KR20230090193A

KR20230090193A - 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치

Info

Publication number: KR20230090193A
Application number: KR1020220005354A
Authority: KR
Inventors: 이종민; 고승태; 김윤건; 박상훈; 박정민; 이범희; 이석민; 최승호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-12-14
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2023-06-21

Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4^th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5^th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 다양한 실시 예들에 따를 때, 무선 통신 시스템에서 안테나(antenna)에 있어서, 제1 안테나 엘리먼트(antenna element) 및 제2 안테나 엘리먼트를 포함하는 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제1 안테나 엘리먼트 및 상기 제2 안테나 엘리먼트는 패치 안테나(patch antenna)이고, 상기 제1 안테나 엘리먼트는 상기 제2 안테나 엘리먼트와 기준 간격보다 좁은 간격으로 배치되고, 상기 패치 안테나는 비대칭 구조일 수 있다.

Description

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

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

4G(4^th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5^th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(beyond 4G network) 통신 시스템 또는 LTE(long term evolution) 시스템 이후(post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.

높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파 대역에서의 구현이 고려되고 있다. 6 GHz 근처 FR1 대역의 고주파 및 6 GHz 이상의 FR2 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive multi-input multi-output, massive MIMO), 전차원 다중입출력(full dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔포밍(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.

또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(device to device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(coordinated multi-points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.

이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(advanced coding modulation, ACM) 방식인 FQAM(hybrid frequency shift keying and quadrature amplitude modulation) 및 SWSC(sliding window superposition coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(filter bank multi carrier), NOMA(non orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

5G 시스템에서 전자 장치는 다수의 안테나 엘리먼트(antenna elements)들을 포함한다. 하나 이상의 안테나 엘리먼트들은 서브 어레이(sub array)를 형성한다. 전자 장치는 빔포밍(beamforming)을 위해 요구되는 안테나 엘리먼트들의 숫자가 증가함에 따라, 안테나 구조의 생산 비용 및 방사 성능을 고려하여 보다 효과적인 구조로 설계할 것이 요구된다. 특히, 전자 장치는 안테나 구조의 방사 성능을 높이기 위해 안테나 엘리먼트들 사이의 일정 간격이 요구될 수 있어 효과적인 구조로 설계할 것이 요구된다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치의 구조를 제공한다.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 비대칭 안테나 엘리먼트들을 포함하는 구조를 이용하여, 전자 장치의 방사 성능을 개선할 수 있는 구조를 제공한다.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 비대칭 안테나 엘리먼트들을 포함하는 구조를 이용하여, 많은 수의 안테나 엘리먼트들을 실장할 수 있는 구조를 제공한다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 안테나(antenna)에 있어서, 제1 안테나 엘리먼트(antenna element) 및 제2 안테나 엘리먼트를 포함하는 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제1 안테나 엘리먼트 및 상기 제2 안테나 엘리먼트는 패치 안테나(patch antenna)이고, 상기 제1 안테나 엘리먼트는 상기 제2 안테나 엘리먼트와 기준 간격보다 좁은 간격으로 배치되고, 상기 패치 안테나는 비대칭 구조일 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치에 있어서, 메인 보드(board), 상기 메인 보드에 배치되는 RFIC(radio frequency integrated circuit) 및 상기 메인 보드에 배치되는 복수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들을 포함하고, 상기 복수의 안테나 엘리먼트는 제1 안테나 엘리먼트 및 제2 안테나 엘리먼트를 포함하고, 상기 제1 안테나 엘리먼트 및 상기 제2 안테나 엘리먼트는 패치 안테나(patch antenna)이고, 상기 제1 안테나 엘리먼트는 상기 제2 안테나 엘리먼트와 기준 간격보다 좁은 간격으로 배치되고, 상기 패치 안테나는 비대칭 구조일 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치는, 무선 통신 시스템에서 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 구조를 이용하여, 전자 장치의 방사 성능을 개선할 수 있게 한다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치는, 무선 통신 시스템에서 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 구조를 이용하여, 많은 수의 안테나 엘리먼트들을 실장할 수 있게 한다.

이 외에, 본 문서를 통해 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.

도 1a는 본 개시의 실시 예들에 따른 무선 통신 환경의 예를 도시한다.
도 1b는 본 개시의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들을 포함하는 전자 장치의 구성에 대한 예를 도시한다.
도 2a는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 엘리먼트(antenna element)에 대한 CPR(cross polarization ratio)을 설명하기 위한 그래프의 예를 도시한다.
도 2b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 엘리먼트(antenna element)의 구조에 따른 CPR(cross polarization ratio)을 도시하는 그래프의 예들을 도시한다.
도 3a는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 엘리먼트(antenna element)의 구조 및 다수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들을 포함하는 구조의 예를 도시한다.
도 3b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 엘리먼트의 배열(array)에 따른 CPR(cross polarization ratio)을 도시하는 그래프의 예들을 도시한다.
도 4a는 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭 안테나 엘리먼트(asymmetry antenna element)의 예를 도시한다.
도 4b는 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭 안테나 엘리먼트(asymmetry antenna element)에 대한 CPR(cross polarization ratio)을 도시하는 그래프의 예를 도시한다.
도 5는 본 개시의 실시 예들에 따른 다수의 비대칭 안테나 엘리먼트(asymmetry antenna element)들을 포함하는 구조에 대한 CPR(cross polarization ratio)을 도시하는 그래프의 예를 도시한다.
도 6은 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭 안테나 엘리먼트(asymmetry antenna element)의 비대칭 정도에 따른 CPR(cross polarization ratio)을 도시한다.
도 7a는 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭 안테나 엘리먼트(asymmetry antenna element)의 다른 예를 도시한다.
도 7b는 본 개시의 실시 예들에 따른 다수의 비대칭 안테나 엘리먼트(asymmetry antenna element)들을 포함하는 구조에 대한 CPR(cross polarization ratio)을 도시하는 그래프의 다른 예를 도시한다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.

이하 설명에서 사용되는 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어(모듈(module), 기판, 서브스트레이트(substrate), PCB(printed circuit board), 보드(board), 선로(line), 전송 선로(transmission line), 안테나, 안테나 어레이(antenna array), 서브 어레이(sub array), 안테나 엘리먼트(antenna element), 급전부(feeding unit), 급전원(feeding point), 부재(member), 소재(material)) 및 구성의 구조를 지칭하는 용어(직사각형(rectangle), 정사각형(square), 개구부(opening unit)) 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.

또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd Generation Partnership Project))에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.

도 1a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다. 도 1은 무선 통신 시스템에서 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(110), 단말(120), 및 단말(130)을 예시한다. 도 1a는 하나의 기지국만을 도시하나, 기지국(110)과 동일 또는 유사한 다른 기지국이 더 포함될 수 있다.

기지국(110)은 단말들(120, 130)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 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

단말(120) 및 단말(130) 각각은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(110)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말(120) 및 단말(130) 중 적어도 하나는 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말(120) 및 단말(130) 중 적어도 하나는 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말(120) 및 단말(130) 각각은 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 '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.

기지국(110), 단말(120), 단말(130)은 밀리미터 파(mmWave) 대역(예: 28GHz, 30GHz, 38GHz, 60GHz)에서 무선 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 이때, 채널 이득의 향상을 위해, 기지국(110), 단말(120), 단말(130)은 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 여기서, 빔포밍은 송신 빔포밍 및 수신 빔포밍을 포함할 수 있다. 즉, 기지국(110), 단말(120), 단말(130)은 송신 신호 또는 수신 신호에 방향성(directivity)을 부여할 수 있다. 이를 위해, 기지국(110) 및 단말들(120, 130)은 빔 탐색(beam search) 또는 빔 관리(beam management) 절차를 통해 서빙(serving) 빔들(112, 113, 121, 131)을 선택할 수 있다. 서빙 빔들(112, 113, 121, 131)이 선택된 후, 이후 통신은 서빙 빔들(112, 113, 121, 131)을 송신한 자원과 QCL(quasi co-located) 관계에 있는 자원을 통해 수행될 수 있다.

기지국(110) 또는 단말들(120, 130)은 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 안테나 어레이에 포함되는 각 안테나는 어레이 엘리먼트(array element), 또는 안테나 엘리먼트(antenna element)로 지칭될 수 있다. 이하, 본 개시에서 안테나 어레이는 2차원의 평면 어레이(planar array)로 도시되었으나, 이는 일 실시 예일뿐, 본 개시의 다른 실시 예들을 제한하지 않는다. 안테나 어레이는 선형 어레이(linear array) 혹은 다층 어레이 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 안테나 어레이는 매시브 안테나 어레이(massive antenna array)로 지칭될 수 있다. 또한, 안테나 어레이는 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 서브 어레이(sub array)를 다수 포함할 수 있다.

도 1b는 본 개시의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들을 포함하는 전자 장치의 구성에 대한 예를 도시한다. 여기서, 전자 장치는 MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 또는 mmWave(milimeter Wave) 장치일 수 있다. 이하 사용되는 '??부', '??기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1b를 참고하면, 기지국(110)은 다수의 안테나 엘리먼트(150)(antenna element)들을 포함할 수 있다. 빔포밍(beamforming) 이득을 높이기 위해, 입력 포트(port) 대비 많은 수의 안테나 엘리먼트(150)들이 사용될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들을 설명하기 위하여 하나의 입력 포트에 대응하는 각각의 서브 어레이(160)들을 포함하는 형태의 MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치가 본 개시의 전자 장치의 예시로써 서술된다. MMU 장치의 각 서브 어레이(160)는, 동일한 개수의 안테나 엘리먼트(150)들을 포함하는 것으로 서술되나, 본 개시의 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 일 실시 예에 따라, 일부 서브 어레이(160)의 안테나 엘리먼트(150)들은 다른 서브 어레이(160)의 안테나 엘리먼트(150)들의 개수와 다를 수 있다.

도 1b에서 도시하지 않으나, MMU 장치는 RU(radio unit) 및 AFU(antenna filter unit)을 포함할 수 있다. RU는 RF 블록(RF block) 및 전력 증폭기(power amplifier, PWR AMP) 부를 포함할 수 있다. RF 블록은 복수의 DDC(digital downlink converter), 복수의 DUC(digital uplink converter), 복수의 ADC(analog to digital converter), 복수의 하향 컨버터(downlink converter), 복수의 상향 컨버터(uplink converter)들을 포함할 수 있다. PWR AMP부는 전력 증폭기(power amplifier, PA) 및 저잡음 증폭기(low-noise amplifier, LNA)들을 포함할 수 있다. RU는 도 8의 RF 처리부(813)와 대응될 수 있다. AFU는 필터부(filter) 및 안테나부(Ant)를 포함할 수 있다. 필터부는 필터와 스위치를 포함할 수 있고, 안테나부는 적어도 하나의 안테나 어레이들로 구성될 수 있다. 각각의 안테나 어레이는 복수의 서브 어레이들을 포함할 수 있고, 각각의 서브 어레이는 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있다. AFU는 도 8의 필터부(812) 및 안테나부(811)와 대응될 수 있다.

도 1b에서는 도시하지 않으나, MMU 장치는 메인 PCB를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 PCB는 메인 보드(board), 마더 보드(board) 등으로 지칭될 수 있다. 안테나 기판은 메인 PCB에 배치될 수 있다. 다시 말해서, MMU 장치의 RU는 메인 PCB를 포함할 수 있다. 메인 PCB에 배치되는 RFIC(radio frequency integrated circuit)으로부터 처리된 RF 신호는 메인 PCB를 통과하여 안테나 기판의 전력 분배기로 전달될 수 있다. 전력 분배기는 전달받은 RF 신호를 다수의 안테나 엘리먼트들에 급전할 수 있다.

본 개시에서는 설명의 편의를 위하여 MMU 장치를 예로 설명한다. 그러나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 다수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 구조 또는 그 구조를 포함하는 전자 장치를 모두 포함할 수 있다. 다시 말해서, 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭 안테나 엘리먼트를 포함하는 구조가 적용되는 장치는 MMU에 제한되는 것은 아니다. 즉, FR1(frequency range 1) 대역(약 6GHz)의 신호를 이용하는 MMU 및 FR2 대역의 신호(약 24GHz)를 이용하는 mmWave 장치에도 적용될 수 있다. 본 개시에서는 설명의 편의를 위하여 MMU 장치를 예로 설명한다. 그러나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 다수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 구조 또는 그 구조를 포함하는 전자 장치를 모두 포함할 수 있다.

도 1b를 참고하면, 서브 어레이(160)는 다수의 안테나 엘리먼트(150)들을 포함할 수 있다. 이하, 도 1b에서는 4 x 1 형태로 배치되는 안테나 엘리먼트들이 하나의 서브 어레이(160)로서 서술되나, 이는 본 개시의 실시 예들의 설명을 위한 것일 뿐 해당 도시가 본 개시의 실시 예를 한정하는 것은 아니다. 2 x 2 또는 3 x 2 형태의 서브 어레이(160)에도 후술되는 다양한 실시 예들이 적용될 수 있음은 물론이다.

통신 성능을 높이기 위해 무선 통신을 수행하는 장비의 안테나 엘리먼트(150)들의 개수는 증가하고 있다. 또한, 각각의 안테나 엘리먼트(150)를 통해 수신되거나 송신되는 RF 신호를 처리하기 위한 RF 부품, 구성요소들(components)의 개수도 증가하게 되어 통신 장비를 구성함에 있어 통신 성능을 충족하면서 공간적 이득, 비용적 효율이 필수적으로 요구된다. 이러한 요구사항들을 충족시키기 위하여, 이중 편파 안테나(dual-polarized antenna)가 이용되고 있다. 서로 다른 편파의 신호들 간 채널 상 독립성이 충족될수록, 편파 다이버시티 및 이에 따른 신호 이득이 증가할 수 있다. 여기서, 서로 다른 편파는 코-폴(co-polarization, co-pol) 및 크로스-폴(cross-polarization, X-pol)을 포함할 수 있다. 코-폴은 안테나(예: 안테나 엘리먼트, 서브 어레이, 어레이 안테나)가 방사하는 파동(wave)의 원하는 편파(desired polarization)를 의미할 수 있다. 크로스-폴은 상기 코-폴에 직교하는 편파를 의미할 수 있다. 다시 말해서, 크로스-폴은 상기 파동의 원하는 편파와 직교하는 편파를 의미할 수 있다. 예를 들어, 코-폴이 수평적인 편파(horizontally polarization)이면, 크로스-폴은 수직적인 편파(vertically polarization)일 수 있다. 또한, 코-폴이 시계 방향의 편파(right hand circularly polarization)인 경우, 크로스 폴은 반 시계 방향의 편파(left hand circularly polarization)일 수 있다. 이하에서, 코-폴은 P-pol(positive polarization)으로도 지칭될 수 있고, 크로스-폴은 N-pol(negative polarization)으로도 지칭될 수 있다.

전자 장치(예: MMU 장치)의 빔포밍 이득을 높이기 위해, 전자 장치에 실장되는 안테나 엘리먼트(150)의 수가 증가될 수 있다. 그러나, 전자 장치의 방사 성능을 위하여, 안테나 엘리먼트(150)들 사이에는 특정한 간격이 요구될 수 있다. 다시 말해서, 안테나 엘리먼트(150)들 사이의 간격이 상기 특정한 간격보다 좁아지는 경우, 안테나 엘리먼트(150) 및 이를 포함하는 안테나 구조 또는 전자 장치의 방사 성능이 악화될 수 있다. 또한, 다수의 안테나 엘리먼트(150)들을 실장하면 전자 장치의 부피가 증가할 수 있다. 따라서, 많은 수의 안테나 엘리먼트(150)들을 실장하면서 방사 성능을 개선할 수 있는 비대칭 안테나 엘리먼트(asymmetry antenna element)를 포함하는 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치를 제안한다.

이하, 도 2a 내지 도 3b에서는 코-폴과 크로스-폴 사이의 이득 차이인 CPR(cross-polarization ratio)(또는, XPR) 및 안테나 엘리먼트의 구조와 배열에 따른 CPR 값에 대하여 설명한다.

도 2a는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 엘리먼트(antenna element)에 대한 CPR(cross polarization ratio)을 설명하기 위한 그래프의 예를 도시한다. CPR은 특정 방향에서 코-폴과 크로스-폴 사이의 수준(level) 차이를 의미할 수 있다. 그래프(200)의 가로축은 xy평면 상에서 z축을 기준으로 하는 각도(또는 방위 평면(azimuth plane)에서의 각도)(단위: 도(degree), °)이고, 세로축은 상대적 이득(relative gain)(단위: 데시벨(decibel), dB)을 의미한다. 그래프(200)는 코-폴(co-polarization)에 대한 이득을 나타내는 제1 라인(205), 크로스-폴(cross-polarization)에 대한 이득을 나타내는 제2 라인(210)을 포함한다. 이 때, 크로스-폴 성분에 대한 이득은 크로스-폴 성분과 코-폴 성분의 최대 방사 강도(maximum radiation intensity) 사이의 차이에 대한 데시벨로 정의될 수 있다.

도 2a를 참고하면, 기준이 되는 방향(z축 방향)인 0°에서, 제1 라인(205)의 이득은 약 0dB일 수 있고, 제2 라인(210)의 이득은 약 -26dB일 수 있다. 0°에서의 CPR은 약 26dB일 수 있다. 30° 방향에서, 제1 라인(210)의 이득은 약 -3dB일 수 있고, 약 -28dB일 수 있다. 30°에서의 CPR은 약 25dB일 수 있다. 60° 방향에서, 제1 라인(210)의 이득은 약 -8dB일 수 있고, 약 -30dB일 수 있다. 60°에서의 CPR은 약 22dB일 수 있다. 또한, -30° 방향에서, 제1 라인(210)의 이득은 약 -3dB일 수 있고, 약 -26dB일 수 있다. -30°에서의 CPR은 약 23dB일 수 있다. -60° 방향에서, 제1 라인(210)의 이득은 약 -10dB일 수 있고, 약 -28dB일 수 있다. -60°에서의 CPR은 약 18dB일 수 있다.

상술한 바를 참고하면, CPR은 방위 평면에서의 각도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, CPR은 기준이 되는 방향(0°)에서 높은 값으로 형성될 수 있다. 또한, 일반적으로 CPR은 기준이 되는 방향에서 멀어질수록 낮은 값을 가질 수 있다. 여기서, CPR이 높은 값을 갖는다는 것의 의미는, 무선 통신 시스템 환경에서 직교 특성이 우수한 것으로 이해될 수 있고, 이에 따라 처리량(throughput)이 크다는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 통신 환경에 따라, 전자 장치는 통신 환경이 요구하는 CPR의 기준 값 또는 임계 값을 만족할 필요가 있다. 예를 들면, CPR의 임계 값은 기준이 되는 방향에서 20dB일 수 있고, 30° 또는 -30°에서 임계 값은 15dB일 수 있고, 60° 또는 -60°에서 임계 값은 10dB일 수 있다.

또한, CPR은 편파 순도(polarization purity)와 동일하게 이해될 수 있다. 예를 들어, 완전한 편파 순도를 갖는 안테나(또는 이를 포함하는 전자 장치)는 크로스-폴의 값이 0일 수 있다. CPR은 코-폴의 성분이 커지거나 크로스-폴의 성분이 낮아질수록 높아질 수 있다. 또한, 편파 순도가 높아질수록 CPR은 커질 수 있다. 정리하면, 코-폴 성분이 지배적인 경우, 편파 순도가 높을 수 있고 이에 따라 CPR이 높을 수 있다. 따라서, 코-폴 성분이 지배적인 경우, 전자 장치 또는 안테나의 통신 성능이 높다는 것을 의미할 수 있다.

도 2b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 엘리먼트(antenna element)의 구조에 따른 CPR(cross polarization ratio)을 도시하는 그래프의 예들을 도시한다. 여기서, CPR은 특정 방향에서 코-폴과 크로스-폴 사이의 수준(level) 차이를 의미할 수 있다. 그래프(240) 및 그래프(270)의 가로축은 xy평면 상에서 z축을 기준으로 하는 각도(또는 방위 평면(azimuth plane)에서의 각도)(단위: 도(degree), °)이고, 세로축은 이득(gain)(단위: 데시벨(decibel), dB)을 의미한다. 이 때, 크로스-폴 성분에 대한 이득은 크로스-폴 성분과 코-폴 성분의 최대 방사 강도(maximum radiation intensity) 사이의 차이에 대한 데시벨로 정의될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 이하의 본 개시에서는 패치 안테나인 안테나 엘리먼트를 예로써 설명한다. 그러나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 안테나 엘리먼트는 다양한 안테나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트는 스택 패치 안테나(stacked patch antenna)일 수 있다. 또는, 안테나 엘리먼트는 L-probe 급전 안테나일 수 있다.

도 2b를 참고하면, 제1 안테나 엘리먼트(230)는 대칭(symmetry) 구조를 갖는 패치 안테나(patch antenna)일 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 엘리먼트(230)는 정사각형(square) 형상으로 가로 방향(예: y축 방향)의 가장자리(예: 제1 가장자리)의 길이와 세로 방향(예: x축 방향)의 가장자리(예: 제2 가장자리)의 길이 사이의 비율이 1:1 비율일 수 있다. 이와 달리, 제2 안테나 엘리먼트(260)는 비대칭(asymmetry) 구조를 갖는 패치 안테나일 수 있다. 예를 들어, 제2 안테나 엘리먼트(260)는 직사각형(rectangle) 형상으로 가로 방향의 가장자리의 길이와 세로 방향의 가장 자리의 길이 사이의 비율이 1:n(n은 1이 아닌 값)일 수 있다. 여기서, 가장자리의 길이는 물리적 길이 또는 전기적 길이를 모두 포함할 수 있다.

제1 안테나 엘리먼트(230)의 오른쪽 하단의 일 지점에서 전류가 급전된 경우, 급전된 전류는 제1 가장자리를 따라 흐른 후 제2 가장자리를 통해 왼쪽 상단의 일 지점 방향으로 흐를 수 있다. 이에 따라, 전류의 벡터(vector) 성분(235)은 45°로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제2 안테나 엘리먼트(260)의 오른쪽 하단의 일 지점에서 전류가 급전된 경우, 급전된 전류는 제1 가장자리를 따라 흐른 후 제2 가장자리를 통해 왼쪽 상단의 일 지점 방향으로 흐를 수 있다. 이에 따라, 전류의 벡터 성분(265)은 45°보다 낮게 형성될 수 있다. 도 2b의 제2 안테나 엘리먼트(260)의 경우, n이 1보다 작은 경우(즉, 가로 길이가 세로 길이보다 더 긴 경우)를 예로 하는 바, 전류의 벡터 성분(265)이 45°보다 낮게 형성될 수 있다. 만약 n이 1보다 큰 경우 전류의 벡터 성분(265)은 45°보다 높게 형성될 수 있다. 상술한 바에 따르면, 대칭 구조를 갖는 제1 안테나 엘리먼트(230)와 비대칭 구조를 갖는 제2 안테나 엘리먼트(260)는 서로 다른 전기적 성질을 가질 수 있다. 제1 안테나 엘리먼트(230) 및 제2 안테나 엘리먼트(260)에 대하여 기준 방향(예: z축 방향)에 대한 각도에 따른 CPR은 각각 그래프(240) 및 그래프(270)와 같이 형성될 수 있다.

그래프(240)는 제1 안테나 엘리먼트(230)의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향(예: 뚫고 나오는 방향인 +z 방향)에 대한 각도에 따라 나타내는 제1 라인(245) 및 제1 안테나 엘리먼트(230)의 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제2 라인(250)을 도시한다. 그래프(240)를 참고하면, 기준이 되는 방향(z축 방향)인 0°에서, 제1 라인(245)의 이득은 약 8.52dB일 수 있고, 제2 라인(250)의 이득은 약 -25.17dB일 수 있다. 0°에서의 CPR은 약 33.69dB일 수 있다. 이와 달리, 그래프(270)는 제2 안테나 엘리먼트(260)의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향(예: 뚫고 나오는 방향인 +z 방향)에 대한 각도에 따라 나타내는 제3 라인(275) 및 제2 안테나 엘리먼트(260)의 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제4 라인(280)을 도시한다. 그래프(270)를 참고하면, 기준이 되는 방향(z축 방향)인 0°에서, 제3 라인(275)의 이득은 약 6.76dB일 수 있고, 제4 라인(250)의 이득은 약 0.46dB일 수 있다. 0°에서의 CPR은 약 6.3dB일 수 있다.

상술한 바에 따르면, 안테나 엘리먼트의 구조가 대칭적인 구조인 경우, 전기적 벡터의 성분이 45°로 형성될 수 있고, 이에 따라 높은 CPR 값을 가질 수 있다. 따라서, 편파 순도(polarization purity)가 높을 수 있다. 그러나, 안테나 엘리먼트의 구조가 비대칭적인 구조인 경우, 전기적 벡터의 성분은 45°와 다르게 형성될 수 있고, 이에 따라 안테나 엘리먼트는 낮은 CPR 값을 가질 수 있다. 편파 순도가 낮을 수 있다. 결과적으로, 안테나 엘리먼트가 비대칭적인 구조이면, 편파 순도 및 CPR이 낮을 수 있으므로, 안테나(예: 안테나 엘리먼트)의 처리량(throughput)이 감소될 수 있고, 이에 따라 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치의 방사 성능이 열화될 수 있다.

도 3a는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 엘리먼트(antenna element)의 구조 및 다수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들을 포함하는 구조의 예를 도시한다. 도 3a의 안테나 엘리먼트(300) 및 안테나 엘리먼트들(300-1, 300-2, 300-3, 300-4)은 도 2b의 제1 안테나 엘리먼트(230)와 동일하게 이해될 수 있다. 따라서, 도 3a에 도시되는 안테나 엘리먼트들 각각은 대칭적인 안테나 엘리먼트들로 이해될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 이하의 본 개시에서는 패치 안테나인 안테나 엘리먼트를 예로써 설명한다. 그러나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 안테나 엘리먼트는 다양한 안테나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트는 스택 패치 안테나(stacked patch antenna)일 수 있다. 또는, 안테나 엘리먼트는 L-probe 급전 안테나일 수 있다.

도 3a를 참고하면, 안테나는 하나의 안테나 엘리먼트(300) 또는 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 서브 어레이(또는 어레이)(301)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전자 장치는 빔포밍에 있어서 세밀한 빔을 형성하거나 높은 주파수 대역의 신호를 이용함에 있어서 발생되는 이득의 손실을 최소화하기 위하여 다수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나를 이용할 수 있다. 그러나, 다수의 안테나 엘리먼트들 사이을 포함하는 안테나는 안테나 엘리먼트들 사이의 특정 간격이 요구될 수 있다. 여기서, 특정 간격은 안테나가 방사하는 신호의 파장을 λ라 할 때, 약 λ/2일 수 있다. 특정 간격은 안테나 엘리먼트들 사이의 간격에 대한 임계 값(threshold value)일 수 있다. 특정 간격은 일 안테나 엘리먼트의 중심으로부터 인접한 다른 안테나 엘리먼트의 중심으로 까지의 거리를 의미할 수 있고, 인접한 다른 안테나 엘리먼트는 x 축 또는 y축 방향에 위치한 인접한 안테나 엘리먼트를 의미할 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트(300-1)와 안테나 엘리먼트(300-2)는 인접한 안테나 엘리먼트일 수 있다. 그러나, 안테나 엘리먼트(300-1)와 안테나 엘리먼트(300-3)는 인접한 안테나 엘리먼트가 아닐 수 있다.

상술한 바에 따르면, 복수의 안테나 엘리먼트들이 실장되는 전자 장치의 경우, 단일 안테나 엘리먼트를 포함하는 전자 장치에 비해 더 높은 방사 성능을 가질 수 있다. 그러나, 복수의 안테나 엘리먼트들 각각이 특정 간격보다 좁게 배치되는 경우에는, 전자 장치의 방사 성능이 열화될 수 있다. 이하 도 3b에서 구체적으로 서술한다.

도 3b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 엘리먼트의 배열(array)에 따른 CPR(cross polarization ratio)을 도시하는 그래프의 예들을 도시한다. 여기서, CPR은 특정 방향에서 코-폴과 크로스-폴 사이의 수준(level) 차이를 의미할 수 있다. 그래프(330) 및 그래프(350)의 가로축은 xy평면 상에서 z축을 기준으로 하는 각도(또는 방위 평면(azimuth plane)에서의 각도)(단위: 도(degree), °)이고, 세로축은 이득(gain)(단위: 데시벨(decibel), dB)을 의미한다. 이 때, 크로스-폴 성분에 대한 이득은 크로스-폴 성분과 코-폴 성분의 최대 방사 강도(maximum radiation intensity) 사이의 차이에 대한 데시벨로 정의될 수 있다.

도 3b의 안테나 엘리먼트(300)는 도 3a의 안테나 엘리먼트(300)와 동일하게 이해될 수 있고, 도 3b의 서브 어레이(301)는 도 3a의 서브 어레이(301)와 동일하게 이해될 수 있다. 안테나 엘리먼트(300) 및 서브 어레이(301)의 안테나 엘리먼트들(300-1, 300-2, 300-3, 300-4) 각각은 대칭 구조를 갖는 패치 안테나일 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트(300) 및 안테나 엘리먼트들(300-1, 300-2, 300-3, 300-4) 각각은 정사각형(square) 형상으로 가로 방향(예: y축 방향)의 가장자리(예: 제1 가장자리)의 길이와 세로 방향(예: x축 방향)의 가장자리(예: 제2 가장자리)의 길이 사이의 비율이 1:1 비율일 수 있다. 여기서, 가장자리의 길이는 물리적 길이 또는 전기적 길이를 모두 포함할 수 있다.

안테나 엘리먼트(300)의 오른쪽 하단의 일 지점에서 전류가 급전된 경우, 급전된 전류는 제1 가장자리를 따라 흐른 후 제2 가장자리를 통해 왼쪽 상단의 일 지점 방향으로 흐를 수 있다. 이에 따라, 전류의 벡터(vector) 성분은 45°로 형성될 수 있다. 이와 달리, 서브 어레이(301)의 안테나 엘리먼트(300-1, 300-2, 300-3, 300-4) 각각의 오른쪽 하단의 일 지점에서 전류가 급전된 경우, 급전된 전류는 제1 가장자리를 따라 흐른 후 제2 가장자리를 통해 왼쪽 상단의 일 지점 방향으로 흐를 수 있다. 이에 따라, 안테나 엘리먼트(300-1, 300-2, 300-3, 300-4) 각각의 전류의 벡터 성분은 45°보다 낮거나 높게 형성될 수 있다. 상술한 바에 따르면, 서브 어레이(301)는, 대칭 구조를 갖는 안테나 엘리먼트라 하더라도 안테나 엘리먼트들(300-1, 300-2, 300-3, 300-4) 사이의 간격이 특정 간격(예: λ/2)보다 좁게 배치되는 경우, 하나의 안테나 엘리먼트(300)만 배치된 경우와 다른 전기적 성질을 가질 수 있다. 안테나 엘리먼트(300)와 동일한 안테나 엘리먼트들을 다수 배치하는 서브 어레이(301)는 영역(305)에서 작용되는 상호 커플링(mutual coupling)에 의해, 하나의 안테나 엘리먼트(300)만 배치되는 경우와 다른 전기적 성질을 가질 수 있다.

안테나 엘리먼트(300) 및 서브 어레이(301)에 대하여 기준 방향(예: z축 방향)에 대한 각도에 따른 CPR은 각각 그래프(330) 및 그래프(350)와 같다. 그래프(330)는 안테나 엘리먼트(300)의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향(예: 뚫고 나오는 방향인 +z 방향)에 대한 각도에 따라 나타내는 제1 라인(335) 및 안테나 엘리먼트(300)의 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제2 라인(340)을 도시한다. 그래프(330)를 참고하면, 기준이 되는 방향(z축 방향)인 0°에서, 제1 라인(335)의 이득은 약 8.52dB일 수 있고, 제2 라인(340)의 이득은 약 -25.17dB일 수 있다. 0°에서의 CPR은 약 33.69dB일 수 있다. 그래프(350)는 서브 어레이(301)의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향(예: 뚫고 나오는 방향인 +z 방향)에 대한 각도에 따라 나타내는 제3 라인(355) 및 서브 어레이(301)의 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제4 라인(360)을 도시한다. 그래프(350)를 참고하면, 기준이 되는 방향(z축 방향)인 0°에서, 제3 라인(355)의 이득은 약 12.09dB일 수 있고, 제4 라인(360)의 이득은 약 -0.56dB일 수 있다. 0°에서의 CPR은 약 12.65dB일 수 있다. 서브 어레이(301)의 경우, 안테나 엘리먼트들(300-1, 300-2, 300-3, 300-4) 사이의 간격이 특정 간격보다 좁게 형성되어 안테나 엘리먼트들(300-1, 300-2, 300-3, 300-4) 사이의 상호 커플링(mutual coupling)이 형성됨에 따라 CPR이 안테나 엘리먼트(300)에 비해 낮게 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트(300-1)와 안테나 엘리먼트(300-2) 사이, 안테나 엘리먼트(300-2)와 안테나 엘리먼트(300-3) 사이, 안테나 엘리먼트(300-3)와 안테나 엘리먼트(300-4) 사이의 영역(305)에서 상호 커플링이 작용될 수 있고, 상호 커플링이 작용하는 영역(305)에 의해 서브 어레이(301)의 CPR이 낮게 형성될 수 있다. 다시 말해서, 안테나 엘리먼트들(300-1, 300-2, 300-3, 300-4) 사이의 간격이 좁아짐에 따라 발생된 상호 작용(상호 커플링)에 의해 서브 어레이(301)의 방사 성능이 열화될 수 있다.

상술한 바에 따르면, 안테나 엘리먼트의 구조가 대칭적인 구조라 하더라도, 복수의 안테나 엘리먼트들의 배열(array)에 따라 낮은 전기적 벡터의 성분은 45°와 다르게 형성될 수 있고, 이에 따라 서브 어레이는 낮은 CPR 값을 가질 수 있다. 즉, 편파 순도가 낮을 수 있다. 결과적으로, 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하더라도 안테나 엘리먼트들 사이의 간격이 특정 간격보다 좁으면, 편파 순도 및 CPR이 낮을 수 있으므로, 안테나(예: 서브 어레이 또는 어레이 안테나)의 처리량(throughput)이 감소될 수 있고, 이에 따라 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치의 방사 성능이 열화될 수 있다.

도 2b 내지 도 3b를 참고하면, 안테나 엘리먼트 각각의 구조가 비대칭적인 구조를 갖거나, 대칭적 구조를 갖는 안테나 엘리먼트라도 복수의 안테나 엘리먼트들이 특정 간격보다 좁은 간격으로 배열(array)되는 경우, 안테나의 방사 성능은 열화될 수 있다. 기존에는, 슬롯들을 패치 안테나의 면(surface) 상에 삽입된 안테나 엘리먼트를 이용하거나, 추가적인 반사체(reflector)를 안테나 엘리먼트 주위에 삽입하여 안테나 또는 전자 장치의 방사 성능을 개선하였다. 그러나, 슬롯 패치 안테나를 이용하거나 반사체를 이용하는 구조는 추가적인 공정이 요구되거나 그 공정이 간단하지 않아 공차가 발생될 수 있고, 생산 비용의 증가가 발생될 수 있다. 따라서, 보다 간단한 공정으로 생산이 가능하며 생산 비용을 최소화하면서 방사 성능을 개선할 수 있는 구조가 요구된다. 이하, 본 개시에서는 비대칭(asymmetry)적인 구조로 형성되는 안테나 엘리먼트들을 특정 간격보다 좁은 간격으로 배치함으로써, 안테나의 방사 성능을 개선할 수 있는 구조(이하, 비대칭 안테나 엘리먼트들을 포함하는 구조)를 제안한다.

도 4a는 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭 안테나 엘리먼트(asymmetry antenna element)의 예를 도시한다. 도 4a의 안테나 엘리먼트(300)는 도 2b의 제1 안테나 엘리먼트(230), 도 3a의 안테나 엘리먼트(300), 및 도 3b의 안테나 엘리먼트(300)와 동일하게 이해될 수 있고, 도 4a의 안테나 엘리먼트는 도 2b의 제2 안테나 엘리먼트(260)와 동일하게 이해될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 이하의 본 개시에서는 패치 안테나인 안테나 엘리먼트를 예로써 설명한다. 그러나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 안테나 엘리먼트는 다양한 안테나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트는 스택 패치 안테나(stacked patch antenna)일 수 있다. 또는, 안테나 엘리먼트는 L-probe 급전 안테나일 수 있다.

도 4a를 참고하면, 안테나 엘리먼트(300)는 대칭(symmetry) 구조를 갖는 패치 안테나(patch antenna)일 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트(300)는 정사각형(square) 형상으로 가로 방향(예: y축 방향)의 가장자리(예: 제1 가장자리)의 길이와 세로 방향(예: x축 방향)의 가장자리(예: 제2 가장자리)의 길이 사이의 비율이 1:1 비율일 수 있다. 이와 달리, 안테나 엘리먼트(400)는 비대칭(asymmetry) 구조를 갖는 패치 안테나일 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트(400)는 직사각형(rectangle) 형상으로 가로 방향의 가장자리의 길이와 세로 방향의 가장 자리의 길이 사이의 비율이 a:b(a는 b와 다른 값)일 수 있다. 여기서, 가장자리의 길이는 물리적 길이 또는 전기적 길이를 모두 포함할 수 있다.

도 4b는 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭 안테나 엘리먼트(asymmetry antenna element)에 대한 CPR(cross polarization ratio)을 도시하는 그래프의 예를 도시한다. 여기서, CPR은 특정 방향에서 코-폴과 크로스-폴 사이의 수준(level) 차이를 의미할 수 있다. 그래프(430) 및 그래프(450)의 가로축은 xy평면 상에서 z축을 기준으로 하는 각도(또는 방위 평면(azimuth plane)에서의 각도)(단위: 도(degree), °)이고, 세로축은 이득(gain)(단위: 데시벨(decibel), dB)을 의미한다. 이 때, 크로스-폴 성분에 대한 이득은 크로스-폴 성분과 코-폴 성분의 최대 방사 강도(maximum radiation intensity) 사이의 차이에 대한 데시벨로 정의될 수 있다.

도 4b의 안테나 엘리먼트(300)는 도 4a의 안테나 엘리먼트(300), 도 3a의 안테나 엘리먼트(300), 및 도 3b의 안테나 엘리먼트(300)와 동일하게 이해될 수 있고, 도 4b의 안테나 엘리먼트(400)는 도 4a의 안테나 엘리먼트(400)와 동일하게 이해될 수 있다. 안테나 엘리먼트(300)는 대칭 구조를 갖는 패치 안테나일 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트(300)는 정사각형(square) 형상으로 가로 방향(예: y축 방향)의 가장자리(예: 제1 가장자리)의 길이와 세로 방향(예: x축 방향)의 가장자리(예: 제2 가장자리)의 길이 사이의 비율이 1:1 비율일 수 있다. 여기서, 가장자리의 길이는 물리적 길이 또는 전기적 길이를 모두 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 안테나 엘리먼트(400)는 비대칭 구조를 갖는 패치 안테나일 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트(400)는 직사각형(rectangle) 형상으로 가로 방향의 가장자리(예: 제1 가장자리)의 길이와 세로 방향의 가장 자리(예: 제2 가장자리)의 길이 사이의 비율이 a:b(a는 b와 다른 값)일 수 있다. 여기서, 가장자리의 길이는 물리적 길이 또는 전기적 길이를 모두 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 엘리먼트(400)의 제1 가장자리와 제2 가장자리 사이의 비율은 CPR 값에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들면, b/a의 값은 0.8 보다 크거나 같은 값 내지 1.2보다 작거나 같은 값(

)일 수 있다.

안테나 엘리먼트(300) 및 안테나 엘리먼트(400)에 대하여 기준 방향(예: z축 방향)에 대한 각도에 따른 CPR은 각각 그래프(430) 및 그래프(450)와 같다. 그래프(430)는 안테나 엘리먼트(300)의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향(예: 뚫고 나오는 방향인 +z 방향)에 대한 각도에 따라 나타내는 제1 라인(435) 및 안테나 엘리먼트(300)의 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제2 라인(440)을 도시한다. 그래프(430)를 참고하면, 기준이 되는 방향(z축 방향)인 0°에서, 제1 라인(435)의 이득은 약 8.52dB일 수 있고, 제2 라인(440)의 이득은 약 -25.17dB일 수 있다. 0°에서의 CPR은 약 33.69dB일 수 있다. 그래프(450)는 안테나 엘리먼트(400)의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향(예: 뚫고 나오는 방향인 +z 방향)에 대한 각도에 따라 나타내는 제3 라인(455) 및 안테나 엘리먼트(400)의 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제4 라인(460)을 도시한다. 그래프(450)를 참고하면, 기준이 되는 방향(z축 방향)인 0°에서, 제3 라인(455)의 이득은 약 8.28dB일 수 있고, 제4 라인(460)의 이득은 약 -4.87dB일 수 있다. 0°에서의 CPR은 약 13.15dB일 수 있다.

상술한 바에 따르면, 안테나 엘리먼트의 구조가 대칭적인 구조인 경우 비대칭적인 구조에 비하여, 높은 CPR 값을 가질 수 있다. 다시 말해서, 대칭적인 안테나 엘리먼트는 비대칭적 안테나 엘리먼트에 비하여 편파 순도(polarization purity)가 높을 수 있다. 안테나 엘리먼트가 비대칭적인 구조이면, 편파 순도 및 CPR이 낮을 수 있으므로, 안테나(예: 안테나 엘리먼트)의 처리량(throughput)이 감소될 수 있다. 이에 따라, 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치의 방사 성능이 열화될 수 있다. 그러나, 도 4b의 안테나 엘리먼트(300)와 안테나 엘리먼트(400)가 각각 다수 배열되는 서브 어레이의 경우, 방사 성능이 오히려 개선될 수 있다. 이하, 도 5는 안테나 엘리먼트들이 배열되는 서브 어레이의 경우에 대한 CPR에 대하여 설명한다.

도 5는 본 개시의 실시 예들에 따른 다수의 비대칭 안테나 엘리먼트(asymmetry antenna element)들을 포함하는 구조에 대한 CPR(cross polarization ratio)을 도시하는 그래프의 예를 도시한다. 여기서, CPR은 특정 방향에서 코-폴과 크로스-폴 사이의 수준(level) 차이를 의미할 수 있다. 그래프(350) 및 그래프(550)의 가로축은 xy평면 상에서 z축을 기준으로 하는 각도(또는 방위 평면(azimuth plane)에서의 각도)(단위: 도(degree), °)이고, 세로축은 이득(gain)(단위: 데시벨(decibel), dB)을 의미한다. 이 때, 크로스-폴 성분에 대한 이득은 크로스-폴 성분과 코-폴 성분의 최대 방사 강도(maximum radiation intensity) 사이의 차이에 대한 데시벨로 정의될 수 있다.

도 5의 서브 어레이(301)는 도 3b의 서브 어레이(301)와 동일하게 이해될 수 있다. 예를 들어, 서브 어레이(301)는 대칭 구조를 갖는 패치 안테나인 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도 5의 서브 어레이(501)는 도 4의 안테나 엘리먼트(400)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브 어레이(501)는 비대칭 구조를 갖는 패치 안테나인 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있다.

그래프(350)는 서브 어레이(301)의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향(예: 뚫고 나오는 방향인 +z 방향)에 대한 각도에 따라 나타내는 제1 라인(355) 및 서브 어레이(301)의 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제2 라인(360)을 도시한다. 그래프(350)를 참고하면, 기준이 되는 방향(z축 방향)인 0°에서, 제1 라인(355)의 이득은 약 12.09dB일 수 있고, 제2 라인(360)의 이득은 약 -0.56dB일 수 있다. 0°에서의 CPR은 약 12.65dB일 수 있다. 이와 달리, 그래프(550)는 서브 어레이(501)의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향(예: 뚫고 나오는 방향인 +z 방향)에 대한 각도에 따라 나타내는 제3 라인(555) 및 서브 어레이(501)의 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제4 라인(560)을 도시한다. 그래프(550)를 참고하면, 기준이 되는 방향(즉, z축 방향)인 0°에서, 제3 라인(555)의 이득은 약 12.33dB일 수 있고, 제4 라인(560)의 이득은 약 -14.61dB일 수 있다. 0°에서의 CPR은 약 26.94dB일 수 있다.

서브 어레이(301)의 경우, 안테나 엘리먼트들 사이의 간격이 특정 간격(예: λ/2, 여기서 λ는 서브 어레이(301)에 의해 송수신되는 신호의 파장)보다 좁게 형성되도록 안테나 엘리먼트들이 배치될 수 있다. 서브 어레이(301)는 안테나 엘리먼트들 사이의 상호 커플링(mutual coupling)이 형성되는 영역(305)에 따라 CPR이 낮게 형성될 수 있다. 다시 말해서, 서브 어레이(301)는 안테나 엘리먼트들 사이의 간격이 좁아짐에 따라 발생된 상호 작용(상호 커플링)에 의해 방사 성능이 열화될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 서브 어레이(501)는 안테나 엘리먼트들 사이의 간격이 특정 간격(예: λ/2, 여기서 λ는 서브 어레이(501)에 의해 송수신되는 신호의 파장)보다 좁게 형성되도록 안테나 엘리먼트들이 배치될 수 있다. 서브 어레이(501)의 영역(505)에서 작용되는 안테나 엘리먼트들 사이의 상호 커플링(mutual coupling)은 영역(305)에 비하여 낮을 수 있다. 서브 어레이(501)의 안테나 엘리먼트들 각각이 비대칭적 구조를 갖는 패치 안테나로 구성됨에 따라, 안테나 엘리먼트 각각의 전류의 벡터 성분이 45°가 아니지만 서브 어레이(501)의 전류의 벡터 성분의 합이 45°일 수 있다. 이에 따라, 서브 어레이(501)는 상호 커플링이 작용하는 영역(505)이 서브 어레이(301)의 영역(305)에 비하여 높은 방사 성능을 가질 수 있다. 따라서, 서브 어레이(501)는 서브 어레이(301)에 비교하여 높은 CPR 값을 가질 수 있고, 이에 따라 편파 순도도 높을 수 있다.

상술한 바에 따르면, 안테나 엘리먼트의 구조가 대칭적 구조인 서브 어레이(301)는, 복수의 안테나 엘리먼트들의 배열(array)에 따라 낮은 전기적 벡터의 성분은 45°와 다르게 형성될 수 있고, 이에 따라 서브 어레이는 낮은 CPR 값을 가질 수 있다. 그러나, 안테나 엘리먼트의 구조가 비대칭적 구조인 서브 어레이(501)는, 복수의 안테나 엘리먼트들이 특정 간격보다 좁게 배치되는 경우, 서브 어레이(501)의 CPR 값은 개선될 수 있다. 따라서, 서브 어레이(301)의 편파 순도에 비해 서브 어레이(501)는 편파 순도가 높을 수 있다. 여기서, 특정 간격은 서브 어레이(501)에서 송수신되는 신호의 파장(λ)의 절반일 수 있다. 결과적으로, 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 서브 어레이의 경우 안테나 엘리먼트들 사이의 간격이 특정 간격보다 좁더라도 비대칭적 구조의 안테나 엘리먼트들에 의해, CPR 값이 높아질 수 있다. 다시 말해서, 서브 어레이의 처리량(throughput)이 증가할 수 있는 바, 서브 어레이의 방사 성능이 개선될 수 있다. 설명의 편의를 위하여 서브 어레이를 예로 들었으나, 상기와 같은 내용은 서브 어레이를 다수 포함하는 어레이 안테나, 안테나, 또는 이러한 구조의 안테나를 포함하는 전자 장치에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 6은 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭 안테나 엘리먼트(asymmetry antenna element)의 비대칭 정도에 따른 CPR(cross polarization ratio)을 도시한다. 여기서, CPR은 특정 방향에서 코-폴과 크로스-폴 사이의 수준(level) 차이를 의미할 수 있다. 그래프(600)의 가로축은 xy평면 상에서 z축을 기준으로 하는 각도(또는 방위 평면(azimuth plane)에서의 각도)(단위: 도(degree), °)이고, 세로축은 이득(gain)(단위: 데시벨(decibel), dB)을 의미한다. 이 때, 크로스-폴 성분에 대한 이득은 크로스-폴 성분과 코-폴 성분의 최대 방사 강도(maximum radiation intensity) 사이의 차이에 대한 데시벨로 정의될 수 있다.

그래프(600)는 비대칭 안테나 엘리먼트들을 포함하는 전자 장치에 대한 비대칭 정도에 따른 CPR을 도시한다. 여기서, 안테나 엘리먼트는 비대칭 구조를 갖는 패치 안테나일 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트는 직사각형(rectangle) 형상으로 가로 방향의 가장자리(예: 제1 가장자리)의 길이와 세로 방향의 가장 자리(예: 제2 가장자리)의 길이 사이의 비율이 a:b(a는 b와 다른 값)일 수 있다. 여기서, 가장자리의 길이는 물리적 길이 또는 전기적 길이를 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 라인(610) 및 제5 라인(615)은 b/a가 1.04일 수 있다. 또한, 제2 라인(620) 및 제6 라인(625)은 b/a가 1.08일 수 있다. 또한, 제3 라인(630) 및 제7 라인(635)은 b/a가 1.12일 수 있다. 또한, 제4 라인(640) 및 제8 라인(645)은 b/a가 1.16일 수 있다. 여기서, b/a는 비대칭 비율로 지칭될 수 있다.

그래프(600)는 비대칭 비율이 1.04인 안테나 엘리먼트들을 포함하는 전자 장치의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향(예: 뚫고 나오는 방향인 +z 방향)에 대한 각도에 따라 나타내는 제1 라인(610) 및 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제5 라인(615), 비대칭 비율이 1.08인 안테나 엘리먼트들을 포함하는 전자 장치의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제2 라인(620) 및 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제6 라인(625), 비대칭 비율이 1.12인 안테나 엘리먼트들을 포함하는 전자 장치의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제3 라인(630) 및 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제7 라인(635), 비대칭 비율이 1.16인 안테나 엘리먼트들을 포함하는 전자 장치의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제4 라인(640) 및 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제8 라인(645)을 도시한다.

그래프(600)를 참고하면, 기준이 되는 방향(z축 방향)인 0°에서, 제1 라인(610)의 이득은 약 12.51dB일 수 있고, 제2 라인(620)의 이득은 약 12.51dB일 수 있고, 제3 라인(630)의 이득은 약 12.33dB일 수 있고, 제4 라인(640)의 이득은 약 12.33dB일 수 있다. 다시 말해서, 비대칭 비율이 달라지더라도 코-폴 성분의 이득은 유사한 값을 가질 수 있다. 이와 달리, 기준이 되는 방향(z축 방향)인 0°에서, 제5 라인(615)의 이득은 약 -2.92dB일 수 있고, 제6 라인(625)의 이득은 약 -5.35dB일 수 있고, 제7 라인(635)의 이득은 약 -9.27dB일 수 있고, 제8 라인(645)의 이득은 약 -14.61dB일 수 있다. 다시 말해서, 비대칭 비율이 달라짐에 따라 크로스-폴 성분의 이득은 달라질 수 있다.

일 실시 예에 따라, 안테나 엘리먼트의 비대칭 비율이 달라짐에 따라 전자 장치의 CPR 값은 달라질 수 있다. 예를 들어, 비대칭 비율이 1.04인 경우, 제1 라인(610)과 제5 라인(615)에 따라 CPR 값은 약 15.43dB일 수 있다. 또한, 비대칭 비율이 1.08인 경우, 제2 라인(620)과 제6 라인(625)에 따라 CPR 값은 약 17.86dB일 수 있다. 또한, 비대칭 비율이 1.12인 경우, 제3 라인(630)과 제7 라인(635)에 따라 CPR 값은 약 21.6dB일 수 있다. 또한, 비대칭 비율이 1.16인 경우, 제4 라인(640)과 제8 라인(645)에 따라 CPR 값은 약 26.94dB일 수 있다. 상술한 바를 참고하면, 비대칭 비율이 1.2 값에 가까워짐에 따라, CPR값이 높아질 수 있다.

도 6의 그래프(600)는, 비대칭 비율이 1.04, 1.08, 1.12, 1.16과 같이 가로 방향의 가장자리의 길이가 세로 방향의 가장자리의 길이보다 긴 직사각형 구조의 패치 안테나인 안테나 엘리먼트들을 예시하나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 반대로 비대칭 비율이 0.96, 0.92, 0.88, 0.84와 같이 세로 방향의 가장자리의 길이가 가로 방향의 가장자리의 길이보다 긴 직사각형 구조의 패치 안테나인 안테나 엘리먼트들의 경우에도 동일하게 이해될 수 있다. 즉, 비대칭 비율이 1인 경우와 대비하여, 비대칭 비율이 0.8 또는 1.2 값에 가까워질수록 CPR 값이 높아질 수 있다.

상술한 바에 따르면, 본 개시의 실시예들에 따른 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 구조는 비대칭 안테나 엘리먼트들을 특정 간격보다 좁은 간격으로 배치함으로써, 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치의 방사 성능을 개선할 수 있다. 또한, 안테나 엘리먼트들이 보다 좁은 간격으로 배치되는 바, 전자 장치에 더 많은 수의 안테나 엘리먼트들을 실장할 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예들에 따른 비대칭 안테나 엘리먼트들을 포함하는 구조는 공정이 단순하여 생산 비용을 절감함과 동시에 방사 성능을 개선할 수 있다.

도 7a는 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭 안테나 엘리먼트(asymmetry antenna element)의 다른 예를 도시한다. 설명의 편의를 위하여, 이하의 본 개시에서는 패치 안테나인 안테나 엘리먼트를 예로써 설명한다. 그러나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 안테나 엘리먼트는 다양한 안테나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트는 스택 패치 안테나(stacked patch antenna)일 수 있다. 또는, 안테나 엘리먼트는 L-probe 급전 안테나일 수 있다.

도 7a의 서브 어레이(701)는 도 3b의 서브 어레이(301)와 동일하게 이해될 수 있다. 예를 들어, 서브 어레이(701)는 대칭 구조(예: 정사각형(square))의 패치 안테나인 안테나 엘리먼트(700)들을 포함할 수 있다. 이 때, 서브 어레이(701)에 포함되는 안테나 엘리먼트(700)들의 간격은 특정 간격보다 좁게 배치될 수 있다. 여기서, 특정 간격은 서브 어레이(701)가 방사하는 신호의 파장(λ)의 절반일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 서브 어레이(751)는 비대칭 구조인 안테나 엘리먼트(750)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브 어레이(751)의 안테나 엘리먼트(750)들의 형상은 정사각형(square)의 구조이지만, 정사각형의 가로 방향의 가장자리(예: 제1 가장자리)를 따라서 적어도 하나의 개구부(opening unit)를 포함할 수 있다. 도 7a의 서브 어레이(751)는 하나의 제1 가장자리에 제1 가장자리 방향을 따라서 4개의 개구부들을 포함하는 구조를 도시하나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 서브 어레이(751)에 포함되는 안테나 엘리먼트(750)는 하나의 제1 가장자리에 1개의 개구부, 2개의 개구부들, 3개의 개구부들, 또는 5개의 개구부들을 포함할 수 있다. 안테나 엘리먼트(750)가 포함하는 개구부의 수는 서브 어레이(751)의 CPR값에 기반하여 결정될 수 있다. 다시 말해서, 목표하는 임계 값을 만족하는 CPR 값을 고려하여, 개구부의 개수가 결정될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 목표하는 임계 값을 만족하는 CPR 값을 고려하여, 각 안테나 엘리먼트(750)의 개구부의 크기가 결정될 수 있다. 예를 들어, CPR 값에 기반하여 개구부의 제1 가장자리 방향으로의 폭이 결정될 수 있다. 또한, CPR 값에 기반하여 개구부의 제2 가장자리 방향으로의 폭이 결정될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 목표하는 임계 값을 만족하는 CPR 값을 고려하여, 각 안테나 엘리먼트(750)의 개구부들 사이의 간격이 결정될 수 있다. 예를 들어, CPR 값에 기반하여 개구부들 사이의 간격이 좁게 형성될 수 있다. 또한, CPR 값에 기반하여 개구부들 사이의 간격이 넓게 형성될 수 있다.

상술한 바에 따르면, 본 개시의 실시 예들에 따른 서브 어레이(751)에 포함되는 안테나 엘리먼트(750)들의 개구부에 대하여 형상, 크기, 간격, 개수가 개별적으로 결정될 수 있음을 개시하나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 다시 말해서, 본 개시는 개구부의 형상 및 크기를 달리하여 목표하는 CPR 값을 갖도록 개구부가 결정될 수 있고, 안테나 엘리먼트들 각각은 결정된 개구부를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시는 개구부의 형상 및 간격을 달리하여 목표하는 CPR 값을 갖도록 개구부가 결정될 수 있고, 안테나 엘리먼트들 각각은 결정된 개구부를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 서브 어레이(751)에 포함되는 안테나 엘리먼트(750)들의 간격은 특정 간격보다 좁게 배치될 수 있다. 여기서, 특정 간격은 서브 어레이(751)가 방사하는 신호의 파장(λ)의 절반일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 서브 어레이(751)의 안테나 엘리먼트(750)가 포함하는 개구부는 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 개구부는 사각형의 형상으로 구성될 수 있다. 이 때, 사각형은 정사각형, 직사각형 등을 포함할 수 있다. 또한, 개구부는 삼각형의 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 개구부는 원 형상으로 구성될 수 있다.

도 7a에서는, 서브 어레이(751)의 안테나 엘리먼트의 가로 방향에 해당하는 제1 가장자리에 개구부가 포함된 것으로 도시하나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 서브 어레이(751)의 안테나 엘리먼트의 세로 방향에 해당하는 제2 가장자리에 개구부를 포함할 수 있다. 또한, 서브 어레이(751)의 안테나 엘리먼트의 가로 방향에 해당하는 제1 가장자리 및 세로 방향에 해당하는 제2 가장자리 모두 개구부를 포함할 수 있다.

도 7b는 본 개시의 실시 예들에 따른 다수의 비대칭 안테나 엘리먼트(asymmetry antenna element)들을 포함하는 구조에 대한 CPR(cross polarization ratio)을 도시하는 그래프의 다른 예를 도시한다. 여기서, CPR은 특정 방향에서 코-폴과 크로스-폴 사이의 수준(level) 차이를 의미할 수 있다. 그래프(730) 및 그래프(760)의 가로축은 xy평면 상에서 z축을 기준으로 하는 각도(또는 방위 평면(azimuth plane)에서의 각도)(단위: 도(degree), °)이고, 세로축은 이득(gain)(단위: 데시벨(decibel), dB)을 의미한다. 이 때, 크로스-폴 성분에 대한 이득은 크로스-폴 성분과 코-폴 성분의 최대 방사 강도(maximum radiation intensity) 사이의 차이에 대한 데시벨로 정의될 수 있다.

그래프(730)는 대칭 안테나 엘리먼트들을 포함하는 서브 어레이(701)에 대한 CPR을 도시한다. 여기서, 대칭적인 안테나 엘리먼트는 정사각형 형상을 갖는 패치 안테나일 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트는 정사각형 형상으로 가로 방향의 가장자리(예: 제1 가장자리)의 길이와 세로 방향의 가장 자리(예: 제2 가장자리)의 길이 사이의 비율이 1:1(a는 b와 다른 값)일 수 있다. 여기서, 가장자리의 길이는 물리적 길이 또는 전기적 길이를 모두 포함할 수 있다. 이와 달리, 그래프(760)는 비대칭 안테나 엘리먼트들을 포함하는 서브 어레이(751)에 대한 CPR을 도시한다. 여기서, 비대칭 안테나 엘리먼트는 정사각형의 형상이나 개구부를 포함하는 패치 안테나를 의미할 있다.

그래프(730)는 서브 어레이(701)의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향(예: 뚫고 나오는 방향인 +z 방향)에 대한 각도에 따라 나타내는 제1 라인(735) 및 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제2 라인(740)을 도시한다. 그래프(730)를 참고하면, 기준이 되는 방향(z축 방향)인 0°에서, 제1 라인(735)의 이득은 약 12.09dB일 수 있고, 제2 라인(740)의 이득은 약 -0.56dB일 수 있다. 0°에서의 CPR은 약 12.65dB일 수 있다. 이와 달리, 그래프(760)는 서브 어레이(751)의 코-폴 성분의 이득을 기준 방향(예: 뚫고 나오는 방향인 +z 방향)에 대한 각도에 따라 나타내는 제3 라인(765) 및 크로스-폴 성분의 이득을 기준 방향에 대한 각도에 따라 나타내는 제4 라인(770)을 도시한다. 그래프(760)를 참고하면, 기준이 되는 방향(z축 방향)인 0°에서, 제3 라인(765)의 이득은 약 11.54dB일 수 있고, 제4 라인(770)의 이득은 약 -22.28dB일 수 있다. 0°에서의 CPR은 약 33.82dB일 수 있다.

상술한 바에 따르면, 안테나 엘리먼트의 구조가 대칭적 구조인 서브 어레이(701)는, 복수의 안테나 엘리먼트들의 배열(array)에 따라 낮은 전기적 벡터의 성분은 45°와 다르게 형성될 수 있고, 이에 따라 서브 어레이는 낮은 CPR 값을 가질 수 있다. 서브 어레이(701)는 안테나 엘리먼트들의 상호 커플링(mutual coupling)이 작용함으로써, 방사 성능이 열화될 수 있다. 그러나, 안테나 엘리먼트의 구조가 비대칭적 구조인 서브 어레이(751)는, 복수의 안테나 엘리먼트들이 특정 간격보다 좁게 배치되더라도, 서브 어레이(751)의 CPR 값은 개선될 수 있다. 따라서, 서브 어레이(751)의 편파 순도에 비해 서브 어레이(701)는 편파 순도가 높을 수 있다. 결과적으로, 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 서브 어레이의 경우 그 안테나 엘리먼트들 사이의 간격이 특정 간격보다 좁더라도 비대칭적 구조의 안테나 엘리먼트들에 의해, CPR 값이 높아질 수 있는 바, 서브 어레이의 처리량(throughput)이 증가할 수 있고, 서브 어레이의 방사 성능이 개선될 수 있다. 설명의 편의를 위하여 서브 어레이를 예로 들었으나, 상기와 같은 내용은 서브 어레이를 다수 포함하는 어레이 안테나, 안테나, 또는 이러한 구조의 안테나를 포함하는 전자 장치에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 1a 내지 도 7b를 참고하면, 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치는, 기존 안테나 구조에 비해 생산 비용이 절감될 수 있고, 제조 공정 상의 공차를 최소화할 수 있고, 더 많은 수의 안테나 엘리먼트를 실장할 수 있으며, 안테나 또는 전자 장치의 방사 성능이 개선될 수 있다.

예를 들어, 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치는, 복잡한 구조의 슬롯들을 패치 안테나의 면(surface) 상에 포함하는 안테나 엘리먼트들과 비교하여, 비교적 단순한 구조의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 구조를 통해, 효율적인 비용으로 생산할 수 있다. 또한, 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치의 제작 공정은 복잡한 구조의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 구조의 제작 공정에 비하여 단순하여 공차를 최소화할 수 있다. 또한, 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치는 비교적 간단한 제작 공정에 따라 공차를 최소화하면서 생산 비용을 절감하면서도, 방사 성능을 개선할 수 있다. 다른 예를 들어, 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치는, 안테나 엘리먼트들의 인접한 영역에 반사판(reflector)을 포함하는 안테나 구조와 비교하여, 비교적 간단한 제작 공정에 따라 공차를 최소화하면서 생산 비용을 절감하면서도, 방사 성능을 개선할 수 있다. 구체적으로, 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭 안테나 엘리먼트들을 포함하는 어레이 안테나는 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 어레이 안테나와 비교하여 기준 방향에 대한 CPR의 값이 약 10dB가량 높을 수 있다.

도 1a 내지 도 7b에서는 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 서브 어레이를 설명하였으나, 더 많은 수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 어레이 안테나 또는 안테나 또한 본 개시의 실시 예로써 이해될 수 있다. 또한, 복수의 안테나 엘리먼트들, RF 구성요소(예: 필터 등) 및 마더 보드와 같은 추가적인 구성요소들이 다수 결합되어 하나의 장비를 구성하는 MMU 또는 mmWave 장치 또한 본 개시의 실시 예로써 이해될 수 있다. 이하, 도 8을 통해 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 및 이를 포함하는 안테나 구조가 실장되어 전자 장치에 구현되는 예가 서술된다.

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

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

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

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

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

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

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

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

도 8에서는 본 개시의 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 구조가 활용될 수 있는 장비로서, 전자 장치(810)의 기능적 구성을 서술하였다. 그러나, 도 8에 도시된 예는 도 1a 내지 도 7b를 통해 서술된 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 구조 및 이를 포함하는 안테나, 전자 장치의 활용을 위한 예시적인 구성일 뿐, 본 개시의 실시 예들이 도 8에 도시된 장비의 구성 요소들에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 실시 예들에 따른 비대칭(asymmetry) 안테나 엘리먼트들을 포함하는 서브 어레이, 어레이 안테나, 안테나, 및 이를 포함하는 다른 구성의 통신 장비 또한 본 개시의 실시 예로써 이해될 수 있다.

상술된 바와 같은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 무선 통신 시스템에서 안테나(antenna)에 있어서, 제1 안테나 엘리먼트(antenna element) 및 제2 안테나 엘리먼트를 포함하는 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제1 안테나 엘리먼트 및 상기 제2 안테나 엘리먼트는 패치 안테나(patch antenna)이고, 상기 제1 안테나 엘리먼트는 상기 제2 안테나 엘리먼트와 기준 간격보다 좁은 간격으로 배치되고, 상기 패치 안테나는 비대칭 구조일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 패치 안테나는 제1 가장자리 및 상기 제1 가장자리에 직교하는 제2 가장자리를 포함하는 직사각형(rectangle) 형상이고, 상기 제1 가장자리의 길이는 상기 제2 가장자리의 길이와 서로 다를 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제1 가장자리의 길이와 상기 제2 가장자리의 길이의 비율은 상기 안테나의 CPR(cross polarization ratio)에 기반하여 결정될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제1 가장자리의 길이와 상기 제2 가장자리의 길이의 비율은 0.8보다 크거나 같고 1.2보다 작거나 같을 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 패치 안테나는 제1 가장자리 및 상기 제1 가장자리에 직교하는 제2 가장자리를 포함하는 정사각형(square) 형상이고, 상기 제1 가장자리는 상기 제1 가장자리의 길이 방향을 따라 적어도 하나의 개구부들을 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 적어도 하나의 개구부의 개수, 크기, 형상 또는 개구부들 사이의 간격 중 적어도 하나는 상기 안테나의 CPR(cross polarization ratio)에 기반하여 결정될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 적어도 하나의 개구부는 사각형으로 구성될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 기준 간격은 상기 안테나를 통해 송수신되는 신호의 파장의 절반에 대응하는 길이일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 기준 간격은, 상기 제1 안테나 엘리먼트의 중심으로부터 상기 제2 안테나 엘리먼트의 중심까지의 거리일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제1 안테나 엘리먼트와 상기 제2 안테나 엘리먼트는 서로 인접하여 배치될 수 있다.

상술된 바와 같은 본 개시의 일 실시 예에 따른, MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치에 있어서, 메인 보드(board), 상기 메인 보드에 배치되는 RFIC(radio frequency integrated circuit) 및 상기 메인 보드에 배치되는 복수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들을 포함하고, 상기 복수의 안테나 엘리먼트는 제1 안테나 엘리먼트 및 제2 안테나 엘리먼트를 포함하고, 상기 제1 안테나 엘리먼트 및 상기 제2 안테나 엘리먼트는 패치 안테나(patch antenna)이고, 상기 제1 안테나 엘리먼트는 상기 제2 안테나 엘리먼트와 기준 간격보다 좁은 간격으로 배치되고, 상기 패치 안테나는 비대칭 구조일 수 있다.

본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

무선 통신 시스템에서 안테나(antenna)에 있어서,
제1 안테나 엘리먼트(antenna element) 및 제2 안테나 엘리먼트를 포함하는 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하고,
상기 제1 안테나 엘리먼트 및 상기 제2 안테나 엘리먼트는 패치 안테나(patch antenna)이고,
상기 제1 안테나 엘리먼트는 상기 제2 안테나 엘리먼트와 기준 간격보다 좁은 간격으로 배치되고,
상기 패치 안테나는 비대칭 구조인, 안테나.
청구항 1에 있어서,
상기 패치 안테나는 제1 가장자리 및 상기 제1 가장자리에 직교하는 제2 가장자리를 포함하는 직사각형(rectangle) 형상이고,
상기 제1 가장자리의 길이는 상기 제2 가장자리의 길이와 서로 다른, 안테나.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 가장자리의 길이와 상기 제2 가장자리의 길이의 비율은 상기 안테나의 CPR(cross polarization ratio)에 기반하여 결정되는, 안테나.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 가장자리의 길이와 상기 제2 가장자리의 길이의 비율은 0.8보다 크거나 같고 1.2보다 작거나 같은, 안테나.
청구항 1에 있어서,
상기 패치 안테나는 제1 가장자리 및 상기 제1 가장자리에 직교하는 제2 가장자리를 포함하는 정사각형(square) 형상이고,
상기 제1 가장자리는 상기 제1 가장자리의 길이 방향을 따라 적어도 하나의 개구부들을 포함하는, 안테나.
청구항 5에 있어서,
상기 적어도 하나의 개구부의 개수, 크기, 형상 또는 개구부들 사이의 간격 중 적어도 하나는 상기 안테나의 CPR(cross polarization ratio)에 기반하여 결정되는, 안테나.
청구항 6에 있어서,
상기 적어도 하나의 개구부는 사각형으로 구성되는, 안테나.
청구항 1에 있어서,
상기 기준 간격은 상기 안테나를 통해 송수신되는 신호의 파장의 절반에 대응하는 길이인, 안테나.
청구항 8에 있어서,
상기 기준 간격은, 상기 제1 안테나 엘리먼트의 중심으로부터 상기 제2 안테나 엘리먼트의 중심까지의 거리인, 안테나.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 안테나 엘리먼트와 상기 제2 안테나 엘리먼트는 서로 인접하여 배치되는, 안테나.
MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치에 있어서,
메인 보드(board);
상기 메인 보드에 배치되는 RFIC(radio frequency integrated circuit); 및
상기 메인 보드에 배치되는 복수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들을 포함하고,
상기 복수의 안테나 엘리먼트는 제1 안테나 엘리먼트 및 제2 안테나 엘리먼트를 포함하고,
상기 제1 안테나 엘리먼트 및 상기 제2 안테나 엘리먼트는 패치 안테나(patch antenna)이고,
상기 제1 안테나 엘리먼트는 상기 제2 안테나 엘리먼트와 기준 간격보다 좁은 간격으로 배치되고,
상기 패치 안테나는 비대칭 구조인, MMU 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 패치 안테나는 제1 가장자리 및 상기 제1 가장자리에 직교하는 제2 가장자리를 포함하는 직사각형(rectangle) 형상이고,
상기 제1 가장자리의 길이는 상기 제2 가장자리의 길이와 서로 다른, MMU 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 제1 가장자리의 길이와 상기 제2 가장자리의 길이의 비율은 상기 안테나의 CPR(cross polarization ratio)에 기반하여 결정되는, MMU 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 제1 가장자리의 길이와 상기 제2 가장자리의 길이의 비율은 0.8보다 크거나 같고 1.2보다 작거나 같은, MMU 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 패치 안테나는 제1 가장자리 및 상기 제1 가장자리에 직교하는 제2 가장자리를 포함하는 정사각형(square) 형상이고,
상기 제1 가장자리는 상기 제1 가장자리의 길이 방향을 따라 적어도 하나의 개구부들을 포함하는, MMU 장치.
청구항 15에 있어서,
상기 적어도 하나의 개구부의 개수, 크기, 형상 또는 개구부들 사이의 간격 중 적어도 하나는 상기 안테나의 CPR(cross polarization ratio)에 기반하여 결정되는, MMU 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 적어도 하나의 개구부는 사각형으로 구성되는, MMU 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 기준 간격은 상기 안테나를 통해 송수신되는 신호의 파장의 절반에 대응하는 길이인, MMU 장치.
청구항 18에 있어서,
상기 기준 간격은, 상기 제1 안테나 엘리먼트의 중심으로부터 상기 제2 안테나 엘리먼트의 중심까지의 거리인, MMU 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 제1 안테나 엘리먼트와 상기 제2 안테나 엘리먼트는 서로 인접하여 배치되는, MMU 장치.