KR20230036791A

KR20230036791A - 안테나 모듈 및 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치

Info

Publication number: KR20230036791A
Application number: KR1020210119683A
Authority: KR
Inventors: 이상호; 박상용; 박현철; 백광현; 백승재; 윤승환
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-09-08
Filing date: 2021-09-08
Publication date: 2023-03-15
Also published as: CN117916951A; US20230105182A1; WO2023038291A1

Abstract

일 실시 예에 따른 전자 장치는, 제1 부분 전송 경로 및 제1 부분 수신 경로를 포함하는 스위치 다이(die) - 제1 부분 전송 경로에 전송 스위치가 병렬로 연결되고, 제1 부분 수신 경로에 수신 스위치가 병렬로 연결됨 -, 제1 부분 전송 경로와 연결되는 제1 접합 유닛 및 제2 부분 전송 경로와 연결되는 제2 접합 유닛, 및 제1 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 전송 경로 및 제2 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 수신 경로를 포함하는 RU(radio unit) 보드를 포함할 수 있다. 그 외에도 다양한 실시 예들이 가능할 수 있다.

Description

안테나 모듈 및 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치{AN ANTENNA MODULE AND AN ELECTRONIC DEVICE COMPRISING THE ANTENNA MODULE}

다양한 실시 예들은 무선 통신을 수행하는 안테나 모듈 및 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.

기술의 발달로 인해 통신 장치가 점차 소형화되고 있으며, 다양한 전자 장치들이 상기 통신 장치를 이용한 네트워크 기반의 서비스를 제공하고 있다. 이에 따라, 본래 통신을 목적으로 만들어진 휴대용 단말기(예: 셀룰러폰(cellular phone), 스마트 폰(smart phone) 등)은 물론, 종래에 통신 기능을 탑재하지 아니하였던 장치들도 통신을 이용한 다양한 서비스를 제공하고 있다. 이때, 휴대의 편의성 및 유선 통신의 불편함을 회피하기 위해, 무선 통신 기술이 적용되는 것이 일반적이다.

무선 통신을 위해, 신호를 방사(radiation)하기 위한 안테나가 필수적으로 포함된다. 안테나를 통해 신호를 송신하기 위해, 통신 기기는 송신 데이터로부터 기저대역(baseband) 신호를 생성하고, RFIC(radio frequency integrated circuit)을 통해 RF(radio frequency) 신호를 생성한 후, 안테나를 통해 신호를 방사한다. 또한, 통신 기기는 안테나를 통해 신호를 수신할 수 있다.

10GHz 이상의 mm-Wave를 사용하는 어플리케이션은 모바일용 5G통신이나 60GHz 통신뿐만 아니라, 움직임을 검출하여 사용자의 I/F 편리성을 증대하는 모션센서 제품, 일정한 공간 내에 침입자를 확인하는 보안용 동작 감시센서제품, 자동차용 Near-Field & Far-Field 검출용 24GHz, 77GHz Radar 시스템 등에 많이 확산되어 있다. 이와 같은 mm-Wave를 사용하는 제품의 경우, RFIC에서부터 안테나까지, 또는 안테나에서 RFIC까지 신호를 전달할 때, 신호의 손실이 최대한 발생하지 않도록 전달을 해야 한다.

일 실시 예는 전송 안테나 및 수신 안테나 각각에 병렬로 연결되는 스위치들을 포함하는 스위치 다이를 포함하는 안테나 모듈을 제공할 수 있다.

다만, 기술적 과제는 상술한 기술적 과제들로 한정되는 것은 아니며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치는, 제1 부분 전송 경로 및 제1 부분 수신 경로를 포함하는 스위치 다이(die) - 상기 제1 부분 전송 경로에 전송 스위치가 병렬로 연결되고, 상기 제1 부분 수신 경로에 수신 스위치가 병렬로 연결됨 -; 상기 제1 부분 전송 경로와 연결되는 제1 접합 유닛 및 상기 제2 부분 전송 경로와 연결되는 제2 접합 유닛; 및 상기 제1 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 전송 경로 및 상기 제2 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 수신 경로를 포함하는 RU(radio unit) 보드를 포함하고, 상기 제1 부분 전송 경로, 상기 제1 접합 유닛, 및 상기 제2 부분 전송 경로를 통해 형성되는 전송 경로의 길이는 RF(radio frequency) 전송 신호의 전송을 위해 이용되는 주파수의 파장(λ)에 기초하여 결정될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따른, 단말과 통신하기 위한 무선 통신 장치는, 복수의 안테나들을 포함하는 안테나부; 상기 안테나부를 통해 신호를 송수신하는 전원 인터페이스부; 상기 전원 인터페이스와 연결되어 신호를 처리하는 RF 처리부; 및 상기 무선 통신 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 RF 처리부는, 제1 부분 전송 경로 및 제1 부분 수신 경로를 포함하는 스위치 다이(die)를 포함하고, - 상기 제1 부분 전송 경로에 전송 스위치가 병렬로 연결되고, 상기 제1 부분 수신 경로에 수신 스위치가 병렬로 연결됨 -, 상기 전원 인터페이스는, 제1 접합 유닛을 통해 상기 제1 부분 전송 경로와 연결되는 제2 부분 전송 경로 및 제2 접합 유닛을 통해 상기 제1 부분 수신 경로와 연결되는 제2 부분 수신 경로를 포함하는 RU 보드를 포함하고, 상기 제1 부분 전송 경로, 상기 제1 접합 유닛, 및 상기 제2 부분 전송 경로를 통해 형성되는 전송 경로의 길이는 RF(radio frequency) 전송 신호의 전송을 위해 이용되는 주파수의 파장(λ)에 기초하여 결정될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치에 의해 수행되는, 안테나 스위치 제어 방법은, 상기 전자 장치의 안테나가 동작하는 안테나 모드를 결정하는 동작; 및 상기 안테나 모드에 기초하여 상기 안테나와 연결된 안테나 스위치를 제어하는 동작 - 상기 안테나 스위치는 전송 스위치 및 수신 스위치를 포함함 -을 포함하고, 상기 전자 장치는, 제1 부분 전송 경로 및 제1 부분 수신 경로를 포함하는 스위치 다이(die) - 상기 제1 부분 전송 경로에 전송 스위치가 병렬로 연결되고, 상기 제1 부분 수신 경로에 수신 스위치가 병렬로 연결됨 -; 상기 제1 부분 전송 경로와 연결되는 제1 접합 유닛 및 상기 제2 부분 전송 경로와 연결되는 제2 접합 유닛; 및 상기 제1 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 전송 경로 및 상기 제2 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 수신 경로를 포함하는 RU(radio unit) 보드를 포함하고, 상기 제1 부분 전송 경로, 상기 제1 접합 유닛, 및 상기 제2 부분 전송 경로를 통해 형성되는 전송 경로의 길이는 RF(radio frequency) 전송 신호의 전송을 위해 이용되는 주파수의 파장(λ)에 기초하여 결정될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따르면, 전송 안테나 및 수신 안테나 각각에 병렬로 연결되는 스위치들을 포함하는 스위치 다이를 포함하는 안테나 모듈이 제공될 수 있다.

도 1은 다양한 실시 예들에 따른, 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치의 구성 요소들의 예를 나타낸다.
도 3a 및 3b는 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치의 기능적 구성의 예를 나타낸다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치의 RF(radio unit) 보드의 예를 도시한다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치의 RU 보드와 안테나 유닛 간의 배치의 예를 도시한다.
도 6은 다양한 실시 예들에 따른, PCB들의 연결 구조를 도시한다.
도 7은 다양한 실시 예들에 따른, 따른 에어(air) 기반 급전 구조를 포함하는 전자 장치의 적층 구조의 예를 도시한다.
도 8은 다양한 실시 예들에 따른, 제3 PCB, 접합 유닛들, 및 제2 PCB에 의해 형성되는 안테나 전송 경로 및 안테나 수신 경로를 도시한다.
도 9a는 다양한 실시 예들에 따른, 전송 모드에서의 안테나 스위치들의 동작을 도시한다.
도 9b는 다양한 실시 예들에 따른, 수신 모드에서의 안테나 스위치들의 동작을 도시한다.
도 10은 다양한 실시 예들에 따른, PCB들 및 접합 유닛들의 단면도를 도시한다.
도 11은 다양한 실시 예들에 따른, 전송 경로, 수신 경로 및 공통 경로의 개념도를 도시한다.
도 12는 다양한 실시 예들에 따른, 에어 기반 급전 구조를 갖는 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다.
도 13은 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치의 안테나 스위치들을 제어하는 방법의 흐름도이다.

이하, 본 기재의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 기재를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 기재의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 다양한 실시 예들에 따른, 무선 통신 시스템을 도시한다.

도 1의 무선 통신 환경(100)은 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(110) 및 단말(120)을 예시한다.

기지국(110)은 단말(120)에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(110)은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국(110)은 기지국(base station) 외에 MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit), '액세스 포인트(access point: AP)', '이노드비(eNodeB: eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '5G 노드비(5G NodeB: NB)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point: TRP)', '액세스 유닛(access unit)', '분산 유닛(distributed unit: DU)', '송수신 포인트(transmission/reception point: TRP)', '무선 유닛(radio unit: RU)', 원격 무선 장비(remote radio head: RRH) 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 기지국(110)은 하향링크 신호를 송신하거나 상향링크 신호를 수신할 수 있다.

단말(120)은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(110)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말(120)은 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말(120)은 기계 타입 통신(machine type communication: MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말(120)은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment: UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '고객 댁내 장치(customer premises equipment: CPE)', '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', '전자 장치(electronic device)', 또는 '차량(vehicle)용 단말', '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

도 1에 도시된 단말(120), 단말(130)은 차량 통신을 지원할 수 있다. 차량 통신의 경우, LTE 시스템에서는 장치간 통신(device-to-device: D2D) 통신 구조를 기초로 V2X 기술에 대한 표준화 작업이 3GPP 릴리즈 14과 릴리즈 15에서 완료되었으며, 현재 5G NR 기초로 V2X 기술을 개발하려는 노력이 진행되고 있다. NR V2X에서는 단말과 단말 간 유니캐스트(unicast) 통신, 그룹캐스트(groupcast)(또는 멀티캐스트(multicast)) 통신, 및 브로드캐스트(broadcast) 통신을 지원한다.

전파 경로 손실을 완화하고 전파의 전달 거리를 증가시키기 위한 기술 중 하나로써, 빔포밍 기술이 이용되고 있다. 빔포밍은, 일반적으로, 다수의 안테나를 이용하여 전파의 도달 영역을 집중시키거나, 특정 방향에 대한 수신 감도의 지향성(directivity)를 증대시킨다. 따라서, 단일 안테나를 이용하여 등방성(isotropic) 패턴으로 신호를 형성하는 대신 빔포밍 커버리지를 형성하기 위해, 통신 장비는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 이하, 다수의 안테나들을 포함하는 안테나 어레이에 대해 서술된다.

기지국(110) 또는 단말(120)은 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 안테나 어레이에 포함되는 각 안테나는 어레이 엘리멘트(array element), 또는 안테나 엘리멘트(antenna element)라 지칭될 수 있다. 이하에서 안테나 어레이는 2차원의 평면 어레이(planar array)로 설명되었으나, 이는 일 실시 예일뿐, 다른 실시 예들을 제한하지 않는다. 예를 ㄷ들어, 안테나 어레이는 선형 어레이(linear array) 또는 다층 어레이 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 안테나 어레이는 매시브 안테나 어레이(massive antenna array)로 지칭될 수 있다.

5G 통신의 데이터 용량을 향상시키는 주요한 기술은 다수의 RF 경로들과 연결된 안테나 어레이를 사용한 빔포밍 기술이다. 통신 성능을 높이기 위해 무선 통신을 수행하는 부품들의 개수는 증가하고 있다. 특히, 안테나 및 안테나를 통해 수신되거나 송신되는 RF 신호를 처리하기 위한 RF 부품(예: 증폭기, 필터), 구성요소들(components)의 개수도 증가하게 되어 통신 장비를 구성함에 있어 통신 성능을 충족하면서 공간적 이득, 비용적 효율이 필수적으로 요구된다.

도 2a 및 도 2b는 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치의 구성 요소들의 예를 나타낸다.

도 2a는 전자 장치를 구성하는 내부 구성 요소들을 나타내고, 도 2b는 전자 장치의 윗면, 아랫면, 옆면을 나타낸다.

도 2a를 참고하면, 전자 장치는 레이돔 커버(201), RU 하우징(203), DU 커버(205), 및 RU(210)를 포함할 수 있다. RU(210)는 안테나 모듈과 안테나 모듈을 위한 RF 구성 요소들을 포함할 수 있다. RU(210)는 후술하는 일 실시 예들에 따른 에어 기반 급전 구조를 갖는 안테나 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 안테나 모듈은 BGA 모듈 안테나를 포함할 수 있다. RU(210)는 RF 구성 요소들이 실장되는 RU 보드(215)를 포함할 수 있다.

전자 장치는 DU(220)를 포함할 수 있다. DU(220)는 인터페이스 보드(221), 모뎀 보드(223), 및 CPU 보드(225)를 포함할 수 있다. 전자 장치는 전력 모듈(power module)(230), GPS(240), 및 DU 하우징(250)을 포함할 수 있다.

도 2b를 참고하면, 도면(250)은 전자 장치를 위에서 바라본 도면을 나타낸다. 도면(261), 도면(263), 도면(265), 및 도면(267)은 각각 전자 장치를 왼쪽, 앞쪽, 오른쪽, 및 뒤쪽에서 바라본 도면을 나타낸다. 도면(270)은 전자 장치를 밑에서 바라본 도면을 나타낸다.

도 3a 및 3b는 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치의 기능적 구성의 예를 나타낸다.

전자 장치는 액세스 유닛(access unit: AU)을 포함할 수 있다. 액세스 유닛은 RU(310), DU(320), DC/DC 모듈을 포함할 수 있다.

일 실시 예들에 따른 RU(310)는 안테나들과 RF 구성 요소들이 실장되는 조립체(assembly)를 의미할 수 있다.

일 실시 예들에 따른 DU(320)는 디지털 무선 신호를 처리하도록 구성되고, RU(310)에게로 전송될 디지털 무선 신호를 암호화하거나, RU(310)로부터 전달받은 디지털 무선 신호를 복호하도록 구성될 수 있다. DU(320)는 패킷 데이터를 처리함으로써, 상위 노드(예: CU(centralized unit)) 또는 코어망(예: 5GC, EPC)과 통신을 수행하도록 구성될 수 있다.

도 3a를 참고하면, RU(310)는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. RU(310)는 하나 이상의 어레이 안테나들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 어레이 안테나는 평면 안테나 어레이로 구성될 수 있다. 어레이 안테나는 하나의 스트림에 대응할 수 있다. 어레이 안테나는 하나의 송신 경로(또는 수신 경로)에 대응하는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 어레이 안테나는 16 x 16으로 구성되는 256개의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있고, 기재된 실시예로 한정되지 않는다.

RU(310)는 각 어레이 안테나의 신호를 처리하기 위한 RF 체인들을 포함할 수 있다. RF 체인들은 'RFA'로 지칭될 수 있다. RFA는 빔포밍을 위한 RF 구성 요소들(예: 위상 변환기, 전력 증폭기)와 믹서를 포함할 수 있다. RFA의 믹서는 RF 주파수의 RF 신호를 중간 주파수(intermediate frequency)로 하향변환하거나 중간 주파수의 신호를 RF 주파수의 신호로 상향변환하도록 구성될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 하나의 세트의 RF 체인들은 하나의 어레이 안테나에 대응할 수 있다. 예를 들어, RU(310)는 8개의 어레이 안테나들을 위한 8개의 RF 체인 세트들을 포함할 수 있다. 복수의 RF 체인들은 1:N 디바이더(예: 1:16 또는 1:24)를 통해 송신 경로 또는 수신 경로와 연결될 수 있다. 도 3a에는 도시되지 않았으나, 일 실시 예에 따라, RF 체인들은 RFIC로 구현될 수 있다. RFIC는 복수의 안테나 엘리멘트들에게 공급되는 RF 신호들을 처리 및 생성할 수 있다.

RU(310)는 DAFE(digital analog front end)와 'RFB'를 포함할 수 있다. DAFE는 디지털 신호와 아날로그 신호를 상호 변환하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, RU(310)는 2개의 DAFE들(DAFE #0, DAFE #1)을 포함할 수 있다. DAFE는, 송신 경로에서, 디지털 신호를 상향변환하고(즉, DUC), 상향 변환된 신호를 아날로그 신호로 변환하도록 구성될 수 있다(즉, DAC). DAFE는 수신 경로에서, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고(즉, ADC), 디지털 신호를 하향변환하도록 구성될 수 있다(즉, DDC). RFB는 송신경로와 수신 경로에 대응하는 믹서와 스위치를 포함할 수 있다. RFB의 믹서는 기저대역 주파수를 중간 주파수(intermediate frequency)로 상향변환하거나 중간 주파수의 신호를 기저대역 주파수의 신호로 하향변환하도록 구성될 수 있다. 스위치는 송신 경로와 수신 경로 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 일 예로, RU(310)는 2개의 RFB(RFB #0, RFB #1)들을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, DAFE #0 및 RFB #0이 통합되도록 DAFE 칩 #0이 설계되고, DAFE #1 및 RFB #1이 통합되도록 DAFE 칩 #1이 설계될 수 있다.

RU(310)는 제어기(controller)로서, FPGA(field programmable gate array)를 포함할 수 있다. FPGA는 설계 가능 논리소자와 프로그래밍이 가능한 내부 회로가 포함된 반도체 소자를 의미한다. 가능 논리 소자는 AND, OR, XOR, NOT 등의 논리 게이트 및 더 복잡한 디코더 기능을 복제하여 프로그래밍 할 수 있다. FPGA는 플립플롭(flip-flop)이나 메모리를 더 포함할 수 있다. FPGA 는 SPI(Serial Peripheral Interface) 통신을 통해 DU(320)과 통신을 수행할 수 있다.

RU(310)는 RF LO(local oscillator)를 포함할 수 있다. RF LO는 상향 변환 또는 하향 변환을 위한 기준 주파수를 공급하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따른, RF LO는 전술된 RFB의 상향변환 또는 하향변환을 위한 주파수를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, RF LO는 2-way 디바이더를 통해 RFB #0과 RFB #1에 기준 주파수를 공급할 수 있다.

일 실시 예에 따른, RF LO는 전술된 RFA의 상향변환 또는 하향변환을 위한 주파수를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, RF LO는 32-way 디바이더를 통해 RFA 각각(각 RF 체인에 8개 씩, 편파 그룹 별)에 기준 주파수를 공급할 수 있다.

도 3b를 참고하면, RU(310)는 DAFE 블록(311), 빔포머(315), 어레이 안테나(317), 제어 블록(319)를 포함할 수 있다.

DAFE 블록(311)은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하거나 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, DAFE 블록(311)은 IF 상향/하향 변환을 위한 기능을 포함할 수 있다. 예를 들어, DAFE 블록(311)에 대응하는 DAFE 칩은 RFB(예: RFB #0 및/또는 RFB #1)의 기능을 통합하도록 제작될 수 있다. RFB는 RF LO로부터 공급받는 기준 주파수에 기반하여 기저대역 주파수의 신호를 IF 주파수의 신호로 변환하거나, IF 주파수의 신호를 기저대역 주파수의 신호로 변환할 수 있다.

DAFE 블록(311)의 RFB는 스위치를 통해 TX 신호 또는 RX 신호와 연결될 수 있다. 스위치는 1:N(예: 1:16 또는 1:24) 디바이더를 통해 복수의 RFA들과 연결될 수 있다. N은 유동적일 수 있다.

빔포머(315)는 RFA에 대응할 수 있다. 빔포머(315)는 RF LO로부터 공급받는 기준 주파수에 기반하여 RF 주파수의 신호를 IF 주파수의 신호로 변환하거나, IF 주파수의 신호를 RF 주파수의 신호로 변환할 수 있다.

어레이 안테나(317)는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 어레이 안테나(317)의 각 안테나 엘리멘트는 RFA를 통해 처리된 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 어레이 안테나(317)는 RFA에 의해 적용되는 위상에 따라 빔포밍을 수행하도록 구성될 수 있다.

제어 블록(319)는 DU(320)로부터 명령 및 상술된 신호 처리를 수행하도록 RU(310)의 각 블록을 제어할 수 있다.

도 2a 내지 도 3b에서는 전자 장치의 예로 기지국이 도시되었으나, 전자 장치의 실시 예들이 기지국에 제한되는 것은 아니다. DU와 RU로 구성되는 기지국뿐만 아니라 무선 신호의 방사를 위한 전자 장치라면 설명되는 실시 예들이 적용될 수 있다.

기술이 발전함에 따라, 송신 출력을 향상시키면서, 동등한 수신 성능을 확보하고, 듀얼 밴드(예: 28GHz 대역 및 39GHz 대역)의 지원 또한 요구되고 있다. 이러한 요구 사항을 해소하고, RFIC 패키지의 단가 절감을 위해, TR/RX 스위치(예: SPDT 스위치)가 이용될 수 있다. 스위치의 추가는 삽입 손실의 증가를 야기할 수 있다. 예를 들어, 동일 안테나 어레이 기준으로 Tx의 성능이 4dB, Rx의 성능이 3.6 dB 정도 열화되는 문제가 있을 수 있다. 각 밴드(예: 28GHz 대역 및 39GHz 대역)에서 스위치의 삽입 손실로서, 약 1dB 손실의 보상 방안이 요구될 수 있다. 뿐만 아니라, 엘리멘트 수 증가 및 엘리멘트 간 간격의 증대로 인해 추가 보상 가능한 방안이 요구될 수 있다. 전술된 사양 만족을 위해서, 아래에서 설명되는 실시 예들은 안테나의 급전 손실(feeling loss)의 개선을 위한 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치를 제안한다.

도 4는 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치의 RF(radio unit) 보드의 예를 도시한다.

전자 장치는 안테나가 실장되는 PCB(이하, 제1 PCB), 어레이 안테나들 및 신호 처리를 위한 부품들(예: 커넥터(connector), DC(direct current)/DC 컨버터, DFE)이 실장되는 PCB(이하, 제2 PCB)가 분리되어 배치되는 구조를 의미한다. 제1 PCB는 안테나 보드, 안테나 기판, 방사 기판, 방사 보드, 또는 RF 보드로 지칭될 수 있다. 제2 PCB는 RU 보드, 메인 보드, 전력 보드, 마더 보드(mother board), 패키지 보드, 또는 필터 보드로 지칭될 수 있다.

도 4를 참고하면, RU 보드는 방사체(예: 안테나)로 신호 전달을 위한 부품들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, RU 보드 상에 하나 이상의 안테나 PCB(즉, 제1 PCB) 들이 실장될 수 있다. 즉, RU 보드 상에 하나 이상의 어레이 안테나들이 실장될 수 있다. 예를 들어, RU 보드 위에 2개의 어레이 안테나들이 실장될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 어레이 안테나들은 RU 보드 상에서 대칭적인 위치에 배치될 수 있다(405).

다른 일 실시 예에 따르면, 어레이 안테나들은 RU 보드 상에서 한 측(side)(예: 왼쪽)에 배치되고, 후술하는 RF 구성 요소들이 다른 한 측(예: 오른쪽)에 배치될 수도 있다(415).

도 4에서는 2개의 어레이 안테나들이 예시되었으나, 기재된 실시 예로 한정되지 않는다. 예를 들어, 듀얼 밴드를 지원하기 위해 각 밴드 별로 2개의 어레이 안테나들이 배치될 수도 있으며, RU 보드에 실장되는 어레이 안테나들은 2T2R(2-transmit 2-receive)을 지원하도록 구성될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, RU 보드는 안테나에게 RF 신호를 공급하기 위한 부품들을 포함할 수 있다. 예를 들어, RU 보드는 하나 이상의 DC/DC 컨버터들을 포함할 수 있다. DC/DC 컨버터는 직류를 직류로 변환하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어,

일 실시 예에 따르면, RU 보드는 하나 이상의 LO(local oscillator)들을 포함할 수 있다. LO는 RF 시스템에서 상향 변환 또는 하향 변환을 위한 기준 주파수를 공급하기 위해 이용될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, RU 보드는 하나 이상의 하나 이상의 커넥터들을 포함할 수 있다. 커넥터는 전기적 신호를 전달하기 위해 이용될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, RU 보드는 하나 이상의 디바이더(divider)들을 포함할 수 있다. 디바이더는 입력 신호를 분배 및 다중 경로로 전달하기 위하여 이용될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, RU 보드는 하나 이상의 LDO(low-dropout) 레귤레이터들을 포함할 수 있다. LDO 레귤러에터는 외부의 잡음을 억제하고, 전원을 공급하기 위해 이용될 수 있다. LDO 레귤레이터는 입력 전압보다 출력 전압이 낮으며, 입력 전압 및 출력 전압 간의 전압 차이가 작을 때 효율이 높은 레귤레이터로서, 입력 전원의 노이즈를 제거할 수 있다. LDO 레귤레이터는 출력 임피던스가 낮아 회로 내에 주극점(dominant pole)을 위치시킴으로써 회로를 안정화 시키는 기능도 할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, RU 보드는 하나 이상의 VRM(Voltage regulator module)들을 포함할 수 있다. VRM은 적정한 전압이 유지되도록 보장하기 위한 모듈을 의미할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, RU 보드는 하나 이상의 DFE(digital front end)들을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, RU 보드는 하나 이상의 FPGA(radio frequency programmable gain amplifier)들을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, RU 보드는 하나 이상의 IF(intermediate frequency) 처리부들을 포함할 수 있다.

도 4에 도시된 구성으로, 도 4에 도시된 부품들 중 일부 구성은 생략되거나 또는 더 많은 수의 부품들이 실장될 수 있다. 또한, 도 4에서는 언급되지 않았으나, RU 보드는 신호를 필터링하기 위한 RF 필터를 더 포함할 수 있다.

도 5는 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치의 RU 보드와 안테나 유닛(antenna unit) 간의 배치의 예를 도시한다.

일 실시 예에 따른, 전자 장치는, 모듈 타입(modular type)의 안테나를 포함할 수 있다. mmWave 주파수 대역을 위하여, 전자 장치에 실장되는 안테나 엘리멘트들의 개수가 증가함에 따라, 제작 공정에서의 조립 공정 및 양산 신뢰성이 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있다.

라미네이션(lamination)을 통한 접합 구조는 무게가 증가할수록 신뢰성 및 안정적인 성능의 확보가 어려운 문제가 있을 수 있다. 또한, 이러한 구조는 복잡한 SCM(Supply Chain Management)으로 인해 대량 양산에 불리한 문제가 있을 수 있다. 따라서, 대량 생산에 적합하고, 조립 간격에 강인한 성능 연결 구조가 요구될 수 있다. 아래의 실시 예들은 커플링 급전이 아니라 직접 연결(direct interconnection)을 통해 안테나와 RU 보드(즉, 제2 PCB)를 연결하기 위한 방안을 제안할 수 있다. 직접 연결을 위해, 그리드 어레이가 이용될 수 있다.

도 5를 참고하면, 일 실시 예들은 그리드 어레이(예: BGA)를 모듈화함으로써, 신뢰성을 확보하고, 디자인 자유도 및 성능을 높임과 동시에 가격 측면에서 유리한 접합 구조를 제안할 수 있다. 이하의 설명에서는 모듈화되는 그리드 어레이를 설명하기 위하여, 안테나 엘리멘트들이 실장되는 보드(이하, 안테나 보드)는 하나의 안테나 유닛으로 지칭하여 서술된다. 즉, 복수의 안테나 엘리멘트들이 안테나 보드에 실장될 수 있고, 안테나 보드에 실장되는 복수의 안테나 엘리멘트들은 하나의 안테나 유닛으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 8 x 8 배치를 가정하면, 하나의 유닛은 64개의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, RU 보드(510)는 16개의 안테나 유닛들을 포함할 수 있다. 여기서, 안테나 유닛(520)은 64개의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 예에 기초하면, 4개의 안테나 유닛들은 하나의 어레이 안테나에 대응하고, 1T1R(1-transmit 1-receive)에 대응할 수 있다. RU 보드는 4T4R의 어레이 구조를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, RU 보드는 안테나 유닛에 대응하는 안테나 보드 별 그리드 어레이 모듈(530)을 포함할 수 있다. 도 5에는 도시되지 않았으나, 각 안테나 보드는 하나의 그리드 어레이 모듈(530)(예: BGA 모듈)과 결합될 수 있다. 그리드 어레이 모듈(530)은 메인 PCB에 대응하는 RU 보드와 결합될 수 있다.

실시 예도 5에서 전술된 바와 같이, 라미네이션(lamination) 또는 본딩 시트(boding sheet)로 구성되는 커플링 결합은 양산 신뢰성 및 높은 성능을 제공하기에 충분하지 않은 문제가 있을 수 있다. 이하, 도 6 및 도 7을 통해, 커플링 급전이 아니라 직접 연결(direct interconnection)을 통해 안테나와 RU 보드를 연결하기 위한 방안이 설명된다.

도 6은 다양한 실시 예들에 따른, PCB들의 연결 구조를 도시한다.일 실시 예에 따르면, 전자 장치는 안테나(611)를 포함하는 제1 PCB(610)(예: 안테나 보드), 제2 PCB(650)과 제1 PCB(610)을 연결하기 위한 접합 유닛들(620, 630, 640), 제2 PCB(650)(예: RU 보드 또는 메인 모드), 제2 PCB(650) 및 제3 PCB(670) 사이에 위치하는 접합 유닛(661, 662, 663, 664) 및 RF(radio frequency) 신호를 생성 또는 처리할 수 있는 제3 PCB(670)를 포함할 수 있다. 다른 PCB들과 구분하기 위해 제3 PCB(670)가 '스위치 다이'로 명명될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제3 PCB는 RFA의 패키지 보드 또는 RFIC(radio frequency integrated circuit)의 일부일 수 있다. 예를 들어, RFA의 패키지 보드 또는 RFIC는 제2 PCB(650) 및 제3 PCB(670)에 기초하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 한 개의 RFIC 상에는 복수의 안테나들(예: 16개)을 포함하는 한 개의 안테나 어레이가 연결될 수 있다.

제1 PCB(610) 및 제2 PCB(650)은 내부에 회로가 형성되어 있는 기판일 수 있다. 제1 PCB(610) 및 제2 PCB(650)은 설계된 회로에 기반하여 각 회로 부품을 연결(또는, 접속)하기 위한 회로를 기판의 표면 또는 내부에 형성할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제1 PCB(610) 및 제2 PCB(650)은 적어도 하나의 기판이 적층되어 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 PCB(610)은 안테나(611)와 각 회로부품을 접속하기 위한 회로 배선만을 구성할 수 있다. 예를 들어, 제2 PCB(650)은 RF 소자와 각 회로부품을 접속하기 위한 회로배선만을 구성할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제1 PCB(610)에는 적어도 하나의 안테나(611)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 안테나(611)는 패치(patch) 안테나일 수 있다. 패치 안테나는 회로 기판 위에 특정한 금속 형상을 형성시키는 방법을 통해 형성될 수 있고, 제1 PCB(610)의 상단면에 금속 형상을 형성하여 안테나(611)를 구성할 수 있다

제2 PCB(650)은 전술된 제3 PCB(670)와 다른 회로부품 간의 회로 배선을 위한 기판일 수 있다. 제2 PCB(650)은 이 복수의 기판들이 적층되어 구성될 수 있다.

제2 PCB(650)의 상단면은 제1 PCB(610) 하단면에 다양한 방법으로 결합될 수 있고, 도 6은 접합 유닛을 통해 제1 PCB(610) 및 제2 PCB(650)을 연결하는 방법을 도시한다. 예를 들어, 접합 유닛은 매칭들(620, 640)(또는, 범프) 및 볼(630)을 포함할 수 있다.

안테나(611) 또는 다른 회로 부품들과 제3 PCB(670)의 RF 소자가 전기적으로 연결되기 위해서는 제1 PCB(610) 및 제2 PCB(650)은 전기적으로 연결되어야 한다. 예를 들어, 제1 PCB(610)의 하단면에 그리드 어레이(grid array)를 형성시켜 제1 PCB(610) 및 제2 PCB(650)이 그리드 어레이를 통해 전기적으로 연결되도록 할 수 있다. 예를 들어, 그리드 어레이는 LGA(land grid array) 또는 BGA(ball grid array)일 수 있다. LGA는 기판의 하단면에 칩 전극을 어레이 형태로 배치한 방식으로서 리드의 인덕턴스가 작기 때문에 고속의 처리속도를 요구하는 모듈에 적합한 방식일 수 있다. BGA는 기판의 하단면에 납땜을 어레이 형태로 배치하는 방식으로 다수의 핀이 요구되는 모듈에 적합한 방식일 수 있다.

도시되지는 않았으나, 제2 PCB(650)의 하단면에는 복수의 커패시터들이 배치될 수 있다. 커패시터들을 통해 제2 PCB(650)의 내부 회로에서 발생하는 노이즈가 제거됨으로써 회로의 안정성이 확보될 수 있다. 예를 들어, 커패시터가 기판 상에 배치되므로, 커패시터는 SMD(surface mount device) 타입의 커패시터일 수 있다.

제2 PCB(650)의 하단면에 결합되는 제3 PCB(670)의 RF 소자는 무선 통신용 고주파 칩일 수 있고, 능동 소자 및 수동 소자를 사용함으로써 하나의 반도체 칩 위에 RF 회로가 구현된 RFIC 칩을 포함할 수 있다. RF 소자는 증폭기, 트랜스미터(transmitter), 리시버(receiver), 및 신디사이저(synthesizer) 등을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, RF 소자의 트랜스미터에 의해 생성된 RF 전송 신호가 제1 범프(bump)(661) 및/또는 제1 볼(663)을 통해 제2 PCB(650)으로 전송될 수 있다. 트랜스미터는 안테나(611)를 통해 방사될 RF 전송 신호를 생성하는 회로를 포함할 수 있다. RF 소자의 리시버는 제2 범프(662) 및/또는 제2 볼(664)을 통해 제2 PCB(650)으로부터 RF 수신 신호를 수신할 수 있다.

도 7은 다양한 실시 예들에 따른, 따른 에어(air) 기반 급전 구조를 포함하는 전자 장치의 적층 구조의 예를 도시한다.

도 7을 참고하면, 전자 장치는 안테나부(710)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나부(710)는 in-case FPCB 안테나일 수 있다. 안테나부(710)는 메인 방사체(711)과 커버에 형성되는 제2 방사체(712)를 포함할 수 있다. 안테나부(710)는 커버를 지지하기 위한 금속 기둥(715)을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 in-case FPCB는 안테나부(710)에 대한 일 실시 예일뿐, 개시된 실시 예로 안테나부(710)가 한정되지 않는다. 예를 들어, 전자 장치의 안테나부는 메인 방사체(711)만을 포함할 수도 있다.

전자 장치는 안테나 보드(720)를 포함할 수 있다. 안테나 보드(720)는 안테나 엘리멘트들이 실장되는 PCB로서, 제1 PCB로 지칭될 수 있다. 제1 PCB(720)는 복수의 층들을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 PCB의 가장 높은 층(즉, 제1 층)에는 메인 방사체(711)가 배치될 수 있다. 도 7에서는 단면으로 도시되었으나, 제1 PCB의 제1 층에는 하나의 안테나 엘리멘트(예: 메인 방사체(711))만 실장되는 것이 아니라 복수의 안테나 엘리멘트들이 실장될 수도 있다. 이러한 복수의 안테나 엘리멘트들은 도 4에 언급된 바와 같이 안테나 유닛으로 지칭될 수 있다. 제1 PCB는 복수의 층들을 통과하여 신호를 전달하도록 구성된 급전층들을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 도 7을 참조하여 전술된 안테나부(710) 및 안테나 보드(720)는 도 6을 참조하여 전술된 제1 PCB(610)에 포함될 수 있다.

안테나 보드(720)와 제2 PCB(750) 사이에는 그리드 어레이와 같은 접합 유닛(connecting unit)이 배치될 수 있다. 직접 접촉(contact)을 통해 신호가 전달될 수 있다. 'G'는 그라운드 경로를 의미하고, 'S'는 신호 경로를 의미한다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 보드(720)는 그리드 어레이(730)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 그리드 어레이(730)는 BGA일 수 있다. BGA인 그리드 어레이(730)는 안테나 보드(720)와 결합될 수 있다. BGA인 그리드 어레이(730)는 복수의 볼들(731, 732, 733, 734)을 포함할 수 있다. 복수의 볼들 중 일부(예: 볼(731), 볼(733), 볼(734))는 제1 PCB 및 제2 PCB(즉, RU 보드에 대응함)의 사이에 위치하여 제1 PCB 및 제2 PCB를 결합하도록 구성될 수 있다. 볼(731), 볼(733) 및 볼(734)의 각각은 그라운드 경로로 기능할 수 있다. 복수의 볼들 중 일부(예: 볼(732))는 안테나 보드(720)와 제2 PCB(750) 사이의 RF 신호 전달을 위한 신호 선의 역할을 수행하도록 구성될 수 있다. 일 측면에 따르면, BGA인 그리드 어레이(730)는 볼 뿐만 아니라 볼과 결합하는 하나 이상의 범프(bump)를 더 포함할 수 있다. 범프는 제1 PCB 및/또는 제2 PCB에 위치할 수 있다.

볼의 부피로 인해 안테나 보드(720)와 제2 PCB(750) 사이에 간격이 존재하게 되고, 이에 따라 안테나 보드(720)와 제2 PCB(750) 간 간격으로 인해 볼과 볼 사이에는 공기 캐비티(air cavity)가 형성될 수 있다. 에어 캐비티로 인해, 유전체 손실이 없을 수 있다. 전술된 구조에 따르면, 안테나 보드와 가까운 위치뿐만 아니라 공기층에서도 급전선이 형성됨으로써, 급전 손실이 감소할 수 있다. 이하에서, 급전선이 공기층에 형성되는 배치 구조가 에어 기반 급전 구조로 지칭될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 급전선(740)은 제2 PCB(750)의 제일 위층에 형성될 수 있다. 급전선(740)은 안테나 보드(720)와 그리드 어레이의 접촉 요소인 볼(732)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 달리, 다른 일 실시 예에 따르면, 급전선은 안테나 보드(720)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 급전선은 안테나 보드(720)의 가장 아래층에 배치될 수 있다. 급전선은 그리드 어레이의 접촉 요소인 볼을 통해 제2 PCB(750)와 전기적으로 연결될 수 있다.

또 다른 실시 예에 따르면, 일부 급전선은 안테나 보드(720)의 가장 아래층에 형성되고, 다른 일부 급전선은 제2 PCB(750)의 가장 윗층에 형성될 수 있다. 제2 PCB(750)에 형성된 급전선과 안테나 보드(720)에 형성된 급전선은 그리드 어레이의 접촉 요소인 볼을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 도 7을 참조하여 전술된 제2 PCB(750)는 도 6을 참조하여 전술된 제2 PCB(650)에 대응할 수 있다.

제2 PCB(750)는 그리드 어레이(760)를 통해 RFA(770)과 연결될 수 있다. RFA(770)는 RF 신호 처리를 위한 복수의 구성 요소들을 포함할 수 있다. RFA(770)는 패키지 보드에 RFIC가 배치된 형태로 구현될 수 있다. RF 신호 처리를 위한 복수의 구성 요소들은 빔포밍을 위한 구성요소(component)로써, 위상 변환기, 전력 증폭기, 믹서를 포함할 수 있다. 각 안테나 보드에 대응하여 복수의 신호들을 처리하기 위해, RFIC는 복수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 각 RF 체인은 적어도 하나의 안테나 엘리멘트에 대응하는 구성요소들을 포함할 수 있다. 여기서, RFA(770)의 패키지 보드는 제3 PCB(예: 도 6의 제3 PCB(670))로 지칭될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 다르게, 패키지 보드 내에 RFIC가 위치하는 것이 아니라, RFIC가 패키지 보드의 다른 면에 배치될 수 있다. 즉, 제3 PCB의 일 면은 그리드 어레이를 통해 제2 PCB(750)과 결합되고, 제3 PCB의 다른 면은 RFIC와 결합될 수도 있다. 이러한 패키지 보드의 구조에서, RFIC로의 급전을 위해, 전술된 에어 기반 급전 구조가 이용될 수 있다.

도 7에서는 접합 유닛인 그리드 어레이의 예로써, BGA가 예시되었으나, 그리드 어레이에 대한 예들은 개시된 실시 예로 한정되지 않는다. BGA 뿐만 아니라, LGA(land grid array), PGA(pin grid array)와 같은, 다양한 형태의 접합 유닛들이 이용될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 하나의 안테나(예: 도 6의 안테나(611))를 이용하여 RF 신호를 송수신하기 위한 방법으로서 시분할 이중 통신 방식(time division duplex: TDD)가 이용될 수 있다. TDD를 이용하기 위해서는 전송 피드라인 및 수신 피드라인 간의 분리가 요구된다. 전송 피드라인 및 수신 피드라인이 제대로 분리되지 않는 경우, RF 신호들 간의 간섭에 의해 무선 통신의 품질이 저하될 수 있다.

RF 신호들 간의 간섭을 감소시키기 위해, 전송 피드라인 및 수신 피드라인 간의 전기적 연결을 분리시키는 방식과, 전송 피드라인 및 수신 피드라인 간의 전기적 연결은 유지하면서 RF 신호의 전자기적 성질을 이용하는 방식이 있을 수 있다. 전송 피드라인 및 수신 피드라인 간의 전기적 연결을 분리시키는 방식은 전송 피드라인 및 수신 피드라인 사이에 배치되는 추가의 TX-RX 스위치가 요구되며, TX-RX 스위치에 의한 손실(loss)이 추가될 수 있다. 이에 반하여, RF 신호의 전자기적 성질을 이용하는 방식은 기존의 피드라인의 구조를 변화시키지 않으므로 손실이 발생하지 않을 수 있다.

일 실시 예에 따르면, RF 신호의 전자기적 성질을 이용하는 방식은 RF 신호의 송수신을 위해 이용되는 주파수의 파장(λ)에 대한 전자기적 성질을 이용하는 방식일 수 있다. 예를 들어, 이용되는 주파수는 밀리미터파(mmWave)(예: 28GHz)일 수 있다. 특정 주파수로 진행하는 RF 신호는 특정 주파수의 파장의 1/4의 거리(또는, 90도(degree)의 위상에 대응하는 거리)를 진행한 경우, 해당 거리에 대한 임피던스가 무한 대에 가까워지면서 RF 신호가 흐르지 못하는 오픈(open) 상태가 될 수 있다.

예를 들어, RF 전송 신호를 전송 피드라인을 통해 전송하고자 하는 경우(즉, TX 모드), 수신 피드라인을 RF 신호에 대해 오픈 상태로 변경시킨다면, 수신 피드라인에 의한 간섭을 제거할 수 있다. 반대로, RF 수신 신호를 수신 피드라인을 통해 수신하고자 하는 경우(즉, RX 모드), 전송 피드라인을 RF 신호에 대해 오픈 상태로 변경시킨다면, 전송 피드라인에 의한 간섭을 제거할 수 있다.

아래에서 도 8 내지 도 11을 참조하여 RF 신호의 전자기적 성질을 이용하여 피드라인들 간의 간섭을 감소시킬 수 있는 PCB들의 구조에 대해 상세히 설명된다.

도 8은 다양한 실시 예들에 따른, 제3 PCB, 접합 유닛들, 및 제2 PCB에 의해 형성되는 안테나 전송 경로 및 안테나 수신 경로를 도시한다.

일 실시 예에 따르면, 도 6을 참조하여 전술된 제3 PCB(670)는, 트랜스미터(810)에 연결된 제1 부분 전송 경로(820) 및 제1 부분 전송 경로(820)와 병렬로 연결된 전송 스위치(821)를 포함하고, 리시버(840)에 연결된 제1 부분 수신 경로(850) 및 제1 부분 수신 경로(850)와 병렬로 연결된 수신 스위치(851)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전송 스위치(821) 및 수신 스위치(851)는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)에 기초하여 구현될 수 있고, 기재된 실시 예로 한정되지 않는다. 제3 PCB(670) 내에서 제1 부분 전송 경로(820) 및 제1 부분 수신 경로(850)는 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제1 부분 전송 경로(820)는 제1 TRL(transmission line)(822) 및 제1 비아(via)(823)를 포함하고, 전송 스위치(821)의 제1 단(end)은 제1 부분 전송 경로(820)와 병렬로 연결되고, 제2 단은 접지(ground)와 연결될 수 있다. 제1 수신 경로(850)는 제3 TRL(852) 및 제3 비아(853)를 포함하고, 수신 스위치(851)의 제1 단은 제1 부분 수신 경로(850)와 병렬로 연결되고, 제2 단은 접지와 연결될 수 있다.

예를 들어, 제1 부분 전송 경로(820)는 제1 범프(661) 및/또는 제1 볼(663)을 통해 도 6을 참조하여 전술된 제2 PCB(650)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분 수신 경로(850)는 제2 범프(662) 및/또는 제2 볼(664)을 통해 제2 PCB기판(650)과 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제2 PCB(650)은 제1 범프(661)와 연결되는 제2 부분 전송 경로(830) 및 제2 범프(662)와 연결되는 제2 부분 수신 경로(860)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 제2 PCB(650)은 제2 부분 전송 경로(830) 및 제2 부분 수신 경로(860)를 병렬적으로 연결하는 공통 경로(870)를 더 포함할 수 있다. 공통 경로(870)은 제2 부분 전송 경로(830) 및 제2 부분 수신 경로(860)를 하나의 경로로 병합할 수 있다. 공통 경로(870)는 접합 유닛들(630, 640)를 통해 제1 PCB(예: 도 6의 제1 PCB(610))의 안테나(예: 도 6의 안테나(611))와 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제2 부분 전송 경로(830)는 제2 비아(831) 및 제2 TRL(832)를 포함할 수 있다. 제2 수신 경로(860)는 제4 비아(861) 및 제4 TRL(862)를 포함할 수 있다. 공통 경로(870)는 제2 TRL(832) 및 제4 TRL(862)를 병렬적으로 연결할 수 있다.

도 9a는 다양한 실시 예들에 따른, 전송 모드에서의 안테나 스위치들의 동작을 도시한다.

도 1 내지 도 8을 참조하여 전술된 전자 장치가 특정 안테나의 동작을 전송 모드로 동작시키기 위해, 제1 부분 전송 경로(820)와 병렬로 연결된 전송 스위치(821)가 열리고, 제1 부분 수신 경로(850)와 병렬로 연결된 수신 스위치(851)가 닫힐 수 있다. 수신 스위치(851)가 닫힌 경우, 제1 부분 수신 경로(850), 제2 범프(662), 제2 볼(664) 및 제2 부분 수신 경로(860)를 통해 제1 경로가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 경로(910)의 길이는 RF 신호의 전송을 위해 사용되는 특정 주파수의 파장의 1/4의 거리에 대응할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 수신 스위치(851)가 닫히고, 제1 경로(910)의 길이가 전송 주파수의 파장의 1/4의 거리에 대응하는 경우, 제1 경로(910)의 길이에 대한 특정 주파수의 파장의 성질에 의해 제1 경로(910)의 임피던스가 무한대로 나타날 수 있다. 제1 경로(910)의 임피던스가 무한대로 나타나는 경우, 제1 경로(910)가 열린 것으로 간주될 수 있다. 제1 경로(910)가 열린 경우, 전송 경로를 통해 전송되는 RF 신호와 수신 경로 간의 간섭이 발생하지 않을 수 있다. 전송 경로 및 수신 경로 간의 간섭이 발생하지 않으므로 RF 신호의 전송 품질이 향상될 수 있다.

도 9b는 다양한 실시 예들에 따른, 수신 모드에서의 안테나 스위치들의 동작을 도시한다.

도 1 내지 도 8을 참조하여 전술된 전자 장치가 특정 안테나의 동작을 수신 모드로 동작시키기 위해, 제1 부분 수신 경로(850)와 병렬로 연결된 수신 스위치(851)가 열리고, 제1 부분 전송 경로(820)와 병렬로 연결된 전송 스위치(821)가 닫힐 수 있다. 전송 스위치(821)가 닫힌 경우, 제1 부분 전송 경로(820), 제1 범프(661), 제1 볼(663) 및 제2 부분 전송 경로(830)를 통해 제1 경로가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 경로(920)의 길이는 RF 신호의 수신을 위해 사용되는 특정 주파수의 파장의 1/4의 거리에 대응할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 전송 스위치(821)가 닫히고, 제2 경로(920)의 길이가 수신 주파수의 파장의 1/4의 거리에 대응하는 경우, 제2 경로(920)의 길이에 대한 특정 주파수의 파장의 성질에 의해 제2 경로(920)의 임피던스가 무한대로 나타날 수 있다. 제2 경로(920)의 임피던스가 무한대로 나타나는 경우, 제2 경로(920)가 열린 것으로 간주될 수 있다. 제2 경로(920)가 열린 경우, 수신 경로를 통해 수신되는 RF 신호와 전송 경로 간의 간섭이 발생하지 않을 수 있다. 수신 경로 및 전송 경로 간의 간섭이 발생하지 않으므로 RF 신호의 수신 품질이 향상될 수 있다.

도 10은 다양한 실시 예들에 따른, PCB들 및 접합 유닛들의 단면도를 도시한다.

일 실시 예에 따르면, 전송 모드에서 트랜스미터(810)에 의해 생성된 RF 신호인 전송 신호는 제3 PCB(670) 내의 제1 부분 전송 경로(830)로 형성되는 경로(1010), 제1 볼(663), 제1 범프(661) 및 제2 비아(831)로 형성되는 경로(1020), 제2 PCB(650) 내의 제2 TRL(832)로 형성되는 경로(1030), 및 공통 경로(870) 및 접합 유닛들(620, 630, 640)로 형성되는 경로(1040)를 통해 제1 PCB(610)와 연결된 안테나(611)로 전송될 수 있다. 전송 신호가 경로들(1010, 1020, 1030, 1040)을 통해 전송되는 동안, 수신 스위치(851)가 닫힘에 따라 경로들(1010, 1020, 1030)에 대응하는 수신 경로의 일부 경로(예: 제1 경로(910))가 열린 것으로 간주될 수 있다. 경로들(1010, 1020, 1030)에 대응하는 수신 경로의 일부 경로의 위상 합은 90도일 수 있다. 수신 경로의 일부 경로가 열림에 따라, 전송 품질이 향상될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 수신 모드에서 안테나(611)를 통해 수신된 RF 신호는 경로들(1010, 1020, 1030, 1040)에 대응하는 수신 경로를 통해 수신기(840)로 전송될 수 있다. 수신 신호가 경로들(1010, 1020, 1030, 1040)에 대응하는 수신 경로를 통해 전송되는 동안, 전송 스위치(821)가 닫힘에 따라 경로들(1010, 1020, 1030)이 열린 것으로 간주될 수 있다. 경로들(1010, 1020, 1030)의 위상 합은 90도일 수 있다. 전송 경로의 일부 경로가 열림에 따라, 수신 품질이 향상될 수 있다.

도 11은 다양한 실시 예들에 따른, 전송 경로, 수신 경로 및 공통 경로의 개념도를 도시한다.

일 실시 예에 따르면, 전송 경로 및 수신 경로는 제1 구간(1110), 제2 구간(1120) 및 제3 구간(1130)으로 각각 구분되고, 공통 경로는 제4 구간(1140)으로 구분될 수 있다. 제1 구간(1110), 제2 구간(1120) 및 제3 구간(1130)에 대한 위상의 합은 90도일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 전송 경로는 제1 마이크로스트립(1111), 전송 비아 세트(1121), 전송 TRL(1131)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로스트립(1111)은 도 8의 제1 TRL(822)에 대응할 수 있고, 전송 비아 세트(1121)는 도 8의 제1 비아(823), 제1 볼(663), 제1 범프(661) 및 제2 비아(831)를 포함할 수 있고, 전송 TRL(1131)는 제2 TRL(832)에 대응할 수 있다. 전송 비아 세트(1121)의 적어도 하나의 요소(예: 제1 비아(823))에는 신호-접지(signal-ground)가 연결될 수 있고, 신호-접지를 이용하여 임피던스 매칭 및 위상이 조정될 수 있다. 전송 TRL(1131)의 폭(width) 및 길이(length) 중 적어도 하나를 조정함으로써 전송 임피던스 매칭이 조정될 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로스트립(1111)에 전송 스위치(예: 도 8의 전송 스위치(821))가 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 수신 경로는 제2 마이크로스트립(1112), 수신 비아 세트(1122), 수신 TRL(1132)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 마이크로스트립(1112)은 도 8의 제3 TRL(852)에 대응할 수 있고, 수신 비아 세트(1122)는 도 8의 제3 비아(853), 제2 볼(664), 제2 범프(662) 및 제4 비아(861)를 포함할 수 있고, 수신 TRL(1132)는 제4 TRL(862)에 대응할 수 있다. 수신 비아 세트(1122)의 적어도 하나의 요소(예: 제3 비아(853))에는 신호-접지가 연결될 수 있고, 신호-접지를 이용하여 임피던스 매칭 및 위상이 조정될 수 있다. 수신 TRL(1132)의 폭 및 길이 중 적어도 하나를 조정함으로써 수신 임피던스 매칭이 조정될 수 있다. 예를 들어, 제2 마이크로스트립(1112)에 수신 스위치(예: 도 8의 수신 스위치(851))가 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 공통 경로는 공통 TRL(1141), 연결 구조들(1142 및 1143)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공통 TRL(1141)은 도 8의 공통 경로(870)에 대응할 수 있고, 접합 유닛들(1142 및 1143)은 도 6의 접합 유닛들(630 및 640)에 대응할 수 있다. 공통 경로(1141) 및 접합 유닛들(1142 및 1143)의 적어도 하나의 폭 및 길이 중 적어도 하나를 조정함으로써 임피던스 매칭이 조정될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 안테나 모드가 수신 모드인 경우 전송 스위치가 닫힐 수 있고, 제1 구간(1110), 제2 구간(1120) 및 제3 구간(1130)에 대응하는 전송 경로의 임피던스가 무한대일 수 있다. 반대로, 안테나 모드가 전송 모드인 경우 수신 스위치가 닫힐 수 있고, 제1 구간(1110), 제2 구간(1120) 및 제3 구간(1130)에 대응하는 수신 경로의 임피던스가 무한대일 수 있다.

도 12는 본 개시의 실시 예들에 따른 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다.

일 실시 예에 따른, 전자 장치(1210)는, 도 1의 기지국(110) 혹은 단말(120) 중 하나일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(1210)는 mmWave 통신(예: 3GPP의 Frequency Range 2)을 지원하는 기지국 장비일 수 있다. 전자 장치(1210)는 도 1 내지 도 11을 통해 전술된 안테나 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1210)는 에어 기반 급전 구조를 갖는 RF 장비를 포함할 수 있다. 전자 장치(1210)는 '무선 통신 장치'로 명명될 수 있다.

도 12를 참고하면, 전자 장치(1210)의 예시적인 기능적 구성이 도시된다. 전자 장치(1210)은 안테나부(1211), 전원 인터페이스부(1212), 및 RF 처리부(1213), 제어부(1214)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 안테나부(1211)는 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 안테나는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 안테나는 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나는 상향 변환된 신호를 무선 채널 상에서 방사하거나 다른 장치가 방사한 신호를 획득할 수 있다. 각 안테나는 안테나 엘리멘트 또는 안테나 소자로 지칭될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 안테나부(1211)는 복수의 안테나 엘리멘트들이 열(array)을 이루는 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 안테나부(1211)는 RF 신호선들을 통해 전원 인터페이스부(1212)와 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나부(1211)는 다수의 안테나 엘리멘트들을 포함하는 PCB에 실장될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나부(1211)는 FPCB 상에 실장될 수 있다. 안테나부(1211)는 수신된 신호를 전원 인터페이스부(1212)에 제공하거나 전원 인터페이스부(1212)로부터 제공된 신호를 공기 중으로 방사할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 전원 인터페이스부(1212)는 모듈 및 부품들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 인터페이스부(1212)는 하나 이상의 IF들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 인터페이스부(1212)는, 하나 이상의 LO들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 인터페이스부(1212)는 하나 이상의 LDO 들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 인터페이스부(1212)는 하나 이상의 DC/DC 컨버터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 인터페이스부(1212)는 하나 이상의 DFE들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 인터페이스부(1212)는 하나 이상의 FPGA들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 인터페이스부(1212)는 하나 이상의 커넥터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 인터페이스부(1212)는 파워 서플라이를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 전원 인터페이스부(1212)는 하나 이상의 안테나 모듈들을 위한 실장하기 위한 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 인터페이스부(1212)는 MIMO 통신을 지원하기 위해, 복수의 안테나 모듈들을 포함할 수 있다. 안테나부(1211)에 따른 안테나 모듈이 해당 영역에 실장될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 전원 인터페이스부(1212)는 필터를 포함할 수 있다. 필터는 원하는 주파수의 신호를 전달하기 위해, 필터링을 수행할 수 있다. 전원 인터페이스부(1212)는 필터를 포함할 수 있다. 필터는 공진(resonance)를 형성함으로써 주파수를 선택적으로 식별하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 전원 인터페이스부(1212)는 대역 통과 필터(band pass filter), 저역 통과 필터(low pass filter), 고역 통과 필터(high pass filter), 또는 대역 제거 필터(band reject filter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 전원 인터페이스부(1212)는 전송을 위한 주파수 대역 또는 수신을 위한 주파수 대역의 신호를 얻기 위한 RF 회로들을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 전원 인터페이스부(1212)는 안테나부(1211)와 RF 처리부(1213)를 전기적으로 연결할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, RF 처리부(1213)는 복수의 RF 처리 체인들을 포함할 수 있다. RF 체인은 복수의 RF 소자들을 포함할 수 있다. RF 소자들은 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, RF 처리 체인은 RFIC를 의미할 수 있다. 예를 들어, RF 처리부(1213)는 기저대역(base band)의 디지털 전송 신호를 전송 주파수로 상향 변환하는 상향 컨버터(up converter)와, 상향 변환된 디지털 전송 신호를 아날로그 RF 전송 신호로 변환하는 DAC(digital-to-analog converter)를 포함할 수 있다. 상향 컨버터와 DAC는 전송 경로의 일부를 형성한다. 전송 경로는 전력 증폭기(power amplifier: PA) 또는 커플러(coupler)(또는 결합기(combiner))를 더 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, RF 처리부(1213)는 아날로그RF 수신 신호를 디지털 수신 신호로 변환하는 ADC(analog-to-digital converter)와 디지털 수신 신호를 기저대역의 디지털 수신 신호로 변환하는 하향 컨버터(down converter)를 포함할 수 있다. ADC와 하향 컨버터는 수신경로의 일부를 형성한다. 수신 경로는 저전력 증폭기(low-noise amplifier: LNA) 또는 커플러(coupler)(또는 분배기(divider))를 더 포함할 수 있다. RF 처리부의 RF 부품들은 PCB에 구현될 수 있다. 기지국(1210)은 안테나 부(1211)-전원 인터페이스부(1212)-RF 처리부(1213) 순으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 안테나들, 전원 인터페이스부의 RF 부품들, 및 RFIC들은 별도의 PCB 상에서 구현될 수 있고, PCB와 PCB 사이에 필터들이 반복적으로 체결되어 복수의 층들(layers)을 형성할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제어부(1214)는 전자 장치(1210)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 제어부 (1214)은 통신을 수행하기 위한 다양한 모듈들을 포함할 수 있다. 제어부(1214)는 모뎀(modem)과 같은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 제어부(1214)는 디지털 신호 처리(digital signal processing)을 위한 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1214)는 모뎀을 포함할 수 있다. 데이터 전송 시, 제어부(1214)은 전송 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 예를 들어, 데이터 수신 시, 제어부(1214)은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 제어부(1214)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다.

도 12을 참조하여 도 1내지 11을 참조하여 전술된 안테나 구조가 활용될 수 있는 장비로서, 전자 장치(1210)의 기능적 구성이 설명되었다. 도 12에 도시된 전자 장치(1210)는 도 1 내지 도 11을 참조하여 전술된 다양한 실시 예들에 따른 RF 필터 구조의 활용을 위한 예시적인 구성일 뿐이고, 전자 장치(1210)에 대한 기재된 실시예로 도 1내지 10을 참조하여 전술된 안테나 구조가 한정되지 않는다.

도 13은 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치의 안테나 스위치들을 제어하는 방법의 흐름도이다.

일 실시 예에 따르면, 아래의 동작들 1310 내지 1370은 도 1 내지 도 11을 참조하여 전술된 전자 장치 또는 도 12의 전자 장치(1210)의 프로세서(예: 도 12의 제어부(1214))에 의해 수행될 수 있다.

동작 1310에서, 프로세서는 안테나가 동작하는 안테나 모드를 결정할 수 있다. 예를 들어, 안테나 모드는 전송 모드 또는 수신 모드일 수 있다. 전송 모드 또는 수신 모드는 TDD에 기초하여 결정될 수 있다.

동작들 1320 및 1325에서, 프로세서는 결정된 안테나 모드가 전송 모드인지 또는 수신 모드인지 여부를 결정할 수 있다. 동작 1320이 먼저 수행되는 것으로 도시되었으나, 실시 예에 따라 동작 1325이 먼저 수행되고, 이 후에 동작 1320이 수행될 수 있다.

동작 1330에서, 프로세서는 안테나 모드가 전송 모드인 경우, 수신 스위치(예: 도 8의 수신 스위치(851))를 닫을 수 있다. 수신 스위치가 닫힌 경우, 수신 경로(예: 도 9a의 제1 경로(910))가 열린 것으로 나타날 수 있다. 수신 경로가 열린 것으로 나타남으로써 전송 경로(예: 도 9b의 제2 경로(920))를 통해 전송되는 RF 신호와 수신 경로 간의 간섭이 발생하지 않을 수 있다. 전송 경로 및 수신 경로 간의 간섭이 발생하지 않으므로 RF 신호의 전송 품질이 향상될 수 있다.

동작 1340에서, 프로세서는 RF 신호의 전송이 종료된 경우, 수신 스위치를 열 수 있다.

동작 1360에서, 프로세서는 안테나 모드가 수신 모드인 경우, 전송 스위치(예: 도 8의 전송 스위치(821))를 닫을 수 있다. 전송 스위치가 닫힌 경우, 전송 경로(예: 도 9b의 제2 경로(920))가 열린 것으로 나타날 수 있다. 전송 경로가 열린 것으로 나타남으로써 수신 경로(예: 도 9a의 제1 경로(910))를 통해 수신되는 RF 신호와 전송 경로 간의 간섭이 발생하지 않을 수 있다. 전송 경로 및 수신 경로 간의 간섭이 발생하지 않으므로 RF 신호의 수신 품질이 향상될 수 있다.

동작 1340에서, 프로세서는 RF 신호의 수신이 종료된 경우, 전송 스위치를 열 수 있다.

일 실시 예에 따른, 전자 장치(예: 도 1의 기지국(110) 또는 도 12의 전자 장치(1210))는, 제1 부분 전송 경로(예: 도 8의 제1 부분 전송 경로(820)) 및 제1 부분 수신 경로(예: 도 8의 제1 부분 수신 경로(850))를 포함하는 스위치 다이(예: 도 6의 제3 PCB(670) 또는 도 7의 RFA(770)) - 제1 부분 전송 경로에 전송 스위치(예: 도 8의 전송 스위치(821))가 병렬로 연결되고, 제1 부분 수신 경로에 수신 스위치(예: 도 8의 수신 스위치(851))가 병렬로 연결됨 -, 제1 부분 전송 경로와 연결되는 제1 접합 유닛(예: 도 6의 제1 범프(661) 및 제1 볼(663)) 및 제2 부분 전송 경로와 연결되는 제2 접합 유닛(예: 도 6의 제2 범프(662) 및 제2 볼(664)), 및 제1 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 전송 경로(예: 도 8의 제2 부분 전송 경로(830)) 및 제2 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 수신 경로(예: 도 8의 제2 부분 수신 경로(860))를 포함하는 RU 보드(예: 도 6의 제2 PCB(650))을 포함하고, 제1 부분 전송 경로, 제1 접합 유닛, 및 제2 부분 전송 경로를 통해 형성되는 전송 경로(예: 도 9b의 제2 경로(920))의 길이는 RF 전송 신호의 전송을 위해 이용되는 주파수의 파장(λ)에 기초하여 결정될 수 있다.

일 실시 예에 따른, 스위치 다이는 안테나(예: 도 6의 안테나(611))를 통해 방사될 RF 전송 신호를 생성하는 회로(예: 도 8의 트랜스미터(810))를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른, RU 보드는 제2 부분 전송 경로 및 제2 부분 수신 경로가 병합되는 공통 경로(예: 도 3의 공통 경로(370))를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른, 전자 장치는 공통 경로에 연결되는 안테나를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른, 전자 장치는 공통 경로 및 안테나를 연결하기 위한 접합 유닛(예: 도 6의 접합 유닛들(620, 630, 640))를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른, 안테나는 패치 안테나일 수 있다.

일 실시 예에 따른, 전송 경로의 길이는 RF 전송 신호의 전송을 위해 이용되는 주파수의 파장의 1/4일 수 있다.

일 실시 예에 따른, 전자 장치를 통해 RF 전송 신호가 전송되는 경우, 수신 스위치가 닫힘으로써 접지와 제1 부분 수신 경로가 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따른, 제1 부분 수신 경로, 제2 접합 유닛, 및 제2 부분 수신 경로를 통해 형성되는 수신 경로(예: 도 9a의 제1 경로(910))의 길이는 RF 수신 신호의 수신을 위해 이용되는 파장(λ)에 기초하여 결정될 수 있다.

일 실시 예에 따른, 전자 장치를 통해 RF 수신 신호가 수신되는 경우, 전송 스위치가 닫힘으로써 접지와 제1 부분 전송 경로가 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따른, 제1 부분 전송 경로는, 제1 TRL(예: 도 8의 제1 TRL(822)) 및 제1 비아(예: 도 8의 제1 비아(823))를 포함하고, 전송 스위치는 제1 TRL과 병렬로 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따른, 제2 부분 전송 경로는, 제2 TRL(예: 도 8의 제2 TRL(832)) 및 제2 비아(예: 도 8의 제2 비아(831))를 포함하고, 제1 비아 및 제2 비아는 제1 접합 유닛을 통해 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따른, 단말과 통신하기 위한 무선 통신 장치(예: 도 1의 기지국)는, 복수의 안테나들을 포함하는 안테나부(예: 도 12의 안테나부(1211), 안테나부를 통해 신호를 송수신하는 전원 인터페이스부(예: 도 12의 전원 인터페이스부(1212), 전원 인터페이스와 연결되어 신호를 처리하는 RF 처리부(예: 도 12의 RF 처리부(1213), 및 무선 통신 장치의 동작을 제어하는 제어부(예: 도 13의 제어부(1214))를 포함하고, RF 처리부는, 제1 부분 전송 경로(예: 도 8의 제1 부분 전송 경로(820)) 및 제1 부분 수신 경로(예: 도 8의 제1 부분 수신 경로(850))를 포함하는 스위치 다이(예: 도 6의 제2 PCB(670)) - 제1 부분 전송 경로에 전송 스위치(예: 도 8의 전송 스위치(821))가 병렬로 연결되고, 제1 부분 수신 경로에 수신 스위치(예: 도 8의 수신 스위치(851))가 병렬로 연결됨 -, 제1 부분 전송 경로와 연결되는 제1 접합 유닛(예: 도 6의 접합 유닛들(661, 663)) 및 제2 부분 전송 경로와 연결되는 제2 접합 유닛(예: 도 6의 접합 유닛들(662, 664)), 및 제1 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 전송 경로(예: 도 8의 제2 부분 전송 경로(830)) 및 제2 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 수신 경로(예: 도 8의 제2 부분 수신 경로(860))를 포함하는 RU 보드(예: 도 6의 제2 PCB(650))을 포함하고, 제1 부분 전송 경로, 제1 접합 유닛, 및 제2 부분 전송 경로를 통해 형성되는 전송 경로(예: 도 9b의 제2 경로(920))의 길이는 RF 전송 신호의 전송을 위해 이용되는 주파수의 파장(λ)에 기초하여 결정될 수 있다.

일 실시 예에 따른, RU 보드는 제2 부분 전송 경로 및 제2 부분 수신 경로가 병합되는 공통 경로(예: 도 3의 공통 경로(370))를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른, 무선 통신 장치는 공통 경로 및 안테나부를 연결하기 위한 접합 유닛(예: 도 6의 접합 유닛들(620, 630, 640))를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른, 전송 경로의 길이는 파장의 1/4일 수 있다.

일 실시 예에 따른, 무선 통신 장치를 통해 RF 전송 신호가 전송되는 경우, 수신 스위치가 닫힘으로써 접지와 제1 부분 수신 경로가 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따른, 무선 통신 장치를 통해 RF 수신 신호가 수신되는 경우, 전송 스위치가 닫힘으로써 접지와 제1 부분 전송 경로가 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따른, 전자 장치(예: 도 1의 기지국(110) 또는 도 12의 전자 장치(1210))에 의해 수행되는, 안테나 스위치 제어 방법은, 전자 장치의 안테나(예: 도 6의 안테나(611))가 동작하는 안테나 모드를 결정하는 동작(예: 도 13의 동작 1310), 및 결정된 안테나 모드에 기초하여 안테나와 연결된 안테나 스위치를 제어하는 동작(예: 도 13의 동작 1330 또는 동작 1360) - 안테나 스위치는 전송 스위치(예: 도 8의 전송 스위치(821)) 및 수신 스위치(예: 도 8의 수신 스위치(851))를 포함함 -,을 포함하고, 전자 장치는, 제1 부분 전송 경로(예: 도 8의 제1 부분 전송 경로(820)) 및 제1 부분 수신 경로(예: 도 8의 제1 부분 수신 경로(850))를 포함하는 스위치 다이(예: 도 6의 제3 PCB(670)) - 제1 부분 전송 경로에 전송 스위치(예: 도 8의 전송 스위치(821))가 병렬로 연결되고, 제1 부분 수신 경로에 수신 스위치(예: 도 8의 수신 스위치(851))가 병렬로 연결됨 -, 제1 부분 전송 경로와 연결되는 제1 접합 유닛(예: 도 6의 접합 유닛들(661, 663)) 및 제2 부분 전송 경로와 연결되는 제2 접합 유닛(예: 도 6의 접합 유닛들(662, 664)), 및 제1 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 전송 경로(예: 도 8의 제2 부분 전송 경로(830)) 및 제2 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 수신 경로(예: 도 8의 제2 부분 수신 경로(860))를 포함하는 RU 보드(예: 도 6의 제2 PCB(650))을 포함하고, 제1 부분 전송 경로, 제1 접합 유닛, 및 제2 부분 전송 경로를 통해 형성되는 전송 경로(예: 도 9b의 제2 경로(920))의 길이는 RF 전송 신호의 전송을 위해 이용되는 주파수의 파장(λ)에 기초하여 결정될 수 있다.

이상에서 설명된 실시 예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시 예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

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

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims

전자 장치는,
제1 부분 전송 경로 및 제1 부분 수신 경로를 포함하는 스위치 다이(die) - 상기 제1 부분 전송 경로에 전송 스위치가 병렬로 연결되고, 상기 제1 부분 수신 경로에 수신 스위치가 병렬로 연결됨 -;
상기 제1 부분 전송 경로와 연결되는 제1 접합 유닛 및 상기 제2 부분 전송 경로와 연결되는 제2 접합 유닛; 및
상기 제1 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 전송 경로 및 상기 제2 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 수신 경로를 포함하는 RU(radio unit) 보드
를 포함하고,
상기 제1 부분 전송 경로, 상기 제1 접합 유닛, 및 상기 제2 부분 전송 경로를 통해 형성되는 전송 경로의 길이는 RF(radio frequency) 전송 신호의 전송을 위해 이용되는 주파수의 파장(λ)에 기초하여 결정되는,
전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 스위치 다이는,
안테나를 통해 방사될 상기 RF 전송 신호를 생성하는 회로
를 더 포함하는,
전자 장치.
제2항에 있어서,
상기 RU 보드는,
상기 제2 부분 전송 경로 및 상기 제2 부분 수신 경로가 병합되는 공통 경로
를 더 포함하는,
전자 장치.
제3항에 있어서,
상기 공통 경로에 연결되는 안테나
를 더 포함하는,
전자 장치.
제4항에 있어서,
상기 공통 경로 및 상기 안테나를 연결하기 위한 접합 유닛
을 더 포함하는,
전자 장치.
제4항에 있어서,
상기 안테나는 패치 안테나인,
전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 전송 경로의 길이는 상기 파장의 1/4인,
전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 전자 장치를 통해 상기 RF 전송 신호가 전송되는 경우, 상기 수신 스위치가 닫힘으로써 접지와 상기 제1 부분 수신 경로가 연결되는,
전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분 수신 경로, 상기 제2 접합 유닛, 및 상기 제2 부분 수신 경로를 통해 형성되는 수신 경로의 길이는 RF 수신 신호의 수신을 위해 이용되는 파장(λ)에 기초하여 결정되는,
전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 전자 장치를 통해 RF 수신 신호가 수신되는 경우, 상기 전송 스위치가 닫힘으로써 접지와 상기 제1 부분 전송 경로가 연결되는,
전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분 전송 경로는,
제1 TRL(transmission line) 및 제1 비아(via)
를 포함하고,
상기 전송 스위치는 상기 제1 TRL과 병렬로 연결되는,
전자 장치.
제11항에 있어서,
상기 제2 부분 전송 경로는,
제2 TRL 및 제2 비아
를 포함하고,
상기 제1 비아 및 상기 제2 비아는 상기 제1 접합 유닛을 통해 연결되는,
전자 장치.
단말과 통신하기 위한 무선 통신 장치는,
복수의 안테나들을 포함하는 안테나부;
상기 안테나부를 통해 신호를 송수신하는 전원 인터페이스부;
상기 전원 인터페이스와 연결되어 신호를 처리하는 RF 처리부; 및
상기 무선 통신 장치의 동작을 제어하는 제어부
를 포함하고,
상기 RF 처리부는, 제1 부분 전송 경로 및 제1 부분 수신 경로를 포함하는 스위치 다이(die)를 포함하고 - 상기 제1 부분 전송 경로에 전송 스위치가 병렬로 연결되고, 상기 제1 부분 수신 경로에 수신 스위치가 병렬로 연결됨 -,
상기 전원 인터페이스는, 제1 접합 유닛을 통해 상기 제1 부분 전송 경로와 연결되는 제2 부분 전송 경로 및 제2 접합 유닛을 통해 상기 제1 부분 수신 경로와 연결되는 제2 부분 수신 경로를 포함하는 RU 보드
를 포함하고,
상기 제1 부분 전송 경로, 상기 제1 접합 유닛, 및 상기 제2 부분 전송 경로를 통해 형성되는 전송 경로의 길이는 RF(radio frequency) 전송 신호의 전송을 위해 이용되는 주파수의 파장(λ)에 기초하여 결정되는,
무선 통신 장치.
제13항에 있어서,
상기 스위치 다이는,
안테나를 통해 방사될 상기 RF 전송 신호를 생성하는 회로
를 포함하는,
무선 통신 장치.
제14항에 있어서,
상기 RU 보드는,
상기 제2 부분 전송 경로 및 상기 제2 부분 수신 경로가 병합되는 공통 경로
를 포함하는,
무선 통신 장치.
제15항에 있어서,
상기 무선 통신 장치는,
상기 공통 경로 및 상기 안테나부를 연결하기 위한 접합 유닛을 더 포함하는,
무선 통신 장치.
제13항에 있어서,
상기 전송 경로의 길이는 상기 파장의 1/4인,
무선 통신 장치.
제13항에 있어서,
상기 무선 통신 장치를 통해 상기 RF 전송 신호가 전송되는 경우, 상기 수신 스위치가 닫힘으로써 접지와 상기 제1 부분 수신 경로가 연결되는,
무선 통신 장치.
제13항에 있어서,
상기 무선 통신 장치를 통해 RF 수신 신호가 수신되는 경우, 상기 전송 스위치가 닫힘으로써 접지와 상기 제1 부분 전송 경로가 연결되는,
무선 통신 장치.
전자 장치에 의해 수행되는, 안테나 스위치 제어 방법은,
상기 전자 장치의 안테나가 동작하는 안테나 모드를 결정하는 동작; 및
상기 안테나 모드에 기초하여 상기 안테나와 연결된 안테나 스위치를 제어하는 동작 - 상기 안테나 스위치는 전송 스위치 및 수신 스위치를 포함함 -
을 포함하고,
상기 전자 장치는,
제1 부분 전송 경로 및 제1 부분 수신 경로를 포함하는 스위치 다이(die) - 상기 제1 부분 전송 경로에 전송 스위치가 병렬로 연결되고, 상기 제1 부분 수신 경로에 수신 스위치가 병렬로 연결됨 -;
상기 제1 부분 전송 경로와 연결되는 제1 접합 유닛 및 상기 제2 부분 전송 경로와 연결되는 제2 접합 유닛; 및
상기 제1 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 전송 경로 및 상기 제2 접합 유닛과 연결되는 제2 부분 수신 경로를 포함하는 RU(radio unit) 보드
를 포함하고,
상기 제1 부분 전송 경로, 상기 제1 접합 유닛, 및 상기 제2 부분 전송 경로를 통해 형성되는 전송 경로의 길이는 RF(radio frequency) 전송 신호의 전송을 위해 이용되는 주파수의 파장(λ)에 기초하여 결정되는,
안테나 스위치 제어 방법.