KR20220166943A - 안테나 모듈 - Google Patents

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KR20220166943A
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오세원
김경석
박우천
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 내부에 수용공간을 포함하고, 상기 수용공간을 둘러싸는 적어도 일면에 제1 안테나가 배치되는 하우징; 및 상기 수용공간에 배치되고, 상기 제1 안테나의 적어도 일부와 오버랩되도록 상부면에 제2 안테나가 배치되는 기판;을 포함하고, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는, 소정의 간격으로 이격된다.

Description

안테나 모듈{ANTENNA MODULE}
실시 예는 커플링 급전 방식을 이용하는 안테나 모듈에 관한 것이다.
최근 들어 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation)/Radar 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(sub 6기가(6GHz), 28기가(28GHz), 38기가(38GHz) 또는 그 이상 주파수)를 사용한다. 이러한 높은 주파수 대역은 파장의 길이로 인하여 mmWave로 불린다.
초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 어레이 안테나(array antenna) 등의 집척화 기술들이 개발되고 있다.
한편, mmWave의 고주파 특성상 지향성이 강한 어레이 구조로 안테나가 설계될 필요가 있다. 이에 따라, 안테나의 빔패턴은 샤프(sharp)한 형태로 형성되나, 어플리케이션에 따라 넓은 영역을 커버해야 할 필요가 있다. 그러나, 하나의 기판에 급전 회로, 송수신 회로 등 다수의 소자들이 안테나와 함께 설계되어야 하므로, 안테나의 수를 증가시키거나 안테나의 설계를 변화하기에 공간적 제약이 많다는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, mmWave의 고주파 특성상 파장이 짧아 유전율 및 기판 편차에 따른 성능 변화가 심하게 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 유전율이 낮은 테프론 기판을 이용하여 안테나 모듈의 성능을 향상시키고 있으나, 상대적으로 유전율이 높은 FR-4 기판 등에 비해 매우 고가에 형성되어 제조 단가가 증가한다는 문제점이 발생하고 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 안테나 모듈이 요구되고 있다.
실시 예는 제조 비용을 절감할 수 있는 안테나 모듈에 관한 것이다.
실시 예는 디자인 자율도를 향상시킬 수 있는 안테나 모듈에 관한 것이다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 내부에 수용공간을 포함하고, 상기 수용공간을 둘러싸는 적어도 일면에 제1 안테나가 배치되는 하우징; 및 상기 수용공간에 배치되고, 상기 제1 안테나의 적어도 일부와 오버랩되도록 상부면에 제2 안테나가 배치되는 기판;을 포함하고, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는, 소정의 간격으로 이격된다.
상기 하우징은, 상기 수용공간에 배치되는 볼록부를 포함하고, 상기 볼록부는, 상기 기판의 상부면에 대향하는 상기 하우징의 일면에 형성될 수 있다.
상기 제1 안테나는, 상기 기판의 상면에 대향하는 상기 볼록부의 일면에 배치될 수 있다.
상기 기판은, 상부면에 상기 제1 안테나와 오버랩되는 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 영역에 상기 제2 안테나가 배치될 수 있다.
상기 기판은, 4보다 큰 값의 유전율을 가질 수 있다.
상기 하우징은, 상기 수용공간을 둘러싸는 적어도 일면에 음각된 홈을 포함하고, 상기 제1 안테나는, 상기 음각된 홈에 도금되어 형성될 수 있다.
상기 제1 안테나는, 복수의 패치가 연결된 패치 안테나 어레이이고, 상기 제2 안테나는, 단일의 패치로 형성되는 패치 안테나일 수 있다.
상기 제1 안테나를 형성하는 복수의 패치 중 하나인 제1 패치는, 상기 제2 안테나를 형성하는 제2 패치 오버랩될 수 있다.
상기 제1 패치는, 상기 제2 패치보다 작게 형성될 수 있다.
상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 사이의 이격 간격은, 상기 제1 안테나의 동작 주파수에 기초하여 설정될 수 있다.
상기 제1 안테나에 포함된 복수의 패치의 크기는, 상기 하우징의 유전율에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
상기 제2 안테나의 측면을 둘러싸도록 상기 기판의 상부면에 배치되는 가이드부를 포함할 수 있다.
상기 가이드부는, 상기 제2 안테나의 에지와 소정의 간격으로 이격될 수 있다.
실시 예에 따르면, 제조 비용을 절감할 수 있다.
안테나 설계의 자유도를 크게 향상시킬 수 있다.
넓은 대역폭을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1 하우징의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 하우징의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판의 상면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 안테나, 제2 안테나 및 가이드부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 시뮬레이션 결과이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 전자 장치에 탑재되어 외부로부터 전송되는 신호를 수신하거나 외부로 신호를 전송하는 장치를 의미할 수 있다. 전자 장치는 차량, 스마트폰, 태플릿, 가전제품 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 제조 비용 절감, 대역폭의 확장 및 디자인 자율도 향상을 위하여 아래에서 설명하는 구조를 가질 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 구조에 대해 상세하게 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1 하우징의 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 하우징의 저면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판의 상면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 단면도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 안테나, 제2 안테나 및 가이드부를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 하우징(100) 및 기판(200)을 포함할 수 있다.
하우징(100)은 안테나에 의한 전자기파를 투과할 수 있는 재질로 구성될 수 있다. 하우징(100)은 전기절연체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(100)은 나일론을 베이스로 한 플라스틱 재료를 샌드위치 구조로 하여 형성될 수 있다. 하우징(100)은 레이돔(radome)일 수 있다.
하우징(100)은 내부에 수용공간을 포함할 수 있다. 하우징(100)은 수용공간에 기판(200)을 수용할 수 있다.
하우징은 제1 하우징(110)과 제2 하우징(150)을 포함할 수 있다.
제1 하우징(110)은 상부 하우징을 의미할 수 있다. 제1 하우징(110)은 하부면이 개방되는 형태로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 하우징(110)은 4개의 측벽과 하나의 상부 플레이트로 구성될 수 있다. 제1 하우징(110)은 상부 플레이트의 에지와 4개의 측벽의 에지가 연결되는 형태로 구성될 수 있다. 이에 따라, 제1 하우징(110)은 상부 플레이트와 4개의 측벽으로 둘러싸인 제1 수용공간을 형성할 수 있다.
제2 하우징(150)은 하부 하우징을 의미할 수 있다. 제2 하우징(150)은 상부면이 개방되는 형태로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 하우징(150)은 4개의 측벽과 하나의 하부 플레이트로 구성될 수 있다. 제2 하우징(150)은 하부 플레이트의 에지와 4개의 측벽의 에지가 연결되는 형태로 구성될 수 있다. 이에 따라, 제2 하우징(150)은 하부 플레이트와 4개의 측벽으로 둘러싸인 제2 수용공간을 형성할 수 있다.
제1 하우징(110)과 제2 하우징(150)은 결합될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 하우징(110)의 4개의 측벽은 대응하는 제2 하우징(150)의 4개의 측벽 각각과 결합될 수 있다. 제1 하우징(110)과 제2 하우징(150)이 결합됨에 따라, 하우징(100)은 폐쇄된 수용공간을 형성할 수 있다. 즉, 하우징(100)은 제1 하우징(110)의 제1 수용공간과 제2 하우징(150)의 제2 수용공간이 연결되는 하나의 수용공간을 형성할 수 있다. 제1 하우징(110)과 제2 하우징(150)은 결합시 외부의 이물질 등이 수용공간으로 침투하지 못하도록 밀폐될 수 있다.
하우징(100)은 볼록부(120)를 포함할 수 있다. 볼록부(120)는 하우징(100)의 수용공간에 배치될 수 있다. 볼록부(120)는 제1 하우징(110)의 제1 수용공간에 배치될 수 있다. 볼록부(120)는 제1 하우징(110)에 형성될 수 있다. 볼록부(120)는 제1 하우징(110)의 일면에 형성될 수 있다. 볼록부(120)는 제1 하우징(110)의 상부 플레이트에 형성될 수 있다. 볼록부(120)는 제1 하우징(110)의 상부 플레이트의 하부면에 형성될 수 있다. 볼록부(120)는 육면체의 형상으로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 볼록부(120)는 제1 하우징(110)의 상부 플레이트와 일체로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 볼록부(120)는 상부 플레이트와 별도로 형성된 후 상부 플레이트에 결합될 수도 있다.
하우징(100)은 제1 안테나(130)를 포함할 수 있다. 제1 안테나(130)는 수용공간을 둘러싸는 하우징(100)의 적어도 일면에 배치될 수 있다. 제1 안테나(130)는 제1 하우징(110)의 상부 플레이트에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 안테나(130)는 제1 하우징(110)의 상부 플레이트의 하부면에 배치될 수 있다. 제1 하우징(110)의 상부 플레이트의 하부면은 제2 하우징(150)의 하부 플레이트의 상부면에 대향하는 일면일 수 있다. 제1 하우징(110)의 상부 플레이트의 하부면은 기판(200)의 상부면에 대향하는 일면일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 안테나(130)는 제1 하우징(110)에 형성된 볼록부(120)의 일면에 배치될 수 있다. 제1 안테나(130)는 볼록부(120)의 하부면에 형성될 수 있다. 볼록부(120)의 하부면은 제2 하우징(150)의 하부 플레이트의 상부면에 대향하는 일면일 수 있다. 볼록부(120)의 하부면은 기판(200)의 상부면에 대향하는 일면일 수 있다.
하우징(100)은 수용공간을 둘러싸는 적어도 일면에 음각된 홈을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 하우징(110)의 상부 플레이트의 하부면에 음각된 홈이 형성될 수 있다. 예를 들어, 홈은 레이저 식각 등의 공법을 통해 형성될 수 있다. 그리고, 제1 안테나(130)는 상부 플레이트의 하부면의 음각된 홈에 형성될 수 있다. 제1 안테나(130)는 음각된 홈에 도체가 도금됨으로써 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 하우징(110)의 볼록부(120)에 음각된 홈이 형성될 수 있다. 제1 하우징(110)의 볼록부(120)의 하부면에 음각된 홈이 형성될 수 있다. 예를 들어, 홈은 레이저 식각 등의 공법을 통해 형성될 수 있다. 그리고, 제1 안테나(130)는 볼록부(120)의 하부면의 음각된 홈에 형성될 수 있다. 제1 안테나(130)는 음각된 홈에 도체가 도금됨으로써 형성될 수 있다.
제1 안테나(130)는 복수의 패치(patch)를 포함할 수 있다. 복수의 패치는 서로 연결될 수 있다. 제1 안테나(130)는 복수의 패치가 연결된 패치 안테나 어레이일 수 있다. 제1 안테나(310)는 복수의 패치 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 복수의 패치 안테나 어레이 중 적어도 하나는 무선신호의 송신에 이용되는 송신(TX) 안테나일 수 있고, 적어도 하나의 패치 안테나 어레이는 무선신호의 수신에 이용되는 수신(RX) 안테나일 수 있다.
제1 안테나(130)에 포함된 복수의 패치의 크기는 하우징(100)의 유전율에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 안테나(130)에 포함된 복수의 패치의 크기는 제1 하우징(110)의 유전율에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 안테나(130)에 포함된 복수의 패치의 크기는 제1 하우징(110)에 배치된 볼록부(120)의 유전율에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나(130)가 배치된 볼록부(120)의 유전율이 클수록 제1 안테나(130)를 구성하는 패치의 크기는 작아질 수 있다.
이와 같이, 제1 안테나(130)를 하우징(100)의 일면에 배치함으로써, 외부와 신호를 송수신하는 안테나가 기판에 배치되지 않을 수 있다. 안테나 모듈의 기판에는 안테나를 구동하기 위한 회로부가 배치되어야 하므로, 기판 상에 안테나를 배치할 경우 안테나 배치가 가능할 공간이 한정적일 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따라, 하우징(100)의 일면에 제1 안테나(130)를 배치함으로써 안테나의 설계 공간이 확장될 수 있어 디자인 자율도가 크게 향상될 수 있는 장점이 있다. 또한, 종래에 비해 더 많은 안테나를 배치할 수 있어, 안테나 모듈의 커버 영역을 크게 향상시킬 수 있다.
하우징(100)은 기판(200)을 수용할 수 있다. 제1 하우징(110)과 제2 하우징(150)이 결합됨에 따라 형성된 수용공간에는 기판(200)이 배치될 수 있다. 제2 하우징(150)에 기판(200)이 고정된 후 제1 하우징(110)이 제2 하우징(150)과 결합됨으로써, 하우징(100)은 기판(200)을 수용공간에 수용할 수 있다.
기판(200)은 하우징(100)의 수용공간에 배치될 수 있다. 기판(200)은 제2 하우징(150)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 기판(200)은 모서리 영역에 결합홀을 포함할 수 있으며, 모서리 영역의 결합홀에 나사와 같은 결합부재를 통해 제2 하우징(150)과 결합할 수 있다.
기판(200)은 소정의 값보다 큰 유전율을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 기판(200)은 4보다 큰 값의 유전율을 가질 수 있다. 예를 들어, 4보다 큰 값의 유전율을 가질 경우, 기판(200)은 FR-4 소재의 기판(200)일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 안테나 모듈의 기판(200)을 4보다 큰 값의 유전율을 가진 소재(예를 들어, 유전율 4.2 내지 4.8의 FR-4 소재)로 구현하더라도 신호를 송수신하는 제1 안테나가 하우징(100)에 배치되므로 테프론(PTFE)과 같은 낮은 유전율(약, 2.0의 유전율)을 가진 소재의 기판(200)에 안테나 패치를 배치하는 안테나 모듈과 유사한 성능을 나타낼 수 있다. 따라서, 고가의 낮은 유전율을 가진 기판(200)을 사용하는 안테나 모듈에 비해 제조비용을 크게 절감할 수 있는 장점이 있다.
기판(200)은 제2 안테나(210)를 포함할 수 있다. 제2 안테나(210)는 패치를 포함할 수 있다. 제2 안테나(210)는 단일의 패치로 형성되는 패치 안테나일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 안테나(210)는 복수일 수 있다. 예를 들어, 도 6에서와 같이, 제1 안테나(130)가 3개의 패치 안테나 어레이(131, 132, 133)를 포함할 경우, 제2 안테나(210)는 3개의 패치 안테나 어레이(131, 132, 133)에 각각 대응하는 3개의 단일 패치 안테나(211, 212, 213)를 포함할 수 있다.
제2 안테나(210)는 기판(200)에 배치될 수 있다. 제2 안테나(210)는 기판(200)의 상부면에 배치될 수 있다. 기판(200)의 상부면은 제1 하우징(110)의 상부 플레이트의 하부면에 대향하는 면을 의미할 수 있다. 기판(200)은 상부면에 제1 안테나(130)와 오버랩되는 제1 영역(zone1)과 제2 영역(zone2)을 포함할 수 있으며, 제2 안테나(210)는 기판(200)의 제2 영역(zone2)에 배치될 수 있다. 이때, 기판(200)의 제2 영역(zone2)은 기판(200)의 제1 영역(zone1)에 비해 면적이 작을 수 있다.
제2 안테나(210)는 제1 안테나(130)의 적어도 일부와 오버랩되도록 기판(200)의 상부면에 배치될 수 있다. 제2 안테나(210)를 형성하는 패치는 제1 안테나(130)를 형성하는 복수의 패치 중 하나와 오버랩될 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, 제1 안테나(130)는 복수의 패치로 구성되는 제1 패치 안테나 어레이(131), 제2 패치 안테나 어레이(132) 및 제3 패치 안테나 어레이(133)를 포함하고, 제2 안테나(210)는 하나의 패치로 구성되는 제1 단일 패치 안테나(211), 제2 단일 패치 안테나(212) 및 제3 단일 패치 안테나(213)를 포함할 수 있다. 제1 패치 안테나 어레이(131)는 제1 단일 패치 안테나(211)와 안테나 모듈의 상하 방향으로 오버랩될 수 있다. 제1 패치 안테나 어레이(131)를 구성하는 복수의 패치 중 제1 패치(P1)는 제1 단일 패치 안테나(211)를 구성하는 제4 패치(P4)와 서로 오버랩될 수 있다. 서로 오버랩된 제1 패치(P1)와 제4 패치(P4)를 통해, 제2 안테나(210)의 제1 단일 패치 안테나(211)는 제1 안테나(130)의 제1 패치 안테나 어레이(131)에 커플링을 통한 급전을 수행할 수 있다. 커플링을 통한 급전을 수행함으로써 직접 급전 방식에 비해 안테나 모듈의 설계를 용이하게 할 뿐만 아니라, 제조 단가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
한편, 제1 패치(P1)는 제4 패치(P4)보다 클 수 있다. 제1 패치(P1)의 면적은 제4 패치(P4)의 면적보다 넓을 수 있다. 즉, 제4 패치(P4)의 전체 영역이 제1 패치(P1)의 영역 내에 오버랩될 수 있다. 이를 통해, 제2 안테나(210)를 통해 제1 안테나(130)에 커플링 급전시 급전 효율을 최적화할 수 있으며, 인접한 안테나로의 노이즈 간섭을 최소화할 수 있다. 제2 패치 안테나 어레이(132)와 제2 단일 패치 안테나(212), 그리고 제3 패치 안테나 어레이(133)와 제3 단일 패치 안테나(213) 역시 상기에서 설명한 제1 패치 안테나 어레이(131)와 제1 단일 패치 안테나(211) 어레이와 동일한 바, 상세한 설명은 생략하도록 한다.
제1 안테나(130)와 제2 안테나(210)는 소정의 간격(h)으로 이격될 수 있다. 제1 안테나(130)와 제2 안테나(210)가 소정의 간격(h)으로 이격됨에 따라 제1 안테나(130)와 제2 안테나(210) 사이에 에어갭(air gap)이 형성될 수 있다. 앞서 살펴보았듯이, 제2 안테나(210)는 에어갭을 통해 제1 안테나(130)와 커플링되어 간접적으로 급전을 수행할 수 있다.
제1 안테나(130)와 제2 안테나(210) 사이의 이격 간격(h)은 제1 안테나(130)의 동작 주파수에 기초하여 설정될 수 있다. 제1 안테나(130)와 제2 안테나(210) 사이의 이격 간격(h)은 제1 안테나(130)의 동작 주파수 대역에 기초하여 설정될 수 있다.
기판(200)은 통신 회로부(220)를 포함할 수 있다. 통신 회로부(220)는 제2 안테나(210)에 전력을 공급하거나 임피던스 매칭을 수행하는 회로를 의미할 수 있다. 통신 회로부(220)는 제2 안테나(210)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 안테나(210)에 전력을 공급할 수 있다. 통신 회로부(220)는 임피던스 매칭 회로, 전력 공급 회로, RFIC 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 통신 회로부(220)는 기판(200)의 상부면 또는 기판(200)의 하부면 중 적어도 일면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 임피던스 매칭 회로는 기판(200)의 상부면에 배치되고, RFIC는 기판의 하부면에 배치될 수 있다. 기판(200)의 상부면에 배치된 통신 회로부(220)와 기판의 하부면에 배치된 통신 회로부(220)는 기판(200)을 관통하는 홀을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 통신 회로부(220)는 기판(200)의 제2 영역(zone2)에 배치될 수 있다. 이에 따라, 기판(200)의 제1 영역(zone1)에는 회로 소자 등이 배치되지 않을 수 있다.
기판(200)은 가이드부(230)를 포함할 수 있다. 가이드부(230)는 기판(200)의 상부면에 배치될 수 있다. 가이드부(230)는 플레이트 형상으로 구현될 수 있다. 가이드부(230)는 플레이트에 홀이 형성된 형태로 구현될 수 있다. 가이드부(230)에 형성된 홀은 제2 안테나(210)의 형상과 동일한 형상으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제2 안테나(210)가 사각의 패치 형상인 경우, 가이드부(230)에 형성된 홀 역시 사각 형상으로 구현될 수 있다. 가이드부(230)에 형성된 홀에는 제2 안테나(210)가 배치될 수 있다. 즉, 가이드부(230)는 제2 안테나(210)의 측면을 둘러싸도록 기판(200)의 상부면에 배치될 수 있다. 가이드부(230)에 형성된 홀의 크기는 제2 안테나(210)의 크기보다 클 수 있다. 이에 따라, 가이드부(230)에 형성된 홀의 에지와 제2 안테나(210)의 에지 사이에 소정의 간격이 형성될 수 있다. 가이드부(230)는 제1 안테나(130)와 제2 안테나(210) 사이의 커플링을 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, 가이드부(230)는 제1 단일 패치 안테나(211)를 구성하는 제4 패치(P4)에서 방사되는 전자기신호가 주변으로 분산되지 않고 제1 패치 안테나 어레이(131)를 구성하는 복수의 패치 중 제1 패치(P1)로 향하도록 제어함으로써 커플링 성능을 향상시켜 급전 효율을 높일 수 있다. 뿐만 아니라 주변의 제2 패치 안테나 어레이(132)와 제2 단일 패치 안테나(212), 및 제3 패치 안테나 어레이(233)와 제3 단일 패치 안테나(213)로 전자기신호가 전달되는 것을 차단함으로써 노이즈를 감소시킬 수 있다. 본 실시예에서는 가이드부(230)를 홀로 표현하였지만, 돌출부로 형성 될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 시뮬레이션 결과이다.
도 7은 종래와 같이 기판에 안테나를 배치한 경우와 본 발명의 실시예에 따라 하우징에 안테나를 배치한 경우의 반사 손실을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 종래와 같이 기판에 안테나를 배치한 안테나 모듈(A)은 61 내지 65[GHz]의 범위에서 -6[dB]의 반사 손실을 나타내고 있다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(B)의 경우 60.5 내지 65[GHz]의 범위에서 -6[dB]의 반사 손실을 나타내고 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 경우 종래의 안테나 모듈에 비해 넓은 주파수 대역에서 유사한 반사 손실을 나타내고 있음을 알 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 하우징
110 : 제1 하우징
120 : 볼록부
130 : 제1 안테나
150 : 제2 하우징
200 : 기판
210 : 제2 안테나

Claims (10)

  1. 내부에 수용공간을 포함하고, 상기 수용공간을 둘러싸는 적어도 일면에 제1 안테나가 배치되는 하우징; 및
    상기 수용공간에 배치되고, 상기 제1 안테나의 적어도 일부와 오버랩되도록 상부면에 제2 안테나가 배치되는 기판;을 포함하고,
    상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나는, 소정의 간격으로 이격되는 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 수용공간에 배치되는 볼록부를 포함하고,
    상기 볼록부는, 상기 기판의 상부면에 대향하는 상기 하우징의 일면에 형성되는 안테나 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 안테나는,
    상기 기판의 상면에 대향하는 상기 볼록부의 일면에 배치되는 안테나 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판은,
    4보다 큰 값의 유전율을 가지는 안테나 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 수용공간을 둘러싸는 적어도 일면에 음각된 홈을 포함하고,
    상기 제1 안테나는,
    상기 음각된 홈에 도금되어 형성되는 안테나 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나는,
    복수의 패치가 연결된 패치 안테나 어레이이고,
    상기 제2 안테나는,
    단일의 패치로 형성되는 패치 안테나인 안테나 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 안테나를 형성하는 복수의 패치 중 하나인 제1 패치는,
    상기 제2 안테나를 형성하는 제2 패치 오버랩되는 안테나 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 패치는,
    상기 제2 패치보다 작게 형성되는 안테나 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 안테나의 측면을 둘러싸도록 상기 기판의 상부면에 배치되는 가이드부를 포함하는 안테나 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가이드부는,
    상기 제2 안테나의 에지와 소정의 간격으로 이격되는 안테나 모듈.
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