KR-20260060772-A - ARRAY ANTENNA MODULE

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Abstract

본 발명은 어레이 안테나 모듈에 관한 것으로서, 상기 어레이 안테나 모듈은 상하로 적층된 제1 층, 제2 층, 제3 층 및 제4 층을 포함하는 회로기판, 상기 제4 층에 실장된 빔포밍 구동칩, 상기 제4 층에 결합된 컨트롤 단자 및 상기 제4 층에 결합된 RF 단자를 포함하고, 상기 회로기판은 상기 제1 층에 형성되고, 일정한 형태로 배열된 복수의 안테나, 상기 제2 층 및 제3 층을 관통하여, 각 안테나와 상기 빔포밍 구동칩을 연결하는 비아홀, 상기 제2 층에 형성되고, 미리 정해진 반복된 패턴이 반복적으로 형성되고, 상기 비아홀을 둘러싸고 있는 제1 접지부, 상기 제3 층에 형성되고, 상기 비아홀을 둘러싸고 있는 제2 접지부 및 상기 제4 층에 형성되고, 상기 빔포밍 구동칩과 결합되는 실장 단자를 포함한다.

Inventors

정해영
김양훈
이윤석
조윤상

Assignees

(주)파트론

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241025

Claims (5)

상하로 적층된 제1 층, 제2 층, 제3 층 및 제4 층을 포함하는 회로기판; 상기 제4 층에 실장된 빔포밍 구동칩; 상기 제4 층에 결합된 컨트롤 단자; 및 상기 제4 층에 결합된 RF 단자 를 포함하고, 상기 회로기판은, 상기 제1 층에 형성되고, 일정한 형태로 배열된 복수의 안테나; 상기 제2 층 및 제3 층을 관통하여, 각 안테나와 상기 빔포밍 구동칩을 연결하는 비아홀; 상기 제2 층에 형성되고, 미리 정해진 반복된 패턴이 반복적으로 형성되고, 상기 비아홀을 둘러싸고 있는 제1 접지부; 상기 제3 층에 형성되고, 상기 비아홀을 둘러싸고 있는 제2 접지부; 및 상기 제4 층에 형성되고, 상기 빔포밍 구동칩과 결합되는 실장 단자를 포함하는 어레이 안테나 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 제1 접지부는, 접지 전극; 및 상기 접지 전극으로 각각 에워싸여져 있고, 상기 미리 정해진 반복된 패턴으로 위치하는 복수 개의 비접지부 - 상기 비접지부는 접지 전극이 형성되지 않은 부분임 -; 을 포함하는 어레이 안테나 모듈.
제2 항에 있어서, 각 비접지부는 십자 형태를 갖는 어레이 안테나 모듈.
제2 항에 있어서, 상기 비아홀과 인접한 비접지부 및 상기 비아홀 사이의 이격 거리는 인접한 비접지부 사이의 거리의 한 배 내지 두 배 먼 어레이 안테나 모듈.
제2 항에 있어서, 상기 비아홀을 둘러싸고 있는 비접지부는 사각형 형태로 배열되어 있는 어레이 안테나 모듈.

Description

어레이 안테나 모듈{ARRAY ANTENNA MODULE} 본 발명은 어레이 안테나 모듈에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 접지층에 위치한 접지 패턴을 기하학적 패턴으로 설계한 어레이 안테나 모듈에 관한 것이다. 어레이 안테나 모듈(array antenna module)은 구비된 여러 개의 안테나가 정해진 형태로 배열되어 있는 것으로서, 특정 방향의 신호 강도를 증폭하거나 다른 방향의 신호를 억제하기 위해 사용된다. 최근의 무선 통신 기술 발전, 특히 5G와 같은 고주파 대역을 사용하는 통신에서 어레이 안테나 모듈의 중요성이 증가하고 있다. 하지만, 어레이 안테나 모듈은 구비된 복수 개의 안테나의 배열 형태에 따라 성능 차이가 크게 나타나는 문제가 있다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 어레이 안테나 장치의 분해 사시도이다. 도 2은 본 발명의 한 실시예에 따른 어레이 안테나 모듈의 단면도이다. 도 3는 본 발명의 한 실시예에 따른 어레이 안테나 모듈의 개략적인 사시도로서, 네 개의 가상 영역으로 분할된 것을 도시한다. 도 4은 본 발명의 한 실시예에 따른 어레이 안테나 모듈에서 제1 접지부의 일부 평면도이다. 도 5는 본 발명의 비교예에 따른 어레이 안테나 모듈의 수신 상태를 보여주는 그래프이다. 도 6는 본 발명의 한 실시예에 따른 른 어레이 안테나 모듈의 수신 상태를 보여주는 그래프이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, 설명되는 각 단계들은 특별한 인과관계에 의해 나열된 순서에 따라 수행되어야 하는 경우를 제외하고, 나열된 순서와 상관없이 수행될 수 있다. 본 출원에서, "포함한다" 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. 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 어레이 안테나 모듈에 대해 설명한다. 먼저, 도 1을 참고하여, 본 예에 따른 어레이 안테나 모듈부가 복수 개로 배열되어 있는 어레이 안테나 장치에 대해 설명한다. 도 1에 도시한 것처럼, 본 예의 어레이 안테나 장치(1)는 어레이 안테나 모듈부(100A) 및 어레이 안테나 모듈부(100A)가 장착되는 베이스 기판(300)을 구비할 수 있다. 어레이 안테나 모듈부(100A)는 복수 개의 어레이 안테나 모듈(100)을 구비할 수 있고, 복수 개의 안테나 모듈(100)은 행렬 구조로 배열될 수 있다. 또한, 각 어레이 안테나 모듈(1001)은 행렬 형태로 배열된 복수 개의 안테나(101), 베이스 기판(300)과의 전기적인 연결을 위한 RF 단자(120) 및 컨트롤 단자(140) 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. RF 단자(120) 및 컨트롤 단자(140)는 베이스 기판(300)의 하면에 위치할 수 있고, 금속으로 제작될 수 있으며, 나사식, 푸시-풀 또는 다른 형태로 설계될 수 있다. RF 단자(120) 및 컨트롤 단자(140)는 베이스 기판(300)의 해당 부분과 연결되어 해당 신호의 송수신을 수행할 수 있다. RF 단자(120)는 어레이 안테나 모듈(100)을 위한 RF 통신과 관련된 신호의 송수신을 수행할 수 있다. 또한, 컨트롤 단자(140)는 어레이 안테나 모듈(100)의 동작에 관련된 제어 신호의 송수신을 수행하여 어레이 안테나 모듈(100)의 동작이 제어될 수 있도록 한다. 베이스 기판(300)은 어레이 안테나 장치(1)의 하부를 이루는 구성 요소로서, 어레이 안테나 모듈부(100A)를 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 베이스 기판(300)의 재질은 전기적 특성과 기계적 강도, 내구성을 갖춘 재질로 구성될 수 있다. 가능한 변형으로는 각종 금속 합금이나 고성능 플라스틱, 복합재료 등이 있을 수 있다. 베이스 기판(300)에는 다양한 전자 구성 요소와 연결 단자 및 RF(Radio Frequency) 신호를 전송하거나 수신하기 위한 경로들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판(300)의 상면에는 RF 단자(320)와 컨트롤 단자(340)가 위치할 수 있고, 이들 RF 단자(320)와 컨트롤 단자(340)는 상부의 어레이 안테나 모듈(100)에 위치한 RF 단자(120)와 컨트롤 단자(140)와 각각 결합되어 신호를 송수신할 수 있다. RF 단자(320)는 어레이 안테나 모듈(100)의 RF 단자(120)와 결합될 수 있고, 베이스 기판(300)의 상면에 위치할 수 있다. 이러한 RF 단자(120)는 주로 무선 신호의 송수신을 담당할 수 있다. 이때, RF 단자(120)는 컨트롤 단자(340)와 다르게 해당 어레이 안테나 모듈(100)과의 RF 통신과 관련된 신호를 전송할 수 있다. RF 단자(320)는 고주파 신호를 전송할 수 있는 재질로 설계될 수 있다. 구체적으로 대부분의 RF 단자(320)는 금속 또는 특별한 합금으로 제작되어, 신호의 전송 속도와 품질을 보장할 수 있다. 컨트롤 단자(340)는, 이미 기술한 것처럼, 어레이 안테나 모듈(100)의 컨트롤 단자(130)와 결합될 수 있고, 베이스 기판(300)의 상면에 위치할 수 있다. 컨트롤 단자(340)는 어레이 안테나 모듈(100)과의 통신을 위한 중요한 인터페이스로 작용할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤 단자(340)는 주로 제어 신호의 전송 및 수신을 담당하며, 어레이 안테나 모듈(100)의 작동 상태를 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 컨트롤 단자(340)는 주로 금속 또는 고성능 합금으로 제작될 수 있다. 이를 통해 신호 손실을 최소화하고, 안정적인 통신 환경을 제공할 수 있다. 일반적으로 베이스 기판(300)과 컨트롤 단자(340)의 결합은 납땜이나 기타 접속 방법을 통해 이루어질 수 있다. 다음, 도 2을 참고하면, 어레이 안테나 장치(10)의 안테나 모듈부(100A)에 위치하고 있는 본 발명의 한 실시예에 따른 어레이 안테나 모듈(100)에 대하여 설명한다. 도 2에 도시한 것처럼, 본 예의 어레이 안테나 모듈(100)은 상하로 적층된 제1 층(F1), 제2 층(F2), 제3 층(F3) 및 제4 층(F4)을 포함하는 회로기판(10) 그리고 제4 층(F4)에 실장된 빔포밍 구동칩(20)을 구비할 수 있다. 회로기판(10)은 본 예의 어레이 안테나 모듈(100)의 하부를 구성하는 부분으로서, 전기적 특성과 기계적 강도, 내구성을 갖춘 재질로 구성될 수 있다. 이러한 회로기판(10)에는 다양한 전자 구성 요소와 연결 단자 및 RF(Radio Frequency) 신호를 전송하거나 수신하기 위한 신호선, 단자, 비아홀(VH10) 및 패드 등과 같은 경로 제공 요소들이 위치할 수 있다. 본 예의 회로기판(10)은 이미 기술한 것처럼 제1층 내지 제4층을 구비한 다층 회로기판일 수 있다. 도 2에 도시한 것처럼, 본 예로의 회로기판(10)은 하나의 프리프레그층(11)(11)과 상하 방향으로 적층되어 있는 두 개의 기판층(예, 제1 기판층(12) 및 제 기판층)(12, 13)을 구비할 수 있다. 이때, 프리프레그층(11)은 제1 기판층(12)과 제2 기판층(13) 사이에 위치할 수 있고, 두 개의 기판층(12, 13)은 유전율을 갖는 기판(dielectric substrate)일 수 있다. 도 2을 기준으로 하여, 제1 층(F1)과 제2 층(F2)은 두 개의 기판층(12, 13) 중에 상부에 위치한 제1 기판층(12)의 상부와 하부에 각각 위치할 수 있고, 제3 층(F3)과 제4 층(F4)은 제2 기판층(13)의 상부와 하부에 각각 위치할 수 있다. 이러한 제1 층 내지 제4 층(F1-F4)에는 신호의 전송이 이루어지는 도전성 물질을 함유하고 있는 도전층(예, 금속층)(101-104)이 각 기능에 맞는 형태로 위치할 수 있다. 이로 인해, 각 층(F1-F4)은 각 금속층(101-104)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 제1 층(F1)에 위치한 복수 개의 금속층(101)은 각각 안테나를 구성할 수 있다. 본 예의 안테나(101)는 패치 형태로 구성된 패치 안테나일 수 있다. 따라서, 도 3에 도시한 것처럼, 제1 층(F1)에 위치한 금속층(101)이 정해진 구조(예, 행렬 구조)로 서로 이격되게 배열되어, 행렬 구조로 배열된 안테나(101))를 구성할 수 있다. 따라서, 제1 층(F1)에 위치한 각 금속층(101)은 하나의 패치 안테나를 구성할 수 있다. 이로 인해, 제1 금속층(101)이 위치한 제1 기판부(12)는 안테나(101)를 위한 안테나 기판일 수 있다. 제2 층(F2)에 위치한 금속층(102)은 접지부(제1 접지부)일 수 있다. 본 예에서, 제2 층(F2)에 형성되어 위치한 제1 접지부(102)는 기하학적 패턴이 행과 열 방향으로 반복되는 구조를 가질 수 있다. 이러한 본 예의 제1 접지부(102)는 안테나(101)의 동작을 접지부일 수 있고, 결합접지구조(DGS: Defected Ground Structure)를 가질 수 있다. 제2 층(F2)에 위치한 제1 접지부(102)의 구조에 대해서는 다음과 상세히 설명한다. 제3 층(F3)에 위치한 금속층(103) 역시 접지부(예, 제2 접지부)를 구성할 수 있고 또한 추가적으로 신호선을 구성할 수 있다. 이때, 제2 접지부(103)는 제1 접지부(102)와 다른 형태를 가질 수 있다. 이