WO2021117925A1 - Electronic device comprising antenna - Google Patents

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WO2021117925A1
WO2021117925A1 PCT/KR2019/017461 KR2019017461W WO2021117925A1 WO 2021117925 A1 WO2021117925 A1 WO 2021117925A1 KR 2019017461 W KR2019017461 W KR 2019017461W WO 2021117925 A1 WO2021117925 A1 WO 2021117925A1
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WO
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stub
substrate
cone
antenna
electronic device
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Application number
PCT/KR2019/017461
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
노승정
이재우
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/335Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors at the feed, e.g. for impedance matching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device having a broadband antenna. More particularly, it relates to a communication relay device having a plurality of antennas.
  • Electronic devices may be divided into mobile/portable terminals and stationary terminals depending on whether they can be moved. Again, the electronic device can be divided into a handheld terminal and a vehicle mounted terminal according to whether the user can directly carry the electronic device.
  • the functions of electronic devices are diversifying. For example, there are functions for data and voice communication, photo and video shooting through a camera, voice recording, music file playback through a speaker system, and an image or video output to the display unit.
  • Some terminals add an electronic game play function or perform a multimedia player function.
  • recent mobile terminals can receive multicast signals that provide broadcast and visual content such as video or television programs.
  • electronic devices have diversified functions, they are implemented in the form of multimedia devices equipped with complex functions, such as, for example, taking pictures or videos, playing music or video files, and receiving games and broadcasts. have.
  • a wireless communication system using LTE communication technology has recently been commercialized for electronic devices to provide various services.
  • a wireless communication system using 5G communication technology will be commercialized in the future to provide various services.
  • some of the LTE frequency bands may be allocated to provide 5G communication services.
  • the mobile terminal may be configured to provide 5G communication services in various frequency bands. Recently, attempts have been made to provide a 5G communication service using the Sub6 band below the 6GHz band. However, in the future, it is expected that 5G communication service will be provided using millimeter wave (mmWave) band other than Sub6 band for faster data rate.
  • mmWave millimeter wave
  • a broadband antenna operating in both the LTE frequency band and the 5G Sub6 frequency band needs to be disposed in the electronic device.
  • a broadband antenna such as a cone antenna has problems in that the overall antenna size increases and weight increases.
  • a broadband antenna such as a cone antenna may be implemented in a three-dimensional structure compared to a conventional planar antenna. Therefore, there is a problem in that there is no specific arrangement structure for how to arrange the cone antenna having such a three-dimensional structure in the electronic device.
  • the present invention aims to solve the above and other problems.
  • Another object of the present invention is to provide an electronic device having a broadband antenna element operating from a low frequency band to a 5G Sub6 band.
  • Another object of the present invention is to provide a broadband antenna by optimizing the impedance matching structure of a feeding unit feeding the antenna.
  • an electronic device having an antenna includes: a cone radiator having an upper opening and a lower opening; a metal patch formed on the first substrate and spaced apart from the upper opening; a shorting pin formed to electrically connect the metal patch and the ground layer of the second substrate; and a cone antenna formed on the second substrate and including a feeding unit configured to transmit a signal through the lower opening.
  • the power feeding unit may be formed on the front surface of the second substrate, and a matching stub may be disposed on the rear surface of the second substrate.
  • the cone radiator is provided between the first substrate and the second substrate, the upper part is connected to the first substrate, the lower part is connected to the second substrate, and the cone radiator is provided with an upper opening and a lower opening can be configured to do so.
  • a transceiver circuit connected to the cone radiator through a feeding unit and controlling to radiate a signal through the cone antenna may be further included.
  • the power supply unit may include a transmission line connected to the transceiver circuit and configured to receive a signal from the transceiver circuit.
  • the feeder may further include a signal feeder having an end portion configured in a ring shape to correspond to the shape of the lower opening.
  • the matching stub may include a first stub disposed on a rear surface of the second substrate in parallel with the transmission line.
  • the matching stub may further include a second stub connected to an end of the first stub and configured to extend in a direction perpendicular to the first stub.
  • the matching stub may further include a third stub connected to a point of the first stub and configured to extend in a direction perpendicular to the first stub. Meanwhile, the third stub may be disposed parallel to the second stub.
  • the width of the first stub may be the same as the width of the transmission line. Meanwhile, the first stub may be aligned at a position corresponding to the front surface of the second substrate on which the transmission line is disposed.
  • a width of the second stub and a width of the third stub may be formed to have the same width as the width of the transmission line. Meanwhile, the length of the second stub may be longer than that of the third stub.
  • the length of the second stub may be longer than the diameter of the lower opening.
  • a dielectric region from which a ground is removed may be formed on the rear surface of the second substrate with respect to the region where the power feeding unit is disposed.
  • the dielectric region may include a first dielectric region formed to have a larger diameter than the diameter of the lower opening. Meanwhile, the dielectric region may further include a second dielectric region extending from the first dielectric region and formed as a rectangular region having a predetermined width and length.
  • the sum of the length of the first matching stub formed from the end of the second dielectric region and the length of the second matching stub may be formed as the first length.
  • a length from an end of the second matching stub to an end of the third matching stub may be formed as a second length. Meanwhile, the second length may be shorter than the first length.
  • the shorting pin may be formed as a single shorting pin vertically connected between the metal patch and the second substrate. Meanwhile, it is possible to prevent a null of the radiation pattern of the cone antenna from being generated by the single shorting pin.
  • the shorting pin may be formed of a screw having a predetermined diameter configured to vertically connect between the metal patch and the second substrate.
  • the second dielectric is formed to surround the screw corresponding to the shorting pin, and configured in a cylindrical shape with a predetermined diameter may be further included.
  • the cone antenna may include a plurality of outer ribs that form the upper opening of the cone antenna and are configured to connect the cone antenna to the first substrate. Meanwhile, the cone antenna may further include a plurality of fasteners configured to connect the outer rim and the first substrate.
  • the metal patch may be disposed on only one side to surround a partial area of the upper opening of the cone antenna. Accordingly, the size of the cone antenna including the metal patch can be minimized.
  • a communication relay device having an antenna according to another aspect of the present invention includes: a cone radiator having an upper opening and a lower opening; a metal patch formed on the first substrate and spaced apart from the upper opening; a shorting pin formed to electrically connect the metal patch and the ground layer of the second substrate; and a cone antenna module formed on the second substrate and including a feeding unit configured to transmit a signal through a lower opening.
  • the power feeding unit may be formed on the front surface of the second substrate, and a matching stub may be disposed on the rear surface of the second substrate.
  • the cone antenna module may be configured with a plurality of cone antennas disposed in the communication relay device.
  • the communication relay device may further include a transceiver circuit connected to the cone radiator through the feeding unit and controlling to radiate a signal through the cone antenna. Meanwhile, the communication relay device may further include a processor for controlling the operation of the transceiver circuit.
  • the processor may control the transceiver to perform multiple input/output (MIMO) through the plurality of cone antennas.
  • MIMO multiple input/output
  • the cone antenna module may operate in a wideband range.
  • the signal lines can be arranged around the power feeding part while maintaining the performance of the cone antenna operating from the low frequency band to the 5G Sub 6 band in the electronic device.
  • a broadband antenna having an optimal structure according to an antenna operating frequency and design conditions by disposing metal patches of various shapes around the upper opening of the cone antenna.
  • the present invention it is possible to optimize the antenna characteristics while minimizing the overall antenna size by optimizing the area where the metal patch is disposed and the number of shorting pins in the upper area of the cone antenna.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an electronic device related to the present invention.
  • FIG. 2 illustrates a configuration of a wireless communication unit of an electronic device operable in a plurality of wireless communication systems according to the present invention.
  • FIG. 3 shows an example of a configuration in which a plurality of antennas of an electronic device according to the present invention can be disposed.
  • FIG. 3a shows the detailed configuration of the 5G CPE and the electronic device according to the present invention.
  • 3B shows a detailed configuration of a 5G CPE that transmits a 5G radio signal between a 5G base station and a UE according to an embodiment.
  • FIG. 4A is a perspective view of a three-dimensional structure of a cone antenna connected to a feeding unit and a feeding unit in relation to the present invention.
  • FIG. 4B shows the structure of an electronic device including a plurality of cone antennas, a transceiver circuit, and a processor according to the present invention.
  • 5A is a side view of a cone antenna and a conceptual diagram illustrating a multi-resonance principle according to an embodiment.
  • 5B illustrates reflection coefficient characteristics of a cone antenna according to an exemplary embodiment.
  • 6A shows a radiation pattern pattern by an antenna of a communication relay device.
  • FIG. 6B shows a current distribution diagram for different antennas of the communication relay device of FIG. 6A, that is, a data device, and a principle of forming a radiation pattern according thereto.
  • 7A shows the detailed configuration of the cone radiator and the power feeding unit connected to the feeding unit.
  • FIG. 7B is a Smith chart showing impedance characteristics of the cone antenna of FIG. 7A and an equivalent circuit.
  • FIG. 8A illustrates a detailed configuration of a cone antenna combined with a feeding unit and a matching stub according to an embodiment.
  • FIG. 8B is a Smith chart showing impedance characteristics of the antenna of FIG. 8A and an equivalent circuit.
  • 8C illustrates a detailed configuration of a cone antenna combined with a power feeding unit and a matching stub according to an embodiment.
  • 9A to 9C are Smith charts and VSWR diagrams showing impedance characteristics of antennas according to different types of matching stubs and without a matching stub.
  • FIG. 10 illustrates a configuration of a communication relay device having a plurality of cone antennas according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a state diagram before assembly of each component of a communication relay device having a plurality of cone antennas according to an embodiment.
  • FIG. 12 illustrates a block diagram of a wireless communication system to which the methods proposed in the present specification can be applied.
  • Electronic devices described herein include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), navigation systems, and slate PCs.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • slate PCs slate PCs.
  • tablet PCs ultrabooks
  • wearable devices for example, watch-type terminals (smartwatch), glass-type terminals (smart glass), HMD (head mounted display), etc. may be included. have.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an electronic device related to the present invention.
  • the electronic device 100 includes a wireless communication unit 110 , an input unit 120 , a sensing unit 140 , an output unit 150 , an interface unit 160 , a memory 170 , a control unit 180 , and a power supply unit 190 . ) and the like.
  • the components shown in FIG. 1 are not essential for implementing the electronic device, and thus the electronic device described herein may have more or fewer components than those listed above.
  • the wireless communication unit 110 among the components, between the electronic device 100 and the wireless communication system, between the electronic device 100 and another electronic device 100, or the electronic device 100 and an external server It may include one or more modules that enable wireless communication between them. Also, the wireless communication unit 110 may include one or more modules for connecting the electronic device 100 to one or more networks.
  • the one or more networks may be, for example, a 4G communication network and a 5G communication network.
  • the wireless communication unit 110 may include at least one of a 4G wireless communication module 111 , a 5G wireless communication module 112 , a short-range communication module 113 , and a location information module 114 .
  • the 4G wireless communication module 111 may transmit and receive a 4G signal with a 4G base station through a 4G mobile communication network. In this case, the 4G wireless communication module 111 may transmit one or more 4G transmission signals to the 4G base station. In addition, the 4G wireless communication module 111 may receive one or more 4G reception signals from the 4G base station.
  • Up-Link (UL) Multi-Input Multi-Output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G transmission signals transmitted to the 4G base station.
  • Down-Link (DL) Multi-Input Multi-Output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G reception signals received from a 4G base station.
  • the 5G wireless communication module 112 may transmit and receive a 5G signal with a 5G base station through a 5G mobile communication network.
  • the 4G base station and the 5G base station may have a Non-Stand-Alone (NSA) structure.
  • NSA Non-Stand-Alone
  • the 4G base station and the 5G base station may be a co-located structure disposed at the same location in a cell.
  • the 5G base station may be disposed in a stand-alone (SA) structure at a location separate from the 4G base station.
  • SA stand-alone
  • the 5G wireless communication module 112 may transmit and receive a 5G signal with a 5G base station through a 5G mobile communication network. In this case, the 5G wireless communication module 112 may transmit one or more 5G transmission signals to the 5G base station. In addition, the 5G wireless communication module 112 may receive one or more 5G reception signals from the 5G base station.
  • the 5G frequency band may use the same band as the 4G frequency band, and this may be referred to as LTE re-farming.
  • the 5G frequency band the Sub6 band, which is a band of 6 GHz or less, may be used.
  • a millimeter wave (mmWave) band may be used as a 5G frequency band to perform broadband high-speed communication.
  • the electronic device 100 may perform beam forming for communication coverage expansion with a base station.
  • the 5G communication system may support a larger number of Multi-Input Multi-Output (MIMO) in order to improve transmission speed.
  • MIMO Multi-Input Multi-Output
  • UL MIMO may be performed by a plurality of 5G transmission signals transmitted to the 5G base station.
  • DL MIMO may be performed by a plurality of 5G reception signals received from a 5G base station.
  • the wireless communication unit 110 may be in a dual connectivity (DC) state with the 4G base station and the 5G base station through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 .
  • DC dual connectivity
  • the dual connection with 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 a 4G wireless communication system
  • NR is New Radio, which means a 5G wireless communication system.
  • the 4G base station and the 5G base station have a co-located structure, throughput improvement is possible through inter-CA (Carrier Aggregation). Therefore, the 4G base station and the 5G base station In the EN-DC state, the 4G reception signal and the 5G reception signal may be simultaneously received through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 .
  • inter-CA Carrier Aggregation
  • Short-range communication module 113 is for short-range communication, Bluetooth (Bluetooth), RFID (Radio Frequency Identification), infrared communication (Infrared Data Association; IrDA), UWB (Ultra Wideband), ZigBee, NFC At least one of (Near Field Communication), Wireless-Fidelity (Wi-Fi), Wi-Fi Direct, and Wireless Universal Serial Bus (USB) technologies may be used to support short-range communication.
  • the short-distance communication module 114 between the electronic device 100 and a wireless communication system, between the electronic device 100 and another electronic device 100, or the electronic device 100 through wireless area networks (Wireless Area Networks) ) and a network in which another electronic device 100 or an external server is located may support wireless communication.
  • the local area network may be a local area network (Wireless Personal Area Networks).
  • short-range communication between electronic devices may be performed using the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 .
  • short-distance communication may be performed between electronic devices using a device-to-device (D2D) method without going through a base station.
  • D2D device-to-device
  • carrier aggregation using at least one of the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113
  • 4G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 4G wireless communication module 111 and the Wi-Fi communication module 113
  • 5G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113 .
  • the location information module 114 is a module for acquiring a location (or current location) of an electronic device, and a representative example thereof includes a Global Positioning System (GPS) module or a Wireless Fidelity (WiFi) module.
  • GPS Global Positioning System
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • the electronic device may acquire the location of the electronic device by using a signal transmitted from a GPS satellite.
  • the location of the electronic device may be acquired based on information of the Wi-Fi module and a wireless access point (AP) that transmits or receives a wireless signal.
  • AP wireless access point
  • the location information module 114 may perform any function of the other modules of the wireless communication unit 110 to obtain data on the location of the electronic device as a substitute or additionally.
  • the location information module 114 is a module used to obtain the location (or current location) of the electronic device, and is not limited to a module that directly calculates or obtains the location of the electronic device.
  • the electronic device utilizes the 5G wireless communication module 112
  • the 5G base station of the millimeter wave (mmWave) band is deployed in a small cell having a narrow coverage, it is advantageous to obtain the location of the electronic device.
  • the input unit 120 includes a camera 121 or an image input unit for inputting an image signal, a microphone 122 or an audio input unit for inputting an audio signal, and a user input unit 123 for receiving information from a user, for example, , a touch key, a push key, etc.).
  • the voice data or image data collected by the input unit 120 may be analyzed and processed as a user's control command.
  • the sensing unit 140 may include one or more sensors for sensing at least one of information in the electronic device, surrounding environment information surrounding the electronic device, and user information.
  • the sensing unit 140 may include a proximity sensor 141, an illumination sensor 142, an illumination sensor, a touch sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, and gravity.
  • G-sensor gyroscope sensor
  • motion sensor RGB sensor
  • infrared sensor IR sensor: infrared sensor
  • fingerprint sensor fingerprint sensor
  • ultrasonic sensor ultrasonic sensor
  • optical sensors eg, cameras (see 121)
  • microphones see 122
  • battery gauges environmental sensors (eg, barometers, hygrometers, thermometers, radiation detection sensors, It may include at least one of a thermal sensor, a gas sensor, etc.) and a chemical sensor (eg, an electronic nose, a healthcare sensor, a biometric sensor, etc.).
  • the electronic device disclosed in the present specification may combine and utilize information sensed by at least two or more of these sensors.
  • the output unit 150 is for generating an output related to visual, auditory or tactile sense, and includes at least one of a display unit 151 , a sound output unit 152 , a haptip module 153 , and an optical output unit 154 . can do.
  • the display unit 151 may implement a touch screen by forming a layer structure with the touch sensor or being formed integrally with the touch sensor. Such a touch screen may function as the user input unit 123 providing an input interface between the electronic device 100 and the user, and may provide an output interface between the electronic device 100 and the user.
  • the interface unit 160 serves as a passage with various types of external devices connected to the electronic device 100 .
  • This interface unit 160 a wired / wireless headset port (port), an external charger port (port), a wired / wireless data port (port), a memory card (memory card) port, for connecting a device equipped with an identification module It may include at least one of a port, an audio input/output (I/O) port, a video input/output (I/O) port, and an earphone port.
  • the electronic device 100 may perform appropriate control related to the connected external device.
  • the memory 170 stores data supporting various functions of the electronic device 100 .
  • the memory 170 may store a plurality of application programs (or applications) driven in the electronic device 100 , data for operation of the electronic device 100 , and commands. At least some of these application programs may be downloaded from an external server through wireless communication. In addition, at least some of these application programs may exist on the electronic device 100 from the time of shipment for basic functions (eg, incoming calls, outgoing functions, message reception, and outgoing functions) of the electronic device 100 . Meanwhile, the application program may be stored in the memory 170 , installed on the electronic device 100 , and driven to perform an operation (or function) of the electronic device by the controller 180 .
  • the controller 180 In addition to the operation related to the application program, the controller 180 generally controls the overall operation of the electronic device 100 .
  • the controller 180 may provide or process appropriate information or functions to the user by processing signals, data, information, etc. input or output through the above-described components or by driving an application program stored in the memory 170 .
  • controller 180 may control at least some of the components discussed with reference to FIG. 1 in order to drive an application program stored in the memory 170 . Furthermore, in order to drive the application program, the controller 180 may operate at least two or more of the components included in the electronic device 100 in combination with each other.
  • the power supply unit 190 receives external power and internal power under the control of the control unit 180 to supply power to each component included in the electronic device 100 .
  • the power supply 190 includes a battery, and the battery may be a built-in battery or a replaceable battery.
  • At least some of the respective components may operate in cooperation with each other to implement an operation, control, or control method of an electronic device according to various embodiments described below. Also, the operation, control, or control method of the electronic device may be implemented on the electronic device by driving at least one application program stored in the memory 170 .
  • the electronic device includes a first power amplifier 210 , a second power amplifier 220 , and an RFIC 250 .
  • the electronic device may further include a modem 400 and an application processor (AP) 450 .
  • the modem 400 and the application processor AP 450 may be physically implemented on a single chip, and may be implemented in a logically and functionally separated form.
  • the present invention is not limited thereto and may be implemented in the form of physically separated chips depending on the application.
  • the electronic device includes a plurality of low noise amplifiers (LNAs) 310 to 340 in the receiver.
  • LNAs low noise amplifiers
  • the first power amplifier 210 , the second power amplifier 220 , the controller 250 , and the plurality of low-noise amplifiers 310 to 340 are all operable in the first communication system and the second communication system.
  • the first communication system and the second communication system may be a 4G communication system and a 5G communication system, respectively.
  • the RFIC 250 may be configured as a 4G/5G integrated type, but is not limited thereto and may be configured as a 4G/5G separate type according to an application.
  • the RFIC 250 is configured as a 4G/5G integrated type, it is advantageous in terms of synchronization between 4G/5G circuits, as well as the advantage that control signaling by the modem 400 can be simplified.
  • 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 difference between the 5G band and the 4G band is large, 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.
  • the RFIC 250 when the RFIC 250 is configured as a 4G/5G separate type, there is an advantage that RF characteristics can be optimized for each of the 4G band and the 5G band.
  • the RFIC 250 is configured as a 4G/5G separate type, the 4G RFIC and the 5G RFIC are logically and functionally separated, and it is also possible to be physically implemented on a single chip.
  • the application processor (AP) 450 is configured to control the operation of each component of the electronic device. Specifically, the application processor (AP) 450 may control the operation of each component of the electronic device through the modem 400 .
  • the modem 400 may be controlled through a power management IC (PMIC) for low power operation of the electronic device. Accordingly, the modem 400 may operate the power circuits of the transmitter and the receiver in the low power mode through the RFIC 250 .
  • PMIC power management IC
  • the application processor (AP) 450 may control the RFIC 250 through the modem 400 as follows. For example, if the electronic device is in an idle mode, at least one of the first and second power amplifiers 110 and 120 operates in a low power mode or is turned off via RFIC through the modem 400 . 250 can be controlled.
  • the application processor (AP) 450 may control the modem 400 to provide wireless communication capable of low power communication.
  • the application processor (AP) 450 may control the modem 400 to enable wireless communication with the lowest power.
  • the application processor (AP) 450 may control the modem 400 and the RFIC 250 to perform short-range communication using only the short-range communication module 113 even at sacrificing throughput.
  • the modem 400 may be controlled to select an optimal wireless interface.
  • the application processor (AP) 450 may control the modem 400 to receive through both the 4G base station and the 5G base station according to the remaining battery level and available radio resource information.
  • the application processor (AP) 450 may receive the remaining battery level information from the PMIC and the available radio resource information from the modem 400 . Accordingly, if the remaining battery level and available radio resources are sufficient, the application processor (AP) 450 may control the modem 400 and the RFIC 250 to receive through both the 4G base station and the 5G base station.
  • the multi-transceiving system of FIG. 2 may integrate a transmitter and a receiver of each radio system into one transceiver. Accordingly, there is an advantage that a circuit part integrating two types of system signals in the RF front-end can be removed.
  • the front-end components can be controlled by the integrated transceiver, the front-end components can be more efficiently integrated than when the transmission/reception system is separated for each communication system.
  • the multi-transmission/reception system as shown in FIG. 2 has the advantage that it is possible to control other communication systems as necessary, and thus system delay can be minimized, so that efficient resource allocation is possible.
  • the first power amplifier 210 and the second power amplifier 220 may operate in at least one of the first and second communication systems.
  • the first and second power amplifiers 220 may operate in both the first and second communication systems.
  • one of the first and second power amplifiers 210 and 220 operates in the 4G band, and the other operates in the millimeter wave band. have.
  • 4x4 MIMO can be implemented using four antennas as shown in FIG. 2 .
  • 4x4 DL MIMO may be performed through the downlink (DL).
  • the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in both the 4G band and the 5G band.
  • the 5G band is a millimeter wave (mmWave) band
  • the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in any one of the 4G band and the 5G band.
  • each of a plurality of separate antennas may be configured as an array antenna in the millimeter wave band.
  • 2x2 MIMO implementation is possible using two antennas connected to the first power amplifier 210 and the second power amplifier 220 among the four antennas.
  • 2x2 UL MIMO (2 Tx) may be performed through the uplink (UL).
  • the 5G communication system is implemented as 1 Tx
  • only one of the first and second power amplifiers 210 and 220 may operate in the 5G band.
  • an additional power amplifier operating in the 5G band may be further provided.
  • a transmission signal may be branched in each of one or two transmission paths, and the branched transmission signal may be connected to a plurality of antennas.
  • a switch-type splitter or a power divider is built inside the RFIC corresponding to the RFIC 250, there is no need for a separate component to be disposed outside, thereby improving component mountability.
  • SPDT single pole double throw
  • the electronic device capable of operating in a plurality of wireless communication systems according to the present invention may further include a duplexer 231 , a filter 232 , and a switch 233 .
  • the duplexer 231 is configured to mutually separate signals of a transmission band and a reception band. At this time, the signals of the transmission band transmitted through the first and second power amplifiers 210 and 220 are applied to the antennas ANT1 and ANT4 through the first output port of the duplexer 231 . On the other hand, signals of the reception band received through the antennas ANT1 and ANT4 are received by the low noise amplifiers 310 and 340 through the second output port of the duplexer 231 .
  • the filter 232 may be configured to pass a signal of a transmission band or a reception band and block a signal of the remaining band.
  • the filter 232 may include a transmit filter connected to a first output port of the duplexer 231 and a receive filter connected to a second output port of the duplexer 231 .
  • the filter 232 may be configured to pass only a signal of a transmission band or only a signal of a reception band according to the control signal.
  • the switch 233 is configured to transmit either only a transmit signal or a receive signal.
  • the switch 233 may be configured in a single pole double throw (SPDT) type to separate a transmission signal and a reception signal in a time division multiplexing (TDD) method.
  • the transmission signal and the reception signal are signals of the same frequency band, and accordingly, the duplexer 231 may be implemented in the form of a circulator.
  • the switch 233 is also applicable to a frequency division multiplexing (FDD: Time Division Duplex) scheme.
  • FDD Fre Division Duplex
  • the switch 233 may be configured in a double pole double throw (DPDT) type to connect or block a transmission signal and a reception signal, respectively.
  • DPDT double pole double throw
  • the electronic device may further include a modem 400 corresponding to a control unit.
  • the RFIC 250 and the modem 400 may be referred to as a first controller (or first processor) and a second controller (second processor), respectively.
  • the RFIC 250 and the modem 400 may be implemented as physically separate circuits.
  • the RFIC 250 and the modem 400 may be physically or logically divided into one circuit.
  • the modem 400 may control and process signals for transmission and reception of signals through different communication systems through the RFIC 250 .
  • the modem 400 may be obtained through control information received from the 4G base station and/or the 5G base station.
  • the control information may be received through a physical downlink control channel (PDCCH), but is not limited thereto.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the modem 400 may control the RFIC 250 to transmit and/or receive signals through the first communication system and/or the second communication system in a specific time and frequency resource. Accordingly, the RFIC 250 may control transmission circuits including the first and second power amplifiers 210 and 220 to transmit a 4G signal or a 5G signal in a specific time period. In addition, the RFIC 250 may control receiving circuits including the first to fourth low-noise amplifiers 310 to 340 to receive a 4G signal or a 5G signal in a specific time period.
  • the 5G frequency band may include a Sub6 band and/or an LTE frequency band higher than the LTE frequency band.
  • a broadband antenna needs to be provided to the electronic device.
  • the present invention provides a broadband antenna (eg, cone antenna) capable of operating from a low frequency band to about 5 GHz band.
  • Figure 3a shows the detailed configuration of the 5G CPE and the electronic device according to the present invention.
  • FIG. 3B shows a detailed configuration of a 5G CPE that transmits a 5G radio signal between a 5G base station and a UE according to an embodiment.
  • the 5G communication system is configurable to include a 4G base station 600 and a 5G base station 700 .
  • the 5G CPE 500 may receive a 5G radio signal from the 5G base station 700 and relay it to the electronic device 100 .
  • the 5G CPE 500 may receive a 5G radio signal from the electronic device 100 and transmit it to the 5G base station 700 .
  • the 5G CPE 500 may maintain a dual connectivity state (EN-DC) with the 4G base station 600 and the 5G base station 700 .
  • the 5G CPE 500 may transmit some control information to both the 4G base station 600 and the 5G base station 700 .
  • the transceiver 110 corresponding to the wireless communication unit includes a 5G wireless communication module and a short-range communication module.
  • the 5G wireless communication module and the short-range communication module correspond to the transceiver 110 and the second transceiver, respectively.
  • the transceiver 110 is configured to transmit and receive a radio signal.
  • the controller 180 is connected to the transceiver 110 and is configured to transmit and receive 5G radio signals to and from the base station through the 5G communication relay device 500 .
  • the 5G communication relay device 500 operates in a test mode and cell search is initiated, the 5G radio signal is not transmitted through the transceiver 110 .
  • the controller 180 transmits user data and control data to the 5G communication relay device 500 so as not to transmit the user data and control data to the transceiver unit ( 110) can be controlled.
  • the 5G base station 700 does not allocate time and frequency resources for transmitting user data and control data to the electronic device 100 and the 5G CPE 500 .
  • the 5G base station 700 sends a first radio resource to the electronic device 100 and 5G to transmit control data for NR measurement and NR measurement report in the RRC-connected state. It can be assigned to the CPE (500).
  • the 5G base station 700 may allocate the second radio resource to the electronic device 100 and the 5G CPE 500 to transmit user data when the PDN (Packet Data Network) attach is completed. .
  • PDN Packet Data Network
  • the controller 180 may transmit a Tx restriction signaling to the 5G communication relay device 500 .
  • the 5G communication relay device 500 may perform a TX disable process.
  • the controller 180 may control the transceiver 110 to transmit the transmission restriction signaling for restricting transmission of user data and control data to the 5G communication relay device 500 .
  • the transmission restriction signaling may be transmitted to the 5G communication relay device 500 through a second air interface different from the 5G air interface.
  • the second wireless interface may be the aforementioned short-range wireless communication interface, for example, a Bluetooth, Wi-Fi interface, or the like.
  • the controller 180 may transmit the transmission restriction signaling to the 5G communication relay device 500 so as not to transmit the control data.
  • the transmission restriction signaling is a message for restricting transmission of control data until RRC connection and measurement report.
  • the controller 180 may transmit the second transmission restriction signaling to the 5G communication relay device 500 so as not to transmit user data.
  • the second transmission restriction signaling is a message for restricting transmission of control data until the end of the test mode.
  • the transceiver 520 is configured to transmit and receive a radio signal. Specifically, the transceiver 520 is configured to transmit and receive a 5G NR signal, and may transmit and receive a 4G LTE signal.
  • the 5G wireless communication module for transmitting and receiving the 5G NR signal and the 4G wireless communication module for transmitting and receiving the 4G LTE signal may be implemented in one physical chip or in a separate chip.
  • the second transceiver 530 is configured to perform short-range communication with the electronic device 100 . Specifically, the second transceiver 530 may perform short-distance communication with the paired electronic device 100 by performing a pairing process for short-distance communication with the neighboring electronic device 100 .
  • the controller (processor) 510 is connected to the transceiver 520 and is configured to provide a wireless signal received from the base station to the electronic device 100 . According to the present invention, the controller (processor) 510 can control the radio signal not to be transmitted through the transceiver 520 when a cell search is initiated in the test mode. have.
  • the display unit 540 may be configured to display the 5G NR signal quality and status received from the base station.
  • the display unit 540 may display information guiding a user or an installer who installs the 5G CPE to arrange the 5G CPE at an optimal position and angle.
  • the 5G base station 700 is a 5G communication relay device, that is, when the 5G CEP 500 operates in a test mode and cell search is initiated, the 5G CEP 500 is the user It is possible to control not to transmit a signal, including data and control data.
  • the 5G base station 700 when cell search is initiated, the 5G base station 700 does not allocate time and frequency resources for transmitting user data and control data to the electronic device 100 and the 5G CPE 500 . However, the 5G base station 700 sends a first radio resource to the electronic device 100 and 5G to transmit control data for NR measurement and NR measurement report in the RRC-connected state. It can be assigned to the CPE (500). On the other hand, the 5G base station 700 may allocate the second radio resource to the electronic device 100 and the 5G CPE 500 to transmit user data when the PDN (Packet Data Network) attach is completed. .
  • PDN Packet Data Network
  • the transceiver 520 is configured to transmit and receive a radio signal. Specifically, the transceiver 520 is configured to transmit and receive a 5G NR signal, and may transmit and receive a 4G LTE signal.
  • the 5G wireless communication module for transmitting and receiving the 5G NR signal and the 4G wireless communication module for transmitting and receiving the 4G LTE signal may be implemented in one physical chip or in a separate chip.
  • the second transceiver 530 is configured to perform short-range communication with the electronic device 100 . Specifically, the second transceiver 530 may perform short-distance communication with the paired electronic device 100 by performing a pairing process for short-distance communication with the neighboring electronic device 100 .
  • the controller (processor) 510 is connected to the transceiver 520 and is configured to provide a wireless signal received from the base station to the electronic device 100 . According to the present invention, the controller (processor) 510 can control the radio signal not to be transmitted through the transceiver 520 when a cell search is initiated in the test mode. have.
  • the display unit 540 may be configured to display the 5G NR signal quality and status received from the base station.
  • the display unit 540 may display information guiding a user or an installer who installs the 5G CPE to arrange the 5G CPE at an optimal position and angle.
  • the 5G base station 700 is a 5G communication relay device, that is, when the 5G CEP 500 operates in a test mode and cell search is initiated, the 5G CEP 500 is the user It is possible to control not to transmit a signal, including data and control data.
  • the 5G base station 700 when cell search is initiated, the 5G base station 700 does not allocate time and frequency resources for transmitting user data and control data to the electronic device 100 and the 5G CPE 500 . However, the 5G base station 700 sends a first radio resource to the electronic device 100 and 5G to transmit control data for NR measurement and NR measurement report in the RRC-connected state. It can be assigned to the CPE (500). On the other hand, the 5G base station 700 may allocate the second radio resource to the electronic device 100 and the 5G CPE 500 to transmit user data when the PDN (Packet Data Network) attach is completed. .
  • PDN Packet Data Network
  • FIG. 3B shows a detailed configuration of a 5G CPE that transmits a 5G radio signal between a 5G base station and a UE according to an embodiment.
  • the 5G CPE 500 includes a reception antenna (RX ANT), a transmission antenna (TX ANT), a control unit 510 , and a transmission/reception unit 520 .
  • the 5G CPE 500 may amplify and process the 5G radio signal received from the 5G base station 700 through the reception antenna (RX ANT) through the transceiver 520 .
  • the 5G CPE 500 may transmit the amplified and processed 5G radio signal to the first UE 100a and the second UE 100b through a transmit antenna (TX ANT).
  • TX ANT transmit antenna
  • the receiving antenna RX ANT and the transmitting antenna TX ANT may share an antenna element.
  • the reception antenna RX ANT includes a plurality of antennas ANT1 to ANT4 , and may simultaneously receive a plurality of signals from the 5G base station 700 in the same band. Accordingly, the 5G CPE 500 may perform DL-MIMO of up to 4 RX.
  • the reception antenna (RX ANT) receives a plurality of signals from a plurality of terminals including the first UE 100a and the second UE 100b and simultaneously transmits a plurality of signals to the 5G base station 700 in the same band.
  • the 5G CPE 500 may perform UL-MIMO of up to 4 TX.
  • the transmitting antenna TX ANT may also include a plurality of antennas ANT1 to ANT4 , and may simultaneously transmit a plurality of signals to the plurality of terminals 100a and 100b in the same band.
  • the transmit antenna (TX ANT) receives a plurality of signals from a plurality of terminals including the first UE 100a and the second UE 100b and simultaneously transmits a plurality of signals to the 5G base station 700 in the same band.
  • the 5G CPE 500 does not have to have both a receive antenna (RX ANT) and a transmit antenna (TX ANT).
  • the 5G CPE 500 may include only a reception antenna (RX ANT), and a separate independent communication relay device may include a transmission antenna (TX ANT).
  • an electronic device having a plurality of antennas that is, a communication relay device
  • an electronic device having a cone antenna according to the present invention will be described below.
  • FIG. 4A is a perspective view of a three-dimensional structure of a cone antenna connected to a feeding unit and a feeding unit in relation to the present invention.
  • FIG. 4B shows the structure of an electronic device including a plurality of cone antennas, a transceiver circuit, and a processor according to the present invention.
  • an electronic device having an antenna according to the present invention includes a cone antenna 1100 .
  • the cone antenna 1100 is configurable to include a metal patch 1101 , a cone radiator 1100R shorting pin 1102 , and a power supply unit 1105 .
  • the ground layer GND corresponding to the power feeding unit 1105 may be removed from the rear surface of the second substrate S2 on which the power feeding unit 1105 feeding the cone radiator 1100R is disposed. Accordingly, as the ground layer GND corresponding to the power supply unit 1105 is removed, a ground characteristic for the signal line in the second substrate S2 or another substrate coupled to the second substrate S2 may be reduced.
  • the cone antenna 1100 includes a first substrate S1 corresponding to an upper substrate, a second substrate S2 corresponding to a lower substrate, and a cone radiator ( 1100R) is configurable.
  • the cone antenna 1100 may be configured to further include a metal patch 1101 , a shorting pin 1102 , and a power supply unit 1105 .
  • the cone antenna 1100 is configurable to further include an outer rim 1103 and a fastener 1104 to be fixed to the first substrate S1 through the outer rim 1103 .
  • the cone antenna 1100 is configurable to further include a fastener 1107 for fastening the non-metal supporter 1106 and the feeding unit 1105 .
  • the fasteners 1104 and 1107 may be implemented as fasteners such as screws having a predetermined diameter.
  • the second substrate S2 may be spaced apart from the first substrate S1 by a predetermined interval, and may include a ground layer GND.
  • the cone radiator 1100R may be disposed between the first substrate S1 and the second substrate S2 . Specifically, the cone radiator 1100R may vertically connect the first substrate S1 and the second substrate S2 to the first substrate S1 and the second substrate S2 .
  • the cone radiator 1100R has an upper portion connected to the first substrate S1 , and a lower portion connected to the second substrate S2 , and may be configured to have an upper aperture on the upper portion.
  • the metal patch 1101 may be formed on the first substrate S1 and spaced apart from the upper opening.
  • the metal patch 1101 may be formed as a circular patch having an outer side shape of a circular shape.
  • the shape of the metal patch 1101 is not limited thereto, and may be formed as a rectangular patch having a rectangular outer shape.
  • the inner side shape of the metal patch 1101 may be formed in a circular shape to correspond to the shape of the outline of the upper opening regardless of the outer shape of the metal patch 1101 .
  • a signal radiated from the cone radiator 1100R may be coupled through the inside of the metal patch 1101 .
  • the metal patch 1101 may be disposed on only one side to surround a partial area of the upper opening of the cone antenna 1100 . Accordingly, the overall size of the cone antenna 1100 including the metal patch 1101 may be minimized.
  • the shape and arrangement of the metal patch 1101 is not limited to a circular patch disposed only on one side of the upper opening. Accordingly, the metal patch 1101 may be implemented as a square patch disposed on one side, a circular patch disposed on both sides, or a square patch disposed on both sides. The shape and arrangement of the metal patch 1101 will be described in detail below.
  • the power feeding unit 1105 is formed on the second substrate S2 and configured to transmit a signal through a lower aperture.
  • the power feeding unit 1105 may have an end portion having a ring shape to correspond to the shape of the lower opening.
  • a shorting pin 1102 is formed to electrically connect the metal patch 1101 and the ground layer GND of the second substrate S2 .
  • the shorting pin 1102 may be implemented in a structure in which a fastener such as a screw having a predetermined diameter is inserted into a structure such as a dielectric.
  • the cone antennas need to be implemented with a small size.
  • the cone antenna structure according to the present invention may be referred to as “Cone with shorting pin” or “Cone with shorting supporter”.
  • the number of shorting pins or shorting supporters may be one or two.
  • the number of shorting pins or shorting supports is not limited thereto and can be changed according to applications.
  • one or two shorting pins or shorting supports may be implemented to reduce the size of the antenna.
  • a shorting pin 1102 may be formed as a single shorting pin between the metal patch 1101 and the second substrate S2 .
  • a single shorting pin 1102 it is possible to prevent a null (null) of the radiation pattern of the cone antenna from being generated.
  • a typical cone antenna has a problem in that a null of a radiation pattern is generated in a boresight in an elevation angle direction, so that reception performance is deteriorated.
  • the null of the radiation pattern in the boresight in the elevation direction can be removed. Accordingly, the present invention has an advantage that reception performance can be improved in almost all directions.
  • the cone antenna with one shorting pin forms the current path of the feeding part 1105 - the cone radiator 1100R - the metal patch 1101 - the shorting pin 1102 - the ground layer GND.
  • the radiation pattern at the bore site in the elevation direction is null ( null) can be prevented.
  • the shorting pin 1102 may be formed of a screw having a predetermined diameter configured to vertically connect between the metal patch 1101 and the second substrate S2 .
  • the height of the shorting pin 1102 may be set to 2 mm and the diameter to 1.5 mm.
  • the height and diameter of the shorting pin 1102 are not limited thereto and may be changed according to the application.
  • a second dielectric 1102a may be further included. That is, the second dielectric 1102a is formed to surround the screw corresponding to the shorting pin 1102 and has a cylindrical shape with a predetermined diameter.
  • the cone antenna according to the present invention in order to mechanically fix the cone radiator 1100R, the first substrate S1 and the second substrate S2, at least one non-metal supporter (non-metal supporter, 1106). ) may be further included.
  • the non-metallic support 1106 is configured to vertically connect the first substrate S1 and the second substrate S2 to support the first substrate S1 and the second substrate S2 .
  • the non-metallic support 1106 is not metal and is not electrically connected to the metal patch 1101 , it does not affect the electrical characteristics of the cone antenna 1100 .
  • the non-metal support 1106 connects and supports the first and second substrates S1 and S2 in a vertical manner so as to support the upper left, upper right, and lower left sides of the first and second substrates S1 and S2. and may be disposed in the lower right.
  • the present invention is not limited thereto, and various structures capable of supporting the first substrate S1 and the second substrate S2 may be changed according to application.
  • the plurality of outer rims 1103 form an upper opening of the cone radiator 1100R and are configured to connect the cone antenna to the first substrate S1 .
  • the outer rim 1103 may be integrally formed with the cone radiator 1100R, and may be connected to the first substrate S1 through the fastener 1104 .
  • the plurality of fasteners 1104 is configured to connect the outer rim 1103 and the first substrate S1.
  • the outer rim 1103 and the fastener 1104 may be implemented as two outer rims on opposing points of the cone radiator 1100R.
  • the number of the outer rim 1103 and the fastener 1104 is not limited thereto, and may be implemented with three or more outer rims depending on the application.
  • the fastener 1104 may be configured to be connected to the second substrate S2 through the inside of the end (ie, a ring shape) of the power feeding unit 1105 . Accordingly, the second substrate S2 on which the power feeding part 1105 is formed and the cone radiator 1100R may be fixed through the fastener 1107 . Accordingly, the fastener 1107 serves to fix the cone radiator 1100R to the second substrate S2 as well as a role of a power feeder that transmits a signal to the cone radiator 1100R.
  • the antenna layer may be the first substrate S1 corresponding to the upper substrate.
  • the transceiver circuit layer may be the second substrate S2 and/or the third substrate corresponding to the lower substrate.
  • the third substrate may be disposed under the second substrate S2 .
  • the transceiver circuit 1250 may be connected to the cone radiator 1100R through the feeding unit 1105 , and may control to radiate a signal through the cone antenna 1100 .
  • the transceiver circuit 1250 may control the operation of the transmitter or receiver circuit connected to the cone antenna 1100 .
  • the transceiver circuit 1250 may control the output power of a power amplifier (PA) of the transmitter.
  • the transceiver circuit 1250 may adjust the gain of a low noise amplifier (LNA) of the receiver.
  • PA power amplifier
  • LNA low noise amplifier
  • the transceiver circuit 1250 when the transceiver circuit 1250 is disposed on the second substrate S2 , the length of the connection with the power supply unit 1105 may be reduced.
  • the transceiver circuit 1250 when the transceiver circuit 1250 is disposed on the third substrate, it is advantageous in terms of mounting space, and when a plurality of cone antennas 1100 are disposed, interference with the cone antenna 1100 can be reduced.
  • the transceiver circuit 1250 may be connected to the cone radiator 1100R through the feeding unit 1105 , and may control to radiate a signal through the cone antenna 1100 .
  • the transceiver circuit 1250 may include a power amplifier 210 and a low-noise amplifier 310 at the front end as shown in FIG. 2 . Accordingly, the transceiver circuit 1250 may control the power amplifier 210 to radiate the signal amplified through the power amplifier 210 through the cone antenna 1100 . Also, the transceiver circuit 1250 may control the low noise amplifier 310 to amplify the signal received from the cone antenna 1100 through the low noise amplifier 310 . In addition, the transceiver circuit 1250 may control elements inside the transceiver circuit 1250 to transmit and/or receive a signal through the cone antenna 1100 .
  • the transceiver circuit 1250 may control a signal to be transmitted and/or received through at least one of the plurality of cone antennas.
  • a case in which the transceiver circuit 1250 transmits or receives a signal through only one cone antenna may be referred to as 1 Tx or 1 Rx, respectively.
  • a case in which the transceiver circuit 1250 transmits or receives a signal through two or more cone antennas may be referred to as n Tx or n Rx depending on the number of antennas.
  • a case in which the transceiver circuit 1250 transmits or receives a signal through two cone antennas may be referred to as 2 Tx or 2 Rx.
  • the transceiver circuit 1250 transmits or receives the first and second signals having the same data through two cone antennas it may be referred to as 1 Tx or 2 Rx.
  • a case in which the transceiver circuit 1250 transmits or receives the first and second signals having the same data through the two cone antennas as described above may be referred to as a diversity mode.
  • the electronic device having the cone antenna 1100 may be implemented as an antenna system including a plurality of cone antennas.
  • FIG. 4B shows the structure of an electronic device including a plurality of cone antennas, a transceiver circuit, and a processor according to the present invention.
  • the electronic device may include four cone antennas, that is, a first cone antenna 1100-1 to a fourth cone antenna 1100-4.
  • the number of cone antennas can be changed to various numbers according to applications.
  • the first cone antenna 1100-1 to the fourth cone antenna 1100-4 may be implemented in the same shape for the same antenna performance.
  • the first cone antenna 1100-1 to the fourth cone antenna 1100-4 may be implemented in different shapes for optimal antenna performance and an optimal arrangement structure.
  • the electronic device may be implemented in a communication relay apparatus, a small cell base station, or a base station in addition to a user terminal (UE).
  • the communication relay device may be a Customer Premises Equipment (CPE) capable of providing 5G communication services indoors.
  • CPE Customer Premises Equipment
  • the antenna system disposed in the electronic device includes a plurality of cone antennas, for example, a first cone antenna 1100-1 to a fourth cone antenna 1100-4.
  • a first cone antenna 1100-1 to a fourth cone antenna 1100-4 may be implemented with a plurality of cone antennas disposed on the upper left, upper right, lower left, and lower right of the antenna system, that is, the first to fourth cone antennas 1100-1 to 1100-4.
  • the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 may include metal patches 1101-1 and 1101-2, a cone radiator 1100R, and a power supply unit 1105.
  • the antenna system may further include a transceiver circuit 1250 .
  • the antenna system may further include a processor 1400 .
  • the processor 1400 may be a baseband processor configured to control the transceiver circuit 1250 .
  • the transceiver circuit 1250 is respectively connected to the cone radiator 1100R through the power supply unit 1105 . Also, the transceiver circuit 1250 may control the first signal of the first frequency band to be radiated through the cone antenna 1110 . Also, the transceiver circuit 1250 may control to radiate a second signal of a second frequency band lower than the first frequency band through the cone antenna 1110 .
  • the processor 1400 may control the transceiver 1250 to perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4.
  • MIMO multiple input/output
  • the processor 1400 transmits/receives unit 1250 to perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4. ) to control
  • MIMO multiple input/output
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to operate in the first frequency band.
  • the processor 1400 may inactivate some components of the transceiver circuit 1250 operating in the second frequency band.
  • the processor 1400 transmits/receives to perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4. control unit 1250 .
  • MIMO multiple input/output
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to operate in the second frequency band.
  • the processor 1400 may inactivate some components of the transceiver circuit 1250 operating in the first frequency band.
  • the processor 1400 may use only one cone antenna. To this end, the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to perform carrier aggregation (CA) on the first signal and the second signal received through one cone antenna. Accordingly, the processor 1400 may simultaneously acquire both the first and second information included in the first and second signals, respectively.
  • CA carrier aggregation
  • the cone antenna according to the present invention may be configured to operate in both the middle band (MB) and the high band (HB).
  • the cone antenna may be configured to operate in all of the low band (LB), middle band (MB) and high band (HB).
  • LB low band
  • MB middle band
  • HB high band
  • the volume of the cone radiator may increase and impedance matching characteristics may deteriorate in the high band HB.
  • FIG. 5A is a side view of a cone antenna and a conceptual diagram illustrating a multi-resonance principle according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5B shows reflection coefficient characteristics of a cone antenna according to an exemplary embodiment.
  • the low band LB may be considered to include 650 MHz to 900 MHz or 600 MHz to 960 MHz.
  • the low band LB is not limited thereto and may be changed according to applications.
  • the middle band (MB) may be regarded as a frequency band starting from 1400 MHz, but is not limited thereto and may be changed according to applications.
  • the high band (HB) is a band higher than the middle band (MB) and may be considered as a frequency band starting from 2500 MHz or 3500 MHz, but is not limited thereto and may be changed according to an application.
  • the first path including the cone radiator 1100R, the metal patch 1101 and the shorting pin 1102 resonates at a first frequency f1 corresponding to the low band LB. This can happen. Meanwhile, resonance may occur at the second frequency f2 corresponding to the middle band MB by the second path including the cone radiator 1100R and the fastener 1104 fastened through the outer rim. Also, resonance may occur at the third frequency f3 corresponding to the high band HB by the third path by the cone radiator 1100R.
  • the cone antenna 1000 operates as a multi-band antenna resonating in both the middle band MB and the high band HB. Specifically, it can be seen that the cone antenna 1000 operates in a wide band from about 1.2 GHz to about 4.3 GHz.
  • FIG. 6A shows a radiation pattern pattern by an antenna of a communication relay device.
  • FIG. 6a (a) shows a radiation pattern by a dipole or monopole type antenna provided in a communication relay device in relation to the present invention.
  • FIG. 6a(b) shows a radiation pattern by an antenna provided in a communication relay device according to an example.
  • FIG. 6B shows a current distribution diagram for different antennas of the communication relay device of FIG. 6A, that is, a data device, and a principle of forming a radiation pattern according thereto.
  • the cone antenna of the structure as shown in Figs. 4a and 4b it has the same or better performance as the external communication repeater based on the Hemisphere and has a design merit differentiated by the small height characteristic.
  • the antenna size supporting LTE + Sub 6GHz requires a height of at least 140 mm or more due to the antenna size.
  • the data device including the cone antenna has a low profile structure to have a size of about 40 mm and a height of about 16 mm.
  • a monopole or dipole antenna generates a surface current in a surrounding area by a current on the surface of the antenna.
  • the monopole or dipole antenna is formed substantially perpendicular to the data device surface.
  • a data device with a monopole or dipole antenna would have a height of about 140 mm.
  • the radiation pattern is mainly formed in the horizontal direction in the data device according to the surface current formed around the direction perpendicular to the surface of the data device. Accordingly, communication performance may be deteriorated at a position greater than or equal to the height at which the data device is disposed.
  • a current is generated along the surface of the cone antenna and the circuit board disposed parallel to the data device. Therefore, a surface current is generated by the electric field generated along the surface of the circuit board and the cone antenna. Further, the radiation pattern is mainly formed in a direction substantially perpendicular to the surface current. Accordingly, communication performance may be improved at a position at an angle greater than or equal to the height at which the data device is disposed.
  • FIG. 7A shows the detailed configuration of the cone radiator and the power feeding unit connected to the feeding unit.
  • FIG. 7B shows a Smith chart showing impedance characteristics of the cone antenna of FIG. 7A and an equivalent circuit.
  • FIG. 8A shows a detailed configuration of a cone antenna combined with a power feeding unit and a matching stub according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 8B shows a Smith chart showing impedance characteristics of the antenna of FIG. 8A and an equivalent circuit.
  • the structural and technical characteristics of the broadband cone antenna using the T-Type stub matching structure according to the present invention are as follows.
  • 5G Data Device is mainly installed and used on walls, desks, and top surfaces of tables. Therefore, it is advantageous for the antenna radiation direction to radiate in the hemisphere direction as shown in FIG. 6a(b) rather than in the omnidirectional direction like a mobile terminal.
  • the existing data device uses an external antenna having an Omni-Directional Radiation Pattern as shown in FIG. 6a(a).
  • the built-in antenna of the 5G Data Device can apply a Cone Type Antenna structure having a hemisphere radiation pattern characteristic.
  • the operating band of the cone antenna that can be used as a vehicle antenna has an operating band of 1175 MHz to 4.5 GHz. Therefore, it is insufficient to cover the entire Sub6 Band (N79 4.4 to 5 Hz) and B46 Band (5.15 to 5.925 GHz).
  • Capacitive Matching effect can be generated by adding T-Type Ground Stub on the opposite side of PCB of Feeding Line of cone emitter.
  • the T-Type length is adjusted to about 1/10 wavelength of the desired tuning frequency, so that frequency tuning is possible.
  • an electronic device having an antenna may be configured to include a cone antenna 1100 and a transceiver circuit 1250 .
  • the electronic device may be configured to include a cone antenna 1100 , a transceiver circuit 1250 , and a (baseband) processor 1400 .
  • the cone antenna 1100 may be configured to include a first substrate S1 , a second substrate S2 , a cone radiator 1100R, a formed metal patch 1101 , and a shorting pin 1102 .
  • the cone antenna 1100 may be configured to further include a feeding unit 1105 coupled to a matching stub ( TS1 , TS2 ).
  • the second substrate S2 serving as the lower substrate may be spaced apart from the first substrate S1 by a predetermined distance and may be configured to include a ground layer.
  • the cone radiator 1100R may be configured to be provided between the first substrate S1 and the second substrate S2 .
  • the cone radiator 1100R may be connected to the first substrate S1 and the lower portion connected to the second substrate S2, and may be configured to have an upper opening and a lower opening.
  • the metal patch 1101 may be formed on the first substrate S1 and spaced apart from the upper opening.
  • the shorting pin 1102 may be formed to electrically connect the metal patch 1101 and the ground layer of the second substrate S2 .
  • the power feeding unit 1105 may be formed on the second substrate S2 and configured to transmit a signal through the lower opening.
  • the transceiver circuit 1250 may be connected to the cone radiator 1100R through the feeding unit 1105 , and may be configured to control to radiate a signal through the cone antenna 1100 .
  • the power feeding unit 1105 may be formed on the front surface of the second substrate S2 , and matching stubs TS1 and TS2 may be disposed on the rear surface of the second substrate S2 .
  • the ground layer may be removed around the area where the matching stubs TS1 and TS2 are disposed.
  • the feeder 1105 may be configured to include a transmission line 1105 - 1 and a signal feeder 1105 - 2 .
  • the transmission line 1105 - 1 may be connected to the transceiver circuit and configured to receive a signal from the transceiver circuit.
  • the signal feeding unit 1105 - 2 may have an end portion having a ring shape to correspond to the shape of the lower opening.
  • the cone antenna 1100 including the cone radiator 1100R, the metal patch 1101, the shorting pin 1102, and the fastening fastened to the outer rim It can be seen that multiple resonance occurs by the sphere 1104 .
  • the matching stub may be configured to include a first stub TS1 and a second stub TS2.
  • the first stub TS1 may be disposed on the rear surface of the second substrate S2 in parallel to the transmission line 1105 - 1 .
  • the width of the first stub TS1 may be the same as the width of the transmission line 1105 - 1 or may be wider by a certain ratio. Accordingly, a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be guided and transmitted along the transmission line 1105 - 1 without being radiated to the outside.
  • the width of the first stub TS1 may be the same as the width of the transmission line 1105 - 1 .
  • the first stub TS1 may be aligned at a position corresponding to the front surface of the second substrate S2 on which the transmission line 1105 - 1 is disposed.
  • the second stub TS2 may be connected to an end of the first stub TS1 and may be configured to extend in a direction perpendicular to the first stub TS1 .
  • a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be reflected due to impedance mismatch at a point where it is transmitted to the ring-shaped signal feeding unit 1105 - 2 . Accordingly, the signal reflected by the impedance mismatch is matched through the second stub TS2 and transmitted to the signal feeding unit 1105 - 2 again.
  • the cone antenna 1100 including a cone radiator 1100 includes a cone radiator 1100R, a metal patch 1101, a shorting pin 1102, and a fastener fastened to the outer rim. It can be seen that multi-resonance occurs by the first and second stubs TS1 and TS2 together with 1104 . In this case, it can be seen that the first and second stubs TS1 and TS2 are capacitively coupled to the power supply unit 1105 and thus have a wider resonance than that of FIG. 7B .
  • FIGS. 9A to 9C show Smith charts and VSWRs showing impedance characteristics of antennas according to different types of matching stubs and without a matching stub.
  • 9A shows the Smith chart and VSWR in the absence of a matching stub.
  • FIG. 9B shows the Smith chart and VSWR when the first and second stubs TS1 and TS2 are provided.
  • the cone antenna has a VSWR of 3 or less at about 1.1 GHz to 4.3 GHz, and thus the operating band is about 1.1 GHz to 4.3 GHz.
  • the cone antenna has a VSWR of 3 or less at about 1.1 GHz to 5.3 GHz, and thus the operating band is about 1.1 GHz to 5.3 GHz.
  • FIG. 8C shows a detailed configuration of a cone antenna combined with a power feeding unit and a matching stub according to an exemplary embodiment.
  • FIGS. 9A to 9C show Smith charts and VSWRs showing impedance characteristics of antennas according to different types of matching stubs and without a matching stub.
  • the matching stub may further include a third stub TS3.
  • the third stub TS3 may be connected to a point of the first stub TS1 and may be configured to extend in a direction perpendicular to the first stub TS1 . Meanwhile, the third stub TS3 may be disposed parallel to the second stub TS2 .
  • a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be reflected due to impedance mismatch at a point where it is transmitted to the ring-shaped signal feeding unit 1105 - 2 . Accordingly, the signal reflected by the impedance mismatch is matched through the second stub TS2 and the third stub TS3 to be transmitted to the signal feeding unit 1105 - 2 again.
  • the third stub TS3 may be disposed on the rear surface of the second circuit board S2 with a predetermined length to remove unwanted radiation at discontinuous points where the ground layer is removed.
  • the third stub TS3 may be formed to have a predetermined length equal to the width of the rectangular dielectric region.
  • FIG. 9C shows a Smith chart and VSWR when the first to second stubs TS1 to TS3 are provided.
  • the cone antenna has a VSWR of 3 or less in about 1.1 GHz to 6.0 GHz, and thus the operating band is about 1.1 GHz to 6.0 GHz.
  • the width of the second stub TS2 and the width of the third stub TS3 may be formed to have the same width as the width of the transmission line 1105 - 1 .
  • the length of the second stub TS2 may be longer than that of the third stub TS3.
  • the length of the second stub TS2 may be longer than the diameter of the lower opening of the cone radiator 1100R. Accordingly, the signal fed from the signal feeding unit 1105 - 2 and reflected from the lower opening of the cone radiator 1100R can be effectively transmitted back to the lower opening of the cone radiator 1100R.
  • a dielectric region DR1 from which a ground is removed may be formed on the rear surface of the second substrate S2 centered on the region in which the power feeding unit 1105 is disposed. Accordingly, impedance matching characteristics of the signal feeding unit 1105 - 2 corresponding to the shape of the lower opening of the cone radiator 1100R may be improved. Meanwhile, the signal loss issue due to the formation of the grounded dielectric region DR1 on the rear surface of the second substrate S2 can be solved by the wideband matching stubs TS1, TS2, and TS3 proposed in the present invention.
  • the dielectric region from which the ground is removed from the second substrate S2 centered on the region in which the power feeding unit 1105 is disposed may be configured to include the first dielectric region DR1 and the second dielectric region DR2 .
  • the first dielectric region DR1 may be formed to have a larger diameter than the diameter of the lower opening of the cone radiator 1100R.
  • the second dielectric region DR2 may extend from the first dielectric region DR1 and may be formed as a rectangular region having a predetermined width and length.
  • the first length may be set to 6 mm, but is not limited thereto and may be set differently depending on the resonance frequency and the dielectric constant and thickness of the substrate.
  • the length from the end of the second matching stub TS2 to the end of the third matching stub TS3 may be the second length.
  • the second length may be shorter than the first length.
  • the second length may be set to 4 mm
  • the first length may be set to 6 mm.
  • the first length and the second length are not limited thereto and may be set differently depending on the resonance frequency and the dielectric constant and thickness of the substrate.
  • the third stub TS3 may be disposed on the rear surface of the second circuit board S2 with a predetermined length to remove unwanted radiation at discontinuous points where the ground layer is removed.
  • the third stub TS3 may be formed to have a predetermined length equal to the width of the rectangular dielectric region.
  • a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be reflected due to impedance mismatch at a point where it is transmitted to the ring-shaped signal feeding unit 1105 - 2 . Accordingly, the signal reflected by the impedance mismatch is matched through the second stub TS2 and transmitted to the signal feeding unit 1105 - 2 again. Accordingly, the length of the second stub TS2 may be longer than the length of the third stub TS3.
  • the shorting pin 1102 may be formed as a single shorting pin vertically connected between the metal patch 1101 and the second substrate S2 .
  • the single shorting pin it is possible to prevent a null of the radiation pattern of the cone antenna from being generated.
  • a plurality of non-metallic supports 1106 may be disposed to connect the first substrate S1 and the second substrate S2 for structural stability of the cone antenna assembly.
  • the shorting pin 1102 may be formed of a screw having a predetermined diameter configured to vertically connect between the metal patch 1101 and the second substrate S2 .
  • it may further include a second dielectric formed to surround the screw corresponding to the shorting pin 1102 and configured in a cylindrical shape with a predetermined diameter.
  • the cone antenna 1100 is configurable to further include a plurality of outer ribs 1103 and fasteners 1104 .
  • the outer rim 1103 may be configured to form an upper opening of the cone antenna 1100 and connect the cone antenna 1100 to the first substrate S1 .
  • the outer rim 1103 may be provided in plurality, and may be expanded to 2, 3, 4, 5, 6, etc. to generate multiple resonance.
  • the fastener 1104 may be configured to connect the outer rim 1103 and the first substrate S1 .
  • the metal patch 1100 may be disposed on only one side to surround a partial area of the upper opening of the cone antenna 1100 . Accordingly, the size of the cone antenna 1100 including the metal patch 1100 may be minimized. In addition, it is possible to prevent the formation of nulls in the radiation pattern of the cone antenna 1100 in the bore site direction by forming the current flow in an asymmetrical shape. In this regard, the radiation pattern of the cone antenna 1100 may be formed as a hemisphere focused pattern as shown in FIG. 6a (b).
  • FIG. 10 shows the configuration of a communication relay device having a plurality of cone antennas according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a state diagram before assembly of each component of a communication relay device having a plurality of cone antennas according to an exemplary embodiment.
  • the communication relay device may be configured to include a cone antenna 1100 and a transceiver circuit 1250 .
  • the communication relay device may be configured to include a cone antenna module 1100 , a transceiver circuit 1250 , and a (baseband) processor 1400 .
  • the communication relay device may be 5G Customer Premise Equipment (CPE), and may operate in the 5G Sub6 band.
  • CPE Customer Premise Equipment
  • the cone antenna module 1100 may be configured to include a first substrate S1 , a second substrate S2 , a cone radiator 1100R, a formed metal patch 1101 , and a shorting pin 1102 .
  • the cone antenna 1100 may be configured to further include a feeding unit 1105 coupled to a matching stub ( TS1 , TS2 ).
  • the second substrate S2 serving as the lower substrate may be spaced apart from the first substrate S1 by a predetermined distance and may be configured to include a ground layer.
  • the cone radiator 1100R may be configured to be provided between the first substrate S1 and the second substrate S2 .
  • the cone radiator 1100R may be connected to the first substrate S1 and the lower portion connected to the second substrate S2, and may be configured to have an upper opening and a lower opening.
  • the metal patch 1101 may be formed on the first substrate S1 and spaced apart from the upper opening.
  • the shorting pin 1102 may be formed to electrically connect the metal patch 1101 and the ground layer of the second substrate S2 .
  • the shape and arrangement of the metal patches 1101-1 to 1101-4 may be configured in different shapes for optimizing performance and reducing mutual interference levels.
  • the upper first metal patch 1101-1 is configured as a square patch
  • the lower third metal patch 1101-1 is configured as a circular patch, so that mutual interference can be reduced.
  • the upper first metal patch 1101-1 and the lower third metal patch 1101-1 are disposed to be shifted by a predetermined distance from each other to reduce mutual interference.
  • the second metal patch 1101-2 and the fourth metal patch 1101-4 may be configured in a circular patch shape in an area adjacent to the cone radiator, and may be configured in a square patch shape in another area.
  • the upper second metal patch 1101 - 2 and the lower fourth metal patch 1101-4 are arranged to be shifted by a predetermined distance from each other to reduce mutual interference.
  • the power feeding unit 1105 may be formed on the second substrate S2 and configured to transmit a signal through the lower opening.
  • the transceiver circuit 1250 may be connected to the cone radiator 1100R through the feeding unit 1105 , and may be configured to control to radiate a signal through the cone antenna 1100 .
  • the power feeding unit 1105 may be formed on the front surface of the second substrate S2 , and matching stubs TS1 and TS2 may be disposed on the rear surface of the second substrate S2 .
  • the ground layer may be removed around the area where the matching stubs TS1 and TS2 are disposed.
  • the aforementioned cone antenna module 1100 may be implemented with a plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 disposed in the communication relay device 1000 .
  • the (baseband) processor 1400 may be configured to control the operation of the transceiver circuit 1250 .
  • the processor 1400 may control the transceiver 1250 to perform multiple input/output (MIMO) through a plurality of cone antennas.
  • MIMO multiple input/output
  • the communication relay apparatus 1000 may further include other antennas in addition to the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 disposed thereon.
  • the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 are configured to operate in the mid-band (MB) and high-band (HB) of the LTE/5G Sub 6 band.
  • the communication relay device 1000 includes a first LB antenna (LB ANT1) and a second LB antenna (LB) operating in a low band (LB) separately from the plurality of cone antennas (1100-1 to 1100-4). ANT2) may be further included. Also, the communication relay device 1000 may further include a plurality of array antenna modules mmWave1 and mmWave2 operating in a 5G mmWave band.
  • the feeder 1105 may be configured to include a transmission line 1105 - 1 and a signal feeder 1105 - 2 .
  • the transmission line 1105 - 1 may be connected to the transceiver circuit and configured to receive a signal from the transceiver circuit.
  • the signal feeding unit 1105 - 2 may have an end portion having a ring shape to correspond to the shape of the lower opening.
  • the matching stub may be configured to include a first stub TS1 and a second stub TS2.
  • the first stub TS1 may be disposed on the rear surface of the second substrate S2 in parallel to the transmission line 1105 - 1 .
  • the width of the first stub TS1 may be the same as the width of the transmission line 1105 - 1 or may be wider by a certain ratio. Accordingly, a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be guided and transmitted along the transmission line 1105 - 1 without being radiated to the outside.
  • the width of the first stub TS1 may be the same as the width of the transmission line 1105 - 1 .
  • the first stub TS1 may be aligned at a position corresponding to the front surface of the second substrate S2 on which the transmission line 1105 - 1 is disposed.
  • the second stub TS2 may be connected to an end of the first stub TS1 and may be configured to extend in a direction perpendicular to the first stub TS1 .
  • a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be reflected due to impedance mismatch at a point where it is transmitted to the ring-shaped signal feeding unit 1105 - 2 . Accordingly, the signal reflected by the impedance mismatch is matched through the second stub TS2 and transmitted to the signal feeding unit 1105 - 2 again.
  • the matching stub may further include a third stub TS3.
  • the third stub TS3 may be connected to a point of the first stub TS1 and may be configured to extend in a direction perpendicular to the first stub TS1 .
  • the third stub TS3 may be disposed parallel to the second stub TS2 .
  • a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be reflected due to impedance mismatch at a point where it is transmitted to the ring-shaped signal feeding unit 1105 - 2 . Accordingly, the signal reflected by the impedance mismatch is matched through the second stub TS2 and the third stub TS3 to be transmitted to the signal feeding unit 1105 - 2 again.
  • the third stub TS3 may be disposed on the rear surface of the second circuit board S2 with a predetermined length to remove unwanted radiation at discontinuous points where the ground layer is removed.
  • the third stub TS3 may be formed to have a predetermined length equal to the width of the rectangular dielectric region.
  • the width of the second stub TS2 and the width of the third stub TS3 may be formed to have the same width as the width of the transmission line 1105 - 1 .
  • the length of the second stub TS2 may be longer than that of the third stub TS3.
  • the length of the second stub TS2 may be longer than the diameter of the lower opening of the cone radiator 1100R. Accordingly, the signal fed from the signal feeding unit 1105 - 2 and reflected from the lower opening of the cone radiator 1100R can be effectively transmitted back to the lower opening of the cone radiator 1100R.
  • a dielectric region DR1 from which a ground is removed may be formed on the rear surface of the second substrate S2 centered on the region in which the power feeding unit 1105 is disposed. Accordingly, impedance matching characteristics of the signal feeding unit 1105 - 2 corresponding to the shape of the lower opening of the cone radiator 1100R may be improved. Meanwhile, the signal loss issue due to the formation of the grounded dielectric region DR1 on the rear surface of the second substrate S2 can be solved by the wideband matching stubs TS1, TS2, and TS3 proposed in the present invention.
  • the dielectric region from which the ground is removed from the second substrate S2 centered on the region in which the power feeding unit 1105 is disposed may be configured to include the first dielectric region DR1 and the second dielectric region DR2 .
  • the first dielectric region DR1 may be formed to have a larger diameter than the diameter of the lower opening of the cone radiator 1100R.
  • the second dielectric region DR2 may extend from the first dielectric region DR1 and may be formed as a rectangular region having a predetermined width and length.
  • a DL-MIMO stream of up to 4 RX may be received from the 5G base station 700 of FIG. 5B through the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 according to the present invention.
  • the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 having the first and second stubs TS1 and TS2 according to the present invention may be configured to operate at about 1.1 GHz to 5.3 GHz.
  • the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 having the first to second stubs TS1 to TS3 according to the present invention may be configured to operate at about 1.1 GHz to 5.3 GHz.
  • FIG. 12 illustrates a block diagram of a wireless communication system to which the methods proposed in the present specification can be applied.
  • the wireless communication system includes a first communication device 910 and/or a second communication device 920 .
  • 'A and/or B' may be interpreted as having the same meaning as 'including at least one of A or B'.
  • the first communication device may represent the base station and the second communication device may represent the electronic device (or the first communication device may represent the electronic device and the second communication device may represent the base station).
  • Base station is a fixed station (fixed station), Node B, evolved-NodeB (eNB), gNB (Next Generation NodeB), BTS (base transceiver system), access point (AP: Access Point), gNB (general NB), 5G system, network, AI system, RSU (road side unit), may be replaced by terms such as robot.
  • the terminal may be fixed or have mobility
  • UE User Equipment
  • MS Mobile Station
  • UT user terminal
  • MSS Mobile Subscriber Station
  • SS Subscriber Station
  • AMS Advanced Mobile
  • WT Wireless terminal
  • MTC Machine-Type Communication
  • M2M Machine-to-Machine
  • D2D Device-to-Device
  • vehicle robot
  • AI module may be replaced by terms such as
  • the first communication device and the second communication device include a processor 911,921, a memory 914,924, one or more Tx/Rx radio frequency modules 915,925, Tx processors 912,922, Rx processors 913,923 , including antennas 916 and 926 .
  • the processor implements the functions, processes and/or methods salpinned above. More specifically, in DL (communication from a first communication device to a second communication device), a higher layer packet from the core network is provided to the processor 911 .
  • the processor implements the functions of the L2 layer.
  • the processor provides multiplexing between logical channels and transport channels, allocation of radio resources to the second communication device 920, and is responsible for signaling to the second communication device.
  • a transmit (TX) processor 912 implements various signal processing functions for the L1 layer (ie, the physical layer).
  • the signal processing function facilitates forward error correction (FEC) in the second communication device, and includes coding and interleaving.
  • FEC forward error correction
  • the coded and modulated symbols are divided into parallel streams, each stream mapped to OFDM subcarriers, multiplexed with a reference signal (RS) in the time and/or frequency domain, and using Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) are combined together to create a physical channel carrying a stream of time domain OFDMA symbols.
  • RS reference signal
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • the OFDM stream is spatially precoded to generate multiple spatial streams.
  • Each spatial stream may be provided to a different antenna 916 via a separate Tx/Rx module (or transceiver) 915 .
  • Each Tx/Rx module may modulate an RF carrier with a respective spatial stream for transmission.
  • each Tx/Rx module (or transceiver) 925 receives a signal via each antenna 926 of each Tx/Rx module.
  • Each Tx/Rx module recovers information modulated with an RF carrier and provides it to a receive (RX) processor 923 .
  • the RX processor implements the various signal processing functions of layer 1.
  • the RX processor may perform spatial processing on the information to recover any spatial streams destined for the second communication device. If multiple spatial streams are destined for the second communication device, they may be combined into a single OFDMA symbol stream by multiple RX processors.
  • the RX processor uses a Fast Fourier Transform (FFT) to transform the OFDMA symbol stream from the time domain to the frequency domain.
  • the frequency domain signal includes a separate OFDMA symbol stream for each subcarrier of the OFDM signal.
  • the symbols and reference signal on each subcarrier are recovered and demodulated by determining the most probable signal placement points transmitted by the first communication device. These soft decisions may be based on channel estimate values.
  • the soft decisions are decoded and deinterleaved to recover the data and control signal originally transmitted by the first communication device on the physical channel. Corresponding data and control signals are provided to a processor 921 .
  • the UL (second communication device to first communication device) is handled in the first communication device 910 in a manner similar to that described with respect to the receiver function in the second communication device 920 .
  • Each Tx/Rx module 925 receives a signal via a respective antenna 926 .
  • Each Tx/Rx module provides an RF carrier and information to the RX processor 923 .
  • the processor 921 may be associated with a memory 924 that stores program code and data. Memory may be referred to as a computer-readable medium.
  • the cone antenna module may operate in a wideband range.
  • the signal lines can be arranged around the power feeding part while maintaining the performance of the cone antenna operating from the low frequency band to the 5G Sub 6 band in the electronic device.
  • a broadband antenna having an optimal structure according to an antenna operating frequency and design conditions by disposing metal patches of various shapes around the upper opening of the cone antenna.
  • the present invention it is possible to optimize the antenna characteristics while minimizing the overall antenna size by optimizing the area where the metal patch is disposed and the number of shorting pins in the upper area of the cone antenna.
  • the design and control of a plurality of antennas in an electronic device may be implemented as computer-readable codes in a medium in which a program is recorded.
  • the computer-readable medium includes any type of recording device in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device. and the like, and also includes those implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission through the Internet).
  • the computer may include a control unit of the terminal. Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects but as exemplary. The scope of the present invention should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Abstract

An electronic device comprising an antenna according to the present invention is provided. The electronic device comprises a cone antenna comprising: a cone radiator having an upper opening and a lower opening; a metal patch formed on a first substrate and spaced apart from the upper opening; a shorting pin formed to electrically connect the metal patch and a ground layer of a second substrate; and a power feeding unit formed on the second substrate and configured to transmit a signal through the lower opening. In addition, the power feeding unit may be formed on the front surface of the second substrate, and a matching stub may be disposed on the rear surface of the second substrate.

Description

안테나를 구비하는 전자 기기Electronic equipment having an antenna
본 발명은 광대역 안테나를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복수의 안테나를 구비하는 통신 중계 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic device having a broadband antenna. More particularly, it relates to a communication relay device having a plurality of antennas.
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. Electronic devices may be divided into mobile/portable terminals and stationary terminals depending on whether they can be moved. Again, the electronic device can be divided into a handheld terminal and a vehicle mounted terminal according to whether the user can directly carry the electronic device.
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. The functions of electronic devices are diversifying. For example, there are functions for data and voice communication, photo and video shooting through a camera, voice recording, music file playback through a speaker system, and an image or video output to the display unit. Some terminals add an electronic game play function or perform a multimedia player function. In particular, recent mobile terminals can receive multicast signals that provide broadcast and visual content such as video or television programs.
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. As such electronic devices have diversified functions, they are implemented in the form of multimedia devices equipped with complex functions, such as, for example, taking pictures or videos, playing music or video files, and receiving games and broadcasts. have.
이러한 전자기기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.In order to support and increase the function of the electronic device, it may be considered to improve the structural part and/or the software part of the terminal.
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. In addition to the above attempts, a wireless communication system using LTE communication technology has recently been commercialized for electronic devices to provide various services. In addition, it is expected that a wireless communication system using 5G communication technology will be commercialized in the future to provide various services. Meanwhile, some of the LTE frequency bands may be allocated to provide 5G communication services.
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.In this regard, the mobile terminal may be configured to provide 5G communication services in various frequency bands. Recently, attempts have been made to provide a 5G communication service using the Sub6 band below the 6GHz band. However, in the future, it is expected that 5G communication service will be provided using millimeter wave (mmWave) band other than Sub6 band for faster data rate.
이에 따라, LTE 주파수 대역과 5G Sub6 주파수 대역에서 모두 동작하는 광대역 안테나가 전자 기기에 배치될 필요가 있다. 하지만, 콘 안테나와 같은 광대역 안테나는 전체 안테나 크기가 증가하고 무게가 증가하는 문제점이 있다. Accordingly, a broadband antenna operating in both the LTE frequency band and the 5G Sub6 frequency band needs to be disposed in the electronic device. However, a broadband antenna such as a cone antenna has problems in that the overall antenna size increases and weight increases.
또한, 콘 안테나와 같은 광대역 안테나를 기존의 평면형 안테나(planar antenna)에 비해 입체 구조로 구현될 수 있다. 따라서, 이러한 입체 구조의 콘 안테나를 어떠한 방식으로 전자 기기 내에 배치할 지 구체적인 배치 구조가 제시된 바 없다는 문제점이 있다. In addition, a broadband antenna such as a cone antenna may be implemented in a three-dimensional structure compared to a conventional planar antenna. Therefore, there is a problem in that there is no specific arrangement structure for how to arrange the cone antenna having such a three-dimensional structure in the electronic device.
또한, 콘 안테나와 같은 광대역 안테나가 5G Sub6 대역까지 넓은 주파수 대역에서 동작하는 경우 일부 대역에서 임피던스 매칭 특성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, when a broadband antenna such as a cone antenna operates in a wide frequency band up to the 5G Sub6 band, there is a problem in that impedance matching characteristics are deteriorated in some bands.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 저주파수 대역에서 5G Sub6 대역까지 동작하는 광대역 안테나 소자를 구비하는 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to solve the above and other problems. Another object of the present invention is to provide an electronic device having a broadband antenna element operating from a low frequency band to a 5G Sub6 band.
본 발명의 다른 일 목적은, 안테나를 급전하는 급전부의 임피던스 매칭 구조의 최적화를 통해 광대역 안테나를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a broadband antenna by optimizing the impedance matching structure of a feeding unit feeding the antenna.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 안테나를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는 상부 개구부와 하부 개구부를 구비하는 콘 방사체; 제1 기판에 형성되며, 상부 개구부에 이격되게 형성된 금속 패치; 상기 금속 패치와 상기 제2 기판의 상기 그라운드 층을 전기적으로 연결하도록 형성된 단락 핀; 및 상기 제2 기판 상에 형성되고, 하부 개구부를 통해 신호를 전달하도록 구성된 급전부를 포함하는 콘 안테나를 포함한다. 한편, 상기 급전부는 상기 제2 기판의 전면에 형성되고, 상기 제2 기판의 배면에는 매칭 스터브(matching stub)가 배치될 수 있다.In order to achieve the above or other objects, an electronic device having an antenna according to the present invention is provided. The electronic device includes: a cone radiator having an upper opening and a lower opening; a metal patch formed on the first substrate and spaced apart from the upper opening; a shorting pin formed to electrically connect the metal patch and the ground layer of the second substrate; and a cone antenna formed on the second substrate and including a feeding unit configured to transmit a signal through the lower opening. Meanwhile, the power feeding unit may be formed on the front surface of the second substrate, and a matching stub may be disposed on the rear surface of the second substrate.
일 실시 예에 따르면, 상기 콘 방사체는 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 구비되고, 상부는 상기 제1 기판과 연결되고, 하부는 상기 제2 기판과 연결되며, 상부 개구부와 하부 개구부를 구비하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment, the cone radiator is provided between the first substrate and the second substrate, the upper part is connected to the first substrate, the lower part is connected to the second substrate, and the cone radiator is provided with an upper opening and a lower opening can be configured to do so.
일 실시 예에 따르면, 상기 콘 방사체에 급전부를 통해 연결되고, 상기 콘 안테나를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit)를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, a transceiver circuit connected to the cone radiator through a feeding unit and controlling to radiate a signal through the cone antenna may be further included.
일 실시 예에 따르면, 상기 급전부는 상기 송수신부 회로와 연결되고, 상기 송수신부 회로로부터 신호를 전달받도록 구성된 전송 선로(transmission line)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 급전부는 상기 하부 개구부의 형상에 대응되도록 단부(end portion)가 링 형상으로 구성된 신호 급전부(signal feeder)를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the power supply unit may include a transmission line connected to the transceiver circuit and configured to receive a signal from the transceiver circuit. In addition, the feeder may further include a signal feeder having an end portion configured in a ring shape to correspond to the shape of the lower opening.
일 실시 예에 따르면, 상기 매칭 스터브는 상기 전송 선로와 평행하게 상기 제2 기판의 배면에 배치되는 제1 스터브를 포함할 수 있다. 또한, 상기 매칭 스터브는 상기 제1 스터브의 단부와 연결되고, 상기 제1 스터브와 수직한 방향으로 연장되도록 구성되는 제2 스터브를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the matching stub may include a first stub disposed on a rear surface of the second substrate in parallel with the transmission line. The matching stub may further include a second stub connected to an end of the first stub and configured to extend in a direction perpendicular to the first stub.
일 실시 예에 따르면, 상기 매칭 스터브는 상기 제1 스터브의 일 지점과 연결되고, 상기 제1 스터브와 수직한 방향으로 연장되도록 구성되는 제3 스터브를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 제3 스터브는 상기 제2 스터브와 평행하게 배치될 수 있다.According to an embodiment, the matching stub may further include a third stub connected to a point of the first stub and configured to extend in a direction perpendicular to the first stub. Meanwhile, the third stub may be disposed parallel to the second stub.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 스터브의 너비(width)는 상기 전송 선로의 너비와 동일한 너비로 형성될 수 있다. 한편, 상기 전송 선로가 배치되는 상기 제2 기판의 전면에 대응하는 위치에 상기 제1 스터브가 정렬(align)되도록 배치될 수 있다.According to an embodiment, the width of the first stub may be the same as the width of the transmission line. Meanwhile, the first stub may be aligned at a position corresponding to the front surface of the second substrate on which the transmission line is disposed.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 스터브의 너비(width)와 상기 제3 스터브의 너비는 상기 전송 선로의 너비와 동일한 너비로 형성될 수 있다. 한편, 상기 제2 스터브의 길이는 상기 제3 스터브의 길이보다 더 긴 길이로 형성될 수 있다.According to an embodiment, a width of the second stub and a width of the third stub may be formed to have the same width as the width of the transmission line. Meanwhile, the length of the second stub may be longer than that of the third stub.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 스터브의 길이는 상기 하부 개구부의 직경보다 더 긴 길이로 형성될 수 있다.According to an embodiment, the length of the second stub may be longer than the diameter of the lower opening.
일 실시 예에 따르면, 상기 급전부가 배치되는 영역을 중심으로 상기 제2 기판의 배면에는 그라운드가 제거된 유전체 영역이 형성될 수 있다.According to an embodiment, a dielectric region from which a ground is removed may be formed on the rear surface of the second substrate with respect to the region where the power feeding unit is disposed.
일 실시 예에 따르면, 상기 유전체 영역은 상기 하부 개구부의 직경보다 더 큰 직경으로 형성되는 제1 유전체 영역을 포함할 수 있다. 한편, 상기 유전체 영역은 상기 제1 유전체 영역과 연장되고, 소정의 너비와 길이를 갖는 직사각형 영역으로 형성되는 제2 유전체 영역을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the dielectric region may include a first dielectric region formed to have a larger diameter than the diameter of the lower opening. Meanwhile, the dielectric region may further include a second dielectric region extending from the first dielectric region and formed as a rectangular region having a predetermined width and length.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 유전체 영역의 단부로부터 형성된 상기 제1 매칭 스터브의 길이 및 상기 제2 매칭 스터브의 길이의 합은 제1 길이로 형성될 수 있다.According to an embodiment, the sum of the length of the first matching stub formed from the end of the second dielectric region and the length of the second matching stub may be formed as the first length.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 매칭 스터브의 단부에서 상기 제3 매칭 스터브의 단부까지의 길이는 제2 길이로 형성될 수 있다. 한편, 상기 제2 길이는 상기 제1 길이보다 짧은 길이로 형성될 수 있다.According to an embodiment, a length from an end of the second matching stub to an end of the third matching stub may be formed as a second length. Meanwhile, the second length may be shorter than the first length.
일 실시 예에 따르면, 상기 단락 핀은 상기 금속 패치와 상기 제2 기판 사이에 수직 연결된 하나의 단락 핀으로 형성될 수 있다. 한편, 상기 하나의 단락 핀에 의해, 상기 콘 안테나의 방사 패턴의 널(null)이 생성되는 것을 방지할 수 있다.According to an embodiment, the shorting pin may be formed as a single shorting pin vertically connected between the metal patch and the second substrate. Meanwhile, it is possible to prevent a null of the radiation pattern of the cone antenna from being generated by the single shorting pin.
일 실시 예에 따르면, 상기 단락 핀은 상기 금속 패치와 상기 제2 기판 사이를 수직 연결하도록 구성된 소정 직경의 나사(screw)로 형성될 수 있다. 한편, 상기 단락 핀에 해당하는 상기 나사를 둘러싸도록 형성되고, 소정 직경의 원기둥 형상으로 구성된 제2 유전체를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the shorting pin may be formed of a screw having a predetermined diameter configured to vertically connect between the metal patch and the second substrate. On the other hand, the second dielectric is formed to surround the screw corresponding to the shorting pin, and configured in a cylindrical shape with a predetermined diameter may be further included.
일 실시 예에 따르면, 상기 콘 안테나는 상기 콘 안테나의 상기 상부 개구부를 형성하고, 상기 콘 안테나를 상기 제1 기판과 연결하도록 구성된 복수의 외곽 림(outer rib)을 포함할 수 있다. 한편, 상기 콘 안테나는 상기 외곽 림과 상기 제1 기판을 연결하도록 구성된 복수의 체결구(fastener)를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the cone antenna may include a plurality of outer ribs that form the upper opening of the cone antenna and are configured to connect the cone antenna to the first substrate. Meanwhile, the cone antenna may further include a plurality of fasteners configured to connect the outer rim and the first substrate.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 패치는 상기 콘 안테나의 상부 개구의 일부 영역을 둘러싸도록 일 측에만 배치될 수 있다. 따라서, 상기 금속 패치를 포함한 상기 콘 안테나의 크기를 최소화할 수 있다.According to an embodiment, the metal patch may be disposed on only one side to surround a partial area of the upper opening of the cone antenna. Accordingly, the size of the cone antenna including the metal patch can be minimized.
본 발명의 다른 양상에 따른 안테나를 구비하는 통신 중계 장치가 제공된다. 상기 통신 중계 장치는 상부 개구부화 하부 개구부를 구비한 콘 방사체; 상기 제1 기판에 형성되며, 상기 상부 개구부에 이격되게 형성된 금속 패치; 상기 금속 패치와 상기 제2 기판의 상기 그라운드 층을 전기적으로 연결하도록 형성된 단락 핀; 및 상기 제2 기판 상에 형성되고, 하부 개구부를 통해 신호를 전달하도록 구성된 급전부를 포함하는 콘 안테나 모듈을 포함한다. 한편, 상기 급전부는 상기 제2 기판의 전면에 형성되고, 상기 제2 기판의 배면에는 매칭 스터브(matching stub)가 배치될 수 있다. A communication relay device having an antenna according to another aspect of the present invention is provided. The communication relay device includes: a cone radiator having an upper opening and a lower opening; a metal patch formed on the first substrate and spaced apart from the upper opening; a shorting pin formed to electrically connect the metal patch and the ground layer of the second substrate; and a cone antenna module formed on the second substrate and including a feeding unit configured to transmit a signal through a lower opening. Meanwhile, the power feeding unit may be formed on the front surface of the second substrate, and a matching stub may be disposed on the rear surface of the second substrate.
일 실시 예에 따르면, 상기 콘 안테나 모듈은 상기 통신 중계 장치에 배치되는 복수의 콘 안테나들로 구성될 수 있다.According to an embodiment, the cone antenna module may be configured with a plurality of cone antennas disposed in the communication relay device.
일 실시 예에 따르면, 상기 통신 중계 장치는 상기 콘 방사체에 상기 급전부를 통해 연결되고, 상기 콘 안테나를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 통신 중계 장치는 상기 송수신부 회로의 동작을 제어하는 프로세서를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the communication relay device may further include a transceiver circuit connected to the cone radiator through the feeding unit and controlling to radiate a signal through the cone antenna. Meanwhile, the communication relay device may further include a processor for controlling the operation of the transceiver circuit.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 복수의 콘 안테나들을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 상기 송수신부를 제어할 수 있다.According to an embodiment, the processor may control the transceiver to perform multiple input/output (MIMO) through the plurality of cone antennas.
본 발명에 따르면, 임피던스 매칭 회로를 통해 급전부를 콘 안테나와 광대역 매칭하여, 콘 안테나 모듈이 광대역 동작하도록 할 수 있다.According to the present invention, by performing wideband matching of the power supply unit with the cone antenna through an impedance matching circuit, the cone antenna module may operate in a wideband range.
또한, 본 발명에 따르면, 저주파수 대역에서 5G Sub 6 대역까지 넓은 주파수 대역에서 동작하는 콘 안테나를 제공하면서, 급전부의 최적 구조를 제공할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, there is an advantage in that it is possible to provide an optimal structure of a power supply unit while providing a cone antenna operating in a wide frequency band from a low frequency band to a 5G Sub 6 band.
또한, 본 발명에 따르면, 전자 기기에서 저주파수 대역에서 5G Sub 6 대역까지 동작하는 콘 안테나의 성능을 유지하면서, 급전부 주변에 신호선들을 배치할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, there is an advantage that the signal lines can be arranged around the power feeding part while maintaining the performance of the cone antenna operating from the low frequency band to the 5G Sub 6 band in the electronic device.
또한, 본 발명에 따르면, 다양한 형상의 금속 패치를 콘 안테나의 상부 개구부 주변에 배치하여, 안테나 동작 주파수 및 설계 조건에 따라 최적의 구조의 광대역 안테나를 제공할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a broadband antenna having an optimal structure according to an antenna operating frequency and design conditions by disposing metal patches of various shapes around the upper opening of the cone antenna.
또한, 본 발명에 따르면, 콘 안테나 상부 영역에 금속 패치가 배치되는 영역과 단락 핀의 개수를 최적화하여, 전체 안테나 크기를 최소화하면서 안테나 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to optimize the antenna characteristics while minimizing the overall antenna size by optimizing the area where the metal patch is disposed and the number of shorting pins in the upper area of the cone antenna.
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. Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the following detailed description. However, it should be understood that the detailed description and specific embodiments such as preferred embodiments of the present invention are given by way of illustration only, since various changes and modifications within the spirit and scope of the present invention may be clearly understood by those skilled in the art.
도 1은 본 발명과 관련된 전자 기기를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an electronic device related to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다.2 illustrates a configuration of a wireless communication unit of an electronic device operable in a plurality of wireless communication systems according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 전자 기기의 복수의 안테나들이 배치될 수 있는 구성의 예시를 나타낸다.3 shows an example of a configuration in which a plurality of antennas of an electronic device according to the present invention can be disposed.
도 3a는 본 발명에 따른 5G CPE와 전자 기기의 상세 구성을 나타낸다.Figure 3a shows the detailed configuration of the 5G CPE and the electronic device according to the present invention.
도 3b는 일 실시 예에 따른 5G 기지국과 UE 간에 5G 무선 신호를 전달하는 5G CPE의 상세 구성을 나타낸다.3B shows a detailed configuration of a 5G CPE that transmits a 5G radio signal between a 5G base station and a UE according to an embodiment.
도 4a는 본 발명과 관련하여, 급전부와 연결된 콘 안테나와 급전부의 3차원 구조의 사시도를 나타낸다. 4A is a perspective view of a three-dimensional structure of a cone antenna connected to a feeding unit and a feeding unit in relation to the present invention.
도 4b는 본 발명에 따른 복수의 콘 안테나들, 송수신부 회로 및 프로세서를 구비하는 전자 기기의 구조를 나타낸다4B shows the structure of an electronic device including a plurality of cone antennas, a transceiver circuit, and a processor according to the present invention.
도 5a는 일 실시 예에 따른 콘 안테나의 측면도와 다중 공진 원리를 나타낸 개념도이다. 5A is a side view of a cone antenna and a conceptual diagram illustrating a multi-resonance principle according to an embodiment.
도 5b는 일 실시 예에 따른 콘 안테나의 반사 계수 특성을 나타낸다.5B illustrates reflection coefficient characteristics of a cone antenna according to an exemplary embodiment.
도 6a는 통신 중계 장치의 안테나에 의한 방사 패턴 패턴을 나타낸다. 6A shows a radiation pattern pattern by an antenna of a communication relay device.
도 6b는 도 6a의 통신 중계 장치, 즉 데이터 디바이스의 서로 다른 안테나에 대한 전류 분포도와 이에 따른 방사 패턴 형성 원리를 나타낸다. FIG. 6B shows a current distribution diagram for different antennas of the communication relay device of FIG. 6A, that is, a data device, and a principle of forming a radiation pattern according thereto.
도 7a는 급전부와 연결된 콘 방사체 및 급전부의 상세 구성을 나타낸다. 7A shows the detailed configuration of the cone radiator and the power feeding unit connected to the feeding unit.
도 7b는 도 7a의 콘 안테나의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트와 등가 회로를 나타낸다.7B is a Smith chart showing impedance characteristics of the cone antenna of FIG. 7A and an equivalent circuit.
도 8a는 일 실시 예에 따른 급전부와 매칭 스터브와 결합된 콘 안테나의 상세 구성을 나타낸다.8A illustrates a detailed configuration of a cone antenna combined with a feeding unit and a matching stub according to an embodiment.
도 8b는 도 8a의 안테나의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트와 등가 회로를 나타낸다.8B is a Smith chart showing impedance characteristics of the antenna of FIG. 8A and an equivalent circuit.
도 8c는 일 실시 예에 따른 급전부와 매칭 스터브와 결합된 콘 안테나의 상세 구성을 나타낸다. 8C illustrates a detailed configuration of a cone antenna combined with a power feeding unit and a matching stub according to an embodiment.
도 9a 내지 도 9c는 매칭 스터브가 없는 경우와 서로 다른 타입의 매칭 스터브에 따른 안테나의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트와 VSWR을 나타낸다. 9A to 9C are Smith charts and VSWR diagrams showing impedance characteristics of antennas according to different types of matching stubs and without a matching stub.
도 10은 일 실시 예에 따른 복수의 콘 안테나를 구비하는 통신 중계 장치의 구성을 나타낸다. 10 illustrates a configuration of a communication relay device having a plurality of cone antennas according to an embodiment.
도 11은 일 실시 예에 따른 복수의 콘 안테나를 구비하는 통신 중계 장치의 각 구성부의 조립 이전의 상태도이다.11 is a state diagram before assembly of each component of a communication relay device having a plurality of cone antennas according to an embodiment.
도 12는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.12 illustrates a block diagram of a wireless communication system to which the methods proposed in the present specification can be applied.
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. Hereinafter, the embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar components are assigned the same reference numerals regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have a meaning or role distinct from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical spirit disclosed herein is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and scope of the present invention , should be understood to include equivalents or substitutes.
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.Terms including an ordinal number, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
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.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
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.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
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. Electronic devices described herein include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), navigation systems, and slate PCs. , tablet PCs, ultrabooks, wearable devices, for example, watch-type terminals (smartwatch), glass-type terminals (smart glass), HMD (head mounted display), etc. may be included. have.
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.However, it will be readily apparent to those skilled in the art that the configuration according to the embodiment described in this specification may be applied to a fixed terminal such as a digital TV, a desktop computer, and a digital signage, except when applicable only to a mobile terminal. will be.
도 1은 본 발명과 관련된 전자 기기를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an electronic device related to the present invention.
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 1에 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. The electronic device 100 includes a wireless communication unit 110 , an input unit 120 , a sensing unit 140 , an output unit 150 , an interface unit 160 , a memory 170 , a control unit 180 , and a power supply unit 190 . ) and the like. The components shown in FIG. 1 are not essential for implementing the electronic device, and thus the electronic device described herein may have more or fewer components than those listed above.
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.More specifically, the wireless communication unit 110 among the components, between the electronic device 100 and the wireless communication system, between the electronic device 100 and another electronic device 100, or the electronic device 100 and an external server It may include one or more modules that enable wireless communication between them. Also, the wireless communication unit 110 may include one or more modules for connecting the electronic device 100 to one or more networks. Here, the one or more networks may be, for example, a 4G communication network and a 5G communication network.
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. The wireless communication unit 110 may include at least one of a 4G wireless communication module 111 , a 5G wireless communication module 112 , a short-range communication module 113 , and a location information module 114 .
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. The 4G wireless communication module 111 may transmit and receive a 4G signal with a 4G base station through a 4G mobile communication network. In this case, the 4G wireless communication module 111 may transmit one or more 4G transmission signals to the 4G base station. In addition, the 4G wireless communication module 111 may receive one or more 4G reception signals from the 4G base station.
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.In this regard, Up-Link (UL) Multi-Input Multi-Output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G transmission signals transmitted to the 4G base station. In addition, Down-Link (DL) Multi-Input Multi-Output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G reception signals received from a 4G base station.
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.The 5G wireless communication module 112 may transmit and receive a 5G signal with a 5G base station through a 5G mobile communication network. Here, the 4G base station and the 5G base station may have a Non-Stand-Alone (NSA) structure. For example, the 4G base station and the 5G base station may be a co-located structure disposed at the same location in a cell. Alternatively, the 5G base station may be disposed in a stand-alone (SA) structure at a location separate from the 4G base station.
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. The 5G wireless communication module 112 may transmit and receive a 5G signal with a 5G base station through a 5G mobile communication network. In this case, the 5G wireless communication module 112 may transmit one or more 5G transmission signals to the 5G base station. In addition, the 5G wireless communication module 112 may receive one or more 5G reception signals from the 5G base station.
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. In this case, the 5G frequency band may use the same band as the 4G frequency band, and this may be referred to as LTE re-farming. Meanwhile, as the 5G frequency band, the Sub6 band, which is a band of 6 GHz or less, may be used.
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.On the other hand, a millimeter wave (mmWave) band may be used as a 5G frequency band to perform broadband high-speed communication. When a millimeter wave (mmWave) band is used, the electronic device 100 may perform beam forming for communication coverage expansion with a base station.
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.Meanwhile, regardless of the 5G frequency band, the 5G communication system may support a larger number of Multi-Input Multi-Output (MIMO) in order to improve transmission speed. In this regard, Up-Link (UL) MIMO may be performed by a plurality of 5G transmission signals transmitted to the 5G base station. In addition, Down-Link (DL) MIMO may be performed by a plurality of 5G reception signals received from a 5G base station.
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.Meanwhile, the wireless communication unit 110 may be in a dual connectivity (DC) state with the 4G base station and the 5G base station through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 . In this way, the dual connection with the 4G base station and the 5G base station may be referred to as EN-DC (EUTRAN NR DC). Here, EUTRAN is an Evolved Universal Telecommunication Radio Access Network, which means a 4G wireless communication system, and NR is New Radio, which means a 5G wireless communication system.
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.On the other hand, if the 4G base station and the 5G base station have a co-located structure, throughput improvement is possible through inter-CA (Carrier Aggregation). Therefore, the 4G base station and the 5G base station In the EN-DC state, the 4G reception signal and the 5G reception signal may be simultaneously received through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 .
근거리 통신 모듈(113)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth쪠), 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.Short-range communication module 113 is for short-range communication, Bluetooth (Bluetooth), RFID (Radio Frequency Identification), infrared communication (Infrared Data Association; IrDA), UWB (Ultra Wideband), ZigBee, NFC At least one of (Near Field Communication), Wireless-Fidelity (Wi-Fi), Wi-Fi Direct, and Wireless Universal Serial Bus (USB) technologies may be used to support short-range communication. The short-distance communication module 114, between the electronic device 100 and a wireless communication system, between the electronic device 100 and another electronic device 100, or the electronic device 100 through wireless area networks (Wireless Area Networks) ) and a network in which another electronic device 100 or an external server is located may support wireless communication. The local area network may be a local area network (Wireless Personal Area Networks).
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. Meanwhile, short-range communication between electronic devices may be performed using the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 . In an embodiment, short-distance communication may be performed between electronic devices using a device-to-device (D2D) method without going through a base station.
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.On the other hand, for transmission speed improvement and communication system convergence (convergence), carrier aggregation (CA) using at least one of the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113 This can be done. In this regard, 4G + WiFi carrier aggregation (CA) may be performed using the 4G wireless communication module 111 and the Wi-Fi communication module 113 . Alternatively, 5G + WiFi carrier aggregation (CA) may be performed using the 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113 .
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. The location information module 114 is a module for acquiring a location (or current location) of an electronic device, and a representative example thereof includes a Global Positioning System (GPS) module or a Wireless Fidelity (WiFi) module. For example, if the electronic device utilizes a GPS module, it may acquire the location of the electronic device by using a signal transmitted from a GPS satellite. As another example, if the electronic device utilizes the Wi-Fi module, the location of the electronic device may be acquired based on information of the Wi-Fi module and a wireless access point (AP) that transmits or receives a wireless signal. If necessary, the location information module 114 may perform any function of the other modules of the wireless communication unit 110 to obtain data on the location of the electronic device as a substitute or additionally. The location information module 114 is a module used to obtain the location (or current location) of the electronic device, and is not limited to a module that directly calculates or obtains the location of the electronic device.
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.Specifically, if the electronic device utilizes the 5G wireless communication module 112, it is possible to acquire the location of the electronic device based on the information of the 5G wireless communication module and the 5G base station that transmits or receives the wireless signal. In particular, since the 5G base station of the millimeter wave (mmWave) band is deployed in a small cell having a narrow coverage, it is advantageous to obtain the location of the electronic device.
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.The input unit 120 includes a camera 121 or an image input unit for inputting an image signal, a microphone 122 or an audio input unit for inputting an audio signal, and a user input unit 123 for receiving information from a user, for example, , a touch key, a push key, etc.). The voice data or image data collected by the input unit 120 may be analyzed and processed as a user's control command.
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.The sensing unit 140 may include one or more sensors for sensing at least one of information in the electronic device, surrounding environment information surrounding the electronic device, and user information. For example, the sensing unit 140 may include a proximity sensor 141, an illumination sensor 142, an illumination sensor, a touch sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, and gravity. Sensor (G-sensor), gyroscope sensor, motion sensor, RGB sensor, infrared sensor (IR sensor: infrared sensor), fingerprint sensor (finger scan sensor), ultrasonic sensor , optical sensors (eg, cameras (see 121)), microphones (see 122), battery gauges, environmental sensors (eg, barometers, hygrometers, thermometers, radiation detection sensors, It may include at least one of a thermal sensor, a gas sensor, etc.) and a chemical sensor (eg, an electronic nose, a healthcare sensor, a biometric sensor, etc.). Meanwhile, the electronic device disclosed in the present specification may combine and utilize information sensed by at least two or more of these sensors.
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.The output unit 150 is for generating an output related to visual, auditory or tactile sense, and includes at least one of a display unit 151 , a sound output unit 152 , a haptip module 153 , and an optical output unit 154 . can do. The display unit 151 may implement a touch screen by forming a layer structure with the touch sensor or being formed integrally with the touch sensor. Such a touch screen may function as the user input unit 123 providing an input interface between the electronic device 100 and the user, and may provide an output interface between the electronic device 100 and the user.
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.The interface unit 160 serves as a passage with various types of external devices connected to the electronic device 100 . This interface unit 160, a wired / wireless headset port (port), an external charger port (port), a wired / wireless data port (port), a memory card (memory card) port, for connecting a device equipped with an identification module It may include at least one of a port, an audio input/output (I/O) port, a video input/output (I/O) port, and an earphone port. In response to the connection of the external device to the interface unit 160 , the electronic device 100 may perform appropriate control related to the connected external device.
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.In addition, the memory 170 stores data supporting various functions of the electronic device 100 . The memory 170 may store a plurality of application programs (or applications) driven in the electronic device 100 , data for operation of the electronic device 100 , and commands. At least some of these application programs may be downloaded from an external server through wireless communication. In addition, at least some of these application programs may exist on the electronic device 100 from the time of shipment for basic functions (eg, incoming calls, outgoing functions, message reception, and outgoing functions) of the electronic device 100 . Meanwhile, the application program may be stored in the memory 170 , installed on the electronic device 100 , and driven to perform an operation (or function) of the electronic device by the controller 180 .
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.In addition to the operation related to the application program, the controller 180 generally controls the overall operation of the electronic device 100 . The controller 180 may provide or process appropriate information or functions to the user by processing signals, data, information, etc. input or output through the above-described components or by driving an application program stored in the memory 170 .
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1과 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.Also, the controller 180 may control at least some of the components discussed with reference to FIG. 1 in order to drive an application program stored in the memory 170 . Furthermore, in order to drive the application program, the controller 180 may operate at least two or more of the components included in the electronic device 100 in combination with each other.
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.The power supply unit 190 receives external power and internal power under the control of the control unit 180 to supply power to each component included in the electronic device 100 . The power supply 190 includes a battery, and the battery may be a built-in battery or a replaceable battery.
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. At least some of the respective components may operate in cooperation with each other to implement an operation, control, or control method of an electronic device according to various embodiments described below. Also, the operation, control, or control method of the electronic device may be implemented on the electronic device by driving at least one application program stored in the memory 170 .
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. Hereinafter, a structure of a multiple transmission system according to the present invention and an electronic device having the same, in particular, a power amplifier in a heterogeneous radio system and embodiments related to an electronic device having the same will be described with reference to the accompanying drawings. It is apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential characteristics of the present invention.
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, 450)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 모뎀(Modem, 400)과 어플리케이션 프로세서(AP, 450)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.2 illustrates a configuration of a wireless communication unit of an electronic device operable in a plurality of wireless communication systems according to the present invention. Referring to FIG. 2 , the electronic device includes a first power amplifier 210 , a second power amplifier 220 , and an RFIC 250 . Also, the electronic device may further include a modem 400 and an application processor (AP) 450 . Here, the modem 400 and the application processor AP 450 may be physically implemented on a single chip, and may be implemented in a logically and functionally separated form. However, the present invention is not limited thereto and may be implemented in the form of physically separated chips depending on the application.
한편, 전자 기기는 수신부에서 복수의 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 310 내지 340)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.Meanwhile, the electronic device includes a plurality of low noise amplifiers (LNAs) 310 to 340 in the receiver. Here, the first power amplifier 210 , the second power amplifier 220 , the controller 250 , and the plurality of low-noise amplifiers 310 to 340 are all operable in the first communication system and the second communication system. In this case, the first communication system and the second communication system may be a 4G communication system and a 5G communication system, respectively.
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. As shown in FIG. 2 , the RFIC 250 may be configured as a 4G/5G integrated type, but is not limited thereto and may be configured as a 4G/5G separate type according to an application. When the RFIC 250 is configured as a 4G/5G integrated type, it is advantageous in terms of synchronization between 4G/5G circuits, as well as the advantage that control signaling by the modem 400 can be simplified.
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.Meanwhile, when the RFIC 250 is configured as a 4G/5G separate type, it may be referred to as a 4G RFIC and a 5G RFIC, respectively. In particular, when the difference between the 5G band and the 4G band is large, 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. As such, when the RFIC 250 is configured as a 4G/5G separate type, there is an advantage that RF characteristics can be optimized for each of the 4G band and the 5G band.
한편, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우에도 4G RFIC 및 5G RFIC가 논리적 및 기능적으로 분리되고 물리적으로는 하나의 chip에 구현되는 것도 가능하다.Meanwhile, even when the RFIC 250 is configured as a 4G/5G separate type, the 4G RFIC and the 5G RFIC are logically and functionally separated, and it is also possible to be physically implemented on a single chip.
한편, 어플리케이션 프로세서(AP, 450)는 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어하도록 구성한다. 구체적으로, 어플리케이션 프로세서(AP, 450)는 모뎀(400)을 통해 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다. Meanwhile, the application processor (AP) 450 is configured to control the operation of each component of the electronic device. Specifically, the application processor (AP) 450 may control the operation of each component of the electronic device through the modem 400 .
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.For example, the modem 400 may be controlled through a power management IC (PMIC) for low power operation of the electronic device. Accordingly, the modem 400 may operate the power circuits of the transmitter and the receiver in the low power mode through the RFIC 250 .
이와 관련하여, 어플리케이션 프로세서(AP, 450)는 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다고 판단되면, 모뎀(400)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(400)을 통해 RFIC(250)를 제어할 수 있다. In this regard, when it is determined that the electronic device is in an idle mode, the application processor (AP) 450 may control the RFIC 250 through the modem 400 as follows. For example, if the electronic device is in an idle mode, at least one of the first and second power amplifiers 110 and 120 operates in a low power mode or is turned off via RFIC through the modem 400 . 250 can be controlled.
다른 실시 예에 따르면, 어플리케이션 프로세서(AP, 450)는 전자 기기가 low battery mode이면, 저전력 통신이 가능한 무선 통신을 제공하도록 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 4G 기지국, 5G 기지국 및 액세스 포인트 중 복수의 엔티티와 연결된 경우, 어플리케이션 프로세서(AP, 450)는 가장 저전력으로 무선 통신이 가능하도록 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스루풋을 다소 희생하더라도 어플리케이션 프로세서(AP, 450)는 근거리 통신 모듈(113)만을 이용하여 근거리 통신을 수행하도록 모뎀(400)과 RFIC(250)를 제어할 수 있다.According to another embodiment, when the electronic device is in a low battery mode, the application processor (AP) 450 may control the modem 400 to provide wireless communication capable of low power communication. For example, when the electronic device is connected to a plurality of entities among a 4G base station, a 5G base station, and an access point, the application processor (AP) 450 may control the modem 400 to enable wireless communication with the lowest power. Accordingly, the application processor (AP) 450 may control the modem 400 and the RFIC 250 to perform short-range communication using only the short-range communication module 113 even at sacrificing throughput.
또 다른 실시 예에 따르면, 전자 기기의 배터리 잔량이 임계치 이상이면, 최적의 무선 인터페이스를 선택하도록 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(AP, 450)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, 450)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, 450)는 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(400)과 RFIC(250)를 제어할 수 있다.According to another embodiment, when the remaining battery level of the electronic device is equal to or greater than a threshold, the modem 400 may be controlled to select an optimal wireless interface. For example, the application processor (AP) 450 may control the modem 400 to receive through both the 4G base station and the 5G base station according to the remaining battery level and available radio resource information. In this case, the application processor (AP) 450 may receive the remaining battery level information from the PMIC and the available radio resource information from the modem 400 . Accordingly, if the remaining battery level and available radio resources are sufficient, the application processor (AP) 450 may control the modem 400 and the RFIC 250 to receive through both the 4G base station and the 5G base station.
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. Meanwhile, the multi-transceiving system of FIG. 2 may integrate a transmitter and a receiver of each radio system into one transceiver. Accordingly, there is an advantage that a circuit part integrating two types of system signals in the RF front-end can be removed.
또한, 프론트 엔드 부품을 통합된 송수신부로 제어 가능하므로, 송수신 시스템이 통신 시스템 별로 분리되었을 경우보다 효율적으로 프론트 엔드 부품을 통합할 수 있다.In addition, since the front-end components can be controlled by the integrated transceiver, the front-end components can be more efficiently integrated than when the transmission/reception system is separated for each communication system.
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.In addition, when each communication system is separated, it is impossible to control other communication systems as necessary, or efficient resource allocation is impossible because the system delay is increased. On the other hand, the multi-transmission/reception system as shown in FIG. 2 has the advantage that it is possible to control other communication systems as necessary, and thus system delay can be minimized, so that efficient resource allocation is possible.
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. Meanwhile, the first power amplifier 210 and the second power amplifier 220 may operate in at least one of the first and second communication systems. In this regard, when the 5G communication system operates in the 4G band or the Sub6 band, the first and second power amplifiers 220 may operate in both the first and second communication systems.
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. On the other hand, when the 5G communication system operates in the millimeter wave (mmWave) band, one of the first and second power amplifiers 210 and 220 operates in the 4G band, and the other operates in the millimeter wave band. have.
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. Meanwhile, by integrating the transceiver and the receiving unit, two different wireless communication systems can be implemented with one antenna by using an antenna for both transmitting and receiving. In this case, 4x4 MIMO can be implemented using four antennas as shown in FIG. 2 . In this case, 4x4 DL MIMO may be performed through the downlink (DL).
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.Meanwhile, if the 5G band is the Sub6 band, the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in both the 4G band and the 5G band. On the other hand, if the 5G band is a millimeter wave (mmWave) band, the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in any one of the 4G band and the 5G band. In this case, if the 5G band is a millimeter wave (mmWave) band, each of a plurality of separate antennas may be configured as an array antenna in the millimeter wave band.
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.Meanwhile, 2x2 MIMO implementation is possible using two antennas connected to the first power amplifier 210 and the second power amplifier 220 among the four antennas. In this case, 2x2 UL MIMO (2 Tx) may be performed through the uplink (UL). Alternatively, it is not limited to 2x2 UL MIMO, and may be implemented with 1 Tx or 4 Tx. In this case, when the 5G communication system is implemented as 1 Tx, only one of the first and second power amplifiers 210 and 220 may operate in the 5G band. On the other hand, when the 5G communication system is implemented as 4Tx, an additional power amplifier operating in the 5G band may be further provided. Alternatively, a transmission signal may be branched in each of one or two transmission paths, and the branched transmission signal may be connected to a plurality of antennas.
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.On the other hand, since a switch-type splitter or a power divider is built inside the RFIC corresponding to the RFIC 250, there is no need for a separate component to be disposed outside, thereby improving component mountability. can Specifically, by using a single pole double throw (SPDT) type switch inside the RFIC corresponding to the controller 250 , it is possible to select the transmitter (TX) of two different communication systems.
또한, 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기는 듀플렉서(duplexer, 231), 필터(232) 및 스위치(233)를 더 포함할 수 있다.In addition, the electronic device capable of operating in a plurality of wireless communication systems according to the present invention may further include a duplexer 231 , a filter 232 , and a switch 233 .
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. The duplexer 231 is configured to mutually separate signals of a transmission band and a reception band. At this time, the signals of the transmission band transmitted through the first and second power amplifiers 210 and 220 are applied to the antennas ANT1 and ANT4 through the first output port of the duplexer 231 . On the other hand, signals of the reception band received through the antennas ANT1 and ANT4 are received by the low noise amplifiers 310 and 340 through the second output port of the duplexer 231 .
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.The filter 232 may be configured to pass a signal of a transmission band or a reception band and block a signal of the remaining band. In this case, the filter 232 may include a transmit filter connected to a first output port of the duplexer 231 and a receive filter connected to a second output port of the duplexer 231 . Alternatively, the filter 232 may be configured to pass only a signal of a transmission band or only a signal of a reception band according to the control signal.
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.The switch 233 is configured to transmit either only a transmit signal or a receive signal. In an embodiment of the present invention, the switch 233 may be configured in a single pole double throw (SPDT) type to separate a transmission signal and a reception signal in a time division multiplexing (TDD) method. In this case, the transmission signal and the reception signal are signals of the same frequency band, and accordingly, the duplexer 231 may be implemented in the form of a circulator.
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. On the other hand, in another embodiment of the present invention, the switch 233 is also applicable to a frequency division multiplexing (FDD: Time Division Duplex) scheme. In this case, the switch 233 may be configured in a double pole double throw (DPDT) type to connect or block a transmission signal and a reception signal, respectively. Meanwhile, since the transmission signal and the reception signal can be separated by the duplexer 231 , the switch 233 is not necessarily required.
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.Meanwhile, the electronic device according to the present invention may further include a modem 400 corresponding to a control unit. In this case, the RFIC 250 and the modem 400 may be referred to as a first controller (or first processor) and a second controller (second processor), respectively. Meanwhile, the RFIC 250 and the modem 400 may be implemented as physically separate circuits. Alternatively, the RFIC 250 and the modem 400 may be physically or logically divided into one circuit.
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. The modem 400 may control and process signals for transmission and reception of signals through different communication systems through the RFIC 250 . The modem 400 may be obtained through control information received from the 4G base station and/or the 5G base station. Here, the control information may be received through a physical downlink control channel (PDCCH), but is not limited thereto.
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.The modem 400 may control the RFIC 250 to transmit and/or receive signals through the first communication system and/or the second communication system in a specific time and frequency resource. Accordingly, the RFIC 250 may control transmission circuits including the first and second power amplifiers 210 and 220 to transmit a 4G signal or a 5G signal in a specific time period. In addition, the RFIC 250 may control receiving circuits including the first to fourth low-noise amplifiers 310 to 340 to receive a 4G signal or a 5G signal in a specific time period.
한편, 도 2와 같은 다중 송수신 시스템이 구비된 본 발명에 따른 서로 다른 대역에서 동작하는 안테나를 구비하는 전자기기의 구체적인 동작 및 기능에 대해서 이하에서 검토하기로 한다. On the other hand, detailed operations and functions of an electronic device having an antenna operating in different bands according to the present invention provided with a multiplex transmission/reception system as shown in FIG. 2 will be reviewed below.
본 발명에 따른 5G 통신 시스템에서, 5G 주파수 대역은 LTE 주파수 대역보다 높은 Sub6 대역 및/또는 LTE 주파수 대역을 포함할 수 있다. 이와 같이, 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템을 모두 지원할 수 있든 광대역 안테나가 전자 기기에 제공될 필요가 있다. 이와 관련하여, 본 발명은 저주파수 대역에서 약 5GHz 대역까지 동작 가능한 광대역 안테나 (예컨대, 콘 안테나)를 제공한다.In the 5G communication system according to the present invention, the 5G frequency band may include a Sub6 band and/or an LTE frequency band higher than the LTE frequency band. As such, whether it is possible to support both the 4G communication system and the 5G communication system, a broadband antenna needs to be provided to the electronic device. In this regard, the present invention provides a broadband antenna (eg, cone antenna) capable of operating from a low frequency band to about 5 GHz band.
이와 관련하여, 도 3a는 본 발명에 따른 5G CPE와 전자 기기의 상세 구성을 나타낸다. 한편, 도 3b는 일 실시 예에 따른 5G 기지국과 UE 간에 5G 무선 신호를 전달하는 5G CPE의 상세 구성을 나타낸다.In this regard, Figure 3a shows the detailed configuration of the 5G CPE and the electronic device according to the present invention. Meanwhile, FIG. 3B shows a detailed configuration of a 5G CPE that transmits a 5G radio signal between a 5G base station and a UE according to an embodiment.
도 3a를 참조하면, 본 발명에 따른 5G 통신 시스템은 4G 기지국(600) 및 5G 기지국(700)을 포함하도록 구성 가능하다. 이와 관련하여, 5G CPE(500)는 5G 기지국(700)으로부터 5G 무선 신호를 수신하여 전자 기기(100)로 중계할 수 있다. 또한, 5G CPE(500)는 전자 기기(100)로부터 5G 무선 신호를 수신하여 5G 기지국(700)으로 전달할 수 있다. 이와 관련하여, 5G NSA (non-stand-alone) 구조에서, 5G CPE(500)는 4G 기지국(600) 및 5G 기지국(700)과 이중 연결 상태(EN-DC)를 유지할 수 있다. 또한, 5G NSA 구조에서, 5G CPE(500)는 일부 제어 정보를 4G 기지국(600) 및 5G 기지국(700)으로 모두 전달할 수 있다.Referring to FIG. 3A , the 5G communication system according to the present invention is configurable to include a 4G base station 600 and a 5G base station 700 . In this regard, the 5G CPE 500 may receive a 5G radio signal from the 5G base station 700 and relay it to the electronic device 100 . Also, the 5G CPE 500 may receive a 5G radio signal from the electronic device 100 and transmit it to the 5G base station 700 . In this regard, in the 5G non-stand-alone (NSA) structure, the 5G CPE 500 may maintain a dual connectivity state (EN-DC) with the 4G base station 600 and the 5G base station 700 . In addition, in the 5G NSA structure, the 5G CPE 500 may transmit some control information to both the 4G base station 600 and the 5G base station 700 .
도 1 및 도 3a를 참조하면, 무선 통신부에 해당하는 송수신부(110)는 5G 무선 통신 모듈 및 근거리 통신 모듈을 포함한다. 여기서, 5G 무선 통신 모듈 및 근거리 통신 모듈은 각각 송수신부(110) 및 제2 송수신부에 해당한다.1 and 3A , the transceiver 110 corresponding to the wireless communication unit includes a 5G wireless communication module and a short-range communication module. Here, the 5G wireless communication module and the short-range communication module correspond to the transceiver 110 and the second transceiver, respectively.
5G UE인 전자 기기와 관련하여, 송수신부(110)는 무선 신호(radio signal)를 송신 및 수신하도록 구성된다. 한편, 제어부(180)는 송수신부(110)와 연결되고, 5G 통신 중계 장치(500)를 통해 기지국과 5G 무선 신호를 송신 및 수신하도록 구성된다. 이와 관련하여, 5G 통신 중계 장치(500)가 테스트 모드(test mode)에서 동작하여 셀 탐색(cell search)이 개시(initiate)된 경우, 5G 무선 신호는 송수신부(110)를 통해 송신되지 않는다. 이를 위해, 5G 통신 중계 장치(500)가 TX 비활성화(Disable) 과정(process)을 수행하는 경우, 제어부(180)는 5G 통신 중계 장치(500)로 사용자 데이터 및 제어 데이터를 송신하지 않도록 송수신부(110)를 제어할 수 있다.With respect to the electronic device that is a 5G UE, the transceiver 110 is configured to transmit and receive a radio signal. Meanwhile, the controller 180 is connected to the transceiver 110 and is configured to transmit and receive 5G radio signals to and from the base station through the 5G communication relay device 500 . In this regard, when the 5G communication relay device 500 operates in a test mode and cell search is initiated, the 5G radio signal is not transmitted through the transceiver 110 . To this end, when the 5G communication relay device 500 performs a TX disable process, the controller 180 transmits user data and control data to the 5G communication relay device 500 so as not to transmit the user data and control data to the transceiver unit ( 110) can be controlled.
한편, 셀 탐색이 개시된 경우, 5G 기지국(700)은 사용자 데이터 및 제어 데이터를 송신하기 위한 시간 및 주파수 자원을 전자 기기(100)와 5G CPE(500)에게 할당하지 않는다. 하지만, 5G 기지국(700)은 RRC 연결 상태(RRC-connected state)에서 NR 측정(measurement) 및 NR 측정 보고를 위한 제어 데이터를 송신하도록 제1 무선 자원(radio resource)을 전자 기기(100)와 5G CPE(500)에게 할당할 수 있다. 반면에, 5G 기지국(700)은 PDN (Packet Data Network) 어태치(attach)가 완료된 경우, 사용자 데이터를 송신하도록 제2 무선 자원을 전자 기기(100)와 5G CPE(500)에게 할당할 수 있다.Meanwhile, when cell search is initiated, the 5G base station 700 does not allocate time and frequency resources for transmitting user data and control data to the electronic device 100 and the 5G CPE 500 . However, the 5G base station 700 sends a first radio resource to the electronic device 100 and 5G to transmit control data for NR measurement and NR measurement report in the RRC-connected state. It can be assigned to the CPE (500). On the other hand, the 5G base station 700 may allocate the second radio resource to the electronic device 100 and the 5G CPE 500 to transmit user data when the PDN (Packet Data Network) attach is completed. .
따라서, 5G 통신 중계 장치(500)가 TX 비활성화(Disable) 과정(process)을 수행하는 경우, 제어부(180)는 5G 통신 중계 장치(500)에게 송신 제한 시그널링(Tx restriction signalling)을 송신할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 통신 중계 장치(500)가 TX 비활성화(Disable) 과정(process)을 수행할 수 있다. 이 경우, 제어부(180)는 사용자 데이터 및 제어 데이터를 송신하지 않도록 제한하는 송신 제한 시그널링을 송수신부(110)로 하여금 5G 통신 중계 장치(500)로 송신하도록 제어할 수 있다. 여기서, 송신 제한 시그널링은 5G 무선 인터페이스와 다른 제2 무선 인터페이스로 5G 통신 중계 장치(500)로 송신될 수 있다. 구체적으로, 제2 무선 인터페이스는 전술한 근거리 무선 통신 인터페이스, 예를 들어, 블루투스, 와이파이 인터페이스 등일 수 있다.Therefore, when the 5G communication relay device 500 performs a TX disable process, the controller 180 may transmit a Tx restriction signaling to the 5G communication relay device 500 . . In this regard, the 5G communication relay device 500 may perform a TX disable process. In this case, the controller 180 may control the transceiver 110 to transmit the transmission restriction signaling for restricting transmission of user data and control data to the 5G communication relay device 500 . Here, the transmission restriction signaling may be transmitted to the 5G communication relay device 500 through a second air interface different from the 5G air interface. Specifically, the second wireless interface may be the aforementioned short-range wireless communication interface, for example, a Bluetooth, Wi-Fi interface, or the like.
구체적으로, 제어 데이터 송신을 위한 제1 무선 자원이 할당된 경우에도, 제어부(180)는 제어 데이터를 송신하지 않도록 5G 통신 중계 장치(500)에게 송신 제한 시그널링을 송신할 수 있다. 여기서, 송신 제한 시그널링은 RRC 연결 및 측정 보고 전까지 제어 데이터를 송신하지 않도록 제한하는 메시지이다.Specifically, even when the first radio resource for control data transmission is allocated, the controller 180 may transmit the transmission restriction signaling to the 5G communication relay device 500 so as not to transmit the control data. Here, the transmission restriction signaling is a message for restricting transmission of control data until RRC connection and measurement report.
또한, 사용자 데이터 송신을 위한 제2 무선 자원이 할당된 경우에도, 제어부(180)는 사용자 데이터를 송신하지 않도록 5G 통신 중계 장치(500)에게 제2 송신 제한 시그널링을 송신할 수 있다. 여기서, 제2 송신 제한 시그널링은 테스트 모드 종료 전까지 제어 데이터를 송신하지 않도록 제한하는 메시지이다.Also, even when the second radio resource for user data transmission is allocated, the controller 180 may transmit the second transmission restriction signaling to the 5G communication relay device 500 so as not to transmit user data. Here, the second transmission restriction signaling is a message for restricting transmission of control data until the end of the test mode.
5G CPE와 관련하여, 송수신부(520)는 무선 신호(radio signal)를 송신 및 수신하도록 구성된다. 구체적으로, 송수신부(520)는 5G NR 신호를 송신 및 수신하도록 구성되고, 4G LTE 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 5G NR 신호를 송신 및 수신하는 5G 무선통신 모듈과 4G LTE 신호를 송신 및 수신하는 4G 무선통신 모듈은 하나의 물리적 칩에 구현되거나 또는 별도의 칩에 구현될 수 있다.With respect to 5G CPE, the transceiver 520 is configured to transmit and receive a radio signal. Specifically, the transceiver 520 is configured to transmit and receive a 5G NR signal, and may transmit and receive a 4G LTE signal. In this regard, the 5G wireless communication module for transmitting and receiving the 5G NR signal and the 4G wireless communication module for transmitting and receiving the 4G LTE signal may be implemented in one physical chip or in a separate chip.
제2 송수신부(530)는 전자 기기(100)와 근거리 통신을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 제2 송수신부(530)는 주변 전자 기기(100)와의 근거리 통신을 위한 페어링 과정을 수행하여, 페어링된 전자 기기(100)와 근거리 통신을 수행할 수 있다.The second transceiver 530 is configured to perform short-range communication with the electronic device 100 . Specifically, the second transceiver 530 may perform short-distance communication with the paired electronic device 100 by performing a pairing process for short-distance communication with the neighboring electronic device 100 .
제어부 (프로세서)(510)는 송수신부(520)와 연결되고, 기지국으로부터 수신된 무선 신호를 전자 기기(100)로 제공하도록 구성된다. 본 발명에 따르면, 제어부 (프로세서)(510)는 테스트 모드(test mode)에서 셀 탐색(cell search)이 개시(initiate)된 경우, 무선 신호가 송수신부(520)를 통해 송신되지 않도록 제어할 수 있다.The controller (processor) 510 is connected to the transceiver 520 and is configured to provide a wireless signal received from the base station to the electronic device 100 . According to the present invention, the controller (processor) 510 can control the radio signal not to be transmitted through the transceiver 520 when a cell search is initiated in the test mode. have.
표시부(540)는 기지국으로부터 수신되는 5G NR 신호 품질 및 상태를 표시하도록 구성될 수 있다. 또한, 표시부(540)는 5G CPE를 설치하는 사용자 또는 설치 관리자에게 5G CPE를 최적의 위치와 각도에 배치할 수 있도록 가이드하는 정보를 표시할 수 있다.The display unit 540 may be configured to display the 5G NR signal quality and status received from the base station. In addition, the display unit 540 may display information guiding a user or an installer who installs the 5G CPE to arrange the 5G CPE at an optimal position and angle.
한편, 5G 기지국(700)은 5G 통신 중계 장치, 즉 5G CEP(500)가 테스트 모드(test mode)에서 동작하여 셀 탐색(cell search)이 개시(initiate)된 경우, 5G CEP(500)가 사용자 데이터 및 제어 데이터를 포함하여 신호를 송신하지 않도록 제어할 수 있다. On the other hand, the 5G base station 700 is a 5G communication relay device, that is, when the 5G CEP 500 operates in a test mode and cell search is initiated, the 5G CEP 500 is the user It is possible to control not to transmit a signal, including data and control data.
이를 위해, 셀 탐색이 개시된 경우, 5G 기지국(700)은 사용자 데이터 및 제어 데이터를 송신하기 위한 시간 및 주파수 자원을 전자 기기(100)와 5G CPE(500)에게 할당하지 않는다. 하지만, 5G 기지국(700)은 RRC 연결 상태(RRC-connected state)에서 NR 측정(measurement) 및 NR 측정 보고를 위한 제어 데이터를 송신하도록 제1 무선 자원(radio resource)을 전자 기기(100)와 5G CPE(500)에게 할당할 수 있다. 반면에, 5G 기지국(700)은 PDN (Packet Data Network) 어태치(attach)가 완료된 경우, 사용자 데이터를 송신하도록 제2 무선 자원을 전자 기기(100)와 5G CPE(500)에게 할당할 수 있다.To this end, when cell search is initiated, the 5G base station 700 does not allocate time and frequency resources for transmitting user data and control data to the electronic device 100 and the 5G CPE 500 . However, the 5G base station 700 sends a first radio resource to the electronic device 100 and 5G to transmit control data for NR measurement and NR measurement report in the RRC-connected state. It can be assigned to the CPE (500). On the other hand, the 5G base station 700 may allocate the second radio resource to the electronic device 100 and the 5G CPE 500 to transmit user data when the PDN (Packet Data Network) attach is completed. .
5G CPE와 관련하여, 송수신부(520)는 무선 신호(radio signal)를 송신 및 수신하도록 구성된다. 구체적으로, 송수신부(520)는 5G NR 신호를 송신 및 수신하도록 구성되고, 4G LTE 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 5G NR 신호를 송신 및 수신하는 5G 무선통신 모듈과 4G LTE 신호를 송신 및 수신하는 4G 무선통신 모듈은 하나의 물리적 칩에 구현되거나 또는 별도의 칩에 구현될 수 있다.With respect to 5G CPE, the transceiver 520 is configured to transmit and receive a radio signal. Specifically, the transceiver 520 is configured to transmit and receive a 5G NR signal, and may transmit and receive a 4G LTE signal. In this regard, the 5G wireless communication module for transmitting and receiving the 5G NR signal and the 4G wireless communication module for transmitting and receiving the 4G LTE signal may be implemented in one physical chip or in a separate chip.
제2 송수신부(530)는 전자 기기(100)와 근거리 통신을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 제2 송수신부(530)는 주변 전자 기기(100)와의 근거리 통신을 위한 페어링 과정을 수행하여, 페어링된 전자 기기(100)와 근거리 통신을 수행할 수 있다.The second transceiver 530 is configured to perform short-range communication with the electronic device 100 . Specifically, the second transceiver 530 may perform short-distance communication with the paired electronic device 100 by performing a pairing process for short-distance communication with the neighboring electronic device 100 .
제어부 (프로세서)(510)는 송수신부(520)와 연결되고, 기지국으로부터 수신된 무선 신호를 전자 기기(100)로 제공하도록 구성된다. 본 발명에 따르면, 제어부 (프로세서)(510)는 테스트 모드(test mode)에서 셀 탐색(cell search)이 개시(initiate)된 경우, 무선 신호가 송수신부(520)를 통해 송신되지 않도록 제어할 수 있다.The controller (processor) 510 is connected to the transceiver 520 and is configured to provide a wireless signal received from the base station to the electronic device 100 . According to the present invention, the controller (processor) 510 can control the radio signal not to be transmitted through the transceiver 520 when a cell search is initiated in the test mode. have.
표시부(540)는 기지국으로부터 수신되는 5G NR 신호 품질 및 상태를 표시하도록 구성될 수 있다. 또한, 표시부(540)는 5G CPE를 설치하는 사용자 또는 설치 관리자에게 5G CPE를 최적의 위치와 각도에 배치할 수 있도록 가이드하는 정보를 표시할 수 있다.The display unit 540 may be configured to display the 5G NR signal quality and status received from the base station. In addition, the display unit 540 may display information guiding a user or an installer who installs the 5G CPE to arrange the 5G CPE at an optimal position and angle.
한편, 5G 기지국(700)은 5G 통신 중계 장치, 즉 5G CEP(500)가 테스트 모드(test mode)에서 동작하여 셀 탐색(cell search)이 개시(initiate)된 경우, 5G CEP(500)가 사용자 데이터 및 제어 데이터를 포함하여 신호를 송신하지 않도록 제어할 수 있다. On the other hand, the 5G base station 700 is a 5G communication relay device, that is, when the 5G CEP 500 operates in a test mode and cell search is initiated, the 5G CEP 500 is the user It is possible to control not to transmit a signal, including data and control data.
이를 위해, 셀 탐색이 개시된 경우, 5G 기지국(700)은 사용자 데이터 및 제어 데이터를 송신하기 위한 시간 및 주파수 자원을 전자 기기(100)와 5G CPE(500)에게 할당하지 않는다. 하지만, 5G 기지국(700)은 RRC 연결 상태(RRC-connected state)에서 NR 측정(measurement) 및 NR 측정 보고를 위한 제어 데이터를 송신하도록 제1 무선 자원(radio resource)을 전자 기기(100)와 5G CPE(500)에게 할당할 수 있다. 반면에, 5G 기지국(700)은 PDN (Packet Data Network) 어태치(attach)가 완료된 경우, 사용자 데이터를 송신하도록 제2 무선 자원을 전자 기기(100)와 5G CPE(500)에게 할당할 수 있다.To this end, when cell search is initiated, the 5G base station 700 does not allocate time and frequency resources for transmitting user data and control data to the electronic device 100 and the 5G CPE 500 . However, the 5G base station 700 sends a first radio resource to the electronic device 100 and 5G to transmit control data for NR measurement and NR measurement report in the RRC-connected state. It can be assigned to the CPE (500). On the other hand, the 5G base station 700 may allocate the second radio resource to the electronic device 100 and the 5G CPE 500 to transmit user data when the PDN (Packet Data Network) attach is completed. .
한편, 도 3b는 일 실시 예에 따른 5G 기지국과 UE 간에 5G 무선 신호를 전달하는 5G CPE의 상세 구성을 나타낸다. 도 3b를 참조하면, 5G CPE(500)는 수신 안테나(RX ANT), 송신 안테나(TX ANT), 제어부(510) 및 송수신부(520)를 포함한다. Meanwhile, FIG. 3B shows a detailed configuration of a 5G CPE that transmits a 5G radio signal between a 5G base station and a UE according to an embodiment. Referring to FIG. 3B , the 5G CPE 500 includes a reception antenna (RX ANT), a transmission antenna (TX ANT), a control unit 510 , and a transmission/reception unit 520 .
이와 관련하여, 5G CPE(500)는 수신 안테나(RX ANT)를 통해 5G 기지국(700)으로부터 수신한 5G 무선 신호를 송수신부(520)를 통해 증폭 및 처리할 수 있다. 또한, 5G CPE(500)는 증폭 및 처리된 5G 무선 신호를 송신 안테나(TX ANT)를 통해 제1 UE(100a) 및 제2 UE(100b)로 전달할 수 있다. 이 경우, 수신 안테나(RX ANT)와 송신 안테나(TX ANT)는 안테나 소자를 공유할 수 있다.In this regard, the 5G CPE 500 may amplify and process the 5G radio signal received from the 5G base station 700 through the reception antenna (RX ANT) through the transceiver 520 . In addition, the 5G CPE 500 may transmit the amplified and processed 5G radio signal to the first UE 100a and the second UE 100b through a transmit antenna (TX ANT). In this case, the receiving antenna RX ANT and the transmitting antenna TX ANT may share an antenna element.
한편, 수신 안테나(RX ANT)는 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4)를 구비하고, 5G 기지국(700)으로부터 복수의 신호들을 동일 대역에서 동시에 수신할 수 있다. 이에 따라, 5G CPE(500)는 최대 4 RX의 DL-MIMO를 수행할 수 있다. Meanwhile, the reception antenna RX ANT includes a plurality of antennas ANT1 to ANT4 , and may simultaneously receive a plurality of signals from the 5G base station 700 in the same band. Accordingly, the 5G CPE 500 may perform DL-MIMO of up to 4 RX.
또한, 수신 안테나(RX ANT)는 제1 UE(100a) 및 제2 UE(100b)를 포함한 복수의 단말로부터 복수의 신호들을 전달받아 5G 기지국(700)으로 동일 대역에서 동시에 복수의 신호들을 송신할 수 있다. 이에 따라, 5G CPE(500)는 최대 4 TX의 UL-MIMO를 수행할 수 있다.In addition, the reception antenna (RX ANT) receives a plurality of signals from a plurality of terminals including the first UE 100a and the second UE 100b and simultaneously transmits a plurality of signals to the 5G base station 700 in the same band. can Accordingly, the 5G CPE 500 may perform UL-MIMO of up to 4 TX.
한편, 송신 안테나(TX ANT)도 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4)를 구비하고, 동일 대역에서 복수의 단말들(100a, 100b)로 동시에 복수의 신호들을 송신할 수 있다. 또한, 송신 안테나(TX ANT)는 제1 UE(100a) 및 제2 UE(100b)를 포함한 복수의 단말로부터 복수의 신호들을 전달받아 5G 기지국(700)으로 동일 대역에서 동시에 복수의 신호들을 송신할 수 있다.Meanwhile, the transmitting antenna TX ANT may also include a plurality of antennas ANT1 to ANT4 , and may simultaneously transmit a plurality of signals to the plurality of terminals 100a and 100b in the same band. In addition, the transmit antenna (TX ANT) receives a plurality of signals from a plurality of terminals including the first UE 100a and the second UE 100b and simultaneously transmits a plurality of signals to the 5G base station 700 in the same band. can
한편, 5G CPE(500)가 수신 안테나(RX ANT)와 송신 안테나(TX ANT)를 모두 구비해야 하는 것은 아니다. 이와 관련하여, 5G CPE(500)는 수신 안테나(RX ANT)만을 구비하고, 별도의 독립적인 통신 중계 장치가 송신 안테나(TX ANT)를 구비할 수 있다.On the other hand, the 5G CPE 500 does not have to have both a receive antenna (RX ANT) and a transmit antenna (TX ANT). In this regard, the 5G CPE 500 may include only a reception antenna (RX ANT), and a separate independent communication relay device may include a transmission antenna (TX ANT).
전술한 바와 같이 복수의 안테나를 구비하는 전자 기기, 즉 통신 중계 장치와 관련하여, 이하에서는, 본 발명에 따른 콘 안테나를 구비하는 전자 기기에 대해 설명하기로 한다. As described above, with respect to an electronic device having a plurality of antennas, that is, a communication relay device, an electronic device having a cone antenna according to the present invention will be described below.
이와 관련하여, 도 4a는 본 발명과 관련하여, 급전부와 연결된 콘 안테나와 급전부의 3차원 구조의 사시도를 나타낸다. In this regard, FIG. 4A is a perspective view of a three-dimensional structure of a cone antenna connected to a feeding unit and a feeding unit in relation to the present invention.
도 4b는 본 발명에 따른 복수의 콘 안테나들, 송수신부 회로 및 프로세서를 구비하는 전자 기기의 구조를 나타낸다.4B shows the structure of an electronic device including a plurality of cone antennas, a transceiver circuit, and a processor according to the present invention.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 안테나를 구비하는 전자 기기는 콘 안테나(1100)를 포함한다. 여기서, 콘 안테나(1100)는 금속 패치(1101), 콘 방사체(1100R) 단락 핀(1102) 및 급전부(1105)를 포함하도록 구성 가능하다. Referring to FIGS. 4A and 4B , an electronic device having an antenna according to the present invention includes a cone antenna 1100 . Here, the cone antenna 1100 is configurable to include a metal patch 1101 , a cone radiator 1100R shorting pin 1102 , and a power supply unit 1105 .
한편, 도 4a에서 콘 방사체(1100R)를 급전하는 급전부(1105)가 배치되는 제2 기판(S2)의 배면에는 급전부(1105)에 대응하는 그라운드 층(GND)이 제거될 수 있다. 따라서, 급전부(1105)에 대응하는 그라운드 층(GND)이 제거됨에 따라 제2 기판(S2) 또는 제2 기판(S2)과 체결되는 다른 기판에서 신호선에 대한 그라운드 특성이 저하될 수 있다.Meanwhile, in FIG. 4A , the ground layer GND corresponding to the power feeding unit 1105 may be removed from the rear surface of the second substrate S2 on which the power feeding unit 1105 feeding the cone radiator 1100R is disposed. Accordingly, as the ground layer GND corresponding to the power supply unit 1105 is removed, a ground characteristic for the signal line in the second substrate S2 or another substrate coupled to the second substrate S2 may be reduced.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 콘 안테나(1100)는 상부 기판(upper substrate)에 해당하는 제1 기판(S1), 하부 기판(lower substrate)에 해당하는 제2 기판(S2) 및 콘 방사체(1100R)를 포함하도록 구성 가능하다. 또한, 콘 안테나(1100)는 금속 패치(1101), 단락 핀(shorting pin, 1102), 급전부(1105)를 더 포함하도록 구성 가능한다. 4A and 4B, the cone antenna 1100 includes a first substrate S1 corresponding to an upper substrate, a second substrate S2 corresponding to a lower substrate, and a cone radiator ( 1100R) is configurable. In addition, the cone antenna 1100 may be configured to further include a metal patch 1101 , a shorting pin 1102 , and a power supply unit 1105 .
또한, 콘 안테나(1100)는 외곽 림(outer rim, 1103)과 외곽 림(1103)을 통해 제1 기판(S1)과 고정되도록 하는 체결구(fastener, 1104)를 더 포함하도록 구성 가능하다. 또한, 콘 안테나(1100)는 비-금속 지지체(non-metal supporter, 1106) 및 급전부(1105)를 체결하는 체결구(fastener, 1107)를 더 포함하도록 구성 가능하다. 여기서, 체결구(1104, 1107)는 소정 직경을 갖는 나사(screw)와 같은 체결구로 구현 가능하다. Also, the cone antenna 1100 is configurable to further include an outer rim 1103 and a fastener 1104 to be fixed to the first substrate S1 through the outer rim 1103 . In addition, the cone antenna 1100 is configurable to further include a fastener 1107 for fastening the non-metal supporter 1106 and the feeding unit 1105 . Here, the fasteners 1104 and 1107 may be implemented as fasteners such as screws having a predetermined diameter.
이와 관련하여, 제2 기판(S2)은 제1 기판(S1)과 소정 간격으로 이격되고, 그라운드 층(GND)을 구비할 수 있다. 한편, 콘 방사체(1100R)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 사이에 구비되도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 콘 방사체(1100R)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 연결하도록, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 간을 수직 연결할 수 있다. 또한, 콘 방사체(1100R)는 상부는 제1 기판(S1)과 연결되고, 하부는 제2 기판(S2)과 연결되며, 상부에 상부 개구부(upper aperture)를 구비하도록 구성 가능하다.In this regard, the second substrate S2 may be spaced apart from the first substrate S1 by a predetermined interval, and may include a ground layer GND. Meanwhile, the cone radiator 1100R may be disposed between the first substrate S1 and the second substrate S2 . Specifically, the cone radiator 1100R may vertically connect the first substrate S1 and the second substrate S2 to the first substrate S1 and the second substrate S2 . In addition, the cone radiator 1100R has an upper portion connected to the first substrate S1 , and a lower portion connected to the second substrate S2 , and may be configured to have an upper aperture on the upper portion.
한편, 금속 패치(1101)는 제1 기판(S1)에 형성되며, 상부 개구부에 이격되게 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 금속 패치(1101)는 외측 형상(outer side shape)이 원형 형태인 원형 패치(circular patch)로 형성될 수 있다. 하지만, 금속 패치(1101)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고, 같이 외측 형상이 사각형 형태인 사각 패치(rectangular patch)로 형성될 수 있다. Meanwhile, the metal patch 1101 may be formed on the first substrate S1 and spaced apart from the upper opening. In this regard, the metal patch 1101 may be formed as a circular patch having an outer side shape of a circular shape. However, the shape of the metal patch 1101 is not limited thereto, and may be formed as a rectangular patch having a rectangular outer shape.
한편, 금속 패치(1101)의 내측 형상(inner side shape)은 금속 패치(1101)의 외측 형상에 관계없이, 상부 개구부의 외곽선의 형상에 대응되도록 원형으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 콘 방사체(1100R)로부터 방사되는 신호가 금속 패치(1101)의 내측을 통해 커플링되도록 형성될 수 있다. Meanwhile, the inner side shape of the metal patch 1101 may be formed in a circular shape to correspond to the shape of the outline of the upper opening regardless of the outer shape of the metal patch 1101 . Through this, a signal radiated from the cone radiator 1100R may be coupled through the inside of the metal patch 1101 .
한편, 금속 패치(1101)는 콘 안테나(1100)의 상부 개구의 일부 영역을 둘러싸도록 일 측에만 배치될 수 있다. 이에 따라, 금속 패치(1101)를 포함한 콘 안테나(1100)의 전체 크기를 최소화할 수 있다. 하지만, 이러한 금속 패치(1101)의 형상과 배치 형태는 상부 개구의 일 측에만 배치된 원형 패치에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 금속 패치(1101)는 일 측에 배치된 사각 패치, 양 측에 배치된 원형 패치 또는 양 측에 배치된 사각 패치로 구현 가능하다. 이와 같은 금속 패치(1101)의 형상과 배치 형태에 대해서는 아래에서 상세하게 설명하기로 한다.Meanwhile, the metal patch 1101 may be disposed on only one side to surround a partial area of the upper opening of the cone antenna 1100 . Accordingly, the overall size of the cone antenna 1100 including the metal patch 1101 may be minimized. However, the shape and arrangement of the metal patch 1101 is not limited to a circular patch disposed only on one side of the upper opening. Accordingly, the metal patch 1101 may be implemented as a square patch disposed on one side, a circular patch disposed on both sides, or a square patch disposed on both sides. The shape and arrangement of the metal patch 1101 will be described in detail below.
한편, 급전부(1105)는 제2 기판(S2) 상에 형성되고, 하부 개구부(lower aperture)를 통해 신호를 전달하도록 구성된다. 이를 위해, 급전부(1105)는 하부 개구부의 형상에 대응되도록 단부(end portion)가 링 형상으로 구성될 수 있다.Meanwhile, the power feeding unit 1105 is formed on the second substrate S2 and configured to transmit a signal through a lower aperture. To this end, the power feeding unit 1105 may have an end portion having a ring shape to correspond to the shape of the lower opening.
한편, 단락 핀(shorting pin, 1102)은 금속 패치(1101)와 제2 기판(S2)의 그라운드 층(GND)을 전기적으로 연결하도록 형성된다. 한편, 단락 핀(1102)은 유전체와 같은 구조물 내부에 소정 직경을 갖는 나사(screw)와 같은 체결구가 삽입된 구조로 구현 가능하다.Meanwhile, a shorting pin 1102 is formed to electrically connect the metal patch 1101 and the ground layer GND of the second substrate S2 . Meanwhile, the shorting pin 1102 may be implemented in a structure in which a fastener such as a screw having a predetermined diameter is inserted into a structure such as a dielectric.
이와 관련하여, 전자 기기 내에 복수 개의 콘 안테나를 배치하기 위해, 콘 안테나는 작은 크기로 구현될 필요가 있다. 이를 위한 본 발명에 따른 콘 안테나 구조를 "Cone with shorting pin" 또는 "Cone with shorting supporter"로 지칭할 수 있다. In this regard, in order to arrange a plurality of cone antennas in an electronic device, the cone antennas need to be implemented with a small size. For this purpose, the cone antenna structure according to the present invention may be referred to as “Cone with shorting pin” or “Cone with shorting supporter”.
이와 관련하여, 단락 핀(shorting pin) 또는 단락 지지체(shorting supporter)의 개수는 1개 또는 2개일 수 있다. 구체적으로, 단락 핀 또는 단락 지지체의 개수는 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다. 하지만, 본 발명에 따른 "Cone with shorting pin" 또는 "Cone with shorting supporter"에서 단락 핀 또는 단락 지지체는 안테나 크기 소형화를 위해 1개 또는 2개로 구현될 수 있다.In this regard, the number of shorting pins or shorting supporters may be one or two. Specifically, the number of shorting pins or shorting supports is not limited thereto and can be changed according to applications. However, in the "Cone with shorting pin" or "Cone with shorting supporter" according to the present invention, one or two shorting pins or shorting supports may be implemented to reduce the size of the antenna.
구체적으로, 단락 핀(shorting pin, 1102)은 금속 패치(1101)와 제2 기판(S2) 사이에 하나의 단락 핀으로 형성될 수 있다. 이와 같은 하나의 단락 핀(1102)에 의해, 콘 안테나의 방사 패턴의 널(null)이 생성되는 것을 방지할 수 있다. Specifically, a shorting pin 1102 may be formed as a single shorting pin between the metal patch 1101 and the second substrate S2 . By such a single shorting pin 1102, it is possible to prevent a null (null) of the radiation pattern of the cone antenna from being generated.
이와 관련하여, 일반적인 콘 안테나는 앙각(elevation angle) 방향의 보어사이트에서 방사 패턴의 널(null)이 생성되어 수신 성능이 저하되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 콘 안테나(1110)가 하나의 단락 핀(1102)과 연결되는 구조를 통해, 앙각 방향의 보어사이트에서 방사 패턴의 널이 제거될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 거의 모든 방향에서 수신 성능이 개선될 수 있다는 장점이 있다.In this regard, a typical cone antenna has a problem in that a null of a radiation pattern is generated in a boresight in an elevation angle direction, so that reception performance is deteriorated. In order to solve this problem, in the present invention, through the structure in which the cone antenna 1110 is connected to one shorting pin 1102 , the null of the radiation pattern in the boresight in the elevation direction can be removed. Accordingly, the present invention has an advantage that reception performance can be improved in almost all directions.
이와 관련하여, 하나의 단락 핀을 구비한 콘 안테나는 급전부(1105)-콘 방사체(1100R)-금속 패치(1101)-단락 핀(1102)-그라운드 층(GND)의 전류 경로를 형성한다. 이와 같이, 급전부(1105)-콘 방사체(1100R)-금속 패치(1101)-단락 핀(1102)-그라운드 층(GND)의 비대칭 전류 경로를 통해, 앙각 방향의 보어 사이트에서 방사 패턴이 널(null)이 생성되는 현상을 방지할 수 있다.In this regard, the cone antenna with one shorting pin forms the current path of the feeding part 1105 - the cone radiator 1100R - the metal patch 1101 - the shorting pin 1102 - the ground layer GND. In this way, through the asymmetric current path of the feeding part 1105 - the cone radiator 1100R - the metal patch 1101 - the shorting pin 1102 - the ground layer (GND), the radiation pattern at the bore site in the elevation direction is null ( null) can be prevented.
한편, 전술한 바와 같이, 단락 핀(1102)은 금속 패치(1101)와 제2 기판(S2) 사이를 수직 연결하도록 구성된 소정 직경의 나사(screw)로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 단락 핀(1102)의 높이는 2mm로 직경은 1.5mm로 설정될 수 있다. 하지만, 단락 핀(1102)의 높이와 직경은 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다. Meanwhile, as described above, the shorting pin 1102 may be formed of a screw having a predetermined diameter configured to vertically connect between the metal patch 1101 and the second substrate S2 . In this regard, the height of the shorting pin 1102 may be set to 2 mm and the diameter to 1.5 mm. However, the height and diameter of the shorting pin 1102 are not limited thereto and may be changed according to the application.
한편, 이와 같은 특정 직경을 갖는 단락 핀(1102)만으로 기구적 안정성을 확보하기 어려울 수 있다. 따라서, 단락 핀(1102)에 의한 기구적 안정성을 확보하기 위해, 제2 유전체(1102a)를 더 포함할 수 있다. 즉, 제2 유전체(1102a)는 단락 핀(1102)에 해당하는 나사를 둘러싸도록 형성되고, 소정 직경의 원기둥 형상으로 구성된다. On the other hand, it may be difficult to ensure mechanical stability only with the shorting pin 1102 having such a specific diameter. Accordingly, in order to secure mechanical stability by the shorting pin 1102 , a second dielectric 1102a may be further included. That is, the second dielectric 1102a is formed to surround the screw corresponding to the shorting pin 1102 and has a cylindrical shape with a predetermined diameter.
한편, 본 발명에 따른 콘 안테나는 콘 방사체(1100R)와 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 기구적으로 고정하기 위해, 적어도 하나의 비-금속 지지체(non-metal supporter, 1106)를 더 포함할 수 있다. 이를 위해, 비-금속 지지체(1106)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 지지하도록 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 수직하게 연결하도록 구성된다. 한편, 비-금속 지지체(1106)는 금속이 아니고, 또한 금속 패치(1101)와 전기적으로 연결되지 않기 때문에, 콘 안테나(1100)의 전기적 특성에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 비-금속 지지체(1106)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 수직하게 연결하여 지지하도록 제1 및 제2 기판(S1, S2)의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 배치될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 지지할 수 있는 다양한 구조로 변경 가능하다.On the other hand, the cone antenna according to the present invention, in order to mechanically fix the cone radiator 1100R, the first substrate S1 and the second substrate S2, at least one non-metal supporter (non-metal supporter, 1106). ) may be further included. To this end, the non-metallic support 1106 is configured to vertically connect the first substrate S1 and the second substrate S2 to support the first substrate S1 and the second substrate S2 . On the other hand, since the non-metallic support 1106 is not metal and is not electrically connected to the metal patch 1101 , it does not affect the electrical characteristics of the cone antenna 1100 . Accordingly, the non-metal support 1106 connects and supports the first and second substrates S1 and S2 in a vertical manner so as to support the upper left, upper right, and lower left sides of the first and second substrates S1 and S2. and may be disposed in the lower right. However, the present invention is not limited thereto, and various structures capable of supporting the first substrate S1 and the second substrate S2 may be changed according to application.
한편, 복수의 외곽 림(1103)은 콘 방사체(1100R)의 상부 개구부를 형성하고, 콘 안테나를 제1 기판(S1)과 연결하도록 구성된다. 이에 따라, 외곽 림(1103)은 콘 방사체(1100R)와 일체로 형성되고, 제1 기판(S1)과 체결구(1104)를 통해 연결될 수 있다. 또한, 복수의 체결구(1104)는 외곽 림(1103)과 제1 기판(S1)을 연결하도록 구성된다.Meanwhile, the plurality of outer rims 1103 form an upper opening of the cone radiator 1100R and are configured to connect the cone antenna to the first substrate S1 . Accordingly, the outer rim 1103 may be integrally formed with the cone radiator 1100R, and may be connected to the first substrate S1 through the fastener 1104 . In addition, the plurality of fasteners 1104 is configured to connect the outer rim 1103 and the first substrate S1.
여기서, 외곽 림(1103)과 체결구(1104)는 콘 방사체(1100R)의 대향하는 지점 상에 2개의 외곽 림으로 구현될 수 있다. 하지만, 외곽 림(1103)과 체결구(1104)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 3개 이상의 외곽 림으로 구현될 수 있다.Here, the outer rim 1103 and the fastener 1104 may be implemented as two outer rims on opposing points of the cone radiator 1100R. However, the number of the outer rim 1103 and the fastener 1104 is not limited thereto, and may be implemented with three or more outer rims depending on the application.
한편, 체결구(1104)는 급전부(1105) 단부 (즉, 링 형상)의 내부를 통해 제2 기판(S2)과 연결되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 체결구(1107)를 통해 급전부(1105)가 형성된 제2 기판(S2)과 콘 방사체(1100R)가 고정될 수 있다. 이에 따라, 체결구(1107)는 콘 방사체(1100R)로 신호를 전달하는 급전부의 역할과 함께 콘 방사체(1100R)를 제2 기판(S2)에 고정하는 역할을 한다.On the other hand, the fastener 1104 may be configured to be connected to the second substrate S2 through the inside of the end (ie, a ring shape) of the power feeding unit 1105 . Accordingly, the second substrate S2 on which the power feeding part 1105 is formed and the cone radiator 1100R may be fixed through the fastener 1107 . Accordingly, the fastener 1107 serves to fix the cone radiator 1100R to the second substrate S2 as well as a role of a power feeder that transmits a signal to the cone radiator 1100R.
한편, 안테나 레이어는 상부 기판에 해당하는 제1 기판(S1)일 수 있다. 한편, 송수신부 회로 레이어는 하부 기판에 해당하는 제2 기판(S2) 및/또는 제3 기판일 수 있다. 이와 관련하여, 제3 기판은 제2 기판(S2)의 하부에 배치될 수 있다. 여기서, 송수신부 회로(1250)는 콘 방사체(1100R)에 급전부(1105)를 통해 연결되고, 콘 안테나(1100)를 통해 신호를 방사하도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 송수신부 회로(1250)는 콘 안테나(1100)에 연결된 송신부 또는 수신부 회로의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 송수신부 회로(1250)는 송신부의 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)의 출력 전력을 제어할 수 있다. 또한, 송수신부 회로(1250)는 수신부의 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)의 이득을 조절할 수 있다.Meanwhile, the antenna layer may be the first substrate S1 corresponding to the upper substrate. Meanwhile, the transceiver circuit layer may be the second substrate S2 and/or the third substrate corresponding to the lower substrate. In this regard, the third substrate may be disposed under the second substrate S2 . Here, the transceiver circuit 1250 may be connected to the cone radiator 1100R through the feeding unit 1105 , and may control to radiate a signal through the cone antenna 1100 . To this end, the transceiver circuit 1250 may control the operation of the transmitter or receiver circuit connected to the cone antenna 1100 . Specifically, the transceiver circuit 1250 may control the output power of a power amplifier (PA) of the transmitter. Also, the transceiver circuit 1250 may adjust the gain of a low noise amplifier (LNA) of the receiver.
한편, 송수신부 회로(1250)가 제2 기판(S2)에 배치되면 급전부(1105)와의 연결 길이를 감소시킬 수 있다. 반면에, 송수신부 회로(1250)가 제3 기판에 배치되면 실장 공간 측면에서 유리하고, 다수의 콘 안테나(1100)가 배치된 경우 콘 안테나(1100)와 간섭도 저감될 수 있다.Meanwhile, when the transceiver circuit 1250 is disposed on the second substrate S2 , the length of the connection with the power supply unit 1105 may be reduced. On the other hand, when the transceiver circuit 1250 is disposed on the third substrate, it is advantageous in terms of mounting space, and when a plurality of cone antennas 1100 are disposed, interference with the cone antenna 1100 can be reduced.
송수신부 회로(1250)는 콘 방사체(1100R)에 급전부(1105)를 통해 연결되고, 콘 안테나(1100)를 통해 신호를 방사하도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 송수신부 회로(1250)는 도 2와 같이 전력 증폭기(210), 저잡음 증폭기(310)를 전단에 구비할 수 있다. 이에 따라, 송수신부 회로(1250)는 전력 증폭기(210)를 통해 증폭된 신호를 콘 안테나(1100)를 통해 방사하도록 전력 증폭기(210)를 제어할 수 있다. 또한, 송수신부 회로(1250)는 콘 안테나(1100)로부터 수신된 신호를 저잡음 증폭기(310)를 통해 증폭하도록 저잡음 증폭기(310)를 제어할 수 있다. 또한, 송수신부 회로(1250) 콘 안테나(1100)를 통해 신호를 송신 및/또는 수신하도록 송수신부 회로(1250) 내부의 소자들을 제어할 수 있다.The transceiver circuit 1250 may be connected to the cone radiator 1100R through the feeding unit 1105 , and may control to radiate a signal through the cone antenna 1100 . In this regard, the transceiver circuit 1250 may include a power amplifier 210 and a low-noise amplifier 310 at the front end as shown in FIG. 2 . Accordingly, the transceiver circuit 1250 may control the power amplifier 210 to radiate the signal amplified through the power amplifier 210 through the cone antenna 1100 . Also, the transceiver circuit 1250 may control the low noise amplifier 310 to amplify the signal received from the cone antenna 1100 through the low noise amplifier 310 . In addition, the transceiver circuit 1250 may control elements inside the transceiver circuit 1250 to transmit and/or receive a signal through the cone antenna 1100 .
이와 관련하여, 전자 기기가 복수의 콘 안테나를 구비하는 경우, 송수신부 회로(1250)는 복수의 콘 안테나 중 적어도 하나를 통해 신호가 송신 및/또는 수신되도록 제어할 수 있다. 송수신부 회로(1250)가 하나의 콘 안테나만을 통해 신호를 송신 또는 수신하는 경우를 각각 1 Tx 또는 1 Rx로 지칭할 수 있다. 반면에, 송수신부 회로(1250)가 둘 이상의 콘 안테나를 통해 신호를 송신 또는 수신하는 경우를 안테나의 개수에 따라 n Tx 또는 n Rx로 지칭할 수 있다. In this regard, when the electronic device includes a plurality of cone antennas, the transceiver circuit 1250 may control a signal to be transmitted and/or received through at least one of the plurality of cone antennas. A case in which the transceiver circuit 1250 transmits or receives a signal through only one cone antenna may be referred to as 1 Tx or 1 Rx, respectively. On the other hand, a case in which the transceiver circuit 1250 transmits or receives a signal through two or more cone antennas may be referred to as n Tx or n Rx depending on the number of antennas.
예를 들어, 송수신부 회로(1250)가 2개의 콘 안테나를 통해 신호를 송신 또는 수신하는 경우를 2 Tx 또는 2 Rx로 지칭할 수 있다. 하지만, 송수신부 회로(1250)가 2개의 콘 안테나를 통해 동일한 데이터를 갖는 제1 및 제2 신호를 송신 또는 수신하는 경우는 1 Tx 또는 2 Rx로 지칭할 수 있다. 이와 같이 송수신부 회로(1250)가 2개의 콘 안테나를 통해 동일한 데이터를 갖는 제1 및 제2 신호를 송신 또는 수신하는 경우를 다이버시티 모드로 지칭할 수 있다.For example, a case in which the transceiver circuit 1250 transmits or receives a signal through two cone antennas may be referred to as 2 Tx or 2 Rx. However, when the transceiver circuit 1250 transmits or receives the first and second signals having the same data through two cone antennas, it may be referred to as 1 Tx or 2 Rx. A case in which the transceiver circuit 1250 transmits or receives the first and second signals having the same data through the two cone antennas as described above may be referred to as a diversity mode.
이러한 콘 안테나(1100)를 구비하는 전자 기기에서 복수의 콘 안테나들을 포함하는 안테나 시스템으로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 4b는 본 발명에 따른 복수의 콘 안테나들, 송수신부 회로 및 프로세서를 구비하는 전자 기기의 구조를 나타낸다.The electronic device having the cone antenna 1100 may be implemented as an antenna system including a plurality of cone antennas. In this regard, FIG. 4B shows the structure of an electronic device including a plurality of cone antennas, a transceiver circuit, and a processor according to the present invention.
도 4b를 참조하면, 전자 기기는 4개의 콘 안테나, 즉 제1 콘 안테나(1100-1) 내지 제4 콘 안테나(1100-4)를 포함할 수 있다. 여기서, 콘 안테나의 개수는 응용에 따라 다양한 개수로 변경 가능하다. 여기서, 제1 콘 안테나(1100-1) 내지 제4 콘 안테나(1100-4)는 동일한 안테나 성능을 위해 동일한 형상으로 구현될 수 있다. 또한, 제1 콘 안테나(1100-1) 내지 제4 콘 안테나(1100-4)는 최적의 안테나 성능 및 최적의 배치 구조를 위해 상이한 형상으로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 4B , the electronic device may include four cone antennas, that is, a first cone antenna 1100-1 to a fourth cone antenna 1100-4. Here, the number of cone antennas can be changed to various numbers according to applications. Here, the first cone antenna 1100-1 to the fourth cone antenna 1100-4 may be implemented in the same shape for the same antenna performance. In addition, the first cone antenna 1100-1 to the fourth cone antenna 1100-4 may be implemented in different shapes for optimal antenna performance and an optimal arrangement structure.
여기서, 전자 기기는 사용자 단말(UE) 이외에, 통신 중계 장치(communication relay apparatus), 소형 셀 기지국 또는 기지국 등에 구현될 수 있다. 여기서, 통신 중계 장치는 5G 통신 서비스를 실내에서 제공할 수 있는 CPE (Customer Premises Equipment)일 수 있다. Here, the electronic device may be implemented in a communication relay apparatus, a small cell base station, or a base station in addition to a user terminal (UE). Here, the communication relay device may be a Customer Premises Equipment (CPE) capable of providing 5G communication services indoors.
한편, 전자 기기에 배치되는 안테나 시스템은 복수의 콘 안테나들, 예컨대 제1 콘 안테나(1100-1) 내지 제4 콘 안테나(1100-4)를 포함한다. 구체적으로, 안테나 시스템의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부 상에 배치된 복수의 콘 안테나들, 즉 제1 내지 제4 콘 안테나(1100-1 내지 1100-4)로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4)은 금속 패치(1101-1, 1101-2), 콘 방사체(1100R)와 급전부(1105)를 구비할 수 있다.Meanwhile, the antenna system disposed in the electronic device includes a plurality of cone antennas, for example, a first cone antenna 1100-1 to a fourth cone antenna 1100-4. Specifically, it may be implemented with a plurality of cone antennas disposed on the upper left, upper right, lower left, and lower right of the antenna system, that is, the first to fourth cone antennas 1100-1 to 1100-4. In this regard, the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 may include metal patches 1101-1 and 1101-2, a cone radiator 1100R, and a power supply unit 1105.
또한, 안테나 시스템은 송수신부 회로(1250)를 더 포함할 수 있다. 또한, 안테나 시스템은 프로세서(1400)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성된 기저대역 프로세서일 수 있다.In addition, the antenna system may further include a transceiver circuit 1250 . Also, the antenna system may further include a processor 1400 . Here, the processor 1400 may be a baseband processor configured to control the transceiver circuit 1250 .
이와 관련하여, 송수신부 회로(1250)는 콘 방사체(1100R)에 급전부(1105)를 통해 각각 연결된다. 또한, 송수신부 회로(1250)는 제1 주파수 대역의 제1 신호를 콘 안테나(1110)를 통해 방사하도록 제어할 수 있다. 또한, 송수신부 회로(1250)는 제1 주파수 대역보다 낮은 제2 주파수 대역의 제2 신호를 콘 안테나(1110)를 통해 방사하도록 제어할 수 있다.In this regard, the transceiver circuit 1250 is respectively connected to the cone radiator 1100R through the power supply unit 1105 . Also, the transceiver circuit 1250 may control the first signal of the first frequency band to be radiated through the cone antenna 1110 . Also, the transceiver circuit 1250 may control to radiate a second signal of a second frequency band lower than the first frequency band through the cone antenna 1110 .
이와 관련하여, 프로세서(1400)는 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부(1250)를 제어할 수 있다.In this regard, the processor 1400 may control the transceiver 1250 to perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4.
제1 주파수 대역의 자원이 전자 기기에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부(1250)를 제어한다. 이를 위해, 제1 주파수 대역의 자원이 전자 기기에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 제1 주파수 대역에서 동작하도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 제2 주파수 대역에서 동작하는 송수신부 회로(1250)의 일부 구성을 비활성화할 수 있다.When the resource of the first frequency band is allocated to the electronic device, the processor 1400 transmits/receives unit 1250 to perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4. ) to control To this end, when the resource of the first frequency band is allocated to the electronic device, the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to operate in the first frequency band. In this regard, the processor 1400 may inactivate some components of the transceiver circuit 1250 operating in the second frequency band.
반면에, 제2 주파수 대역의 자원이 전자 기기에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부(1250)를 제어한다. 이를 위해, 제2 주파수 대역의 자원이 전자 기기에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 제2 주파수 대역에서 동작하도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역에서 동작하는 송수신부 회로(1250)의 일부 구성을 비활성화할 수 있다.On the other hand, when the resource of the second frequency band is allocated to the electronic device, the processor 1400 transmits/receives to perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4. control unit 1250 . To this end, when the resource of the second frequency band is allocated to the electronic device, the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to operate in the second frequency band. In this regard, the processor 1400 may inactivate some components of the transceiver circuit 1250 operating in the first frequency band.
한편, 제1 주파수 대역의 자원과 제2 주파수 대역의 자원이 모두 전자 기기에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 하나의 콘 안테나만을 사용할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(1400)는 하나의 콘 안테나를 통해 수신되는 제1 신호와 제2 신호에 대해 반송파 집성(CA: Carrier Aggregation)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(1400)는 제1 및 제2 신호에 각각 포함된 제1 및 제2 정보를 모두 동시에 획득할 수 있다.Meanwhile, when both the resource of the first frequency band and the resource of the second frequency band are allocated to the electronic device, the processor 1400 may use only one cone antenna. To this end, the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to perform carrier aggregation (CA) on the first signal and the second signal received through one cone antenna. Accordingly, the processor 1400 may simultaneously acquire both the first and second information included in the first and second signals, respectively.
한편, 본 발명에 따른 콘 안테나는 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 모두 동작하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 콘 안테나를 저대역(LB), 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 모두 동작하도록 구성될 수 있다. 하지만, 콘 안테나가 저대역(LB)에서도 동작하는 경우, 콘 방사체의 부피가 증가하고 고대역(HB)에서 임피던스 매칭 특성이 저하될 수 있다.Meanwhile, the cone antenna according to the present invention may be configured to operate in both the middle band (MB) and the high band (HB). In this regard, the cone antenna may be configured to operate in all of the low band (LB), middle band (MB) and high band (HB). However, when the cone antenna operates even in the low band LB, the volume of the cone radiator may increase and impedance matching characteristics may deteriorate in the high band HB.
이와 관련하여, 도 5a는 일 실시 예에 따른 콘 안테나의 측면도와 다중 공진 원리를 나타낸 개념도이다. 한편, 도 5b는 일 실시 예에 따른 콘 안테나의 반사 계수 특성을 나타낸다.In this regard, FIG. 5A is a side view of a cone antenna and a conceptual diagram illustrating a multi-resonance principle according to an exemplary embodiment. Meanwhile, FIG. 5B shows reflection coefficient characteristics of a cone antenna according to an exemplary embodiment.
이와 관련하여, 저대역(LB)은 650MHz 내지 900MHz 또는 600MHz 내지 960MHz를 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 하지만, 저대역(LB)은 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다. 한편, 중대역(MB)은 1400MHz부터 시작하는 주파수 대역으로 간주될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다. 또한, 고대역(HB)은 중대역(MB)보다 높은 대역으로 2500MHz 또는 3500 MHz 부터 시작하는 주파수 대역으로 간주될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다.In this regard, the low band LB may be considered to include 650 MHz to 900 MHz or 600 MHz to 960 MHz. However, the low band LB is not limited thereto and may be changed according to applications. Meanwhile, the middle band (MB) may be regarded as a frequency band starting from 1400 MHz, but is not limited thereto and may be changed according to applications. In addition, the high band (HB) is a band higher than the middle band (MB) and may be considered as a frequency band starting from 2500 MHz or 3500 MHz, but is not limited thereto and may be changed according to an application.
도 4a 및 도 5a를 참조하면, 콘 방사체(1100R), 금속 패치(1101) 및 단락 핀(1102)를 포함하는 제1 경로에 의해 저대역(LB)에 해당하는 제1 주파수(f1)에서 공진이 발생할 수 있다. 한편, 콘 방사체(1100R)와 외곽 림을 통해 체결되는 체결구(1104)를 포함하는 제2 경로에 의해 중대역(MB)에 해당하는 제2 주파수(f2)에서 공진이 발생할 수 있다. 또한, 콘 방사체(1100R)에 의한 제3 경로에 의해 고대역(HB)에 해당하는 제3 주파수(f3)에서 공진이 발생할 수 있다.4A and 5A , the first path including the cone radiator 1100R, the metal patch 1101 and the shorting pin 1102 resonates at a first frequency f1 corresponding to the low band LB. This can happen. Meanwhile, resonance may occur at the second frequency f2 corresponding to the middle band MB by the second path including the cone radiator 1100R and the fastener 1104 fastened through the outer rim. Also, resonance may occur at the third frequency f3 corresponding to the high band HB by the third path by the cone radiator 1100R.
이와 관련하여, 도 4a, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 콘 안테나(1000)는 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 모두 공진하는 다중 대역 안테나로 동작함을 알 수 있다. 구체적으로, 콘 안테나(1000)는 약 1.2GHz에서 약 4.3GHZ까지 광대역 동작함을 알 수 있다. In this regard, referring to FIGS. 4A, 5A and 5B , it can be seen that the cone antenna 1000 operates as a multi-band antenna resonating in both the middle band MB and the high band HB. Specifically, it can be seen that the cone antenna 1000 operates in a wide band from about 1.2 GHz to about 4.3 GHz.
한편, 본 발명에 따른 콘 안테나(1000)가 5G Sub 6 대역, 약 5GHz 내지 6GHz까지 동작하도록 설계 변경될 필요가 있다. 이와 관련하여, 도 7a 내지 도 9c에서 상세하게 설명하기로 한다.On the other hand, it is necessary to change the design of the cone antenna 1000 according to the present invention to operate in the 5G Sub 6 band, about 5 GHz to 6 GHz. In this regard, it will be described in detail with reference to FIGS. 7A to 9C.
한편, 본 발명에 따른 전자 기기, 즉 통신 중계 장치에 구비되는 안테나에 의한 방사 패턴 요구조건에 대해 검토하면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 6a는 통신 중계 장치의 안테나에 의한 방사 패턴 패턴을 나타낸다. 구체적으로, 도 6a(a)는 본 발명과 관련하여 통신 중계 장치에 구비되는 다이폴 또는 모노폴 타입의 안테나에 의한 방사패턴을 나타낸다. 반면에, 도 6a(b)는 일 예시에 따른 통신 중계 장치에 구비되는 안테나에 의한 방사패턴을 나타낸다. 이와 관련하여, 도 6b는 도 6a의 통신 중계 장치, 즉 데이터 디바이스의 서로 다른 안테나에 대한 전류 분포도와 이에 따른 방사 패턴 형성 원리를 나타낸다. On the other hand, when examining the radiation pattern requirements by the antenna provided in the electronic device according to the present invention, that is, a communication relay device as follows. In this regard, FIG. 6A shows a radiation pattern pattern by an antenna of a communication relay device. Specifically, FIG. 6a (a) shows a radiation pattern by a dipole or monopole type antenna provided in a communication relay device in relation to the present invention. On the other hand, FIG. 6a(b) shows a radiation pattern by an antenna provided in a communication relay device according to an example. In this regard, FIG. 6B shows a current distribution diagram for different antennas of the communication relay device of FIG. 6A, that is, a data device, and a principle of forming a radiation pattern according thereto.
도 6a를 참조하면, 일반적인 외장형 안테나의 Omnidirectional radiation pattern과 다르게 고객 사용 Scene에 유리한 Upper Hemisphere 영역에 안테나 방사가 집중될 필요가 있다. 따라서, 도 4a 및 도 4b와 같은 구조의 콘 안테나를 사용함으로써 Hemisphere 기준으로 외장형 통신 중계 장치와 동등 또는 양호한 성능을 가지며 Small Height 특성으로 차별화된 Design merit를 가진다.Referring to FIG. 6A, unlike the omnidirectional radiation pattern of a general external antenna, it is necessary to concentrate the antenna radiation in the upper hemisphere region, which is advantageous for the customer use scene. Therefore, by using the cone antenna of the structure as shown in Figs. 4a and 4b, it has the same or better performance as the external communication repeater based on the Hemisphere and has a design merit differentiated by the small height characteristic.
구체적으로, 도 6a(a)와 같은 구조에서, LTE + Sub 6GHz를 지원하는 안테나 사이즈는 안테나 사이즈로 인해 최소 140 mm 이상의 높이가 필요하다. 하지만, 도 6a(b)와 같은 구조에서, 콘 안테나를 구비하는 데이터 디바이스는 약 40mm 정도의 크기와 약 16mm의 높이를 갖도록 low profile 구조를 갖는다.Specifically, in the structure shown in FIG. 6a (a), the antenna size supporting LTE + Sub 6GHz requires a height of at least 140 mm or more due to the antenna size. However, in the structure shown in FIG. 6A( b ), the data device including the cone antenna has a low profile structure to have a size of about 40 mm and a height of about 16 mm.
한편, 도 6a(a) 및 도 6b(a)를 참조하면, 모노폴 또는 다이폴 안테나는 안테나 표면의 전류에 의해 주위 영역에 표면 전류(surface current)를 발생시킨다. 이 경우, 모노폴 또는 다이폴 안테나가 데이터 디바이스 표면에 실질적으로 수직하게 형성된다. 따라서, 모노폴 또는 다이폴 안테나를 구비하는 데이터 디바이스는 약 140mm의 높이를 갖게 된다. 또한, 데이터 디바이스의 표면에 수직한 방향을 중심으로 형성되는 표면 전류에 따라 방사 패턴은 데이터 디바이스에 수평 방향으로 주로 형성된다. 이에 따라, 데이터 디바이스가 배치된 높이보다 일정 각도 이상의 위치에서 통신 성능이 저하될 수 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 6A (a) and 6B (a), a monopole or dipole antenna generates a surface current in a surrounding area by a current on the surface of the antenna. In this case, the monopole or dipole antenna is formed substantially perpendicular to the data device surface. Thus, a data device with a monopole or dipole antenna would have a height of about 140 mm. In addition, the radiation pattern is mainly formed in the horizontal direction in the data device according to the surface current formed around the direction perpendicular to the surface of the data device. Accordingly, communication performance may be deteriorated at a position greater than or equal to the height at which the data device is disposed.
반면에, 도 6a(b) 및 도 6b(b)를 참조하면, 데이터 디바이스에 평행하게 배치되는 회로 기판과 콘 안테나의 표면을 따라 전류가 생성된다. 따라서, 회로 기판과 콘 안테나의 표면을 따라 생성되는 전계에 의해 표면 전류가 생성된다. 또한, 표면 전류에 실질적으로 수직한 방향으로 방사 패턴이 주로 형성된다. 이에 따라, 데이터 디바이스가 배치된 높이보다 일정 각도 이상의 위치에서 통신 성능이 향상될 수 있다.On the other hand, referring to FIGS. 6A(B) and 6B(B) , a current is generated along the surface of the cone antenna and the circuit board disposed parallel to the data device. Therefore, a surface current is generated by the electric field generated along the surface of the circuit board and the cone antenna. Further, the radiation pattern is mainly formed in a direction substantially perpendicular to the surface current. Accordingly, communication performance may be improved at a position at an angle greater than or equal to the height at which the data device is disposed.
전술한 콘 안테나를 구비하는 전자 기기에서 급전부를 통해 콘 방사체로 신호를 급전하고, 급전부 주변에 광대역 임피던스 매칭부를 통해 광대역 매칭을 수행하는 방법에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 7a는 급전부와 연결된 콘 방사체 및 급전부의 상세 구성을 나타낸다. 한편, 도 7b는 도 7a의 콘 안테나의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트와 등가 회로를 나타낸다.A method of feeding a signal to a cone radiator through a feeding unit in the electronic device having the aforementioned cone antenna and performing wideband matching around the feeding unit through a wideband impedance matching unit will be described. In this regard, FIG. 7A shows the detailed configuration of the cone radiator and the power feeding unit connected to the feeding unit. Meanwhile, FIG. 7B shows a Smith chart showing impedance characteristics of the cone antenna of FIG. 7A and an equivalent circuit.
한편, 도 8a는 일 실시 예에 따른 급전부와 매칭 스터브와 결합된 콘 안테나의 상세 구성을 나타낸다. 한편, 도 8b는 도 8a의 안테나의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트와 등가 회로를 나타낸다.Meanwhile, FIG. 8A shows a detailed configuration of a cone antenna combined with a power feeding unit and a matching stub according to an exemplary embodiment. Meanwhile, FIG. 8B shows a Smith chart showing impedance characteristics of the antenna of FIG. 8A and an equivalent circuit.
한편, 본 발명에 따른 T-Type 스터브 매칭(Stub Matching) 구조를 이용한 광대역 콘 안테나의 구조적 특징 및 기술적 특징은 다음과 같다.Meanwhile, the structural and technical characteristics of the broadband cone antenna using the T-Type stub matching structure according to the present invention are as follows.
- 이와 관련하여, 5G Data Device는 주로 wall, 책상 및 Table 윗면에 설치되어 사용된다. 따라서, 안테나 방사(radiation) 방향이 이동 단말기와 같이 전방향 보다는 도 6a(b)와 같이 Hemisphere 방향으로 방사하는 것이 유리하다.- In this regard, 5G Data Device is mainly installed and used on walls, desks, and top surfaces of tables. Therefore, it is advantageous for the antenna radiation direction to radiate in the hemisphere direction as shown in FIG. 6a(b) rather than in the omnidirectional direction like a mobile terminal.
- 기존의 Data Device는 도 6a(a)와 같이 Omni-Directional Radiation Pattern을 가진 외장형 안테나를 사용한다. 하지만, 5G Data Device의 내장형 안테나는 Hemisphere radiation pattern 특성을 갖는 Cone Type Antenna 구조를 적용할 수 있다. - The existing data device uses an external antenna having an Omni-Directional Radiation Pattern as shown in FIG. 6a(a). However, the built-in antenna of the 5G Data Device can apply a Cone Type Antenna structure having a hemisphere radiation pattern characteristic.
- 5G Data Device 지원 Band: 1175MHz(GPS L5)에서 6GHz (Sub-6 N79, B46)의 광대역 주파수 Coverage를 요구한다.- 5G Data Device Support Band: Requires broadband frequency coverage from 1175MHz (GPS L5) to 6GHz (Sub-6 N79, B46).
- 종래기술의 한계: 차량용 안테나로 사용될 수 있는 Cone 안테나의 동작 대역은 1175MHz 내지 4.5GHz을 동작 대역을 갖는다. 따라서, Sub6 Band (N79 4.4 내지 5Hz)와 B46 Band (5.15 내지 5.925GHz) 전체를 커버하기에는 부족하다.- Limitations of the prior art: The operating band of the cone antenna that can be used as a vehicle antenna has an operating band of 1175 MHz to 4.5 GHz. Therefore, it is insufficient to cover the entire Sub6 Band (N79 4.4 to 5 Hz) and B46 Band (5.15 to 5.925 GHz).
- Cone 형태 및 사이즈를 변경하여 공진 특성을 개선하는 방법은 부품 공용화에 제약이 있으며 금형의 수정이 필요하다.- The method of improving the resonance characteristics by changing the cone shape and size has limitations in common use of parts and requires modification of the mold.
- 한편, Feeding단에서 Lumped Element로 Matching 시 Element 자체의 High Q 특성으로 광대역 전체 대역을 만족할 수 있는 매칭 구조가 적용되기 어렵다.- On the other hand, when matching with Lumped Element at the feeding stage, it is difficult to apply a matching structure that can satisfy the entire broadband due to the high Q characteristic of the element itself.
- 본 발명 concept의 필요성: 광대역 특성의 Cone 안테나의 기본 동작 대역, 즉 1175MHz 내지 4.3GHz에서 추가적으로 4GHz 내지 6GHz 대역 중 선별적으로 공진특성을 개선할 수 있는 방안이 필요하다.- Necessity of the concept of the present invention: In the basic operating band of the wideband Cone antenna, that is, 1175 MHz to 4.3 GHz, there is a need for a method to selectively improve the resonance characteristics among the 4 GHz to 6 GHz bands.
한편, 본 발명에 따른 T-Type Stub Matching 구조의 효과는 다음과 같다. 콘 방사체의 Feeding Line의 PCB 반대 편에 T-Type Ground Stub를 추가함으로써 Capacitive Matching효과를 발생시킬 수 있다. 한편, T-Type 길이는 원하는 튜닝 주파수의 약 1/10 파장으로 조절하여 선택적으로 주파수 튜닝이 가능하다.Meanwhile, the effects of the T-Type Stub Matching structure according to the present invention are as follows. Capacitive Matching effect can be generated by adding T-Type Ground Stub on the opposite side of PCB of Feeding Line of cone emitter. On the other hand, the T-Type length is adjusted to about 1/10 wavelength of the desired tuning frequency, so that frequency tuning is possible.
도 4a, 도 4b 및 도 8a를 참조하면, 안테나를 구비하는 전자 기기는 콘 안테나(1100) 및 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 전자 기기는 콘 안테나(1100), 송수신부 회로(1250) 및 (기저대역) 프로세서(1400)를 포함하도록 구성될 수 있다.4A, 4B, and 8A , an electronic device having an antenna may be configured to include a cone antenna 1100 and a transceiver circuit 1250 . In addition, the electronic device may be configured to include a cone antenna 1100 , a transceiver circuit 1250 , and a (baseband) processor 1400 .
콘 안테나(1100)는 제1 기판(S1), 제2 기판(S2), 콘 방사체(1100R), 형성된 금속 패치(1101) 및 단락 핀(1102)을 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 콘 안테나(1100)는 매칭 스터브(matching stub, TS1, TS2)와 결합되는 급전부(1105)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.The cone antenna 1100 may be configured to include a first substrate S1 , a second substrate S2 , a cone radiator 1100R, a formed metal patch 1101 , and a shorting pin 1102 . In addition, the cone antenna 1100 may be configured to further include a feeding unit 1105 coupled to a matching stub ( TS1 , TS2 ).
이와 관련하여, 하부 기판인 제2 기판(S2)은 제1 기판(S1)과 소정 간격으로 이격되고 그라운드 층을 구비하도록 구성될 수 있다. 한편, 콘 방사체(1100R)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 사이에 구비되도록 구성될 수 있다. 또한, 콘 방사체(1100R)는 제1 기판(S1)과 연결되고, 하부는 제2 기판(S2)과 연결되며, 상부 개구부와 하부 개구부를 구비하도록 구성될 수 있다.In this regard, the second substrate S2 serving as the lower substrate may be spaced apart from the first substrate S1 by a predetermined distance and may be configured to include a ground layer. Meanwhile, the cone radiator 1100R may be configured to be provided between the first substrate S1 and the second substrate S2 . Also, the cone radiator 1100R may be connected to the first substrate S1 and the lower portion connected to the second substrate S2, and may be configured to have an upper opening and a lower opening.
한편, 금속 패치(1101)는 제1 기판(S1)에 형성되며, 상부 개구부에 이격되게 형성될 수 있다. 또한, 단락 핀(1102)은 금속 패치(1101)와 제2 기판(S2)의 그라운드 층을 전기적으로 연결하도록 형성될 수 있다. Meanwhile, the metal patch 1101 may be formed on the first substrate S1 and spaced apart from the upper opening. In addition, the shorting pin 1102 may be formed to electrically connect the metal patch 1101 and the ground layer of the second substrate S2 .
한편, 급전부(1105)는 제2 기판(S2) 상에 형성되고, 하부 개구부를 통해 신호를 전달하도록 구성될 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 콘 방사체(1100R)에 급전부(1105)를 통해 연결되고, 콘 안테나(1100)를 통해 신호를 방사하도록 제어하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 급전부(1105)는 제2 기판(S2)의 전면에 형성되고, 제2 기판(S2)의 배면에는 매칭 스터브(TS1, TS2)가 배치될 수 있다. 이 경우, 매칭 스터브(TS1, TS2)가 배치되는 영역 주변에는 그라운드 층이 제거될 수 있다.Meanwhile, the power feeding unit 1105 may be formed on the second substrate S2 and configured to transmit a signal through the lower opening. The transceiver circuit 1250 may be connected to the cone radiator 1100R through the feeding unit 1105 , and may be configured to control to radiate a signal through the cone antenna 1100 . In this regard, the power feeding unit 1105 may be formed on the front surface of the second substrate S2 , and matching stubs TS1 and TS2 may be disposed on the rear surface of the second substrate S2 . In this case, the ground layer may be removed around the area where the matching stubs TS1 and TS2 are disposed.
한편, 급전부(1105)는 전송 선로(transmission line, 1105-1) 및 신호 급전부(signal feeder, 1105-2)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 전송 선로(1105-1)는 송수신부 회로와 연결되고, 송수신부 회로로부터 신호를 전달받도록 구성될 수 있다. 또한, 신호 급전부(1105-2)는 하부 개구부의 형상에 대응되도록 단부(end portion)가 링 형상으로 구성될 수 있다.Meanwhile, the feeder 1105 may be configured to include a transmission line 1105 - 1 and a signal feeder 1105 - 2 . In this regard, the transmission line 1105 - 1 may be connected to the transceiver circuit and configured to receive a signal from the transceiver circuit. Also, the signal feeding unit 1105 - 2 may have an end portion having a ring shape to correspond to the shape of the lower opening.
도 4a, 도 5b, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 콘 방사체를 포함하는 콘 안테나(1100)는 콘 방사체(1100R), 금속 패치(1101), 단락 핀(1102) 및 외곽 림에 체결된 체결구(1104)에 의해 다중 공진함을 알 수 있다. 4A, 5B, 7A and 7B, the cone antenna 1100 including the cone radiator 1100R, the metal patch 1101, the shorting pin 1102, and the fastening fastened to the outer rim It can be seen that multiple resonance occurs by the sphere 1104 .
한편, 매칭 스터브는 제1 스터브(TS1) 및 제2 스터브(TS2)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 스터브(TS1)는 전송 선로(1105-1)와 평행하게 제2 기판(S2)의 배면에 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 스터브(TS1)의 너비(width)는 전송 선로(1105-1)의 너비와 동일하거나 일정 비율만큼 더 넓게 구성될 수 있다. 이에 따라, 전송 선로(1105-1)를 통해 전달되는 신호가 외부로 방사되지 않고 전송 선로(1105-1)를 따라 가이드(guide)되어 전송될 수 있다.Meanwhile, the matching stub may be configured to include a first stub TS1 and a second stub TS2. In this regard, the first stub TS1 may be disposed on the rear surface of the second substrate S2 in parallel to the transmission line 1105 - 1 . For example, the width of the first stub TS1 may be the same as the width of the transmission line 1105 - 1 or may be wider by a certain ratio. Accordingly, a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be guided and transmitted along the transmission line 1105 - 1 without being radiated to the outside.
일 예로, 제1 스터브(TS1)의 너비는 전송 선로(1105-1)의 너비와 동일한 너비로 형성될 수 있다. 또한, 전송 선로(1105-1)가 배치되는 제2 기판(S2)의 전면에 대응하는 위치에 제1 스터브(TS1)가 정렬(align)되도록 배치될 수 있다.For example, the width of the first stub TS1 may be the same as the width of the transmission line 1105 - 1 . Also, the first stub TS1 may be aligned at a position corresponding to the front surface of the second substrate S2 on which the transmission line 1105 - 1 is disposed.
한편, 제2 스터브(TS2)는 제1 스터브(TS1)의 단부와 연결되고, 제1 스터브(TS1)와 수직한 방향으로 연장되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 전송 선로(1105-1)를 통해 전달되는 신호가 링 형상의 신호 급전부(1105-2)로 전달되는 지점에서 임피던스 부정합에 의해 반사될 수 있다. 따라서, 임피던스 부정합에 의해 반사되는 신호가 제2 스터브(TS2)를 통해 매칭되어 다시 신호 급전부(1105-2)로 전달될 수 있도록 한다.Meanwhile, the second stub TS2 may be connected to an end of the first stub TS1 and may be configured to extend in a direction perpendicular to the first stub TS1 . In this regard, a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be reflected due to impedance mismatch at a point where it is transmitted to the ring-shaped signal feeding unit 1105 - 2 . Accordingly, the signal reflected by the impedance mismatch is matched through the second stub TS2 and transmitted to the signal feeding unit 1105 - 2 again.
한편, 도 4a, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 콘 방사체를 포함하는 콘 안테나(1100)는 콘 방사체(1100R), 금속 패치(1101), 단락 핀(1102), 외곽 림에 체결된 체결구(1104)와 함께 제1 및 제2 스터브(TS1, TS2)에 의해 다중 공진함을 알 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 스터브(TS1, TS2)는 급전부(1105)와 커패시티브 결합됨에 따라 도 7b보다 더 광대역 공진함을 알 수 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 4A, 8A and 8B , the cone antenna 1100 including a cone radiator 1100 includes a cone radiator 1100R, a metal patch 1101, a shorting pin 1102, and a fastener fastened to the outer rim. It can be seen that multi-resonance occurs by the first and second stubs TS1 and TS2 together with 1104 . In this case, it can be seen that the first and second stubs TS1 and TS2 are capacitively coupled to the power supply unit 1105 and thus have a wider resonance than that of FIG. 7B .
이와 관련하여, 도 9a 내지 도 9c는 매칭 스터브가 없는 경우와 서로 다른 타입의 매칭 스터브에 따른 안테나의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트와 VSWR을 나타낸다. 도 9a는 매칭 스터브가 없는 경우의 스미스 차트와 VSWR을 나타낸다. 반면에, 도 9b는 제1 및 제2 스터브(TS1, TS2)를 구비한 경우의 스미스 차트와 VSWR을 나타낸다.In this regard, FIGS. 9A to 9C show Smith charts and VSWRs showing impedance characteristics of antennas according to different types of matching stubs and without a matching stub. 9A shows the Smith chart and VSWR in the absence of a matching stub. On the other hand, FIG. 9B shows the Smith chart and VSWR when the first and second stubs TS1 and TS2 are provided.
도 9a를 참조하면, 콘 안테나는 약 1.1GHz 내지 4.3 GHz에서 VSWR 3 이하의 값을 가져, 동작 대역이 약 1.1GHz 내지 4.3 GHz임을 알 수 있다. 반면에, 도 9b를 참조하면, 콘 안테나는 약 1.1GHz 내지 5.3 GHz에서 VSWR 3 이하의 값을 가져, 동작 대역이 약 1.1GHz 내지 5.3 GHz임을 알 수 있다.Referring to FIG. 9A , it can be seen that the cone antenna has a VSWR of 3 or less at about 1.1 GHz to 4.3 GHz, and thus the operating band is about 1.1 GHz to 4.3 GHz. On the other hand, referring to FIG. 9B , it can be seen that the cone antenna has a VSWR of 3 or less at about 1.1 GHz to 5.3 GHz, and thus the operating band is about 1.1 GHz to 5.3 GHz.
한편, 도 8c는 일 실시 예에 따른 급전부와 매칭 스터브와 결합된 콘 안테나의 상세 구성을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 도 9a 내지 도 9c는 매칭 스터브가 없는 경우와 서로 다른 타입의 매칭 스터브에 따른 안테나의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트와 VSWR을 나타낸다.Meanwhile, FIG. 8C shows a detailed configuration of a cone antenna combined with a power feeding unit and a matching stub according to an exemplary embodiment. As described above, FIGS. 9A to 9C show Smith charts and VSWRs showing impedance characteristics of antennas according to different types of matching stubs and without a matching stub.
도 4a, 도 4b 및 도 8c를 참조하면, 매칭 스터브는 제3 스터브(TS3)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제3 스터브(TS3)는 제1 스터브(TS1)의 일 지점과 연결되고, 제1 스터브(TS1)와 수직한 방향으로 연장되도록 구성될 수 있다. 한편, 제3 스터브(TS3)는 제2 스터브(TS2)와 평행하게 배치될 수 있다.4A, 4B, and 8C , the matching stub may further include a third stub TS3. In this regard, the third stub TS3 may be connected to a point of the first stub TS1 and may be configured to extend in a direction perpendicular to the first stub TS1 . Meanwhile, the third stub TS3 may be disposed parallel to the second stub TS2 .
이와 관련하여, 전송 선로(1105-1)를 통해 전달되는 신호가 링 형상의 신호 급전부(1105-2)로 전달되는 지점에서 임피던스 부정합에 의해 반사될 수 있다. 따라서, 임피던스 부정합에 의해 반사되는 신호가 제2 스터브(TS2)와 제3 스터브(TS3)를 통해 매칭되어 다시 신호 급전부(1105-2)로 전달될 수 있도록 한다. In this regard, a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be reflected due to impedance mismatch at a point where it is transmitted to the ring-shaped signal feeding unit 1105 - 2 . Accordingly, the signal reflected by the impedance mismatch is matched through the second stub TS2 and the third stub TS3 to be transmitted to the signal feeding unit 1105 - 2 again.
이와 관련하여, 제3 스터브(TS3)는 제2 회로 기판(S2)의 배면에 그라운드 층이 제거되는 불연속 지점에서 불요 방사를 제거하도록 해당 위치에 소정 길이로 배치될 수 있다. 특히, 원형으로 형성된 유전체 영역(DR1)의 경계 지점에서 제3 스터브(TS3)는 직사각형으로 형성된 유전체 영역의 너비만큼 소정 길이로 형성될 수 있다.In this regard, the third stub TS3 may be disposed on the rear surface of the second circuit board S2 with a predetermined length to remove unwanted radiation at discontinuous points where the ground layer is removed. In particular, at the boundary point of the circular dielectric region DR1 , the third stub TS3 may be formed to have a predetermined length equal to the width of the rectangular dielectric region.
이와 관련하여, 도 9c는 제1 내지 제2 스터브(TS1 내지 TS3)를 구비한 경우의 스미스 차트와 VSWR을 나타낸다. 도 9c를 참조하면, 콘 안테나는 약 1.1GHz 내지 6.0GHz에서 VSWR 3 이하의 값을 가져, 동작 대역이 약 1.1GHz 내지 6.0 GHz임을 알 수 있다.In this regard, FIG. 9C shows a Smith chart and VSWR when the first to second stubs TS1 to TS3 are provided. Referring to FIG. 9C , it can be seen that the cone antenna has a VSWR of 3 or less in about 1.1 GHz to 6.0 GHz, and thus the operating band is about 1.1 GHz to 6.0 GHz.
또한, 제2 스터브(TS2)의 너비와 제3 스터브(TS3)의 너비는 전송 선로(1105-1)의 너비와 동일한 너비로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 스터브(TS2)의 길이는 제3 스터브(TS3)의 길이보다 더 긴 길이로 형성될 수 있다.In addition, the width of the second stub TS2 and the width of the third stub TS3 may be formed to have the same width as the width of the transmission line 1105 - 1 . In this case, the length of the second stub TS2 may be longer than that of the third stub TS3.
한편, 제2 스터브(TS2)의 길이는 콘 방사체(1100R)의 하부 개구부의 직경보다 더 긴 길이로 형성될 수 있다. 이에 따라, 신호 급전부(1105-2)로부터 급전되어 콘 방사체(1100R)의 하부 개구부에서 반사된 신호를 다시 콘 방사체(1100R)의 하부 개구부로 효과적으로 전달할 수 있다.Meanwhile, the length of the second stub TS2 may be longer than the diameter of the lower opening of the cone radiator 1100R. Accordingly, the signal fed from the signal feeding unit 1105 - 2 and reflected from the lower opening of the cone radiator 1100R can be effectively transmitted back to the lower opening of the cone radiator 1100R.
한편, 급전부(1105)가 배치되는 영역을 중심으로 제2 기판(S2)의 배면에는 그라운드가 제거된 유전체 영역(DR1)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 콘 방사체(1100R)의 하부 개구부의 형상에 대응되는 신호 급전부(1105-2)의 임피던스 매칭 특성이 향상될 수 있다. 한편, 제2 기판(S2)의 배면에는 그라운드가 제거된 유전체 영역(DR1)이 형성됨에 따른 신호 손실 이슈는 본 발명에서 제안하는 광대역 매칭 스터브(TS1, TS2, TS3)에 의해 해결될 수 있다.Meanwhile, a dielectric region DR1 from which a ground is removed may be formed on the rear surface of the second substrate S2 centered on the region in which the power feeding unit 1105 is disposed. Accordingly, impedance matching characteristics of the signal feeding unit 1105 - 2 corresponding to the shape of the lower opening of the cone radiator 1100R may be improved. Meanwhile, the signal loss issue due to the formation of the grounded dielectric region DR1 on the rear surface of the second substrate S2 can be solved by the wideband matching stubs TS1, TS2, and TS3 proposed in the present invention.
한편, 급전부(1105)가 배치되는 영역을 중심으로 제2 기판(S2)에서 그라운드 제거된 유전체 영역은 제1 유전체 영역(DR1) 및 제2 유전체 영역(DR2)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 유전체 영역(DR1)은 콘 방사체(1100R)의 하부 개구부의 직경보다 더 큰 직경으로 형성될 수 있다. 또한, 제2 유전체 영역(DR2)은 제1 유전체 영역(DR1)과 연장되고, 소정의 너비와 길이를 갖는 직사각형 영역으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the dielectric region from which the ground is removed from the second substrate S2 centered on the region in which the power feeding unit 1105 is disposed may be configured to include the first dielectric region DR1 and the second dielectric region DR2 . In this regard, the first dielectric region DR1 may be formed to have a larger diameter than the diameter of the lower opening of the cone radiator 1100R. Also, the second dielectric region DR2 may extend from the first dielectric region DR1 and may be formed as a rectangular region having a predetermined width and length.
한편, 도 8a(b)를 참조하면, 제2 유전체 영역(DR2)의 단부로부터 형성된 제1 매칭 스터브(TS1)의 길이 및 제2 매칭 스터브(TS2)의 길이의 합은 제1 길이로 형성될 수 있다. 여기서, 제1 길이는 6mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 공진 주파수 및 기판의 유전율 및 두께 등에 따라 달리 설정될 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 8A ( b ), the sum of the length of the first matching stub TS1 formed from the end of the second dielectric region DR2 and the length of the second matching stub TS2 is the first length. can Here, the first length may be set to 6 mm, but is not limited thereto and may be set differently depending on the resonance frequency and the dielectric constant and thickness of the substrate.
한편, 도 8c를 참조하면, 제2 매칭 스터브(TS2)의 단부에서 제3 매칭 스터브(TS3)의 단부까지의 길이는 제2 길이로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 길이는 상기 제1 길이보다 짧은 길이로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 상기 제2 길이는 4mm로 설정되고, 상기 제1 길이는 6mm로 설정될 수 있다. 하지만, 상기 제1 길이와 상기 제2 길이는 이에 한정되는 것은 아니고 공진 주파수 및 기판의 유전율 및 두께 등에 따라 달리 설정될 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 8C , the length from the end of the second matching stub TS2 to the end of the third matching stub TS3 may be the second length. Here, the second length may be shorter than the first length. In this regard, the second length may be set to 4 mm, and the first length may be set to 6 mm. However, the first length and the second length are not limited thereto and may be set differently depending on the resonance frequency and the dielectric constant and thickness of the substrate.
전술한 바와 같이, 제3 스터브(TS3)는 제2 회로 기판(S2)의 배면에 그라운드 층이 제거되는 불연속 지점에서 불요 방사를 제거하도록 해당 위치에 소정 길이로 배치될 수 있다. 특히, 원형으로 형성된 유전체 영역(DR1)의 경계 지점에서 제3 스터브(TS3)는 직사각형으로 형성된 유전체 영역의 너비만큼 소정 길이로 형성될 수 있다.As described above, the third stub TS3 may be disposed on the rear surface of the second circuit board S2 with a predetermined length to remove unwanted radiation at discontinuous points where the ground layer is removed. In particular, at the boundary point of the circular dielectric region DR1 , the third stub TS3 may be formed to have a predetermined length equal to the width of the rectangular dielectric region.
반면에, 전송 선로(1105-1)를 통해 전달되는 신호가 링 형상의 신호 급전부(1105-2)로 전달되는 지점에서 임피던스 부정합에 의해 반사될 수 있다. 따라서, 임피던스 부정합에 의해 반사되는 신호가 제2 스터브(TS2)를 통해 매칭되어 다시 신호 급전부(1105-2)로 전달될 수 있도록 한다. 따라서, 제2 스터브(TS2)의 길이가 제3 스터브(TS3)의 길이보다 더 길게 형성될 수 있다.On the other hand, a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be reflected due to impedance mismatch at a point where it is transmitted to the ring-shaped signal feeding unit 1105 - 2 . Accordingly, the signal reflected by the impedance mismatch is matched through the second stub TS2 and transmitted to the signal feeding unit 1105 - 2 again. Accordingly, the length of the second stub TS2 may be longer than the length of the third stub TS3.
한편, 도 4a를 참조하면, 단락 핀(1102)은 금속 패치(1101)와 제2 기판(S2) 사이에 수직 연결된 하나의 단락 핀으로 형성될 수 있다. 상기 하나의 단락 핀에 의해, 상기 콘 안테나의 방사 패턴의 널(null)이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 콘 안테나 어셈블리의 구조적 안정성을 위해 단락 핀(1102) 이외에 복수의 비-금속 지지체(1106)가 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 연결하도록 배치될 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 4A , the shorting pin 1102 may be formed as a single shorting pin vertically connected between the metal patch 1101 and the second substrate S2 . By the single shorting pin, it is possible to prevent a null of the radiation pattern of the cone antenna from being generated. Meanwhile, in addition to the shorting pin 1102 , a plurality of non-metallic supports 1106 may be disposed to connect the first substrate S1 and the second substrate S2 for structural stability of the cone antenna assembly.
한편, 단락 핀(1102)은 금속 패치(1101)와 제2 기판(S2) 사이를 수직 연결하도록 구성된 소정 직경의 나사(screw)로 형성될 수 있다. 또한, 단락 핀(1102)에 해당하는 나사를 둘러싸도록 형성되고, 소정 직경의 원기둥 형상으로 구성된 제2 유전체를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the shorting pin 1102 may be formed of a screw having a predetermined diameter configured to vertically connect between the metal patch 1101 and the second substrate S2 . In addition, it may further include a second dielectric formed to surround the screw corresponding to the shorting pin 1102 and configured in a cylindrical shape with a predetermined diameter.
한편, 콘 안테나(1100)는 복수의 외곽 림(outer rib, 1103) 및 체결구(fastener, 1104)를 더 포함하도록 구성 가능하다. 외곽 림(1103)은 콘 안테나(1100)의 상부 개구부를 형성하고, 콘 안테나(1100)를 제1 기판(S1)과 연결하도록 구성될 수 있다. 또한, 외곽 림(1103)은 복수 개로 구비되고, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개 등으로 확장되어 다중 공진이 발생하도록 구성될 수 있다. 또한, 체결구(1104)는 외곽 림(1103)과 제1 기판(S1)을 연결하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the cone antenna 1100 is configurable to further include a plurality of outer ribs 1103 and fasteners 1104 . The outer rim 1103 may be configured to form an upper opening of the cone antenna 1100 and connect the cone antenna 1100 to the first substrate S1 . In addition, the outer rim 1103 may be provided in plurality, and may be expanded to 2, 3, 4, 5, 6, etc. to generate multiple resonance. In addition, the fastener 1104 may be configured to connect the outer rim 1103 and the first substrate S1 .
한편, 금속 패치(1100)는 콘 안테나(1100)의 상부 개구의 일부 영역을 둘러싸도록 일 측에만 배치될 수 있다. 이에 따라, 금속 패치(1100)를 포함한 콘 안테나(1100)의 크기를 최소화할 수 있다. 또한, 전류 흐름을 비대칭 형태로 형성하여 보어 사이트 방향에서 콘 안테나(1100)의 방사 패턴의 널(null)이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이와 관련하여, 콘 안테나(1100)의 방사 패턴은 도 6a(b)와 같이 hemisphere focused pattern으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the metal patch 1100 may be disposed on only one side to surround a partial area of the upper opening of the cone antenna 1100 . Accordingly, the size of the cone antenna 1100 including the metal patch 1100 may be minimized. In addition, it is possible to prevent the formation of nulls in the radiation pattern of the cone antenna 1100 in the bore site direction by forming the current flow in an asymmetrical shape. In this regard, the radiation pattern of the cone antenna 1100 may be formed as a hemisphere focused pattern as shown in FIG. 6a (b).
이상에서는 본 발명의 일 양상에 따른 안테나를 구비하는 전자 기기에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 다른 양상에 따른 안테나를 구비하는 5G 통신 중계 장치에 대해 설명하기로 한다. 한편, 전술한 설명이 이하의 안테나를 구비하는 5G 통신 중계 장치에 적용될 수 있다. In the above, an electronic device having an antenna according to an aspect of the present invention has been described. Hereinafter, a 5G communication relay device having an antenna according to another aspect of the present invention will be described. Meanwhile, the above description may be applied to a 5G communication relay device having the following antenna.
이와 관련하여, 도 10은 일 실시 예에 따른 복수의 콘 안테나를 구비하는 통신 중계 장치의 구성을 나타낸다. 한편, 도 11은 일 실시 예에 따른 복수의 콘 안테나를 구비하는 통신 중계 장치의 각 구성부의 조립 이전의 상태도이다.In this regard, FIG. 10 shows the configuration of a communication relay device having a plurality of cone antennas according to an embodiment. Meanwhile, FIG. 11 is a state diagram before assembly of each component of a communication relay device having a plurality of cone antennas according to an exemplary embodiment.
도 4a 내지 도 11을 참조하면, 통신 중계 장치는 콘 안테나(1100) 및 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 통신 중계 장치는 콘 안테나 모듈(1100), 송수신부 회로(1250) 및 (기저대역) 프로세서(1400)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 통신 중계 장치는 5G CPE (Customer Premise Equipment)일 수 있고, 5G Sub6 대역에서 동작할 수 있다.4A to 11 , the communication relay device may be configured to include a cone antenna 1100 and a transceiver circuit 1250 . In addition, the communication relay device may be configured to include a cone antenna module 1100 , a transceiver circuit 1250 , and a (baseband) processor 1400 . Here, the communication relay device may be 5G Customer Premise Equipment (CPE), and may operate in the 5G Sub6 band.
콘 안테나 모듈(1100)은 제1 기판(S1), 제2 기판(S2), 콘 방사체(1100R), 형성된 금속 패치(1101) 및 단락 핀(1102)을 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 콘 안테나(1100)는 매칭 스터브(matching stub, TS1, TS2)와 결합되는 급전부(1105)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.The cone antenna module 1100 may be configured to include a first substrate S1 , a second substrate S2 , a cone radiator 1100R, a formed metal patch 1101 , and a shorting pin 1102 . In addition, the cone antenna 1100 may be configured to further include a feeding unit 1105 coupled to a matching stub ( TS1 , TS2 ).
이와 관련하여, 하부 기판인 제2 기판(S2)은 제1 기판(S1)과 소정 간격으로 이격되고 그라운드 층을 구비하도록 구성될 수 있다. 한편, 콘 방사체(1100R)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 사이에 구비되도록 구성될 수 있다. 또한, 콘 방사체(1100R)는 제1 기판(S1)과 연결되고, 하부는 제2 기판(S2)과 연결되며, 상부 개구부와 하부 개구부를 구비하도록 구성될 수 있다.In this regard, the second substrate S2 serving as the lower substrate may be spaced apart from the first substrate S1 by a predetermined distance and may be configured to include a ground layer. Meanwhile, the cone radiator 1100R may be configured to be provided between the first substrate S1 and the second substrate S2 . Also, the cone radiator 1100R may be connected to the first substrate S1 and the lower portion connected to the second substrate S2, and may be configured to have an upper opening and a lower opening.
한편, 금속 패치(1101)는 제1 기판(S1)에 형성되며, 상부 개구부에 이격되게 형성될 수 있다. 또한, 단락 핀(1102)은 금속 패치(1101)와 제2 기판(S2)의 그라운드 층을 전기적으로 연결하도록 형성될 수 있다. Meanwhile, the metal patch 1101 may be formed on the first substrate S1 and spaced apart from the upper opening. In addition, the shorting pin 1102 may be formed to electrically connect the metal patch 1101 and the ground layer of the second substrate S2 .
한편, 금속 패치(1101-1 내지 1101-4)의 형태와 배치는 각각의 성능 최적화 및 상호 간섭 수준 저감을 위해 서로 다른 형태로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 상부의 제1 금속 패치(1101-1)는 사각 패치로 구성되고, 하부의 제3 금속 패치(1101-1)는 원형 패치로 구성되어 상호 간섭을 저감할 수 있다. 또한, 상부의 제1 금속 패치(1101-1)와 하부의 제3 금속 패치(1101-1)는 상호 간에 소정 간격 시프트 되도록 배치되어 상호 간섭을 저감할 수 있다.Meanwhile, the shape and arrangement of the metal patches 1101-1 to 1101-4 may be configured in different shapes for optimizing performance and reducing mutual interference levels. In this regard, the upper first metal patch 1101-1 is configured as a square patch, and the lower third metal patch 1101-1 is configured as a circular patch, so that mutual interference can be reduced. In addition, the upper first metal patch 1101-1 and the lower third metal patch 1101-1 are disposed to be shifted by a predetermined distance from each other to reduce mutual interference.
일 예로, 제2 금속 패치(1101-2)와 제4 금속 패치(1101-4)는 콘 방사체에 인접한 영역에서는 원형 패치 형태로 구성되고, 다른 영역에서는 사각 패치 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 상부의 제2 금속 패치(1101-2)와 하부의 제4 금속 패치(1101-4)는 상호 간에 소정 간격 시프트 되도록 배치되어 상호 간섭을 저감할 수 있다.For example, the second metal patch 1101-2 and the fourth metal patch 1101-4 may be configured in a circular patch shape in an area adjacent to the cone radiator, and may be configured in a square patch shape in another area. In this case, the upper second metal patch 1101 - 2 and the lower fourth metal patch 1101-4 are arranged to be shifted by a predetermined distance from each other to reduce mutual interference.
한편, 급전부(1105)는 제2 기판(S2) 상에 형성되고, 하부 개구부를 통해 신호를 전달하도록 구성될 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 콘 방사체(1100R)에 급전부(1105)를 통해 연결되고, 콘 안테나(1100)를 통해 신호를 방사하도록 제어하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 급전부(1105)는 제2 기판(S2)의 전면에 형성되고, 제2 기판(S2)의 배면에는 매칭 스터브(TS1, TS2)가 배치될 수 있다. 이 경우, 매칭 스터브(TS1, TS2)가 배치되는 영역 주변에는 그라운드 층이 제거될 수 있다.Meanwhile, the power feeding unit 1105 may be formed on the second substrate S2 and configured to transmit a signal through the lower opening. The transceiver circuit 1250 may be connected to the cone radiator 1100R through the feeding unit 1105 , and may be configured to control to radiate a signal through the cone antenna 1100 . In this regard, the power feeding unit 1105 may be formed on the front surface of the second substrate S2 , and matching stubs TS1 and TS2 may be disposed on the rear surface of the second substrate S2 . In this case, the ground layer may be removed around the area where the matching stubs TS1 and TS2 are disposed.
전술한 콘 안테나 모듈(1100)은 통신 중계 장치(1000)에 배치되는 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4)로 구현될 수 있다. 한편, (기저대역) 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 복수의 콘 안테나들을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부(1250)를 제어할 수 있다.The aforementioned cone antenna module 1100 may be implemented with a plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 disposed in the communication relay device 1000 . Meanwhile, the (baseband) processor 1400 may be configured to control the operation of the transceiver circuit 1250 . In this regard, the processor 1400 may control the transceiver 1250 to perform multiple input/output (MIMO) through a plurality of cone antennas.
또한, 본 발명에 따른 통신 중계 장치(1000)는 배치되는 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4) 외에 다른 안테나들을 더 구비할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4)는 LTE/5G Sub 6 대역의 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 동작하도록 구성된다. Also, the communication relay apparatus 1000 according to the present invention may further include other antennas in addition to the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 disposed thereon. In this regard, the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 are configured to operate in the mid-band (MB) and high-band (HB) of the LTE/5G Sub 6 band.
이와 관련하여, 통신 중계 장치(1000)는 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4)과 별도로 저대역(LB)에서 동작하는 제1 LB 안테나 (LB ANT1) 및 제2 LB 안테나 (LB ANT2)를 더 포함할 수 있다. 또한, 통신 중계 장치(1000)는 5G mmWave 대역에서 동작하는 복수의 배열 안테나 모듈들(mmWave1, mmWave2)를 더 포함할 수 있다.In this regard, the communication relay device 1000 includes a first LB antenna (LB ANT1) and a second LB antenna (LB) operating in a low band (LB) separately from the plurality of cone antennas (1100-1 to 1100-4). ANT2) may be further included. Also, the communication relay device 1000 may further include a plurality of array antenna modules mmWave1 and mmWave2 operating in a 5G mmWave band.
한편, 급전부(1105)는 전송 선로(transmission line, 1105-1) 및 신호 급전부(signal feeder, 1105-2)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 전송 선로(1105-1)는 송수신부 회로와 연결되고, 송수신부 회로로부터 신호를 전달받도록 구성될 수 있다. 또한, 신호 급전부(1105-2)는 하부 개구부의 형상에 대응되도록 단부(end portion)가 링 형상으로 구성될 수 있다.Meanwhile, the feeder 1105 may be configured to include a transmission line 1105 - 1 and a signal feeder 1105 - 2 . In this regard, the transmission line 1105 - 1 may be connected to the transceiver circuit and configured to receive a signal from the transceiver circuit. Also, the signal feeding unit 1105 - 2 may have an end portion having a ring shape to correspond to the shape of the lower opening.
한편, 매칭 스터브는 제1 스터브(TS1) 및 제2 스터브(TS2)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 스터브(TS1)는 전송 선로(1105-1)와 평행하게 제2 기판(S2)의 배면에 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 스터브(TS1)의 너비(width)는 전송 선로(1105-1)의 너비와 동일하거나 일정 비율만큼 더 넓게 구성될 수 있다. 이에 따라, 전송 선로(1105-1)를 통해 전달되는 신호가 외부로 방사되지 않고 전송 선로(1105-1)를 따라 가이드(guide)되어 전송될 수 있다.Meanwhile, the matching stub may be configured to include a first stub TS1 and a second stub TS2. In this regard, the first stub TS1 may be disposed on the rear surface of the second substrate S2 in parallel to the transmission line 1105 - 1 . For example, the width of the first stub TS1 may be the same as the width of the transmission line 1105 - 1 or may be wider by a certain ratio. Accordingly, a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be guided and transmitted along the transmission line 1105 - 1 without being radiated to the outside.
일 예로, 제1 스터브(TS1)의 너비는 전송 선로(1105-1)의 너비와 동일한 너비로 형성될 수 있다. 또한, 전송 선로(1105-1)가 배치되는 제2 기판(S2)의 전면에 대응하는 위치에 제1 스터브(TS1)가 정렬(align)되도록 배치될 수 있다.For example, the width of the first stub TS1 may be the same as the width of the transmission line 1105 - 1 . Also, the first stub TS1 may be aligned at a position corresponding to the front surface of the second substrate S2 on which the transmission line 1105 - 1 is disposed.
한편, 제2 스터브(TS2)는 제1 스터브(TS1)의 단부와 연결되고, 제1 스터브(TS1)와 수직한 방향으로 연장되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 전송 선로(1105-1)를 통해 전달되는 신호가 링 형상의 신호 급전부(1105-2)로 전달되는 지점에서 임피던스 부정합에 의해 반사될 수 있다. 따라서, 임피던스 부정합에 의해 반사되는 신호가 제2 스터브(TS2)를 통해 매칭되어 다시 신호 급전부(1105-2)로 전달될 수 있도록 한다.Meanwhile, the second stub TS2 may be connected to an end of the first stub TS1 and may be configured to extend in a direction perpendicular to the first stub TS1 . In this regard, a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be reflected due to impedance mismatch at a point where it is transmitted to the ring-shaped signal feeding unit 1105 - 2 . Accordingly, the signal reflected by the impedance mismatch is matched through the second stub TS2 and transmitted to the signal feeding unit 1105 - 2 again.
한편, 매칭 스터브는 제3 스터브(TS3)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제3 스터브(TS3)는 제1 스터브(TS1)의 일 지점과 연결되고, 제1 스터브(TS1)와 수직한 방향으로 연장되도록 구성될 수 있다. 한편, 제3 스터브(TS3)는 제2 스터브(TS2)와 평행하게 배치될 수 있다.Meanwhile, the matching stub may further include a third stub TS3. In this regard, the third stub TS3 may be connected to a point of the first stub TS1 and may be configured to extend in a direction perpendicular to the first stub TS1 . Meanwhile, the third stub TS3 may be disposed parallel to the second stub TS2 .
이와 관련하여, 전송 선로(1105-1)를 통해 전달되는 신호가 링 형상의 신호 급전부(1105-2)로 전달되는 지점에서 임피던스 부정합에 의해 반사될 수 있다. 따라서, 임피던스 부정합에 의해 반사되는 신호가 제2 스터브(TS2)와 제3 스터브(TS3)를 통해 매칭되어 다시 신호 급전부(1105-2)로 전달될 수 있도록 한다. In this regard, a signal transmitted through the transmission line 1105 - 1 may be reflected due to impedance mismatch at a point where it is transmitted to the ring-shaped signal feeding unit 1105 - 2 . Accordingly, the signal reflected by the impedance mismatch is matched through the second stub TS2 and the third stub TS3 to be transmitted to the signal feeding unit 1105 - 2 again.
이와 관련하여, 제3 스터브(TS3)는 제2 회로 기판(S2)의 배면에 그라운드 층이 제거되는 불연속 지점에서 불요 방사를 제거하도록 해당 위치에 소정 길이로 배치될 수 있다. 특히, 원형으로 형성된 유전체 영역(DR1)의 경계 지점에서 제3 스터브(TS3)는 직사각형으로 형성된 유전체 영역의 너비만큼 소정 길이로 형성될 수 있다.In this regard, the third stub TS3 may be disposed on the rear surface of the second circuit board S2 with a predetermined length to remove unwanted radiation at discontinuous points where the ground layer is removed. In particular, at the boundary point of the circular dielectric region DR1 , the third stub TS3 may be formed to have a predetermined length equal to the width of the rectangular dielectric region.
또한, 제2 스터브(TS2)의 너비와 제3 스터브(TS3)의 너비는 전송 선로(1105-1)의 너비와 동일한 너비로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 스터브(TS2)의 길이는 제3 스터브(TS3)의 길이보다 더 긴 길이로 형성될 수 있다.In addition, the width of the second stub TS2 and the width of the third stub TS3 may be formed to have the same width as the width of the transmission line 1105 - 1 . In this case, the length of the second stub TS2 may be longer than that of the third stub TS3.
한편, 제2 스터브(TS2)의 길이는 콘 방사체(1100R)의 하부 개구부의 직경보다 더 긴 길이로 형성될 수 있다. 이에 따라, 신호 급전부(1105-2)로부터 급전되어 콘 방사체(1100R)의 하부 개구부에서 반사된 신호를 다시 콘 방사체(1100R)의 하부 개구부로 효과적으로 전달할 수 있다.Meanwhile, the length of the second stub TS2 may be longer than the diameter of the lower opening of the cone radiator 1100R. Accordingly, the signal fed from the signal feeding unit 1105 - 2 and reflected from the lower opening of the cone radiator 1100R can be effectively transmitted back to the lower opening of the cone radiator 1100R.
한편, 급전부(1105)가 배치되는 영역을 중심으로 제2 기판(S2)의 배면에는 그라운드가 제거된 유전체 영역(DR1)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 콘 방사체(1100R)의 하부 개구부의 형상에 대응되는 신호 급전부(1105-2)의 임피던스 매칭 특성이 향상될 수 있다. 한편, 제2 기판(S2)의 배면에는 그라운드가 제거된 유전체 영역(DR1)이 형성됨에 따른 신호 손실 이슈는 본 발명에서 제안하는 광대역 매칭 스터브(TS1, TS2, TS3)에 의해 해결될 수 있다.Meanwhile, a dielectric region DR1 from which a ground is removed may be formed on the rear surface of the second substrate S2 centered on the region in which the power feeding unit 1105 is disposed. Accordingly, impedance matching characteristics of the signal feeding unit 1105 - 2 corresponding to the shape of the lower opening of the cone radiator 1100R may be improved. Meanwhile, the signal loss issue due to the formation of the grounded dielectric region DR1 on the rear surface of the second substrate S2 can be solved by the wideband matching stubs TS1, TS2, and TS3 proposed in the present invention.
한편, 급전부(1105)가 배치되는 영역을 중심으로 제2 기판(S2)에서 그라운드 제거된 유전체 영역은 제1 유전체 영역(DR1) 및 제2 유전체 영역(DR2)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 유전체 영역(DR1)은 콘 방사체(1100R)의 하부 개구부의 직경보다 더 큰 직경으로 형성될 수 있다. 또한, 제2 유전체 영역(DR2)은 제1 유전체 영역(DR1)과 연장되고, 소정의 너비와 길이를 갖는 직사각형 영역으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the dielectric region from which the ground is removed from the second substrate S2 centered on the region in which the power feeding unit 1105 is disposed may be configured to include the first dielectric region DR1 and the second dielectric region DR2 . In this regard, the first dielectric region DR1 may be formed to have a larger diameter than the diameter of the lower opening of the cone radiator 1100R. Also, the second dielectric region DR2 may extend from the first dielectric region DR1 and may be formed as a rectangular region having a predetermined width and length.
한편, 본 발명에 따른 복수의 콘 안테나(1100-1 내지 1100-4)를 통해 도 5b의 5G 기지국(700)으로부터 최대 4 RX의 DL-MIMO 스트림을 수신할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 제1 및 제2 스터브(TS1, TS2)를 구비한 복수의 콘 안테나(1100-1 내지 1100-4)는 약 1.1GHz 내지 5.3 GHz에서 동작하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 제1 내지 제2 스터브(TS1 내지 TS3)를 구비한 복수의 콘 안테나(1100-1 내지 1100-4)는 약 1.1GHz 내지 5.3 GHz에서 동작하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, a DL-MIMO stream of up to 4 RX may be received from the 5G base station 700 of FIG. 5B through the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 according to the present invention. Meanwhile, the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 having the first and second stubs TS1 and TS2 according to the present invention may be configured to operate at about 1.1 GHz to 5.3 GHz. In addition, the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 having the first to second stubs TS1 to TS3 according to the present invention may be configured to operate at about 1.1 GHz to 5.3 GHz.
이상에서는 본 발명에 따른 안테나를 구비하는 전자 기기, 즉 5G 통신 중계 장치에 대해 살펴보았다. 이러한 안테나를 구비하는 전자 기기, 즉 5G 통신 중계 장치와 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 12는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.In the above, an electronic device having an antenna according to the present invention, that is, a 5G communication relay device has been described. An electronic device having such an antenna, that is, a wireless communication system including a 5G communication relay device and a base station, will be described below. In this regard, FIG. 12 illustrates a block diagram of a wireless communication system to which the methods proposed in the present specification can be applied.
도 12를 참조하면, 무선 통신 시스템은 제 1 통신 장치(910) 및/또는 제 2 통신 장치(920)을 포함한다. 'A 및/또는 B'는 'A 또는 B 중 적어도 하나를 포함한다'와 동일한 의미로 해석될 수 있다. 제 1 통신 장치가 기지국을 나타내고, 제 2 통신 장치가 전자 기기를 나타낼 수 있다(또는 제 1 통신 장치가 전자 기기를 나타내고, 제 2 통신 장치가 기지국을 나타낼 수 있다). Referring to FIG. 12 , the wireless communication system includes a first communication device 910 and/or a second communication device 920 . 'A and/or B' may be interpreted as having the same meaning as 'including at least one of A or B'. The first communication device may represent the base station and the second communication device may represent the electronic device (or the first communication device may represent the electronic device and the second communication device may represent the base station).
기지국(BS: Base Station)은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), gNB(Next Generation NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point), gNB(general NB), 5G 시스템, 네트워크, AI 시스템, RSU(road side unit), 로봇 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 단말(Terminal)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치, 차량(vehicle), 로봇(robot), AI 모듈 등의 용어로 대체될 수 있다.Base station (BS) is a fixed station (fixed station), Node B, evolved-NodeB (eNB), gNB (Next Generation NodeB), BTS (base transceiver system), access point (AP: Access Point), gNB (general NB), 5G system, network, AI system, RSU (road side unit), may be replaced by terms such as robot. In addition, the terminal (Terminal) may be fixed or have mobility, UE (User Equipment), MS (Mobile Station), UT (user terminal), MSS (Mobile Subscriber Station), SS (Subscriber Station), AMS (Advanced Mobile) Station), WT (Wireless terminal), MTC (Machine-Type Communication) device, M2M (Machine-to-Machine) device, D2D (Device-to-Device) device, vehicle, robot, AI module may be replaced by terms such as
제 1 통신 장치와 제 2 통신 장치는 프로세서(processor, 911,921), 메모리(memory, 914,924), 하나 이상의 Tx/Rx RF 모듈(radio frequency module, 915,925), Tx 프로세서(912,922), Rx 프로세서(913,923), 안테나(916,926)를 포함한다. 프로세서는 앞서 살핀 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 보다 구체적으로, DL(제 1 통신 장치에서 제 2 통신 장치로의 통신)에서, 코어 네트워크로부터의 상위 계층 패킷은 프로세서(911)에 제공된다. 프로세서는 L2 계층의 기능을 구현한다. DL에서, 프로세서는 논리 채널과 전송 채널 간의 다중화(multiplexing), 무선 자원 할당을 제 2 통신 장치(920)에 제공하며, 제 2 통신 장치로의 시그널링을 담당한다. 전송(TX) 프로세서(912)는 L1 계층 (즉, 물리 계층)에 대한 다양한 신호 처리 기능을 구현한다. 신호 처리 기능은 제 2 통신 장치에서 FEC(forward error correction)을 용이하게 하고, 코딩 및 인터리빙(coding and interleaving)을 포함한다. 부호화 및 변조된 심볼은 병렬 스트림으로 분할되고, 각각의 스트림은 OFDM 부반송파에 매핑되고, 시간 및/또는 주파수 영역에서 기준 신호(Reference Signal, RS)와 멀티플렉싱되며, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)를 사용하여 함께 결합되어 시간 영역 OFDMA 심볼 스트림을 운반하는 물리적 채널을 생성한다. OFDM 스트림은 다중 공간 스트림을 생성하기 위해 공간적으로 프리코딩된다. 각각의 공간 스트림은 개별 Tx/Rx 모듈(또는 송수신기,915)를 통해 상이한 안테나(916)에 제공될 수 있다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 전송을 위해 각각의 공간 스트림으로 RF 반송파를 변조할 수 있다. 제 2 통신 장치에서, 각각의 Tx/Rx 모듈(또는 송수신기,925)는 각 Tx/Rx 모듈의 각 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 캐리어로 변조된 정보를 복원하여, 수신(RX) 프로세서(923)에 제공한다. RX 프로세서는 layer 1의 다양한 신호 프로세싱 기능을 구현한다. RX 프로세서는 제 2 통신 장치로 향하는 임의의 공간 스트림을 복구하기 위해 정보에 공간 프로세싱을 수행할 수 있다. 만약 다수의 공간 스트림들이 제 2 통신 장치로 향하는 경우, 다수의 RX 프로세서들에 의해 단일 OFDMA 심볼 스트림으로 결합될 수 있다. RX 프로세서는 고속 푸리에 변환 (FFT)을 사용하여 OFDMA 심볼 스트림을 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환한다. 주파수 영역 신호는 OFDM 신호의 각각의 서브 캐리어에 대한 개별적인 OFDMA 심볼 스트림을 포함한다. 각각의 서브캐리어 상의 심볼들 및 기준 신호는 제 1 통신 장치에 의해 전송된 가장 가능성 있는 신호 배치 포인트들을 결정함으로써 복원되고 복조 된다. 이러한 연 판정(soft decision)들은 채널 추정 값들에 기초할 수 있다. 연판정들은 물리 채널 상에서 제 1 통신 장치에 의해 원래 전송된 데이터 및 제어 신호를 복원하기 위해 디코딩 및 디인터리빙 된다. 해당 데이터 및 제어 신호는 프로세서(921)에 제공된다.The first communication device and the second communication device include a processor 911,921, a memory 914,924, one or more Tx/Rx radio frequency modules 915,925, Tx processors 912,922, Rx processors 913,923 , including antennas 916 and 926 . The processor implements the functions, processes and/or methods salpinned above. More specifically, in DL (communication from a first communication device to a second communication device), a higher layer packet from the core network is provided to the processor 911 . The processor implements the functions of the L2 layer. In DL, the processor provides multiplexing between logical channels and transport channels, allocation of radio resources to the second communication device 920, and is responsible for signaling to the second communication device. A transmit (TX) processor 912 implements various signal processing functions for the L1 layer (ie, the physical layer). The signal processing function facilitates forward error correction (FEC) in the second communication device, and includes coding and interleaving. The coded and modulated symbols are divided into parallel streams, each stream mapped to OFDM subcarriers, multiplexed with a reference signal (RS) in the time and/or frequency domain, and using Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) are combined together to create a physical channel carrying a stream of time domain OFDMA symbols. The OFDM stream is spatially precoded to generate multiple spatial streams. Each spatial stream may be provided to a different antenna 916 via a separate Tx/Rx module (or transceiver) 915 . Each Tx/Rx module may modulate an RF carrier with a respective spatial stream for transmission. In the second communication device, each Tx/Rx module (or transceiver) 925 receives a signal via each antenna 926 of each Tx/Rx module. Each Tx/Rx module recovers information modulated with an RF carrier and provides it to a receive (RX) processor 923 . The RX processor implements the various signal processing functions of layer 1. The RX processor may perform spatial processing on the information to recover any spatial streams destined for the second communication device. If multiple spatial streams are destined for the second communication device, they may be combined into a single OFDMA symbol stream by multiple RX processors. The RX processor uses a Fast Fourier Transform (FFT) to transform the OFDMA symbol stream from the time domain to the frequency domain. The frequency domain signal includes a separate OFDMA symbol stream for each subcarrier of the OFDM signal. The symbols and reference signal on each subcarrier are recovered and demodulated by determining the most probable signal placement points transmitted by the first communication device. These soft decisions may be based on channel estimate values. The soft decisions are decoded and deinterleaved to recover the data and control signal originally transmitted by the first communication device on the physical channel. Corresponding data and control signals are provided to a processor 921 .
UL(제 2 통신 장치에서 제 1 통신 장치로의 통신)은 제 2 통신 장치(920)에서 수신기 기능과 관련하여 기술된 것과 유사한 방식으로 제 1 통신 장치(910)에서 처리된다. 각각의 Tx/Rx 모듈(925)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 반송파 및 정보를 RX 프로세서(923)에 제공한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다.The UL (second communication device to first communication device) is handled in the first communication device 910 in a manner similar to that described with respect to the receiver function in the second communication device 920 . Each Tx/Rx module 925 receives a signal via a respective antenna 926 . Each Tx/Rx module provides an RF carrier and information to the RX processor 923 . The processor 921 may be associated with a memory 924 that stores program code and data. Memory may be referred to as a computer-readable medium.
이상에서는 본 발명에 따른 콘 안테나(cone antenna)를 구비하는 전자 기기와 5G 통신 중계 장치에 대해 살펴보았다. 이와 같은 콘 안테나(cone antenna)를 구비하는 전자 기기와 5G 통신 중계 장치의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다. In the above, an electronic device having a cone antenna according to the present invention and a 5G communication relay device have been examined. The technical effects of an electronic device having such a cone antenna and a 5G communication relay device will be described as follows.
본 발명에 따르면, 임피던스 매칭 회로를 통해 급전부를 콘 안테나와 광대역 매칭하여, 콘 안테나 모듈이 광대역 동작하도록 할 수 있다.According to the present invention, by performing wideband matching of the power supply unit with the cone antenna through an impedance matching circuit, the cone antenna module may operate in a wideband range.
또한, 본 발명에 따르면, 저주파수 대역에서 5G Sub 6 대역까지 넓은 주파수 대역에서 동작하는 콘 안테나를 제공하면서, 급전부의 최적 구조를 제공할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, there is an advantage in that it is possible to provide an optimal structure of a power supply unit while providing a cone antenna operating in a wide frequency band from a low frequency band to a 5G Sub 6 band.
또한, 본 발명에 따르면, 전자 기기에서 저주파수 대역에서 5G Sub 6 대역까지 동작하는 콘 안테나의 성능을 유지하면서, 급전부 주변에 신호선들을 배치할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, there is an advantage that the signal lines can be arranged around the power feeding part while maintaining the performance of the cone antenna operating from the low frequency band to the 5G Sub 6 band in the electronic device.
또한, 본 발명에 따르면, 다양한 형상의 금속 패치를 콘 안테나의 상부 개구부 주변에 배치하여, 안테나 동작 주파수 및 설계 조건에 따라 최적의 구조의 광대역 안테나를 제공할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a broadband antenna having an optimal structure according to an antenna operating frequency and design conditions by disposing metal patches of various shapes around the upper opening of the cone antenna.
또한, 본 발명에 따르면, 콘 안테나 상부 영역에 금속 패치가 배치되는 영역과 단락 핀의 개수를 최적화하여, 전체 안테나 크기를 최소화하면서 안테나 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to optimize the antenna characteristics while minimizing the overall antenna size by optimizing the area where the metal patch is disposed and the number of shorting pins in the upper area of the cone antenna.
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.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the following detailed description. However, it should be understood that the detailed description and specific embodiments such as preferred embodiments of the present invention are given by way of illustration only, since various changes and modifications within the spirit and scope of the present invention may be clearly understood by those skilled in the art.
전술한 본 발명과 관련하여, 전자 기기 내의 복수의 안테나의 설계 및 제어는 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 판독할 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 제어부를 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.In relation to the present invention described above, the design and control of a plurality of antennas in an electronic device may be implemented as computer-readable codes in a medium in which a program is recorded. The computer-readable medium includes any type of recording device in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device. and the like, and also includes those implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission through the Internet). In addition, the computer may include a control unit of the terminal. Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects but as exemplary. The scope of the present invention should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (20)

  1. 안테나를 구비하는 전자 기기에 있어서, An electronic device having an antenna, comprising:
    제1 기판;a first substrate;
    상기 제1 기판과 소정 간격으로 이격되고 그라운드 층을 구비한 제2 기판;a second substrate spaced apart from the first substrate by a predetermined distance and having a ground layer;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 구비되고, 상부는 상기 제1 기판과 연결되고, 하부는 상기 제2 기판과 연결되며, 상부 개구부와 하부 개구부를 구비한 콘 방사체;a cone radiator provided between the first substrate and the second substrate, the upper part being connected to the first substrate, the lower part being connected to the second substrate, the cone radiator having an upper opening and a lower opening;
    상기 제1 기판에 형성되며, 상기 상부 개구부에 이격되게 형성된 금속 패치; a metal patch formed on the first substrate and spaced apart from the upper opening;
    상기 금속 패치와 상기 제2 기판의 상기 그라운드 층을 전기적으로 연결하도록 형성된 단락 핀; 및a shorting pin formed to electrically connect the metal patch and the ground layer of the second substrate; and
    상기 제2 기판 상에 형성되고, 하부 개구부를 통해 신호를 전달하도록 구성된 급전부를 포함하는 콘 안테나; 및a cone antenna formed on the second substrate and including a feeding unit configured to transmit a signal through a lower opening; and
    상기 콘 방사체에 급전부를 통해 연결되고, 상기 콘 안테나를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit)를 포함하고,and a transceiver circuit connected to the cone radiator through a feeding unit and controlling to radiate a signal through the cone antenna,
    상기 급전부는 상기 제2 기판의 전면에 형성되고, 상기 제2 기판의 배면에는 매칭 스터브(matching stub)가 배치되는, 전자 기기.The electronic device of claim 1, wherein the power feeding unit is formed on a front surface of the second substrate, and a matching stub is disposed on a rear surface of the second substrate.
  2. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 급전부는,The power supply unit,
    상기 송수신부 회로와 연결되고, 상기 송수신부 회로로부터 신호를 전달받도록 구성된 전송 선로(transmission line); 및a transmission line connected to the transceiver circuit and configured to receive a signal from the transceiver circuit; and
    상기 하부 개구부의 형상에 대응되도록 단부(end portion)가 링 형상으로 구성된 신호 급전부(signal feeder)를 포함하는, 전자 기기.and a signal feeder whose end portion has a ring shape to correspond to the shape of the lower opening.
  3. 제2 항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 매칭 스터브는,The matching stub is
    상기 전송 선로와 평행하게 상기 제2 기판의 배면에 배치되는 제1 스터브; 및a first stub disposed on a rear surface of the second substrate parallel to the transmission line; and
    상기 제1 스터브의 단부와 연결되고, 상기 제1 스터브와 수직한 방향으로 연장되도록 구성되는 제2 스터브를 포함하는, 전자 기기.and a second stub connected to an end of the first stub and configured to extend in a direction perpendicular to the first stub.
  4. 제3 항에 있어서,4. The method of claim 3,
    상기 매칭 스터브는,The matching stub is
    상기 제1 스터브의 일 지점과 연결되고, 상기 제1 스터브와 수직한 방향으로 연장되도록 구성되는 제3 스터브를 더 포함하고,a third stub connected to a point of the first stub and configured to extend in a direction perpendicular to the first stub;
    상기 제3 스터브는 상기 제2 스터브와 평행하게 배치되는, 전자 기기.and the third stub is disposed parallel to the second stub.
  5. 제3 항에 있어서,4. The method of claim 3,
    상기 제1 스터브의 너비(width)는 상기 전송 선로의 너비와 동일한 너비로 형성되고, A width of the first stub is formed to be the same as a width of the transmission line,
    상기 전송 선로가 배치되는 상기 제2 기판의 전면에 대응하는 위치에 상기 제1 스터브가 정렬(align)되도록 배치되는, 전자 기기.The electronic device is arranged such that the first stub is aligned at a position corresponding to the front surface of the second substrate on which the transmission line is disposed.
  6. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4,
    상기 제2 스터브의 너비(width)와 상기 제3 스터브의 너비는 상기 전송 선로의 너비와 동일한 너비로 형성되고, a width of the second stub and a width of the third stub are formed to have the same width as the width of the transmission line;
    상기 제2 스터브의 길이는 상기 제3 스터브의 길이보다 더 긴 길이로 형성되는, 전자 기기.and a length of the second stub is formed to be longer than a length of the third stub.
  7. 제3항에 있어서,4. The method of claim 3,
    상기 제2 스터브의 길이는 상기 하부 개구부의 직경보다 더 긴 길이로 형성되는, 전자 기기.and a length of the second stub is formed to be longer than a diameter of the lower opening.
  8. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 급전부가 배치되는 영역을 중심으로 상기 제2 기판의 배면에는 그라운드가 제거된 유전체 영역이 형성되는, 전자 기기.and a dielectric region from which a ground is removed is formed on a rear surface of the second substrate around a region where the power feeding unit is disposed.
  9. 제8항에 있어서,9. The method of claim 8,
    상기 유전체 영역은,The dielectric region is
    상기 하부 개구부의 직경보다 더 큰 직경으로 형성되는 제1 유전체 영역; 및a first dielectric region formed with a diameter greater than a diameter of the lower opening; and
    상기 제1 유전체 영역과 연장되고, 소정의 너비와 길이를 갖는 직사각형 영역으로 형성되는 제2 유전체 영역을 포함하는, 전자 기기.and a second dielectric region extending from the first dielectric region and formed as a rectangular region having a predetermined width and length.
  10. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9,
    상기 제2 유전체 영역의 단부로부터 형성된 상기 제1 매칭 스터브의 길이 및 상기 제2 매칭 스터브의 길이의 합은 제1 길이로 형성되는, 전자 기기.and a sum of a length of the first matching stub formed from an end of the second dielectric region and a length of the second matching stub is formed as a first length.
  11. 제10항에 있어서,11. The method of claim 10,
    상기 제2 매칭 스터브의 단부에서 상기 제3 매칭 스터브의 단부까지의 길이는 제2 길이로 형성되고,a length from the end of the second matching stub to the end of the third matching stub is formed as a second length;
    상기 제2 길이는 상기 제1 길이보다 짧은 길이로 형성되는, 전자 기기.The second length is formed to be shorter than the first length, the electronic device.
  12. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 단락 핀은 상기 금속 패치와 상기 제2 기판 사이에 수직 연결된 하나의 단락 핀으로 형성되고,The shorting pin is formed as a single shorting pin vertically connected between the metal patch and the second substrate,
    상기 하나의 단락 핀에 의해, 상기 콘 안테나의 방사 패턴의 널(null)이 생성되는 것을 방지하는, 전자 기기.and preventing a null of the radiation pattern of the cone antenna from being generated by the single shorting pin.
  13. 제6 항에 있어서,7. The method of claim 6,
    상기 단락 핀은 상기 금속 패치와 상기 제2 기판 사이를 수직 연결하도록 구성된 소정 직경의 나사(screw)로 형성되고, the shorting pin is formed of a screw of a predetermined diameter configured to vertically connect between the metal patch and the second substrate;
    상기 단락 핀에 해당하는 상기 나사를 둘러싸도록 형성되고, 소정 직경의 원기둥 형상으로 구성된 제2 유전체를 더 포함하는, 전자 기기.The electronic device further comprising a second dielectric formed to surround the screw corresponding to the shorting pin and configured in a cylindrical shape with a predetermined diameter.
  14. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 콘 안테나는,The cone antenna is
    상기 콘 안테나의 상기 상부 개구부를 형성하고, 상기 콘 안테나를 상기 제1 기판과 연결하도록 구성된 복수의 외곽 림(outer rib); 및a plurality of outer ribs forming the upper opening of the cone antenna and configured to connect the cone antenna with the first substrate; and
    상기 외곽 림과 상기 제1 기판을 연결하도록 구성된 복수의 체결구(fastener)를 더 포함하는, 전자 기기.and a plurality of fasteners configured to connect the outer rim and the first substrate.
  15. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 금속 패치는 상기 콘 안테나의 상부 개구의 일부 영역을 둘러싸도록 일 측에만 배치되어, 상기 금속 패치를 포함한 상기 콘 안테나의 크기를 최소화하는 것을 특징으로 하는, 전자 기기. The metal patch is disposed on only one side so as to surround a partial area of the upper opening of the cone antenna, characterized in that the size of the cone antenna including the metal patch is minimized, the electronic device.
  16. 안테나를 구비하는 통신 중계 장치에 있어서, A communication relay device having an antenna, comprising:
    제1 기판과 제2 기판 사이에 구비되고, 상부는 상기 제1 기판과 연결되고, 하부는 상기 제2 기판과 연결되며, 상부 개구부화 하부 개구부를 구비한 콘 방사체;a cone radiator provided between the first substrate and the second substrate, the upper part being connected to the first substrate, the lower part being connected to the second substrate, the cone radiator having an upper opening and a lower opening;
    상기 제1 기판에 형성되며, 상기 상부 개구부에 이격되게 형성된 금속 패치; a metal patch formed on the first substrate and spaced apart from the upper opening;
    상기 금속 패치와 상기 제2 기판의 상기 그라운드 층을 전기적으로 연결하도록 형성된 단락 핀; 및a shorting pin formed to electrically connect the metal patch and the ground layer of the second substrate; and
    상기 제2 기판 상에 형성되고, 하부 개구부를 통해 신호를 전달하도록 구성된 급전부를 포함하는 콘 안테나 모듈을 포함하고,and a cone antenna module formed on the second substrate and including a feeding unit configured to transmit a signal through a lower opening,
    상기 급전부는 상기 제2 기판의 전면에 형성되고, 상기 제2 기판의 배면에는 매칭 스터브(matching stub)가 배치되는, 통신 중계 장치.The power feeding unit is formed on the front surface of the second substrate, and a matching stub is disposed on the rear surface of the second substrate.
  17. 제16 항에 있어서,17. The method of claim 16,
    상기 콘 안테나 모듈은 상기 전자 기기에 배치되는 복수의 콘 안테나들로 구현되고,The cone antenna module is implemented with a plurality of cone antennas disposed in the electronic device,
    상기 콘 방사체에 상기 급전부를 통해 연결되고, 상기 콘 안테나를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로; 및a transceiver circuit connected to the cone radiator through the feeding unit and controlling to radiate a signal through the cone antenna; and
    상기 송수신부 회로의 동작을 제어하는 프로세서를 포함하고,A processor for controlling the operation of the transceiver circuit,
    상기 프로세서는,The processor is
    상기 복수의 콘 안테나들을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 상기 송수신부를 제어하는, 통신 중계 장치.and controlling the transceiver to perform multiple input/output (MIMO) through the plurality of cone antennas.
  18. 제16 항에 있어서,17. The method of claim 16,
    상기 급전부는,The power supply unit,
    상기 송수신부 회로와 연결되고, 상기 송수신부 회로로부터 신호를 전달받도록 구성된 전송 선로(transmission line); 및a transmission line connected to the transceiver circuit and configured to receive a signal from the transceiver circuit; and
    상기 하부 개구부의 형상에 대응되도록 단부(end portion)가 링 형상으로 구성된 신호 급전부(signal feeder)를 포함하는, 통신 중계 장치.and a signal feeder having an end portion configured in a ring shape to correspond to the shape of the lower opening.
  19. 제18 항에 있어서,19. The method of claim 18,
    상기 매칭 스터브는,The matching stub is
    상기 전송 선로와 평행하게 상기 제2 기판의 배면에 배치되는 제1 스터브; 및a first stub disposed on a rear surface of the second substrate parallel to the transmission line; and
    상기 제1 스터브의 단부와 연결되고, 상기 제1 스터브와 수직한 방향으로 연장되도록 구성되는 제2 스터브를 포함하는, 통신 중계 장치.and a second stub connected to an end of the first stub and configured to extend in a direction perpendicular to the first stub.
  20. 제19 항에 있어서,20. The method of claim 19,
    상기 매칭 스터브는,The matching stub is
    상기 제1 스터브의 일 지점과 연결되고, 상기 제1 스터브와 수직한 방향으로 연장되도록 구성되는 제3 스터브를 더 포함하고,a third stub connected to a point of the first stub and configured to extend in a direction perpendicular to the first stub;
    상기 제3 스터브는 상기 제2 스터브와 평행하게 배치되는, 통신 중계 장치.The third stub is disposed parallel to the second stub.
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