KR101806188B1 - 패치 안테나 모듈 - Google Patents

패치 안테나 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR101806188B1
KR101806188B1 KR1020160103807A KR20160103807A KR101806188B1 KR 101806188 B1 KR101806188 B1 KR 101806188B1 KR 1020160103807 A KR1020160103807 A KR 1020160103807A KR 20160103807 A KR20160103807 A KR 20160103807A KR 101806188 B1 KR101806188 B1 KR 101806188B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
patch
feed pin
dielectric
length
antenna
Prior art date
Application number
KR1020160103807A
Other languages
English (en)
Inventor
황철
정인조
김상오
고동환
이원희
오현우
Original Assignee
주식회사 아모텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아모텍 filed Critical 주식회사 아모텍
Priority to KR1020160103807A priority Critical patent/KR101806188B1/ko
Priority to PCT/KR2017/008865 priority patent/WO2018034478A1/ko
Priority to EP17841660.8A priority patent/EP3503299B1/en
Priority to CN201780052343.4A priority patent/CN109643850B/zh
Priority to US16/325,141 priority patent/US11005166B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101806188B1 publication Critical patent/KR101806188B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3225—Cooperation with the rails or the road
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3233—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • H01Q1/46—Electric supply lines or communication lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
    • H01Q5/364—Creating multiple current paths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0485—Dielectric resonator antennas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)

Abstract

하나의 패치 안테나를 이용하여 위치 정보용 신호 및 차량 통신용 신호를 수신하여 실장 공간은 최소화하도록 한 패치 안테나 모듈을 제시한다. 제시된 패치 안테나 모듈은 유전체, 유전체의 일면에 형성되어, 위치 정보용 신호를 수신하는 상부 패치, 유전체의 타면에 형성되는 하부 패치 및 유전체, 상부 패치 및 하부 패치를 관통하고, 설정 범위 내의 길이로 형성되어 차량 통신용 신호를 수신하는 급전 핀을 포함한다.

Description

패치 안테나 모듈{PATCH ANTENNA MODULE}
본 발명은 차량에서 사용되는 패치 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 GPS 통신 및 도로에서의 차량 통신에 사용되는 주파수 대역에 공진하는 패치 안테나 모듈에 관한 것이다.
차량에는 운전의 편이성 증가, 이동 효율성 증가 등을 위해 다양한 종류의 안테나가 설치된다.
일례로, 차량에는 위치 정보를 이용한 서비스를 위해 GNSS(Global Navigation Satellite System) 안테나, 디지털 위성방송 서비스를 위한 SDARS(Satellite Digital Audio Radio Service) 안테나 등이 설치된다.
GNSS 안테나는 GPS, Glonass, Galiloe 등과 같이 위성과의 통신을 통해 위치정보를 제공하고, SDARS 안테나는 디지털 위성과의 통신을 통해 고품질의 음성방송을 제공한다.
이때, GNSS 안테나 및 SDARS 안테나는 평면 형태의 패치 안테나로 구성되어, 차량의 루프 패널(Roof panel) 상에 설치된 샤크 안테나에 내장된다.
한편, 최근에는 운전의 안전성 증가를 위해 V2X(Vehicle To X) 기술을 차량에 적용하는 연구가 진행중에 있다.
V2X는 차량 간 통신인 V2V(Vehicle To Vehicle), 차량과 설비 간 통신인 V2I(Vehicle To Infrastructure), 차량과 그리드 간 통신인 V2G(Vehicle To Grid), 차량과 디바이스 간 통신인 V2N(Vehicle To Nomadic) 등과 같이 도로 위의 차량에 적용 가능한 모든 형태의 통신 방식을 의미한다.
V2X를 이용하기 위해서는 대략 5.9㎓ 정도의 대역에서 공진하는 V2X 안테나가 차량에 설치되어야 한다. 이때, V2X 안테나는 주파수 대역은 IEEE 802.11p에 명시된 WAVE 규격에 의해 정의된다.
V2X 안테나는 차량 외부에 설치되어야 다른 차량, 설비, 그리드 및 디바이스와의 통신이 원활하기 때문에, 차량의 루프 패널에 설치된 샤크 안테나 내에 설치되는 것이 바람직하다.
하지만, 샤크 안테나에는 이미 GNSS 안테나, SDARS 안테나 등과 같이 다수의 안테나가 실장되어 있기 때문에 실장 공간이 부족하여 V2X 안테나를 추가 실장하기 어려운 실정이다.
한국공개특허 제10-2015-0012632호(명칭: 차량용 패치 안테나)
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 제안된 것으로, 하나의 패치 안테나를 이용하여 위치 정보용 신호 및 차량 통신용 신호를 수신하여 실장 공간은 최소화하도록 한 패치 안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나는 인쇄회로기판에 실장되는 패치 안테나 모듈로, 유전체, 유전체의 일면에 형성되어, 위치 정보용 신호를 수신하는 상부 패치, 유전체의 타면에 형성되는 하부 패치 및 유전체, 상부 패치 및 하부 패치를 관통하고, 설정 범위 내의 길이로 형성되어 차량 통신용 신호를 수신하는 급전 핀을 포함한다.
이때, 급전 핀의 길이는 상부 패치에서 인쇄회로기판의 접지면까지의 거리일 수 있다. 급전 핀은 상부 패치 상에 실장되는 헤드 및 유전체, 상부 패치 및 하부 패치를 관통하는 본체를 포함하고, 급전 핀의 길이는 본체의 길이일 수 있다.
급전 핀의 설정 범위 내의 길이는 4.5mm 이상 9.0mm 이하로 형성될 수 있다. 이때, 급전 핀의 설정 범위 내의 길이는 5.0mm 이상 7.0mm 이하인 것이 바람직하고, 급전 핀의 설정 범위 내의 길이는 5.5mm 이상 6.0mm 이하인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나는 하부 패치 및 인쇄회로기판 사이에 개재되는 스페이서를 더 포함할 수 있다. 이때, 스페이서는 급전 핀의 길이에서 유전체와 상부 패치 및 하부 패치의 두께를 차감한 값에 대응되는 두께로 형성되고, 양면 테이프일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나는 일단이 급전 핀과 연결되고, 타단이 차량 통신용 신호 처리 모듈과 연결되는 신호 라인 및 일단이 급전 핀과 연결되고, 타단이 인쇄회로기판의 위치 정보용 신호 처리 모듈과 저잡음 증폭기 및 대역통과필터를 통해 연결되는 다른 신호 라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 패치 안테나 모듈은 하나의 패치 안테나를 이용하여 위치 정보용 신호 및 차량 통신용 신호를 수신함으로써, 실장 공간은 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 패치 안테나 모듈은 급전 핀을 차량 통신용 안테나로 구성함으로써, 급전 핀의 길이 조정을 통해 차량 통신용 통신 대역의 공진 주파수를 손쉽게 조정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 패치 안테나 모듈은 패치 안테나의 두께보다 긴 길이의 급전 핀이 적용되면 패치 안테나와 인쇄회로기판 사이에 스페이서를 개재함으로써, 위치 정보용 신호 및 차량 통신용 신호를 수신하면서 패치 안테나를 인쇄회로기판에 견고하게 부착할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 위치 정보용 패치 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 3 및 도 4는 도 2의 급전 핀을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나의 특성을 설명하기 위한 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나의 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나의 다른 변형예를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면, 일반적인 위치 정보용 패치 안테나(10)는 소정의 유전율을 갖는 유전체(12), 유전체(12)의 일면에 형성되는 상부 패치(14), 유전체(12)의 타면에 형성되는 하부 패치(16) 및 급전 핀(18)을 포함하여 구성된다. 여기서, 위치 정보용 패치 안테나(10)는 GPS 대역, Glonass 대역, Beidou 대역 및 Galileo 대역 등에 공진하는 GNSS(Global Navigation Satellite Service)용 패치 안테나를 의미한다.
이때, 위치 정보용 패치 안테나(10)의 공진 주파수는 유전체(12)의 유전율과 전극(즉, 상부 패치(14))의 사이즈에 영향을 받고, 급전 핀(18)의 길이에는 영향을 받지 않는다. 여기서, 위치 정보용 패치 안테나(10)의 공진 주파수는 GPS의 경우 대략 1.575㎓ 정도이고, Glonass의 경우 대략 1.598㎓ 정도이고, Beidou의 경우 대략 1.559㎓ 정도이고, Galileo의 경우 대략 1.598㎓ 정도이다
이에 반해, 차량 통신용 패치 안테나의 공진 주파수는 유전체(12)의 유전율과 전극의 사이즈에 영향을 받지 않고, 급전 핀(18)의 길이에만 영향을 받는다. 여기서, 차량 통신용 패치 안테나의 공진 주파수는 V2X(Vehicle To X, 또는 WAVE)의 경우 대략 5.850㎓ 내지 5.925㎓ 정도의 대역폭을 갖는다.
위치 정보용 패치 안테나(10)에 포함된 급전 핀(18)의 길이를 변화에 따른 V2X 대역의 공진 주파수 및 GPS 대역의 공진 주파수 변화를 테스트하기 위해 급전 핀(18)의 길이를 4mm, 5.2mm, 6.4mm, 7.6mm로 가변한 결과, 급전 핀(18)의 길이 변경에 따른 GPS 대역의 공진 주파수는 변경이 없지만 V2X 대역의 공진 주파수는 변경된다.
이때, 급전 핀(18)의 길이가 4mm에서 7.6mm로 길어짐에 따라 GPS 대역의 공진 주파수를 변화가 없지만, V2X 대역의 공진 주파수는 감소한다.
이를 통해, 급전 핀(18) 자체가 V2X 대역(즉, 대략 5.9㎓)에서 공진하는 모노폴 안테나로 동작하는 것을 알 수 있다.
이때, V2X 대역의 주파수는 전극의 사이즈와 무관하고 유전체의 유전율의 영향을 미미하게 받지만, 25x25mm의 사이즈를 갖는 위치 정보용 패치 안테나(10)는 대략 20.5 정도의 유전율을 갖는 유전체(12)가 항상 사용되기 때문에 유전율은 변화가 없다.
따라서, V2X 대역 주파수에 미치는 영약을 고려 사항에서 제외할 수 있다.
급전 핀(18)이 5.9GHz 정도의 V2X 대역의 안테나로 동작한다는 의미는 공진 주파수가 5.9GHz라는 뜻이다. 모노폴 안테나는 안테나의 전류방향이 바뀌는 경우에 공진 주파수가 형성된다. 즉, 급전 핀(18)과 상부 패치(14)가 연결될 때 전류방향이 90도 틀어지기 때문에 급전 핀(18)이 V2X 대역의 안테나 동작한다.
본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나 모듈은 상술한 특성을 고려하여 하나의 패치 안테나를 이용하여 GPS 대역 및 V2X 대역(또는 WAVE 대역)에 공진하는 패치 안테나 모듈을 제공한다.
도 2를 참조하면, 패치 안테나 모듈(100)은 유전체(110), 상부 패치(120), 하부 패치(130) 및 급전 핀(140)을 포함하여 구성된다.
이때, 유전체(110), 상부 패치(120), 하부 패치(130) 및 급전 핀(140)이 연결되어 위치 정보용 신호를 수신하고, 차량 통신용 신호를 송수신하는 안테나로 구동한다.
하지만, 위치 정보용 신호를 수신함에 있어 상부 패치(120)가 가장 주요한 수신 요소(즉, 공진 주파수를 결정하는 가장 주요한 요소)이고, 차량 통신용 신호를 송수신함에 있어 급전 핀(140)이 가장 주요한 수신 요소(즉, 공진 주파수를 결정하는 가장 주요한 요소)이기 때문에, 이하의 설명에서는 상부 패치(120)이 위치 정보용 신호를 수신하고, 급전 핀(140)이 차량 통신용 신호를 송수신하는 것으로 기재한다.
유전체(110)는 소정 사이즈(즉, 두께, 너비)를 갖는 유전 물질로 형성된다. 즉, 유전체(110)는 일반적으로 고유전율 및 낮은 열팽창계수 등의 특성을 갖는 세라믹이 사용되어, 소정의 유전율을 갖도록 형성된다. 이때, 유전체(110)는 대략 4T 내지 6T 정도의 두께를 갖는 세라믹으로 구성된다. 유전체(110)의 유전율은 사이즈 및 재질에 따라 결정되며, 상부 패치(120)와 하부 패치(130)의 사이즈 및 재질에 따라 유전체(110)의 사이즈 및 재질이 변경될 수 있다.
유전체(110)는 급전 핀(140)이 삽입되는 유전체 관통 홀(112)이 형성된다. 즉, 유전체(110)는 상부 패치(120)의 급전을 위한 급전 핀(140)이 삽입되는 관통 홀이 형성된다.
상부 패치(120)는 유전체(110)의 일면에 형성된다. 즉, 상부 패치(120)는 구리, 알루미늄, 금, 은 등과 같이 전기전도도가 높은 도전성 재질의 박판으로 형성되어, 유전체(110)의 상면에 형성된다. 이때, 상부 패치(120)는 GPS 신호를 수신하는 방사체로 구동한다.
상부 패치(120)는 급전 핀(140)이 관통하는 상부 관통 홀(122)이 형성된다. 즉, 상부 패치(120)는 유전체(110)에 형성된 유전체 관통 홀(112)과 대응되는 위치에 상부 관통 홀(122)이 형성된다. 이때, 상부 패치(120)는 관통 홀을 관통하여 인쇄회로기판(200)의 급전단(미도시)에 연결된 급전 핀(140)을 통해 급전되어 방사 필드를 형성한다. 상부 패치(120)는 방사 필드를 통해 GPS 신호를 수신한다.
하부 패치(130)는 유전체(110)의 타면에 형성된다. 즉, 하부 패치(130)는 상부 패치(120)와 동일한 재질의 박판으로 형성되어, 유전체(110)의 하면에 형성된다. 이때, 하부 패치(130)는 급전 핀(140)이 관통하는 하부 관통 홀(132)이 형성된다. 즉, 하부 패치(130)는 유전체 관통 홀(112) 및 상부 관통 홀(122)과 대응되는 위치에 하부 관통 홀(132)이 형성된다.
급전 핀(140)은 상부 관통 홀(122), 유전체 관통 홀(112) 및 하부 관통 홀(132)을 관통하여 인쇄회로기판(200)의 급전단(미도시)에 연결된다. 급전 핀(140)은 급전단으로부터 인가되는 전원을 상부 패치(120)로 인가한다.
급전 핀(140)은 V2X 대역에 공진하는 안테나로 동작한다. 즉, 급전 핀(140)은 상부 패치(120)의 급전 동작과 함께 V2X 대역에 공진하는 안테나로 동작한다. 이를 위해, 급전 핀(140)은 대략 4.5mm 이상 9.0mm 이하의 길이를 갖도록 형성된다.
여기서, 도 3을 참조하면, 급전 핀(140)의 길이는 상부 패치(120)에서 패치 안테나 모듈(100)이 실장되는 인쇄회로기판(200)의 접지면까지의 거리(d)를 의미한다.
이때, 도 4를 참조하면, 급전 핀(140)을 헤드(142)와 본체(144)로 구분하는 경우 본체(144)의 길이가 급전 핀(140)의 길이를 의미할 수도 있다.
도 5는 급전 핀(140)의 길이를 4.0mm에서 9.5mm까지 0.5mm 간격으로 V2X 대역의 주파수 및 전압 정재파비(VSWR; voltage standing wave ratio)를 측정한 결과를 도시한다.
4.5mm 미만의 길이로 형성되거나 9.0mm 초과의 길이로 형성되면, 급전 핀(140)은 전압 정재파비가 대략 3 이상으로 형성되고, 중심 주파수가 V2X 대역에서 많이 벗어나기 때문에 V2X 대역의 신호를 수신할 수 없거나, 신호의 일부가 누락될 수 있다.
따라서, 급전 핀(140)은 V2X 대역에서 공진하기 위해서 4.5mm 이상 9.0mm 이하의 길이로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 급전 핀(140)은 3.0 이하의 전압 정재파비를 형성하고, 5.9GHz와 대략 2Ghz 이하의 차이를 갖는 중심 주파수를 형성하여 V2X 대역의 안테나로 구동할 수 있다.
한편, 급전 핀(140)은 4.5mm 이상 5.0mm 이하이거나 7.5mm 초과 9.0mm 이하의 길이로 형성되면 V2X 대역의 안테나로 동작은 가능하지만, 전압 정재파비가 3 이상이고 중심 주파수가 V2X 대역을 다소 벗어나므로 안테나 성능의 저하가 발생한다.
이에, 급전 핀(140)은 대략 5.0mm 이상 7.0mm 이하의 길이로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 급전 핀(140)은 전압 정재파비가 대략 2 이하로 형성되고, 중심 주파수가 V2X 대역 내에서 형성되므로 안테나 성능의 저하를 방지할 수 있다.
다른 한편, 급전 핀(140)은 대략 5.5mm 이상 6.0mm 이하의 길이로 형성되는 것이 더 바람직하다. 이때, 급전 핀(140)은 전압 정재파비가 대략 1.5 이하로 형성되고, 중심 주파수가 V2X 대역 내에서 형성되므로 안테나 성능을 최적화할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 패치 안테나 모듈(100)은 스페이서(160)를 더 포함할 수도 있다. 즉, 패치 안테나 모듈(100)은 V2X 대역의 안테나 구현을 위해 급전 핀의 길이가 유전체(110)와 상부 패치(120) 및 하부 패치(130)의 두께를 합산한 두께(이하, 패치 안테나(150) 두께)보다 긴 길이로 형성된 경우 스페이서(160)를 더 포함할 수 있다.
스페이서(160)는 하부 패치(130)와 인쇄회로기판(200) 사이에 개재된다. 스페이서(160)는 양면테이프, 부직포 등으로 구성되어 급전 핀(140)의 길이와 패치 안테나(150) 두께 간의 차이를 보상한다.
즉, 패치 안테나(150) 두께가 급전 핀(140)의 길이보다 짧으면 급전 핀(140)의 일부가 외부로 노출되고, 패치 안테나 모듈(100)의 하면이 인쇄회로기판(200)과 밀착되지 않는다. 패치 안테나(150)가 인쇄회로기판(200)에 밀착되어 실장되지 않으면 차량의 이동이나 작은 충격에도 패치 안테나(150)가 인쇄회로기판(200)으로부터 탈착된다.
따라서, 스페이서(160)는 급전 핀(140)의 길이에서 패치 안테나(150) 두께를 차감한 값에 대응하는 두께를 갖도록 형성되어, 패치 안테나(150)가 인쇄회로기판(200)에 밀착되어 실장되도록 한다. 일례로, 유전체(110)의 두께가 4mm이고 급전 핀(140)의 길이가 5.2mm이며, 스페이서(160)는 대략 1.2mm 정도의 두께를 갖도록 형성된다.
스페이서(160)는 급전 핀(140)이 관통하는 스페이서 관통 홀(162)이 형성된다. 이때, 스페이서(160)는 유전체 관통 홀(112), 상부 관통 홀(122) 및 하부 관통 홀(132)과 대응되는 위치에 스페이서 관통 홀(162)이 형성된다.
이를 통해, 패치 안테나 모듈(100)은 V2X 대역의 안테나를 구현하면서 인쇄회로기판(200)에 패치 안테나 모듈(100)을 견고하게 부착할 수 있다.
도 8을 참조하면, 패치 안테나 모듈(100)은 저잡음 증폭기(180) 및 대역통과필터(190)를 더 포함할 수 있다. 즉, 패치 안테나 모듈(100)은 하나의 패치 안테나(150)를 이용하여 위치 정보용 주파수 대역 및 차량 통신(즉, V2X, WAVE)용 안테나로 동작한다. 패치 안테나(150)에서 수신한 신호는 신호 라인(172, 174)을 따라 분기되어 차량 통신 신호 처리 모듈(220) 및 위치 정보 신호 처리 모듈(240)로 전송된다.
이때, 위치 정보 신호 처리 모듈(240)은 단방향 통신(즉, 수신)만을 수행하기 때문에 위치 정보 신호 처리 모듈(240)과 연결된 신호 라인(174)에는 저잡음 증폭기(180) 및 대역통과필터(190)가 연결된다.
이에 반해, 차량 통신 신호 처리 모듈(220)은 양방향 통신(즉, 송수신)을 수행하기 때문에 저잡음 증폭기(180)나 대역통과필터(190)가 연결되지 않고, 차량 통신 신호 처리 모듈(220)과 급전 핀(140)이 직접 연결된다.
상술한 바와 같이, 패치 안테나 모듈은 하나의 패치 안테나를 이용하여 위치 정보용 신호 및 차량 통신용 신호를 수신함으로써, 실장 공간은 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 패치 안테나 모듈은 급전 핀을 차량 통신용 안테나로 구성함으로써, 급전 핀의 길이 조정을 통해 차량 통신용 통신 대역의 공진 주파수를 손쉽게 조정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 패치 안테나 모듈은 패치 안테나의 두께보다 긴 길이의 급전 핀이 적용되면 패치 안테나와 인쇄회로기판 사이에 스페이서를 개재함으로써, 위치 정보용 신호 및 차량 통신용 신호를 수신하면서 패치 안테나를 인쇄회로기판에 견고하게 부착할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 패치 안테나 모듈 110: 유전체
112: 유전체 관통 홀 120: 상부 패치
122: 상부 관통 홀 130: 하부 패치
132: 하부 관통 홀 140: 급전 핀
142: 헤드 144: 본체
150: 패치 안테나 160: 스페이서
162: 스페이서 관통 홀 172, 174: 신호 라인
180: 저잡음 증폭기 190: 대역통과필터
200: 인쇄회로기판 220: 차량 통신 신호 처리 모듈
240: 위치 정보 신호 처리 모듈

Claims (10)

  1. 인쇄회로기판에 실장되는 패치 안테나 모듈에 있어서,
    유전체;
    상기 유전체의 일면에 형성되어, 위치 정보용 신호를 수신하는 상부 패치;
    상기 유전체의 타면에 형성되는 하부 패치;
    상기 유전체, 상부 패치 및 하부 패치를 관통하고, 설정 범위 내의 길이로 형성되어 차량 통신용 신호를 수신하는 급전 핀;
    일단이 상기 급전 핀과 연결되고, 타단이 차량 통신용 신호 처리 모듈과 연결되는 신호 라인; 및
    일단이 상기 급전 핀과 연결되고, 타단이 상기 인쇄회로기판의 위치 정보용 신호 처리 모듈과 연결되는 다른 신호 라인을 포함하고,
    상기 급전 핀의 설정 범위 내의 길이는 4.5mm 이상 9.0mm 이하인 패치 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 급전 핀의 길이는 상기 상부 패치에서 인쇄회로기판의 접지면까지의 거리인 패치 안테나 모듈
  3. 제1항에 있어서,
    상기 급전 핀은,
    상기 상부 패치 상에 실장되는 헤드; 및
    상기 유전체, 상부 패치 및 하부 패치를 관통하는 본체를 포함하고,
    상기 급전 핀의 길이는 상기 본체의 길이인 패치 안테나 모듈
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 급전 핀의 설정 범위 내의 길이는 5.0mm 이상 7.0mm 이하인 패치 안테나 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 급전 핀의 설정 범위 내의 길이는 5.5mm 이상 6.0mm 이하인 패치 안테나 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하부 패치 및 상기 인쇄회로기판 사이에 개재되는 스페이서를 더 포함하는 패치 안테나 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 급전 핀의 길이에서 상기 유전체와 상기 상부 패치 및 상기 하부 패치의 두께를 차감한 값에 대응되는 두께로 형성되는 패치 안테나 모듈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 스페이서는 양면테이프인 패치 안테나 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 다른 신호 라인은 저잡음 증폭기 및 대역통과필터를 통해 상기 위치 정보용 신호 처리 모듈과 연결된 패치 안테나 모듈.
KR1020160103807A 2016-08-16 2016-08-16 패치 안테나 모듈 KR101806188B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160103807A KR101806188B1 (ko) 2016-08-16 2016-08-16 패치 안테나 모듈
PCT/KR2017/008865 WO2018034478A1 (ko) 2016-08-16 2017-08-16 패치 안테나 모듈
EP17841660.8A EP3503299B1 (en) 2016-08-16 2017-08-16 Patch antenna module
CN201780052343.4A CN109643850B (zh) 2016-08-16 2017-08-16 贴片天线模块
US16/325,141 US11005166B2 (en) 2016-08-16 2017-08-16 Patch antenna module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160103807A KR101806188B1 (ko) 2016-08-16 2016-08-16 패치 안테나 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101806188B1 true KR101806188B1 (ko) 2017-12-07

Family

ID=60920533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160103807A KR101806188B1 (ko) 2016-08-16 2016-08-16 패치 안테나 모듈

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11005166B2 (ko)
EP (1) EP3503299B1 (ko)
KR (1) KR101806188B1 (ko)
CN (1) CN109643850B (ko)
WO (1) WO2018034478A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019152429A1 (en) * 2018-02-01 2019-08-08 Laird Technologies, Inc. Antenna assemblies including stacked patch antennas
WO2022080903A1 (ko) * 2020-10-16 2022-04-21 주식회사 아모텍 패치 안테나
CN114914716A (zh) * 2022-05-07 2022-08-16 中国电子科技集团公司第十研究所 一种北斗天通一体化天线
KR20230056356A (ko) 2021-10-20 2023-04-27 주식회사 아모텍 급전 핀 및 이를 포함한 패치 안테나

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019131457B3 (de) * 2019-11-21 2021-02-04 Audi Ag Kraftfahrzeug mit einem Antennenmodul

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100297298B1 (ko) 1996-11-07 2001-10-24 장형식 고유전율 세라믹 유전체를 사용한 패치 안테나
KR19980034451U (ko) * 1996-12-10 1998-09-15 박병재 변속 레버 기어 빠짐 방지 구조
KR20030044171A (ko) 2001-11-29 2003-06-09 (주)웨이브다임 디지털신호를 출력하는 소형 지피에스안테나
KR100786540B1 (ko) * 2006-05-18 2007-12-21 (주)파트론 위성신호 수신용 비정방형 패치 안테나 및 일체형 안테나모듈
KR20080112493A (ko) 2007-06-21 2008-12-26 (주)파트론 세라믹 유전체블록의 비정방형 패치 안테나 및 일체형안테나모듈
JP2009033707A (ja) * 2007-06-26 2009-02-12 Mitsumi Electric Co Ltd アンテナ素子およびアンテナ装置
JP2009288035A (ja) * 2008-05-29 2009-12-10 Japan Ae Power Systems Corp 部分放電検出装置
DE102010015823A1 (de) * 2010-04-21 2011-10-27 Continental Automotive Gmbh Antennenmodul mit einer Patchantenne für ein Fahrzeug
KR101148993B1 (ko) 2010-09-29 2012-05-23 한양네비콤주식회사 다중대역 안테나 장치
KR20140030696A (ko) * 2012-09-03 2014-03-12 현대모비스 주식회사 차량용 통합 안테나
KR101432789B1 (ko) * 2013-01-23 2014-08-22 주식회사 아모텍 적층형 패치 안테나
CN103457029A (zh) * 2013-09-04 2013-12-18 北京合众思壮科技股份有限公司 双频天线

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019152429A1 (en) * 2018-02-01 2019-08-08 Laird Technologies, Inc. Antenna assemblies including stacked patch antennas
WO2022080903A1 (ko) * 2020-10-16 2022-04-21 주식회사 아모텍 패치 안테나
KR20220050545A (ko) 2020-10-16 2022-04-25 주식회사 아모텍 패치 안테나
KR20230056356A (ko) 2021-10-20 2023-04-27 주식회사 아모텍 급전 핀 및 이를 포함한 패치 안테나
CN114914716A (zh) * 2022-05-07 2022-08-16 中国电子科技集团公司第十研究所 一种北斗天通一体化天线

Also Published As

Publication number Publication date
EP3503299C0 (en) 2023-08-02
CN109643850A (zh) 2019-04-16
EP3503299A1 (en) 2019-06-26
WO2018034478A1 (ko) 2018-02-22
CN109643850B (zh) 2021-08-17
EP3503299A4 (en) 2020-03-11
EP3503299B1 (en) 2023-08-02
US20190190132A1 (en) 2019-06-20
US11005166B2 (en) 2021-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101806188B1 (ko) 패치 안테나 모듈
US8482466B2 (en) Low profile antenna assemblies
US6662028B1 (en) Multiple frequency inverted-F antennas having multiple switchable feed points and wireless communicators incorporating the same
US6646618B2 (en) Low-profile slot antenna for vehicular communications and methods of making and designing same
US10096893B2 (en) Patch antennas
JP4873143B2 (ja) アンテナ装置
EP1608037B1 (en) Patch antenna with parasitic fense perimeter for improved radiation characteristics
US20080055161A1 (en) Patch antenna
US10374314B2 (en) Composite patch antenna device
KR20160091090A (ko) 샤크 핀 안테나
US11196154B2 (en) Antenna device
US20160181690A1 (en) Pentaband antenna
JP2000307341A (ja) アンテナ装置
US8044871B2 (en) Hybrid antenna unit
JP2010161436A (ja) 複合アンテナ素子
JP2005142785A (ja) 複合アンテナ
CN112310620A (zh) 层叠贴片天线
KR20120052784A (ko) 듀얼 패치 안테나 모듈
US20040201523A1 (en) Patch antenna apparatus preferable for receiving ground wave and signal wave from low elevation angle satellite
JP2003347838A (ja) アンテナ装置
US11527827B2 (en) Antenna element for wireless communication
KR102206670B1 (ko) 안테나 어셈블리 및 주파수 적응형 격리도 제공 방법
KR102215657B1 (ko) 멀티 밴드 안테나 및 이를 포함하는 차량용 안테나 어셈블리
JP4461069B2 (ja) 複合アンテナ装置
KR102602294B1 (ko) 차량용 안테나 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant