KR20240146508A - Antenna device for beamforming and wireless communication method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 안테나 장치에 대한 것이다.The present invention relates to an antenna device.
최근, 4G(4th-generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 차세대(예: 5th-generation 또는 pre-5G) 통신 시스템의 상용화를 위한 노력이 이루어지고 있다. 또한, 이러한 노력의 일환으로 다양한 신호의 송수신을 위해 복수 개의 안테나를 포함하는 전자 장치들이 제공되고 있다.Recently, efforts are being made to commercialize next-generation (e.g., 5th-generation or pre-5G) communication systems to meet the increasing demand for wireless data traffic since the commercialization of 4G (4th-generation) communication systems. In addition, as part of these efforts, electronic devices including multiple antennas for transmitting and receiving various signals are being provided.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 고주파(mmWave) 대역(예: 20GHz 내지 약 300GHz)에서의 구현이 고려되고 있다. 고주파 대역에서 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 안테나 어레이(antenna array), 아날로그 빔 형성(analog beamforming), 및/또는 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.To achieve high data rates, 5G communication systems are being considered for implementation in high-frequency (mmWave) bands (e.g., 20 GHz to about 300 GHz). To mitigate path loss of radio waves and increase transmission distance of radio waves in high-frequency bands, beamforming, massive MIMO, antenna array, analog beamforming, and/or large scale antenna technologies are being discussed in 5G communication systems.
특히, 안테나 어레이의 빔포밍을 위해, 각 안테나와 연결되는 경로 상에 위상 변환기를 배치하여 각 안테나로 전달되는 신호의 위상을 조절하거나, 버틀러 매트릭스를 이용하여 특정 위상 차를 갖는 신호를 각 안테나로 전달하는 방식이 활용되고 있다.In particular, for beamforming of an antenna array, a method is utilized in which a phase shifter is placed on the path connected to each antenna to adjust the phase of the signal transmitted to each antenna, or a Butler matrix is used to transmit a signal with a specific phase difference to each antenna.
본 발명의 목적은 가변 스위치를 포함하는 급전 경로를 통해, 다양한 빔 패턴이 구현 가능한 안테나 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an antenna device capable of implementing various beam patterns through a feed path including a variable switch.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 2X2 배열로 배치되는 복수의 제1 안테나 요소들(antenna elements), 및 2X2 배열로 배치되는 복수의 제2 안테나 요소들을 포함하는 안테나 어레이, 복수의 모드로 동작하는 제1 스위칭 회로, 상기 제1 스위칭 회로 및 상기 제1 안테나 요소들과 연결되고, 상기 복수의 모드로 동작하는 제2 스위칭 회로, 상기 제1 스위칭 회로 및 상기 제2 안테나 요소들과 연결되고, 상기 복수의 모드로 동작하는 제3 스위칭 회로, 및 상기 제1 스위칭 회로, 상기 제2 스위칭 회로 및 상기 제3 스위칭 회로와 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 기 설정된 복수의 빔 패턴들 중 하나의 빔 패턴에 기반하여, 상기 제1 스위칭 회로, 상기 제2 스위칭 회로 및 상기 제3 스위칭 회로 중 적어도 일부를 상기 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작하도록 제어하고, 상기 제1 스위칭 회로, 상기 제2 스위칭 회로 및 상기 제3 스위칭 회로를 포함하는 전기적 경로를 통해 상기 안테나 어레이로 급전함으로써, 상기 빔 패턴을 갖는 신호를 송신할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an antenna device includes an antenna array including a plurality of first antenna elements arranged in a 2X2 array, and a plurality of second antenna elements arranged in a 2X2 array, a first switching circuit operating in a plurality of modes, a second switching circuit connected to the first switching circuit and the first antenna elements and operating in the plurality of modes, a third switching circuit connected to the first switching circuit and the second antenna elements and operating in the plurality of modes, and a processor connected to the first switching circuit, the second switching circuit and the third switching circuit, wherein the processor controls at least some of the first switching circuit, the second switching circuit and the third switching circuit to operate in one of the plurality of modes based on one of a plurality of preset beam patterns, and transmits a signal having the beam pattern by supplying power to the antenna array through an electrical path including the first switching circuit, the second switching circuit and the third switching circuit.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 장치는, 인쇄 회로 기판(printed circuit board), 상기 인쇄 회로 기판의 제1 면에 배치되는, 안테나 어레이, 상기 인쇄 회로 기판 중 상기 제1 면과 평행한 제2 면에 배치되는, 제1 스위칭 회로, 제2 스위칭 회로 및 제3 스위칭 회로 및 상기 안테나 어레이가 기 설정된 복수의 빔 패턴 중 하나를 갖는 신호를 송신하도록, 상기 제1 스위칭 회로, 상기 제2 스위칭 회로 및 상기 제3 스위칭 회로를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 안테나 어레이는 2X2 배열로 배치되는 복수의 제1 안테나 요소들, 및 2X2 배열로 배치되는 복수의 제2 안테나 요소들을 포함하고, 상기 제1 스위칭 회로는 복수의 모드로 동작하는 제1 가변 스위치를 통해, 상기 제2 스위칭 회로 및 상기 제3 스위칭 회로와 연결되고, 상기 제2 스위칭 회로는 상기 제1 면 중 상기 제1 안테나 요소들의 중심 지점을 통해 상기 제1 안테나 요소들과 연결되고, 상기 제3 스위칭 회로는 상기 제1 면 중 상기 제2 안테나 요소들의 중심 지점을 통해 상기 제2 안테나 요소들과 연결될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, an electronic device including an antenna device includes a printed circuit board, an antenna array disposed on a first surface of the printed circuit board, a first switching circuit, a second switching circuit and a third switching circuit disposed on a second surface of the printed circuit board parallel to the first surface, and a processor controlling the first switching circuit, the second switching circuit and the third switching circuit such that the antenna array transmits a signal having one of a plurality of preset beam patterns, wherein the antenna array includes a plurality of first antenna elements arranged in a 2X2 array, and a plurality of second antenna elements arranged in a 2X2 array, and the first switching circuit is connected to the second switching circuit and the third switching circuit via a first variable switch operating in a plurality of modes, the second switching circuit is connected to the first antenna elements through center points of the first antenna elements on the first surface, and the third switching circuit is connected to the second antenna elements through center points of the second antenna elements on the first surface.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 방법은, 기 설정된 복수의 빔 패턴 중 하나의 패턴을 선택하는 단계, 상기 선택된 패턴에 기반하여, 제1 스위칭 회로를 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작시키는 단계, 상기 선택된 패턴에 기반하여, 상기 제1 스위칭 회로와 연결되는 제2 스위칭 회로 및 제3 스위칭 회로를 상기 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작시키는 단계 및 상기 제1 스위칭 회로, 상기 제2 스위칭 회로 및 상기 제3 스위칭 회로를 포함하는 전기적 경로를 통해 안테나 어레이에 급전함으로써, 상기 선택된 패턴을 갖는 신호를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 모드는, 입력 단자를 복수의 출력 단자 중 하나의 단자와 연결하는 스위치 모드 및 상기 입력 단자를 상기 복수의 출력 단자와 연결하는 분배 모드를 포함하고, 상기 제1 스위칭 회로, 상기 제2 스위칭 회로, 및 상기 제3 스위칭 회로 각각은 상기 복수의 모드를 통해 적어도 3가지 이상의 신호 조합을 출력할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a wireless communication method includes the steps of selecting one of a plurality of preset beam patterns, operating a first switching circuit in one of a plurality of modes based on the selected pattern, operating a second switching circuit and a third switching circuit connected to the first switching circuit in one of the plurality of modes based on the selected pattern, and transmitting a signal having the selected pattern by supplying power to an antenna array through an electrical path including the first switching circuit, the second switching circuit, and the third switching circuit, wherein the plurality of modes include a switch mode connecting an input terminal to one of a plurality of output terminals and a distribution mode connecting the input terminal to the plurality of output terminals, and wherein each of the first switching circuit, the second switching circuit, and the third switching circuit can output at least three or more signal combinations through the plurality of modes.
본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치는, 가변 스위치를 포함하는 급전 경로를 이용하여, 안테나 어레이를 통한 무선 통신의 커버리지를 향상시킬 수 있다.An antenna device according to an embodiment of the present invention can improve the coverage of wireless communication through an antenna array by using a power path including a variable switch.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 블록도다.
도 2는, 도 1의 안테나 장치의 구성을 나타내는 회로도다.
도 3a는, 도 2의 회로 구성 중 제1 스위칭 회로를 나타내는 회로도다.
도 3b는, 도 3a의 제1 스위칭 회로에 포함된 제1 가변 스위치를 나타내는 회로도다.
도 4a는, 도 2의 회로 구성 중 제2 스위칭 회로를 나타내는 회로도다.
도 4b는, 도 4a의 제2 스위칭 회로에 포함된 제2 가변 스위치를 나타내는 회로도다.
도 4c는, 도 2의 회로 구성 중 제3 스위칭 회로를 나타내는 회로도다.
도 5는, 빔 패턴에 따른 안테나 장치의 구성들의 상태를 포함하는 룩업 테이블을 도시한다.
도 6은, 도 1의 안테나 장치가 지정된 빔 패턴을 갖는 신호를 송신하는 방법의 일 예를 나타내는 흐름도다.
도 7a는, 본 발명에 따른 안테나 장치가 전자 장치에 배치되어, 복수의 빔 패턴 중 하나를 갖는 신호를 송신하는 구성을 도시한다.
도 7b는, 도 7a의 복수의 빔 패턴들이 제1 축에 대해 형성되는 형태를 도시한다.
도 7c는, 도 7a의 복수의 빔 패턴들이 제2 축에 대해 형성되는 형태를 도시한다.
도 8a는, 도 7a의 복수의 빔 패턴 중 제2 축에 대해 수직으로 형성되는 빔 패턴들을 도시한다.
도 8b는, 도 7a의 복수의 빔 패턴 중 제2 축에 대해 제1 각도를 갖고 형성되는 빔 패턴들을 도시한다.
도 8c는, 도 7a의 복수의 빔 패턴 중 제2 축에 대해 제2 각도를 갖고 형성되는 빔 패턴들을 도시한다.
도 8d는, 도 7a의 복수의 빔 패턴 중 제1 축에 대해 제3 각도를 갖고 형성되는 빔 패턴들을 도시한다.
도 9a는, 도 1의 안테나 장치에 포함된 인쇄 회로 기판의 제1 면을 도시한다.
도 9b는, 도 1의 안테나 장치에 포함된 인쇄 회로 기판의 제2 면을 도시한다.
도 9c는, 도 9a의 인쇄 회로 기판을 A-A' 선을 따라 자른 단면을 도시한다.FIG. 1 is a block diagram of an antenna device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the antenna device of Fig. 1.
Fig. 3a is a circuit diagram showing the first switching circuit among the circuit configurations of Fig. 2.
FIG. 3b is a circuit diagram showing a first variable switch included in the first switching circuit of FIG. 3a.
Fig. 4a is a circuit diagram showing the second switching circuit among the circuit configurations of Fig. 2.
Fig. 4b is a circuit diagram showing a second variable switch included in the second switching circuit of Fig. 4a.
Fig. 4c is a circuit diagram showing the third switching circuit among the circuit configurations of Fig. 2.
Figure 5 illustrates a lookup table including the states of configurations of antenna devices according to beam patterns.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a method in which the antenna device of FIG. 1 transmits a signal having a designated beam pattern.
FIG. 7a illustrates a configuration in which an antenna device according to the present invention is arranged in an electronic device to transmit a signal having one of a plurality of beam patterns.
Figure 7b illustrates a form in which multiple beam patterns of Figure 7a are formed with respect to the first axis.
Figure 7c illustrates a form in which multiple beam patterns of Figure 7a are formed with respect to the second axis.
FIG. 8a illustrates beam patterns formed perpendicular to the second axis among the multiple beam patterns of FIG. 7a.
FIG. 8b illustrates beam patterns formed at a first angle with respect to the second axis among the plurality of beam patterns of FIG. 7a.
FIG. 8c illustrates beam patterns formed at a second angle with respect to the second axis among the plurality of beam patterns of FIG. 7a.
FIG. 8d illustrates beam patterns formed at a third angle with respect to the first axis among the plurality of beam patterns of FIG. 7a.
FIG. 9a illustrates a first side of a printed circuit board included in the antenna device of FIG. 1.
FIG. 9b illustrates a second side of a printed circuit board included in the antenna device of FIG. 1.
Figure 9c illustrates a cross-section of the printed circuit board of Figure 9a taken along line AA'.
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described clearly and in detail so that a person having ordinary skill in the art can easily practice the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 블록도다.FIG. 1 is a block diagram of an antenna device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 안테나 장치(100)는 프로세서(120), 프로세서(120)와 연결되는 스위칭 회로(300) 및 안테나(260)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an antenna device (100) according to one embodiment may include a processor (120), a switching circuit (300) connected to the processor (120), and an antenna (260).
프로세서(120)는, 소프트웨어(또는, 프로그램)를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 적어도 하나의 구성(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(120)는 중앙 처리 장치나 마이크로 프로세서 등을 포함할 수 있으며, 안테나 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 아래에서 안테나 장치(100)에 의해 수행되는 동작은 프로세서(120)의 제어에 의해 수행되는 것으로 이해될 수 있다.The processor (120) may control at least one component (e.g., hardware or software component) connected to the processor (120) by executing software (or a program) and may perform various data processing or calculations. The processor (120) may include a central processing unit or a microprocessor, and may control the overall operation of the antenna device (100). Therefore, the operations performed by the antenna device (100) below may be understood as being performed under the control of the processor (120).
일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 외부 네트워크와의 무선 통신에 사용될 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 외부 네트워크는 3GPP에서 정의하는 5G 네트워크일 수 있다.According to one embodiment, the processor (120) may support establishment of a communication channel in a band (e.g., about 6 GHz to about 60 GHz) to be used for wireless communication with an external network, and 5G network communication through the established communication channel. According to various embodiments, the external network may be a 5G network defined by 3GPP.
다른 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 외부 네트워크와의 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.According to another embodiment, the processor (120) may support establishment of a communication channel corresponding to another designated band (e.g., about 6 GHz or less) among the bands to be used for wireless communication with an external network, and 5G network communication through the established communication channel.
또 다른 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 외부 네트워크와의 무선 통신에 사용될 대역의 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 레거시 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 이 때, 외부 네트워크는 2세대(2G), 3G, 4G, 또는 long term evolution(LTE) 네트워크를 포함하는 레거시 네트워크일 수 있다.According to another embodiment, the processor (120) may support establishment of a communication channel of a band to be used for wireless communication with an external network, and legacy network communication through the established communication channel. In this case, the external network may be a legacy network including a second generation (2G), 3G, 4G, or long term evolution (LTE) network.
프로세서(120)가 지원하는 네트워크 통신의 종류 및 주파수 대역이 상술한 기재에 한정되는 것은 아니다. 다만, 아래에서는 프로세서(120)가 6GHz 이상의 주파수 대역을 갖는 5G 네트워크 통신을 지원하는 것으로 가정하고 설명한다.The types and frequency bands of network communication supported by the processor (120) are not limited to those described above. However, the following description assumes that the processor (120) supports 5G network communication having a frequency band of 6 GHz or higher.
스위칭 회로(300)는 프로세서(120)와 안테나(260)를 전기적으로 연결할 수 있다. 보다 구체적으로, 스위칭 회로(300)는 프로세서(120)로부터 안테나(260)로 형성되는 전기적 경로(또는 급전 경로)를 형성할 수 있다.The switching circuit (300) can electrically connect the processor (120) and the antenna (260). More specifically, the switching circuit (300) can form an electrical path (or power supply path) from the processor (120) to the antenna (260).
일 실시 예에 따르면, 스위칭 회로(300)는 제1 스위칭 회로(310), 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 스위칭 회로(300)는 입력된 신호를 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)로 분배하는 제1 스위칭 회로(310)를 포함할 수 있다. 또한, 스위칭 회로(300)는 제1 스위칭 회로(310)로부터 입력된 신호를 안테나(260)로 전달하는, 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the switching circuit (300) may include a first switching circuit (310), a second switching circuit (321), and a third switching circuit (322). More specifically, the switching circuit (300) may include a first switching circuit (310) that distributes an input signal to the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322). In addition, the switching circuit (300) may include a second switching circuit (321) and a third switching circuit (322) that transmit a signal input from the first switching circuit (310) to the antenna (260).
일 실시 예에 따르면, 안테나(260)는 빔포밍에 사용될 수 있는 복수 개의 안테나 요소들을 포함하는 안테나 어레이로 형성될 수 있다. 송신 시에, 프로세서(120)는 스위칭 회로(300)를 이용하여 안테나 요소를 통해 안테나 장치(100)의 외부(예: 5G 네트워크의 베이스 스테이션)로 송신될 5G Above6 RF 신호들의 위상을 제어할 수 있다. 또한, 수신 시에, 프로세서(120)는 스위칭 회로(300)를 이용하여 상기 외부로부터 수신된 5G Above6 RF 신호들의 위상을 동일하거나 실질적으로 동일한 위상으로 변환할 수 있다. 이를 통해, 안테나 장치(100)는 외부 네트워크와 빔포밍을 통한 송신 또는 수신을 할 수 있다.According to one embodiment, the antenna (260) may be formed as an antenna array including a plurality of antenna elements that may be used for beamforming. Upon transmission, the processor (120) may control the phase of 5G Above6 RF signals to be transmitted to the outside of the antenna device (100) (e.g., a base station of a 5G network) through the antenna elements using the switching circuit (300). Additionally, upon reception, the processor (120) may convert the phase of 5G Above6 RF signals received from the outside to the same or substantially the same phase using the switching circuit (300). Through this, the antenna device (100) may transmit or receive through beamforming with an external network.
상술한 바와 같이, 프로세서(120)는 스위칭 회로(300)를 이용하여 안테나(260)와 연결되는 전기적 경로(또는, 급전 경로)를 제어할 수 있다. 이를 통해, 프로세서(120)는 안테나(260)가 지정된 빔 패턴을 갖는 신호를 송신하도록 할 수 있다.As described above, the processor (120) can control an electrical path (or power supply path) connected to the antenna (260) using the switching circuit (300). Through this, the processor (120) can cause the antenna (260) to transmit a signal having a designated beam pattern.
상술한 구성들을 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 안테나(260)에 포함된 복수 개의 안테나 요소들에 각각에 대한 신호의 위상 및 크기를 조절하기 위해 소요되는 비용 및 전력을 감소시킬 수 있다.Through the above-described configurations, the antenna device (100) according to the present invention can reduce the cost and power required to adjust the phase and size of a signal for each of the plurality of antenna elements included in the antenna (260).
도 2는 도 1의 안테나 장치의 구성을 나타내는 회로도다.Fig. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the antenna device of Fig. 1.
도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 안테나 장치(100)는 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 포함하는 안테나 어레이(250)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, an antenna device (100) according to one embodiment may include an antenna array (250) including a plurality of antenna elements (261 to 268).
일 실시 예에 따르면, 안테나 어레이(250)는, 방향성 빔을 형성하도록 배치된 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 포함할 수 있다. 이 때, 안테나 어레이(250)는 도 1의 안테나(260)를 구성하는 것으로 이해될 수 있다.According to one embodiment, the antenna array (250) may include a plurality of antenna elements (261 to 268) arranged to form a directional beam. In this case, the antenna array (250) may be understood to constitute the antenna (260) of FIG. 1.
보다 구체적으로, 안테나 어레이(250)는 2X2 배열로 배치된 복수의 제1 안테나 요소들(251)을 포함할 수 있다. 또한, 안테나 어레이(250)는 2X2 배열로 배치된 복수의 제2 안테나 요소들(252)을 포함할 수 있다. 따라서, 안테나 어레이(250)는 4X2 배열로 배치된 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 포함할 수 있다.More specifically, the antenna array (250) may include a plurality of first antenna elements (251) arranged in a 2X2 array. Additionally, the antenna array (250) may include a plurality of second antenna elements (252) arranged in a 2X2 array. Accordingly, the antenna array (250) may include a plurality of antenna elements (261 to 268) arranged in a 4X2 array.
단, 안테나 어레이(250)에 포함된 안테나 요소들의 개수 및 배치가 상술한 예시에 한정되는 것은 아니다.However, the number and arrangement of antenna elements included in the antenna array (250) are not limited to the examples described above.
또한, 안테나 장치(100)는 제1 스위칭 회로(310), 제1 안테나 요소들(251)과 연결된 제2 스위칭 회로(321) 및 제2 안테나 요소들(252)과 연결된 제3 스위칭 회로(322)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 스위칭 회로(310), 제2 스위칭 회로(321), 및 제3 스위칭 회로(322)는 프로세서(120)와 전기적으로 연결될 수 있다.Additionally, the antenna device (100) may include a first switching circuit (310), a second switching circuit (321) connected to the first antenna elements (251), and a third switching circuit (322) connected to the second antenna elements (252). At this time, the first switching circuit (310), the second switching circuit (321), and the third switching circuit (322) may be electrically connected to the processor (120).
일 실시 예에 따르면, 제1 스위칭 회로(310)는 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)와 연결될 수 있다.According to one embodiment, the first switching circuit (310) may be connected to the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322).
보다 구체적으로, 제1 스위칭 회로(310)는 각각 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)와 연결되는 복수의 출력 단자들(381, 382)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위칭 회로(310)는 제2 스위칭 회로(321)와 연결되는 제1 출력 단자(381) 및 제3 스위칭 회로(322)와 연결되는 제2 출력 단자(382)를 포함할 수 있다.More specifically, the first switching circuit (310) may include a plurality of output terminals (381, 382) each connected to the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322). For example, the first switching circuit (310) may include a first output terminal (381) connected to the second switching circuit (321) and a second output terminal (382) connected to the third switching circuit (322).
따라서, 제1 스위칭 회로(310)는 입력 단자(380)를 통해 입력된 신호를 제1 출력 단자(381) 및 제2 출력 단자(382) 중 적어도 일부를 통해 출력할 수 있다.Accordingly, the first switching circuit (310) can output a signal input through the input terminal (380) through at least some of the first output terminal (381) and the second output terminal (382).
나아가, 제1 스위칭 회로(310)는 제2 스위칭 회로(321)를 통해 제1 안테나 요소들(251)과 연결될 수 있다. 또한, 제1 스위칭 회로(310)는 제3 스위칭 회로(322)를 통해 제2 안테나 요소들(252)과 연결될 수 있다.Furthermore, the first switching circuit (310) may be connected to the first antenna elements (251) via the second switching circuit (321). Additionally, the first switching circuit (310) may be connected to the second antenna elements (252) via the third switching circuit (322).
제2 스위칭 회로(321)는 제1 안테나 요소들(261 내지 264)의 중심 지점(또는, 가운데)과 대응되는 위치(예: P1)에 배치될 수 있다. 또한, 제3 스위칭 회로(322)는 제2 안테나 요소들(265 내지 268)의 중심 지점(또는, 가운데)과 대응되는 위치(예: P2)에 배치될 수 있다.The second switching circuit (321) may be placed at a position (e.g., P1) corresponding to the center point (or center) of the first antenna elements (261 to 264). In addition, the third switching circuit (322) may be placed at a position (e.g., P2) corresponding to the center point (or center) of the second antenna elements (265 to 268).
또한, 제2 스위칭 회로(321)는 제1 안테나 요소들(261 내지 264) 각각과 동일한 길이의 경로를 통해 연결될 수 있다. 또한, 제3 스위칭 회로(322)는 제2 안테나 요소들(265 내지 268) 각각과 동일한 길이의 경로를 통해 연결될 수 있다.Additionally, the second switching circuit (321) may be connected to each of the first antenna elements (261 to 264) via a path of the same length. Additionally, the third switching circuit (322) may be connected to each of the second antenna elements (265 to 268) via a path of the same length.
이 때, 예를 들어, 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)는 각각 SP4T(single pole 4-throw) 스위치로 이해될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, for example, the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) can each be understood as SP4T (single pole 4-throw) switches, but are not limited thereto.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 제1 스위칭 회로(310), 제2 스위칭 회로(321), 및 제3 스위칭 회로(322)를 포함하는 전기적 경로를 통해 안테나 어레이(250)로 급전(feeding)할 수 있다.According to one embodiment, the processor (120) can feed power to the antenna array (250) through an electrical path including a first switching circuit (310), a second switching circuit (321), and a third switching circuit (322).
보다 구체적으로, 프로세서(120)는 제1 스위칭 회로(310) 및 제2 스위칭 회로(321)를 포함하는 전기적 경로를 통해 제1 안테나 요소들(251)에 급전할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 제1 스위칭 회로(310) 및 제3 스위칭 회로(322)를 포함하는 전기적 경로를 통해 제2 안테나 요소들(252)에 급전할 수 있다.More specifically, the processor (120) can power the first antenna elements (251) via an electrical path that includes a first switching circuit (310) and a second switching circuit (321). Additionally, the processor (120) can power the second antenna elements (252) via an electrical path that includes a first switching circuit (310) and a third switching circuit (322).
상술한 구성을 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 스위칭 회로(321, 322)으로부터 안테나 어레이(251, 252)에 포함된 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)에 대한 급전 경로의 길이를 최소화할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 급전 경로로 인한 경로 손실을 최소화할 수 있다.Through the above-described configuration, the antenna device (100) according to the present invention can minimize the length of the power supply path from the switching circuit (321, 322) to the plurality of antenna elements (261 to 268) included in the antenna array (251, 252). Through this, the antenna device (100) according to the present invention can minimize path loss due to the power supply path.
프로세서(120)는 안테나 어레이(250)를 통해 특정 빔 패턴을 갖는 신호를 송신할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(120)는 안테나 어레이(250)에 포함된 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)이 서로 일정한 위상 차를 갖는 신호를 출력하도록 제어할 수 있다.The processor (120) can transmit a signal having a specific beam pattern through the antenna array (250). More specifically, the processor (120) can control a plurality of antenna elements (261 to 268) included in the antenna array (250) to output signals having a constant phase difference from each other.
또한, 이를 위해, 프로세서(120)는 제1 스위칭 회로(310), 제2 스위칭 회로(321), 및 제3 스위칭 회로(322) 각각에 포함된 가변 스위치를 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.Additionally, for this purpose, the processor (120) can control the variable switches included in each of the first switching circuit (310), the second switching circuit (321), and the third switching circuit (322) to operate in one of a plurality of modes.
보다 구체적으로, 프로세서(120)는 제1 스위칭 회로(310)에 포함된 가변 스위치를 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작시킬 수 있다. 이를 통해, 프로세서(120)는 제1 스위칭 회로(310)를 통해 출력되는 신호들의 위상을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268) 중 제1 방향(예: x 방향)으로 배치된 요소들이 제1 위상 차를 갖는 신호들을 송신하도록, 제1 스위칭 회로(310)에 포함된 가변 스위치를 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작시킬 수 있다.More specifically, the processor (120) can operate the variable switch included in the first switching circuit (310) in one of the plurality of modes. Through this, the processor (120) can control the phases of signals output through the first switching circuit (310). For example, the processor (120) can operate the variable switch included in the first switching circuit (310) in one of the plurality of modes so that the elements arranged in the first direction (e.g., the x direction) among the plurality of antenna elements (261 to 268) transmit signals having a first phase difference.
또한, 프로세서(120)는 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)에 포함된 가변 스위치를 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작시킬 수 있다. 이를 통해, 프로세서(120)는 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)를 통해 출력되는 신호의 위상을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268) 중 제2 방향(예: y 방향)으로 배치된 요소들이 제2 위상 차를 갖는 신호들을 송신하도록, 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)에 포함된 가변 스위치를 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작시킬 수 있다.In addition, the processor (120) can operate the variable switches included in the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) in one of the plurality of modes. Through this, the processor (120) can control the phase of a signal output through the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322). For example, the processor (120) can operate the variable switches included in the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) in one of the plurality of modes so that the elements arranged in the second direction (e.g., the y direction) among the plurality of antenna elements (261 to 268) transmit signals having a second phase difference.
상술한 바와 같이, 프로세서(120)는 각 스위칭 회로(310, 321, 322)에 포함된 가변 스위치를 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 이를 통해, 프로세서(120)는 안테나 어레이(250)에 포함된 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 통해 복수의 빔 패턴들 중 하나를 갖는 신호를 송신할 수 있다.As described above, the processor (120) can control the variable switches included in each switching circuit (310, 321, 322) to operate in one of a plurality of modes. Through this, the processor (120) can transmit a signal having one of a plurality of beam patterns through a plurality of antenna elements (261 to 268) included in the antenna array (250).
따라서, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 각각 복수의 모드로 동작하는 스위칭 회로(310, 321, 322)를 이용하여, 안테나 어레이(250)를 통해 구현 가능한 빔 패턴의 개수를 증가시킬 수 있다.Accordingly, the antenna device (100) according to the present invention can increase the number of beam patterns that can be implemented through the antenna array (250) by using switching circuits (310, 321, 322) that each operate in a plurality of modes.
또한, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 안테나 어레이(250)를 통한 무선 통신의 커버리지를 증가시킬 수 있다.In addition, the antenna device (100) according to the present invention can increase the coverage of wireless communication through the antenna array (250).
도 3a는, 도 2의 회로 구성 중 제1 스위칭 회로를 나타내는 회로도다. 도 3b는, 도 3a의 제1 스위칭 회로에 포함된 제1 가변 스위치를 나타내는 회로도다.Fig. 3a is a circuit diagram showing a first switching circuit among the circuit configurations of Fig. 2. Fig. 3b is a circuit diagram showing a first variable switch included in the first switching circuit of Fig. 3a.
도 3a를 참조하면, 일 실시 예에 따른 제1 스위칭 회로(310)는 복수의 모드로 동작하는 제1 가변 스위치(410), 제1 가변 스위치(410)의 출력단(412, 413)과 연결되는 발룬(balun)(421, 422), 제1 커플러(430) 및 양방향 증폭기(441, 442)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3a, a first switching circuit (310) according to one embodiment may include a first variable switch (410) operating in multiple modes, a balun (421, 422) connected to an output terminal (412, 413) of the first variable switch (410), a first coupler (430), and a bidirectional amplifier (441, 442).
일 실시 예에 따르면, 제1 가변 스위치(410)는 복수의 모드로 동작하여 제1 스위칭 회로(310)의 입력 단자(380)로부터 입력단(411)으로 입력된 신호를 제1 출력단(412) 및 제2 출력단(413) 중 적어도 일부로 전송할 수 있다.According to one embodiment, the first variable switch (410) can operate in multiple modes to transmit a signal input from the input terminal (380) of the first switching circuit (310) to the input terminal (411) to at least some of the first output terminal (412) and the second output terminal (413).
예를 들어, 제1 가변 스위치(410)는 스위치 모드(switch mode)로 동작하여 입력단(411)에 입력된 신호를 제1 출력단(412) 및 제2 출력단(413) 중 하나로 전송할 수 있다. 또한, 제1 가변 스위치(410)는 분배 모드(divider mode)로 동작하여 입력단(411)에 입력된 신호를 제1 출력단(412) 및 제2 출력단(413)으로 전송할 수 있다.For example, the first variable switch (410) may operate in a switch mode to transmit a signal input to the input terminal (411) to one of the first output terminal (412) and the second output terminal (413). In addition, the first variable switch (410) may operate in a divider mode to transmit a signal input to the input terminal (411) to the first output terminal (412) and the second output terminal (413).
보다 구체적으로 도 3b를 참조하면, 제1 가변 스위치(410)는 입력단(411)으로부터 제1 출력단(412)으로 연결되는 제1 경로(391)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 가변 스위치(410)는 입력단(411)으로부터 제2 출력단(413)으로 연결되는 제2 경로(392)를 포함할 수 있다.More specifically, referring to FIG. 3b, the first variable switch (410) may include a first path (391) connected from an input terminal (411) to a first output terminal (412). Additionally, the first variable switch (410) may include a second path (392) connected from the input terminal (411) to a second output terminal (413).
또한, 제1 가변 스위치(410)는 제1 경로(391) 및 제2 경로(392)와 연결되는 복수의 트랜지스터, 저항 및 캐패시터를 포함할 수 있다.Additionally, the first variable switch (410) may include a plurality of transistors, resistors and capacitors connected to the first path (391) and the second path (392).
일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 제1 가변 스위치(410)의 제1 경로(391) 또는 제2 경로(392) 중 하나의 경로와 연결된 트랜지스터들을 개방(open)하고, 다른 경로와 연결된 트랜지스터들을 단락(short)시킬 수 있다. 이를 통해, 제1 가변 스위치(410)는 입력된 신호를 제1 경로(391) 또는 제2 경로(392) 중 하나의 경로로 신호를 전송하는 스위치 모드로 동작할 수 있다.According to one embodiment, the processor (120) may open transistors connected to one of the first path (391) or the second path (392) of the first variable switch (410) and short transistors connected to the other path. Through this, the first variable switch (410) may operate in a switch mode that transmits an input signal to one of the first path (391) or the second path (392).
다른 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 각각 제1 경로(391) 및 제2 경로(392)와 연결된 복수의 트랜지스터들을 단락 시킬 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 제1 경로(391) 및 제2 경로(392)와 연결된 분배 트랜지스터(351)를 활성화(또는, 온(on))할 수 있다. 이를 통해, 제1 가변 스위치(410)는 입력된 신호를 제1 경로(391) 및 제2 경로(392)로 분배하여 전송하는 분배 모드로 동작할 수 있다. 이 때, 예를 들어, 제1 가변 스위치(410)는 윌킨슨 전력 분배기(Wilkinson power divider)로 이해될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to another embodiment, the processor (120) may short-circuit a plurality of transistors connected to the first path (391) and the second path (392), respectively. In addition, the processor (120) may activate (or turn on) the distribution transistor (351) connected to the first path (391) and the second path (392). Through this, the first variable switch (410) may operate in a distribution mode for distributing and transmitting the input signal to the first path (391) and the second path (392). At this time, for example, the first variable switch (410) may be understood as a Wilkinson power divider, but is not limited thereto.
도 3a를 참조하면, 제1 스위칭 회로(310)는 제1 가변 스위치(410)의 출력단(412, 413)과 연결되는 발룬(421, 422)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 출력단(412)과 연결되는 제1 발룬(421)과 제2 출력단(413)과 연결되는 제2 발룬(422)은 서로 반대 방향으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3a, the first switching circuit (310) may include a balun (421, 422) connected to an output terminal (412, 413) of the first variable switch (410). At this time, the first balun (421) connected to the first output terminal (412) and the second balun (422) connected to the second output terminal (413) may be formed in opposite directions.
따라서, 제1 가변 스위치(410)의 제1 출력단(412)과 제2 출력단(413)을 통해 동일한 위상을 갖는 신호들이 출력되는 경우, 제1 발룬(421)과 제2 발룬(422)을 통해 180도의 위상 차를 갖는 신호들이 출력될 수 있다.Accordingly, when signals having the same phase are output through the first output terminal (412) and the second output terminal (413) of the first variable switch (410), signals having a phase difference of 180 degrees can be output through the first balun (421) and the second balun (422).
또한, 제1 스위칭 회로(310)는 발룬(421, 422)을 통해 제1 가변 스위치(410)와 연결되는 제1 커플러(430) 및 제1 커플러(430)와 연결되는 양방향 증폭기(441, 442)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 커플러(430)로부터 출력된 신호는 양방향 증폭기(441, 442)를 통해 제1 출력 단자(381) 및 제2 출력 단자(382)로 전달될 수 있다.In addition, the first switching circuit (310) may include a first coupler (430) connected to the first variable switch (410) through a balun (421, 422) and a bidirectional amplifier (441, 442) connected to the first coupler (430). At this time, a signal output from the first coupler (430) may be transmitted to the first output terminal (381) and the second output terminal (382) through the bidirectional amplifier (441, 442).
일 실시 예에 따르면, 제1 커플러(430)는 제1 발룬(421) 및 제2 발룬(422) 중 하나로부터 신호를 수신하는 경우, 수신한 신호 및 수신한 신호와 90도의 위상 차를 갖는 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위칭 회로(310)는 제1 출력 단자(381)를 통해 0도의 위상을 갖는 신호를 출력하고, 제2 출력 단자(382)를 통해 -90도의 위상을 갖는 신호를 출력할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 스위칭 회로(310)는 제1 출력 단자(381)를 통해 -90도의 위상을 갖는 신호를 출력하고, 제2 출력 단자(382)를 통해 0도의 위상을 갖는 신호를 출력할 수 있다.According to one embodiment, when the first coupler (430) receives a signal from one of the first balun (421) and the second balun (422), it can output the received signal and a signal having a phase difference of 90 degrees from the received signal. For example, the first switching circuit (310) can output a signal having a phase of 0 degrees through the first output terminal (381), and a signal having a phase of -90 degrees through the second output terminal (382). As another example, the first switching circuit (310) can output a signal having a phase of -90 degrees through the first output terminal (381), and a signal having a phase of 0 degrees through the second output terminal (382).
다른 실시 예에 따르면, 제1 커플러(430)는 제1 발룬(421) 및 제2 발룬(422)으로부터 신호를 수신하는 경우, 서로 180도의 위상 차를 갖는 신호들을 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위칭 회로(310)는 제1 출력 단자(381)를 통해 0도의 위상을 갖는 신호를 출력하고, 제2 출력 단자(382)를 통해 -180도의 위상을 갖는 신호를 출력할 수 있다.According to another embodiment, when the first coupler (430) receives signals from the first balun (421) and the second balun (422), it can output signals having a phase difference of 180 degrees from each other. For example, the first switching circuit (310) can output a signal having a phase of 0 degrees through the first output terminal (381) and a signal having a phase of -180 degrees through the second output terminal (382).
따라서, 제1 스위칭 회로(310)는 제1 출력 단자(381)와 제2 출력 단자(382)를 통해 서로 90도의 위상 차를 갖는 신호 또는 서로 180도의 위상 차를 갖는 신호를 출력할 수 있다.Accordingly, the first switching circuit (310) can output a signal having a phase difference of 90 degrees from each other or a signal having a phase difference of 180 degrees from each other through the first output terminal (381) and the second output terminal (382).
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 복수의 모드로 동작하는 제1 가변 스위치(410)를 통해 입력 신호로부터 기 설정된 위상 차를 갖는 복수의 출력 신호들을 출력할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 특정 위상의 신호로부터 적어도 3가지 이상의 신호 조합을 출력할 수 있다.As described above, the antenna device (100) according to the present invention can output a plurality of output signals having a preset phase difference from an input signal through the first variable switch (410) operating in a plurality of modes. Through this, the antenna device (100) according to the present invention can output at least three or more signal combinations from a signal of a specific phase.
따라서, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 안테나 어레이(250)를 통해 구현 가능한 빔 패턴의 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 안테나 장치(100)는 안테나 어레이(250)를 통해 형성되는 빔포밍을 통한 통신의 커버리지를 향상시킬 수 있다.Therefore, the antenna device (100) according to the present invention can increase the number of beam patterns that can be implemented through the antenna array (250). In addition, the antenna device (100) can improve the coverage of communication through beamforming formed through the antenna array (250).
도 4a는, 도 2의 회로 구성 중 제2 스위칭 회로를 나타내는 회로도다. 도 4b는, 도 4a의 제2 스위칭 회로에 포함된 제2 가변 스위치를 나타내는 회로도다. 도 4c는, 도 2의 회로 구성 중 제3 스위칭 회로를 나타내는 회로도다.Fig. 4a is a circuit diagram showing a second switching circuit in the circuit configuration of Fig. 2. Fig. 4b is a circuit diagram showing a second variable switch included in the second switching circuit of Fig. 4a. Fig. 4c is a circuit diagram showing a third switching circuit in the circuit configuration of Fig. 2.
도 4a를 참조하면, 일 실시 예에 따른 제2 스위칭 회로(321)는 적어도 하나의 가변 스위치(502, 503) 및 복수의 제2 커플러들(471 내지 474)을 통해 각각 제1 안테나 요소들(261 내지 264)과 연결될 수 있다. 또한, 안테나 장치(100)는 제2 스위칭 회로(321)와 제1 안테나 요소들(261 내지 264) 사이에 배치되는 복수의 위상 변환기(phase shifter)(491 내지 494)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 제2 스위칭 회로(321)는 2-D 버틀러 매트릭스(2-dimensional butler matrix)로 명명될 수 있다.Referring to FIG. 4A, a second switching circuit (321) according to an embodiment may be connected to the first antenna elements (261 to 264) via at least one variable switch (502, 503) and a plurality of second couplers (471 to 474), respectively. In addition, the antenna device (100) may further include a plurality of phase shifters (491 to 494) arranged between the second switching circuit (321) and the first antenna elements (261 to 264). In this case, the second switching circuit (321) may be referred to as a 2-dimensional Butler matrix.
일 실시 예에 따르면, 제2 스위칭 회로(321)는 제1 스위칭 회로(310)와 연결되는 제1 서브 스위치(501), 제1 서브 스위치(501)와 연결되는 제2 서브 스위치(502) 및 제3 서브 스위치(503)를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the second switching circuit (321) may include a first sub-switch (501) connected to the first switching circuit (310), a second sub-switch (502) connected to the first sub-switch (501), and a third sub-switch (503).
프로세서(120)는 제1 스위칭 회로(310)의 제1 출력 단자(381)로부터 출력된 신호를 제1 서브 스위치(501)를 통해 제2 서브 스위치(502) 또는 제3 서브 스위치(503)로 전달할 수 있다.The processor (120) can transmit a signal output from the first output terminal (381) of the first switching circuit (310) to the second sub-switch (502) or the third sub-switch (503) through the first sub-switch (501).
이 때, 예를 들어, 제1 서브 스위치(501)는 SPDT(single pole double throw) 스위치로 참조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제2 서브 스위치(502) 및 제3 서브 스위치(503)는 복수의 모드로 동작 가능한 가변 스위치(reconfigurable switch)로 참조될 수 있다.At this time, for example, the first sub-switch (501) may be referred to as a single pole double throw (SPDT) switch, but is not limited thereto. In addition, the second sub-switch (502) and the third sub-switch (503) may be referred to as reconfigurable switches that can operate in multiple modes.
제1 출력 단자(381)로부터 출력된 신호가 제1 서브 스위치(501)를 통해 제2 서브 스위치(502)로 전달된 경우, 프로세서(120)는 제2 서브 스위치(502)를 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.When a signal output from the first output terminal (381) is transmitted to the second sub-switch (502) through the first sub-switch (501), the processor (120) can control the second sub-switch (502) to operate in one of a plurality of modes.
예를 들어, 프로세서(120)는 제2 서브 스위치(502)가 입력된 신호를 복수의 출력 단자들 중 하나의 단자로 출력하는 스위치 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 이 때, 프로세서(120)는 지정된 빔 패턴에 기반하여, 입력된 신호를 제2 서브 스위치(502)의 복수의 출력 단자들 중 하나의 출력 단자로 출력할 수 있다.For example, the processor (120) may control the second sub-switch (502) to operate in a switch mode in which the second sub-switch (502) outputs the input signal to one of the plurality of output terminals. At this time, the processor (120) may output the input signal to one of the plurality of output terminals of the second sub-switch (502) based on a specified beam pattern.
다른 예를 들어, 프로세서(120)는 제2 서브 스위치(502)가 입력된 신호를 복수의 출력 단자들로 분배하여 출력하는 분배 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 이 때, 복수의 출력 단자들을 통해 출력되는 신호들은 동일한 위상을 가질 수 있다.For another example, the processor (120) may control the second sub-switch (502) to operate in a distribution mode in which it distributes and outputs an input signal to a plurality of output terminals. At this time, the signals output through the plurality of output terminals may have the same phase.
도 4b를 함께 참조하면, 일 실시 예에 따른 제2 서브 스위치(502)는, 입력단(611)으로부터 제1 출력단(612)으로 연결되는 제1 경로(691) 및 제2 출력단(613)으로 연결되는 제2 경로(692)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4b together, the second sub-switch (502) according to one embodiment may include a first path (691) connected from an input terminal (611) to a first output terminal (612) and a second path (692) connected to a second output terminal (613).
또한, 제2 서브 스위치(502)는 제1 경로(691) 및 제2 경로(692)와 연결되는 복수의 트랜지스터, 저항 및 캐패시터를 포함할 수 있다.Additionally, the second sub-switch (502) may include a plurality of transistors, resistors and capacitors connected to the first path (691) and the second path (692).
일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 제2 서브 스위치(502)의 제1 경로(691) 또는 제2 경로(692) 중 하나의 경로와 연결된 트랜지스터들을 개방(open)하고, 다른 경로와 연결된 트랜지스터들을 단락(short)시킬 수 있다. 이를 통해, 제2 서브 스위치(502)는 입력된 신호를 제1 경로(691) 또는 제2 경로(692) 중 하나의 경로를 통해 전송하는 스위치 모드로 동작할 수 있다.According to one embodiment, the processor (120) may open transistors connected to one of the first path (691) or the second path (692) of the second sub-switch (502) and short transistors connected to the other path. Through this, the second sub-switch (502) may operate in a switch mode that transmits an input signal through one of the first path (691) or the second path (692).
다른 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 각각 제1 경로(691) 및 제2 경로(692)와 연결된 복수의 트랜지스터들을 단락(short)시킬 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 제1 경로(691) 및 제2 경로(692)와 연결된 분배 트랜지스터(651)를 활성화(또는, 온(on))할 수 있다. 이를 통해, 제2 서브 스위치(502)는 입력된 신호를 제1 경로(691) 및 제2 경로(692)로 분배하여 전송하는 분배 모드로 동작할 수 있다. 이 때, 예를 들어, 제2 서브 스위치(502)는 윌킨슨 전력 분배기(Wilkinson power divider)로 이해될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to another embodiment, the processor (120) may short a plurality of transistors connected to the first path (691) and the second path (692), respectively. In addition, the processor (120) may activate (or turn on) the distribution transistor (651) connected to the first path (691) and the second path (692). Through this, the second sub-switch (502) may operate in a distribution mode for distributing and transmitting the input signal to the first path (691) and the second path (692). At this time, for example, the second sub-switch (502) may be understood as a Wilkinson power divider, but is not limited thereto.
나아가, 일 실시 예에 따른 제2 서브 스위치(502)는 제1 경로(691) 및 제2 경로(692)와 연결되는 적어도 하나의 매칭 소자(670)를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 서브 스위치(502)는 제2-1 커플러(471)로부터 복수의 출력단들(612, 613)이 동일한 임피던스(impedance)를 갖는 것으로 인식되도록, 제1 경로(691) 및 제2 경로(692)와 연결되는 복수의 매칭 소자(670)를 더 포함할 수 있다.Furthermore, the second sub-switch (502) according to one embodiment may further include at least one matching element (670) connected to the first path (691) and the second path (692). More specifically, the second sub-switch (502) may further include a plurality of matching elements (670) connected to the first path (691) and the second path (692) so that the plurality of output terminals (612, 613) from the 2-1 coupler (471) are recognized as having the same impedance.
이를 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 스위치(예: 제2 서브 스위치(502))와 커플러(예: 제2-1 커플러(471))의 사이에서 발생하는 신호의 반사로 인한 반사 손실(reflection loss)을 최소화할 수 있다.Through this, the antenna device (100) according to the present invention can minimize reflection loss due to reflection of a signal occurring between a switch (e.g., second sub-switch (502)) and a coupler (e.g., second-first coupler (471)).
일 실시 예에 따르면, 제1 서브 스위치(501)를 통해 제2 서브 스위치(502)로 신호가 전달 된 경우, 프로세서(120)는 제1 서브 스위치(501)로부터 전달된 신호를 제2 서브 스위치(502)를 통해 제2-1 커플러(471)로 전달할 수 있다.According to one embodiment, when a signal is transmitted to the second sub-switch (502) through the first sub-switch (501), the processor (120) can transmit the signal transmitted from the first sub-switch (501) to the second-1 coupler (471) through the second sub-switch (502).
나아가, 제2-1 커플러(471)는 제2 서브 스위치(502)로부터 전달된 신호를 지정된 위상 차를 갖는 복수의 신호들로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 스위치(502)가 스위치 모드로 동작하는 경우, 제2-1 커플러(471)는 제2 서브 스위치(502)로부터 수신한 신호 및 수신한 신호와 특정 위상 차(예: 90도)를 갖는 신호를 출력할 수 있다.Furthermore, the 2-1 coupler (471) can output the signal transmitted from the 2nd sub-switch (502) as a plurality of signals having a specified phase difference. For example, when the 2nd sub-switch (502) operates in a switch mode, the 2-1 coupler (471) can output a signal received from the 2nd sub-switch (502) and a signal having a specific phase difference (e.g., 90 degrees) from the received signal.
다른 예를 들어, 제2 서브 스위치(502)가 분배 모드로 동작하는 경우, 제2-1 커플러(471)는 제2 서브 스위치(502)로부터 수신한 신호들을 출력할 수 있다. 이 때, 제2-1 커플러(471)로부터 출력되는 신호들은 동일한 위상을 가질 수 있다.For another example, when the second sub-switch (502) operates in a distribution mode, the second-1 coupler (471) can output signals received from the second sub-switch (502). At this time, the signals output from the second-1 coupler (471) can have the same phase.
나아가, 제2-2 커플러(472) 및 제2-4 커플러(474)는 제2-1 커플러(471)로부터 수신한 신호 및 수신한 신호와 특정 위상 차(예: 90도)를 갖는 신호를 출력할 수 있다.Furthermore, the 2-2 coupler (472) and the 2-4 coupler (474) can output a signal received from the 2-1 coupler (471) and a signal having a specific phase difference (e.g., 90 degrees) from the received signal.
예를 들어, 제2-2 커플러(472)는 제2-1 커플러(471)로부터 수신한 신호를 제1-1 안테나 요소(261)로 전달할 수 있다. 또한, 제2-2 커플러(472)는 제2-1 커플러(471)로부터 수신한 신호와 90도의 위상 차를 갖는 신호를 제1-2 안테나 요소(262)로 전달할 수 있다. For example, the 2-2 coupler (472) can transmit a signal received from the 2-1 coupler (471) to the 1-1 antenna element (261). In addition, the 2-2 coupler (472) can transmit a signal having a phase difference of 90 degrees from the signal received from the 2-1 coupler (471) to the 1-2 antenna element (262).
또한, 제2-4 커플러(474)는 제2-1 커플러(471)로부터 수신한 신호를 제1-3 안테나 요소(263)로 전달할 수 있다. 또한, 제2-4 커플러(474)는 제2-1 커플러(471)로부터 수신한 신호와 90도의 위상 차를 갖는 신호를 제1-4 안테나 요소(264)로 전달할 수 있다.In addition, the 2-4 coupler (474) can transmit a signal received from the 2-1 coupler (471) to the 1-3 antenna element (263). In addition, the 2-4 coupler (474) can transmit a signal having a phase difference of 90 degrees from the signal received from the 2-1 coupler (471) to the 1-4 antenna element (264).
다른 실시 예에 따라, 제1 서브 스위치(501)를 통해 제3 서브 스위치(503)로 신호가 전달된 경우, 프로세서(120)는 제3 서브 스위치(503)를 통해 제1 서브 스위치(501)로부터 전달된 신호를 제2-3 커플러(473)로 전달할 수 있다. According to another embodiment, when a signal is transmitted to the third sub-switch (503) through the first sub-switch (501), the processor (120) may transmit the signal transmitted from the first sub-switch (501) through the third sub-switch (503) to the second-third coupler (473).
프로세서(120)는 제3 서브 스위치(503)는 입력된 신호를 복수의 출력 단자들 중 하나의 단자로 출력하는 스위치 모드 또는 복수의 출력 단자들로 분배하여 출력하는 분배 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.The processor (120) can control the third sub-switch (503) to operate in a switch mode that outputs an input signal to one of a plurality of output terminals or a distribution mode that distributes the signal to a plurality of output terminals.
단, 제3 서브 스위치(503)의 구성은 상술한 제2 서브 스위치(502)의 구성과 실질적으로 동일한 것으로 이해될 수 있다. 또한, 프로세서(120)가 제3 서브 스위치(503)를 제어하는 동작은, 전술한 바와 같이 프로세서(120)가 제2 서브 스위치(502)를 제어하는 동작과 동일한 것으로 이해될 수 있다.However, the configuration of the third sub-switch (503) can be understood as being substantially the same as the configuration of the second sub-switch (502) described above. In addition, the operation of the processor (120) controlling the third sub-switch (503) can be understood as being the same as the operation of the processor (120) controlling the second sub-switch (502) described above.
따라서, 제3 서브 스위치(503)의 구성 및 프로세서(120)가 제3 서브 스위치(503)를 제어하는 동작에 대하여 중복되는 설명은 생략한다.Therefore, redundant descriptions regarding the configuration of the third sub-switch (503) and the operation of the processor (120) to control the third sub-switch (503) are omitted.
제3 서브 스위치(503)가 스위치 모드로 동작하는 경우, 제2-3 커플러(473)는 제3 서브 스위치(503)로부터 수신한 신호 및 수신한 신호와 특정 위상 차(예: 90도)를 갖는 신호를 출력할 수 있다. 또한, 제3 서브 스위치(503)가 분배 모드로 동작하는 경우, 제2-3 커플러(473)는 제3 서브 스위치(503)로부터 동일한 위상을 갖는 신호들을 입력 받아, 동일한 위상을 갖도록 출력할 수 있다.When the third sub-switch (503) operates in a switch mode, the 2-3 coupler (473) can output a signal received from the third sub-switch (503) and a signal having a specific phase difference (e.g., 90 degrees) from the received signal. In addition, when the third sub-switch (503) operates in a distribution mode, the 2-3 coupler (473) can receive signals having the same phase from the third sub-switch (503) and output them so as to have the same phase.
나아가, 제1 서브 스위치(501)로부터 전달된 신호는 제2-3 커플러(473), 제2-2 커플러(472) 및 제2-4 커플러(474)를 통해, 제1 안테나 요소들(261 내지 264)로 전달될 수 있다.Furthermore, the signal transmitted from the first sub-switch (501) can be transmitted to the first antenna elements (261 to 264) through the second-3 coupler (473), the second-2 coupler (472), and the second-4 coupler (474).
일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 제1 안테나 요소들(261 내지 264)로 전달되는 신호들이 특정한 빔 패턴에 따른 위상 차를 갖도록 복수의 위상 변환기(491 내지 494) 중 적어도 일부를 동작시킬 수 있다.According to one embodiment, the processor (120) may operate at least some of the plurality of phase shifters (491 to 494) such that signals transmitted to the first antenna elements (261 to 264) have a phase difference according to a specific beam pattern.
프로세서(120)는 제1-1 안테나 요소(261) 및 제1-2 안테나 요소(262)로 전달되는 신호가 특정한 빔 패턴에 따른 위상 차를 갖도록 제1 위상 변환기(CH1)(491) 및 제2 위상 변환기(CH2)(492) 중 적어도 일부를 제어할 수 있다.The processor (120) can control at least some of the first phase shifter (CH1) (491) and the second phase shifter (CH2) (492) so that the signals transmitted to the first-first antenna element (261) and the first-second antenna element (262) have a phase difference according to a specific beam pattern.
예를 들어, 프로세서(120)는 제2-2 커플러(472)로부터 출력된 신호들이 90도의 위상 차를 갖는 경우, 제1 위상 변환기(491)를 활성화할 수 있다. 이를 통해, 프로세서(120)는 제1-1 안테나 요소(261) 및 제1-2 안테나 요소(262)로 전달되는 신호가 45도의 위상 차를 갖도록, 제1-1 안테나 요소(261)로 전달되는 신호의 위상을 45도만큼 변경할 수 있다.For example, the processor (120) may activate the first phase shifter (491) when the signals output from the 2-2 coupler (472) have a phase difference of 90 degrees. Through this, the processor (120) may change the phase of the signal transmitted to the 1-1 antenna element (261) by 45 degrees so that the signals transmitted to the 1-1 antenna element (261) and the 1-2 antenna element (262) have a phase difference of 45 degrees.
또한, 프로세서(120)는 제1-3 안테나 요소(263) 및 제1-4 안테나 요소(264)로 전달되는 신호가 특정한 빔 패턴에 따른 위상 차를 갖도록 제3 위상 변환기(CH3)(493) 및 제4 위상 변환기(CH4)(494) 중 적어도 일부를 제어할 수 있다.Additionally, the processor (120) may control at least some of the third phase converter (CH3) (493) and the fourth phase converter (CH4) (494) so that the signals transmitted to the first-third antenna elements (263) and the first-fourth antenna elements (264) have a phase difference according to a specific beam pattern.
예를 들어, 프로세서(120)는 제2-4 커플러(474)로부터 출력된 신호들이 90도의 위상 차를 갖는 경우, 제3 위상 변환기(493)를 활성화할 수 있다. 이를 통해, 프로세서(120)는 제1-3 안테나 요소(263) 및 제1-4 안테나 요소(264)로 전달되는 신호가 45도의 위상 차를 갖도록, 제1-3 안테나 요소(263)로 전달되는 신호의 위상을 45도만큼 변경할 수 있다.For example, the processor (120) may activate the third phase shifter (493) when the signals output from the 2-4 coupler (474) have a phase difference of 90 degrees. Through this, the processor (120) may change the phase of the signal transmitted to the 1-3 antenna element (263) by 45 degrees so that the signals transmitted to the 1-3 antenna element (263) and the 1-4 antenna element (264) have a phase difference of 45 degrees.
도 4c를 참조하면, 일 실시 예에 따른 제3 스위칭 회로(322)는 제1 스위칭 회로(310)와 연결되는 제4 서브 스위치(504), 제4 서브 스위치(504)와 연결되는 제5 서브 스위치(505) 및 제6 서브 스위치(506)를 포함할 수 있다. 이 때, 제3 스위칭 회로(322)는 2-D 버틀러 매트릭스(2-dimensional butler matrix)로 명명될 수 있다.Referring to FIG. 4c, a third switching circuit (322) according to an embodiment may include a fourth sub-switch (504) connected to the first switching circuit (310), a fifth sub-switch (505) connected to the fourth sub-switch (504), and a sixth sub-switch (506). In this case, the third switching circuit (322) may be named a 2-dimensional Butler matrix.
프로세서(120)는 제4 서브 스위치(504)를 통해 제1 스위칭 회로(310)의 제2 출력 단자(382)로부터 수신된 신호를 제5 서브 스위치(505) 또는 제6 서브 스위치(506)로 전달할 수 있다.The processor (120) can transmit a signal received from the second output terminal (382) of the first switching circuit (310) through the fourth sub-switch (504) to the fifth sub-switch (505) or the sixth sub-switch (506).
이 때, 예를 들어, 제4 서브 스위치(504)는 SPDT(single pole double throw) 스위치로 참조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, for example, the fourth sub-switch (504) may be referred to as a single pole double throw (SPDT) switch, but is not limited thereto.
프로세서(120)는 제4 서브 스위치(504)로부터 신호를 수신한 제5 서브 스위치(505) 또는 제6 서브 스위치(506)를 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.The processor (120) can control the fifth sub-switch (505) or the sixth sub-switch (506) that receives a signal from the fourth sub-switch (504) to operate in one of a plurality of modes.
이 때, 제5 서브 스위치(505) 및 제6 서브 스위치(506)는 각각 복수의 모드로 동작 가능한 가변 스위치로 참조될 수 있다. 보다 구체적으로, 제5 서브 스위치(505) 및 제6 서브 스위치(506)는 각각 입력된 신호를 복수의 출력 단자들 중 하나의 단자로 출력하는 스위치 모드 또는 복수의 출력 단자들로 분배하여 출력하는 분배 모드로 동작하는 가변 스위치로 참조될 수 있다.At this time, the fifth sub-switch (505) and the sixth sub-switch (506) may be referred to as variable switches that can operate in multiple modes, respectively. More specifically, the fifth sub-switch (505) and the sixth sub-switch (506) may be referred to as variable switches that operate in a switch mode that outputs an input signal to one of multiple output terminals or a distribution mode that distributes and outputs the signal to multiple output terminals, respectively.
제5 서브 스위치(505) 및 제6 서브 스위치(506)의 구성은 도 4b에서 상술한 제2 서브 스위치(502)의 구성과 실질적으로 동일한 것으로 이해될 수 있다. 또한, 프로세서(120)가 제5 서브 스위치(505) 또는 제6 서브 스위치(506)를 제어하는 동작은, 전술한 바와 같이 프로세서(120)가 제2 서브 스위치(502)를 제어하는 동작과 동일한 것으로 이해될 수 있다.The configuration of the fifth sub-switch (505) and the sixth sub-switch (506) can be understood as being substantially the same as the configuration of the second sub-switch (502) described above in FIG. 4B. In addition, the operation of the processor (120) controlling the fifth sub-switch (505) or the sixth sub-switch (506) can be understood as being the same as the operation of the processor (120) controlling the second sub-switch (502) as described above.
따라서, 제5 서브 스위치(505) 및 제6 서브 스위치(506)의 구성 및 프로세서(120)가 제5 서브 스위치(505) 또는 제6 서브 스위치(506)를 제어하는 동작에 대하여 중복되는 설명은 생략한다.Therefore, redundant descriptions regarding the configuration of the fifth sub-switch (505) and the sixth sub-switch (506) and the operation of the processor (120) controlling the fifth sub-switch (505) or the sixth sub-switch (506) are omitted.
나아가, 프로세서(120)는 복수의 제3 커플러들(475 내지 478) 및 복수의 위상 변환기(495 내지 498)을 통해 지정된 위상 차를 갖는 신호들을 제2 안테나 요소들(265 내지 268)로 전달할 수 있다.Furthermore, the processor (120) can transmit signals having a specified phase difference to the second antenna elements (265 to 268) through a plurality of third couplers (475 to 478) and a plurality of phase shifters (495 to 498).
상술한 바와 같이, 프로세서(120)는 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)에 포함된 가변 스위치(503, 504, 505, 506) 및 복수의 커플러(471 내지 478)를 이용하여 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)로 전달되는 신호들 간의 위상 차를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)과 연결된 복수의 위상 변환기(491 내지 498)을 이용하여, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)로 전달되는 신호들 간의 위상 차를 제어할 수 있다.As described above, the processor (120) can control the phase difference between signals transmitted to the plurality of antenna elements (261 to 268) by using the variable switches (503, 504, 505, 506) and the plurality of couplers (471 to 478) included in the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322). In addition, the processor (120) can control the phase difference between signals transmitted to the plurality of antenna elements (261 to 268) by using the plurality of phase shifters (491 to 498) connected to the plurality of antenna elements (261 to 268).
이를 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 안테나 어레이(250)를 통해 구현 가능한 빔 패턴의 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 안테나 장치(100)는 안테나 어레이(250)를 통해 형성되는 빔포밍을 통한 통신의 커버리지를 향상시킬 수 있다.Through this, the antenna device (100) according to the present invention can increase the number of beam patterns that can be implemented through the antenna array (250). In addition, the antenna device (100) can improve the coverage of communication through beamforming formed through the antenna array (250).
도 5는, 빔 패턴에 따른 안테나 장치의 구성들의 상태를 포함하는 룩업 테이블을 도시한다.Figure 5 illustrates a lookup table including the states of configurations of antenna devices according to beam patterns.
도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 안테나 장치(100)는 복수의 빔 패턴들을 포함하는 룩업 테이블(500)을 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, an antenna device (100) according to one embodiment may further include a memory that stores a lookup table (500) including a plurality of beam patterns.
일 실시 예에 따른 룩업 테이블(500)은 복수의 빔 패턴들 각각에 따른 제1 스위칭 회로(310), 제2 스위칭 회로(321), 제3 스위칭 회로(322) 및 복수의 위상 변환기(471 내지 478)의 상태를 포함할 수 있다.A lookup table (500) according to one embodiment may include states of a first switching circuit (310), a second switching circuit (321), a third switching circuit (322), and a plurality of phase converters (471 to 478) for each of a plurality of beam patterns.
또한, 룩업 테이블(500)에 포함된 빔 패턴은 각각의 축(axis)에 대해 복수의 안테나 요소들로 전달되는 신호들의 위상 차, 빔의 방향 및 기울기를 나타내는 복수의 성분들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 빔의 빔 패턴이 “1R+2D”의 성분을 갖는 경우, 제1 빔은 x축에 대해 45도의 위상 차를 갖는 신호들을 통해 양의 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 상술한 제1 빔은 y축에 대해 90도의 위상 차를 갖는 신호들을 통해 음의 방향으로 형성될 수 있다.In addition, the beam pattern included in the lookup table (500) may include a plurality of components representing the phase difference, the direction and the inclination of the beam, of signals transmitted to the plurality of antenna elements for each axis. For example, when the beam pattern of the first beam has a component of “1R+2D”, the first beam may be formed in a positive direction through signals having a phase difference of 45 degrees with respect to the x-axis. In addition, the first beam described above may be formed in a negative direction through signals having a phase difference of 90 degrees with respect to the y-axis.
프로세서(120)는, 룩업 테이블(500)에 기 저장된 복수의 빔 패턴들 중 하나에 기반하여, 제1 스위칭 회로(310), 제2 스위칭 회로(321), 제3 스위칭 회로(322), 및 복수의 위상 변환기(471 내지 478) 중 적어도 일부를 제어할 수 있다.The processor (120) can control at least some of the first switching circuit (310), the second switching circuit (321), the third switching circuit (322), and the plurality of phase converters (471 to 478) based on one of the plurality of beam patterns previously stored in the lookup table (500).
보다 구체적으로, 예를 들어, 빔 패턴이 “1R”의 성분을 갖는 경우 안테나 장치(100)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 통해 x축에 대한 양(positive)의 방향으로 45도의 위상 차를 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 또한, 빔 패턴이 “3L”의 성분을 갖는 경우 안테나 장치(100)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 통해 x축에 대한 음(negative)의 방향으로 135도의 위상 차를 갖는 신호들을 송신할 수 있다.More specifically, for example, when the beam pattern has a component of “1R,” the antenna device (100) can transmit signals having a phase difference of 45 degrees in the positive direction with respect to the x-axis through the plurality of antenna elements (261 to 268). Additionally, when the beam pattern has a component of “3L,” the antenna device (100) can transmit signals having a phase difference of 135 degrees in the negative direction with respect to the x-axis through the plurality of antenna elements (261 to 268).
이를 위해, 프로세서(120)는 제1 스위칭 회로(310), 및 복수의 위상 변환기(471 내지 478) 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(120)는 제1 가변 스위치(410)의 입력단(411)이 제1 출력단(412)과 연결되는 스위치 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 또한 프로세서(120)는 제1 위상 변환기(CH1)(491) 및 제3 위상 변환기(CH3)(493)를 활성화할 수 있다.To this end, the processor (120) can control the first switching circuit (310) and at least some of the plurality of phase converters (471 to 478). More specifically, the processor (120) can control the input terminal (411) of the first variable switch (410) to operate in a switch mode in which it is connected to the first output terminal (412). In addition, the processor (120) can activate the first phase converter (CH1) (491) and the third phase converter (CH3) (493).
또한, 빔 패턴이 “2U”의 성분을 갖는 경우 안테나 장치(100)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 통해 y축에 대한 양(positive)의 방향으로 90도의 위상 차를 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(120)는 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(120)는 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)가 스위치 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 제2 스위칭 회로(321)가, 제2 서브 스위치(502)의 입력단(611)이 제1 출력단(612)과 연결되는, 스위치 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.In addition, when the beam pattern has a component of “2U”, the antenna device (100) can transmit signals having a phase difference of 90 degrees in the positive direction with respect to the y-axis through the plurality of antenna elements (261 to 268). To this end, the processor (120) can control the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322). More specifically, the processor (120) can control the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) to operate in a switch mode. For example, the processor (120) can control the second switching circuit (321) to operate in a switch mode in which the input terminal (611) of the second sub-switch (502) is connected to the first output terminal (612).
다른 예를 들어, 빔 패턴이 “1L”의 성분을 갖는 경우 안테나 장치(100)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 통해 x축에 대한 음(negative)의 방향으로 45도의 위상 차를 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 또한, 빔 패턴이 “3R”의 성분을 갖는 경우 안테나 장치(100)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 통해 x축에 대한 양의 방향으로 135도의 위상 차를 갖는 신호들을 송신할 수 있다.For another example, when the beam pattern has a component of “1L,” the antenna device (100) can transmit signals having a phase difference of 45 degrees in the negative direction with respect to the x-axis through the plurality of antenna elements (261 to 268). Additionally, when the beam pattern has a component of “3R,” the antenna device (100) can transmit signals having a phase difference of 135 degrees in the positive direction with respect to the x-axis through the plurality of antenna elements (261 to 268).
이를 위해, 프로세서(120)는 제1 스위칭 회로(310), 및 복수의 위상 변환기(471 내지 478) 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(120)는 제1 가변 스위치(410)의 입력단(411)이 제2 출력단(413)과 연결되는 스위치 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 또한 프로세서(120)는 제2 위상 변환기(CH2)(492) 및 제4 위상 변환기(CH4)(494)를 활성화할 수 있다.To this end, the processor (120) can control the first switching circuit (310) and at least some of the plurality of phase converters (471 to 478). More specifically, the processor (120) can control the input terminal (411) of the first variable switch (410) to operate in a switch mode in which it is connected to the second output terminal (413). In addition, the processor (120) can activate the second phase converter (CH2) (492) and the fourth phase converter (CH4) (494).
또한, 빔 패턴이 “2D”의 성분을 갖는 경우 안테나 장치(100)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 통해 y축에 대한 음(negative)의 방향으로 90도의 위상 차를 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(120)는 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)가 스위치 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 제2 스위칭 회로(321)가, 제2 서브 스위치(502)의 입력단(611)이 제2 출력단(613)과 연결되는, 스위치 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.In addition, when the beam pattern has a “2D” component, the antenna device (100) can transmit signals having a phase difference of 90 degrees in the negative direction with respect to the y-axis through a plurality of antenna elements (261 to 268). To this end, the processor (120) can control the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) to operate in a switch mode. For example, the processor (120) can control the second switching circuit (321) to operate in a switch mode in which the input terminal (611) of the second sub-switch (502) is connected to the second output terminal (613).
또 다른 예를 들어, 빔 패턴이 “2R” 또는 “2L”의 성분을 갖는 경우 안테나 장치(100)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 통해 x축에 대해 45도의 위상 차를 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(120)는 제1 스위칭 회로(310)가 분배 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.As another example, when the beam pattern has a component of “2R” or “2L,” the antenna device (100) may transmit signals having a phase difference of 45 degrees with respect to the x-axis through a plurality of antenna elements (261 to 268). To this end, the processor (120) may control the first switching circuit (310) to operate in a distribution mode.
또한, 빔 패턴이 “M”의 성분을 갖는 경우 안테나 장치(100)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 통해 y축에 대해 동일한 위상을 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 이를 통해, 안테나 장치(100)는 y축에 수직한 방향으로 빔을 형성할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(120)는 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)가 분배 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.In addition, when the beam pattern has a component of “M”, the antenna device (100) can transmit signals having the same phase with respect to the y-axis through a plurality of antenna elements (261 to 268). Through this, the antenna device (100) can form a beam in a direction perpendicular to the y-axis. To this end, the processor (120) can control the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) to operate in a distribution mode.
즉, 프로세서(120)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268) 중 제1 방향(예: +x 방향)으로 배치된 요소들이 제1 위상 차(예: 45도, 90도 또는 135도)를 갖는 신호들을 송신하도록, 제1 스위칭 회로(310)에 포함된 제1 가변 스위치(410) 및 복수의 위상 변환기(471 내지 478) 중 적어도 일부를 제어할 수 있다.That is, the processor (120) can control at least some of the first variable switch (410) and the plurality of phase shifters (471 to 478) included in the first switching circuit (310) so that the elements arranged in the first direction (e.g., +x direction) among the plurality of antenna elements (261 to 268) transmit signals having a first phase difference (e.g., 45 degrees, 90 degrees, or 135 degrees).
또한, 프로세서(120)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268) 중 제2 방향(예: +y 방향)으로 배치된 요소들이 제2 위상 차(예: 0도, 45도, 또는 90도)를 갖는 신호들을 송신하도록, 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)에 포함된 가변 스위치(503, 504, 505, 506)를 제어할 수 있다.Additionally, the processor (120) may control variable switches (503, 504, 505, 506) included in the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) so that elements among the plurality of antenna elements (261 to 268) arranged in a second direction (e.g., +y direction) transmit signals having a second phase difference (e.g., 0 degrees, 45 degrees, or 90 degrees).
다만, 룩업 테이블(500)을 통해 저장된 복수의 빔 패턴들에 따른 안테나 장치(100)의 구성들의 상태는 상술한 예시에 한정되는 것은 아니며, 빔 패턴의 성분에 따른 빔을 형성하기 위한 다양한 상태로 참조될 수 있다.However, the state of the configurations of the antenna device (100) according to the plurality of beam patterns stored through the lookup table (500) is not limited to the above-described example, and may be referenced as various states for forming a beam according to the components of the beam pattern.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 복수의 모드로 동작 가능한 복수의 스위칭 회로(310, 321, 322) 및 복수의 위상 변환기(471 내지 478)를 통해, 기 설정된 복수의 빔 패턴들 중 하나의 패턴에 따른 빔을 형성할 수 있다.As described above, the antenna device (100) according to the present invention can form a beam according to one of a plurality of preset beam patterns through a plurality of switching circuits (310, 321, 322) and a plurality of phase converters (471 to 478) that can operate in a plurality of modes.
이러한 구성을 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 통해 구현 가능한 빔 패턴의 개수를 증가시킬 수 있다. 나아가, 안테나 장치(100)는 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 통해 형성되는 빔을 통한 무선 통신의 커버리지를 증가시킬 수 있다.Through this configuration, the antenna device (100) according to the present invention can increase the number of beam patterns that can be implemented through the plurality of antenna elements (261 to 268). Furthermore, the antenna device (100) can increase the coverage of wireless communication through the beam formed through the plurality of antenna elements (261 to 268).
도 6은, 도 1의 안테나 장치가 지정된 빔 패턴을 갖는 신호를 송신하는 방법의 일 예를 나타내는 흐름도다.FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a method in which the antenna device of FIG. 1 transmits a signal having a designated beam pattern.
도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 기 설정된 복수의 빔 패턴들 중 하나의 패턴을 갖는 신호를 송신할 수 있다. Referring to FIG. 6, a processor (120) according to one embodiment may transmit a signal having one pattern among a plurality of preset beam patterns.
보다 구체적으로, 프로세서(120)는 제1 스위칭 회로(310), 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)를 통해 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)(또는, 안테나 어레이(250))에 급전할 수 있다. 이를 통해, 프로세서(120)는 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 통해 특정 빔 패턴을 갖는 신호를 송신할 수 있다.More specifically, the processor (120) can power a plurality of antenna elements (261 to 268) (or, antenna array (250)) through the first switching circuit (310), the second switching circuit (321), and the third switching circuit (322). Through this, the processor (120) can transmit a signal having a specific beam pattern through the plurality of antenna elements (261 to 268).
먼저, S10 단계에서, 프로세서(120)는 기 설정된 복수의 빔 패턴들 중 하나의 패턴을 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 함께 참조하면, 프로세서(120)는 룩업 테이블(500)에 저장된 복수의 빔 패턴들 중 하나의 빔 패턴을 선택할 수 있다.First, at step S10, the processor (120) may select one pattern from among a plurality of preset beam patterns. For example, referring to FIG. 5, the processor (120) may select one beam pattern from among a plurality of beam patterns stored in a lookup table (500).
프로세서(120)는 안테나 장치(100)의 상태 또는 외부 네트워크와의 통신 상태에 따라 복수의 빔 패턴들 중 하나의 패턴을 선택할 수 있다.The processor (120) can select one of a plurality of beam patterns depending on the status of the antenna device (100) or the communication status with an external network.
예를 들어, 프로세서(120)는 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)을 통해 기지국으로부터 수신한 신호(예: RRC 메시지(radio resource control message))에 근거하여, 복수의 빔 패턴들 중 하나의 패턴을 선택할 수 있다.For example, the processor (120) may select one of a plurality of beam patterns based on a signal (e.g., an RRC message (radio resource control message)) received from a base station through a plurality of antenna elements (261 to 268).
다른 예를 들어, 프로세서(120)는 기 설정된 소프트웨어(또는, 프로그램)에 따른 제어에 기반하여, 복수의 빔 패턴들 중 하나의 빔 패턴을 선택할 수 있다. 이 때, 상술한 소프트웨어는, 안테나 장치(100)의 상태에 따라 설정된 빔 패턴을 포함할 수 있다.For another example, the processor (120) may select one beam pattern among a plurality of beam patterns based on control according to preset software (or program). At this time, the software described above may include a beam pattern set according to the state of the antenna device (100).
또 다른 예를 들어, 프로세서(120)는 전기적으로 연결된 소자(예: 보조 프로세서 또는 어플리케이션 프로세서)로부터 수신된 입력에 근거하여, 복수의 빔 패턴들 중 하나의 빔 패턴을 선택할 수 있다.As another example, the processor (120) may select one of a plurality of beam patterns based on input received from an electrically connected component (e.g., a coprocessor or an application processor).
단, 프로세서(120)가 복수의 빔 패턴들 중 하나의 빔 패턴을 선택하는 동작은 상술한 예시에 한정되는 것은 아니다.However, the operation of the processor (120) selecting one beam pattern among a plurality of beam patterns is not limited to the example described above.
S20 단계에서, 프로세서(120)는 선택된 빔 패턴에 근거하여 제1 스위칭 회로(310)를 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(120)는 선택된 빔 패턴에 근거하여, 제1 스위칭 회로(310)에 포함된 제1 가변 스위치(410)를 스위치 모드 또는 분배 모드 중 하나의 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.At step S20, the processor (120) can control the first switching circuit (310) to operate in one of a plurality of modes based on the selected beam pattern. More specifically, the processor (120) can control the first variable switch (410) included in the first switching circuit (310) to operate in one of the switch mode and the distribution mode based on the selected beam pattern.
예를 들어, 선택된 빔 패턴이 “1R” 또는 “3L” 성분을 갖는 경우, 프로세서(120)는 제1 가변 스위치(410)가 스위치 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 이 때, 프로세서(120)는 제1 가변 스위치(410)의 입력단(411)이 제1 출력단(412)과 연결되도록 제어할 수 있다.For example, if the selected beam pattern has a “1R” or “3L” component, the processor (120) can control the first variable switch (410) to operate in a switch mode. At this time, the processor (120) can control the input terminal (411) of the first variable switch (410) to be connected to the first output terminal (412).
다른 예를 들어, 선택된 빔 패턴이 “2L” 성분을 갖는 경우, 프로세서(120)는 제1 가변 스위치(410)가 분배 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.For another example, if the selected beam pattern has a “2L” component, the processor (120) may control the first variable switch (410) to operate in a distribution mode.
S30 단계에서, 프로세서(120)는 선택된 빔 패턴에 근거하여 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)를 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(120)는 선택된 빔 패턴에 근거하여, 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)에 포함된 가변 스위치(502, 503, 505, 506) 중 적어도 일부를 스위치 모드 또는 분배 모드 중 하나의 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.At step S30, the processor (120) can control the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) to operate in one of a plurality of modes based on the selected beam pattern. More specifically, the processor (120) can control at least some of the variable switches (502, 503, 505, 506) included in the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) to operate in one of the switch mode and the distribution mode based on the selected beam pattern.
예를 들어, 선택된 빔 패턴이 “2U” 또는 “2D” 성분을 갖는 경우, 프로세서(120)는 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)에 포함된 가변 스위치가 스위치 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.For example, if the selected beam pattern has a “2U” or “2D” component, the processor (120) can control the variable switches included in the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) to operate in a switch mode.
다른 예를 들어, 선택된 빔 패턴이 “M”, “1U” 또는 “1D” 성분을 갖는 경우, 프로세서(120)는 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)에 포함된 가변 스위치가 분배 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.For another example, if the selected beam pattern has an “M”, “1U” or “1D” component, the processor (120) may control the variable switches included in the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) to operate in a distribution mode.
나아가, 프로세서(120)는 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)와 안테나 어레이(250) 사이에 배치되는 복수의 위상 변환기 중 적어도 일부를 동작시킬 수 있다. 이를 통해, 프로세서(120)는 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)로 전달되는 신호들 간의 위상 차를 제어할 수 있다.Furthermore, the processor (120) can operate at least some of the plurality of phase shifters arranged between the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) and the antenna array (250). Through this, the processor (120) can control the phase difference between signals transmitted to the plurality of antenna elements (261 to 268).
S40 단계에서, 프로세서(120)는 제1 스위칭 회로(310), 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)를 포함하는 전기적 경로를 통해 안테나 어레이(250)에 급전할 수 있다. 이를 통해, 안테나 장치(100)는 선택된 빔 패턴을 갖는 신호를 송신할 수 있다.At step S40, the processor (120) can power the antenna array (250) through an electrical path including a first switching circuit (310), a second switching circuit (321), and a third switching circuit (322). Through this, the antenna device (100) can transmit a signal having a selected beam pattern.
이 때, 안테나 어레이(250)에 포함된 복수의 안테나 요소들(261 내지 268) 각각에 대한 전기적 경로는 동일한 전기적 길이를 가질 수 있다.At this time, the electrical path for each of the plurality of antenna elements (261 to 268) included in the antenna array (250) may have the same electrical length.
상술한 바와 같이, 프로세서(120)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268) 중 제1 방향으로 배치된 요소들이 제1 위상 차를 갖는 신호들을 송신하도록, 제1 스위칭 회로(310)에 포함된 가변 스위치를 제어할 수 있다.As described above, the processor (120) can control the variable switch included in the first switching circuit (310) so that the elements arranged in the first direction among the plurality of antenna elements (261 to 268) transmit signals having a first phase difference.
또한, 프로세서(120)는, 복수의 안테나 요소들(261 내지 268) 중 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치된 요소들이 제2 위상 차를 갖는 신호들을 송신하도록, 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)에 포함된 가변 스위치를 제어할 수 있다.Additionally, the processor (120) can control variable switches included in the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) so that elements arranged in a second direction intersecting the first direction among the plurality of antenna elements (261 to 268) transmit signals having a second phase difference.
상술한 구성을 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 복수의 모드로 동작하는 스위칭 회로를 이용하여, 복수의 빔 패턴 중 선택된 빔 패턴을 갖는 신호를 송신할 수 있다.Through the above-described configuration, the antenna device (100) according to the present invention can transmit a signal having a beam pattern selected from among a plurality of beam patterns by using a switching circuit that operates in a plurality of modes.
따라서, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는, 안테나 어레이(250)를 통해 구현 가능한 빔 패턴의 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 안테나 장치(100)는 안테나 어레이(250)를 통해 형성되는 빔포밍을 통한 무선 통신의 커버리지를 향상시킬 수 있다.Therefore, the antenna device (100) according to the present invention can increase the number of beam patterns that can be implemented through the antenna array (250). In addition, the antenna device (100) can improve the coverage of wireless communication through beamforming formed through the antenna array (250).
도 7a는, 본 발명에 따른 안테나 장치가 전자 장치에 배치되어, 복수의 빔 패턴 중 하나를 갖는 신호를 송신하는 구성을 도시한다. 도 7b는, 도 7a의 복수의 빔 패턴들이 제1 축에 대해 형성되는 형태를 도시한다. 도 7c는, 도 7a의 복수의 빔 패턴들이 제2 축에 대해 형성되는 형태를 도시한다.FIG. 7a illustrates a configuration in which an antenna device according to the present invention is arranged in an electronic device to transmit a signal having one of a plurality of beam patterns. FIG. 7b illustrates a configuration in which the plurality of beam patterns of FIG. 7a are formed with respect to a first axis. FIG. 7c illustrates a configuration in which the plurality of beam patterns of FIG. 7a are formed with respect to a second axis.
도 7a를 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(10)는, 전자 장치(10)의 후면(11)을 향해 배치되는 제1 안테나 장치(101) 및 전자 장치(10)의 측면(12)을 향해 배치되는 제2 안테나 장치(102)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7a, an electronic device (10) according to one embodiment may include a first antenna device (101) arranged toward the rear side (11) of the electronic device (10) and a second antenna device (102) arranged toward the side side (12) of the electronic device (10).
보다 구체적으로, 전자 장치(10)는 전자 장치(10)의 내부에서 복수의 안테나 요소들(701)이 전자 장치(10)의 후면(11)을 향하도록 배치되는 제1 안테나 장치(101)를 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치(10)는 전자 장치(10)의 내부에서 복수의 안테나 요소들(702)이 전자 장치(10)의 측면(12)을 향하도록 배치되는 제2 안테나 장치(102)를 포함할 수 있다.More specifically, the electronic device (10) may include a first antenna device (101) having a plurality of antenna elements (701) arranged inside the electronic device (10) so as to face the rear (11) of the electronic device (10). Additionally, the electronic device (10) may include a second antenna device (102) having a plurality of antenna elements (702) arranged inside the electronic device (10) so as to face the side (12) of the electronic device (10).
이 때, 제1 안테나 장치(101)와 제2 안테나 장치(102)는 실질적으로 동일한 구성을 갖는 것으로 이해될 수 있다.At this time, it can be understood that the first antenna device (101) and the second antenna device (102) have substantially the same configuration.
제1 안테나 장치(101)는 전자 장치(10)의 내부로부터 후면(11)을 향하는 방향(예: +z 방향)으로 적어도 하나의 빔을 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자 장치(10)의 후면(11)을 향해 배치되는 제1 안테나 장치(101)는 서로 다른 빔 패턴을 갖는 복수의 빔들(700) 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.The first antenna device (101) can form at least one beam in a direction (e.g., +z direction) from the inside of the electronic device (10) toward the rear surface (11). More specifically, the first antenna device (101) arranged toward the rear surface (11) of the electronic device (10) can form at least one of a plurality of beams (700) having different beam patterns.
또한, 제2 안테나 장치(102)는 전자 장치(10)의 내부로부터 측면(12)을 향하는 방향(예: -y 방향)으로 적어도 하나의 빔을 형성할 수 있다.Additionally, the second antenna device (102) can form at least one beam in a direction (e.g., in the -y direction) toward the side (12) from the inside of the electronic device (10).
도 7b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 제1 안테나 장치(101)는 제1 축(예: x축)에 대해 일정한 각도를 가지는 복수의 빔을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 7b, a first antenna device (101) according to one embodiment can form a plurality of beams having a certain angle with respect to a first axis (e.g., x-axis).
예를 들어, 제1 안테나 장치(101)는 복수의 안테나 요소들(701)을 통해 x축에 대해 양의 방향으로 45도의 위상 차를 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 이를 통해, 제1 안테나 장치(101)는 x축에 대해 “1R”의 성분을 갖는 빔을 형성할 수 있다.For example, the first antenna device (101) can transmit signals having a phase difference of 45 degrees in the positive direction with respect to the x-axis through a plurality of antenna elements (701). Through this, the first antenna device (101) can form a beam having a component of “1R” with respect to the x-axis.
다른 예를 들어, 제1 안테나 장치(101)는 복수의 안테나 요소들(701)을 통해 x축에 대해 음의 방향으로 90도의 위상 차를 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 이를 통해, 제1 안테나 장치(101)는 x축에 대해 “2L”의 성분을 갖는 빔을 형성할 수 있다.As another example, the first antenna device (101) can transmit signals having a phase difference of 90 degrees in the negative direction with respect to the x-axis via a plurality of antenna elements (701). Through this, the first antenna device (101) can form a beam having a component of “2L” with respect to the x-axis.
또 다른 예를 들어, 제1 안테나 장치(101)는 복수의 안테나 요소들(701)을 통해 x축에 대해 음의 방향으로 135도의 위상 차를 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 이를 통해, 제1 안테나 장치(101)는 x축에 대해 “3L”의 성분을 갖는 빔을 형성할 수 있다.As another example, the first antenna device (101) can transmit signals having a phase difference of 135 degrees in the negative direction with respect to the x-axis via a plurality of antenna elements (701). Through this, the first antenna device (101) can form a beam having a component of “3L” with respect to the x-axis.
도 7c를 참조하면, 일 실시 예에 따른 제1 안테나 장치(101)는 제2 축(예: y 축)에 대해 일정한 각도를 가지는 복수의 빔을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 7c, the first antenna device (101) according to one embodiment can form a plurality of beams having a certain angle with respect to the second axis (e.g., the y axis).
예를 들어, 제1 안테나 장치(101)는 복수의 안테나 요소들(702)을 통해 y축에 대해 양의 방향으로 45도의 위상 차를 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 이를 통해, 제1 안테나 장치(101)는 y축에 대해 “1U”의 성분을 갖는 빔을 형성할 수 있다.For example, the first antenna device (101) can transmit signals having a phase difference of 45 degrees in the positive direction with respect to the y-axis via a plurality of antenna elements (702). Through this, the first antenna device (101) can form a beam having a component of “1U” with respect to the y-axis.
다른 예를 들어, 제1 안테나 장치(101)는 복수의 안테나 요소들(702)을 통해 y축에 대해 음의 방향으로 90도의 위상 차를 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 이를 통해, 제1 안테나 장치(101)는 y축에 대해 “2D”의 성분을 갖는 빔을 형성할 수 있다.As another example, the first antenna device (101) can transmit signals having a phase difference of 90 degrees in the negative direction with respect to the y-axis via a plurality of antenna elements (702). Through this, the first antenna device (101) can form a beam having a “2D” component with respect to the y-axis.
또 다른 예를 들어, 제1 안테나 장치(101)는 복수의 안테나 요소들(702)을 통해 y축에 대해 동일한 위상을 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 이를 통해, 제1 안테나 장치(101)는 y축에 대해 “M”의 성분을 갖는 빔을 형성할 수 있다.As another example, the first antenna device (101) can transmit signals having the same phase with respect to the y-axis via a plurality of antenna elements (702). Through this, the first antenna device (101) can form a beam having a component of “M” with respect to the y-axis.
상술한 구성을 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(101, 102)는, 적어도 22가지 이상의 서로 다른 빔 패턴을 갖는 복수의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 형성할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(101, 102)는 빔포밍을 통한 무선 통신의 커버리지를 증가시킬 수 있다.Through the above-described configuration, the antenna device (101, 102) according to the present invention can form at least one beam among a plurality of beams having at least 22 different beam patterns. Through this, the antenna device (101, 102) according to the present invention can increase the coverage of wireless communication through beamforming.
도 8a는, 도 7a의 복수의 빔 패턴 중 제2 축에 대해 수직으로 형성되는 빔 패턴들을 도시한다. 도 8b는, 도 7a의 복수의 빔 패턴 중 제2 축에 대해 제1 각도를 갖고 형성되는 빔 패턴들을 도시한다. 도 8c는, 도 7a의 복수의 빔 패턴 중 제2 축에 대해 제2 각도를 갖고 형성되는 빔 패턴들을 도시한다. 도 8d는, 도 7a의 복수의 빔 패턴 중 제1 축에 대해 제3 각도를 갖고 형성되는 빔 패턴들을 도시한다.FIG. 8A illustrates beam patterns formed perpendicularly to a second axis among the plurality of beam patterns of FIG. 7A. FIG. 8B illustrates beam patterns formed at a first angle with respect to the second axis among the plurality of beam patterns of FIG. 7A. FIG. 8C illustrates beam patterns formed at a second angle with respect to the second axis among the plurality of beam patterns of FIG. 7A. FIG. 8D illustrates beam patterns formed at a third angle with respect to the first axis among the plurality of beam patterns of FIG. 7A.
도 8a를 참조하면, 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101, 102)는 제2 축(예: y축)에 대해 수직인 복수의 빔을 형성할 수 있다. 예를 들어, 안테나 장치(101, 102)는 복수의 안테나 요소들(701, 702)을 통해, x축에 대해 지정된 위상 차(예: 45도, 90도, 135도)를 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 이를 통해, 안테나 장치(101, 102)는 y축에 대해 수직하고, x축에 대해 지정된 각도를 갖는 복수의 빔을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 8A, an antenna device (101, 102) according to an embodiment can form a plurality of beams that are perpendicular to a second axis (e.g., y-axis). For example, the antenna device (101, 102) can transmit signals having a specified phase difference (e.g., 45 degrees, 90 degrees, 135 degrees) with respect to the x-axis through the plurality of antenna elements (701, 702). Through this, the antenna device (101, 102) can form a plurality of beams that are perpendicular to the y-axis and have a specified angle with respect to the x-axis.
도 8b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101, 102)는 제2 축(예: y축)에 대해 제1 각도를 갖는 복수의 빔을 형성할 수 있다. 예를 들어, 안테나 장치(101, 102)는 복수의 안테나 요소들(701, 702)을 통해, y축에 대해 45도의 위상 차를 갖고, x축에 대해 지정된 위상 차(예: 90도)를 갖는 신호들을 송신할 수 있다 이를 통해, 안테나 장치(101, 102)는 y축에 대해 “1U” 성분을 갖고, x축에 대해 지정된 각도를 갖는 복수의 빔을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 8B, an antenna device (101, 102) according to an embodiment can form a plurality of beams having a first angle with respect to a second axis (e.g., y-axis). For example, the antenna device (101, 102) can transmit signals having a phase difference of 45 degrees with respect to the y-axis and a specified phase difference (e.g., 90 degrees) with respect to the x-axis through the plurality of antenna elements (701, 702). Through this, the antenna device (101, 102) can form a plurality of beams having a “1U” component with respect to the y-axis and a specified angle with respect to the x-axis.
도 8c를 참조하면, 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101, 102)는 제2 축(예: y축)에 대해 제2 각도를 갖는 복수의 빔을 형성할 수 있다. 예를 들어, 안테나 장치(101, 102)는 복수의 안테나 요소들(701, 702)을 통해, y축에 대해 90도의 위상 차를 갖고, x축에 대해 지정된 위상 차(예: 45도, 90도, 135도)를 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 이를 통해, 안테나 장치(101, 102)는 y축에 대해 “2U” 성분을 갖고, x축에 대해 지정된 각도를 갖는 복수의 빔을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 8C, the antenna device (101, 102) according to one embodiment can form a plurality of beams having a second angle with respect to a second axis (e.g., y-axis). For example, the antenna device (101, 102) can transmit signals having a phase difference of 90 degrees with respect to the y-axis and a designated phase difference (e.g., 45 degrees, 90 degrees, 135 degrees) with respect to the x-axis through the plurality of antenna elements (701, 702). Through this, the antenna device (101, 102) can form a plurality of beams having a “2U” component with respect to the y-axis and a designated angle with respect to the x-axis.
도 8d를 참조하면, 일 실시 예에 따른 안테나 장치(101, 102)는 제1 축(예: x축)에 대해 제3 각도를 갖는 복수의 빔을 형성할 수 있다. 예를 들어, 안테나 장치(101, 102)는 복수의 안테나 요소들(701, 702)을 통해, x축에 대해 90도의 위상 차를 갖고, y축에 대해 지정된 위상 차(예: 0도, 45도, 90도)를 갖는 신호들을 송신할 수 있다. 이를 통해, 안테나 장치(101, 102)는 x축에 대해 “2R” 성분을 갖고, y축에 대해 지정된 각도를 갖는 복수의 빔을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 8d, the antenna device (101, 102) according to one embodiment can form a plurality of beams having a third angle with respect to a first axis (e.g., x-axis). For example, the antenna device (101, 102) can transmit signals having a phase difference of 90 degrees with respect to the x-axis and a designated phase difference (e.g., 0 degrees, 45 degrees, 90 degrees) with respect to the y-axis through the plurality of antenna elements (701, 702). Through this, the antenna device (101, 102) can form a plurality of beams having a “2R” component with respect to the x-axis and a designated angle with respect to the y-axis.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나 장치(101, 102)는 복수의 안테나 요소들과 연결되는 복수의 스위칭 회로를 이용하여, 서로 다른 패턴을 갖는 복수의 빔들 중 적어도 일부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 안테나 장치(101, 102)는 복수의 안테나 요소들(701, 702)과 연결되는 복수의 스위칭 회로를 이용하여, 서로 다른 패턴을 갖는 적어도 22가지 이상의 빔을 형성할 수 있다.As described above, the antenna device (101, 102) according to the present invention can form at least some of a plurality of beams having different patterns by using a plurality of switching circuits connected to a plurality of antenna elements. For example, the antenna device (101, 102) can form at least 22 beams having different patterns by using a plurality of switching circuits connected to a plurality of antenna elements (701, 702).
이를 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(101, 102)는 복수의 안테나 요소들을 통해 구현 가능한 빔 패턴의 개수를 증가시킬 수 있다. 나아가, 안테나 장치(100)는 복수의 안테나 요소들을 통해 형성되는 빔을 통한 무선 통신의 커버리지를 증가시킬 수 있다.Through this, the antenna device (101, 102) according to the present invention can increase the number of beam patterns that can be implemented through a plurality of antenna elements. Furthermore, the antenna device (100) can increase the coverage of wireless communication through a beam formed through a plurality of antenna elements.
도 9a는, 도 1의 안테나 장치에 포함된 인쇄 회로 기판의 제1 면을 도시한다. 도 9b는, 도 1의 안테나 장치에 포함된 인쇄 회로 기판의 제2 면을 도시한다. 도 9c는, 도 9a의 인쇄 회로 기판을 A-A' 선을 따라 자른 단면을 도시한다.FIG. 9a illustrates a first side of a printed circuit board included in the antenna device of FIG. 1. FIG. 9b illustrates a second side of a printed circuit board included in the antenna device of FIG. 1. FIG. 9c illustrates a cross-section of the printed circuit board of FIG. 9a taken along line A-A'.
도 9a 내지 도 9c를 함께 참조하면, 일 실시 예에서, 안테나 장치(100)는 인쇄 회로 기판(20), 제1 안테나 요소들(251), 제2 안테나 요소들(252), 제1 스위칭 회로(310), 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)를 포함할 수 있다. 단, 안테나 장치(100)의 구성 중 전술한 구성과 동일하거나 실질적으로 동일한 구성은 동일한 참조 번호를 사용하였으며, 중복되는 설명은 생략한다.Referring to FIGS. 9A to 9C together, in one embodiment, the antenna device (100) may include a printed circuit board (20), first antenna elements (251), second antenna elements (252), a first switching circuit (310), a second switching circuit (321), and a third switching circuit (322). However, components of the antenna device (100) that are identical or substantially identical to the aforementioned components have been given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
인쇄 회로 기판(20)은 복수의 도전성 레이어들, 및 상기 도전성 레이어들과 교번하여 적층된 복수의 비도전성 레이어들을 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판(20)은, 상기 도전성 레이어에 형성된 배선들 및 도전성 비아들(371, 372)을 이용하여 인쇄 회로 기판(20) 및/또는 외부에 배치된 다양한 전자 부품들 간 전기적 연결을 제공할 수 있다.A printed circuit board (20) may include a plurality of conductive layers and a plurality of non-conductive layers alternately laminated with the conductive layers. The printed circuit board (20) may provide electrical connections between various electronic components arranged on the printed circuit board (20) and/or the outside by using wires and conductive vias (371, 372) formed on the conductive layers.
도 9a를 참조하면, 안테나 어레이(251, 252)에 포함된 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)은, 인쇄 회로 기판(20)의 제1 면(21)에 형성될 수 있다.Referring to FIG. 9a, a plurality of antenna elements (261 to 268) included in an antenna array (251, 252) may be formed on a first surface (21) of a printed circuit board (20).
다른 실시 예에 따르면, 안테나 어레이(250)는 인쇄 회로 기판(20)의 내부에 형성될 수 있다. 또한, 안테나 어레이(250)는, 동일 또는 상이한 형상 또는 종류의 복수의 안테나 어레이들(예: 다이폴 안테나 어레이, 및/또는 패치 안테나 어레이)로 이해될 수 있다. 단, 본 발명에 따른 안테나 어레이(250)는 패치 안테나 어레이로 설명한다.According to another embodiment, the antenna array (250) may be formed inside the printed circuit board (20). In addition, the antenna array (250) may be understood as a plurality of antenna arrays (e.g., a dipole antenna array, and/or a patch antenna array) of the same or different shapes or types. However, the antenna array (250) according to the present invention is described as a patch antenna array.
이 때, 안테나 어레이(251, 252)에 포함된 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)은 4X2의 배열로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 안테나 어레이(251, 252)는 2X2로 배치되는 복수의 제1 안테나 요소들(261 내지 264) 및 2X2로 배치되는 복수의 제2 안테나 요소들(265 내지 268)을 포함할 수 있다.At this time, a plurality of antenna elements (261 to 268) included in the antenna array (251, 252) may be arranged in a 4X2 array. More specifically, the antenna array (251, 252) may include a plurality of first antenna elements (261 to 264) arranged in a 2X2 array and a plurality of second antenna elements (265 to 268) arranged in a 2X2 array.
도 9b를 참조하면, 제1 스위칭 회로(310), 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)는 인쇄 회로 기판(20) 중 제1 면(21)과 평행한 제2 면(22)에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 9b, the first switching circuit (310), the second switching circuit (321), and the third switching circuit (322) may be arranged on a second surface (22) parallel to the first surface (21) of the printed circuit board (20).
이 때, 제1 스위칭 회로(310)는 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위칭 회로(310)는 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)와 동일한 전기적 길이를 갖고 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, the first switching circuit (310) may be connected to the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322). For example, the first switching circuit (310) may be connected to the second switching circuit (321) and the third switching circuit (322) with the same electrical length, but is not limited thereto.
또한, 제1 스위칭 회로(310), 제2 스위칭 회로(321) 및 제3 스위칭 회로(322)는 인쇄 회로 기판(20)을 통해 프로세서(120)와 연결될 수 있다.Additionally, the first switching circuit (310), the second switching circuit (321), and the third switching circuit (322) can be connected to the processor (120) through the printed circuit board (20).
도 9a 및 도 9b를 함께 참조하면, 제2 스위칭 회로(321)는 제1 안테나 요소들(261 내지 264)의 중심 지점(또는, 가운데)(P1')과 대응되는 위치(예: P1)에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 스위칭 회로(321)는 인쇄 회로 기판(20)의 제2 면(22)에서 제1 안테나 요소들(261 내지 264)의 중심 지점(P1')과 대응되는 위치(예: P1)에 배치될 수 있다.Referring to FIGS. 9A and 9B together, the second switching circuit (321) may be positioned at a position (e.g., P1) corresponding to the center point (or, center) (P1') of the first antenna elements (261 to 264). More specifically, the second switching circuit (321) may be positioned at a position (e.g., P1) corresponding to the center point (P1') of the first antenna elements (261 to 264) on the second surface (22) of the printed circuit board (20).
또한, 제3 스위칭 회로(322)는 제2 안테나 요소들(265 내지 268)의 중심 지점(또는, 가운데)(P2')과 대응되는 위치(예: P2)에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제3 스위칭 회로(322)는 인쇄 회로 기판(20)의 제2 면(22)에서 제2 안테나 요소들(265 내지 268)의 중심 지점(P2')과 대응되는 위치(예: P2)에 배치될 수 있다.Additionally, the third switching circuit (322) may be positioned at a position (e.g., P2) corresponding to the center point (or, center) (P2') of the second antenna elements (265 to 268). More specifically, the third switching circuit (322) may be positioned at a position (e.g., P2) corresponding to the center point (P2') of the second antenna elements (265 to 268) on the second surface (22) of the printed circuit board (20).
도 9a 및 도 9c를 함께 참조하면, 제2 스위칭 회로(321)는 제1 도전성 비아(371)를 통해 제1 안테나 요소들(251)과 연결될 수 있다. 또한, 제3 스위칭 회로(322)는 제2 도전성 비아(372)를 통해 제2 안테나 요소들(252)과 연결될 수 있다.Referring to FIGS. 9A and 9C together, the second switching circuit (321) may be connected to the first antenna elements (251) via the first conductive via (371). Additionally, the third switching circuit (322) may be connected to the second antenna elements (252) via the second conductive via (372).
이 때, 제1 도전성 비아(371) 및 제2 도전성 비아(372)는 인쇄 회로 기판(20)을 관통하여 형성될 수 있다.At this time, the first conductive via (371) and the second conductive via (372) can be formed through the printed circuit board (20).
일 실시 예에 따르면, 제2 스위칭 회로(321)는 제1 안테나 요소들(251)의 중심 지점(P1')과 연결될 수 있다. 또한, 제3 스위칭 회로(322)는 제2 안테나 요소들(252)의 중심 지점(P2')과 연결될 수 있다.According to one embodiment, the second switching circuit (321) may be connected to the center point (P1') of the first antenna elements (251). Additionally, the third switching circuit (322) may be connected to the center point (P2') of the second antenna elements (252).
보다 구체적으로, 제2 스위칭 회로(321)는 제1 안테나 요소들(261 내지 264)의 중심 지점(P1')과 연결된 제1 도전성 비아(371)를 통해 제1 안테나 요소들(251)과 연결될 수 있다. 또한, 제3 스위칭 회로(322)는 제2 안테나 요소들(265 내지 268)의 중심 지점(P2')과 연결된 제2 도전성 비아(372)를 통해 제2 안테나 요소들(252)과 연결될 수 있다.More specifically, the second switching circuit (321) may be connected to the first antenna elements (251) via a first conductive via (371) connected to the center points (P1') of the first antenna elements (261 to 264). Additionally, the third switching circuit (322) may be connected to the second antenna elements (252) via a second conductive via (372) connected to the center points (P2') of the second antenna elements (265 to 268).
상술한 구성을 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 전원(예: PMIC(power management integrated circuit))으로부터 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)에 대하여 동일한 길이의 급전 경로를 확보할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 급전 경로 조절을 위한 공정상 소요를 최소화할 수 있다.Through the above-described configuration, the antenna device (100) according to the present invention can secure a power supply path of the same length from a power source (e.g., a power management integrated circuit (PMIC)) to a plurality of antenna elements (261 to 268). Through this, the antenna device (100) according to the present invention can minimize the process requirement for adjusting the power supply path.
또한, 상술한 구성을 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 스위칭 회로(321, 322)으로부터 안테나 어레이(251, 252)에 포함된 복수의 안테나 요소들(261 내지 268)에 대한 급전 경로의 길이를 최소화할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 급전 경로로 인한 경로 손실을 최소화할 수 있다.In addition, through the above-described configuration, the antenna device (100) according to the present invention can minimize the length of the power supply path from the switching circuit (321, 322) to the plurality of antenna elements (261 to 268) included in the antenna array (251, 252). Through this, the antenna device (100) according to the present invention can minimize path loss due to the power supply path.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치(100)는 복수의 모드로 동작하는 가변 스위치를 이용하여 복수의 안테나 요소들로 구현 가능한 빔 패턴의 개수를 증가시킬 수 있다. 이를 통해, 안테나 장치(100)는 복수의 안테나 요소들을 이용한 빔포밍을 통한 무선 통신의 커버리지를 증가시킬 수 있다.As described above, the antenna device (100) according to an embodiment of the present invention can increase the number of beam patterns that can be implemented with a plurality of antenna elements by using a variable switch that operates in a plurality of modes. Through this, the antenna device (100) can increase the coverage of wireless communication through beamforming using a plurality of antenna elements.
또한, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 복수의 안테나 요소들의 가운데 배치된 스위칭 회로를 이용하여, 복수의 안테나 요소들에 대한 급전 경로를 최소화할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 급전 경로로 인한 경로 손실을 최소화할 수 있다.In addition, the antenna device (100) according to the present invention can minimize the power supply path for the plurality of antenna elements by using a switching circuit arranged in the middle of the plurality of antenna elements. Through this, the antenna device (100) according to the present invention can minimize the path loss due to the power supply path.
또한, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 복수의 안테나 요소들의 가운데 배치된 스위칭 회로를 이용하여, 복수의 안테나 요소들에 대한 급전 경로를 동일하게 확보할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 안테나 장치(100)는 급전 경로를 형성하기 위한 공정상의 비용을 최소화할 수 있다.In addition, the antenna device (100) according to the present invention can secure the same power supply path for the plurality of antenna elements by using a switching circuit arranged in the middle of the plurality of antenna elements. Through this, the antenna device (100) according to the present invention can minimize the process cost for forming the power supply path.
상술한 실시 예들 이외에도, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 본 발명에 포함될 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.In addition to the embodiments described above, embodiments that are simply designed or can be easily modified will also be included in the present invention. In addition, the present invention will also include techniques that can be easily modified and implemented using the embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the embodiments described above, but should be determined by the claims described below as well as the equivalents of the claims of this invention.
10: 전자 장치
20: 인쇄 회로 기판
100: 안테나 장치
101: 제1 안테나 장치
102: 제2 안테나 장치
120: 프로세서
250: 안테나 어레이
251: 제1 안테나 요소들
252: 제2 안테나 요소들
261 내지 268: 복수의 안테나 요소들
300: 스위칭 회로
310: 제1 스위칭 회로
321: 제2 스위칭 회로
322: 제3 스위칭 회로
371: 제1 도전성 비아
372: 제2 도전성 비아
411: 제1 가변 스위치
421, 422: 발룬
430: 제1 커플러
471 내지 478: 복수의 커플러
491 내지 498: 복수의 위상 변환기
500: 룩업 테이블
501: 제1 서브 스위치
502; 제2 서브 스위치
503; 제3 서브 스위치
504: 제4 서브 스위치
505; 제5 서브 스위치
506; 제6 서브 스위치
670: 매칭 소자10: Electronic devices
20: Printed Circuit Board
100: Antenna device
101: First antenna device
102: Second antenna device
120: Processor
250: Antenna Array
251: First antenna elements
252: Second antenna elements
261 to 268: Multiple antenna elements
300: Switching circuit
310: First switching circuit
321: Second switching circuit
322: Third switching circuit
371: 1st Challenge Via
372: 2nd Challenge Via
411: 1st variable switch
421, 422: Balun
430: 1st coupler
471 to 478: Multiple couplers
491 to 498: Multiple phase converters
500: Lookup Table
501: 1st sub switch
502; 2nd sub switch
503; 3rd sub switch
504: 4th sub switch
505; 5th sub switch
506; 6th sub switch
670: Matching element
Claims (10)
2X2 배열로 배치되는 복수의 제1 안테나 요소들(antenna elements), 및 2X2 배열로 배치되는 복수의 제2 안테나 요소들을 포함하는 안테나 어레이;
복수의 모드로 동작하는 제1 스위칭 회로;
상기 제1 스위칭 회로 및 상기 제1 안테나 요소들과 연결되고, 상기 복수의 모드로 동작하는 제2 스위칭 회로;
상기 제1 스위칭 회로 및 상기 제2 안테나 요소들과 연결되고, 상기 복수의 모드로 동작하는 제3 스위칭 회로; 및
상기 제1 스위칭 회로, 상기 제2 스위칭 회로 및 상기 제3 스위칭 회로와 연결되는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는:
기 설정된 복수의 빔 패턴들 중 하나의 빔 패턴에 기반하여, 상기 제1 스위칭 회로, 상기 제2 스위칭 회로 및 상기 제3 스위칭 회로 중 적어도 일부를 상기 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작하도록 제어하고,
상기 제1 스위칭 회로, 상기 제2 스위칭 회로 및 상기 제3 스위칭 회로를 포함하는 전기적 경로를 통해 상기 안테나 어레이로 급전함으로써, 상기 빔 패턴을 갖는 신호를 송신하는, 안테나 장치.In the antenna device,
An antenna array comprising a plurality of first antenna elements arranged in a 2X2 array, and a plurality of second antenna elements arranged in a 2X2 array;
A first switching circuit operating in multiple modes;
A second switching circuit connected to the first switching circuit and the first antenna elements, and operating in the plurality of modes;
a third switching circuit connected to the first switching circuit and the second antenna elements and operating in the plurality of modes; and
A processor connected to the first switching circuit, the second switching circuit, and the third switching circuit,
The above processor:
Based on one beam pattern among a plurality of preset beam patterns, at least some of the first switching circuit, the second switching circuit and the third switching circuit are controlled to operate in one mode among the plurality of modes,
An antenna device that transmits a signal having the beam pattern by supplying power to the antenna array through an electrical path including the first switching circuit, the second switching circuit, and the third switching circuit.
상기 제2 스위칭 회로와 상기 제1 안테나 요소들 사이, 및 상기 제3 스위칭 회로와 상기 제2 안테나 요소들 사이에 배치되는 복수의 위상 변환기(phase shifters)를 더 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 복수의 빔 패턴들 중 상기 빔 패턴에 기반하여, 상기 복수의 위상 변환기 중 적어도 일부를 제어하는, 안테나 장치.In the first paragraph,
Further comprising a plurality of phase shifters arranged between the second switching circuit and the first antenna elements, and between the third switching circuit and the second antenna elements,
An antenna device, wherein the processor controls at least some of the plurality of phase shifters based on the beam pattern among the plurality of beam patterns.
상기 복수의 모드는, 입력 단자를 복수의 출력 단자들 중 하나의 단자와 연결하는 스위치 모드 및 상기 입력 단자를 상기 복수의 출력 단자들과 연결하는 분배 모드를 포함하는, 안테나 장치.In the second paragraph,
An antenna device wherein the plurality of modes include a switch mode for connecting an input terminal to one of a plurality of output terminals and a distribution mode for connecting the input terminal to the plurality of output terminals.
상기 제1 스위칭 회로는 상기 복수의 모드로 동작하는 제1 가변 스위치(reconfigurable switch)를 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 제1 안테나 요소들 및 상기 제2 안테나 요소들 중 제1 방향으로 배치된 안테나 요소들이 제1 위상 차를 갖는 신호들을 송신하도록, 상기 제1 가변 스위치를 상기 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작하도록 제어하고, 상기 복수의 위상 변환기 중 적어도 일부를 활성화하는, 안테나 장치.In the third paragraph,
The first switching circuit comprises a first reconfigurable switch that operates in the plurality of modes,
An antenna device wherein the processor controls the first variable switch to operate in one of the plurality of modes so that the antenna elements arranged in the first direction among the first antenna elements and the second antenna elements transmit signals having a first phase difference, and activates at least some of the plurality of phase shifters.
상기 제2 스위칭 회로는, 상기 복수의 모드로 동작하는 제2 가변 스위치를 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 제1 안테나 요소들 중 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치된 안테나 요소들이 제2 위상 차를 갖는 신호들을 송신하도록, 상기 제2 가변 스위치를 상기 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작하도록 제어하고, 상기 복수의 위상 변환기 중 적어도 일부를 활성화하는, 안테나 장치.In paragraph 4,
The second switching circuit comprises a second variable switch that operates in the plurality of modes,
An antenna device wherein the processor controls the second variable switch to operate in one of the plurality of modes so that antenna elements arranged in a second direction intersecting the first direction among the first antenna elements transmit signals having a second phase difference, and activates at least some of the plurality of phase shifters.
상기 제3 스위칭 회로는, 상기 복수의 모드로 동작하는 제3 가변 스위치를 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 제2 안테나 요소들 중 상기 제2 방향으로 배치된 안테나 요소들이 상기 제2 위상 차를 갖는 신호를 송신하도록 상기 제3 가변 스위치를 상기 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작시키는, 안테나 장치.In paragraph 5,
The third switching circuit comprises a third variable switch that operates in the plurality of modes,
An antenna device wherein the processor operates the third variable switch in one of the plurality of modes so that the antenna elements arranged in the second direction among the second antenna elements transmit a signal having the second phase difference.
상기 제2 스위칭 회로는 상기 제1 안테나 요소들의 가운데와 대응되는 위치에 배치되고,
상기 제3 스위칭 회로는 상기 제2 안테나 요소들의 가운데와 대응되는 위치에 배치되는, 안테나 장치.In the first paragraph,
The second switching circuit is positioned at a position corresponding to the center of the first antenna elements,
An antenna device, wherein the third switching circuit is positioned corresponding to the center of the second antenna elements.
상기 제2 가변 스위치는, 상기 제1 스위칭 회로와 연결되는 제1 서브 스위치, 상기 복수의 모드로 동작하는 제2 서브 스위치 및 제3 서브 스위치를 더 포함하고,
상기 프로세서는:
상기 제1 서브 스위치를 통해, 상기 제1 스위칭 회로를 상기 제2 서브 스위치 및 상기 제3 서브 스위치 중 하나와 연결하고,
상기 제1 스위칭 회로로부터 출력된 신호가 상기 제1 위상 차 및 상기 제2 위상 차를 갖고 상기 제1 안테나 요소들로 전달되도록, 상기 제2 서브 스위치 또는 상기 제3 서브 스위치를 상기 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작하도록 제어하는, 안테나 장치.In paragraph 5,
The second variable switch further includes a first sub-switch connected to the first switching circuit, a second sub-switch and a third sub-switch operating in the plurality of modes,
The above processor:
Through the first sub-switch, the first switching circuit is connected to one of the second sub-switch and the third sub-switch,
An antenna device that controls the second sub-switch or the third sub-switch to operate in one of the plurality of modes so that a signal output from the first switching circuit is transmitted to the first antenna elements with the first phase difference and the second phase difference.
인쇄 회로 기판(printed circuit board);
상기 인쇄 회로 기판의 제1 면에 배치되는, 안테나 어레이;
상기 인쇄 회로 기판 중 상기 제1 면과 평행한 제2 면에 배치되는, 제1 스위칭 회로, 제2 스위칭 회로 및 제3 스위칭 회로; 및
상기 안테나 어레이가 기 설정된 복수의 빔 패턴 중 하나를 갖는 신호를 송신하도록, 상기 제1 스위칭 회로, 상기 제2 스위칭 회로 및 상기 제3 스위칭 회로를 제어하는 프로세서를 포함하고,
상기 안테나 어레이는 2X2 배열로 배치되는 복수의 제1 안테나 요소들, 및 2X2 배열로 배치되는 복수의 제2 안테나 요소들을 포함하고,
상기 제1 스위칭 회로는 복수의 모드로 동작하는 제1 가변 스위치를 통해, 상기 제2 스위칭 회로 및 상기 제3 스위칭 회로와 연결되고,
상기 제2 스위칭 회로는 상기 제1 면 중 상기 제1 안테나 요소들의 중심 지점을 통해 상기 제1 안테나 요소들과 연결되고,
상기 제3 스위칭 회로는 상기 제1 면 중 상기 제2 안테나 요소들의 중심 지점을 통해 상기 제2 안테나 요소들과 연결되는, 전자 장치.In an electronic device including an antenna device,
printed circuit board;
An antenna array disposed on a first surface of the printed circuit board;
A first switching circuit, a second switching circuit and a third switching circuit, which are arranged on a second surface of the printed circuit board parallel to the first surface; and
A processor controlling the first switching circuit, the second switching circuit and the third switching circuit to cause the antenna array to transmit a signal having one of a plurality of preset beam patterns;
The antenna array comprises a plurality of first antenna elements arranged in a 2X2 array, and a plurality of second antenna elements arranged in a 2X2 array,
The first switching circuit is connected to the second switching circuit and the third switching circuit through a first variable switch that operates in multiple modes,
The second switching circuit is connected to the first antenna elements through the center point of the first antenna elements on the first side,
An electronic device wherein the third switching circuit is connected to the second antenna elements through a center point of the second antenna elements on the first side.
기 설정된 복수의 빔 패턴 중 하나의 패턴을 선택하는 단계;
상기 선택된 패턴에 기반하여, 제1 스위칭 회로를 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작시키는 단계;
상기 선택된 패턴에 기반하여, 상기 제1 스위칭 회로와 연결되는 제2 스위칭 회로 및 제3 스위칭 회로를 상기 복수의 모드 중 하나의 모드로 동작시키는 단계; 및
상기 제1 스위칭 회로, 상기 제2 스위칭 회로 및 상기 제3 스위칭 회로를 포함하는 전기적 경로를 통해 안테나 어레이에 급전함으로써, 상기 선택된 패턴을 갖는 신호를 송신하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 모드는, 입력 단자를 복수의 출력 단자 중 하나의 단자와 연결하는 스위치 모드 및 상기 입력 단자를 상기 복수의 출력 단자와 연결하는 분배 모드를 포함하고,
상기 제1 스위칭 회로, 상기 제2 스위칭 회로, 및 상기 제3 스위칭 회로 각각은 상기 복수의 모드를 통해 적어도 3가지 이상의 신호 조합을 출력하는, 무선 통신 방법.
In a wireless communication method,
A step of selecting one pattern from among a plurality of preset beam patterns;
A step of operating the first switching circuit in one of a plurality of modes based on the selected pattern;
A step of operating a second switching circuit and a third switching circuit connected to the first switching circuit in one of the plurality of modes based on the selected pattern; and
A step of transmitting a signal having the selected pattern by supplying power to the antenna array through an electrical path including the first switching circuit, the second switching circuit and the third switching circuit,
The above plurality of modes include a switch mode for connecting an input terminal to one of a plurality of output terminals and a distribution mode for connecting the input terminal to the plurality of output terminals.
A wireless communication method, wherein each of the first switching circuit, the second switching circuit, and the third switching circuit outputs at least three signal combinations through the plurality of modes.
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