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KR20210015262A - 안테나 모듈 및 그것을 포함하는 전자 장치 - Google Patents

안테나 모듈 및 그것을 포함하는 전자 장치 Download PDF

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KR20210015262A
KR20210015262A KR1020190093844A KR20190093844A KR20210015262A KR 20210015262 A KR20210015262 A KR 20210015262A KR 1020190093844 A KR1020190093844 A KR 1020190093844A KR 20190093844 A KR20190093844 A KR 20190093844A KR 20210015262 A KR20210015262 A KR 20210015262A
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KR
South Korea
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phase
electronic device
antenna
switch
signal
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KR1020190093844A
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English (en)
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KR102695042B1 (ko
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이유성
이효성
조남준
나효석
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삼성전자주식회사
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Publication date
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Priority to US16/943,096 priority patent/US10971799B2/en
Priority to EP20188885.6A priority patent/EP3772134A1/en
Priority to CN202010758842.9A priority patent/CN112310612B/zh
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Abstract

복수의 안테나 엘리먼트를 포함하는 안테나 어레이를 포함하는 안테나 모듈, 및 상기 안테나 모듈과 작동적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 안테나 모듈은, 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판 상에 형성되고, 서로 다른 길이를 가지는 도전 라인들, 상기 도전 라인들의 일단에 연결된 제1 스위치를 포함하는 통신 회로, 및 상기 도전 라인들의 타단에 연결된 제2 스위치, 및 상기 제2 스위치에 연결되는 위상 변환기들을 포함하는 프론트 엔드(front-end)를 포함하고, 상기 위상 변환기들은 상기 복수의 안테나 엘리먼트와 연결되고, 상기 프로세서는, 상기 안테나 어레이에 의해 형성될 빔의 방향에 기초하여, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 제어하여 상기 도전 라인들 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 도전 라인에 연결되는 상기 위상 변환기들 중 적어도 하나의 위상 값을 상기 선택된 도전 라인의 길이에 기초하여 제어하도록 설정된, 전자 장치가 개시된다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

안테나 모듈 및 그것을 포함하는 전자 장치{Antenna module and electronic device including thereof}
본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 안테나 모듈의 빔 조절 기술과 관련된다.
이동 통신 기술의 발달로, 스마트 폰(smartphone), 웨어러블(wearable) 기기와 같은 안테나(antenna)를 구비한 전자 장치가 광범위하게 보급되고 있다. 전자 장치는 안테나를 이용하여 데이터(예: 메시지, 사진, 동영상, 음악 파일, 또는 게임)를 포함하는 신호를 수신 또는 송신할 수 있다. 전자 장치는 안테나를 이용하여 수신한 신호를 RFIC(radio frequency integrated circuit, 무선 주파수 집적 회로)로 전달할 수 있다.
전자 장치는 신호를 보다 효율적으로 수신 또는 송신하기 위하여 복수 개의 안테나 엘리먼트(antenna element)들을 이용하여 안테나를 구현할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 복수의 안테나 엘리먼트들을 일정한 모양으로 배열한 하나 이상의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 안테나 어레이는 하나의 안테나 엘리먼트보다 큰 유효 등방 방사 전력(effective isotropically radiated power, EIRP)을 가질 수 있다. 이에 따라, 안테나 어레이를 포함하는 전자 장치는 신호를 효율적으로 수신 또는 송신할 수 있다.
5G 이동통신에서, 갈수록 높은 데이터 전송 속도가 요구되고 있기 때문에, 광대역폭 확보가 용이한 mmWave 주파수 대역 통신이 표준으로 채택되었다. 하지만, mmWave 주파수 대역의 높은 경로 손실, 낮은 회절 특성, 또는 반도체 공정의 한계와 같은 이유로 인하여, 위상 배열 시스템(phased array system)을 포함할 수 있다. RFIC에 포함된 증폭기는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)로 형성될 수 있다. 하지만, CMOS 증폭기는 낮은 출력 파워 및 낮은 파워 효율로 인한 성능 저하 및 발열이 있어, CMOS RFIC와 이종 화합물 반도체 RFFE(radio frequency front-end)을 별도의 2개의 칩으로 분리하는 구조가 고려되고 있다. 다만, 기존에 하나의 칩에 집적되어 있는 회로들을 2개의 칩으로 분리하는 경우, 칩 간 최소 이격 거리, 인터페이스 라우팅과 같은 이유로 실장 면적이 증가할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은 RFIC 칩과 증폭기와 위상 변환기, 또는 위상 변환 인터페이스를 포함하는 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치를 제공하고자 한다.
본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 복수의 안테나 엘리먼트를 포함하는 안테나 어레이를 포함하는 안테나 모듈, 및 상기 안테나 모듈과 작동적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 안테나 모듈은, 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판 상에 형성되고, 서로 다른 길이를 가지는 도전 라인들, 상기 도전 라인들의 일단에 연결된 제1 스위치를 포함하는 통신 회로, 및 상기 도전 라인들의 타단에 연결된 제2 스위치, 및 상기 제2 스위치에 연결되는 위상 변환기들을 포함하는 프론트 엔드(front-end)를 포함하고, 상기 위상 변환기들은 상기 복수의 안테나 엘리먼트와 연결되고, 상기 프로세서는, 상기 안테나 어레이에 의해 형성될 빔의 방향에 기초하여, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 제어하여 상기 도전 라인들 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 도전 라인에 연결되는 상기 위상 변환기들 중 적어도 하나의 위상 값을 상기 선택된 도전 라인의 길이에 기초하여 제어하도록 설정될 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 복수의 안테나 엘리먼트를 포함하는 안테나 어레이를 포함하는 안테나 모듈, 및 상기 안테나 모듈과 작동적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 안테나 모듈은, 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판에 실장되고, 제1 접속 노드들을 포함하는 통신 회로, 상기 인쇄 회로 기판에 실장되고, 제2 접속 노드들, 및 상기 제2 접속 노드들 중 선택된 하나에 연결되는 위상 변환기들을 포함하는 프론트 엔드(front-end), 및 상기 통신 회로와 상기 프론트 엔드 사이에 배치되며, 상기 제1 접속 노드들과 상기 제2 접속 노드들을 연결하고 서로 다른 길이를 가지는 도전 라인들을 포함하는 위상 변환 인터페이스를 포함하고, 상기 위상 변환기들은 상기 복수의 안테나 엘리먼트와 연결되고, 상기 프로세서는, 상기 안테나 어레이에 의해 형성될 빔의 방향에 기초하여, 상기 도전 라인들 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 도전 라인에 연결되는 상기 위상 변환기들 중 적어도 하나의 위상 값을 상기 선택된 도전 라인의 길이에 기초하여 제어하도록 설정될 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 복수의 안테나 엘리먼트로를 포함하는 안테나 어레이를 포함하는 안테나 모듈, 및 상기 안테나 모듈과 작동적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 안테나 모듈은, 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판에 실장되고, 제1 접속 노드들을 포함하는 통신 회로, 상기 인쇄 회로 기판에 실장되고, 제2 접속 노드들, 및 상기 제2 접속 노드들에 연결된 벡터 모듈레이터를 포함하는 프론트 엔드(front-end), 및 상기 통신 회로와 상기 프론트 엔드 사이에 배치되며, 상기 제1 접속 노드들과 상기 제2 접속 노드들을 연결하여 적어도 하나의 위상 차이를 구현하는 도전 라인들을 포함하는 위상 변환 인터페이스를 포함하고, 상기 벡터 모듈레이터는 상기 적어도 하나의 위상 차이에 따라 생성된 차동 I-Q 신호들에 기초하여 위상 변환이 수행된 RF 신호들을 상기 복수의 안테나 엘리먼트에 제공하고, 상기 프로세서는, 상기 안테나 어레이에 의해 형성되는 빔의 방향에 기초하여, 상기 벡터 모듈레이터를 제어하도록 설정될 수 있다.
본 문서에 개시되는 실시 예들에 따르면, CMOS로 구현된 RFIC 칩과 이종 화합물 반도체로 구현된 RFFE 칩을 별도로 사용하고, RFFE 칩에 증폭기를 배치하여 증폭기의 출력 파워 효율을 향상시킬 수 있다.
본 문서에 개시되는 실시 예들에 따르면, RFIC 칩과 RFFE 칩 사이에 위상 변환 인터페이스를 배치하고, 위상 변환 인터페이스와 RFFE 칩에 포함된 위상 변환기의 조합을 통해 위상 변환을 수행하여, 2개의 칩의 사용으로 인한 실장 면적을 증가를 방지할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블럭도이다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른, 레거시 네트워크 통신 및 5G 네트워크 통신을 지원하기 위한 전자 장치의 블록도이다.
도 3은, 예를 들어, 도 2를 참조하여 설명된 제3 안테나 모듈의 구조의 일 실시 예를 도시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 RFIC 칩과 위상 변환기들을 포함하는 RFFE 칩의 연결 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 RFIC 칩과 위상 변환기들을 포함하는 RFFE 칩의 연결 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 또 다른 실시 예에 따른 RFIC 칩과 위상 변환기들을 포함하는 RFFE 칩의 연결 구조를 나타내는 도면이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은, 다양한 실시 예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)는, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)는, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른, 레거시 네트워크 통신 및 5G 네트워크 통신을 지원하기 위한 전자 장치(101)의 블록도(200)이다. 도 2를 참조하면, 전자 장치(101)는 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제1 RFIC(radio frequency integrated circuit, 222), 제2 RFIC(224), 제3 RFIC(226), 제4 RFIC(228), 제1 RFFE(radio frequency front end, 232), 제2 RFFE(234), 제3 RFFE(236), 제1 안테나 모듈(242), 제2 안테나 모듈(244), 및 제3 안테나 모듈(246)을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는 프로세서(120) 및 메모리(130)를 더 포함할 수 있다. 제2 네트워크(199)는 제1 셀룰러 네트워크(292)와 제2 셀룰러 네트워크(294)를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 도 1에 기재된 부품들 중 적어도 하나의 부품을 더 포함할 수 있고, 제2 네트워크(199)는 적어도 하나의 다른 네트워크를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제1 RFIC(222), 제2 RFIC(224), 제4 RFIC(228), 제1 RFFE(232), 및 제2 RFFE(234)는 무선 통신 모듈(192)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 제4 RFIC(228)는 생략되거나, 제3 RFIC(226)의 일부로서 포함될 수 있다.
제1 커뮤니케이션 프로세서(212)는 제1 셀룰러 네트워크(292)와의 무선 통신에 사용될 대역의 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 레거시 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제1 셀룰러 네트워크(292)는 2세대(2G), 3세대(3G), 4세대(4G), 및/또는 long term evolution(LTE) 네트워크를 포함하는 레거시 네트워크일 수 있다. 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제2 셀룰러 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 지정된 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네크워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제2 셀룰러 네트워크(294)는 3GPP에서 정의하는 5G 네트워크일 수 있다. 추가적으로, 일 실시 예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제2 셀룰러 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 다른 지정된 대역(예: 약 6GHz 이하)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네크워크 통신을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)와 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 단일(single) 칩 또는 단일 패키지 내에 구현될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 프로세서(120), 도 1의 보조 프로세서(123), 또는 통신 모듈(190)과 단일 칩 또는 단일 패키지 내에 형성될 수 있다.
제1 RFIC(222)는, 송신 시에, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 생성된 기저대역(baseband) 신호를 제1 셀룰러 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)에 사용되는 약 700MHz 내지 약 3GHz의 라디오 주파수(radio frequency, RF) 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에는, RF 신호가 안테나(예: 제1 안테나 모듈(242))를 통해 제1 셀룰러 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)로부터 획득되고, 제1 RFFE(232)를 통해 전처리(preprocess)될 수 있다. 제1 RFIC(222)는 전처리된 RF 신호를 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제2 RFIC(224)는, 송신 시에, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에 사용되는 Sub6 대역(예: 약 6GHz 이하)의 RF 신호(이하, 5G Sub6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Sub6 RF 신호가 안테나(예: 제2 안테나 모듈(244))를 통해 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고, 제2 RFFE(234)를 통해 전처리될 수 있다. 제2 RFIC(224)는 전처리된 5G Sub6 RF 신호를 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214) 중 대응하는 커뮤니케이션 프로세서에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제3 RFIC(226)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에서 사용될 5G Above6 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 RF 신호(이하, 5G Above6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고 제3 RFFE(236)를 통해 전처리될 수 있다. 예를 들어, 제3 RFFE(236)는 위상 변환기(238)를 이용하여 신호의 전처리를 수행할 수 있다. 제3 RFIC(226)는 전처리된 5G Above6 RF 신호를 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 RFFE(236)는 제3 RFIC(226)의 일부로서 형성되거나, 제3 RFFE(236)와 제3 RFIC(226) 각각은 분리된 칩으로 형성될 수 있다.
전자 장치(101)는, 일 실시 예에 따르면, 제3 RFIC(226)와 별개로 또는 적어도 그 일부로서, 제4 RFIC(228)를 포함할 수 있다. 이런 경우, 제4 RFIC(228)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 중간(intermediate) 주파수 대역(예: 약 9GHz ~ 약 11GHz)의 RF 신호(이하, IF(intermediate frequency) 신호)로 변환한 뒤, 상기 IF 신호를 제3 RFIC(226)로 전달할 수 있다. 제3 RFIC(226)는 IF 신호를 5G Above6 RF 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 수신되고 제3 RFIC(226)에 의해 IF 신호로 변환될 수 있다. 제4 RFIC(228)는 IF 신호를 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)가 처리할 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 RFIC(222)와 제2 RFIC(224)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 RFFE(232)와 제2 RFFE(234)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 안테나 모듈(242) 또는 제2 안테나 모듈(244) 중 적어도 하나의 안테나 모듈은 생략되거나 다른 안테나 모듈과 결합되어 대응하는 복수의 대역들의 RF 신호들을 처리할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 RFIC(226), 제3 RFFE(236)와 안테나(248)는 동일한 서브스트레이트(예: 인쇄 회로 기판(PCB, printed circuit board))에 배치되어 제3 안테나 모듈(246)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모듈(192) 또는 프로세서(120)가 제1 서브스트레이트(예: main PCB)에 배치될 수 있다. 이런 경우, 제1 서브스트레이트와 별도의 제2 서브스트레이트(예: sub PCB)의 일부 영역(예: 하면)에 제3 RFIC(226) 및 제3 RFFE(236)가, 다른 일부 영역(예: 상면)에 안테나(248)가 배치되어, 제3 안테나 모듈(246)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나(248)는, 예를 들면, 빔포밍에 사용될 수 있는 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 제3 RFIC(226), 제3 RFFE(236)와 안테나(248)를 동일한 서브스트레이트에 배치함으로써 그 사이의 전송 선로의 길이를 줄이는 것이 가능하다. 이는, 예를 들면, 5G 네트워크 통신에 사용되는 고주파 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 신호가 전송 선로에 의해 손실(예: 감쇄)되는 것을 줄일 수 있다. 이로 인해, 전자 장치(101)는 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)와의 통신의 품질 또는 속도를 향상시킬 수 있다.
제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)는 제1 셀룰러 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)와 독립적으로 운영되거나(예: Stand-Alone(SA)), 연결되어 운영될 수 있다(예: Non-Stand Alone(NSA)). 예를 들면, 5G 네트워크에는 액세스 네트워크(예: 5G radio access network(RAN) 또는 next generation RAN(NG RAN))만 있고, 코어 네트워크(예: next generation core(NGC))는 없을 수 있다. 이런 경우, 전자 장치(101)는 5G 네트워크의 액세스 네트워크에 액세스한 후, 레거시 네트워크의 코어 네트워크(예: evolved packed core(EPC))의 제어 하에 외부 네트워크(예: 인터넷)에 액세스할 수 있다. 레거시 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: LTE 프로토콜 정보) 또는 5G 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: New Radio(NR) 프로토콜 정보)는 메모리(130)에 저장되어, 다른 부품(예: 프로세서(120), 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214))에 의해 액세스될 수 있다.
도 3은, 예를 들어, 도 2를 참조하여 설명된 제3 안테나 모듈(246)의 구조의 일 실시 예를 도시한다. 도 3의 300a는, 제3 안테나 모듈(246)을 일측에서 바라본 사시도이고, 도 3의 300b는 제3 안테나 모듈(246)을 다른 측에서 바라본 사시도이다. 도 3의 300c는 제3 안테나 모듈(246)의 A-A'에 대한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시 예에서, 제3 안테나 모듈(246)은 인쇄 회로 기판(310), 안테나 어레이(330), RFIC(radio frequency integrate circuit)(352), PMIC(power manage integrate circuit)(354), RFFE(radio frequency front end)(356) 및 모듈 인터페이스(미도시)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 제3 안테나 모듈(246)은 차폐 부재(390)를 더 포함할 수 있다. 다른 실시 예들에서는, 상기 언급된 부품들 중 적어도 하나가 생략되거나, 상기 부품들 중 적어도 두 개가 일체로 형성될 수도 있다.
인쇄 회로 기판(310)은 복수의 도전성 레이어들, 및 상기 도전성 레이어들과 교번하여 적층된 복수의 비도전성 레이어들을 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판(310)은, 상기 도전성 레이어에 형성된 배선들 및 도전성 비아들을 이용하여 인쇄 회로 기판(310) 및/또는 외부에 배치된 다양한 전자 부품들 간 전기적 연결을 제공할 수 있다.
안테나 어레이(330)(예, 도 2의 안테나(248))는, 방향성 빔을 형성하도록 배치된 복수의 안테나 엘리먼트들(332, 334, 336, 또는 338)을 포함할 수 있다. 상기 안테나 엘리먼트들은, 도시된 바와 같이 인쇄 회로 기판(310)의 제1 면에 형성될 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 안테나 어레이(330)는 인쇄 회로 기판(310)의 내부에 형성될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 안테나 어레이(330)는, 동일 또는 상이한 형상 또는 종류의 복수의 안테나 어레이들(예: 다이폴 안테나 어레이, 및/또는 패치 안테나 어레이)을 포함할 수 있다.
RFIC(352)(예를 들어, 도 2의 제3 RFIC(226))는, 안테나 어레이(330)와 이격된, 인쇄 회로 기판(310)의 다른 영역(예: 상기 제1 면의 반대쪽인 제2 면)에 배치될 수 있다. RFIC(352)는, 안테나 어레이(330)를 통해 송/수신되는, 선택된 주파수 대역의 신호를 처리할 수 있도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, RFIC(352)는, 송신 시에, 통신 프로세서(예: 도 2의 제2 커뮤니케이션 프로세서(214))로부터 획득된 기저대역 신호를 지정된 대역의 RF 신호로 변환할 수 있다. RFIC(352)는, 수신 시에, 안테나 어레이(330) 및 RFFE(356)를 통해 수신된 RF 신호를, 기저대역 신호로 변환하여 상기 통신 프로세서에 전달할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, RFIC(352)는, 송신 시에, IFIC(intermediate frequency integrate circuit)(예: 도 2의 제4 RFIC(228))로부터 획득된 IF 신호(예: 약 9GHz ~ 약 11GHz)를 선택된 대역의 RF 신호로 업 컨버트 할 수 있다. RFIC(352)는, 수신 시에, 안테나 어레이(330) 및 RFFE(356)를 통해 획득된 RF 신호를 다운 컨버트하여 IF 신호로 변환하여 상기 IFIC에 전달할 수 있다.
PMIC(354)는, 안테나 어레이(330)와 이격된, 인쇄 회로 기판(310)의 다른 일부 영역(예: 상기 제2 면)에 배치될 수 있다. 예를 들면, PMIC(354)는 메인 PCB(미도시)로부터 전압을 공급받아서, 안테나 모듈 상의 다양한 부품(예: RFIC(352), RFFE(356))에 필요한 전원을 제공할 수 있다.
차폐 부재(390)는 RFIC(352), RFFE(356) 또는 PMIC(354) 중 적어도 하나를 전자기적으로 차폐하도록 인쇄 회로 기판(310)의 일부(예: 상기 제2 면)에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 차폐 부재(390)는 쉴드캔을 포함할 수 있다.
도시되지 않았으나, 다양한 실시 예들에서, 제3 안테나 모듈(246)은, 모듈 인터페이스를 통해 다른 인쇄 회로 기판(예: 메인 PCB)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 모듈 인터페이스는, 연결 부재, 예를 들어, 동축 케이블 커넥터, board to board 커넥터, 인터포저, 또는 FPCB(flexible printed circuit board)를 포함할 수 있다. 상기 연결 부재를 통하여, 상기 제3 안테나 모듈(246)의 RFIC(352), RFFE(356) 및/또는 PMIC(354)가 상기 인쇄 회로 기판과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 RFIC 칩과 위상 변환기들을 포함하는 RFFE 칩의 연결 구조를 나타내는 도면이다.
일 실시 예에 따르면, 제3 안테나 모듈(246)은 인쇄 회로 기판(310), RFIC(352), 위상 변환 인터페이스(430) 및/또는 RFFE(356)를 포함할 수 있다. RFIC(352) 및 RFFE(356)는 각각 하나의 칩으로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, RFIC(352) 및/또는 RFFE(356)는 인쇄 회로 기판(310)에 실장될 수 있다. 인쇄 회로 기판(310)은 안테나 엘리먼트들(예: 도 3의 안테나 엘리먼트들(332, 334, 336, 또는 338))을 포함할 수 있다.
예를 들어, 만약에 위상 변환 인터페이스(430) 없이 RFIC(352)와 RFFE(356)가 하나의 칩으로 형성되고, 제3 안테나 모듈(246)이 총 4비트의 위상 변환을 수행하는 경우, 위상 변환기(470)는 총 4비트의 위상 변환을 모두 수행하여야 한다. 일 예로서, 안테나 엘리먼트들이 1x4 어레이(array)로 배치되고 안테나 간격이 _인 경우(예: λ는 안테나를 통해 송수신되는 신호의 파장의 길이), 송신 빔 및/또는 수신 빔의 방향(예: Beam Angle)을 결정하기 위해, 표 1과 같이 제1 내지 제4 위상 변환기들(471 내지 474)의 위상 값이 설정될 수 있다. 표 1을 참조하면, 제1 내지 제4 위상 변환기들(471 내지 474)은 0도와 360도 사이의 위상 값들 중 하나로 설정될 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제4 위상 변환기들(471 내지 474)은 제3 안테나 모듈(246)에서 위상 변환을 위해 사용하는 총 비트 수(예: 4비트)를 사용하여 위상 값을 표현할 수 있다.
제1 위상 변환기(471) 제2 위상 변환기(472) 제3 위상 변환기(473) 제4 위상 변환기(474) Beam Angle
337.5° 225° 112.5° 0° -38.7°
270° 180° 90° 0° -30°
202.5° 135° 67.5° 0° -22°
135° 90° 45° 0° -14.48°
67.5° 45° 22.5° 0° -7.2°
0° 0° 0° 0° 0°
0° 22.5° 45° 67.5° 7.2°
0° 45° 90° 135° 14.48°
0° 67.5° 135° 202.5° 22°
0° 90° 180° 270° 30°
0° 112.5° 225° 337.5° 38.7°
예를 들면, 하나의 RFIC 칩(예: RFIC(352)와 RFFE(356)의 기능을 포함하는 하나의 칩)은 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)로 구현될 수 있다. 다만, 상기 RFIC 칩이 CMOS로 구현되는 경우, 상기 RFIC 칩에 포함되는 증폭기는 낮은 출력 파워 및 낮은 파워 효율을 가질 수 있다. 따라서, 상기 증폭기를 별도의 RFFE 칩(예: RFFE(356))으로 분리하고, 상기 RFFE 칩을 이종 화합물 반도체(예: GaAs, GaN)로 구현하면, 상기 증폭기의 출력 파워 및 파워 효율을 증가시킬 수 있다. 하지만, 상기 RFIC 칩을 두 개의 칩(예: RFIC(352) + RFFE(356))으로 분리하면, 칩 간 최소 이격 거리, 인터페이스 라우팅으로 인하여 실장 면적이 증가될 수 있다. 또한, 이종 화합물 반도체는 CMOS보다 더 큰 면적으로 구현될 수 있다. 이에, 이하 도 4 내지 도 6에서, 두 개의 칩(예: RFIC(352) + RFFE(356))으로 분리하여 형성하되, 하나의 RFIC 칩으로 형성된 경우보다 실장 면적이 증가되지 않는 안테나 모듈 구조의 실시 예들을 설명한다.
일 실시 예에 따르면, RFIC(352)는 기저대역 신호(또는 IF 신호)를 지정된 대역의 RF 신호(RF0)로 변환 또는 RF 신호(RF0)를 기저대역 신호(또는 IF 신호)로 변환하는 대역 변환 회로(미도시), 제1 분배기(410), 제1 스위치(420) 및/또는 제1 내지 제4 RFIC 노드들(421 내지 424)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 분배 선로(411) 또는 제2 분배 선로(412)는 제1 분배기(410)와 제1 스위치(420) 사이에 연결될 수 있다. 제1 스위치(420)는 제1 및 제2 분배 선로들(411, 412) 중 하나와 제1 내지 제4 RFIC 노드들(421 내지 424) 중 하나를 연결할 수 있다. 일 예로서, 제1 스위치(420)는 DP4T(double-pole 4-throw) 스위치를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, RFFE(356)는 제1 내지 제4 RFFE 노드들(441 내지 444), 제2 스위치(440), 제2 분배기(461), 제3 분배기(462) 및/또는 위상 변환기(470)(예: 도 2의 위상 변환기(238))를 포함할 수 있다. 예를 들면, 위상 변환기(470)는 제1 내지 제4 위상 변환기들(471 내지 474)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 위상 변환기들(471 내지 474)은 상기 안테나 엘리먼트들과 연결될 수 있다. 제1 내지 제4 위상 변환기들(471 내지 474)과 상기 안테나 엘리먼트들 사이에는 증폭기(미도시)가 배치될 수 있다. 송신 시, 상기 증폭기는 제1 내지 제4 위상 변환기들(471 내지 474)이 출력하는 제1 내지 제4 RF 신호들(RF1 내지 RF4)를 증폭시켜 상기 안테나 엘리먼트들로 공급하는 PA(power amplifier)를 포함할 수 있다. 또는 수신 시, 상기 안테나 엘리먼트들로부터 수신된 미약한 신호들을 증폭시켜 제1 내지 제4 RF 신호들(RF1 내지 RF4)을 제1 내지 제4 위상 변환기들(471 내지 474)로 전달하는 LNA(low noise amplifier)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 분배 선로(451)는 제2 스위치(440)와 제2 분배기(461) 사이에 연결될 수 있다. 제4 분배 선로(452)는 제2 스위치(440)와 제3 분배기(462) 사이에 연결될 수 있다. 제2 스위치(440)는 제3 및 제4 분배 선로들(451, 452) 중 하나와 제1 내지 제4 RFFE 노드들(441 내지 944) 중 하나를 연결할 수 있다. 일 예로서, 제2 스위치(440)는 DP4T(double-pole 4-throw) 스위치일 수 있다. 제2 분배기(461)는 제1 위상 변환기(471) 및/또는 제2 위상 변환기(472)에 연결될 수 있다. 제3 분배기(462)는 제3 위상 변환기(473) 및/또는 제4 위상 변환기(474)에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 위상 변환 인터페이스(430)는 제1 내지 제4 RFIC 노드들(421 내지 424)과 제1 내지 제4 RFFE 노드들(441 내지 444)을 연결할 수 있다. 예를 들면, 위상 변환 인터페이스(430)는 제1 내지 제4 위상 변환 선로들(431 내지 434)를 포함할 수 있다. 제1 위상 변환 선로(431)는 제1 RFIC 노드(421)와 제1 RFFE 노드(441)를 연결할 수 있다. 제2 위상 변환 선로(432)는 제2 RFIC 노드(422)와 제2 RFFE 노드(442)를 연결할 수 있다. 제3 위상 변환 선로(433)는 제3 RFIC 노드(423)와 제3 RFFE 노드(443)를 연결할 수 있다. 제4 위상 변환 선로(434)는 제4 RFIC 노드(424)와 제4 RFFE 노드(444)를 연결할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 내지 제4 위상 변환 선로들(431 내지 434)은 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 내지 제4 위상 변환 선로들(432 내지 434)은 제1 위상 변환 선로(431)와 지정된 위상 차이(예: 60도, 120도, 또는 180도)를 가지도록 형성될 수 있다. 예컨대, RF 신호(RF0)의 파장의 길이가 λ이고, RFIC 노드들(421 내지 424)과 RFFE 노드들(441 내지 444) 사이의 거리가 d인 경우, 제1 위상 변환 선로(431)는 d+λ의 길이를 가질 수 있다. 제2 위상 변환 선로(432)는 d+λ/2의 길이를 가질 수 있다. 제3 위상 변환 선로(433)는 d+λ/4의 길이를 가질 수 있다. 제4 위상 변환 선로(434)는 d+λ/8의 길이를 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 위상 변환 인터페이스(430)는 인쇄 회로 기판(310)의 도전층들 중 하나에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 위상 변환 인터페이스(430)와 위상 변환기(470)는 위상 변환 동작을 분담하여 수행할 수 있다. 예를 들면, 위상 변환 인터페이스(430)는 1비트의 위상 변환을 수행할 수 있다. 위상 변환기(470)는 나머지 비트의 위상 변환을 수행할 수 있다. 예컨대, 제3 안테나 모듈(246)이 총 4비트의 위상 변환을 수행하는 경우, 위상 변환 인터페이스(430)는 1비트의 위상 변환을 수행하고, 위상 변환기(470)는 3비트의 위상 변환을 수행할 수 있다. 따라서, 위상 변환기(470)는 제3 안테나 모듈(246)에서 4비트의 위상 변환 시 4비트보다 1비트 적은 3비트의 위상 변환만을 수행하면 되고, 위상 변환기(470)는 4비트의 위상 변환기보다 작은 면적으로 구현될 수 있다. 예컨대, 위상 변환 인터페이스(430), 제1 스위치(420) 및 제2 스위치(440)에 의한 면적 증가는 처리 비트 수 감소로 인한 위상 변환기(470)의 면적 감소에 의해 상쇄될 수 있다. 예를 들면, 안테나 엘리먼트들이 1x4 어레이(array)로 배치되고 안테나 간격이 λ/2인 경우(예: λ는 안테나를 통해 송수신되는 신호의 파장의 길이), 표 2를 참조하면, 제3 안테나 모듈(246)은 위상 변환 인터페이스(430)와 위상 변환기(470)의 조합을 통해 송신 빔 및/또는 수신 빔의 방향(예: Beam Angle)을 결정할 수 있다.
위상 변환
인터페이스(430)		 위상 변환기(470) Beam Angle
제3 분배 선로
(451)		 제4 분배 선로
(452)		 제1 위상
변환기(471)		 제2 위상
변환기(472)		 제3 위상
변환기(473)		 제4 위상
변환기(474)
d+λ/8 d+λ 157.5°
(112.5°)		 0°
(-45°)		 157.5°
(-202.5°)		 0°
(-360°)		 -61°
d+λ/4 d+λ 135°
(45°)		 0°
(-90°)		 135°
(-225°)		 0°
(-360°)		 -48.59°
d+λ/2 d+λ 157.5°
(-22.5°)		 45°
(-135°)		 112.5°
(247.5°)		 0°
(-360°)		 -38.7°
d+λ/2 d+λ 90°
(-90°)		 0°
(-180°)		 90°
(-270°)		 0°
(-360°)		 -30°
d+λ/2 d+λ 67.5°
(-112.5°)		 0°
(-180°)		 112.5°
(-247.5°)		 45°
(-315°)		 -22°
d+λ/2 d+λ 45°
(-135°)		 0°
(-180°)		 135°
(-225°)		 135°
(-202.5°)		 -14.48°
d+λ/2 d+λ 22.5°
(-157.5°)		 0°
(-180°)		 157.5°
(-202.5°)		 45°
(-135°)		 -7.2°
d+λ/4 d+λ/2 0°
(-90°)		 0°
(-90°)		 90°
(-90°)		 90°
(-90°)		 0°
d+λ d+λ/2 135°
(-225°)		 157.5°
(-202.5°)		 0°
(-180°)		 22.5°
(-157.5°)		 7.2°
d+λ d+λ/2 90°
(-270°)		 135°
(-225°)		 0°
(-180°)		 45°
(-135°)		 14.48°
d+λ d+λ/2 45°
(-315°)		 112.5°
(-247.5°)		 0°
(-180°)		 67.5°
(-112.5°)		 22°
d+λ d+λ/2 0°
(-360°)		 90°
(-270°)		 0°
(-180°)		 90°
(-90°)		 30°
d+λ d+λ/2 0°
(-360°)		 112.5°
(-247.5°)		 45°
(-135°)		 157.5°
(-22.5°)		 38.7°
d+λ d+λ/4 0°
(-360°)		 135°
(-225°)		 0°
(-90°)		 135°
(45°)		 48.59°
d+λ d+λ/8 0°
(-360°)		 157.5°
(-202.5°)		 0°
(-45°)		 157.5°
(112.5°)		 61°
일 실시 예에 따르면, 표 2에서, 제1 스위치(420) 및 제2 스위치(440)의 선택에 의해, 제3 분배 선로(451) 또는 제4 분배 선로(452)에 연결되는 위상 변환 인터페이스(430)(예: 제1 내지 제4 위상 변환 선로들(431 내지 434) 중 하나)가 결정될 수 있다. 제1 내지 제4 위상 변환기들(471 내지 474)은 0도와 180도 사이의 위상 값들 중 하나로 설정될 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제4 위상 변환기들(471 내지 474)은 3비트를 사용하여 위상 값을 표현할 수 있다. 표 2에서 괄호 안에 표시된 각도는 동일한 방향(예: Beam Angle)의 송신 빔 및/또는 수신 빔을 생성하기 위해 위상 변환 인터페이스 없이 위상 변환기들만을 사용하는 경우 각 위상 변환기에서 구현되어야 하는 위상 값이다. 위상 변환 인터페이스가 없는 경우 위상 변환기들은 0도와 360도 사이의 위상 값들을 구현해야 하는 반면에, 도 4의 위상 변환기(470)는 0도와 180도 사이의 위상 값들만 구현하면 되기 때문에, 3비트를 사용하는 위상 변환기(470)는 4비트를 사용하는 위상 변환기보다 작은 면적으로 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(예: 제2 커뮤니케이션 프로세서(214))는 생성하고자 하는 송신 빔 및/또는 수신 빔에 따라 위상 변환 인터페이스(430)를 선택하고, 위상 변환기(470)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 표 2에 기초하여 결정된 빔 방향에 따라 제1 스위치(420), 제2 스위치(440) 및 위상 변환기(470)를 제어할 수 있다. 예컨대, 결정된 빔 방향이 7.2도인 경우, 제1 스위치(420)는 제1 분배 선로(411)와 제1 RFIC 노드(421)를 연결하고, 제2 분배 선로(412)와 제2 RFIC 노드(422)를 연결하도록 설정될 수 있다. 제2 스위치(440)는 제3 분배 선로(451)와 제1 RFFE 노드(441)를 연결하고, 제4 분배 선로(452)와 제2 RFFE 노드(442)를 연결하도록 설정될 수 있다. 또한, 제1 위상 변환기(471)는 135도로 설정되고, 제2 위상 변환기(472)는 157.5도로 설정되고, 제3 위상 변환기(473)는 0도로 설정되고, 제4 위상 변환기(474)는 22.5도로 설정될 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 표 2는 룩업테이블의 형태로 메모리(예: 메모리(130))에 저장되고, 프로세서는 메모리에 저장된 룩업테이블을 참조하여 제1 스위치(420), 제2 스위치(440) 및 위상 변환기(470)를 제어할 수 있다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 RFIC 칩과 위상 변환기들을 포함하는 RFFE 칩의 연결 구조를 나타내는 도면이다.
일 실시 예에 따르면, 제3 안테나 모듈(246)은 인쇄 회로 기판(310), RFIC(352), 위상 변환 인터페이스(530) 및/또는 RFFE(356)를 포함할 수 있다. RFIC(352) 및 RFFE(356)는 각각 하나의 칩으로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, RFIC(352) 및 RFFE(356)는 인쇄 회로 기판(310)에 실장될 수 있다. 인쇄 회로 기판(310)은 안테나 엘리먼트들(예: 도 3의 안테나 엘리먼트들(332, 334, 336, 또는 338))을 포함할 수 있다. 도 5의 RFIC(352) 또는 RFFE(356)의 구성들 중 일부는 도 4의 RFIC(352) 또는 RFFE(356)의 구성들 중 일부와 동일 또는 유사할 수 있다. 도 5의 RFIC(352) 또는 RFFE(356)의 구성들 중 도 4의 RFIC(352) 또는 RFFE(356)의 구성들과 동일 또는 유사한 구성에 대한 설명은 생략한다.
일 실시 예에 따르면, RFIC(352)는 m개(예: m은 자연수)의 RFIC 노드들(예: 제1 내지 제m RFIC 노드들(521 내지 523))을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 스위치(520)는 제1 및 제2 분배 선로들(511, 512) 중 하나와 제1 내지 제m RFIC 노드들(521 내지 523) 중 하나를 연결할 수 있다. 일 예로서, 제1 스위치(520)는 DPmT(double-pole m-throw) 스위치를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, RFFE(356)는 m개의 RFFE 노드들(예: 제1 내지 제m RFFE 노드들(541 내지 543))을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 스위치(540)는 제3 및 제4 분배 선로들(551, 552) 중 하나와 제1 내지 제m RFFE 노드들(541 내지 543) 중 하나를 연결할 수 있다. 일 예로서, 제2 스위치(540)는 DPmT(double-pole m-throw) 스위치를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 위상 변환 인터페이스(530)는 제1 내지 제m RFIC 노드들(521 내지 523)과 제1 내지 제m RFFE 노드들(541 내지 543)을 연결할 수 있다. 예를 들면, 위상 변환 인터페이스(530)는 m개의 위상 변환 선로들(예: 제1 내지 제m 위상 변환 선로들(531 내지 1033))을 포함할 수 있다. 제1 위상 변환 선로(531)는 제1 RFIC 노드(521)와 제1 RFFE 노드(541)를 연결할 수 있다. 제2 위상 변환 선로(532)는 제2 RFIC 노드(522)와 제2 RFFE 노드(542)를 연결할 수 있다. 제m 위상 변환 선로(533)는 제m RFIC 노드(523)와 제m RFFE 노드(543)를 연결할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 내지 제m 위상 변환 선로들(531 내지 533)은 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 위상 변환 선로(532) 내지 제m 위상 변환 선로(533)는 제1 위상 변환 선로(531)와 지정된 위상 차이를 가지도록 형성될 수 있다. 예컨대, RF 신호(RF0)의 파장의 길이가 λ이고, RFIC 노드들(521 내지 523)과 RFFE 노드들(541 내지 543) 사이의 거리가 d인 경우, 제1 위상 변환 선로(531)는 d+λ의 길이를 가질 수 있다. 제2 위상 변환 선로(532)는 d+λ/2의 길이를 가질 수 있다. 제m 위상 변환 선로(533)는 d+λ/2(m-1)의 길이를 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 위상 변환 인터페이스(530)는 인쇄 회로 기판(310)의 도전층들 중 하나에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 위상 변환 인터페이스(530)와 위상 변환기(570)는 위상 변환 동작을 분담하여 수행할 수 있다. 예를 들면, 위상 변환 인터페이스(530)는 적어도 1비트의 위상 변환을 수행할 수 있다. 다양한 실시 예로서, 위상 변환 인터페이스(530)는 k비트(예: k는 자연수)의 위상 변환을 수행할 수 있다. 위상 변환기(570)는 n비트(예: n은 자연수)의 위상 변환을 수행할 수 있다. 예컨대, 위상 변환 인터페이스(530)가 k비트의 위상 변환을 수행하고, 위상 변환기(570)가 n비트의 위상 변환을 수행하는 경우, 제3 안테나 모듈(246)이 총 k+n 비트의 위상 변환을 수행할 수 있다. 따라서, 위상 변환기(570)는 제3 안테나 모듈(246)에서 총 k+n 비트의 위상 변환 시 n비트의 위상 변환만을 수행하면 되고, 위상 변환기(570)는 위상 변환 인터페이스 없이 k+n 비트의 위상 변환을 처리해야하는 위상 변환기보다 작은 면적으로 구현될 수 있다.
도 6은 또 다른 실시 예에 따른 RFIC 칩과 위상 변환기들을 포함하는 RFFE 칩의 연결 구조를 나타내는 도면이다.
일 실시 예에 따르면, 제3 안테나 모듈(246)은 인쇄 회로 기판(310), RFIC(352), 위상 변환 인터페이스(630) 및/또는 RFFE(356)를 포함할 수 있다. RFIC(352) 및 RFFE(356)는 각각 하나의 칩으로 형성될 수 있다. RFIC(352) 및 RFFE(356)는 인쇄 회로 기판(310)에 실장될 수 있다. 인쇄 회로 기판(310)은 안테나 엘리먼트들(예: 도 3의 안테나 엘리먼트들(332, 334, 336, 또는 338))을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, RFIC(352)는 기저대역 신호(또는 IF 신호)를 지정된 대역의 RF 신호(RF0)로 변환 또는 RF 신호(RF0)를 기저대역 신호(또는 IF 신호)로 변환하는 대역 변환 회로(미도시), 제1 분배기(610), 제1 RFIC 노드(621) 및 제2 RFIC 노드(622)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 분배기(610)는 제1 분배 선로(611)를 통해 제1 RFIC 노드(621)에 연결될 수 있다. 또한, 제1 분배기(610)는 제2 분배 선로(612)를 통해 제2 RFIC 노드(622)에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, RFFE(356)는 제1 RFFE 노드(641), 제2 RFFE 노드(642) 및/또는 벡터 모듈레이터(vector modulator)(660)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 벡터 모듈레이터(660)는 제2 분배기(661), 제3 분배기(662), 제1 위상 변환기들(671), 제2 위상 변환기들(672), 제1 양방향 가변 게인 증폭기(variable gain amplifier, VGA)들(681), 제2 양방향 가변 게인 증폭기들(682) 및/또는 제1 내지 제4 벡터 가산기들(691 내지 694)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 RFFE 노드(641)는 제3 분배 선로(651)를 통해 제2 분배기(661)에 연결될 수 있다. 제2 분배기(661)는 제1 위상 변환기들(671)에 연결될 수 있다. 제1 위상 변환기들(671)은 제1 양방향 가변 게인 증폭기들(681)과 연결될 수 있다. 제1 양방향 가변 게인 증폭기들(681)은 제1 내지 제4 벡터 가산기들(691 내지 694)과 연결될 수 있다. 제1 내지 제4 벡터 가산기들(691 내지 694)은 상기 안테나 엘리먼트들과 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 RFFE 노드(642)는 제4 분배 선로(652)를 통해 제3 분배기(662)에 연결될 수 있다. 제3 분배기(662)는 제2 위상 변환기들(672)에 연결될 수 있다. 제2 위상 변환기들(672)은 제2 양방향 가변 게인 증폭기들(682)과 연결될 수 있다. 제2 양방향 가변 게인 증폭기들(682)은 제1 내지 제4 벡터 가산기들(691 내지 694)과 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 내지 제4 벡터 가산기들(691 내지 694)과 상기 안테나 엘리먼트들의 사이에는 증폭기(미도시)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 송신 시, 상기 증폭기는 제1 내지 제4 벡터 가산기들(691 내지 694)이 출력하는 제1 내지 제4 RF 신호들(RF1 내지 RF4)를 증폭시켜 상기 안테나 엘리먼트들로 공급하는 PA(power amplifier)를 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 수신 시, 상기 안테나 엘리먼트들로부터 수신된 신호들을 증폭시켜 제1 내지 제4 RF 신호들(RF1 내지 RF4)을 제1 내지 제4 벡터 가산기들(691 내지 694)로 전달하는 LNA(low noise amplifier)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 위상 변환 인터페이스(630)는 RFIC 노드들(621, 622)과 RFFE 노드들(641, 642)을 연결할 수 있다. 예를 들면, 위상 변환 인터페이스(630)는 제1 위상 변환 선로(631) 및 제2 위상 변환 선로(632)를 포함할 수 있다. 제1 위상 변환 선로(631)는 제1 RFIC 노드(621)와 제1 RFFE 노드(641)를 연결할 수 있다. 제2 위상 변환 선로(632)는 제2 RFIC 노드(622)와 제2 RFFE 노드(642)를 연결할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 위상 변환 선로(631) 및 제2 위상 변환 선로(632)는 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 위상 변환 선로(631) 및 제2 위상 변환 선로(632)는 지정된 위상 차이(예: 90도)를 가지도록 형성될 수 있다. 제1 위상 변환 선로(631) 및 제2 위상 변환 선로(632)의 위상 차이에 의해 차동 I-Q 신호를 생성하는 효과를 얻을 수 있다. 예컨대, RF 신호(RF0)의 파장의 길이가 λ이고, RFIC 노드들(621, 622)과 RFFE 노드들(641, 642) 사이의 거리가 d인 경우, 제1 위상 변환 선로(631)는 d의 길이를 가질 수 있다. 제2 위상 변환 선로(632)는 d+λ/4의 길이를 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 위상 변환 인터페이스(630)는 인쇄 회로 기판(310)의 도전층들 중 하나에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 위상 변환 인터페이스(630)와 벡터 모듈레이터(660)는 차동 I-Q 신호를 이용하여 위상 변환 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 위상 변환 인터페이스(630)는 RF 신호(RF0)를 90도 위상 차이를 가지는 차동 I-Q 신호들로 분리할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 분배기(661), 제1 위상 변환기들(671) 및 제1 양방향 가변 게인 증폭기들(681)은 상기 차동 I-Q 신호들 중 I 신호를 처리할 수 있다. 예를 들면, 제1 위상 변환기들(671)은 상기 I 신호에 대하여 1비트의 위상 변환을 수행할 수 있다. 제1 양방향 가변 게인 증폭기들(681)은 제1 위상 변환기들(671)에 의해 위상 변환된 I 신호들의 게인을 지정된 크기로 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 분배기(662), 제2 위상 변환기들(672) 및 제2 양방향 가변 게인 증폭기들(682)은 상기 차동 I-Q 신호들 중 Q 신호를 처리할 수 있다. 예를 들면, 제2 위상 변환기들(672)은 상기 Q 신호에 대하여 1비트의 위상 변환을 수행할 수 있다. 제2 양방향 가변 게인 증폭기들(682)은 제2 위상 변환기들(672)에 의해 위상 변환된 Q 신호들의 게인을 지정된 크기로 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 내지 제4 벡터 가산기들(691 내지 694)은 제1 양방향 가변 게인 증폭기들(681)에 대응하는 I 신호들 및 제2 양방향 가변 게인 증폭기들(682)에 대응하는 Q 신호들의 벡터 합 연산을 수행할 수 있다. 예를 들면, 제1 벡터 가산기(691)는 제1 I 신호(a1)와 제1 Q 신호(b1)를 합산할 수 있다. 제2 벡터 가산기(692)는 제2 I 신호(a2)와 제2 Q 신호(b2)를 합산할 수 있다. 제3 벡터 가산기(693)는 제3 I 신호(a3)와 제3 Q 신호(b3)를 합산할 수 있다. 제4 벡터 가산기(694)는 제4 I 신호(a4)와 제4 Q 신호(b4)를 합산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(예: 제2 커뮤니케이션 프로세서(214))는 생성하고자 하는 송신 빔 및/또는 수신 빔에 따라 벡터 모듈레이터(660)를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 위상 변환기들(671) 및 제2 위상 변환기들(672)은 각각 1비트의 위상 변환을 수행하고, 따라서, 벡터 모듈 레이터(660)는 제3 안테나 모듈(246)이 총 2비트 이상(예: 4비트)의 위상 변환을 수행하는 경우 2비트 이상(예: 4비트)의 위상 변환을 수행해야 하는 위상 변환기보다 작은 면적으로 구현될 수 있다. 위상 변환 인터페이스(630), 제1 양방향 가변 게인 증폭기들(681), 제2 양방향 가변 게인 증폭기들(682) 및 제1 내지 제4 벡터 가산기들(691 내지 694)에 의한 면적 증가는 벡터 모듈 레이터(660)(또는, 제1 위상 변환기들(671) 및 제2 위상 변환기들(672))의 면적 감소에 의해 상쇄될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로”라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어™)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    복수의 안테나 엘리먼트를 포함하는 안테나 어레이를 포함하는 안테나 모듈; 및
    상기 안테나 모듈과 작동적으로 연결되는 프로세서를 포함하고,
    상기 안테나 모듈은,
    인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판 상에 형성되고, 서로 다른 길이를 가지는 도전 라인들;
    상기 도전 라인들의 일단에 연결된 제1 스위치를 포함하는 통신 회로; 및
    상기 도전 라인들의 타단에 연결된 제2 스위치, 및 상기 제2 스위치에 연결되는 위상 변환기들을 포함하는 프론트 엔드(front-end)를 포함하고,
    상기 위상 변환기들은 상기 복수의 안테나 엘리먼트와 연결되고,
    상기 프로세서는,
    상기 안테나 어레이에 의해 형성될 빔의 방향에 기초하여,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 제어하여 상기 도전 라인들 중 적어도 하나를 선택하고,
    선택된 도전 라인에 연결되는 상기 위상 변환기들 중 적어도 하나의 위상 값을 상기 선택된 도전 라인의 길이에 기초하여 제어하도록 설정된, 전자 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전 라인들의 길이는 상기 빔의 방향을 결정하기 위해 필요한 위상 차이에 기초하여 결정되는 전자 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신 회로는,
    기저대역 신호를 지정된 대역의 RF 신호로 변환 또는 상기 RF 신호를 상기 기저대역 신호로 변환하는 대역 변환 회로; 및
    상기 RF 신호의 신호 전력을 분배 또는 결합하는 제1 분배기를 포함하고,
    상기 제1 분배기는 상기 대역 변환 회로와 상기 제1 스위치 사이에 배치되는 전자 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 프론트 엔드는 상기 RF 신호의 신호 전력을 분배 또는 결합하는 제2 분배기를 포함하고,
    상기 제2 분배기는 상기 위상 변환기들 중 적어도 하나와 상기 제2 스위치를 연결하는 전자 장치.
  5. 전자 장치에 있어서,
    복수의 안테나 엘리먼트를 포함하는 안테나 어레이를 포함하는 안테나 모듈; 및
    상기 안테나 모듈과 작동적으로 연결되는 프로세서를 포함하고,
    상기 안테나 모듈은,
    인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판에 실장되고, 제1 접속 노드들을 포함하는 통신 회로;
    상기 인쇄 회로 기판에 실장되고, 제2 접속 노드들, 및 상기 제2 접속 노드들 중 선택된 하나에 연결되는 위상 변환기들을 포함하는 프론트 엔드(front-end); 및
    상기 통신 회로와 상기 프론트 엔드 사이에 배치되며, 상기 제1 접속 노드들과 상기 제2 접속 노드들을 연결하고 서로 다른 길이를 가지는 도전 라인들을 포함하는 위상 변환 인터페이스를 포함하고,
    상기 위상 변환기들은 상기 복수의 안테나 엘리먼트와 연결되고,
    상기 프로세서는,
    상기 안테나 어레이에 의해 형성될 빔의 방향에 기초하여,
    상기 도전 라인들 중 적어도 하나를 선택하고,
    선택된 도전 라인에 연결되는 상기 위상 변환기들 중 적어도 하나의 위상 값을 상기 선택된 도전 라인의 길이에 기초하여 제어하도록 설정된, 전자 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 통신 회로는,
    상기 제1 접속 노드들에 연결되고, 상기 프로세서의 제어에 따라 상기 제1 접속 노드들 중 적어도 하나를 선택하는 제1 스위치; 및
    상기 제1 스위치에 연결되고, RF 신호의 신호 전력을 분배 또는 결합하는 제1 분배기를 포함하는 전자 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 프론트 엔드는,
    상기 제2 접속 노드들에 연결되고, 상기 프로세서의 제어에 따라 상기 제2 접속 노드들 중 적어도 하나를 선택하는 제2 스위치; 및
    상기 제2 스위치에 연결되고, 상기 RF 신호의 신호 전력을 분배 또는 결합하는 제2 분배기를 포함하는 전자 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 분배기는 상기 위상 변환기들 중 적어도 일부에 연결되는 전자 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 도전 라인들의 일단은 상기 제1 접속 노드들에 일대일로 연결되고,
    상기 도전 라인들의 타단은 상기 제2 접속 노드들에 일대일로 연결되고,
    상기 프로세서는,
    상기 선택된 도전 라인을 결정하기 위해 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 연동하여 제어하도록 설정된, 전자 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 도전 라인들의 길이는, 상기 도전 라인들 중 적어도 하나와 상기 위상 변환기들의 조합을 통해 구현되는, 상기 안테나 어레이에 의해 형성되는 빔의 방향을 결정하기 위한 지정된 위상 차이에 기초하여 결정되는 전자 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 지정된 위상 차이는 0도와 180도 사이의 값을 가지고,
    상기 위상 변환기들은 0도와 180도 사이의 위상 값으로 설정되는 전자 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 도전 라인들의 길이는 상기 위상 변환기들에 의해 처리되는 RF 신호의 파장의 길이에 비례하여 결정되는 전자 장치.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 도전 라인들은 상기 인쇄 회로 기판의 적어도 하나의 도전층에 형성되는 전자 장치.
  14. 전자 장치에 있어서,
    복수의 안테나 엘리먼트로를 포함하는 안테나 어레이를 포함하는 안테나 모듈; 및
    상기 안테나 모듈과 작동적으로 연결되는 프로세서를 포함하고,
    상기 안테나 모듈은,
    인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판에 실장되고, 제1 접속 노드들을 포함하는 통신 회로;
    상기 인쇄 회로 기판에 실장되고, 제2 접속 노드들, 및 상기 제2 접속 노드들에 연결된 벡터 모듈레이터를 포함하는 프론트 엔드(front-end); 및
    상기 통신 회로와 상기 프론트 엔드 사이에 배치되며, 상기 제1 접속 노드들과 상기 제2 접속 노드들을 연결하여 적어도 하나의 위상 차이를 구현하는 도전 라인들을 포함하는 위상 변환 인터페이스를 포함하고,
    상기 벡터 모듈레이터는 상기 적어도 하나의 위상 차이에 따라 생성된 차동 I-Q 신호들에 기초하여 위상 변환이 수행된 RF 신호들을 상기 복수의 안테나 엘리먼트에 제공하고,
    상기 프로세서는, 상기 안테나 어레이에 의해 형성되는 빔의 방향에 기초하여, 상기 벡터 모듈레이터를 제어하도록 설정된, 전자 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 통신 회로는,
    신호 전력을 분배 또는 결합하는 제1 분배기;
    상기 제1 분배기의 제1 단자에 연결되는 제1 노드; 및
    상기 제1 분배기의 제2 단자에 연결되는 제2 노드를 포함하고,
    상기 위상 변환 인터페이스는,
    상기 제1 노드에 연결되는 제1 도전 라인; 및
    상기 제2 노드에 연결되는 제2 도전 라인을 포함하고,
    상기 제1 도전 라인과 상기 제2 도전 라인은 서로 90도의 위상 차이를 가지는 전자 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 프론트 엔드는,
    상기 제1 도전 라인에 연결되는 제3 노드;
    상기 제2 도전 라인에 연결되는 제4 노드;
    상기 제3 노드에 연결되는 제2 분배기; 및
    상기 제4 노드에 연결되는 제3 분배기를 포함하는 전자 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 프론트 엔드는,
    상기 제2 분배기에 연결되는 제1 위상 변환기들;
    상기 제1 위상 변환기들에 일대일로 연결되는 제1 양방향 가변 게인 증폭기들; 및
    상기 제1 양방향 가변 게인 증폭기들과 일대일로 연결되는 벡터 가산기들을 더 포함하는 전자 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 프론트 엔드는,
    상기 제3 분배기에 연결되는 제2 위상 변환기들; 및
    상기 제2 위상 변환기들에 일대일로 연결되는 제2 양방향 가변 게인 증폭기들을 더 포함하고,
    상기 제2 양방향 가변 게인 증폭기들은 상기 벡터 가산기들에 일대일로 연결되는 전자 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 벡터 가산기들은 상기 제1 양방향 가변 게인 증폭기들의 출력들 중 하나와 상기 제2 양방향 가변 게인 증폭기들의 출력들 중 하나를 벡터 연산하여, 상기 복수의 안테나 엘리먼트 중 하나에 제공하는 전자 장치.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1 위상 변환기들 각각과 상기 제2 위상 변환기들 각각은 1비트의 위상 변환을 수행하는 전자 장치.
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