WO2023068660A1 - 안테나 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

안테나 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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WO2023068660A1
WO2023068660A1 PCT/KR2022/015550 KR2022015550W WO2023068660A1 WO 2023068660 A1 WO2023068660 A1 WO 2023068660A1 KR 2022015550 W KR2022015550 W KR 2022015550W WO 2023068660 A1 WO2023068660 A1 WO 2023068660A1
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antenna
fpcb
antennas
adhesive material
holes
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PCT/KR2022/015550
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박상훈
박정호
백광현
이영주
이정엽
이준석
하도혁
허진수
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삼성전자 주식회사
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0414—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H01Q9/0457—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means electromagnetically coupled to the feed line

Definitions

  • the present disclosure relates generally to a wireless communication system, and more specifically, the present disclosure relates to an antenna assembly and an electronic device including the same in a wireless communication system.
  • 5G 5th generation
  • pre-5G communication system Efforts are being made to develop an improved 5th generation ( 5G ) communication system or a pre-5G communication system in order to meet the growing demand for wireless data traffic after the commercialization of a 4th generation (4G ) communication system. For this reason, the 5G communication system or pre-5G communication system has been called a Beyond 4G Network communication system or a Post LTE system.
  • the 5G communication system is being considered for implementation in a mmWave band (eg, a 60 gigabyte (60 GHz) band).
  • a mmWave band eg, a 60 gigabyte (60 GHz) band.
  • beamforming, massive MIMO, and Full Dimensional MIMO (FD-MIMO) are used in 5G communication systems.
  • array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna technologies are being discussed.
  • an evolved small cell an advanced small cell, a cloud radio access network (cloud RAN), and an ultra-dense network
  • D2D Device to Device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication CoMP (Coordinated Multi-Points), and reception interference cancellation etc.
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FQAM Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation
  • SWSC Small Cell Superposition Coding
  • FBMC Flexible Bank Multi Carrier
  • NOMA Non Orthogonal Multiple Access
  • SCMA Sparse Code Multiple Access
  • Embodiments of the present disclosure are intended to address at least the problems and/or disadvantages noted above and provide at least the advantages described below.
  • the assembly performance of an antenna assembly is achieved by disposing an adhesive material between a metal substrate and an antenna substrate in a dual antenna structure in which antennas are spaced apart from each other on two layers.
  • an antenna module for improving and an electronic device including the same.
  • Another embodiment of the present disclosure provides an antenna module for high antenna performance and an electronic device including the same by placing antennas in a layer of a metal substrate in a dual antenna structure in a wireless communication system.
  • an antenna assembly includes a first flexible printed circuit board (FPCB) for a plurality of first antennas; a second flexible printed circuit board (FPCB) for a plurality of second antennas; A metal plate including a plurality of holes; a first adhesive material layer for bonding between the metal substrate and the first FPCB; And a second adhesive material layer for coupling between the metal substrate and a second FPCB, wherein the metal substrate has the plurality of first antennas positioned in the plurality of holes, respectively, and the plurality of first antennas in the plurality of holes. 2 antennas may be arranged to be located respectively.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • FPCB flexible printed circuit board
  • a radio unit (RU) module may include a printed circuit board (PCB); It includes a plurality of antenna assemblies, wherein an antenna assembly among the plurality of antenna assemblies includes: a first flexible printed circuit board (FPCB) for a plurality of first antennas; a second flexible printed circuit board (FPCB) for a plurality of second antennas; A metal plate including a plurality of holes; a first adhesive material layer for bonding between the metal substrate and the first FPCB; And a second adhesive material layer for coupling between the metal substrate and a second FPCB, wherein the metal substrate has the plurality of first antennas positioned in the plurality of holes, respectively, and the plurality of first antennas in the plurality of holes. 2 antennas may be arranged to be located respectively.
  • Devices and methods according to various embodiments of the present disclosure enable a stable large antenna design by improving assembly performance through an adhesive material disposed on a metal substrate layer and an antenna substrate.
  • the apparatus and method according to various embodiments of the present disclosure enable integration of multiple antenna arrays, thereby providing high antenna performance.
  • the apparatus and method according to various embodiments of the present disclosure enable the efficient manufacture of an antenna assembly through an easily detachable adhesive material.
  • FIG. 1 illustrates a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIGS. 2A and 2B illustrate examples of components of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 3A and 3B illustrate an example of a functional configuration of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • RF unit 4 illustrates an example of a radio frequency (RF) unit (RU) board of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • 5A illustrates an example of an RU module according to an embodiment of the present disclosure.
  • 5B illustrates an example of a stacked structure of an RU module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 illustrates an example of a laminated structure of an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 illustrates an example of assembling an adhesive-based antenna assembly according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 illustrates an example of a process for an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a technical principle of an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the principle of an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 11 illustrates an example of alignment of an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 12 illustrates an example of an air vent hole of an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 13 illustrates an example of separation of an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 illustrates a functional configuration of an electronic device including an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • PCB printed circuit board
  • FPCB flexible PCB
  • signal line data line
  • feeder line power supply
  • All, RF signal lines, antenna lines, RF paths, RF modules, RF circuits, RFA, RFB) and the like are illustrated for convenience of description. Accordingly, the present disclosure is not limited to the terms described below, and other terms having equivalent technical meanings may be used.
  • terms such as '... unit', '... unit', '... water', '... body' used below mean at least one shape structure or a unit that processes a function. can mean
  • FIG. 1 illustrates a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • a wireless communication environment 100 includes a base station 110 and a terminal 120 as part of nodes using a wireless channel.
  • the base station 110 is a network infrastructure that provides wireless access to the terminal 120 .
  • the base station 110 has coverage defined as a certain geographical area based on a distance over which signals can be transmitted.
  • the base station 110 includes a massive MIMO (multiple input multiple output) unit (MMU), an 'access point (AP)', an 'eNodeB (eNB)', and a '5G node (5th generation node’, ‘5G NodeB (NB)’, ‘wireless point’, ‘transmission/reception point (TRP)’, ‘access unit’, ‘distributed 'distributed unit (DU)', 'transmission/reception point (TRP)', 'radio unit (RU), remote radio head (RRH)' or other equivalent technical meaning term can be referred to.
  • the base station 110 may transmit a downlink signal or receive an uplink signal.
  • the terminal 120 is a device used by a user and communicates with the base station 110 through a radio channel. In some cases, the terminal 120 may be operated without user involvement.
  • the terminal 120 may be a device that performs machine type communication (MTC) and may not be carried by a user.
  • the terminal 120 includes 'user equipment (UE)', 'mobile station', 'subscriber station', and 'customer premises equipment' (CPE) in addition to the terminal.
  • UE user equipment
  • CPE customer premises equipment
  • 'remote terminal', 'wireless terminal', 'electronic device', or 'vehicle terminal', 'user device' or equivalent technical may be referred to by other terms that have meaning.
  • the terminal 120 and terminal 130 illustrated in FIG. 1 may support vehicle communication.
  • vehicle communication in the LTE system, the standardization work for V2X (vehicle-to-everything) technology based on the device-to-device (D2D) communication structure is based on the third generation partnership project (3GPP) Release 14 and the release 15, and efforts are currently underway to develop V2X technology based on 5G NR (new radio).
  • 3GPP third generation partnership project
  • NR V2X supports unicast communication between terminals, groupcast (or multicast) communication, and broadcast communication between terminals.
  • Beamforming generally concentrates the reach area of radio waves using a plurality of antennas or increases the directivity of reception sensitivity in a specific direction. Therefore, in order to form a beamforming coverage instead of forming a signal in an isotropic pattern using a single antenna, the communication equipment may be equipped with multiple antennas.
  • an antenna array comprising multiple antennas is described.
  • Base station 110 or terminal 120 may include an antenna array.
  • Each antenna included in the antenna arrays 112, 113, 121, and 131 may be referred to as an array element or an antenna element.
  • the antenna array is shown as a two-dimensional planar array in the present disclosure, this is only an example and does not limit other embodiments of the present disclosure.
  • the antenna array may be configured in various forms such as a linear array or a multilayer array.
  • An antenna array may be referred to as a massive antenna array.
  • a major technology for improving the data capacity of 5G communication is beamforming technology using an antenna array connected to multiple RF paths.
  • the number of parts performing wireless communication is increasing.
  • the number of antennas and RF parts e.g., amplifiers, filters
  • components for processing RF signals received or transmitted through antennas increases, communication equipment is configured while meeting communication performance. Space gain and cost efficiency are essential.
  • FIGS. 2A and 2B illustrate examples of components of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 2A shows internal components constituting the electronic device
  • FIG. 2B shows top, bottom, and side surfaces of the electronic device.
  • the electronic device may include a radome cover 201, an RU housing 203, a DU cover 205, and an RU 210.
  • the RU 210 may include an antenna module and RF components for the antenna module.
  • the RU 210 may include an antenna module having an air-based power feeding structure according to embodiments of the present disclosure described below.
  • the antenna module 213 may include a ball grid array (BGA) module antenna.
  • the RU 210 may include an RU board 215 on which RF components are mounted.
  • the electronic device may include the DU 220.
  • the DU 220 may include an interface board 221 , a modem board 223 , and a CPU board 225 .
  • the electronic device may include a power module 230, a GPS 240, and a DU housing 250.
  • a diagram 260 shows a view of the electronic device viewed from above.
  • Drawing 261 , drawing 263 , drawing 265 , and drawing 267 show views of the electronic device viewed from the left, front, right, and rear, respectively.
  • Drawing 270 shows a bottom view of the electronic device.
  • An electronic device may include an access unit.
  • an access unit may include an RU 310 , a DU 320 , and a direct current (DC)/DC module.
  • An RU 310 may mean an assembly in which antennas and RF components are mounted.
  • the DU 320 according to embodiments of the present disclosure is configured to process a digital radio signal, encrypt a digital radio signal to be transmitted to the RU 310, or decode a digital radio signal received from the RU 310 It can be.
  • the DU 320 may be configured to communicate with an upper node (eg, a centralized unit (CU)) or a core network (eg, a 5G core (5GC), an evolved packed core (EPC)) by processing packet data. .
  • an upper node eg, a centralized unit (CU)
  • a core network eg, a 5G core (5GC), an evolved packed core (EPC)
  • the RU 310 may include a plurality of antenna elements.
  • RU 310 may include one or more array antennas.
  • An array antenna may consist of a planar antenna array.
  • An array antenna may correspond to one stream.
  • An array antenna may include a plurality of antenna elements corresponding to one transmission path (or reception path). For example, an array antenna may include 256 antenna elements configured in a 16x16 array.
  • the RU 310 may include RF chains for processing signals of each array antenna.
  • RF chains may be referred to as 'RFAs'.
  • the RFA may include RF components (eg, a phase shifter and a power amplifier) and a mixer for beamforming.
  • the mixer of the RFA may be configured to downconvert an RF signal at an RF frequency to an intermediate frequency or upconvert a signal at an intermediate frequency to a signal at an RF frequency.
  • one set of RF chains may correspond to one array antenna.
  • the RU 310 may include 4 RF chain sets for 4 array antennas.
  • a plurality of RF chains may be connected to a transmit path or a receive path through a divider (eg, 1:16).
  • RF chains may be implemented as an RF integrated circuit (RFIC).
  • the RFIC may process and generate RF signals supplied to a plurality of antenna elements.
  • the RU 310 may include a digital analog front end (DAFE) and a 'RFB'.
  • a DAFE may be configured to convert digital and analog signals to and from each other.
  • the RU 310 may include two DAFEs (DAFE #0 and DAFE #1).
  • a DAFE may be configured to upconvert a digital signal (ie, DUC) and convert the upconverted signal to an analog signal (ie, DAC) in the transmit path.
  • a DAFE may be configured to convert an analog signal to a digital signal (ie ADC) and downconvert the digital signal (ie DDC) in the receive path.
  • RFB may include mixers and switches corresponding to transmit and receive paths.
  • the mixer of the RFB may be configured to upconvert a baseband frequency to an intermediate frequency or downconvert a signal at an intermediate frequency to a signal at a baseband frequency.
  • a switch may be configured to select one of a transmit path and a receive path.
  • the RU 310 may include two RFBs (RFB #0 and RFB #1).
  • the RU 310 is a controller and may include a field programmable gate array (FPGA).
  • FPGA refers to a semiconductor device that includes designable logic devices and programmable internal circuitry. Communication with the DU 320 may be performed through SPI (Serial Peripheral Interface) communication.
  • SPI Serial Peripheral Interface
  • the RU 310 may include an RF local oscillator (LO).
  • the RF LO can be configured to supply a reference frequency for either up-conversion or down-conversion.
  • the RF LO may be configured to provide a frequency for up-conversion or down-conversion of the RFB described above.
  • the RF LO may supply reference frequencies to RFB #0 and RFB #1 through a 2-way divider.
  • the RF LO may be configured to provide frequencies for either up-conversion or down-conversion of the RFAs described above.
  • the RF LO can supply a reference frequency to each RFA (8 for each RF chain, for each polarization group) through a 32-way divider.
  • the RU 310 may include a DAFE block 311, an IF up/down converter 313, a beamformer 315, an array antenna 317, and a control block 319.
  • the DAFE block 311 may convert a digital signal into an analog signal or convert an analog signal into a digital signal.
  • the IF up/down converter 313 may correspond to RFB.
  • the IF up/down converter 313 may convert a baseband frequency signal into an IF frequency signal or convert an IF frequency signal into a baseband frequency signal based on a reference frequency supplied from the RF LO.
  • the beamformer 315 may correspond to RFA.
  • the beamformer 315 may convert an RF frequency signal into an IF frequency signal or convert an IF frequency signal into an RF frequency signal based on a reference frequency supplied from the RF LO.
  • the array antenna 317 may include a plurality of antenna elements. Each antenna element of the array antenna 317 may be configured to radiate a signal processed through the RFA. The array antenna 317 may be configured to perform beamforming according to the phase applied by the RFA.
  • the control block 319 may control each block of the RU 310 to perform commands from the DU 320 and the signal processing described above.
  • 2A, 2B, 3A, and 3B illustrate a base station as an example of an electronic device, but embodiments of the present disclosure are not limited to the base station. Embodiments of the present disclosure may be applied to electronic devices for radiating radio signals as well as base stations composed of DUs and RUs.
  • FIG. 4 illustrates an example of a radio unit (RU) board of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the electronic device includes a PCB on which an antenna is mounted (hereinafter, a first PCB), array antennas, and components for signal processing (eg, connector, direct current (DC)/DC converter, DFE). ) refers to a structure in which a PCB (hereinafter referred to as a second PCB) to be mounted is separated and disposed.
  • the first PCB may be referred to as an antenna board, antenna board, radiating board, radiating board, or RF board.
  • the second PCB may be referred to as an RU board, main board, power board, mother board, package board, or filter board.
  • the RU board may include components for transmitting a signal to a radiator (eg, an antenna).
  • One or more antenna PCBs ie, first PCBs
  • One or more array antennas may be mounted on the RU board.
  • the array antennas may be disposed in symmetric positions on the RU board (405).
  • array antennas may be disposed on one side (eg, left side) on the RU board, and RF components described later may be disposed on the other side (eg, right side) (415).
  • two array antennas are illustrated in FIG. 4 , embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
  • Two array antennas may be disposed for each band to support dual bands, and array antennas mounted on the RU board may be configured to support 2-transmit 2-receive (2T2R).
  • the RU board may include components for supplying an RF signal to the antenna.
  • the RU board may include one or more DC/DC converters.
  • a DC/DC converter may be used to convert direct current to direct current.
  • An RU board may include one or more local oscillators (LOs).
  • An LO can be used to provide a reference frequency for upconversion or downconversion in an RF system.
  • An RU board may include one or more one or more connectors. Connectors may be used to transmit electrical signals.
  • An RU board may include one or more dividers. Dividers can be used to distribute and multipath the input signal.
  • the RU board may include one or more low-dropout regulators (LDOs). The LDO can be used to suppress external noise and supply power.
  • LDOs low-dropout regulators
  • the RU board may include one or more voltage regulator modules (VRMs).
  • VRM may refer to a module for ensuring that an appropriate voltage is maintained.
  • An RU board may include one or more digital front ends (DFEs).
  • DFEs digital front ends
  • the RU board may include one or more radio frequency programmable gain amplifiers (FPGAs).
  • the RU board may include one or more intermediate frequency (IF) processors.
  • IF intermediate frequency
  • 5A illustrates an example of an RU module according to an embodiment of the present disclosure.
  • the RU module 501 may include one or more antenna arrays.
  • the RU module 501 may include 4 antenna arrays.
  • One antenna array 503 may include a plurality of antenna elements.
  • the number of antenna elements in a single antenna array may be increased for performance improvement purposes.
  • the difficulty of assembling the RU module increases due to the increase in the size of the antenna array.
  • it since it is sensitive to alignment in an ultra-high frequency band (eg, mmWave band), it is required to implement an integrated antenna for reducing assembly errors and maximizing a high degree of alignment.
  • an antenna array 511 may be used instead of the antenna array 510 .
  • the antenna array 511 may include an upper sub-array and a lower sub-array.
  • the antenna array 516 or the antenna array 517 may be used instead of the antenna array 515 .
  • the antenna array 516 may include a left sub-array and a right sub-array.
  • the antenna array 517 may include an upper sub-array and a lower sub-array.
  • FIG. 5B illustrates an example of a stacked structure of an RU module according to an embodiment of the present disclosure.
  • the illustrated stacked structure of FIG. 5B is only an example for explaining a stacking method of an adhesive-based antenna assembly according to embodiments of the present disclosure, and embodiments of the present disclosure are not limited to the corresponding structure.
  • an antenna assembly means a combination of radiators, substrates, and an adhesive layer corresponding to an antenna array in a RU module.
  • an antenna assembly may be referred to as other terms having equivalent technical meanings, such as an antenna unit, a radiation unit, and a radiator unit.
  • the electronic device may include an RU module 550.
  • the RU module 550 may include an antenna assembly 570 having a dual antenna structure.
  • the antenna assembly 570 may include a first antenna unit and a second antenna unit 561 .
  • the first antenna unit may include a main radiator.
  • the main radiator may refer to a radiator disposed adjacent to the main board.
  • the second antenna unit 561 may include an additional radiator (hereinafter referred to as a second radiator) formed on the cover.
  • the second antenna unit 561 may include a metal pillar for supporting the cover.
  • the metal pillar shown in the laminated structure may correspond to a portion of a metal plate except for a hole.
  • the antenna shown in FIG. 5B is only one embodiment and is not construed as limiting other embodiments of the present disclosure.
  • the radiator corresponds to the antenna element of the antenna array.
  • the main radiator may be disposed on the antenna board 563 (eg, the first PCB of FIG. 4 ).
  • An antenna board is a PCB (or FPCB) on which antenna elements are mounted, and is distinguished from the FPCB of the second antenna unit disposed on a metal substrate.
  • FPCB or FPCB
  • not only one antenna element eg, a main radiator
  • a plurality of antenna elements may be mounted. there is.
  • a set of these plurality of antenna elements may be an antenna array.
  • the first antenna unit may be attached to the PCB.
  • An adhesive material may be disposed on a lower surface of the first antenna unit.
  • the first antenna unit may be coupled to the PCB through an adhesive material.
  • PCB may mean a main board.
  • a PCB may include a plurality of substrates.
  • a plurality of substrates may be stacked within the PCB. It may include a power supply layer of a PCB.
  • the power supply layer may include RF lines.
  • the RF line may include an embedded grounded co-planar waveguide (GCPW).
  • GCPW embedded grounded co-planar waveguide
  • a PCB may include one or more ground layers. Via holes may be formed across the layers of the PCB.
  • the PCB may include a via hole by a laser process and a via hole by a PTH process.
  • the PCB may include a low cost layer made of FR4 for the coaxial PTH.
  • the antenna assembly has a dual antenna structure.
  • the double antenna structure refers to a structure in which an additional radiator is formed on a substrate different from a substrate on which a radiator (eg, an antenna) is disposed.
  • An air layer may be disposed above the radiator, and an additional radiator may be disposed above the air layer.
  • the radiator and the additional radiator may be disposed on different layers based on the air layer.
  • An air cavity is formed through the air layer.
  • the air layer may be formed through a hole in the metal substrate.
  • a main radiator (hereinafter referred to as a first antenna) and an additional radiator (hereinafter referred to as a second antenna)
  • the main radiator may be implemented in a laminated FPCB.
  • the laminated FPCB may be coupled to the main board through an adhesive such as a bonding sheet.
  • the second radiator may be implemented in the FPCB.
  • the assembly of the FPCB and the metal pole may be combined with the laminated FPCB coupled to the main board.
  • this assembly method may cause a high process error as the size of the antenna arrays increases due to the two-step assembly.
  • Each assembled antenna shape causes an increase in unit price as the size increases, and a disadvantageous problem arises in mass production.
  • embodiments of the present disclosure do not assemble the first radiator and the second radiator on the main board in that order, but first couple the first radiator and the second radiator, and then place the combined radiator module on the main board.
  • assembly can be simplified and performance can be improved.
  • FIG. 6 illustrates an example of a laminated structure of an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • the antenna assembly includes a dual antenna structure.
  • the double antenna structure is a structure in which a main radiator and an additional radiator are combined, and means a multilayer arrangement of antennas to increase radiation performance by positioning an additional radiator in a radiation direction of the main radiator.
  • the antenna assembly may be coupled to the PCB 601.
  • the PCB 601 means a board to which an antenna assembly is coupled.
  • the adhesive-based antenna assembly refers to an integral assembly in which the first antenna unit and the second antenna unit of the dual antenna structure are coupled through an adhesive (or adhesive material).
  • An antenna assembly may be referred to as an antenna unit.
  • the antenna assembly may correspond to one antenna array among all antennas (eg, the antenna array 503 of FIG. 5A).
  • the PCB 601 may include a plurality of antenna assemblies.
  • the PCB 601 may be referred to as an RU board, main board, power board, mother board, package board, or filter board.
  • the antenna assembly has a dual antenna structure.
  • the dual antenna structure may consist of a first antenna unit including a main radiator and a second antenna unit including an additional radiator.
  • the main radiator of the first antenna unit may perform a function of radiating a signal by being coupled to the PCB of the main board.
  • the second antenna unit may be stacked substantially parallel to the radiation surface of the main radiator.
  • the additional radiator of the second antenna unit may relay or amplify a signal of the main radiator.
  • the first antenna unit may include a first pressure sensitive adhesive (PSA) 603, a first FPCB 605, and a second PSA 607.
  • the second antenna unit may include a metal substrate 609, a third PSA 611, and a second FPCB 613.
  • the first antenna unit may include a structure in which the first PSA 603, the first FPCB 605, and the second PSA 607 are sequentially stacked.
  • the first PSA 603 is an adhesive material for coupling the board of the main radiator, that is, the antenna board, to the PCB 601.
  • the second PSA 607 is an adhesive material for bonding the metal substrate 609 and the first FPCB 605.
  • PSA is a pressure-sensitive adhesive, an adhesive in which an adhesive material acts when pressure is applied to bond the adhesive to the adhesive surface. The strength of an adhesive is affected by the amount of pressure that causes the adhesive to be applied to a surface.
  • PSA pressure-sensitive adhesive
  • an adhesive material for low-temperature compression or roll compression
  • PSAs can usually be formulated to maintain adequate adhesion and durability at room temperature.
  • adhesives made to operate normally even at low or high temperatures eg, thermosetting bonding sheets.
  • the first FPCB 605 may be a substrate (or antenna board) on which a main radiator is mounted.
  • FPCB is exemplified, but it goes without saying that not only FPCB but also PCB or other substrates can be used.
  • the second antenna unit may include a structure in which a metal substrate 609, a third PSA 611, and a second FPCB 613 are sequentially stacked.
  • the metal substrate 609 may provide a metal pillar for forming an air layer between the main radiator of the first FPCB 605 and the additional radiator of the second PCB 613 .
  • the number of holes of the metal substrate 609 may correspond to the number of radiating elements of the first FPCB 605 .
  • the number of holes of the metal substrate 609 may correspond to the number of radiating elements of the second FPCB 613 . That is, the number of holes of the metal substrate 609 may correspond to the number of antenna elements of the antenna array.
  • the third PSA 611 is an adhesive material for coupling the metal substrate 609 and the second FPCB 613 together. Descriptions of the first PSA 603 and the second PSA 607 may be applied to the third PSA 611 in the same or similar manner.
  • the second FPCB 613 may be a substrate (or antenna board) on which an additional radiator is mounted.
  • FPCB is exemplified, but it goes without saying that not only FPCB but also PCB or other substrates can be used.
  • An adhesive-based antenna assembly may include a hole structure for each of a plurality of antenna elements of an antenna array.
  • the metal substrate 609 may include a hole for each of the plurality of antenna elements of the antenna array, that is, each radiator.
  • the second PSA 607 may include a hole for each of the plurality of antenna elements of the antenna array (eg, a radiator of the first antenna unit).
  • the third PSA 611 may include a hole for each of the plurality of antenna elements of the antenna array, that is, a radiator of the second antenna unit.
  • the shape of the hole formed in the plate may be circular, polygonal, or other shapes.
  • the area of the hole region may be greater than the area of the surface of the radiator.
  • FIG 7 illustrates an example of assembly of an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • the adhesive-based antenna assembly refers to an assembly in which the first antenna unit and the second antenna unit of the dual antenna structure are coupled through an adhesive (or adhesive material).
  • the first structure 710 means a first antenna unit of a conventional dual antenna structure.
  • the first structure 710 may include a structure in which an adhesive, FPCB, and a radiator (eg, copper) are sequentially stacked.
  • a cover layer may be formed around the radiator through a coating.
  • the second structure 720 means a second antenna unit of a conventional dual antenna structure.
  • the second structure 720 may include a structure in which a metal substrate, an adhesive, and a radiator (eg, copper) are sequentially stacked. Similar to the first structure 720, a cover layer may be formed around the radiator through a coating to prevent corrosion.
  • the metal pillar of the second structure 720 may be coupled to the FPCB of the first structure 710 .
  • the assembly method of sequentially coupling the first structure 710 and the second structure 720 is coupled through two coupling methods, when a large number of antenna elements are included, a process error occurs during actual assembly. easy to do. As the number of antenna elements increases, the area of the substrate layer increases. This is because the large substrate layer area can lead to high tolerances in assembly.
  • first coupling a method of combining the first structure 710 and the second structure 720 and then coupling the combined structure to a PCB (ie, a main board).
  • first coupling since the metal pillar is directly coupled to the FPCB, tolerances (eg, difference in height and spacing between radiators) may still occur. there is. An antenna operating in the mmWave band may be more sensitive to this tolerance.
  • second coupling due to coupling between the combined structure and the PCB (hereinafter referred to as second coupling), additional distortion may occur or the degree of tolerance generated in the first coupling may increase.
  • Embodiments of the present disclosure propose an antenna structure including an adhesive material disposed between the FPCB of the first antenna unit and the metal layer of the second antenna unit in order to solve this problem.
  • the first structure 760 may include a structure in which an adhesive, FPCB, and a radiator (eg, copper) are sequentially stacked. At this time, in the radiation layer, an adhesive layer may be disposed in a portion different from an area in which the radiator is disposed. In other words, the adhesive layer may include a hole, and a radiator may be disposed in the hole.
  • the metal pillar 771 means a metal substrate. The metal substrate may include a hole corresponding to the radiator, and a portion other than the hole may serve as a pillar in the laminated structure. Due to the arrangement of the adhesive and the metal pillar 771, the radiator may not require a separate cover layer. That is, unlike the first structure 710 , the first structure 760 may not include a cover layer.
  • the second structure 773 may include a structure in which an adhesive and an FPCB are sequentially stacked.
  • the radiator eg, copper
  • the adhesive layer may include a hole, and a radiator may be disposed in the hole. Due to the arrangement of the adhesive and the metal pillar 771, the radiator may not require a separate cover layer. That is, unlike the first structure 710 , the first structure 760 may not include a cover layer.
  • the first structure 760 , the metal pillar 771 , and the second structure 773 may be aligned. According to an embodiment, the first structure 760 and the second structure 773 may be aligned so that the radiation surface of the first radiator and the radiation surface of the second radiator are substantially parallel. The first structure 760 , the metal pillar 771 , and the second structure 773 may be aligned so that the radiation surface of the first radiator and the radiation surface of the second radiator are located in the hole of the metal substrate. This is because the metal pillar 771 formed by the hole in the metal substrate should secure isolation without interfering with the signal path of the radiator. A metal pillar 771 may be coupled to the first structure 760 . A second structure 773 may be stacked on the structure 781 in which the first structure 760 and the metal pillar 771 are combined. Through the alignment and stacking (or combining) described above, the antenna assembly 790 may be formed.
  • the coupling sequence shown in FIG. 7 is only an example and is not construed as limiting the embodiments of the present disclosure.
  • the second structure 773 may be coupled to the metal pillar 771 and the coupled structure may be stacked on the first structure 760 .
  • copper is exemplified as a metal that is a material of the radiator.
  • embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
  • nickel (Ni) or tin (Sn) gold may be additionally used for plating.
  • FIG. 8 illustrates an example of a process for an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • a first process 810 represents a process of stacking a dual structure antenna of an RU module.
  • the first antenna unit corresponds to the first structure 710 of FIG. 7 .
  • the second antenna unit corresponds to the second structure 720 of FIG. 7 .
  • a first antenna unit ie, an FPCB on which an antenna is disposed, or a laminated FPCB
  • a PCB ie, a main board
  • pressure is applied to the stacked assembly.
  • cold compression may be performed.
  • An adhesive material of the antenna assembly may be PSA.
  • high-temperature, high-pressure compression may be performed.
  • An adhesive material of the antenna assembly may be a thermosetting adhesive material.
  • the second antenna unit is coupled to the assembly.
  • a bolt-assembly may be used to fix the second antenna unit.
  • One or more bolts may be disposed to pass through at least one layer of the second antenna unit, the first antenna unit, and the PCB.
  • a second process 860 represents a lamination process of an adhesive-based antenna assembly according to embodiments of the present disclosure.
  • An adhesive-based antenna assembly is placed on the PCB, and pressure may be applied to the adhesive-based antenna assembly. At this time, the pressure may be applied in a direction perpendicular to the surface of the PCB for a firm coupling between the first antenna unit and the second antenna unit and between the antenna assembly and the PCB. According to one embodiment, cold compression may be performed.
  • An adhesive material of the antenna assembly may be PSA.
  • one or more bolts may be placed through at least one layer of the antenna assembly and PCB.
  • the antenna assembly may be an assembly in which different materials are combined, such as metal and adhesive material. These antenna assemblies may be coupled to a PCB (ie, a main board) with a single assembly through a single compression process by connecting the structures with an adhesive.
  • a PCB ie, a main board
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a technical principle of an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • the adhesive-based antenna assembly includes a dual antenna structure.
  • an air cavity is formed between the main radiator of the first antenna unit 960 and the additional radiator of the second antenna unit 973, so that signals can be radiated with low dielectric loss.
  • an electronic device may be required to operate all the time.
  • the base station may be always ON.
  • air is isolated due to the closed space of the metal layer, and compression and expansion of the isolated air cause deterioration in radiation performance of the antenna.
  • the antenna assembly according to the embodiments of the present disclosure may include a hole 910 in the substrate of the second antenna unit 973.
  • a hole 910 may be formed in the FPCB where the additional radiator is disposed, that is, the FPCB of the second antenna unit 973 .
  • the FPCB may correspond to the FPCB (613) of FIG. 6.
  • the hole 910 may be an air vent hole for discharging air. Through the hole 910, an air trap (air pooling in a designated area) can be prevented.
  • the metal substrate For signal passage of each antenna element, i.e. emitter. Holes as many as the number of antenna elements are required to be formed. As a method of manufacturing the metal substrate, perforation or etching, PCB lamination or plating may be used. Holes actually formed may not match each other in height and area. For example, if the areas of holes corresponding to antenna elements are different or the heights of metal pillars are different, interference may occur because of a difference in isolation performance. Also, for example, a difference in radiation performance between the first antenna unit 960 and the second antenna unit 973 may occur due to a difference in height of the metal pillar. In order to minimize this performance difference, the antenna assembly according to embodiments of the present disclosure may include an adhesive material 920.
  • the adhesive material 920 is disposed around the radiator and serves to facilitate coupling between the metal pillar and each FPCB.
  • an adhesive material 920 eg, the second PSA 706 and the third PSA 611 in FIG. 6
  • This adhesive material 920 functions to easily respond to fluctuations in flatness.
  • the adhesive material 920 serves to compensate for assembly tolerance during coupling to maintain a constant distance between the antenna arrays.
  • the adhesive material 930 may be disposed to facilitate coupling between the PCB and the antenna assembly. According to an additional embodiment, as shown in FIG. 13 to be described later, after coupling between the PCB and the antenna assembly, it can be arranged for rework, that is, for detachment and reattachment.
  • the adhesive material may include a material configured to foam at a specific temperature for rework.
  • the radiator 971 is a component for radiating a signal.
  • copper is exemplified as the radiator 971 in FIG. 9 , it goes without saying that materials other than copper may be used as an element for power supply in embodiments of the present disclosure.
  • the radiator 971 may not include a cover layer. Due to the removal of the cover layer, the emitter can be located in the hole area of the metal substrate, the hole surrounded by the metal pillar.
  • the antenna assembly includes an antenna radiator 971 disposed on the lower surface of the FPCB of the second antenna unit 973 instead of the conventional antenna radiator disposed upward.
  • a cover layer for corrosion protection is not included, miniaturization of the antenna assembly can be achieved.
  • a metal pole combining the first antenna unit 960 and the second antenna unit 973 performs an isolation and shielding function. Along with miniaturization, radiation performance can be improved by locating the radiator in each hole of the metal substrate.
  • the height of the adhesive material 920 may be lower than the height of the radiator 971 based on the FPCB of the first antenna unit 960 .
  • the height of the adhesive material 920 may be higher than that of the radiator 971 based on the FPCB of the second antenna unit 973 .
  • the thickness of the adhesive material 920 may be configured to be thinner than the thickness of the radiator 971 .
  • the adhesive material 920 has a thickness of about 45 ⁇ m (micrometer) to about 50 ⁇ m, and the thickness may decrease due to pressure during assembly of the antenna assembly.
  • the thickness of the emitter may be 50 ⁇ m.
  • copper is exemplified as a metal that is a material of the radiator.
  • embodiments of the present disclosure are not limited thereto.
  • nickel (Ni) or tin (Sn) gold may be additionally used for plating.
  • Isolation means the degree to which two signals are independently separated. The lower the isolation performance, the larger the interference.
  • the first antenna unit is laminated to the main PCB.
  • the second antenna portion is stacked with the first antenna portion. Since the metal substrate is directly bonded to the FPCB in this conventional bonding method, an error formed during manufacturing of a hole in the metal substrate cannot be eliminated.
  • the gap 1030 generated due to the difference in the height of the metal substrate around one radiator causes deterioration in isolation performance, which in turn causes deterioration in antenna performance.
  • the antenna assembly may include an adhesive layer.
  • This adhesive layer may correspond to the second PSA 607 of FIG. 6 . Due to the adhesive layer, an influence due to a difference in coupling between the first antenna unit and the second antenna unit may be reduced.
  • the adhesive-based antenna assembly is laminated to the main PCB.
  • Pressure 1070 is then applied to the antenna assembly and main PCB.
  • a cold press eg, cold press
  • roll press process may be used, with vision align automatically recognizing fiducial marks.
  • the adhesive layer may be conductive.
  • the adhesive layer may be non-conductive. The characteristics of the adhesive layer may vary depending on the feeding structure of the antenna implemented in the FPCB.
  • FIG 11 illustrates an example of alignment of an adhesive-based antenna assembly according to embodiments of the present disclosure.
  • the adhesive-based antenna assembly is laminated to the main PCB.
  • alignment 1120 is an important factor.
  • the FPCB and the PCB (ie, the main board) of the adhesive-based antenna assembly may be coupled through an adhesive material.
  • precise alignment 1120 may be required so that power supply performance does not deteriorate after coupling.
  • Alignment may refer to positioning of the antenna assembly within a designated area of the surface of the PCB when viewed from the top of the surface of the PCB. Examples of alignment evaluation 1120 may include pass or fail.
  • the RU module to which the antenna assembly is coupled may pass the alignment evaluation (a good product).
  • the distance between the first fiducial mark of the antenna assembly and the second fiducial mark of the PCB is greater than a predetermined threshold (1152) or the first fiducial mark and the second fiducial mark are distorted (1153, 1154), the antenna RU modules with assembled assemblies cannot pass alignment evaluation.
  • FIG 12 illustrates an example of an air vent hole of an adhesive-based antenna assembly according to embodiments of the present disclosure.
  • the antenna assembly of the present disclosure may include an air vent hole.
  • the adhesive-based antenna assembly is laminated to a PCB (ie, main board).
  • An upper substrate of the adhesive-based antenna assembly eg, the FPCB of the second antenna unit, the FPCB 613 of FIG. 6
  • the hole 1220 may be formed for air discharge in order to reduce performance degradation due to an air trap.
  • a hole 1220 may be formed in a space between a region for a radiator and a shielding region (ie, a region where metal pillars are disposed) due to pillar coupling.
  • holes for the same purpose may be disposed in other areas of the FPCB.
  • the air vent hole 1231 may be disposed within the mounting area of the radiator.
  • the air vent holes 1232 may be disposed on both sides of the radiator and have a size smaller than that of the radiator. Referring to the second example 1243, four air vent holes 1232 may be disposed at intervals of 90 degrees for each circular radiator (radiating body of the second antenna unit).
  • the air vent hole 1233 may be disposed in a space between radiators. Referring to the first example 1241 , air vent holes 1233 may be disposed in each space between the circular radiator (the radiator of the second antenna unit) and the circular radiator.
  • FIG 13 illustrates an example of separation of an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • the adhesive-based antenna assembly after attaching the adhesive-based antenna assembly to the PCB (ie, the main board), relocation may be required due to defects. For example, alignment between the adhesive-based antenna assembly and the PCB of the RU board may be misaligned. At this time, in order to increase manufacturing efficiency, the adhesive-based antenna assembly needs to be configured to be easily detachable.
  • an adhesive-based antenna assembly may include an adhesive material on a lower surface (eg, FPCB of the first antenna unit).
  • the adhesive material may include the first PSA 603 of FIG. 6 .
  • the adhesive material may be configured such that peeling occurs when exposed to a specific temperature environment.
  • the adhesive material may be a material that has adhesive strength at room temperature but retains adhesive strength at high temperature.
  • the adhesive material may be a heat release tape (or foam tape) or a foamed peelable adhesive film.
  • a first state 1310 represents an adhesive-based antenna assembly in a room temperature state.
  • the adhesive material on the lower surface has adhesive strength at room temperature, so that the adhesive-based antenna assembly can be bonded to the PCB through the adhesive material. Due to the adhesive strength of the adhesive material on the lower surface, the adhesive-based antenna assembly can be fixed to one surface of the PCB.
  • a second state 1330 represents the adhesive-based antenna assembly in a high temperature state.
  • the adhesive material on the lower surface can foam at high temperatures. Due to foaming of the adhesive material, the adhesive material may lose adhesive strength. Peeling can cause the adhesive-based antenna assembly to separate from the PCB.
  • the adhesive-based antenna assembly may be re-bonded to the PCB. This enables production of the RU module without reproducing the adhesive-based antenna assembly and PCB from scratch.
  • an antenna assembly may include a first flexible printed circuit board (FPCB) for a plurality of first antennas; a second flexible printed circuit board (FPCB) for a plurality of second antennas; A metal plate including a plurality of holes; a first adhesive material layer for bonding between the metal substrate and the first FPCB; And a second adhesive material layer for coupling between the metal substrate and a second FPCB, wherein the metal substrate has the plurality of first antennas positioned in the plurality of holes, respectively, and the plurality of first antennas in the plurality of holes. 2 antennas may be arranged to be located respectively.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the first adhesive material layer includes a plurality of first holes of the same number as the number of holes of the metal-based material
  • the second adhesive material layer includes a plurality of holes of the same number as the number of holes of the metal-based material. It may include second holes of.
  • the first adhesive material layer is disposed so that the plurality of first antennas are positioned in the plurality of first holes, respectively, based on the first adhesive material layer, and the second adhesive material layer comprises the second adhesive material layer. Based on the material layer, the plurality of second antennas may be positioned in the plurality of second holes, respectively.
  • the first FPCB and the second FPCB may include one or more air-vent holes for discharging air.
  • the one or more air-vent holes may be formed in an area of one surface of the second FPCB, except for a region where the plurality of second antennas are disposed and a region coupled to the second adhesive material layer.
  • the first surface of the second FPCB on which the plurality of second antennas are disposed may face the first surface of the first FPCB on which the plurality of first antennas are disposed.
  • a thickness of the first adhesive material layer may be smaller than a thickness of each of the plurality of first antennas.
  • the antenna assembly may not include a cover layer for each of the plurality of first antennas and the plurality of second antennas.
  • the antenna assembly further includes a third adhesive material layer to be coupled to a printed circuit board (PCB) of a radio unit (RU) module, and the third adhesive material layer includes the first plurality of antennas disposed. It may be bonded to a second side of the first FPCB, opposite to the first side of the first FPCB.
  • PCB printed circuit board
  • RU radio unit
  • the third adhesive material layer may be formed of a material configured to maintain adhesive strength in a first temperature range and lose adhesive strength in a second temperature range that does not overlap with the first temperature range.
  • a radio unit (RU) module may include a printed circuit board (PCB); It includes a plurality of antenna assemblies, wherein an antenna assembly among the plurality of antenna assemblies includes: a first flexible printed circuit board (FPCB) for a plurality of first antennas; a second flexible printed circuit board (FPCB) for a plurality of second antennas; A metal plate including a plurality of holes; a first adhesive material layer for bonding between the metal substrate and the first FPCB; And a second adhesive material layer for coupling between the metal substrate and a second FPCB, wherein the metal substrate has the plurality of first antennas positioned in the plurality of holes, respectively, and the plurality of first antennas in the plurality of holes. 2 antennas may be arranged to be located respectively.
  • the first adhesive material layer includes a plurality of first holes of the same number as the number of holes of the metal-based material
  • the second adhesive material layer includes a plurality of holes of the same number as the number of holes of the metal-based material. It may include second holes of.
  • the first adhesive material layer is disposed so that the plurality of first antennas are positioned in the plurality of first holes, respectively, based on the first adhesive material layer, and the second adhesive material layer comprises the second adhesive material layer. Based on the material layer, the plurality of second antennas may be positioned in the plurality of second holes, respectively.
  • the first FPCB and the second FPCB may include one or more air-vent holes for discharging air.
  • the one or more air-vent holes may be formed in an area of one surface of the second FPCB, except for a region where the plurality of second antennas are disposed and a region coupled to the second adhesive material layer.
  • the first surface of the second FPCB on which the plurality of second antennas are disposed may face the first surface of the first FPCB on which the plurality of first antennas are disposed.
  • a thickness of the first adhesive material layer may be smaller than a thickness of each of the plurality of first antennas.
  • the antenna assembly may omit a cover layer for each of the plurality of first antennas and the plurality of second antennas.
  • the antenna assembly further includes a third adhesive material layer to be coupled with the PCB, and the third adhesive material layer is opposite to the first surface of the first FPCB on which the first plurality of antennas are disposed. It may be coupled to the second side of the first FPCB.
  • the third adhesive material layer may be formed of a material configured to maintain adhesive strength in a first temperature range and lose adhesive strength in a second temperature range that does not overlap with the first temperature range.
  • FIG. 14 illustrates a functional configuration of an electronic device including an adhesive-based antenna assembly according to an embodiment of the present disclosure.
  • an electronic device 1410 may be either the base station 110 or the terminal 120 of FIG. 1 .
  • the electronic device 1410 may be base station equipment supporting mmWave communication (eg, Frequency Range 2 of 3GPP). Not only the antenna structure itself mentioned through FIGS. 1, 2a, 2b, 3a, 3b, 4, 5a, 5b, and 6 to 13, but also an electronic device including the same, included in the examples.
  • the electronic device 1410 may include RF equipment having an air-based power feeding structure.
  • the electronic device 1410 may include an antenna unit 1411, a power interface unit 1412, a radio frequency (RF) processing unit 1413, and a control unit 1414.
  • RF radio frequency
  • the antenna unit 1411 may include multiple antennas.
  • the antenna performs functions for transmitting and receiving signals through a radio channel.
  • the antenna may include a radiator formed of a conductor or a conductive pattern formed on a substrate (eg, PCB).
  • the antenna may radiate the up-converted signal on a wireless channel or acquire a signal radiated by another device.
  • Each antenna may be referred to as an antenna element or antenna element.
  • the antenna unit 1411 may include an antenna array in which a plurality of antenna elements form an array.
  • the antenna unit 1411 may be electrically connected to the power interface unit 1412 through RF signal lines.
  • the antenna unit 1411 may be mounted on a PCB including a plurality of antenna elements.
  • the antenna unit 1411 may be mounted on the FPCB.
  • the antenna unit 1411 may provide a received signal to the power interface unit 1412 or may radiate a signal provided from the power interface unit 1412 into the air.
  • the power interface unit 1412 may include modules and components.
  • the power interface unit 1412 may include one or more IFs.
  • the power interface unit 1412 may include one or more LOs.
  • the power interface unit 1412 may include one or more LDOs.
  • the power interface 1412 may include one or more DC/DC converters.
  • the power interface unit 1412 may include one or more DFEs.
  • the power interface 1412 may include one or more FPGAs.
  • the power interface unit 1412 may include one or more connectors.
  • the power interface unit 1412 may include a power supply.
  • the power interface unit 1412 may include mounting areas for one or more antenna modules.
  • the power interface unit 1412 may include a plurality of antenna modules to support MIMO communication.
  • An antenna module according to the antenna unit 1411 may be mounted in a corresponding region.
  • the power interface unit 1412 may include a filter.
  • the filter may perform filtering to transfer a signal of a desired frequency.
  • the power interface unit 1412 may include a filter.
  • the filter may perform a function of selectively identifying a frequency by forming a resonance.
  • the power interface unit 1412 may include at least one of a band pass filter, a low pass filter, a high pass filter, or a band reject filter. there is.
  • the power interface unit 1412 may include RF circuits for obtaining a signal of a frequency band for transmission or a frequency band for reception.
  • the power interface unit 1412 may electrically connect the antenna unit 1411 and the RF processing unit 1413.
  • the RF processing unit 1413 may include a plurality of RF processing chains.
  • An RF chain may include a plurality of RF elements.
  • RF components may include amplifiers, mixers, oscillators, DACs, ADCs, and the like.
  • An RF processing chain may refer to an RFIC.
  • the RF processor 1413 includes an up converter for up-converting a base band digital transmission signal to a transmission frequency, and a DAC for converting the up-converted digital transmission signal into an analog RF transmission signal. (digital-to-analog converter).
  • the upconverter and DAC form part of the transmit path.
  • the transmit path may further include a power amplifier (PA) or coupler (or combiner).
  • PA power amplifier
  • coupler or combiner
  • the RF processor 1413 includes an analog-to-digital converter (ADC) that converts an analog RF received signal into a digital received signal and a down converter that converts the digital received signal into a baseband digital received signal. ) may be included.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the ADC and down converter 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
  • RF components of the RF processing unit may be implemented on a PCB.
  • the base station 1410 may include a structure in which an antenna unit 1414, a power interface unit 1412, and an RF processing unit 1413 are stacked in this order.
  • Antennas, RF components of the power interface unit, and RFICs may be implemented on separate PCBs, and filters may be repeatedly fastened between PCBs to form a plurality of layers.
  • the controller 1414 may control overall operations of the electronic device 1410.
  • the controller 1414 may include various modules for performing communication.
  • the controller 1414 may include at least one processor such as a modem.
  • the controller 1414 may include modules for digital signal processing.
  • the controller 1414 may include a modem.
  • the controller 1414 generates complex symbols by encoding and modulating the transmission bit stream.
  • the control unit 1414 restores the received bit stream by demodulating and decoding the baseband signal.
  • the control unit 1414 may perform protocol stack functions required by communication standards.
  • FIG. 14 a functional configuration of an electronic device 1410 has been described as a device that can utilize the antenna structure of the present disclosure.
  • the example shown in FIG. 14 is related to various embodiments of the present disclosure described through FIGS. 1, 2a, 2b, 3a, 3b, 4, 5a, 5b, and 6 to 14. It is only an exemplary configuration for utilization of the RF filter structure according to the present disclosure, and embodiments of the present disclosure are not limited to the components of the equipment shown in FIG. 14 . Therefore, an antenna module including an antenna structure, communication equipment having other configurations, and an antenna structure itself may also be understood as embodiments of the present disclosure.
  • a computer readable storage medium storing one or more programs (software modules) may be provided.
  • One or more programs stored in a computer-readable storage medium are configured for execution by one or more processors in an electronic device.
  • the one or more programs include instructions that cause the electronic device to execute methods according to embodiments described in the claims or specification of the present disclosure.
  • Such programs may include random access memory, non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), and electrically erasable programmable ROM. (electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs (DVDs), or other It can be stored on optical storage devices, magnetic cassettes. Alternatively, it may be stored in a memory composed of a combination of some or all of these. In addition, each configuration memory may be included in multiple numbers.
  • non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), and electrically erasable programmable ROM.
  • EEPROM electrically erasable programmable read only memory
  • CD-ROM compact disc-ROM
  • DVDs digital versatile discs
  • It can be stored on optical storage devices, magnetic cassettes. Alternatively, it may be stored in a memory composed of a combination of some or all of these.
  • each configuration memory may be included in multiple numbers.
  • the program is provided through 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 communication network consisting of a combination thereof. It can be stored on an attachable storage device that can be accessed. Such a storage device may be connected to a device performing an embodiment of the present disclosure through an external port. In addition, a separate storage device on a communication network may be connected to a device performing an 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 communication network consisting of a combination thereof. It can be stored on an attachable storage device that can be accessed. Such a storage device may be connected to a device performing an embodiment of the present disclosure through an external port. In addition, a separate storage device on a communication network may be connected to a device performing an embodiment of the present disclosure.

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Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시의 실시 예들에 따를 때, 안테나 어셈블리(assembly)는 복수의 제1 안테나들(antennas)을 위한 제1 FPCB(flexible printed circuit board); 복수의 제2 안테나들을 위한 제2 FPCB(flexible printed circuit board); 복수의 홀들을 포함하는 금속 기판(metal plate); 상기 금속 기판과 제1 FPCB 사이를 결합하기 위한 제1 접착 소재(adhesive material) 층; 상기 금속 기판과 제2 FPCB 사이를 결합하기 위한 제2 접착 소재 층을 포함하고, 상기 금속 기판은, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제1 안테나들이 각각 위치하고, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제2 안테나들이 각각 위치하도록 배치되는 안테나 어셈블리를 포함할 수 있다.

Description

안테나 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치
본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 안테나 어셈블리 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(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.
통신 성능을 높이기 위해 다수의 안테나들을 장착한 제품이 개발되고 있고, 점점 보다 훨씬 더 많은 수의 안테나들을 갖는 장비가 사용될 것으로 예상된다. 통신 장치에 안테나 엘리멘트(element)의 숫자가 늘어나면서, 제작 공정 및 조립 시 성능 저하를 줄이기 위한 안테나 구조에 대한 수요가 증가한다.
상기 정보는 본 개시의 이해를 돕기 위한 배경 정보로서만 제공된다. 위의 내용 중 어느 것이 본 개시와 관련하여 선행 기술로 적용될 수 있는지 여부에 대한 결정이 내려지지 않았으며 어떠한 주장도 이루어지지 않았다.
본 개시(disclosure)의 실시예들은 적어도 상술한 바 에서 언급된 문제들 및/또는 단점들을 다루고 적어도 아래에서 설명되는 이점들을 제공하기 위한 것이다.
본 개시의 일 실시예는, 안테나들이 서로 다른 두 개의 층들에서 이격되어 배치되는 이중 안테나 구조에서 금속 기판과 안테나 기판 사이에 접착 소재(adhesive material)를 배치함으로써, 안테나 어셈블리(antenna assembly)의 조립 성능을 향상시키기 위한 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
본 개시의 다른 실시예는, 무선 통신 시스템에서 이중 안테나 구조에서 금속 기판의 층 내에 안테나들이 위치함으로써, 높은 안테나 성능을 위한 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
추가적인 실시예들은 다음의 설명에서 부분적으로 설명될 것이고, 부분적으로 설명으로부터 명백할 것이고, 또는 제시된 실시예의 실행에 의해 학습될 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따를 때, 안테나 어셈블리(assembly)가 제공된다. 상기 안테나 어셈블리는 복수의 제1 안테나들(antennas)을 위한 제1 FPCB(flexible printed circuit board); 복수의 제2 안테나들을 위한 제2 FPCB(flexible printed circuit board); 복수의 홀들을 포함하는 금속 기판(metal plate); 상기 금속 기판과 제1 FPCB 사이를 결합하기 위한 제1 접착 소재(adhesive material) 층(layer); 상기 금속 기판과 제2 FPCB 사이를 결합하기 위한 제2 접착 소재 층을 포함하고, 상기 금속 기판은, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제1 안테나들이 각각 위치하고, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제2 안테나들이 각각 위치하도록 배치될 수 있다.
본 개시의 다른 실시 예에 따를 때, RU(radio unit) 모듈이 제공된다. 상기 모듈은 PCB(printed circuit board); 복수의 안테나 어셈블리들을 포함하고, 상기 복수의 안테나 어셈블리들 중에서 안테나 어셈블리는: 복수의 제1 안테나들(antennas)을 위한 제1 FPCB(flexible printed circuit board); 복수의 제2 안테나들을 위한 제2 FPCB(flexible printed circuit board); 복수의 홀들을 포함하는 금속 기판(metal plate); 상기 금속 기판과 제1 FPCB 사이를 결합하기 위한 제1 접착 소재(adhesive material) 층(layer); 상기 금속 기판과 제2 FPCB 사이를 결합하기 위한 제2 접착 소재 층을 포함하고, 상기 금속 기판은, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제1 안테나들이 각각 위치하고, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제2 안테나들이 각각 위치하도록 배치될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 금속 기판 층과 안테나 기판에 배치된 접착 소재(adhesive material)를 통해 조립 성능이 향상됨으로써, 안정적인 대형 안테나 설계가 가능하게 한다.
또한, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 다수의 안테나 어레이들의 집적이 가능함으로써, 높은 안테나 성능을 제공할 수 있게 한다.
또한, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 탈부착이 용이한 접착 소재를 통해, 효율적인 안테나 어셈블리의 제작이 가능하게 한다.
본 개시의 다른 실시예들, 이점들, 두드러지는 특징들은 첨부된 도면들과 함께 취해진 다음의 상세한 설명들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이며, 이는 본 개시의 다양한 실시예들을 개시한다.
본 개시의 특정 실시예들의 상기 및 기타 실시예들, 특징들, 및 이점들은 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 더욱 명백할 것이며, 여기서:
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 구성 요소들의 예를 나타낸다.
도 3a 및 3b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 기능적 구성의 예를 나타낸다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 RU(RF(radio frequency) unit) 보드의 예를 도시한다.
도 5a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 RU 모듈의 예를 도시한다.
도 5b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 RU 모듈의 적층 구조의 예를 도시한다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반(adhesive-based) 안테나 어셈블리(assembly)의 적층 구조의 예를 도시한다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반 안테나 어셈블리의 조립의 예를 도시한다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반 안테나 어셈블리의 공정의 예를 도시한다.
도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반 안테나 어셈블리의 기술적 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예들 따른 접착제-기반 안테나 어셈블리의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반 안테나 어셈블리의 정렬(alignment)의 예를 도시한다.
도 12는 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반 안테나 어셈블리의 에어 벤트 홀(air vent hole)의 예를 도시한다.
도 13은 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반 안테나 어셈블리의 분리의 예를 도시한다.
도 14는 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반 안테나 어셈블리를 포함하는 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다.
도면들 전체에 걸쳐, 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 요소들, 특징들, 및 구조들을 묘사하는 데 사용된다는 점에 유의해야 한다.
첨부된 도면들을 참조한 다음의 설명은 청구범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 본 개시의 다양한 실시예들의 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 여기에는 이해를 돕기 위한 다양한 특정 세부 사항들이 포함되어 있지만 이는 단지 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시내용의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 본 명세서에 기재된 다양한 실시예의 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 명료함과 간결함을 위해 잘 알려진 기능 및 구성에 대한 설명은 생략될 수 있다.
하기 설명 및 청구범위에서 사용되는 용어 및 단어들은 문헌상의 의미에 한정되지 않으며, 본 발명의 명확하고 일관된 이해를 가능하게 하기 위해 발명자가 단지 사용하였다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예에 대한 다음 설명은 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 정의된 바와 같은 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라 단지 예시의 목적으로 제공된다는 것이 당업자에게 명백해야 한다.
단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수 지시 대상을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어 "구성요소 표면"에 대한 언급은 그러한 표면 중 하나 이상에 대한 언급을 포함한다.
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 전자 장치의 부품을 지칭하는 용어(예: 필터, 증폭기, PCB(print circuit board), FPCB(flexible PCB), 안테나 소자, 보상 회로, 프로세서, 칩, 구성요소, 기기), 부품의 형상을 지칭하는 용어(예: 구조체, 조립체, 연결부, 접촉부, 가이드부, 돌출부, 고정체), 구조체들 간 연결부를 지칭하는 용어(예: 연결부, 접촉부, 컨택 소자, 컨택 구조체, 컨택 단자, 연결 소자, 보스(boss), 도전성 부재, 조립체(assembly)), 회로를 지칭하는 용어(예: PCB(print circuit board), FPCB(flexible PCB), 신호선, 데이터 라인(data line), 급전선, 급전부, RF 신호 선, 안테나 선, RF 경로, RF 모듈, RF 회로, RFA, RFB) 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다. 또한, 이하 사용되는 '...부', '...기', '...물', ‘...체' 등의 용어는 적어도 하나의 형상 구조를 의미하거나 또는 기능을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 1을 참고하면, 무선 통신 환경(100)은 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(110) 및 단말(120)이 예시된다.
기지국(110)은 단말(120)에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(110)은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국(110)은 기지국(base station) 외에 MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit), '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '5G 노드비(5G NodeB, NB)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)', ‘액세스 유닛(access unit)’, ‘분산 유닛(distributed unit, DU)’, '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)', ‘무선 유닛(radio unit, RU), 원격 무선 장비(remote radio head, RRH) 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 기지국(110)은 하향링크 신호를 송신하거나 상향링크 신호를 수신할 수 있다.
단말(120)은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(110)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말(120)은 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 단말(120)은 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치일 수 있고, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말(120)은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', ‘고객 댁내 장치’(customer premises equipment, CPE), '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', ‘전자 장치(electronic device)’, 또는 ‘차량(vehicle)용 단말’, '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 1에 도시된 단말(120), 단말(130)은 차량 통신을 지원할 수 있다. 차량 통신의 경우, LTE 시스템에서는 장치간 통신(device-to-device, D2D) 통신 구조를 기초로 V2X(vehicle-to-everything) 기술에 대한 표준화 작업이 3GPP(third generation partnership project) 릴리즈 14과 릴리즈 15에서 완료되었으며, 현재 5G NR(new radio) 기초로 V2X 기술을 개발하려는 노력이 진행되고 있다. NR V2X에서는 단말과 단말 간 유니캐스트(unicast) 통신, 그룹캐스트(groupcast)(또는 멀티캐스트(multicast)) 통신, 및 브로드캐스트(broadcast) 통신을 지원한다.
전파 경로 손실을 완화하고 전파의 전달 거리를 증가시키기 위한 기술 중 하나로써, 빔포밍 기술이 이용되고 있다. 빔포밍은, 일반적으로, 다수의 안테나를 이용하여 전파의 도달 영역을 집중시키거나, 특정 방향에 대한 수신 감도의 지향성(directivity)를 증대시킨다. 따라서, 단일 안테나를 이용하여 등방성(isotropic) 패턴으로 신호를 형성하는 대신 빔포밍 커버리지를 형성하기 위해, 통신 장비는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 이하, 다수의 안테나들이 포함되는 안테나 어레이가 서술된다.
기지국(110) 또는 단말(120)은 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 안테나 어레이(112, 113, 121, 및 131)에 포함되는 각 안테나는 어레이 엘리멘트(array element), 또는 안테나 엘리멘트(antenna element)라 지칭될 수 있다. 이하, 본 개시에서 안테나 어레이는 2차원의 평면 어레이(planar array)로 도시되었으나, 이는 일 실시 예일뿐, 본 개시의 다른 실시 예들을 제한하지 않는다. 안테나 어레이는 선형 어레이(linear array) 혹은 다층 어레이 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 안테나 어레이는 매시브 안테나 어레이(massive antenna array)로 지칭될 수 있다.
5G 통신의 데이터 용량을 향상시키는 주요한 기술은 다수의 RF 경로들과 연결된 안테나 어레이를 사용한 빔포밍 기술이다. 통신 성능을 높이기 위해 무선 통신을 수행하는 부품들의 개수는 증가하고 있다. 특히, 안테나 및 안테나를 통해 수신되거나 송신되는 RF 신호를 처리하기 위한 RF 부품(예: 증폭기, 필터), 구성요소들(components)의 개수도 증가하게 되어 통신 장비를 구성함에 있어 통신 성능을 충족하면서 공간적 이득, 비용적 효율이 필수적으로 요구된다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 구성 요소들의 예를 나타낸다. 도 2a는 전자 장치를 구성하는 내부 구성 요소들을 나타내고, 도 2b는 전자 장치의 윗면, 아랫면, 옆면을 나타낸다.
도 2a를 참고하면, 전자 장치는 레이돔 커버(201), RU 하우징(203), DU 커버(205), RU(210)를 포함할 수 있다. RU(210)는 안테나 모듈과 안테나 모듈을 위한 RF 구성 요소들을 포함할 수 있다. RU(210)는 후술하는 본 개시의 실시 예들에 따른 에어 기반 급전 구조를 갖는 안테나 모듈을 포함할 수 있다. 안테나 모듈(213)은 BGA(ball grid array) 모듈 안테나를 포함할 수 있다. RU(210)는 RF 구성 요소들이 실장되는 RU 보드(215)를 포함할 수 있다.
전자 장치는 DU(220)를 포함할 수 있다. DU(220)는 인터페이스 보드(221), 모뎀 보드(223), CPU 보드(225)를 포함할 수 있다. 전자 장치는 전력 모듈(power module)(230), GPS(240), DU 하우징(250)을 포함할 수 있다.
도 2b를 참고하면, 도면(260)은 전자 장치를 위에서 바라본 도면을 나타낸다. 도면(261), 도면(263), 도면(265), 도면(267)은 각각 전자 장치를 왼쪽, 앞쪽, 오른쪽, 뒤쪽에서 바라본 도면을 나타낸다. 도면(270)은 전자 장치를 밑에서 바라본 도면을 나타낸다.
도 3a 및 3b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 기능적 구성의 예를 나타낸다. 전자 장치는 액세스 유닛(access unit)을 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참고하면, 액세스 유닛은 RU(310), DU(320), DC(direct current)/DC 모듈을 포함할 수 있다. 본 개시의 실시 예들에 따른 RU(310)는 안테나들과 RF 구성 요소들이 실장되는 조립체(assembly)를 의미할 수 있다. 본 개시의 실시 예들에 따른 DU(320)는 디지털 무선 신호를 처리하도록 구성되고, RU(310)에게로 전송될 디지털 무선 신호를 암호화하거나, RU(310)로부터 전달받은 디지털 무선 신호를 복호하도록 구성될 수 있다. DU(320)는 패킷 데이터를 처리함으로써, 상위 노드(예: CU(centralized unit)) 혹은 코어망(예: 5GC(5G core), EPC(evolved packed core))과 통신을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 3a를 참고하면, RU(310)는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. RU(310)는 하나 이상의 어레이 안테나들을 포함할 수 있다. 어레이 안테나는 평면 안테나 어레이로 구성될 수 있다. 어레이 안테나는 하나의 스트림에 대응할 수 있다. 어레이 안테나는 하나의 송신 경로(혹은 수신 경로)에 대응하는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 일 예로, 어레이 안테나는 16 x 16으로 구성되는 256개의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다.
RU(310)는 각 어레이 안테나의 신호를 처리하기 위한 RF 체인들을 포함할 수 있다. RF 체인들은 ‘RFA’로 지칭될 수 있다. RFA는 빔포밍을 위한 RF 구성 요소들(예: 위상 변환기, 전력 증폭기)와 믹서를 포함할 수 있다. RFA의 믹서는 RF 주파수의 RF 신호를 중간 주파수(intermediate frequency)로 하향변환하거나 중간 주파수의 신호를 RF 주파수의 신호로 상향변환하도록 구성될 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따라, 하나의 세트의 RF 체인들은 하나의 어레이 안테나에 대응할 수 있다. 일 예로, RU(310)는 4개의 어레이 안테나들을 위한 4개의 RF 체인 세트들을 포함할 수 있다. 복수의 RF 체인들은 디바이더(예: 1:16)를 통해 송신 경로 혹은 수신 경로와 연결될 수 있다. 도 3a에는 도시되지 않았으나, 본 개시의 일 실시 예에 따라, RF 체인들은 RFIC(RF integrated circuit)로 구현될 수 있다. RFIC는 복수의 안테나 엘리멘트들에게 공급되는 RF 신호들을 처리 및 생성할 수 있다.
RU(310)는 DAFE(digital analog front end)와 ‘RFB’를 포함할 수 있다. DAFE는 디지털 신호와 아날로그 신호를 상호 변환하도록 구성될 수 있다. 일 예로, RU(310)는 2개의 DAFE들(DAFE #0, DAFE #1)을 포함할 수 있다. DAFE는, 송신 경로에서, 디지털 신호를 상향변환하고(즉, DUC), 상향 변환된 신호를 아날로그 신호로 변환하도록 구성될 수 있다(즉, DAC). DAFE는 수신 경로에서, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고(즉, ADC), 디지털 신호를 하향변환하도록 구성될 수 있다(즉, DDC). RFB는 송신경로와 수신 경로에 대응하는 믹서와 스위치를 포함할 수 있다. RFB의 믹서는 기저대역 주파수를 중간 주파수(intermediate frequency)로 상향변환하거나 중간 주파수의 신호를 기저대역 주파수의 신호로 하향변환하도록 구성될 수 있다. 스위치는 송신 경로와 수신 경로 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 일 예로, RU(310)는 2개의 RFB(RFB #0, RFB #1)들을 포함할 수 있다.
RU(310)는 제어기(controller)로서, FPGA(field programmable gate array)를 포함할 수 있다. FPGA는 설계 가능 논리소자와 프로그래밍이 가능한 내부 회로가 포함된 반도체 소자를 의미한다. SPI(Serial Peripheral Interface) 통신을 통해 DU(320)과 통신을 수행할 수 있다.
RU(310)는 RF LO(local oscillator)를 포함할 수 있다. RF LO는 상향 변환 혹은 하향 변환을 위한 기준 주파수를 공급하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따라, RF LO는 상술된 RFB의 상향 변환 혹은 하향 변환을 위한 주파수를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, RF LO는 2-way 디바이더를 통해 RFB #0과 RFB #1에 기준 주파수를 공급할 수 있다.
RF LO는 상술된 RFA의 상향 변환 혹은 하향 변환을 위한 주파수를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, RF LO는 32-way 디바이더를 통해 RFA 각각(각 RF 체인에 8개 씩, 편파 그룹 별)에 기준 주파수를 공급할 수 있다.
도 3b를 참고하면, RU(310)는 DAFE 블록(311), IF 상향/하향 변환부(313), 빔포머(315), 어레이 안테나(317), 제어 블록(319)를 포함할 수 있다. DAFE 블록(311)은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하거나 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. IF 상향/하향 변환부(313)는 RFB에 대응할 수 있다. IF 상향/하향 변환부(313)는 RF LO로부터 공급받는 기준 주파수에 기반하여 기저대역 주파수의 신호를 IF 주파수의 신호로 변환하거나, IF 주파수의 신호를 기저대역 주파수의 신호로 변환할 수 있다. 빔포머(315)는 RFA에 대응할 수 있다. 빔포머(315)는 RF LO로부터 공급받는 기준 주파수에 기반하여 RF 주파수의 신호를 IF 주파수의 신호로 변환하거나, IF 주파수의 신호를 RF 주파수의 신호로 변환할 수 있다. 어레이 안테나(317)는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 어레이 안테나(317)의 각 안테나 엘리멘트는 RFA를 통해 처리된 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 어레이 안테나(317)는 RFA에 의해 적용되는 위상에 따라 빔포밍을 수행하도록 구성될 수 있다. 제어 블록(319)는 DU(320)로부터 명령 및 상술된 신호 처리를 수행하도록 RU(310)의 각 블록을 제어할 수 있다.
도 2a, 도 2b, 도 3a, 및 도 3b에서는 전자 장치의 예로 기지국이 도시되었으나, 본 개시의 실시 예들이 기지국에 제한되는 것은 아니다. DU와 RU로 구성되는 기지국뿐만 아니라 무선 신호의 방사를 위한 전자 장치라면 본 개시의 실시 예들이 적용될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 RU(radio unit) 보드의 예를 도시한다.
도 4를 참고하면, 전자 장치는 안테나가 실장되는 PCB(이하, 제1 PCB), 어레이 안테나들 및 신호 처리를 위한 부품들(예: 커넥터(connector), DC(direct current)/DC 컨버터, DFE)이 실장되는 PCB(이하, 제2 PCB)가 분리되어 배치되는 구조를 의미한다. 제1 PCB는 안테나 보드, 안테나 기판, 방사 기판, 방사 보드, 또는 RF 보드로 지칭될 수 있다. 제2 PCB는 RU 보드, 메인 보드, 전력 보드, 마더 보드(mother board), 패키지 보드, 또는 필터 보드로 지칭될 수 있다.
도 4를 참고하면, RU 보드는 방사체(예: 안테나)로 신호 전달을 위한 부품들을 포함할 수 있다. RU 보드 상에 하나 이상의 안테나 PCB(즉, 제1 PCB) 들이 실장될 수 있다. RU 보드 상에 하나 이상의 어레이 안테나들이 실장될 수 있다. 일 예로, RU 보드 위에 2개의 어레이 안테나들이 실장될 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따라, 어레이 안테나들은 RU 보드 상에서 대칭적인 위치에 배치될 수 있다(405). 다른 일 실시 예에 따라, 어레이 안테나들은 RU 보드 상에서 한 측(side)(예: 왼쪽)에 배치되고, 후술하는 RF 구성 요소들이 다른 한 측(예: 오른쪽)에 배치될 수도 있다(415). 도 4에서는 2개의 어레이 안테나들이 예시되었으나, 본 개시의 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 듀얼 밴드를 지원하기 위해 각 밴드 별로 2개의 어레이 안테나들이 배치될 수도 있으며, RU 보드에 실장되는 어레이 안테나들은 2T2R(2-transmit 2-receive)을 지원하도록 구성될 수 있다.
RU 보드는 안테나에게 RF 신호를 공급하기 위한 부품들을 포함할 수 있다. RU 보드는 하나 이상의 DC/DC 컨버터들을 포함할 수 있다. DC/DC 컨버터는 직류를 직류로 변환하기 위해 이용될 수 있다. RU 보드는 하나 이상의 LO(local oscillator)들을 포함할 수 있다. LO는 RF 시스템에서 상향 변환 혹은 하향 변환을 위한 기준 주파수를 공급하기 위해 이용될 수 있다. RU 보드는 하나 이상의 하나 이상의 커넥터들을 포함할 수 있다. 커넥터는 전기적 신호를 전달하기 위해 이용될 수 있다. RU 보드는 하나 이상의 디바이더(divider)들을 포함할 수 있다. 디바이더는 입력 신호를 분배 및 다중 경로로 전달하기 위하여 이용될 수 있다. RU 보드는 하나 이상의 LDO(low-dropout regulator)들을 포함할 수 있다. LDO는 외부의 잡음을 억제하고, 전원을 공급하기 위해 이용될 수 있다. RU 보드는 하나 이상의 VRM(Voltage regulator module)들을 포함할 수 있다. VRM은 적정한 전압이 유지되도록 보장하기 위한 모듈을 의미할 수 있다. RU 보드는 하나 이상의 DFE(digital front end)들을 포함할 수 있다. RU 보드는 하나 이상의 FPGA(radio frequency programmable gain amplifier)들을 포함할 수 있다. RU 보드는 하나 이상의 IF(intermediate frequency) 처리부들을 포함할 수 있다. 한편, 도 4에 도시된 구성으로, 도 4에 도시된 부품들 중 일부 구성은 생략되거나 혹은 더 많은 수의 부품들이 실장될 수 있다. 또한, 도 4에서는 언급되지 않았으나, RU 보드는 신호를 필터링하기 위한 RF 필터를 더 포함할 수 있다.
도 5a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 RU 모듈의 예를 도시한다.
도 5a를 참고하면, RU 모듈(501)은 하나 이상의 안테나 어레이들을 포함할 수 있다. 예를 들어, RU 모듈(501)은 4개의 안테나 어레이들을 포함할 수 있다. 하나의 안테나 어레이(503)는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 안테나 어레이(503)는 256개(=16 x 16)의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다.
기술이 발전함에 따라, 송신 출력을 향상시키면서, 동등한 수신 성능을 확보하고, 듀얼 밴드(예: 28GHz 대역 및 39GHz 대역)의 지원 또한 요구되고 있다. 이러한 요구 사항은 기존 장비의 크기 대비 부피의 증가를 야기한다. 또한, 동등한 성능 혹은 높은 성능을 위해, 경로 별 안테나 엘리멘트의 개수가 증가한다. 예를 들어, 기존의 단일 밴드(예: 28GHz 대역 또는 39GHz 대역)에서 4T4R을 지원하는 기지국 대신, 듀얼 밴드에서 2T2R을 지원하는 경우, 경로 별 안테나 엘리멘트들의 개수는 256개에서 384개로 증가한다. 뿐만 아니라, 듀얼 밴드를 위한 장비는 안테나 간 간격이 증가하고, 경로 당 전체 면적이 증가한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 성능 향상 목적으로 단일 안테나 어레이 내 안테나 엘리멘트들의 개수가 증가할 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이(510)는 384개(=24x16)의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 안테나 어레이(515)는 768개(=32x24)의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 한편, 안테나 어레이의 크기 증가로 인해 RU 모듈의 조립의 난이도가 증가한다. 특히, 초고주파 대역(예: mmWave 대역)에서는 정렬(alignment)에 민감하므로, 조립 오차를 줄이고, 높은 정렬도를 극대화하기 위한 일체형 안테나의 구현이 요구된다.
도 5a에서는 단일(single)의 대규모 안테나 어레이가 예시되었으나, 본 개시의 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 본 개시의 일 실시 예에 따라, 하나의 안테나 어레이 내에서 다수의 서브 어레이들이 운용될 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이(510) 대신 안테나 어레이(511)이 이용될 수 있다. 안테나 어레이(511)는 상부의 서브 어레이와 하부의 서브 어레이를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 안테나 어레이(515) 대신 안테나 어레이(516) 혹은 안테나 어레이(517)이 이용될 수 있다. 안테나 어레이(516)는 좌측의 서브 어레이와 우측의 서브 어레이를 포함할 수 있다. 안테나 어레이(517)는 상부의 서브 어레이와 하부의 서브 어레이를 포함할 수 있다.
도 5b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 RU 모듈의 적층 구조의 예를 도시한다. 도 5b의 도시된 적층 구조는, 본 개시의 실시 예들에 따른 접착제-기반(adhesive based) 안테나 어셈블리의 적층 방식을 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 개시의 실시 예들이 해당 구조에 한정되지 않는다.
도 5b를 참고하면, 안테나 어셈블리는 RU 모듈에서 안테나 어레이에 대응하는 방사체들 기판들, 및 접착 층의 조합을 의미한다. 본 개시에서, 안테나 어셈블리는 안테나 유닛, 방사 유닛, 방사체 유닛과 같은 동등한 기술적 의미를 갖는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 5b을 참고하면, 전자 장치는 RU 모듈(550)을 포함할 수 있다. RU 모듈(550)은 이중 안테나 구조를 갖는 안테나 어셈블리(570)를 포함할 수 있다. 안테나 어셈블리(570)는 제1 안테나부 및 제2 안테나부(561)를 포함할 수 있다. 제1 안테나부는 메인 방사체를 포함할 수 있다. 메인 방사체는 메인 보드에 인접하여 배치되는 방사체를 의미할 수 있다. 제2 안테나부(561)는 커버에 형성되는 추가 방사체(이하, 제2 방사체)를 포함할 수 있다. 제2 안테나부(561)는 커버를 지지하기 위한 금속 기둥을 포함할 수 있다. 적층 구조에서 도시된 금속 기둥은, 메탈 기판(metal plate)에서 홀(hole)을 제외한 부분에 대응할 수 있다. 한편, 도 5b에 도시된 안테나는 일 실시 예일뿐, 본 개시의 다른 실시 예들을 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 방사체는 안테나 어레이의 안테나 엘리멘트에 대응한다.
메인 방사체는 안테나 보드(563)(예: 도 4의 제1 PCB)에 배치될 수 있다. 안테나 보드란, 안테나 엘리멘트들이 실장되는 PCB(혹은 FPCB)로서, 금속 기판 위에 배치되는 제2 안테나 부의 FPCB와는 구별된다. 도 5b에서는 단면으로 도시되었으나, 본 개시의 실시 예들에 따를 때, 안테나 보드(563)의 제1 층에는 하나의 안테나 엘리멘트(예: 메인 방사체)만 실장되는 것이 아니라 복수의 안테나 엘리멘트들이 실장될 수 있다. 이러한 복수의 안테나 엘리멘트들의 집합은 안테나 어레이일 수 있다.
제1 안테나부는 PCB에 부착될 수 있다. 제1 안테나부의 하부면에는 접착 소재가 배치될 수 있다. 제1 안테나부는 접착 소재를 통해 PCB와 결합될 수 있다. 여기서, PCB는 메인 보드를 의미할 수 있다. PCB는 복수 개의 기판들을 포함할 수 있다. 상기 PCB 내에서 복수 개의 기판들이 적층될 수 있다. PCB의 급전층을 포함할 수 있다. 급전층은 RF 선을 포함할 수 있다. 예를 들어, RF 라인은 embedded GCPW(grounded co-planar waveguide)를 포함할 수 있다. PCB는 하나 이상의 그라운드 층들을 포함할 수 있다. PCB의 층들에 걸쳐 비아홀(via hole)이 형성될 수 있다. 예를 들어, PCB는 레이저 공정에 의한 비아홀 및 PTH 공정에 의한 비아홀을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, PCB는 동축 PTH를 위해 FR4로 구성되는 저비용 레이어를 포함할 수 있다.
전술된 바와 같이, 안테나 어셈블리는 이중 안테나 구조를 갖는다. 이중 안테나 구조란, 방사체(예: 안테나)가 배치되는 기판과 다른 기판에 추가 방사체가 형성되는 구조를 의미한다. 방사체 위에 공기층, 공기층 위에 추가 방사체가 배치될 수 있다. 방사체와 추가 방사체는 공기층을 기준으로 서로 다른 층에 배치될 수 있다. 공기층을 통해 에어 캐비티(air cavity)가 형성된다. 본 개시의 일 실시 예에 따라, 공기층은 금속 기판의 홀을 통해 형성될 수 있다.
이중 안테나 구조를 위해서는, 메인 방사체(이하, 제1 안테나)와 추가 방사체(이하, 제2 안테나)간 결합이 요구된다. 예를 들어, 메인 방사체는 laminated FPCB에 구현될 수 있다. laminated FPCB는 본딩 시트(bonding sheet)와 같은 접착제를 통해 메인 보드에 결합될 수 있다. 제2 방사체는 FPCB에 구현될 수 있다. FPCB와 금속 기둥의 조립체는, 메인 보드에 결합되는 laminated FPCB와 결합할 수 있다. 그러나, 이러한 조립 방식은 2-단계 조립으로 인해 안테나 어레이들의 크기가 증가할수록 높은 공정 오차를 야기할 수 있다. 각각 조립되던 안테나 형상은 사이즈가 커질수록 단가의 상승을 야기하고, 양산이 불리한 문제가 발생한다.
상술된 문제들을 해소하기 위해, 본 개시의 실시 예들은 메인 보드에 제1 방사체, 제2 방사체 순으로 조립하는 것이 아니라, 제1 방사체와 제2 방사체를 먼저 결합하고, 결합된 방사체 모듈을 메인 보드에 부착하는 방식 및 이러한 방식을 통해 생성되는 안테나 어셈블리 및 이를 포함하는 RU 모듈을 제안한다. 라미네이션 방식 대신 접착 소재(adhesive material)을 사용함으로써, 조립이 단순화되고 성능이 향상할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반(adhesive-based) 안테나 어셈블리(assembly)의 적층 구조의 예를 도시한다.
도 6을 참고하면, 안테나 어셈블리는 이중 안테나 구조를 포함한다. 이중 안테나 구조란, 메인 방사체와 추가 방사체가 결합되는 구조로써, 메인 방사체의 방사 방향에 추가 방사체가 위치함으로써, 방사 성능을 높이기 위한 안테나들의 다층 배치를 의미한다.
도 6을 참고하면, 안테나 어셈블리는 PCB(601)에 결합될 수 있다. PCB(601)는 안테나 어셈블리가 결합되는 보드를 의미한다. 접착제-기반 안테나 어셈블리란, 전술한 바와 같이, 이중 안테나 구조의 제1 안테나부와 제2 안테나부가 접착제(혹은 접착 소재)를 통해 결합된 일체형 조립체를 의미한다. 안테나 어셈블리는 안테나 유닛으로 지칭될 수 있다. 안테나 어셈블리는, 전체 안테나들 중에서 하나의 안테나 어레이에 대응할 수 있다(예: 도 5A의 안테나 어레이(503)). 도 6에는 도시되지 않았으나, PCB(601)는 복수의 안테나 어셈블리들을 포함할 수 있다. PCB(601)는 RU 보드, 메인 보드, 전력 보드, 마더 보드(mother board), 패키지 보드, 또는 필터 보드로 지칭될 수 있다.
안테나 어셈블리는 이중 안테나 구조를 갖는다. 이중 안테나 구조는 메인 방사체를 포함하는 제1 안테나부와 추가 방사체를 포함하는 제2 안테나부로 구성될 수 있다(consists of). 제1 안테나부의 메인 방사체는 메인 보드의 PCB에 결합되어 신호를 방사하는 기능을 수행할 수 있다. 제2 안테나부는 메인 방사체의 방사면과 실질적으로 평행하게 적층될 수 있다. 제2 안테나부의 추가 방사체는 메인 방사체의 신호를 중계 혹은 증폭할 수 있다. 제1 안테나부는 제1 PSA(603)(pressure sensitive adhesive), 제1 FPCB(605), 제2 PSA(607)를 포함할 수 있다. 제2 안테나부는 금속 기판(609), 제3 PSA(611), 제2 FPCB(613)을 포함할 수 있다.
제1 안테나부는 제1 PSA(603), 제1 FPCB(605), 제2 PSA(607)가 순차적으로 적층되는 구조를 포함할 수 있다. 제1 PSA(603)는 메인 방사체의 보드, 즉 안테나 보드를 PCB(601)에 결합하기 위한 접착 소재(adhesive material)이다. 제2 PSA(607)는 금속 기판(609)과 제1 FPCB(605)를 결합하기 위한 접착 소재이다. PSA는 감압 접착제로서, 접착제를 접착면과 접착시키기 위한 압력이 가해질 때 접착물질이 작용하는 접착제이다. 접착의 강도는 접착제가 표면에 적용되도록 하는 압력의 양에 영향을 받는다. 본 개시에서는 접착 소재로써, 저온의 압축 혹은 롤 압축을 위한 PSA(pressure-sensitive adhesive)가 예시되나, 도면 혹은 특정 기재로 본 개시의 실시 예들이 한정되지 않는다. PSA는 대개 상온에서 적절한 접착력과 지속력을 유지하도록 제작될 수 있다. 다른 일 실시 예에 따라, 낮은 온도나 높은 온도(예: 열경화성 본딩 시트)에서도 정상적으로 작동하도록 만들어진 접착제들도 있다.
제1 FPCB(605)는 메인 방사체가 실장되는 기판(혹은 안테나 보드)일 수 있다. 방사체가 실장되는 보드로써, FPCB가 예시되나, FPCB 뿐만 아니라 PCB 혹은 다른 기판이 이용될 수 있음은 물론이다.
제2 안테나부는 금속 기판(609), 제3 PSA(611), 제2 FPCB(613)가 순차적으로 적층되는 구조를 포함할 수 있다. 금속 기판(609)는 제1 FPCB(605)의 메인 방사체와 제2 PCB(613)의 추가 방사체 사이의 공기 층을 형성하기 위한 금속 기둥을 제공할 수 있다. 금속 기판(609)의 홀들의 개수는 제1 FPCB(605)의 방사 소자들의 개수에 대응할 수 있다. 금속 기판(609)의 홀들의 개수는 제2 FPCB(613)의 방사 소자들의 개수에 대응할 수 있다. 즉, 금속 기판(609)의 홀들의 개수는 안테나 어레이의 안테나 엘리멘트들의 개수에 대응할 수 있다.
제3 PSA(611)는 금속 기판(609)과 제2 FPCB(613)를 결합하기 위한 접착 소재이다. 제1 PSA(603) 및 제2 PSA(607)에 대한 설명은 제3 PSA(611)에게도 동일 또는 유사한 방식으로 적용될 수 있다.
제2 FPCB(613)는 추가 방사체가 실장되는 기판(혹은 안테나 보드)일 수 있다. 방사체가 실장되는 보드로써, FPCB가 예시되나, FPCB 뿐만 아니라 PCB 혹은 다른 기판이 이용될 수 있음은 물론이다.
본 개시의 실시 예들에 따른 접착제-기반 안테나 어셈블리는 안테나 어레이의 복수의 안테나 엘리멘트들 각각을 위한 홀 구조를 포함할 수 있다. 금속 기판(609)은 안테나 어레이의 복수의 안테나 엘리멘트들 각각, 즉, 각 방사체를 위한 홀을 포함할 수 있다. 제2 PSA(607)는 안테나 어레이의 복수의 안테나 엘리멘트들 각각 (예를 들어, 제1 안테나부의 방사체)을 위한 홀을 포함할 수 있다. 제3 PSA(611)는 안테나 어레이의 복수의 안테나 엘리멘트들 각각, 즉, 제2 안테나부의 방사체를 위한 홀을 포함할 수 있다. 이 때, 판에 형성되는 홀 모양은 원형, 다각형, 기타 다른 도형일 수 있다. 홀 영역의 넓이는, 방사체 면의 넓이보다 클 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반(adhesive-based) 안테나 어셈블리(assembly)의 조립의 예를 도시한다.
도 7을 참고하면, 접착제-기반 안테나 어셈블리란, 전술한 바와 같이, 이중 안테나 구조의 제1 안테나부와 제2 안테나부가 접착제(혹은 접착 소재)를 통해 결합된 조립체를 의미한다.
도 7을 참고하면, 제1 구조체(710)는 종래의 이중 안테나 구조의 제1 안테나부를 의미한다. 제1 구조체(710)는 접착제, FPCB, 및 방사체(예: 구리(copper))가 순차적으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 이 때, 부식 방지를 위해, 방사체 주변에 코팅을 통해 커버 층(cover layer)이 형성될 수 있다. 제2 구조체(720)는 종래의 이중 안테나 구조의 제2 안테나부를 의미한다. 제2 구조체(720)는 금속 기판, 접착제, 및 방사체(예: 구리(cooper))가 순차적으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 제1 구조체(720)과 마찬가지로 부식 방지를 위해, 방사체 주변에 코팅을 통해 커버 층(cover layer)이 형성될 수 있다. 제2 구조체(720)의 금속 기둥은 제1 구조체(710)의 FPCB에 결합될 수 있다.
여기서, 제1 구조체(710) 및 제2 구조체(720)를 순차적으로 결합하는 조립 방식은 2회의 결합 방식들을 통해 결합되기 때문에, 많은 수의 안테나 엘리멘트들을 포함하는 경우, 실제 조립 시 공정 오차가 발생하기 쉽다. 안테나 엘리멘트들의 개수가 증가할수록 기판 층의 면적이 증가한다. 넓은 기판 층의 면적은 조립 시 높은 공차를 야기할 수 있기 때문이다.
제1 구조체(710)과 제2 구조체(720)를 결합한 뒤, 결합된 구조물을 PCB(즉, 메인 보드)에 결합하는 방식을 가정하자. 제1 구조체(710)과 제2 구조체(720)의 결합(이하, 제1 결합) 시, 금속 기둥이 FPCB에 바로 결합되기 때문에, 공차(예: 방사체 별 높이 차이, 간격 차이)가 여전히 발생할 수 있다. mmWave 대역에서 동작하는 안테나일수록, 이러한 공차에 민감할 수 있다. 이후, 결합된 구조물과 PCB 간의 결합(이하, 제2 결합)으로 인해, 추가적인 뒤틀림이 발생하거나, 제1 결합에서 발생한 공차의 정도가 증가할 수 있다. 본 개시의 실시 예들은 이러한 문제점을 해소하기 위해, 제1 안테나부의 FPCB와 제2 안테나부의 금속층 사이에 배치되는 접착 소재를 포함하는 안테나 구조를 제안한다.
제1 구조체(760)는 접착제, FPCB, 및 방사체(예: 구리(copper))가 순차적으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 이 때, 방사층에서, 방사체가 배치된 면적과 다른 부분은 접착층이 배치될 수 있다. 다시 말해, 접착층은 홀을 포함하고, 해당 홀 내에 방사체가 배치될 수 있다. 금속 기둥(771)은 금속 기판을 의미한다. 금속 기판은 방사체이 대응하는 홀을 포함하고, 홀을 제외한 부분은 적층 구조에서 기둥 역할을 수행할 수 있다. 접착제 및 금속 기둥(771)의 배치로 인해, 방사체는 별도의 커버 층(cover layer)가 필요하지 않을 수 있다. 즉, 제1 구조체(710)와 달리, 제1 구조체(760)는 커버 층을 포함하지 않을 수 있다.
제2 구조체(773)는 접착제, FPCB가 순차적으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 방사체(예: 구리(copper))는 제2 구조체(720)과 달리, 금속 기둥 내에 위치하도록, 즉, 아래를 향하도록 배치될 수 있다. 접착층은 홀을 포함하고, 해당 홀 내에 방사체가 배치될 수 있다. 접착제 및 금속 기둥(771)의 배치로 인해, 방사체는 별도의 커버 층(cover layer)가 필요하지 않을 수 있다. 즉, 제1 구조체(710)와 달리, 제1 구조체(760)는 커버 층을 포함하지 않을 수 있다.
제1 구조체(760), 금속 기둥(771), 및 제2 구조체(773)가 정렬될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 방사체의 방사면과 제2 방사체의 방사면이 실질적으로 평행하도록, 제1 구조체(760) 및 제2 구조체(773)가 정렬될 수 있다. 금속 기판의 홀 내에 제1 방사체의 방사면과 제2 방사체의 방사면이 위치하도록, 제1 구조체(760), 금속 기둥(771), 및 제2 구조체(773)가 정렬될 수 있다. 금속 기판의 홀에 의해 형성된 금속 기둥(771)은 방사체의 신호 경로를 방해하지 않고, 아이솔레이션(isolation)을 확보해야 하기 때문이다. 제1 구조체(760) 위에 금속 기둥(771)이 결합될 수 있다. 제1 구조체(760)과 금속 기둥(771)이 결합된 구조체(781) 위에 제2 구조체(773)가 적층될 수 있다. 상술된 정렬 및 적층(stack)(혹은 결합)을 통해, 안테나 어셈블리(790)이 형성될 수 있다.
한편, 도 7에서 도시된 결합 순서는 일 예일뿐, 본 개시의 실시 예들을 한정하는 것으로 해석되지 않는다. 금속 기둥(771)위에 제2 구조체(773)가 결합되고, 결합되 구조물이 제1 구조체(760)에 적층될 수 있음은 물론이다.
도 7에서는 방사체의 재질인 금속으로서, 구리가 예시되었다. 한편, 본 개시의 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 본 개시의 다른 일 실시 예에 따라, 도금을 위해, 니켈(Ni) 혹은 주석(Sn)금이 추가적으로 이용될 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반(adhesive-based) 안테나 어셈블리(assembly)의 공정의 예를 도시한다.
도 8을 참고하면, 제1 공정(810)은 RU 모듈의 이중 구조 안테나의 적층 공정을 나타낸다. 제1 안테나부는 도 7의 제1 구조체(710)에 대응한다. 제2 안테나부는 도 7의 제2 구조체(720)에 대응한다. PCB(즉, 메인 보드)에 제1 안테나부(즉, 안테나가 배치된 FPCB, 혹은 laminated FPCB)가 적층되고, 적층된 조립체에 압력이 가해진다. 본 개시의 일 실시 예에 따라, 저온의 압축이 수행될 수 있다. 안테나 어셈블리의 접착 소재는 PSA일 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따라, 고온, 고압의 압축이 수행될 수 있다. 안테나 어셈블리의 접착 소재는 열경화성 접착 소재일 수 있다. 이후, 조립체에 제2 안테나부가 결합된다. 제2 안테나부의 고정을 위해 볼트-조립이 이용될 수 있다. 하나 이상의 볼트들이 제2 안테나부, 제1 안테나부, 및 PCB의 적어도 하나의 층을 통과하도록 배치될 수 있다.
제2 공정(860)은 본 개시의 실시 예들에 따른 접착제-기반 안테나 어셈블리의 적층 공정을 나타낸다.
PCB에 접착제-기반 안테나 어셈블리가 배치되고, 접착체-기반 안테나 어셈블리에 압력이 가해질 수 있다. 이 때, 압력은, 제1 안테나부와 제2 안테나부의 견고한 결합 및 안테나 어셈블리와 PCB의 견고한 결합을 위해, PCB의 면에 수직인 방향으로 압력이 가해질 수 있다. 일 실시 예에 따라, 저온의 압축이 수행될 수 있다. 안테나 어셈블리의 접착 소재는 PSA일 수 있다. 추가적인 일 실시 예에 따라, 하나 이상의 볼트들이 안테나 어셈블리 및 PCB의 적어도 하나의 층을 통과하도록 배치될 수 있다.
안테나 어셈블리는 금속과 접착 소재와 같이, 서로 다른 소재가 결합된 조립체일 수 있다. 이러한 안테나 어셈블리는 구조체들 간 접착제로 연결되어, 1회의 압축 공정을 통해 한번 조립으로 PCB(즉, 메인 보드)에 결합될 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반(adhesive-based) 안테나 어셈블리(assembly)의 기술적 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참고하면, 접착제-기반 안테나 어셈블리는 이중 안테나 구조를 포함한다. 이중 안테나 구조는, 제1 안테나부(960)의 메인 방사체와 제2 안테나부(973)의 추가 방사체 사이에 에어 캐비티가 형성됨으로써, 낮은 유전 손실로 신호를 방사할 수 있다. 한편, 예를 들어, 전자 장치는 상시 동작할 것이 요구될 수 있다. 일 예로, 기지국은 상시 ON 상태일 수 있다. 이 때, 금속 층의 밀폐된 공간으로 인해 공기가 고립되고, 고립된 공기의 압축 및 팽창은 안테나의 방사 성능 저하를 야기한다. 품질 변동을 줄이기 위해, 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 어셈블리는 제2 안테나부(973)의 기판에 홀(910)을 포함할 수 있다. 추가 방사체가 배치되는 FPCB, 즉, 제2 안테나부(973)의 FPCB에는 홀(910)이 형성될 수 있다. FPCB는 도 6의 FPCB((613)에 대응할 수 있다. 홀(910)은, 공기 배출을 위한 에어 벤트(air vent) 홀일 수 있다. 홀(910)을 통해 공기 트랩(air trap)(공기가 지정된 영역 내에 고이는 현상)이 방지될 수 있다.
금속 기판은. 각 안테나 엘리멘트, 즉 방사체의 신호 통과를 위해. 안테나 엘리멘트들의 개수만큼의 홀들이 형성될 것이 요구된다. 금속 기판을 제작하는 방식은 타공 혹은 에칭, PCB의 적층 또는 도금이 이용될 수 있다. 실제 형성된 홀들은 높이 및 면적이 서로 일치하지 않을 수 있다. 예를 들어, 안테나 엘리멘트들에 대응하는 홀들의 면적들이 다르거나, 금속 기둥의 높이들이 서로 다르다면, 아이솔레이션 성능에 차이가 발생하기 때문에 간섭이 발생할 수 있다. 또한, 예를 들어, 금속 기둥의 높이의 차이로 인해 제1 안테나부(960)와 제2 안테나부(973) 간 방사 성능에도 차이가 발생할 수 있다. 이러한 성능 차이를 최소화하기 위해, 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 어셈블리는 접착 소재(920)를 포함할 수 있다.
접착 소재(920)는 방사체 주변에 배치되어, 금속 기둥과 각 FPCB 간의 결합을 용이하게 해주는 역할을 수행한다. 본 개시의 실시 예들에 따른, 접착제-기반 안테나 어셈블리에서는, FPCB와 금속 기둥이 결합 사이에 접착 소재(920)(예: 도 6의 제2 PSA(706) 및 제3 PSA(611))가 배치된다. 이러한 접착 소재(920)는 평탄도(flatness)의 변동에 대응하기 용이하도록 기능한다. 또한, 접착 소재(920)는 안테나 어레이들 간 일정한 간격을 유지하도록, 결합 시 조립 공차를 보완하는 역할을 한다. 또한, 접착 소재(930)는 PCB와 안테나 어셈블리 간 결합이 용이하도록 하기 위해, 배치될 수 있다. 추가적인 일 실시 예에 따라, 후술하는 도 13과 같이, PCB와 안테나 어셈블리 간 결합 이후, 리워크(rework), 즉 탈착 및 재부착을 위해 배치될 수 있다. 접착 소재는 리워크를 위해, 특정 온도에서 발포되도록 구성된 재료를 포함할 수 있다.
방사체(971)는 신호를 방사하기 위한 부품이다. 도 9에서는 방사체(971)로서, 구리가 예시되나, 본 개시의 실시 예들은 급전을 위한 소자로써, 구리 외에 다른 재료가 이용될 수 있음은 물론이다. 일 실시 예에 따라, 방사체(971)는 커버 층을 포함하지 않을 수 있다. 커버 층의 제거로 인해, 방사체는 금속 기판의 홀 영역인, 금속 기둥으로 둘러쌓인 홀 내에 위치할 수 있다. 안테나 어셈블리는, 기존의 위로 배치된 안테나 방사체 대신, 제2 안테나부(973)의 FPCB의 아래면에 배치된 안테나 방사체(971)를 포함한다. 부식 방지를 위한 커버 층이 포함되지 않음에 따라, 안테나 어셈블리의 소형화가 달성될 수 있다. 커버 층 대신, 제1 안테나부(960)와 제2 안테나부(973)를 결합하는 금속 기둥이, 아이솔레이션 및 쉴딩(shielding) 기능을 수행한다. 소형화와 함께, 금속 기판의 각 홀 내에 방사체가 위치함으로써, 방사 성능이 향상될 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따라, 접착 소재(920)는, 제1 안테나부(960)의 FPCB를 기준으로, 접착 소재(920)의 높이가 방사체(971)의 높이보다 낮게 배치될 수 있다. 접착 소재(920)는, 제2 안테나부(973)의 FPCB를 기준으로, 접착 소재(920)의 높이가 방사체(971)의 높이보다 높게 배치될 수 있다. 금속 기둥로 인한 쉴딩(shielding) 효과를 극대화하기 위해서, 접착 소재(920)의 두께는 방사체(971)의 두께보다 얇도록 구성될 수 있다. 일 예로, 접착 소재(920)의 두께는 약 45μm(micrometer)~50μm이고, 안테나 어셈블리의 조립 시, 압력으로 인해, 그 두께가 감소할 수 있다. 방사체의 두께는 50μm일 수 있다.
도 9에서는 방사체의 재질인 금속으로서, 구리가 예시되었다. 한편, 본 개시의 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 다른 일 실시 예에 따라, 도금을 위해, 니켈(Ni) 혹은 주석(Sn)금이 추가적으로 이용될 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반(adhesive-based) 안테나 어셈블리(assembly)의 아이솔레이션(isolation)의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 아이솔레이션이란, 두 신호들이 독립적으로 분리된 정도를 의미한다. 아이솔레이션 성능이 낮을수록, 간섭이 크게 발생한다.
도 10을 참고하면, 결합(1010)에서, 제1 안테나부는 메인 PCB에 적층된다. 결합(1020)에서, 제2 안테나부는 제1 안테나부에 적층된다. 이러한 종래의 결합 방식은 금속 기판이 바로 FPCB에 결합되기 때문에, 금속 기판의 홀 제작 시 형성되는 오차를 해소할 수 없다. 하나의 방사체 주변에서 금속 기판 높이의 차이로 인해 발생하는 갭(1030)은 아이솔레이션 성능에 저하를 가져오고, 이는 곧 안테나 성능의 저하를 야기한다.
상술된 문제를 해소하기 위해, 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 어셈블리는, 접착층을 포함할 수 있다. 이러한 접착층은 도 6의 제2 PSA(607)에 대응할 수 있다. 접착층으로 인해, 제1 안테나부와 제2 안테나부 간 결합 시 차이로 인한 영향이 감소할 수 있다.
결합(1060)에서, 접착제-기반 안테나 어셈블리는 메인 PCB에 적층된다. 이후, 압력(1070)이 안테나 어셈블리와 메인 PCB에 가해진다. 어셈블리(assembly)를 위해, 기준 표시(fiducial mark)를 자동으로 인식하는 비전 얼라인(vision align)과 함께, 저온 압축(예: cold press) 또는 롤 프레스(roll press) 공정이 이용될 수 있다. 이 때, 이미 제1 안테나부와 제2 안테나부가 결합된 상태이고, 금속 기판과 FPCB 사이에 접착층이 위치하므로, 메인 PCB에 조립되기 전이나 조립된 후라도, 갭(1080)으로 인한 성능 저하가 갭(1030)으로 인한 성능 저하보다 낮다. 본 개시의 일 실시 예에 따라, 접착층은 전도성일 수 있다. 다른 일 실시 예에 따라, 접착층은 비전도성일 수 있다. 접착층의 특성은 FPCB 내 구현되는 안테나의 급전 구조에 따라 달라질 수 있다.
도 11은 본 개시의 실시 예들에 따른 접착제-기반(adhesive-based) 안테나 어셈블리(assembly)의 정렬(alignment)의 예를 도시한다.
도 11을 참고하면, 결합(1060)에서, 접착제-기반 안테나 어셈블리는 메인 PCB에 적층된다. 이러한 적층 시, 정렬(1120)이 중요한 요소이다. 일 실시 예에 따라, 접착제-기반 안테나 어셈블리의 FPCB와 PCB(즉, 메인 보드)는 접착 소재를 통해 커플링 결합될 수 있다. 이 때, 결합 후, 급전 성능이 저하되지 않도록, 정밀한 정렬(1120)이 요구될 수 있다. 정렬은 PCB의 면을 위에서 바라볼 때, PCB의 면의 지정된 영역 내에 안테나 어셈블리가 위치하는 것을 의미할 수 있다. 정렬 평가(1120)의 예는 통과 혹은 미통과를 포함할 수 있다. 안테나 어셈블리의 제1 기준 마크와 PCB의 제2 기준 마크 간의 거리가 일정 임계값 미만이면(1151), 상기 안테나 어셈블리가 결합된 RU 모듈은 정렬 평가를 통과할 수 있다(양품). 그러나, 안테나 어셈블리의 제1 기준 마크와 PCB의 제2 기준 마크 간의 거리가 일정 임계값보다 크거나(1152), 제1 기준 마크와 제2 기준 마크 가 서로 틀어지는 경우(1153, 1154), 상기 안테나 어셈블리가 결합된 RU 모듈은 정렬 평가를 통과할 수 없다.
도 12는 본 개시의 실시 예들에 따른 접착제-기반(adhesive-based) 안테나 어셈블리(assembly)의 에어 벤트 홀(air vent hole)의 예를 도시한다.
도 12를 참고하면, 전술한 바와 같이, 열에 의한 공기의 수축 혹은 팽창으로 인해, 예측이 어려운 기간에 안테나 어셈블리의 불량이 발생할 수 있다. 이러한, 문제를 해소하기 위해 본 개시의 안테나 어셈블리는 에어 벤트홀을 포함할 수 있다.
도 12를 참고하면, 결합(1210)에서, 접착제-기반 안테나 어셈블리는 PCB(즉, 메인 보드)에 적층된다. 접착제-기반 안테나 어셈블리의 상부 기판(예: 제2 안테나부의 FPCB, 도 6의 FPCB(613))는 홀(1220)을 포함할 수 있다. 홀(1220)은 공기 트랩으로 인한 성능 저하를 줄이기 위해, 공기 배출을 위해 형성될 수 있다. FPCB의 일 면에서, 방사체를 위한 영역과 기둥 결합으로 인한 쉴딩 영역(즉, 금속 기둥이 배치되는 영역) 사이 공간에 홀(1220)이 형성될 수 있다.
한편, 홀(1220)과 달리 FPCB의 다른 영역들에서 동일한 목적, 즉, 에어 벤트를 위한 홀이 배치될 수 있다. 에어 벤트 홀(1231)은 방사체의 실장 영역 내에 배치될 수 있다. 에어 벤트 홀(1232)은 방사체의 양 옆에, 방사체 보다 작은 크기로 배치될 수 있다. 제2 예(1243)를 참고하면, 원형 방사체(제2 안테나부의 방사체)마다 90도 간격으로, 4개씩 에어 벤트 홀(1232)들이 배치될 수 있다. 에어 벤트 홀(1233)은 방사체와 방사체 사이의 공간에 배치될 수 있다. 제1 예(1241)를 참고하면, 원형 방사체(제2 안테나부의 방사체)와 원형 방사체 사이 공간 마다 에어 벤트 홀(1233)들이 배치될 수 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반(adhesive-based) 안테나 어셈블리(assembly)의 분리의 예를 도시한다.
도 13을 참고하면, 접착제-기반 안테나 어셈블리를 PCB(즉, 메인 보드)에 부착하고 난 뒤에, 불량으로 인해 재배치가 요구될 수 있다. 예를 들어, 접착제-기반 안테나 어셈블리와 RU 보드의 PCB 간 정렬이 틀어질 수 있다. 이 때, 제작 효율성을 높이기 위하여, 접착제-기반 안테나 어셈블리의 탈착이 용이하도록 구성될 필요가 있다.
본 개시의 실시 예들에 따른, 접착제-기반 안테나 어셈블리는 하부면(예: 제1 안테나부의 FPCB)에 접착 소재를 포함할 수 있다. 접착 소재는 도 6의 제1 PSA(603)를 포함할 수 있다. 접착 소재는, 특정 온도 환경에 노출 시, 박리가 발생하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 접착 소재는 상온에서는 접착력이 있으나, 고온에서는 접착력이 살아지는 소재일 수 있다. 일 예로, 접착 소재는 열박리테이프(혹은 발포 테이프) 또는 발포 박리형 접착 필름일 수 있다.
도 13을 참고하면, 제1 상태(1310)는 상온 상태에서의 접착제-기반 안테나 어셈블리를 나타낸다. 하부면의 접착 소재는 상온에서는 접착력이 있어, 접착제-기반 안테나 어셈블리는 PCB과 접착 소재를 통해 결합될 수 있다. 하부면의 접착 소재의 접착력으로 인해, PCB의 일 면에 접착제-기반 안테나 어셈블리가 고정될 수 있다. 제2 상태(1330)는 고온 상태에서의 접착제-기반 안테나 어셈블리를 나타낸다. 하부면의 접착 소재는 고온에서 발포할 수 있다. 접착 소재의 발포로 인해, 접착 소재는 접착력을 상실할 수 있다. 박리로 인해, 접착제-기반 안테나 어셈블리가 PCB와 분리될 수 있다.
도 13에는 도시되지 않았으나, 박리 이후, 재정렬을 통해, 접착제-기반 안테나 어셈블리는 PCB와 다시 결합될 수 있다. 이로 인해, 접착제-기반 안테나 어셈블리와 PCB를 처음부터 다시 생산하지 않고, RU 모듈의 생산이 가능해진다.
본 개시의 실시 예들에 따를 때, 안테나 어셈블리(assembly)는 복수의 제1 안테나들(antennas)을 위한 제1 FPCB(flexible printed circuit board); 복수의 제2 안테나들을 위한 제2 FPCB(flexible printed circuit board); 복수의 홀들을 포함하는 금속 기판(metal plate); 상기 금속 기판과 제1 FPCB 사이를 결합하기 위한 제1 접착 소재(adhesive material) 층(layer); 상기 금속 기판과 제2 FPCB 사이를 결합하기 위한 제2 접착 소재 층을 포함하고, 상기 금속 기판은, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제1 안테나들이 각각 위치하고, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제2 안테나들이 각각 위치하도록 배치될 수 있다.
상기 제1 접착 소재 층은 상기 금속 기반의 복수의 홀들의 개수와 동일한 개수의 복수의 제1 홀들을 포함하고, 상기 제2 접착 소재 층은 상기 금속 기반의 복수의 홀들의 개수와 동일한 개수의 복수의 제2 홀들을 포함할 수 있다.
상기 제1 접착 소재 층은, 상기 제1 접착 소재 층을 기준으로, 상기 제1 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제1 안테나들이 각각 위치하도록 배치되고, 상기 제2 접착 소재 층은, 상기 제2 접착 소재 층을 기준으로, 상기 제2 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제2 안테나들이 각각 위치하도록 배치될 수 있다.
상기 제1 FPCB 및 상기 제2 FPCB는 공기 배출을 위한 하나 이상의 에어-벤트(air-vent) 홀들을 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 에어-벤트 홀들은, 상기 제2 FPCB의 일 면 중에서, 상기 복수의 제2 안테나들이 배치되는 영역 및 상기 제2 접착 소재 층과 결합되는 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다.
상기 복수의 제2 안테나들이 배치되는 상기 제2 FPCB의 제1 면은, 상기 복수의 제1 안테나들이 배치되는 상기 제1 FPCB의 제1 면과 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 제1 접착 소재 층의 두께는, 상기 복수의 제1 안테나들 각각의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 안테나 어셈블리는 상기 복수의 제1 안테나들 및 상기 복수의 제2 안테나들 각각을 위한 커버(cover layer) 층을 포함하지 않을 수 있다.
상기 안테나 어셈블리는, RU(radio unit) 모듈의 PCB(printed circuit board)와 결합되기 위한 제3 접착 소재 층을 더 포함하고, 상기 제3 접착 소재 층은, 상기 제1 복수의 안테나들이 배치되는 상기 제1 FPCB의 제1 면과 반대되는, 상기 제1 FPCB의 제2 면에 결합될 수 있다.
상기 제3 접착 소재 층은, 제1 온도 범위에서는 접착력을 유지하고, 상기 제1 온도 범위와 중첩되지 않는 제2 온도 범위에서는 접착력을 상실하도록 구성되는 소재로 형성될 수 있다.
본 개시의 실시 예들에 따를 때, RU(radio unit) 모듈은 PCB(printed circuit board); 복수의 안테나 어셈블리들을 포함하고, 상기 복수의 안테나 어셈블리들 중에서 안테나 어셈블리는: 복수의 제1 안테나들(antennas)을 위한 제1 FPCB(flexible printed circuit board); 복수의 제2 안테나들을 위한 제2 FPCB(flexible printed circuit board); 복수의 홀들을 포함하는 금속 기판(metal plate); 상기 금속 기판과 제1 FPCB 사이를 결합하기 위한 제1 접착 소재(adhesive material) 층(layer); 상기 금속 기판과 제2 FPCB 사이를 결합하기 위한 제2 접착 소재 층을 포함하고, 상기 금속 기판은, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제1 안테나들이 각각 위치하고, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제2 안테나들이 각각 위치하도록 배치될 수 있다.
상기 제1 접착 소재 층은 상기 금속 기반의 복수의 홀들의 개수와 동일한 개수의 복수의 제1 홀들을 포함하고, 상기 제2 접착 소재 층은 상기 금속 기반의 복수의 홀들의 개수와 동일한 개수의 복수의 제2 홀들을 포함할 수 있다.
상기 제1 접착 소재 층은, 상기 제1 접착 소재 층을 기준으로, 상기 제1 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제1 안테나들이 각각 위치하도록 배치되고, 상기 제2 접착 소재 층은, 상기 제2 접착 소재 층을 기준으로, 상기 제2 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제2 안테나들이 각각 위치하도록 배치될 수 있다.
상기 제1 FPCB 및 상기 제2 FPCB는 공기 배출을 위한 하나 이상의 에어-벤트(air-vent) 홀들을 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 에어-벤트 홀들은, 상기 제2 FPCB의 일 면 중에서, 상기 복수의 제2 안테나들이 배치되는 영역 및 상기 제2 접착 소재 층과 결합되는 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다.
상기 복수의 제2 안테나들이 배치되는 상기 제2 FPCB의 제1 면은, 상기 복수의 제1 안테나들이 배치되는 상기 제1 FPCB의 제1 면과 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 제1 접착 소재 층의 두께는, 상기 복수의 제1 안테나들 각각의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 안테나 어셈블리는 상기 복수의 제1 안테나들 및 상기 복수의 제2 안테나들 각각을 위한 커버(cover layer) 층을 생략할(omit) 수 있다.
상기 안테나 어셈블리는, 상기 PCB와 결합되기 위한 제3 접착 소재 층을 더 포함하고, 상기 제3 접착 소재 층은, 상기 제1 복수의 안테나들이 배치되는 상기 제1 FPCB의 제1 면과 반대되는, 상기 제1 FPCB의 제2 면에 결합될 수 있다.
상기 제3 접착 소재 층은, 제1 온도 범위에서는 접착력을 유지하고, 상기 제1 온도 범위와 중첩되지 않는 제2 온도 범위에서는 접착력을 상실하도록 구성되는 소재로 형성될 수 있다.
도 14는 본 개시의 일 실시 예에 따른 접착제-기반(adhesive-based) 안테나 어셈블리(assembly)를 포함하는 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다.
도 14를 참고하면, 전자 장치(1410)는, 도 1의 기지국(110) 혹은 단말(120) 중 하나일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(1410)는 mmWave 통신(예: 3GPP의 Frequency Range 2)을 지원하는 기지국 장비일 수 있다. 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4, 도 5a, 도 5b, 및 도 6 내지 도 13를 통해 언급된 안테나 구조 자체뿐만 아니라, 이를 포함하는 전자 장치 또한 본 개시의 실시 예들에 포함된다. 전자 장치(1410)는 에어 기반 급전 구조를 갖는 RF 장비를 포함할 수 있다.
도 14를 참고하면, 전자 장치(1410)의 예시적인 기능적 구성이 도시된다. 전자 장치(1410)은 안테나부(1411), 전원 인터페이스부(1412), RF(radio frequency) 처리부(1413), 제어부(1414)를 포함할 수 있다.
안테나부(1411)는 다수의 안테나들을 포함할 수 있다. 안테나는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 안테나는 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나는 상향 변환된 신호를 무선 채널 상에서 방사하거나 다른 장치가 방사한 신호를 획득할 수 있다. 각 안테나는 안테나 엘리멘트 또는 안테나 소자로 지칭될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 안테나부(1411)는 복수의 안테나 엘리멘트들이 열(array)을 이루는 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 안테나부(1411)는 RF 신호선들을 통해 전원 인터페이스부(1412)와 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나부(1411)는 다수의 안테나 엘리멘트들을 포함하는 PCB에 실장될 수 있다. 안테나부(1411)는 FPCB 상에 실장될 수 있다. 안테나부(1411)는 수신된 신호를 전원 인터페이스부(1412)에 제공하거나 전원 인터페이스부(1412)로부터 제공된 신호를 공기중으로 방사할 수 있다.
전원 인터페이스부(1412)는 모듈 및 부품들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1412)는 하나 이상의 IF들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1412)는, 하나 이상의 LO들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1412)는 하나 이상의 LDO 들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1412)는 하나 이상의 DC/DC 컨버터들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1412)는 하나 이상의 DFE들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1412)는 하나 이상의 FPGA들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1412)는 하나 이상의 커넥터들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1412)는 파워 서플라이를 포함할 수 있다.
전원 인터페이스부(1412)는 하나 이상의 안테나 모듈들을 위한 실장하기 위한 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 인터페이스부(1412)는 MIMO 통신을 지원하기 위해, 복수의 안테나 모듈들을 포함할 수 있다. 안테나부(1411)에 따른 안테나 모듈이 해당 영역에 실장될 수 있다. 전원 인터페이스부(1412)는 필터를 포함할 수 있다. 필터는 원하는 주파수의 신호를 전달하기 위해, 필터링을 수행할 수 있다. 전원 인터페이스부(1412)는 필터를 포함할 수 있다. 필터는 공진(resonance)를 형성함으로써 주파수를 선택적으로 식별하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 전원 인터페이스부(1412)는 대역 통과 필터(band pass filter), 저역 통과 필터(low pass filter), 고역 통과 필터(high pass filter), 또는 대역 제거 필터(band reject filter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 전원 인터페이스부(1412)는 송신을 위한 주파수 대역 또는 수신을 위한 주파수 대역의 신호를 얻기 위한 RF 회로들을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 전원 인터페이스부(1412)는 안테나부(1411)와 RF 처리부(1413)를 전기적으로 연결할 수 있다.
RF 처리부(1413)는 복수의 RF 처리 체인들을 포함할 수 있다. RF 체인은 복수의 RF 소자들을 포함할 수 있다. RF 소자들은 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. RF 처리 체인은 RFIC를 의미할 수 있다. 예를 들어, RF 처리부(1413)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(1413)는 아날로그RF 수신신호를 디지털 수신신호로 변환하는 ADC(analog-to-digital converter)와 디지털 수신신호를 기저대역의 디지털 수신신호로 변환하는 하향 컨버터(down converter)를 포함할 수 있다. ADC와 하향 컨버터는 수신경로의 일부를 형성한다. 수신 경로는 저전력 증폭기(low-noise amplifier, LNA) 또는 커플러(coupler)(또는 분배기(divider))를 더 포함할 수 있다. RF 처리부의 RF 부품들은 PCB에 구현될 수 있다. 기지국(1410)은 안테나 부(1414)-전원 인터페이스부(1412)-RF 처리부(1413) 순으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 안테나들, 전원 인터페이스부의 RF 부품들, 및 RFIC들은 별도의 PCB 상에서 구현될 수 있고, PCB와 PCB 사이에 필터들이 반복적으로 체결되어 복수의 층들(layers)을 형성할 수 있다.
제어부(1414)는 전자 장치(1410)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 제어부 (1414)은 통신을 수행하기 위한 다양한 모듈들을 포함할 수 있다. 제어부(1414)는 모뎀(modem)과 같은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 제어부(1414)는 디지털 신호 처리(digital signal processing)을 위한 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1414)는 모뎀을 포함할 수 있다. 데이터 송신 시, 제어부(1414)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 예를 들어, 데이터 수신 시, 제어부(1414)은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 제어부(1414)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다.
도 14를 참고하면, 본 개시의 안테나 구조가 활용될 수 있는 장비로서, 전자 장치 (1410)의 기능적 구성을 서술하였다. 그러나, 도 14에 도시된 예는 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4, 도 5a, 도 5b, 및 도 6 내지 도 14를 통해 서술된 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 RF 필터 구조의 활용을 위한 예시적인 구성일 뿐, 본 개시의 실시 예들이 도 14에 도시된 장비의 구성 요소들에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 안테나 구조를 포함하는 안테나 모듈, 다른 구성의 통신 장비, 안테나 구조물 자체 또한 본 개시의 실시 예로써 이해될 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 다양한 실시예들을 실시예를 참조하여 도시되고 설명되었으나, 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 정의된 본 개시의 정신(spirit) 및 범위에서 벗어나지 않고 형태 및 세부사항의 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 안테나 어셈블리(assembly)에 있어서,
    복수의 제1 안테나들(antennas)을 위한 제1 FPCB(flexible printed circuit board);
    복수의 제2 안테나들을 위한 제2 FPCB(flexible printed circuit board);
    복수의 홀들을 포함하는 금속 기판(metal plate);
    상기 금속 기판과 제1 FPCB 사이를 결합하기 위한 제1 접착 소재(adhesive material) 층(layer);
    상기 금속 기판과 제2 FPCB 사이를 결합하기 위한 제2 접착 소재 층을 포함하고,
    상기 금속 기판은, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제1 안테나들이 각각 위치하고, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제2 안테나들이 각각 위치하도록 배치되는 안테나 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 접착 소재 층은 상기 금속 기반의 복수의 홀들의 개수와 동일한 개수의 복수의 제1 홀들을 포함하고,
    상기 제2 접착 소재 층은 상기 금속 기반의 복수의 홀들의 개수와 동일한 개수의 복수의 제2 홀들을 포함하는 안테나 어셈블리.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 접착 소재 층은, 상기 제1 접착 소재 층을 기준으로, 상기 제1 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제1 안테나들이 각각 위치하도록 배치되고,
    상기 제2 접착 소재 층은, 상기 제2 접착 소재 층을 기준으로, 상기 제2 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제2 안테나들이 각각 위치하도록 배치되는 안테나 어셈블리.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 FPCB 및 상기 제2 FPCB는 공기 배출을 위한 하나 이상의 에어-벤트(air-vent) 홀들을 포함하는 안테나 어셈블리.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 하나 이상의 에어-벤트 홀들은, 상기 제2 FPCB의 일 면 중에서, 상기 복수의 제2 안테나들이 배치되는 영역 및 상기 제2 접착 소재 층과 결합되는 영역을 제외한 영역에 형성되는 안테나 어셈블리.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 제2 안테나들이 배치되는 상기 제2 FPCB의 제1 면은, 상기 복수의 제1 안테나들이 배치되는 상기 제1 FPCB의 제1 면과 마주보도록 배치되는 안테나 어셈블리.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 접착 소재 층의 두께는, 상기 복수의 제1 안테나들 각각의 두께보다 얇은 안테나 어셈블리.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 안테나 어셈블리는 상기 복수의 제1 안테나들 및 상기 복수의 제2 안테나들 각각을 위한 커버(cover layer) 층을 포함하지 않는 안테나 어셈블리.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 안테나 어셈블리는, RU(radio unit) 모듈의 PCB(printed circuit board)와 결합되기 위한 제3 접착 소재 층을 더 포함하고,
    상기 제3 접착 소재 층은, 상기 제1 복수의 안테나들이 배치되는 상기 제1 FPCB의 제1 면과 반대되는, 상기 제1 FPCB의 제2 면에 결합되는 안테나 어셈블리.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제3 접착 소재 층은, 제1 온도 범위에서는 접착력을 유지하고, 상기 제1 온도 범위와 중첩되지 않는 제2 온도 범위에서는 접착력을 상실하도록 구성되는 소재로 형성된 안테나 어셈블리.
  11. RU(radio unit) 모듈에 있어서,
    PCB(printed circuit board);
    복수의 안테나 어셈블리들을 포함하고,
    상기 복수의 안테나 어셈블리들 중에서 안테나 어셈블리는:
    복수의 제1 안테나들(antennas)을 위한 제1 FPCB(flexible printed circuit board);
    복수의 제2 안테나들을 위한 제2 FPCB(flexible printed circuit board);
    복수의 홀들을 포함하는 금속 기판(metal plate);
    상기 금속 기판과 제1 FPCB 사이를 결합하기 위한 제1 접착 소재(adhesive material) 층(layer);
    상기 금속 기판과 제2 FPCB 사이를 결합하기 위한 제2 접착 소재 층을 포함하고,
    상기 금속 기판은, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제1 안테나들이 각각 위치하고, 상기 복수의 홀들 내에 상기 복수의 제2 안테나들이 각각 위치하도록 배치되는 RU 모듈.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 RU 모듈은,
    다중 어레이 안테나(array antenna)들을 포함하는 RU 모듈.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 다중 어레이 안테나들은 상기 RU 모듈의 한 측(side)에 배치되는 RU 모듈.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 다중 어레이 안테나들 중에서 적어도 하나는 복수의 서브 어레이들을 포함하는 RU 모듈.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 FPCB는 제1 방사체를 포함하고,
    상기 제2 FPCB는 제2 방사체를 포함하는 RU 모듈.
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