WO2022197141A1 - 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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WO2022197141A1
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hole
air hole
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antenna
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이석민
금준식
김윤건
최승호
고승태
이영주
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삼성전자 주식회사
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    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
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    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas

Definitions

  • the present disclosure generally relates to a wireless communication system, and more particularly, to an antenna structure in a wireless communication system and an electronic device including the same.
  • the 5G communication system or the pre-5G communication system is called a 4G network beyond (beyond 4G network) communication system or a long term evolution (LTE) system after (post LTE) system.
  • LTE long term evolution
  • the 5G communication system is being considered for implementation in the very high frequency band.
  • beamforming, massive multi-input Multi-output, massive MIMO, full dimensional MIMO, FD-MIMO, array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna technologies are discussed is becoming
  • an evolved small cell in the 5G communication system, an evolved small cell, an advanced small cell, a cloud radio access network (cloud radio access network, cloud RAN), an ultra-dense network (ultra-dense network) , device to device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, coordinated multi-points (CoMP), and reception interference cancellation (interference cancellation) Technology development is underway.
  • cloud radio access network cloud radio access network
  • ultra-dense network ultra-dense network
  • D2D device to device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication coordinated multi-points
  • CoMP coordinated multi-points
  • reception interference cancellation interference cancellation
  • FQAM frequency shift keying and quadrature amplitude modulation
  • SWSC sliding window superposition coding
  • ACM advanced coding modulation
  • FBMC filter bank multi carrier
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • an electronic device in a 5G system, includes a plurality of antenna elements. One or more antenna elements form a sub array.
  • the electronic device includes a power divider for supplying power to one or more antenna elements included in the sub-array. As the number of antenna elements required for beamforming increases, the electronic device is required to be designed with a more effective structure in consideration of the production cost and radiation performance of the antenna structure.
  • the present disclosure provides a structure of a substrate including an air layer in a region where a power distributor for antenna feeding in a wireless communication system is disposed.
  • the present disclosure provides an antenna structure capable of minimizing production cost and increasing radiation performance by using a substrate including an air layer in a wireless communication system.
  • an antenna structure of a wireless communication system includes at least one antenna element, a power divider for feeding the at least one antenna element, and a substrate and the at least one antenna element and the power divider are disposed on the substrate, and in the substrate, when an area in which the power divider is disposed on the substrate is referred to as a first area, an area corresponding to the first area is and a first dielectric layer that is an air layer, and a second dielectric layer disposed between the first dielectric layer and the power distributor.
  • a massive multiple input multiple output (MMU) unit includes a main printed circuit board (PCB), a radio frequency integrated circuit (RFIC) disposed on the main PCB, and the main PCB.
  • an antenna PCB disposed thereon, a plurality of antenna elements, and a power divider for feeding the plurality of antenna elements, wherein the plurality of antenna elements and the power divider include: a first dielectric layer disposed on an antenna PCB, wherein an area corresponding to the first area is an air layer when an area in which the power divider is disposed on the antenna PCB is referred to as a first area
  • the antenna PCB may include a second dielectric layer disposed between the first dielectric layer and the power distributor.
  • the apparatus enables cost-effective fabrication of an antenna structure through a substrate structure including an air layer in a region where a power distributor is disposed.
  • the device according to various embodiments of the present disclosure may improve radiation performance by minimizing dielectric loss through a substrate structure including an air layer.
  • MMU massive multiple input multiple output
  • FIG 2 illustrates examples of various substrates for explaining loss due to transmission lines according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG 3 illustrates an example of a substrate structure including an air layer according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 4A illustrates an example of an antenna structure including a rib substrate according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4B shows an example of a structure for a rib substrate according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 5 illustrates an example of an antenna structure including an air-hole substrate according to an embodiment of the present disclosure.
  • 6A illustrates an example of a method of disposing a power distributor according to an air hole structure according to an embodiment of the present disclosure.
  • 6B illustrates another example of a method of disposing a power distributor according to an air hole structure according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7A illustrates an example of an arrangement state of a substrate including an air hole and a power distributor according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7B illustrates another example of an arrangement state of a substrate including an air hole and a power distributor according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7C illustrates another example of an arrangement state of a substrate including an air hole and a power distributor according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7D illustrates another example of an arrangement state of a substrate including an air hole and a power distributor according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 illustrates a functional configuration of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • MMU massive multiple input multiple output
  • the base station 100 is a network infrastructure that provides wireless access to user equipment.
  • the base station 100 has coverage defined as a certain geographic area based on a distance capable of transmitting a signal.
  • Base station 100 in addition to the base station (base station), 'access point (AP)', 'eNodeB (eNodeB, eNB)', '5G node (5th generation node)', '5G node ratio (5G NodeB, NB)', 'wireless point', 'transmission/reception point (TRP)', 'access unit', 'distributed unit (DU)', 'transmission/reception point ( It may be referred to as a 'transmission/reception point (TRP)', a 'radio unit (RU), a remote radio head (RRH), or other terms having an equivalent technical meaning.
  • the base station 100 may transmit a downlink signal or receive an uplink signal.
  • a terminal is a device used by a user and performs communication with the base station 100 through a wireless channel. In some cases, the terminal may be operated without the user's involvement. For example, the terminal is a device that performs machine type communication (MTC) and may not be carried by the user.
  • terminals are 'user equipment (UE)', 'mobile station', 'subscriber station', 'customer premises equipment' (CPE), 'remote Terminal (remote terminal), 'wireless terminal (wireless terminal)', 'electronic device (electronic device),' or 'vehicle (vehicle) terminal', 'user device (user device)' or equivalent technical meaning may be referred to by other terms.
  • a base station 100 may be configured as a massive multi-input multi-output (MMU) unit 110 .
  • the MMU device 110 may include a plurality of antenna elements. In order to increase a beamforming gain, a greater number of antenna elements compared to an input port may be used.
  • the MMU device 110 may perform beamforming through a plurality of sub-arrays.
  • the MMU device 110 includes a plurality of antenna elements (eg, a radiator), a power divider, a substrate (eg, an antenna PCB) and a radome.
  • the plurality of antenna elements may be configured as a plurality of sub-arrays.
  • three antenna elements may constitute one sub-array.
  • the sub-array may be a 3 x 1 sub-array.
  • the plurality of sub-arrays and the power divider may be disposed on the antenna PCB.
  • the power divider may supply signals to a plurality of antenna elements included in each sub-array.
  • the feeding may mean indirect feeding or direct feeding.
  • the MMU device 110 may include a main PCB.
  • the main PCB may be referred to as a main board, a mother board, or the like.
  • the above-described substrate eg, antenna PCB
  • An RF signal processed from a radio frequency integrated circuit (RFIC) disposed on the main PCB may pass through the main PCB and be transmitted to a power distributor of the antenna PCB.
  • the power divider may feed the received RF signal to the plurality of antenna elements.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the MMU device 110 may include a substrate comprising a dielectric layer, such as plastic, to minimize (and/or lower) production costs.
  • a dielectric layer such as plastic
  • the radiating performance of the antenna elements may be reduced with an increase in dielectric loss by the dielectric layer.
  • 'air layer substrate structure' through the structure of the substrate including a plurality of air layers on the path where the power distributor is disposed on the substrate (hereinafter referred to as 'air layer substrate structure'), We propose a structure that can improve the efficiency reduction of radiation performance while minimizing production cost.
  • the MMU structure will be described for convenience of description, but the device to which the air layer substrate structure according to an embodiment of the present disclosure is applied is not limited to the MMU.
  • it can be applied to an MMU using a signal of a frequency range 1 (FR1) band (about 6 GHz) and an mmWave device using a signal of an FR2 band (about 24 GHz).
  • FR1 frequency range 1
  • FR2 frequency range 2
  • a substrate has the same or similar technical meaning, such as a printed circuit board (PCB), a flexible printed circuit board (FPCB), a substrate, a board, a strip, a micro strip, etc.
  • PCB printed circuit board
  • FPCB flexible printed circuit board
  • a power divider refers to a structure having the same or similar technical meaning, such as a transmission line, a line, a feeding line, a feeding unit, etc. can be understood as doing
  • the rib may be understood to refer to a structure including the same or similar technical meaning, such as a support member, a support, a support, a support.
  • FIG. 2 illustrates examples of various substrates for explaining loss due to transmission lines according to embodiments of the present disclosure.
  • structures of a substrate including a transmission line will be described as examples.
  • the strip 210 and the micro-strip 220 of FIG. 2 may include a transmission line, and the description of the transmission line included in the strip 210 or the micro-strip 220 is the power distributor of the present disclosure. It can be understood the same as the description of
  • a strip 210 may include two metal layers, a dielectric layer disposed between the layers, and a transmission line.
  • the micro strip 220 may include a transmission line, a dielectric layer, and a metal layer.
  • the transmission line may mean a path through which a signal passes.
  • the structures of the strip 210 and the micro strip 220 may be simplified as in the equivalent circuit 230 .
  • the strip 210 or the micro strip 220 may be expressed in the form of resistance and impedance.
  • a loss due to the transmission line may occur.
  • a loss due to the transmission line may be generated by the resistors R′ and G′, the inductor L′, and the conductor C′ disclosed in the circuit 230 .
  • losses due to transmission lines may include reflection and attenuation, and may be caused by various causes. If the relationship between the loss due to the transmission line (hereinafter, referred to as transmission line loss) and the various losses is expressed as an equation, it can be calculated as shown in the following equation.
  • a loss generated while a signal passes along a transmission line may be determined by a loss due to an adjacent structure (eg, a dielectric layer or a metal layer).
  • transmission line loss may be calculated as attenuation or sum of losses. Therefore, in order to minimize transmission line loss, minimization of each loss may be required.
  • the loss due to the loss tangent of the dielectric may become a dominant factor.
  • the loss due to the loss tangent of the dielectric is expressed by the following equation.
  • Radiation loss ( ) can be minimized through impedance matching.
  • Loss due to dielectric conductivity ( ) is a dielectric that is not a pure dielectric but is generated by including a metal component, and can be formed with a very small value.
  • the loss due to the conductivity of the metal ( ) can be proportional to the square root of the frequency of the signal, and the loss due to the loss tangent of the dielectric ( ) may be proportional to the frequency.
  • the loss due to the conductivity of the metal may be a dominant factor determining the transmission line loss, but as the frequency of the signal passing through the transmission line increases, the loss due to the loss tangent of the dielectric dominates. It can be an element.
  • the MMU device uses a signal of a high frequency band (FR1 band: about 6 GHz), and the mmWave device uses a signal of a higher frequency band (FR2 band: about 24 GHz).
  • Transmission line loss may be dominantly determined by the loss caused by Accordingly, the substrate on which the transmission line is disposed needs to be designed so that the dielectric constant of the dielectric layer is low in order to minimize transmission line loss.
  • a medium having a low dielectric constant among dielectrics used in a substrate may be air.
  • An air layer may be required for the substrate in the region adjacent to the path where the transmission line is disposed on the substrate.
  • 3 shows an example of a substrate structure including an air layer according to an embodiment of the present disclosure.
  • 3 shows a substrate with at least one layer.
  • the substrate having at least one layer may be a micro strip.
  • the substrate 300 may include a transmission line 310 , an adhesive layer, a film 320 , a dielectric layer 330 including an air layer, and a metal layer 340 .
  • the transmission line 310 may be disposed in a region corresponding to the region where the air layer of the dielectric layer 330 is formed.
  • an air layer may be formed in an area including an area where the transmission line 310 is disposed and an area adjacent to the area.
  • the film 320 may be disposed between the transmission line 310 and the dielectric layer 330 .
  • the film 320 may be disposed between the transmission line 310 and the dielectric layer 330 .
  • the area of the region where the film 320 is disposed is narrower than that of the dielectric layer 330 and wider than the area of the transmission line 310 , but the present disclosure is not limited thereto.
  • the film 320 may be determined based on the area of the air layer formed in the area corresponding to the area where the transmission line 310 is disposed. As the film 320 is disposed between the dielectric layer 330 and the transmission line 310 , the film 320 may shield the air layer of the dielectric layer 330 .
  • the film 320 may be formed of a dielectric material.
  • the substrate 300 may further include a dielectric layer that does not include an air layer.
  • a dielectric layer that does not include an air layer may include a material such as a flame retardant material.
  • the substrate 300 may further include a dielectric layer without an air layer between the transmission line 310 and the dielectric layer 330 including the air layer.
  • the film of the region corresponding to the region where the air layer is formed in order to prevent (and/or reduce damage) the substrate 300 from being damaged by the heat of the transmission line 310, the film of the region corresponding to the region where the air layer is formed.
  • a hole smaller than the size of the air layer may be formed in 320 . The small hole can prevent the film 320 and the substrate 300 from being damaged by the expansion or contraction of air when heat is generated in the transmission line 310 or the temperature in the substrate 300 fluctuates. .
  • the transmission line may be disposed on a substrate including at least one layer. Some of the at least one layer included in the substrate may be a dielectric layer including an air layer.
  • the loss of the wire is minimized by the air layer, so that the loss of the transmission line can be minimized.
  • an aperiodic method including a plurality of support members in a dielectric layer and a periodic method including a plurality of air-holes will be described to form the air layer.
  • the rib substrate may mean a substrate including a support structure in at least one layer of the substrate.
  • the support structure may mean a structure including a plurality of support members.
  • the support member may also be referred to as a rib.
  • the antenna structure 400 illustrated in FIG. 4A is merely an example for convenience of description, and the structure of the present disclosure is not limited thereto.
  • the antenna structure 400 may include a power divider 420 for coupling between the antenna elements.
  • the arrangement or wiring of the power distributor 420 is not limited to the antenna structure 400 of FIG. 4 , and may be arranged or wired according to the situation.
  • the antenna element 410 in the form of a metal patch is shown in the antenna structure 400 , this is to clearly reveal the arrangement of the power distributor 420 , meaning that the structure of the antenna element is limited not to do
  • the antenna element 410 may be a radiator having a planar structure.
  • the antenna element 410 may be a three-dimensional radiator.
  • the antenna structure 400 may include an antenna element 410 , a power distributor 420 , and a substrate 430 .
  • the power distributor 420 may mean a transmission line for transmitting a signal to the antenna elements 410 .
  • the meaning of transmitting a signal may mean feeding of a signal.
  • the feeding may include both indirect feeding and direct feeding.
  • the power distributor 420 may be disposed on the substrate 430 to connect between the antenna elements 410 .
  • a region in which the power distributor 420 is disposed or wired on the substrate 430 may be referred to as a layout path or a wiring path.
  • the placement path or the wiring path may be formed in consideration of other modules or components of the substrate 430 .
  • the substrate 430 may include a plurality of support members 431 .
  • the plurality of support members 431 may mean a support structure for supporting the power distributor 420 .
  • the plurality of support members 431 may be formed in an area corresponding to the area where the power distributor 420 is disposed.
  • the support member 431 may be disposed on at least one layer of the substrate 430 in consideration of an area where the power distributor 420 is disposed or an area where the power distributor 420 is disposed.
  • the substrate 430 may have a stacked structure including at least one layer.
  • at least one layer on which the plurality of support members 431 are disposed may be a dielectric layer.
  • the support member 431 may be formed of a dielectric material. Also, an air layer may be formed between the plurality of support members 431 . In other words, by disposing the power distributor 420 on the support member 431 , an air layer may be formed between the plurality of support members 431 .
  • a structure of a substrate including a plurality of supporting members will be described with reference to FIG. 4B .
  • FIG. 4B shows an example of a structure for a rib substrate according to an embodiment of the present disclosure.
  • the substrate 450 illustrated in FIG. 4B may be understood the same as the substrate 300 of FIG. 3 . Accordingly, the description of the substrate 300 of FIG. 3 may be applied to the substrate 450 illustrated in FIG. 4B .
  • the left figure of FIG. 4B shows a view vertically looking down with respect to the substrate 450 , and the right figure shows a perspective view of the substrate 450 when viewed from the side.
  • the substrate 450 may include a transmission line 460 , a film 470 , a dielectric layer 480 , and a metal plate 490 .
  • the substrate 450 may include at least one layer. A portion of the at least one layer may be a dielectric layer 480 .
  • the dielectric layer may mean a layer on which the plurality of support members 481-1 to 481-3 are disposed, and may mean a layer on which an air layer is formed.
  • the transmission line 460 may be disposed in an area corresponding to an air layer.
  • the transmission line 460 may be disposed on the support members 481-1 to 481-3, and is located in an area corresponding to the air layer formed by the support members 481-1 to 481-3. can be placed.
  • a film 470 may be disposed between the transmission line 460 and the dielectric layer.
  • the film 470 may be formed of a dielectric.
  • the supporting members 481-1 to 481-3 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the distance between the first support member 481-1 and the second support member 481-2 is the same as the distance between the second support member 481-2 and the third support member 481-3. can do.
  • the distance between the first support member 481-1 and the second support member 481-2 is different from the distance between the second support member 481-2 and the third support member 481-3. can do.
  • the length of each of the support members 481-1 to 481-3 may be different. For example, in the left drawing of FIG.
  • each of the supporting members 481-1 to 481-3 is shown to have the same length, but the supporting members 481-1 to 481-3 are supported in consideration of the path in which the transmission line 460 (eg, the power distributor) is disposed.
  • the members 481-1 to 481-3 may have different lengths.
  • the air layer may be formed on the dielectric layer 480 and may be formed between the support members 481-1 to 481-3. Also, the air layer may be shielded by a film 470 .
  • a film 470 in order to prevent the substrate 300 from being damaged by the heat of the transmission line 460 , the film 470 in an area corresponding to the area of the air layer formed between the support members. ), a hole smaller than the size of the air layer may be formed. The small hole may prevent the film 470 and the substrate 450 from being damaged by expansion or contraction of air when heat is generated in the transmission line or the temperature in the substrate is changed.
  • an antenna structure including a rib substrate includes a support structure (eg, a plurality of supports) in a region of a substrate on which a power distributor (eg, a transmission line) is disposed or wired. members) may be included. Accordingly, loss due to the transmission line of the signal moving along the power divider can be minimized. In other words, the dielectric constant can be lowered by the air layer formed by the support members, and the dielectric loss can be minimized. In the case of a signal in the high frequency region, since dielectric loss is a dominant factor with respect to loss due to the transmission line, the loss due to the transmission line may be reduced. As the loss due to the transmission line is lowered, the radiation performance of the antenna structure may be improved.
  • a support structure eg, a plurality of supports
  • a power distributor eg, a transmission line
  • members may be included. Accordingly, loss due to the transmission line of the signal moving along the power divider can be minimized. In other words, the dielectric constant can be lowered
  • an overlapping region between the supporting members and the power distributor may be formed non-periodically.
  • the overlapping area between the support member and the power distributor may be minimal.
  • the overlapping area between the support member and the power distributor may be maximum. In other words, the area of the overlapping region of the support member and the power distributor may not be the same, but may be formed differently.
  • antenna structure 500 illustrates an example of an antenna structure including an air-hole substrate structure according to an embodiment of the present disclosure.
  • the configuration of the antenna structure 500 shown in FIG. 5 is merely an example for convenience of description, and the structure of the present disclosure is not limited thereto.
  • the antenna structure 500 is illustrated as including three antenna elements 510 , but this is only representative of one sub-array, but is not limited thereto.
  • antenna structure 500 may include a sub-array comprising more than three antenna elements or fewer antenna elements.
  • the antenna structure 500 may include a power divider 520 for coupling between the antenna elements. In this case, the arrangement or wiring of the power distributor 520 is not limited to the antenna structure 500 of FIG.
  • the substrate 530 illustrated in FIG. 5 may be understood the same as the substrate 300 of FIG. 3 . Accordingly, the description of the substrate 300 of FIG. 3 may be applied to the substrate 530 illustrated in FIG. 5 .
  • the antenna structure 500 may include antenna elements 510 , a power distributor 520 , and a substrate 530 .
  • the antenna elements 510 may include a first antenna element 511 , a second antenna element 512 , and a third antenna element 513 .
  • the antenna elements 510 may mean one sub-array.
  • Each of the antenna elements 510 may radiate a signal transmitted from the power distributor 520 to another electronic device or to the air.
  • the antenna elements 510 may receive a signal directly or indirectly from the power distributor 520 .
  • receiving the signal may mean feeding.
  • the antenna elements 510 are illustrated as a radiator in the form of a metal patch, but an embodiment of the present disclosure is not limited to the radiator having the above structure.
  • the antenna elements 510 may be a radiator having a planar structure.
  • the antenna elements 510 may be a three-dimensional radiator.
  • the power distributor 520 may mean a transmission line for transmitting a signal to the antenna elements 510 .
  • the power distributor 520 may be connected to a feeding point 521 in an area adjacent to the second antenna element 512 .
  • the power distributor 520 may transmit a signal fed from the feeding point 521 to the first antenna element 511 to the third antenna element 513 .
  • the power distributor 520 may be disposed on the substrate 530 to connect between the antenna elements 510 .
  • a region in which the power distributor 520 is disposed or wired on the substrate 530 may be referred to as a layout path or a wiring path.
  • the placement path or the wiring path may be formed in consideration of other modules or components of the substrate 530 .
  • a method and a rule in which the power distributor 520 is disposed (or wired) between the air holes 531 of the substrate 530 will be described in detail below with reference to FIGS. 6A to 6B .
  • the substrate 530 may include a plurality of air-holes 531 .
  • the air hole 531 included in the substrate 530 may be formed in various shapes.
  • the air hole 531 may be formed in an equilateral triangle, a square, or a regular hexagon.
  • the air hole 531 of the substrate 530 may be formed in a region (eg, an arrangement path or a wiring path) in which the power distributor 520 is disposed.
  • the air hole 531 may be formed in a region in which the power distributor 520 is disposed or in an area adjacent to the region in which the power distributor 520 is disposed.
  • the air hole 531 may be formed in the substrate 530 in consideration of an area in which the power distributor 520 is to be disposed.
  • the substrate 530 includes an air hole 531 not only in the area where the power distributor 520 is disposed and in the adjacent area, but also in the area not adjacent to the power distributor 520 (eg, the area to be disposed). can do.
  • the substrate 530 may have a stacked structure including at least one layer.
  • the air hole 531 may be formed in at least one layer of the substrate 530 including at least one layer. At least one layer in which the air hole 531 is formed may be a dielectric layer. Accordingly, a region between the air holes 531 (eg, an edge portion of the air holes 531 ) may be a dielectric material.
  • the substrate 530 may include a film between the dielectric layer in which the plurality of air holes 531 are formed and the power distributor 520 .
  • the film may shield the air inside the air hole 531 .
  • the film may be formed of a dielectric.
  • a hole smaller than the size of the air hole 532 may be formed in the film. The small hole may prevent damage to the film and the substrate 530 due to expansion or contraction of air when heat is generated in the power distributor 520 or the temperature in the substrate is changed.
  • the antenna structure including the air hole substrate structure includes an air-hole in the region of the substrate on which the power distributor (eg, the transmission line) is disposed or wired. can do. Accordingly, loss due to the transmission line of the signal moving along the power divider can be minimized. In other words, the dielectric loss among the losses due to the transmission line can be minimized by the air layer of the air hole. In the case of a signal in the high frequency region, since dielectric loss is a dominant factor with respect to loss due to the transmission line, the loss due to the transmission line may be reduced. As the loss due to the transmission line is lowered, the radiation performance of the antenna structure may be improved.
  • an overlapping region between the air holes and the power distributor may be periodically formed.
  • the dielectric region formed between the air holes and the region where the power divider overlaps may all have the same area.
  • the arrangement rule between the air hole structure and the transmission line will be described with reference to FIGS. 6A and 6B .
  • FIG. 6A illustrates an example of a method of disposing a power distributor according to an air hole structure according to an embodiment of the present disclosure.
  • a situation in which one transmission line is disposed in one air hole is described as an example in FIG. 6A , but this is for convenience of description, and the present disclosure is not limited thereto.
  • a transmission line indicated by a solid line in FIG. 6A may indicate a direction toward the center of the air hole, and a transmission line indicated by a dotted line may indicate a direction from the center of the air hole.
  • the air hole may be formed in a polygonal shape.
  • the air hole may be formed of an equilateral triangle air hole 610 , a square air hole 620 , and a regular hexagonal air hole 630 .
  • the present disclosure is not limited thereto, and may be formed in the same or similar shape.
  • the shape of the air hole is not a regular polygon, the present disclosure may include a case in which the air hole has the same characteristics as an electrically regular polygon air hole.
  • FIG. 6A shows a structure of an equilateral triangle air hole 610, a square air hole 620, and a regular hexagonal air hole 630
  • the air hole structure according to an embodiment of the present disclosure is a regular octagon, a regular decagon, etc. structure can be formed.
  • the air hole structure is shown on a plane in FIG. 6A, the air hole structure may be understood as a three-dimensional figure as in FIGS. 7C and 7D.
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 610 through the first direction 611 .
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 610 through a point on the first side of the air hole 610 .
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 610 through the midpoint of the first side of the air hole 610 .
  • the center of the air hole 610 may mean a center of gravity.
  • the transmission line may be disposed in a direction coming out of the center of the air hole 610 through a point on the other side except for the first side of the air hole 610 .
  • the transmission line may be disposed in a direction coming out of the center of the air hole 610 through the second direction 612 or the third direction 613 of the air hole 610 .
  • the transmission line may be disposed in a direction coming out from the center of the air hole 610 through the midpoint of the second side or the third side of the air hole 610 .
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 620 through the first direction 621 .
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 620 through a point on the first side of the air hole 620 .
  • the transmission line may be arranged to coincide with the center of the air hole 620 through the midpoint of the first side of the air hole 620 .
  • the center of the air hole 620 may mean a center of gravity.
  • the transmission line may be disposed in a direction coming out of the center of the air hole 620 through a point on the other side except for the first side of the air hole 620 .
  • the transmission line may be disposed in a direction coming out of the center of the air hole 620 through the second direction 622 , the third direction 623 , or the fourth direction 624 of the air hole 620 .
  • the transmission line may be disposed in a direction from the center of the air hole 620 through the midpoint of the second side, the third side, or the fourth side of the air hole 620 .
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 630 through the first direction 631 .
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 630 through a point on the first side of the air hole 630 .
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 630 through the midpoint of the first side of the air hole 630 .
  • the center of the air hole 630 may mean a center of gravity.
  • the transmission line may be disposed in a direction coming out of the center of the air hole 630 through a point on the other side except for the first side of the air hole 630 .
  • the transmission line is air through the second direction 632 , the third direction 633 , the fourth direction 634 , the fifth direction 635 , or the sixth direction 636 of the air hole 630 . It may be disposed in a direction coming out of the center of the hole 630 . In this case, the transmission line may be disposed in a direction from the center of the air hole 630 through the midpoint of the second side, the third side, the fourth side, the fifth side, or the sixth side of the air hole 630 .
  • the air hole structure enters the center (eg, center of gravity) of the air hole structure through a point (eg, midpoint) of one side of the regular polygonal air hole structure.
  • a transmission line may be arranged.
  • the transmission line may be disposed in a direction coming out from the center of the air hole structure through a point on one side of the remaining sides other than the one side.
  • the arrangement of the transmission line may be to minimize a phase error of a signal.
  • a signal passing through a transmission line may have a signal characteristic that is changed by an adjacent region of the transmission line. Accordingly, in the present disclosure, the transmission line and the air hole may be arranged in a symmetrical or periodic structure in order to minimize errors.
  • the air hole structure may be determined in consideration of the degree of freedom.
  • the degree of freedom may be related to the number of cases in which transmission lines can be arranged (eg, the number of arrangement paths).
  • the degree of freedom may be related to the number of cases in which transmission lines can be arranged (eg, the number of arrangement paths).
  • the transmission line when the transmission line is disposed to enter the center of the air hole 610 in the first direction 611 , the transmission line is directed in the second direction 612 or the third direction 613 may be arranged to come out from the center of the air hole 610 .
  • the angle between the first direction 611 and the second direction 612 or the first direction 611 and the third direction 613 is 120°, and this angle may mean a degree of freedom.
  • the degree of freedom may be 90° in the square air hole 620 structure, and 60° in the regular hexagonal air hole 630 structure. Accordingly, the lower the degree of freedom, the greater the number of paths in which the transmission line can be disposed on the substrate.
  • the substrate including the air hole structure according to an embodiment of the present disclosure may use a regular hexagonal air hole structure having a low degree of freedom (eg, a high degree of freedom) when the arrangement of the transmission line is complicated.
  • FIG. 6B illustrates another example of a method of disposing a power distributor according to an air hole structure according to an embodiment of the present disclosure.
  • a situation in which one transmission line is disposed in one air hole is described as an example in FIG. 6B , but this is for convenience of description, and the present disclosure is not limited thereto.
  • a transmission line indicated by a solid line in FIG. 6B may indicate a direction toward the center of the air hole, and a transmission line indicated by a dotted line may indicate a direction from the center of the air hole.
  • FIG. 6B shows an example in which the transmission line is disposed through one vertex of the air hole, rather than passing through one point of one side of the air hole.
  • the air hole may be formed in a polygonal shape.
  • the air hole may be formed in a structure of an equilateral triangle air hole 640 , a square air hole 650 , and a regular hexagonal air hole 660 .
  • the present disclosure is not limited thereto, and may be formed in the same or similar shape.
  • the shape of the air hole is not a regular polygon, the present disclosure may include a case in which the air hole has the same characteristics as an electrically regular polygon air hole.
  • FIG. 6b shows the structure of an equilateral triangle air hole 640, a square air hole 650, and a regular hexagonal air hole 660
  • the air hole structure according to an embodiment of the present disclosure is a regular octagon, a regular decagon, etc. structure can be formed.
  • the air hole structure is shown on a plane in FIG. 6B, the air hole structure may be understood as a three-dimensional figure as in FIGS. 7C and 7D.
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 640 through the first direction 641 .
  • the transmission line may be arranged to coincide with the center of the air hole 640 through one of the vertices of the air hole 640 .
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 640 through the first vertex of the air hole 640 .
  • the center of the air hole 640 may mean a center of gravity.
  • the transmission line may be disposed in a direction from the center of the air hole 640 through one of the remaining vertices except for the first vertex of the air hole 640 .
  • the transmission line may be disposed in a direction coming out of the center of the air hole 640 through the second direction 642 or the third direction 643 of the air hole 640 .
  • the transmission line may be disposed in a direction coming out from the center of the air hole 640 through the second vertex or the third vertex of the air hole 640 .
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 650 through the first direction 651 .
  • the transmission line may be arranged to coincide with the center of the air hole 650 through one of the vertices of the air hole 650 .
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 650 through the first vertex of the air hole 650 .
  • the center of the air hole 650 may mean a center of gravity.
  • the transmission line may be disposed in a direction from the center of the air hole 650 through one of the remaining vertices except for the first vertex of the air hole 650 .
  • the transmission line may be disposed in a direction coming out of the center of the air hole 650 through the second direction 652 , the third direction 653 , or the fourth direction 654 of the air hole 650 .
  • the transmission line may be disposed in a direction coming out of the center of the air hole 650 through the second vertex, the third vertex, or the fourth vertex of the air hole 650 .
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 660 through the first direction 661 .
  • the transmission line may be arranged to coincide with the center of the air hole 660 through one of the vertices of the air hole 660 .
  • the transmission line may be disposed to coincide with the center of the air hole 660 through the first vertex of the air hole 660 .
  • the center of the air hole 660 may mean a center of gravity.
  • the transmission line may be disposed in a direction from the center of the air hole 660 through one of the remaining vertices except for the first vertex of the air hole 660 .
  • the transmission line is air through the second direction 662 , the third direction 663 , the fourth direction 664 , the fifth direction 665 , or the sixth direction 666 of the air hole 660 . It may be disposed in a direction coming out from the center of the hole 660 . In this case, the transmission line may be disposed in a direction coming out from the center of the air hole 660 through the second vertex, the third vertex, the fourth vertex, the fifth vertex, or the sixth vertex of the air hole 660 .
  • the air hole structure according to an embodiment of the present disclosure is transmitted in a direction entering the center (eg, center of gravity) of the air hole structure through one point (eg, vertex) of the regular polygonal air hole structure.
  • a line may be arranged.
  • the transmission line may be disposed in a direction from the center of the air hole structure through one of the remaining vertices other than the vertex.
  • the arrangement of the transmission line may be to minimize a phase error of a signal.
  • a signal passing through a transmission line may have a signal characteristic that is changed by an adjacent region of the transmission line. Accordingly, in the present disclosure, the transmission line and the air hole may be arranged in a symmetrical or periodic structure in order to minimize errors.
  • the air hole structure may be determined in consideration of the degree of freedom.
  • the degree of freedom may be related to the number of cases in which transmission lines can be arranged (eg, the number of arrangement paths).
  • the degree of freedom may be related to the number of cases in which transmission lines can be arranged (eg, the number of arrangement paths).
  • the transmission line is disposed to enter the center of the air hole 640 in the first direction 641 , the transmission line is directed in the second direction 642 or the third direction. 643 may be arranged to come out from the center of the air hole 640 .
  • the angle between the first direction 641 and the second direction 642 or the first direction 641 and the third direction 643 is 120°, and this angle may mean a degree of freedom.
  • the degree of freedom may be 90° in the square air hole 650 structure, and 60° in the regular hexagonal air hole 660 structure. Accordingly, as the degree of freedom is lower, the number of paths in which the transmission line can be disposed on the substrate may increase.
  • the substrate including the air hole structure according to an embodiment of the present disclosure may use a regular hexagonal air hole structure having a low degree of freedom (eg, a high degree of freedom) when the arrangement of the transmission line is complicated.
  • a substrate structure according to an air hole structure will be described with reference to FIGS. 7A to 7D .
  • FIG. 7A illustrates an example of an arrangement state of a substrate including an air hole and a power distributor according to an embodiment of the present disclosure.
  • the arrangement of the transmission line for the air hole structure of FIG. 6A will be described as an example.
  • the transmission line is disposed in a direction entering and exiting the center of the air hole structure through a point on one side of the air hole structure.
  • the description of FIG. 7A is not limited to this example, and the same can be applied to a transmission line arranged in a direction entering and exiting the center of the air hole structure through one vertex of the air hole structure disclosed in FIG. 6B. have.
  • the air hole structure is shown on a plane in FIG. 7A, the air hole structure may be understood as a three-dimensional figure as in FIGS. 7C and 7D.
  • the air hole structure of FIG. 7A may be understood as a triangular prism.
  • FIG. 7A a diagram 710 showing the arrangement or wiring state of the plurality of equilateral triangular air hole structures 712-1 to 712-3 and the transmission line 711 is shown.
  • the transmission line 711 is formed from the center (eg, center of gravity) of the first air hole 712-1, the center of the second air hole 712-2, and the third air hole ( 712-3) may be arranged to connect the centers.
  • the first air hole 712-1 may be a part of a path connected to the power supply.
  • the transmission line 711 passes through one side of the first air hole 712-1 and passes through one side of the second air hole 712-2 to pass through the second air hole 712-2. ) can be arranged to coincide with the center of the According to another exemplary embodiment, the transmission line 711 passes through one vertex of the first air hole 712-1, and passes through one vertex of the second air hole 712-2, and passes through the second air hole 712- It can be arranged to coincide with the center of 2).
  • a substrate 720 comprising the structure of FIG. 710 is shown.
  • a transmission line may be disposed on the substrate 720 including the equilateral triangular air hole structures as described above.
  • the distance between the air hole structures of the substrate 720 may be the same.
  • the distance between the center of the first air hole 712-1 and the center of the second air hole 712-2 is the center of the second air hole 712-2 and the third It may be formed equal to the distance between the centers of the air holes 712 - 3 .
  • the area of the dielectric region between the air holes and the region where the transmission line (eg, the power distributor) overlaps may be formed to be the same.
  • FIG. 7B illustrates another example of an arrangement state of a substrate including an air hole and a power distributor according to an embodiment of the present disclosure.
  • the arrangement of the transmission line for the air hole structure of FIG. 6A will be described as an example.
  • the transmission line is disposed in a direction entering and exiting the center of the air hole structure through a point on one side of the air hole structure.
  • the description of FIG. 7B is not limited to this example, and the same can be applied to transmission lines arranged in the direction entering and leaving the center of the air hole structure through one vertex of the air hole structure disclosed in FIG. 6B. have.
  • the air hole structure is shown on a plane in FIG. 7B, the air hole structure may be understood as a three-dimensional figure as in FIGS. 7C and 7D.
  • the air hole structure of FIG. 7B may be understood as a quadrangular prism.
  • FIG. 7B a diagram 730 showing the arrangement or wiring state of the plurality of square air hole structures 732-1 to 732-3 and the transmission line 731 is shown.
  • the transmission line 731 is formed from the center (eg, center of gravity) of the first air hole 732-1, the center of the second air hole 732-2, and the third air hole ( 732-3) may be arranged to connect the centers.
  • the first air hole 732-1 may be a part of a path connected to the power supply.
  • the transmission line 731 passes through one side of the first air hole 732-1, passes through one side of the second air hole 732-2, and passes through the second air hole 732-2.
  • the transmission line 731 passes through one vertex of the first air hole 732-1, and passes through one vertex of the second air hole 732-2 to the second air hole 732- It can be arranged to coincide with the center of 2).
  • a substrate 740 comprising the structure of FIG. 730 is shown.
  • a transmission line may be disposed on the substrate 740 including the above-described square air hole structures.
  • the distance between the air hole structures of the substrate 740 may be the same.
  • the distance between the center of the first air hole 742-1 and the center of the second air hole 742-2 is the center of the second air hole 742-2 and the third
  • the same distance between the centers of the air holes 742-3 may be formed. Accordingly, the area of the dielectric region between the air holes and the region where the transmission line (eg, the power distributor) overlaps may be formed to be the same.
  • FIG. 7C illustrates another example of an arrangement state of a substrate including an air hole and a power distributor according to an embodiment of the present disclosure.
  • the arrangement of the transmission line for the air hole structure of FIG. 6A will be described as an example.
  • the transmission line is disposed in a direction entering and exiting the center of the air hole structure through a point on one side of the air hole structure.
  • the description of FIG. 7C is not limited to this example, and the same can be applied to transmission lines arranged in the direction entering and exiting the center of the air hole structure through one vertex of the air hole structure disclosed in FIG. 6B. have.
  • a diagram 750 showing the arrangement or wiring state of the plurality of regular hexagonal air hole structures 752-1 and 752-2 and the transmission line 751 is shown.
  • the transmission line 741 may be arranged to connect the center of the second air hole 752-2 from the center (eg, the center of gravity) of the first air hole 752-1. have.
  • the first air hole 752-1 may be a part of a path connected to the power supply.
  • the transmission line 751 passes through one side of the first air hole 752-1 and passes through one side of the second air hole 752-2 to pass through the second air hole 752-2.
  • the transmission line 751 passes through a vertex of the first air hole 752-1 and passes through a vertex of the second air hole 752-2, and passes through the second air hole 752 - It can be arranged to coincide with the center of 2).
  • a substrate 760 comprising the structure of FIG. 750 is shown.
  • a transmission line may be disposed on the substrate 760 including the regular hexagonal air hole structures as described above.
  • the distance between the air hole structures of the substrate 760 may be the same.
  • the distance between the center of the first air hole 752-1 and the center of the second air hole 752-2 is different from the center of the second air hole 752-2. It may be formed equal to the distance between the centers of the holes. Accordingly, the area of the dielectric region between the air holes and the region where the transmission line (eg, the power distributor) overlaps may be formed to be the same.
  • the other air hole may mean an air hole adjacent to the second air hole 752 - 2 .
  • the other air hole may mean an air hole disposed on the left side or an air hole disposed on the lower right side with respect to the second air hole 752 - 2 in the drawing 750 .
  • 7D illustrates another example of an arrangement state of a substrate including an air hole and a power distributor according to an embodiment of the present disclosure.
  • 7D shows an example in which a transmission line is disposed in a direction entering and exiting the center of a circular air hole structure.
  • a diagram 770 showing the arrangement or wiring state of the plurality of circular air hole structures 772-1 and 772-2 and the transmission line 771 is shown.
  • the transmission line 771 may be arranged to connect the center of the second air hole 772-2 from the center (eg, the center of gravity) of the first air hole 772-1. have.
  • the first air hole 772-1 may be a part of a path connected to the power supply.
  • the transmission line 771 passes through a point of the first air hole 772-1 and passes through a point of the second air hole 772-2, and passes through a second air hole 772-2. ) can be arranged to coincide with the center of the
  • a substrate 780 comprising the structure of FIG. 770 is shown.
  • a transmission line may be disposed on the substrate 780 including the circular air hole structures as described above.
  • the distance between the air hole structures of the substrate 780 may be the same.
  • the distance between the center of the first air hole 772-1 and the center of the second air hole 772-2 is different from the center of the second air hole 772-2. It may be formed equal to the distance between the centers of the holes. Accordingly, the area of the dielectric region between the air holes and the region where the transmission line (eg, the power distributor) overlaps may be formed to be the same.
  • the other air hole may mean an air hole adjacent to the second air hole 772 - 2 .
  • the other air hole may mean an air hole disposed on the left side or an air hole disposed on the lower right side with respect to the second air hole 772 - 2 in the drawing 770 .
  • a substrate eg, an air hole substrate
  • the degree of freedom for the arrangement of the transmission line may be determined based on the number of air holes included in the substrate having the same area and the shape of the air holes.
  • the number of air holes included in the substrate having the same area may also be determined based on the shape of the air holes. For example, comparing FIGS. 7C and 7D , since the substrate 760 of FIG. 7C includes regular hexagonal air holes, it can include more air holes within the same area, whereas the substrate 780 of FIG. 7D includes regular hexagonal air holes.
  • silver since silver includes circular air holes, it may include fewer air holes in the same area. This can be understood as the same principle as when disposing a plurality of circles in contact with each other, an empty space is formed, but when disposing a plurality of regular hexagons in contact with each other, an empty space is not formed. Accordingly, as the number of air holes formed in the substrate increases, the number of cases in which the transmission lines are disposed may increase, and thus the degree of freedom for the arrangement of the transmission lines may be increased. In addition, as described in FIGS.
  • the value of the degree of freedom for arranging the transmission line may vary, and accordingly, the arrangement of the transmission line may vary. degrees of freedom may vary.
  • the air layer substrate structure and the antenna structure including the same according to an embodiment of the present disclosure can reduce production costs compared to the existing substrate structure, and the radiation performance of the antenna can be improved have.
  • the air layer substrate structure and the antenna structure including the same according to an embodiment of the present disclosure may reduce production costs by using a dielectric substrate or a substrate including a dielectric layer.
  • the air layer substrate structure and the antenna structure including the same according to an embodiment of the present disclosure in contrast to the dielectric substrate structure that does not include an air layer, an air layer in the path where the power distributor or transmission line is disposed. By forming, it is possible to improve the radiation performance by minimizing the loss.
  • the air hole substrate structure and the antenna structure including the same minimize the phase change of the signal according to the design rule between the power divider and the plurality of air holes described in FIGS. 6A and 6B.
  • the air hole substrate structure and the antenna structure including the same according to an embodiment of the present disclosure have a loss compared to a conventional substrate (eg, PCB) and a dielectric substrate structure not including an air hole. This can be reduced by about 35% to 50%.
  • FIGS. 1 to 7D a substrate including a plurality of support members or a plurality of air holes and an antenna structure including the same have been described to form an air layer, but a plurality of antenna elements, a power distributor, and a substrate are coupled to each other.
  • An MMU or mmWave device constituting one device may also be understood as an embodiment of the present disclosure.
  • an air layer substrate structure and an antenna structure including the same according to an embodiment of the present disclosure are mounted and implemented in an electronic device according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 8 .
  • the electronic device 810 may be either a base station or a terminal. According to an embodiment, the electronic device 810 may be an MMU or mmWave device. 1 to 7D , as well as the substrate structure itself, an antenna structure including the same, and an electronic device including the same are also included in the embodiments of the present disclosure.
  • the electronic device 810 may include an antenna unit 811 , a filter unit 812 , a radio frequency (RF) processing unit 813 , and a control unit 814 .
  • RF radio frequency
  • the antenna unit 811 may include a plurality of antennas.
  • the antenna performs functions for transmitting and receiving signals through a radio channel.
  • the antenna may include a conductor formed on a substrate (eg, a PCB) or a radiator formed of a conductive pattern.
  • the antenna may radiate an up-converted signal on a radio channel or acquire a signal radiated by another device.
  • Each antenna may be referred to as an antenna element or an antenna element.
  • the antenna unit 811 may include an antenna array (eg, a sub array) in which a plurality of antenna elements form an array.
  • the antenna unit 811 may be electrically connected to the filter unit 812 through RF signal lines.
  • the antenna unit 811 may be mounted on a PCB including a plurality of antenna elements.
  • the PCB may include a plurality of RF signal lines connecting each antenna element and the filter of the filter unit 812 . These RF signal lines may be referred to as a feeding network.
  • the antenna unit 811 may provide the received signal to the filter unit 812 or may radiate the signal provided from the filter unit 812 into the air.
  • the antenna unit 811 may include at least one antenna module having a dual polarization antenna.
  • the dual polarization antenna may be, for example, a cross-pole (x-pol) antenna.
  • the dual polarization antenna may include two antenna elements corresponding to different polarizations.
  • the dual polarization antenna may include a first antenna element having a polarization of +45° and a second antenna element having a polarization of -45°.
  • the polarization may be formed by other polarizations orthogonal to +45° and -45°.
  • Each antenna element may be connected to a feeding line, and may be electrically connected to a filter unit 812 , an RF processing unit 813 , and a control unit 814 to be described later.
  • the dual polarization antenna may be a patch antenna (or a microstrip antenna). Since the dual polarization antenna has the form of a patch antenna, implementation and integration into an array antenna may be easy. Two signals having different polarizations may be input to each antenna port. Each antenna port corresponds to an antenna element. For high efficiency, it is required to optimize the relationship between the co-pol characteristic and the cross-pol characteristic between two signals having different polarizations.
  • the co-pole characteristic indicates a characteristic for a specific polarization component and the cross-pole characteristic indicates a characteristic for a polarization component different from the specific polarization component.
  • An antenna element and a sub-array eg, FIGS. 4A and 5 ) having an air layer substrate structure according to an embodiment of the present disclosure may be included in the antenna unit 811 of FIG. 8 .
  • the filter unit 812 may perform filtering to transmit a signal of a desired frequency.
  • the filter unit 812 may perform a function for selectively discriminating frequencies by forming resonance.
  • the filter unit 812 may structurally form a resonance through a cavity including a dielectric.
  • the filter unit 812 may form resonance through elements that form inductance or capacitance.
  • the filter unit 812 may include an elastic filter such as a bulk acoustic wave (BAW) filter or a surface acoustic wave (SAW) filter.
  • the filter unit 812 may include at least one of a band pass filter, a low pass filter, a high pass filter, and a band reject filter. .
  • the filter unit 812 may include RF circuits for obtaining a signal of a frequency band for transmission or a frequency band for reception.
  • the filter unit 812 may electrically connect the antenna unit 811 and the RF processor 813 to each other.
  • the RF processing unit 813 may include a plurality of RF paths.
  • the RF path may be a unit of a path through which a signal received through the antenna or a signal radiated through the antenna passes. At least one RF path may be referred to as an RF chain.
  • the RF chain may include a plurality of RF elements.
  • RF components may include amplifiers, mixers, oscillators, DACs, ADCs, and the like.
  • the RF processing unit 813 includes an up converter that up-converts a digital transmission signal of a base band to a transmission frequency, and a DAC that converts the up-converted digital transmission signal into an analog RF transmission signal. (digital-to-analog converter) may be included.
  • the up converter and DAC form part of the transmit path.
  • the transmit path may further include a power amplifier (PA) or a coupler (or combiner).
  • the RF processing unit 813 includes an analog-to-digital converter (ADC) that converts an analog RF reception signal into a digital reception signal and a down converter that converts the digital reception signal into a baseband digital reception signal. ) may be included.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the ADC and downconverter form part of the receive path.
  • the receive path may further include a low-noise amplifier (LNA) or a coupler (or divider).
  • LNA low-noise amplifier
  • the RF components of the RF processing unit may be implemented on a PCB.
  • the electronic device 810 may include a stacked structure in the order of the antenna unit 811 , the filter unit 812 , and the RF processing unit 813 .
  • the antennas and RF components of the RF processing unit may be implemented on a PCB, and filters may be repeatedly fastened between the PCB and the PCB to form a plurality of layers.
  • the controller 814 may control overall operations of the electronic device 810 .
  • the controller 814 may include various modules for performing communication.
  • the controller 814 may include at least one processor such as a modem.
  • the controller 814 may include modules for digital signal processing.
  • the controller 814 may include a modem.
  • the control unit 814 generates complex symbols by encoding and modulating the transmitted bit stream.
  • the control unit 814 restores the received bit stream by demodulating and decoding the baseband signal.
  • the controller 814 may perform functions of a protocol stack required by a communication standard.
  • FIG. 8 the functional configuration of the electronic device 810 as equipment to which the antenna structure of the present disclosure can be utilized has been described.
  • the example shown in FIG. 8 is only an exemplary configuration for the utilization of the air layer substrate structure and the antenna structure including the same according to various embodiments of the present disclosure described through FIGS. 1 to 7D , the embodiment of the present disclosure Examples are not limited to the components of the equipment shown in FIG. 8 .
  • an air layer substrate structure eg, a substrate structure including a plurality of support members and a substrate structure including a plurality of air holes
  • an antenna structure including the substrate structure and an antenna structure including the same Communication equipment of other configurations may also be understood as embodiments of the present disclosure.
  • An antenna structure of a wireless communication system at least one antenna element (antenna element), a power divider for feeding the at least one antenna element (power divider) and a substrate, wherein the at least one antenna element and the power distributor are disposed on the substrate, and the substrate is disposed in the first region when a region in which the power divider is disposed on the substrate is referred to as a first region.
  • a corresponding region may include a first dielectric layer that is an air layer and a second dielectric layer disposed between the first dielectric layer and the power distributor.
  • the first dielectric layer further includes a plurality of support members disposed in an area corresponding to the first area, wherein the plurality of support members have the air layer formed between the plurality of support members. They are disposed as spaced apart as possible from each other, and may be formed of a dielectric material.
  • the plurality of support members includes a first support member and a second support member, and an overlapping area of the first support member and the power distributor is defined as a first overlapping area, the second support member and the When an area where the power dividers overlap is referred to as a second overlapping area, an area of the first overlapping area may be different from an area of the second overlapping area.
  • the first dielectric layer may further include a plurality of holes disposed in a region corresponding to the first region, and the air layer may be formed by the plurality of holes.
  • the plurality of holes include a first hole, a second hole, and a third hole, and when the first hole and the third hole are adjacent holes of the second hole, the center of the first hole and the The distance between the centers of the second holes may be the same as the distance between the centers of the second holes and the centers of the third holes.
  • each of the plurality of holes may be formed of at least one of a cylinder, a triangular prism, a square prism, or a hexagonal prism.
  • the power distributor may be disposed to pass through the center of gravity of each of the plurality of holes.
  • each of the plurality of holes may be formed in a hexagonal prism, the plurality of holes may include a first hole, and the power distributor may be disposed so as not to pass through all vertices of the first hole.
  • each of the plurality of holes may be formed in a hexagonal prism, the plurality of holes may include a first hole, and the power distributor may be disposed to pass through two of the vertices of the first hole. .
  • the second dielectric layer corresponding to the second region includes holes smaller than each of the plurality of holes. can do.
  • a massive multiple input multiple output (MMU) unit (MMU) device includes a main printed circuit board (PCB), a radio frequency integrated circuit (RFIC) disposed on the main PCB, an antenna PCB disposed on the main PCB, a plurality of antenna elements, and a power divider for feeding the plurality of antenna elements, the plurality of antenna elements and the A power divider is disposed on the antenna PCB, and in the antenna PCB, an area corresponding to the first area is an air layer when an area in which the power divider is disposed on the antenna PCB is referred to as a first area.
  • a first dielectric layer, and the antenna PCB may include a second dielectric layer disposed between the first dielectric layer and the power distributor.
  • the first dielectric layer further includes a plurality of support members disposed in an area corresponding to the first area, wherein the plurality of support members have the air layer formed between the plurality of support members. They are disposed as spaced apart as possible from each other, and may be formed of a dielectric material.
  • the plurality of support members includes a first support member and a second support member, and an overlapping area of the first support member and the power distributor is defined as a first overlapping area, the second support member and the When an area where the power dividers overlap is referred to as a second overlapping area, an area of the first overlapping area may be different from an area of the second overlapping area.
  • the first dielectric layer may further include a plurality of holes disposed in a region corresponding to the first region, and the air layer may be formed by the plurality of holes.
  • the plurality of holes include a first hole, a second hole, and a third hole, and when the first hole and the third hole are adjacent holes of the second hole, the center of the first hole and the The distance between the centers of the second holes may be the same as the distance between the centers of the second holes and the centers of the third holes.
  • each of the plurality of holes may be formed of at least one of a cylinder, a triangular prism, a square prism, or a hexagonal prism.
  • the power distributor may be disposed to pass through the center of gravity of each of the plurality of holes.
  • each of the plurality of holes may be formed in a hexagonal prism, the plurality of holes may include a first hole, and the power distributor may be disposed so as not to pass through all vertices of the first hole.
  • each of the plurality of holes may be formed in a hexagonal prism, the plurality of holes may include a first hole, and the power distributor may be disposed to pass through two of the vertices of the first hole. .
  • the second dielectric layer corresponding to the second region includes holes smaller than each of the plurality of holes. can do.
  • a computer-readable storage medium storing one or more programs (software modules) may be provided.
  • One or more programs stored in the computer-readable storage medium are configured to be executable by one or more processors in an electronic device (device).
  • One or more programs include instructions for causing an electronic device to execute methods according to embodiments described in a claim or specification of the present disclosure.
  • Such programs include random access memory, non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), electrically erasable programmable ROM (electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs (DVDs), or other It may be stored in an optical storage device or a magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory composed of a combination of some or all thereof. In addition, each configuration memory may be included in plurality.
  • non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), electrically erasable programmable ROM (electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs (DVDs), or other It may be stored in an optical storage device or a magnetic cassette. Alternatively, it may be stored in a memory composed of a combination of some or all thereof. In addition, each configuration memory may be included in plurality.
  • the program is transmitted through a communication network consisting of a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It may be stored on an attachable storage device that can be accessed. Such a storage device may be connected to a device implementing an embodiment of the present disclosure through an external port. In addition, a separate storage device on the communication network may be connected to the device implementing the embodiment of the present disclosure.
  • a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It may be stored on an attachable storage device that can be accessed.
  • Such a storage device may be connected to a device implementing an embodiment of the present disclosure through an external port.
  • a separate storage device on the communication network may be connected to the device implementing the embodiment of the present disclosure.

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Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 다양한 실시 예들에 따를 때, 무선 통신 시스템의 안테나 구조는, 적어도 하나의 안테나 엘리먼트(antenna element), 상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider) 및 기판을 포함하고, 상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트 및 상기 전력 분배기는 상기 기판에 배치되고, 상기 기판은 상기 전력 분배기가 상기 기판 상에 배치되는 영역을 제1 영역이라 할 때, 상기 제1 영역에 대응하는 영역이 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고, 상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함할 수 있다.

Description

안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치
본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 안테나 구조(antenna structure) 및 이를 포함하는 전자 장치(electronic device)에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(beyond 4G network) 통신 시스템 또는 LTE(long term evolution) 시스템 이후(post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파 대역에서의 구현이 고려되고 있다. 6 GHz 근처 FR1 대역의 고주파 및 6 GHz 이상의 FR2 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive multi-input multi-output, massive MIMO), 전차원 다중입출력(full dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔포밍(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(device to device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(coordinated multi-points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(advanced coding modulation, ACM) 방식인 FQAM(hybrid frequency shift keying and quadrature amplitude modulation) 및 SWSC(sliding window superposition coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(filter bank multi carrier), NOMA(non orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
5G 시스템에서 전자 장치는 다수의 안테나 엘리먼트(antenna elements)들을 포함한다. 하나 이상의 안테나 엘리먼트들은 서브 어레이(sub array)를 형성한다. 또한, 전자 장치는 서브 어레이에 포함되는 하나 이상의 안테나 엘리먼트들에게 전력을 공급하기 위한 전력 분배기(power divider)를 포함한다. 전자 장치는 빔포밍(beamforming)을 위해 요구되는 안테나 엘리먼트들의 숫자가 증가함에 따라, 안테나 구조의 생산 비용 및 방사 성능을 고려하여 보다 효과적인 구조로 설계할 것이 요구된다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 안테나 급전(feeding)을 위한 전력 분배기가 배치되는 영역에 공기 층을 포함하는 기판의 구조를 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 공기 층을 포함하는 기판을 이용하여, 생산 비용을 최소화하고 방사 성능을 높일 수 있는 안테나 구조를 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템의 안테나 구조는, 적어도 하나의 안테나 엘리먼트(antenna element), 상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider) 및 기판을 포함하고, 상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트 및 상기 전력 분배기는 상기 기판에 배치되고, 상기 기판은 상기 전력 분배기가 상기 기판 상에 배치되는 영역을 제1 영역이라 할 때, 상기 제1 영역에 대응하는 영역이 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고, 상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치는, 메인 PCB(printed circuit board), 상기 메인 PCB에 배치되는 RFIC(radio frequency integrated circuit), 상기 메인 PCB에 배치되는 안테나 PCB, 복수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들 및 상기 복수의 안테나 엘리먼트들에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider)를 포함하고, 상기 복수의 안테나 엘리먼트들 및 상기 전력 분배기는 상기 안테나 PCB에 배치되고, 상기 안테나 PCB는 상기 전력 분배기가 상기 안테나 PCB 상에 배치되는 영역을 제1 영역이라 할 때, 상기 제1 영역에 대응하는 영역이 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고, 상기 안테나 PCB는 상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치는, 전력 분배기가 배치되는 영역에 공기 층을 포함하는 기판 구조를 통해, 효율적인 비용으로 안테나 구조의 제작을 가능하게 한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치는, 공기 층을 포함하는 기판 구조를 통해, 유전 손실(dielectric loss)을 최소화하여 방사 성능을 높일 수 있게 한다.
이 외에, 본 문서를 통해 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치의 구성을 도시한다.
도 2는 본 개시의 실시 예들에 따른 전송 선로에 의한 손실을 설명하기 위한 다양한 기판들의 예를 도시한다.
도 3은 본 개시의 실시 예들에 따른 공기 층(air layer)을 포함하는 기판 구조의 예를 도시한다.
도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 리브(rib) 기판을 포함하는 안테나 구조의 예를 도시한다.
도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 리브(rib) 기판에 대한 구조의 예를 도시한다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀(air-hole) 기판을 포함하는 안테나 구조의 예를 도시한다.
도 6a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조에 따른 전력 분배기의 배치 방법의 예를 도시한다.
도 6b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조에 따른 전력 분배기의 배치 방법의 다른 예를 도시한다.
도 7a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 예를 도시한다.
도 7b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 다른 예를 도시한다.
도 7c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 또 다른 예를 도시한다.
도 7d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 또 다른 예를 도시한다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 설명에서 사용되는 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어(기판, 서브스트레이트(substrate), PCB(printed circuit board), 보드(board), 선로(line), 전송 선로(transmission line), 급전선(feeding line), 전력 분배기(power divider), 안테나, 안테나 어레이(antenna array), 서브 어레이(sub array), 안테나 엘리먼트(antenna element), 급전부(feeding unit), 급전원(feeding point)) 및 구성의 형상을 지칭하는 용어(리브(rib), 홀(hole)) 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd Generation Partnership Project))에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치의 구성을 도시한다. 이하 사용되는 '...부', '...기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
기지국(100)은 단말(user equipment)에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(100)은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국(100)은 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '5G 노드비(5G NodeB, NB)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)', '액세스 유닛(access unit)', '분산 유닛(distributed unit, DU)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)', '무선 유닛(radio unit, RU), 원격 무선 장비(remote radio head, RRH) 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 기지국(100)은 하향링크 신호를 송신하거나 상향링크 신호를 수신할 수 있다.
단말은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(100)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말은 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 예를 들어, 단말은 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '고객 댁내 장치'(customer premises equipment, CPE), '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', '전자 장치(electronic device)', 또는 '차량(vehicle)용 단말', '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 1을 참고하면, 기지국(100)은 MMU(massive MIMO(multi-input multi-output) unit) 장치(110)로 구성될 수 있다. MMU 장치(110)는 다수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들을 포함할 수 있다. 빔포밍(beamforming) 이득을 높이기 위해, 입력 포트(port) 대비 많은 수의 안테나 엘리먼트들이 사용될 수 있다. MMU 장치(110)는 복수의 서브 어레이들을 통해 빔포밍을 수행할 수 있다.
도 1을 참고하면, MMU 장치(110)는 다수의 안테나 엘리먼트들(예, 방사체(radiator)), 전력 분배기(power divider), 기판(예: 안테나 PCB(antenna PCB)) 및 레이돔(radome)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 다수의 안테나 엘리먼트들은 복수의 서브 어레이로 구성될 수 있다. 예를 들어, 3개의 안테나 엘리먼트는 하나의 서브 어레이를 구성할 수 있다. 예를 들어, 서브 어레이는 3 x 1 형태의 서브 어레이일 수 있다. 또한, 복수의 서브 어레이들 및 전력 분배기는 안테나 PCB에 배치될 수 있다. 전력 분배기는 각 서브 어레이에 포함되는 복수의 안테나 엘리먼트들에게 신호를 급전할 수 있다. 여기서, 급전은 간접 급전 또는 직접 급전을 의미할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, MMU 장치(110)는 메인 PCB를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 PCB는 메인 보드(main board), 마더 보드(mother board) 등으로 지칭될 수 있다. 상술한 기판(예, 안테나 PCB)는 메인 PCB에 배치될 수 있다. 메인 PCB에 배치되는 RFIC(radio frequency integrated circuit)으로부터 처리된 RF 신호는 메인 PCB를 통과하여 안테나 PCB의 전력 분배기로 전달될 수 있다. 전력 분배기는 전달받은 RF 신호를 다수의 안테나 엘리먼트들에 급전할 수 있다.
MMU 장치(110)는, 생산 비용을 최소화(및/또는 낮추기)하기 위하여, 플라스틱과 같은 유전체 층을 포함하는 기판을 포함할 수 있다. 그러나, 안테나 엘리먼트들의 방사 성능은 유전체 층에 의한 유전 손실(dielectric loss)의 증가로 감소될 수 있다. 따라서, 본 개시에서는 전력 분배기가 기판에 배치되는 경로 상에 복수의 공기 층(air layer)들을 포함하는 기판의 구조(이하, '공기 층(air layer) 기판 구조'라 지칭한다.)를 통해, 생산 비용 최소화하면서 방사 성능의 효율 감소를 개선할 수 있는 구조를 제안한다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여 MMU 구조를 기준으로 설명하나, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층 기판 구조가 적용되는 장치는 MMU에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, FR1(frequency range 1) 대역(약 6GHz)의 신호를 이용하는 MMU 및 FR2 대역의 신호(약 24GHz)를 이용하는 mmWave 장치에도 적용될 수 있다.
이하, 본 개시의 실시 예들을 설명하기에 앞서, 다음과 같은 용어들이 정의될 수 있다. 예를 들어, 기판은 PCB(printed circuit board), FPCB(flexible printed circuit board), 서브스트레이트(substrate), 보드(board), 스트립(strip), 마이크로 스트립(micro strip) 등과 같은 동일하거나 유사한 기술적 의미를 포함하는 구조를 지칭하는 것으로 이해될 수 있다. 다른 예를 들어, 전력 분배기(power divider)는 전송 선로(transmission line), 선로(line), 급전 선(feeding line), 급전 부(feeding unit) 등과 같은 동일하거나 유사한 기술적 의미를 포함하는 구조를 지칭하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 리브(rib)는 지지 부재, 지지체, 지지부, 지지대 등과 같은 동일하거나 유사한 기술적 의미를 포함하는 구조를 지칭하는 것으로 이해될 수 있다.
도 2는 본 개시의 실시 예들에 따른 전송 선로에 의한 손실을 설명하기 위한 다양한 기판들의 예를 도시한다. 도 2에서는 전송 선로를 포함하는 기판의 구조들을 예로 설명한다. 도 2의 스트립(210) 및 마이크로 스트립(220)은 전송 선로(transmission line)를 포함할 수 있고, 스트립(210) 또는 마이크로 스트립(220)에 포함된 전송 선로에 대한 설명은 본 개시의 전력 분배기에 대한 설명과 동일하게 이해될 수 있다.
도 2를 참고하면, 스트립(strip)(210)은 2개의 금속 층, 레이어들 사이에 배치되는 유전체 층 및 전송 선로를 포함할 수 있다. 마이크로 스트립(micro strip)(220)은 전송 선로, 유전체 층 및 금속 층을 포함할 수 있다. 이 때, 전송 선로는 신호가 지나는 경로(path)를 의미할 수 있다. 스트립(210) 및 마이크로 스트립(220)의 구조는 등가 회로(230)와 같이 간소화될 수 있다. 예를 들어, 스트립(210) 또는 마이크로 스트립(220)은 저항 및 임피던스(impedance)의 형태로 표현될 수 있다.
스트립(210) 또는 마이크로 스트립(220)에서, 신호가 전송 선로를 통과하는 경우, 전송 선로에 의한 손실이 발생될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로에 의한 손실은 회로(230)에서 개시된 저항(R`, G`)들, 인덕터(L`) 및 컨덕터(C`)에 의해 발생될 수 있다. 또한, 전송 선로에 의한 손실은 반사(reflection) 및 감쇠(attenuation)를 포함할 수 있고, 다양한 원인들에 의해 발생될 수 있다. 전송 선로에 의한 손실(이하, 전송 선로 손실)과 다양한 손실들 사이의 관계를 식으로 나타내면 이하의 수학식과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000001
상기
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000002
는 전송 선로 손실을, 상기
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000003
는 금속의 도전율에 의한 손실(loss due to metal conductivity)을, 상기
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000004
는 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실(loss due to dielectric loss tangent) 또는 유전 손실(dielectric loss)을, 상기
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000005
는 유전체의 도전율에 의한 손실(loss due to conductivity of dielectric)을, 상기
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000006
는 방사 손실(loss due to radiation)을 의미할 수 있다.
상술한 수학식을 참고하면, 신호가 전송 선로를 따라 통과하면서 발생되는 손실은 인접한 구성(예: 유전체 층, 금속 층)에 의한 손실에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로 손실은 감쇠 또는 손실들의 합으로 계산될 수 있다. 따라서, 전송 선로 손실을 최소화하기 위해서는, 각 손실의 최소화가 요구될 수 있다. 이 때, 전자 장치가 이용하는 신호의 주파수가 높아짐에 따라 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실이 지배적인 요소가 될 수 있다. 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실은 이하의 수학식과 같다.
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000007
상기
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000008
는 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실(loss due to dielectric loss tangent)을, 상기
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000009
는 비유전율을, 상기
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000010
는 신호의 주파수를, 상기
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000011
는 손실 탄젠트를 의미할 수 있다.
방사 손실(
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000012
)은 임피던스 매칭(impedance matching)을 통해 최소화할 수 있다. 유전체의 도전율에 의한 손실(
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000013
)은 유전체가 순수한 유전체가 아닌 금속 성분이 포함되어 발생되는 것으로 매우 작은 값으로 형성될 수 있다. 또한, 금속의 도전율에 의한 손실(
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000014
)은 신호의 주파수에 대한 제곱근에 비례할 수 있고, 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실(
Figure PCTKR2022003795-appb-img-000015
)은 주파수에 비례할 수 있다. 일반적으로, 금속의 도전율에 의한 손실은 전송 선로 손실을 결정하는 지배적인(dominant) 요소(factor)일 수 있으나, 전송 선로를 통과하는 신호의 주파수가 높아질수록 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실이 지배적인 요소일 수 있다.
상술한 바를 고려할 때, MMU 장치는 고주파수 대역(FR1 대역: 약 6GHz)의 신호를 이용하고, mmWave 장치는 그보다 더 높은 주파수 대역(FR2 대역: 약 24GHz)의 신호를 이용하는 바, 유전체의 손실 탄젠트에 의한 손실에 의해 전송 선로 손실이 지배적으로 결정될 수 있다. 따라서, 전송 선로가 배치되는 기판은 전송 선로 손실을 최소화하기 위하여 유전체 층(layer)의 유전율이 낮게 설계될 필요가 있다. 일반적으로, 기판에서 이용되는 유전체들 중 유전율이 낮은 매질은 공기(air)일 수 있다. 전송 선로가 기판 상에 배치되는 경로와 인접한 영역의 기판에는 공기 층(air layer)이 요구될 수 있다. 이하에서는, 고주파 신호를 이용하는 전자 장치에 있어서, 전송 선로에 의한 손실을 최소화하기 위한 기판의 구조에 대하여 설명한다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층(air layer)을 포함하는 기판 구조의 예를 도시한다. 도 3에서는 적어도 하나의 층을 갖는 기판을 도시한다. 예를 들어, 적어도 하나의 층을 갖는 기판은 마이크로 스트립(micro strip)일 수 있다.
도 3은, 기판(300)에 대한 측면에서 바라본 평면도 및 입체도를 도시한다. 기판(300)은 전송 선로(310), 접착층(adhesive), 필름(film)(320), 공기 층을 포함하는 유전체(dielectric) 층(330) 및 금속 층(340)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(310)는 유전체 층(330)의 공기 층이 형성되는 영역과 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로(310)가 배치되는 영역 및 인접한 영역을 포함하는 영역에 공기 층이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 필름(320)은 전송 선로(310)와 유전체 층(330) 사이에 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로(310)가 배치되는 영역에서, 전송 선로(310)와 유전체 층(330)의 사이에는 필름(320)이 배치될 수 있다. 도 3에서는, 필름(320)이 배치되는 영역의 면적이 유전체 층(330)의 면적보다 좁고 전송 선로(310)의 면적보다 넓게 도시하나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 필름(320)은 전송 선로(310)가 배치되는 영역에 대응하는 영역에 형성되는 공기 층의 영역에 기반하여 결정될 수 있다. 필름(320)이 유전체 층(330) 및 전송 선로(310) 사이에 배치됨에 따라, 필름(320)은 유전체 층(330)의 공기 층을 차폐(shield)할 수 있다. 또한, 필름(320)은 유전체로 형성될 수 있다.
도 3에서는 도시되지 않았으나, 기판(300)은 공기 층을 포함하지 않는 유전체 층을 더 포함할 수 있다. 이와 같은 공기 층을 포함하지 않는 유전체 층은 난연재와 같은 물질을 포함할 수 있다. 기판(300)은 전송 선로(310)와 공기 층을 포함하는 유전체 층(330) 사이에 공기 층을 포함하지 않는 유전체 층을 더 포함할 수 있다. 또한, 도 3에서 도시되지 않았으나, 전송 선로(310)의 발열에 의해서 기판(300)이 손상되는 것을 방지(및/또는 손상을 줄이기)하기 위하여, 공기 층이 형성되는 영역과 대응하는 영역의 필름(320)에는 공기 층의 크기보다 작은 홀(hole)이 형성될 수 있다. 상기 작은 홀은 전송 선로(310)에서 열이 발생하거나, 기판(300) 내의 온도가 변동되는 경우, 공기의 팽창 또는 수축에 의해 필름(320) 및 기판(300)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바를 고려할 때, 전송 선로는 적어도 하나의 층을 포함하는 기판 상에 배치될 수 있다. 기판에 포함되는 적어도 하나의 층 중 일부는 공기 층을 포함하는 유전체 층일 수 있다. 전송 선로에서 신호가 전송되는 경우, 상기 공기 층에 의해 유선 손실이 최소화되어 전송 선로 손실이 최소화될 수 있다. 이하에서는, 공기 층을 형성하기 위하여, 유전체 층에 복수의 지지 부재들을 포함하는 비 주기적인 방법 및 복수의 에어홀(air-hole)들을 포함하는 주기적인 방법을 설명한다.
도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 리브(rib) 기판을 포함하는 안테나 구조의 예를 도시한다. 여기서, 리브 기판은 기판의 적어도 하나의 층에 지지 구조를 포함하는 기판을 의미할 수 있다. 지지 구조는 복수의 지지 부재들을 포함하는 구조를 의미할 수 있다. 또한, 지지 부재는 리브(rib)로 지칭될 수 있다.
도 4a에 도시되는 안테나 구조(400)의 구성은 설명의 편의를 위한 예시에 불과한 것으로써, 본 개시의 구조가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 안테나 구조(400)는 안테나 엘리먼트들 사이를 연결하기 위한 전력 분배기(420)를 포함할 수 있다. 이 때, 전력 분배기(420)의 배치 또는 배선은 도 4의 안테나 구조(400)에 제한되는 것은 아니며, 상황에 맞게 배치 또는 배선될 수 있다. 또한, 안테나 구조(400)에서 금속 패치(metal patch) 형태의 안테나 엘리먼트(410)를 도시하나, 이는 전력 분배기(420)의 배치를 명확하게 드러내기 위함이며, 안테나 엘리먼트의 구조가 제한되는 것을 의미하는 것이 아니다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트(410)는 평면 구조의 방사체(radiator)일 수 있다. 다른 예를 들어, 안테나 엘리먼트(410)는 입체 구조의 방사체일 수 있다.
도 4a를 참고하면, 안테나 구조(400)는 안테나 엘리먼트(410), 전력 분배기(420), 기판(430)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 분배기(420)는 안테나 엘리먼트(410)들에게 신호를 전달하기 위한 전송 선로(transmission line)을 의미할 수 있다. 여기서, 신호를 전달하는 것의 의미는 신호의 급전(feeding)을 의미할 수 있다. 급전은 간접 급전 및 직접 급전을 모두 포함할 수 있다. 전력 분배기(420)는 안테나 엘리먼트(410)들 사이를 연결하기 위하여 기판(430) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 전력 분배기(420)가 기판(430)에 배치 또는 배선되는 영역은 배치 경로 또는 배선 경로로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 배치 경로 또는 배선 경로는 기판(430)의 다른 모듈(module) 또는 구성요소(component)들을 고려하여 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 기판(430)은 복수의 지지 부재(431)들을 포함할 수 있다. 복수의 지지 부재(431)들은 전력 분배기(420)를 지지하기 위한 지지 구조를 의미할 수 있다. 복수의 지지 부재(431)들은 전력 분배기(420)가 배치되는 영역과 대응되는 영역에 형성될 수 있다. 다시 말해서, 지지 부재(431)는 전력 분배기(420)가 배치되는 영역 또는 배치될 영역을 고려하여 기판(430)의 적어도 하나의 층에 배치될 수 있다. 예를 들어, 기판(430)은 적어도 하나의 층(layer)을 포함하는 적층 구조일 수 있다. 이 때, 복수의 지지 부재(431)들이 배치되는 적어도 하나의 층은 유전체 층일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 지지 부재(431)는 유전체로 형성될 수 있다. 또한, 복수의 지지 부재(431)들 사이에는 공기 층(air layer)이 형성될 수 있다. 다시 말해서, 지지 부재(431)의 위에 전력 분배기(420)가 배치됨으로써, 복수의 지지 부재(431)들 사이에 공기 층이 형성될 수 있다. 이하, 도 4b에서는, 복수의 지지 부재들을 포함하는 기판의 구조에 대하여 설명한다.
도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 리브(rib) 기판에 대한 구조의 예를 도시한다. 도 4b에 개시되는 기판(450)은 도 3의 기판(300)과 동일하게 이해될 수 있다. 따라서, 도 3의 기판(300)에 대한 설명은 도 4b에 개시되는 기판(450)에 대하여 적용될 수 있다. 도 4b의 왼쪽 도면은 기판(450)에 대하여 수직으로 내려다보는 도면을, 오른쪽 도면은 기판(450)을 측면에서 바라본 사시도를 도시한다.
도 4b를 참고하면, 기판(450)은 전송 선로(460), 필름(film)(470), 유전체(dielectric) 층(480) 및 금속 층(metal plate)(490)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기판(450)은 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 층 중 일부는 유전체(dielectric) 층(480)일 수 있다. 여기서, 유전체 층은 복수의 지지 부재들(481-1 내지 481-3)이 배치되는 층을 의미할 수 있고, 공기 층이 형성되는 층을 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전송 선로(460)는 공기 층(air layer)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로(460)는 지지 부재들(481-1 내지 481-3) 위에 배치될 수 있고, 지지 부재들(481-1 내지 481-3)에 의해 형성되는 공기 층과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 또한, 전송 선로(460)와 유전체 층 사이에는 필름(470)이 배치될 수 있다. 여기서, 필름(470)은 유전체(dielectric)로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 지지 부재들(481-1 내지 481-3)은 서로 일정 거리 이격되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 지지 부재(481-1)와 제2 지지 부재(481-2) 사이의 거리는 제2 지지 부재(481-2)와 제3 지지 부재 (481-3) 사이의 거리와 동일할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 지지 부재(481-1)와 제2 지지 부재(481-2) 사이의 거리는 제2 지지 부재(481-2)와 제3 지지 부재(481-3) 사이의 거리는 상이할 수 있다. 또한, 지지 부재들(481-1 내지 481-3) 각각의 길이는 다를 수 있다. 예를 들어, 도 4b의 왼쪽 도면에서는 지지 부재들(481-1 내지 481-3) 각각의 길이가 동일하게 도시되었으나, 전송 선로(460)(예, 전력 분배기)가 배치되는 경로를 고려하여 지지 부재들(481-1 내지 481-3)의 길이는 서로 다를 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 공기 층은 유전체 층(480)에 형성될 수 있고, 지지 부재들(481-1 내지 481-3) 사이에서 형성될 수 있다. 또한, 공기 층은 필름(470)에 의해 차폐(shield)될 수 있다. 도 4a 및 도 4b에서 도시되지 않았으나, 전송 선로(460)의 발열에 의해서 기판(300)이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 지지 부재들 사이에서 형성되는 공기 층의 영역과 대응하는 영역의 필름(470)에는 공기 층의 크기보다 작은 홀(hole)이 형성될 수 있다. 상기 작은 홀은 전송 선로에서 열이 발생하거나, 기판 내의 온도가 변동되는 경우, 공기의 팽창 또는 수축에 의해 필름(470) 및 기판(450)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 고려하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 리브 기판을 포함하는 안테나 구조는 전력 분배기(예, 전송 선로)가 배치 또는 배선되는 기판의 영역에 지지 구조(예, 복수의 지지 부재들)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 전력 분배기를 따라 이동하는 신호의 전송 선로에 의한 손실은 최소화될 수 있다. 다시 말해서, 지지 부재들에 의해 형성되는 공기 층에 의해 유전율이 낮아질 수 있고, 유전 손실은 최소화될 수 있다. 고주파 영역의 신호의 경우, 유전 손실이 전송 선로에 의한 손실에 대하여 지배적인 요소이므로, 전송 선로에 의한 손실이 낮아질 수 있다. 전송 선로에 의한 손실이 낮아짐에 따라, 안테나 구조의 방사 성능이 개선될 수 있다.
상술한 바와 같은 리브 기판을 포함하는 안테나 구조는 지지 부재들과 전력 분배기(예, 전송 선로) 사이에 중첩되는 영역이 비 주기적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재와 전력 분배기가 서로 직교하도록 배치되는 경우, 지지 부재와 전력 분배기가 중첩되는 영역은 최소일 수 있다. 그러나, 지지 부재와 전력 분배기가 서로 직교하지 않거나, 평행한 방향으로 배치되는 경우, 지지 부재와 전력 분배기가 중첩되는 영역은 최대일 수 있다. 다시 말해서, 지지 부재와 전력 분배기가 중첩되는 영역의 면적이 동일하게 형성되는 것이 아닌, 상이하게 형성될 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀(air-hole) 기판 구조를 포함하는 안테나 구조의 예를 도시한다. 도 5에 도시되는 안테나 구조(500)의 구성은 설명의 편의를 위한 예시에 불과한 것으로써, 본 개시의 구조가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 5에서 안테나 구조(500)는 3개의 안테나 엘리먼트들(510)을 포함하는 것으로 도시하나, 이는 하나의 서브 어레이를 나타내는 것일 뿐, 이에 제한되는 것이 아니다. 따라서, 안테나 구조(500)는 3개보다 더 많은 안테나 엘리먼트 또는 더 적은 안테나 엘리먼트를 포함하는 서브 어레이를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 안테나 구조(500)는 안테나 엘리먼트들 사이를 연결하기 위한 전력 분배기(520)를 포함할 수 있다. 이 때, 전력 분배기(520)의 배치 또는 배선은 도 5의 안테나 구조(500)에 제한되는 것은 아니며, 상황에 맞게 배치 또는 배선될 수 있다. 또한, 도 5에 개시되는 기판(530)은 도 3의 기판(300)과 동일하게 이해될 수 있다. 따라서, 도 3의 기판(300)에 대한 설명은 도 5에 개시되는 기판(530)에 대하여 적용될 수 있다
도 5를 참고하면, 안테나 구조(500)는 안테나 엘리먼트들(510), 전력 분배기(520) 및 기판(530)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 엘리먼트들(510)은 제1 안테나 엘리먼트(511), 제2 안테나 엘리먼트(512) 및 제3 안테나 엘리먼트(513)를 포함할 수 있다. 안테나 엘리먼트들(510)은 하나의 서브 어레이를 의미할 수 있다. 안테나 엘리먼트들(510) 각각은 전력 분배기(520)로부터 전달된 신호를 다른 전자 장치 또는 공기 중으로 방사할 수 있다. 이 때, 안테나 엘리먼트들(510)은 전력 분배기(520)로부터 직접 또는 간접적으로 신호를 전달받을 수 있다. 여기서, 신호를 전달받는 것은 급전(feeding)을 의미할 수 있다. 도 5에서, 안테나 엘리먼트들(510)은 금속 패치(metal patch) 형태의 방사체(radiator)로 도시되나, 본 개시의 실시 예가 상기 구조의 방사체로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트들(510)은 평면 구조의 방사체일 수 있다. 다른 예를 들어, 안테나 엘리먼트들(510)은 입체 구조의 방사체일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전력 분배기(520)는 안테나 엘리먼트들(510)에게 신호를 전달하기 위한 전송 선로(transmission line)를 의미할 수 있다. 도 5를 참고하면, 전력 분배기(520)는 제2 안테나 엘리먼트(512)와 인접한 영역에서, 급전 점(feeding point)(521)과 연결될 수 있다. 전력 분배기(520)는 급전 점(521)으로부터 급전된 신호를 제1 안테나 엘리먼트(511) 내지 제3 안테나 엘리먼트(513)로 전달할 수 있다. 이 때, 전력 분배기(520)는 안테나 엘리먼트들(510) 사이를 연결하기 위하여 기판(530) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 전력 분배기(520)가 기판(530)에 배치 또는 배선되는 영역은 배치 경로 또는 배선 경로로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 배치 경로 또는 배선 경로는 기판(530)의 다른 모듈(module) 또는 구성요소(component)들을 고려하여 형성될 수 있다. 전력 분배기(520)가 기판(530)의 에어홀(531)들 사이에서 배치(또는 배선)되는 방법 및 규칙은 이하 도 6a 내지 도 6b에서 자세하게 설명한다.
일 실시 예에 따르면, 기판(530)은 복수의 에어홀(air-hole)(531)들을 포함할 수 있다. 기판(530)에 포함되는 에어홀(531)은 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 에어홀(531)은 정삼각형, 정사각형, 정육각형 등으로 형성될 수 있다. 또한, 기판(530)의 에어홀(531)은 전력 분배기(520)가 배치되는 영역(예, 배치 경로 또는 배선 경로)에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 에어홀(531)은 전력 분배기(520)가 배치되는 영역 또는 전력 분배기(520)가 배치되는 영역과 인접한 영역에 형성될 수 있다. 다른 예를 들어, 에어홀(531)은 전력 분배기(520)가 배치될 영역을 고려하여 기판(530)에 형성될 수 있다. 도 5를 참고하면, 기판(530)은 전력 분배기(520)가 배치되는 영역 및 인접 영역뿐만 아니라 전력 분배기(520)와 인접하지 않은 영역(예, 배치될 영역)에도 에어홀(531)을 포함할 수 있다. 또한, 기판(530)은 적어도 하나의 층(layer)을 포함하는 적층 구조일 수 있다. 이 때, 에어홀(531)은 적어도 하나의 층을 포함하는 기판(530)의 적어도 하나의 층에 형성될 수 있다. 에어홀(531)이 형성되는 적어도 하나의 층은 유전체 층일 수 있다. 따라서, 에어홀(531)들 사이의 영역(예, 에어홀(531)의 테두리 부분)은 유전체일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 기판(530)은 복수의 에어홀(531)들이 형성되는 유전체 층과 전력 분배기(520) 사이에 필름(film)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 필름은 에어홀(531) 내부의 공기를 차폐(shield)할 수 있다. 여기서 필름은 유전체로 형성될 수 있다. 또한 에어홀(532)을 참고하면, 전력 분배기(520)(또는, 전송 선로)의 발열에 의해서 기판(530)이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 에어홀(532)이 형성되는 영역과 대응하는 영역의 필름에는 에어홀(532)의 크기보다 작은 홀(hole)이 형성될 수 있다. 상기 작은 홀은 전력 분배기(520)에서 열이 발생하거나, 기판 내의 온도가 변동되는 경우, 공기의 팽창 또는 수축에 의해 필름 및 기판(530)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바를 고려하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 기판 구조를 포함하는 안테나 구조는 전력 분배기(예, 전송 선로)가 배치 또는 배선되는 기판의 영역에 에어홀(air-hole)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 전력 분배기를 따라 이동하는 신호의 전송 선로에 의한 손실은 최소화될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로에 의한 손실 중 유전 손실은 에어홀의 공기 층에 의해 최소화될 수 있다. 고주파 영역의 신호의 경우, 유전 손실이 전송 선로에 의한 손실에 대하여 지배적인 요소이므로, 전송 선로에 의한 손실이 낮아질 수 있다. 전송 선로에 의한 손실이 낮아짐에 따라, 안테나 구조의 방사 성능이 개선될 수 있다.
상술한 바와 같은 에어홀 기판 구조를 포함하는 안테나 구조는 에어홀들과 전력 분배기 사이에 중첩되는 영역이 주기적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4a 및 도 4b의 안테나 구조와 달리, 도 5의 안테나 구조는 에어홀들 사이에 형성되는 유전체 영역과 전력 분배기가 중첩되는 영역은 모두 동일한 면적일 수 있다. 이하, 도 6a 및 도 6b에서는, 에어홀 구조와 전송 선로 사이의 배치되는 규칙에 대하여 설명한다.
도 6a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조에 따른 전력 분배기의 배치 방법의 예를 도시한다. 도 6a에서 하나의 전송 선로가 하나의 에어홀에 배치되는 상황을 예시로 설명하나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 도 6a에서 실선으로 도시된 전송 선로는 에어홀의 중심을 향하는 방향을, 점선으로 도시된 전송 선로는 에어홀의 중심에서 나오는 방향을 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 에어홀은 다각형의 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 에어홀은 정삼각형 에어홀(610), 정사각형 에어홀(620), 정육각형 에어홀(630)으로 형성될 수 있다. 에어홀이 정다각형의 모양으로 형성되는 예시들을 도시하나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 이와 동일하거나 유사한 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 개시는, 에어홀의 모양이 정다각형이 아니더라도, 전기적으로 정다각형 에어홀과 동일한 특성을 갖는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 도 6a에서는 정삼각형 에어홀(610), 정사각형 에어홀(620), 정육각형 에어홀(630) 구조를 도시하나, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조는 정팔각형, 정10각형 등과 같은 구조로 형성될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 6a에서는 에어홀 구조를 평면상에 도시하나, 도 7c 및 도 7d에서와 같이 에어홀 구조는 입체도형으로 이해될 수 있다.
에어홀(610)을 참고하면, 전송 선로는 제1 방향(611)을 통해 에어홀(610)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로는 에어홀(610)의 제1 변의 일 지점을 통해 에어홀(610)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(610)의 제1 변의 중점을 통해(through) 에어홀(610)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 여기서, 에어홀(610)의 중심은 무게 중심을 의미할 수 있다. 또한, 전송 선로는 에어홀(610)의 제1 변을 제외한 나머지 변의 일 지점을 통해 에어홀(610)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(610)의 제2 방향(612) 또는 제3 방향(613)을 통해 에어홀(610)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 전송 선로는 에어홀(610)의 제2 변 또는 제3 변의 중점을 통해 에어홀(610)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다.
에어홀(620)을 참고하면, 전송 선로는 제1 방향(621)을 통해 에어홀(620)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로는 에어홀(620)의 제1 변의 일 지점을 통해 에어홀(620)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(620)의 제1 변의 중점을 통해(through) 에어홀(620)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 여기서, 에어홀(620)의 중심은 무게 중심을 의미할 수 있다. 또한, 전송 선로는 에어홀(620)의 제1 변을 제외한 나머지 변의 일 지점을 통해 에어홀(620)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(620)의 제2 방향(622), 제3 방향(623) 또는 제4 방향(624)을 통해 에어홀(620)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 전송 선로는 에어홀(620)의 제2 변, 제3 변 또는 제4 변의 중점을 통해 에어홀(620)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다.
에어홀(630)을 참고하면, 전송 선로는 제1 방향(631)을 통해 에어홀(630)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로는 에어홀(630)의 제1 변의 일 지점을 통해 에어홀(630)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(630)의 제1 변의 중점을 통해(through) 에어홀(630)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 여기서, 에어홀(630)의 중심은 무게 중심을 의미할 수 있다. 또한, 전송 선로는 에어홀(630)의 제1 변을 제외한 나머지 변의 일 지점을 통해 에어홀(630)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(630)의 제2 방향(632), 제3 방향(633), 제4 방향(634), 제5 방향(635) 또는 제6 방향(636)을 통해 에어홀(630)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 전송 선로는 에어홀(630)의 제2 변, 제3 변, 제4 변, 제5 변 또는 제6 변의 중점을 통해 에어홀(630)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다.
상술한 바를 참고하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조는, 정다각형 에어홀 구조의 일 변의 일 지점(예: 중점)을 통해 에어홀 구조의 중심(예: 무게중심)으로 진입하는 방향으로 전송 선로가 배치될 수 있다. 또한, 전송 선로는 상기 일 변이 아닌 나머지 변들 중 일 변의 일 지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 전송 선로의 배치는, 신호의 위상(phase) 오차를 최소화하기 위함일 수 있다. 전송 선로를 통과하는 신호는 전송 선로의 인접한 영역에 의해 그 신호의 특성이 변경될 수 있다. 따라서, 본 개시는 오차를 최소화하기 위하여 대칭적인 구조 또는 주기적인 구조로 전송 선로와 에어홀이 배치될 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조를 포함하는 기판은, 자유도를 고려하여 에어홀의 구조가 결정될 수 있다. 여기서, 자유도는 전송 선로를 배치할 수 있는 경우의 수(예, 배치 경로의 수)와 관련될 수 있다. 예를 들어, 정삼각형 에어홀(610) 구조에서, 전송 선로가 제1 방향(611)으로 에어홀(610)의 중심으로 들어가도록 배치된 경우, 전송 선로는 제2 방향(612) 또는 제3 방향(613)으로 에어홀(610)의 중심으로부터 나오도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 방향(611)과 제2 방향(612) 또는 제1 방향(611)과 제3 방향(613) 사이의 각도는 120°이고, 이 각도는 자유도 값을 의미할 수 있다. 다른 예를 들어, 정사각형 에어홀(620) 구조에서 자유도 값은 90°, 정육각형 에어홀(630) 구조에서 자유도 값은 60°일 수 있다. 따라서, 자유도 값이 낮을수록 전송 선로가 기판상에 배치될 수 있는 경로의 수가 커질 수 있다. 다시 말해서, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조를 포함하는 기판은, 전송 선로의 배치가 복잡한 경우, 자유도 값이 낮은(예, 자유도가 높은) 정육각형 에어홀 구조를 이용할 수 있다.
도 6b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조에 따른 전력 분배기의 배치 방법의 다른 예를 도시한다. 도 6b에서 하나의 전송 선로가 하나의 에어홀에 배치되는 상황을 예시로 설명하나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 도 6b에서 실선으로 도시된 전송 선로는 에어홀의 중심을 향하는 방향을, 점선으로 도시된 전송 선로는 에어홀의 중심에서 나오는 방향을 의미할 수 있다. 도 6b에서는 도 6a와 달리, 에어홀의 일 변의 일 지점을 통과하여 전송 선로가 배치되는 것이 아닌, 에어홀의 일 꼭지점을 통과하여 전송 선로가 배치되는 예를 도시한다.
일 실시 예에 따르면, 에어홀은 다각형의 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 에어홀은 정삼각형 에어홀(640), 정사각형 에어홀(650), 정육각형 에어홀(660) 구조로 형성될 수 있다. 에어홀이 정다각형의 모양으로 형성되는 예시들을 도시하나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 이와 동일하거나 유사한 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 개시는 에어홀의 모양이 정다각형이 아니더라도, 전기적으로 정다각형 에어홀과 동일한 특성을 갖는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 도 6b에서는 정삼각형 에어홀(640), 정사각형 에어홀(650), 정육각형 에어홀(660) 구조를 도시하나, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조는 정팔각형, 정10각형 등과 같은 구조로 형성될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 6b에서는 에어홀 구조를 평면상에 도시하나, 도 7c 및 도 7d에서와 같이 에어홀 구조는 입체도형으로 이해될 수 있다.
에어홀(640)을 참고하면, 전송 선로는 제1 방향(641)을 통해 에어홀(640)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로는 에어홀(640)의 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀(640)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(640)의 제1 꼭지점을 통해(through) 에어홀(640)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 여기서, 에어홀(640)의 중심은 무게중심을 의미할 수 있다. 또한, 전송 선로는 에어홀(640)의 제1 꼭지점을 제외한 나머지 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀(640)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(640)의 제2 방향(642) 또는 제3 방향(643)을 통해 에어홀(640)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 전송 선로는 에어홀(640)의 제2 꼭지점 또는 제3 꼭지점을 통해 에어홀(640)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다.
에어홀(650)을 참고하면, 전송 선로는 제1 방향(651)을 통해 에어홀(650)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로는 에어홀(650)의 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀(650)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(650)의 제1 꼭지점을 통해(through) 에어홀(650)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 여기서, 에어홀(650)의 중심은 무게 중심을 의미할 수 있다. 또한, 전송 선로는 에어홀(650)의 제1 꼭지점을 제외한 나머지 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀(650)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(650)의 제2 방향(652), 제3 방향(653) 또는 제4 방향(654)을 통해 에어홀(650)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 전송 선로는 에어홀(650)의 제2 꼭지점, 제3 꼭지점 또는 제4 꼭지점을 통해 에어홀(650)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다.
에어홀(660)을 참고하면, 전송 선로는 제1 방향(661)을 통해 에어홀(660)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로는 에어홀(660)의 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀(660)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(660)의 제1 꼭지점을 통해(through) 에어홀(660)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 여기서, 에어홀(660)의 중심은 무게중심을 의미할 수 있다. 또한, 전송 선로는 에어홀(660)의 제1 꼭지점을 제외한 나머지 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀(660)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 전송 선로는 에어홀(660)의 제2 방향(662), 제3 방향(663), 제4 방향(664), 제5 방향(665) 또는 제6 방향(666)을 통해 에어홀(660)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 전송 선로는 에어홀(660)의 제2 꼭지점, 제3 꼭지점, 제4 꼭지점, 제5 꼭지점 또는 제6 꼭지점을 통해 에어홀(660)의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다.
상술한 바를 참고하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조는, 정다각형 에어홀 구조의 일 지점(예: 꼭지점)을 통해 에어홀 구조의 중심(예: 무게중심)으로 진입하는 방향으로 전송 선로가 배치될 수 있다. 또한, 전송 선로는 상기 꼭지점이 아닌 나머지 꼭지점들 중 일 지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로부터 나오는 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 전송 선로의 배치는, 신호의 위상(phase) 오차를 최소화하기 위함일 수 있다. 전송 선로를 통과하는 신호는 전송 선로의 인접한 영역에 의해 그 신호의 특성이 변경될 수 있다. 따라서, 본 개시는 오차를 최소화하기 위하여 대칭적인 구조 또는 주기적인 구조로 전송 선로와 에어홀이 배치될 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조를 포함하는 기판은, 자유도를 고려하여 에어홀의 구조가 결정될 수 있다. 여기서, 자유도는 전송 선로를 배치할 수 있는 경우의 수(예, 배치 경로의 수)와 관련될 수 있다. 예를 들어, 정삼각형 에어홀(640) 구조에서, 전송 선로가 제1 방향(641)으로 에어홀(640)의 중심으로 들어가도록 배치된 경우, 전송 선로는 제2 방향(642) 또는 제3 방향(643)으로 에어홀(640)의 중심으로부터 나오도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 방향(641)과 제2 방향(642) 또는 제1 방향(641)과 제3 방향(643) 사이의 각도는 120°이고, 이 각도는 자유도 값을 의미할 수 있다. 다른 예를 들어, 정사각형 에어홀(650) 구조에서 자유도 값은 90°, 정육각형 에어홀(660) 구조에서 자유도 값은 60°일 수 있다. 따라서, 자유도 값이 낮을수록 전송 선로가 기판상에 배치될 수 있는 경로의 수가 많아질 수 있다. 다시 말해서, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조를 포함하는 기판은, 전송 선로의 배치가 복잡한 경우, 자유도 값이 낮은(예, 자유도가 높은) 정육각형 에어홀 구조를 이용할 수 있다. 이하, 도 7a 내지 도 7d에서는 에어홀 구조에 따른 기판 구조에 대하여 설명한다.
도 7a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 예를 도시한다. 도 7a에서는 도 6a의 에어홀 구조에 대한 전송 선로 배치를 예로 설명한다. 다시 말해서, 전송 선로가 에어홀 구조의 일 변의 일 지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치된다. 그러나, 도 7a에 대한 설명이 이러한 예시에 제한되는 것이 아니며, 도 6b에서 개시되는 에어홀 구조의 일 꼭지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치되는 전송 선로에도 동일하게 적용될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 7a에서는 에어홀 구조를 평면상에 도시하나, 도 7c 및 도 7d에서와 같이 에어홀 구조는 입체도형으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 도 7a의 에어홀 구조는 삼각기둥으로 이해될 수 있다.
도 7a의 상단에서, 복수의 정삼각형 에어홀 구조들(712-1 내지 712-3) 및 전송 선로(711)의 배치 또는 배선 상태를 도시하는 도면(710)이 도시된다. 도면(710)을 참고하면, 전송 선로(711)는 제1 에어홀(712-1)의 중심(예, 무게중심)에서부터, 제2 에어홀(712-2)의 중심 및 제3 에어홀(712-3)의 중심을 연결하도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 에어홀(712-1)은 급전원과 연결되는 경로의 일부일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(711)는 제1 에어홀(712-1)의 일 변을 지나, 제2 에어홀(712-2)의 일 변을 통과하여 제2 에어홀(712-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다른 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(711)는 제1 에어홀(712-1)의 일 꼭지점을 지나, 제2 에어홀(712-2)의 일 꼭지점을 통과하여 제2 에어홀(712-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다.
도 7a의 하단에서, 도면(710)의 구조를 포함하는 기판(720)이 도시된다. 상술한 바와 같은 정삼각형 에어홀 구조들을 포함하는 기판(720)에 전송 선로가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기판(720)의 에어홀 구조들 사이의 거리는 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도면(710)에서, 제1 에어홀(712-1)의 중심과 제2 에어홀(712-2)의 중심 사이의 거리는 제2 에어홀(712-2)의 중심과 제3 에어홀(712-3)의 중심 사이의 거리와 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 에어홀 사이의 유전체 영역과 전송 선로(예, 전력 분배기)가 중첩되는 영역의 면적이 동일하게 형성될 수 있다.
도 7b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 다른 예를 도시한다. 도 7b에서는 도 6a의 에어홀 구조에 대한 전송 선로 배치를 예로 설명한다. 다시 말해서, 전송 선로가 에어홀 구조의 일 변의 일 지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치된다. 그러나, 도 7b에 대한 설명이 이러한 예시에 제한되는 것이 아니며, 도 6b에서 개시되는 에어홀 구조의 일 꼭지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치되는 전송 선로에도 동일하게 적용될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 7b에서는 에어홀 구조를 평면상에 도시하나, 도 7c 및 도 7d에서와 같이 에어홀 구조는 입체도형으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 도 7b의 에어홀 구조는 사각기둥으로 이해될 수 있다.
도 7b의 상단에서, 복수의 정사각형 에어홀 구조들(732-1 내지 732-3) 및 전송 선로(731)의 배치 또는 배선 상태를 도시하는 도면(730)이 도시된다. 도면(730)을 참고하면, 전송 선로(731)는 제1 에어홀(732-1)의 중심(예, 무게중심)에서부터, 제2 에어홀(732-2)의 중심 및 제3 에어홀(732-3)의 중심을 연결하도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 에어홀(732-1)은 급전원과 연결되는 경로의 일부일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(731)는 제1 에어홀(732-1)의 일 변을 지나, 제2 에어홀(732-2)의 일 변을 통과하여 제2 에어홀(732-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다른 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(731)는 제1 에어홀(732-1)의 일 꼭지점을 지나, 제2 에어홀(732-2)의 일 꼭지점을 통과하여 제2 에어홀(732-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다.
도 7b의 하단에서, 도면(730)의 구조를 포함하는 기판(740)이 도시된다. 상술한 바와 같은 정사각형 에어홀 구조들을 포함하는 기판(740)에 전송 선로가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기판(740)의 에어홀 구조들 사이의 거리는 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(740)에서, 제1 에어홀(742-1)의 중심과 제2 에어홀(742-2)의 중심 사이의 거리는 제2 에어홀(742-2)의 중심과 제3 에어홀(742-3)의 중심 사이의 거리와 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 에어홀 사이의 유전체 영역과 전송 선로(예, 전력 분배기)가 중첩되는 영역의 면적이 동일하게 형성될 수 있다.
도 7c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 다른 예를 도시한다. 도 7c에서는 도 6a의 에어홀 구조에 대한 전송 선로 배치를 예로 설명한다. 다시 말해서, 전송 선로가 에어홀 구조의 일 변의 일 지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치된다. 그러나, 도 7c에 대한 설명이 이러한 예시에 제한되는 것이 아니며, 도 6b에서 개시되는 에어홀 구조의 일 꼭지점을 통해 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치되는 전송 선로에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 7c의 상단에서, 복수의 정육각형 에어홀 구조들(752-1 및 752-2) 및 전송 선로(751)의 배치 또는 배선 상태를 도시하는 도면(750)이 도시된다. 도면(750)을 참고하면, 전송 선로(741)는 제1 에어홀(752-1)의 중심(예, 무게중심)에서부터, 제2 에어홀(752-2)의 중심을 연결하도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 에어홀(752-1)은 급전원과 연결되는 경로의 일부일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(751)는 제1 에어홀(752-1)의 일 변을 지나, 제2 에어홀(752-2)의 일 변을 통과하여 제2 에어홀(752-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다. 다른 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(751)는 제1 에어홀(752-1)의 일 꼭지점을 지나, 제2 에어홀(752-2)의 일 꼭지점을 통과하여 제2 에어홀(752-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다.
도 7c의 하단에서, 도면(750)의 구조를 포함하는 기판(760)이 도시된다. 상술한 바와 같은 정육각형 에어홀 구조들을 포함하는 기판(760)에 전송 선로가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기판(760)의 에어홀 구조들 사이의 거리는 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도면(750)에서, 제1 에어홀(752-1)의 중심과 제2 에어홀(752-2)의 중심 사이의 거리는 제2 에어홀(752-2)의 중심과 다른 에어홀의 중심 사이의 거리와 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 에어홀 사이의 유전체 영역과 전송 선로(예, 전력 분배기)가 중첩되는 영역의 면적이 동일하게 형성될 수 있다. 여기서, 다른 에어홀은 제2 에어홀(752-2)에 인접한 에어홀을 의미할 수 있다. 다른 에어홀은 도면(750)에서 제2 에어홀(752-2)을 기준으로 왼쪽에 배치되는 에어홀 또는 오른쪽 하단에 배치되는 에어홀을 의미할 수 있다.
도 7d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀을 포함하는 기판과 전력 분배기의 배치 상태의 다른 예를 도시한다. 도 7d에서는 전송 선로가 원형의 에어홀 구조의 중심으로 들어가는 방향 및 나가는 방향으로 배치되는 예가 도시된다.
도 7d의 상단에서, 복수의 원형 에어홀 구조들(772-1 및 772-2) 및 전송 선로(771)의 배치 또는 배선 상태를 도시하는 도면(770)이 도시된다. 도면(770)을 참고하면, 전송 선로(771)는 제1 에어홀(772-1)의 중심(예, 무게중심)에서부터, 제2 에어홀(772-2)의 중심을 연결하도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 에어홀(772-1)은 급전원과 연결되는 경로의 일부일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전송 선로(771)는 제1 에어홀(772-1)의 일 지점을 지나, 제2 에어홀(772-2)의 일 지점을 통과하여 제2 에어홀(772-2)의 중심과 일치되도록 배치될 수 있다.
도 7d의 하단에서, 도면(770)의 구조를 포함하는 기판(780)이 도시된다. 상술한 바와 같은 원형 에어홀 구조들을 포함하는 기판(780)에 전송 선로가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기판(780)의 에어홀 구조들 사이의 거리는 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도면(770)에서, 제1 에어홀(772-1)의 중심과 제2 에어홀(772-2)의 중심 사이의 거리는 제2 에어홀(772-2)의 중심과 다른 에어홀의 중심 사이의 거리와 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 에어홀 사이의 유전체 영역과 전송 선로(예, 전력 분배기)가 중첩되는 영역의 면적이 동일하게 형성될 수 있다. 여기서, 다른 에어홀은 제2 에어홀(772-2)과 인접한 에어홀을 의미할 수 있다. 다른 에어홀은 도면(770)에서 제2 에어홀(772-2)을 기준으로 왼쪽에 배치되는 에어홀 또는 오른쪽 하단에 배치되는 에어홀을 의미할 수 있다.
상술한 바를 고려하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 구조를 포함하는 기판(예, 에어홀 기판)은 에어홀의 형상에 기반하여 자유도가 결정될 수 있다. 다시 말해서, 전송 선로의 배치에 대한 자유도는 동일한 면적을 갖는 기판내에 에어홀이 포함되는 개수 및 에어홀의 형상에 기반하여 결정될 수 있다. 이 때, 동일한 면적을 갖는 기판 내에 에어홀이 포함되는 개수도 에어홀의 형상에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 7c와 도 7d를 비교하면, 도 7c의 기판(760)은 정육각형 에어홀들을 포함하기 때문에, 동일한 면적 내에 더 많은 에어홀들을 포함할 수 있는 반면, 도 7d의 기판(780)은 원형 에어홀들을 포함하는 바 동일한 면적 내에 더 적은 에어홀들을 포함할 수 있다. 이는, 복수의 원들을 접하도록 배치하는 경우, 빈 공간이 형성되나, 복수의 정육각형들을 접하도록 배치하는 경우, 빈 공간이 형성되지 않는 것과 같은 원리로 이해될 수 있다. 따라서, 기판에 형성되는 에어홀들이 많을수록 전송 선로가 배치되는 경우의 수가 증가할 수 있는 바, 전송 선로의 배치에 대한 자유도는 높아질 수 있다. 또한, 도 6a 및 도 6b에서 설명한 바와 같이, 에어홀의 모양(예: 정삼각형, 정사각형, 정육각형 등)에 따라, 전송 선로를 배치할 수 있는 자유도 값이 달라질 수 있고, 이에 따라 전송 선로의 배치에 대한 자유도는 달라질 수 있다.
도 1 내지 도 7d를 참고하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조는, 기존 기판 구조에 비해 생산 비용이 절감될 수 있고, 안테나의 방사 성능이 개선될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조는, 유전체 기판 또는 유전체 층을 포함하는 기판을 이용함으로써, 생산 비용을 절감할 수 있다. 다른 예를 들어, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조는, 공기층을 포함하지 않는 유전체 기판 구조와 대비하여, 전력 분배기 또는 전송 선로가 배치되는 경로에 공기 층을 형성함으로써, 손실을 최소화하여 방사 성능을 개선할 수 있다. 특히, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조는 도 6a 및 도 6b에서 서술한 전력 분배기와 복수의 에어홀들 사이의 설계 규칙에 따라 신호의 위상 변화를 최소화할 수 있다. 손실 및 위상 변화가 최소화됨에 따라, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에어홀 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조는 기존의 기판(예: PCB) 및 에어홀을 포함하지 않는 유전체 기판 구조와 대비하여 손실이 약 35% 내지 50%만큼 감소될 수 있다.
도 1 내지 도 7d에서는 공기 층을 형성하기 위하여 복수의 지지 부재들 또는 복수의 에어홀들을 포함하는 기판 및 이를 포함하는 안테나 구조를 설명하였으나, 복수의 안테나 엘리먼트들, 전력 분배기 및 기판이 다수 결합되어 하나의 장비를 구성하는 MMU 또는 mmWave 장치 또한 본 개시의 실시 예로써 이해될 수 있다. 이하, 도 8을 통해 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조가 실장되어 전자 장치에 구현되는 예가 서술된다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다. 전자 장치(810)는, 기지국 혹은 단말 중 하나일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(810)는 MMU 또는 mmWave 장치일 수 있다. 도 1 내지 도 7d를 통해 언급된 기판 구조 자체뿐만 아니라, 이를 포함하는 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치 또한 본 개시의 실시 예들에 포함된다.
도 8을 참고하면, 전자 장치(810)의 예시적인 기능적 구성이 도시된다. 전자 장치(810)는 안테나부(811), 필터부(812), RF(radio frequency) 처리부(813), 제어부(814)를 포함할 수 있다.
안테나부(811)는 다수의 안테나들을 포함할 수 있다. 안테나는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 안테나는 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나는 상향 변환된 신호를 무선 채널 상에서 방사하거나 다른 장치가 방사한 신호를 획득할 수 있다. 각 안테나는 안테나 엘리먼트 또는 안테나 소자로 지칭될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 안테나부(811)는 복수의 안테나 엘리먼트들이 열(array)을 이루는 안테나 어레이(antenna array)(예: 서브 어레이(sub array))를 포함할 수 있다. 안테나부(811)는 RF 신호선들을 통해 필터부(812)와 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나부(811)는 다수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 PCB에 실장될 수 있다. PCB는 각 안테나 엘리먼트와 필터부(812)의 필터를 연결하는 복수의 RF 신호선들을 포함할 수 있다. 이러한 RF 신호선들은 급전 네트워크(feeding network)로 지칭될 수 있다. 안테나부(811)는 수신된 신호를 필터부(812)에 제공하거나 필터부(812)로부터 제공된 신호를 공기중으로 방사할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 안테나부(811)는 이중 편파 안테나를 갖는 적어도 하나의 안테나 모듈을 포함할 수 있다. 이중 편파 안테나는 일 예로, 크로스-폴(x-pol) 안테나일 수 있다. 이중 편파 안테나는 서로 다른 편파에 대응하는 2개의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이중 편파 안테나는 +45°의 편파를 갖는 제1 안테나 엘리먼트와 -45°의 편파를 갖는 제2 안테나 엘리먼트를 포함할 수 있다. 편파는 +45°, -45° 외에 직교하는 다른 편파들로 형성될 수 있음은 물론이다. 각 안테나 엘리먼트는 급전선(feeding line)과 연결되고, 후술되는 필터부(812), RF 처리부(813), 제어부(814)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 이중 편파 안테나는 패치 안테나(혹은 마이크로스트립 안테나(microstrip antenna))일 수 있다. 이중 편파 안테나는 패치 안테나의 형태를 가짐으로써, 배열 안테나로의 구현 및 집적이 용이할 수 있다. 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 신호들이 각 안테나 포트에 입력될 수 있다. 각 안테나 포트는 안테나 엘리먼트에 대응한다. 높은 효율을 위하여, 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 신호들 간 코-폴(co-pol) 특성과 크로스-폴(cross-pol) 특성과의 관계를 최적화시킬 것이 요구된다. 이중 편파 안테나에서, 코-폴 특성은 특정 편파 성분에 대한 특성 및 크로스-폴 특성은 상기 특정 편파 성분과 다른 편파 성분에 대한 특성을 나타낸다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기 층 기판 구조의 안테나 엘리먼트 및 서브 어레이(예: 도 4a, 도 5)는 도 8의 안테나부(811)에 포함될 수 있다.
필터부(812)는 원하는 주파수의 신호를 전달하기 위해, 필터링을 수행할 수 있다. 필터부(812)는 공진(resonance)을 형성함으로써 주파수를 선택적으로 식별하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 필터부(812)는 구조적으로 유전체를 포함하는 공동(cavity)을 통해 공진을 형성할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서 필터부(812)는 인덕턴스 또는 커패시턴스를 형성하는 소자들을 통해 공진을 형성할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 필터부(812)는 BAW(bulk acoustic wave) 필터 혹은 SAW(surface acoustic wave) 필터와 같은 탄성 필터를 포함할 수 있다. 필터부(812)는 대역 통과 필터(band pass filter), 저역 통과 필터(low pass filter), 고역 통과 필터(high pass filter), 또는 대역 제거 필터(band reject filter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터부(812)는 송신을 위한 주파수 대역 또는 수신을 위한 주파수 대역의 신호를 얻기 위한 RF 회로들을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 필터부(812)는 안테나부(811)와 RF 처리부(813)를 전기적으로 연결할 수 있다.
RF 처리부(813)는 복수의 RF 경로들을 포함할 수 있다. RF 경로는 안테나를 통해 수신되는 신호 혹은 안테나를 통해 방사되는 신호가 통과하는 경로의 단위일 수 있다. 적어도 하나의 RF 경로는 RF 체인으로 지칭될 수 있다. RF 체인은 복수의 RF 소자들을 포함할 수 있다. RF 소자들은 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, RF 처리부(813)는 기저대역(base band)의 디지털 송신신호를 송신 주파수로 상향 변환하는 상향 컨버터(up converter)와, 상향 변환된 디지털 송신신호를 아날로그 RF 송신신호로 변환하는 DAC(digital-to-analog converter)를 포함할 수 있다. 상향 컨버터와 DAC는 송신경로의 일부를 형성한다. 송신 경로는 전력 증폭기(power amplifier, PA) 또는 커플러(coupler)(또는 결합기(combiner))를 더 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, RF 처리부(813)는 아날로그RF 수신신호를 디지털 수신신호로 변환하는 ADC(analog-to-digital converter)와 디지털 수신신호를 기저대역의 디지털 수신신호로 변환하는 하향 컨버터(down converter)를 포함할 수 있다. ADC와 하향 컨버터는 수신경로의 일부를 형성한다. 수신 경로는 저전력 증폭기(low-noise amplifier, LNA) 또는 커플러(coupler)(또는 분배기(divider))를 더 포함할 수 있다. RF 처리부의 RF 부품들은 PCB에 구현될 수 있다. 전자 장치(810)는 안테나부(811)-필터부(812)-RF 처리부(813) 순으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 안테나들과 RF 처리부의 RF 부품들은 PCB 상에서 구현될 수 있고, PCB와 PCB 사이에 필터들이 반복적으로 체결되어 복수의 층들(layers)을 형성할 수 있다.
제어부(814)는 전자 장치(810)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 제어부 (814)은 통신을 수행하기 위한 다양한 모듈들을 포함할 수 있다. 제어부(814)는 모뎀(modem)과 같은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 제어부(814)는 디지털 신호 처리(digital signal processing)을 위한 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(814)는 모뎀을 포함할 수 있다. 데이터 송신 시, 제어부(814)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 예를 들어, 데이터 수신 시, 제어부(814)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 제어부(814)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다.
도 8에서는 본 개시의 안테나 구조가 활용될 수 있는 장비로서, 전자 장치 (810)의 기능적 구성을 서술하였다. 그러나, 도 8에 도시된 예는 도 1 내지 도 7d를 통해 서술된 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 공기 층 기판 구조 및 이를 포함하는 안테나 구조의 활용을 위한 예시적인 구성일 뿐, 본 개시의 실시 예들이 도 8에 도시된 장비의 구성 요소들에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 실시 예들에 따른 공기 층 기판 구조(예: 복수의 지지 부재들을 포함하는 기판 구조 및 복수의 에어홀들을 포함하는 기판 구조), 상기 기판 구조를 포함하는 안테나 구조, 및 이를 포함하는 다른 구성의 통신 장비 또한 본 개시의 실시 예로써 이해될 수 있다.
상술된 바와 같은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 무선 통신 시스템의 안테나 구조는, 적어도 하나의 안테나 엘리먼트(antenna element), 상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider) 및 기판을 포함하고, 상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트 및 상기 전력 분배기는 상기 기판에 배치되고, 상기 기판은 상기 전력 분배기가 상기 기판 상에 배치되는 영역을 제1 영역이라 할 때, 상기 제1 영역에 대응하는 영역이 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고, 상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 유전체 층은 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 지지 부재들을 더 포함하고, 상기 복수의 지지 부재들은 상기 복수의 지지 부재들 사이에 상기 공기 층이 형성되도록 서로 이격된 채로 배치되고, 유전체로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 지지 부재들은 제1 지지 부재 및 제2 지지 부재를 포함하고, 상기 제1 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제1 중첩 영역, 상기 제2 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제2 중첩 영역이라 할 때, 상기 제1 중첩 영역의 면적은 상기 제2 중첩 영역의 면적과 다르게 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 유전체 층은, 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 홀(hole)들을 더 포함하고, 상기 복수의 홀들에 의해 상기 공기 층이 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들은 제1 홀, 제2 홀 및 제3 홀을 포함하고, 상기 제1 홀 및 상기 제3 홀은 상기 제2 홀의 인접 홀들인 경우, 상기 제1 홀의 중심과 상기 제2 홀의 중심 사이의 거리는 상기 제2 홀의 중심과 상기 제3 홀의 중심 사이의 거리와 동일할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들 각각은 원기둥, 삼각기둥, 사각기둥 또는 육각기둥 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 전력 분배기는 상기 복수의 홀들 각각의 무게중심을 지나도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들 각각은 육각기둥으로 형성되고, 상기 복수의 홀들은 제1 홀을 포함하고, 상기 전력 분배기는 상기 제1 홀의 모든 꼭지점을 지나지 않도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들 각각은 육각기둥으로 형성되고, 상기 복수의 홀들은 제1 홀을 포함하고, 상기 전력 분배기는 상기 제1 홀의 꼭지점들 중 2개의 꼭지점들을 지나도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들이 상기 제1 유전체 층에서 배치되는 영역을 제2 영역이라 할 때, 상기 제2 영역과 대응하는 상기 제2 유전체 층은 상기 복수의 홀들 각각보다 작은 홀들을 포함할 수 있다.
상술된 바와 같은 본 개시의 일 실시 예에 따른, MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치는, 메인 PCB(printed circuit board), 상기 메인 PCB에 배치되는 RFIC(radio frequency integrated circuit), 상기 메인 PCB에 배치되는 안테나 PCB, 복수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들 및 상기 복수의 안테나 엘리먼트들에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider)를 포함하고, 상기 복수의 안테나 엘리먼트들 및 상기 전력 분배기는 상기 안테나 PCB에 배치되고, 상기 안테나 PCB는 상기 전력 분배기가 상기 안테나 PCB 상에 배치되는 영역을 제1 영역이라 할 때, 상기 제1 영역에 대응하는 영역이 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고, 상기 안테나 PCB는 상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 유전체 층은 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 지지 부재들을 더 포함하고, 상기 복수의 지지 부재들은 상기 복수의 지지 부재들 사이에 상기 공기 층이 형성되도록 서로 이격된 채로 배치되고, 유전체로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 지지 부재들은 제1 지지 부재 및 제2 지지 부재를 포함하고, 상기 제1 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제1 중첩 영역, 상기 제2 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제2 중첩 영역이라 할 때, 상기 제1 중첩 영역의 면적은 상기 제2 중첩 영역의 면적과 다르게 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 유전체 층은, 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 홀(hole)들을 더 포함하고, 상기 복수의 홀들에 의해 상기 공기 층이 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들은 제1 홀, 제2 홀 및 제3 홀을 포함하고, 상기 제1 홀 및 상기 제3 홀은 상기 제2 홀의 인접 홀들인 경우, 상기 제1 홀의 중심과 상기 제2 홀의 중심 사이의 거리는 상기 제2 홀의 중심과 상기 제3 홀의 중심 사이의 거리와 동일할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들 각각은 원기둥, 삼각기둥, 사각기둥 또는 육각기둥 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 전력 분배기는 상기 복수의 홀들 각각의 무게중심을 지나도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들 각각은 육각기둥으로 형성되고, 상기 복수의 홀들은 제1 홀을 포함하고, 상기 전력 분배기는 상기 제1 홀의 모든 꼭지점을 지나지 않도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들 각각은 육각기둥으로 형성되고, 상기 복수의 홀들은 제1 홀을 포함하고, 상기 전력 분배기는 상기 제1 홀의 꼭지점들 중 2개의 꼭지점들을 지나도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 홀들이 상기 제1 유전체 층에서 배치되는 영역을 제2 영역이라 할 때, 상기 제2 영역과 대응하는 상기 제2 유전체 층은 상기 복수의 홀들 각각보다 작은 홀들을 포함할 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템의 안테나 구조에 있어서,
    적어도 하나의 안테나 엘리먼트(antenna element);
    상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider); 및
    기판을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 안테나 엘리먼트 및 상기 전력 분배기는 상기 기판에 배치되고,
    상기 기판은:
    상기 전력 분배기가 상기 기판 상에 배치되는 제1 영역에 대응하는 영역에 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고,
    상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함하는, 안테나 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유전체 층은 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 지지 부재들을 더 포함하고,
    상기 복수의 지지 부재들은:
    상기 복수의 지지 부재들 사이에 상기 공기 층이 형성되도록 서로 이격된 채로 배치되고,
    유전체로 형성되는, 안테나 구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 지지 부재들은 제1 지지 부재 및 제2 지지 부재를 포함하고,
    상기 제1 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제1 중첩 영역, 상기 제2 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제2 중첩 영역이라 할 때, 상기 제1 중첩 영역의 면적은 상기 제2 중첩 영역의 면적과 다르게 형성되는, 안테나 구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유전체 층은, 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 홀(hole)들을 더 포함하고,
    상기 복수의 홀들에 의해 상기 공기 층이 형성되는, 안테나 구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 홀들은 제1 홀, 제2 홀 및 제3 홀을 포함하고,
    상기 제1 홀 및 상기 제3 홀은 상기 제2 홀의 인접 홀들인 경우, 상기 제1 홀의 중심과 상기 제2 홀의 중심 사이의 거리는 상기 제2 홀의 중심과 상기 제3 홀의 중심 사이의 거리와 동일한, 안테나 구조.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 홀들 각각은 원기둥, 삼각기둥, 사각기둥 또는 육각기둥 중 적어도 하나로 형성되는, 안테나 구조.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 전력 분배기는 상기 복수의 홀들 각각의 무게중심을 지나도록 배치되는, 안테나 구조.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수의 홀들 각각은 육각기둥으로 형성되고,
    상기 복수의 홀들은 제1 홀을 포함하고,
    상기 전력 분배기는 상기 제1 홀의 모든 꼭지점을 지나지 않도록 배치되는, 안테나 구조.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수의 홀들 각각은 육각기둥으로 형성되고,
    상기 복수의 홀들은 제1 홀을 포함하고,
    상기 전력 분배기는 상기 제1 홀의 꼭지점들 중 2개의 꼭지점들을 지나도록 배치되는, 안테나 구조.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 홀들이 상기 제1 유전체 층에서 배치되는 제2 영역에 대응하는 상기 제2 유전체 층은 상기 복수의 홀들 각각보다 작은 홀들을 포함하는, 안테나 구조.
  11. MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit) 장치에 있어서,
    메인 PCB(printed circuit board);
    상기 메인 PCB에 배치되는 RFIC(radio frequency integrated circuit);
    상기 메인 PCB에 배치되는 안테나 PCB;
    복수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들; 및
    상기 복수의 안테나 엘리먼트들에 급전(feeding)하기 위한 전력 분배기(power divider)를 포함하고,
    상기 복수의 안테나 엘리먼트들 및 상기 전력 분배기는 상기 안테나 PCB에 배치되고,
    상기 안테나 PCB는:
    상기 전력 분배기가 상기 안테나 PCB 상에 배치되는 제1 영역에 대응하는 영역에 공기 층(air layer)인 제1 유전체 층을 포함하고,
    상기 제1 유전체 층과 상기 전력 분배기 사이에 배치되는 제2 유전체 층을 포함하는, MMU 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 유전체 층은 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 지지 부재들을 더 포함하고,
    상기 복수의 지지 부재들은:
    상기 복수의 지지 부재들 사이에 상기 공기 층이 형성되도록 서로 이격된 채로 배치되고,
    유전체로 형성되는, MMU 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 지지 부재들은 제1 지지 부재 및 제2 지지 부재를 포함하고,
    상기 제1 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제1 중첩 영역, 상기 제2 지지 부재와 상기 전력 분배기가 중첩되는 영역을 제2 중첩 영역이라 할 때, 상기 제1 중첩 영역의 면적은 상기 제2 중첩 영역의 면적과 다르게 형성되는, MMU 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 유전체 층은, 상기 제1 영역에 대응하는 영역에 배치되는 복수의 홀(hole)들을 더 포함하고,
    상기 복수의 홀들에 의해 상기 공기 층이 형성되는, MMU 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 복수의 홀들은 제1 홀, 제2 홀 및 제3 홀을 포함하고,
    상기 제1 홀 및 상기 제3 홀은 상기 제2 홀의 인접 홀들인 경우, 상기 제1 홀의 중심과 상기 제2 홀의 중심 사이의 거리는 상기 제2 홀의 중심과 상기 제3 홀의 중심 사이의 거리와 동일한, MMU 장치.
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