KR101917905B1 - 차량 내장형 안테나 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 내장형 안테나 모듈을 개시한다. 본 발명에 따른 차량 내장형 안테나 모듈은, 차량의 내부에 설치되는 내장형 안테나 모듈에 있어서, 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 길이방향으로 일단에 위치하고, 상기 인쇄회로기판의 폭방향으로 일측 또는 타측의 가장자리에 위치한 제1 급전부와 연결되는 제1 급전 포트가 구비된 제1 안테나 소자; 상기 인쇄회로기판의 길이방향으로 타단에 위치하고, 상기 인쇄회로기판의 폭방향으로 일측 또는 타측의 가장자리에 위치한 제2 급전부와 연결되는 제2 급전 포트가 구비된 제2 안테나 소자; 및 상기 인쇄회로기판의 길이방향으로 중심 부분에 폭방향으로 일측과 타측으로부터 각각 상호 대각 대칭되는 형태로 연장되고, 각각의 말단이 서로 중첩 대향되는 형태로 형성된 제1 및 제2 격리 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 내장형 안테나 모듈{Internal antenna module for vehicle}
본 발명은 차량용 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 내에서 광대역의 LTE 통신 또는 WIFI 통신 등이 함께 지원될 수 있도록 하는 차량용 내장형 안테나 모듈에 관한 것이다.
최근 무선통신 기술은 이동통신용 휴대 단말기를 통해 음성 통신 서비스와 더불어 고품질의 멀티미디어 서비스가 제공됨에 따라 LTE(Long Term Evolution)와 같은 차세대 무선통신 서비스와의 융합이 많은 관심을 받고 있다.
일반적으로 음성통신 서비스를 기반으로 하는 통신시스템은 한정된 주파수 영역 안에서 협대역 채널 특성 위주로 단일 안테나 소자만 사용하는 SISO(Single Input Single Output) 시스템이 주로 사용되고 있다. 그러나, 단일 안테나를 사용하는 SISO 시스템으로는 협대역 채널 안에서 대용량의 데이터를 고속으로 전송하기에는 많은 어려움이 존재하므로 보다 진보된 기술을 필요로 한다.
이에 다수의 안테나를 이용하여 각각의 안테나를 독립적으로 구동하게 하여 데이터 송수신율을 더 빨리 더 낮은 오류 확률로 전송할 수 있는 차세대 무선 전송 기술인 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술이 요구되고 있다.
이와 같은 MIMO 시스템은 송수신단에서 다중 안테나를 이용함으로써, 전체 시스템이 사용하는 주파수 할당을 더 증가시키지 않고도 고속의 데이터 전송을 가능하도록 하여 한정된 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있다는 이점으로 인하여 널리 사용되고 있다.
하지만, MIMO 안테나의 경우, 각 안테나 사이의 전자기적 상호간섭(mutual coupling)이나 불충분한 격리도(isolation)에 인한 송수신 성능 저하를 극복할 수 있어야 하는데, 이러한 문제를 해결하기 위해 안테나 사이의 거리를 λ/2이상 (여기서, λ는 안테나가 방사하는 전파의 파장이다.) 떨어뜨리는 방안을 생각할 수 있다. 하지만, 소형 안테나 시스템에서는 안테나가 설치되는 공간이 제약되기 때문에 안테나 간 거리를 이격시키는 방법으로는 상기 문제를 해결할 수 없다.
한편, 차량용 통신기술이 발달함에 따라 기존의 AM/FM 등의 라디오 주파수 신호는 물론이며, DMB, GPS, 이동통신과 같은 다양한 무선통신 서비스를 차량에서 지원하기 위한 차량용 안테나에 대한 관심이 높아지고 있다.
이러한 차량용 안테나는 AM/FM 안테나를 통합한 글라스(glass) 안테나와 GPS, T-DMB 등의 서비스가 가능하도록 한 샤크 핀(Shark fin) 안테나가 차량의 내외부에 장착되는 형태로 구성되고 있다.
그런데, 종래의 샤크 핀 안테나의 경우, 외부에 노출되어 있어 차량의 외관을 조잡하게 할 뿐만 아니라, 외부의 환경 및 압력에 의해 손상되기 쉽고, 안테나를 설치하기가 어렵고, 또한 차량의 외관을 훼손하거나 고속 주행중 풍절음이 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 속한 기술분야에서는 차량에 내장될 수 있으면서 광대역 특성을 가진 MIMO 시스템의 지원과 격리도 및 상관도를 확보할 수 있는 안테나의 기술 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 모듈내에 3G 안테나, 4G 안테나, BT/WiFi 안테나 등을 통합 구성하여 큰 공간을 차지하지 않고 차량 내부에 쉽게 내장이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 좁은 공간내에 배치되는 공진주파수가 상이한 안테나들간의 격리도를 극대화하고, ECC를 향상시킬 수 있는 구조를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 내부에 설치되는 내장형 안테나 모듈은, 급전과 공통 그라운드를 위한 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 양 끝단에 대향되게 배치되는 제 1 및 제 2 안테나 소자; 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자간의 이격거리의 중심에 위치하고, 상기 제 1 및 제 2 안테나를 전자기적으로 서로 격리시키기 위한 미앤더드(meandered) 타입의 격자 슬릿을 포함한다.
상기 격자 슬릿은 상기 인쇄회로기판상에 형성되는 복수의 절연 슬릿들로 구성된다.
또한, 상기 격자 슬릿은, 상기 제 1 안테나 소자측으로부터 상기 제 2 안테나 소자측으로 흐르는 전류를 유기하여 차단하기 위한 제 1 격자 슬릿과, 상기 제 2 안테나 소자측으로부터 제 1 안테나 소자측으로 흐르는 전류를 유기하여 차단하기 위한 제 2 격자 슬릿을 포함한다.
상기 제 1 격자 슬릿은 제 1 방향으로 가늘고 길게 연장되는 제 1 몸체 슬릿과, 이 제 1 몸체 슬릿의 끝단에서 직각으로 꺽여서 제 2 방향으로 연장되는 제 1 매개 슬릿과, 이 제 1 매개 슬릿의 끝단에서 직각으로 꺽여서 제 1 방향의 역방향으로 연장되는 제 1 말단 슬릿으로 이루어지고, 상기 제 2 격자 슬릿은 상기 제 1 방향의 역방향으로 가늘고 길게 연장되는 제 2 몸체 슬릿과, 이 제 2 몸체 슬릿의 끝단에서 직각으로 꺽여서 상기 제 2 방향의 역방향으로 연장되는 제 2 매개 슬릿과, 이 제 2 매개 슬릿의 끝단에서 직각으로 꺽여서 상기 제 1 방향으로 연장되는 제 2 말단 슬릿으로 이루어진다.
상기 제 1 몸체 슬릿과 제 2 몸체 슬릿 사이에 상기 제 1 말단 슬릿과 상기 제 2 말단 슬릿이 개재되도록 상기 제 1 격자 슬릿과 제 2 격자 슬릿이 배치된다. 특히, 상기 제 1 몸체 슬릿과 상기 제 2 말단 슬릿이 이웃하고, 상기 제 2 말단 슬릿과 제 1 말단 슬릿이 이웃하며, 상기 제 1 말단 슬릿과 제 2 몸체 슬릿이 이웃하도록 상기 제 1 격자 슬릿과 제 2 격자 슬릿을 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 슬릿들의 길이와 폭 및 이웃하는 슬릿간의 간격은 인접하는 안테나 소자의 공진 주파수와의 커플링을 고려하여 조절된다.
상기 제 1 및 제 2 몸체 슬릿의 길이는 상기 제 1 및 제 2 매개 슬릿과 상기 제 1 및 제 2 말단 슬릿의 길이 보다 크고, 상기 제 1 및 제 2 말단 슬릿의 길이는 상기 제 1 및 제 2 매개 슬릿의 길이 보다 적어도 크거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 격자 슬릿과 제 2 격자 슬릿은 동일한 형상을 갖고, 상기 제 1 격자 슬릿과 제 2 격자 슬릿은 서로 대각 대칭이 되도록 배치된다.
상기 제 1 및 제 2 안테나 소자는 역 L형 안테나 또는 상기 인쇄회로기판의 공통 그라운드에 접지되는 접지 포트가 구비된 역 F형 안테나인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 및 제 2 안테나 소자는, 유전체 블록과 이 유전체 블록상에 안테나 패턴이 형성되어 구성될 수도 있다.
상기 제 1 안테나 소자 또는 제 2 안테나 소자는 임피던스 정합을 위한 스터브 구조를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에 따른 차량 내장형 안테나 모듈은 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자 사이에 제 1 및 제 2 안테나 소자와는 상이한 공진주파수 대역을 갖는 제 3 안테나 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 제 3 안테나 소자는 상기 제 1 안테나 소자와 상기 제 2 안테나 소자의 이격 거리의 중심부에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 제 3 안테나 소자는 상기 인쇄회로기판과 접속되는 급전 포트와 접지 포트를 구비한 루프형 안테나이거나 역 F형 안테나로 구성될 수 있다.
이때, 상기 3 안테나 소자의 급전 포트와 접지 포트는 상기 인쇄회로기판의 서로 대향하는 모서리에 위치하고, 상기 제 3 안테나 소자의 안테나 패턴중 적어도 일부분이 상기 격자 슬릿의 상부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 및 제 2 안테나 소자는 LTE 주파수 대역을 지원하고, 상기 제 3 안테나 소자는 WiFi 주파수 대역을 지원하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 차량 내장형 안테나 모듈은 상기 인쇄회로기판, 상기 제 1 안테나 소자, 상기 제 2 안테나 소자(또한, 제 3 안테나 소자) 및 상기 격자 슬릿을 수용하는 하우징을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에 따른 차량 안테나 시스템은 상술한 구조의 차량 안테나 모듈과, 차량 AV 시스템 및 상기 차량 내장형 안테나 모듈과 상기 AV 시스템을 연결하는 케이블을 포함하고, 상기 케이블을 통해 상기 AV 시스템으로부터 상기 차량 내장형 안테나 모듈의 인쇄회로기판으로 외부 전력이 공급되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 차량 내장형 안테나 모듈은 차량의 대시 보드(Dashboard)에 실장(mounting)되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 공통 그라운드 내의 전류 분포를 변화시킬 수 있도록 공통 그라운드에 격자 슬릿을 형성함으로써, 협소한 공통 그라운드 내에 광대역의 MIMO 시스템을 구현하면서도 격리도와 상관도를 확보할 수 있는 차량용 내장형 안테나 모듈을 제공한다. 또한, 공통 그라운드 내의 MIMO 시스템의 안테나와 함께 전류 분포에 영향을 줄 수 있는 추가 안테나를 통합하여 모튤화시킬 수 있음으로 차량의 각기 다른 곳에 위치하던 안테나를 통합할 수 있고, 이를 차량의 내부에 설치하여 공간의 낭비를 막고, 외부의 환경 및 압력에 의한 훼손을 방지할 수 있다. 또한, 차량의 내부에 설치되어 WiFi 통신 뿐만 아니라 LTE(Long Term Evolution)와 같은 차세대 무선 통신 서비스를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 후술되는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 내장형 안테나 모듈의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 제1 및 제2 격리 슬릿에서의 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 따른 제1 및 제2 격리 슬릿에서의 전류 밀도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량 내장형 안테나 모듈의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 차량 내장형 안테나 모듈을 차량에 적용하는 방식을 예시한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 내장형 안테나 모듈의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 제1 및 제2 격리 슬릿에서의 전류 분포를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1에 따른 제1 및 제2 격리 슬릿에서의 전류 밀도를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량 내장형 안테나 모듈의 다른 실시예를 도시한 사시도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 차량 내장형 안테나 모듈을 차량에 적용하는 방식을 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량 내장형 안테나 모듈(100)은, 인쇄회로기판(1)과, 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)와, 제 1 및 제 2 격리 슬릿(210, 220)과, 모듈 케이스(300)를 포함한다. 본 발명에 따른 차량 내장형 안테나 모듈(100)은 도 5 및 도 6에 예시된 바와 같이, 박스형태의 독립적인 모듈로 구성되어 차량(10)의 대쉬보드(20)에 설치되고, 차량의 AV 시스템(30)과 케이블을 통해 연결된다.
상기 인쇄회로기판(1)은 상면이 도체층으로 형성되어 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)에 각각 전력을 공급하는 제 1 및 제 2 급전부(1a, 1b)를 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)에 대하여 공통적으로 접지하는 공통 그라운드의 역할을 한다. 인쇄회로기판(1)의 상기 상면 도체층은 공통 그라운드의 역할을 위해 전도성을 갖는 금속 물질을 패터닝하여 형성된다. 또한, 상기 인쇄회로기판(1)은 상기 AV 시스템(30)과 연결된 케이블(40)을 통해 외부로부터 전력을 공급받는다.
상기 제 1 안테나 소자(110)는 상기 인쇄회로기판(1)의 길이방향으로 일단에 위치하고, 상기 인쇄회로기판(1)의 폭방향으로 일측 가장자리에 위치한 제 1 급전부(1a)와 연결되는 제 1 급전 포트(111)가 구비된 역 L형 안테나(inverted L-type antenna) 구조를 가진다. 또한, 제 1 안테나 소자(110)는 상기 제 1 급전 포트(111)로부터 연장되어 외부와 전자기파를 송수신하는 제 1 안테나 패턴(112)이 구비된다. 상기 제 1 안테나 패턴(112)은 적어도 일회 이상 절곡되며, 상기 제 1 안테나 패턴(112)으로부터 분기되어 연장되며 제 1 안테나 소자의 임피던스 정합 특성 향상을 위한 스터브 구조(113)가 더 포함될 수 있다.
상기 제 2 안테나 소자(120)는 상기 인쇄회로기판(1)의 길이방향으로 타단에 위치하고, 상기 인쇄회로기판(1)의 폭방향으로 일측 가장자리에 위치한 제 2 급전부(1b)와 연결되는 제 2 급전 포트(121)가 구비된 역 L형 안테나 구조를 가진다. 또한, 제 2 안테나 소자(120)는 상기 제 2 급전 포트(121)로부터 연장되어 외부와 전자기파를 송수신하는 제 2 안테나 패턴(122)이 구비된다. 상기 제 2 안테나 패턴(122)은 적어도 일회 이상 절곡되며, 상기 제 2 안테나 패턴(122)으로부터 분기되어 연장되며, 제 2 안테나 소자의 임피던스 정합 특성 향상을 위한 스터브 구조(123)가 더 포함될 수 있다.
본 발명에서, 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)는 금속 스트립 형태로 공간상에 형성되거나, 소정의 유전율을 갖는 유전체 블록상에 패터닝되어 형성될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)를 유전체 블록상에 패터닝하여 형성하는 경우에는 공지된 패터닝 기술을 모두 사용할 수 있지만, 특히, 레이저로 안테나 영역을 표면처리한 후 도금을 통해 방사체를 형성하는 방법을 적용하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)는 상호 좌우 대칭되는 형태로 이루어져 MIMO 시스템을 지원하고, LTE(Long Term Evolution)의 통신 대역을 커버하도록 설계될 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)의 각각의 안테나 패턴(112, 122)은 상호 평행한 형태로 배치될 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)가 상호 좌우 대칭되는 형태로 설명되었지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도면에는 도시되지 않았지만 상호 대각 대칭되는 형태로 이루어질 수 있다.
아울러, 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)는 상기 인쇄회로기판(1)에 직접적으로 연결되어 접지되는 접지 포트가 구비되지 않은 역 L형 안테나인 것으로 설명되었지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 인쇄회로기판(1)의 공통 그라운드에 접지되는 접지 포트가 더 구비된 역 F형 안테나(inverted F-type antenna) 구조를 가질 수도 있다.
상기 제 1 및 제 2 격리 슬릿(210, 220)은 상기 인쇄회로기판(1)의 길이방향으로 대략 정중앙에 위치하고, 상기 인쇄회로기판(1)의 폭방향으로 일측과 타측으로부터 각각 상호 대각 대칭되는 형태로 연장되고, 각각의 말단이 서로 중첩 대향되는 형태로 형성된다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 격리 슬릿(210, 220)은 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120) 사이에 형성되는 것으로, 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)로부터 각각 동일한 간격으로 이격되는 위치에 배치된다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 격리 슬릿(210, 220)은 상기 인쇄회로기판(1)을 단면 방향으로 관통하여 제거한 좁고 기다란 구멍이거나 인쇄회로기판(1)의 상면 도전층만을 제거한 좁고 기다란 절연 통로일 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 격리 슬릿(210, 220)은 적어도 일회 이상 절곡되며, 각각의 말단이 중심에서 서로 중첩 대향되는 형태를 갖는다. 상기 제 1 및 제 2 격리 슬릿(210, 220)은 레이저 조각 기술이나 각종 건식식각이나 습식식각 기술을 활용하거나 타발하여 형성할 수 있다.
상기 제 1 격리 슬릿(210)은 상기 제 1 안테나 소자(110)의 제 1 안테나 패턴(112)과 대략 평행되게 인쇄회로기판(1)의 제 1 면(2) 가장자리 끝단으로부터 제 2 면(3)을 향해 폭방향(세로방향)으로 길게 연장되는 제 1 몸체 슬릿(210a)과 이 제 1 몸체 슬릿(210a)의 끝단에서 대략 직각방향으로 꺽여 인쇄회로기판(1)의 길이 방향(가로방향)으로 연장되는 제 1 매개 슬릿(210b)과, 이 제 1 매개 슬릿(210b)의 끝단에서 대략 직각 방향으로 꺽여 상기 제 1 몸체 슬릿(210a)과 나란하게 인쇄회로기판(1)의 제 1 면(2)을 향해 폭방향(세로방향)으로 연장되는 제 1 말단 슬릿(210c)으로 이루어진다. 바람직하게, 상기 제 1 몸체 슬릿(210a)의 길이는 상기 제 1 말단 슬릿(210c)이나 제 1 매개 슬릿(210b)의 길이 보다 크고, 상기 제 1 말단 슬릿(210c)의 길이는 상기 제 1 매개 슬릿(210b)의 길이 보다 크거나 같다.
또한, 상기 제 2 격리 슬릿(220)은 상기 제 2 안테나 소자(120)의 제 2 안테나 패턴(122)과 대략 평행되게 인쇄회로기판(1)의 제 2 면(3) 가장자리 끝단으로부터 제 1 면(2)을 향해 폭방향(세로방향)으로 길게 연장되는 제 2 몸체 슬릿(220a)과 이 제 2 몸체 슬릿(220a)의 끝단에서 대략 직각방향으로 꺽여 인쇄회로기판(1)의 길이 방향(가로방향)으로 연장되는 제 2 매개 슬릿(220b)과, 이 제 2 매개 슬릿(220b)의 끝단에서 대략 직각 방향으로 꺽여 상기 제 2 몸체 슬릿(220a)과 나란하게 인쇄회로기판(1)의 제 2 면(3)을 향해 폭방향(세로방향)으로 연장되는 제 2 말단 슬릿(220c)으로 이루어진다. 바람직하게, 상기 제 2 몸체 슬릿(220a)의 길이는 상기 제 2 말단 슬릿(220c)이나 제 2 매개 슬릿(220b)의 길이 보다 크고, 상기 제 2 말단 슬릿(220c)의 길이는 상기 제 2 매개 슬릿(220b)의 길이 보다 크거나 같다.
상기 제 1 격리 슬릿(210)과 상기 제 2 격리 슬릿(220)은 제 1 말단 슬릿(210c)과 제 2 말단 슬릿(220c)이 서로 소정 거리 이격되어 대향되고, 상기 제 1 매개 슬릿(210b)과 제 2 매개 슬릿(220b)이 서로 마주 보고 대향되며, 상기 제 1 몸체 슬릿(210a)과 제 2 몸체 슬릿(220a)은 상기 제 1 말단 슬릿(210c)과 제 2 말단 슬릿(220c)을 중간에 개재한 상태로 대향되도록 배치된다,
또한, 상기 제 1 매개 슬릿(210b)과 상기 제 2 매개 슬릿(220b)은 인쇄회로기판(1)의 제 1 면(2)과 제 2 면(3)으로부터 소정 거리 이격되어 배치되고, 상기 제 1 말단 슬릿(210c)의 끝단(210d)과 제 2 말단 슬릿(220c)의 끝단(210d)은 상기 상기 제 1 매개 슬릿(210b)과 상기 제 2 매개 슬릿(220b)으로부터 각각 소정 거리 이격되어 배치되도록 폭방향(세로방향)으로 연장된다.
이로 인해, 상기 제 1 격리 슬릿(210)과 상기 제 2 격리 슬릿(220)은 서로간의 커플링(coupling)을 통해 미앤더(meandered) 형상을 형성한다. 폭 방향으로 나란히 배치되는 상기 제 1 몸체 슬릿(210a)과 상기 제 2 말단 슬릿(220c), 상기 제 2 말단 슬릿(220c)과 상기 제 1 말단 슬릿(210c) 및 상기 제 1 말단 슬릿(210c)과 상기 제 2 몸체 슬릿(220a)간의 간격을 적절히 조절하거나 제 1 및 제 2 몸체 슬릿(210a, 220a) 및 제 1 및 제 2 말단 슬릿(210c, 220c)의 길이를 적절히 조절하는 것에 의해 제 1 안테나 소자(110)와 제 2 안테나 소자(120)간의 격리도 특성의 조절이 가능하다. 즉, 상기 제 1 격리 슬릿(210)과 상기 제 2 격리 슬릿(220)의 가로 방향 슬릿과 세로 방향 슬릿들의 길이 및 각 슬릿간의 간격을 적절히 조절하는 것에 의해 제 1 안테나 소자(110)와 제 2 안테나 소자(120)의 공진 주파수와의 공진율을 높여 제 1 안테나 소자(110)와 제 2 안테나 소자(120)간의 격리도를 극대화 할 수 있다.
상기 제 1 급전부(1a) 및 상기 제 2 급전부(1b)에 급전된 전류는 각각 상기 제 1 격리 슬릿(210) 및 제 2 격리 슬릿(220)으로 유기되면서 일부는 그라운드를 통해 제 1 안테나 소자(110)와 제 2 안테나 소자(120)로 리턴되고 대부분은 상기 제 1 격리 슬릿(210) 및 제 2 격리 슬릿(220)에 유도됨으로써 반대편 안테나 소자로 넘어가는 전류를 최소화시키게 된다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 격리 슬릿(210, 220)에 의한 미앤더 형태의 전류 패스(F)에 의해 인쇄회로기판(1)의 폭방향으로 일측과 타측으로 강한 전류가 유도되어 이를 사이에 둔 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)에 반대측의 안테나에서 유기되는 전류가 침범할 수 없기 때문에 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120) 간의 격리도를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
즉, 도 2 및 도 3을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 내장형 안테나 모듈의 제 1 및 제 2 격리 슬릿(210, 220)에 의해 형성된 미앤더 형태의 전류 패스(F)로 강한 전류의 흐름이 형성되고, 해당 부분의 전류 밀도가 급격히 증가함을 알 수 있다. 이는 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)의 사이에 강한 전류 분포가 형성되어 양측을 완전히 절연시키는 효과를 갖게 되고, 이에 의해 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)간의 격리도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 상기한 일 실시예에서는 차량 내장형 안테나 모듈이 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)로 구성된 LTE 주파수 대역을 담당하는 MIMO 시스템의 안테나 모듈에 대하여 설명하였다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예의 형태로 인쇄회로기판(1)의 공통 그라운드 내에 MIMO 시스템의 안테나에 전류 분포를 변화시킬 수 있는 안테나를 추가한 통합 안테나 모듈로 구성될 수 있다. 이하, 본 발명의 다른 실시예를 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 내장형 안테나 모듈(100)은, 인쇄회로기판(1)과, 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)와, 제 1 및 제 2 격리 슬릿(210, 220)에 부가되어 제 3 안테나 소자(130)를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 내장형 안테나 모듈(100)은 상기한 일 실시예에 따른 차량 내장형 안테나 모듈에서 예를 들어, WIFI 주파수 대역을 담당하는 제 3 안테나 소자(130)를 추가적으로 구성하여 MIMO 시스템의 안테나에 추가 안테나가 통합된 형태로 구현된 점을 제외하면 실질적으로 동일하다. 따라서, 상기 제 3 안테나 소자(130)를 제외한 나머지 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 3 안테나 소자(130)는 상기 인쇄회로기판(1)에서 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)의 사이에 위치하고, 상기 인쇄회로기판(1)의 제 2 면(3) 가장자리 근처에 위치한 제 3 급전부(1c)와 연결되는 제 3 급전 포트(131)와, 상기 인쇄회로기판(1)의 공통 그라운드에 접지되는 접지 포트(133)가 구비된 루프 또는 역 F형 안테나 구조를 가진다.
본 발명에서, 상기 제 3 안테나 소자(130)는 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)와 동일한 간격으로 이격되는 위치에 배치되어 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120) 사이에서 전류 분포가 강하게 형성되도록 동작된다. 이를 위해, 상기 제 3 안테나 소자(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 급전 포트(131)로부터 연장되어 외부와 전자기파를 송수신하는 제 3 안테나 패턴(132)이 구비되고, 상기 제 3 안테나 패턴(132)의 말단에 접지 포트(133)가 마련되어 상기 인쇄회로기판(1)의 폭방향으로 타측 가장자리의 공통 그라운드에 접지되는 루프형 안테나 구조를 가질 수 있다. 이는 제 3 안테나 소자(130)가 상기 인쇄회로기판(1)의 가장자리 일측에서 급전되어 인쇄회로기판(1)의 가장자리 타측으로 접지됨에 따라 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120)의 중간 지점의 인쇄회로기판(1)에서 폭방향으로 강한 전류 분포를 형성할 수 있도록 동작하게 됨으로써, 상기 제 1 및 제 2 안테나 소자(110, 120) 간의 격리도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 상술한 실시예에서는 상기 제 3 안테나 소자(130)가 루프형 안테나인 것으로 설명되었지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 제 3 안테나 소자(130)의 제 3 급전 포트(131)가 제 3 안테나 패턴(132)의 말단에 마련되지 않고, 상기 제 3 안테나 패턴(132) 상에 분기되어 형성될 수 있고, 상기 제 3 안테나 패턴(132)의 말단이 인쇄회로기판(1)의 폭방향으로 타측 가장자리에 위치하는 형태를 갖는 역 F형 안테나 구조를 가질 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 차량 내장형 안테나 모듈
110: 제1 안테나 소자 120: 제2 안테나 소자
130: 제3 안테나 소자
210, 220: 제1 및 제2 격리 슬릿
300: 안테나 모듈 케이스

Claims (27)

  1. 차량의 내부에 설치되는 내장형 안테나 모듈에 있어서,
    급전과 공통 그라운드를 위한 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판의 양 끝단에 대향되게 배치되는 제 1 및 제 2 안테나 소자;
    상기 제 1 및 제 2 안테나 소자간의 이격거리의 중심에 위치하고, 상기 제 1 및 제 2 안테나를 전자기적으로 서로 격리시키기 위한 미앤더드(meandered) 타입의 격자 슬릿; 및
    상기 제 1 및 제 2 안테나 소자 사이에 제 1 및 제 2 안테나 소자와는 상이한 공진주파수 대역을 갖는 제 3 안테나 소자를 포함하고,
    상기 제 3 안테나 소자는 상기 제 1 안테나 소자와 상기 제 2 안테나 소자의 이격 거리의 중심부에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 격자 슬릿은 상기 인쇄회로기판상에 형성되는 복수의 절연 슬릿들로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 격자 슬릿은,
    상기 제 1 안테나 소자측으로부터 상기 제 2 안테나 소자측으로 흐르는 전류를 유기하여 차단하기 위한 제 1 격자 슬릿과,
    상기 제 2 안테나 소자측으로부터 제 1 안테나 소자측으로 흐르는 전류를 유기하여 차단하기 위한 제 2 격자 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 격자 슬릿은 제 1 방향으로 가늘고 길게 연장되는 제 1 몸체 슬릿과, 이 제 1 몸체 슬릿의 끝단에서 직각으로 꺽여서 제 2 방향으로 연장되는 제 1 매개 슬릿과, 이 제 1 매개 슬릿의 끝단에서 직각으로 꺽여서 제 1 방향의 역방향으로 연장되는 제 1 말단 슬릿으로 이루어지고,
    상기 제 2 격자 슬릿은 상기 제 1 방향의 역방향으로 가늘고 길게 연장되는 제 2 몸체 슬릿과, 이 제 2 몸체 슬릿의 끝단에서 직각으로 꺽여서 상기 제 2 방향의 역방향으로 연장되는 제 2 매개 슬릿과, 이 제 2 매개 슬릿의 끝단에서 직각으로 꺽여서 상기 제 1 방향으로 연장되는 제 2 말단 슬릿으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제 1 몸체 슬릿과 제 2 몸체 슬릿 사이에 상기 제 1 말단 슬릿과 상기 제 2 말단 슬릿이 개재되도록 상기 제 1 격자 슬릿과 제 2 격자 슬릿을 배치하는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제 1 몸체 슬릿과 상기 제 2 말단 슬릿이 이웃하고, 상기 제 2 말단 슬릿과 제 1 말단 슬릿이 이웃하며, 상기 제 1 말단 슬릿과 제 2 몸체 슬릿이 이웃하도록 상기 제 1 격자 슬릿과 제 2 격자 슬릿을 배치하는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  7. 제4항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬릿들의 길이와 폭 및 이웃하는 슬릿간의 간격은 인접하는 안테나 소자의 공진 주파수와의 커플링을 고려하여 조절되는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  8. 제4항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 몸체 슬릿의 길이는 상기 제 1 및 제 2 매개 슬릿과 상기 제 1 및 제 2 말단 슬릿의 길이 보다 큰 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 말단 슬릿의 길이는 상기 제 1 및 제 2 매개 슬릿의 길이 보다 적어도 크거나 같은 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  10. 제3항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 격자 슬릿과 제 2 격자 슬릿은 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제 1 격자 슬릿과 제 2 격자 슬릿은 서로 대각 대칭이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 안테나 소자는 역 L형 안테나인 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 안테나 소자는 상기 인쇄회로기판의 공통 그라운드에 접지되는 접지 포트가 구비된 역 F형 안테나인 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 안테나 소자는, 유전체 블록과 이 유전체 블록상에 안테나 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 소자 또는 제 2 안테나 소자는 임피던스 정합을 위한 스터브 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제 3 안테나 소자는 상기 인쇄회로기판과 접속되는 급전 포트와 접지 포트를 구비한 루프형 안테나인 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제 3 안테나 소자는 상기 인쇄회로기판과 접속되는 급전 포트와 접지 포트를 구비한 역 F형 안테나인 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 3 안테나 소자의 급전 포트와 접지 포트는 상기 인쇄회로기판의 서로 대향하는 모서리에 위치하고, 상기 제 3 안테나 소자의 안테나 패턴중 적어도 일부분이 상기 격자 슬릿의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 안테나 소자는 LTE 주파수 대역을 지원하고, 상기 제 3 안테나 소자는 WiFi 주파수 대역을 지원하는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  22. 제1항 내지 제6항중 어느 한항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판, 상기 제 1 안테나 소자, 상기 제 2 안테나 소자 및 상기 격자 슬릿을 수용하는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  23. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판, 상기 제 1 안테나 소자, 상기 제 2 안테나 소자, 상기 제 3 안테나 소자 및 상기 격자 슬릿을 수용하는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장형 안테나 모듈.
  24. 청구항 22의 차량 내장형 안테나 모듈;
    차량 AV 시스템;
    상기 차량 내장형 안테나 모듈과 상기 AV 시스템을 연결하는 케이블을 포함하고,
    상기 케이블을 통해 상기 AV 시스템으로부터 상기 차량 내장형 안테나 모듈의 인쇄회로기판으로 외부 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 차량 안테나 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 차량 내장형 안테나 모듈이 차량의 대시 보드(Dashboard)에 실장(mounting)되는 것을 특징으로 하는 차량 안테나 시스템.
  26. 청구항 23의 차량 내장형 안테나 모듈;
    차량 AV 시스템;
    상기 차량 내장형 안테나 모듈과 상기 AV 시스템을 연결하는 케이블을 포함하고,
    상기 케이블을 통해 상기 AV 시스템으로부터 상기 차량 내장형 안테나 모듈의 인쇄회로기판으로 외부 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 차량 안테나 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 차량 내장형 안테나 모듈이 차량의 대시 보드(Dashboard)에 실장(mounting)되는 것을 특징으로 하는 차량 안테나 시스템.
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