KR20170030196A

KR20170030196A - 안테나 장치 및 그를 포함하는 전자 장치

Info

Publication number: KR20170030196A
Application number: KR1020150127429A
Authority: KR
Inventors: 고승태; 김윤건; 백광현; 홍원빈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2017-03-17
Also published as: US10461401B2; US20170069958A1; KR102414328B1

Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치 및 그를 포함하는 전자 장치는,
다수의 층(layer)들로 이루어진 회로 기판 상에 형성되는 방사 도체로서, 상기 회로 기판을 이루는 다수의 층들 중 적어도 하나의 층에 형성된 도전체 패턴 또는 도전체 패턴들의 조합으로 이루어지는 방사 도체; 상기 회로 기판에 배치되며 상기 방사 도체에 대한 기준 전위를 제공하는 접지 도체; 상기 회로 기판에 배치되며 상기 방사 도체로 급전을 제공하는 급전 라인; 및 상기 회로 기판에 배치된 더미 도체를 포함할 수 있으며,
상기 더미 도체는 상기 방사 도체, 접지 도체 및 급전 라인 중 적어도 하나에 접하게 또는 인접하게 장착될 수 있다. 상기와 같은 안테나 장치 및 그를 포함하는 전자 장치는 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

Description

안테나 장치 및 그를 포함하는 전자 장치 {ANTENNA DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THE SAME}

본 발명의 다양한 실시예는 안테나 장치에 관한 것으로서, 예를 들면, 소형화되면서도 안정된 방사 성능을 확보할 수 있는 안테나 장치 및 그를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.

무선 통신 기술은 상용화된 이동통신망 접속뿐만 아니라, 최근에는 와이파이(Wi-Fi) 기술로 대표되는 근거리 무선통신(wireless local area network; w-LAN), 블루투스(Bluthooth), 근접무선통신(near field communication; NFC) 등 다양한 방식으로 구현되고 있다. 이동통신 서비스는 음성 통화 중심의 1세대 이동통신 서비스로부터 시작되어, 초고속, 대용량 서비스(예: 고화질 동영상 스트리밍 서비스)로 점차 진화하고 있으며, 와이기그(WiGig) 등을 포함하는 향후에 상용화될 차세대 이동통신 서비스는 수십 GHz 이상의 초고주파수 대역을 통해 제공될 것으로 전망된다.

근거리 무선통신이나 블루투스 등의 통신 규격이 활성화하면서, 전자 기기, 예컨대, 이동통신 단말기는 서로 다른 다양한 주파수 대역에서 동작하는 안테나 장치를 탑재하게 되었다. 예컨대, 4세대 이동통신 서비스는 700MHz, 1.8GHz, 2.1GHz 등의 주파수 대역에서, 와이파이는 규약에 따라 다소 차이는 있으나, 2.4GHz, 5GHz의 주파수 대역에서, 블루투스는 2.45GHz의 주파수 대역에서 운용되고 있다.

상용화된 무선통신망에서 안정된 품질의 서비스를 제공하기 위해서, 안테나 장치의 높은 이득(Gain)과 광범위한 방사 영역(beam coverage)을 만족해야 한다. 차세대 이동통신 서비스는 수십 GHz 이상(예를 들면, 30~300GHz 범위의 주파수 대역이며, 공진 주파수 파장의 길이가 대략 1~10mm 범위)의 초고주파수 대역을 통해 제공될 것인 바, 이전에 상용화된 이동통신 서비스에서 사용된 안테나 장치보다 더 높은 성능이 요구될 수 있다.

수십 GHz 이상의 대역(이하, '밀리미터파(mmWave) 통신')에서 사용되는 안테나 장치의 공진 주파수 파장은 1~10mm에 불과하고, 방사체의 크기는 더 작아질 수 있다. 또한, 통신회로와 방사체 사이에서 발생하는 전송 손실을 억제하기 위해, 밀리미터파 통신에 사용되는 안테나 장치는 송수신 회로부가 탑재된 무선 주파수 모듈(radio frequency module; RF module)과 방사 도체를 하나의 회로 기판 서로 인접하게 배치할 수 있다. 무선 주파수 모듈은 방사 도체를 통해 송수신되는 무선 신호와 디지털 신호를 상호 변환을 수행할 수 있다.

동일 주파수 대역에서 동작하는 안테나 장치를 구현함에 있어, 안테나 장치의 부피가 클수록 안테나 장치의 방사 효율이 높을 수 있다. 하지만, 이동통신 단말기와 같은 소형화된 전자 장치에서는 충분한 설치 공간을 확보하기 어렵기 때문에, 회로 기판에 방사 도체를 배치한 안테나 장치의 방사 효율을 확보하기 어려울 수 있다. 예컨대, 안테나 장치의 설치 공간이 협소해 짐에 따라, 안테나 장치의 방사 효율, 이득, 대역폭 등이 저하될 수 있으며, 복수의 방사 도체들을 배치할 경우 상호 간섭으로 인하여 안테나 장치의 성능 저하는 더 심해질 수 있다.

이에, 본 발명의 다양한 실시예는, 좁은 실장 공간에 설치가 용이하면서도 안정된 방사 성능을 확보할 수 있는 안테나 장치 및 그를 포함하는 전자 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다양한 실시예는, 방사 도체나 접지 도체를 회로 기판 내의 도전체 패턴 등으로 구현하면서, 회로 기판의 표면에서 방사 도체 및/또는 접지 도체에 더미 도체를 장착하여 전자기 특성을 향상시킬 수 있는 안테나 장치 및 그를 포함하는 전자 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다양한 실시예는, 더미 도체를 장착함에 있어 표면 실장 기술(surface mounting technology; SMT)을 활용할 수 있게 함으로써 제작이 용이한 안테나 장치 및 그를 포함하는 전자 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치 및 그를 포함하는 전자 장치는,

다수의 층(layer)들로 이루어진 회로 기판 상에 형성되는 방사 도체로서, 상기 회로 기판을 이루는 다수의 층들 중 적어도 하나의 층에 형성된 도전체 패턴 또는 도전체 패턴들의 조합으로 이루어지는 방사 도체;

상기 회로 기판에 배치되며 상기 방사 도체에 대한 기준 전위를 제공하는 접지 도체;

상기 회로 기판에 배치되며 상기 방사 도체로 급전을 제공하는 급전 라인; 및

상기 회로 기판에 배치된 더미 도체를 포함할 수 있으며,

상기 더미 도체는 상기 방사 도체, 접지 도체 및 급전 라인 중 적어도 하나에 접하게 또는 인접하게 장착될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 회로 기판에는 무선 주파수 모듈이 장착되어 상기 급전 라인을 통해 상기 방사 도체로 급전을 제공할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는, 주회로 기판과, 상기 주회로 기판에 장착된 집적 회로 칩(들)을 포함할 수 있으며, 상기 집적 회로 칩(들)에 상기 안테나 장치가 내장될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는 회로 기판 내의 도전체 패턴 또는 도전체 패턴들의 조합으로 방사 도체 및/또는 접지 도체를 형성하고, 더미 도체를 회로 기판의 표면 상에 장착하여 방사 도체 및/또는 접지 도체를 확장함으로써, 안테나 장치의 방사 성능을 향상, 안정시킬 수 있다. 상기와 같은 더미 도체는 회로 기판의 표면 상에 배치되지만, 회로 기판 상에 배치되는 집적 회로 칩이나 능동/수동 소자의 높이보다 낮거나 동등하게 함으로써, 좁은 실장 공간에도 설치가 용이할 수 있다. 더욱이, 회로 기판에 집적 회로 칩 등을 장착하는 표면 실장 기술을 이용하여 더미 도체를 장착할 수 있으므로, 공정의 추가 등으로 인한 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치에서, 방사 도체 및 더미 도체가 배치된 한 예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치에서, 방사 도체 및 더미 도체가 배치된 한 예를 설명하기 위한 분리 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치에서, 방사 도체 및 더미 도체가 배치된 한 예를 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치의 방사 성능을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7과 도 8은 각각 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치에서, 더미 도체의 사양에 따른 방사 성능의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치에서, 방사 도체 및 더미 도체가 배치된 다른 예를 설명하기 위한 분리 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치에서, 방사 도체 및 더미 도체가 배치된 다른 예를 설명하기 위한 단면 구성도이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치에서, 방사 도체 및 더미 도체가 배치된 또 다른 예를 설명하기 위한 단면 구성도이다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치의 방사 성능을 설명하기 위한 그래프이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치의 방사 도체를 나타내는 정면도이다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치의 방사 성능을 설명하기 위한 그래프이다.
도 19는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치의 방사 성능을 설명하기 위한 그래프이다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치에서, 더미 도체의 높이에 따른 방사 성능의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 단면 구성도이다.
도 23은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치에서, 더미 도체의 사양에 따른 방사 성능의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 24는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 25는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치의 방사 성능을 설명하기 위한 그래프이다.
도 26은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치에서, 더미 도체의 높이에 따른 방사 성능의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도27은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 사시도이다.
도 28은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 단면 구성도이다.
도 29는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 30은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 31은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 32는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 장치의 일부를 나타내는 단면 구성도이다.
도 33은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 장치의 주회로 기판을 나타내는 평면도이다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나" 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.

본 발명에서 사용된 "제1", "제2", "첫째" 또는 "둘째"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

본 발명에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된, 구비된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 발명에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

본 발명에서 전자 장치는 터치 패널을 구비하는 임의의 장치일 수 있으며, 전자 장치는 단말, 휴대 단말, 이동 단말, 통신 단말, 휴대용 통신 단말, 휴대용 이동 단말, 디스플레이 장치 등으로 칭할 수 있다.

예를 들어, 전자 장치는 스마트폰, 휴대폰, 내비게이션 장치, 게임기, TV, 차량용 헤드 유닛, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) 컴퓨터, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등일 수 있다. 전자 장치는 무선 통신 기능을 갖는 포켓 사이즈의 휴대용 통신 단말로서 구현될 수도 있다. 또한, 전자 장치는 플렉서블 장치 또는 플렉서블 디스플레이 장치일 수 있다.

전자 장치는 서버 등의 외부 전자 장치와 통신하거나, 외부 전자 장치와의 연동을 통해 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 카메라에 의해 촬영된 영상 및/또는 센서부에 의해 검출된 위치 정보를 네트워크를 통해 서버로 전송할 수 있다. 네트워크는, 이에 한정되지 않지만, 이동 또는 셀룰러 통신망, 근거리 통신망(Local Area Network: LAN), 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network: WLAN), 광역 통신망(Wide Area Network: WAN), 인터넷, 소지역 통신망(Small Area Network: SAN) 등일 수 있다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치(200)를 포함하는 전자 장치(100)를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 상기 전자 장치(100)는 하나의 하우징(101)을 포함하는, 예컨대, 바 타입(bar type) 단말기로서, 전면에 배치된 디스플레이 장치(111)와, 음향 등의 출력을 위한 음향 모듈(113)과, 상기 디스플레이 장치(111)의 일측에 배치된 적어도 하나의 키(115)를 포함할 수 있다. 상기 음향 모듈(113)은 상기 디스플레이 장치(111)의 일측에 배치되며, 음성 통화에 활용될 수 있다. 상기 전자 장치(100)는, 프로세서, 통신 모듈, 음향 모듈, 메모리 등 집적 회로 칩(들)이 배치된 주회로 기판(201)을 내장할 수 있으며, 안테나 장치(200)를 포함함으로써, 무선 통신을 수행할 수 있다.

상기 안테나 장치(200)는 상기 주회로 기판(201)의 일부 영역에 배치될 수 있으며, 상기 주회로 기판(201)의 적어도 일면에 배치된 제1 방사부(들)(202a)와, 상기 주회로 기판(201)의 측면(또는 가장자리)에 배치된 제2 방사부(들)(202b)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 복수의 상기 제2 방사부(202b)들이 상기 주회로 기판(201)의 가장자리를 따라 서로 이격된 위치에 배열될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치(200)가 배치되는 회로 기판은 상기 주회로 기판(201)과 별도로 제작되어 상기 주회로 기판(201)에 장착되는 구조를 가질 수 있다.

이하의 상세한 설명에서는, 상기 안테나 장치(200)가 배치되는 '회로 기판' 또는 '주회로 기판'이 동일한 구성요소를 지칭하는 것으로 설명될 수 있으며, 도면의 참조번호가 동일하게 병기될 수 있다. 상기 전자 장치(100)의 주회로 기판과, 상기 안테나 장치(201)의 회로 기판을 구분할 필요가 있는 경우, 도면의 참조번호 등을 통해 구분할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정될 필요는 없다. 예컨대, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 안테나 장치(200)는 상기 전자 장치(100)의 주회로 기판에 배치되거나, 별도의 회로 기판에 배치된 상태로 주회로 기판에 장착될 수 있다. 이하의 상세한 설명에서, 상기 전자 장치(100)의 주회로 기판과 별도로 제작되는 회로 기판에 상기 안테나 장치(200)를 배치하는 예에서는, 회로 기판을 '안테나 기판'으로 지칭할 수 있다.

상기 안테나 장치(200)는 상기 안테나 기판(201)에 장착된 무선 주파수 모듈(radio frequency module; RF module)(209)을 포함할 수 있다. 상기 무선 주파수 모듈(209)은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 제1 및/또는 제2 방사부(202a, 202b)로 급전 신호를 제공할 수 있으며, 상기 제1 및/또는 제2 방사부(202a, 202b)를 통해 수신된 무선 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 및/또는 제2 방사부(202a, 202b)는 상기 무선 주파수 모듈(209)을 통해 급전 신호를 제공받으며, 수신된 무선 신호를 상기 무선 주파수 모듈(209)로 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치(200)를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 상기 안테나 장치(200)는, 제1 방사부(들)(202a), 제2 방사부(들)(202b), 접지부(들)(203), 무선 주파수 모듈(209) 및/또는 급전 라인(204)을 포함할 수 있으며, 상기 안테나 기판(201) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 및/또는 제2 방사부(들)(202a, 202b)은 각각 상기 안테나 기판(201)에 배치된 적어도 하나의 방사 도체(221a, 221b)와, 상기 안테나 기판(201)의 적어도 일면 및/또는 측면에 장착되면서 상기 방사 도체(221a, 221b)에 연결된 더미 도체(들)(dummy conductor)(223a, 223b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 방사부(들)(202a)는 상기 안테나 기판(201)의 적어도 일면에, 상기 제2 방사부(202b)는 상기 안테나 기판(201)의 일측 가장자리에 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 복수의 상기 제2 방사부(202b)들이 상기 안테나 기판(201)의 가장자리를 따라 서로 이격된 위치에 배열될 수 있다.

상기 접지부(들)(203)는, 상기 제1 및/또는 제2 방사부(들)(202a, 202b)에 대한 기준 전위를 제공하며, 상기 안테나 기판(201)에 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 접지부(들)(203)는 상기 안테나 기판(201)의 내장된 접지 도체(231)와, 상기 안테나 기판(201)의 적어도 일면에 장착되면서 상기 접지 도체(231)에 연결된 다른 더미 도체(들)(233)를 포함할 수 있다. 상기 접지부(들)(203)는, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 제1 및/또는 제2 방사부(들)(202a, 202b)에 대한 기준 전위를 제공하기 위한 것으로서, 상기 제1 및/또는 상기 제2 방사부(들)(202a, 202b)에 인접하도록 각각 배치될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 방사 도체(221a, 221b) 및/또는 접지 도체(231)는 상기 안테나 기판(201)에 형성된 도전체 패턴 및/또는 도전체 패턴들의 조합으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 안테나 기판(201)은 다수의 층(layer)들을 포함하는 다층 회로 기판일 수 있으며, 상기 방사 도체(221a, 221b) 및/또는 접지 도체(231)는 각각 상기 안테나 기판(201)을 이루는 층들 각각에 형성된 비아 홀들 및/또는 비아 홀들에 충진된 도전체의 조합으로 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 방사 도체(221a, 221b) 및/또는 접지 도체(231)는 상기 안테나 기판(201)에 형성된 도전체 패턴들과 상기 안테나 기판(201)을 이루는 층들 각각에 형성된 비아 홀들의 조합으로 형성될 수 있다.

상기 급전 라인(204)은 상기 안테나 기판(201)에 형성된 인쇄회로 패턴 중 일부일 수 있으며, 부분적으로 상기 안테나 기판(201)의 표면에 배치될 수 있다. 다만, 상기 안테나 기판(201)의 표면은 절연 물질로 도포될 수 있는 바, 상기 급전 라인(204)이 상기 안테나 기판(201)의 표면으로 배치된다 하더라도, 외부 환경에 대하여 절연될 수 있다. 상기 급전 라인(204)은 상기 무선 주파수 모듈(209)로부터 연장되어 상기 제1 및/또는 제2 방사부(들)(202a, 202b)에 직접 연결될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 및/또는 상기 제2 방사부(들)(202a, 202b) 각각의 방사 도체(221a, 221b)들 중 적어도 하나는 상기 급전 라인(204)과 용량성 결합을 통해 급전을 제공받는 간접 급전 구조를 가질 수 있다.

도 3은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치에서, 방사 도체 및 더미 도체가 배치된 한 예를 나타내는 사시도이다. 도 4는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치에서, 방사 도체 및 더미 도체가 배치된 한 예를 설명하기 위한 분리 사시도이다. 도 5는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치에서, 방사 도체 및 더미 도체가 배치된 한 예를 나타내는 측면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 제1 방사부(202a)는, 상기 안테나 기판(201)의 일면에 배치되어 상기 안테나 기판(201)의 일면 방향(D1)으로 무선 신호를 방사할 수 있으며, 제1의 방사 도체(들)(221a)와 제1의 더미 도체(들)(223a)를 포함할 수 있다. 상기 제1 방사 도체(221a)는, 예를 들면, 원형 및/또는 다각형의 평판 형상을 가진 방사 패치를 포함할 수 있다. 상기 제1 방사 도체(221a)는 상기 안테나 기판(201)의 일면에 장착(또는 부착)되며 상기 급전 라인(204)을 통해 상기 무선 주파수 모듈(209)에 연결되어 무선 신호를 송수신할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 다수의 상기 제1 방사 도체(221a)들이 상기 안테나 기판(201)의 일면에서 일정 간격을 두고 배열될 수 있다.

상기 제1 더미 도체(223a)는, 상기 제1 방사 도체(221a)와 대면하는 제1 면(F1)과, 상기 제1 면(F1)의 반대 방향을 향하는 제2 면(F2)과, 상기 제1, 제2 면(F1, F2)을 연결하는 측면(S)을 가질 수 있다. 상기 제1 더미 도체(223a)는 상기 제1 면(F1)이 상기 제1 방사 도체(221a)에 대면하게 장착될 수 있다. 상기 제1 더미 도체(223a)는 상기 제1 방사 도체(221a)에 장착됨으로써, 상기 제1 방사 도체(221a)의 크기, 예컨대, 전기적인 길이를 확장할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 더미 도체(223a)가 상기 제1 방사 도체(221a)에 장착되었을 때, 상기 측면(S)은 상기 안테나 기판(201)의 일면에 대하여 경사지게 연장될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 면(F2)은 상기 제1 면(F1)과 평행하면서 상기 제1 면(F1)보다 더 큰 폭 또는 면적을 가질 수 있다.

상기 제1 더미 도체(223a)를 장착함으로써, 상기 제1 방사부(202a)는 상기 제1 방사 도체(221a)만으로 무선 신호를 방사할 때보다 향상된 안테나 이득(antenna gain)을 확보할 수 있다. 상기 제1 더미 도체(223a)의 장착에 따른 안테나 이득의 변화 등에 관해 도 6 내지 도 8을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 6은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치(200)의 방사 성능을 설명하기 위한 그래프이다. 도 7과 도 8은 각각 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치(200)에서, 더미 도체의 사양에 따른 방사 성능의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.

도 6에서, 'without metal'로 지시되는 그래프는 상기 제1 더미 도체(223a)를 장착하기 전에 상기 제1 방사 도체(221a) 자체로서 확보되는 안테나 이득(Gain)을 나타내고, 'with metal'로 지시되는 그래프는 상기 제1 방사 도체(221a)에 상기 제1 더미 도체(223a)를 장착한 상태에서 확보되는 안테나 이득을 나타낼 수 있다.

도 6을 참조하면, 0도 및/또는 360도 각도 방향, 예컨대, 상기 제1 방사 도체(221a)의 방사 방향(D1)에서, 상기 제1 더미 도체(223a)를 장착했을 때, 대략 2 dBi 정도 상기 제1 방사부(202a)의 안테나 이득이 향상됨을 알 수 있다. 도 7을 참조하면, 상기 제1 면(F1)의 폭(또는 면적)(w1)에 대한 상기 제2 면(F2)의 폭(또는 면적)(w2)의 비율에 따른 안테나 이득의 변화를 알 수 있다. 예컨대, 상기 제1 면(F1)의 폭(w1)이 작을수록, 상기 제2 면(F2)의 폭(w2)이 클수록 상기 제1 방사부(202a)의 안테나 이득이 향상됨을 알 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 방사 도체(221a)와 제1 더미 도체(223a) 사이에서 전기적인 접속 손실을 억제하기 위해, 상기 제1 면(F1)의 형상과 크기는 상기 제1 방사 도체(221a)의 형상과 크기에 대체로 일치할 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 제1 더미 도체(223a)의 높이(h)가 클수록, 상기 제1 방사부(202a)의 안테나 이득이 향상될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치(200)는 전자 장치(예: 상술한 전자 장치(100))의 주회로 기판의 일부를 포함할 수 있으므로, 상기 제1 더미 도체(223a)의 높이는 제한될 수 있다. 예컨대, 상기 안테나 기판(201)이 상기 전자 장치(100)의 주회로 기판의 일부이고, 상기 전자 장치(100)의 주회로 기판 상에 집적 회로 칩 등이 장착된다면, 상기 제1 더미 도체(223a)는 상기 안테나 기판(201) 상에 장착된 집적 회로 칩보다 더 낮은 높이 및/또는 동일한 높이로 배치될 수 있다.

도 9는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치(200a)에서, 방사 도체 및 더미 도체가 배치된 다른 예를 설명하기 위한 분리 사시도이다. 도 10은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치(200b)에서, 방사 도체 및 더미 도체가 배치된 다른 예를 설명하기 위한 단면 구성도이다.

도 9와 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 안테나 장치(200a, 200b)는 안테나 기판(201)의 일면에 배치된 적어도 하나의 제1 방사 도체(221a)들과, 상기 안테나 기판(201)의 일면에 장착되는 제1 더미 도체(223c)를 포함할 수 있다.

상기 안테나 기판(201)은, 다수의 층(L1, L2, L3, L4, L5)들을 포함하는 다층 회로 기판으로 이루어질 수 있으며, 상기 층(L1, L2, L3, L4, L5)들의 사이에는 도전체 패턴(들)이 형성될 수 있다. 상기 도전체 패턴들은, 예를 들면, 무선 주파수 모듈(209)과 상기 제1 방사 도체(들)(221a)를 연결하는 급전 라인(204)을 형성할 수 있다.

상기 제1 방사 도체(221a)들은 각각 평판 형상의 방사 패치 형태로 이루어질 수 있으며, 상기 안테나 기판(201)의 일면에서 일정 영역에 배열될 수 있다. 상기 제1 더미 도체(223c)는 상기 제1 방사 도체(들)(221a)이 배열된 영역을 덮는 커버의 형태를 가질 수 있으며, 각각의 상기 제1 방사 도체(221a)들과 상응하는 개구(225c)들을 포함할 수 있다.

상기 제1 더미 도체(223c)가 상기 안테나 기판(201)의 일면에 장착되면, 상기 제1 더미 도체(223c)의 내측으로 일정 공간이 형성될 수 있다. 상기 제1 더미 도체(223c)의 내측으로 형성된 공간은 상기 개구(225c)를 통해 상기 안테나 기판(201)의 일면 방향으로 노출될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 더미 도체(223c)가 상기 안테나 기판(201)의 일면에 장착되어 개구 안테나(aperture antenna) 구조를 형성할 수 있다. 상기 제1 더미 도체(223c)가 상기 안테나 기판(201)에 장착되어 개구 안테나 구조를 형성하는 경우, 상기 제1 방사 도체(221a)는 무선 주파수 모듈(209)과 연결되어 급전 신호를 전달하는 급전 패드로 활용될 수 있다.

도 11은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치(200c)에서, 방사 도체 및 더미 도체가 배치된 또 다른 예를 설명하기 위한 단면 구성도이다.

도 11을 참조하면, 상기 안테나 장치(200c)는 안테나 기판(201)의 가장자리에 배열되는 제2 방사부(202b)와, 상기 제2 방사부(202b)에 인접하게 배치된 제3의 방사부(202c)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제3 방사부(202c)는 상기 제2 방사부(202b)와 유사한 구조를 가지면서, 상기 제2 방사부(202b)와 상호 작용하여 무선 신호를 송수신할 수 있다.

상기 안테나 기판(201)은 다수의 층(L1, L2, L3, L4)들로 이루어진 다층 회로 기판일 수 있으며, 각 층(L1, L2, L3, L4)들 사이에는 도전체 패턴(211a, 211b, 211c)들이 배치될 수 있다. 서로 다른 층(L1, L2, L3, L4)에 배치된 도전체 패턴(211a, 211b, 211c)들은, 각각의 상기 층(L1, L2, L3, L4)들에 형성된 비아 홀들 및/또는 비아 홀들에 충진된 도전체(213b, 213c)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 제2 방사부(202b)는 상기 도전체 패턴(211a, 211b, 211c)들 중 일부(예: 참조번호 '211b'로 지시된 도전체 패턴)와, 비아 홀들에 충진된 상기 도전체(213b, 213c)들 중 일부(예: 참조번호 '213b'로 지시된 도전체)의 조합으로 이루어진 제2 방사 도체를 포함할 수 있다. 상기 제3 방사부(202c)는 상기 도전체 패턴(211a, 211b, 211c)들 중 다른 일부(예: 참조번호 '211c'로 지시된 도전체 패턴)와, 비아 홀들에 충진된 도전체(213b, 213c)들 중 다른 일부((예: 참조번호 '213c'로 지시된 도전체)의 조합으로 이루어진 제3 방사 도체를 포함할 수 있다. 상기 제2, 제3 방사 도체는 상기 안테나 기판(201)의 내부로 배치되면서 그의 일부분을 상기 안테나 기판(201)의 외부로 각각 노출시킬 수 있다. 예컨대, 상기 제2, 제3 방사 도체를 이루는 도전체 패턴(211b, 211c)들 중 일부는 상기 안테나 기판(201)의 일면 및/또는 양면으로 각각 노출될 수 있다.

상기 제2, 제3 방사부(202b, 202c)는 각각 상기 안테나 기판(201)에 장착되는 더미 도체(223b, 223d)들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 더미 도체들(223b, 223d)은 각각 상기 안테나 기판(201)의 외부로 노출된 상기 제2, 제3 방사 도체의 일부에 장착될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제2, 제3 방사 도체 각각의 서로 다른 일부분이 상기 안테나 기판(201)의 양면으로 각각 노출될 수 있으며, 외부로 노출된 상기 제2, 제3 방사 도체 각각의 일부분에 상기 더미 도체들(223b, 223d)이 장착될 수 있다.

상술한 안테나 장치(들)의 방사 도체는 안테나 기판의 표면 및/또는 회로 기판의 내부로 배치되어, 무선 신호를 송수신함에 있어 대체로 안테나 기판의 내부에서 전자기장(electromagnetic field)을 형성할 수 있다. 예컨대, 안테나 기판의 내부에서 전자기장을 발생시키므로, 유전체 손실이나 발열에 의한 손실이 발생할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는 안테나 기판의 외부에 배치된 더미 도체를 방사 도체와 전기적으로 연결함으로써, 회로 기판의 외부, 예컨대, 공기(air) 중에서 전자기장을 형성할 수 있다. 따라서 유전체 손실이나 발열에 의한 손실 등을 개선하여 안테나 장치의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 표면 실장 기술을 통해 더미 도체를 배치하는 공정을 간소화할 수 있으며, 안테나 기판에 배치되는 집적 회로 칩보다 낮거나 같은 높이의 더미 도체를 활용함으로써 안테나 장치를 구성하는데 요구되는 공간이 증가하는 것을 억제할 수 있다.

상기 안테나 장치(200c)가 수직 편파 안테나로 작동하는 경우, 더미 도체(223b, 223d)를 장착하기 전, 후의 주파수 변화와 안테나 이득을 측정한 결과는 다음의 [표 1]과 같다.

	더미 도체 장착 전	더미 도체 장착 후	장착 전, 후의 변화
공진 주파수 [GHz]]	93	75	-18
안테나 이득 [dBi]	5.5	6.9	+1.4
방사 효율 [%]	75	83	+8

상기 안테나 기판(201)의 내부로 배치된 방사 도체를 이용하여 수직 편파를 형성하는 경우, 상기 안테나 기판(201)의 두께가 작을수록 안정된 공진 주파수나 방사 성능을 확보하기 어려울 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는, 안테나 기판의 외부에서, 방사 도체의 전기적인 길이 및/또는 접지 영역의 크기를 확장하는 더미 도체를 배치함으로써, 상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 공진 주파수의 조절이 가능하며, 안테나 이득이나 방사 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는, 접지 도체에 더미 도체를 장착, 연결함으로써, 방사 도체에 대한 기준 전위를 제공하는 접지부 또는 접지 영역을 확장하거나, 인접하는 방사 도체들 간의 간섭을 차단할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는 더미 도체가 제공된 접지부를 포함함으로써, 방사 성능을 향상시킬 수 있다.

도 12는 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 안테나 장치(300a)를 나타내는 사시도이다. 도 13은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300b)를 나타내는 사시도이다.

상기 안테나 장치(300a, 300b)는, 방사 도체(들)(221a, 221b)과, 접지 도체(들)(231a)와, 더미 도체(들)(233, 323a)을 포함할 수 있다. 상기 방사 도체(들)(221, 221b)은 상기 안테나 기판(201)의 표면 및/또는 상기 회로 기판(201a)의 내부에 배치될 수 있다.

상기 접지 도체(들)(231a)은 상기 방사 도체(들)(221a, 221b)의 배열, 배치 방향, 형상 등에 따라 적절한 위치에, 상기 안테나 기판(201)의 내부 및/또는 외부로 배치될 수 있다. 상기 더미 도체(들)(233, 323a)은 상기 안테나 기판(201)의 외부로 배치되면서 상기 접지 도체(231a)와 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 더미 도체(233, 323a)는 상기 접지 도체(231a)와 함께 상기 안테나 장치(300a, 300b)의 접지부를 형성하여 상기 방사 도체(들)(221a, 221b)에 대한 기준 전위를 제공할 수 있다. 복수의 상기 방사 도체(221a)들이 상기 회로 기판(201a)의 표면에 배치된 경우, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 더미 도체(323a)는 상기 방사 도체(221a)들 사이로 배치된 격막 구조를 제공함으로써, 상기 방사 도체(221a)들을 전자기적으로(electro-magnetically) 서로에 대하여 격리시킬 수 있다. 상기와 같은 더미 도체(들)(323a)의 배치를 통해 방사 도체들 간의 간섭을 방지함으로써, 안테나 장치의 방사 성능, 예를 들면, 안테나 이득을 향상시킬 수 있다.

더미 도체를 접지 도체와 연결한 구성에 관해 도 14 등을 참조하여 좀더 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 14는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300c)를 나타내는 사시도이다. 도 15는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300c)의 방사 성능을 설명하기 위한 그래프이다.

도 14를 참조하면, 상기 안테나 장치(300c)는, 안테나 기판(201)의 내부에 배치된 복수의 도전체 패턴들의 조합으로 이루어진 방사 도체(221b)와, 상기 안테나 기판(201)의 내부에서 상기 방사 도체(221b)에 인접하게 배치된 접지 도체(231c)와, 상기 안테나 기판(201)의 적어도 일면에 장착된 더미 도체(233c)를 포함할 수 있다. 상기 접지 도체(231c)는 적어도 일부분이 상기 안테나 기판(201)의 일면 및/또는 타면으로 각각 노출될 수 있으며, 상기 더미 도체(233c)는 상기 안테나 기판(201)의 적어도 일면에서 상기 안테나 기판(201)의 외부로 노출된 상기 접지 도체(231c)의 일부분에 각각 장착될 수 있다. 예컨대, 상기 더미 도체(233c)는 상기 접지 도체(231c)와 전기적으로 연결되어 상기 안테나 장치(300c)의 접지부 또는 접지 영역을 확장하는데 기여할 수 있다.

상기 방사 도체(221b)는 상기 안테나 기판(201)의 일측 가장자리에 위치할 수 있으며, 상기 안테나 기판(201)의 서로 다른 층에 각각 형성된 도전체 패턴들의 조합으로 원형 편파를 생성하는 안테나를 형성할 수 있다. 상기 방사 도체(221b)는 상기 안테나 기판(201) 내에 형성된 도전체 패턴들의 조합으로 이루어질 수 있으므로, 상기 안테나 기판(201)의 내부로 배치될 수 있다. 상기 방사 도체(221b)를 이루는 도전체 패턴들의 형상이나 조합은, 상기 안테나 장치(300c)의 동작 주파수, 상기 안테나 기판(201)의 크기, 전자 장치(예: 상술한 전자 장치(100)) 상에서 상기 안테나 기판(201)의 설치 환경 등에 따라 다양하게 구현될 수 있는 바, 그에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 접지 도체(231c)는, 상기 안테나 기판(201)의 각 층들에 배치된 도전체 패턴, 상기 안테나 기판(201)의 각 층들에 형성된 비아 홀 및/또는 비아 홀에 충진된 도전체 등의 조합으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 접지 도체(231c)는 상기 방사 도체(221b)에 인접하면서, 상기 안테나 기판(201) 내에 위치할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 접지 도체(231c)의 일부는 상기 안테나 기판(201)의 일면 및/또는 타면으로 노출될 수 있다.

상기 더미 도체(233c)는 도전체 소재(electrical conductive material)로 제작될 수 있으며, 상기 안테나 기판(201)의 적어도 일면에서 상기 안테나 기판(201)의 외부로 노출된 상기 접지 도체(231c)의 일부에 장착될 수 있다. 예컨대, 상기 더미 도체(233c)는 상기 접지 도체(231c)와 연결되어 상기 방사 도체(221b)에 대한 접지부, 예를 들면, 접지 면적을 확장할 수 있다. 상기 방사 도체(221b)를 중심으로, 상기 접지 도체(231c) 및/또는 더미 도체(233c)가 배치된 위치와 대향하는 방향, 예를 들면, 제2의 방향(D2)으로 상기 안테나 장치(300c)의 방사 패턴이 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 접지 도체(231c) 및/또는 더미 도체(233c)는, 상기 제2 방향(D2)의 역방향에 대한 무선 신호의 방사를 억제하고, 상기 제2 방향(D2)으로 방사되는 무선 신호의 방사 파워를 향상시킬 수 있다.

도 15를 참조하면, 대략 90도 각도 방향이 상기 제2 방향(D2)을 나타내는 것으로서, 상기 더미 도체(233c)를 장착하기 전(without metal)과 비교할 때, 상기 더미 도체(233c)를 장착(with metal)함으로써, 상기 제2 방향(D2)에서 대략 2 dBi 정도 안테나 이득이 개선됨을 알 수 있다. 또한, 상기 더미 도체(233c)를 장착함으로써, 상기 안테나 장치(300c)의 후방 방사(back lobe)가 5 dBi 정도 억제됨을 알 수 있다.

도 16은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300d)를 나타내는 분리 사시도이다. 도 17은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300d)의 방사 도체를 나타내는 정면도이다. 도 18은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300d)의 방사 성능을 설명하기 위한 그래프이다.

도 16과 도 17을 참조하면, 상기 안테나 장치(300d)는, 안테나 기판(201)에 내장된 방사 도체(221b)와 접지 도체(233d), 상기 안테나 기판(201)의 외부에서 장착되며 상기 접지 도체(231d)와 연결되는 더미 도체(들)(233d)을 포함할 수 있다.

상기 방사 도체(221b)는, 상기 안테나 기판(201)을 이루는 다수의 층(L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8)들 각각에 형성된 도전체 패턴(211a, 211b)들과, 상기 층(L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8)들 각각에 형성되어 상기 도전체 패턴(211a, 211b)들을 연결하는 비아 홀들 및/또는 비아 홀들에 충진된 도전체(213b)들의 조합으로 형성될 수 있으며, 수평 방사 안테나를 형성할 수 있다. 상기 방사 도체(221b)를 형성하는 상기 도전체 패턴(211b)들과 도전체(213b)들 사이에는 상기 안테나 기판(201)을 이루는 유전체가 위치할 수 있으나, 상기 도전체 패턴(211b)들과 도전체(213b)들 사이의 간격이 충분히 작아, 상기 방사 도체(221b)를 통해 송수신되는 무선 신호(예: 밀리미터파(mmWave))에 대하여 상기 방사 도체(221b)는 패치(patch) 구조를 제공할 수 있다. 상기 방사 도체(221b)는 상기 안테나 기판(201) 내에 제공되는 배선, 예를 들면, 상술한 급전 라인(204)을 통해 무선 주파수 모듈(예: 상술한 무선 주파수 모듈(209))로부터 급전을 제공받을 수 있다.

상기 접지 도체(231d)는, 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 방사 도체(221b)와 유사하게, 상기 안테나 기판(201)에 형성된 다른 도전체 패턴들과 도전체들의 조합으로 형성될 수 있다. 상기 접지 도체(231d)는 상기 안테나 기판(201)의 내부에서 상기 방사 도체(221b)에 인접하게 위치할 수 있으며, 상기 방사 도체(221b)에 기준 전위를 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 접지 도체(231d)는 상기 방사 도체(221b)보다 더 큰 크기, 예를 들면, 더 큰 폭과 길이를 가질 수 있다.

상기 더미 도체(233d)는 도전체 소재로 제작될 수 있으며, 상기 안테나 기판(201)의 외부에서 장착되어 상기 접지 도체(231d)와 연결될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 접지 도체(231d)의 일부분이 상기 안테나 기판(201)의 일면 및/또는 타면으로 각각 노출될 수 있으며, 상기 더미 도체(233d)는 상기 안테나 기판(201)의 일면 및/또는 타면 각각에 배치되어 상기 접지 도체(231d)의 노출된 부분에 장착될 수 있다.

상기와 같은 방사 도체(221b), 접지 도체(231d) 및/또는 더미 도체(233d)의 배치를 통해 제2 방향(D2)으로 무선 신호를 방사할 수 있다. 도 18을 참조하면, 상기 더미 도체(233d)를 장착하기 전(without metal)과 비교할 때, 상기 더미 도체(233d)를 장착(with metal)함으로써, 90도 각도 방향, 예컨대, 상기 제2 방향(D2)에서 대략 1.1 dBi 정도 안테나 이득이 개선됨을 알 수 있다. 또한, 대략 240도 내지 360도 각도 범위에서 형성되는 후방 방사가 억제됨을 알 수 있다.

도 19는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300e)를 나타내는 분리 사시도이다. 도 20은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300e)의 방사 성능을 설명하기 위한 그래프이다.

밀리미터파 통신을 위한 안테나를 제작함에 있어, 하나의 전자 장치 내에서 원형 편파, 수직 편파, 수평 편파 등을 다양하게 구현함으로써, 전방향성을 확보하기 용이할 수 있다. 소형, 경량화된 전자 장치에서는 밀리미터파 통신을 위한 방사 도체 및/또는 접지 도체의 높이를 충분히 확보하는데 어려울 수 있다. 예컨대, 회로 기판의 두께가 제한되는 바, 수직 편파를 구현하는 방사 도체의 제작에 어려움이 있을 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 회로 기판의 외부에 장착되어 방사 도체 및/또는 접지 도체를 전기적인 크기를 확장하는 더미 도체를 포함함으로써, 두께가 제한된 회로 기판 상에서도 수직 편파를 형성하는 안테나 장치를 형성하기 용이할 수 있다.

도 19와 도 20을 참조하면, 상기 안테나 장치(300e)는, 다층 안테나 기판(201)의 내부에 배치된 복수의 도전체 패턴들의 조합으로 이루어진 방사 도체(221b)와, 상기 안테나 기판(201)의 내부에서 상기 방사 도체(221b)에 인접하게 배치된 접지 도체(231e)와, 상기 안테나 기판(201)의 적어도 일면에 장착된 더미 도체(233e)를 포함할 수 있다. 상기 접지 도체(231e)는 적어도 일부분이 상기 안테나 기판(201)의 일면 및/또는 타면으로 각각 노출될 수 있으며, 상기 더미 도체(233e)는 상기 안테나 기판(201)의 적어도 일면에서 상기 안테나 기판(201)의 외부로 노출된 상기 접지 도체(231e)의 일부분에 장착될 수 있다. 예컨대, 상기 더미 도체(233e)는 상기 접지 도체(231e)와 전기적으로 연결되어 상기 안테나 장치(300e)의 접지부 또는 접지 영역을 확장하는데 기여할 수 있다.

상기 방사 도체(221b)는 상기 안테나 기판(201)의 일측 가장자리에 위치할 수 있으며, 상기 안테나 기판(201)의 서로 다른 층에 각각 형성된 도전체 패턴들의 조합으로 수직 편파를 생성하는 안테나를 형성할 수 있다. 상기 방사 도체(221b)는 상기 안테나 기판(201) 내에 형성된 도전체 패턴들의 조합으로 이루어질 수 있으므로, 상기 안테나 기판(201)의 내부로 배치될 수 있다. 상기 방사 도체(221b)를 이루는 도전체 패턴들의 형상이나 조합은, 상기 안테나 장치(300e)를 동작 주파수, 상기 안테나 기판(201)의 크기, 전자 장치 내에서 상기 안테나 기판(201)의 설치 환경 등에 따라 다양하게 구현될 수 있는 바, 그에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 접지 도체(231e)는, 상기 안테나 기판(201)의 각 층들에 배치된 도전체 패턴, 상기 안테나 기판(201)의 각 층들에 형성된 비아 홀 및/또는 비아 홀에 충진된 도전체 등의 조합으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 접지 도체(231e)는 상기 방사 도체(221b)에 인접하면서, 상기 안테나 기판(201) 내에 위치할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 접지 도체(231e)의 일부는 상기 안테나 기판(201)의 일면 및/또는 타면으로 노출될 수 있다.

상기 더미 도체(233e)는 도전체 소재로 제작될 수 있으며, 상기 안테나 기판(201)의 적어도 일면에서 상기 안테나 기판(201)의 외부로 노출된 상기 접지 도체(231e)의 일부에 장착될 수 있다. 예컨대, 상기 더미 도체(233e)는 상기 접지 도체(231e)와 연결되어 상기 방사 도체(221b)에 대한 접지 면적을 확장할 수 있다. 상기 접지 도체(231e) 및/또는 더미 도체(233e)가 배치된 위치와 대향하는 방향, 예를 들면, 제2의 방향(D2)으로 상기 안테나 장치(300e)의 무선 신호 방사 패턴이 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 방사 도체(221b)로부터 방사되는 무선 신호는 상기 접지 도체(231e) 및/또는 더미 도체(233e)가 배치된 방향에서 억제되고 상기 제2 방향(D2)으로의 방사 파워를 향상시킬 수 있다.

도 20을 참조하면, 대략 90도 각도 방향에서, 상기 더미 도체(233e)를 장착하기 전(without metal)과 비교할 때, 상기 더미 도체(233e)를 장착(with metal)함으로써, 상기 제2 방향(D2)에서 대략 1.5 dBi 정도 안테나 이득이 개선됨을 알 수 있다. 또한, 상기 더미 도체(233e)를 장착함으로써, 상기 안테나 장치(300e)의 후방 방사(back lobe)가 억제됨을 알 수 있다.

도 21은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300e)에서, 더미 도체(233e)의 높이(h)에 따른 방사 성능의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.

상기 더미 도체(233e)는 예를 들면, 도 19와 도 20에 도시된 더미 도체를 나타내는 것으로서, 상기 더미 도체(233e)의 높이(h)는 상기 안테나 기판(201)에 장착되는 집적 회로 칩 등의 높이와 같거나 낮을 수 있다. 상기 더미 도체(233e)의 높이(h)가 클수록, 상기 방사 도체(221b)에 대한 접지 영역의 크기, 예컨대, 높이가 커질 수 있다. 또한, 상기 더미 도체(233e)는 상기 안테나 기판(201)의 외부로 배치되므로, 상기 안테나 장치(300e)가 형성하는 전자기장은 상기 안테나 기판(201)의 외부에서 형성될 수 있다. 따라서 상기 안테나 기판(201)의 유전체 손실 등을 개선할 수 있다. 도 21에서 대체로 상기 더미 도체(233e)의 높이가 클수록 안테나 이득이 점차 향상되는데, 실제 안테나 장치를 제작함에 있어, 상기 접지 도체(231e)와 더미 도체(233e)의 조합에 따른 접지 영역의 폭이나 높이는 상기 안테나 장치(300e)의 동작 주파수 파장을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다.

도 22는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300f)를 나타내는 단면 구성도이다. 도 23은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300f)에서, 더미 도체의 사양에 따른 방사 성능의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 더미 도체(233f)를 접지 도체와 연결하여 장착하되, 방사 도체(221b)의 지향 방향에 대하여 경사면을 형성함으로써 상기 안테나 장치(300f)의 이득을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에 따른 안테나 장치(300f)는 도 19 등에 도시된 안테나 장치(300e)와 유사한 구조를 가지며, 더미 도체(233f)의 형상에서 선행 실시예와 다를 수 있다. 따라서 본 실시예의 안테나 장치(300f)를 설명함에 있어, 선행 실시예의 안테나 장치(300e)와 유사한 구조에 대해서는 도면의 참조번호를 동일하게 부여하거나 생략하고, 그 상세한 설명 또한 생략될 수 있다.

도 22를 참조하면, 상기 더미 도체(233f)는 도전체 소재로 제작될 수 있으며, 상기 안테나 기판(201)의 적어도 일면에서 상기 안테나 기판(201)의 외부로 노출된 접지 도체의 일부에 장착될 수 있다. 예컨대, 상기 더미 도체(233f)는 상기 접지 도체와 연결되어 상기 방사 도체(221b)에 대한 접지 면적을 확장할 수 있다. 상기 더미 도체(233f)는 상기 안테나 기판(201)의 일면(또는 타면)에 대향하는 제1 면(F1)과, 상기 제1 면(F1)에 대향하는(opposite) 제2 면(F2)과, 상기 제1, 제2 면(F1, F2)을 연결하는 측면(S)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 본 발명이 이에 한정되지는 않지만, 상기 제1, 제2 면(F1, F2)은 서로 평행하게 연장될 수 있으며, 상기 측면(S)은 상기 제1 및/또는 제2 면(F1, F2)에 대하여 경사지게 연장될 수 있다. 상기 측면(S)은, 상기 제1 면(F1) 측에서 상기 제2 면(F2) 측에 근접할수록, 상기 방사 도체(221b) 측에 근접하는 방향, 예를 들면, 상기 안테나 기판(201)의 외측을 향하는 방향으로 경사지게 또는 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 더미 도체(233f)가 장착됨에 따라, 상기 안테나 기판(201)의 내부로 배치되는 접지 도체와 함께 상기 더미 도체(233f)는 상기 방사 도체(221b)의 둘레 일부에서 반사판 형상을 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 안테나 기판(201)에 대하여 경사진 측면(S)을 포함하는 상기 더미 도체(233f)가 장착되어 상기 안테나 장치(300f)의 수평 방사 특성을 향상시킬 수 있다.

도 23을 참조하면, 상기 더미 도체(233f) 측면(S)의 경사도, 예를 들면, 상기 제1 면(F1)과 제2 면(F2)의 폭(또는 면적)의 차이(k)에 따른 안테나 이득(Gain)의 변화를 알 수 있다. 예컨대, 상기 제1, 제2 면(F1, F2)의 폭의 차이(k)가 없을 때의 안테나 이득이 대략 4.4 dBi이고, 상기 제1, 제2 면(F1, F2)의 폭의 차이(k)가 0.4mm일 때의 안테나 이득은 대략 4.9 dBi으로 측정되었다. 예컨대, 상기 더미 도체(233f)의 측면(S) 중에서, 상기 방사 도체(221b) 측에 위치하는 방향에 경사면 또는 곡면을 형성함으로써, 안테나 이득을 향상시킬 수 있다.

다시 도 21과 도 23을 참조하면, 상기 더미 도체(233e, 233f)의 높이가 클수록 안테나 이득이 향상되고, 경사도(예: 상술한 제1, 제2 면(F1, F2)의 폭의 차이(k))에 따른 안테나 이득은 다르게 나타날 수 있다. 예컨대, 일정 정도의 경사도까지는 안테나 이득이 경사도에 비례할 수 있으나, 다른 경사도의 범위에서는 안테나 이득이 경사도와 반비례할 수 있다. 따라서 상기 더미 도체(233e, 233f)의 측면을 경사지게 및/또는 곡면으로 형성한다면 상기 안테나 장치(300e, 300f)를 통해 방사하는 무선 신호의 방사 각도 범위, 지향 방향, 방사 도체에 대한 더미 도체의 상대적인 위치 관계 등을 고려하여 상기 더미 도체(233f)의 경사도 등을 적절하게 설계될 수 있다.

도 24는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300g)를 나타내는 분리 사시도이다. 도 25는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300g)의 방사 성능을 설명하기 위한 그래프이다. 도 26은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300g)에서, 더미 도체의 높이에 따른 방사 성능의 변화를 설명하기 위한 그래프이다.

도 24를 참조하면, 상기 안테나 장치(300g)는, 안테나 기판(201)의 측면으로 배치되는 적어도 하나의 방사 도체(221b)와, 상기 안테나 기판(201)의 내부로 배치된 접지 도체(231g)와, 상기 안테나 기판(201)의 외부에 장착되는 복수의 더미 도체(223b, 233g)들을 포함할 수 있다.

상기 방사 도체(221b)는, 상기 안테나 기판(201)의 측면에 제공되며, 상기 안테나 기판(201)에 형성된 급전 라인을 통해 무선 주파수 모듈로부터 급전을 제공받을 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 한 쌍의 상기 방사 도체(221b)들이 각각 상기 안테나 기판(201)의 측면에서 서로 인접하게 배치될 수 있다.

상기 접지 도체(231g)는 상기 안테나 기판(201)의 내부에서 다수의 도전체 패턴들과, 비아 홀들의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기와 같은 접지 도체의 구조는 상술한 실시예들을 통해 살펴본 바 있으므로, 상기 접지 도체(231g)에 대한 구체적인 구조 등에 관해서는 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 접지 도체(231g)의 일부는 상기 안테나 기판(201)의 일면 및/또는 타면으로 각각 노출될 수 있다.

상기 더미 도체(223b, 233g)들은, 상기 방사 도체(221b)들 각각 및/또는 상기 안테나 기판(201)의 양면으로 각각 노출된 상기 접지 도체(231g)의 일부분에 각각 접하게 장착될 수 있다. 예컨대, 상기 더미 도체(223b, 233g)들은 상기 방사 도체(221b)에 의해 형성되는 안테나의 전기적인 길이 및/또는 상기 접지 도체(231g)에 의해 형성되는 접지 영역의 크기를 각각 확장할 수 있다.

상기 방사 도체(221b)는 상기 안테나 기판(201)의 측방향, 예를 들면, 제2 방향(D2)으로 무선 신호를 방사할 수 있다. 도 25를 참조하면, 상기 더미 도체(223b, 233g)들을 장착하기 전(without metal)과 비교할 때, 상기 더미 도체(223b, 233g)들을 장착함으로써, 상기 제2 방향(D2), 예컨대, 90도 각도 방향에서 대략 2.4dBi 정도의 안테나 이득이 개선되고 후방 방사가 억제됨을 알 수 있다. 또한, 도 26을 참조하면, 상기 더미 도체(223b, 233g)들의 높이에 비례하여 안테나 이득이 점차 향상됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는, 회로 기판의 내부, 일면 및/또는 측면에 배치된 방사 도체(들)와, 방사 도체에 인접하게 배치된 접지 도체(들)와, 방사 도체 및/또는 접지 도체에 장착된 더미 도체(들)를 포함할 수 있다. 상술한 더미 도체는 회로 기판 상에 배치되는 집적 회로 칩 등의 높이와 같거나 낮게 형성되면서, 방사 도체의 전기적인 길이 및/또는 접지 도체가 제공하는 접지 영역의 크기를 확장할 수 있다. 예컨대, 회로 기판이 점유하는 영역 내에서 방사 도체의 전기적인 길이 및/또는 접지 영역의 확장이 가능하여 안테나 장치의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 회로 기판의 외부에서 배치되는 더미 도체를 통해 공기 중에, 예컨대, 회로 기판의 외부에서 전자기장을 형성함으로써, 회로 기판에 의한 유전체 손실을 개선할 수 있다.

도27은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(400)를 나타내는 사시도이다. 도 28은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(400a)를 나타내는 단면 구성도이다.

도 27과 도 28은 상술한 실시예들의 안테나 장치를 응용한 것으로서, 도 27은 안테나 기판(201)의 내부나 일면(또는 양면) 및/또는 측면에 각각 배치된 방사 도체(221b)들과, 각 방사 도체(221b)들에 장착된 더미 도체(223a, 223b)들을 포함하는 안테나 장치(400)를 도시하고 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 기판(201)은 그 내부에 배치된 접지 도체를 포함할 수 있으며, 제2의 더미 도체(233)가 상기 안테나 기판(201)의 일면 및/또는 타면에 장착되어 상기 안테나 기판(201) 내부의 접지 도체가 형성한 접지 영역을 확장할 수 있다. 상기와 같은 더미 도체(들)(223a, 223b, 233)의 배치를 통해, 상기 안테나 장치(400)의 방사 각도 범위, 안테나 이득을 향상시킬 수 있으며, 후방 방사를 억제할 수 있다.

도 28은 회로 기판(401)의 측면에 배치되며 급전 라인(404)을 통해 급전 신호를 제공받는 방사 도체(421b)와, 안테나 기판(401)의 일면 및/또는 타면에 각각 회동 가능하게 배치된 더미 도체(433)를 포함하는 안테나 장치(400a)를 개시할 수 있다. 상기 더미 도체(433)는 미세전자기계시스템(micro electro mechanical systems; MEMS)에 의해 구동하여, 상기 안테나 기판(401)의 일면 및/또는 타면에 밀착한 위치로부터 직립한 위치까지 회동할 수 있다. 예컨대, 상기 더미 도체(433)의 직립 여부에 따라, 상기 안테나 장치(400a)의 방사 방향, 안테나 이득 등을 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 안테나 기판(401) 상에 하나의 방사 도체(421b)를 배치하더라도, 다양한 방향으로 무선 신호를 방사할 수 있다.

도 29는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치의 일부를 나타내는 사시도이다. 도 30은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치의 일부를 나타내는 사시도이다. 도 31은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치의 일부를 나타내는 사시도이다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는, 인쇄회로 패턴(241)과, 상기 인쇄회로 패턴(241)에 인접하게 및/또는 상기 인쇄회로 패턴(241)이 배치된 영역을 둘러싸게 배치된 더미 도체(243)으로 형성된 급전 라인(204)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 급전 라인(204)을 형성하는 인쇄회로 패턴(241)의 적어도 일부가 안테나 기판(201)의 표면으로 배치될 수 있다. 상기 인쇄회로 패턴(241)의 일부가 상기 안테나 기판(201)의 표면에 배치되는 경우, 상기 안테나 기판(201)에 의한 유전체 손실, 누설 전류나 인쇄회로 패턴(241) 자체에 의한 방사 손실 등이 발생할 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로 패턴(241)의 서로 다른 두 부분 및/또는 서로 다른 두 인쇄회로 패턴(241)이 인접하게 배치된 경우, 전자계 결합에 의한 손실이 발생할 수 있다. 상기 더미 도체(243)는 상기 인쇄회로 패턴(241)이 형성된 영역의 일부 및/또는 전체를 감싸게 상기 안테나 기판(201)의 일면에 배치될 수 있다. 상기 인쇄회로 패턴(241)의 서로 다른 두 부분이 상기 안테나 기판(201)의 일면에서 서로 나란하게 위치하거나, 서로 다른 두 인쇄회로 패턴(241)이 인접하게 배치된 경우, 복수의 더미 도체(243)가 각각 상기 안테나 기판(201)의 일면에 장착될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 인쇄회로 패턴(241)이 형성된 영역을 둘러싸게 상기 더미 도체(243)가 장착됨으로써, 상기 인쇄회로 패턴(241)은 다른 회로나 배선들에 대하여 전자기적으로 차폐될 수 있다. 예컨대, 인쇄회로 패턴(241)의 서로 다른 두 부분이 또는 서로 다른 두 인쇄회로 패턴(241)이 인접하게 위치하더라도 각각의 독립된 동작 특성을 유지할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 누설 전류나 인쇄회로 패턴(241) 자체에 의한 방사 손실 또한 상기 더미 도체(243)의 내부 공간에 구속되어 방사 도체로 전달될 수 있다. 예컨대, 상기 인쇄회로 패턴(241)이 형성된 영역과 상기 더미 도체(243)로 둘러싸인 공간이 급전 도파로(245)를 형성할 수 있다. 이로써, 상기 인쇄회로 패턴(241)의 배치로 인한 손실되는 신호 전력이 상기 더미 도체(243)에 의해 형성된 도파로 구조(예: 상기 급전 도파로(245))를 통해 방사 도체로 전달되어 급전 손실을 개선할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 급전 도파로(245)는, 도 29에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로 패턴(241)이 형성된 상기 안테나 기판(201)의 표면 상에 형성될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 도 30에 도시된 바와 같이, 상기 안테나 기판(201)은 다층 회로 기판으로 형성될 수 있으며, 상기 더미 도체(243)가 형성한 공간과 아울러, 상기 안테나 기판(201)의 내부 공간의 일부에 의해 상기 급전 도파로(245)가 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 도 31에 도시된 바와 같이, 인쇄회로 패턴이 형성되지 않은 상기 안테나 기판(201)의 표면 상에 더미 도체(243)가 장착되어 상기 안테나 기판(201)의 표면 상에 급전 도파로(245)가 형성될 수 있다.

도 32는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 장치(500)의 일부를 나타내는 단면 구성도이다. 도 33은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 장치(500)의 주회로 기판을 나타내는 평면도이다.

설명의 간결함을 위해, 본 실시예를 설명함에 있어서는 전자 장치의 전체 구조보다는 주회로 기판(501)과, 상기 주회로 기판(501) 상에 배치된 전자 부품들을 도면에 도시하고, 이를 참조하여 그 구성을 살펴보기로 한다.

도 32와 도 33을 참조하면, 상기 전자 장치(500)(예: 도 1에 도시된 전자 장치(100))는 집적 회로 칩(들)(502, 502a, 502b, 502c, 502d)이 탑재된 주회로 기판(501)을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 집적 회로 칩(들)(502, 502a, 502b, 502c, 502d)은 반도체 칩이 내장된 집적 회로 기판(521)을 포함할 수 있으며, 상기 집적 회로 기판(521)에는 상술한 실시예의 안테나 장치(들)가 탑재될 수 있다. 예컨대, 상기 집적 회로 칩(들)(502, 502a, 502b, 502c, 502d)은 상기 집적 회로 기판(521)과, 상기 집적 회로 기판(521)의 일면 및/또는 측면에 각각 적어도 하나의 방사 도체(221a, 221b)들, 상기 집적 회로 기판(521)의 내부로 배치된 접지 도체(231)와, 및/또는, 상기 방사 도체(221a, 221b)들과 접지 도체(231)들 중 적어도 하나 및/또는 각각에 장착된 더미 도체(들)(223a, 233)을 포함할 수 있다. 상기 집적 회로 기판(521)의 타면에는 무선 주파수 모듈(209)이 장착되어 상기 집적 회로 기판(521)의 내부 및/또는 표면으로 형성된 급전 라인을 통해 상기 방사 도체(들)(221a, 221b)로 급전 신호를 제공할 수 있다.

상기 집적 회로 칩(들)(502, 502a, 502b, 502c, 502d)은 전자 장치(500)의 주 회로 기판(501)에 장착되어 상기 방사 도체(221a, 221b)들을 통해 상기 주회로 기판(501)에 장착된 다른 집적 회로 칩(들)과 무선 신호를 송수신할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 주회로 기판(501)은 상기 집적 회로 칩들(502, 502a, 502b, 502c, 502d) 사이에 배치되는 중계 도체(repeating conductor)(519)를 더 포함할 수 있다. 상기 중계 도체(519)는 상기 집적 회로 칩들(502, 502a, 502b, 502c, 502d) 간에 전송되는 무선 신호를 중계함으로써, 상기 집적 회로 칩들(502, 502a, 502b, 502c, 502d), 예를 들면, 상기 집적 회로 칩들(502, 502a, 502b, 502c, 502d)에 각각 탑재된 안테나 장치의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는,

다수의 층(layer)들로 이루어진 회로 기판 상에 형성되는 방사 도체로서, 상기 회로 기판을 이루는 다수의 층들 중 적어도 하나의 층에 형성된 도전체 패턴 또는 도전체 패턴들의 조합으로 이루어지는 방사 도체; 상기 회로 기판에 배치되며 상기 방사 도체에 대한 기준 전위를 제공하는 접지 도체; 상기 회로 기판에 배치되며 상기 방사 도체로 급전을 제공하는 급전 라인; 및 상기 회로 기판에 배치된 더미 도체를 포함할 수 있으며,

다양한 실시예에 따르면, 상기 방사 도체는 상기 회로 기판의 일면에 배치된 적어도 하나의 방사 패치를 포함할 수 있으며, 상기 더미 도체가 상기 방사 도체에 장착되어 상기 회로 기판의 일면으로 돌출될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 더미 도체는, 상기 방사 도체에 대면하는 제1 면과, 상기 제1 면에 반대 방향을 향하면서 상기 제1 면보다 더 큰 면적을 가지는 제2 면과, 상기 제1, 제2 면을 연결하는 측면을 포함할 수 있으며, 상기 측면은 상기 회로 기판의 일면에 대하여 경사지게 형성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 방사 도체는 상기 회로 기판의 일면에 배치된 적어도 하나의 방사 패치를 포함할 수 있으며, 상기 더미 도체가 상기 방사 도체 상에 장착되어 개구 안테나(aperture antenna)를 형성할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 방사 도체는 상기 회로 기판의 일측 방향을 바라보도록 상기 회로 기판의 한 측면에 배치될 수 있으며, 상기 더미 도체는 상기 방사 도체의 적어도 일측 가장자리에 장착될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 방사 도체는,

상기 회로 기판의 가장자리 일부에서 상기 다수의 층들 각각에 형성된 도전체 패턴들과, 상기 다수의 층들을 각각 관통하게 형성되어 인접하는 층들의 상기 도전체 패턴들을 서로 연결하는 비아 홀들의 조합으로 이루어지는 제1 방사 도체와,

상기 회로 기판 내에서 상기 다수의 층들 각각에 형성된 다른 도전체 패턴들과, 상기 다수의 층들을 각각 관통하게 형성되어 인접하는 층들의 상기 도전체 패턴들을 서로 연결하는 다른 비아 홀들의 조합으로 이루어지는 제2 방사 도체를 포함할 수 있으며,

상기 제1, 제2 방사 도체가 서로 인접하게 배치될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1, 제2 방사 도체 각각의 일부가 상기 회로 기판의 양면 중 적어도 한 면으로 노출될 수 있으며, 상기 더미 도체는 상기 회로 기판의 적어도 한 면으로 노출된 상기 제1, 제2 방사 도체 각각의 일부 중 적어도 하나에 장착될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 방사 도체는 상기 회로 기판의 일면에 배치된 복수의 방사 패치를 포함하고, 상기 더미 도체는 상기 방사 도체들 사이로 배치된 격막 구조를 제공할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 방사 도체는 상기 회로 기판의 일측 방향을 바라보도록 상기 회로 기판의 한 측면에 배치될 수 있고, 상기 접지 도체는 적어도 일부가 상기 회로 기판의 양면 중 적어도 한 면으로 노출되면서, 상기 회로 기판 내에서 상기 방사 도체와 대면하게 배치될 수 있으며, 상기 더미 도체는 상기 회로 기판의 적어도 한 면으로 노출된 상기 접지 도체의 일부 중 적어도 하나에 장착될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 접지 도체의 서로 다른 일부가 상기 회로 기판의 양면으로 각각 노출되고, 상기 회로 기판의 양면에서 각각 노출된 상기 접지 도체의 일부에 복수의 상기 더미 도체가 각각 장착될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 더미 도체는, 상기 방사 도체에 대면하는 제1 면과, 상기 제1 면에 반대 방향을 향하는 상기 제1 면보다 더 큰 면적을 가지는 제2 면과, 상기 제1, 제2 면을 연결하는 측면을 포함할 수 있고,

상기 측면은 상기 회로 기판의 일면에 대하여 경사지게 형성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 회로 기판의 일면에 대하여 경사진 상기 측면이 상기 방사 도체 측에 위치할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치는 상기 방사 도체의 적어도 일측 가장자리에 장착된 제2 더미 도체를 더 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 급전 라인은 적어도 일부분이 상기 회로 기판의 일면에서 연장된 인쇄회로 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 더미 도체는 상기 회로 기판의 일면에서 상기 인쇄회로 패턴이 연장된 영역을 둘러싸게 장착되어, 상기 회로 기판의 일면에서, 상기 인쇄회로 패턴이 연장된 영역과 상기 더미 도체에 의해 급전 도파로(feeding waveguide)를 형성할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 인쇄회로 패턴의 서로 다른 적어도 두 부분이 나란하게 연장될 수 있으며, 상기 더미 도체는, 나란하게 연장된 상기 인쇄회로 패턴의 두 부분 중 제1 부분을 둘러싸게 장착되는 제1 더미 도체와, 나란하게 연장된 상기 인쇄회로 패턴의 두 부분 중 제2 부분을 둘러싸게 장착되는 제2 더미 도체를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 방사 도체는, 상기 회로 기판의 일면에 장착된 적어도 하나의 제1 방사 도체와, 상기 회로 기판의 측면에 장착된 적어도 하나의 제2 방사 도체를 포함할 수 있으며,

상기 안테나 장치는 상기 회로 기판의 타면에 장착된 무선 주파수 모듈(radio frequency module; RF module)을 더 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제1, 제2 방사 도체는 각각 상기 무선 주파수 모듈로부터 급전 신호를 제공받을 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 방사 도체는, 상기 회로 기판의 일면에 배치된 적어도 하나의 제1 방사 도체와, 상기 회로 기판의 측면에 배치된 적어도 하나의 제2 방사 도체를 포함할 수 있으며,

상기 더미 도체는, 상기 제1 방사 도체에 대면하게 장착된 제1 더미 도체와, 상기 제2 방사 도체의 적어도 일측 가장자리에 장착된 제2 더미 도체를 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 주회로 기판; 및 상기 주회로 기판에 장착된 복수의 집적 회로 칩들을 포함할 수 있으며,

상기 집적 회로 칩들은 각각 상술한 안테나 장치를 구비함으로써 서로 간에 무선 통신을 수행할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는, 상기 주회로 기판에 장착되면서 상기 집적 회로 칩들 사이에 위치하는 적어도 하나의 중계 도체(repeating conductor)를 더 포함할 수 있으며, 상기 중계 도체는 상기 집적 회로 칩들 간에 전송되는 무선 신호를 중계할 수 있다.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

100: 전자 장치 200: 안테나 장치
201: 회로 기판 202a: 제1 방사부
202b: 제2 방사부 203: 접지부
204: 급전 라인 209: 무선 주파수 모듈
221a, 221b: 방사 도체 223a, 223b, 233: 더미 도체
231: 접지 도체

Claims

안테나 장치에 있어서,
다수의 층(layer)들로 이루어진 회로 기판 상에 형성되는 방사 도체로서, 상기 회로 기판을 이루는 다수의 층들 중 적어도 하나의 층에 형성된 도전체 패턴 또는 도전체 패턴들의 조합으로 이루어지는 방사 도체;
상기 회로 기판에 배치되며 상기 방사 도체에 대한 기준 전위를 제공하는 접지 도체;
상기 회로 기판에 배치되며 상기 방사 도체로 급전을 제공하는 급전 라인; 및
상기 회로 기판에 배치된 더미 도체를 포함하고,
상기 더미 도체는 상기 방사 도체, 접지 도체 및 급전 라인 중 적어도 하나에 접하게 또는 인접하게 장착되는 안테나 장치.
제1 항에 있어서,
상기 방사 도체는 상기 회로 기판의 일면에 배치된 적어도 하나의 방사 패치를 포함하고,
상기 더미 도체가 상기 방사 도체에 장착되어 상기 회로 기판의 일면으로 돌출된 안테나 장치.
제2 항에 있어서, 상기 더미 도체는, 상기 방사 도체에 대면하는 제1 면과, 상기 제1 면에 반대 방향을 향하면서 상기 제1 면보다 더 큰 면적을 가지는 제2 면과, 상기 제1, 제2 면을 연결하는 측면을 포함하고,
상기 측면은 상기 회로 기판의 일면에 대하여 경사지게 형성된 안테나 장치.
제1 항에 있어서,
상기 방사 도체는 상기 회로 기판의 일면에 배치된 적어도 하나의 방사 패치를 포함하고,
상기 더미 도체가 상기 방사 도체 상에 장착되어 개구 안테나(aperture antenna)를 형성하는 안테나 장치.
제1 항에 있어서,
상기 방사 도체는 상기 회로 기판의 일측 방향을 바라보도록 상기 회로 기판의 한 측면에 배치되고,
상기 더미 도체는 상기 방사 도체의 적어도 일측 가장자리에 장착된 안테나 장치.
제1 항에 있어서, 상기 방사 도체는,
상기 회로 기판의 가장자리 일부에서 상기 다수의 층들 각각에 형성된 도전체 패턴들과, 상기 다수의 층들을 각각 관통하게 형성되어 인접하는 층들의 상기 도전체 패턴들을 서로 연결하는 비아 홀들의 조합으로 이루어지는 제1 방사 도체와,
상기 회로 기판 내에서 상기 다수의 층들 각각에 형성된 다른 도전체 패턴들과, 상기 다수의 층들을 각각 관통하게 형성되어 인접하는 층들의 상기 도전체 패턴들을 서로 연결하는 다른 비아 홀들의 조합으로 이루어지는 제2 방사 도체를 포함하고,
상기 제1, 제2 방사 도체가 서로 인접하게 배치된 안테나 장치.
제6 항에 있어서,
상기 제1, 제2 방사 도체 각각의 일부가 상기 회로 기판의 양면 중 적어도 한 면으로 노출되고,
상기 더미 도체는, 상기 회로 기판의 적어도 한 면으로 노출된 상기 제1, 제2 방사 도체 각각의 일부 중 적어도 하나에 장착되는 안테나 장치.
제1 항에 있어서,
상기 방사 도체는 상기 회로 기판의 일면에 배치된 복수의 방사 패치를 포함하고,
상기 더미 도체가 상기 회로 기판의 일면에서 상기 방사 패치들 사이로 배치된 격막 구조를 제공하는 안테나 장치.
제1 항에 있어서,
상기 방사 도체는 상기 회로 기판의 일측 방향을 바라보도록 상기 회로 기판의 한 측면에 배치되고,
상기 접지 도체는 적어도 일부가 상기 회로 기판의 양면 중 적어도 한 면으로 노출되면서, 상기 회로 기판 내에서 상기 방사 도체와 대면하게 배치되며,
상기 더미 도체는, 상기 회로 기판의 적어도 한 면으로 노출된 상기 접지 도체의 일부 중 적어도 하나에 장착되는 안테나 장치.
제9 항에 있어서, 상기 접지 도체의 서로 다른 일부가 상기 회로 기판의 양면으로 각각 노출되고, 상기 회로 기판의 양면에서 각각 노출된 상기 접지 도체의 일부에 복수의 상기 더미 도체가 각각 장착되는 안테나 장치.
제9 항에 있어서,
상기 더미 도체는, 상기 방사 도체에 대면하는 제1 면과, 상기 제1 면에 반대 방향을 향하는 상기 제1 면보다 더 큰 면적을 가지는 제2 면과, 상기 제1, 제2 면을 연결하는 측면을 포함하고,
상기 측면은 상기 회로 기판의 일면에 대하여 경사지게 형성된 안테나 장치.
제11 항에 있어서, 상기 회로 기판의 일면에 대하여 경사진 상기 측면이 상기 방사 도체 측에 위치하는 안테나 장치.
제9 항에 있어서,
상기 방사 도체의 적어도 일측 가장자리에 장착된 제2 더미 도체를 더 포함하는 안테나 장치.
제1 항에 있어서,
상기 급전 라인은 적어도 일부분이 상기 회로 기판의 일면에서 연장된 인쇄회 패턴을 포함하고,
상기 더미 도체는 상기 회로 기판의 일면에서 상기 인쇄회로 패턴이 연장된 영역을 둘러싸게 장착되어, 상기 회로 기판의 일면에서, 상기 인쇄회로 패턴이 연장된 영역과 상기 더미 도체에 의해 급전 도파로(feeding waveguide)를 형성하는 안테나 장치.
제14 항에 있어서,
상기 인쇄회로 패턴의 서로 다른 적어도 두 부분이 나란하게 연장되고,
상기 더미 도체는, 나란하게 연장된 상기 인쇄회로 패턴의 두 부분 중 제1 부분을 둘러싸게 장착되는 제1 더미 도체와, 나란하게 연장된 상기 인쇄회로 패턴의 두 부분 중 제2 부분을 둘러싸게 장착되는 제2 더미 도체를 포함하는 안테나 장치.
제1 항에 있어서,
상기 방사 도체는, 상기 회로 기판의 일면에 장착된 적어도 하나의 제1 방사 도체와, 상기 회로 기판의 측면에 장착된 적어도 하나의 제2 방사 도체를 포함하고,
상기 회로 기판의 타면에 장착된 무선 주파수 모듈(radio frequency module; RF module)을 더 포함하는 안테나 장치.
제15 항에 있어서, 상기 제1, 제2 방사 도체는 각각 상기 무선 주파수 모듈로부터 급전 신호를 제공받는 안테나 장치.
제1 항에 있어서,
상기 방사 도체는, 상기 회로 기판의 일면에 배치된 적어도 하나의 제1 방사 도체와, 상기 회로 기판의 측면에 배치된 적어도 하나의 제2 방사 도체를 포함하고,
상기 더미 도체는, 상기 제1 방사 도체에 대면하게 장착된 제1 더미 도체와, 상기 제2 방사 도체의 적어도 일측 가장자리에 장착된 제2 더미 도체를 포함하는 안테나 장치.
전자 장치에 있어서,
주회로 기판; 및
상기 주회로 기판에 장착된 복수의 집적 회로 칩들을 포함하고,
상기 집적 회로 칩들은 각각 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 따른 안테나 장치를 구비함으로써 서로 간에 무선 통신을 수행하는 전자 장치.
제19 항에 있어서,
상기 주회로 기판에 장착되면서 상기 집적 회로 칩들 사이에 위치하는 적어도 하나의 중계 도체(repeating conductor)를 더 포함하고,
상기 중계 도체는 상기 집적 회로 칩들 간에 전송되는 무선 신호를 중계하는 전자 장치.