WO2024043612A1 - 안테나 장치 - Google Patents

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WO2024043612A1
WO2024043612A1 PCT/KR2023/012185 KR2023012185W WO2024043612A1 WO 2024043612 A1 WO2024043612 A1 WO 2024043612A1 KR 2023012185 W KR2023012185 W KR 2023012185W WO 2024043612 A1 WO2024043612 A1 WO 2024043612A1
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WO
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antenna elements
base substrate
radome
antenna
power supply
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PCT/KR2023/012185
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English (en)
French (fr)
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문영찬
소성환
최오석
서용원
김명화
박장순
양형석
강성만
Original Assignee
주식회사 케이엠더블유
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems

Definitions

  • This disclosure relates to an antenna device. More specifically, it relates to an antenna device including a decoupling structure.
  • Massive MIMO Multiple Input Multiple Output
  • the MIMO system is a technology that dramatically increases data transmission capacity by using multiple antennas.
  • the transmitter transmits different data through each transmission antenna, and the receiver distinguishes the transmitted data through appropriate signal processing. It is a spatial multiplexing technique. Therefore, as the number of transmitting and receiving antennas increases simultaneously, the channel capacity increases, allowing more data to be transmitted.
  • an antenna device configured to enable decoupling between antenna elements while securing channel capacity, and it is also important to configure the antenna device so that the overall size of the antenna device does not increase.
  • the present disclosure aims to solve these problems and to provide an antenna device that can solve the coupling problem between antenna elements without increasing the overall size of the antenna device.
  • At least one base substrate a plurality of antenna elements disposed on the at least one base substrate in a height direction perpendicular to the at least one base substrate and supported by the at least one base substrate; and a radome disposed to be spaced apart from the plurality of antenna elements in the height direction and configured to surround the at least one base substrate and the plurality of antenna elements, wherein the radome comprises the plurality of antenna elements. and a pattern portion disposed on one surface facing the antenna element and configured to decouple electromagnetic waves radiated from the plurality of antenna elements.
  • FIG. 1 is a combined perspective view of an antenna device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of an antenna device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3A is a diagram showing a pattern portion of an antenna device according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the antenna device according to the first embodiment of the present disclosure taken along the A-A' direction of FIG. 1.
  • FIG. 4A is a diagram showing a pattern portion of an antenna device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the antenna device according to the second embodiment of the present disclosure taken along the A-A' direction of FIG. 1.
  • Figures 5a and 5b are diagrams showing the degree of isolation between some antenna elements and ports in the case where there is no radome according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figures 6a to 6c are diagrams showing the degree of isolation between some antenna elements and ports in the case of a radome according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 7 is a diagram showing a comparison of the degree of isolation between some specific ports depending on the presence or absence of a radome according to an embodiment of the present disclosure.
  • symbols such as first, second, i), ii), a), and b) may be used. These codes are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the code. In the specification, when a part is said to 'include' or 'have' a certain element, this means that it does not exclude other elements, but may further include other elements, unless explicitly stated to the contrary. .
  • FIG. 1 is a combined perspective view of an antenna device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of an antenna device according to an embodiment of the present disclosure.
  • an antenna device 10 or 20 includes at least one base substrate 100 and a plurality of antenna elements. 120) and all or part of the radome (140).
  • the base substrate 100 is configured so that a plurality of antenna elements 120, which will be described later, can be grounded.
  • the base substrate 100 may be a plate-shaped member made of plastic or metal, but is not necessarily limited thereto.
  • the base substrate 100 is composed of a total of 16 base substrates 100 in an (8*2) arrangement, but the arrangement and number of base substrates 100 are not necessarily limited to this.
  • the plurality of antenna elements 120 are supported by the base substrate 100 and are configured to radiate electromagnetic waves. Additionally, the plurality of antenna elements 120 may be disposed on the base substrate 100 in a height direction perpendicular to the base substrate 100. Here, the height direction may mean the Z-axis direction in FIG. 1.
  • the plurality of antenna elements 120 are arranged on at least one base substrate 100 in a certain arrangement.
  • a plurality of antenna elements 120 may be composed of a total of 96 antenna elements 120 in an (8*12) array.
  • the number of base substrates 100 is 16, and 6 antenna elements 120 can be disposed on one base substrate 100.
  • the arrangement and number are not necessarily limited to those shown in FIG. 2 .
  • each of the plurality of antenna elements 120 may include a first feeding substrate (122), a second feeding substrate (124), and a radiation plate (126).
  • the first power supply board 122 is disposed on the base board 100 and may be a printed circuit board including a feeding line (not shown).
  • the second power supply board 124 is disposed on the base board 100 to intersect the first power supply board 122 and may be a printed circuit board including a power supply line.
  • the first power supply board 122 and the second power supply board 124 may intersect each other at 90°, but are not necessarily limited thereto.
  • the radiation plate 126 is a component supported by one end of the first power supply board 122 and the second power supply board 124 in the height direction, and may be a point from which electromagnetic waves are radiated.
  • At least a portion of one end of the first power supply board 122 and the second power supply board 124 in the height direction may be configured to protrude from the radiation plate 126 in the height direction.
  • at least a portion of one end of the first power supply board 122 and the second power supply board 124 in a direction opposite to the height direction may be configured to protrude from the base substrate 100 in a direction opposite to the height direction.
  • each of the first power supply board 122 and the second power supply board 124 may be fitted with the base board 100 and the radiation plate 126.
  • the upper part of the first power supply board 122 and the second power supply board 124 is supported by the radiation plate 126, and the lower part is supported by the base board 100 to form the first power supply board 122 and the second power supply board 124.
  • the position of the second power supply board 124 may be fixed.
  • the radome 140 is arranged to be spaced apart from the plurality of antenna elements 120 in the height direction and is configured to surround at least one base substrate 100 and the plurality of antenna elements 120.
  • the radome 140 not only protects the at least one base substrate 100 and the plurality of antenna elements 120 from external factors, but in the present disclosure, it can protect the at least one base substrate 100 and the plurality of antenna elements 120 from external factors. It can prevent potential problems.
  • the coupling between the plurality of antenna elements 120 includes direct coupling in which the plurality of antenna elements 120 are directly coupled to each other, and at least a portion of the electromagnetic wave radiated from one antenna element is transmitted to the radome. There may be indirect coupling, which is coupled to another antenna element by being reflected at (140).
  • the radome 140 may include a pattern portion (300 in FIG. 3A, 400 in FIG. 4A) configured to decouple electromagnetic waves radiated from the plurality of antenna elements 120. You can. That is, the radome 140 can minimize indirect coupling between the plurality of antenna elements 120 by providing the pattern portions 300 and 400.
  • the antenna devices 10 and 20 include a shielding wall disposed between the plurality of antenna elements 120 to prevent direct coupling between the plurality of antenna elements 120. (not shown) may further be included.
  • FIG. 3A is a diagram showing a pattern portion of an antenna device according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the antenna device according to the first embodiment of the present disclosure taken along the A-A' direction of FIG. 1.
  • FIG. 4A is a diagram showing a pattern portion of an antenna device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the antenna device according to the second embodiment of the present disclosure taken along the A-A' direction of FIG. 1.
  • the pattern unit 300 of the antenna device 10 according to the first embodiment of the present disclosure is configured such that a rhombus-shaped pattern is repeatedly arranged.
  • the pattern portion 400 of the antenna device 20 according to the second embodiment of the present disclosure is configured to have a hexagon-shaped pattern repeatedly arranged.
  • the pattern portions 300 and 400 can prevent indirect coupling problems between the plurality of antenna elements 120 by decoupling electromagnetic waves radiated from the radiation plate 126.
  • 3A, 3B, 4A, and 4B show patterns of diamond and hexagon shapes, but the pattern portions 300 and 400 of the antenna devices 10 and 20 according to an embodiment of the present disclosure are not necessarily limited to these pattern shapes. It doesn't work.
  • the pattern portions 300 and 400 of the antenna devices 10 and 20 are disposed on one surface facing the plurality of antenna elements 120 of the radome 140.
  • the pattern parts 300 and 400 may be placed on the inner surface of the radome 140, and in this case, a separate cover is not needed to protect the pattern parts 300 and 400 from external factors, and the antenna device It is possible to obtain a decoupling effect between the plurality of antenna elements 120 without increasing the size.
  • the radome 140 of the antenna devices 10 and 20 includes at least one rib formed on one surface facing the plurality of antenna elements 120. It may include rib (not shown). In this case, the pattern portions 300 and 400 may be formed on the ribs.
  • the pattern portions 300 and 400 do not necessarily have to be formed on the ribs of the radome 140.
  • the pattern portions 300 and 400 may be formed by themselves on the plurality of antenna elements 120 and the radome 140. It may be configured to be attached to a facing surface.
  • Figures 5a and 5b are diagrams showing the degree of isolation between some antenna elements and ports in the case where there is no radome according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figures 6a to 6c are diagrams showing the degree of isolation between some antenna elements and ports in the case of a radome according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 7 is a diagram showing a comparison of the degree of isolation between some specific ports depending on the presence or absence of a radome according to an embodiment of the present disclosure.
  • the graph of a general antenna device not including the radome 140 according to an embodiment of the present disclosure is indicated by a solid line
  • the graph including the radome 140 according to an embodiment of the present disclosure is The graph of the antenna devices 10 and 20 is indicated by a dotted line.
  • the graph indicated by the dotted line shows a significantly lower degree of coupling compared to the graph indicated by the solid line. Therefore, it can be confirmed that including the radome 140 according to an embodiment of the present disclosure is quite effective in decoupling between the plurality of antenna elements 120.

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Abstract

안테나 장치를 개시한다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 적어도 하나의 베이스 기판(base substrate); 적어도 하나의 베이스 기판과 수직한 높이방향(height direction)으로 적어도 하나의 베이스 기판상에 배치되어 적어도 하나의 베이스 기판에 의해 지지되는 복수의 안테나 소자(plurality of antenna element); 및 복수의 안테나 소자와 높이방향으로 이격되어 배치되고, 적어도 하나의 베이스 기판 및 복수의 안테나 소자를 둘러싸도록 구성되는 레이돔(radome)을 포함하되, 레이돔은, 복수의 안테나 소자와 대면하는 일면상에 배치되고 복수의 안테나 소자로부터 방사되는 전자기파를 디커플링(decoupling)시킬 수 있도록 구성되는 패턴부(pattern portion)를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치(antenna device)를 제공한다. [대표도] 도 2

Description

안테나 장치
본 개시는 안테나 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 디커플링(decoupling) 구조를 포함하는 안테나 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
무선 통신 시스템은 더욱 더 높은 데이터 전송률을 요구하고 있다. 이에 통신의 신뢰성을 확보함과 동시 채널용량을 증가시킬 수 있는 Massive MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술이 개발되고 있다. MIMO 시스템은 다수의 안테나(antenna)를 사용하여 데이터 전송용량을 획기적으로 늘리는 기술로서, 송신기에서는 각각의 송신 안테나를 통해 서로 다른 데이터를 전송하고, 수신기에서는 적절한 신호처리를 통해 송신 데이터들을 구분해 내는 공간 다중화(Spatial multiplexing) 기법이다. 따라서 송수신 안테나의 개수를 동시에 증가시킴에 따라 채널 용량이 증가하여 보다 많은 데이터를 전송할 수 있게 한다.
그러나, 공간적인 제약이 있는 상황 속에서 여러 개의 안테나를 배치시키는 것은 안테나 간의 커플링(coupling)을 야기시키게 된다. 여러 개의 안테나 간의 커플링이 증대되면 신호 누설(leakage) 이 발생할 수 있으며, 이로 인해 안테나 장치의 효율이 저하될 수 있다.
따라서, 채널용량을 확보하면서도 안테나 소자 간 디커플링(decoupling)이 가능하도록 구성되는 안테나 장치의 필요성이 있고, 이때 안테나 장치의 전체 크기가 증가되지 않도록 구성되는 것 역시 중요하다.
이에, 본 개시는 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 안테나 장치의 전체적인 크기를 증가시키기 않으면서 안테나 소자 간의 커플링 문제를 해결할 수 있는 안테나 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시예에 의하면, 적어도 하나의 베이스 기판(base substrate); 상기 적어도 하나의 베이스 기판과 수직한 높이방향(height direction)으로 상기 적어도 하나의 베이스 기판상에 배치되어 상기 적어도 하나의 베이스 기판에 의해 지지되는 복수의 안테나 소자(plurality of antenna element); 및 상기 복수의 안테나 소자와 상기 높이방향으로 이격되어 배치되고, 상기 적어도 하나의 베이스 기판 및 상기 복수의 안테나 소자를 둘러싸도록 구성되는 레이돔(radome)을 포함하되, 상기 레이돔은, 상기 복수의 안테나 소자와 대면하는 일면상에 배치되고 상기 복수의 안테나 소자로부터 방사되는 전자기파를 디커플링(decoupling)시킬 수 있도록 구성되는 패턴부(pattern portion)를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치(antenna device)를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 안테나 장치의 전체적인 크기를 증가시키기 않으면서 안테나 소자 간의 커플링 문제를 해결할 수 있는 안테나 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 결합사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 분해사시도이다.
도 3a는 본 개시의 제1 실시예에 따른 안테나 장치의 패턴부를 나타낸 도면이다.
도 3b는 본 개시의 제1 실시예에 따른 안테나 장치를 도 1의 A-A'방향으로 자른 단면도이다.
도 4a는 본 개시의 제2 실시예에 따른 안테나 장치의 패턴부를 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 개시의 제2 실시예에 따른 안테나 장치를 도 1의 A-A'방향으로 자른 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 레이돔이 없는 경우의 일부 안테나 소자 및 포트 간 격리도를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 개시의 일 실시예에 따른 레이돔이 있는 경우의 일부 안테나 소자 및 포트 간 격리도를 나타낸 도면이다.
도 7은 일부 특정 포트 사이에서 본 개시의 일 실시예에 따른 레이돔 유무에 따른 격리도를 한번에 비교하여 나타낸 도면이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 이용해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 결합사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치(antenna device, 10, 20)는 적어도 하나의 베이스 기판(base substrate, 100), 복수의 안테나 소자(plurality of antenna element, 120) 및 레이돔(radome, 140)의 전부 또는 일부를 포함한다.
베이스 기판(100)은 후술할 복수의 안테나 소자(120)가 접지될 수 있도록 구성된다. 베이스 기판(100)은 플라스틱 또는 금속으로 이루어진 판형 부재일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 도면에서는 베이스 기판(100)이 (8*2) 배열로 총 16개로 구성되어 있으나, 반드시 베이스 기판(100)의 배열 및 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 안테나 소자(120)는 베이스 기판(100)에 의해 지지되고 전자기파를 방사할 수 있도록 구성된다. 또한, 복수의 안테나 소자(120)는 베이스 기판(100)과 수직한 높이방향(height direction)으로 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 높이방향이란 도 1에서 Z축 방향을 의미할 수 있다.
복수의 안테나 소자(120)는 일정한 배열을 이루면서 적어도 하나의 베이스 기판(100)상에 배치되는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 안테나 소자(120)는 (8*12) 배열로 총 96개로 구성되어 있을 수 있다. 이 경우, 베이스 기판(100)의 개수는 16개이며 하나의 베이스 기판(100)상에는 6개의 안테나 소자(120)가 배치될 수 있다. 다만, 복수의 안테나 소자(120)가 일정한 배열을 이루고 있는 한, 반드시 도 2와 같은 배열 및 개수에 한정되는 것은 아니다.
또한, 복수의 안테나 소자(120) 각각은 제1 급전기판(first feeding substrate, 122), 제2 급전기판(second feeding substrate, 124) 및 방사판(radiation plate, 126)를 포함할 수 있다.
제1 급전기판(122)은 베이스 기판(100)상에 배치되고, 급전라인(feeding line, 미도시)을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다.
제2 급전기판(124)은 제1 급전기판(122)과 서로 교차하도록 베이스 기판(100)상에 배치되고, 급전라인을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다. 여기서, 제1 급전기판(122) 및 제2 급전기판(124)은 서로 90°를 이루도록 교차할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
방사판(126)은 제1 급전기판(122) 및 제2 급전기판(124)의 높이방향 일단부에 의해 지지되는 구성으로서, 전자기파가 방사되는 지점일 수 있다.
여기서, 제1 급전기판(122) 및 제2 급전기판(124)의 높이방향 일단부의 적어도 일부는 방사판(126)으로부터 높이방향으로 돌출되도록 구성될 수 있다. 또한, 제1 급전기판(122) 및 제2 급전기판(124)의 높이방향과 반대되는 방향 일단부의 적어도 일부는 베이스 기판(100)으로부터 높이방향 반대방향으로 돌출되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 급전기판(122) 및 제2 급전기판(124) 각각은 베이스 기판(100) 및 방사판(126)과 끼움결합될 수 있다.
이 경우, 제1 급전기판(122) 및 제2 급전기판(124)의 상부는 방사판(126)에 의해 지지되고, 하부는 베이스 기판(100)의 의해 지지되어 제1 급전기판(122) 및 제2 급전기판(124)의 위치가 고정될 수 있다.
레이돔(140)은 복수의 안테나 소자(120)와 높이방향으로 이격되어 배치되고, 적어도 하나의 베이스 기판(100) 및 복수의 안테나 소자(120)를 둘러싸도록 구성된다. 여기서, 복수의 안테나 소자(120)와 레이돔(140) 간의 간격은 모든 복수의 안테나 소자(120)에 대해 일정한 것이 바람직하다.
레이돔(140)은 적어도 하나의 베이스 기판(100) 및 복수의 안테나 소자(120)를 외부요인으로부터 보호해줄 수 있을뿐만 아니라, 본 개시에서는 복수의 안테나 소자(120) 간의 커플링(coupling)으로 발생할 수 있는 문제를 방지해줄 수 있다.
한편, 복수의 안테나 소자(120) 간의 커플링은, 복수의 안테나 소자(120) 간에 서로 직접적으로 커플링되는 직접 커플링(direct coupling) 및 어느 하나의 안테나 소자로부터 방사되는 전자기파의 적어도 일부가 레이돔(140)에 반사됨으로써 다른 안테나 소자와 커플링되는 간접 커플링(indirect coupling) 등이 있을 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 레이돔(140)은 복수의 안테나 소자(120)로부터 방사되는 전자기파를 디커플링시킬 수 있도록 구성되는 패턴부(pattern portion, 도 3a의 300, 도 4a의 400)를 포함할 수 있다. 즉, 레이돔(140)은 패턴부(300. 400)를 구비함으로써 복수의 안테나 소자(120) 간의 간접 커플링을 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치(10, 20)는 복수의 안테나 소자(120) 간의 직접 커플링을 방지하기 위해서 복수의 안테나 소자(120) 사이에 배치되는 차폐벽(shielding wall, 미도시)을 더 포함할 수 있다.
도 3a는 본 개시의 제1 실시예에 따른 안테나 장치의 패턴부를 나타낸 도면이다.
도 3b는 본 개시의 제1 실시예에 따른 안테나 장치를 도 1의 A-A'방향으로 자른 단면도이다.
도 4a는 본 개시의 제2 실시예에 따른 안테나 장치의 패턴부를 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 개시의 제2 실시예에 따른 안테나 장치를 도 1의 A-A'방향으로 자른 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 본 개시의 제1 실시예에 따른 안테나 장치(10)의 패턴부(300)는 마름모(rhombus) 형상의 패턴이 반복적으로 배치되도록 구성되어 있다.
또한, 도 4a를 참조하면, 본 개시의 제2 실시예에 따른 안테나 장치(20)의 패턴부(400)는 육각형(hexagon) 형상의 패턴이 반복적으로 배치되도록 구성되어 있다.
한편, 도 3b 및 도 4b를 참조하면, 방사판(126)으로부터 방사되는 전자기파 중 일부는 레이돔(140)을 통과하나, 일부는 레이돔(140)의 내부면에서 반사되어 다른 안테나 소자와 커플링 현상을 일으킬 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 패턴부(300, 400)는 방사판(126)으로부터 방사되는 전자기파를 디커플링시킴으로써 복수의 안테나 소자(120) 간의 간접 커플링 문제를 방지해줄 수 있다. 이를 위해, 패턴부(300, 400)에 의한 디커플링 후의 전자기파는 디커플링 전과 비교하였을 때 위상(phase)이 반대가 되는 것이 바람직하다.
따라서, 복수의 안테나 소자(120) 간의 커플링이 증대됨으로써 발생할 수 있는 여러 문제, 예컨대 신호 누설(leakage) 및 MIMO 시스템의 채널용량 저하 등을 방지할 수 있다.
도 3a, 3b, 4a 및 4b는 마름모 및 육각형 형상의 패턴을 도시하고 있으나, 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치(10, 20)의 패턴부(300, 400)가 반드시 이러한 패턴 형상에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치(10, 20)의 패턴부(300, 400)는 레이돔(140)의 복수의 안테나 소자(120)와 대면하는 일면상에 배치된다. 예컨대, 패턴부(300, 400)는 레이돔(140)의 내부면에 배치될 수 있고, 이 경우 패턴부(300, 400)를 외부 요인으로부터 보호하기 위한 별도의 덮개가 따로 필요하지 않으며, 안테나 장치의 크기 증대 없이 복수의 안테나 소자(120) 간의 디커플링(decoupling) 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 본 개시의 일 실시예에 따른 안테나 장치(10, 20)의 레이돔(140)은 복수의 안테나 소자(120)와 대면하는 일면상에 형성되는 적어도 하나의 리브(rib, 미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우, 패턴부(300, 400)는 리브상에 형성될 수 있다.
다만, 패턴부(300, 400)가 반드시 레이돔(140)의 리브상에 형성되어야 하는 것은 아니며, 예컨대 패턴부(300, 400)는 그 자체로서 레이돔(140)의 복수의 안테나 소자(120)와 대면하는 일면상에 부착되도록 구성될 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 레이돔이 없는 경우의 일부 안테나 소자 및 포트 간 격리도를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 개시의 일 실시예에 따른 레이돔이 있는 경우의 일부 안테나 소자 및 포트 간 격리도를 나타낸 도면이다.
도 7은 일부 특정 포트 사이에서 본 개시의 일 실시예에 따른 레이돔 유무에 따른 격리도를 한번에 비교하여 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b와 도 6a 내지 도 6c에서는, 예시적으로 포트 1과 포트 3 사이의 간섭, 포트 2와 포트 3 사이의 간섭, 포트 5와 포트 3 사이의 간섭 및 포트 6과 포트 3 사이의 간섭을 나타내어 비교한 것이다. 다만, 반드시 5a 및 도 5b와 도 6a 내지 도 6c에 개시되어 있는 포트 사이의 간섭에 대해서만 아래의 효과가 한정되는 것은 아니다.
도 5b 및 도 6c를 참조하면, 전체적으로 도 6c의 그래프 값이 도 5b의 그래프 값에 비해 아래로 내려간 것을 확인할 수 있고, 각각의 포트 사이에 대한 음의 절대값도 더 커진 것을 확인할 수 있으며, 이는 본 개시의 일 실시예에 따른 레이돔(140)을 포함하는 경우 격리도(isolation)가 향상되었음을 의미한다.
한편, 도 7을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 레이돔(140)을 포함하지 않는 일반적인 안테나 장치의 그래프는 실선으로 표시하였으며, 본 개시의 일 실시예에 따른 레이돔(140)을 포함하는 안테나 장치(10, 20)의 그래프는 점선으로 표시하였다.
점선으로 표시된 그래프가 실선으로 표시된 그래프에 비해 상당히 낮아진 커플링 정도를 나타낸 것을 알 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 레이돔(140)을 포함하는 것은 복수의 안테나 소자(120) 간의 디커플링에 상당히 효과적이라는 것을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명] 10, 20: 안테나 장치, 100: 베이스 기판, 120: 복수의 안테나 소자, 122: 제1 급전기판, 124: 제2 급전기판, 126: 방사판, 140: 레이돔, 300, 400: 패턴부
[CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION]
본 특허출원은, 본 명세서에 그 전체가 참고로서 포함되는, 2022년 08월 24일자로 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2022-0106256호 및 2023년 08월 10일자로 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2023-0105031호에 대해 우선권을 주장한다.

Claims (5)

  1. 적어도 하나의 베이스 기판(base substrate);
    상기 적어도 하나의 베이스 기판과 수직한 높이방향(height direction)으로 상기 적어도 하나의 베이스 기판상에 배치되어 상기 적어도 하나의 베이스 기판에 의해 지지되는 복수의 안테나 소자(plurality of antenna element); 및
    상기 복수의 안테나 소자와 상기 높이방향으로 이격되어 배치되고, 상기 적어도 하나의 베이스 기판 및 상기 복수의 안테나 소자를 둘러싸도록 구성되는 레이돔(radome)
    을 포함하되,
    상기 레이돔은, 상기 복수의 안테나 소자와 대면하는 일면상에 배치되고 상기 복수의 안테나 소자로부터 방사되는 전자기파를 디커플링(decoupling)시킬 수 있도록 구성되는 패턴부(pattern portion)를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치(antenna device).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레이돔은, 상기 복수의 안테나 소자와 대면하는 일면상에 형성되는 적어도 하나의 리브(rib)를 포함하고,
    상기 패턴부는 상기 리브상에 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴부는, 상기 레이돔의 상기 복수의 안테나 소자와 대면하는 일면상에 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 소자 각각은,
    상기 베이스 기판상에 배치되는 제1 급전기판(first feeding substrate);
    상기 제1 급전기판과 서로 교차되도록 상기 베이스 기판 상에 배치되는 제2 급전기판(second feeding substrate); 및
    상기 제1 급전기판 및 상기 제2 급전기판의 상기 높이방향 일단부에 의해 지지되는 방사판(radiation plate)
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 급전기판 및 상기 제2 급전기판의 상기 높이방향 일단부의 적어도 일부는 상기 방사판으로부터 상기 높이방향으로 돌출되고,
    상기 제1 급전기판 및 상기 제2 급전기판의 상기 높이방향과 반대되는 방향 일단부의 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 베이스 기판으로부터 상기 높이방향과 반대되는 방향으로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
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