KR20230150690A - 안테나 어레이의 편파들 간 디커플링을 위한 정합 네트워크 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

안테나 어레이의 편파들 간 디커플링을 위한 정합 네트워크 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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KR20230150690A
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김윤건
최승호
고승태
이정엽
허준
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Abstract

실시예들에 따른 전자 장치는 안테나 기판(antenna substrate), 서브 어레이를 포함하는 안테나 어레이, 상기 서브 어레이는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 전자 장치는 제1 편파(polarization)를 위한 제1 전력 디바이더 및 상기 제1 편파와 다른 제2 편파를 위한 제2 전력 디바이더를 포함하는 급전 네트워크(feeding network) 회로를 포함할 수 있다. 상기 제1 전력 디바이더의 제1 신호와 상기 제2 전력 디바이더의 제2 신호의 디커플링(decoupling)을 위한 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 상기 서브 어레이는 상기 안테나 기판의 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 제1 면 또는 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에 배치될 수 있다. 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는은, 상기 안테나 기판의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서, 상기 제1 전력 디바이더 및 상기 제2 전력 디바이더 사이의 영역에 배치될 수 있다.

Description

안테나 어레이의 편파들 간 디커플링을 위한 정합 네트워크 및 이를 포함하는 전자 장치{MATCHING NETWORK FOR DECOUPLING BETWEEN POLARIZATIONS IN ANTENNA ARRYA AND ELECTORNIC DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 개시(disclosure)는 정합 네트워크(matching network)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 안테나 어레이(antenna array)의 편파들(polarization) 간 디커플링(decoupling)을 위한 정합 네트워크 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템의 빔포밍(beamforming) 기술을 이용하는 전자 장치는 복수의 안테나 엘리멘트(antenna element)들을 포함한다. 이 때, 전자 장치에서 방사되는 신호의 이득을 높이기 위하여, 서브 어레이(sub array) 기술이 이용될 수 있다.
본 개시(disclosure)는, 복수의 서브 어레이들(sub-arrays)을 포함하는 안테나 어레이(antenna array)에서 전력 분배기(power divider)의 공간(space)을 확보하기 위한 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
본 개시는 어레이 안테나를 포함하는 전자 장치에서 서브 어레이들 간 아이솔레이션(isolation) 성능을 높이기 위한 정합 네트워크(matching network) 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
실시예들에 따른 전자 장치는 안테나 기판(antenna substrate), 서브 어레이를 포함하는 안테나 어레이, 상기 서브 어레이는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 전자 장치는 제1 편파(polarization)를 위한 제1 전력 디바이더 및 상기 제1 편파와 다른 제2 편파를 위한 제2 전력 디바이더를 포함하는 급전 네트워크(feeding network) 회로를 포함할 수 있다. 상기 제1 전력 디바이더의 제1 신호와 상기 제2 전력 디바이더의 제2 신호의 디커플링(decoupling)을 위한 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 상기 서브 어레이는 상기 안테나 기판의 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 제1 면 또는 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에 배치될 수 있다. 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는은, 상기 안테나 기판의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서, 상기 제1 전력 디바이더 및 상기 제2 전력 디바이더 사이의 영역에 배치될 수 있다.
실시예들에 따를 때, 전자 장치는 프로세서, 금속 기판(metal plate), 복수의 안테나 기판들(antenna substrates); 및 복수의 서브 어레이들을 포함하는 어레이 안테나(array antenna)를 포함할 수 있다. 상기 각 서브 어레이에 대하여, 복수의 서브 어레이들의 서브 어레이는, 제1 편파(polarization)를 위한 제1 전력 디바이더 및 상기 제1 편파와 다른 제2 편파를 위한 제2 전력 디바이더를 포함하는 급전 네트워크(feeding network) 회로와 상기 제1 전력 디바이더의 제1 신호와 상기 제2 전력 디바이더의 제2 신호의 디커플링(decoupling)을 위한 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 상기 복수의 서브 어레이들의 서브 어레이는, 상기 서브 어레이에 대응하는 안테나 기판의 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로는 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에 배치될 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로는 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에 배치될 수 있다. 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는은, 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서, 상기 제1 전력 디바이더 및 상기 제2 전력 디바이더 사이의 영역에 배치될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 정합 네트워크(matching network) 및 이를 포함하는 전자 장치는, 서로 다른 편파들을 제공하는 전력 디바이더들 사이에 배치되는 커플러를 통해, 전력 디바이더의 공간적 제약을 줄이고, 두 편파들 사이의 아이솔레이션(isolation) 성능을 높일 수 있다.
본 개시에서 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 있을 것이다.
도 1은 실시예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 실시예들에 따른 안테나 어레이의 예들을 도시한다.
도 3은 실시예들에 따른 안테나 어레이의 아이솔레이션(isolation) 특성의 예들을 도시한다.
도 4는 실시예들에 따른 디커플링 커플러(decoupling coupler)의 예를 도시한다.
도 5는 실시예들에 따른 디커플링 커플러의 배치(deployment)의 예들을 도시한다.
도 6a, 도 6b, 도 6c는 실시예들에 따른 디커플링 커플러의 형상의 예들을 도시한다.
도 7은 실시예들에 따른 디커플링 커플러와 전력 디바이더(power divider)의 배치의 예들을 도시한다.
도 8은 실시예들에 따른 디커플링 커플러와 전력 디바이더의 배치의 다른 예들을 도시한다.
도 9는 실시예들에 따른 서브 어레이 내 디커플링의 예를 도시한다.
도 10은 실시예들에 따른 디커플링 커플러의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 실시예들에 따른 디커플링 커플러가 결합된 서브 어레이의 급전부의 등가 회로의 예를 도시한다.
도 12a 및 12b는 실시예들에 따른 디커플링 커플러의 배치의 예를 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 실시예들에 따른 디커플링 커플러의 성능의 예들을 도시한다.
도 14는 일 실시예에 따른 디커플링 커플러들을 갖는 어레이 안테나의 예를 도시한다.
도 15는 일 실시예에 따른 디커플링 커플러를 갖는 안테나를 포함하는 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 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 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 설명에서 사용되는 전자 장치의 부품을 지칭하는 용어(예: 기판, PCB(print circuit board), FPCB(flexible PCB), 모듈, 안테나, 안테나 소자, 회로, 프로세서, 칩, 구성요소, 기기), 부품의 형상을 지칭하는 용어(예: 구조체, 구조물, 지지부, 접촉부, 돌출부), 구조체들 간 연결부를 지칭하는 용어(예: 연결부, 접촉부, 지지부, 컨택 구조체, 도전성 부재, 조립체(assembly)), 회로를 지칭하는 용어(예: PCB, FPCB, 신호선, 급전선(feeding line), 데이터 라인(data line), RF 신호 선, 안테나 선, RF 경로, RF 모듈, RF 회로, 스플리터(splitter), 디바이더(divider), 커플러(coupler), 컴바이너(combiner)) 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다. 또한, 이하 사용되는 '...부', '...기', '...물', '...체' 등의 용어는 적어도 하나의 형상 구조를 의미하거나 또는 기능을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
또한, 본 개시에서, 특정 조건의 만족(satisfied), 충족(fulfilled) 여부를 판단하기 위해, 초과 또는 미만의 표현이 사용될 수 있으나, 이는 일 예를 표현하기 위한 기재일 뿐 이상 또는 이하의 기재를 배제하는 것이 아니다. '이상'으로 기재된 조건은 '초과', '이하'로 기재된 조건은 '미만', '이상 및 미만'으로 기재된 조건은 '초과 및 이하'로 대체될 수 있다.
도 1은 실시예들에 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.
도 1을 참고하면, 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 '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.
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 커버리리를 형성하기 위해, 기지국(110)은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 일 실시예에 따라, 기지국(110)은 MMU(Massive MIMO Unit)를 포함할 수 있다. 다수의 안테나들이 집합된 형태는 안테나 어레이(antenna array), 어레이에 포함되어 있는 각 안테나는 어레이 엘리멘트(array element), 또는 안테나 엘리멘트(antenna element)라 지칭될 수 있다. 상기 안테나 어레이는 선형 어레이(linear array), 평면 어레이(planar array) 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. 더 높은 데이터 용량을 위해, RF 경로들의 개수가 증가하거나 RF 경로당 전력이 증가하여야 한다. RF 경로를 늘리는 것은 제품의 사이즈가 더욱 커지게 되고, 실제 기지국 장비를 설치하는데 공간적 제약으로 인하여 현재는 더 이상 늘릴 수 없는 수준에 있다. RF 경로들의 개수는 늘리지 않으면서, 높은 출력을 통해 안테나 이득을 높이기 위하여, RF 경로에 디바이더(혹은 스플리터)를 사용하여 다수의 안테나 엘리멘트들을 연결함으로써, 안테나 이득을 증가시킬 수 있다. 여기서, RF 경로에 대응하는 안테나 엘리멘트들은 서브-어레이로 지칭될 수 있다.
통신 성능을 높이기 위해 무선 통신을 수행하는 장비(예: 기지국(110))의 안테나(또는 안테나 엘리멘트(antenna element))들의 개수는 증가하고 있다. 또한, 안테나 엘리멘트를 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 1에서는, 본 개시의 안테나의 정합 네트워크(matching network) 및 이를 포함하는 전자 장치를 설명하기 위해, 도 1의 기지국(110)이 예로 서술되었으나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 본 개시의 실시예들에 따른 정합 네트워크 및 이를 포함하는 전자 장치로서, 기지국(110) 외에 기지국과 동등한 기능을 수행하는 무선 장비, 기지국과 연결되는 무선 장비(예: TRP), 도 1의 단말(120), 또는 기타 5G 통신을 위해 사용되는 통신 장비 모두 가능함은 물론이다.
이하, 본 개시에서는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 환경에서 통신을 위한 복수의 안테나들의 구조로서 서브-어레이들로 구성되는 안테나 어레이를 예로 서술하나, 일부 실시예들에서 빔포밍을 위한 용이한 변경이 가능함은 물론이다.
도 2는 실시예들에 따른 안테나 어레이의 예들을 도시한다. 안테나 어레이는 도 1의 기지국(110)의 안테나 어레이를 예시한다. 안테나 엘라 멘트들의 개수가 증가함에 따라, 안테나 어레이의 소형화 및 무게 절감이 요구된다.
도 2를 참고하면, 안테나 어레이는 빔포밍을 위해 이용될 수 있다. 빔포밍 기술을 이용함에 있어서, 전자 장치는 서브 어레이 기술을 이용할 수 있다. 서브 어레이 기술이란, 급전된 신호를 여러 개의 안테나 엘리멘트들에 나누어 급전함으로써, 해당 신호의 이득을 높이기 위한 기술을 의미한다. 서브 어레이 기술은, 신호를 수신하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 서브 어레이로 구성된 안테나 엘리멘트들은, RFIC(radio frequency integrated circuit)로부터 전달(또는 급전(feeding))받은 신호를 방사하거나, 다른 장치로부터 수신된 신호들을 RFIC에게 전달할 수 있다. 일 실시예에 따라, 전자 장치는 복수의 서브 어레이들을 포함할 수 있다.
무선 채널에서 신호를 전송하기 위해 이용되는 빔폭은 안테나 어레이의 안테나 엘리멘트들 간격에 의존적이다. 안테나 어레이 내 안테나 엘리멘트들 간 간격은, 가격 경쟁력과 빔포밍 성능에 기반하여, 정해질 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 어레이(210)에서 수평(horizontal) 방향으로 배치되는 안테나 엘리멘트들 간 간격은 0.5λ일 수 있다. 제1 안테나 어레이(210)는 수평 방향으로 약 90도에 대응하는 빔폭을 갖는 빔을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 안테나 어레이(220)에서 수평 방향으로 배치되는 안테나 엘리멘트들 간 간격은 0.74λ일 수 있다. 제2 안테나 어레이(220)는 수평 방향으로 약 65도에 대응하는 빔폭을 갖는 빔을 형성할 수 있다.
요구되는 빔폭에 따른 빔포밍을 위하여 안테나 엘리멘트들 간 간격을 좁게 배치하면, 안테나 엘리멘트들에게 신호를 급전하기 위한 구성 요소들의 배치를 위한 공간이 충분하지 않을 수 있다. 예를 들어, 생산 비용의 절감 및 경량화를 위하여, 유전체 기판(예: 플라스틱 기판)이 이용될 수 있다. 유전체 기판과 금속 기판(metal plate)의 결합 시 나사들(screws) 및 유전체 기판의 지지 구도로 인해, 각 서브 어레이의 전력 디바이더(예: 300MHz 광대역 분배기)의 배치가 어려울 수 있다. 서브 어레이의 전력 디바이더의 설계 유연성을 높이기 위하여, 안테나 엘리멘트들 간 구조물이 제거될 수 있다. 그러나, 많은 공간이 확보되더라도 아이솔레이션 성능의 저하가 발생할 수 있다.
도 3은 실시예들에 따른 안테나 어레이의 아이솔레이션(isolation) 특성의 예들을 도시한다.
도 3을 참고하면, 서브 어레이들(310)은 2개의 3x1 서브 어레이들을 포함할 수 있다. 3x1 서브 어레이들이 수평 방향으로 배치될 수 있다. 아이솔레이션 특성은 코-폴 아이솔레이션을 포함할 수 있다. 각 서브 어레이의 안테나 엘리멘트들에 제1 편파의 신호 및 상기 제1 편파와 직교하는 제2 편파의 신호가 급전될 수 있다. 실선은 제1 편파의 신호가 급전되는 전력 디바이더를 나타내고, 점선은 제2 편파의 신호가 급전되는 전력 디바이더를 나타낸다. 코-폴 아이솔레이션은 동일한 편파(polarization)를 갖는 신호들 간의 격리 특성을 의미한다. 코-폴 아이솔레이션은 왼쪽의 서브 어레이의 실선과 오른쪽의 서브 어레이의 실선 간의 격리를 나타낸다. 코-폴 아이솔레이션은 왼쪽의 서브 어레이의 점선과 오른쪽의 서브 어레이의 점선 간의 격리를 나타낸다. 왼쪽에 위치한 안테나 엘리멘트가 오른쪽에 위치한 안테나 엘리멘트에게 방사 영향을 미칠 수 있다(즉, 패치-to-패치 방사). 또한, 서브 어레이들을 포함하는 기판의 표면 전류(surface current)로 인해 유기된 신호가 다른 서브 어레이의 동일한 편파를 갖는 신호에 영향을 미칠 수 있다.
서브 어레이들(320)은 2개의 3x1 서브 어레이들을 포함할 수 있다. 3x1 서브 어레이들이 수평 방향으로 배치될 수 있다. 아이솔레이션 특성은 크로스-폴 아이솔레이션을 포함할 수 있다. 크로스-폴 아이솔레이션은 X-pol 아이솔레이션으로 지칭될 수 있다. 각 서브 어레이의 안테나 엘리멘트들에 제1 편파의 신호 및 상기 제1 편파와 직교하는 제2 편파의 신호가 급전될 수 있다. 실선은 제1 서브 어레이에서 제1 편파의 신호를 위한 급전부와 제2 편파의 신호를 위한 급전부를 나타내고, 점선은 제2 서브 어레이에서 제1 편파의 신호를 위한 급전부와 제2 편파의 신호를 위한 급전부를 나타낸다. 크로스-폴 아이솔레이션은 직교한 편파(polarization)를 갖는 신호들 간의 격리 특성을 의미한다. 크로스-폴 아이솔레이션은 제1 서브 어레이의 실선들 간의 격리를 나타낸다. 크로스-폴 아이솔레이션은 제2 서브 어레이의 점선들 간의 격리를 나타낸다. 왼쪽에 위치한 급전부가 오른쪽에 위치한 급전부에게 방사 영향을 미칠 수 있다. 또한, 제1 서브 어레이의 왼쪽에 위치한 급전부가 제2 서브 어레이의 오른쪽에 위치한 급전부에게 방사 영향을 미칠 수 있다(즉, 패치-to-패치 방사). 또한, 서브 어레이들을 포함하는 기판의 표면 전류(surface current)로 인해 유기된 신호가 다른 서브 어레이의 동일한 편파를 갖는 신호에 영향을 미칠 수 있다.
서브 어레이들(330)은 2개의 3x1 서브 어레이들을 포함할 수 있다. 3x1 서브 어레이들이 수평 방향으로 배치될 수 있다. 아이솔레이션 특성은 인접(adjacent) 크로스-폴 아이솔레이션을 포함할 수 있다. 인접 크로스-폴 아이솔레이션은 인접 X-pol 아이솔레이션으로 지칭될 수 있다. 각 서브 어레이의 안테나 엘리멘트들에 제1 편파의 신호 및 상기 제1 편파와 직교하는 제2 편파의 신호가 급전될 수 있다. 실선은 제1 서브 어레이에서 제2 편파의 신호를 위한 급전부와 제2 서브 어레이에서 제1 편파의 신호를 위한 급전부를 나타낸다. 점선은 제1 서브 어레이에서 제1 편파의 신호를 위한 급전부와 제2 서브 어레이에서 제2 편파의 신호를 위한 급전부를 나타낸다. 인접 크로스-폴 아이솔레이션은 서로 인접한 서브 어레이들 간 신호 중 직교한 편파(polarization)를 갖는 신호들 간의 격리 특성을 의미한다. 인접 크로스-폴 아이솔레이션은 실선들 간의 격리를 나타낸다. 서브 어레이들(330)의 배치에서, 실선으로 도시된 두 신호들의 편파들은 서로 수직이다. 따라서, 두 서브 어레이들 간 인접 크로스-폴 아이솔레이션 성능은, 상술된 코-폴 아이솔레이션 혹은 크로스-폴 아이솔레이션 대비 높을 수 있다.
도 3을 통해 서술된 바와 같이, 서브 어레이들이 수평 방향으로 배치되면, 좁아지는 안테나 간격으로 인해 아이솔레이션 성능의 저하가 발생할 수 있다. 특히, 해당 서브 어레이에서 방사되는 제1 편파의 신호는 인접한 서브 어레이의 제2 편파의 신호에 유기되어, 크로스-폴 아이솔레이션의 성능의 저하가 야기된다. 빔포밍을 위하여 다수의 서브 어레이들이 수평 방향으로 나열될수록 크로스-폴 아이솔레이션의 성능은 더 악화될 수 있다. 또한, 서브 어레이와 기판 사이의 구조적 제한으로 인해, 전력 디바이더의 설계 변경을 통해, 크로스-폴 아이솔레이션의 성능을 개선하는 것은 쉽지 않다. 따라서, 본 개시의 실시예들은 전력 디바이더의 배치에 유연하고, 벽과 같은 구조물 없이 크로스-폴 아이솔레이션의 성능을 높이기 위한 안테나 설계를 제안한다.
도 4는 실시예들에 따른 디커플링 커플러(decoupling coupler)의 예를 도시한다. 디커플링 커플러는 디커플링 네트워크 회로를 예시할 수 있다. 디커플링 네트워크 회로는, 안테나 엘리멘트의 포트들 간 격리도(isolation)를 높이기 위한 정합 회로를 의미한다. 본 개시의 실시예들을 설명함에 있어, 디커플링 커플러가 예시되나, 동일한 기술적 기능을 수행하기 위한 다양한 구현 방식들(예: 전송 선로, 스트립, 마이크로스트립, 또는 커패시터나 인덕터와 같은 집중(lumped) 소자) 중 하나가 대신 이용될 수 있음은 물론이다.
도 4를 참고하면, 서브 어레이(400)는 3x1 서브 어레이를 포함할 수 있다. 서브 어레이는 3개의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 서브 어레이(400)는 제1 안테나 엘리멘트(401), 제2 안테나 엘리멘트(403), 및 제3 안테나 엘리멘트(405)를 포함할 수 있다. 서브 어레이(400)에 제1 편파의 신호(411)가 급전될 수 있다. 제1 편파의 신호(411)는 제1 전력 디바이더(410)를 통해 서브 어레이(400)의 각 안테나 엘리멘트에게 전달될 수 있다. 서브 어레이(400)에 제2 편파의 신호(421)가 급전될 수 있다. 제2 편파의 신호(421)는 제2 전력 디바이더(420)를 통해 서브 어레이(400)의 각 안테나 엘리멘트에게 전달될 수 있다. 도 3을 통해 서술된 바와 같이, 제1 전력 디바이더(410)의 신호 흐름이 제2 전력 디바이더(420)의 신호 흐름에 영향을 미칠 수 있다. 서로 다른 편파들 간의 아이솔레이션(즉, 크로스-폴 아이솔레이션) 성능을 높이기 위하여, 두 전력 디바이더들(제1 전력 디바이더(410) 및 제2 전력 디바이더(420)) 간 전기적 연결이 요구될 수 있다.
일 실시예에 따라, 제1 전력 디바이더(410) 및 제2 전력 디바이더(420) 간 디커플링 커플러(450)가 배치될 수 있다. 서로 다른 편파를 갖는 신호들이 가까운 거리에서 급전됨에 따라 두 신호들 간 전계적/자계적으로 상호 영향을 미친다. 이러한 영향은 커플링(coupling)이라 지칭될 수 있다. 디커플링 커플러(450)는 제1 편파의 신호가 입력되는 제1 포트와 제2 편파의 신호가 입력되는 제2 포트 간의 격리를 위해, 설계될 수 있다. 제1 포트로 인가되는 신호가 제2 포트로 인가되는 신호에 영향을 덜 미치도록, 디커플링 커플러(450)는 매칭 네트워크로 기능할 수 있다. 예를 들어, 디커플링 커플러(450)는 선로의 간격과 길이에 의해 커플링 양이 조절되는 마이크로스트립이나 스트립과 같은 형태로 구현될 수 있다.
도 4에서는 디커플링 커플러(450)가 제2 안테나 엘리멘트(403)과 제3 안테나 엘리멘트(405) 사이에 위치한 것으로 도시되었으나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 디커플링 커플러(450)는, 제2 안테나 엘리멘트(403)과 제3 안테나 엘리멘트(405) 사이가 아니더라도, 두 전력 디바이더들 간의 전기적 연결(예: 직접 급전 혹은 커플링 급전)을 제공할 수 있는 영역에 위치할 수 있다. 구체적인 예시들은 도 5에서 서술된다.
도 5는 실시예들에 따른 디커플링 커플러의 배치(deployment)의 예들을 도시한다. 디커플링 커플러는 디커플링 네트워크 회로(혹은 디커플링 정합 네트워크 회로)를 예시할 수 있다. 디커플링 네트워크 회로는, 안테나 엘리멘트의 포트들 간 격리도(isolation)를 높이기 위한 정합 회로를 의미한다.
도 5를 참고하면, 서브 어레이는 3x1 서브 어레이를 포함할 수 있다. 서브 어레이는 3개의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 서브 어레이는 제1 안테나 엘리멘트(501), 제2 안테나 엘리멘트(503), 및 제3 안테나 엘리멘트(505)를 포함할 수 있다. 서브 어레이에 제1 편파의 신호(511)가 급전될 수 있다. 제1 편파의 신호(511)는 제1 전력 디바이더를 통해 서브 어레이의 각 안테나 엘리멘트에게 전달될 수 있다. 서브 어레이에 제2 편파의 신호(521)가 급전될 수 있다. 제2 편파의 신호(521)는 제2 전력 디바이더를 통해 서브 어레이의 각 안테나 엘리멘트에게 전달될 수 있다.
일 실시예에 따라, 제1 디커플링 커플러(551)는 제1 안테나 엘리멘트(501) 및 제2 안테나 엘리멘트(503) 사이에 배치될 수 있다. 제1 디커플링 커플러(551)는 제1 편파의 신호(511)가 급전되는 제1 전력 디바이더와 제2 편파의 신호(512)가 급전되는 제2 전력 디바이더 간 전기적 연결을 제공할 수 있다. 제1 디커플링 커플러(551)는 상기 전기적 연결을 통해, 제1 편파의 신호(511)와 제2 편파의 신호(521) 간 격리도를 높일 수 있다. 일 실시예에 따라, 제1 디커플링 커플러(551)는 스트립 형태의 전송 선로를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 제2 디커플링 커플러(552)는 제2 안테나 엘리멘트(501) 및 제3 안테나 엘리멘트(503) 사이에 배치될 수 있다. 제2 디커플링 커플러(552)는 제1 편파의 신호(511)가 급전되는 제1 전력 디바이더와 제2 편파의 신호(512)가 급전되는 제2 전력 디바이더 간 전기적 연결을 제공할 수 있다. 제2 디커플링 커플러(552)는 상기 전기적 연결을 통해, 제1 편파의 신호(511)와 제2 편파의 신호(521) 간 격리도를 높일 수 있다. 일 실시예에 따라, 제2 디커플링 커플러(552)는 U자 형태의 전송 선로를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 제3 디커플링 커플러(553)는 제3 안테나 엘리멘트(503) 아래에 배치될 수 있다. 제3 디커플링 커플러(553)는 제1 편파의 신호(511)가 급전되는 제1 전력 디바이더와 제2 편파의 신호(512)가 급전되는 제2 전력 디바이더 간 전기적 연결을 제공할 수 있다. 제3 디커플링 커플러(553)는 상기 전기적 연결을 통해, 제1 편파의 신호(511)와 제2 편파의 신호(521) 간 격리도를 높일 수 있다. 일 실시예에 따라, 제3 디커플링 커플러(553)는 루프 형태의 전송 선로를 포함할 수 있다.
도 5에서는 3개의 서로 다른 형상의 디커플링 커플러들이 도시되었으나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 도 4와 같이 하나의 디커플링 커플러가 두 개의 디바이더들 사이의 전기적 연결을 제공하기 위해 배치되더라도 본 개시의 일 실시예로써 이해될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라, 3개의 디커플링 커플러들 중에서 적어도 일부가 생략될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라, 3개의 디커플링 커플러들이 모두 동일한 형상(예: 금속 스트립)을 가질 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라, 3개의 디커플링 커플러들의 형상들은 도 5와 다를 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라, 3개의 디커플링 커플러들의 길이들은 모두 다를 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라, 3개의 디커플링 커플러들 중 일부의 길이들은 동일할 수 있다.
이하, 도 6a, 도 6b, 도 6c를 통해 본 개시의 실시예들에 따른 디커플링 커플러의 다양한 유형들 및 크기에 따른 영향이 서술된다.
도 6a, 도 6b, 도 6c는 실시예들에 따른 디커플링 커플러의 형상의 예들을 도시한다. 서브 어레이를 구성하는 전력 디바이더들의 커플링을 개선하기 위해 다양한 형상들이 이용될 수 있다. 빔포밍을 위해, 서브 어레이들이 밀집됨에 따라, 좁은 공간에서 효과적인 커플링 성능을 얻기 위한 디커플링 커플러의 형상이 정의될 필요가 있다.
도 6a를 참고하면, 일 실시예에 따라, 디커플링 커플러의 유형은 스트립 라인(strip line)일 수 있다. 예를 들어, 디커플링 커플러의 형상은 길이 'L', 너비 'W'의 일자형 스트립 라인(601)일 수 있다. 다른 예를 들어, 디커플링 커플러의 형상은 'U'자형 스트립 라인(603)일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 디커플링 커플러의 형상은 아치형 스트립 라인(605)일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 디커플링 커플러의 형상은 'M'자형 스트립 라인(607)일 수 있다. 일 실시예에 따라, 스트립 라인의 길이는 하기의 수학식을 충족할 것이 요구될 수 있다.
L은 스트립 라인의 길이이고, 는 유효 파장일 수 있다. 예를 들어, 는 하기의 수학식에 기반하여 결정될 수 있다.
c 0는 전파 속도를 의미하고, f 0는 동작 주파수(operating frequency), εeff는 유효 유전 상수(effective dielectric constant)를 의미한다. 예를 들어, εeff는 하기의 수학식에 기반하여 결정될 수 있다.
εr는 상대 유전율(relative permittivity)를 의미하고, W는 너비, h는 기판의 두께를 의미한다. 패치의 길이는 하기의 수학식에 기반하여 결정될 수 있다.
도 6b를 참고하면, 일 실시예에 따라, 디커플링 커플러의 유형은 패치(patch)일 수 있다. 예를 들어, 디커플링 커플러의 형상은 길이 'L', 너비 'W'의 일자형 패치(631)일 수 있다. 다른 예를 들어, 디커플링 커플러의 형상은 타원형 패치(633)일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 디커플링 커플러의 형상은 다각형 패치(635)일 수 있다. 일 실시예에 따라, 패치의 길이는 하기의 수학식을 충족할 것이 요구될 수 있다.
L은 패치의 길이이고, 는 유효 파장일 수 있다.
도 6c를 참고하면, 일 실시예에 따라, 디커플링 커플러의 유형은 루프(loop)일 수 있다. 안테나 기판의 일 면에 추가 구조물(예: 나사, 유전체 지지부)에 중첩되지 않기 위해, 루프 형태의 디커플링 커플러가 이용될 수 있다. 예를 들어, 디커플링 커플러의 형상은 직각 루프(661)일 수 있다. 다른 예를 들어, 디커플링 커플러의 형상은 타원 루프(663)일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 디커플링 커플러의 형상은 다각형 루프(665)일 수 있다. 일 실시예에 따라, 루프의 길이는 하기의 수학식을 충족할 것이 요구될 수 있다.
L은 패치의 길이이고, 는 유효 파장일 수 있다.
일 실시예에 따라, 디커플링 커플러는 도금 방식으로 안테나 기판 위에 형성될 수 있다. 일 실시예에 따라, 디커플링 커플러는 LDS(Laser Direct Structuring) 방식으로 안테나 기판 위에 형성될 수 있다. 일 실시예에 따라, 전력 디바이더는 도금 방식으로 안테나 기판 위에 형성될 수 있다. 일 실시예에 따라, 전력 디바이더는 디커플링 커플러는 LDS(Laser Direct Structuring) 방식으로 안테나 기판 위에 형성될 수 있다. 일 실시예에 따라, 디커플링 커플러는 전력 디바이더의 급전선들의 형성 방식과 동일한 방식으로 형성될 수 있다. 디커플링 커플러의 재질(material)은 전력 디바이더의 재질과 동일할 수 있다.
도 7은 실시예들에 따른 디커플링 커플러와 전력 디바이더(power divider)의 배치의 예들을 도시한다. 전력 디바이더는, 급전되는 신호를 각 안테나 엘리멘트에 인가하기 위한 분기 구조를 포함하는 회로를 의미한다. 전력 디바이더는 제1 편파를 위한 전력 디바이더와 제2 편파를 위한 전력 디바이더를 포함할 수 있다 전력 디바이더는, 급전되는 신호를 각 안테나 엘리멘트에 인가하기 위한 분기 구조를 포함하는 회로를 의미한다. 서브-어레이와 연결되는 각 안테나 엘리멘트는 전력 디바이더와 연결될 수 있다.
도 7을 참고하면, 사시도(perspective view)에서, 선로(710)는 전력 디바이더를 구성하는 급전선을 나타낸다. 안테나 기판(721)은 안테나 엘리멘트들이 배치되는 기판일 수 있다. 일 실시예에 따라, 안테나 기판(721)은 유전체 기판을 포함할 수 있다. 다른 일 실시예에 따라, 안테나 기판(721)은 금속 기판을 포함할 수 있다. 금속 기판(723)은 접지면을 제공하기 위한 기판일 수 있다. 하나 이상의 안테나 기판들(예: 안테나 기판(721))이 금속 기판(723)과 결합될 수 있다. 일 실시예에 따라, 전력 디바이더는 안테나 기판(721)의 안테나 엘리멘트들이 실장되는 면과 동일한 제1 면에 배치될 수 있다. 즉, 선로(710)는 안테나 기판(721)의 제1 면에 위치할 수 있다. 안테나 기판(721)은 안테나 기판(721)의 제1 면과 반대되는 제2 면에서 금속 기판(723)과 결합될 수 있다. 정면도를 참고하면, 안테나 기판(721)은 금속 기판(723) 위에 적층되고, 선로(710)는 안테나 기판(721)의 위에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따라, 편파들 간 디커플링 매칭을 위한 커플러(이하, 디커플링 커플러)는 안테나 기판(721)의 제1 면에 배치될 수 있다. 일 예(731)에서, 디커플링 커플러는 동일한 제1 면에 배치되는 전력 디바이더와 직접적으로 연결될 수 있다. 즉, 디커플링 커플러는 제1 편파를 위한 선로와 제2 편파를 위한 선로 간 직접적 커플링(direct coupling)을 통해, 전력을 분배할 수 있다. 두 선로들 간 커패시턴스가 형성될 수 있다. 높은 커패시턴스를 통해 전력이 분배됨에 따라, 두 선로들 간 아이솔레이션 특성이 강해질 수 있다. 다른 예(732)에서, 디커플링 커플러는 동일한 제1 면에 배치되는 전력 디바이더와 간접적으로 연결될 수 있다. 즉, 디커플링 커플러는, 직접적인 연결 대신, 선호들의 커플링 급전을 통한 전기적 연결을 제공함으로써, 전력을 분배할 수 있다. 두 선로들 간 커패시턴스가 형성될 수 있다. 높은 커패시턴스를 통해 전력이 분배됨에 따라, 두 선로들 간 아이솔레이션 특성이 강해질 수 있다.
도 8은 실시예들에 따른 디커플링 커플러와 전력 디바이더의 배치의 다른 예들을 도시한다.
도 8을 참고하면, 사시도에서, 선로(810)는 전력 디바이더를 구성하는 급전선을 나타낸다. 안테나 기판(821)은 안테나 엘리멘트들이 배치되는 기판일 수 있다. 일 실시예에 따라, 안테나 기판(821)은 유전체 기판을 포함할 수 있다. 다른 일 실시예에 따라, 안테나 기판(821)은 금속 기판을 포함할 수 있다. 금속 기판(823)은 접지면을 제공하기 위한 기판일 수 있다. 안테나 기판(821)이 금속 기판(823) 사이에 간격이 존재할 수 있다. 도 8에서는 안테나 기판(821)이 금속 기판(823)과 분리된 것으로 도시되었으나, 전체 어레이 안테나의 일부 영역에서 두 기판들 사이에 간격이 존재하는 것을 의미한다. 도 8에서는 도시되지 않았으나, 안테나 기판(821)은 금속 기판(823)과 다른 구조물을 통해 결합되거나, 안테나 기판(821)은, 안테나 기판(821)과 일체로 형성되는 지지부에 의해 상기 금속 기판(823)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 하나의 유전체의 일부 영역은 안테나 기판(821)으로 기능하고, 다른 영역은 상기 안테나 기판(821)를 지지하는 구조물로 기능할 수 있다.
일 실시예에 따라, 전력 디바이더는 안테나 기판(821)의 안테나 엘리멘트들이 실장되는 제1 면과 다른 제2 면에 배치될 수 있다. 상기 제2 면은 상기 제1 면과 반대면일 수 있다. 즉, 선로(810)는 안테나 기판(821)의 제2 면에 위치할 수 있다. 정면도를 참고하면, 안테나 기판(821)은 금속 기판(823) 위에 간격을 두고 적층되고, 선로(810)는 안테나 기판(821)의 배면에 배치될 수 있다. 전력 디바이더가 안테나 기판(821)의 배면에 위치함에 따라, 안테나 기판(821)의 위면은 상대적으로 공간이 여유로워질 수 있다. 따라서, 안테나 엘리멘트들과 같은 다른 구조물들의 설계가 용이해질 수 있다.
일 실시예에 따라, 편파들 간 디커플링 매칭을 위한 커플러(이하, 디커플링 커플러)는 안테나 기판(821)의 제1 면에 배치될 수 있다. 일 예(831)에서, 디커플링 커플러는 다른 제2 면에 배치되는 전력 디바이더와 간접적으로 연결될 수 있다. 즉, 디커플링 커플러를 통해, 직접적인 연결 대신 선호들의 커플링 급전을 통한 전기적 연결이 제공됨으로써, 전력이 분배될 수 있다. 두 선로들 간 커패시턴스가 형성될 수 있다. 높은 커패시턴스를 통해 전력이 분배됨에 따라, 두 선로들 간 아이솔레이션 특성이 강해질 수 있다. 다른 일 실시예에 따라, 편파들 간 디커플링 매칭을 위한 커플러(이하, 디커플링 커플러)는 안테나 기판(821)의 제2 면에 배치될 수 있다. 이 때, 디커플링 커플러는 안테나 기판(821)의 배면에서 전력 디바이더와 직접적으로 연결되거나(예: 일 예(832)) 간접적으로 연결될 수 있다.
디커플링이란 입력 망으로 유입되는 RF(radio frequency) 에너지를 제거하고, 기판에서 유기되는 전류 서지(current surge)의 피크를 줄이기 위한 기능이다. 커플러는 입력 포트, 통과(through) 포트, 통과되는 전력의 일부를 추출하는 커플드(Coupled) 포트, 격리(isolated) 포트를 포함할 수 있다. 두 개의 선로들이 근접하게 배치되고, 선로의 간격과 길이에 의해 커플링 양이 조절될 수 있다. 일 실시예에 따라, 이러한 커플러의 원리가 안테나 엘리멘트들 간의 격리가 아니라, 안테나 엘리멘트에 급전되는 두 포트들 간의 격리를 위해, 본 개시의 실시예들에 따른 안테나 서브 어레이에 적용될 수 있다. 디커플링 매칭 네트워크 기법을 통해, 안테나 포트들로 입력되는 급전선들 사이를 커플러가 설계될 수 있다. 커플러는 제1 포트로 인가되는 신호가 제2 포트로 인가되는 신호에 영향을 덜 미치도록, 안테나 어레이의 각 서브 어레이에서 제1 편파를 위한 전력 디바이더와 제2 편파를 위한 전력 디바이더 간 전기적 연결을 제공한다. 이러한 전기적 연결은 디커플링 커플러(혹은 디커플링 정합 네트워크(decoupling matching network, DMN), 디커플링 네트워크(decoupling network, DN))으로 지칭될 수 있다.
도 9는 실시예들에 따른 서브 어레이 내 디커플링의 예를 도시한다. 본 개시의 실시예들에 따른 디커플링 커플러는 크로스-폴 아이솔레이션 성능의 개선을 위해, 서브 어레이의 두 편파들 사이의 전기적 연결을 위해 배치될 수 있다.
도 9를 참고하면, 서브 어레이는 제1 편파의 신호를 제공하는 제1 포트(911)와 제2 편파의 신호를 제공하는 제2 포트(921)를 포함할 수 있다. 제2 편파는 제1 편파와 직교할 수 있다. 예를 들어, 제1 편파는 +45도 편파이고, 제2 편파는 -45도 편파일 수 있다. 예를 들어, 제1 편파는 N-편파(N-polarization, N-pol)이고, 제2 편파는 P-편파(P-polarization, P-pol)일 수 있다.
디커플링 커플러는 특정 편파에서의 신호가 다른 공간(예: 옆방향의 다른 편파의 신호의 방사 영역)로 야기되는 것을 저지하도록 기능할 수 있다. 편파들 사이의 커플링을 통해 특정 편파의 신호가 다른 편파의 신호에 미치는 영향이 감소할 수 있다. 도 9에서는 하나의 서브 어레이만 도시되었으나, 서로 다른 편파들의 간섭은 서브 어레이들 간에도 발생할 수 있다. 본 개시의 실시예들은, 벽과 같은 구조 삽입을 통해 상기 간섭을 억제하는 대신, 서브 어레이의 영역 내에 디커플링 커플러를 이용할 수 있다. 추가 구조물이 필요 없어져, 안테나 기판을 위한 구성요소들(예: 플라스틱 립(rib), 나사(screw))의 배치 제한이 줄어든다.
도 10은 실시예들에 따른 디커플링 커플러의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 디커플링 커플러는 두 선로들 사이에서 전기적 연결을 제공할 수 있다. 디커플링 커플러는 두 선로들 간 아이솔레이션을 위해, 한 선로에서 다른 선로로 공급되는 전력을 분배할 수 있다.
도 10을 참고하면, 일 실시예에 따라, 디커플링 커플러(1010)는 전력 디바이더와 직접 연결될 수 있다. 전력 디바이더는 N-pol을 위한 제1 전력 디바이더와 P-pol을 위한 제2 전력 디바이더를 포함할 수 있다. 디커플링 커플러(1010)는 제1 전력 디바이더와 제2 전력 디바이더 사이를 직접적으로 연결할 수 있다. 디커플링 커플러(1010)는 N-pol에서 P-pol로 유기되는 신호를 상쇄하도록 기능할 수 있다. 즉, 두 편파들 간 커플링되는 신호는 상쇄될 수 있다.
일 실시예에 따라, 디커플링 커플러(1060)는 전력 디바이더와 간접적으로 연결될 수 있다. 전력 디바이더는 N-pol을 위한 제1 전력 디바이더와 P-pol을 위한 제2 전력 디바이더를 포함할 수 있다. 간접적 연결이란, 두 전력 디바이더 사이들과 직접적으로 연결되지는 않지만, 커플링 급전 방식을 통해 제공되는 두 전력 디바이더 사이들의 전기적 연결을 의미한다. 디커플링 커플러(1060)는 N-pol에서 P-pol로 유기되는 신호를 상쇄하도록 기능할 수 있다. 즉, 두 편파들 간 커플링되는 신호는 상쇄될 수 있다.
일 실시예에 따라, 디커플링 커플러(1060)는 안테나 기판으로부터 유기되는 신호를 재방사(re-radiation)할 수 있다. 재방사를 통해 왼쪽 서브 어레이에서 오른쪽 서브 어레이로 유기되는 신호의 양이 감소하거나, 오른쪽 서브 어레이에서 왼쪽 서브 어레이로 유기되는 신호의 양이 감소할 수 있다. 불필요한 표면파(surface wave)를 감소시켜 서로 다른 편파의 신호들 간 커플링이 완화될 수 있다.
신호 전송 시 손실은 하기의 수학식 7과 같다.
Figure pat00011
α는 전체 손실, αC는 금속 전도체로 인한 손실(즉, loss due to metal conductivity), αD는 유전체 손실 탄젠트로 인한 손실(즉, loss due to dielectric loss tangent), αG는 유전체의 전도성으로 인한 손실(loss due to conductivity of dielectric), αR는 방사로 인한 손실(loss due to radiation)를 의미한다. 디커플링 커플러는 αR에 대응하는 표면파를 아이솔레이션을 위해 이용할 수 있다. 도 8에 도시된 일 예(831)와 같이, 전력 디바이더가 안테나 기판의 배면(즉, 안테나 엘리멘트가 실장되는 면과 반대에 위치하는 면)에 배치되고, 디커플링 커플러는 안테나 기판의 윗면에 배치될 수 있다. 디커플링 커플러는 급전되는 표면파를 재방사할 수 있다. 다시 말해, 방사 손실이 디커플링 매칭을 위해 재사용될 수 있다.
도 11은 실시예들에 따른 디커플링 커플러가 결합된 서브 어레이의 급전부의 등가 회로의 예를 도시한다.
도 11을 참고하면, 서브 어레이(1130)는 3x1 서브 어레이를 포함할 수 있다. 서브 어레이는 3개의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 서브 어레이는 제1 안테나 엘리멘트, 제2 안테나 엘리멘트, 및 제3 안테나 엘리멘트를 포함할 수 있다.
서브 어레이(1130)에 제1 편파의 신호가 급전될 수 있다. 제1 편파의 신호는 제1 전력 디바이더(1120)를 통해 서브 어레이(1130)의 각 안테나 엘리멘트에게 전달될 수 있다. 제1 전력 디바이더(1120)는 3개의 분기들을 포함할 수 있다. 제1 전력 디바이더(1120)는 3개의 전송 선로들을 포함할 수 있다. 제1 전력 디바이더(1120)는 제1 전송 선로(1121), 제2 전송 선로(1122), 제3 전송 선로(1123)를 포함할 수 있다. 각 전송 선로는 해당 안테나 엘리멘트에 인가된다. 서브 어레이(1130)에 제2 편파의 신호가 급전될 수 있다. 제2 편파의 신호는 제2 전력 디바이더(1140)를 통해 서브 어레이(1130)의 각 안테나 엘리멘트에게 전달될 수 있다. 제2 전력 디바이더(1140)는 3개의 분기들을 포함할 수 있다. 제2 전력 디바이더(1140)는 3개의 분기들을 포함할 수 있다. 제2 전력 디바이더(1140)는 3개의 전송 선로들을 포함할 수 있다. 제2 전력 디바이더(1140)는 제4 전송 선로(1141), 제5 전송 선로(1142), 제6 전송 선로(1143)를 포함할 수 있다. 각 전송 선로는 해당 안테나 엘리멘트에 인가된다.
제1 전력 디바이더(1120) 측면에서, 제1 전력 디바이더(1120)는 입력 포트이고, 제2 전력 디바이더(1140)는 출력 포트에 대응한다. 제2 전력 디바이더(1140) 측면에서, 제2 전력 디바이더(1140)는 입력 포트이고, 제1 전력 디바이더(1120)는 출력 포트에 대응한다. 아이솔레이션은 한 측의 입력이 다른 측의 출력으로 전달되는 않는 특성을 의미한다. 디커플링 기법을 회로적으로 적용하면, 서브 어레이(1130)에 위치하는 각 디커플링 커플러는 양 전송 선로들 간의 전기적 연결을 제공할 수 있다. 디커플링 커플러는 일 전송 선로에서 다른 전송 선로로의 신호 공급을 저지할 수 있다.
서브 어레이(1300)의 제1 디커플링 커플러(1131)는 제1 전송 선로(1121)와 제4 전송 선로(1141)를 전기적으로 연결할 수 있다. 제1 디커플링 커플러(1131)는 정합(matching) 네트워크 기법을 통해, 제1 전송 선로(1121)와 제4 전송 선로(1141)를 전기적 및 자기적으로 분리하도록 기능할 수 있다. 서브 어레이(1300)의 제2 디커플링 커플러(1132)는 제2 전송 선로(1122)와 제5 전송 선로(1142)를 전기적으로 연결할 수 있다. 제2 디커플링 커플러(1132)는 정합 네트워크 기법을 통해, 제2 전송 선로(1122)와 제5 전송 선로(1142)를 전기적 및 자기적으로 분리하도록 기능할 수 있다. 서브 어레이(1300)의 제3 디커플링 커플러(1133)는 제3 전송 선로(1123)와 제6 전송 선로(1143)를 전기적으로 연결할 수 있다. 제3 디커플링 커플러(1133)는 정합 네트워크 기법을 통해, 제3 전송 선로(1123)와 제6 전송 선로(1143)를 전기적 및 자기적으로 분리하도록 기능할 수 있다.
그래프(1100)는 주파수 영역 별 반사 파라미터를 나타낸다. 그래프의 가로축(1101)는 주파수(단위: GHz(gigahertz)를 나타내고, 세로축(1102)는 S11 파라미터(단위: dB(decibel))의 크기를 나타낸다. 그래프(1150)는 주파수 영역 별 통과 파라미터를 나타낸다. 그래프의 가로축(1151)는 주파수(단위: GHz(gigahertz)를 나타내고, 세로축(1152)는 S21 파라미터(단위: dB(decibel))의 크기를 나타낸다. 그래프(1100) 및 그래프(1150) 각각에서 실선은 디커플링 커플러가 배치된 서브 어레이(1130)와 관련되고, 점선은 디커플링 커플러가 배치되지 않은 서브 어레이와 관련된다.
S21 파라미터의 크기가 낮을수록 아이솔레이션 성능이 높다. 디커플링 커플러가 서브 어레이(1130)에서 두 편파들 간 전기적 연결을 제공함으로써, S21 파라미터는 감소하면서, 다른 방사 성능에는 상대적으로 영향이 미비함이 확인된다.
도 11에서는 등가적 회로를 표현하기 위해, 각 안테나 엘리멘트에 대응하는 디커플링 커플러들(예: 제1 디커플링 커플러(1131), 제2 디커플링 커플러(1132), 제3 디커플링 커플러(1133))이 예시되었으나, 반드시 엘리멘트 마다 디커플링 커플러가 물리적으로 배치되어야 하는 것을 의미하지 않는다. 하나의 디커플링 커플러가 제2 안테나 엘리멘트와 제3 안테나 엘리멘트 사이에 위치하고, 두 전력 디바이더들을 직접적으로 연결하더라도, 서브 어레이를 구성하는 모든 안테나 엘리멘트들에게 디커플링 효과를 제공할 수 있기 때문이다.
이하, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 및 도 14에서는 어레이 안테나의 구체적인 구조들이 서술된다. 본 개시의 실시예들의 이해를 돕기 위하여, 안테나 기판의 제1 면(예: 윗면)에 안테나 엘리멘트들이 배치되고, 안테나 기판 상기 제1 면의 반대인 제2 면(예: 배면)에 전력 다바이더들이 배치되는 어레이 안테나의 구조가 예시되나, 본 개시의 실시예들이 후술하는 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 및 도 14에 도시되는 특정 구조로 제한되는 것은 아니다.
도 12a 및 12b는 실시예들에 따른 디커플링 커플러의 배치의 예를 도시한다.
도 12a를 참고하면, 제1 사시도(1210)는 안테나 기판의 제1 면(예: 윗면)을 도시한다. 일 실시예에 따라, 안테나 기판은 유전체 기판을 포함할 수 있다. 안테나 기판의 제1 면 위에 안테나 엘리멘트들이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 안테나 엘리멘트는 패치 안테나일 수 있다. 일 실시예에 따라, 유전체 기판은 패치 안테나를 일정 높이 이상에 위치시키기 위하여 지지부를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 지지부는 유전체일 수 있다.
제2 사시도(1215)는 안테나 기판의 제2 면(예: 배면)을 도시한다. 일 실시예에 따라, 안테나 기판의 제2 면에 전력 디바이더를 위한 급전 네트워크가 배치될 수 있다. 급전 네트워크는 다수의 급전선들을 포함할 수 있다. 제1 편파를 위한 입력선은 제1 전력 디바이더를 통해 개별 급전선으로 분기될 수 있다. 제2 편파를 위한 입력선은 제2 전력 디바이더를 통해 개별 급전선으로 분기될 수 있다. 하나의 안테나 엘리멘트에 2개의 급전선들의 신호들이 인가될 수 있다. 안테나 기판의 제2 면에서 급전선들 각각의 종단은 안테나 기판의 제1 면에서 안테나 엘리멘트의 입력 포트에 대응할 수 있다.
측면도(1220)는 안테나 기판의 적층 구조의 예를 도시한다. 일 실시예에 따라, 안테나 엘리멘트(1221)는 안테나 기판(1225)의 제1 면 위에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 안테나 기판(1225)는 유전체일 수 있다. 안테나 기판(1225)는 지지부(1223)를 포함할 수 있다. 안테나 엘리멘트(1221)가 상기 제1 면 위에서 일정 거리 이격되도록 지지부(1223)는 안테나 엘리멘트(1221)와 결합될 수 있다. 금속 기판(1227)은 접지면을 제공하는 기판으로 안테나 기판(1225)와 일정 거리 이격될 수 있다. 이격된 공간을 통해 전력 디바이더가 배치될 수 있다. 안테나 기판(1225)의 제2 면에는 급전선(1226)이 배치될 수 있다. 급전선(1226)은 안테나 엘리멘트로 신호를 급전하기 위한 전송 선로를 의미한다. 급전선(1226)은 전력 디바이더의 분기에 대응한다. 일 실시예에 따라, 급전선(126)은 RF 신호를 안테나 엘리멘트(1221)를 통해 방사하기 위해, 지지부(1223)의 형상에 따라 배치될 수 있다. 안테나 기판(1225)에 형성된 지지부(1223)의 제2 면을 따라, 급전선(126)이 배치될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 디커플링 커플러(1250)는 안테나 기판(1225)의 제1 면에 배치될 수 있다. 디커플링 커플러(1250)는, 급전선(1226)에서 야기되는 신호들이 다른 급전선으로 커플링되는 효과를 줄이도록 기능할 수 있다. 디커플링 커플러(1250)는 급전선(1226)과 물리적으로 결합되어 있지 않더라도, 디커플링 커플러(1250)의 커플링을 통해, 기존 커플링을 상쇄할 수 있다. 뿐만 아니라, 디커플링 커플러(1250)가 안테나 기판(1225)에 야기되는 표면파를 다시 방사(예: 도 10의 디커플링 커플러(1060)의 재방사)함으로써, 급전선(1226)이 다른 급전선(예: 다른 편파를 제공하는 급전선)으로 전달되는 신호는 감소할 수 있다.
도 12b를 참고하면, 제1 평면도(1230)는 2 개의 서브 어레이들을 포함하는 어레이 안테나의 안테나 기판의 제1 면을 나타낸다. 제1 면은 제1 사시도(1215)의 안테나 기판의 제1 면을 예시한다. 예를 들어, 각 서브 어레이는 3x1 서브 어레이 수 있다. 서브 어레이들은 제1 서브 어레이와 제2 서브 어레이를 포함할 수 있다. 제1 디커플링 커플러(1231)는 제1 서브 어레이의 전력 디바이더들 간 전기적 연결을 제공할 수 있다. 전력 디바이더들은 서로 다른 편파를 제공하기 위한 급전선들의 분기들을 포함할 수 있다. 서로 다른 편파들의 신호들 간의 상호 영향이 감소하도록, 제1 디커플링 커플러(1231)는 안테나 기판의 제1 면 상에서 전력 디바이더들 사이에 위치할 수 있다. 제1 디커플링 커플러(1231)는 두 전력 디바이더들 간 커플링 연결을 제공할 수 있다. 커플링 연결은 기존 커플링 영향을 상쇄하도록 기능할 수 있다. 제2 디커플링 커플러(1233)는 제2 서브 어레이의 전력 디바이더들 간 전기적 연결을 제공할 수 있다.
제2 평면도(1240)는 2 개의 서브 어레이들을 포함하는 어레이 안테나의 안테나 기판의 제1 면을 나타낸다. 예를 들어, 각 서브 어레이는 3x1 서브 어레이일 수 있다. 서브 어레이들은 제1 서브 어레이와 제2 서브 어레이를 포함할 수 있다. 제3 디커플링 커플러(1241)는 제2 서브 어레이의 전력 디바이더들 간 전기적 연결을 제공할 수 있다. 제4 디커플링 커플러(1243)는 제2 서브 어레이의 전력 디바이더들 간 전기적 연결을 제공할 수 있다. 전기적 연결은 기존 커플링 영향을 상쇄하도록 기능할 수 있다. 일 실시예에 따라, 디커플링 커플러는 단순 일자형 스트립라인이나 패치가 아닌 다른 모양을 가질 수 있다. 예를 들어, 디커플링 커플러의 형상은 도 6a, 도 6b, 도 6c에 예시된 형상일 수 있다. 다른 형상은 다른 커플링 양을 제공할 수 있다. 디커플링이 필요한 정도에 따라 다른 형상의 디커플링 커플러가 두 전력 디바이더들 사이에 대응하는 안테나 기판의 제1 면 상에 배치될 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 실시예들에 따른 디커플링 커플러의 성능의 예들을 도시한다. 어레이 안테나는 복수의 서브 어레이들을 포함할 수 있다. 복수의 서브 어레이들 각각은 3x1 서브 어레이에 대응하고, 디커플링 커플러와 결합될 수 있다.
도 13a를 참고하면, 그래프(1300)는 디커플링 커플러(1380)가 배치된 서브 어레이와 디커플링 커플러(1380)가 배치되지 않은 서브 어레이의 성능을 나타낸다. 그래프(1300)의 가로축(1301)은 주파수(단위: GHz(gigahertz)를 나타내고, 세로축(1302)은 아이솔레이션 성능(단위: dB(decibel))의 크기를 나타낸다. 제1 라인(1311)은 디커플링 커플러(1380)가 배치되지 않은 서브 어레이의 크로스-폴 아이솔레이션 성능을 나타낸다. 제2 라인(1312)은 디커플링 커플러(1380)가 배치된 서브 어레이의 크로스-폴 아이솔레이션 성능을 나타낸다. 제3 라인(1313)은 디커플링 커플러(1380)가 배치되지 않은 서브 어레이의 코-폴 아이솔레이션 성능을 나타낸다. 제4 라인(1314)은 디커플링 커플러(1380)가 배치된 서브 어레이의 코-폴 아이솔레이션 성능을 나타낸다.
제3 라인(1313), 및 제4 라인(1314)을 참고하면, 코-폴 아이솔레이션 성능은 변화가 거의 없음이 확인된다. 그러나, 제1 라인(1311) 및 제2 라인(1312)을 참고하면, 크로스-폴 아이솔레이션 성능은 최대 9dB(약 -21dB에서 -30dB)가 개선됨이 확인된다. 디커플링 커플러(1380)는 서브 어레이 내에서 및 서브 어레이들 간 크로스-폴 아이솔레이션 성능을 향상시킬 수 있다.
도 13b를 참고하면, 그래프(1350)는 일자형 디커플링 커플러(1380)가 배치된 서브 어레이와 'U'형 디커플링 커플러(1385)가 배치된 서브 어레이의 성능을 나타낸다. 그래프(1350)의 가로축(1351)은 주파수(단위: GHz(gigahertz)를 나타내고, 세로축(1352)은 아이솔레이션 성능(단위: dB(decibel))의 크기를 나타낸다. 제1 라인(1361)은 일자형 디커플링 커플러(1380)가 배치된 서브 어레이의 크로스-폴 아이솔레이션 성능을 나타낸다. 제2 라인(1312)은 'U'형 디커플링 커플러(1385)가 배치된 서브 어레이의 크로스-폴 아이솔레이션 성능을 나타낸다. 제3 라인(1313)은 일자형 디커플링 커플러(1380)가 배치된 서브 어레이의 코-폴 아이솔레이션 성능을 나타낸다. 제4 라인(1314)은 'U'형 디커플링 커플러(1385)가 배치된 서브 어레이의 코-폴 아이솔레이션 성능을 나타낸다.
제1 라인(1361) 및 제2 라인(1362)을 참고하면, 크로스-폴 아이솔레이션 성능은 최대 5dB(약 -30dB에서 -35.6dB)가 개선됨이 확인된다. 일 실시예에 따라, 동작 주파수가 달라지면 크로스-폴 아이솔레이션 성능이 달라지므로, 동작 주파수에 기반하여 디커플링 커플러의 형상이 지정될 수 있다. 제3 라인(1313), 및 제4 라인(1314)을 참고하면, 해당 주파수 영역에서, 코-폴 아이솔레이션 성능은 2dB(약 -24.3dB에서 -26.4dB)가 개선됨이 확인된다.
도 14는 일 실시예에 따른 디커플링 커플러들을 갖는 어레이 안테나의 예를 도시한다. 어레이 안테나는 복수의 서브 어레이들을 포함할 수 있다.
도 14를 참고하면, 평면도(1400)는 어레이 안테나(1400)를 위에서 바라본 도면이다. 사시도(1450)는 어레이 안테나(1400)를 입체적으로 표현하기 위해, 위-측부에서에서 바라본 도면이다. 어레이 안테나(1400)는 4개의 서브 어레이들을 포함할 수 있다. 각 서브 어레이는 3x1 서브 어레이일 수 있다. 어레이 안테나(1400)는 제1 서브 어레이(1410), 제2 서브 어레이(1420), 제3 서브 어레이(1430), 및 제4 서브 어레이(1440)를 포함할 수 있다.
제1 서브 어레이(1410)는 제1 안테나 엘리멘트(1411), 제2 안테나 엘리멘트(1412), 및 제3 안테나 엘리멘트(1413)를 포함할 수 있다. 제1 서브 어레이(1410)의 안테나 기판에 제1 디커플링 커플러(1417)가 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 제1 디커플링 커플러(1417)는, 안테나 기판의 일 면 위의, 제2 안테나 엘리멘트(1412) 및 제3 안테나 엘리멘트(1413) 사이에 대응하는 공간에 배치될 수 있다. 제2 서브 어레이(1420)는 제1 안테나 엘리멘트(1421), 제2 안테나 엘리멘트(1422), 및 제3 안테나 엘리멘트(1423)를 포함할 수 있다. 제2 서브 어레이(1420)의 안테나 기판에 제2 디커플링 커플러(1427)가 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 제2 디커플링 커플러(1427)는, 안테나 기판의 일 면 위의, 제2 안테나 엘리멘트(1422) 및 제3 안테나 엘리멘트(1423) 사이에 대응하는 공간에 배치될 수 있다. 제3 서브 어레이(1430)는 제1 안테나 엘리멘트(1431), 제2 안테나 엘리멘트(1432), 및 제3 안테나 엘리멘트(1433)를 포함할 수 있다. 제3 서브 어레이(1430)의 안테나 기판에 제3 디커플링 커플러(1417)가 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 제3 디커플링 커플러(1437)는, 안테나 기판의 일 면 위의, 제2 안테나 엘리멘트(1432) 및 제3 안테나 엘리멘트(1433) 사이에 대응하는 공간에 배치될 수 있다. 제4 서브 어레이(1440)는 제1 안테나 엘리멘트(1441), 제2 안테나 엘리멘트(1442), 및 제3 안테나 엘리멘트(1443)를 포함할 수 있다. 제1 서브 어레이(1410)의 안테나 기판에 제1 디커플링 커플러(1447)가 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 제4 디커플링 커플러(1447)는, 안테나 기판의 일 면 위의, 제2 안테나 엘리멘트(1442) 및 제3 안테나 엘리멘트(1443) 사이에 대응하는 공간에 배치될 수 있다.
실시예들에 따른 디커플링 커플러는 크로스-폴 아이솔레이션 성능을 높이기 위하여, 서브 어레이의 전력 디바이더들에 전기적 연결을 제공하기 위한 위치에 배치될 수 있다. 이하, 제3 서브 어레이(1430) 및 제4 서브 어레이(1440)를 기준으로, 전력 디바이더의 배치가 서술된다. 대비를 위하여 도시되지 않았을 뿐, 제1 서브 어레이(1410) 및 제2 서브 어레이(1420)도 각각 내부에 전력 디바이더를 포함한다. 또한, 전력 디바이더에 대한 설명은 제1 서브 어레이(1410) 및 제2 서브 어레이(1420)에도 동일 또는 유사한 방식으로 적용될 수 있음은 물론이다.
제3 서브 어레이(1430)는 제1 안테나 엘리멘트(1431), 제2 안테나 엘리멘트(1432), 및 제3 안테나 엘리멘트(1433) 및 각 안테나 엘리멘트와 연결되는 급전 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 급전 네트워크 회로는 제1 전력 디바이더(1435a)와 제2 전력 디바이더(1435b)를 포함할 수 있다. 제1 전력 디바이더(1435a)는 제1 편파의 신호를 제1 안테나 엘리멘트(1431), 제2 안테나 엘리멘트(1432), 및 제3 안테나 엘리멘트(1433) 각각에게 급전하기 위해 3개의 분기들을 가질 수 있다. 제2 전력 디바이더(1435b)는 제2 편파의 신호를 제1 안테나 엘리멘트(1431), 제2 안테나 엘리멘트(1432), 및 제3 안테나 엘리멘트(1433) 각각에게 급전하기 위해 3개의 분기들을 가질 수 있다.
제3 서브 어레이(1430)를 위한 제3 디커플링 커플러(1437)는 제1 전력 디바이더(1435a)와 제2 전력 디바이더(1435b)를 전기적으로 연결할 수 있다. 안테나 기판의 제1 면에는 제3 디커플링 커플러(1437)가 배치되고, 안테나 기판의 제1 면에 반대되는 제2 면에는 제1 전력 디바이더(1435a)와 제2 전력 디바이더(1435b)가 배치될 수 있다. 제3 디커플링 커플러(1437)는 제1 전력 디바이더(1435a)와 제2 전력 디바이더(1435b) 사이의 영역에 위치하여, 제1 편파의 급전선들에 의해 야기되는 신호들과 제2 편파의 급전선들에 의해 야기되는 신호들 간의 커플링의 영향을 감소시킬 수 있다.
제3 디커플링 커플러(1437)가 제1 전력 디바이더(1435a)와 제2 전력 디바이더(1435b)를 직접 연결하지는 않으나, 위에서 바라볼 때, 제3 디커플링 커플러(1437)가 배치되는 위치는, 제1 전력 디바이더(1435a)와 제2 전력 디바이더(1435b)와 중첩될 수 있다. 도 14에서는 제3 디커플링 커플러(1437)가 제1 전력 디바이더(1435a)와 제2 전력 디바이더(1435b)를 직접 연결하는 것으로 도시되지 않았으나, 다른 일 실시예에 따라, 제3 디커플링 커플러(1437)가 배면에 위치하여 제1 전력 디바이더(1435a)와 제2 전력 디바이더(1435b)가 제3 디커플링 커플러(1437)를 통해 직접 연결될 수도 있다. 또한, 다른 일 실시예에 따라, 위에서 바라볼 때, 제3 디커플링 커플러(1437)가 배치되는 위치는 제1 전력 디바이더(1435a)와 제2 전력 디바이더(1435b)의 영역 사이에 위치할 수도 있다.
제4 서브 어레이(1440)는 제1 안테나 엘리멘트(1441), 제2 안테나 엘리멘트(1442), 및 제3 안테나 엘리멘트(1443) 및 각 안테나 엘리멘트와 연결되는 급전 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 급전 네트워크 회로는 제3 전력 디바이더(1445a)와 제2 전력 디바이더(1434b)를 포함할 수 있다. 제3 전력 디바이더(1445a)는 제1 편파의 신호를 제1 안테나 엘리멘트(1441), 제2 안테나 엘리멘트(1442), 및 제3 안테나 엘리멘트(1443) 각각에게 급전하기 위해 3개의 분기들을 가질 수 있다. 제4 전력 디바이더(1445b)는 제2 편파의 신호를 제1 안테나 엘리멘트(1441), 제2 안테나 엘리멘트(1442), 및 제3 안테나 엘리멘트(1443) 각각에게 급전하기 위해 3개의 분기들을 가질 수 있다.
제4 서브 어레이(1440)를 위한 제4 디커플링 커플러(1447)는 제3 전력 디바이더(1445a)와 제4 전력 디바이더(1445b)를 전기적으로 연결할 수 있다. 안테나 기판의 제1 면에는 제4 디커플링 커플러(1447)가 배치되고, 안테나 기판의 제1 면에 반대되는 제2 면에는 제3 전력 디바이더(1445a)와 제4 전력 디바이더(1445b)가 배치될 수 있다. 제3 디커플링 커플러(1447)는 제3 전력 디바이더(1445a)와 제4 전력 디바이더(1445b) 사이의 영역에 위치하여, 제1 편파의 급전선들에 의해 야기되는 신호들과 제2 편파의 급전선들에 의해 야기되는 신호들 간의 커플링의 영향을 감소시킬 수 있다.
제4 디커플링 커플러(1447)가 제3 전력 디바이더(1445a)와 제2 전력 디바이더(1445b)를 직접 연결하지는 않으나, 위에서 바라볼 때, 제4 디커플링 커플러(1447)가 배치되는 위치는 제3 전력 디바이더(1445a)와 제4 전력 디바이더(1445b)와 중첩될 수 있다. 도 14에서는 제4 디커플링 커플러(1447)가 제1 전력 디바이더(1445a)와 제2 전력 디바이더(1445b)를 직접 연결하는 것으로 도시되지 않았으나, 다른 일 실시예에 따라, 제3 디커플링 커플러(1447)가 배면에 위치하여 제3 전력 디바이더(1445a)와 제4 전력 디바이더(1445b)가 제4 디커플링 커플러(1447)를 통해 직접 연결될 수도 있다. 또한, 다른 일 실시예에 따라, 위에서 바라볼 때, 제4 디커플링 커플러(1447)가 배치되는 위치는 제3 전력 디바이더(1445a)와 제4 전력 디바이더(1445b)의 영역 사이에 위치할 수도 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 디커플링 커플러(decoupling coupler)를 갖는 안테나를 포함하는 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다. 전자 장치(1510)는, 도 1의 기지국(110) 혹은 기지국(110)의 MMU일 수 있다. 한편, 도시된 바와 달리, 본 개시는 전자 장치(1510)는 도 1의 단말(120)에 구현될 수도 있음을 배제하지 않는다. 도 1 내지 도 14를 통해 언급된 안테나 구조 자체뿐만 아니라, 이를 포함하는 전자 장치 또한 본 개시의 실시예들에 포함된다. 전자 장치(1510)는, 서브 어레이와 전기적으로 연결되는 전력 디바이더들 사이에 배치되는 디커플링 커플러를 포함하는 안테나 구조를 포함할 수 있다.
도 15를 참고하면, 전자 장치(1510)의 예시적인 기능적 구성이 도시된다. 전자 장치(1510)은 안테나부(1511), 필터부(1512), RF(radio frequency) 처리부(1513), 제어부(1514)를 포함할 수 있다.
안테나부(1511)는 다수의 안테나들을 포함할 수 있다. 안테나는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 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 실시예들에서, 안테나부(1511)는 복수의 안테나 엘리멘트들이 열(array)을 이루는 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 안테나부(1511)는 RF 신호선들을 통해 필터부(1512)와 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나부(1511)는 다수의 안테나 엘리멘트들을 포함하는 PCB에 실장될 수 있다. PCB는 각 안테나 엘리멘트와 필터부(1512)의 필터를 연결하는 복수의 RF 신호선들을 포함할 수 있다. 이러한 RF 신호선들은 급전 네트워크(feeding network)로 지칭될 수 있다.
안테나부(1511)는 수신된 신호를 필터부(1512)에 제공하거나 필터부(1512)로부터 제공된 신호를 공기중으로 방사할 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 안테나부(1511)은 디커플링 커플러를 포함하는 안테나 엘리멘트를 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 14을 통해 서술된 바와 같이, 디커플링 커플러란, 안테나 어레이의 각 서브 어레이에서 제1 편파를 위한 전력 디바이더와 제2 편파를 위한 전력 디바이더 간 전기적 연결을 위한 매칭 네트워크 회로를 의미한다. 도 15에서는 디커플링 커플러를 갖는 안테나로서 도 4의 서브 어레이(400)가 예시되었으나, 도 6a 내지 도 6c의 형상들뿐만 아니라, 본 개시의 디커플링을 위한 매칭 네트워크 회로라면 후술되는 설명들이 동일 또는 유사한 방식으로 적용될 수 있다.
필터부(1512)는 원하는 주파수의 신호를 전달하기 위해, 필터링을 수행할 수 있다. 필터부(1512)는 공진(resonance)를 형성함으로써 주파수를 선택적으로 식별하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 필터부(1512)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(1512)는 송신을 위한 주파수 대역 또는 수신을 위한 주파수 대역의 신호를 얻기 위한 RF 회로들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른 필터부(1512)는 안테나부(1511)와 RF 처리부(1513)를 전기적으로 연결할 수 있다.
RF 처리부(1513)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(1513)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(1513)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 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(1510)은 안테나 부(1511)-필터부(1512)-RF 처리부(1513) 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(1514)는 전자 장치(1510)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 제어부 (1514)은 통신을 수행하기 위한 다양한 모듈들을 포함할 수 있다. 제어부(1514)는 모뎀(modem)과 같은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 제어부(1514)는 디지털 신호 처리(digital signal processing)을 위한 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1514)는 모뎀을 포함할 수 있다. 데이터 송신 시, 제어부(1514)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 예를 들어, 데이터 수신 시, 제어부(1514)은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 제어부(1514)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다.
도 15에서는 본 개시의 안테나 구조가 활용될 수 있는 장비로서, 전자 장치 (1510)의 기능적 구성을 서술하였다. 그러나, 도 15에 도시된 예는 도 1 내지 도 14를 통해 서술된 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 안테나 구조의 활용을 위한 예시적인 구성일 뿐, 본 개시의 실시예들이 도 15에 도시된 장비의 구성 요소들에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 안테나 구조를 포함하는 안테나 모듈, 다른 구성의 통신 장비, 안테나 구조물 자체 또한 본 개시의 실시예로써 이해될 수 있다.
실시 예들에 따른 전자 장치는 안테나 기판(antenna substrate), 서브 어레이를 포함하는 안테나 어레이, 상기 서브 어레이는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 전자 장치는 제1 편파(polarization)를 위한 제1 전력 디바이더 및 상기 제1 편파와 다른 제2 편파를 위한 제2 전력 디바이더를 포함하는 급전 네트워크(feeding network) 회로를 포함할 수 있다. 상기 제1 전력 디바이더의 제1 신호와 상기 제2 전력 디바이더의 제2 신호의 디커플링(decoupling)을 위한 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 상기 서브 어레이는 상기 안테나 기판의 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 제1 면 또는 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에 배치될 수 있다. 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는, 상기 안테나 기판의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서, 상기 제1 전력 디바이더 및 상기 제2 전력 디바이더 사이의 영역에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 편파는 상기 제1 편파와 직교할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 급전 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로와 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 커플링을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 급전 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로와 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 직접 급전을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 급전 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제2 면에 배치될 수 있다. 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로와 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 커플링 급전을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 안테나 엘리멘트들 각각은 패치(patch) 안테나를 포함할 수 있다. 상기 안테나 기판은 유전체 기판을 포함할 수 있다. 상기 유전체 기판은 상기 유전체 기판의 제1 면에서 상기 안테나 엘리멘트들 각각을 지지하기 위한 돌출부를 포함할 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로는 상기 유전체 기판의 제1 면에 반대되는 제2 면에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 탈부착이 가능한(detachable) 금속 스트립(strip)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 금속 스트립의 길이 및 너비는 상기 안테나 기판의 구조, 기판의 물성, 및 동작 주파수에 기반할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 스트립 라인(strip line) 유형, 패치(patch) 유형, 또는 루프(loop) 유형의 커플러를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 디커플링을 위한 정합 네트워크 회로는 금속 스트립(strip)을 포함할 수 있다. 상기 금속 스트립의 길이 및 너비는 상기 안테나 기판의 구조, 기판의 물성, 및 동작 주파수에 기반하여 지정될(specified) 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 금속 스트립은, 상기 제1 전력 디바이더와 상기 제2 전력 디바이더 사이에서 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 커플링 양에 따른 캐패시턴스(capacitance)를 형성하도록, 상기 영역에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 금속 스트립은 변형 가능한 재질로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 안테나 엘리멘트들은 제1 안테나 엘리멘트, 제2 안테나 엘리멘트, 및 제3 안테나 엘리멘트을 포함할 수 있다. 상기 제1 전력 디바이더는 상기 제1 편파의 신호를 상기 제1 안테나 엘리멘트, 상기 제2 안테나 엘리멘트, 및 상기 제3 안테나 엘리멘트 각각에 급전하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 전력 디바이더는 상기 제2 편파의 신호를 상기 제1 안테나 엘리멘트, 상기 제2 안테나 엘리멘트, 및 상기 제3 안테나 엘리멘트 각각에 급전하도록 구성될 수 있다. 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는, 상기 안테나 기판 내의 상기 급전 네트워크 회로와 동면 또는 배면 상에서 안테나 엘리멘트들 사이 또는 모든 안테나 엘리멘트들의 양 끝 공간들 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.
실시예들에 따를 때, 전자 장치는 프로세서, 금속 기판(metal plate), 복수의 안테나 기판들(antenna substrates); 및 복수의 서브 어레이들을 포함하는 어레이 안테나(array antenna)를 포함할 수 있다. 상기 각 서브 어레이에 대하여, 복수의 서브 어레이들의 서브 어레이는, 제1 편파(polarization)를 위한 제1 전력 디바이더 및 상기 제1 편파와 다른 제2 편파를 위한 제2 전력 디바이더를 포함하는 급전 네트워크(feeding network) 회로와 상기 제1 전력 디바이더의 제1 신호와 상기 제2 전력 디바이더의 제2 신호의 디커플링(decoupling)을 위한 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 상기 복수의 서브 어레이들의 서브 어레이는, 상기 서브 어레이에 대응하는 안테나 기판의 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로는 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에 배치될 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로는 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에 배치될 수 있다. 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는, 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서, 상기 제1 전력 디바이더 및 상기 제2 전력 디바이더 사이의 영역에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 편파는 상기 제1 편파와 직교할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 급전 네트워크 회로는 상기 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로와 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 커플링을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 급전 네트워크 회로는 상기 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로와 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 직접 급전을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 급전 네트워크 회로는 상기 제2 면에 배치될 수 있다. 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치될 수 있다. 상기 급전 네트워크 회로와 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 커플링 급전을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 복수의 안테나 기판들 각각은 유전체 기판을 포함할 수 있다. 상기 유전체 기판은 안테나 엘리멘트를 지지하기 위한 돌출부를 더 포함할 수 있다. 상기 유전체 기판의 돌출부의 반대면은 급전 네트워크 회로의 급전선이 배치될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 탈부착이 가능한(detachable) 금속 스트립(strip)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 금속 스트립의 길이 및 너비는 상기 안테나 기판의 구조, 기판의 물성, 및 동작 주파수에 기반할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 디커플링을 위한 정합 네트워크 회로는 금속 스트립(strip)을 포함할 수 있다. 상기 금속 스트립의 길이 및 너비는 상기 안테나 기판의 구조, 기판의 물성, 및 동작 주파수에 기반하여 지정될(specified) 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 금속 스트립은, 상기 제1 전력 디바이더와 상기 제2 전력 디바이더 사이에서 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 커플링 양에 따른 캐패시턴스(capacitance)를 형성하도록, 상기 영역에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 금속 스트립은 변형 가능한 재질로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 스트립 라인(strip line) 유형, 패치(patch) 유형, 또는 루프(loop) 유형의 커플러를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 서브 어레이는 3x1 서브 어레이일 수 있다. 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는, 상기 서브 어레이에 대응하는 안테나 기판 내의 상기 급전 네트워크 회로와 동면 또는 배면 상에서 안테나 엘리멘트들 사이 또는 모든 안테나 엘리멘트들의 양 끝 공간들 중 적어도 하나에 배
본 개시의 실시예들에 따른 어레이 안테나는 전력 디바이더 주위 유전체 기판에 변형 가능한 구조를 포함할 수 있다. 안테나 급전이 가능한 전력 디바이더와 에너지를 방사하는 방사체 간에 전력을 전달하기 위한 디커플링 커플러(decoupling coupler)가 배치될 수 있다. 실시예들에 따른 디커플링 커플러는 디커플링 매칭 네트워크로 기능할 수 있다. 편파가 다른 두 신호들 간의 아이솔레이션 성능을 높이기 위해, 디커플링 커플러는 두 전력 디바이더들 간에 걸쳐 전기적 연결을 제공할 수 있다. 디커플링 커플러가 배치됨에 따라, 벽(wall)과 같은 추가적인 공간 없이 아이솔레이션 성능이 확보될 수 있다. 또한, 전력 디바이더가 안테나 기판의 뒤에 배치됨으로써, 안테나 기판과 안테나 엘리멘트 사이의 공간이 설계에 용이하도록 확보될 수 있다. 또한, 디커플링 커플러는 결합 접지(defected ground) 방식보다 적은 이득 손실 및 구현이 용이한 장점이 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 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 실시예들에 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 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시예에 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 실시예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    안테나 기판(antenna substrate);
    서브 어레이를 포함하는 안테나 어레이, 상기 서브 어레이는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함하고,
    제1 편파(polarization)를 위한 제1 전력 디바이더 및 상기 제1 편파와 다른 제2 편파를 위한 제2 전력 디바이더를 포함하는 급전 네트워크(feeding network) 회로;
    상기 제1 전력 디바이더의 제1 신호와 상기 제2 전력 디바이더의 제2 신호의 디커플링(decoupling)을 위한 네트워크 회로를 포함하고,
    상기 서브 어레이는 상기 안테나 기판의 제1 면에 배치되고,
    상기 급전 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 제1 면 또는 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에 배치되고,
    상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는, 상기 안테나 기판의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서, 상기 제1 전력 디바이더 및 상기 제2 전력 디바이더 사이의 영역에 배치되는 전자 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 편파는 상기 제1 편파와 직교하는 전자 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치되고,
    상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치되고,
    상기 급전 네트워크 회로와 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 커플링을 통해 전기적으로 연결되는 전자 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 급전 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치되고,
    상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치되고,
    상기 급전 네트워크 회로와 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 직접 급전을 통해 전기적으로 연결되는 전자 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 급전 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제2 면에 배치되고,
    상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치되고,
    상기 급전 네트워크 회로와 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 커플링 급전을 통해 전기적으로 연결되는 전자 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 엘리멘트들 각각은 패치(patch) 안테나를 포함하고,
    상기 안테나 기판은 유전체 기판을 포함하고,
    상기 유전체 기판은 상기 유전체 기판의 제1 면에서 상기 안테나 엘리멘트들 각각을 지지하기 위한 돌출부를 포함하고,
    상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 상기 유전체 기판의 제1 면에 반대되는 제2 면에 배치되는 전자 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 디커플링을 위한 정합 네트워크 회로는 금속 스트립(strip)을 포함하고,
    상기 금속 스트립의 길이 및 너비는 상기 안테나 기판의 구조, 기판의 물성, 및 동작 주파수에 기반하여 지정되는(specified) 전자 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 금속 스트립은, 상기 제1 전력 디바이더와 상기 제2 전력 디바이더 사이에서 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 커플링 양에 따른 캐패시턴스(capacitance)를 형성하도록, 상기 영역에 배치되는 전자 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 금속 스트립은 변형 가능한 재질로 구성되는 전자 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 엘리멘트들은 제1 안테나 엘리멘트, 제2 안테나 엘리멘트, 및 제3 안테나 엘리멘트을 포함하고,
    상기 제1 전력 디바이더는 상기 제1 편파의 신호를 상기 제1 안테나 엘리멘트, 상기 제2 안테나 엘리멘트, 및 상기 제3 안테나 엘리멘트 각각에 급전하도록 구성되고,
    상기 제2 전력 디바이더는 상기 제2 편파의 신호를 상기 제1 안테나 엘리멘트, 상기 제2 안테나 엘리멘트, 및 상기 제3 안테나 엘리멘트 각각에 급전하도록 구성되고,
    상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는, 상기 안테나 기판 내의 상기 급전 네트워크 회로와 동면 또는 배면 상에서 안테나 엘리멘트들 사이 또는 모든 안테나 엘리멘트들의 양 끝 공간들 중 적어도 하나에 배치되는 전자 장치.
  11. 전자 장치에 있어서,
    프로세서;
    금속 기판(metal plate);
    복수의 안테나 기판들(antenna substrates); 및
    복수의 서브 어레이들을 포함하는 어레이 안테나(array antenna)를 포함하고,
    상기 각 서브 어레이에 대하여, 복수의 서브 어레이들의 서브 어레이는,
    제1 편파(polarization)를 위한 제1 전력 디바이더 및 상기 제1 편파와 다른 제2 편파를 위한 제2 전력 디바이더를 포함하는 급전 네트워크(feeding network) 회로;
    상기 제1 전력 디바이더의 제1 신호와 상기 제2 전력 디바이더의 제2 신호의 디커플링(decoupling)을 위한 네트워크 회로를 포함하고,
    상기 복수의 서브 어레이들의 서브 어레이는, 상기 서브 어레이에 대응하는 안테나 기판의 제1 면에 배치되고,
    상기 급전 네트워크 회로는 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에 배치되고,
    상기 급전 네트워크 회로는 상기 제1 면과 반대되는 제2 면에 배치되고,
    상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는, 상기 제1 면 또는 상기 제2 면에서, 상기 제1 전력 디바이더 및 상기 제2 전력 디바이더 사이의 영역에 배치되는 전자 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제2 편파는 상기 제1 편파와 직교하는 전자 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 급전 네트워크 회로는 상기 제1 면에 배치되고,
    상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치되고,
    상기 급전 네트워크 회로와 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는은 커플링을 통해 전기적으로 연결되는 전자 장치.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 급전 네트워크 회로는 상기 제1 면에 배치되고,
    상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는은 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치되고,
    상기 급전 네트워크 회로와 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는은 직접 급전을 통해 전기적으로 연결되는 전자 장치.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 급전 네트워크 회로는 상기 제2 면에 배치되고,
    상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는은 상기 안테나 기판의 상기 제1 면에 배치되고,
    상기 급전 네트워크 회로와 상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는은 커플링 급전을 통해 전기적으로 연결되는 전자 장치.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 안테나 기판들 각각은 유전체 기판을 포함하고,
    상기 유전체 기판은 안테나 엘리멘트를 지지하기 위한 돌출부를 더 포함하고,
    상기 유전체 기판의 돌출부의 반대면은 급전 네트워크 회로의 급전선이 배치되는 전자 장치.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 디커플링을 위한 정합 네트워크 회로는 금속 스트립(strip)을 포함하고,
    상기 금속 스트립의 길이 및 너비는 상기 안테나 기판의 구조, 기판의 물성, 동작 주파수에 기반하여 여 지정되는(specified) 전자 장치.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 금속 스트립은, 상기 제1 전력 디바이더와 상기 제2 전력 디바이더 사이에서 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 커플링 양에 따른 캐패시턴스(capacitance)를 형성하도록, 상기 영역에 배치되는 전자 장치.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 금속 스트립은 변형 가능한 재질로 구성되는 전자 장치.
  20. 청구항 11에 있어서,
    상기 서브 어레이는 3x1 서브 어레이이고,
    상기 디커플링을 위한 네트워크 회로는은, 상기 서브 어레이에 대응하는 안테나 기판 내의 상기 급전 네트워크 회로와 동면 또는 배면 상에서 안테나 엘리멘트들 사이 또는 모든 안테나 엘리멘트들의 양 끝 공간들 중 적어도 하나에 배치되는 전자 장치.


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