KR20230031033A - 복수의 안테나를 포함하는 안테나 어레이 및 이의 배치 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시의 안테나 어레이는 제1 주파수로 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제1 안테나 및 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수로 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제2 안테나를 포함하는 복수의 안테나들이 중첩되어 배치된 적어도 하나의 스택(stacked) 안테나 그룹, 및 상기 복수의 안테나들 중 서로 다른 주파수에 대응된 안테나들이 서로 교차적으로 배치된 적어도 하나의 인터리브드(interleaved) 안테나 그룹을 포함하고, 상기 적어도 하나의 스택 안테나 그룹 및 상기 적어도 하나의 인터리브드 안테나 그룹이 서로 교차되어 일렬로 배치될 수 있다.

Description

복수의 안테나를 포함하는 안테나 어레이 및 이의 배치 방법{Antenna array including a plurality of antennas and arranging method thereof}

본 개시의 기술적 사상은 안테나 어레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수의 안테나를 포함하는 안테나 어레이 및 이의 배치 방법에 관한 것이다.

통신 장치는 셀룰러 FR2(Frequency Range 2) 대역인 mmWave 주파수에서 높은 전송 손실로 인해 발생하는 SNR 손실을 극복하기 위해 안테나 어레이 구조로 신호를 송수신할 수 있다. 이 때, 통신 장치의 안테나 어레이 구조에 의해 획득된 이득에 기초하여 필요로 하는 유효 등방성 복사 전력인 EIRP(Effective Isotopically Radiated Power)를 구현할 수 있다. 현재 FR2 대역은 n257 (26.5~29.5 GHz) / n258 (24.25~27.5 GHz) / n259 (39.5~43.5 GHz) / n260 (37~40 GHz) 등으로 크게 LB (Low Bandwidth; 24.25~29.5 GHz) 와 HB (High Bandwidth; 37~43.5 GHz) 로 확장되고 있다.

본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는, 효율적으로 복수의 주파수 대역에 대응되는 통신 신호를 송수신하기 위한 안테나 어레이 및 이의 배치 방법을 제공하는 데에 있다.

본 개시의 안테나 어레이는 제1 주파수로 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제1 안테나 및 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수로 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제2 안테나를 포함하는 복수의 안테나들이 중첩되어 배치된 적어도 하나의 스택(stacked) 안테나 그룹, 및 상기 복수의 안테나들 중 서로 다른 주파수에 대응된 안테나들이 서로 교차적으로 배치된 적어도 하나의 인터리브드(interleaved) 안테나 그룹을 포함하고, 상기 적어도 하나의 스택 안테나 그룹 및 상기 적어도 하나의 인터리브드 안테나 그룹이 서로 교차되어 일렬로 배치될 수 있다.

일실시예에 따른 안테나 모듈은 제1 주파수로 신호를 송수신하는 제1 안테나 및 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수로 신호를 송수신하는 제2 안테나를 포함하는 복수의 안테나들이 배치된 안테나 어레이, 및 통신 신호를 생성함으로써 상기 복수의 안테나들로 통신 신호를 제공하는 송수신기를 포함하고, 상기 안테나 어레이는 상기 복수의 안테나들이 중첩되어 배치된 적어도 하나의 스택(stacked) 안테나 그룹, 및 상기 복수의 안테나들 중 서로 다른 주파수에 대응된 안테나들이 서로 교차적으로 배치된 적어도 하나의 인터리브드(interleaved) 안테나 그룹을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

아울러, 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하는 안테나 어레이의 배치 방법은 상기 안테나 어레이의 기준점에 제1 주파수로 신호를 송수신하는 상기 제1 안테나 중 어느 하나를 기준 안테나로 배치하는 단계, 상기 기준 안테나를 기준으로 상기 제1 주파수에 대응되는 제1 파장에 비례하는 거리만큼 상기 제1 안테나를 이격시켜 배치하는 단계, 제2 주파수로 신호를 송수신하는 상기 제2 안테나를 상기 제2 주파수에 대응되는 제2 파장에 비례하는 거리만큼 상기 제2 안테나를 이격시켜 배치하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하는 안테나 어레이의 배치 방법은 제1 주파수로 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제1 안테나 및 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수로 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제2 안테나를 포함하는 복수의 안테나들이 중첩된 스택(stacked) 안테나 그룹을 배치하는 단계 및 상기 복수의 안테나들 중 서로 다른 주파수에 대응된 안테나들이 서로 교차적으로 배치된 인터리브드(interleaved) 안테나 그룹을 상기 스택 안테나 그룹과 서로 교차하여 일렬로 배치하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 실시예에 따르면, 통신 장치가 복수의 안테나들을 통해 통신 신호를 송수신할 때, 스택 안테나 그룹 및 인터리브드 안테나 그룹이 교차적으로 배치됨으로써 높은 이득으로 넓은 주파수 대역의 통신 신호를 송수신할 수 있다.

본 개시의 예시적 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 이하의 기재로부터 본 개시의 예시적 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 아니한 효과들 역시 본 개시의 예시적 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

도 1은 본 개시의 실시예에 따른 안테나 모듈의 구성들이 도시된 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타낸다.
도 3은 일실시예에 따라 스택 안테나 그룹 및 인터리브드 안테나 그룹이 교차적으로 배치된 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 다른 일실시예에 따라 스택 안테나 그룹 및 인터리브드 안테나 그룹이 교차적으로 배치된 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 복수의 안테나들 간의 거리에 대한 신호 이득을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따라 복수의 소자들이 실장된 안테나 모듈을 도시한 도면이다.
도 7은 도 3의 실시예에 따른 안테나 어레이가 안테나 모듈에 실장된 경우, RF 회로의 구성을 도시한 회로도이다.
도 8은 도 4의 실시예에 따른 안테나 어레이가 안테나 모듈에 실장된 경우, RF 회로의 구성을 도시한 회로도이다.
도 9 및 도 10은 일실시예에 따라 각 안테나들이 동일한 거리만큼 이격되어 배치되는 안테나 어레이를 도시한 회로도들이다.
도 11은 일실시예에 따라 제1 안테나 및 제2 안테나가 안테나 모듈에 배치되는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 12 및 도 13은 서로 다른 실시예에 따라 제2 안테나가 안테나 모듈에 배치되는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 14는 본 개시의 실시예에 따른 스택 안테나 그룹 및 인터리브드 안테나 그룹을 배치하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 16은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 복수의 안테나 모듈들을 포함하는 통신 기기들을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 개시의 실시예에 따른 안테나 모듈(10)의 구성들이 도시된 블록도이다.

안테나 모듈(10)이 포함된 사용자 기기(User Equipment; UE)는 무선 통신 시스템에서 기지국과 무선 통신을 수행할 수 있다. 무선 통신 시스템은, 비제한적인 예시로서 5G(5th generation wireless) 시스템, LTE(Long Term Evolution) 시스템, LTE-Advanced 시스템, CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템, GSM(Global System for Mobile Communications) 시스템 등과 같은 셀룰러 네트워크(cellular network)를 이용하는 무선 통신 시스템일 수도 있고, WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템 또는 다른 임의의 무선 통신 시스템일 수 있다. 이하에서, 무선 통신 시스템은 셀룰러 네트워크를 이용하는 무선 통신 시스템을 주로 참조하여 설명될 것이나 본 개시의 예시적 실시예들이 이에 제한되지 아니하는 점은 이해될 것이다.

기지국(Base Station; BS)은 일반적으로 사용자 기기 및/또는 다른 기지국과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 지칭할 수 있고, 사용자 기기 및/또는 다른 기지국과 통신함으로써 데이터 및 제어 정보를 교환할 수 있다. 예를 들면, 기지국은 Node B, eNB(evolved-Node B), gNB(Next generation Node B), 섹터(Sector), 싸이트(Site), BTS(Base Transceiver System), AP(Access Pint), 릴레이 노드(Relay Node), RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), 스몰 셀(small cell) 등으로 지칭될 수도 있다. 본 명세서에서, 기지국 또는 셀은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 Node-B, LTE에서의 eNB, 5G의 gNB 또는 섹터(싸이트) 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석될 수 있고, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드, RRH, RU, 스몰 셀 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄할 수 있다.

사용자 기기는 고정되거나 이동성을 가질 수 있고, 기지국, 예컨대 기지국과 통신하여 데이터 및/또는 제어 정보를 송수신할 수 있는 임의의 기기들을 지칭할 수 있다. 예를 들면, 사용자 기기는 단말(terminal), 단말 기기(terminal equipment), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선 장치(wireless device), 휴대 장치(handheld device) 등으로 지칭될 수 있다. 이하에서, 본 개시의 예시적 실시예들은 무선 통신 기기로서 사용자 기기를 주로 참조하여 설명될 것이나, 본 개시의 예시적 실시예들이 이에 제한되지 아니하는 점은 이해될 것이다.

사용자 기기와 기지국 사이 무선 통신 네트워크는 가용 네트워크 자원들을 공유함으로써 다수의 사용자들이 통신하는 것을 지원할 수 있다. 예를 들면, 무선 통신 네트워크에서 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA 등과 같은 다양한 다중 접속 방식으로 정보가 전달할 수 있다. 사용자 기기는 상향링크(UL) 및 하향링크(DL)를 통해서 기지국과 상호 통신할 수 있다. 일부 실시예들에서, D2D(Device-to-Device)와 같이, 사이드 링크(sidelink)를 통해서 사용자 기기들이 상호 통신할 수도 있다. 사용자 기기는 안테나 모듈(10)을 통해 통신 신호를 기지국으로 송수신할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 개시의 안테나 모듈(10)은 안테나 어레이(11) 및 송수신기(12)를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(10)은 AiP(Antenna-in-Package)로 구현될 수 있으나, 이에 국한되지 않고, AoC(Antenna-on-Chip) 및 AiB(Antenna-in-Board)로도 구현될 수 있다. 안테나 모듈(10)은 복수의 안테나들로 송신 신호를 출력하거나, 복수의 안테나들로부터 수신 신호를 수신할 수 있다.

안테나 어레이(11)는 적어도 하나의 스택 안테나 그룹(110) 및 적어도 하나의 인터리브드 안테나 그룹(120)을 포함할 수 있고, 스택 안테나 그룹(110) 및 인터리브드 안테나 그룹(120)이 교차로 배치될 수 있다. 스택 안테나 그룹(110)은 한 포인트에 복수의 안테나들이 중첩되어 배치된 안테나 그룹일 수 있고, 인터리브드 안테나 그룹(120)은 복수의 안테나들 각각이 복수의 포인트들에 교차적으로 배치된 안테나 그룹일 수 있다.

송수신기(12)는 통신 프로세서 또는 어플리케이션 프로세서로부터 생성된 데이터에 기초하여 송신 신호를 생성하는 회로를 포함할 수 있고, 기지국 또는 다른 사용자 기기로부터 수신된 수신 신호를 데이터로 변환하는 회로를 포함할 수 있다. 이하 도 2에서는 송수신기(12)에 의해 복수의 송신 경로들 및 복수의 수신 경로들을 통해 신호가 송수신되는 실시예를 설명하도록 한다. 본 명세서는 도 1에 도시된 구성들의 도면부호들을 참조하여 설명될 수 있다.

도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈(10)을 나타낸다.

도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 안테나 모듈(10)을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(10)은 제1 내지 제n 안테나(11_1 내지 11_n)로 구성된 안테나 어레이(11) 및 송수신기(12)를 포함할 수 있다(n은 1보다 큰 정수). 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 안테나 모듈(10)은 제1 내지 제n 안테나(11_1 내지 11_n)로 제1 내지 제n RF 신호(S_RF1 내지 S_RFn)를 출력하거나 제1 내지 제n 안테나(11_1 내지 11_n)로부터 제1 내지 제n RF 신호(S_RF1 내지 S_RFn)를 수신할 수 있으며, IF 신호(S_IF)를 생성하거나 수신할 수 있다.

제1 내지 제n 안테나(11_1 내지 11_n)는, 비제한적인 예시로서 공간 다이버시티(spatial diversity), 편파 다이버시티(polarization diversity), 공간 다중화(spatial multiplexer), 빔포밍(beamforming) 등에 사용될 수 있다. 제1 내지 제n 안테나(11_1 내지 11_n) 각각은 임의의 유형의 안테나일 수 있고, 예컨대 패치(patch) 안테나, 다이폴(dipole) 안테나 등일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 송수신기(12)는 제1 내지 제n 안테나(11_1 내지 11_n)에 각각 대응하는 회로들을 포함할 수 있고, 결합기/분배기(12_2), 믹서(12_6) 및 LO 생성기(12_8)를 포함할 수 있다.

송수신기(12)에서 제1 내지 제n 안테나(11_1 내지 11_n)에 대응하는 n개의 송신 경로들(TX1 내지 TXn) 및 n개의 수신 경로들(RX1 내지 RXn)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 안테나(11_1)에 대응하는 제1 송신 경로(TX1) 및 제1 수신 경로(RX1)가 형성될 수 있고, 제n 안테나(11_n)에 대응하는 제n 송신 경로(TXn) 및 제n 수신 경로(RXn)가 형성될 수 있다. 또한, 송수신기(12)는 송신 모드에서 제1 송신 경로(TX1)가 선택되고, 수신 모드에서 제1 수신 경로(RX1)가 선택되도록, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)를 포함할 수 있으며, 도 2의 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 송신 모드에서 제1 송신 경로(TX1)가 선택된 상태를 나타낸다.

결합기/분배기(12_2)는, 송신 모드에서 국부 발진(local oscillating) 신호(LO)에 의해서 IF 신호(S_IF)로부터 상향 변환(up-conversion)된 신호를 제1 내지 제n 송신 경로(TX1 내지 TXn)에 제공할 수 있는 한편, 수신 모드에서 제1 내지 제n 수신 경로(RX1 내지 RXn)로부터 수신된 신호들 중 적어도 일부 또는 이를 결합한 신호를 믹서(12_6)에 제공할 수 있다. 믹서(12_6)는 국부 발진 신호(LO)에 따라 상향 변환 또는 하향 변환(down-conversion)을 수행할 수 있다. LO 생성기(12_8)는 반송파 주파수 등에 기초하여 국부 발진 신호(LO)를 생성할 수 있고, 일부 실시예들에서, PLL(Phased Locked Loop)을 포함할 수 있다.

송신 경로는 송신 회로로 구성될 수 있고, 예를 들면 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 송신 경로(TX1)를 구성하는 송신 회로는 제1 위상 천이기(phase shifter)(PS1), 제1 매칭 네트워크(matching network)(M1), 제1 증폭 회로(A1) 및 제2 매칭 네트워크(M2)를 포함할 수 있다. 또한, 송신 회로는 전력 증폭기(power amplifier)를 포함할 수 있고, 예를 들면 제1 매칭 네트워크(matching network)(M11), 제1 증폭 회로(A1) 및 제2 매칭 네트워크(M2)는 전력 증폭기를 구성할 수 있다. 유사하게, 수신 경로는 수신 회로로 구성될 수 있고, 예를 들면 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 수신 경로(RX1)를 구성하는 수신 회로는 제1 수신 경로(RX1)는 제3 매칭 네트워크(M3), 제2 증폭 회로(A2), 제4 매칭 네트워크(M4) 및 제2 위상 천이기(PS2)를 포함할 수 있다. 또한, 수신 회로는 저잡음 증폭기(low noise amplifier)를 포함할 수 있고, 예를 들면, 제3 매칭 네트워크(M3), 제2 증폭 회로(A2) 및 제4 매칭 네트워크(M4)는 저잡음 증폭기를 구성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 송신 경로 및/또는 수신 경로를 구성하는 도 2에 도시된 구성요소들 중 일부가 생략될 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 상이하게 구성요소들이 배치될 수도 있다. 이하에서, 본 개시의 예시적 실시예들은 제1 안테나(11_1)에 대응하는 제1 송신 경로(TX1) 및 제1 수신 경로(RX1)를 주로 참조하여 설명될 것이다.

송신 회로 및 수신 회로는, 예컨대 트랜지스터와 같은 능동 소자(active device)를 포함할 수 있고, 캐패시터, 인덕터 등과 같은 수동 소자(passive device)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 송신 경로(TX1)를 구성하는 송신 회로에서 제1 증폭 회로(A1)는 능동 소자로서 적어도 하나의 트랜지스터를 포함할 수 있는 한편, 제1 및 제2 매칭 네트워크(M1, M2)는 적어도 하나의 캐패시터 및/또는 적어도 하나의 인덕터를 포함할 수 있다.

송수신기(12)에 포함된 구성요소들은 반도체 공정에 의해서 제조될 수 있다. 일 예에서, 송수신기(12)가 단일 칩으로서 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정으로 제조되는 경우, 송수신기(12)는 낮은 비용 및 높은 집적도를 제공할 수 있는 한편, 상대적으로 낮은 출력 전력 능력, 낮은 선형성 및 취약한 파괴(breakdown) 특성을 제공할 수 있다. 다른 일예에서, 송수신기(12)가 단일 칩으로서, 예컨대 SiGe BiCMOS(Bipolar-CMOS) 공정과 같은 BiCMOS 공정으로 제조되는 경우, 송수신기(12)는 CMOS 공정 대비 높은 출력 전력 능력을 제공할 수 있는 한편, 높은 비용을 유발할 수 있다. 다른 일예에서, 송수신기(12)가 단일 칩으로서, 예컨대 GaAs 화합물 반도체 공정과 같은 Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체 공정으로 제조되는 경우, 송수신기(12)는 전술된 공정들보다 높은 출력 전력 능력 및 선형성을 제공할 수 있는 한편, 높은 비용뿐만 아니라 낮은 집적도에 기인한 큰 면적을 유발할 수 있다.

송수신기(12)는 상이한 반도체 공정으로 제조된 2이상의 칩들로 구성될 수 있다. 예를 들면, 결합기/분배기(12_2), 믹서(12_6) 및 LO 생성기(12_8)는, 높은 집적도를 제고하는 CMOS 공정으로 제조된 칩에 포함될 수 있는 한편, 송신 회로들 및 수신 회로들을 포함하는, 송수신기(12)의 나머지 구성요소들은 보다 높은 성능을 제공할 수 있는 반도체 공정으로 제조된 칩에 포함될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에도 송수신기(12)는 전술된 장점들 및 단점들을 여전히 가질 수 있다. 또한, 수신 회로보다 높은 성능이 요구되는 송신 회로만을 CMOS 공정과 상이한 반도체 공정, 예컨대 Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체 공정으로 제조된 칩에 포함시키는 경우, 제한된 층수 및 유전 물질에 기인하여 수동 소자들을 집적하는 것이 용이하지 아니할 수 있고, 결과적으로 송신 회로를 포함하는 칩이 비대해질 수 있다.

도 3은 일실시예에 따라 스택 안테나 그룹(110a_1, 110a_2) 및 인터리브드 안테나 그룹(120a)이 교차적으로 배치된 실시예를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 안테나 어레이(11a)는 복수의 안테나들을 포함하는 안테나 그룹으로 구성될 수 있고, 각 안테나는 등방성 안테나일 수 있다. 각 안테나 그룹은 제1 주파수로 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제1 안테나(101_1 내지 101_3) 및 제2 주파수로 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제2 안테나(102_1 내지 102_4)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 인터리브드 안테나 그룹(120a)은 하나의 제1 안테나(101_1) 및 2개의 제2 안테나들(102_1, 102_2)을 포함할 수 있고, 스택 안테나 그룹(110a_1, 110a_2) 각각은 하나의 제1 안테나(101_2, 101_3) 및 하나의 제2 안테나(102_3, 102_4)를 포함할 수 있다.

일실시예에 따르면, 인터리브드 안테나 그룹(120a)은 안테나 어레이(11a)의 기준점에 배치될 수 있고, 구체적으로 살펴보면, 인터리브드 안테나 그룹(120a)의 제1 안테나(101_1)는 안테나 어레이(11a)의 기준점에 배치될 수 있다. 인터리브드 안테나 그룹(120a)은 서로 다른 주파수의 신호를 송수신하는 안테나들이 서로 교차적으로 배치된 안테나 그룹일 수 있다. 예시적으로, 인터리브드 안테나 그룹(120a)이 제1 안테나(101_1) 및 제2 안테나(102_1, 102_2)로 구성된 경우, 제1 안테나(101_1) 및 제2 안테나(102_1, 102_2)가 번갈아가며 배치될 수 있다. 기준점은 안테나 어레이(11)의 중심으로, 복수의 안테나들은 기준점을 기준으로 대칭적으로 배치될 수 있다.

안테나 어레이(11a)는 복수의 스택 안테나 그룹들(110a_1, 110a_2)을 포함할 수 있고, 스택 안테나 그룹들(110a_1, 110a_2)은 인터리브드 안테나 그룹(120a)을 기준으로 인터리브드 안테나 그룹(120a)의 양 옆에 배치될 수 있다. 예시적으로, 제1 스택 안테나 그룹(110a_1)은 인터리브드 안테나 그룹(120a) 왼쪽에 배치될 수 있고, 제2 스택 안테나 그룹(110a_2)은 인터리브드 안테나 그룹(120a) 오른쪽에 배치될 수 있으며, 이 때의 각 스택 안테나 그룹(110a_1, 110a_2)과 인터리브드 안테나 그룹(120a)은 같은 거리만큼 이격될 수 있다.

일실시예에 따르면, 스택 안테나 그룹(110a_1, 110a_2)에 포함된 제1 안테나(101_2, 101_3) 및 인터리브드 안테나 그룹(120a)에 포함된 제1 안테나(101_1)는 제1 거리(D1)만큼 이격될 수 있고, 스택 안테나 그룹(110a_1, 110a_2)에 포함된 제2 안테나(102_3, 102_4) 및 인터리브드 안테나 그룹(120a)에 포함된 제2 안테나(102_1, 102_2) 각각은 제2 거리(D2)만큼 이격될 수 있다. 제1 거리(D1) 및 제2 거리(D2) 각각은 제1 주파수의 파장 및 제2 주파수의 파장에 비례할 수 있다. 이 때, 제1 거리(D1)는 제1 주파수의 파장에 기 정의된 가중치가 곱해진 거리일 수 있고, 제2 거리(D2)는 제2 주파수의 파장에 기 정의된 가중치가 곱해진 거리일 수 있다. 각 거리를 결정하는 가중치는 도 5를 통해 상세히 후술하도록 한다.

제1 주파수가 제2 주파수보다 낮은 경우, 제1 파장은 제1 주파수의 역수에 비례하고, 제2 파장은 제2 주파수의 역수에 비례하므로, 제1 파장은 제2 파장보다 길 수 있다. 예시적으로, 제1 주파수는 저 주파수 대역의 중심 주파수로서 28GHz일 수 있고, 제2 주파수는 고 주파수 대역의 중심 주파수로서 39GHz일 수 있다.

도 3을 참조하면, 하나의 제1 안테나(101_1)는 기준점에 배치될 수 있고, 제1 거리(D1)만큼 이격된 2개의 제1 안테나들(101_2, 101_3)은 안테나 어레이(11)의 양 끝점에 배치될 수 있다. 2개의 제2 안테나 각각(102_3, 102_4)은 양 끝점에 배치된 제1 안테나(101_2, 101_3)와 중첩되어 배치될 수 있고, 중첩되어 배치된 제1 안테나(101_2, 101_3) 및 제2 안테나(102_3, 102_4)는 스택 안테나 그룹(110a_1, 110a_2)으로 지칭될 수 있다. 2개의 제2 안테나 각각(102_1, 102_2)은 양 끝점에 배치된 제2 안테나 각각(102_3, 102_4)에 대해 기준점 방향으로 제2 거리(D2)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 기준점 방향으로 이격되어 배치된 2개의 제2 안테나들(102_1, 102_2)과 기준점에 배치된 제1 안테나(101_1)는 인터리브드 안테나 그룹(120a)으로 지칭될 수 있다.

도 4는 다른 일실시예에 따라 스택 안테나 그룹(110b) 및 인터리브드 안테나 그룹(120b_1, 120b_2)이 교차적으로 배치된 실시예를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 인터리브드 안테나 그룹(120b_1, 120b_2)은 하나의 제1 안테나(101_5, 101_6) 및 제2 안테나(102_6, 102_7)가 서로 이격되어 배치될 수 있고, 스택 안테나 그룹(110b)은 하나의 제1 안테나(101_4) 및 제2 안테나(102_5) 서로 중첩되어 배치될 수 있다. 스택 안테나 그룹(110b)은 안테나 어레이(11b)의 기준점에 배치될 수 있고, 구체적으로 살펴보면, 스택 안테나 그룹(110b)의 제1 안테나(101_4) 및 제2 안테나(102_5)는 안테나 어레이(11b)의 기준점에 배치될 수 있다.

안테나 어레이(11b)는 복수의 인터리브드 안테나 그룹들(120b_1, 120b_2)을 포함할 수 있고, 인터리브드 안테나 그룹들(120b_1, 120b_2)은 스택 안테나 그룹(110b)을 기준으로 스택 안테나 그룹(110b)의 양 옆에 배치될 수 있다. 예시적으로, 제1 인터리브드 안테나 그룹(120b_1)은 스택 안테나 그룹(110b)의 왼쪽에 배치될 수 있고, 제2 인터리브드 안테나 그룹(120b_2)은 스택 안테나 그룹(110b)의 오른쪽에 배치될 수 있으며, 이 때의 각 인터리브드 안테나 그룹(120b_1, 120b_2)과 스택 안테나 그룹(110b)은 같은 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.

일실시예에 따르면, 스택 안테나 그룹(110b)에 포함된 제1 안테나(101_4) 및 인터리브드 안테나 그룹(120b_1, 120b_2)에 포함된 제1 안테나(101_5, 101_6)는 제1 거리(D1)만큼 이격될 수 있고, 스택 안테나 그룹(110b)에 포함된 제2 안테나(102_5) 및 인터리브드 안테나 그룹(120b_1, 120b_2)에 포함된 제2 안테나 각각(102_6, 102_7)은 제2 거리(D2)만큼 이격될 수 있다. 제1 거리(D1) 및 제2 거리(D2)는 도 3에서 선술하였으므로, 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 4를 참조하면, 하나의 제1 안테나(101_4) 및 하나의 제2 안테나(102_5)는 안테나 어레이(11b)의 기준점에 배치될 수 있고, 제1 거리(D1)만큼 이격된 2개의 제1 안테나들(101_5, 101_6)은 안테나 어레이(11b)의 양 끝점에 배치될 수 있다. 2개의 제2 안테나들(102_6, 102_7)은 기준점에 배치된 제2 안테나(102_5)로부터 양 끝점 방향으로 제2 거리(D2)만큼 이격되어 배치될 수 있다.

도 5는 일실시예에 따른 복수의 안테나들 간의 거리에 대한 신호 이득을 도시한 그래프이다.

복수의 안테나들로 구성된 안테나 어레이(11)의 신호 이득와 안테나들 간의 거리는 다음 수학식 1과 같은 관계를 가질 수 있다.

[수학식 1]

여기에서, D는 신호 이득일 수 있고, N은 주파수 개수이며, d는 안테나들 간의 거리일 수 있다. 도 5는 상기 수학식 1의 안테나들 간의 거리에 따른 신호 이득의 관계가 도시된 그래프일 수 있다. 도 5의 x축은 파장에 대한 안테나들 간의 거리 비율(d/λ)일 수 있고, y축은 신호 이득(G)일 수 있다.

도 5의 제1 포인트(P1) 및 제2 포인트(P2)를 비교해보면, 안테나 어레이(11)에 배치된 안테나들의 개수가 5개로 동일한 경우, 파장에 대한 거리 비율이 1이 되기 전 까지 파장에 대한 거리 비율이 클수록 신호 이득은 더 커질 수 있다. 도 5의 제2 포인트(P2) 및 제3 포인트(P3)를 비교해보면, 파장에 대한 거리 비율이 비슷하더라도 안테나 어레이(11)에 배치된 안테나들의 개수가 많을수록 신호 이득은 더 커질 수 있다. 즉, 안테나 모듈(10)의 신호 이득은 파장에 대한 거리 비율이 0.7 내지 0.8이고, 안테나의 개수가 많을수록 커질 수 있다. 그러나, 안테나 개수가 많아질수록 안테나 모듈(10)의 크기가 커지고, 전력 소모가 많아지므로, 도 3의 안테나 어레이(11)는 3개의 제1 안테나들 및 4개의 제2 안테나들이 배치되고, 도 4의 안테나 어레이(11)는 3개의 제1 안테나들 및 3개의 제2 안테나들이 배치됨으로써 전력 소모 및 안테나 모듈(10)의 크기가 고려되어 효율적으로 안테나들이 배치될 수 있다.

이 때, 본 개시의 안테나들 간의 거리를 결정하는 가중치는 도 5의 파장에 대한 거리 비율일 수 있다. 예시적으로, 가중치는 신호 이득이 가장 커지는 0.7 내지 0.8일 수 있으나, 빔포밍에 의해 형성되는 사이드 로브(side-lobe)를 줄이기 위해 가중치는 0.65로 결정될 수 있다.

즉, 본 개시의 안테나들 간의 거리는 신호 이득이 가장 커지는 파장에 대한 거리 비율에 따라 결정될 수 있다. 동일한 파장에 대한 거리 비율로 각 안테나들 간의 거리가 결정되는 경우, 제1 주파수로 통신을 수행하는 안테나들 간의 거리와 제2 주파수로 통신을 수행하는 안테나들 간의 거리는 다를 수 있다. 따라서, 안테나 어레이의 어느 한 포인트에서 제1 안테나 및 제2 안테나가 중첩되어 배치된 경우, 중첩 배치된 제1 안테나 및 제2 안테나로부터 이격되어 배치되는 제1 안테나 및 제2 안테나는 중첩되어 배치되지 않고, 도 3 및 도 4의 실시예와 같이 스택 안테나 그룹(110) 및 인터리브드 안테나 그룹(120)이 교차적으로 배치될 수 있다.

이에 따라, 본 개시의 안테나 모듈(10)은 안테나 어레이(11)의 안테나 개수를 증가시키지 않고, 동일한 폼 팩터(form factor)에서 최적의 안테나 스페이싱(spacing) 구현함으로써 신호 이득을 확보하여 최적의 성능을 확보할 수 있다. 아울러, 도 2를 참조하면, 안테나 개수가 증가하는 경우, 송수신기(12)와 안테나 간에 신호를 송수신하여야 하는 경로도 증가하여야 하나, 안테나 개수의 증가 없이 안테나 스페이싱의 최적화로 신호 이득이 확보되는 경우, 송수신기(12)와 안테나 간의 신호 송수신 경로를 증가시키지 않아도 되므로, 작은 IC(Integrated Circuit)의 크기에서도 최적의 성능을 확보할 수 있다. 또한, 본 개시의 안테나 모듈(10)은 전력 소모의 증가 없이도 더 높은 성능을 확보할 수 있다.

도 6은 본 개시의 실시예에 따라 복수의 소자들이 실장된 안테나 모듈(10)을 도시한 도면이다.

이하에서, Y축 방향은 수직 방향으로 지칭될 수 있고, 구성요소의 표면들 중, +Y축 방향으로 노출된 표면은 구성요소의 상면으로 지칭될 수 있고, -Y축 방향으로 노출된 표면은 구성요소의 하면으로 지칭될 수 있으며, Y축과 수직한 방향으로 노출된 표면은 구성요소의 측면으로 지칭될 수 있다.

일실시예에 따르면, 안테나 모듈(10)의 상면에는 안테나 어레이(11)가 실장될 수 있고, 안테나 모듈(10)의 하면에는 안테나 어레이(11)로 제공할 통신 신호를 생성하는 송수신기(12)가 실장될 수 있다. 안테나 모듈(10)의 상면에서 다른 구성요소보다 +Y축 방향에 배치된 안테나 어레이(11)의 구성요소는 다른 구성요소 위에 있는 것으로 지칭될 수 있고, 다른 구성요소보다 -Y축 방향에 배치된 구성요소는 다른 구성요소 아래에 있는 것으로 지칭될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(10)의 하면은 커넥터(210), RF 회로(220), PMIC(Power Management Integrated Circuit)(230), 및 개별(discrete) 소자들(240)을 포함할 수 있다. 안테나 모듈(10)의 상면은 도 3, 도 4, 도 9, 및 도 10의 실시예 중 어느 하나의 안테나 어레이(11)가 실장될 수 있다.

안테나 어레이(11)는, 도 3, 도 4, 도 9, 및 도 10을 참조하여 설명되는 바와 같이, 복수의 안테나들을 포함할 수 있고, 도 2 및 도 3의 실시예에 따르면, 스택 안테나 그룹(110) 및 인터리브드 안테나 그룹(120)이 교차적으로 배치될 수 있고, 안테나는 안테나 모듈(10)의 상면을 통해서, 즉 Y축 방향으로 전자기파를 송수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 안테나 어레이(11)는 RF 회로(220)와 접속되어 RF 회로(220)로부터 각 안테나에 대응되어 생성된 통신 신호들을 수신할 수 있다. 안테나 어레이(11)의 각 안테나와 연결되는 RF 회로(220)에 대해서는 도 7 및 도 8을 통해 상세히 후술하도록 한다.

커넥터(210)는 케이블 및/또는 다른 커넥터와 연결(couple)될 수 있고, 안테나 모듈(10) 및 외부 부품 사이 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들면, 커넥터(210)는 안테나 모듈(10)에 전력을 공급하기 위한 전압 및/또는 전류를 수신하여 안테나 모듈(10)의 PMIC(230)에 전달할 수 있다. 또한, 커넥터(210)는 외부로부터 수신되는 신호를 RF 회로(220)에 전달할 수 있고, RF 회로(220)로부터 제공되는 신호를 외부로 출력할 수 있다.

PMIC(230)는 커넥터(210)를 통해서 제공되는 전력으로부터 안테나 모듈(10)의 구성요소, 예컨대 RF 회로(220)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들면, PMIC(230)는 적어도 하나의 전원 전압을 생성할 수 있고, 다층 기판에 포함된 패턴들을 통해서 적어도 하나의 전원 전압을 RF 회로(220)에 제공할 수 있다.

개별 소자들(240)은 상대적으로 큰 값 및/또는 상대적으로 높은 내압을 가지는 적어도 하나의 수동 소자를 포함할 수 있다. 예를 들면, 개별 소자들(240)은 안정적인 전원 전압(supply voltage)을 위한 바이패스(bypass)(또는 디커플링(decoupling)) 캐패시터를 포함할 수 있다.

도 7은 도 3의 실시예에 따른 안테나 어레이(11a)가 안테나 모듈(10)에 실장된 경우, RF 회로(220a)의 구성을 도시한 회로도이고, 도 8은 도 4의 실시예에 따른 안테나 어레이(11b)가 안테나 모듈(10)에 실장된 경우, RF 회로(220b)의 구성을 도시한 회로도이다.

구체적으로, 도 7은 도 3의 실시예에 대응되는 14개의 송신 회로들 및 14개의 수신 회로들을 포함하는 RF 회로(220a)의 블록도를 나타내고, 도 8는 도 4의 실시예에 대응되는 12개의 송신 회로들 및 12개의 수신 회로들을 포함하는 RF 회로(220b)의 블록도의 예시를 나타낸다.

도 7을 참조하면, RF 회로(220a)는 7개의 제1 송수신 회로들(221a), 7개의 제2 송수신 회로들(223a) 및 처리 회로(222)를 포함할 수 있다. 제1 송수신 회로들(221a)은 안테나들과 접속하기 위한 7개의 핀들(P11 내지 P17)과 각각 접속할 수 있고, 제2 송수신 회로들(223a) 역시 안테나들과 접속하기 위한 8개의 핀들(P21 내지 P27)과 각각 접속할 수 있다. 처리 회로(222)는 제1 송수신 회로들(221a) 및 제2 송수신 회로들(223a)과 접속될 수 있고, 스위치들, 결합기/분배기, 믹서, LO 생성기 등을 포함할 수 있다. 도 7 및 도 8에서 점선으로 표시된 바와 같이, RF 회로(220a 및 220b)에서 송신 회로에 포함된 일부 능동 소자가 생략될 수 있고, RF 회로(220a 및 220b)는 생략된 능동 소자들을 포함하는 능동 소자 어레이와 접속될 수 있다.

일실시예에 따르면, 제1 송수신 회로들 및 제2 송수신 회로들 각각은 각 핀들을 통해 안테나 각각과 연결될 수 있다. 도 3 및 도 7을 참조하면, 제1 송수신 회로들은 7개의 핀들을 통해 안테나 어레이(11)에 포함된 7개의 안테나들에 연결될 수 있다. 아울러, 제2 송수신 회로들은 7개의 핀들을 통해 안테나 어레이(11)에 포함된 7개의 안테나들에 연결될 수도 있다. 도 4 및 도 8을 참조하면, 제1 송수신 회로들 및 제2 송수신 회로들은 6개의 핀들을 통해 안테나 어레이(11)에 포함된 6개의 안테나들에 연결될 수 있다.

도 9 및 도 10은 일실시예에 따라 각 안테나들이 동일한 거리만큼 이격되어 배치되는 안테나 어레이(11)를 도시한 회로도들이다.

도 9를 참조하면, 일실시예에 따른 안테나 어레이(11)는 제1 안테나 및 제2 안테나가 교차되어 일렬로 배치될 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 3개의 제1 안테나 및 4개의 제4 안테나가 교차적으로 배치될 수 있다. 이 때, 제1 안테나 간의 이격 거리와 제2 안테나 간의 이격 거리는 동일할 수 있다. 예시적으로, 제1 안테나가 28GHz로 신호를 송수신하고, 제2 안테나가 39GHz로 신호를 송수신할 때, 제1 안테나 및 제2 안테나가 이격되는 제3 거리는 5.8mm일 수 있다. 제3 거리(D3)는 제1 안테나의 통신 주파수인 28GHz의 파장에 0.52가 곱해진 거리일 수 있고, 제2 안테나의 통신 주파수인 39GHz의 파장에 0.77이 곱해진 거리일 수 있다.

도 10을 참조하면, 일실시예에 따른 안테나 어레이(11)는 도 9의 실시예에 비해 더 큰 폼 팩터를 갖는 안테나 어레이(11)에 더 많은 안테나들이 교차적으로 배치됨으로써 더 큰 신호 이득을 가질 수 있다. 이 때, 제1 안테나 및 제2 안테나가 이격되는 거리는 서로 동일할 수 있고, 예시적으로, 같은 타입의 안테나가 이격되는 제4 거리(D4)는 5.8mm일 수 있다.

도 11은 일실시예에 따라 제1 안테나 및 제2 안테나가 안테나 모듈(10)에 배치되는 방법을 도시한 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 본 개시의 안테나 어레이(11)의 기준점에 제1 안테나가 배치된 후, 기준점에 배치된 제1 안테나를 기준으로 복수의 제1 안테나들이 배치될 수 있고, 배치된 제1 안테나의 위치에 따라 제2 안테나들이 배치될 수 있다.

단계(S10)에서, 본 개시의 안테나 어레이(11)의 기준점에 하나의 제1 안테나가 배치될 수 있다. 기준점은 안테나 어레이(11)의 중심일 수 있으나, 본 개시의 기준점은 이에 국한되지 않고, 안테나 어레이(11)에서 복수의 안테나들이 대칭적으로 배치되도록 기준이 되는 포인트를 의미할 수 있다.

제1 안테나가 기준점에 기준 안테나로 배치된 후, 단계(S20)에서, 제1 파장에 비례하는 거리만큼 기준 안테나로부터 제1 안테나가 이격되어 배치될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제1 파장에 비례하는 거리는 제1 파장에 미리 정의된 가중치가 곱해진 거리일 수 있고, 미리 정의된 가중치는 도 5의 그래프에 따라 결정된 파장에 대한 이격 거리의 비율일 수 있다.

예시적으로, 제1 안테나가 저 주파수 대역의 중심 주파수인 28GHz로 통신하는 안테나인 경우, 제1 안테나가 기준 안테나에 대해 이격되는 거리는 28GHz에 대한 파장에 0.65의 미리 정의된 가중치가 곱해진 거리일 수 있고, 이 때의 거리는 7.2mm일 수 있다.

안테나 어레이(11)에 제1 안테나들이 모두 배치된 후, 단계(S30)에서, 복수의 제2 안테나가 배치될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제2 안테나는 기준 안테나와 중첩되어 배치될 수 있고, 다른 일실시예에 따르면, 제2 안테나는 기준 안테나의 주변에 배치될 수도 있다. 이하, 도 12 및 도 13에서 서로 다른 실시예에 따라 제2 안테나가 배치되는 방법에 대해 설명하도록 한다.

도 12 및 도 13은 서로 다른 실시예에 따라 제2 안테나가 안테나 모듈(10)에 배치되는 방법을 도시한 흐름도이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 안테나 어레이(11)에 제1 안테나들이 배치되고, 제1 안테나들이 배치된 포인트에 따라 제2 안테나들이 배치될 수 있다. 예시적으로, 도 12에 따르면, 기준점에 배치된 제1 안테나와 중첩하여 제2 안테나가 배치될 수 있고, 도 13에 따르면, 양 끝점에 배치된 제1 안테나들과 중첩되어 제2 안테나들이 배치될 수 있다.

도 12의 단계(S311)에서, 기준점에 하나의 제2 안테나가 제1 안테나와 중첩되어 배치될 수 있다. 예시적으로, 제2 안테나는 제1 안테나 상부에 배치될 수 있으나, 이에 국한되지 않고, 제2 안테나는 제1 안테나의 하부에 배치될 수 있다. 제1 안테나와 제2 안테나가 중첩되어 배치된 안테나 그룹은 스택 안테나 그룹(110)으로 지칭될 수 있다.

단계(S321)에서, 복수의 제2 안테나들은 기준점으로부터 제2 파장에 비례하는 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제2 파장에 비례하는 거리는 제2 파장에 미리 정의된 가중치가 곱해진 거리일 수 있고, 미리 정의된 가중치는 도 5의 그래프에 따라 결정된 파장에 대한 이격 거리의 비율일 수 있다.

예시적으로, 제2 안테나가 고 주파수 대역의 중심 주파수인 39GHz로 통신하는 안테나인 경우, 제2 안테나가 기준 안테나에 대해 이격되는 거리는 39GHz에 대한 파장에 0.65의 미리 정의된 가중치가 곱해진 거리일 수 있고, 이 때의 거리는 5mm일 수 있다.

도 11 및 도 12의 실시예에 따라 기준점으로부터 제1 거리만큼 이격된 제1 안테나들 및 제2 거리만큼 이격된 제2 안테나들은 인터리브드 안테나 그룹(120)으로 형성될 수 있다. 도 12의 배치 방법으로 배치된 안테나 어레이(11)는 도 4의 실시예와 같을 수 있다.

도 13의 다른 일실시예의 단계(S312)에서, 안테나 어레이(11)의 양 끝점에 제2 안테나들이 배치될 수 있다. 이 때, 양 끝점은 도 11에서 제1 안테나가 기준 안테나로부터 안테나 어레이(11)의 바깥 방향으로 제1 거리만큼 이격되어 배치된 지점일 수 있다. 이에 따라, 양 끝점에서 제1 안테나들과 제2 안테나들은 중첩되어 배치될 수 있다. 예시적으로, 제2 안테나는 안테나 어레이(11)의 양 끝점에서 제1 안테나 상부에 배치될 수 있으나, 이에 국한되지 않고, 제2 안테나는 제1 안테나의 하부에 배치될 수 있다. 제1 안테나와 제2 안테나가 중첩되어 배치된 안테나 그룹은 스택 안테나 그룹(110)으로 지칭될 수 있다.

단계(S322)에서, 양 끝점에 배치된 제2 안테나들에 대해 기준점 방향으로 제2 파장에 비례하는 거리만큼 제2 안테나들이 이격되어 배치될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제2 파장에 비례하는 거리는 제2 파장에 미리 정의된 가중치가 곱해진 거리일 수 있고, 미리 정의된 가중치는 도 5의 그래프에 따라 결정된 파장에 대한 이격 거리의 비율일 수 있다.

양 끝점에 배치된 제2 안테나들에 대해 기준점 방향으로 이격된 제2 안테나들과 기준점에 배치된 제1 안테나는 하나의 인터리브드 안테나 그룹(120)으로 형성될 수 있다. 도 13의 배치 방법으로 배치된 안테나 어레이(11)는 도 3의 실시예와 같을 수 있다.

도 11 내지 도 13의 배치 방법은 선술된 순서대로 복수의 안테나들이 배치될 수 있지만, 본 개시의 실시예는 이에 국한되지 않고, 복수의 제1 안테나들이 동시에 배치된 후 복수의 제2 안테나들이 배치될 수도 있다.

도 14는 본 개시의 실시예에 따른 스택 안테나 그룹(110) 및 인터리브드 안테나 그룹(120)을 배치하는 방법을 도시한 흐름도이다.

도 14를 참조하면, 안테나 그룹별로 복수의 안테나들이 안테나 모듈(10)에 배치될 수도 있다. 일실시예에 따르면, 기준점에 스택 안테나 그룹(110)이 배치될 수 있지만, 다른 일실시예에 따르면, 기준점에 인터리브드 안테나 그룹(120)이 배치될 수 있다.

단계(S40)에서, 안테나 모듈(10)에 스택 안테나 그룹(110)이 배치될 수 있다. 도 3의 실시예에 따라 양 끝 점에 하나의 제1 안테나 및 하나의 제2 안테나가 중첩되어 구성된 스택 안테나 그룹(110)들이 배치될 수 있고, 도 4의 실시예에 따라 기준점에 스택 안테나 그룹(110)이 배치될 수도 있다.

단계(S50)에서, 안테나 모듈(10)에 인터리브드 안테나 그룹(120)이 배치될 수 있다. 도 3의 실시예에 따르면, 하나의 제1 안테나 및 하나의 제1 안테나 양 옆에 배치된 2개의 제2 안테나로 구성된 인터리브드 안테나 그룹(120)이 배치될 수 있다. 이 때, 인터리브드 안테나 그룹(120)에 포함된 제1 안테나는 양 끝점들로부터 기준점 방향으로 제1 거리만큼 이격된 기준점에 배치될 수 있고, 인터리브드 안테나 그룹(120)에 포함된 제2 안테나들은 양 끝점들로부터 기준점 방향으로 각각 제2 거리만큼 이격된 지점에 배치될 수 있다.

도 4의 실시예에 따르면, 다른 일실시예에서는 기준점에 배치된 스택 안테나 그룹(110) 양 옆으로 하나의 제1 안테나 및 하나의 제2 안테나로 구성된 2개의 인터리브드 안테나 그룹(120)들이 배치될 수 있다. 이 때, 기준점에 배치된 제1 안테나 양 옆으로 배치된 제1 안테나들은 제1 거리만큼 이격되어 배치될 수 있고, 기준점에 배치된 제2 안테나 양 옆으로 배치된 제2 안테나들은 제2 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.

본 개시의 안테나 어레이(11)는 도 14에 따라 스택 안테나 그룹(110) 및 인터리브드 안테나 그룹(120)이 순서대로 배치될 수 있으나, 이에 국한되지 않고, 인터리브드 안테나 그룹(120)이 배치된 후 스택 안테나 그룹(110)이 배치될 수도 있으며, 스택 안테나 그룹(110) 및 인터리브드 안테나 그룹(120)이 동시에 배치될 수도 있다.

도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.

도 15를 참조하면, 전자 장치(1000)는 메모리(1010), 프로세서 유닛(Processor Unit)(1020), 입출력 제어부(1040), 표시부(1050), 입력 장치(1060) 및 통신 처리부(1090)를 포함할 수 있다. 여기서, 메모리(1010)는 복수가 존재할 수도 있다. 각 구성요소에 대해 살펴보면 다음과 같다.

메모리(1010)는 전자 장치의 동작을 제어하기 위한 프로그램을 저장하는 프로그램 저장부(1011) 및 프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 저장하는 데이터 저장부(1012)를 포함할 수 있다. 데이터 저장부(1012)는 애플리케이션 프로그램(1013), 안테나 스위칭 프로그램(1014)의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 프로그램 저장부(1011)는 애플리케이션 프로그램(1013), 안테나 스위칭 프로그램(1014)을 포함할 수 있다. 여기서, 프로그램 저장부(1011)에 포함되는 프로그램은 명령어들의 집합으로 명령어 세트(instruction set)로 표현할 수도 있다.

애플리케이션 프로그램(1013)은 전자 장치에서 동작하는 애플리케이션 프로그램을 포함한다. 즉, 애플리케이션 프로그램(1013)은 프로세서(1022)에 의해 구동되는 애플리케이션의 명령어를 포함할 수 있다. 안테나 스위칭 프로그램(1014)은 일실시예에 따라 복수의 주파수 대역들에 할당된 안테나들에 대한 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 예시적으로, 안테나 스위칭 프로그램(1014)은 요청된 주파수 대역이 저 주파수 대역인 경우, 제1 안테나들을 스위칭할 수 있고, 요청된 주파수 대역이 고 주파수 대역인 경우, 제2 안테나들을 스위칭할 수 있다.

주변 장치 인터페이스(1023)는 기지국의 입출력 주변 장치와 프로세서(1022) 및 메모리 인터페이스(1021)의 연결을 제어할 수 있다. 프로세서(1022)는 적어도 하나의 소프트웨어 프로그램을 사용하여 기지국이 해당 서비스를 제공하도록 제어한다. 이때, 프로세서(1022)는 메모리(1010)에 저장되어 있는 적어도 하나의 프로그램을 실행하여 해당 프로그램에 대응하는 서비스를 제공할 수 있다.

입출력 제어부(1040)는 표시부(1050) 및 입력 장치(1060) 등의 입출력 장치와 주변 장치 인터페이스(1023) 사이에 인터페이스를 제공할 수 있다. 표시부(1050)는 상태 정보, 입력되는 문자, 동영상(moving picture) 및 정지 영상(still picture) 등을 표시한다. 예를 들어, 표시부(1050)는 프로세서(1022)에 의해 구동되는 응용프로그램 정보를 표시할 수 있다.

입력 장치(1060)는 전자 장치의 선택에 의해 발생하는 입력 데이터를 입출력 제어부(1040)를 통해 프로세서 유닛(1020)으로 제공할 수 있다. 이때, 입력 장치(1060)는 적어도 하나의 하드웨어 버튼을 포함하는 키패드 및 터치 정보를 감지하는 터치 패드 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력 장치(1060)는 터치 패드를 통해 감지한 터치, 터치 움직임, 터치 해제 등의 터치 정보를 입출력 제어부(1040)를 통해 프로세서(1022)로 제공할 수 있다. 전자 장치(1000)는 음성 통신 및 데이터 통신을 위한 통신 기능을 수행하는 통신 처리부(1090)를 포함할 수 있다. 통신 처리부(1090)는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 밀리미터파 대역의 통신을 지원하기 위한 안테나 모듈(1092)을 포함할 수 있다.

본 개시의 안테나 모듈(1092)에 포함된 안테나 어레이는 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함한 복수의 안테나들로 구성될 수 있고, 예시적으로 제1 안테나는 저 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있고, 제2 안테나는 고 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 이 때, 복수의 안테나들은 스택 안테나 그룹 및 인터리브드 안테나 그룹으로 구분될 수 있고, 스택 안테나 그룹 및 인터리브드 안테나 그룹이 교차적으로 배치될 수 있다.

도 16은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 복수의 안테나 모듈들을 포함하는 통신 기기들을 나타내는 도면이다.

도 16을 참조하면, 가정용 기기(2100), 가전(2120), 엔터테인먼트 기기(2140) 및 AP(Access Point)(2200)는 본 개시의 실시예들에 따른 안테나 모듈 선택 및 안테나 모듈 스위칭 동작을 각각 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가정용 기기(2100), 가전(2120), 엔터테인먼트 기기(2140) 및 AP(2200)는 IoT(Internet of Things) 네트워크 시스템을 구성할 수 있다. 도 19에 도시된 통신 기기들은 예시일 뿐이며, 도 16에 도시되지 아니한 다른 통신 기기들에도 본 개시의 예시적 실시예에 따른 실시예가 적용될 수 있음은 이해될 것이다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

1. 제1 주파수로 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제1 안테나 및 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수로 신호를 송수신하는 적어도 하나의 제2 안테나를 포함하는 복수의 안테나들이 중첩되어 배치된 적어도 하나의 스택(stacked) 안테나 그룹; 및
   상기 복수의 안테나들 중 서로 다른 주파수에 대응된 안테나들이 서로 교차적으로 배치된 적어도 하나의 인터리브드(interleaved) 안테나 그룹
   을 포함하고,
   상기 적어도 하나의 스택 안테나 그룹 및 상기 적어도 하나의 인터리브드 안테나 그룹이 서로 교차되어 일렬로 배치되는 안테나 어레이.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스택 안테나 그룹에 포함된 상기 제1 안테나 및 상기 인터리브드 안테나 그룹에 포함된 상기 제1 안테나는 상기 제1 주파수의 파장에 가중치가 곱해진 거리만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이.
3. 제2항에 있어서,
   상기 스택 안테나 그룹에 포함된 상기 제2 안테나 및 상기 인터리브드 안테나 그룹에 포함된 상기 제2 안테나는 상기 제2 주파수의 파장에 상기 가중치가 곱해진 거리만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이.
4. 제1항에 있어서,
   상기 스택 안테나 그룹에 포함된 제1 안테나 및 상기 인터리브드 안테나 그룹에 포함된 제1 안테나 간의 거리와 상기 스택 안테나 그룹에 포함된 제2 안테나 및 상기 인터리브드 안테나 그룹에 포함된 제2 안테나 간의 거리는 상기 제1 주파수의 역수 및 상기 제2 주파수의 역수의 비율에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮고,
   상기 인터리브드 안테나 그룹은,
   하나의 상기 제1 안테나 및 상기 제1 안테나 주변에 배치된 복수의 제2 안테나들을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이.
6. 제5항에 있어서,
   상기 인터리브드 안테나 그룹에 포함된 상기 제1 안테나는 상기 안테나 어레이의 기준점에 배치되고, 복수의 상기 스택 안테나 그룹들이 상기 하나의 인터리브드 안테나 그룹 주변에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮고,
   하나의 상기 스택 안테나 그룹이 상기 안테나 어레이의 기준점에 배치되고, 하나의 상기 제1 안테나 및 하나의 상기 제2 안테나를 포함하는 복수의 인터리브드 안테나 그룹들이 상기 스택 안테나 그룹 양 옆으로 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이.
8. 제1 주파수로 신호를 송수신하는 제1 안테나 및 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수로 신호를 송수신하는 제2 안테나를 포함하는 복수의 안테나들이 배치된 안테나 어레이; 및
   통신 신호를 생성함으로써 상기 복수의 안테나들로 통신 신호를 제공하는 송수신기
   를 포함하고,
   상기 안테나 어레이는,
   상기 복수의 안테나들이 중첩되어 배치된 적어도 하나의 스택(stacked) 안테나 그룹; 및
   상기 복수의 안테나들 중 서로 다른 주파수에 대응된 안테나들이 서로 교차적으로 배치된 적어도 하나의 인터리브드(interleaved) 안테나 그룹
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
9. 제8항에 있어서,
   상기 송수신기는,
   통신 장치의 요청에 응답하여 송신 신호를 생성하여 상기 안테나 어레이로 제공하고, 상기 안테나 어레이로부터 수신 신호를 수신하는 송수신 회로; 및
   상기 안테나 모듈에 포함된 소자들로 전원을 공급하는 PMIC(Power Management Integrated Circuit)
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
10. 제8항에 있어서,
    상기 스택 안테나 그룹에 포함된 상기 제1 안테나 및 상기 인터리브드 안테나 그룹에 포함된 상기 제1 안테나는 상기 제1 주파수의 파장에 가중치가 곱해진 거리만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
11. 제10항에 있어서,
    상기 스택 안테나 그룹에 포함된 상기 제2 안테나 및 상기 인터리브드 안테나 그룹에 포함된 상기 제2 안테나는 상기 제2 주파수의 파장에 상기 가중치가 곱해진 거리만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
12. 제8항에 있어서,
    상기 스택 안테나 그룹에 포함된 제1 안테나 및 상기 인터리브드 안테나 그룹에 포함된 제1 안테나 간의 거리와 상기 스택 안테나 그룹에 포함된 제2 안테나 및 상기 인터리브드 안테나 그룹에 포함된 제2 안테나 간의 거리는 상기 제1 주파수의 역수 및 상기 제2 주파수의 역수의 비율에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮고,
    상기 인터리브드 안테나 그룹은,
    하나의 상기 제1 안테나 및 상기 제1 안테나 주변에 배치된 복수의 제2 안테나들을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
14. 제13항에 있어서,
    상기 인터리브드 안테나 그룹에 포함된 상기 제1 안테나는 상기 안테나 어레이의 기준점에 배치되고, 복수의 상기 스택 안테나 그룹들이 상기 하나의 인터리브드 안테나 그룹 주변에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
15. 제8항에 있어서,
    상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮고,
    하나의 상기 스택 안테나 그룹이 상기 안테나 어레이의 기준점에 배치되고, 하나의 상기 제1 안테나 및 하나의 상기 제2 안테나를 포함하는 복수의 인터리브드 안테나 그룹들이 상기 스택 안테나 그룹 양 옆으로 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
16. 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하는 안테나 어레이의 배치 방법에 있어서,
    상기 안테나 어레이의 기준점에 제1 주파수로 신호를 송수신하는 상기 제1 안테나 중 어느 하나를 기준 안테나로 배치하는 단계;
    상기 기준 안테나를 기준으로 상기 제1 주파수에 대응되는 제1 파장에 비례하는 거리만큼 상기 제1 안테나를 이격시켜 배치하는 단계;
    제2 주파수로 신호를 송수신하는 상기 제2 안테나를 상기 제2 주파수에 대응되는 제2 파장에 비례하는 거리만큼 상기 제2 안테나를 이격시켜 배치하는 단계
    를 포함하는 안테나 어레이 배치 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 안테나를 이격시켜 배치하는 단계는,
    상기 제1 파장에 가중치가 곱해진 거리만큼 이격되어 배치하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 안테나를 이격시켜 배치하는 단계는,
    상기 제2 파장에 상기 가중치가 곱해진 거리만큼 이격되어 배치하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이 배치 방법.
18. 제16항에 있어서,
    상기 제2 안테나를 이격시켜 배치하는 단계는,
    상기 기준점에 상기 기준 안테나와 중첩시켜 상기 제2 안테나 중 어느 하나를 배치하는 단계; 및
    상기 기준 안테나를 기준으로 상기 제2 안테나를 이격시켜 배치하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이 배치 방법.
19. 제16항에 있어서,
    상기 제2 안테나를 이격시켜 배치하는 단계는,
    상기 제1 안테나가 배치된 상기 안테나 어레이의 끝 점에 제2 안테나를 배치하는 단계; 및
    상기 끝 점을 기준으로 상기 제2 안테나를 이격시켜 배치하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이 배치 방법.
20. 제19항에 있어서,
    상기 끝 점을 기준으로 상기 제2 안테나를 이격시켜 배치하는 단계는,
    상기 기준 안테나 주변에 복수의 상기 제2 안테나를 배치하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이 배치 방법.
    

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