층으로 이루어질 수 있다.
제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)에 전기 신호가 인가되면, 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d)을 포함하는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)의 내부에서 일정 주파수의 공진이 일어나고 이 공진 주파수에 따라 RF 신호를 송수신할 수 있고, 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 안테나 패치(31)를 이용하여 추가적으로 전기 신호를 송수신함으로써, 유전체 공진기 안테나(801a)의 효율을 높일 수 있다.
앞서 설명한 유전체 공진기 안테나들(100a, 200a, 200b, 300a)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈(800a)의 유전체 공진기 안테나(801a)에 모두 적용 가능하다.
도 35을 참고하여, 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 장치(1000)에 대하여 설명한다. 도 35는 한 실시예에 따른 복수의 유전체 공진기 안테나의 배열을 나타낸 평면도이다.
도 35를 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나 장치(1000)는 제1 방향(DR1)을 따라 교대로 배치되어 있는 복수의 제1 유전체 공진기 안테나들(1000a) 및 복수의 제2 유전체 공진기 안테나들(1000b)을 포함한다. 제1 유전체 공진기 안테나(1000a)와 제2 유전체 공진기 안테나(1000b)는 짝을 이뤄 제1 방향(DR1)을 따라 한 쌍씩 배치될 수 있다.
복수의 제1 유전체 공진기 안테나들(1000a)과 복수의 제2 유전체 공진기 안테나들(1000b)은 제2 방향(DR2)을 따라 같은 위치에 배치되지 않고, 이에 의해, 복수의 제1 유전체 공진기 안테나들(1000a)과 복수의 제2 유전체 공진기 안테나들(1000b)은 제1 방향(DR1)을 따라 제2 방향(DR2)으로 지그재그 형태로 순차적으로 배치될 수 있다. 이처럼, 복수의 제1 유전체 공진기 안테나들(1000a)과 복수의 제2 유전체 공진기 안테나들(1000b)을 일렬 배치하지 않음으로써, 인접한 제1 유전체 공진기 안테나(1000a)와 제2 유전체 공진기 안테나(1000b) 사이의 간섭을 줄일 수 있다.
복수의 제1 유전체 공진기 안테나들(1000a)과 복수의 제2 유전체 공진기 안테나들(1000b)은 앞서 설명한 실시예들에 따른 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300, 100a, 200a, 200b, 300a) 중 적어도 하나의 구조와 같을 수 있다.
예를 들어, 복수의 제1 유전체 공진기 안테나들(1000a)은 서로 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치항여 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)을 접합시키는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110) 내에 위치하는 피드 비아들(11a, 12a), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 피드 비아들(11a, 12a)에 연결된 피드 패턴들(21a, 22a), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 피드 패턴들(21a, 22a)과 이격되어 배치되어 커플링되는 안테나 패치(31a)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 복수의 제2 유전체 공진기 안테나들(1000b)은 서로 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치항여 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)을 접합시키는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110) 내에 위치하는 피드 비아들(11b, 12b), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 피드 비아들(11b, 12b)에 연결된 피드 패턴들(21b, 22b), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 피드 패턴들(21b, 22b)과 이격되어 배치되어 커플링되는 안테나 패치(31b)를 포함할 수 있다.
복수의 제1 유전체 공진기 안테나들(1000a)은 제1 RF 신호를 송수신할 수 있고, 복수의 제2 유전체 공진기 안테나들(1000b)은 제2 RF 신호를 송수신할 수 있다. 제1 RF 신호는 제1 주파수 대역의 신호이고, 제2 RF 신호는 제2 주파수 대역의 신호이고, 예를 들어, 제1 주파수 대역은 약 24.25GHz 내지 약 29.5GHz일 수 있고, 제1 주파수 대역의 중심 주파수는 약 28GHz일 수 있다. 제2 주파수 대역은 약 37GHz 내지 약 40GHz일 수 있고, 제2 주파수 대역의 중심 주파수는 약 39GHz일 수 있다.
그러면, 도 36을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 장치(1001)에 대하여 설명한다. 도 36은 다른 한 실시예에 따른 복수의 유전체 공진기 안테나의 배열을 나타낸 평면도이다.
도 36을 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나 장치(1001)는 제1 방향(DR1)을 따라 교대로 배치되어 있는 복수의 제1 유전체 공진기 안테나들(1000a) 및 복수의 제2 유전체 공진기 안테나들(1000b)을 포함한다. 제1 유전체 공진기 안테나(1000a)와 제2 유전체 공진기 안테나(1000b)는 짝을 이뤄 제1 방향(DR1)을 따라 한 쌍씩 배치될 수 있고, 도 35에 도시한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 장치(1000)와 다르게, 복수의 제1 유전체 공진기 안테나들(1000a)과 복수의 제2 유전체 공진기 안테나들(1000b)은 제1 방향(DR1)을 따라 일렬 배치될 수 있다. 이처럼, 복수의 제1 유전체 공진기 안테나들(1000a)과 복수의 제2 유전체 공진기 안테나들(1000b)을 일렬 배치함으로써, 안테나 장치(1001)의 제2 방향(DR2)과 나란한 폭을 좁게 형성할 수 있고, 이에 의해 더 좁은 영역에 안테나 장치(1001)가 설치될 수 있다.
복수의 제1 유전체 공진기 안테나들(1000a)과 복수의 제2 유전체 공진기 안테나들(1000b)은 앞서 설명한 실시예들에 따른 유전체 공진기 안테나들(100, 200, 300, 100a, 200a, 200b, 300a) 중 적어도 하나의 구조와 같을 수 있다.
예를 들어, 복수의 제1 유전체 공진기 안테나들(1000a)은 서로 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치항여 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)을 접합시키는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110) 내에 위치하는 피드 비아들(11a, 12a), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 피드 비아들(11a, 12a)에 연결된 피드 패턴들(21a, 22a), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 피드 패턴들(21a, 22a)과 이격되어 배치되어 커플링되는 안테나 패치(31a)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 복수의 제2 유전체 공진기 안테나들(1000b)은 서로 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치항여 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120)을 접합시키는 접합층(130), 제1 유전체 블록(110) 내에 위치하는 피드 비아들(11b, 12b), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 피드 비아들(11b, 12b)에 연결된 피드 패턴들(21b, 22b), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 피드 패턴들(21b, 22b)과 이격되어 배치되어 커플링되는 안테나 패치(31b)를 포함할 수 있다.
복수의 제1 유전체 공진기 안테나들(1000a)은 제1 RF 신호를 송수신할 수 있고, 복수의 제2 유전체 공진기 안테나들(1000b)은 제2 RF 신호를 송수신할 수 있다. 제1 RF 신호는 제1 주파수 대역의 신호이고, 제2 RF 신호는 제2 주파수 대역의 신호이고, 예를 들어, 제1 주파수 대역은 약 24.25GHz 내지 약 29.5GHz일 수 있고, 제1 주파수 대역의 중심 주파수는 약 28GHz일 수 있다. 제2 주파수 대역은 약 37GHz 내지 약 40GHz일 수 있고, 제2 주파수 대역의 중심 주파수는 약 39GHz일 수 있다.
유전체 공진기 안테나 장치(1000, 1001)는 전자 장치에 장착되고, 전자 장치의 베젤의 크기가 감소하면서, 유전체 공진기 안테나 장치(1000, 1001)는 전자 장치의 전면이 아닌 베젤의 측면에 장착될 수 있다. 전자 장치의 두께가 얇아짐에 따라, 유전체 공진기 안테나 장치(1000, 1001)가 장착되는 베젤의 측면의 두께도 얇아지게 된다. 도 35 및 도 36에 도시한 바와 같이, 유전체 공진기 안테나 장치(1000, 1001)의 제1 방향(DR1)의 길이는 제2 방향(DR2)의 길이보다 길고, 유전체 공진기 안테나 장치(1000, 1001)의 제2 방향(DR2)이 베젤의 측면에 두께 방향이 되도록 설치됨으로써, 좁은 영역에 유전체 공진기 안테나 장치(1000, 1001)가 설치될 수 있다.
그러면, 도 37을 참고하여, 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 장치를 포함하는 전자 기기(2000)에 대하여 설명한다. 도 37은 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 장치를 포함하는 전자 기기를 도시한 간략도이다.
도 37을 참고하면, 실시예에 따른 전자 기기(2000)는 유전체 공진기 안테나 장치(1000)를 포함하고, 유전체 공진기 안테나 장치(1000)는 전자 기기(2000)의 세트(4000)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, 유전체 공진기 안테나 장치(1000)는 전자 기기(2000)의 복수의 변 중 적어도 일부분에 인접하여 배치될 수 있다.
세트(4000)에는 통신모듈(610) 및 기저대역 회로(620)가 더 배치될 수 있다. 안테나 장치는 동축케이블(630)을 통해 통신모듈(610) 및/또는 기저대역 회로(620)에 연결될 수 있다.
통신모듈(610)은 디지털 신호처리를 수행하도록 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩; 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
기저대역 회로(620)는 아날로그-디지털 변환, 아날로그 신호에 대한 증폭, 필터링 및 주파수 변환을 수행하여 베이스 신호를 생성할 수 있다. 기저대역 회로(620)로부터 입출력되는 베이스 신호는 케이블을 통해 안테나 장치로 전달될 수 있다.
예를 들어, 베이스 신호는 전기연결구조체와 코어 비아와 배선을 통해 IC로 전달될 수 있다. IC는 베이스 신호를 밀리미터웨이브(mmWave) 대역의 RF 신호로 변환할 수 있다.
그러면, 도 38을 참고하여, 한 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈을 포함하는 전자 기기(3000)에 대하여 설명한다. 도 38은 실시예들에 따른 유전체 공진기 안테나 모듈을 포함하는 전자 기기의 간략 도면이다.
도 38을 참고하면, 실시예에 따른 전자 기기(3000)는 유전체 공진기 안테나 모듈(20)을 포함하고, 유전체 공진기 안테나 모듈(20)은 전자 기기(3000)의 세트 기판(35)에 배치될 수 있다. 전자 기기(3000)는 다각형의 변을 가질 수 있고, 유전체 공진기 안테나 모듈(20)은 전자 기기(3000)의 복수의 변 중 적어도 일부분에 인접하여, 인접한 변과 나란하게 배치될 수 있다.
예를 들어, 유전체 공진기 안테나 모듈(20)은 전자 기기(3000)의 전면이나 후면의 변들과 나란하게 배치되거나 전자 기기(3000)의 전면이나 후면이 아닌 측면의 변들과 나란하게 배치될 수 있다. 또한, 전자 기기(300)는 복수의 유전체 공진기 안테나 모듈(20)을 포함할 수 있고, 복수의 유전체 공진기 안테나 모듈(20) 중 일부는 전자 기기(3000)의 전면이나 후면의 변들과 나란하게 배치될 수 있고, 복수의 유전체 공진기 안테나 모듈(20) 중 다른 일부는 전자 기기(3000)의 측면의 변들과 나란하게 배치될 수도 있다.
실시예에 따른 안테나 모듈(20)은 앞서 설명한 실시예들에 따른 안테나 모듈들(400, 400a, 500, 500a, 600, 600a, 700, 700a, 800, 800a) 중 어느 하나일 수 있다. 안테나 모듈들(400, 400a, 500, 500a, 600, 600a, 700, 700a, 800, 800a)은 한 방향을 따라 접합층(130)을 사이에 두고 적층되어 있는 제1 유전체 블록(110) 및 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)에 위치하는 피드 비아, 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하는 피드 패턴 및 안테나 패치를 포함하기 때문에, 유전체 공진기 안테나 모듈들(400, 400a, 500, 500a, 600, 600a, 700, 700a, 800, 800a)은 제1 유전체 블록(110) 및 제2 유전체 블록(120)이 적층된 방향을 따라 긴 형태를 가질 수 있다. 따라서, 전자기기(3000)의 테두리에 인접하여 가장자리를 따라 배치하기가 용이하다.
그러면, 도 39a 내지 도 39c와 함께 도 40a 및 도 40b를 참고하여, 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 39a 내지 도 39c는 한 실험예에 따른 유전체 공진기 안테나 장치의 간략 평면도이고, 도 40a 및 도 40b는 한 실험예의 결과를 도시하는 그래프이다.
본 실험예에서는 제1 경우(case 1), 제2 경우(case 2), 제3 경우(case 3)에 따라 각기 유전체 공진기 안테나를 형성하였고, 주파수에 따른 반사계수와 안테나의 이득을 측정하였다.
제1 경우(case 1)에 따르면, 도 39a에 도시한 바와 같이, 접합층(130)을 사이에 두고 접합되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)에 위치하는 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)에 연결된 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22), 그리고 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 이격되어 배치되는 안테나 패치(31)을 포함하는 유전체 공진기 안테나를 형성하였다.
제2 경우(case 2)에 따르면, 도 39b에 도시한 바와 같이, 접합층(130)을 사이에 두고 접합되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)에 위치하는 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12), 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)에 연결된 안테나 패치(31)를 포함하는 유전체 공진기 안테나를 형성하였다.
제3 경우(case 3)에 따르면, 도 39c에 도시한 바와 같이, 접합층(130)을 사이에 두고 접합되어 있는 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120), 제1 유전체 블록(110)에 위치하는 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)를 포함하는 유전체 공진기 안테나를 형성하였다.
제1 경우(case 1), 제2 경우(case 2), 제3 경우(case 3)에 있어서, 피드 패턴의 유무, 안테나 패치의 형태 등을 제외하고, 제1 유전체 블록(110), 제2 유전체 블록(120), 접합층(130) 등의 물질, 크기, 두께 등은 모두 동일하였다.
제1 경우(case 1), 제2 경우(case 2), 제3 경우(case 3)에 대하여, 측정한 주파수에 따른 반사계수의 결과를 도 40a에 도시하였고, 안테나의 이득의 결과를 도 40b에 도시하였다.
도 40a를 참고하면, 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나와 같이 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)에 연결된 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22), 그리고 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 이격되어 배치되는 안테나 패치(31)을 포함하는 유전체 공진기 안테나를 형성하는 제1 경우(case 1)에 따르면, 약 24GHz 내지 약 29GHz에서의 반사계수의 절대 값이 제2 경우(case 2) 및 제3 경우(case 3)의 반사계수의 절대 값에 비하여 상대적으로 컸음을 알 수 있었고, 특히 주파수가 상대적으로 큰 약 29Hz 범위에서의 반사 계수의 절대 값이 큼을 알 수 있었다. 이처럼, 본 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나와 같이 유전체 공진기 안테나를 형성하는 제1 경우(case 1)의 주파수 대역이 제2 경우(case 2) 및 제3 경우(case 3)의 주파수 대역보다 넓음을 알 수 있었다.
도 40b를 참고하면, 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나와 같이 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 비아(11) 및 제2 피드 비아(12)에 연결된 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22), 그리고 제1 유전체 블록(110)과 제2 유전체 블록(120) 사이에 위치하고 제1 피드 패턴(21) 및 제2 피드 패턴(22)과 이격되어 배치되는 안테나 패치(31)을 포함하는 유전체 공진기 안테나를 형성하는 제1 경우(case 1)에 따르면, 약 24GHz 내지 약 29GHz에서의 안테나의 이득이 제2 경우(case 2) 및 제3 경우(case 3)의 안테나 이득에 비하여 컸음을 알 수 있었다.
이처럼, 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나에 의하면, 안테나의 대역폭이 넓어지고 안테나의 이득이 커짐을 알 수 있었다.
그러면, 도 41을 참고하여 다른 한 실험예에 대하여 설명한다. 도 41은 다른 실험예의 결과를 도시한 그래프이다.
본 실험예에서는 도 39a에 도시한 제1 경우(case 1)와 도 39b에 도시한 제2 경우(case 2)에 대하여, 전기장(electric field) 분포를 측정하여 그 결과를 도 41에 도시하였다. 도 41의 (a), (b), (c)는 제1 경우(case 1)의 안테나에서 약 25GHz, 약 27GHz, 약 29GHz일 때의 전기장 분포를 도시하고, (d), (e), (f)는 제2 경우(case 2)의 안테나에서 약 25GHz, 약 27GHz, 약 29GHz일 때의 전기장 분포를 도시한다.
도 41을 참고하면, 제1 경우(case 1)에 따른 안테나는 약 25GHz와 약 27GHz에서 유전체 공진기 안테나에서 볼 수 있는 바와 같이 안테나 가장자리를 따라 공진이 발생함을 알 수 있었고, 제1 유전체 블록(110)이 위치하는 아래 부분뿐만 아니라 제2 유전체 블록(120)이 위치하는 위쪽 부분까지 공진이 잘 발생함을 알 수 있었다. 또한, 약 29GHz일 때 제2 유전체 블록(120)이 위치하는 부분에서 안테나 가장자리를 따라 공진이 발생함을 알 수 있었고, 제1 유전체 블록(110)이 위치하는 부분에서는 안테나 패치(31)에 의한 공진이 발생함을 알 수 있었다.
반면에, 제2 경우(case 2)에 따른 안테나는 약 25GHz, 약 27GHz, 약 29GHz에서 안테나 공진이 잘 발생하지 않고, 특히 제2 유전체 블록(120)이 위치하는 위쪽 부분에서는 전기장 세기가 매우 낮음을 알 수 있었다.
이처럼, 제2 경우(case 2)와 같이, 안테나 패치(31)가 피드 비아들(11, 12)을 모두 덮을 경우, 안테나 패치(31) 위에 위치하는 제2 유전체 블록(120)까지 전기 신호가 잘 송수신되지 않음을 알 수 있었다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100, 200, 300, 100a, 200a, 200b, 300a, 701, 701a, 801, 801a: 유전체 공진기 안테나
400, 500, 600, 700, 800, 400a, 500a, 600a, 700a, 800a: 유전체 공진기 안테나 모듈
1000, 1001: 유전체 공진기 안테나 장치
110, 120: 유전체 블록
130: 접합층
11, 12, 11a, 12a: 피드 비아
21, 22, 21a, 22a: 피드 패턴
31, 31a, 31b: 안테나 패치

Claims (16)

  1. 제1 유전체 블록,
    상기 제1 유전체 블록 위에 제1 방향으로 적층된 제2 유전체 블록,
    상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 제1 유전체 블록 및 상기 제2 유전체 블록과 결합된 접합층,
    상기 제1 유전체 블록에 위치하는 급전부,
    상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 급전부에 연결된 급전 패턴, 그리고
    상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 급전 패턴과 이격되어 위치하는 안테나 패치를 포함하는 유전체 공진기 안테나.
  2. 제1항에서,
    상기 급전 패턴과 상기 안테나 패치는 상기 제1 유전체 블록과 상기 접합층의 사이에 위치하는 유전체 공진기 안테나.
  3. 제2항에서,
    상기 급전 패턴과 상기 안테나 패치는 같은 층 위에 위치하는 유전체 공진기 안테나.
  4. 제2항에서,
    상기 급전 패턴은 상기 제1 유전체 블록과 상기 접합층 사이에 위치하고,
    상기 안테나 패치는 상기 접합층과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하는 유전체 공진기 안테나.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 급전 패턴은 상기 안테나 패치와 중첩하지 않는 부분을 포함하는 유전체 공진기 안테나.
  6. 제1항에서,
    상기 급전부는 상기 제1 유전체 블록의 외부에 위치하는 피드 스트립인 유전체 공진기 안테나.
  7. 제1항에서,
    상기 제1 유전체 블록은 복수의 유전층을 포함하는 유전체 공진기 안테나.
  8. 제1항에서,
    상기 급전부는 서로 이격되어 있는 제1 급전부와 제2 급전부를 포함하고,
    상기 급전 패턴은 상기 제1 급전부에 연결된 제1 급전 패턴과 상기 제2 급전부에 연결된 제2 급전 패턴을 포함하고,
    상기 안테나 패치는 상기 제1 급전 패턴과 상기 제2 급전 패턴 중 적어도 하나와 이격되는 유전체 공진기 안테나.
  9. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 급전 배선과 상기 기판 위에 위치하고 상기 급전 배선과 절연된 접지 전극,
    상기 기판 위에 위치하고, 상기 접지 전극에 연결된 제1 유전체 블록,
    상기 제1 유전체 블록 위에 제1 방향으로 적층된 제2 유전체 블록,
    상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 제1 유전체 블록 및 상기 제2 유전체 블록과 결합된 접합층,
    상기 제1 유전체 블록에 위치하고, 상기 급전 배선에 연결된 급전부,
    상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 급전부에 연결된 급전 패턴, 그리고
    상기 제1 유전체 블록과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고, 상기 급전 패턴과 이격되어 위치하는 안테나 패치를 포함하는 유전체 공진기 안테나 모듈.
  10. 제9항에서,
    상기 급전 배선과 상기 급전부 사이에 위치하는 제1 접속 패드, 그리고
    상기 제1 유전체 블록과 상기 접지 전극 사이에 위치하는 복수의 제2 접속 패드들을 더 포함하고,
    상기 제1 접속 패드의 두께와 상기 복수의 제2 접속 패드들의 두께는 서로 거의 같고,
    상기 제1 접속 패드와 상기 복수의 제2 접속 패드들은 상기 제1 유전체 블록의 가장자리를 따라 일정 간격으로 배치되는 유전체 공진기 안테나 모듈.
  11. 제9항에서,
    상기 급전 패턴과 상기 안테나 패치는 상기 제1 유전체 블록과 상기 접합층의 사이에 위치하고,
    상기 급전 패턴과 상기 안테나 패치는 같은 층 위에 위치하는 유전체 공진기 안테나 모듈.
  12. 제9항에서,
    상기 급전 패턴은 상기 제1 유전체 블록과 상기 접합층 사이에 위치하고,
    상기 안테나 패치는 상기 접합층과 상기 제2 유전체 블록 사이에 위치하고,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 급전 패턴은 상기 안테나 패치와 중첩하지 않는 부분을 포함하는 유전체 공진기 안테나 모듈.
  13. 제9항에서,
    상기 급전부는 상기 제1 유전체 블록의 외부에 위치하는 피드 스트립인 유전체 공진기 안테나 모듈.
  14. 제9항에서,
    상기 급전부는 서로 이격되어 있는 제1 급전부와 제2 급전부를 포함하고,
    상기 급전 패턴은 상기 제1 급전부에 연결된 제1 급전 패턴과 상기 제2 급전부에 연결된 제2 급전 패턴을 포함하고,
    상기 안테나 패치는 상기 제1 급전 패턴과 상기 제2 급전 패턴 중 적어도 하나와 이격되는 유전체 공진기 안테나 모듈.
  15. 제9항에서,
    상기 제1 유전체 블록은 상기 기판의 복수의 제1 유전체층을 포함하는 유전체 공진기 안테나 모듈.
  16. 제15항에서,
    상기 제2 유전체 블록은 상기 기판의 복수의 제2 유전체층을 포함하는 유전체 공진기 안테나.
KR1020210049234A 2021-04-15 2021-04-15 유전체 공진기 안테나 및 안테나 모듈 KR20220142777A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210049234A KR20220142777A (ko) 2021-04-15 2021-04-15 유전체 공진기 안테나 및 안테나 모듈
US17/411,237 US20220336957A1 (en) 2021-04-15 2021-08-25 Dielectric resonator antenna and antenna module
CN202210201598.5A CN115224493A (zh) 2021-04-15 2022-03-03 介电谐振器天线、天线模块以及电子装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210049234A KR20220142777A (ko) 2021-04-15 2021-04-15 유전체 공진기 안테나 및 안테나 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220142777A true KR20220142777A (ko) 2022-10-24

Family

ID=83602629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210049234A KR20220142777A (ko) 2021-04-15 2021-04-15 유전체 공진기 안테나 및 안테나 모듈

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220336957A1 (ko)
KR (1) KR20220142777A (ko)
CN (1) CN115224493A (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6926174B2 (ja) * 2019-11-26 2021-08-25 京セラ株式会社 アンテナ、無線通信モジュール及び無線通信機器
US20220013915A1 (en) * 2020-07-08 2022-01-13 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Multilayer dielectric resonator antenna and antenna module
US11824268B2 (en) * 2021-05-27 2023-11-21 Rogers Corporation Multi-resonator array
US11962101B2 (en) * 2021-09-23 2024-04-16 Apple Inc. Electronic devices with dielectric resonator antennas having non-planar sidewalls
US20240106134A1 (en) * 2022-09-23 2024-03-28 Apple Inc. Feed Patches for Multi-Layer Dielectric Resonator Antennas

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5453754A (en) * 1992-07-02 1995-09-26 The Secretary Of State For Defence In Her Brittanic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Dielectric resonator antenna with wide bandwidth
US10594019B2 (en) * 2016-12-03 2020-03-17 International Business Machines Corporation Wireless communications package with integrated antenna array
JP6658705B2 (ja) * 2017-09-20 2020-03-04 Tdk株式会社 アンテナモジュール
US11411326B2 (en) * 2020-06-04 2022-08-09 City University Of Hong Kong Broadbeam dielectric resonator antenna

Also Published As

Publication number Publication date
US20220336957A1 (en) 2022-10-20
CN115224493A (zh) 2022-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220142777A (ko) 유전체 공진기 안테나 및 안테나 모듈
KR102465880B1 (ko) 안테나 장치
US9196951B2 (en) Millimeter-wave radio frequency integrated circuit packages with integrated antennas
KR101309469B1 (ko) 알에프 모듈
KR102334710B1 (ko) 전자부품 내장 기판
KR102461627B1 (ko) 칩 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자기기
KR102607538B1 (ko) 안테나 장치
KR102510682B1 (ko) 칩 안테나 모듈
KR102510683B1 (ko) 칩 안테나 모듈 집합체
KR20210071879A (ko) 칩 안테나 모듈 집합체 및 칩 안테나 모듈
KR102246620B1 (ko) 안테나 장치
KR102085792B1 (ko) 안테나 장치 및 안테나 모듈
KR102107023B1 (ko) 안테나 장치 및 안테나 모듈
KR20220068511A (ko) 안테나 장치
US20230121641A1 (en) Dielectric resonator antenna and antenna module
KR20220006749A (ko) 안테나 장치
CN116885457A (zh) 一种相控阵天线、天线封装结构及其制作方法
KR20210105513A (ko) 고주파 모듈
JP2023058010A (ja) 誘電体共振器アンテナおよびアンテナ装置
CN116259960A (zh) 天线
CN114552187A (zh) 天线装置、天线阵列和电子装置
KR20220036602A (ko) 안테나 장치
US11955726B2 (en) Antenna device
KR20230103353A (ko) 안테나 장치
KR102166126B1 (ko) 칩 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자기기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination