WO2021085669A1 - 5g 안테나를 구비하는 전자 기기 - Google Patents

5g 안테나를 구비하는 전자 기기 Download PDF

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WO2021085669A1
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우승민
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    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming

Definitions

  • Another object is to improve the radiation performance of the 5G antenna in an electronic device having a 5G/6G antenna operating in the millimeter wave band.
  • a parasitic patch disposed on a substrate above the patch antenna may be further included to extend the operating bandwidth of the antenna element.
  • the beam peak of the antenna element may be tilted by a first angle at the boresite.
  • FIG 4 is a side view of a broadband antenna implemented on a multilayer substrate according to the present invention.
  • the wireless communication unit 110 may be in a dual connectivity (DC) state with a 4G base station and a 5G base station through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112.
  • DC dual connectivity
  • the dual connection between the 4G base station and the 5G base station may be referred to as EN-DC (EUTRAN NR DC).
  • EUTRAN is an Evolved Universal Telecommunication Radio Access Network, which means 4G wireless communication system
  • NR is New Radio, which means 5G wireless communication system.
  • a 4G reception signal and a 5G reception signal may be simultaneously received through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112.
  • a display unit 151 is disposed on the front of the terminal body to output information. As illustrated, the window 151a of the display unit 151 may be mounted on the front case 101 to form the front surface of the terminal body together with the front case 101.
  • electronic components may be mounted on the rear case 102 as well.
  • Electronic components that can be mounted on the rear case 102 include a detachable battery, an identification module, and a memory card.
  • a rear cover 103 for covering the mounted electronic component may be detachably coupled to the rear case 102. Accordingly, when the rear cover 103 is separated from the rear case 102, the electronic components mounted on the rear case 102 are exposed to the outside. Meanwhile, some of the side surfaces of the rear case 102 may be implemented to operate as a radiator.
  • the display unit 151 displays (outputs) information processed by the electronic device 100.
  • the display unit 151 may display execution screen information of an application program driven by the electronic device 100, or UI (User Interface) and GUI (Graphic User Interface) information according to such execution screen information. .
  • the display unit 151 may form a touch screen together with a touch sensor, and in this case, the touch screen may function as a user input unit 123 (see FIG. 1A). In some cases, the touch screen may replace at least some functions of the first manipulation unit 123a.
  • At least one antenna for wireless communication may be provided in the terminal body.
  • the antenna may be embedded in the terminal body or may be formed in a case. Meanwhile, a plurality of antennas connected to the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 may be disposed on the side of the terminal.
  • the antenna may be formed in a film type and attached to the inner surface of the rear cover 103, or a case including a conductive material may be configured to function as an antenna.
  • the terminal body is provided with a power supply unit 190 (refer to FIG. 1A) for supplying power to the electronic device 100.
  • the power supply unit 190 may include a battery 191 that is built into the terminal body or configured to be detachable from the outside of the terminal body.
  • the RFIC 250 when configured as a 4G/5G separate type, it may be referred to as a 4G RFIC and a 5G RFIC, respectively.
  • the RFIC 250 when the 5G band and the 4G band have a large difference in bands, such as when the 5G band is configured as a millimeter wave band, the RFIC 250 may be configured as a 4G/5G separate type. In this way, when the RFIC 250 is configured as a 4G/5G separate type, there is an advantage in that RF characteristics can be optimized for each of the 4G band and the 5G band.
  • the front end parts can be controlled by the integrated transmission/reception unit, the front end parts can be more efficiently integrated than when the transmission/reception system is separated for each communication system.
  • the switch 233 is applicable to a frequency division multiplexing (FDD) scheme.
  • the switch 233 may be configured in the form of a Double Pole Double Throw (DPDT) so as to connect or block a transmission signal and a reception signal, respectively.
  • DPDT Double Pole Double Throw
  • the switch 233 is not necessarily required.
  • antenna elements may be disposed on the rear surface of the multilayer substrate in a multilayer substrate structure. Accordingly, the antenna elements 1150B may radiate signals toward the rear surface of the electronic device 100 by the antenna elements disposed on the rear surface of the multilayer substrate.
  • a dielectric may be disposed in the rear area of the electronic device 100 to which signals are radiated by the antennas 1150B. Accordingly, the exterior of the electronic device 100 may be formed as a metal case, and a dielectric may be formed in a partial region.
  • the present invention may transmit or receive at least one signal through a plurality of antennas 1110S1 and 1110S2 on the side of the electronic device 100.
  • at least one signal may be transmitted or received through a plurality of antennas 1110S1 to 1110S4 on the front surface of the electronic device 100.
  • each of the plurality of antennas 1110S1 to 1110S4 may be configured as an array antenna.
  • the electronic device can communicate with the base station through any one of the plurality of antennas 1110S1 to 1110S4.
  • the electronic device may perform multiple input/output (MIMO) communication with the base station through two or more of the plurality of antennas 1110S1 to 1110S4.
  • MIMO multiple input/output
  • Feeding line is fed by coupling to the patch antenna through a slot in the upper layer.
  • the first patch P1 and the second patch P2 constituting the patch antenna 1101 may be connected to the ground layer 1102 through a plurality of vias 1103. Accordingly, the plurality of vias 1103 may be disposed in the length direction of the slot S so as to be adjacent to the slot S.
  • a feeding line 1104 is disposed under the ground layer 1102 and is configured to transmit a signal to the patch antenna 1101 through the slot S.
  • the feeding line 1104 may be implemented in the form of a microstrip line or in the form of a strip line in which a ground layer is disposed below.
  • the return loss (S11) of the array antenna is -10dB or less in the band from 53GHz to 75GHz or more, and each element of the array antenna has broadband characteristics.
  • the plurality of vias 1103 is configured to include a plurality of first vias V1 and a plurality of second vias V2.
  • the plurality of first vias V1 are disposed at predetermined intervals on one side of the first patch P1 to connect one side of the first patch P1 and the ground layer 1102.
  • the plurality of second vias V2 is the other side of the second patch P2 so as to connect the other side of the second patch P2 and the ground layer 1102 that face one side of the first patch P1. It can be arranged at predetermined intervals.
  • the first signal in the first frequency band is between the first patch P1 and the second patch P2 through the feed line 1104 and a plurality of vias 1103, V1, and V2.
  • a magnetic field is formed through the second slot S2.
  • the second signal of the second frequency band is coupled to the patch antenna 1101 through the feed line 1104 and the slot S to form an electric field on the patch antenna 1101.
  • the Radio Frequency Integrated Chip which is the transmission/reception unit circuit 1250, is connected to the feed line 1104 under the feed line 1104 in a bumping form, so that a millimeter wave band signal is transmitted to the RFIC 1250 and the feed line. 1104). Accordingly, there is an advantage in that the signal transmission reliability is improved through a plurality of bumping fastening portions while the signal from the RFIC 1250 is transmitted to the feed line 1104 in a low loss form.
  • a broadband antenna structure in which a plurality of vias are disposed adjacent to an inner slot according to the present invention can be extended to a dual feeding structure.
  • this dual feed structure it is possible to implement multiple input/output (MIMO) using orthogonal horizontal/vertical polarization.
  • MIMO multiple input/output
  • FIGS. 10A to 10C are front views of each layer of a single antenna element having a double feed structure according to the present invention.
  • a patch antenna 1101 forming horizontal/vertical polarization may include first to fourth patches P1 to P4. That is, the patch antenna 1101 may include first to fourth patches P1 to P4 spaced apart from one axis direction and the other axis direction.
  • the plurality of feed lines includes a first feed line 1104-1 and a second feed line 1104-2.
  • the first feed line 1104-1 is disposed in parallel with the vertical slot OS1 among the orthogonal slots 0S under the ground. That is, the first feed line 1104-1 is disposed vertically to the horizontal slot OS2 among the orthogonal slots 0S under the ground. Therefore
  • each antenna element may generate a horizontally polarized signal by the second signal from the second feed line 1104-2.
  • the structures of the orthogonal slot OS and the first and second feed lines 1104-1 and 1104-2 according to the present invention are not limited to FIGS. 10A to 11D and may be changed according to applications.
  • the first and second feed lines 1104-1 and 1104-2 may be formed so that some lines overlap each other.
  • the first and second feed lines 1104-1 and 1104-2 may be formed in a state rotated by a predetermined angle, for example, substantially 45 degrees.
  • FIG. 12 shows an array antenna configuration in which a plurality of vias are formed inside a patch adjacent to a slot according to the present invention.
  • a single antenna in which a plurality of vias are formed in a patch adjacent to a slot according to the present invention and an array antenna using the same have the following arrangement structure.
  • the spacing of the array antenna has a value between 0.5 and 0.8 ⁇ 0 at the center frequency of the operating frequency.
  • the array antenna 1100 is composed of a two-dimensional array antenna in which a predetermined number of antenna elements are arranged in one axis direction and a predetermined number of antenna elements are arranged in the other axis direction. I can.
  • the array antenna characteristics according to the electric band gap (EBG) structure which is a periodic grating structure for improving the radiation performance according to the present invention, are as follows.
  • each antenna element of the array antenna 1100 may be configured to include a patch antenna 1101 and a ground layer 1102.
  • each antenna element of the array antenna 1100 may be configured to further include a feeding line 1104.
  • the case 1100B forms a body of an electronic device and includes a dielectric region 1100B3 so that a signal through the array antenna 1100 is radiated to the outside.
  • the processors 1250 and 1400 are configured to perform beamforming through the array antenna 1100 by controlling signals applied to respective antenna elements of the array antenna 1100.

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

본 발명에 따른 5G 통신을 위한 안테나를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는 상기 전자 기기 내부에 다층 기판(multi-layer)으로 구현되고, 복수의 안테나 소자를 포함하는 배열 안테나(array antenna)를 포함한다. 상기 복수의 배열 안테나의 각각의 안테나 소자는 상기 다층 기판의 특정 레이어에 배치되고, 소정 간격으로 이격된 제1 패치 및 제2 패치를 포함하는 패치 안테나, 및 상기 패치 안테나의 하부에 배치되고, 슬롯(slot)을 구비하는 그라운드 층(ground layer)을 포함할 수 있다. 한편, 상기 제1 패치와 상기 제2 패치는 상기 그라운드 층과 복수의 비아(via)를 통해 연결되고, 상기 복수의 비아는 상기 슬롯에 인접하도록 상기 슬롯의 길이 방향으로 배치될 수 있다.

Description

5G 안테나를 구비하는 전자 기기
본 발명은 5G 안테나를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다. 일 구현으로서, 밀리미터파 대역에서 동작하는 5G 배열 안테나를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다.
전자기기(electronic devices)는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)로 나뉠 수 있다. 다시 전자기기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.
전자기기의 기능은 다양화되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.
이와 같은 전자기기는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.
이러한 전자기기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.
상기 시도들에 더하여, 최근 전자기기는 LTE 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공하고 있다. 또한, 향후에는 5G 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공할 것으로 기대된다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.
이와 관련하여, 이동 단말기는 5G 통신 서비스를 다양한 주파수 대역에서 제공하도록 구성될 수 있다. 최근에는 6GHz 대역 이하의 Sub6 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 하지만, 향후에는 보다 빠른 데이터 속도를 위해 Sub6 대역 이외에 밀리미터파(mmWave) 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공할 것으로 예상된다.
한편, 이러한 밀리미터파(mmWave) 대역에서의 5G 통신 서비스를 위해 할당될 주파수 대역은 28GHz 대역, 39GHz 및 64 GHz 대역이 고려되고 있다. 이와 관련하여, 밀리미터파 대역에서 다수의 배열 안테나들이 전자 기기에 배치될 수 있다.
한편, 이러한 다수의 배열 안테나 이외에 전자 기기에는 다른 다수의 안테나들이 배치될 수 있다. 따라서, 기존의 다수의 안테나들과 간섭을 방지하면서 전자 기기 외부로 신호를 방사할 필요가 있다.
이와 관련하여, 전자 기기 내부에 배치되는 5G 안테나는 평면형 기판(planar substrate)에 프린트된 형태로 제작(fabricate)될 수 있다. 이러한 평면형 기판에 프린트된 안테나는 기판에 수직한 방향으로 신호를 방사한다. 이에 따라, 전자 기기 내부에 배치되는 5G 안테나에서 방사되는 신호는 전자 기기의 디스플레이 영역 또는 메탈 바디에 의해 차단될 수 있다는 문제점이 있다.
특히, 64 GHz 대역과 같은 밀리미터파 대역은 5G/6G 통신 서비스를 위해 할당될 수 있다. 이러한 64 GHz 대역에서 동작하는 안테나는 특히 광대역에서 동작할 필요가 있다. 또한, 다른 mmWave 대역에서 동작하는 안테나도 초고속 통신을 위해 광대역 동작할 필요가 있다. 하지만, 평면형 기판에 프린트된 안테나는 평면형 구조로 인해 대역폭 특성이 제한되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 밀리미터파 대역에서 동작하는 5G/6G 안테나를 구비하는 전자 기기에서 5G 안테나의 방사 성능을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 밀리미터파 대역에서 동작하는 5G/6G 안테나를 구비하는 전자 기기에서 5G 안테나의 광대역 특성을 달성하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 밀리미터파 대역에서 동작하는 5G/6G 안테나를 구비하는 전자 기기에서 안테나를 통해 메탈 영역이 아닌 영역을 통해 전자 기기 외부로 신호를 방사하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 5G 통신을 위한 안테나를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는 상기 전자 기기 내부에 다층 기판(multi-layer)으로 구현되고, 복수의 안테나 소자를 포함하는 배열 안테나(array antenna)를 포함한다. 상기 복수의 배열 안테나의 각각의 안테나 소자는 상기 다층 기판의 특정 레이어에 배치되고, 소정 간격으로 이격된 제1 패치 및 제2 패치를 포함하는 패치 안테나, 및 상기 패치 안테나의 하부에 배치되고, 슬롯(slot)을 구비하는 그라운드 층(ground layer)을 포함할 수 있다. 한편, 상기 제1 패치와 상기 제2 패치는 상기 그라운드 층과 복수의 비아(via)를 통해 연결되고, 상기 복수의 비아는 상기 슬롯에 인접하도록 상기 슬롯의 길이 방향으로 배치될 수 있다.
일 실시 예로, 상기 전자 기기는 상기 배열 안테나의 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호를 제어하여, 상기 배열 안테나를 통해 빔 포밍을 수행하도록 구성된 송수신부 회로(transceiver circuit)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예로, 상기 각각의 안테나 소자는 제1 주파수 대역에서 상기 제1 패치와 상기 제2 패치 사이의 제2 슬롯에 형성되는 자기 필드(magnetic field)에 의해 상기 안테나 소자는 자기 다이폴(magnetic dipole) 형태의 슬롯 안테나로 동작할 수 있다. 또한, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에서 상기 제1 패치와 상기 제2 패치에 의해 전기 다이폴(electric dipole) 형태의 패치 안테나로 동작할 수 있다.
일 실시 예로, 상기 복수의 비아는 상기 제1 패치의 일 측면과 상기 그라운드 층을 연결하도록 상기 제1 패치의 일 측면에 소정 간격으로 배치되는 복수의 제1 비아를 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수의 비아는 상기 제1 패치의 일 측면과 대향하는 상기 제2 패치의 타 측면과 상기 그라운드 층을 연결하도록 상기 제1 패치의 일 측면에 소정 간격으로 배치되는 복수의 제2 비아를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예로, 상기 그라운드 층의 하부에 배치되고, 상기 슬롯을 통해 상기 패치 안테나로 신호를 전달하도록 구성된 급전선(feeding line)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 주파수 대역의 제1 신호는 상기 급전선과 상기 복수의 비아를 통해 상기 제1 패치 및 상기 제2 패치 사이의 제2 슬롯을 통해 자기 필드를 형성할 수 있다. 한편, 제2 주파수 대역의 제2 신호는 상기 급전선과 상기 슬롯을 통해 상기 패치 안테나로 커플링 되어, 상기 패치 안테나 상에 전기 필드를 형성할 수 있다.
일 실시 예로, 상기 송수신부 회로인 Radio Frequency Integrated Chip (RFIC)는 상기 급전선 하부에서 상기 급전선과 범핑(bumping) 형태로 연결되어, 밀리미터파 대역의 신호가 상기 RFIC와 상기 급전선 간에 전달될 수 있다.
일 실시 예로, 상기 안테나 소자의 동작 대역폭이 확장되도록 상기 패치 안테나 상부의 기판 상부에 배치되는 기생 패치(parasitic patch)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 기생 패치의 중심은 상기 패치 안테나의 중심에 비해 오프셋 됨에 따라, 상기 안테나 소자의 빔 피크가 보어사이트에서 제1 각도만큼 틸트(tilt)될 수 있다.
일 실시 예로, 상기 안테나 소자의 동작 대역폭이 더 확장되도록 상기 기생 패치 상부에 배치되는 제2 기생 패치를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 기생 패치의 중심은 상기 기생 패치의 중심에 비해 오프셋 됨에 따라, 상기 안테나 소자의 빔 피크가 보어사이트에서 상기 제1 각도보다 더 큰 제2 각도만큼 틸트(tilt)될 수 있다.
일 실시 예로, 상기 다층 기판은 상기 전자 기기의 바디(body) 내부에 배치될 수 있다. 한편, 상기 바디는 상기 전자 기기의 측면부에 형성되고, 상기 안테나 소자에서 방사되는 신호가 통과하지 않도록 형성된 메탈 영역 및 상기 전자 기기의 전면부 또는 배면부에 형성되고, 상기 안테나 소자에서 방사되는 신호가 통과하지 않도록 형성된 불투명 영역을 포함할 수 있다. 한편, 상기 다층 기판은 상기 측면 메탈 영역 및 상기 불투명 영역 사이에 배치되고, 상기 안테나 소자에서 방사되는 신호가 통과하도록 형성된 유전체 영역을 포함할 수 있다.
일 실시 예로, 상기 배열 안테나는 일 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자가 배치되어 상기 일 축 방향으로 빔 포밍을 수행하도록 1차원 배열 안테나(one-dimensional array antenna)로 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 전자 기기의 바디에 형성된 곡면 형상의 유전체 영역을 통해 상기 배열 안테나에서 빔 포밍된 신호가 외부로 방사될 수 있다.
일 실시 예로, 상기 배열 안테나는 일 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자와 타 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자가 배치되는 2차원 배열 안테나(two-dimensional array antenna)로 구성될 수 있다. 한편, 상기 전자 기기의 바디에 형성된 곡면 형상의 제2 유전체 영역을 통해 상기 배열 안테나에서 빔 포밍된 신호가 외부로 방사될 수 있다. 한편, 상기 2차원 배열 안테나의 상기 타 축 방향의 지향성에 의해 상기 제2 유전체 영역의 폭은 상기 유전에 영역의 폭보다 좁게 형성될 수 있다.
일 실시 예로, 상기 패치 안테나는 일 축 방향과 타 축 방향으로 이격된 제1 내지 제4 패치를 포함할 수 있다. 한편, 상기 그라운드 층은 상기 일 축 방향과 타 축 방향으로 직교하게 형성된 직교 슬롯(orthogonal slot)을 구비할 수 있다. 일 예로, 상기 복수의 비아는 상기 직교 슬롯에 인접한 상기 제1 내지 제4 패치 각각에서 수직 측면 및 수평 측면을 따라 형성되어, 상기 각각의 안테나 소자가 이중 편파(dual polarization)를 형성하도록 할 수 있다.
일 실시 예로, 상기 그라운드 하부에서 상기 직교 슬롯 중 수직 슬롯과 평행하게 배치되는 제1 급전선, 및 상기 그라운드 하부에서 상기 직교 슬롯 중 수평 슬롯과 평행하게 배치되는 제2 급전선을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 급전선에서의 제1 신호에 의해 상기 각각의 안테나 소자는 수직 편파 신호를 생성할 수 있다. 또한, 상기 제2 급전선에서의 제2 신호에 의해 상기 각각의 안테나 소자는 수평 편파 신호를 생성할 수 있다.
일 실시 예로, 상기 배열 안테나는 일 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자와 타 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자가 배치되는 2차원 배열 안테나(two-dimensional array antenna)로 구성될 수 있다. 한편, 상기 슬롯의 방향은 모든 안테나 소자에 동일한 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 슬롯의 길이 방향으로 상기 다층 기판 중 상기 패치 안테나가 배치된 기판과 상기 그라운드 상에 주기적으로 형성되는 복수개의 electric band gap (EBG) 구조에 의해 상기 배열 안테나의 효율이 향상될 수 있다.
일 실시 예로, 상기 복수의 EBG 구조는 상기 패치 안테나가 배치된 기판과 상기 그라운드 연결된 구조로 상기 다층 기판의 양 측면 상에 1차원 구조로 형성될 수 있다. 한편, 상기 EBG 구조 상에 형성된 연결 구조인 복수의 EBG 비아는 상기 패치 안테나에 형성된 복수의 비아와 평행하게 형성되어 안테나 효율을 개선할 수 있다.
일 실시 예로, 상기 송수신부 회로에 연결되고, 상기 송수신부 회로를 제어하여 상기 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 배열 안테나를 통해 빔 포밍 및 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성된 기저대역 프로세서를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 기저대역 프로세서는 상기 복수의 배열 안테나 중 제1 배열 안테나와 제2 배열 안테나를 통해 서로 다른 방향에 형성된 유전체 영역으로 신호가 방사되도록 서로 다른 방향으로 빔 포밍을 수행할 수 있다. 이에 따라, 복수의 MIMO 스트림 간 격리도를 개선할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 안테나를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는 상기 전자 기기 내부에 다층 기판(multi-layer)으로 구현되고, 복수의 안테나 소자를 포함하는 배열 안테나(array antenna); 상기 전자 기기의 바디(body)를 형성하고, 상기 배열 안테나를 통한 신호가 외부로 방사되도록 유전체 영역을 구비한 케이스; 및 상기 배열 안테나의 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호를 제어하여, 상기 배열 안테나를 통해 빔 포밍을 수행하도록 구성된 프로세서를 포함하도록 구성 가능하다.
일 실시 예로, 상기 각각의 안테나 소자는 상기 다층 기판의 특정 레이어에 배치되고, 소정 간격으로 이격된 제1 패치 및 제2 패치를 포함하는 패치 안테나; 및 상기 패치 안테나의 하부에 배치되고, 슬롯(slot)을 구비하는 그라운드 층(ground layer)을 포함할 수 있다. 한편, 상기 제1 패치와 상기 제2 패치는 상기 그라운드 층과 복수의 비아(via)를 통해 연결되고, 상기 복수의 비아는 상기 슬롯에 인접하도록 상기 슬롯의 길이 방향으로 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 밀리미터파 대역에서 동작하는 5G/6G 안테나를 구비하는 전자 기기에서, 다층 기판 구조의 안테나, 슬롯 영역의 비아 및 EBG 구조를 통해 5G 안테나의 방사 성능을 향상시키기 위한 것이다.
또한, 본 발명에 따르면, 밀리미터파 대역에서 동작하는 5G/6G 안테나를 구비하는 전자 기기에서. 비아를 이용하여 슬롯 안테나와 패치 안테나의 특성을 동시에 갖게 하여 5G 안테나의 광대역 특성을 달성할 수 있다.
본 발명의 다른 일 목적은, 밀리미터파 대역에서 동작하는 5G/6G 안테나를 구비하는 전자 기기에서, 기생 패치의 위치를 조절하여 안테나를 통해 메탈 영역이 아닌 영역을 통해 전자 기기 외부로 신호를 방사할 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1a는 본 발명과 관련된 전자 기기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 전자 기기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 전자 기기의 복수의 안테나들이 배치될 수 있는 구성의 예시를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 다층 기판에 구현되는 광대역 안테나의 측면도를 나타낸다.
도 5a는 본 발명에 따른 다층 기판에 구현되는 광대역 안테나의 사시도를 나타낸다. 또한, 도 5b는 본 발명에 따른 다층 기판에 구현되는 광대역 안테나에서, 패치 안테나가 슬롯에 인접한 그라운드와 비아(via)로 연결된 구조를 나타낸다. 또한, 도 5c는 본 발명에 따른 다층 기판에 구현되는 광대역 안테나의 전면도를 나타낸다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 배열 안테나 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 배열 안테나의 각각의 안테나 소자에서 측정된 반사 손실 특성을 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 패치 안테나의 내부 경계에 소정 간격으로 복수의 비아가 배치된 구조에서 서로 다른 대역에서 동작 원리를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기생 패치를 더 포함하는 다층 기판에 형성되는 광대역 안테나 구조와 전자 기기의 바디 구조를 도시한 것이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 이중 급전 구조의 단일 안테나 소자의 각 레이어 별 전면도를 나타낸 것이다.
도 11a 내지 11d는 본 발명에 따른 이중 급전 구조를 갖는 복수의 비아가 내부 슬롯에 인접하게 배치된 광대역 안테나 구조의 사시도 및 각 레이어 별 전면도를 나타낸다.
도 12는 본 발명에 따른 슬롯에 인접한 패치 내부에 복수의 비아가 형성된 배열 안테나 구성을 나타낸다.
도 13은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 방사 성능을 향상시키기 위한 주기적 격자 구조인 electric band gap (EBG) 구조가 적용된 배열 안테나 구성을 나타낸다.
도 14는 본 발명에 따른 복수의 비아 구조가 형성된 배열 안테나가 케이스를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 프로세서를 구비하는 전자 기기의 구성을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 전자 기기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 도 1a는 본 발명과 관련된 전자 기기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 전자 기기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
상기 전자 기기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 구성요소들은 전자 기기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 전자 기기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 전자 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100) 사이, 또는 전자 기기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 전자 기기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 여기서, 하나 이상의 네트워크는 예컨대 4G 통신 네트워크 및 5G 통신 네트워크일 수 있다.
이러한 무선 통신부(110)는, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113), 위치정보 모듈(114) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
4G 무선 통신 모듈(111)은 4G 이동통신 네트워크를 통해 4G 기지국과 4G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 4G 무선 통신 모듈(111)은 하나 이상의 4G 송신 신호를 4G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 4G 무선 통신 모듈(111)은 하나 이상의 4G 수신 신호를 4G 기지국으로부터 수신할 수 있다.
이와 관련하여, 4G 기지국으로 전송되는 복수의 4G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다. 또한, 4G 기지국으로부터 수신되는 복수의 4G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다.
5G 무선 통신 모듈(112)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 여기서, 4G 기지국과 5G 기지국은 비-스탠드 얼론(NSA: Non-Stand-Alone) 구조일 수 있다. 예컨대, 4G 기지국과 5G 기지국은 셀 내 동일한 위치에 배치되는 공통-배치 구조(co-located structure)일 수 있다. 또는, 5G 기지국은 4G 기지국과 별도의 위치에 스탠드-얼론(SA: Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다.
5G 무선 통신 모듈(112)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 5G 무선 통신 모듈(112)은 하나 이상의 5G 송신 신호를 5G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(112)은 하나 이상의 5G 수신 신호를 5G 기지국으로부터 수신할 수 있다.
이때, 5G 주파수 대역은 4G 주파수 대역과 동일한 대역을 사용할 수 있고, 이를 LTE 재배치(re-farming)이라고 지칭할 수 있다. 한편, 5G 주파수 대역으로, 6GHz 이하의 대역인 Sub6 대역이 사용될 수 있다.
반면, 광대역 고속 통신을 수행하기 위해 밀리미터파(mmWave) 대역이 5G 주파수 대역으로 사용될 수 있다. 밀리미터파(mmWave) 대역이 사용되는 경우, 전자 기기(100)는 기지국과의 통신 커버리지 확장(coverage expansion)을 위해 빔 포밍(beam forming)을 수행할 수 있다.
한편, 5G 주파수 대역에 관계없이, 5G 통신 시스템에서는 전송 속도 향상을 위해, 더 많은 수의 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 기지국으로 전송되는 복수의 5G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) MIMO가 수행될 수 있다. 또한, 5G 기지국으로부터 수신되는 복수의 5G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) MIMO가 수행될 수 있다.
한편, 무선 통신부(110)는 4G 무선 통신 모듈(111)과 5G 무선 통신 모듈(112)을 통해 4G 기지국 및 5G 기지국과 이중 연결(DC: Dual Connectivity) 상태일 수 있다. 이와 같이, 4G 기지국 및 5G 기지국과의 이중 연결을 EN-DC(EUTRAN NR DC)이라 지칭할 수 있다. 여기서, EUTRAN은 Evolved Universal Telecommunication Radio Access Network로 4G 무선 통신 시스템을 의미하고, NR은 New Radio로 5G 무선 통신 시스템을 의미한다.
한편, 4G 기지국과 5G 기지국이 공통-배치 구조(co-located structure)이면, 이종 반송파 집성(inter-CA(Carrier Aggregation)을 통해 스루풋(throughput) 향상이 가능하다. 따라서, 4G 기지국 및 5G 기지국과 EN-DC 상태이면, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)을 통해 4G 수신 신호와 5G 수신 신호를 동시에 수신할 수 있다.
근거리 통신 모듈(113)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(114)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 전자 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100) 사이, 또는 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100, 또는 외부서버)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.
한편, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)을 이용하여 전자 기기 간 근거리 통신이 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 기지국을 경유하지 않고 전자 기기들 간에 D2D (Device-to-Device) 방식에 의해 근거리 통신이 수행될 수 있다.
한편, 전송 속도 향상 및 통신 시스템 융합(convergence)을 위해, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112) 중 적어도 하나와 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(111)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 4G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 또는, 5G 무선 통신 모듈(112)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 5G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
위치정보 모듈(114)은 전자 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, 전자 기기는 GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 전자 기기는 Wi-Fi모듈을 활용하면, Wi-Fi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서, 위치정보모듈(114)은 치환 또는 부가적으로 전자 기기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보모듈(114)은 전자 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 전자 기기의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.
구체적으로, 전자 기기는 5G 무선 통신 모듈(112)을 활용하면, 5G 무선 통신 모듈 과 무선신호를 송신 또는 수신하는 5G 기지국의 정보에 기반하여, 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 특히, 밀리미터파(mmWave) 대역의 5G 기지국은 좁은 커버리지를 갖는 소형 셀(small cell)에 배치(deploy)되므로, 전자 기기의 위치를 획득하는 것이 유리하다.
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
센싱부(140)는 전자 기기 내 정보, 전자 기기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 전자 기기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 전자 기기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 전자 기기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
인터페이스부(160)는 전자 기기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전자 기기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
또한, 메모리(170)는 전자 기기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 전자 기기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 전자 기기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 전자 기기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 전자 기기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 전자 기기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 전자 기기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 전자 기기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 전자 기기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 전자 기기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 전자 기기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 전자 기기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 전자 기기 상에서 구현될 수 있다.
도 1 b 및 1c를 참조하면, 개시된 전자 기기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 전자 기기의 특정 유형에 관련될 것이나, 전자 기기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 전자 기기에 일반적으로 적용될 수 있다.
여기에서, 단말기 바디는 전자 기기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.
전자 기기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 전자 기기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.
단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.
경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다. 한편, 리어 케이스(102)의 측면 중 일부가 방사체(radiator)로 동작하도록 구현될 수 있다.
도시된 바와 같이, 후면커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면커버(103)에는 카메라(121b)나 음향 출력부(152b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.
전자 기기(100)에는 디스플레이부(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.
디스플레이부(151)는 전자 기기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 전자 기기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
또한, 디스플레이부(151)는 전자 기기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 전자 기기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.
이처럼, 디스플레이부(151)는 터치센서와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 1a 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다.
제1음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.
광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 제어부(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.
제1카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 전자 기기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.
한편, 전자 기기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이부(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.
마이크로폰(122)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(122)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.
인터페이스부(160)는 전자 기기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 전자 기기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.
단말기 바디의 후면에는 제2카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다.
제2카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, 어레이(array) 카메라로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.
플래시(124)는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(124)는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.
단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.
단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 한편, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)와 연결되는 복수의 안테나는 단말기 측면에 배치될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.
한편, 단말기 측면에 배치되는 복수의 안테나는 MIMO를 지원하도록 4개 이상으로 구현될 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(112)이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 복수의 안테나 각각이 배열 안테나(array antenna)로 구현됨에 따라, 전자 기기에 복수의 배열 안테나가 배치될 수 있다.
단말기 바디에는 전자 기기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(190, 도 1a 참조)가 구비된다. 전원 공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리(191)를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 전자 기기, 특히 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 전력 증폭기 및 이를 구비하는 전자 기기와 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 2는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다. 도 2를 참조하면, 전자 기기는 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220) 및 RFIC(250)를 포함한다. 또한, 전자 기기는 모뎀(Modem, 400) 및 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor, 500)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 모뎀(Modem, 400)과 어플리케이션 프로세서(AP, 500)와 물리적으로 하나의 chip에 구현되고, 논리적 및 기능적으로 분리된 형태로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 물리적으로 분리된 chip의 형태로 구현될 수도 있다.
한편, 전자 기기는 수신부에서 복수의 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 410 내지 440)를 포함한다. 여기서, 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220), 제어부(250) 및 복수의 저잡음 증폭기(310 내지 340)는 모두 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템에서 동작 가능하다. 이때, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, RFIC(250)는 4G/5G 일체형으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. RFIC(250)가 4G/5G 일체형으로 구성되는 경우, 4G/5G 회로 간 동기화 (synchronization) 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 모뎀(400)에 의한 제어 시그널링이 단순화될 수 있다는 장점이 있다.
한편, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G RFIC 및 5G RFIC로 각각 지칭될 수 있다. 특히, 5G 대역이 밀리미터파 대역으로 구성되는 경우와 같이 5G 대역과 4G 대역의 대역 차이가 큰 경우, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. 이와 같이, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G 대역과 5G 대역 각각에 대하여 RF 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
한편, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우에도 4G RFIC 및 5G RFIC가 논리적 및 기능적으로 분리되고 물리적으로는 하나의 chip에 구현되는 것도 가능하다.
한편, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어하도록 구성한다. 구체적으로, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 모뎀(400)을 통해 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 전자 기기의 저전력 동작(low power operation)을 위해 전력 관리 IC (PMIC: Power Management IC)를 통해 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 모뎀(400)은 RFIC(250)를 통해 송신부 및 수신부의 전력 회로를 저전력 모드에서 동작시킬 수 있다.
이와 관련하여, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다고 판단되면, 모뎀(300)을 통해 RFIC(250)를 다음과 같이 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다면, 제1 및 제2 전력 증폭기(110, 120) 중 적어도 하나가 저전력 모드에서 동작하거나 또는 오프(off)되도록 모뎀(300)을 통해 RFIC(250)를 제어할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 전자 기기가 low battery mode이면, 저전력 통신이 가능한 무선 통신을 제공하도록 모뎀(300)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 4G 기지국, 5G 기지국 및 액세스 포인트 중 복수의 엔티티와 연결된 경우, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 가장 저전력으로 무선 통신이 가능하도록 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스루풋을 다소 희생하더라도 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 근거리 통신 모듈(113)만을 이용하여 근거리 통신을 수행하도록 모뎀(400)과 RFIC(250)를 제어할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 전자 기기의 배터리 잔량이 임계치 이상이면, 최적의 무선 인터페이스를 선택하도록 모뎀(300)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 배터리 잔량과 가용 무선 자원 정보에 따라 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 이때, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 배터리 잔량 정보는 PMIC로부터 수신하고, 가용 무선 자원 정보는 모뎀(400)으로부터 수신할 수 있다. 이에 따라, 배터리 잔량과 가용 무선 자원이 충분하면, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(400)과 RFIC(250)를 제어할 수 있다.
한편, 도 2의 다중 송수신 시스템(multi-transceiving system)은 각각의 무선 시스템(radio System)의 송신부와 수신부를 하나의 송수신부로 통합할 수 있다. 이에 따라, RF 프론트 엔드(Front-end)에서 두 종류의 시스템 신호를 통합하는 회로부분을 제거할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 프론트 엔드 부품을 통합된 송수신부로 제어 가능하므로, 송수신 시스템이 통신 시스템 별로 분리되었을 경우보다 효율적으로 프론트 엔드 부품을 통합할 수 있다.
또한, 통신 시스템 별로 분리되는 경우, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 불가능하거나, 이로 인한 시스템 지연(system delay)를 가중시키기 때문에 효율적인 자원 할당이 불가능하다. 반면에, 도 2와 같은 다중 송수신 시스템은, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 가능하고, 이로 인한 시스템 지연을 최소화할 수 있어 효율적인 자원 할당이 가능한 장점이 있다.
한편, 제1 전력 증폭기(210)와 제2 전력 증폭기(220)는 제1 및 제2 통신 시스템 중 적어도 하나에서 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 통신 시스템이 4G 대역 또는 Sub6 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(220)는 제1 및 제2 통신 시스템에서 모두 동작 가능하다.
반면에, 5G 통신 시스템이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)는 어느 하나는 4G 대역에서 동작하고, 다른 하나는 밀리미터파 대역에서 동작할 수 있다.
한편, 송수신부와 수신부를 통합하여, 송수신 겸용 안테나를 이용하여 하나의 안테나로 2개의 서로 다른 무선 통신 시스템을 구현할 수 있다. 이때, 도 2와 같이 4개의 안테나를 이용하여 4x4 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 하향링크(DL)를 통해 4x4 DL MIMO가 수행될 수 있다.
한편, 5G 대역이 Sub6 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역에서 모두 동작하도록 구성될 수 있다. 반면에, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역 중 어느 하나의 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이때, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 별도의 복수 안테나 각각이 밀리미터파 대역에서 배열 안테나로 구성될 수 있다.
한편, 4개의 안테나 중 제1 전력 증폭기(210)와 제2 전력 증폭기(220)에 연결된 2개의 안테나를 이용하여 2x2 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 상향링크(UL)를 통해 2x2 UL MIMO (2 Tx)가 수행될 수 있다. 또는, 2x2 UL MIMO에 한정되는 것은 아니고, 1 Tx 또는 4 Tx로 구현 가능하다. 이때, 5G 통신 시스템이 1 Tx로 구현되는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220) 중 어느 하나만 5G 대역에서 동작하면 된다. 한편, 5G 통신 시스템이 4Tx로 구현되는 경우, 5G 대역에서 동작하는 추가적인 전력 증폭기가 더 구비될 수 있다. 또는, 하나 또는 두 개의 송신 경로 각각에서 송신 신호를 분기하고, 분기된 송신 신호를 복수의 안테나에 연결할 수 있다.
한편, RFIC(250)에 해당하는 RFIC 내부에 스위치 형태의 분배기(Splitter) 또는 전력 분배기(power divider)가 내장되어 있어, 별도의 부품이 외부에 배치될 필요가 없고 이로 인해 부품 실장성을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(250)에 해당하는 RFIC 내부에 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태의 스위치를 사용하여 2개의 서로 다른 통신 시스템의 송신부(TX) 선택이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기는 위상 제어부(230), 듀플렉서(duplexer, 231), 필터(232) 및 스위치(233)를 더 포함할 수 있다.
mmWave 대역과 같은 주파수 대역에서 전자 기기는 기지국과의 통신을 위한 커버리지 확보를 위해 지향성 빔을 사용할 필요가 있다. 이를 위해, 각각의 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 복수의 안테나 소자들로 이루어질 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)로 구현될 필요가 있다. 위상 제어부(230)는 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)의 각각의 안테나 소자로 인가되는 신호의 위상을 제어하도록 구성 가능하다. 이와 관련하여, 위상 제어부(230)는 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)의 각각의 안테나 소자로 인가되는 신호의 크기와 위상을 모두 제어 가능하다. 이에 따라, 위상 제어부(230)는 신호의 크기와 위상을 모두 제어하므로 전력 및 위상 제어부(230)로 지칭할 수 있다.
듀플렉서(231)는 송신 대역과 수신 대역의 신호를 상호 분리하도록 구성된다. 이때, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)를 통해 송신되는 송신 대역의 신호는 듀플렉서(231)의 제1 출력 포트를 통해 안테나(ANT1, ANT4)에 인가된다. 반면에, 안테나(ANT1, ANT4)를 통해 수신되는 수신 대역의 신호는 듀플렉서(231)의 제2 출력포트를 통해 저잡음 증폭기(310, 340)로 수신된다.
필터(232)는 송신 대역 또는 수신 대역의 신호를 통과(pass)시키고 나머지 대역의 신호는 차단(block)하도록 구성될 수 있다. 이때, 필터(232)는 듀플렉서(231)의 제1 출력 포트에 연결되는 송신 필터와 듀플렉서(231)의 제2 출력포트에 연결되는 수신 필터로 구성될 수 있다. 대안적으로, 필터(232)는 제어 신호에 따라 송신 대역의 신호만을 통과시키거나 또는 수신 대역의 신호만을 통과시키도록 구성될 수 있다.
스위치(233)는 송신 신호 또는 수신 신호 중 어느 하나만을 전달하도록 구성된다. 본 발명의 일 실시 예에서, 스위치(233)는 시분할 다중화(TDD: Time Division Duplex) 방식으로 송신 신호와 수신 신호를 분리하도록 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 이때, 송신 신호와 수신 신호는 동일 주파수 대역의 신호이고, 이에 따라 듀플렉서(231)는 서큘레이터(circulator) 형태로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에서, 스위치(233)는 주파수 분할 다중화(FDD: Time Division Duplex) 방식에서도 적용 가능하다. 이때, 스위치(233)는 송신 신호와 수신 신호를 각각 연결 또는 차단할 수 있도록 DPDT (Double Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 한편, 듀플렉서(231)에 의해 송신 신호와 수신 신호의 분리가 가능하므로, 스위치(233)가 반드시 필요한 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 전자 기기는 제어부에 해당하는 모뎀(400)을 더 포함할 수 있다. 이때, RFIC(250)와 모뎀(400)을 각각 제1 제어부 (또는 제1 프로세서)와 제2 제어부(제2 프로세서)로 지칭할 수 있다. 한편, RFIC(250)와 모뎀(400)은 물리적으로 분리된 회로로 구현될 수 있다. 또는, RFIC(250)와 모뎀(400)은 물리적으로 하나의 회로에 논리적 또는 기능적으로 구분될 수 있다.
모뎀(400)은 RFIC(250)를 통해 서로 다른 통신 시스템을 통한 신호의 송신과 수신에 대한 제어 및 신호 처리를 수행할 수 있다. 모뎀(400)은 4G 기지국 및/또는 5G 기지국으로부터 수신된 제어 정보(Control Information)을 통해 획득할 수 있다. 여기서, 제어 정보는 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: Physical Downlink Control Channel)을 통해 수신될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
모뎀(400)은 특정 시간 및 주파수 자원에서 제1 통신 시스템 및/또는 제2 통신 시스템을 통해 신호를 송신 및/또는 수신하도록 RFIC(250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, RFIC(250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 송신하도록 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)를 포함한 송신 회로들을 제어할 수 있다. 또한, RFIC(250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 수신하도록 제1 내지 제4 저잡음 증폭기(310 내지 340)를 포함한 수신 회로들을 제어할 수 있다.
한편, 도 2와 같은 다중 송수신 시스템이 구비된 본 발명에 따른 투명 안테나를 구비하는 전자기기의 구체적인 동작 및 기능에 대해서 이하에서 검토하기로 한다.
본 발명에 따른 5G 통신 시스템에서, 5G 주파수 대역은 Sub6 대역보다 높은 주파수 대역일 수 있다. 예를 들어, 5G 주파수 대역은 밀리미터파 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 전자 기기의 복수의 안테나들이 배치될 수 있는 구성의 예시를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 전자 기기(100)의 내부에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)이 배치될 수 있다. 여기서, 전자 기기(100)의 내부에 배치되는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 다층 기판(multi-layer)상에 배치되는 안테나로 구현될 수 있다.
또한, 전자 기기(100)의 내부에 배치되는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d) 각각이 배열 안테나(array antenna)로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 배열 안테나들(1110a 내지 1110d)은 밀리미터파 대역(mmWave band)에서 신호를 송신 또는 수신하도록 구성 가능하다.
구체적으로, 전자 기기(100)의 내부에 배치되는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 1차원 배열 안테나(one-dimensional array antenna) 또는 2차원 배열 안테나(one-dimensional array antenna)로 구현 가능하다.
복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)이 1차원 배열 안테나로 배열되는 경우, Mx1 배열 안테나로 지칭할 수 있고, 복수의 안테나가 배치된 일 축 방향에서 빔 포밍이 가능하다. 이와 관련하여, 복수의 안테나가 배치된 일 축 방향은 수평 방향(horizontal direction)일 수 있다.
다른 실시예로, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)이 1차원 배열 안테나로 배열되는 경우, 1xN 배열 안테나로 지칭할 수 있고, 복수의 안테나가 배치된 일 축 방향에서 빔 포밍이 가능하다. 이와 관련하여, 복수의 안테나가 배치된 일 축 방향은 수직 방향(vertical direction)일 수 있다.
또 다른 실시 예로, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)이 2차원 배열 안테나로 배열되는 경우, MxN 배열 안테나로 지칭할 수 있다. 한편, 복수의 안테나가 배치된 제1 축 방향 및/또는 이에 직교하는 제2 축 방향에서 빔 포밍이 가능하다. 이와 관련하여, 복수의 안테나가 배치된 제1 축 방향은 수평 방향(horizontal direction)이고, 제2 축 방향은 수직 방향(vertical direction)일 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 MxN 배열 안테나로 구현되어 수평 방향 및/또는 수직 방향에서 모두 빔 포밍(beam-forming)을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 상호 간에 소정 각도 회전된 상태(rotated state)로 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d) 상호 간에 배치가 용이해지고, 상호 간 간섭 수준을 저감할 수 있다는 장점이 있다. 도 3에서, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d) 상호 간에 실질적으로 90도의 각도로 회전된 상태로 배치되었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 다양하게 변경 가능하다. 일 예로, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d) 상호 간에 실질적으로 90도의 각도로 회전된 상태로 배치될 수 있다.
구체적으로, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 4x2 배열 안테나로 구현될 수 있지만, 안테나 소자의 개수는 이에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 다양하게 변경 가능하다.
한편, 각각의 배열 안테나 (1110a 내지 1110d)를 통해 독립적으로 빔 포밍(beam-forming)을 수행할 수 있다. 한편, 복수의 배열 안테나 (1110a 내지 1110d) 중 복수의 배열 안테나를 통해 다중 입출력(multi-input multi-output: MIMO) 또는 다이버시티(diversity)를 수행할 수 있다.
또한, 전자 기기(100)의 측면에 복수의 안테나들(1110S1 및 1110S2)이 배치될 수 있다. 여기서, 측면에 배치되는 복수의 안테나들(1110S1 및 1110S2)의 개수는 2개에 한정되는 것은 아니고, 4개, 6개, 8개 등 응용에 따라 확장 가능하다.
한편, 측면에 배치되는 복수의 안테나들(1110S1 및 1110S2) 중 일부는 패치 안테나들이 복수로 배치된 배열 안테나로 구현되어, 밀리미터파 대역에서 동작 가능하다. 대안으로, 측면에 배치되는 복수의 안테나들(1110S1 및 1110S2) 일부는 도전 멤버(conductive member)로 구현되어, 4G 대역 또는 5G Sub6 대역에서 동작 가능하다.
또한, 전자 기기(100)의 배면 또는 배면을 향하여 내부에 안테나들(1150B)이 배치될 수 있다. 여기서, 안테나들(1150B)의 개수는 전술한 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)의 개수와 같이 응용에 따라 2개, 4개, 6개, 8개 등으로 확장 가능하다.
일 예로, 전자 기기(100)의 배면을 향하여 내부에 배치되는 안테나들(1150B)은 다층 기판 구조에서 안테나 소자들이 다층 기판의 배면에 배치될 수 있다. 이에 따라, 다층 기판의 배면에 배치되는 안테나 소자에 의해, 안테나들(1150B)은 전자 기기(100)의 배면을 향하여 신호를 방사할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나들(1150B)에 의해 신호가 방사되는 전자 기기(100)의 배면 영역에는 유전체가 배치될 수 있다. 이에 따라, 전자 기기(100)의 외관을 메탈 케이스로 형성하면서, 일부 영역에 유전체가 형성되도록 구성할 수 있다.
이와 관련하여, 전자 기기(100)의 배면을 향하여 내부에 배치되는 안테나들(1150B)은 복수 개의 배열 안테나로 구성될 수 있다. 따라서, 전자 기기(100)의 배면을 향하여 내부에 배치되는 안테나들(1150B)에 의해 전자 기기(100)의 배면을 향하여 신호를 방사할 수 있다.
구체적으로, 복수 개의 배열 안테나들(1150B) 각각은 mmWave 안테나 모듈로 구성될 수 있다. 여기서, mmWave 안테나 모듈은 전자 기기(100)의 배면, 즉 후면에 배치되며, 후면의 배터리/카메라 모듈/스피커 모듈이 배치되는 영역을 제외한 영역에 배치될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 전자 기기(100)의 전면에 복수의 안테나들(ANT 1 내지 ANT 4)이 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 안테나들(ANT 1 내지 ANT) 각각은 밀리미터파 대역에서 빔 포밍을 수행할 수 있도록 배열 안테나로 구성될 수 있다. 송수신부 회로(250)와 같은 무선 회로의 사용을 위한 단일(single) 안테나 및/또는 위상 배열 안테나로 구성된 복수의 안테나들(ANT 1 내지 ANT) 각각이 전자 기기(100) 상에 장착(mount)될 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 복수의 안테나들(ANT 1 내지 ANT 4)에 해당하는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d) 각각이 배열 안테나로 구성 가능하다. 전자 기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d) 중 어느 하나의 안테나를 통해 기지국과 통신이 가능하다. 또는, 전자 기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d) 중 둘 이상의 안테나를 통해 기지국과 다중 입출력(MIMO) 통신이 가능하다.
한편, 본 발명은 전자 기기(100)의 측면에 복수의 안테나들(1110S1 및 1110S2)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 도시된 바와 달리, 전자 기기(100)의 전면에 복수의 안테나들(1110S1 내지 1110S4)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(1110S1 내지 1110S4) 각각이 배열 안테나로 구성 가능하다. 전자 기기는 복수의 안테나들(1110S1 내지 1110S4) 중 어느 하나의 안테나를 통해 기지국과 통신이 가능하다. 또는, 전자 기기는 복수의 안테나들(1110S1 내지 1110S4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 기지국과 다중 입출력(MIMO) 통신이 가능하다.
한편, 본 발명은 전자 기기(100)의 전면 및/또는 측면에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4) 각각이 배열 안테나로 구성 가능하다. 전자 기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4) 중 어느 하나의 안테나를 통해 기지국과 통신 가능하다. 또는, 전자 기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 내지 1110S4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 기지국과 다중 입출력(MIMO) 통신이 가능하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 배열 안테나를 구비하는 전자 기기에 대해 설명하기로 한다. 이와 관련하여, 도 4는 본 발명에 따른 다층 기판에 구현되는 광대역 안테나의 측면도를 나타낸다.
한편, 도 5a는 본 발명에 따른 다층 기판에 구현되는 광대역 안테나의 사시도를 나타낸다. 또한, 도 5b는 본 발명에 따른 다층 기판에 구현되는 광대역 안테나에서, 패치 안테나가 슬롯에 인접한 그라운드와 비아(via)로 연결된 구조를 나타낸다. 또한, 도 5c는 본 발명에 따른 다층 기판에 구현되는 광대역 안테나의 전면도를 나타낸다. 이와 관련하여, 도 5b 및 도 5c의 다층 기판에 구현되는 광대역 안테나의 구조는 다층 구조를 정확히 설명하기 위해 투시도 형태로 표현된다.
한편, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 배열 안테나 구조를 나타낸다. 구체적으로, 도 6a는 본 발명에 따른 다층 기판에 구현되는 배열 안테나의 사시도를 나타낸다. 또한, 도 6b는 본 발명에 따른 다층 기판에 구현되는 배열 안테나에서, 패치 안테나가 슬롯에 인접한 그라운드와 비아(via)로 연결된 구조를 나타낸다. 또한, 도 6c는 본 발명에 따른 다층 기판에 구현되는 배열 안테나의 전면도를 나타낸다.
이와 관련하여, 도 6b 및 도 6c의 다층 기판에 구현되는 배열 안테나의 구조는 다층 구조를 정확히 설명하기 위해 투시도 형태로 표현된다. 한편, 도 6c를 참조하면, 본 발명에 따른 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 안테나를 구비하는 전자 기기의 동작을 상세하게 설명하도록 표현된다. 구체적으로, 전자 기기는 배열 안테나(array antenna, 1100) 이외에 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250)와 기저대역 프로세서(baseband processor, 1400)를 포함하도록 구성된다.
도 4 내지 도 6c를 참조하면 본 발명에 따른 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 안테나를 구비하는 전자 기기는 배열 안테나(array antenna, 1100) 및 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250)를 포함하도록 구성 가능하다.
배열 안테나(1100)는 전자 기기 내부에 다층 기판(multi-layer)으로 구현되고, 복수의 안테나 소자를 포함하도록 구성된다. 구체적으로, 배열 안테나(1100)의 각각의 안테나 소자는 패치 안테나(1101), 그라운드 층(ground layer, 1102)을 포함하도록 구성된다. 또한, 배열 안테나(1100)의 각각의 안테나 소자는 급전선(feeding line, 1104)을 더 포함하도록 구성 가능하다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 안테나 구조와 광대역 확보 메커니즘에 대해 설명하면 다음과 같다.
1) mmWave 안테나 모듈은 Package(유전체), mmWave RFIC chip, Feeding Line, 슬롯, 그라운드, 비아, 패치로 이루어져 있다.
2) Package는 프린트된 회로 기판(printed circuit board PCB)로 구현될 수 있다.
3) RFIC칩과 안테나의 급전선 (Feeding Line)은 Chip의 범핑(Bumping) 연결 구조를 통해 연결된다.
4) Feeding line은 상단 층의 슬롯(Slot)을 통해 패치 안테나로 커플링(Coupling) 급전된다.
5) 패치 안테나는 비아와 연결된다.
6) 이 경우, 비아에 의해 Magnetic Dipole 안테나로 동작하고 상단면의 패치는 Electric Dipole 안테나로 동작하여, 안테나의 광대역 성능을 확보한다.
한편, 패치 안테나(1101)는 다층 기판의 특정 레이어에 배치되고, 소정 간격으로 이격된 제1 패치(P1) 및 제2 패치(P2)를 포함하도록 구성 가능하다. 여기서, 패치 안테나(1101)는 다층 기판의 전면에 배치되어 전자 기기의 전면을 향해 신호를 방사할 수 있다. 또는, 패치 안테나(1101)는 다층 기판의 배면에 배치되어 전자 기기의 배면을 향해 신호를 방사할 수 있다.
한편, 그라운드 층(1102)은 패치 안테나의 하부에 배치되고, 슬롯(slot, S)을 구비할 수 있다. 여기서, 슬롯(S)은 길이 방향과 너비 방향으로 소정 길이와 소정 너비를 갖도록 구성될 수 있다. 슬롯(S)의 형태는 직사각형 형태 이외에 응용에 따라 다양하게 변경 가능하다. 응용에 따라, 후술하는 바와 같이 슬롯(S)의 형태는 직교하는 2개의 슬롯이 조합된 직교 슬롯으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 패치 안테나(1101)를 구성하는 제1 패치(P1)와 제2 패치(P2)는 그라운드 층(1102)과 복수의 비아(via, 1103)를 통해 연결될 수 있다. 이에 따라, 복수의 비아(1103)는 슬롯(S)에 인접하도록 슬롯(S)의 길이 방향으로 배치될 수 있다.
한편, 급전선(feeding line, 1104)은 그라운드 층(1102)의 하부에 배치되고, 슬롯(S)을 통해 패치 안테나(1101)로 신호를 전달하도록 구성된다. 여기서, 급전선(feeding line, 1104)은 마이크로스트립 라인 형태 또는 하부에도 그라운드 층이 배치되는 스트립 라인 형태로 구현될 수 있다.
이와 관련하여, 복수의 비아(1103)는 제1 패치(P1)와 제2 패치(P2)의 경계로부터 소정 거리만큼 이격되어 소정 간격으로 배치될 수 있다. 복수의 비아(1103)가 배치되는 상호 간 소정 간격은 동작 주파수에 해당하는 파장에 따라 결정될 수 잇다. 이에 따라, 복수의 비아(1103) 상호 간 배치 간격은 동일하게 형성될 수 있다.
다른 예로, 복수의 비아(1103)는 급전선(feeding line, 1104)이 배치되는 영역에 더 세밀하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 비아(1103)는 패치 안테나(1101)의 중심부에서 더 많은 개수의 비아로 배치될 수 있다. 따라서, 복수의 비아(1103)는 패치 안테나(1101)의 경계부에서 더 적은 개수의 비아로 배치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 패치 안테나(1101), 그라운드 층(1102), 복수의 비아(1103) 및 급전선(1104)으로 이루어진 안테나 소자가 배열된 배열 안테나는 밀리미터파 대역, 특히 60GHz 대역에서 동작 가능하다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 배열 안테나는 임의의 밀리미터파 대역, 예를 들어, 28GHz 대역, 39GHz 및 64GHz 대역에서 동작할 수 있다. 일 예로, 64 GHz 대역에서 동작하는 안테나는 57GHz 내지 70GHz 또는 53GHz 내지 75GHz에서 동작하는 광대역 안테나일 수 있다.
또한, 전술한 안테나 소자가 배열된 본 발명에 따른 배열 안테나(1100)는 다음과 같은 특징을 갖는다. 이와 관련하여, 도 7은 본 발명에 따른 배열 안테나의 각각의 안테나 소자에서 측정된 반사 손실 특성을 나타낸다. 도 7을 참조하면, 각각의 안테나 소자에서 측정된 반사 손실(return loss)는 53GHz 내지 75GHz에서 -10dB 이하임을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배열 안테나의 각각의 안테나 소자는 53GHz 내지 75GHz에서 동작하는 광대역 안테나이다.
발명에 따른 패치 안테나(1101), 그라운드 층(1102), 복수의 비아(1103) 및 급전선(1104)으로 이루어진 안테나 소자가 배열된 배열 안테나는 다음과 같은 구조적 특징 및 기술적 특징을 갖는다. 하지만, 구조적 특징 및 기술적 특징은 이에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따른 설계 변경 및 최적화를 통해 변경 가능하다.
1) 배열 안테나의 전체 크기는 약 7.5mmx14mm이다.
2) 상단의 패치 안테나는 0.5 * wavelength 내지 0.7 * wavelength에 해당하는 약 2.5 내지 3.5mm의 거리로 배치된다.
3) 비아는 패치안테나 및 그라운드와 연결된다
4) 본 발명에서는 2x4 배열 안테나를 예시로 하지만, 응용에 따라 안테나 소자 개수는 변경 가능하다.
5) 배열 안테나의 반사손실(S11)은 53GHz 부터 75GHz 이상의 대역에서 -10dB 이하로, 배열 안테나의 각각의 소자는 광대역 특성을 가진다
6) 배열 안테나의 격리도(S21)은 전 동작대역에서 -10dB 이하의 격리도(isolation)을 갖는다
한편, 도 8은 본 발명에 따른 패치 안테나의 내부 경계에 소정 간격으로 복수의 비아가 배치된 구조에서 서로 다른 대역에서 동작 원리를 나타낸다.
도 8a를 참조하면, 동작 주파수 1 (제1 주파수 대역)에서 패치 안테나(1101)는 슬롯 안테나처럼 동작하며, 필드 분포가 자기 다이폴(magnetic dipole)과 유사하다. 즉, 배열 안테나(1100)의 각각의 안테나 소자에 대해, 제1 주파수 대역에서 제1 패치(P1)와 제2 패치(P2) 사이의 제2 슬롯(S2)에 자기 필드(magnetic field)가 형성된다. 여기서, 자기 필드를 H-field로 표시할 수 있다. 이러한 자기 필드에 의해 안테나 소자는 자기 다이폴(magnetic dipole) 형태의 슬롯 안테나로 동작한다.
도 8b를 참조하면, 동작 주파수 2 (제2 주파수 대역)에서 패치 안테나(1101)의 필드 분포가 전기 다이폴(electric dipole)과 유사하다. 즉, 배열 안테나(1100)의 각각의 안테나 소자에 대해, 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에서 제1 패치(P1)와 제2 패치(P2)에 의해 전기 다이폴(electric dipole) 형태의 패치 안테나로 동작한다. 여기서, 패치 안테나(1101)에 형성되는 전기 필드를 E-field로 표시할 수 있다. 이러한 전기 필드에 의해 안테나 소자는 전기 다이폴(electric dipole) 형태의 패치 안테나로 동작한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 패치 안테나의 내부 경계에 소정 간격으로 복수의 비아가 배치된 구조를 통해, 각각의 안테나 소자는 제1 및 제2 주파수 대역에서 모두 동작할 수 있는 광대역 안테나로 동작한다.
한편, 본 발명에 따른 복수의 비아(1103)는 복수의 제1 비아(V1) 및 복수의 제2 비아(V2)를 포함하도록 구성된다. 이와 관련하여, 복수의 제1 비아(V1)는 제1 패치(P1)의 일 측면과 그라운드 층(1102)을 연결하도록 제1 패치(P1)의 일 측면에 소정 간격으로 배치된다. 한편, 복수의 제2 비아(V2)는 제1 패치(P1)의 일 측면과 대향하는 제2 패치(P2)의 타 측면과 그라운드 층(1102)을 연결하도록 제2 패치(P2)의 타 측면에 소정 간격으로 배치될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 복수의 비아(1103)는 패치 안테나(1102)의 내부 슬롯 영역(S2) 또는 그라운드 층(1102)의 슬롯(S)에 인접하게 소정 개수로 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 복수의 비아(1103)에 의해 패치 안테나(1101)는 특정 대역에서는 자기 다이폴로 동작하고, 다른 대역에서는 슬롯 커플링 방식의 전기 다이폴로 동작한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 패치 안테나의 내부 경계에 소정 간격으로 복수의 비아가 배치된 구조는 광대역 동작이 가능하다.
한편, 이러한 광대역 동작과 관련하여, 제1 주파수 대역의 제1 신호는 급전선(1104)과 복수의 비아(1103, V1, V2)를 통해 제1 패치(P1) 및 제2 패치(P2) 사이의 제2 슬롯(S2)을 통해 자기 필드를 형성한다. 또한, 제2 주파수 대역의 제2 신호는 급전선(1104)과 슬롯(S)을 통해 패치 안테나(1101)로 커플링 되어, 패치 안테나(1101) 상에 전기 필드를 형성한다.
한편, 송수신부 회로(1250)는 배열 안테나(1100) 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호를 제어하여, 배열 안테나(1100)를 통해 빔 포밍을 수행하도록 구성된다. 이를 위해, 송수신부 회로(1250)는 배열 안테나(1100) 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호의 위상을 가변하여 해당 신호를 각각의 안테나 소자에 인가할 수 있다. 또한, 송수신부 회로(1250)는 배열 안테나(1100) 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호의 위상과 크기를 가변하여 해당 신호를 각각의 안테나 소자에 인가할 수 있다.
한편, 송수신부 회로(1250)인 Radio Frequency Integrated Chip (RFIC)는 급전선(1104) 하부에서 급전선(1104)과 범핑(bumping) 형태로 연결되어, 밀리미터파 대역의 신호가 RFIC(1250)와 급전선(1104) 간에 전달될 수 있다. 이에 따라, RFIC(1250)로부터의 신호가 급전선(1104)으로 저손실 형태로 전달되면서도 복수의 범핑 체결부를 통해 신호 전달 신뢰성이 향상된다는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 다중 기판에 구현되는 슬롯에 인접하게 배치되는 복수의 비아를 구비하는 안테나 구조는, 패치 안테나의 상부에 기생 패치(parasitic patch)를 배치하여 더 광대역 동작 가능하다. 이와 관련하여, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기생 패치를 더 포함하는 다층 기판에 형성되는 광대역 안테나 구조와 전자 기기의 바디 구조를 도시한 것이다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 기생 패치를 더 포함하는 다층 기판에 형성되는 광대역 안테나 구조와 전자 기기의 바디 구조의 기술적 특징 및 구조적 특징은 다음과 같다.
1) 전자 기기의 외부 기구가 메탈 재질로 형성됨에 따라, 유전체 영역으로 신호를 방사하거나 또는 방사방향을 특정 방향으로 틸트할 수 있도록 적어도 하나의 기생 패치를 오프셋 구조로 적층(stack)할 수 있다.
2) 패치 안테나에 상단부분에 다층 기판(Multi-layer)를 배치하고, 1개 내지 2개 이상의 복수개의 기생 패치를 배치한다.
3) 복수개의 기생 패치는 Director 역할을 하기 때문에 지향하고자 하는 방향으로 적층할 수 있다.
4) 이 경우, 기생 패치의 길이는 동작 중심 주파수의 0.5 * wavelength의 길이를 가질 수 있다.
5)각 패치 간의 이격 거리는 0.3 내지 0.4 * wavelength의 이격 거리를 가진다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 전자 기기는 다층 기판 상에 기생 패치(1101-S)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 기생 패치(1101-S)는 패치 안테나(1101) 상부에 배치되므로, 스택 패치(stack patch) 또는 Director로 지칭할 수 있다.
기생 패치(1101-S)는 안테나 소자의 동작 대역폭이 확장되도록 패치 안테나(1101) 상부의 기판 상부에 배치될 수 있다. 이 경우, 기생 패치(1101-S)의 중심은 패치 안테나(1101)의 중심에 비해 오프셋 됨에 따라, 안테나 소자의 빔 피크가 보어사이트에서 제1 각도만큼 틸트(tilt)될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 안테나는 기생 패치(1101-S) 상부에 제2 기생 패치(1101-S2)를 더 포함할 수 있다. 즉, 제2 기생 패치(1101-S2)는 안테나 소자의 동작 대역폭이 더 확장되도록 기생 패치(1101-S) 상부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 기생 패치(1101-S2)의 중심은 기생 패치(1101-S)의 중심에 비해 오프셋 됨에 따라, 안테나 소자의 빔 피크가 보어사이트에서 제1 각도보다 더 큰 제2 각도만큼 틸트(tilt)될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 적어도 하나의 기생 패치에 의해 빔의 지향 방향이 변경됨에 따라, 지향 방향으로의 신호가 통과할 수 있도록 전자 기기의 외관 기구 구조가 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 다층 기판은 전자 기기의 전자 기기의 바디(body, 1100B) 내부에 배치될 수 있다. 한편, 적어도 하나의 기생 패치에 의해 빔의 지향 방향이 변경됨에 따라, 지향 방향으로의 신호가 통과할 수 있도록 전자 기기의 바디(1100B)는 유전체 영역(dielectric region)을 포함한다.
이와 관련하여, 전자 기기의 바디(1100B)는 메탈 영역(metal region, 1100B1), 불투명 영역(un-transparent region, 1100B2) 및 유전체 영역(dielectric region, 1100B3)을 포함하도록 구성 가능하다.
메탈 영역(1100B1)은 전자 기기의 측면부에 형성되고, 안테나 소자에서 방사되는 신호가 통과하지 않도록 메탈 재질로 형성될 수 있다. 한편, 불투명 영역(1100B2)은 전자 기기의 전면부 또는 배면부에 형성되고, 안테나 소자에서 방사되는 신호가 통과하지 않도록 특정 재질로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 불투명 영역(1102)는 메탈 재질의 메탈 케이스로 형성될 수 있다. 한편, 유전체 영역(1100B3)은 측면의 메탈 영역(1100B1) 및 불투명 영역(1100B2) 사이에 배치되고, 안테나 소자에서 방사되는 신호가 통과하도록 유전체 재질로 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 다층 기판 구조의 광대역 안테나 소자를 배열 안테나(1100)로 구성 가능하다. 이와 관련하여, 배열 안테나(1100)는 일 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자가 배치되어 상기 일 축 방향으로 빔 포밍을 수행하도록 1차원 배열 안테나(one-dimensional array antenna)로 구성될 수 있다. 이 경우, 전자 기기의 바디(1100B2)에 형성된 곡면 형상의 유전체 영역(1100B3)을 통해 배열 안테나(1100)에서 빔 포밍된 신호가 외부로 방사될 수 있다.
다른 실시 예로, 배열 안테나(1100)는 일 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자와 타 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자가 배치되는 2차원 배열 안테나(two-dimensional array antenna)로 구성될 수 있다. 이 경우, 전자 기기의 바디에 형성된 곡면 형상의 제2 유전체 영역(1100B3-2)을 통해 배열 안테나(1100)에서 빔 포밍된 신호가 외부로 방사될 수 있다.
구체적으로, 2차원 배열 안테나의 타 축 방향의 지향성에 의해 제2 유전체 영역(1100B3-2)의 폭은 상기 유전체 영역(1100B3)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 2차원 배열 안테나의 빔 폭(BW2)는 1차원 배열 안테나의 빔 폭(BW1)보다 좁게 형성된다. 이에 따라, 유전체 영역(1100B3-2)의 폭은 상기 유전체 영역(1100B3)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 복수의 비아가 내부 슬롯에 인접하게 배치된 광대역 안테나 구조는 이중 급전(dual feeding) 구조로 확장 가능하다. 이러한 이중 급전 구조에 따라 직교하는 수평/수직 편파를 이용한 다중 입출력(MIMO) 구현이 가능하다.
이와 관련하여, 한편, 도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 이중 급전 구조의 단일 안테나 소자의 각 레이어 별 전면도를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 복수의 비아가 내부 슬롯에 인접하게 배치된 이중 급전 (편파) 구조의 광대역 안테나의 기술적 특징은 다음과 같다.
1) 본 발명에 따른 이중편파 구현 시 안테나 구조는 수직 및 수평 방향에 대해 분할된 패치 안테나 구조를 갖는다.
2) 이중편파 구현 시 상단(1층)의 패치면은 4개로 분할되며 복수의 Via들이 형성되며, 각각의 패치의 4개 면 중 2개 면에 Via가 형성되어 둘러 쌓인다
3) 커플링 급전을 위한 슬롯은 십자 슬롯 형태를 갖는다.
4) 급전선은 십자 슬롯의 90도 방향으로 각각 급전하며 서로 직교하는 편파 1 및 편파 2를 발생시킨다.
도 10a는 직교 슬롯에 의해 커플링될 수 있도록 수평 및 수직 방향으로 분절된 패치 안테나를 도시한다. 도 10a를 참조하면, 수평/수직 편파를 형성하는 패치 안테나(1101)는 제1 내지 제4 패치(P1 내지 P4)를 포함할 수 있다. 즉, 패치 안테나(1101)는 일 축 방향과 타 축 방향으로 이격된 제1 내지 제4 패치(P1 내지 P4)를 포함할 수 있다.
도 10b는 그라운드 층(1102)에 배치된 직교 슬롯(orthogonal slot, 0S)을 도시한다. 도 10b를 참조하면, 그라운드 층(1102)은 일 축 방향과 타 축 방향으로 직교하게 형성된 직교 슬롯(OS)을 구비한다.
도 10c는 그라운드 층 하부에 배치되는 기판에 복수의 급전선이 배치되는 구조를 도시한다. 도 10c를 참조하면, 복수의 급전선은 제1 급전선(1104-1) 및 제2 급전선(1104-2)를 포함한다. 제1 급전선(1104-1)은 그라운드 하부에서 직교 슬롯(0S) 중 수직 슬롯(OS1)과 평행하게 배치된다. 즉, 제1 급전선(1104-1)은 그라운드 하부에서 직교 슬롯(0S) 중 수평 슬롯(OS2)과 수직하게 배치된다. 이에
따라, 제1 급전선(1104-1)에서의 제1 신호에 의해 각각의 안테나 소자는 수직 편파 신호를 생성할 수 있다.
한편, 제2 급전선(1104-2)은 그라운드 하부에서 직교 슬롯(0S) 중 수평 슬롯(0S2)과 평행하게 배치된다. 즉, 제2 급전선(1104-2)은 그라운드 하부에서 직교 슬롯(0S) 중 수직 슬롯(0S1)과 수직하게 배치된다. 이에 따라, 제2 급전선(1104-2)에서의 제2 신호에 의해 각각의 안테나 소자는 수평 편파 신호를 생성할 수 있다.
한편, 도 11a 내지 11d는 본 발명에 따른 이중 급전 구조를 갖는 복수의 비아가 내부 슬롯에 인접하게 배치된 광대역 안테나 구조의 사시도 및 각 레이어 별 전면도를 나타낸다.
구체적으로, 도 11a는 이중 급전 구조의 단일 안테나 소자의 내부 사시도이다. 도 11b는 이중 급전 구조의 단일 안테나 소자에서 복수의 비아가 배치되는 패치 안테나와 직교 슬롯을 함께 도시한 전면도이다. 도 11c는 이중 급전 구조의 단일 안테나 소자에서 직교 슬롯과 이중 급전 구조를 함께 도시한 전면도이다. 도 11d는 이중 급전 구조의 단일 안테나 소자에서 복수의 비아가 배치되는 패치 안테나, 직교 슬롯과 이중 급전 구조를 함께 도시한 전면도이다.
도 11a 내지 도 11d를 참조하면, 복수의 비아(1103)는 직교 슬롯(OS)에 인접한 상기 제1 내지 제4 패치(P1 내지 P4) 각각에서 수직 측면 및 수평 측면을 따라 형성된다. 이에 따라, 상기 각각의 안테나 소자가 이중 편파(dual polarization)를 형성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 직교 슬롯(OS)과 제1 및 제2 급전선(1104-1, 1104-2)의 구조는 도 10a 내지 도 11d에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 변경 가능하다. 이와 관련하여, 제1 및 제2 급전선(1104-1, 1104-2)은 일부 라인이 상호 중첩되도록 형성 가능하다. 또한, 제1 및 제2 급전선(1104-1, 1104-2)은 소정 각도, 예를 들어 실질적으로 45도만큼 회전된 상태로 형성될 수 있다.
이와 유사하게, 직교 슬롯(OS)도 제1 및 제2 급전선(1104-1, 1104-2)에 대해 소정 각도, 예를 들어 실질적으로 45도만큼 회전된 상태로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 슬롯에 인접한 패치 내부에 복수의 비아가 형성된 광대역 안테나는 배열 안테나로 확장 가능하다. 이와 관련하여, 도 12는 본 발명에 따른 슬롯에 인접한 패치 내부에 복수의 비아가 형성된 배열 안테나 구성을 나타낸다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 슬롯에 인접한 패치 내부에 복수의 비아가 형성된 단일 안테나 및 이를 이용한 배열 안테나의 다음과 같은 배치 구조를 갖는다.
1) 단일 안테나의 가로/세로 크기는 동작 주파수의 최저 주파수에서 0.5λ 0 이하의 크기를 갖는다.
본 발명에서 동작 주파수의 최저주파수 57GHz에서 λ 0 = 5.3mm이다. 한편, 일 예시로 단일 안테나의 크기는 가로 = 2.65mm, 세로 = 2.4mm일 수 있다. 이에 따라, 단일 안테나의 크기는 최저주파수 기준으로 가로 = 0.5λ 0, 세로 = 0.45λ 0의 크기를 갖는다.
2) 배열 안테나의 간격은 동작주파수의 중심주파수에서 0.5 내지 0.8 λ 0의 사이의 값을 갖는다.
본 발명에서 동작 주파수의 중심주파수 63.7GHz에서 λ 0 = 4.7mm이다. 일 예시로, 배열 안테나의 안테나 소자 간 간격은 가로 = 0.63λ 0, 세로= 0.53λ 0의 간격을 갖는다.
한편, 도 12를 참조하면, 배열 안테나(1100)는 일 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자와 타 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자가 배치되는 2차원 배열 안테나(two-dimensional array antenna)로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 슬롯에 인접한 패치 내부에 복수의 비아가 형성된 배열 안테나는 방사 성능을 향상시키기 위한 주기적 격자 구조인 electric band gap (EBG) 구조가 적용될 수 있다. 이와 관련하여, 도 13은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 방사 성능을 향상시키기 위한 주기적 격자 구조인 electric band gap (EBG) 구조가 적용된 배열 안테나 구성을 나타낸다.
한편, 본 발명에 따른 방사 성능을 향상시키기 위한 주기적 격자 구조인 electric band gap (EBG) 구조에 따른 배열 안테나 특성은 다음과 같다.
1) 본 발명의 경우 EBG가 좌우에 배치된 경우, 배열 안테나 방사 성능을 향상시킬 수 있다.
2) EBG가 추가된 60GHz 대역의 배열 안테나는 사용 대역 주파수별로 확인하면, 57GH 내지 70GHz까지의 대역에서 왜곡없이 유사한 방사 패턴을 갖는다.
3) 주파수별 최대 안테나 이득은 57GHz에서 14.0 dBi, 61GHz에서 14.2 dBi, 65GHz에서 14.6 dBi 및 70 GHz에서 14.4 dBi이다. 따라서, 전 대역에서 14.0 dBi 이상의 최대 안테나 이득을 갖는다.
도 13을 참조하면, 슬롯(S1)의 방향은 모든 안테나 소자에 동일한 방향으로 형성되고, 슬롯(S1)의 길이 방향으로 복수 개의 electric band gap (EBG) 구조(1105)가 구성될 수 있다. 복수의 EBG 구조(1105)는 다층 기판 중 패치 안테나(1101)가 배치된 기판과 그라운드 층(1102) 상에 주기적으로 형성될 수 있다. 이러한 복수의 EBG 구조(1105)에 의해 배열 안테나(1100)의 효율이 향상될 수 있다.
구체적으로, 복수의 EBG 구조(1105)는 패치 안테나(1101)가 배치된 기판과 그라운드 연결된 구조로 다층 기판의 양 측면 상에 1차원 구조로 형성될 수 있다. 또한, EBG 구조(1105) 상에 형성된 연결 구조인 복수의 EBG 비아(1106)는 패치 안테나(1101)에 형성된 복수의 비아(1103)와 평행하게 형성되어 안테나 효율을 개선할 수 있다. 이와 같이 상부 기판에 배치된 패치 안테나(1101)와 하부의 그라운드 층(1102)을 연결한 형태인 EBG 구조(1105)를 Mushroom EBG로 지칭할 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 13에 따른 본 발명에 따른 패치 내부에 복수의 비아 구조가 배치된 안테나 소자 및 이를 이용한 배열 안테나는 기저대역 프로세서(1400)에 의해 제어 가능하다. 이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)에 연결되고, 송수신부 회로(1250)를 제어하여 상기 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 배열 안테나(1100a 내지 1100d)를 통해 빔 포밍 및 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성된다.
이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 복수의 배열 안테나 중 제1 배열 안테나와 제2 배열 안테나를 통해 서로 다른 방향에 형성된 유전체 영역으로 신호가 방사되도록 서로 다른 방향으로 빔 포밍을 수행할 수 있다.
이와 관련하여, 서로 다른 유전체 영역은 전자 기기의 상단부에 형성된 유전체 영역(1100B3)과 하단부에 형성된 유전체 영역일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 제1 및 제2 배열 안테나를 동시에 이용하여 서로 다른 신호를 서로 다른 유전체 영역을 통해 서로 다른 방향으로 방사할 수 있다. 이에 따라, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 및 제2 배열 안테나를 동시에 이용하여 서로 다른 신호를 서로 다른 유전체 영역을 통해 서로 다른 방향으로 방사하여, 복수의 MIMO 스트림 간 격리도를 개선할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 양상에 따른 패치 내부에 슬롯에 인접하게 복수의 비아 구조가 형성된 광대역 안테나 구조 및 이를 이용하는 배열 안테나에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 다른 양상에 따른 패치 내부에 슬롯에 인접하게 복수의 비아 구조가 형성된 배열 안테나가 케이스를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 프로세서를 구비하는 전자 기기에 대해 설명하기로 한다. 이와 관련하여, 전술한 광대역 안테나 구조 및 이를 이용하는 배열 안테나에 관한 설명이 후술할 배열 안테나가 케이스를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 프로세서를 구비하는 전자 기기에도 적용 가능하다.
이와 관련하여, 도 14는 본 발명에 따른 복수의 비아 구조가 형성된 배열 안테나가 케이스를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 프로세서를 구비하는 전자 기기의 구성을 나타낸다.
도 3 내지 도 14를 참조하면, 전자 기기는 배열 안테나(1100), 전자 기기의 바디에 해당하는 케이스(1100B) 및 프로세서(1250, 1400)를 포함하다. 여기서, 프로세서(1250, 1400)는 송수신부 회로(1250)에 해당하는 RFIC와 기저대역 프로세서(1400)를 포함한다.
배열 안테나(1100)는 전자 기기 내부에 다층 기판(multi-layer)으로 구현되고, 복수의 안테나 소자를 포함하도록 구성된다. 한편, 케이스(1100B)는 전자 기기의 바디(body)를 형성하고, 배열 안테나(1100)를 통한 신호가 외부로 방사되도록 유전체 영역을 구비한다. 또한, 프로세서(1250, 1400)는 배열 안테나(1100)의 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호를 제어하여, 배열 안테나(1100)를 통해 빔 포밍을 수행하도록 구성된다.
한편, 배열 안테나(1100)의 각각의 안테나 소자는 패치 안테나(1101) 및 그라운드 층(ground layer, 1102)을 포함하도록 구성 가능하다. 또한, 배열 안테나(1100)의 각각의 안테나 소자는 급전선(feeding line, 1104)를 더 포함하도록 구성 가능하다.
구체적으로, 패치 안테나(1101)는 다층 기판의 특정 레이어에 배치되고, 소정 간격으로 이격된 제1 패치 및 제2 패치(P1 및 P2)를 포함하도록 구성된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 이중 편파를 구현하기 위해 수평 및 수직 방향에서 소정 간격으로 이격된 제1 내지 제4 패치(P1 내지 P4)를 포함하도록 구성될 수 있다.
한편, 그라운드 층(1102)은 패치 안테나의 하부에 배치되고, 슬롯(slot, S, OS)을 구비하도록 구성 가능하다. 이에 따라, 제1 패치(P1)와 제2 패치(P2)는 그라운드 층(1102)과 복수의 비아(1103)를 통해 연결되고, 복수의 비아(1103)는 슬롯(S)에 인접하도록 슬롯(S)의 길이 방향으로 배치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 복수의 비아(1103)는 복수의 제1 비아(V1) 및 복수의 제2 비아(V2)를 포함하도록 구성 가능하다. 복수의 제1 비아(V1)는 제1 패치(P1)의 일 측면과 그라운드 층(1102)을 연결하도록 제1 패치(P1)의 일 측면에 소정 간격으로 배치될 수 있다. 또한, 제1 패치(P1)의 일 측면과 대향하는 제2 패치(P2)의 타 측면과 그라운드 층(1102)을 연결하도록 제2 패치(P2)의 타 측면에 소정 간격으로 배치될 수 있다.
한편, 급전선(feeding line, 1104)은 그라운드 층(1102)의 하부에 배치되고, 슬롯(S, OS)을 통해 패치 안테나(1101)로 신호를 전달하도록 구성된다. 이와 관련하여, 제1 주파수 대역의 제1 신호는 급전선(1104)과 복수의 비아(1103)를 통해 제1 패치(P1) 및 제2 패치(P2) 사이의 제2 슬롯(S2)을 통해 자기 필드를 형성할 수 있다. 또한, 제2 주파수 대역의 제2 신호는 급전선(1104)과 슬롯(S)을 통해 패치 안테나(1101)로 커플링 되어, 패치 안테나(1101) 상에 전기 필드를 형성수 있다.
한편, 본 발명에 따른 케이스(1100B)는 전자 기기의 바디(body)를 형성하고, 상기 배열 안테나(1100)를 통한 신호가 외부로 방사되도록 유전체 영역(1100B3)을 구비한다. 또한, 프로세서(1250, 1400)는 배열 안테나(1100)의 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호를 제어하여, 배열 안테나(1100)를 통해 빔 포밍을 수행하도록 구성된다.
이와 관련하여, 전자 기기 내부의 일 측에 배치된 제1 배열 안테나(ANT1)와 타 측에 배치된 제2 배열 안테나(ANT2)를 통해 제1 및 제2 신호가 제1 및 제2 유전체 영역(1100B3-1, 1100B3-2)로 방사될 수 있다. 일 예시로, 전자 기기 내부의 일 측에 배치된 제1 배열 안테나(ANT1)와 타 측에 배치된 제2 배열 안테나(ANT2)를 통해 제1 및 제2 신호가 전자 기기의 전단부와 하단부의 제1 및 제2 유전체 영역(1100B3-1, 1100B3-2)로 방사될 수 있다.
이와 같이, 전자 기기의 2개 내지 4개의 측면, 전면 또는 배면을 활용하여 서로 다른 복수의 신호들 간의 격리도를 유지하면서 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다는 장점이 있다. 특히, 적어도 하나의 기생 패치(1101-S, 1101-S2)를 패치 안테나(1101)에 비해 오프셋 배치하여 빔 방향이 보어사이트에서 틸트 되도록 할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 유전체 영역(1100B3-1, 1100B3-2)으로 제1 및 제2 신호를 방사할 수 있다. 따라서, 메탈 케이스 또는 디스플레이 구조로 인해 전자 기기 외부로 신호 방사가 용이하지 않은 케이스(1100B) 구조에서 신호를 방사할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 프로세서인 Radio Frequency Integrated Chip (RFIC)(1250)는 급전선(1104) 하부에서 급전선(1104)과 범핑(bumping) 형태로 연결되어, 밀리미터파 대역의 신호가 RFIC(1250)와 급전선(1104) 간에 전달될 수 있다.
구체적으로, RFIC(1250)는 급전선(1104)과 연결되어 배열 안테나(1100)의 각각의 안테나 소자로 위상 가변된 신호를 전달하도록 구성 가능하다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 RFIC(1250)에 연결되고, RFIC(1250)를 제어하여 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 배열 안테나(1100a 내지 1100d)를 통해 빔 포밍 및 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 기저대역 프로세서(1400)는 복수의 배열 안테나 중 제1 배열 안테나(ANT1)와 제2 배열 안테나(ANT2)를 통해 서로 다른 방향에 형성된 유전체 영역(1100B3-1, 1100B3-2)으로 신호가 방사되도록 서로 다른 방향으로 빔 포밍을 수행할 수 있다. 이에 따라, 중 제1 배열 안테나(ANT1)와 제2 배열 안테나(ANT2)를 통한 복수의 MIMO 스트림 간 격리도를 개선할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 5G/6G 안테나를 구비하는 전자 기기에 대해 살펴보았다. 이러한 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 5G/6G 안테나를 구비하는 전자 기기의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 밀리미터파 대역에서 동작하는 5G/6G 안테나를 구비하는 전자 기기에서, 다층 기판 구조의 안테나, 슬롯 영역의 비아 및 EBG 구조를 통해 5G 안테나의 방사 성능을 향상시키기 위한 것이다.
또한, 본 발명에 따르면, 밀리미터파 대역에서 동작하는 5G/6G 안테나를 구비하는 전자 기기에서. 비아를 이용하여 슬롯 안테나와 패치 안테나의 특성을 동시에 갖게 하여 5G 안테나의 광대역 특성을 달성할 수 있다.
본 발명의 다른 일 목적은, 밀리미터파 대역에서 동작하는 5G/6G 안테나를 구비하는 전자 기기에서, 기생 패치의 위치를 조절하여 안테나를 통해 메탈 영역이 아닌 영역을 통해 전자 기기 외부로 신호를 방사할 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 발명과 관련하여, 밀리미터파 대역에서 동작 가능한 5G/6G 안테나의 설계 및 복수의 5G/6G 배열 안테나의 제어는 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180, 1250, 1400)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 안테나를 구비하는 전자 기기에 있어서,
    상기 전자 기기 내부에 다층 기판(multi-layer)으로 구현되고, 복수의 안테나 소자를 포함하는 배열 안테나(array antenna); 및
    상기 배열 안테나의 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호를 제어하여, 상기 배열 안테나를 통해 빔 포밍을 수행하도록 구성된 송수신부 회로(transceiver circuit)을 포함하고,
    상기 각각의 안테나 소자는,
    상기 다층 기판의 특정 레이어에 배치되고, 소정 간격으로 이격된 제1 패치 및 제2 패치를 포함하는 패치 안테나; 및
    상기 패치 안테나의 하부에 배치되고, 슬롯(slot)을 구비하는 그라운드 층(ground layer)을 포함하고,
    상기 제1 패치와 상기 제2 패치는 상기 그라운드 층과 복수의 비아(via)를 통해 연결되고, 상기 복수의 비아는 상기 슬롯에 인접하도록 상기 슬롯의 길이 방향으로 배치되는, 전자 기기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 각각의 안테나 소자는,
    제1 주파수 대역에서 상기 제1 패치와 상기 제2 패치 사이의 제2 슬롯에 형성되는 자기 필드(magnetic field)에 의해 상기 안테나 소자는 자기 다이폴(magnetic dipole) 형태의 슬롯 안테나로 동작하고,
    상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에서 상기 제1 패치와 상기 제2 패치에 의해 전기 다이폴(electric dipole) 형태의 패치 안테나로 동작하는, 전자 기기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 비아는,
    상기 제1 패치의 일 측면과 상기 그라운드 층을 연결하도록 상기 제1 패치의 일 측면에 소정 간격으로 배치되는 복수의 제1 비아; 및
    상기 제1 패치의 일 측면과 대향하는 상기 제2 패치의 타 측면과 상기 그라운드 층을 연결하도록 상기 제1 패치의 일 측면에 소정 간격으로 배치되는 복수의 제2 비아를 포함하는, 전자 기기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 그라운드 층의 하부에 배치되고, 상기 슬롯을 통해 상기 패치 안테나로 신호를 전달하도록 구성된 급전선(feeding line)을 더 포함하고,
    제1 주파수 대역의 제1 신호는 상기 급전선과 상기 복수의 비아를 통해 상기 제1 패치 및 상기 제2 패치 사이의 제2 슬롯을 통해 자기 필드를 형성하고,
    제2 주파수 대역의 제2 신호는 상기 급전선과 상기 슬롯을 통해 상기 패치 안테나로 커플링 되어, 상기 패치 안테나 상에 전기 필드를 형성하는, 전자 기기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 송수신부 회로인 Radio Frequency Integrated Chip (RFIC)는 상기 급전선 하부에서 상기 급전선과 범핑(bumping) 형태로 연결되어, 밀리미터파 대역의 신호가 상기 RFIC와 상기 급전선 간에 전달되는, 전자 기기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 소자의 동작 대역폭이 확장되도록 상기 패치 안테나 상부의 기판 상부에 배치되는 기생 패치(parasitic patch)를 더 포함하고,
    상기 기생 패치의 중심은 상기 패치 안테나의 중심에 비해 오프셋 됨에 따라, 상기 안테나 소자의 빔 피크가 보어사이트에서 제1 각도만큼 틸트(tilt)되는, 전자 기기.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 안테나 소자의 동작 대역폭이 더 확장되도록 상기 기생 패치 상부에 배치되는 제2 기생 패치를 더 포함하고,
    상기 제2 기생 패치의 중심은 상기 기생 패치의 중심에 비해 오프셋 됨에 따라, 상기 안테나 소자의 빔 피크가 보어사이트에서 상기 제1 각도보다 더 큰 제2 각도만큼 틸트(tilt)되는, 전자 기기.
  8. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
    상기 다층 기판은 상기 전자 기기의 바디(body) 내부에 배치되고,
    상기 바디는,
    상기 전자 기기의 측면부에 형성되고, 상기 안테나 소자에서 방사되는 신호가 통과하지 않도록 형성된 메탈 영역;
    상기 전자 기기의 전면부 또는 배면부에 형성되고, 상기 안테나 소자에서 방사되는 신호가 통과하지 않도록 형성된 불투명 영역; 및
    상기 측면 메탈 영역 및 상기 불투명 영역 사이에 배치되고, 상기 안테나 소자에서 방사되는 신호가 통과하도록 형성된 유전체 영역을 포함하는, 전자 기기.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 배열 안테나는,
    일 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자가 배치되어 상기 일 축 방향으로 빔 포밍을 수행하도록 1차원 배열 안테나(one-dimensional array antenna)로 구성되고,
    상기 전자 기기의 바디에 형성된 곡면 형상의 유전체 영역을 통해 상기 배열 안테나에서 빔 포밍된 신호가 외부로 방사되는, 전자 기기.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 배열 안테나는,
    일 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자와 타 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자가 배치되는 2차원 배열 안테나(two-dimensional array antenna)로 구성되고,
    상기 전자 기기의 바디에 형성된 곡면 형상의 제2 유전체 영역을 통해 상기 배열 안테나에서 빔 포밍된 신호가 외부로 방사되고,
    상기 2차원 배열 안테나의 상기 타 축 방향의 지향성에 의해 상기 제2 유전체 영역의 폭은 상기 유전에 영역의 폭보다 좁게 형성되는, 전자 기기.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 패치 안테나는 일 축 방향과 타 축 방향으로 이격된 제1 내지 제4 패치를 포함하고,
    상기 그라운드 층은 상기 일 축 방향과 타 축 방향으로 직교하게 형성된 직교 슬롯(orthogonal slot)을 구비하고,
    상기 복수의 비아는 상기 직교 슬롯에 인접한 상기 제1 내지 제4 패치 각각에서 수직 측면 및 수평 측면을 따라 형성되어, 상기 각각의 안테나 소자가 이중 편파(dual polarization)를 형성하도록 하는, 전자 기기.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 그라운드 하부에서 상기 직교 슬롯 중 수직 슬롯과 평행하게 배치되는 제1 급전선; 및
    상기 그라운드 하부에서 상기 직교 슬롯 중 수평 슬롯과 평행하게 배치되는 제2 급전선을 더 포함하고,
    상기 제1 급전선에서의 제1 신호에 의해 상기 각각의 안테나 소자는 수직 편파 신호를 생성하고,
    상기 제2 급전선에서의 제2 신호에 의해 상기 각각의 안테나 소자는 수평 편파 신호를 생성하는, 전자 기기,
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 배열 안테나는,
    일 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자와 타 축 방향으로 소정 개수의 안테나 소자가 배치되는 2차원 배열 안테나(two-dimensional array antenna)로 구성되고,
    상기 슬롯의 방향은 모든 안테나 소자에 동일한 방향으로 형성되고, 상기 슬롯의 길이 방향으로 상기 다층 기판 중 상기 패치 안테나가 배치된 기판과 상기 그라운드 상에 주기적으로 형성되는 복수개의 electric band gap (EBG) 구조에 의해 상기 배열 안테나의 효율이 향상되는, 전자 기기.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 EBG 구조는,
    상기 패치 안테나가 배치된 기판과 상기 그라운드 연결된 구조로 상기 다층 기판의 양 측면 상에 1차원 구조로 형성되고, 상기 EBG 구조 상에 형성된 연결 구조인 복수의 EBG 비아는 상기 패치 안테나에 형성된 복수의 비아와 평행하게 형성되어 안테나 효율을 개선하는, 전자 기기.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 송수신부 회로에 연결되고, 상기 송수신부 회로를 제어하여 상기 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 배열 안테나를 통해 빔 포밍 및 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성된 기저대역 프로세서를 더 포함하고,
    상기 기저대역 프로세서는,
    상기 복수의 배열 안테나 중 제1 배열 안테나와 제2 배열 안테나를 통해 서로 다른 방향에 형성된 유전체 영역으로 신호가 방사되도록 서로 다른 방향으로 빔 포밍을 수행하여, 복수의 MIMO 스트림 간 격리도를 개선하는, 전자 기기.
  16. 안테나를 구비하는 전자 기기에 있어서,
    상기 전자 기기 내부에 다층 기판(multi-layer)으로 구현되고, 복수의 안테나 소자를 포함하는 배열 안테나(array antenna);
    상기 전자 기기의 바디(body)를 형성하고, 상기 배열 안테나를 통한 신호가 외부로 방사되도록 유전체 영역을 구비한 케이스; 및
    상기 배열 안테나의 각각의 안테나 소자에 인가되는 신호를 제어하여, 상기 배열 안테나를 통해 빔 포밍을 수행하도록 구성된 프로세서를 포함하고,
    상기 각각의 안테나 소자는,
    상기 다층 기판의 특정 레이어에 배치되고, 소정 간격으로 이격된 제1 패치 및 제2 패치를 포함하는 패치 안테나; 및
    상기 패치 안테나의 하부에 배치되고, 슬롯(slot)을 구비하는 그라운드 층(ground layer)을 포함하고,
    상기 제1 패치와 상기 제2 패치는 상기 그라운드 층과 복수의 비아(via)를 통해 연결되고, 상기 복수의 비아는 상기 슬롯에 인접하도록 상기 슬롯의 길이 방향으로 배치되는, 전자 기기.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 복수의 비아는,
    상기 제1 패치의 일 측면과 상기 그라운드 층을 연결하도록 상기 제1 패치의 일 측면에 소정 간격으로 배치되는 복수의 제1 비아; 및
    상기 제1 패치의 일 측면과 대향하는 상기 제2 패치의 타 측면과 상기 그라운드 층을 연결하도록 상기 제1 패치의 일 측면에 소정 간격으로 배치되는 복수의 제2 비아를 포함하는, 전자 기기.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 그라운드 층의 하부에 배치되고, 상기 슬롯을 통해 상기 패치 안테나로 신호를 전달하도록 구성된 급전선(feeding line)을 더 포함하고,
    제1 주파수 대역의 제1 신호는 상기 급전선과 상기 복수의 비아를 통해 상기 제1 패치 및 상기 제2 패치 사이의 제2 슬롯을 통해 자기 필드를 형성하고,
    제2 주파수 대역의 제2 신호는 상기 급전선과 상기 슬롯을 통해 상기 패치 안테나로 커플링 되어, 상기 패치 안테나 상에 전기 필드를 형성하는, 전자 기기.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 프로세서인 Radio Frequency Integrated Chip (RFIC)는 상기 급전선 하부에서 상기 급전선과 범핑(bumping) 형태로 연결되어, 밀리미터파 대역의 신호가 상기 RFIC와 상기 급전선 간에 전달되는, 전자 기기.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 급전선과 연결되어 상기 각각의 안테나 소자로 위상 가변된 신호를 전달하도록 구성된 RFIC; 및
    상기 RFIC에 연결되고, 상기 RFIC를 제어하여 상기 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 배열 안테나를 통해 빔 포밍 및 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성된 기저대역 프로세서를 포함하고,
    상기 기저대역 프로세서는,
    상기 복수의 배열 안테나 중 제1 배열 안테나와 제2 배열 안테나를 통해 서로 다른 방향에 형성된 유전체 영역으로 신호가 방사되도록 서로 다른 방향으로 빔 포밍을 수행하여, 복수의 MIMO 스트림 간 격리도를 개선하는, 전자 기기.
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US17/773,008 US11929564B2 (en) 2019-10-30 2019-10-30 Electronic device comprising 5G antenna
KR1020227001544A KR102568207B1 (ko) 2019-10-30 2019-10-30 5g 안테나를 구비하는 전자 기기
CN202010236799.XA CN112751170B (zh) 2019-10-30 2020-03-30 具备5g天线的电子设备

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023245435A1 (zh) * 2022-06-21 2023-12-28 京东方科技集团股份有限公司 天线和电子装置
WO2024122750A1 (en) * 2022-12-07 2024-06-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Antenna array element with dual polarization, antenna array including antenna array element and electronic device including antenna array

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102661303B1 (ko) * 2020-01-13 2024-04-30 엘지전자 주식회사 차량에 탑재되는 안테나 시스템
US11349204B2 (en) * 2020-09-22 2022-05-31 Apple Inc. Electronic devices having multilayer millimeter wave antennas
US11973262B2 (en) * 2021-01-18 2024-04-30 Samsung Electronics Co., Ltd Electronic device including antenna module
US11870162B2 (en) * 2021-01-22 2024-01-09 The Boeing Company High gain tightly coupled dipole antenna array
CN113472923B (zh) * 2021-06-25 2024-05-10 安徽精卓光显技术有限责任公司 一种带透明天线的手机后盖及其制备方法
CN113644400B (zh) * 2021-07-23 2024-04-12 荣耀终端有限公司 一种毫米波模组电路和终端设备
EP4170821A1 (en) * 2021-10-22 2023-04-26 Sensorview Co., Ltd. Rfic assembled antenna
CN113992556B (zh) * 2021-11-24 2023-06-20 上海创远仪器技术股份有限公司 支持5g毫米波频段的超宽带信号分析处理系统
CN114883786A (zh) * 2022-04-29 2022-08-09 中国电子科技集团公司第十四研究所 一种硅基毫米波磁电偶极子天线
CN115473042B (zh) * 2022-09-15 2023-04-14 安徽大学 一种宽带5g圆极化滤波天线

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007158555A (ja) * 2005-12-02 2007-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 無線装置
KR20110026654A (ko) * 2009-09-08 2011-03-16 한국전자통신연구원 밀리미터파 대역 패치 안테나
US20110068995A1 (en) * 2005-03-15 2011-03-24 Carles Puente Baliarda Slotted ground-plane used as a slot antenna or used for a pifa antenna
KR20190120135A (ko) * 2017-12-28 2019-10-23 삼성전기주식회사 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자기기

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002003499A1 (en) * 2000-06-30 2002-01-10 Sharp Kabushiki Kaisha Radio communication device with integrated antenna, transmitter, and receiver
KR100957852B1 (ko) * 2007-12-03 2010-05-14 블루웨이브텔(주) 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나
KR20110112632A (ko) * 2010-04-07 2011-10-13 고려대학교 산학협력단 슬롯이 구비된 영차 공진 안테나
KR101119354B1 (ko) * 2010-04-13 2012-03-07 고려대학교 산학협력단 대역폭 향상을 위한 다층 기판에 내장된 유전체 공진기 안테나
WO2015027378A1 (zh) 2013-08-26 2015-03-05 华为技术有限公司 宽带双极化阵列天线及基站
KR101766216B1 (ko) 2016-02-05 2017-08-09 한국과학기술원 인공 자기 도체를 이용한 배열 안테나
US10381750B2 (en) * 2017-08-17 2019-08-13 Lg Electronics Inc. Electronic device
WO2019198852A1 (ko) * 2018-04-09 2019-10-17 엘지전자 주식회사 어레이 안테나 및 이동 단말기
US11139588B2 (en) * 2018-04-11 2021-10-05 Apple Inc. Electronic device antenna arrays mounted against a dielectric layer
RU2688949C1 (ru) * 2018-08-24 2019-05-23 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Антенна миллиметрового диапазона и способ управления антенной
CN110048224B (zh) 2019-03-28 2021-05-11 Oppo广东移动通信有限公司 天线模组和电子设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110068995A1 (en) * 2005-03-15 2011-03-24 Carles Puente Baliarda Slotted ground-plane used as a slot antenna or used for a pifa antenna
JP2007158555A (ja) * 2005-12-02 2007-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 無線装置
KR20110026654A (ko) * 2009-09-08 2011-03-16 한국전자통신연구원 밀리미터파 대역 패치 안테나
KR20190120135A (ko) * 2017-12-28 2019-10-23 삼성전기주식회사 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자기기

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"The Fifth Generation (5G) of Wireless Communication", 5 November 2018, INTECHOPEN, ISBN: 978-1-78985-770-2, article PEDRAM KIOUMARS, KARAMIRAD MOHSEN, POUYANFAR NEGIN: "Evolution and Move toward Fifth-Generation Antenna", pages: 41 - 58, XP055931800, DOI: 10.5772/intechopen.74554 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023245435A1 (zh) * 2022-06-21 2023-12-28 京东方科技集团股份有限公司 天线和电子装置
WO2024122750A1 (en) * 2022-12-07 2024-06-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Antenna array element with dual polarization, antenna array including antenna array element and electronic device including antenna array

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