WO2021045512A1 - 안테나 모듈을 위한 커플러의 구조 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

안테나 모듈을 위한 커플러의 구조 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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WO2021045512A1
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port
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김현진
천용훈
이정엽
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삼성전자 주식회사
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    • H04B17/12—Monitoring; Testing of transmitters for calibration of transmit antennas, e.g. of the amplitude or phase

Definitions

  • the present disclosure generally relates to a structure of a coupler for an antenna module and an electronic device including the same.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a beyond 4G network communication system or a long term evolution (LTE) system and a post LTE system.
  • LTE long term evolution
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (for example, such as the 28 giga (28 GHz) or 60 giga (60 GHz) band).
  • mmWave ultra-high frequency
  • MIMO massive multiple-input multiple-output
  • full-dimensional multiple input/output full dimensional MIMO, FD-MIMO
  • advanced small cell in 5G communication system, advanced small cell, advanced small cell, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network , Device to device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, coordinated multi-points (CoMP), and interference cancellation And other technologies are being developed.
  • cloud RAN cloud radio access network
  • D2D Device to device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication coordinated multi-points (CoMP)
  • CoMP coordinated multi-points
  • interference cancellation And other technologies are being developed.
  • FQAM frequency shift keying and quadrature amplitude modulation
  • SWSC sliding window superposition coding
  • ACM advanced coding modulation
  • FBMC filter bank multi carrier
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • Products equipped with multiple antennas are being developed to increase communication performance, and equipment having a larger number of antennas is expected to be used by utilizing the massive array multiple input/output technology.
  • structures of antenna modules for improving communication performance using signals in the ultra-high frequency band are being studied.
  • the present disclosure provides a structure of a coupler for an antenna module in a wireless communication system and an electronic device including the same.
  • the present disclosure provides a structure of a coupler for reducing signal loss and a size of a coupler in a wireless communication system, and an electronic device including the same.
  • the present disclosure provides a structure for providing isolation between couplers in a wireless communication system and an electronic device including the same.
  • an antenna device in a wireless communication system includes a plurality of antenna elements and an antenna board including a coupler for extracting a part of a signal transmitted to the plurality of antenna elements, and It is located under the antenna board and includes a calibration board including a correction circuit for correcting an error using a part of a signal extracted by the coupler, wherein the coupler includes the plurality of antenna elements and A first transmission line to be connected and a second transmission line arranged to be capacitively connected to the first transmission line, and the second transmission line is each of the second transmission line with the first transmission line interposed therebetween.
  • a third transmission line and a fourth transmission line spaced apart from the transmission line, and each end is connected to the third transmission line and the fourth transmission line, and a via hole penetrating the antenna board in a vertical direction. hole) may include a fifth transmission line.
  • an electronic device in a wireless communication system, includes at least one processor and an antenna device, and the antenna device includes a plurality of antenna elements and a signal transmitted to the plurality of antenna elements.
  • An antenna board including a coupler for extracting a part, and a calibration board located under the antenna board and including a correction circuit for correcting an error using a part of the signal extracted by the coupler
  • the coupler includes a first transmission line connected to the plurality of antenna elements and a second transmission line disposed to be capacitively connected to the first transmission line, and the second transmission line includes the second transmission line.
  • Devices reduce insertion loss of signals radiated by an antenna and at the same time reduce interference between an antenna board and a calibration board.
  • FIG 1 illustrates an example of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows an example of a configuration of an antenna module.
  • 3A shows an example of a block diagram in which components included in an antenna module are expressed as circuits.
  • 3B shows an example of a cross section of a separate antenna module.
  • 3C shows an example of a cross section of an integrated antenna module.
  • FIG. 4A shows an example of a structure of an antenna board included in an antenna module and a structure of a calibration board.
  • 4B shows an example of an equivalent circuit of a calibration board included in an antenna module.
  • FIG. 5 illustrates a basic structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 6 illustrates a first structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an equivalent circuit in terms of a first structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating an equivalent circuit for a first structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a simulation environment for a first structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 8B illustrates simulation results of a first structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG 9 illustrates a second structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 10A is a diagram illustrating an equivalent circuit in terms of a second structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 10B is a diagram illustrating an equivalent circuit for a second structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 11A is a diagram illustrating a simulation environment for a second structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 11B illustrates simulation results for a second structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 12 illustrates a third structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 13A is a diagram illustrating a simulation environment for a third structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 13B is a diagram illustrating a result of a simulation of a third structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 14A illustrates a fourth structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 14B is a diagram illustrating an equivalent circuit for a fourth structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 15A illustrates a fifth structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 15B is a diagram illustrating an equivalent circuit for a fifth structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 16 illustrates a first structure of a second type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 17A is a diagram illustrating an equivalent circuit in a side view of a first structure of a second type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 17B is a diagram illustrating an equivalent circuit for a first structure of a second type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 18A is a diagram illustrating a simulation environment for a first structure of a second type coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 18B is a cross-sectional view of a first structure of a second type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 18C illustrates simulation results of a first structure of a second type coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 19A illustrates a second structure of a second type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 19B illustrates a third structure of a second type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 20A and 20B illustrate examples of structures for shielding couplers in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 21A and 21B illustrate examples of structures using a coupler line to which a dielectric is attached in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 22A and 22B illustrate another example of a structure using a coupler line to which a dielectric is attached in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • the present disclosure relates to a structure of a coupler for an antenna module in a wireless communication system and an electronic device including the same. Specifically, the present disclosure describes a technique for forming an efficient antenna structure in terms of performance, space, and cost through a coupler structure in which the length of the coupler line is reduced.
  • the wireless communication environment 100 of FIG. 1 illustrates an example of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless communication environment 100 of FIG. 1 illustrates a base station 110 and a terminal 120 as part of nodes using a wireless channel.
  • the base station 110 is a network infrastructure that provides wireless access to the terminal 120.
  • the base station 110 has coverage defined as a certain geographic area based on a distance at which signals can be transmitted.
  • the base station 110 includes'access point (AP)','eNodeB, eNB', '5G node', and '5G NodeB.
  • AP access point
  • eNB evolved node B
  • gNB next generation node B
  • TRP transmission/reception point
  • DU DU
  • TRP transmission/reception point
  • RU remote radio head
  • RRH remote radio head
  • the base station 110 may transmit a downlink signal or receive an uplink signal.
  • the terminal 120 is a device used by a user and performs communication with the base station 110 through a radio channel. In some cases, the terminal 120 may be operated without the user's involvement. That is, the terminal 120 is a device that performs machine type communication (MTC), and may not be carried by a user.
  • Terminal 120 is a terminal other than'user equipment (UE)','mobile station','subscriber station','customer premises equipment' (CPE) ,'Remote terminal','wireless terminal','electronic device', or'vehicle terminal','user device' or equivalent technology It may be referred to by other terms that have meaning.
  • connection structure of the present disclosure in order to describe the connection structure of the present disclosure and an electronic device including the same, RF components of the base station 110 of FIG. 1 are described as examples, but various embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
  • the connection structure of the present disclosure and the electronic device including the same include the terminal 120 of FIG. 1, a wireless equipment connected to the base station (eg, transmission and reception point (TRP)), or a stable connection structure of communication components for other signal processing. Of course, it can be applied to equipment that requires.
  • TRP transmission and reception point
  • the base station 110 may include an antenna unit 111, a filter unit 112, a radio frequency (RF) processing unit 113, and a control unit 114.
  • RF radio frequency
  • the antenna unit 111 may include a plurality of antennas.
  • the antenna performs functions for transmitting and receiving signals through a wireless channel.
  • the antenna may include a conductor formed on a substrate (for example, a printed circuit board (PCB)) or a radiator formed of a conductive pattern.
  • the antenna may radiate an up-converted signal on a wireless channel or acquire a signal radiated by another device.
  • Each antenna may be referred to as an antenna element or an antenna element.
  • the antenna unit 111 may include an antenna array in which a plurality of antenna elements form an array.
  • the antenna unit 111 may be electrically connected to the filter unit 112 through RF signal lines.
  • the antenna unit 111 may be mounted on a PCB including a plurality of antenna elements.
  • the PCB may include a plurality of RF signal lines connecting each antenna element to the filter of the filter unit 112. These RF signal lines may be referred to as a feeding network.
  • the antenna unit 111 may provide the received signal to the filter unit 112 or may radiate a signal provided from the filter unit 112 into the air.
  • the filter unit 112 may perform filtering in order to transmit a signal of a desired frequency.
  • the filter unit 112 may perform a function of selectively identifying a frequency by forming resonance.
  • the filter unit 112 may structurally form a resonance through a cavity including a dielectric material.
  • the filter unit 112 may form resonance through elements that form inductance or capacitance.
  • the filter unit 112 may include at least one of a band pass filter, a low pass filter, a high pass filter, or a band reject filter. . That is, the filter unit 112 may include RF circuits for obtaining a signal in a frequency band for transmission or a frequency band for reception.
  • the filter unit 112 according to various embodiments may electrically connect the antenna unit 111 and the RF processing unit 113.
  • the RF processing unit 113 may include a plurality of RF paths.
  • the RF path may be a unit of a path through which a signal received through an antenna or a signal radiated through an antenna passes. At least one RF path may be referred to as an RF chain.
  • the RF chain may include a plurality of RF elements. RF elements may include an amplifier, a mixer, an oscillator, a digital-to-analog converter (DAC), an analog-to-digital converter (ADC), and the like.
  • the RF processing unit 113 is an up converter for up-converting a base band digital transmission signal to a transmission frequency, and a DAC for converting the up-converted digital transmission signal into an analog RF transmission signal. It may include.
  • the up-converter and DAC form part of the transmission path.
  • the transmission path may further include a power amplifier (PA) or a coupler (or a combiner).
  • PA power amplifier
  • the RF processing unit 113 may include an ADC that converts an analog RF reception signal into a digital reception signal and a down converter that converts the digital reception signal into a baseband digital reception signal.
  • the ADC and down-converter form part of the receive path.
  • the receiving path may further include a low-noise amplifier (LNA) or a coupler (or divider).
  • LNA low-noise amplifier
  • RF components of the RF processing unit can be implemented on a PCB.
  • the base station 110 may have a structure in which the antenna unit 111-the filter unit 112-the RF processing unit 113 are stacked in this order.
  • the antennas and RF components of the RF processing unit may be implemented on a PCB, and filters may be repeatedly fastened between the PCB and the PCB to form a plurality of layers.
  • the controller 114 may control overall operations of the base station 110.
  • the control unit 114 may include various modules for performing communication.
  • the control unit 114 may include at least one processor.
  • the controller 114 may include modules for digital signal processing. For example, when transmitting data, the control unit 114 generates complex symbols by encoding and modulating a transmission bit stream. In addition, for example, when receiving data, the control unit 114 restores the received bit stream through demodulation and decoding of the baseband signal.
  • the control unit 114 may perform functions of a protocol stack required by a communication standard.
  • the antenna module 200 exemplifies a massive multiple-input multiple-output (MMU) unit (MMU) antenna module.
  • MMU massive multiple-input multiple-output
  • the antenna module 200 may have a structure in which an antenna array 210, a circuit board 220, a circuit board 230, and a circuit board 240 are stacked.
  • each of the circuit boards 220, 230, and 240 may be a printed circuit board (PCB), but is not limited thereto.
  • a feeding network for performing power feeding to a plurality of antenna elements on the circuit board 220 is implemented, and an antenna array 210 including a plurality of antenna elements on an upper end of the circuit board 220 Can be installed.
  • the antenna array 210 and the power supply network implemented on the circuit board 220 may be electrically connected using a metal plate or the like.
  • a circuit constituting a calibration network may be implemented in the circuit board 230 located under the circuit board 220.
  • the calibration network can be used to detect changes in the magnitude and phase of signals for each transmission path and to correct errors during operation of the antenna module.
  • a circuit constituting a transmission layer may be implemented in the circuit board 240 located under the circuit board 230.
  • the transmission layer includes power amplifiers, so that a signal having amplified power can be delivered to the power supply network.
  • 3A shows an example of a block diagram in which components included in an antenna module are expressed as circuits.
  • 3B shows an example of a cross section of a separate antenna module.
  • 3C shows an example of a cross section of an integrated antenna module.
  • the antenna module exemplifies a massive multiple-input multiple-output (MMU) unit (MMU) antenna module.
  • Block diagram 300 illustrates a part of an MMU antenna module.
  • MMU massive multiple-input multiple-output
  • a block diagram 300 may include filters, antenna elements 310, and a portion of a calibration network 320.
  • the signal passing through each filter may be radiated to the outside by the antenna elements 310 through a coupler included in the calibration network 320.
  • the coupler included in the calibration network 320 extracts a part of the signal transmitted to the antenna elements, so that the calibration network 320 can check the magnitude and phase of the corresponding signal and perform correction.
  • the calibration network 320 includes a coupler for extracting a signal for each path, and may control whether to turn on/off a calibration operation for each path through switching.
  • a block diagram 300 of configurations of an MMU antenna module may be implemented as a separate MMU antenna module.
  • a metal plate may be positioned between an antenna board on which the antenna elements 310 shown in FIG. 3B are implemented and a calibration board on which the calibration network 320 is implemented. Accordingly, the antenna board and the calibration board may be implemented in a separate form.
  • a block diagram 300 of configurations of an MMU antenna module may be implemented as an integrated MMU antenna module.
  • the antenna board on which the antenna elements 310 shown in FIG. 3C are implemented may be directly positioned on the top of the calibration board on which the calibration network 320 is implemented without a metal plate. Accordingly, the antenna board and the calibration board may be implemented integrally.
  • a coupler may be used as a means for extracting a signal transmitted to the antenna element in order for the calibration network to check the magnitude and phase of a communication signal radiated by the antenna element.
  • Various types of couplers may be used to extract a signal, but in the present disclosure, an antenna module in which a coupled line coupler, which is a directional coupler utilizing a coupled line, is used is described.
  • Combined line coupler is a coupler implemented by arranging two lines so that they are adjacent and configuring the length of the opposite part between the lines to be 1/4 of the wavelength of the signal, that is, ⁇ /4, and is extracted by the spacing between the lines. And/or the magnitude of the detected signal may be adjusted.
  • the coupling line coupler may be implemented in the form of a line such as a microstrip line or a strip line.
  • the coupling line coupler is composed of an input port, a through port, a coupled port, and an isolation port.
  • the isolation port is used to prevent reflection of leakage power, not for input/output of signals, since a termination resistance is added to match the impedance of the line.
  • FIG. 4A shows an example of a structure of an antenna board included in an antenna module and a structure of a calibration board.
  • 4B shows an example of an equivalent circuit of a calibration board included in an antenna module.
  • FIG. 4A is described with reference to the equivalent circuit 470 of FIG. 4B.
  • the antenna board 400 includes antenna elements 402a and 402b and antenna ports 404a and 404b.
  • the antenna port means a port through which a feed line for performing power feeding to antenna elements passes.
  • the feed line may pass through the antenna port and be disposed on the antenna board to be connected to the antenna elements.
  • the antenna port shown on the antenna board may be one of the antenna port 404a or the antenna port 404b implemented in the calibration board, and the antenna elements 402a and 402b are the antenna port 404a or the antenna port 404b.
  • a coupler for extracting some of the signals transmitted to the antenna elements is implemented on the calibration board 450.
  • a line 456a connecting the antenna port 404a and the filter port 452a and a line 458a connecting the coupler port 454a and the termination resistor are implemented on the calibration board 450.
  • a line 456b connecting the antenna port 404b and the filter port 452b, and a line 458b connecting the coupler port 454b and the termination resistor may be implemented on the calibration board 450.
  • each of the line 456a and the line 456b may be understood to be a part of a feed line for transmitting signals to antenna elements.
  • the filter port means a port through which a line connected to a filter for filtering a signal transmitted to an antenna element passes, as shown in FIG. 3A.
  • the coupler port is a port through which a line connected to a calibration network circuit for correcting an error of a signal transmitted to an antenna element passes, and may connect a coupler and a correction circuit to be described later.
  • the lines 456a, 458a, 456b, and 458b may be implemented in various forms, such as a microstrip line and a strip line.
  • a first directional coupler having a capacitance Cgd may be formed by the line 456a and the line 458a
  • a second directional coupler having a capacitance Cgd may be formed by the line 456b and the line 458b.
  • each of the filter ports 452a and 452b is an input port
  • each of the antenna ports 404a and 404b is a through port
  • each of the coupler ports 454a and 454b operates as a coupling port. I can.
  • the line 456a and the line 456b for transmitting signals to the antenna element through the filter can each operate as the main path of the directional coupler, and the line 458a and the line connected to the coupler port 458b may operate as a sub-path for extracting some signal components from a signal transmitted to the antenna element.
  • interference due to vias may occur in an integrated MMU (massive multiple-input multiple-output) unit (MMU) antenna module.
  • MMU massive multiple-input multiple-output
  • vias are formed along a line forming a coupler on a calibration board, and some of the antenna elements on the antenna board overlap the circuit of the calibration board.
  • These vias can affect the antenna board in the case of an integrated antenna module. That is, signal interference may occur in overlapping portions of the antenna board and the calibration board due to the vias connected to the antenna board.
  • a bypass path may occur for the main path of the coupler formed between the antenna port and the filter port. That is, due to process or design limitations, the line between the antenna port and the filter port operating as the main path is arranged to bypass the line to reach the antenna port, so that insertion loss due to the bypass path may increase. For example, when a coupler is implemented on a low loss circuit board, insertion loss may increase by 1 dB or more due to a bypass path.
  • FIGS. 5 to 15B a first type of coupler structure implemented on the antenna board will be described in detail.
  • FIG. 5 illustrates a basic structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • the antenna board 500 includes antenna elements 502a and 502b, antenna ports 504, coupler ports 554a and 554b, antenna ports 504, and antenna elements 502a and 502b. It includes a connected line 510, and a line 515 connected to the coupler ports 554a and 554b and a termination resistor.
  • the calibration board 550 includes an antenna port 504, a filter port 552, coupler ports 554a and 554b, a coupler port 554a, and a line 560a connected to a resistor, and a coupler port ( 554b) and a line 560b connected to the resistor.
  • the line 510 which is a part of the feed line, is arranged to be connected to the antenna elements 502a and 502b on the antenna board 500, and the antenna board 500 so that the line 515 is adjacent and parallel to the line 510.
  • the antenna port 504 may be an input port of the coupling line coupler
  • each of the coupler ports 554a and 554b may be a coupling port of the coupling line coupler.
  • the line 510 may be configured as a main path of the coupling line coupler
  • the line 515 may be configured as a sub path.
  • the signal filtered by the filter passes through a line connecting the filter port 552 and the antenna port 504, and a line disposed on the antenna board 500 located above the calibration board 550. It is transmitted to the antenna elements 502a and 502b through 510. That is, the signal passing through the antenna port 504, which is an input port of the coupler, may reach the antenna elements 502a and 502b by passing through the through port through the line 510 which is the main path. In addition, some of the signals input to the antenna port 504 pass through the coupler ports 554a and 554b, which are coupling ports, and thus may be used for error correction of the signal by the calibration network below.
  • FIG. 5 an example in which a coupler between single lines is formed as a basic structure of the first type of coupler has been described, but it may be changed to various structures as described later.
  • 6 illustrates a first structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure. 6 shows an example of a coupler structure formed on an antenna board.
  • the antenna board 600 is a line connected to the antenna elements 602a and 602b, the antenna port 604, the coupler port 606, the antenna port 604, and the antenna elements 602a and 602b. 610, and a coupler port 606 and a line 620 connected to a termination resistor. Further, vias may be formed in each of the antenna port 604 and the coupler port 606. That is, the antenna board 600 includes a coupler for extracting a part of a signal transmitted to the antenna elements 602a and 602b and the plurality of antenna elements 602a and 602b, and the calibration board is an antenna board It is located below 600, and may include a correction circuit for correcting an error using a part of the signal extracted by the coupler.
  • the line 610 which is a part of the feed line, may be connected indirectly by having one end directly connected to the antenna elements 602a and 602b on the antenna board 600 or contacting the line between the antenna elements 602a and 602b.
  • the line 610 is disposed so that the opposite end of the line 610 contacts the antenna port 604, and thus may be electrically connected to the calibration board below through a via formed in the antenna port 604.
  • the line 610 may include a first portion 612 and a second portion of the other.
  • the first portion 612 of the line 610 may be configured as a straight line in contact with the antenna port 604.
  • the second portion of the line 610 may be composed of a line that is bent at an opposite end point not connected to the antenna port 604 of the first portion.
  • An end not connected to the first part 612 of both ends of the second part may be directly or indirectly connected to the antenna elements 602a and 602b. That is, the first part 612 and the second part of the track 610 do not form a straight line, and may be configured to form a certain angle around a bent point.
  • the first portion 612 and the second portion are illustrated to form a right angle, but the present invention is not limited thereto, and the second portion is arranged to form an angle that is distinguishable from the first portion included as a component of the coupler. Can be.
  • the first portion 612 of the line 610 implemented on the antenna board 600 may operate as a main path of the coupling line coupler.
  • the line 620 may be arranged to be connected capacitively with the line 610. Specifically, one end of the line 620 may be connected to a termination resistor on the antenna board 600. The line 620 is disposed so that the opposite end of the line 620 contacts the coupler port 606, and thus may be electrically connected to the calibration board below through a via formed in the coupler port 606. Further, the line 620 may include at least a portion 622 of the line 620 that is adjacent and parallel to the first portion 612 of the line 610. As described above, at least a portion 622 of the line 620 implemented on the antenna board 600 may operate as a sub-path of the coupling line coupler.
  • the coupler can be implemented directly on the antenna board irrespective of the calibration network circuit, the lengths of adjacent and opposite portions 612 and 622 between the lines 610 and 620 must be ⁇ /4, respectively. No additional bypass routes are required. In other words, since the bypass path of the feed line that transmits the signal from the filter port of the calibration board to the antenna port is not required, the size of the couplers used in the antenna module can be reduced as the length of the lines required to form the coupler is reduced. have.
  • the antenna Return loss of a signal transmitted to the elements 602a and 602b may be reduced.
  • a reduction in return loss using a coupling line coupler will be described in FIGS. 7A and 7B.
  • 7A is a diagram illustrating an equivalent circuit in a side view of a first structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 7B is a diagram illustrating an equivalent circuit for a first structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 7A and 7B illustrate equivalent circuits for a coupling line coupler implemented in the antenna board 600 of FIG. 6.
  • a first capacitor may be formed between a first portion 612 of a line 610 and a ground plane, and between at least a portion 622 of the line 620 and a ground plane, respectively.
  • a second capacitor may be formed between the first portion 612 of the line 610 and at least a portion 622 of the line 620.
  • the return loss S 11 of the signal input from the antenna port 604 is determined based on the capacitance C P of the first capacitor and the capacitance C gd of the second capacitor.
  • the capacitance C P of the first capacitor may be expressed as Equation 1 below.
  • C P is the capacitance formed between the line and the ground plane constituting the main or sub path of the coupler
  • ⁇ 0 is the permittivity of air
  • ⁇ r is the permittivity of the dielectric constituting the circuit board
  • h is the circuit board.
  • the thickness of the dielectric material, w refers to the width of the line constituting the main path or the sub path of the coupler. Therefore, C P is determined by factors that need to consider other components when designing an antenna module.
  • the capacitance C gd of the second capacitor among the capacitors formed by the lines may be expressed as Equation 2 below.
  • C gd is the capacitance formed between the lines constituting the main path and the lines constituting the sub path of the coupler
  • ⁇ 0 is the permittivity of air
  • ⁇ r is the permittivity of the dielectric constituting the circuit board
  • h is the circuit board.
  • the thickness of the constituting dielectric, s refers to the distance between the lines constituting the main path of the coupler and the lines constituting the sub-path. Accordingly, a coupler that reduces the return loss S 11 can be implemented by controlling the capacitance by adjusting the spacing between lines constituting the coupler on the antenna board.
  • 8A is a diagram illustrating a simulation environment for a first structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 8B illustrates simulation results of a first structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • the coupler has a main path through which a signal is input to the antenna port 802 and transmitted to the antenna elements, a coupler port 804 for extracting the signal, and a sub path connecting the isolation port 806. It can be implemented to include.
  • the isolation port 806 is connected to a termination resistor having a resistance value of 50 ohms.
  • the curve 822 representing the value of the S parameter for the signal component reflected back to the input port in the frequency range of the signal from 2.00 GHz to 2.30 GHz and the signal component extracted through the coupler port
  • a curve 824 representing the value of the S parameter for is shown in FIG. 8B.
  • the value of the S parameter for the signal component extracted through the coupler port is maintained at about -20.00 dB. That is, a coupler whose size is reduced while maintaining the signal component extraction performance may be used.
  • 9 illustrates a second structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure. 9 shows another example of a coupler structure formed on the antenna board.
  • the antenna board 900 is a line connected to the antenna elements 902a and 902b, the antenna port 904, the coupler port 906, the antenna port 904, and the antenna elements 902a and 902b. 910, and a line 920 connected to a coupler port 906 and a termination resistor. In addition, vias may be formed in each of the antenna port 904 and the coupler port 906.
  • the antenna board 900 includes a coupler for extracting a part of a signal transmitted to the antenna elements 902a and 902b and the plurality of antenna elements 902a and 902b, and the calibration board is an antenna board It is located below 900, and may include a correction circuit for correcting an error using a part of the signal extracted by the coupler.
  • the line 910 which is a part of the feed line, may be connected indirectly by having one end directly connected to the antenna elements 902a and 902b on the antenna board 900 or contacting the line between the antenna elements 902a and 902b.
  • the line 910 is disposed such that the opposite end of the line 910 contacts the antenna port 904, and thus may be electrically connected to the calibration board below through a via formed in the antenna port 904.
  • the line 910 may include a first portion 912 and a second portion 914.
  • the second portion 914 of the line 910 may be configured as a straight line in contact with the antenna port 904.
  • the first portion 912 of the line 910 may be configured as a line that is bent at an opposite end point that is not connected to the antenna port 904 of the first portion 912.
  • An end not connected to the second part 914 of both ends of the first part 912 may be directly or indirectly connected to the antenna elements 902a and 902b. That is, the first part 912 and the second part 914 of the track 910 do not form a straight line, and may be configured to form a certain angle around a bent point.
  • the first portion 912 and the second portion 914 are illustrated to form a right angle, but are not limited thereto, and the first portion 912 may be distinguished from the second portion 914 included as a component of the coupler. It can be arranged to form an angle as much as possible.
  • the second portion 914 of the line 910 implemented on the antenna board 900 may operate as a main path of the coupling line coupler.
  • the line 920 may be arranged to be capacitively connected to the line 910. Specifically, the line 920 may be arranged such that one end is connected to the termination resistor on the antenna board 900. The line 920 is disposed so that the opposite end of the line 920 is in contact with the coupler port 906, so that it may be electrically connected to the calibration board below through a via formed in the coupler port 906. In addition, the line 920 may be formed to surround a via hole formed in the antenna port 904.
  • the line 920 is a first portion 922 and a third portion 926 consisting of a line disposed in parallel with and adjacent to the second portion 914 of the line 910, and the antenna port 904 It may include a second portion 924 consisting of a line arranged in a curved shape so as to surround the.
  • the first portion 922 of the track 920 may be formed of a track adjacent to and parallel to the first side of the track constituting the second portion 914 of the track 910.
  • the third portion 926 of the track 920 may be formed of a track adjacent to and parallel to the second side of the track constituting the second portion 914 of the track 910.
  • the side of the line constituting the second part 914 of the line 910 may mean a surface parallel to the direction in which the line travels from the antenna port 904.
  • the second portion 924 of the line 920 is a portion of a line having each end connected to the first portion 922 and the third portion 926, and the second portion 910 of the line 910 around the antenna port 904 It may be formed to surround the antenna port 904 on the other side of the portion 914.
  • first part 922 of the track 920 and the third part 926 of the track 920 may be spaced apart from each other so as to be parallel to the track 910 with the track 910 interposed therebetween, and the track (
  • the second portion 924 of the 920 is a via hole having each end connected to the first portion 922 of the line 920 and the third portion 926 of the line 920 and penetrating the antenna board in a vertical direction. It can be arranged to surround.
  • the first portion 922, the second portion 924, and the third portion 926 of the line 920 implemented on the antenna board 900 may operate as a sub-path of the coupling line coupler. have.
  • the coupler can be implemented directly on the antenna board irrespective of the calibration network circuit, the part 914 constituting the coupling line coupler among the lines 910 and the parts constituting the coupling line coupler among the lines 920 ( 922, 924, 926), the length of each of the sums should be approximately ⁇ /4, and no additional bypass path is required.
  • the second structure of the first type coupler shown in FIG. 9 has a form in which a line operating as a secondary path can form a double capacitor on both sides of a line operating as a main path, The size of the coupler can be further reduced by increasing the capacitance per length.
  • the distance between the second portion 914 of the line 910 that is the main path and the portions 922, 924, and 926 of the line 920 that is the secondary path By adjusting, the return loss of the signal transmitted to the antenna elements 902a and 902b can be reduced.
  • a reduction in return loss using a coupling line coupler will be described in FIGS. 10A and 10B.
  • 10A is a diagram illustrating an equivalent circuit in a side view of a second structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 10B is a diagram illustrating an equivalent circuit for a second structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 10A and 10B illustrate equivalent circuits for a coupling line coupler implemented in the antenna board 900 of FIG. 9.
  • the third part 926 of the line 920 and Each of the first capacitors may be formed between the ground planes.
  • a second capacitor is formed between the second portion 914 of the line 910 and the first portion 922 of the line 920, and the second portion 914 and the line 920 of the line 910
  • a third capacitor may be formed between the third portions 926 of.
  • a fourth capacitor may be formed between the antenna port 904 and the second portion 924 of the line 920.
  • the return loss S 11 of the signal input from the antenna port 904 is the capacitance C P of the first capacitor, the capacitance C gd1 of the second capacitor, the capacitance C gd2 of the third capacitor, and the fourth capacitor. Is determined based on the capacitance of C V.
  • the capacitance C P of the first capacitor may be expressed as ⁇ Equation 1>.
  • the capacitance C gd1 of the second capacitor and the capacitance C gd2 of the third capacitor may be expressed as Equation 2, respectively.
  • the distance s 1 between the second part 914 of the track 910 and the first part 922 of the track 920 and the second part 914 of the track 910 and the third part of the track 920 Since the interval s 2 between 926 may be designed differently, C gd1 and C gd2 may have different values. Accordingly, a coupler that reduces the return loss S 11 can be implemented by controlling the capacitance by adjusting the spacing between lines constituting the coupler on the antenna board.
  • 11A is a diagram illustrating a simulation environment for a second structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 11B illustrates simulation results for a second structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • the coupler has a main path through which a signal is input to the antenna port 1102 and transmitted to the antenna elements, a coupler port 1104 for extracting the signal, and a sub path connecting the isolation port 1106. It can be implemented to include.
  • the isolation port 1106 is connected to a termination resistor having a resistance value of 50 ohms.
  • the curve 1122 representing the value of the S parameter for the signal component reflected back to the input port in the frequency range of the signal from 2.00 GHz to 2.30 GHz and the signal component extracted through the coupler port
  • a curve 1124 representing the value of the S parameter for is shown in FIG. 11B.
  • the value of the S parameter for the signal component extracted through the coupler port is maintained within the range of -18.00 dB to -22.00 dB. That is, a coupler whose size is reduced while maintaining the signal component extraction performance may be used.
  • 12 illustrates a third structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure. 12 shows another example of a coupler structure formed on the antenna board.
  • the antenna board 1200 includes antenna elements 1202a and 1202b, an antenna port 1204, a coupler port 1206, an antenna port 1204, and a line connected to the antenna elements 1202a and 1202b. 1210, and a line 1220 connected to a coupler port 1206 and a termination resistor. Further, vias may be formed in each of the antenna port 1204 and the coupler port 1206.
  • the antenna board 1200 includes a coupler for extracting a part of a signal transmitted to the antenna elements 1202a and 1202b and the plurality of antenna elements 1202a and 1202b, and the calibration board is an antenna board It is located below 1200, and may include a correction circuit for correcting an error using a part of the signal extracted by the coupler.
  • the line 1210 which is a part of the feed line, may be connected indirectly by having one end directly connected to the antenna elements 1202a and 1202b on the antenna board 1200 or in contact with the line between the antenna elements 1202a and 1202b.
  • the line 1210 is disposed so that the opposite end of the line 1210 contacts the antenna port 1204, and thus may be electrically connected to the calibration board below through a via formed in the antenna port 1204.
  • the track 1210 may include a first portion 1212 and a second portion 1214. Specifically, the second portion 1214 of the line 1210 may be configured as a straight line in contact with the antenna port 1204.
  • the first portion 1212 of the line 1210 may be configured as a line that is bent at an opposite end point that is not connected to the antenna port 1204 of the first portion 1212.
  • An end not connected to the second part 1214 of both ends of the first part 1212 may be directly or indirectly connected to the antenna elements 1202a and 1202b. That is, the first part 1212 and the second part 1214 of the track 1210 do not form a straight line, and may be configured to form a certain angle around a bent point.
  • the first portion 1212 and the second portion 1214 are illustrated to form a right angle, but are not limited thereto, and the first portion 1212 may be distinguished from the second portion 1214 included as a component of the coupler. It can be arranged to form an angle as much as possible.
  • the second portion 1214 of the line 1210 implemented on the antenna board 1200 may operate as a main path of the coupling line coupler.
  • the line 1220 may be arranged to be capacitively connected to the line 1210. Specifically, the line 1220 may be arranged such that one end is connected to the termination resistor on the antenna board 1200. The line 1220 is disposed so that the opposite end of the line 1220 contacts the coupler port 1206, and thus may be electrically connected to the calibration board below through a via formed in the coupler port 1206. Further, the line 1220 may be formed to surround the via hole formed in the antenna port 1204.
  • the line 1220 is a first portion 1222 and a third portion 1226 consisting of a line disposed in parallel with and adjacent to the second portion 1214 of the line 1210, and the antenna port 1204 It may include a second portion 1224 composed of vias arranged in a curved shape so as to surround it.
  • the first portion 1222 of the track 1220 may include a track that is adjacent to and parallel to the first side of the track constituting the second portion 1214 of the track 1210.
  • the third portion 1226 of the track 1220 may be formed of a track adjacent to and parallel to the second side of the track constituting the second portion 1214 of the track 1210.
  • the side of the line constituting the second part 1214 of the line 1210 may mean a surface parallel to the direction in which the line travels from the antenna port 1204.
  • the second portion 1224 of the line 1220 is an array of vias whose respective ends are connected to the first portion 1222 and the third portion 1226, and the second portion 1210 of the line 1210 is centered around the antenna port 1204. It may be formed to surround the antenna port 1204 on the opposite side of the portion 1214. In this case, it may be formed on the antenna board 1200 by narrowing the spacing between the plurality of vias so as to have a shape similar to the line constituting the second portion 924 illustrated in FIG. 9.
  • first part 1222 of the track 1220 and the third part 1226 of the track 1220 may be spaced apart from each other so as to be parallel to the track 1210 with the track 1210 interposed therebetween.
  • the second portion 1224 of the 1220 is a via hole having each end connected to the first portion 1222 of the line 1220 and the third portion 1226 of the line 1220 and penetrating the antenna board in a vertical direction. It can be arranged to surround.
  • the first part 1222, the second part 1224, and the third part 1226 of the line 1220 implemented on the antenna board 1200 may operate as a sub-path of the coupling line coupler. have.
  • the coupler can be implemented directly on the antenna board irrespective of the calibration network circuit, the part 1214 of the line 1210 constituting the combined line coupler and the parts 1214 of the line 1220 constituting the combined line coupler ( 1222, 1224, 1226), the length of each of the sums should be approximately ⁇ /4, and no additional bypass path is required.
  • the third structure of the first type coupler shown in FIG. 12 has a shape capable of forming a double capacitor on both sides of the line operating as the main path, and the second part in the third structure of the first type coupler shown in FIG. By forming the (1222) vias, the capacitance per unit length can be further increased. Accordingly, the size of the coupler can be further reduced.
  • the distance between the second portion 1214 of the line 1210 that is the main path and the portions 1222, 1224, 1226 of the line 1220 that is the secondary path By adjusting, return loss of signals transmitted to the antenna elements 1202a and 1202b may be reduced.
  • 13A is a diagram illustrating a simulation environment for a third structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 13B is a diagram illustrating a result of a simulation of a third structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • the coupler has a main path through which a signal is input to the antenna port 1302 and transmitted to the antenna elements, and a sub path connecting the coupler port 1304 and the isolation port 1306 for extracting the signal. It can be implemented to include.
  • the isolation port 1306 is connected to a termination resistor having a resistance value of 50 ohms.
  • the curve 1322 representing the value of the S parameter for the signal component reflected back to the input port in the frequency range of the signal from 2.00 GHz to 2.30 GHz and the signal component extracted through the coupler port
  • a curve 1324 representing the value of the S parameter for is shown in FIG. 13B.
  • the value of the S parameter for the signal component extracted through the coupler port is maintained within the range of -19.00 dB to -22.00 dB. That is, a coupler whose size is reduced while maintaining the signal component extraction performance may be used.
  • 14A illustrates a fourth structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure. 14A shows another example of a coupler structure formed on the antenna board.
  • the antenna board 1400 is a line connected to the antenna elements 1402a and 1402b, the antenna port 1404, the coupler port 1406, the antenna port 1404, and the antenna elements 1402a and 1402b. 1410, and a coupler port 1406 and a line 1420 connected to a termination resistor. Further, vias may be formed in each of the antenna port 1404 and the coupler port 1406.
  • the antenna board 1400 includes a coupler for extracting a part of a signal transmitted to the antenna elements 1402a and 1402b and the plurality of antenna elements 1402a and 1402b, and the calibration board is an antenna board It is located below 1400 and may include a correction circuit for correcting an error using a part of the signal extracted by the coupler.
  • the line 1410 which is a part of the feed line, may be indirectly connected by having the first end directly connected to the antenna elements 1402a and 1402b on the antenna board 1400 or contacting the line between the antenna elements 1402a and 1402b.
  • the line 1410 is disposed such that the second end is in contact with the antenna port 1404, and thus may be electrically connected to the calibration board below through a via formed in the antenna port 1404.
  • the line 1410 may include a first portion operating as a main path of the coupler and a second portion 1412 serving as an antenna matching stub.
  • the first portion of the line 1410 may include a line portion disposed to proceed directly from the antenna port 1404 to the antenna elements 1402a and 1402b.
  • the first portion of the line 1410 refers to a portion of a line that directly connects the above-described first and second ends without bypassing.
  • the second portion 1412 of the track 1410 may be disposed to be surrounded by the track 1420 by protruding so as to be distinguishable from the first portion of the track 1410.
  • the first part of the line 1410 implemented on the antenna board 1400 is the main path of the coupling line coupler, and signals destined for the antenna elements pass, and the second part 1412 is the antenna matching stub. It may be an element added as.
  • the line 1420 may be arranged to be capacitively connected to the line 1410. Specifically, the line 1420 may be disposed such that one end is connected to the termination resistor on the antenna board 1400. The line 1420 is disposed so that the opposite end of the line 1406 contacts the coupler port 1406, and thus may be electrically connected to the calibration board below through a via formed in the coupler port 1406. Also, the line 1420 may be formed to surround the antenna matching stub 1412. Specifically, the line 1420 includes a first portion 1422 and a third portion 1426, and a first portion 1422 composed of a line disposed in parallel and adjacent to the antenna matching stub 1412 of the line 1410.
  • the third portion 1426 may include a second portion 1424 including a line disposed so that the line 1420 surrounds the antenna matching stub 1412.
  • the first portion 1422 of the track 1420 may be formed of a track adjacent to and parallel to the first side of the track constituting the antenna matching stub 1412 of the track 1410.
  • the third portion 1426 of the track 1420 may be formed of a track adjacent to and parallel to the second side of the track constituting the antenna matching stub 1412 of the track 1410.
  • the side of the line constituting the antenna matching stub 1412 of the line 1410 may mean a surface parallel to a direction in which the line travels from the antenna port 1404 to the antenna matching stub 1412.
  • the second portion 1424 of the line 1420 is a line having each end connected to the first portion 1422 and the third portion 1426, and at the opposite side of the antenna port 1404 with the antenna matching stub 1412 as the center. It may be formed to surround the antenna matching stub 1412.
  • FIG. 14A the first portion 1422 and the second portion 1424, the third portion 1426, and the second portion 1424 are shown to form a right angle, but are not limited thereto.
  • the first portion 1422 and the second portion 1424, the third portion 1426 and the second portion 1424 may each be arranged to form an arbitrary angle, or the second portion 1424 is curved It may be formed to achieve.
  • the first part 1422, the second part 1424, and the third part 1426 of the line 1420 implemented on the antenna board 1400 can operate as a sub-path of the coupling line coupler. have.
  • the coupler is The size can be further reduced.
  • the return loss of the signal transmitted to the antenna elements 1402a and 1402b can be further reduced.
  • the line 1420 by adjusting the spacing between the antenna matching stub 1412 and the portions 1422, 1424, and 1426 of the sub-path, the line 1420, the return loss of the signal transmitted to the antenna elements 1402a and 1402b can be reduced. I can.
  • 14B is a diagram illustrating an equivalent circuit for a fourth structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure. 14B illustrates an equivalent circuit 1450 for a coupling line coupler implemented in the antenna board 1400 of FIG. 14A.
  • an inductor 1470 having an inductance L S and a first capacitor having a capacitance C S are formed by an antenna matching stub 1412, and a capacitance C between the line 1420 and the ground plane.
  • a second capacitor having P may be formed.
  • a third capacitor having a capacitance C gd1 is formed between the antenna matching stub 1412 and the first portion 1422 of the line 1420, and the antenna matching stub 1412 and the third portion of the line 1420 ( 1426), a fourth capacitor having a capacitance C gd2 may be formed.
  • a fifth capacitor having a capacitance C V may be formed between the antenna matching stub 1412 and the second portion 1424 of the line 1420.
  • the return loss S 11 of the signal input from the antenna port 1404 is the capacitance C S of the first capacitor, the capacitance C P of the second capacitor, the capacitance C gd1 of the third capacitor, It is determined based on the capacitance C gd2 of the fourth capacitor, the capacitance C V of the fifth capacitor, and the inductance L S.
  • the third capacitor, the fourth capacitor, and the fifth capacitor are connected in parallel, it can be interpreted as one equivalent capacitor 1460.
  • the capacitance C P of the second capacitor can be expressed as ⁇ Equation 1>.
  • the capacitance C gd1 of the third capacitor and the capacitance C gd2 of the fourth capacitor may be expressed as Equation 2, respectively. Therefore, by using the antenna matching stub on the antenna board and adjusting the distance between the antenna matching stub and the line, the return loss S 11 can be further reduced.
  • 15A illustrates a fifth structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 15A shows another example of a coupler structure formed on the antenna board.
  • the antenna board 1500 includes antenna elements 1502a and 1502b, an antenna port 1504, a coupler port 1506, an antenna port 1504, and a line connected to the antenna elements 1502a and 1502b. 1510, and a coupler port 1506 and a line 1520 connected to a termination resistor. Further, vias may be formed in each of the antenna port 1504 and the coupler port 1506. That is, the antenna board 1500 includes a coupler for extracting a part of a signal transmitted to the antenna elements 1502a and 1502b and the plurality of antenna elements 1502a and 1502b, and the calibration board is an antenna board It is located below 1500 and may include a correction circuit for correcting an error using a part of the signal extracted by the coupler.
  • the line 1510 which is a part of the feed line, may be connected indirectly by having the first end directly connected to the antenna elements 1502a and 1502b on the antenna board 1500 or contacting the line between the antenna elements 1502a and 1502b.
  • the line 1510 may be electrically connected to the calibration board below through a via formed in the antenna port 1504 by arranging the second end of the line 1510 to contact the antenna port 1504.
  • the line 1510 may include a first portion operating as a main path of the coupler and a second portion 1512 serving as an antenna matching stub.
  • the first portion of the line 1510 may include a line portion disposed to proceed directly from the antenna port 1504 to the antenna elements 1502a and 1502b.
  • the first portion of the line 1510 refers to a portion of a line that directly connects the above-described first and second ends without bypassing.
  • the first portion of the track 1510 may be arranged to be surrounded by the track 1520.
  • the second portion 1512 of the track 1510 may protrude to be distinguishable from the first portion of the track 1510.
  • the track 1510 may be arranged to have a T-shape by allowing the first and second portions to cross each other.
  • the first part of the line 1510 implemented on the antenna board 1500 is the main path of the coupling line coupler, and signals destined for the antenna elements pass, and the second part 1512 is the antenna matching stub. It may be an element added as.
  • the line 1520 may be arranged to be capacitively connected to the line 1510. Specifically, the line 1520 may be arranged such that one end is connected to the termination resistor on the antenna board 1500. The line 1520 is disposed so that the opposite end of the line 1506 contacts the coupler port 1506, and thus may be electrically connected to the calibration board below through a via formed in the coupler port 1506. In addition, the track 1520 may be formed to surround the first portion of the track 1510 constituting the main path of the coupler. Specifically, the line 1520 includes a first portion 1522 and a third portion 1526, and a first portion 1522 consisting of lines arranged in parallel and adjacent to the antenna matching stub 1512 of the line 1510.
  • the third portion 1526 may include a second portion 1524 configured as a line disposed so that the line 1520 surrounds the antenna port 1504.
  • the second portion 1524 of the line 1520 is a line having each end connected to the first portion 1522 and the third portion 1526, and at the opposite side of the antenna matching stub 1512 around the antenna port 1504. It may be formed to surround the antenna port 1504.
  • the first portion 1522 and the second portion 1524, the third portion 1526, and the second portion 1524 are illustrated as being at right angles, but are not limited thereto.
  • the first portion 1522 and the second portion 1524, the third portion 1526 and the second portion 1524 may each be arranged to form an arbitrary angle, or the second portion 1524 is curved It may be formed to achieve.
  • the first portion 1522, the second portion 1524, and the third portion 1526 of the line 1520 implemented on the antenna board 1500 may operate as a sub-path of the coupling line coupler. have.
  • the line operating as a secondary path interacts with both sides of the line constituting the main path to form a double capacitor, an increase in capacitance per unit length is reduced.
  • the size of the coupler can be further reduced.
  • the return loss of the signal transmitted to the antenna elements 1502a and 1502b may be further reduced.
  • the spacing between the portions 1522, 1524, and 1526 of the first part operating as the main path in the line 1510 and the parts 1522, 1524, 1526 of the line 1520, which is a sub-path The return loss of the signal can be reduced.
  • 15B is a diagram illustrating an equivalent circuit for a fifth structure of a first type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 15B illustrates an equivalent circuit 1550 for a coupling line coupler implemented in the antenna board 1500 of FIG. 15A.
  • a parallel connection 1570 of a first inductor having an inductance L S1 and a second inductor having an inductance L S2 by an antenna matching stub 1512 and a first capacitor having a capacitance C S And second capacitors having a capacitance C P may be formed between the line 1520 and the ground plane.
  • a third capacitor having a capacitance C gd1 is formed between the first portion of the line 1510 and the first portion 1522 of the line 1520, and the first portion of the line 1510 and the line 1520
  • a fourth capacitor having a capacitance C gd2 may be formed between the third portion 1526.
  • a fifth capacitor having a capacitance C V may be formed between the antenna port 1504 and the second portion 1524 of the line 1520. Therefore, as shown in FIG. 15B, the return loss S 11 of the signal input from the antenna port 1504 is the capacitance C S of the first capacitor, the capacitance C P of the second capacitor, the capacitance C gd1 of the third capacitor, It is determined based on the capacitance C gd2 of the fourth capacitor, the capacitance C V of the fifth capacitor, the first inductance L S1 , and the second inductance L S2.
  • the third capacitor, the fourth capacitor, and the fifth capacitor are connected in parallel, it can be interpreted as one equivalent capacitor 1560.
  • the capacitance C P of the second capacitor can be expressed as ⁇ Equation 1>.
  • the capacitance C gd1 of the third capacitor and the capacitance C gd2 of the fourth capacitor may be expressed as Equation 2, respectively. Therefore, by using the antenna matching stub on the antenna board and adjusting the distance between the antenna matching stub and the line, the return loss S 11 can be further reduced.
  • 16 illustrates a first structure of a second type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure. 16 shows an example of a coupler structure formed on a calibration board.
  • the calibration board 1600 includes antenna ports 1602a and 1602b, coupler ports 1604a and 1604b, filter ports 1606a and 1606b, antenna ports 1602a and 1602b, and filter ports.
  • Lines 1610a and 1610b respectively connecting the lines 1606a and 1606b, coupler ports 1604a and 1604b, and lines 1620a and 1620b respectively connecting termination resistors.
  • a via may be formed in each of the antenna ports 1602a and 1602b, the coupler ports 1604a and 1604b, and the filter ports 1606a and 1606b.
  • the shape of the coupler shown in the upper part of FIG. 16 will be described, and the following description may be equally applied to the coupler shown in the lower part.
  • the line 1610a which is a part of the feed line, is disposed on the calibration board 1600 so that one end thereof is connected to the antenna port 1602a, signals may be transmitted to the antenna elements of the upper antenna board.
  • the line 1610a so that the opposite end of the line 1610a is connected to the filter port 1606a, a signal passing through the lower filter may pass through the lines formed on the calibration board.
  • the line 1610a is a path through which signals transmitted to the antenna elements pass, and may operate as a main path of the coupling line coupler.
  • the line 1620a may include a first portion 1622a and a second portion 1624a.
  • the first part 1622a is composed of a line having one end in contact with the coupler port 1604a, and may be disposed adjacent to and parallel to the line 1610a. That is, the position of the via for the coupler port 1604a may be determined so that a part of the line connected to the coupler port may be disposed adjacent to the line 1610a.
  • the second portion 1624a may be spaced apart from the antenna port 1602a at regular intervals and may be disposed to form a straight line with the line 1610a. One end of the second part 1624a may be connected to a termination resistor.
  • first portion 1620a and the second portion 1624a may be connected to each other through a line surrounding the via hole formed in the antenna port 1602a.
  • the line 1620a connected to the coupler port 1604a may operate as a sub-path of the coupling line coupler.
  • a coupler may be implemented without a bypass path for securing a length of ⁇ /4 for the coupling lines constituting the coupler, that is, the main path and the sub path.
  • the coupler structure shown in FIG. 16 by using capacitors between lines forming a main path and a line forming a sub path, as well as vias formed in the antenna ports and capacitors formed between lines, The return loss of the signal can be reduced.
  • a calibration network including the coupler can be conveniently configured.
  • 17A is a diagram illustrating an equivalent circuit in a side view of a first structure of a second type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 17B is a diagram illustrating an equivalent circuit for a first structure of a second type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 17A and 17B illustrate equivalent circuits for a coupling line coupler implemented in the calibration board 1600 of FIG. 16.
  • the first Capacitors can be formed between the line 1610a and the ground plane, between the first part 1622a and the ground plane of the line 1620a, and between the second part 1624a and the ground plane of the line 1620a.
  • a second capacitor is formed between the line 1610a and the first portion 1622a of the line 1620a
  • a third capacitor is formed between the line 1610a and the second portion 1624a of the line 1620a.
  • the return loss S 11 of the signal input from the antenna port 1602a is determined based on the capacitance C P of the first capacitor, the capacitance C gd of the second capacitor, and the capacitance C V of the third capacitor. do.
  • the capacitance C P of the first capacitor may be expressed as ⁇ Equation 1>.
  • the capacitance C gd of the second capacitor among the capacitors formed by the lines may be expressed as ⁇ Equation 2>. Accordingly, a coupler for reducing the return loss S 11 can be implemented by controlling capacitance by adjusting the spacing between lines constituting the coupler on the calibration board.
  • 18A is a diagram illustrating a simulation environment for a first structure of a second type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 18B is a cross-sectional view of a first structure of a second type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 18C illustrates simulation results of a first structure of a second type coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • the coupler includes a main path through which signals are input to the antenna ports 1602a and 1602b and transmitted to the antenna elements, and coupler ports 1604a and 1604b for extracting signals, and isolation ports 1808a and 1808b. It may be implemented to include a sub-path connecting to. Isolation ports 1808a and 1808b are connected with a termination resistor having a resistance value of 50 ohms. Referring to the side 1820 of the antenna module in which the above-described coupler is implemented, a signal is transmitted on the calibration board through the filter ports 1606a and 1606b, and the antenna above the calibration through the antenna ports 1602a and 1602b. The signal is delivered to the board.
  • a curve 1844 representing the value of the S parameter for the signal component to be obtained is shown in FIG. 18C.
  • the value 1842 of the S parameter for the signal component extracted through the coupler port is maintained within the range of -19.20 dB to -20.50 dB. That is, a coupler whose size is reduced while maintaining the signal component extraction performance may be used.
  • 19A illustrates a second structure of a second type of coupler in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 19A shows another example of a coupler structure formed on a calibration board.
  • the calibration board 1900 includes antenna ports 1902a and 1902b, coupler ports 1904a and 1904b, filter ports 1906a and 1906b, antenna ports 1902a and 1902b, and filter ports.
  • Lines 1910a and 1910b respectively connecting the fields 1906a and 1906b, coupler ports 1904a and 1904b, and lines 1920a and 1920b respectively connecting termination resistors.
  • vias may be formed in each of the antenna ports 1902a and 1902b, the coupler ports 1904a and 1904b, and the filter ports 1906a and 1906b.
  • the shape of the coupler shown in the upper part of FIG. 19A will be described, and the following description may be equally applied to the coupler shown in the lower part.
  • the line 1910a which is a part of the feed line, is disposed on the calibration board 1900 so that one end thereof is connected to the antenna port 1902a, signals may be transmitted to antenna elements of the upper antenna board.
  • the line 1910a so that the opposite end of the line 1910a is connected to the filter port 1906a, a signal passing through the lower filter may pass through the lines formed on the calibration board.
  • the line 1910a is a path through which signals transmitted to the antenna elements pass, and may operate as a main path of the coupling line coupler.
  • the line 1920a may include a first portion 1922a and a second portion 1924a.
  • the first part 1922a is composed of a line having one end in contact with the coupler port 1904a, and may be disposed so as to be adjacent and parallel to the first side of the line 1910a. That is, the position of the via for the coupler port 1904a may be determined so that a part of the line connected to the coupler port may be disposed adjacent to the line 1910a.
  • the side surface of the line 1910a may mean a surface parallel to the direction in which the line travels from the antenna port 1902a.
  • the second portion 1924a may be formed to surround the via hole formed in the antenna port 1902a.
  • the second part 1924a may be formed to surround the antenna port 1902a on the opposite side of the line 1910a with the antenna port 1902a as the center.
  • the other end of the second part 1924a that is not connected to the first part 1922a may be connected to the termination resistor through a line adjacent to and parallel to the second side of the line 1910a.
  • the line 1920a connected to the coupler port 1904a may operate as a sub-path of the coupling line coupler.
  • a coupler may be implemented without a bypass path for securing a length of ⁇ /4 for the coupling lines constituting the coupler, that is, the main path and the sub path.
  • the second structure of the second type coupler shown in FIG. 19A has a form in which a line operating as a secondary path can form a double capacitor on both sides of a line operating as a main path.
  • the size of the coupler can be further reduced by increasing the capacitance per length.
  • capacitors between lines constituting the main path and the lines constituting the sub-path, as well as vias formed in the antenna ports and capacitors formed between the lines the return loss of signals transmitted to the antenna elements can be reduced.
  • a calibration network configuration including a coupler can be conveniently performed.
  • 19B illustrates a third structure of a second type of coupler in the antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 19B shows another example of a coupler structure formed on a calibration board.
  • the calibration board 1950 includes antenna ports 1952a and 1952b, coupler ports 1954a and 1954b, filter ports 1956a and 1956b, antenna ports 1952a and 1952b, and filter ports.
  • Lines 1960a and 1960b respectively connecting the fields 1956a and 1956b, coupler ports 1954a and 1954b, and lines 1970a and 1970b respectively connecting termination resistors may be included.
  • vias may be formed in each of the antenna ports 1952a and 1952b, the coupler ports 1954a and 1954b, and the filter ports 1956a and 1956b.
  • the line 1960a which is a part of the feed line, is disposed on the calibration board 1950 so that one end is connected to the antenna port 1952a, signals can be transmitted to the antenna elements of the upper antenna board.
  • a signal passing through the lower filter may pass through the lines formed on the calibration board.
  • the line 1960a is a path through which signals transmitted to the antenna elements pass, and may operate as a main path of the coupling line coupler.
  • the track 1970a may include a first portion 1972a and a second portion 1974a.
  • the first portion 1972a may be formed of a line having one end in contact with the coupler port 1954a, and may be disposed so as to be adjacent and parallel to the first side of the line 1960a. That is, the position of the via for the coupler port 1954a may be determined so that a part of the line connected to the coupler port may be disposed adjacent to the line 1960a.
  • the side surface of the line 1960a may mean a surface parallel to the direction in which the line travels from the antenna port 1952a.
  • the second portion 1974a may be formed to surround the via hole formed in the antenna port 1952a.
  • the second portion 1974a may be formed to surround the antenna port 1952a on the opposite side of the line 1960a around the antenna port 1952a.
  • another end of the second part 1974a that is not connected to the first part 1972a may be connected to the termination resistor.
  • the line 1970a connected to the coupler port 1954a may operate as a sub-path of the coupling line coupler.
  • a coupler may be implemented without a bypass path for securing a length of ⁇ /4 for the coupling lines constituting the coupler, that is, the main path and the sub path.
  • the size of the coupler and the return loss of signals transmitted to the antenna elements are reduced by increasing the capacitance per unit length. Can be.
  • a calibration network configuration including a coupler can be conveniently performed.
  • 20A and 20B illustrate examples of structures for shielding couplers in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 20A and 20B illustrate cases in which a coupler is disposed on an antenna board.
  • the feed line 2002a and the coupling line 2004a constituting the first coupler and the feed line 2002b and the coupling line 2004b constituting the second coupler are on the antenna board 2010.
  • the coupler mounted in FIG. 20A may have the same structure as the coupler illustrated in FIG. 6.
  • the first coupler is for extracting signals transmitted to the first antenna elements through the feed line 2002a, and may be required to block signals transmitted to other antenna elements.
  • the second coupler is for extracting signals transmitted to the second antenna elements through the feed line 2002b, and may be required to block signals transmitted to other antenna elements including the first antenna elements.
  • at least one structure for shielding the coupler may be formed on the antenna board.
  • a structure for shielding the coupler is a sealed can, and may be implemented using a metal material.
  • components for bonding eg, rivets, surface mounter technology (SMT)
  • each of the bonding structures 2006a and 2006b is ) Can be mounted in a fixed state
  • the shielding performance may be further improved by additionally forming vias penetrating the antenna board 2010 under a portion of the structures 2006a and 2006b contacting the antenna board 2010.
  • a structure for shielding the coupler is a shield can and may be implemented using a metal material.
  • components for bonding eg, rivets, SMT
  • each of the bonding structures 2068a and 2068b is mounted in a fixed state on the antenna board 2060 Can be.
  • the shielding performance is further improved by additionally forming vias 2070a and 2070b penetrating the antenna board 2060 at the bottom of the portion where each of the structures 2068a and 2068b contacts the antenna board 2060. Can be.
  • 21A and 21B illustrate examples of structures using a coupler line to which a dielectric is attached in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 21A and 21B illustrate a case where a coupler is disposed on an antenna board.
  • FIG. 21A a side surface 2100 of a structure in which a feed line 2112 and a coupling line 2114 constituting a coupler are disposed on an antenna board 2110 is shown.
  • FIG. 21B a plane 2150 viewed from above is shown of a structure in which a power supply line 2112 and a coupling line 2114 constituting a coupler are disposed on the antenna board 2110.
  • the coupling line 2114 may be disposed on the antenna board 2110 with the dielectric 2116 attached to the top surface of the coupling line 2114. In this case, since the capacitance per unit length increases due to the attachment of the dielectric 2116 having a high dielectric constant, the length of the line constituting the coupler may be reduced.
  • 22A and 22B illustrate another example of a structure using a coupler line to which a dielectric is attached in an antenna module according to various embodiments of the present disclosure.
  • 22A and 22B illustrate a case where a coupler is disposed on an antenna board.
  • FIG. 22A a side surface 2200 of a structure in which a feed line 2212 and a coupling line 2214 constituting a coupler are disposed on an antenna board 2210 is shown.
  • FIG. 22B a plane 2250 viewed from above is shown of a structure in which a power supply line 2212 and a coupling line 2214 constituting a coupler are disposed on the antenna board 2210.
  • the coupling line 2214 may be disposed on the antenna board 2210 with the dielectric 2216 attached to the top surface of the coupling line 2214.
  • the length of the line constituting the coupler may be reduced.
  • vias 2218 may be formed at both ends of the dielectric 2216 for isolation from other ports.
  • An antenna device includes an antenna board including a plurality of antenna elements and a coupler for extracting a part of a signal transmitted to the plurality of antenna elements, and the antenna It is located under the board and includes a calibration board including a correction circuit for correcting an error using a part of the signal extracted by the coupler, wherein the coupler is connected to the plurality of antenna elements.
  • the third transmission line and the fourth transmission line spaced apart from the line, and each end thereof are connected to the third transmission line and the fourth transmission line, and a via hole passing through the antenna board in a vertical direction is formed. It may include a fifth transmission line arranged to surround.
  • the first transmission line constitutes a main path of the coupler through which signals are transmitted to the plurality of antenna elements, and the second transmission line is configured to extract a part of the signal. It is possible to configure a sub-path of the coupler for.
  • the third transmission line is connected to a coupler port of the coupler for transmitting the extracted signal to the correction circuit, and the fourth transmission line is isolated from the coupler connected to a termination resistor. It can be connected to the (isolation) port.
  • the antenna port corresponds to the via hole
  • the return loss of the signal measured by the antenna port is a first capacitor formed between the first transmission line and the third transmission line
  • the first The control may be based on a capacitance formed by parallel connection of a second capacitor formed between a transmission line and the fourth transmission line, and a third capacitor formed between the via hole and the fifth transmission line.
  • the fifth transmission line may be formed by a plurality of vias.
  • the antenna board further includes a stub for impedance matching protruding from the first transmission line and disposed not parallel to the first transmission line, wherein the stub is the second transmission line It can be placed away from the track.
  • the antenna port corresponds to the via hole
  • the return loss of the signal measured by the antenna port is a first capacitor formed between the first transmission line and the third transmission line
  • the first Control based on capacitance formed by parallel connection of a second capacitor formed between a transmission line and the fourth transmission line, and a third capacitor formed between the via hole and the fifth transmission line, and an inductance formed by the stub Can be.
  • the antenna board further includes a structure for shielding the coupler, and the structure is disposed to cover an upper portion of the coupler, and both ends of the structure are formed by components for coupling. It may be fixed to the antenna board.
  • vias vertically penetrating the antenna board may be formed at portions in contact with both ends of the structure.
  • the second transmission line includes a first surface and a second surface parallel to the first surface, a dielectric is attached to the first surface of the second transmission line, and the second transmission line The line may be mounted on the antenna board through the second surface.
  • the electronic device includes at least one processor and an antenna device, and the antenna device includes a plurality of antenna elements and a part of a signal transmitted to the plurality of antenna elements.
  • An antenna board including a coupler for extracting and located under the antenna board, and a calibration board including a correction circuit for correcting an error using a part of the signal extracted by the coupler.
  • the coupler includes a first transmission line connected to the plurality of antenna elements and a second transmission line disposed to be capacitively connected to the first transmission line, and the second transmission line Is, a third transmission line and a fourth transmission line, and each end of the third transmission line and the fourth transmission line, which are spaced apart from each other to be parallel to the first transmission line with the first transmission line therebetween, are connected to the third transmission line and the fourth transmission line, And a fifth transmission line disposed to surround a via hole penetrating the antenna board in a vertical direction.
  • the first transmission line constitutes a main path of the coupler through which signals are transmitted to the plurality of antenna elements, and the second transmission line is configured to extract a part of the signal. It is possible to configure a sub-path of the coupler for.
  • the third transmission line is connected to a coupler port of the coupler for transmitting the extracted signal to the correction circuit, and the fourth transmission line is isolated from the coupler connected to a termination resistor. It can be connected to the (isolation) port.
  • the antenna port corresponds to the via hole
  • the return loss of the signal measured by the antenna port is a first capacitor formed between the first transmission line and the third transmission line
  • the first The control may be based on a capacitance formed by parallel connection of a second capacitor formed between a transmission line and the fourth transmission line, and a third capacitor formed between the via hole and the fifth transmission line.
  • the fifth transmission line may be formed by a plurality of vias.
  • the antenna board further includes a stub for impedance matching protruding from the first transmission line and disposed not parallel to the first transmission line, wherein the stub is the second transmission line It can be placed away from the track.
  • the antenna port corresponds to the via hole
  • the return loss of the signal measured by the antenna port is a first capacitor formed between the first transmission line and the third transmission line
  • the first Control based on capacitance formed by parallel connection of a second capacitor formed between a transmission line and the fourth transmission line, and a third capacitor formed between the via hole and the fifth transmission line, and an inductance formed by the stub Can be.
  • the antenna board further includes a structure for shielding the coupler, and the structure is disposed to cover an upper portion of the coupler, and both ends of the structure are formed by components for coupling. It may be fixed to the antenna board.
  • vias vertically penetrating the antenna board may be formed at portions in contact with both ends of the structure.
  • the second transmission line includes a first surface and a second surface parallel to the first surface, a dielectric is attached to the first surface of the second transmission line, and the second transmission line The line may be mounted on the antenna board through the second surface.
  • a computer-readable storage medium storing one or more programs (software modules) may be provided.
  • One or more programs stored in a computer-readable storage medium are configured to be executable by one or more processors in an electronic device (device).
  • the one or more programs include instructions that cause the electronic device to execute methods according to embodiments described in the claims or specification of the present disclosure.
  • These programs include random access memory, non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), and electrically erasable programmable ROM. (electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs (DVDs) or other forms of It may be stored in an optical storage device or a magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory composed of a combination of some or all of them. In addition, a plurality of configuration memories may be included.
  • non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), and electrically erasable programmable ROM. (electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs (DVDs) or other forms of It may be stored in an optical storage device or a magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory composed of a combination of some or all of them. In addition, a plurality
  • the program is provided through a communication network such as the Internet, Intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It may be stored in an accessible storage device. Such a storage device may access a device performing an embodiment of the present disclosure through an external port. In addition, a separate storage device on the communication network may access a device performing an embodiment of the present disclosure.
  • a communication network such as the Internet, Intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It may be stored in an accessible storage device. Such a storage device may access a device performing an embodiment of the present disclosure through an external port.
  • a separate storage device on the communication network may access a device performing an embodiment of the present disclosure.

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Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(long term evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시는 무선 통신 시스템에서 안테나 장치에 관한 것으로, 상기 안테나 장치는, 복수의 안테나 소자들 및 상기 복수의 안테나 소자들에게 전송되는 신호의 일부를 추출하기 위한 커플러(coupler)를 포함하는 안테나 보드, 및 상기 안테나 보드의 아래에 위치하고, 상기 커플러에 의해 추출된 신호의 일부를 이용하여 오차를 보정하기 위한 보정 회로를 포함하는 캘리브레이션(calibration) 보드를 포함하고, 상기 커플러는, 상기 복수의 안테나 소자들과 연결되는 제1 전송 선로 및 상기 제1 전송 선로와 용량적으로(capacitive) 연결되도록 배치된 제2 전송 선로를 포함하고, 상기 제2 전송 선로는, 상기 제1 전송 선로를 사이에 두고 각각 상기 제1 전송 선로와 평행하도록 이격 배치된 제3 전송 선로 및 제4 전송 선로, 및 각 종단이 상기 제3 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로와 연결되고 상기 안테나 보드를 수직 방향으로 관통하는 비아 홀(via hole)을 둘러싸도록 배치된 제5 전송 선로를 포함할 수 있다.

Description

안테나 모듈을 위한 커플러의 구조 및 이를 포함하는 전자 장치
본 개시(disclosure)는 일반적으로 안테나 모듈을 위한 커플러(coupler)의 구조 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th 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(mmWave) 대역(예를 들어, 28기가(28GHz) 또는 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive multiple-input multiple-output, massive MIMO), 전차원 다중입출력(full dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beamforming), 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.
통신 성능을 높이기 위해 다수의 안테나들을 장착한 제품이 개발되고 있고, 거대 배열 다중 입출력 기술을 활용하여 보다 많은 수의 안테나들을 가지는 장비가 사용될 것으로 예상된다. 이에 더하여, 5G 시스템에서는 초고주파 대역의 신호가 송수신됨에 따라, 초고주파 대역 신호를 이용한 통신 성능을 향상시키기 위한 안테나 모듈의 구조들이 연구되고 있다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 안테나 모듈을 위한 커플러(coupler)의 구조 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 신호의 손실 및 커플러의 크기를 감소시키기 위한 커플러의 구조 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 커플러들 간 격리를 제공하기 위한 구조 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 안테나 장치는, 복수의 안테나 소자들 및 상기 복수의 안테나 소자들에게 전송되는 신호의 일부를 추출하기 위한 커플러(coupler)를 포함하는 안테나 보드, 및 상기 안테나 보드의 아래에 위치하고, 상기 커플러에 의해 추출된 신호의 일부를 이용하여 오차를 보정하기 위한 보정 회로를 포함하는 캘리브레이션(calibration) 보드를 포함하고, 상기 커플러는, 상기 복수의 안테나 소자들과 연결되는 제1 전송 선로 및 상기 제1 전송 선로와 용량적으로(capacitive) 연결되도록 배치된 제2 전송 선로를 포함하고, 상기 제2 전송 선로는, 상기 제1 전송 선로를 사이에 두고 각각 상기 제1 전송 선로와 평행하도록 이격 배치된 제3 전송 선로 및 제4 전송 선로, 및 각 종단이 상기 제3 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로와 연결되고 상기 안테나 보드를 수직 방향으로 관통하는 비아 홀(via hole)을 둘러싸도록 배치된 제5 전송 선로를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 전자 장치는, 적어도 하나의 프로세서 및 안테나 장치를 포함하고, 상기 안테나 장치는, 복수의 안테나 소자들 및 상기 복수의 안테나 소자들에게 전송되는 신호의 일부를 추출하기 위한 커플러(coupler)를 포함하는 안테나 보드, 및 상기 안테나 보드의 아래에 위치하고, 상기 커플러에 의해 추출된 신호의 일부를 이용하여 오차를 보정하기 위한 보정 회로를 포함하는 캘리브레이션 보드를 포함하고, 상기 커플러는, 상기 복수의 안테나 소자들과 연결되는 제1 전송 선로 및 상기 제1 전송 선로와 용량적으로 연결되도록 배치된 제2 전송 선로를 포함하고, 상기 제2 전송 선로는, 상기 제1 전송 선로를 사이에 두고 각각 상기 제1 전송 선로와 평행하도록 이격 배치된 제3 전송 선로 및 제4 전송 선로, 및 각 종단이 상기 제3 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로와 연결되고 상기 안테나 보드를 수직 방향으로 관통하는 비아 홀을 둘러싸도록 배치된 제5 전송 선로를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치들은, 안테나에 의해 방사되는 신호들의 삽입 손실(insertion loss)를 감소시킴과 동시에 안테나 보드 및 캘리브레이션(calibration) 보드 간의 간섭을 감소시킬 수 있게 한다.
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 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 예를 도시한다.
도 2는 안테나 모듈의 구성의 예를 도시한다.
도 3a는 안테나 모듈에 포함되는 구성들을 회로로 표현한 블록도의 예를 도시한다.
도 3b는 분리형 안테나 모듈의 단면의 예를 도시한다.
도 3c는 일체형 안테나 모듈의 단면의 예를 도시한다.
도 4a는 안테나 모듈에 포함되는 안테나 보드의 구조 및 캘리브레이션(calibration) 보드의 구조의 예를 도시한다.
도 4b는 안테나 모듈에 포함되는 캘리브레이션 보드의 등가 회로의 예를 도시한다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 기본 구조를 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제1 구조를 도시한다.
도 7a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 측면에서의 등가 회로를 도시한다.
도 7b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 등가 회로를 도시한다.
도 8a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 모의 실험 환경을 도시한다.
도 8b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 모의 실험 결과를 도시한다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제2 구조를 도시한다.
도 10a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제2 구조에 대한 측면에서의 등가 회로를 도시한다.
도 10b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제2 구조에 대한 등가 회로를 도시한다.
도 11a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제2 구조에 대한 모의 실험 환경을 도시한다.
도 11b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제2 구조에 대한 모의 실험 결과를 도시한다.
도 12는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제3 구조를 도시한다.
도 13a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제3 구조에 대한 모의 실험 환경을 도시한다.
도 13b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제3 구조에 대한 모의 실험 결과를 도시한다.
도 14a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제4 구조를 도시한다.
도 14b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제4 구조에 대한 등가 회로를 도시한다.
도 15a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제5 구조를 도시한다.
도 15b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제5 구조에 대한 등가 회로를 도시한다.
도 16은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러의 제1 구조를 도시한다.
도 17a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 측면에서의 등가 회로를 도시한다.
도 17b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 등가 회로를 도시한다.
도 18a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 모의 실험 환경을 도시한다.
도 18b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 단면을 도시한다.
도 18c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 모의 실험 결과를 도시한다.
도 19a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러의 제2 구조를 도시한다.
도 19b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러의 제3 구조를 도시한다.
도 20a 및 20b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 커플러들을 차폐하기 위한 구조의 예들을 도시한다.
도 21a 및 21b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 유전체가 부착된 커플러 라인을 이용하는 구조의 예를 도시한다.
도 22a 및 22b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 유전체가 부착된 커플러 라인을 이용하는 구조의 다른 예를 도시한다.
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 본 개시는 무선 통신 시스템에서 안테나 모듈을 위한 커플러(coupler)의 구조 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 커플러 라인의 길이가 감소된 커플러 구조를 통해, 성능, 공간적, 비용적 측면에서 효율적인 안테나 구조를 형성하기 위한 기술을 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 전자 장치의 부품들을 지칭하는 용어(예: 필터, 커플러, 안테나 어레이, 급전 네트워크, 캘리브레이션 네트워크, 전송 레이어 등), 부품의 형상을 지칭하는 용어, 회로를 지칭하는 용어, 포트를 지칭하는 용어(예: 안테나 포트, 커플러 포트, 격리 포트, 필터 포트), 커플러를 구성하는 선로들을 지칭하는 용어(예: 주 경로, 부 경로) 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.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 예를 도시한다. 도 1의 무선 통신 환경(100)은 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(110) 및 단말(120)을 예시한다.
기지국(110)은 단말(120)에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(110)은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국(110)은 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '5G 노드비(5G NodeB)', 'gNB(next generation node B)', '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.
통신 성능을 높이기 위해 무선 통신을 수행하는 장비의 안테나(또는 안테나 소자(antenna element))들의 개수는 증가하고 있다. 또한, 안테나 소자를 통해 수신되거나 송신되는 RF(radio frequency) 신호를 처리하기 위한 RF 부품, 구성요소들(components)의 개수도 증가하게 되어 통신 장비를 구성함에 있어 통신 성능을 충족하면서 공간적 이득, 비용적 효율이 필수적으로 요구된다. 이하, 도 1에서는 본 개시의 연결 구조 및 이를 포함하는 전자 장치를 설명하기 위해, 도 1의 기지국(110)의 RF 구성요소들을 예로 서술하나, 본 개시의 다양한 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 본 개시의 연결 구조 및 이를 포함하는 전자 장치는 도 1의 단말(120), 기지국과 연결되는 무선 장비(예: TRP(transmission and reception point)), 또는 기타 신호 처리를 위한 통신 부품들의 안정적인 연결 구조를 요구하는 장비에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1을 참고하면, 기지국(110)의 예시적인 기능적 구성이 도시된다. 기지국(110)은 안테나부(111), 필터부(112), RF(radio frequency) 처리부(113), 제어부(114)를 포함할 수 있다.
안테나부(111)는 다수의 안테나들을 포함할 수 있다. 안테나는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 안테나는 서브스트레이트(예: PCB(printed circuit board)) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나는 상향 변환된 신호를 무선 채널 상에서 방사하거나 다른 장치가 방사한 신호를 획득할 수 있다. 각 안테나는 안테나 엘리멘트 또는 안테나 소자로 지칭될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 안테나부(111)는 복수의 안테나 엘리멘트들이 열(array)을 이루는 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 안테나부(111)는 RF 신호선들을 통해 필터부(112)와 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나부(111)는 다수의 안테나 엘리멘트들을 포함하는 PCB에 실장될 수 있다. PCB는 각 안테나 엘리멘트와 필터부(112)의 필터를 연결하는 복수의 RF 신호선들을 포함할 수 있다. 이러한 RF 신호선들은 급전 네트워크(feeding network)로 지칭될 수 있다. 안테나부(111)는 수신된 신호를 필터부(112)에 제공하거나 필터부(112)로부터 제공된 신호를 공기중으로 방사할 수 있다.
필터부(112)는 원하는 주파수의 신호를 전달하기 위해, 필터링을 수행할 수 있다. 필터부(112)는 공진(resonance)를 형성함으로써 주파수를 선택적으로 식별하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 필터부(112)는 구조적으로 유전체를 포함하는 공동(cavity)을 통해 공진을 형성할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서 필터부(112)는 인덕턴스 또는 캐패시턴스를 형성하는 소자들을 통해 공진을 형성할 수 있다. 필터부(112)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(112)는 송신을 위한 주파수 대역 또는 수신을 위한 주파수 대역의 신호를 얻기 위한 RF 회로들을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 필터부(112)는 안테나부(111)와 RF 처리부(113)를 전기적으로 연결할 수 있다.
RF 처리부(113)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(oscillator), DAC(digital-to-analog converter), ADC(analog-to-digital converter) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, RF 처리부(113)는 기저대역(base band)의 디지털 송신신호를 송신 주파수로 상향 변환하는 상향 컨버터(up converter)와, 상향 변환된 디지털 송신신호를 아날로그 RF 송신신호로 변환하는 DAC를 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(113)는 아날로그RF 수신신호를 디지털 수신신호로 변환하는 ADC와 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(110)은 안테나 부(111)-필터부(112)-RF 처리부(113) 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(114)는 기지국(110)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 제어부 (114)은 통신을 수행하기 위한 다양한 모듈들을 포함할 수 있다. 제어부(114)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 제어부(114)는 디지털 신호 처리(digital signal processing)을 위한 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 제어부(114)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 예를 들어, 데이터 수신 시, 제어부(114)은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 제어부(114)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다.
도 2는 안테나 모듈의 구성의 예를 도시한다. 안테나 모듈(200)은 MMU(massive MIMO(multiple-input multiple-output) unit) 안테나 모듈을 예시한다.
도 2를 참고하면, 안테나 모듈(200)은 안테나 어레이(210), 회로 기판(220), 회로 기판(230), 및 회로 기판(240)이 적층된 구조를 가질 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 회로 기판들(220, 230, 240) 각각은 PCB(printed circuit board)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
구체적으로, 회로 기판(220)에서 복수의 안테나 소자들에게 급전을 수행하기 위한 급전 네트워크(feeding network)가 구현되고, 회로 기판(220)의 상단에 복수의 안테나 소자들을 포함하는 안테나 어레이(210)이 설치될 수 있다. 안테나 어레이(210) 및 회로 기판(220)에 구현된 급전 네트워크는 금속 플레이트 등을 이용하여 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 회로 기판(220)의 하부에 위치하는 회로 기판(230)에서 캘리브레이션 네트워크(calibration network)를 구성하는 회로가 구현될 수 있다. 캘리브레이션 네트워크는 안테나 모듈의 운용 중 송신 경로 별 신호의 크기 및 위상 변화를 검출하고 오차를 보정하기 위해 이용될 수 있다.
또한, 회로 기판(230)의 하부에 위치하는 회로 기판(240)에서 전송 레이어를 구성하는 회로가 구현될 수 있다. 전송 레이어는 전력 증폭기들을 포함함으로써, 전력이 증폭된 신호를 급전 네트워크에 전달할 수 있다.
도 3a는 안테나 모듈에 포함되는 구성들을 회로로 표현한 블록도의 예를 도시한다. 도 3b는 분리형 안테나 모듈의 단면의 예를 도시한다. 도 3c는 일체형 안테나 모듈의 단면의 예를 도시한다. 안테나 모듈은 MMU(massive MIMO(multiple-input multiple-output) unit) 안테나 모듈을 예시한다. 블록도(300)는 MMU 안테나 모듈의 일부를 예시한다.
도 3a를 참고하면, 블록도(300)는 필터들, 안테나 소자들(310), 및 캘리브레이션(calibration) 네트워크(320)의 일부를 포함할 수 있다. 각 필터를 통과한 신호는 캘리브레이션 네트워크(320)에 포함된 커플러(coupler)를 거쳐 안테나 소자들(310)에 의해 외부로 방사될 수 있다. 이 경우, 캘리브레이션 네트워크(320)에 포함된 커플러는 안테나 소자들에 전달되는 신호의 일부를 추출함으로써, 캘리브레이션 네트워크(320)가 해당 신호의 크기 및 위상을 확인하고 보정을 수행할 수 있도록 할 수 있다. 캘리브레이션 네트워크(320)는 경로 별로 신호를 추출하기 위한 커플러를 포함하고, 스위칭을 통해 각 경로에 대한 캘리브레이션 동작의 온/오프 여부를 제어할 수 있다.
도 3b를 참고하면, MMU 안테나 모듈의 구성들의 블록도(300)은 분리형 MMU 안테나 모듈로 구현될 수 있다. 구체적으로, 도 3b에 도시된 안테나 소자들(310)이 구현되는 안테나 보드 및 캘리브레이션 네트워크(320)가 구현되는 캘리브레이션 보드 사이에 금속 플레이트가 위치할 수 있다. 이에 따라, 안테나 보드 및 캘리브레이션 보드가 분리된 형태로 구현될 수 있다.
도 3c를 참고하면, MMU 안테나 모듈의 구성들의 블록도(300)은 일체형 MMU 안테나 모듈로 구현될 수 있다. 구체적으로, 도 3c에 도시된 안테나 소자들(310)이 구현되는 안테나 보드가 금속 플레이트 없이 캘리브레이션 네트워크(320)가 구현되는 캘리브레이션 보드의 상단에 바로 위치할 수 있다. 이에 따라, 안테나 보드 및 캘리브레이션 보드가 일체로서 구현될 수 있다.
상술한 바와 같은 안테나 모듈에서, 캘리브레이션 네트워크가 안테나 소자에 의해 방사되는 통신 신호의 크기 및 위상을 체크하기 위하여, 안테나 소자로 전달되는 신호를 추출하는 수단으로서 커플러(coupler)가 이용될 수 있다. 신호를 추출하기 위해 다양한 유형의 커플러들이 이용될 수 있으나, 본 개시에서는 결합 선로(coupled line)를 활용한 방향성 커플러(directional coupler)인 결합 선로 커플러(coupled line coupler)가 사용되는 안테나 모듈이 설명된다. 결합 선로 커플러는 두 개의 선로들이 인접하도록 배치하고 선로들 간 마주 보는 부분의 길이가 신호의 파장의 4분의 1, 즉 λ/4이 되도록 구성함으로써 구현되는 커플러로서, 선로들 간 간격에 의해 추출 및/또는 검출되는 신호의 크기가 조절될 수 있다. 결합 선로 커플러는 마이크로스트립 선로(microstrip line), 스트립 선로(strip line)과 같은 선로 형태로 구현될 수 있다. 또한, 결합 선로 커플러는 입력(input) 포트, 통과(through) 포트, 결합(coupled) 포트, 및 격리(isolation) 포트로 구성된다. 입력 포트에 신호가 입력되면 입력된 신호의 대부분의 전력은 통과 포트를 통해 그대로 통과되고, 입력된 신호의 전력 일부는 결합 포트를 통해 출력됨으로써 신호의 전력 일부가 추출될 수 있다. 또한, 격리 포트는 선로의 임피던스에 정합되도록 터미네이션(termination) 저항이 부가되므로 신호들의 입력/출력을 위한 것이 아니라 누설 전력의 반사를 방지하기 위해 사용된다. 이하 본 개시에서는, 상술한 결합 선로 커플러의 크기를 감소시키기 위한 커플러 구조가 상세히 설명된다.
도 4a는 안테나 모듈에 포함되는 안테나 보드의 구조 및 캘리브레이션(calibration) 보드의 구조의 예를 도시한다. 도 4b는 안테나 모듈에 포함되는 캘리브레이션 보드의 등가 회로의 예를 도시한다. 도 4a는 도 4b의 등가 회로(470)를 참고하여 설명된다.
도 4a를 참고하면, 안테나 보드(400)는 안테나 소자들(402a, 402b) 및 안테나 포트(404a, 404b)를 포함한다. 여기서, 안테나 포트는 안테나 소자들에 대해 급전을 수행하기 위한 급전선이 통과하는 포트를 의미한다. 급전선은 안테나 포트를 통과하여 안테나 소자들과 연결되도록 안테나 보드 상에 배치될 수 있다. 안테나 보드 상에 도시된 안테나 포트는 캘리브레이션 보드에 구현된 안테나 포트(404a) 또는 안테나 포트(404b) 중 하나일 수 있고, 안테나 소자들(402a, 402b)은 안테나 포트(404a) 또는 안테나 포트(404b) 중 하나를 통과하는 급전선을 통해 전달되는 신호를 방사하기 위해 이용될 수 있다.
이 경우, 안테나 소자들에 전달되는 신호 일부를 추출하기 위한 커플러(coupler)는 캘리브레이션 보드(450) 상에서 구현된다. 구체적으로, 안테나 포트(404a) 및 필터 포트(452a)를 연결하는 선로(456a)와 커플러 포트(454a) 및 터미네이션(termination) 저항을 연결하는 선로(458a)가 캘리브레이션 보드(450) 상에 구현될 수 있다. 또한, 안테나 포트(404b) 및 필터 포트(452b)를 연결하는 선로(456b)와 커플러 포트(454b) 및 터미네이션 저항을 연결하는 선로(458b)가 캘리브레이션 보드(450) 상에 구현될 수 있다. 여기서, 선로(456a) 및 선로(456b) 각각은 안테나 소자들에게 신호를 전달하기 위한 급전선의 일부인 것으로 이해될 수 있다. 여기서, 필터 포트는 도 3a에서 도시된 바와 같이, 안테나 소자에 전달되는 신호를 필터링하기 위한 필터와 연결되는 선로가 통과하는 포트를 의미한다. 또한, 커플러 포트는 안테나 소자에 전달되는 신호의 오차의 보정을 수행하는 캘리브레이션 네트워크 회로에 연결된 선로가 통과하는 포트로서, 후술하는 커플러와 보정 회로를 연결할 수 있다. 선로들(456a, 458a, 456b, 458b)은 마이크로스트립 선로, 스트립 선로 등과 같이 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이에 따라, 선로(456a) 및 선로(458a)에 의해 커패시턴스 Cgd를 가지는 제1 방향성 커플러가 형성되고, 선로(456b) 및 선로(458b)에 의해 커패시턴스 Cgd를 가지는 제2 방향성 커플러가 형성될 수 있다. 즉, 결합 선로 커플러와 관련하여, 필터 포트들(452a, 452b) 각각은 입력 포트, 안테나 포트들(404a, 404b) 각각은 통과 포트, 커플러 포트들(454a, 454b) 각각은 결합 포트로서 동작할 수 있다. 따라서, 필터를 통과하여 안테나 소자에 신호를 전달하기 위한 선로(456a) 및 선로(456b)가 방향성 커플러의 주 경로(main path)로서 각각 동작할 수 있고, 커플러 포트와 연결된 선로(458a) 및 선로(458b)는 안테나 소자로 전달되는 신호로부터 일부 신호 성분을 추출하기 위한 부 경로로서 동작할 수 있다.
설명의 편의상 라인들 간의 커패시턴스가 동일한 값을 가지는 것으로 설명되었으나 커패시턴스들은 상이하게 구현될 수 있다. 상술한 내용은 이하 본 개시의 전체에서 동일하게 적용될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조의 안테나 모듈을 이용하는 경우, 일체형 MMU(massive MIMO(multiple-input multiple-output) unit) 안테나 모듈에서 비아(via)에 의한 간섭이 발생할 수 있다. 예를 들어, 캘리브레이션(calibration) 보드 상에서 커플러(coupler)를 형성하는 선로를 따라 비아들이 형성되고 안테나 보드 상의 안테나 소자들 중 일부가 캘리브레이션 보드의 회로와 중첩되는 경우가 발생할 수 있다. 이들 비아들은 일체형 안테나 모듈의 경우 안테나 보드에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 안테나 보드까지 연결되는 비아로 인해 안테나 보드 및 캘리브레이션 보드의 중첩되는 부분에서 신호에 간섭이 발생할 수 있다.
한편, 결합 선로 커플러에서, 주 경로 및 부 경로 중 서로 인접하면서 대향하는 부분은 파장의 4 분의 1 즉, λ/4이 /4의 길이를 형성하여야 한다. 그러나, 캘리브레이션 보드 상에서 커플러를 구현하는 경우, 안테나 포트 및 필터 포트 간에 형성되는 커플러의 주 경로에 대해 우회 경로가 발생할 수 있다. 즉, 공정 또는 설계 상의 제한 사항으로 인해, 주 경로로 동작하는 안테나 포트 및 필터 포트 간의 선로가 우회하여 안테나 포트에 도달하도록 배치됨으로써, 우회 경로로 인한 삽입 손실이 증가할 수 있다. 예를 들어, 저손실(low loss) 회로 기판에서 커플러를 구현하는 경우, 우회 경로로 인해 삽입 손실이 1dB 이상 증가할 수 있다.
이하, 본 개시에서는 안테나 어레이에서 형성되는 비아들로 인한 간섭을 제거하고 우회 경로로 인한 삽입 손실을 감소시키기 위한 두 가지 유형의 커플러의 구조들이 설명된다. 이하 도 5 내지 도 15b에서, 안테나 보드 상에 구현되는 제1 유형의 커플러 구조가 상세히 설명된다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 기본 구조를 도시한다.
도 5를 참고하면, 안테나 보드(500)는 안테나 소자들(502a, 502b), 안테나 포트(504), 커플러 포트(554a, 554b), 안테나 포트(504) 및 안테나 소자들(502a, 502b)과 연결된 선로(510), 및 커플러 포트(554a, 554b) 및 터미네이션(termination) 저항과 연결된 선로(515)를 포함한다. 또한, 캘리브레이션(calibration) 보드(550)는 안테나 포트(504), 필터 포트(552), 커플러 포트들(554a, 554b), 커플러 포트(554a) 및 저항과 연결된 선로(560a), 및 커플러 포트(554b) 및 저항과 연결된 선로(560b)를 포함한다.
구체적으로, 급전선의 일부인 선로(510)가 안테나 보드(500) 상에서 안테나 소자들(502a, 502b)와 연결되도록 배치되고, 선로(515)가 선로(510)과 인접하면서 나란하도록 안테나 보드(500) 상에 배치될 수 있다. 즉, 안테나 포트(504)가 결합 선로 커플러의 입력 포트, 커플러 포트들(554a, 554b) 각각은 결합 선로 커플러의 결합 포트가 될 수 있다. 또한, 선로(510)는 결합 선로 커플러의 주 경로로서 구성되고, 선로(515)가 부 경로로서 구성될 수 있다. 이 경우, 캘리브레이션 네트워크 회로와 관계없이 안테나 보드 상에서 바로 커플러가 구현될 수 있으므로, 선로들(510, 515) 간 인접하고 대향하는 부분의 길이가 λ/4이 되어야 하는 것 외에 추가적인 우회 경로가 요구되지 않는다. 즉, 캘리브레이션 보드의 필터 포트로부터 안테나 포트로 향하는 신호를 전달하는 급전선의 우회 경로가 요구되지 않으므로, 커플러를 구성하기 위해 필요한 선로들의 길이가 감소될 수 있다.
제1 유형의 커플러 구조의 경우, 필터에서 필터링된 신호는 필터 포트(552) 및 안테나 포트(504)를 연결하는 선로를 지나 캘리브레이션 보드(550) 상부에 위치하는 안테나 보드(500)에 배치된 선로(510)을 통해 안테나 소자들(502a, 502b)에게 전달된다. 즉, 커플러의 입력 포트인 안테나 포트(504)를 통과한 신호는 주 경로인 선로(510)를 거쳐 통과 포트를 통과함으로써 안테나 소자들(502a, 502b)에 도달할 수 있다. 또한, 안테나 포트(504)로 입력된 신호 중 일부는 결합 포트인 커플러 포트(554a, 554b)를 통과함으로써, 하부의 캘리브레이션 네트워크에 의한 신호의 오차 보정에 이용될 수 있다.
도 5에서 제1 유형의 커플러의 기본적인 구조로서 단일 선로들 간 커플러가 형성되는 예가 설명되었으나, 후술하는 바와 같이 다양한 구조로 변경될 수 있다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 제1 구조를 도시한다. 도 6은 안테나 보드에 형성되는 커플러 구조의 예를 도시한다.
도 6을 참고하면, 안테나 보드(600)는 안테나 소자들(602a, 602b), 안테나 포트(604), 커플러 포트(606), 안테나 포트(604) 및 안테나 소자들(602a, 602b)과 연결된 선로(610), 및 커플러 포트(606) 및 터미네이션(termination) 저항과 연결된 선로(620)를 포함한다. 또한, 안테나 포트(604) 및 커플러 포트(606) 각각에서 비아가 형성될 수 있다. 즉, 안테나 보드(600)는 안테나 소자들(602a, 602b) 및 복수의 안테나 소자들(602a, 602b)에게 전송되는 신호의 일부를 추출하기 위한 커플러를 포함하고, 캘리브레이션(calibration) 보드는 안테나 보드(600)의 아래에 위치하여, 커플러에 의해 추출된 신호의 일부를 이용하여 오차를 보정하기 위한 보정 회로를 포함할 수 있다.
급전선의 일부인 선로(610)는 한쪽 종단이 안테나 보드(600) 상에서 안테나 소자들(602a, 602b)에 직접 연결되거나 또는 안테나 소자들(602a, 602b) 간의 선로와 맞닿도록 함으로써 간접 연결될 수 있다. 선로(610)는 반대쪽 종단이 안테나 포트(604)와 접촉하도록 배치됨으로써, 안테나 포트(604)에 형성된 비아를 통해 하부의 캘리브레이션 보드와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 선로(610)는 제1 부분(612) 및 나머지 제2 부분을 포함할 수 있다. 구체적으로, 선로(610)의 제1 부분(612)은 안테나 포트(604)와 접촉된 일직선의 선로로 구성될 수 있다. 또한, 선로(610)의 제2 부분은 제1 부분의 안테나 포트(604)와 연결되지 않은 반대쪽 종단 지점에서 꺾인 선로로 구성될 수 있다. 제2 부분의 양단 중 제1 부분(612)과 연결되지 않은 종단은 안테나 소자들(602a, 602b)과 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 즉, 선로(610)의 제1 부분(612) 및 제2 부분은 일직선을 이루지 않으며 꺾이는 지점을 중심으로 일정한 각도를 이루도록 구성될 수 있다. 도 6에서는 제1 부분(612) 및 제2 부분이 직각을 이루도록 도시되었으나 이에 한정되지 않으며, 제2 부분은 커플러의 구성 요소로 포함되는 제1 부분과 구별될 수 있는 정도의 각도를 형성하도록 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이 안테나 보드(600) 상에 구현된 선로(610)의 제1 부분(612)은 결합 선로 커플러의 주 경로로서 동작할 수 있다.
선로(620)는 선로(610)과 용량적으로(capacitive) 연결되도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 선로(620)는 한쪽 종단이 안테나 보드(600) 상에서 터미네이션 저항과 연결될 수 있다. 선로(620)는 반대쪽 종단이 커플러 포트(606)와 접촉하도록 배치됨으로써, 커플러 포트(606)에 형성된 비아를 통해 하부의 캘리브레이션 보드와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 선로(620)는, 선로(610)의 제1 부분(612)와 인접함과 동시에 평행한 선로(620)의 적어도 일부(622)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이 안테나 보드(600) 상에 구현된 선로(620)의 적어도 일부(622)는 결합 선로 커플러의 부 경로로서 동작할 수 있다. 이 경우, 캘리브레이션 네트워크 회로와 관계없이 안테나 보드 상에서 바로 커플러가 구현될 수 있으므로, 선로들(610, 620) 간 인접하고 대향하는 부분(612, 622)의 길이가 각각 λ/4이 되어야 하는 것 외에 추가적인 우회 경로가 요구되지 않는다. 즉, 캘리브레이션 보드의 필터 포트로부터 안테나 포트로 향하는 신호를 전달하는 급전선의 우회 경로가 요구되지 않으므로, 커플러를 구성하기 위해 필요한 선로들의 길이가 감소됨에 따라 안테나 모듈에 이용되는 커플러들의 크기가 감소될 수 있다.
상술한 바와 같이 안테나 보드 상에 형성된 결합 선로 커플러의 경우, 주 경로인 선로(610)의 제1 부분(612) 및 부 경로인 선로(620)의 적어도 일부(622) 간의 간격을 조절함으로써, 안테나 소자들(602a, 602b)에 전달되는 신호의 반사 손실이 감소될 수 있다. 이하 도 7a 및 도 7b에서 결합 선로 커플러를 이용한 반사 손실의 감소가 설명된다.
도 7a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 제1 구조에 대한 측면에서의 등가 회로를 도시한다. 도 7b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 등가 회로를 도시한다. 도 7a 및 도 7b는 도 6의 안테나 보드(600)에서 구현된 결합 선로 커플러에 대한 등가 회로들을 예시한다.
도 7a를 참고하면, 선로(610)의 제1 부분(612) 및 접지면 사이와 선로(620)의 적어도 일부(622) 및 접지면 사이에서 각각 제1 커패시터가 형성될 수 있다. 또한, 선로(610)의 제1 부분(612) 및 선로(620)의 적어도 일부(622) 사이에서 제2 커패시터가 형성될 수 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 안테나 포트(604)에서 입력된 신호의 반사 손실 S11은 제1 커패시터의 커패시턴스 CP, 제2 커패시터의 커패시턴스 Cgd에 기반하여 결정된다. 선로들에 의해 형성되는 커패시터들 중 제1 커패시터의 커패시턴스 CP는 이하 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2020011804-appb-M000001
여기서, CP는 커플러의 주 경로 또는 부 경로를 구성하는 선로와 접지면 사이에 형성되는 커패시턴스, ε0는 공기의 유전율, εr은 회로 기판을 구성하는 유전체의 유전율, h는 회로 기판을 구성하는 유전체의 두께, w는 커플러의 주 경로 또는 부 경로를 구성하는 선로의 폭을 의미한다. 따라서, CP는 안테나 모듈 설계 시 다른 구성 요소들을 고려하여야 하는 요소들에 의해 결정된다. 또한, 선로들에 의해 형성되는 커패시터들 중 제2 커패시터의 커패시턴스 Cgd는 이하 <수학식 2>와 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2020011804-appb-M000002
여기서, Cgd는 커플러의 주 경로를 구성하는 선로 및 부 경로를 구성하는 선로 사이에 형성되는 커패시턴스, ε0는 공기의 유전율, εr은 회로 기판을 구성하는 유전체의 유전율, h는 회로 기판을 구성하는 유전체의 두께, s는 커플러의 주 경로를 구성하는 선로 및 부 경로를 구성하는 선로 간의 간격을 의미한다. 따라서, 안테나 보드 상에서 커플러를 구성하는 선로들 간 간격을 조절하여 커패시턴스를 제어함으로써, 반사 손실 S11을 감소시키는 커플러가 구현될 수 있다.
도 8a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 제1 구조에 대한 모의 실험 환경을 도시한다. 도 8b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 모의 실험 결과를 도시한다.
도 8a를 참고하면, 커플러는 안테나 포트(802)로 신호가 입력되고 안테나 소자들에 전달되도록 하는 주 경로, 신호를 추출하기 위한 커플러 포트(804) 및 격리 포트(806)를 연결하는 부 경로를 포함하도록 구현될 수 있다. 격리 포트(806)은 50옴의 저항 값을 가지는 터미네이션(termination) 저항과 연결된다. 도 8a에 도시된 커플러에 대하여, 2.00 GHz 내지 2.30 GHz의 신호의 주파수 범위에서 입력 포트로 다시 반사되는 신호 성분에 대한 S 파라미터의 값을 나타내는 곡선(822)과 커플러 포트를 통해 추출되는 신호 성분에 대한 S 파라미터의 값을 나타내는 곡선(824)이 도 8b에서 도시된다. 곡선(824)을 참고하면, 2.00 GHz 내지 2.30 GHz의 신호의 주파수 범위에서, 커플러 포트를 통해 추출되는 신호 성분에 대한 S 파라미터의 값은 약 -20.00 dB으로 유지된다. 즉, 신호 성분 추출 성능을 유지하면서 크기가 감소된 커플러가 이용될 수 있다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 제2 구조를 도시한다. 도 9는 안테나 보드에 형성되는 커플러 구조의 다른 예를 도시한다.
도 9를 참고하면, 안테나 보드(900)는 안테나 소자들(902a, 902b), 안테나 포트(904), 커플러 포트(906), 안테나 포트(904) 및 안테나 소자들(902a, 902b)과 연결된 선로(910), 및 커플러 포트(906) 및 터미네이션(termination) 저항과 연결된 선로(920)를 포함한다. 또한, 안테나 포트(904) 및 커플러 포트(906) 각각에서 비아가 형성될 수 있다. 즉, 안테나 보드(900)는 안테나 소자들(902a, 902b) 및 복수의 안테나 소자들(902a, 902b)에게 전송되는 신호의 일부를 추출하기 위한 커플러를 포함하고, 캘리브레이션(calibration) 보드는 안테나 보드(900)의 아래에 위치하여, 커플러에 의해 추출된 신호의 일부를 이용하여 오차를 보정하기 위한 보정 회로를 포함할 수 있다.
급전선의 일부인 선로(910)는 한쪽 종단이 안테나 보드(900) 상에서 안테나 소자들(902a, 902b)에 직접 연결되거나 또는 안테나 소자들(902a, 902b) 간의 선로와 맞닿도록 함으로써 간접 연결될 수 있다. 선로(910)는 반대쪽 종단이 안테나 포트(904)와 접촉하도록 배치됨으로써, 안테나 포트(904)에 형성된 비아를 통해 하부의 캘리브레이션 보드와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 선로(910)는 제1 부분(912) 및 제2 부분(914)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 선로(910)의 제2 부분(914)은 안테나 포트(904)와 접촉된 일직선의 선로로 구성될 수 있다. 또한, 선로(910)의 제1 부분(912)은 제1 부분(912)의 안테나 포트(904)와 연결되지 않은 반대쪽 종단 지점에서 꺾인 선로로 구성될 수 있다. 제1 부분(912)의 양단 중 제2 부분(914)과 연결되지 않은 종단은 안테나 소자들(902a, 902b)과 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 즉, 선로(910)의 제1 부분(912) 및 제2 부분(914)은 일직선을 이루지 않으며 꺾이는 지점을 중심으로 일정한 각도를 이루도록 구성될 수 있다. 도 9에서는 제1 부분(912) 및 제2 부분(914)이 직각을 이루도록 도시되었으나 이에 한정되지 않으며, 제1 부분(912)은 커플러의 구성 요소로 포함되는 제2 부분(914)과 구별될 수 있는 정도의 각도를 형성하도록 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이 안테나 보드(900) 상에 구현된 선로(910)의 제2 부분(914)은 결합 선로 커플러의 주 경로로서 동작할 수 있다.
선로(920)는 선로(910)과 용량적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 선로(920)는 한쪽 종단이 안테나 보드(900) 상에서 터미네이션 저항과 연결되도록 배치될 수 있다. 선로(920)는 반대쪽 종단이 커플러 포트(906)와 접촉하도록 배치됨으로써, 커플러 포트(906)에 형성된 비아를 통해 하부의 캘리브레이션 보드와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 선로(920)는 안테나 포트(904)에 형성된 비아 홀(via hole)을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 선로(920)는 선로(910)의 제2 부분(914)과 인접하고 평행하게 배치되는 선로로 구성되는 제1 부분(922) 및 제3 부분(926), 및 안테나 포트(904)를 감싸도록 곡선 형태로 배치되는 선로로 구성되는 제2 부분(924)을 포함할 수 있다. 선로(920)의 제1 부분(922)은 선로(910)의 제2 부분(914)을 구성하는 선로의 제1 측면과 인접함과 동시에 평행하게 배치되는 선로로 구성될 수 있다. 선로(920)의 제3 부분(926)은 선로(910)의 제2 부분(914)을 구성하는 선로의 제2 측면과 인접함과 동시에 평행하게 배치되는 선로로 구성될 수 있다. 여기서, 선로(910)의 제2 부분(914)을 구성하는 선로의 측면은, 안테나 포트(904)로부터 선로가 진행하는 방향과 평행한 면을 의미할 수 있다. 선로(920)의 제2 부분(924)는 각 종단이 제1 부분(922) 및 제3 부분(926)과 연결된 선로의 부분으로서, 안테나 포트(904)를 중심으로 선로(910)의 제2 부분(914)의 반대편에서 안테나 포트(904)를 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 선로(920)의 제1 부분(922) 및 선로(920)의 제3 부분(926)은 선로(910)를 사이에 두고 각각 선로(910)와 평행하도록 이격 배치될 수 있고, 선로(920)의 제2 부분(924)은, 각 종단이 선로(920)의 제1 부분(922) 및 선로(920)의 제3 부분(926)과 연결되고 안테나 보드를 수직 방향으로 관통하는 비아 홀을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이 안테나 보드(900) 상에 구현된 선로(920)의 제1 부분(922), 제2 부분(924), 및 제3 부분(926)은 결합 선로 커플러의 부 경로로서 동작할 수 있다.
이 경우, 캘리브레이션 네트워크 회로와 관계없이 안테나 보드 상에서 바로 커플러가 구현될 수 있으므로, 선로(910) 중 결합 선로 커플러를 구성하는 부분(914) 및 선로(920) 중 결합 선로 커플러를 구성하는 부분들(922, 924, 926)의 합 각각의 길이가 대략 λ/4이 되어야 하는 것 외에 추가적인 우회 경로가 요구되지 않는다. 이에 더하여, 도 9에 도시된 제1 유형 커플러의 제2 구조는, 부 경로로 동작하는 선로가 주 경로로 동작하는 선로의 양쪽 측면들에서 이중으로 커패시터를 형성할 수 있는 형태를 가짐으로써, 단위 길이 당 커패시턴스의 증가를 통해 커플러의 크기가 더욱 감소될 수 있다. 상술한 바와 같이 안테나 보드 상에 형성된 결합 선로 커플러의 경우, 주 경로인 선로(910)의 제2 부분(914) 및 부 경로인 선로(920)의 부분들(922, 924, 926) 간의 간격을 조절함으로써, 안테나 소자들(902a, 902b)에 전달되는 신호의 반사 손실이 감소될 수 있다. 이하 도 10a 및 도 10b에서 결합 선로 커플러를 이용한 반사 손실의 감소가 설명된다.
도 10a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 제2 구조에 대한 측면에서의 등가 회로를 도시한다. 도 10b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제2 구조에 대한 등가 회로를 도시한다. 도 10a 및 도 10b는 도 9의 안테나 보드(900)에서 구현된 결합 선로 커플러에 대한 등가 회로들을 예시한다.
도 10a를 참고하면, 선로(910)의 제2 부분(914) 및 접지면 사이, 선로(920)의 제1 부분(922) 및 접지면 사이, 선로(920)의 제3 부분(926) 및 접지면 사이에서 각각 제1 커패시터가 형성될 수 있다. 또한, 선로(910)의 제2 부분(914) 및 선로(920)의 제1 부분(922) 사이에서 제2 커패시터가 형성되고, 선로(910)의 제2 부분(914) 및 선로(920)의 제3 부분(926) 사이에서 제3 커패시터가 형성될 수 있다. 또한, 도 10a에 도시되지는 않았으나, 안테나 포트(904) 및 선로(920)의 제2 부분(924) 사이에서 제4 커패시터가 형성될 수 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 안테나 포트(904)에서 입력된 신호의 반사 손실 S11은 제1 커패시터의 커패시턴스 CP, 제2 커패시터의 커패시턴스 Cgd1, 제3 커패시터의 커패시턴스 Cgd2, 제4 커패시터의 커패시턴스 CV에 기반하여 결정된다. 여기서, 제2 커패시터, 제3 커패시터, 제4 커패시터는 병렬 연결되므로, 하나의 등가 커패시터(1030)로 해석될 수 있다. 따라서, 등가 커패시터(1030)의 커패시턴스 CT는, CT=Cgd1+Cgd2+CV의 값을 가질 수 있다. 선로들에 의해 형성되는 커패시터들 중 제1 커패시터의 커패시턴스 CP는 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다. 또한, 선로들에 의해 형성되는 커패시터들 중 제2 커패시터의 커패시턴스 Cgd1, 제3 커패시터의 커패시턴스 Cgd2는 각각 <수학식 2>와 같이 표현될 수 있다. 여기서, 선로(910)의 제2 부분(914) 및 선로(920)의 제1 부분(922) 간의 간격 s1과 선로(910)의 제2 부분(914) 및 선로(920)의 제3 부분(926) 간의 간격 s2는 상이하게 설계될 수 있으므로, Cgd1 및 Cgd2는 서로 상이한 값을 가질 수 있다. 따라서, 안테나 보드 상에서 커플러를 구성하는 선로들 간 간격을 조절하여 커패시턴스를 제어함으로써, 반사 손실 S11을 감소시키는 커플러가 구현될 수 있다.
도 11a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 제2 구조에 대한 모의 실험 환경을 도시한다. 도 11b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제2 구조에 대한 모의 실험 결과를 도시한다.
도 11a를 참고하면, 커플러는 안테나 포트(1102)로 신호가 입력되고 안테나 소자들에 전달되도록 하는 주 경로, 신호를 추출하기 위한 커플러 포트(1104) 및 격리 포트(1106)를 연결하는 부 경로를 포함하도록 구현될 수 있다. 격리 포트(1106)은 50옴의 저항 값을 가지는 터미네이션(termination) 저항과 연결된다. 도 11a에 도시된 커플러에 대하여, 2.00 GHz 내지 2.30 GHz의 신호의 주파수 범위에서 입력 포트로 다시 반사되는 신호 성분에 대한 S 파라미터의 값을 나타내는 곡선(1122)과 커플러 포트를 통해 추출되는 신호 성분에 대한 S 파라미터의 값을 나타내는 곡선(1124)이 도 11b에서 도시된다. 곡선(1124)을 참고하면, 2.00 GHz 내지 2.30 GHz의 신호의 주파수 범위에서, 커플러 포트를 통해 추출되는 신호 성분에 대한 S 파라미터의 값은 -18.00dB 내지 -22.00 dB 범위 내에서 유지된다. 즉, 신호 성분 추출 성능을 유지하면서 크기가 감소된 커플러가 이용될 수 있다.
도 12는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 제3 구조를 도시한다. 도 12는 안테나 보드에 형성되는 커플러 구조의 또 다른 예를 도시한다.
도 12를 참고하면, 안테나 보드(1200)는 안테나 소자들(1202a, 1202b), 안테나 포트(1204), 커플러 포트(1206), 안테나 포트(1204) 및 안테나 소자들(1202a, 1202b)과 연결된 선로(1210), 및 커플러 포트(1206) 및 터미네이션(termination) 저항과 연결된 선로(1220)를 포함한다. 또한, 안테나 포트(1204) 및 커플러 포트(1206) 각각에서 비아가 형성될 수 있다. 즉, 안테나 보드(1200)는 안테나 소자들(1202a, 1202b) 및 복수의 안테나 소자들(1202a, 1202b)에게 전송되는 신호의 일부를 추출하기 위한 커플러를 포함하고, 캘리브레이션(calibration) 보드는 안테나 보드(1200)의 아래에 위치하여, 커플러에 의해 추출된 신호의 일부를 이용하여 오차를 보정하기 위한 보정 회로를 포함할 수 있다.
급전선의 일부인 선로(1210)는 한쪽 종단이 안테나 보드(1200) 상에서 안테나 소자들(1202a, 1202b)에 직접 연결되거나 또는 안테나 소자들(1202a, 1202b) 간의 선로와 맞닿도록 함으로써 간접 연결될 수 있다. 선로(1210)는 반대쪽 종단이 안테나 포트(1204)와 접촉하도록 배치됨으로써, 안테나 포트(1204)에 형성된 비아를 통해 하부의 캘리브레이션 보드와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 선로(1210)는 제1 부분(1212) 및 제2 부분(1214)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 선로(1210)의 제2 부분(1214)은 안테나 포트(1204)와 접촉된 일직선의 선로로 구성될 수 있다. 또한, 선로(1210)의 제1 부분(1212)은 제1 부분(1212)의 안테나 포트(1204)와 연결되지 않은 반대쪽 종단 지점에서 꺾인 선로로 구성될 수 있다. 제1 부분(1212)의 양단 중 제2 부분(1214)과 연결되지 않은 종단은 안테나 소자들(1202a, 1202b)과 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 즉, 선로(1210)의 제1 부분(1212) 및 제2 부분(1214)은 일직선을 이루지 않으며 꺾이는 지점을 중심으로 일정한 각도를 이루도록 구성될 수 있다. 도 12에서는 제1 부분(1212) 및 제2 부분(1214)이 직각을 이루도록 도시되었으나 이에 한정되지 않으며, 제1 부분(1212)은 커플러의 구성 요소로 포함되는 제2 부분(1214)과 구별될 수 있는 정도의 각도를 형성하도록 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이 안테나 보드(1200) 상에 구현된 선로(1210)의 제2 부분(1214)은 결합 선로 커플러의 주 경로로서 동작할 수 있다.
선로(1220)는 선로(1210)과 용량적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 선로(1220)는 한쪽 종단이 안테나 보드(1200) 상에서 터미네이션 저항과 연결되도록 배치될 수 있다. 선로(1220)는 반대쪽 종단이 커플러 포트(1206)와 접촉하도록 배치됨으로써, 커플러 포트(1206)에 형성된 비아를 통해 하부의 캘리브레이션 보드와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 선로(1220)는 안테나 포트(1204)에 형성된 비아 홀을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 선로(1220)는 선로(1210)의 제2 부분(1214)과 인접하고 평행하게 배치되는 선로로 구성되는 제1 부분(1222) 및 제3 부분(1226), 및 안테나 포트(1204)를 감싸도록 곡선 형태로 배치되는 비아들로 구성되는 제2 부분(1224)을 포함할 수 있다. 선로(1220)의 제1 부분(1222)은 선로(1210)의 제2 부분(1214)을 구성하는 선로의 제1 측면과 인접함과 동시에 평행하게 배치되는 선로로 구성될 수 있다. 선로(1220)의 제3 부분(1226)은 선로(1210)의 제2 부분(1214)을 구성하는 선로의 제2 측면과 인접함과 동시에 평행하게 배치되는 선로로 구성될 수 있다. 여기서, 선로(1210)의 제2 부분(1214)을 구성하는 선로의 측면은, 안테나 포트(1204)로부터 선로가 진행하는 방향과 평행한 면을 의미할 수 있다. 선로(1220)의 제2 부분(1224)는 각 종단이 제1 부분(1222) 및 제3 부분(1226)과 연결된 비아들의 배열로서, 안테나 포트(1204)를 중심으로 선로(1210)의 제2 부분(1214)의 반대편에서 안테나 포트(1204)를 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 도 9에서 도시된 제2 부분(924)을 구성하는 선로와 유사한 형태를 가지도록 복수의 비아들 간 간격을 좁게 하여 안테나 보드(1200)에 형성될 수 있다. 즉, 선로(1220)의 제1 부분(1222) 및 선로(1220)의 제3 부분(1226)은 선로(1210)를 사이에 두고 각각 선로(1210)와 평행하도록 이격 배치될 수 있고, 선로(1220)의 제2 부분(1224)은, 각 종단이 선로(1220)의 제1 부분(1222) 및 선로(1220)의 제3 부분(1226)과 연결되고 안테나 보드를 수직 방향으로 관통하는 비아 홀을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이 안테나 보드(1200) 상에 구현된 선로(1220)의 제1 부분(1222), 제2 부분(1224), 및 제3 부분(1226)은 결합 선로 커플러의 부 경로로서 동작할 수 있다.
이 경우, 캘리브레이션 네트워크 회로와 관계없이 안테나 보드 상에서 바로 커플러가 구현될 수 있으므로, 선로(1210) 중 결합 선로 커플러를 구성하는 부분(1214) 및 선로(1220) 중 결합 선로 커플러를 구성하는 부분들(1222, 1224, 1226)의 합 각각의 길이가 대략 λ/4이 되어야 하는 것 외에 추가적인 우회 경로가 요구되지 않는다. 이에 더하여, 도 12에 도시된 제1 유형 커플러의 제3 구조는, 부 경로로 동작하는 선로가 주 경로로 동작하는 선로의 양쪽 측면들에서 이중으로 커패시터를 형성할 수 있는 형태를 가지고 제2 부분(1222)이 비아들로 형성됨으로써, 단위 길이 당 커패시턴스가 더욱 증가될 수 있다. 이에 따라, 커플러의 크기가 더욱 감소될 수 있다. 상술한 바와 같이 안테나 보드 상에 형성된 결합 선로 커플러의 경우, 주 경로인 선로(1210)의 제2 부분(1214) 및 부 경로인 선로(1220)의 부분들(1222, 1224, 1226) 간의 간격을 조절함으로써, 안테나 소자들(1202a, 1202b)에 전달되는 신호의 반사 손실이 감소될 수 있다.
도 13a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 제3 구조에 대한 모의 실험 환경을 도시한다. 도 13b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러의 제3 구조에 대한 모의 실험 결과를 도시한다.
도 13a를 참고하면, 커플러는 안테나 포트(1302)로 신호가 입력되고 안테나 소자들에 전달되도록 하는 주 경로, 신호를 추출하기 위한 커플러 포트(1304) 및 격리 포트(1306)를 연결하는 부 경로를 포함하도록 구현될 수 있다. 격리 포트(1306)은 50옴의 저항 값을 가지는 터미네이션(termination) 저항과 연결된다. 도 13a에 도시된 커플러에 대하여, 2.00 GHz 내지 2.30 GHz의 신호의 주파수 범위에서 입력 포트로 다시 반사되는 신호 성분에 대한 S 파라미터의 값을 나타내는 곡선(1322)와 커플러 포트를 통해 추출되는 신호 성분에 대한 S 파라미터의 값을 나타내는 곡선(1324)이 도 13b에서 도시된다. 곡선(1324)을 참고하면, 2.00 GHz 내지 2.30 GHz의 신호의 주파수 범위에서, 커플러 포트를 통해 추출되는 신호 성분에 대한 S 파라미터의 값은 -19.00dB 내지 -22.00 dB 범위 내에서 유지된다. 즉, 신호 성분 추출 성능을 유지하면서 크기가 감소된 커플러가 이용될 수 있다.
도 14a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 제4 구조를 도시한다. 도 14a는 안테나 보드에 형성되는 커플러 구조의 또 다른 예를 도시한다.
도 14a를 참고하면, 안테나 보드(1400)는 안테나 소자들(1402a, 1402b), 안테나 포트(1404), 커플러 포트(1406), 안테나 포트(1404) 및 안테나 소자들(1402a, 1402b)과 연결된 선로(1410), 및 커플러 포트(1406) 및 터미네이션(termination) 저항과 연결된 선로(1420)를 포함한다. 또한, 안테나 포트(1404) 및 커플러 포트(1406) 각각에서 비아가 형성될 수 있다. 즉, 안테나 보드(1400)는 안테나 소자들(1402a, 1402b) 및 복수의 안테나 소자들(1402a, 1402b)에게 전송되는 신호의 일부를 추출하기 위한 커플러를 포함하고, 캘리브레이션(calibration) 보드는 안테나 보드(1400)의 아래에 위치하여, 커플러에 의해 추출된 신호의 일부를 이용하여 오차를 보정하기 위한 보정 회로를 포함할 수 있다.
급전선의 일부인 선로(1410)는 제1 종단이 안테나 보드(1400) 상에서 안테나 소자들(1402a, 1402b)에 직접 연결되거나 또는 안테나 소자들(1402a, 1402b) 간의 선로와 맞닿도록 함으로써 간접 연결될 수 있다. 또한, 선로(1410)는 제2 종단이 안테나 포트(1404)와 접촉하도록 배치됨으로써, 안테나 포트(1404)에 형성된 비아를 통해 하부의 캘리브레이션 보드와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 선로(1410)는 커플러의 주 경로로서 동작하는 제1 부분 및 안테나 매칭 스텁(stub)의 역할을 하는 제2 부분(1412)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 선로(1410)의 제1 부분은 안테나 포트(1404)로부터 안테나 소자들(1402a, 1402b)까지 곧바로 진행하도록 배치된 선로 부분을 포함할 수 있다. 즉, 선로(1410)의 제1 부분은 상술한 제1 종단 및 제2 종단을 우회하지 않고 곧바로 연결하는 선로 부분을 의미한다. 또한, 선로(1410)의 제2 부분(1412)은 선로(1410)의 제1 부분과 구별될 수 있도록 돌출됨으로써, 선로(1420)에 의해 둘러싸이도록 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 안테나 보드(1400) 상에 구현된 선로(1410)의 제1 부분은 결합 선로 커플러의 주 경로로서 안테나 소자들로 향하는 신호가 통과하고, 제2 부분(1412)은 안테나 매칭 스텁으로서 부가되는 요소일 수 있다.
선로(1420)는 선로(1410)과 용량적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 선로(1420)는 한쪽 종단이 안테나 보드(1400) 상에서 터미네이션 저항과 연결되도록 배치될 수 있다. 선로(1420)는 반대쪽 종단이 커플러 포트(1406)와 접촉하도록 배치됨으로써, 커플러 포트(1406)에 형성된 비아를 통해 하부의 캘리브레이션 보드와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 선로(1420)는 안테나 매칭 스텁(1412)을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 선로(1420)는 선로(1410)의 안테나 매칭 스텁(1412)과 인접하고 평행하게 배치되는 선로로 구성되는 제1 부분(1422) 및 제3 부분(1426), 및 제1 부분(1422) 및 제3 부분(1426)을 연결함으로써 선로(1420)가 안테나 매칭 스텁(1412)을 감싸도록 배치되는 선로로 구성되는 제2 부분(1424)을 포함할 수 있다. 선로(1420)의 제1 부분(1422)은 선로(1410)의 안테나 매칭 스텁(1412)을 구성하는 선로의 제1 측면과 인접함과 동시에 평행하게 배치되는 선로로 구성될 수 있다. 선로(1420)의 제3 부분(1426)은 선로(1410)의 안테나 매칭 스텁(1412)을 구성하는 선로의 제2 측면과 인접함과 동시에 평행하게 배치되는 선로로 구성될 수 있다. 여기서, 선로(1410)의 안테나 매칭 스텁(1412)을 구성하는 선로의 측면은, 안테나 포트(1404)로부터 안테나 매칭 스텁(1412)까지 선로가 진행하는 방향과 평행한 면을 의미할 수 있다. 선로(1420)의 제2 부분(1424)는 각 종단이 제1 부분(1422) 및 제3 부분(1426)과 연결된 선로로서, 안테나 매칭 스텁(1412)을 중심으로 안테나 포트(1404)의 반대편에서 안테나 매칭 스텁(1412)을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 도 14a에서 제1 부분(1422) 및 제2 부분(1424), 제3 부분(1426) 및 제2 부분(1424)이 각각 직각을 이루는 것으로 도시되었으나 이에 한정되지 않는다. 제1 부분(1422) 및 제2 부분(1424), 제3 부분(1426) 및 제2 부분(1424)은 각각 임의의 각도를 형성하도록 배치될 수 있거나, 또는 제2 부분(1424)은 곡선 형태를 이루도록 형성될 수도 있다. 상술한 바와 같이 안테나 보드(1400) 상에 구현된 선로(1420)의 제1 부분(1422), 제2 부분(1424), 및 제3 부분(1426)은 결합 선로 커플러의 부 경로로서 동작할 수 있다.
도 14a에 도시된 제1 유형 커플러의 제4 구조는, 부 경로로 동작하는 선로가 안테나 매칭 스텁의 양쪽 측면들과 상호 작용함으로써 이중으로 커패시터를 형성하므로, 단위 길이 당 커패시턴스의 증가를 통해 커플러의 크기가 더욱 감소될 수 있다. 이에 더하여, 안테나 매칭 스텁에 의해 형성되는 인덕터를 이용하여 임피던스 매칭에 활용함으로써, 안테나 소자들(1402a, 1402b)에 전달되는 신호의 반사 손실이 더욱 감소될 수 있다. 또한, 안테나 매칭 스텁(1412) 및 부 경로인 선로(1420)의 부분들(1422, 1424, 1426) 간의 간격을 조절함으로써, 안테나 소자들(1402a, 1402b)에 전달되는 신호의 반사 손실이 감소될 수 있다.
도 14b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 제4 구조에 대한 등가 회로를 도시한다. 도 14b는 도 14a의 안테나 보드(1400)에서 구현된 결합 선로 커플러에 대한 등가 회로(1450)를 예시한다.
도 14a에 도시된 커플러의 경우, 안테나 매칭 스텁(1412)에 의해 인덕턴스 LS를 가지는 인덕터(1470) 및 커패시턴스 CS를 가지는 제1 커패시터가 형성되고, 선로(1420)와 접지면 사이에서 커패시턴스 CP를 가지는 제2 커패시터가 형성될 수 있다. 또한, 안테나 매칭 스텁(1412) 및 선로(1420)의 제1 부분(1422) 사이에서 커패시턴스 Cgd1을 가지는 제3 커패시터가 형성되고, 안테나 매칭 스텁(1412) 및 선로(1420)의 제3 부분(1426) 사이에서 커패시턴스 Cgd2를 가지는 제4 커패시터가 형성될 수 있다. 또한, 안테나 매칭 스텁(1412) 및 선로(1420)의 제2 부분(1424) 사이에서 커패시턴스 CV를 가지는 제5 커패시터가 형성될 수 있다. 따라서, 도 14b에 도시된 바와 같이, 안테나 포트(1404)에서 입력된 신호의 반사 손실 S11은 제1 커패시터의 커패시턴스 CS, 제2 커패시터의 커패시턴스 CP, 제3 커패시터의 커패시턴스 Cgd1, 제4 커패시터의 커패시턴스 Cgd2, 제5 커패시터의 커패시턴스 CV, 인덕턴스 LS에 기반하여 결정된다. 여기서, 제3 커패시터, 제4 커패시터, 제5 커패시터는 병렬 연결되므로, 하나의 등가 커패시터(1460)로 해석될 수 있다. 따라서, 등가 커패시터(1460)의 커패시턴스 CT는, CT=Cgd1+Cgd2+CV의 값을 가질 수 있다. 제2 커패시터의 커패시턴스 CP는 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다. 또한, 선로들에 의해 형성되는 커패시터들 중 제3 커패시터의 커패시턴스 Cgd1, 제4 커패시터의 커패시턴스 Cgd2는 각각 <수학식 2>와 같이 표현될 수 있다. 따라서, 안테나 보드 상에서 안테나 매칭 스텁을 사용하고 안테나 매칭 스텁 및 선로 간 간격을 조절함으로써, 반사 손실 S11이 더욱 감소될 수 있다.
도 15a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 제5 구조를 도시한다. 도 15a는 안테나 보드에 형성되는 커플러 구조의 또 다른 예를 도시한다.
도 15a를 참고하면, 안테나 보드(1500)는 안테나 소자들(1502a, 1502b), 안테나 포트(1504), 커플러 포트(1506), 안테나 포트(1504) 및 안테나 소자들(1502a, 1502b)과 연결된 선로(1510), 및 커플러 포트(1506) 및 터미네이션(termination) 저항과 연결된 선로(1520)를 포함한다. 또한, 안테나 포트(1504) 및 커플러 포트(1506) 각각에서 비아가 형성될 수 있다. 즉, 안테나 보드(1500)는 안테나 소자들(1502a, 1502b) 및 복수의 안테나 소자들(1502a, 1502b)에게 전송되는 신호의 일부를 추출하기 위한 커플러를 포함하고, 캘리브레이션(calibration) 보드는 안테나 보드(1500)의 아래에 위치하여, 커플러에 의해 추출된 신호의 일부를 이용하여 오차를 보정하기 위한 보정 회로를 포함할 수 있다.
급전선의 일부인 선로(1510)는 제1 종단이 안테나 보드(1500) 상에서 안테나 소자들(1502a, 1502b)에 직접 연결되거나 또는 안테나 소자들(1502a, 1502b) 간의 선로와 맞닿도록 함으로써 간접 연결될 수 있다. 또한, 선로(1510)는 제2 종단이 안테나 포트(1504)와 접촉하도록 배치됨으로써, 안테나 포트(1504)에 형성된 비아를 통해 하부의 캘리브레이션 보드와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 선로(1510)는 커플러의 주 경로로서 동작하는 제1 부분 및 안테나 매칭 스텁의 역할을 하는 제2 부분(1512)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 선로(1510)의 제1 부분은 안테나 포트(1504)로부터 안테나 소자들(1502a, 1502b)까지 곧바로 진행하도록 배치된 선로 부분을 포함할 수 있다. 즉, 선로(1510)의 제1 부분은 상술한 제1 종단 및 제2 종단을 우회하지 않고 곧바로 연결하는 선로 부분을 의미한다. 선로(1510)의 제1 부분은 선로(1520)에 의해 둘러싸이도록 배치될 수 있다. 또한, 선로(1510)의 제2 부분(1512)은 선로(1510)의 제1 부분과 구별될 수 있도록 돌출될 수 있다. 도 15a를 참고하면, 선로(1510)은 제1 부분과 제2 부분이 서로 교차하도록 함으로써 T자 형태를 가지도록 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 안테나 보드(1500) 상에 구현된 선로(1510)의 제1 부분은 결합 선로 커플러의 주 경로로서 안테나 소자들로 향하는 신호가 통과하고, 제2 부분(1512)은 안테나 매칭 스텁으로서 부가되는 요소일 수 있다.
선로(1520)는 선로(1510)과 용량적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 선로(1520)는 한쪽 종단이 안테나 보드(1500) 상에서 터미네이션 저항과 연결되도록 배치될 수 있다. 선로(1520)는 반대쪽 종단이 커플러 포트(1506)와 접촉하도록 배치됨으로써, 커플러 포트(1506)에 형성된 비아를 통해 하부의 캘리브레이션 보드와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 선로(1520)는 커플러의 주 경로를 구성하는 선로(1510)의 제1 부분을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 선로(1520)는 선로(1510)의 안테나 매칭 스텁(1512)과 인접하고 평행하게 배치되는 선로로 구성되는 제1 부분(1522) 및 제3 부분(1526), 및 제1 부분(1522) 및 제3 부분(1526)을 연결함으로써 선로(1520)가 안테나 포트(1504)를 감싸도록 배치되는 선로로 구성되는 제2 부분(1524)을 포함할 수 있다. 선로(1520)의 제2 부분(1524)는 각 종단이 제1 부분(1522) 및 제3 부분(1526)과 연결된 선로로서, 안테나 포트(1504)를 중심으로 안테나 매칭 스텁(1512)의 반대편에서 안테나 포트(1504)를 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 도 15a에서 제1 부분(1522) 및 제2 부분(1524), 제3 부분(1526) 및 제2 부분(1524)이 각각 직각을 이루는 것으로 도시되었으나 이에 한정되지 않는다. 제1 부분(1522) 및 제2 부분(1524), 제3 부분(1526) 및 제2 부분(1524)은 각각 임의의 각도를 형성하도록 배치될 수 있거나, 또는 제2 부분(1524)은 곡선 형태를 이루도록 형성될 수도 있다. 상술한 바와 같이 안테나 보드(1500) 상에 구현된 선로(1520)의 제1 부분(1522), 제2 부분(1524), 및 제3 부분(1526)은 결합 선로 커플러의 부 경로로서 동작할 수 있다.
도 15a에 도시된 제1 유형 커플러의 제5 구조는, 부 경로로 동작하는 선로가 주 경로를 구성하는 선로의 양쪽 측면들과 상호 작용함으로써 이중으로 커패시터를 형성하므로, 단위 길이 당 커패시턴스의 증가를 통해 커플러의 크기가 더욱 감소될 수 있다. 이에 더하여, 안테나 매칭 스텁에 의해 형성되는 인덕터를 이용하여 임피던스 매칭에 활용함으로써, 안테나 소자들(1502a, 1502b)에 전달되는 신호의 반사 손실이 더욱 감소될 수 있다. 또한, 선로(1510)에서 주 경로로 동작하는 제1 부분 및 부 경로인 선로(1520)의 부분들(1522, 1524, 1526) 간의 간격을 조절함으로써, 안테나 소자들(1502a, 1502b)에 전달되는 신호의 반사 손실이 감소될 수 있다.
도 15b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제1 유형의 커플러(coupler)의 제5 구조에 대한 등가 회로를 도시한다. 도 15b는 도 15a의 안테나 보드(1500)에서 구현된 결합 선로 커플러에 대한 등가 회로(1550)를 예시한다.
도 15a에 도시된 커플러의 경우, 안테나 매칭 스텁(1512)에 의해 인덕턴스 LS1을 가지는 제1 인덕터와 인덕턴스 LS2를 가지는 제2 인덕터의 병렬 연결(1570) 및 커패시턴스 CS를 가지는 제1 커패시터가 형성되고, 선로(1520)와 접지면 사이에서 커패시턴스 CP를 가지는 제2 커패시터들이 형성될 수 있다. 또한, 선로(1510)의 제1 부분 및 선로(1520)의 제1 부분(1522) 사이에서 커패시턴스 Cgd1을 가지는 제3 커패시터가 형성되고, 선로(1510)의 제1 부분 및 선로(1520)의 제3 부분(1526) 사이에서 커패시턴스 Cgd2를 가지는 제4 커패시터가 형성될 수 있다. 또한, 안테나 포트(1504) 및 선로(1520)의 제2 부분(1524) 사이에서 커패시턴스 CV를 가지는 제5 커패시터가 형성될 수 있다. 따라서, 도 15b에 도시된 바와 같이, 안테나 포트(1504)에서 입력된 신호의 반사 손실 S11은 제1 커패시터의 커패시턴스 CS, 제2 커패시터의 커패시턴스 CP, 제3 커패시터의 커패시턴스 Cgd1, 제4 커패시터의 커패시턴스 Cgd2, 제5 커패시터의 커패시턴스 CV, 제1 인덕턴스 LS1, 제2 인덕턴스 LS2에 기반하여 결정된다. 여기서, 제3 커패시터, 제4 커패시터, 제5 커패시터는 병렬 연결되므로, 하나의 등가 커패시터(1560)로 해석될 수 있다. 따라서, 등가 커패시터(1560)의 커패시턴스 CT는, CT=Cgd1+Cgd2+CV의 값을 가질 수 있다. 제2 커패시터의 커패시턴스 CP는 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다. 또한, 선로들에 의해 형성되는 커패시터들 중 제3 커패시터의 커패시턴스 Cgd1, 제4 커패시터의 커패시턴스 Cgd2는 각각 <수학식 2>와 같이 표현될 수 있다. 따라서, 안테나 보드 상에서 안테나 매칭 스텁을 사용하고 안테나 매칭 스텁 및 선로 간 간격을 조절함으로써, 반사 손실 S11이 더욱 감소될 수 있다.
이하 도 16 내지 도 19b에서, 안테나 어레이에서 형성되는 비아들로 인한 간섭을 제거하고 우회 경로로 인한 삽입 손실을 감소시키기 위한 두 가지 유형의 커플러 구조들 중 캘리브레이션 보드 상에 구현되는 제2 유형 커플러의 구조가 상세히 설명된다.
도 16은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러(coupler)의 제1 구조를 도시한다. 도 16은 캘리브레이션(calibration) 보드에 형성되는 커플러 구조의 예를 도시한다.
도 16을 참고하면, 캘리브레이션 보드(1600)는 안테나 포트들(1602a, 1602b), 커플러 포트들(1604a, 1604b), 필터 포트들(1606a, 1606b), 안테나 포트들(1602a, 1602b) 및 필터 포트들(1606a, 1606b)을 각각 연결하는 선로들(1610a, 1610b), 커플러 포트들(1604a, 1604b) 및 터미네이션(termination) 저항들을 각각 연결하는 선로들(1620a, 1620b)를 포함할 수 있다. 또한, 안테나 포트들(1602a, 1602b), 커플러 포트들(1604a, 1604b), 필터 포트들(1606a, 1606b) 각각에서 비아가 형성될 수 있다. 설명의 편의를 위해 도 16의 상단에 도시된 커플러의 형태에 대해 설명되며, 후술하는 설명은 하단에 도시된 커플러에 동일하게 적용될 수 있다.
급전선의 일부인 선로(1610a)가 캘리브레이션 보드(1600) 상에서 한쪽 종단이 안테나 포트(1602a)와 연결되도록 배치됨으로써, 상부의 안테나 보드의 안테나 소자들에 신호가 전송될 수 있다. 또한, 선로(1610a)의 반대쪽 종단이 필터 포트(1606a)와 연결되도록 선로(1610a)를 배치함으로써, 하부의 필터를 통과한 신호가 캘리브레이션 보드에 형성된 선로들을 통과할 수 있다. 상술한 바와 같이, 선로(1610a)는 안테나 소자들로 전달되는 신호가 통과하는 경로로서, 결합 선로 커플러의 주 경로로서 동작할 수 있다.
선로(1620a)는 제1 부분(1622a) 및 제2 부분(1624a)을 포함할 수 있다. 제1 부분(1622a)은 한쪽 종단이 커플러 포트(1604a)와 접촉된 선로로 구성되고, 선로(1610a)와 인접함과 동시에 평행하도록 배치될 수 있다. 즉, 커플러 포트와 연결된 선로의 일부가 선로(1610a)와 인접하게 배치될 수 있도록, 커플러 포트(1604a)를 위한 비아의 위치가 결정될 수 있다. 또한, 제2 부분(1624a)은 안테나 포트(1602a)와 일정한 간격으로 이격되고 선로(1610a)와 일직선의 형태를 이루도록 배치될 수 있다. 제2 부분(1624a)의 한쪽 종단은 터미네이션 저항과 연결될 수 있다. 또한, 제1 부분(1620a)과 제2 부분(1624a)은 안테나 포트(1602a)에 형성된 비아 홀을 둘러싸는 선로를 통해 서로 연결되는 형태를 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이 커플러 포트(1604a)와 연결되는 선로(1620a)는 결합 선로 커플러의 부 경로로서 동작할 수 있다.
이 경우, 캘리브레이션 보드 상에서, 커플러를 구성하는 결합 선로들, 즉 주 경로 및 부 경로에 대해 λ/4만큼의 길이를 확보하기 위한 우회 경로 없이 커플러가 구현될 수 있다. 이에 더하여, 도 16에 도시된 커플러 구조의 경우, 주 경로를 구성하는 선로 및 부 경로를 구성하는 선로 간 커패시터뿐 아니라 안테나 포트에 형성된 비아 및 선로 간에 형성된 커패시터를 이용함으로써, 안테나 소자들에 전달되는 신호의 반사 손실이 감소될 수 있다. 또한, 캘리브레이션 보드 상에서 커플러를 구현하는 경우, 커플러를 포함하는 캘리브레이션 네트워크가 편리하게 구성될 수 있다.
도 17a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러(coupler)의 제1 구조에 대한 측면에서의 등가 회로를 도시한다. 도 17b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 등가 회로를 도시한다. 도 17a 및 도 17b는 도 16의 캘리브레이션(calibration) 보드(1600)에서 구현된 결합 선로 커플러에 대한 등가 회로들을 예시한다.
도 17a를 참고하면, 선로(1610a) 및 접지면 사이, 선로(1620a)의 제1 부분(1622a) 및 접지면 사이, 선로(1620a)의 제2 부분(1624a) 및 접지면 사이에서 각각 제1 커페시터가 형성될 수 있다. 또한, 선로(1610a) 및 선로(1620a)의 제1 부분(1622a) 사이에서 제2 커패시터가 형성되고, 선로(1610a) 및 선로(1620a)의 제2 부분(1624a) 사이에서 제3 커패시터가 형성될 수 있다. 도 17b에 도시된 바와 같이, 안테나 포트(1602a)에서 입력된 신호의 반사 손실 S11은 제1 커패시터의 커패시턴스 CP, 제2 커패시터의 커패시턴스 Cgd, 제3 커패시터의 커패시턴스 CV에 기반하여 결정된다. 여기서, 제2 커패시터, 제3 커패시터는 병렬 연결되므로, 하나의 등가 커패시터(1730)로 해석될 수 있다. 따라서, 등가 커패시터(1730)의 커패시턴스 CT는, CT=Cgd+CV의 값을 가질 수 있다. 선로들에 의해 형성되는 커패시터들 중 제1 커패시터의 커패시턴스 CP는 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다. 또한, 선로들에 의해 형성되는 커패시터들 중 제2 커패시터의 커패시턴스 Cgd는 <수학식 2>와 같이 표현될 수 있다. 따라서, 캘리브레이션 보드 상에서 커플러를 구성하는 선로들 간 간격을 조절하여 커패시턴스를 제어함으로써, 반사 손실 S11을 감소시키는 커플러가 구현될 수 있다.
도 18a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러(coupler)의 제1 구조에 대한 모의 실험 환경을 도시한다. 도 18b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 단면을 도시한다. 도 18c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러의 제1 구조에 대한 모의 실험 결과를 도시한다.
도 18a를 참고하면, 커플러는 안테나 포트(1602a, 1602b)로 신호가 입력되고 안테나 소자들에 전달되도록 하는 주 경로 및 신호를 추출하기 위한 커플러 포트(1604a, 1604b) 및 격리 포트(1808a, 1808b)를 연결하는 부 경로를 포함하도록 구현될 수 있다. 격리 포트(1808a, 1808b)는 50 옴의 저항 값을 가지는 터미네이션(termination) 저항과 연결된다. 상술한 커플러가 구현된 안테나 모듈의 측면(1820)을 참고하면, 필터 포트(1606a, 1606b)를 통해 캘리브레이션(calibration) 보드 상에 신호가 전달되고 안테나 포트(1602a, 1602b)를 통해 캘리브레이션 상부의 안테나 보드에 신호가 전달된다. 도 18a에 도시된 커플러의 모의 실험 환경에 대하여, 3.00 GHz 내지 4.00 GHz의 신호의 주파수 범위에서 커플러 포트를 통해 추출되는 신호 성분에 대한 S 파라미터의 값을 나타내는 곡선(1842)과 입력 포트로 다시 반사되는 신호 성분에 대한 S 파라미터의 값을 나타내는 곡선(1844)이 도 18c에서 도시된다. 도 18c를 참고하면, 3.00 GHz 내지 4.00 GHz의 신호의 주파수 범위에서, 커플러 포트를 통해 추출되는 신호 성분에 대한 S 파라미터의 값(1842)은 -19.20dB 내지 -20.50 dB 범위 내에서 유지된다. 즉, 신호 성분 추출 성능을 유지하면서 크기가 감소된 커플러가 이용될 수 있다.
도 19a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러(coupler)의 제2 구조를 도시한다. 도 19a는 캘리브레이션(calibration) 보드에 형성되는 커플러 구조의 다른 예를 도시한다.
도 19a를 참고하면, 캘리브레이션 보드(1900)는 안테나 포트들(1902a, 1902b), 커플러 포트들(1904a, 1904b), 필터 포트들(1906a, 1906b), 안테나 포트들(1902a, 1902b) 및 필터 포트들(1906a, 1906b)을 각각 연결하는 선로들(1910a, 1910b), 커플러 포트들(1904a, 1904b) 및 터미네이션(termination) 저항들을 각각 연결하는 선로들(1920a, 1920b)을 포함할 수 있다. 또한, 안테나 포트들(1902a, 1902b), 커플러 포트들(1904a, 1904b), 필터 포트들(1906a, 1906b) 각각에서 비아가 형성될 수 있다. 설명의 편의를 위해 도 19a의 상단에 도시된 커플러의 형태에 대해 설명되며, 후술하는 설명은 하단에 도시된 커플러에 동일하게 적용될 수 있다.
급전선의 일부인 선로(1910a)가 캘리브레이션 보드(1900) 상에서 한쪽 종단이 안테나 포트(1902a)와 연결되도록 배치됨으로써, 상부의 안테나 보드의 안테나 소자들에 신호가 전송될 수 있다. 또한, 선로(1910a)의 반대쪽 종단이 필터 포트(1906a)와 연결되도록 선로(1910a)를 배치함으로써, 하부의 필터를 통과한 신호가 캘리브레이션 보드에 형성된 선로들을 통과할 수 있다. 상술한 바와 같이, 선로(1910a)는 안테나 소자들로 전달되는 신호가 통과하는 경로로서, 결합 선로 커플러의 주 경로로서 동작할 수 있다.
선로(1920a)는 제1 부분(1922a) 및 제2 부분(1924a)을 포함할 수 있다. 제1 부분(1922a)은 한쪽 종단이 커플러 포트(1904a)와 접촉된 선로로 구성되고, 선로(1910a)의 제1 측면과 인접함과 동시에 평행하도록 배치될 수 있다. 즉, 커플러 포트와 연결된 선로의 일부가 선로(1910a)와 인접하게 배치될 수 있도록, 커플러 포트(1904a)를 위한 비아의 위치가 결정될 수 있다. 여기서, 선로(1910a)의 측면은, 안테나 포트(1902a)로부터 선로가 진행하는 방향과 평행한 면을 의미할 수 있다. 또한, 제2 부분(1924a)은 안테나 포트(1902a)에 형성된 비아 홀을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 부분(1924a)은 안테나 포트(1902a)를 중심으로 선로(1910a)의 반대편에서 안테나 포트(1902a)를 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 이에 더하여, 제2 부분(1924a)에서 제1 부분(1922a)과 연결되지 않은 다른 종단은 선로(1910a)의 제2 측면과 인접함과 동시에 평행하도록 배치되는 선로를 통해 터미네이션 저항과 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이, 커플러 포트(1904a)와 연결되는 선로(1920a)는 결합 선로 커플러의 부 경로로서 동작할 수 있다.
이 경우, 캘리브레이션 보드 상에서, 커플러를 구성하는 결합 선로들, 즉 주 경로 및 부 경로에 대해 λ/4만큼의 길이를 확보하기 위한 우회 경로 없이 커플러가 구현될 수 있다. 이에 더하여, 도 19a에 도시된 제2 유형 커플러의 제2 구조는, 부 경로로 동작하는 선로가 주 경로로 동작하는 선로의 양쪽 측면들에서 이중으로 커패시터를 형성할 수 있는 형태를 가짐으로써, 단위 길이 당 커패시턴스의 증가를 통해 커플러의 크기가 더욱 감소될 수 있다. 또한, 주 경로를 구성하는 선로 및 부 경로를 구성하는 선로 간 커패시터뿐 아니라 안테나 포트에 형성된 비아 및 선로 간에 형성된 커패시터를 이용함으로써, 안테나 소자들에 전달되는 신호의 반사 손실이 감소될 수 있다. 또한, 캘리브레이션 보드 상에서 커플러를 구현하는 경우, 커플러를 포함하는 캘리브레이션 네트워크 구성이 편리하게 수행될 수 있다.
도 19b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 제2 유형의 커플러(coupler)의 제3 구조를 도시한다. 도 19b는 캘리브레이션(calibration) 보드에 형성되는 커플러 구조의 또 다른 예를 도시한다.
도 19b를 참고하면, 캘리브레이션 보드(1950)는 안테나 포트들(1952a, 1952b), 커플러 포트들(1954a, 1954b), 필터 포트들(1956a, 1956b), 안테나 포트들(1952a, 1952b) 및 필터 포트들(1956a, 1956b)을 각각 연결하는 선로들(1960a, 1960b), 커플러 포트들(1954a, 1954b) 및 터미네이션 저항들을 각각 연결하는 선로들(1970a, 1970b)을 포함할 수 있다. 또한, 안테나 포트들(1952a, 1952b), 커플러 포트들(1954a, 1954b), 필터 포트들(1956a, 1956b) 각각에서 비아가 형성될 수 있다. 설명의 편의를 위해 도 19b의 상단에 도시된 커플러의 형태에 대해 설명되며, 후술하는 설명은 하단에 도시된 커플러에 동일하게 적용될 수 있다.
급전선의 일부인 선로(1960a)가 캘리브레이션 보드(1950) 상에서 한쪽 종단이 안테나 포트(1952a)와 연결되도록 배치됨으로써, 상부의 안테나 보드의 안테나 소자들에 신호가 전송될 수 있다. 또한, 선로(1960a)의 반대쪽 종단이 필터 포트(1956a)와 연결되도록 선로(1960a)를 배치함으로써, 하부의 필터를 통과한 신호가 캘리브레이션 보드에 형성된 선로들을 통과할 수 있다. 상술한 바와 같이, 선로(1960a)는 안테나 소자들로 전달되는 신호가 통과하는 경로로서, 결합 선로 커플러의 주 경로로서 동작할 수 있다.
선로(1970a)는 제1 부분(1972a) 및 제2 부분(1974a)을 포함할 수 있다. 제1 부분(1972a)은 한쪽 종단이 커플러 포트(1954a)와 접촉된 선로로 구성되고, 선로(1960a)의 제1 측면과 인접함과 동시에 평행하도록 배치될 수 있다. 즉, 커플러 포트와 연결된 선로의 일부가 선로(1960a)와 인접하게 배치될 수 있도록, 커플러 포트(1954a)를 위한 비아의 위치가 결정될 수 있다. 여기서, 선로(1960a)의 측면은, 안테나 포트(1952a)로부터 선로가 진행하는 방향과 평행한 면을 의미할 수 있다. 또한, 제2 부분(1974a)은 안테나 포트(1952a)에 형성된 비아 홀을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 부분(1974a)은 안테나 포트(1952a)를 중심으로 선로(1960a)의 반대편에서 안테나 포트(1952a)를 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 이에 더하여, 제2 부분(1974a)에서 제1 부분(1972a)과 연결되지 않은 다른 종단은 터미네이션 저항과 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이, 커플러 포트(1954a)와 연결되는 선로(1970a)는 결합 선로 커플러의 부 경로로서 동작할 수 있다.
이 경우, 캘리브레이션 보드 상에서, 커플러를 구성하는 결합 선로들, 즉 주 경로 및 부 경로에 대해 λ/4만큼의 길이를 확보하기 위한 우회 경로 없이 커플러가 구현될 수 있다. 이에 더하여, 주 경로 및 부 경로 간 커패시터뿐 아니라 안테나 포트에 형성된 비아 및 선로 간의 커패시터를 이용함으로써, 단위 길이 당 커패시턴스의 증가를 통해, 커플러의 크기 및 안테나 소자들에 전달되는 신호의 반사 손실이 감소될 수 있다. 또한, 캘리브레이션 보드 상에서 커플러를 구현하는 경우, 커플러를 포함하는 캘리브레이션 네트워크 구성이 편리하게 수행될 수 있다.
도 20a 및 20b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 커플러(coupler)들을 차폐하기 위한 구조의 예들을 도시한다. 도20a 및 도 20b는 안테나 보드 상에 커플러가 배치되는 경우들을 예시한다.
도 20a를 참고하면, 제1 커플러를 구성하는 급전 선로(2002a) 및 커플링 선로(2004a)와 제2 커플러를 구성하는 급전 선로(2002b) 및 커플링 선로(2004b)가 안테나 보드(2010) 상에 배치된다. 즉, 도 20a에 장착된 커플러는 도 6에 도시된 커플러와 동일한 구조를 가질 수 있다. 제1 커플러는 급전 선로(2002a)를 통해 제1 안테나 소자들에게 전달되는 신호의 추출을 위한 것으로서, 다른 안테나 소자들에게 전달되는 신호들의 차단이 요구될 수 있다. 마찬가지로, 제2 커플러는 급전 선로(2002b)를 통해 제2 안테나 소자들에게 전달되는 신호의 추출을 위한 것으로서, 제1 안테나 소자들을 포함하는 다른 안테나 소자들에게 전달되는 신호들의 차단이 요구될 수 있다. 이에 따라, 커플러를 차폐하기 위한 적어도 하나의 구조물이 안테나 보드 상에 형성될 수 있다. 즉, 제1 커플러를 차폐하기 위한 구조물(2006a) 또는 제2 커플러를 차폐하기 위한 구조물(2006b) 중 적어도 하나가 해당하는 커플러의 상부에 구현될 수 있다. 예를 들어, 커플러를 차폐하기 위한 구조물은 실드 캔(sealed can)으로서, 금속 재료를 이용하여 구현될 수 있다. 결합을 위한 구성 요소(예: 리벳(rivet), SMT(surface mounter technology))를 이용하여 안테나 보드(2010)와 접촉하는 부분을 체결함으로써, 결합 구조물들(2006a, 2006b) 각각은 안테나 보드(2010) 상에 고정된 상태로 장착될 수 있다. 이에 더하여, 구조물들(2006a, 2006b) 각각이 안테나 보드(2010)에 접촉하는 부분의 하부에서, 안테나 보드(2010)를 관통하는 비아들을 추가적으로 형성함으로써, 차폐 성능이 더욱 향상될 수 있다.
도 20b를 참고하면, 제1 커플러를 구성하는 급전 선로(2062a) 및 커플링 선로들(2064a, 2066a)과 제2 커플러를 구성하는 급전 선로(2062b) 및 커플링 선로들(2064b, 2066b))이 안테나 보드(2050) 상에 배치된다. 즉, 도 20b에 장착된 커플러는 도 9, 도 12, 도 14a, 및 도 15a에 도시된 커플러들 중 적어도 하나와 동일한 구조를 가질 수 있다. 도 20a와 마찬가지로, 다른 안테나 소자들에게 전달되는 신호들의 차단이 요구되므로, 제1 커플러 및 제2 커플러 각각은 커플러를 차폐하기 위한 구조물들에 의해 차폐될 수 있다. 예를 들어, 제1 커플러의 상부에 구조물(2068a)가 장착됨으로써 급전 선로(2062a)를 지나는 신호 외의 다른 신호들이 차단되고, 제2 커플러의 상부에 구조물(2068b)가 장착됨으로써 급전 선로(2062b)를 지나는 신호 외의 다른 신호들이 차단될 수 있다. 또한, 커플러를 차폐하기 위한 구조물은 실드 캔으로서, 금속 재료를 이용하여 구현될 수 있다. 결합을 위한 구성 요소(예: 리벳, SMT)를 이용하여 안테나 보드(2060)와 접촉하는 부분을 체결함으로써, 결합 구조물들(2068a, 2068b) 각각은 안테나 보드(2060) 상에 고정된 상태로 장착될 수 있다. 이에 더하여, 구조물들(2068a, 2068b) 각각이 안테나 보드(2060)에 접촉하는 부분의 하부에서, 안테나 보드(2060)를 관통하는 비아들(2070a, 2070b)을 추가적으로 형성함으로써, 차폐 성능이 더욱 향상될 수 있다.
도 21a 및 21b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 유전체가 부착된 커플러(coupler) 라인을 이용하는 구조의 예를 도시한다. 도21a 및 도 21b는 안테나 보드 상에 커플러가 배치되는 경우를 예시한다.
도 21a를 참고하면, 커플러를 구성하는 급전 선로(2112) 및 커플링 선로(2114) 가 안테나 보드(2110) 상에 배치된 구조의 측면(2100)이 도시된다. 또한, 도 21b를 참고하면, 커플러를 구성하는 급전 선로(2112) 및 커플링 선로(2114) 가 안테나 보드(2110) 상에 배치된 구조를 위에서 내려다 본 평면(2150)이 도시된다. 구체적으로, 커플링 선로(2114)의 상단 면에 유전체(2116)가 부착된 상태로 커플링 선로(2114)가 안테나 보드(2110)에 배치될 수 있다. 이 경우, 고유전율을 가진 유전체(2116)의 부착으로 인하여 단위 길이 당 커패시턴스가 증가하므로, 커플러를 구성하는 선로의 길이가 감소될 수 있다.
도 22a 및 22b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈에서 유전체가 부착된 커플러(coupler) 라인을 이용하는 구조의 다른 예를 도시한다. 도22a 및 도 22b는 안테나 보드 상에 커플러가 배치되는 경우를 예시한다.
도 22a를 참고하면, 커플러를 구성하는 급전 선로(2212) 및 커플링 선로(2214) 가 안테나 보드(2210) 상에 배치된 구조의 측면(2200)이 도시된다. 또한, 도 22b를 참고하면, 커플러를 구성하는 급전 선로(2212) 및 커플링 선로(2214) 가 안테나 보드(2210) 상에 배치된 구조를 위에서 내려다 본 평면(2250)이 도시된다. 구체적으로, 커플링 선로(2214)의 상단 면에 유전체(2216)가 부착된 상태로 커플링 선로(2214)가 안테나 보드(2210)에 배치될 수 있다. 이 경우, 고유전율을 가진 유전체(2216)의 부착으로 인하여 단위 길이 당 커패시턴스가 증가하므로, 커플러를 구성하는 선로의 길이가 감소될 수 있다. 또한, 다른 포트와의 격리를 위해 유전체(2216)의 양단에 비아들(2218)이 형성될 수 있다.
상술된 바와 같은 본 개시의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 복수의 안테나 소자들 및 상기 복수의 안테나 소자들에게 전송되는 신호의 일부를 추출하기 위한 커플러(coupler)를 포함하는 안테나 보드 및 상기 안테나 보드의 아래에 위치하고, 상기 커플러에 의해 추출된 신호의 일부를 이용하여 오차를 보정하기 위한 보정 회로를 포함하는 캘리브레이션(calibration) 보드를 포함하고, 상기 커플러는, 상기 복수의 안테나 소자들과 연결되는 제1 전송 선로 및 상기 제1 전송 선로와 용량적으로(capacitive) 연결되도록 배치된 제2 전송 선로를 포함하고, 상기 제2 전송 선로는, 상기 제1 전송 선로를 사이에 두고 각각 상기 제1 전송 선로와 평행하도록 이격 배치된 제3 전송 선로 및 제4 전송 선로 및 각 종단이 상기 제3 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로와 연결되고 상기 안테나 보드를 수직 방향으로 관통하는 비아 홀(via hole)을 둘러싸도록 배치된 제5 전송 선로를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 전송 선로는, 상기 복수의 안테나 소자들에게 신호가 전달되는 상기 커플러의 주 경로(main path)를 구성하고, 상기 제2 전송 선로는, 상기 신호의 일부를 추출하기 위한 상기 커플러의 부 경로를 구성할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제3 전송 선로는, 상기 보정 회로에 추출된 신호를 전달하기 위한 상기 커플러의 커플러 포트와 연결되고, 상기 제4 전송 선로는, 종단(termination) 저항과 연결된 상기 커플러의 격리(isolation) 포트와 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 안테나 포트는, 상기 비아 홀에 대응하고, 상기 안테나 포트에서 측정되는 상기 신호의 반사 손실은, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제3 전송 선로 간에 형성되는 제1 커패시터, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로 간에 형성되는 제2 커패시터, 및 상기 비아 홀 및 상기 제5 전송 선로 간에 형성되는 제3 커패시터가 병렬 연결됨으로써 형성되는 커패시턴스에 기반하여 제어될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제5 전송 선로는, 복수의 비아(via)들에 의해 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 안테나 보드는, 상기 제1 전송 선로로부터 돌출되고 상기 제1 전송 선로와 평행하지 않도록 배치된 임피던스 정합을 위한 스텁(stub)을 더 포함하고, 상기 스텁은, 상기 제2 전송 선로와 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 안테나 포트는, 상기 비아 홀에 대응하고, 상기 안테나 포트에서 측정되는 상기 신호의 반사 손실은, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제3 전송 선로 간에 형성되는 제1 커패시터, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로 간에 형성되는 제2 커패시터, 및 상기 비아 홀 및 상기 제5 전송 선로 간에 형성되는 제3 커패시터가 병렬 연결됨으로써 형성되는 커패시턴스 및 상기 스텁에 의해 형성되는 인덕턴스에 기반하여 제어될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 안테나 보드는, 상기 커플러를 차폐하기 위한 구조물을 더 포함하고, 상기 구조물은, 상기 커플러의 상부를 덮도록 배치되고, 상기 구조물의 양 종단들은, 결합을 위한 구성 요소에 의해 상기 안테나 보드에 고정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 구조물의 양 종단들과 접촉하는 부분들에서, 상기 안테나 보드를 세로로 관통하는 비아(via)들이 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제2 전송 선로는, 제1 면 및 상기 제1 면과 평행한 제2 면을 포함하고, 상기 제2 전송 선로의 상기 제1 면에 유전체가 부착되고, 상기 제2 전송 선로는, 상기 제2 면을 통해 상기 안테나 보드에 장착될 수 있다.
상술된 바와 같은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 적어도 하나의 프로세서 및 안테나 장치를 포함하고, 상기 안테나 장치는, 복수의 안테나 소자들 및 상기 복수의 안테나 소자들에게 전송되는 신호의 일부를 추출하기 위한 커플러(coupler)를 포함하는 안테나 보드 및 상기 안테나 보드의 아래에 위치하고, 상기 커플러에 의해 추출된 신호의 일부를 이용하여 오차를 보정하기 위한 보정 회로를 포함하는 캘리브레이션(calibration) 보드를 포함하고, 상기 커플러는, 상기 복수의 안테나 소자들과 연결되는 제1 전송 선로 및 상기 제1 전송 선로와 용량적으로(capacitive) 연결되도록 배치된 제2 전송 선로를 포함하고, 상기 제2 전송 선로는, 상기 제1 전송 선로를 사이에 두고 각각 상기 제1 전송 선로와 평행하도록 이격 배치된 제3 전송 선로 및 제4 전송 선로 및 각 종단이 상기 제3 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로와 연결되고 상기 안테나 보드를 수직 방향으로 관통하는 비아 홀(via hole)을 둘러싸도록 배치된 제5 전송 선로를 포함할 수 있다..
일 실시 예에서, 상기 제1 전송 선로는, 상기 복수의 안테나 소자들에게 신호가 전달되는 상기 커플러의 주 경로(main path)를 구성하고, 상기 제2 전송 선로는, 상기 신호의 일부를 추출하기 위한 상기 커플러의 부 경로를 구성할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제3 전송 선로는, 상기 보정 회로에 추출된 신호를 전달하기 위한 상기 커플러의 커플러 포트와 연결되고, 상기 제4 전송 선로는, 종단(termination) 저항과 연결된 상기 커플러의 격리(isolation) 포트와 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 안테나 포트는, 상기 비아 홀에 대응하고, 상기 안테나 포트에서 측정되는 상기 신호의 반사 손실은, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제3 전송 선로 간에 형성되는 제1 커패시터, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로 간에 형성되는 제2 커패시터, 및 상기 비아 홀 및 상기 제5 전송 선로 간에 형성되는 제3 커패시터가 병렬 연결됨으로써 형성되는 커패시턴스에 기반하여 제어될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제5 전송 선로는, 복수의 비아(via)들에 의해 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 안테나 보드는, 상기 제1 전송 선로로부터 돌출되고 상기 제1 전송 선로와 평행하지 않도록 배치된 임피던스 정합을 위한 스텁(stub)을 더 포함하고, 상기 스텁은, 상기 제2 전송 선로와 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 안테나 포트는, 상기 비아 홀에 대응하고, 상기 안테나 포트에서 측정되는 상기 신호의 반사 손실은, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제3 전송 선로 간에 형성되는 제1 커패시터, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로 간에 형성되는 제2 커패시터, 및 상기 비아 홀 및 상기 제5 전송 선로 간에 형성되는 제3 커패시터가 병렬 연결됨으로써 형성되는 커패시턴스 및 상기 스텁에 의해 형성되는 인덕턴스에 기반하여 제어될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 안테나 보드는, 상기 커플러를 차폐하기 위한 구조물을 더 포함하고, 상기 구조물은, 상기 커플러의 상부를 덮도록 배치되고, 상기 구조물의 양 종단들은, 결합을 위한 구성 요소에 의해 상기 안테나 보드에 고정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 구조물의 양 종단들과 접촉하는 부분들에서, 상기 안테나 보드를 세로로 관통하는 비아(via)들이 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제2 전송 선로는, 제1 면 및 상기 제1 면과 평행한 제2 면을 포함하고, 상기 제2 전송 선로의 상기 제1 면에 유전체가 부착되고, 상기 제2 전송 선로는, 상기 제2 면을 통해 상기 안테나 보드에 장착될 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 (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 안테나 장치에 있어서,
    복수의 안테나 소자들 및 상기 복수의 안테나 소자들에게 전송되는 신호의 일부를 추출하기 위한 커플러(coupler)를 포함하는 안테나 보드; 및
    상기 안테나 보드의 아래에 위치하고, 상기 커플러에 의해 추출된 신호의 일부를 이용하여 오차를 보정하기 위한 보정 회로를 포함하는 캘리브레이션(calibration) 보드를 포함하고,
    상기 커플러는,
    상기 복수의 안테나 소자들과 연결되는 제1 전송 선로; 및
    상기 제1 전송 선로와 용량적으로(capacitive) 연결되도록 배치된 제2 전송 선로를 포함하고,
    상기 제2 전송 선로는,
    상기 제1 전송 선로를 사이에 두고 각각 상기 제1 전송 선로와 평행하도록 이격 배치된 제3 전송 선로 및 제4 전송 선로; 및
    각 종단이 상기 제3 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로와 연결되고 상기 안테나 보드를 수직 방향으로 관통하는 비아 홀(via hole)을 둘러싸도록 배치된 제5 전송 선로를 포함하는 안테나 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전송 선로는, 상기 복수의 안테나 소자들에게 신호가 전달되는 상기 커플러의 주 경로(main path)를 구성하고,
    상기 제2 전송 선로는, 상기 신호의 일부를 추출하기 위한 상기 커플러의 부 경로를 구성하는 안테나 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 전송 선로는, 상기 보정 회로에 추출된 신호를 전달하기 위한 상기 커플러의 커플러 포트와 연결되고,
    상기 제4 전송 선로는, 종단(termination) 저항과 연결된 상기 커플러의 격리(isolation) 포트와 연결되는 안테나 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    안테나 포트는, 상기 비아 홀에 대응하고,
    상기 안테나 포트에서 측정되는 상기 신호의 반사 손실은, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제3 전송 선로 간에 형성되는 제1 커패시터, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로 간에 형성되는 제2 커패시터, 및 상기 비아 홀 및 상기 제5 전송 선로 간에 형성되는 제3 커패시터가 병렬 연결됨으로써 형성되는 커패시턴스에 기반하여 제어되는 안테나 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제5 전송 선로는, 복수의 비아(via)들에 의해 형성되는 안테나 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 보드는, 상기 제1 전송 선로로부터 돌출되고 상기 제1 전송 선로와 평행하지 않도록 배치된 임피던스 정합을 위한 스텁(stub)을 더 포함하고,
    상기 스텁은, 상기 제2 전송 선로와 이격되어 배치되는 안테나 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    안테나 포트는, 상기 비아 홀에 대응하고,
    상기 안테나 포트에서 측정되는 상기 신호의 반사 손실은, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제3 전송 선로 간에 형성되는 제1 커패시터, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로 간에 형성되는 제2 커패시터, 및 상기 비아 홀 및 상기 제5 전송 선로 간에 형성되는 제3 커패시터가 병렬 연결됨으로써 형성되는 커패시턴스 및 상기 스텁에 의해 형성되는 인덕턴스에 기반하여 제어되는 안테나 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 보드는, 상기 커플러를 차폐하기 위한 구조물을 더 포함하고,
    상기 구조물은, 상기 커플러의 상부를 덮도록 배치되고,
    상기 구조물의 양 종단들은, 결합을 위한 구성 요소에 의해 상기 안테나 보드에 고정되는 안테나 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 구조물의 양 종단들과 접촉하는 부분들에서, 상기 안테나 보드를 세로로 관통하는 비아(via)들이 형성되는 안테나 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전송 선로는, 제1 면 및 상기 제1 면과 평행한 제2 면을 포함하고,
    상기 제2 전송 선로의 상기 제1 면에 유전체가 부착되고,
    상기 제2 전송 선로는, 상기 제2 면을 통해 상기 안테나 보드에 장착되는 안테나 장치.
  11. 무선 통신 시스템에서 전자 장치에 있어서,
    적어도 하나의 프로세서; 및
    안테나 장치를 포함하고,
    상기 안테나 장치는,
    복수의 안테나 소자들 및 상기 복수의 안테나 소자들에게 전송되는 신호의 일부를 추출하기 위한 커플러(coupler)를 포함하는 안테나 보드; 및
    상기 안테나 보드의 아래에 위치하고, 상기 커플러에 의해 추출된 신호의 일부를 이용하여 오차를 보정하기 위한 보정 회로를 포함하는 캘리브레이션(calibration) 보드를 포함하고,
    상기 커플러는,
    상기 복수의 안테나 소자들과 연결되는 제1 전송 선로; 및
    상기 제1 전송 선로와 용량적으로(capacitive) 연결되도록 배치된 제2 전송 선로를 포함하고,
    상기 제2 전송 선로는,
    상기 제1 전송 선로를 사이에 두고 각각 상기 제1 전송 선로와 평행하도록 이격 배치된 제3 전송 선로 및 제4 전송 선로; 및
    각 종단이 상기 제3 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로와 연결되고 상기 안테나 보드를 수직 방향으로 관통하는 비아 홀(via hole)을 둘러싸도록 배치된 제5 전송 선로를 포함하는 전자 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 전송 선로는, 상기 복수의 안테나 소자들에게 신호가 전달되는 상기 커플러의 주 경로(main path)를 구성하고,
    상기 제2 전송 선로는, 상기 신호의 일부를 추출하기 위한 상기 커플러의 부 경로를 구성하는 전자 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제3 전송 선로는, 상기 보정 회로에 추출된 신호를 전달하기 위한 상기 커플러의 커플러 포트와 연결되고,
    상기 제4 전송 선로는, 종단(termination) 저항과 연결된 상기 커플러의 격리(isolation) 포트와 연결되는 전자 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    안테나 포트는, 상기 비아 홀에 대응하고,
    상기 안테나 포트에서 측정되는 상기 신호의 반사 손실은, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제3 전송 선로 간에 형성되는 제1 커패시터, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제4 전송 선로 간에 형성되는 제2 커패시터, 및 상기 비아 홀 및 상기 제5 전송 선로 간에 형성되는 제3 커패시터가 병렬 연결됨으로써 형성되는 커패시턴스에 기반하여 제어되는 전자 장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 제5 전송 선로는, 복수의 비아(via)들에 의해 형성되는 전자 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114512805A (zh) * 2022-01-19 2022-05-17 中国电子科技集团公司第十研究所 埋藏式夹心宽带耦合校准网络

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220131116A (ko) * 2021-03-19 2022-09-27 삼성전자주식회사 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치
KR20230050949A (ko) * 2021-10-08 2023-04-17 삼성전자주식회사 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100018648A (ko) * 2008-08-07 2010-02-18 전자부품연구원 다중 결합 전송선로 및 이를 이용한 전력분배기
JP2014239550A (ja) * 2014-09-22 2014-12-18 Tdk株式会社 方向性結合器および無線通信装置
KR20150010148A (ko) * 2013-07-18 2015-01-28 주식회사 네이버스 광대역 결합선로 결합기
KR101855133B1 (ko) * 2016-11-16 2018-05-08 주식회사 케이엠더블유 적층구조의 mimo 안테나 어셈블리
US20180316092A1 (en) * 2015-10-29 2018-11-01 Commscope Technologies Llc Calibration circuit boards and related integrated antenna systems having enhanced inter-band isolation

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT379920B (de) * 1982-10-06 1986-03-10 Hans Dipl Ing Szakaly Richtkoppler in mikrostriptechnik
DE4327117C2 (de) * 1993-08-16 1995-04-13 Spaun Electronic Gmbh Einrichtung für eine Antennenanlage zum Verteilen eines Satellitenempfangssignales
KR100551577B1 (ko) * 2001-10-19 2006-02-13 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 방향성 결합기
US7248129B2 (en) * 2004-05-19 2007-07-24 Xytrans, Inc. Microstrip directional coupler
JP6792076B2 (ja) * 2016-11-16 2020-11-25 ケーエムダブリュ・インコーポレーテッド アンテナ装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100018648A (ko) * 2008-08-07 2010-02-18 전자부품연구원 다중 결합 전송선로 및 이를 이용한 전력분배기
KR20150010148A (ko) * 2013-07-18 2015-01-28 주식회사 네이버스 광대역 결합선로 결합기
JP2014239550A (ja) * 2014-09-22 2014-12-18 Tdk株式会社 方向性結合器および無線通信装置
US20180316092A1 (en) * 2015-10-29 2018-11-01 Commscope Technologies Llc Calibration circuit boards and related integrated antenna systems having enhanced inter-band isolation
KR101855133B1 (ko) * 2016-11-16 2018-05-08 주식회사 케이엠더블유 적층구조의 mimo 안테나 어셈블리

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4024614A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114512805A (zh) * 2022-01-19 2022-05-17 中国电子科技集团公司第十研究所 埋藏式夹心宽带耦合校准网络
CN114512805B (zh) * 2022-01-19 2023-08-25 中国电子科技集团公司第十研究所 埋藏式夹心宽带耦合校准网络

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