KR102147490B1 - 내장형 안테나 - Google Patents

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Abstract

차량 또는 방사가 어려운 구조물을 외관으로 가진 구조체 내에 설치되어 외부로의 방사 효율을 높이면서 무지향성의 방사 패턴을 갖는 내장형 안테나가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 내장형 안테나는, 방사 방향이 서로 다른 복수의 안테나 모듈; 상기 복수의 안테나 모듈에 대해 접지 전위를 갖는 접지 영역; 상기 복수의 안테나 모듈로 신호를 공급하는 급전선; 상기 급전선으로부터 공급되는 신호를 상기 복수의 안테나 모듈로 분배하는 전력 분배기; 및 상기 전력 분배기와 상기 복수의 안테나 모듈 사이에 위치하여 임피던스 정합을 수행하는 λ/4 변환부;를 포함하고, 상기 복수의 안테나 모듈은, 상기 λ/4 변환부를 기준으로 서로 대칭으로 배치된다.

Description

내장형 안테나{INTERNAL ANTENNA}
본 출원은 내장형 안테나에 관한 것으로, 보다 구체적으로 차량 또는 방사가 어려운 구조물을 외관으로 가진 구조체에 내장되는 내장형 안테나에 관한 것이다.
통신기기가 발달함에 따라, 차량의 내외부에 다양한 종류의 무선 신호를 송수신하기 위한 복수 개의 안테나가 설치되고 있는 추세이다. 여기서, 다양한 종류의 무선 신호에는 차량이 구비된 위치 기반 시스템을 활용하기 위한 GPS(Global Positioning System) 신호, FM 및 AM 라디오 신호, 차량 내에서 디지털 방송을 시청하기 위한 DMB(Digital Multimedia Broadcast) 신호, 텔레매틱스 통신을 위한 TMU(Telematics Management Unit) 신호, XM 위성 라디오 신호 및 시리우스(Sirius) 신호, DAB(Digital Audio Broadcating) 신호 등이 포함될 수 있다.
차량 내부의 대쉬보드에 박스형으로 장착되는 형태의 내장형 안테나의 경우, 일반적으로 모노폴(monopole) 안테나 또는 역 에프 안테나(Inverted F antenna)로 구현되며, 이들 안테나는 방사 형태가 무지향성(omni-directional)을 띄게 된다. 이 경우, 차량에 포함되는 금속 차체의 영향 등으로 인하여, 도 1에 도시된 바와 같이 내장형 안테나가 방사하는 무선 신호 중에서 차량 외부로 빠져나가는 양은 극히 일부로 제한될 수 있다. 특히, 전송 신호의 주파수가 높아질수록, 금속 차체에 의한 영향은 더욱 커지게 되므로, 차체 밖으로 빠져나가는 무선 신호의 양은 더욱 줄어들게 된다. 즉, 고주파수의 무선 신호를 이용하는 V2X(Vehicle to Everything) 통신 등의 경우에는, 내장형 안테나에서의 수신 감도가 매우 나빠져 무선 통신이 원활하게 이루어지지 않는 등의 문제가 발생하게 된다. 이러한 문제는 비단 차량에만 국한된 것이 아니라, 방사가 어려운 구조물을 외관으로 가진 구조체에 안테나를 내장하는 경우에도 동일하게 발생한다.
본 발명은, 차량 또는 방사가 어려운 구조물을 외관으로 가진 구조체 내에 설치되어 외부로의 방사 효율을 높이면서 무지향성의 방사 패턴을 갖는 내장형 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 차량 또는 방사가 어려운 구조물을 외관으로 가진 구조체 내에 설치되어 V2X 대역과 같은 고주파수 대역과 LTE 대역을 동시에 제공하는 내장형 안테나를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 내장형 안테나는, 방사 방향이 서로 다른 복수의 안테나 모듈; 상기 복수의 안테나 모듈에 대해 접지 전위를 갖는 접지 영역; 상기 복수의 안테나 모듈로 신호를 공급하는 급전선; 상기 급전선으로부터 공급되는 신호를 상기 복수의 안테나 모듈로 분배하는 전력 분배기; 및 상기 전력 분배기와 상기 복수의 안테나 모듈 사이에 위치하여 임피던스 정합을 수행하는 λ/4 변환부;를 포함하고, 상기 복수의 안테나 모듈은, 상기 λ/4 변환부를 기준으로 서로 대칭으로 배치되는 내장형 안테나.
상기 복수의 안테나 모듈 각각은 기준면에 대해 경사지게 설치될 수 있다.
상기 복수의 안테나 모듈 각각의 평면이 이루는 각도 중 상기 기준면에 마주하는 각도는 예각일 수 있다.
상기 복수의 안테나 모듈은, 방사 패치; 상기 방사 패치로부터 일정한 거리만큼 이격되어 상기 방사 패치의 하단에 배치되는 반사판; 및 상기 반사판을 관통하여 상기 λ/4 변환부와 상기 방사 패치를 연결하는 RF 케이블;을 포함할 수 있다.
상기 반사판의 일 측면이 상기 접지 영역에 연결되어 상기 반사판이 반사 및 접지 기능을 수행할 수 있다.
상기 RF 케이블은, 상기 방사 패치와 상기 λ/4 변환부를 연결하는 내심선; 및 상기 방사 패치, 상기 반사판 및 상기 접지 영역을 연결하는 외심선;을 포함할 수 있다.
상기 반사판과 상기 λ/4 변환부 사이의 상기 RF 케이블의 상기 외심선 부분은 제거될 수 있다.
상기 λ/4 변환부는 다단으로 형성될 수 있다.
상기 내장형 안테나는, 차량 내부에 설치될 수 있다.
상기 복수의 안테나 모듈 중 하나는 차량의 전방을 향하여 설치되고 나머지 하나는 차량의 후방을 향하여 설치될 수 있다.
상기 내장형 안테나는, 상기 접지 영역을 사이에 두고 상기 복수의 안테나 모듈에 대해 반대 측에 설치되는 추가적인 안테나 모듈;을 더 포함하고, 상기 추가적인 안테나 모듈은, 역 F형 안테나이고 상기 복수의 안테나 모듈과는 다른 동작 주파수 대역에서 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 내장형 안테나는 차량 또는 방사가 어려운 구조물을 외관으로 가진 구조체 내에 설치되어 원활하게 무선 통신을 수행할 수 있으며, 높은 방사 이득을 가질 수 있다. 특히, V2X 통신뿐만 아니라 향후 서비스될 고주파수 대역의 5세대 이동 통신 서비스를 원활하게 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 내장형 안테나는, 차량 또는 방사가 어려운 구조물을 외관으로 가진 구조체 내에 설치되면서 저가의 금속 반사판을 접지로서도 활용하여 안테나가 방사하는 방사 이득을 높이면서 안테나의 소형화를 달성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 내장형 안테나는, V2X 대역과 같은 고주파수 대역과 LTE 대역을 동시에 지원하여 다중 대역 특성을 제공한다.
도 1은 종래의 차량의 내장형 안테나의 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 2는 일반적인 형태의 마이크로스트립 패치 안테나를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 마이크로스트립 패치 안테나의 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 안테나를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 내장형 안테나를 구비한 차량에 대한 무선 신호의 입사각을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 내장형 안테나를 구비한 차량의 신호 방사 패턴를 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 안테나를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 안테나는 마이크로스트립 패치 안테나(microstrip patch antenna)가 사용된다. 마이크로스크립 패치 안테나는 구조적으로 간단하고, 효율이 높으며, 등각(conformal)이기 때문에 널리 사용된다. 마이크로스트립 패치 안테나의 가장 일반적인 형태 중 하나는 사각형 패치다. 도 2는 일반적인 형태의 마이크로스트립 패치 안테나를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 형태의 마이크로스트립 패치 안테나는, 접지(210), 유전체(220), 급전선(230) 및 방사 패치(240)를 포함한다. 구체적으로, 접지(210)를 가진 유전율 r인 유전체(220) 위에 폭 W와 길이 L을 가진 전형적인 사각형 방사 패치(240)를 나타낸다. 이러한 일반적인 형태의 마이크로스트립 패치 안테나의 크기, 즉 폭 W와 길이 L은 다음 수학식 1과 같이 구해진다.
(수학식 1)
Figure 112016019272158-pat00001
여기서, εr은 유전체의 유전율이고, εeff는 유효 유전율이며, f는 동작 주파수, c는 빛의 속도를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 나타낸 도면으로, 도 3의 (a)는 평면도이고 도 3의 (b)는 측면도이다. 도 4는 도 3의 마이크로스트립 패치 안테나의 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나는, 접지(310), 급전선(320) 및 방사 패치(330)를 포함한다. 도 3에 도시된 마이크로스트립 패치 안테나는 유전체 대신에 공기를 사용하고, 접지(310)와 방사 패치(330) 간의 높이(h)를 5mm로 하며 공기에 대한 유전율은 1을 적용하면, V2X(5.8GHz) 대역을 위한 방사 패치(330)의 폭(W)은 19.3mm, 길이(L)는 25.8mm가 바람직하다. 그리고 방사 패치(330)의 급전 지점은 가까운 두 에지(edge)로부터 각각 4mm 이격된다. 이러한 마이크로스트립 패치 안테나는 도 4에 도시된 바와 같이 방사 패턴이 지향성을 나타낸다. 도 3 및 도 4를 참조한 실시예에서는, 마이크로스트립 패치 안테나가 V2X 대역을 지원하는 경우를 예로 들어 설명하나, 송수신하는 신호에는 AM, FM 라디오 신호, 3G 신호, LTE(Long Term Evolution) 신호 등 다양하게 있을 수 있고, 향후 적용될 5G 이동 통신 서비스의 주파수 등을 포함할 수 있다. 이러한 마이크로스트립 패치 안테나를 복수 개 사용하여 차량의 내장형 안테나를 제작함으로써 차량 방사 기준인 무지향성(Omni directional)의 방사 패턴을 구현할 수 있다. 구체적으로 도 5를 참조하여 실시예를 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 안테나를 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 내장형 안테나는, 메인 보드(510), 급전선(520), 전력 분배기(Power Divider)(530), λ/4 변환부(540) 및 복수의 안테나 모듈(550, 560)을 포함한다.
메인 보드(510)는 인쇄 회로 기판(PCB:Printed Circuit Board) 등으로서 도 5에 도시된 바와 같이 접지 영역(511)을 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 접지 영역(511)의 양 측면 부분(511a)은, 메인 보드(510)의 측면을 따라 길이 방향으로 연장되어 최종적으로 접지 영역(511)은 'ㄷ'자 형상을 나타낸다. 접지 영역(511)은 복수의 안테나 모듈(550, 560)의 방사 패치(553, 563)와 소정 거리 이격되어 접지 전위를 갖는다.
급전선(520)은 차량의 AVN(Audio Video Navigation) 시스템으로부터 예를 들어 V2X 신호를 수신하여 전력 분배기(530)로 전송한다. 급전선(520)은 케이블 형태일 수 있다. 바람직하게 급전선(520)은 메인 보드(510)의 급전 포인트로 연결되어 전력 분배기(530)에 접속된다.
전력 분배기(530)는 상기 급전선(520)으로부터 수신되는 신호를 λ/4 변환부(540)로 공급하는 급전선으로서 기능을 수행하면서 상기 신호를 복수의 안테나 모듈(550, 560)에 일정한 비율로 분배하는 기능을 수행한다. 전력 분배기(530)는 상기 메인 보드(510)에 스트립 라인(strip line) 형태로 구현된다.
도 5에 도시된 바와 같이 전력 분배기(530)와 복수의 안테나 모듈(550, 560) 사이에는 λ/4 변환부(540)가 위치한다. λ/4 변환부(540)는 제 1 안테나 모듈(550) 및 제 2 안테나 모듈(560)에 대한 임피던스 정합을 수행하여, 제 1 안테나 모듈(550) 및 제 2 안테나 모듈(560)에 동일한 급전을 제공하고 제 1 안테나 모듈(550) 및 제 2 안테나 모듈(560)에 동일한 위상을 가지는 신호를 송수신하도록 할 수 있다.
λ/4 변환부(540)는, 제 1 변환부(541) 및 제 2 변환부(542)가 포함될 수 있다. 제 1 변환부(541)는, 제 1 안테나 모듈(550)과 전력 분배기(530)의 스트립 라인 사이에 연결되는 도선일 수 있으며, 상기 도선의 길이는 제 1 안테나 모듈(550)의 중심 주파수에 해당하는 파장의 1/4(예를 들어, V2X 대역의 경우 1.25cm)이고, 그 도선의 너비는 제 1 안테나 모듈(550)의 특성 임피던스(characteristic impedance)와 전력 분배기(530)의 스트립 라인의 특성 임피던스에 따라 설정될 수 있다. 여기서,
Figure 112016019272158-pat00002
를 이용하여 제 1 변환부(541)의 특성 임피던스를 계산할 수 있으며, 상기 계산된 특성 임피던스에 따라 상기 도선의 너비를 결정할 수 있다. 여기서, Zt1는 제 1 변환부(541)의 특성 임피던스, Z11은 제 1 안테나 모듈(550)의 특성 임피던스, Z12는 전력 분배기(530)의 스트립 라인의 특성 임피던스에 해당한다.
마찬가지로, 제 2 변환부(542)는, 제 2 안테나 모듈(560)과 전력 분배기(530)의 스트립 라인과 연결되는 도선일 수 있으며, 상기 도선의 길이는 제 2 안테나 모듈(560)의 중심 주파수에 해당하는 파장의 1/4이고, 상기 도선의 너비는 제 2 안테나 모듈(560)의 특성 임피던스와 전력 분배기(530)의 스트립 라인의 특성 임피던스에 설정될 수 있다. 동일한 방법으로
Figure 112016019272158-pat00003
를 이용하여 제 2 변환부(542)의 특성 임피던스를 계산할 수 있으며, 상기 계산된 특성 임피던스에 따라 상기 도선의 너비를 결정할 수 있다. 여기서, Zt2는 제 2 변환부(542)의 특성 임피던스, Z21은 제 2 안테나 모듈(560)의 특성 임피던스, Z22는 전력 분배기(542)의 스트립 라인의 특성임피던스에 해당한다.
여기서, λ/4 변환부(540)는 도 5에 도시한 바와 같이, 각각의 제 1 변환부(541) 및 제 2 변환부(542)를 다단으로 구현하는 것도 가능하다. 즉, 제 1 변환부(541) 및 제 2 변환부(542)를 다단 변환기(multisection transformer)로 구현할 수 있으며, 이때 각 단들은 λ/4의 길이를 가질 수 있으며 각 단들의 너비는 각각의 안테나 모듈(550, 560)의 특성 임피던스와 전력 분배기(530)의 스트립 라인의 특성 임피던스에 따라 설정될 수 있다. 안테나의 임피던스가 100ohm이고 통신 시스템의 임피던스가 50ohm인 경우 3단 변환기(transfomer)를 이용할 수 있다.
복수의 안테나 모듈(550, 560) 각각은, 도 5에 도시된 바와 같이, 안테나 급전선(551, 561), 반사판(552, 562) 및 방사 패치(553, 563)를 포함한다.
안테나 급전선(551, 561)은 RF 케이블로서 내심선(inner conductor)과 외심선(outer conductor)를 포함하여, 내심선은 패치(553, 563)와 λ/4 변환부(540)를 연결하고, 외심선은 방사 패치(553, 563)와 반사판(552, 562) 그리고 접지 영역(511)을 연결한다. 이를 위해 반사판(552, 562)과 λ/4 변환부(540) 사이의 상기 외심선은 제거되어 내심선만이 노출되는 것이 바람직하다.
방사 패치(553, 563)는 사각형의 방사체로서 외부로 신호를 방사하거나 외부로부터 신호를 수신한다. 방사 패치(553, 563)는 일반적인 사각형 마이크로스트립 패치 안테나의 설계 방법과 동일한 방법으로 설계될 수 있다. 본 실시예에서는 방사 패치(553, 563)의 형상으로 사각형을 설명하지만 여기에 제한되는 것은 아니며 다양한 형상을 가질 수 있다.
반사판(552, 562)은 방사 패치(553, 563)에서 송수신되는 신호를 반사시켜 이를 통해 안테나 모듈(550, 560)의 방사 패턴의 지향성을 높일 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 반사판(552, 562)은 방사 패치(553, 563)의 하단에 일정한 거리만큼 이격되어 설치된다(예를 들어, V2X 대역의 경우 5cm). 반사판(552, 562)의 면적은 방사 패치(553, 563)의 면적보다 큰 것이 바람직하고, 사각형의 형상이며, 방사 패치(553, 563)와 평행한 것이 바람직하다. 안테나 모듈(550, 560)의 지향성의 방향은 방사 패치(553, 563)와 반사판(552, 562) 사이의 물리적인 배치와 형상 등에 의하여 결정될 수 있다. 반사판(552, 562)은 반사 기능 이외 접지 기능을 수행한다. 구체적으로, 반사판(552, 562)의 일 측면이 메인 보드(510)의 측면을 따라 연장되어 있는 접지 영역(511a)에 연결된다.
복수의 안테나 모듈(550, 560)은, 신호의 방사 방향이 서로 다르도록 배치된다. 즉, 제 1 안테나 모듈(550)의 방사 방향이 제 1 방향이면 제 2 안테나 모듈(560)의 방사 방향은 제 1 방향이 아닌 제 2 방향이 되도록 배치된다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 안테나 모듈(550, 560)의 제 1 안테나 모듈(550)의 방사 방향이 전방이라면 제 2 안테나 모듈(560)의 방사 방향은 그 반대인 후방이다.
또한, 복수의 안테나 모듈(550, 560)은 기준면에 대해 경사지도록 배치된다. 여기서 기준면은 지면이 될 수도 있고, 또는 본 발명에 있어서의 메인 보드(510)일 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 복수의 안테나 모듈(550, 560)은, 메인 보드(510)와 평행하거나 메인 보드(510)와 수직하지 않고, 메인 보드(510)에 대해 경사지도록 배치된다. 안테나 모듈(550, 560)의 패치(553, 563) 및 반사판(552, 562)은 기준면(예컨대, 메인 보드(510) 또는 지면)에 대해 일정한 각도만큼 기울어져 있다. 또한 도 5에 도시된 바와 같이 안테나 모듈(550)과 안테나 모듈(560)은 λ/4 변환부(540)의 길이 방향을 기준으로 좌우 대칭으로 배치되면서 서로 대향하지 않도록 배치된다. 그리고 제 1 안테나 모듈(550)의 평면과 제 2 안테나 모듈(560)의 평면이 이루는 각도는 차량 등의 구조물 내에 입사되는 전파의 각도에 따라 선택될 수 있다. 바람직하게, 제 1 안테나 모듈(550)의 평면과 제 2 안테나 모듈(560)의 평면이 이루는 각도 중 기준면에 마주하는 각도는, 예각인 것이 바람직하다.
도 5의 실시예에서는 두 안테나 모듈(550, 560)이 서로 대향하지 않고 메인 보드(510)의 길이 방향으로 서로 이격되어 있지만, 두 안테나 모듈(550, 560)을 λ/4 변환부(540)를 중심으로 서로 대향하도록 배치할 수도 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 일반적인 마이크로스트립 패치 안테나는 지향성을 갖는다. 따라서 마이크로스트립 패치 안테나를 차량의 내장 안테나로 사용할 경우 차체의 영향에 의한 신호 감쇄를 보상할 수 있으나, 일반적으로 차량의 내장 안테나는 무지향성(Omni directional)을 가져야 하는데 하나의 마이크로스트립 패치 안테나로는 이러한 무지향성 특성을 만족시키지 못한다. 그러나 앞서 설명한 본 발명의 실시예에 따라 지향성을 띄는 마이크로스트립 패치 안테나를 이용한 복수의 안테나 모듈(550, 560)을 메인 보드(510)(또는 지면)를 기준으로 경사지게 대칭으로 배치함으로써 방사 이득을 높이면서 무지향성을 갖도록 하여 차량 또는 방사가 어려운 구조물을 외관으로 가진 구조체에서 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 내장형 안테나를 구비한 차량에 대한 무선 신호의 입사각을 나타낸 개략도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 차량(c) 내에 입사되는 신호들은 0~20도의 각도범위에서 강하게 입사될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 내장형 안테나를 차량에 설치하는 경우, 차량(c)에 입사되는 신호의 각도 범위인 0~20도를 고려하여 복수의 안테나 모듈(550, 560)의 배치 각도를 설정할 수 있다. 여기서, 배치 각도는 각 안테나 모듈(550, 560)의 평면이 이루는 각도로서, 30~70도가 바람직하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 내장형 안테나를 구비한 차량의 신호 방사 패턴을 나타내는 개략도이다. 도 7의 실시예는 본 발명의 실시예에 따른 내장형 안테나의 복수의 안테나 모듈(550, 560) 각각이 차량의 전방과 후방을 각각 향하도록 배치된다. 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 금속 차체 등의 영향에 의하여 차량의 내장형 안테나가 방사하는 전송 신호는 차체 밖으로 전송되기 어려웠다. 그러나 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 내장형 안테나를 사용하는 경우에는, 두 안테나 모듈(550, 560)의 방사 패턴의 합(sum)으로 차량(c)의 주변에 대하여 무지향성 방사가 이루어지면서 상대적으로 많은 전송 신호가 차량(c)의 외부로 전송될 수 있으므로, V2X 신호 등 고주파수의 전송 신호도 차량의 내장용 안테나를 통하여 송수신하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예에 따른 내장형 안테나는 고가의 세라믹 패치를 이용하는 것이 아닌 저가의 금속 구조체만으로 높은 방사 이득 및 무지향성을 나타낼 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 안테나를 나타낸 도면이다. 도 8을 참조한 본 실시예에 따른 내장형 안테나는, 도 5에 도시된 내장형 안테나에서 접지 영역(511)을 기준으로 복수의 안테나 모듈(550, 560)의 반대 측에 추가적인 안테나 모듈(800)을 더 포함한다. 추가적인 안테나 모듈(800)은 LTE용 안테나 모듈로서 역 F형 안테나(Inverted F-type antenna)이다.
추가적인 안테나 모듈(800)은 두 개의 방사체(830a, 830b)를 포함한다. 그 두 개의 방사체(830a, 830b)는 무선 신호의 송수신을 위해 접지 패드(850a, 850b) 및 급전 패드(820a, 820b)에 연결되고 유전체(840)에 의해 지지된다. 유전체(840)는 육면체 구조로서 추가적인 안테나 모듈(800)의 두 개의 방사체(830a, 830b)는 유전체(840)의 저면으로부터 육면체(840)의 각 면을 따라 연장된다. 두 개의 방사체(830a, 830b)의 굴곡 횟수나 폭 그리고 길이 등은 동작 주파수 대역 및 설치 환경 등에 따라 조절될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 추가적인 안테나 모듈(800)에 신호를 공급하기 위한 두 개의 급전선(810a, 810b)을 더 포함한다. 추가적인 안테나 모듈(800)은 상기와 같이 두 개의 방사체(830a, 830b)를 포함하므로 그 두 개의 방사체(830a, 830b)에 연결되는 두 개의 급전선(810a, 810b)을 더 포함하는 것이다. 두 개의 급전선(810a, 810b)은 유전체(840)의 저면에 설치되는 급전 패드(820a, 820b)에 연결된다.
도 8을 참조하여 설명한 내장형 안테나는, V2X 대역의 복수의 안테나 모듈(550, 560)과 LTE 대역의 추가적인 안테나 모듈(800)을 포함함으로써 다중 대역 특성을 갖는다.
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.
510 : 메인 보드
511 : 접지 영역
550, 560 : 안테나 모듈
553, 563 : 방사 패치
552, 562 : 반사판
520 : 급전선
530 : 전력 분배기
540 : λ/4 변환부

Claims (11)

  1. 각각 서로 반대되는 방향으로 방사 패턴을 형성하는 서로 다른 2개의 안테나 모듈;
    상기 2개의 안테나 모듈에 대해 접지 전위를 갖는 접지 영역;
    상기 2개의 안테나 모듈로 신호를 공급하는 급전선;
    상기 급전선으로부터 공급되는 신호를 상기 2개의 안테나 모듈로 분배하는 전력 분배기; 및
    상기 전력 분배기와 상기 2개의 안테나 모듈 사이에 위치하여 임피던스 정합을 수행하는 λ/4 변환부;를 포함하고,
    상기 2개의 안테나 모듈은, 기준면에 대해 경사지고 상기 λ/4 변환부를 기준으로 서로 대칭으로 배치되며,
    상기 2개의 안테나 모듈 각각은,
    방사 패치;
    상기 방사 패치로부터 일정한 거리만큼 이격되어 상기 방사 패치의 하단에 상기 방사 패치와 평행하게 배치되고, 일 측면이 상기 접지 영역에 연결되어 접지 기능을 수행하는 반사판; 및
    상기 반사판을 관통하여 상기 λ/4 변환부와 상기 방사 패치를 연결하는 RF 케이블;을 포함하고,
    상기 RF 케이블 각각은,
    상기 방사 패치와 상기 λ/4 변환부를 연결하는 내심선; 및
    상기 방사 패치, 상기 반사판 및 상기 접지 영역을 연결하는 외심선;을 포함하며,
    상기 반사판과 상기 λ/4 변환부 사이의 상기 RF 케이블의 상기 외심선 부분은 제거되는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 2개의 안테나 모듈 각각의 평면이 이루는 각도 중 상기 기준면에 마주하는 각도는 예각인 것을 특징으로 하는 내장형 안테나.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 λ/4 변환부는 다단으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 내장형 안테나는, 차량 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 2개의 안테나 모듈 중 하나는 차량의 전방을 향하여 설치되고 나머지 하나는 차량의 후방을 향하여 설치되는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 접지 영역을 사이에 두고 상기 2개의 안테나 모듈에 대해 반대 측에 설치되는 추가적인 안테나 모듈;을 더 포함하고,
    상기 추가적인 안테나 모듈은, 역 F형 안테나이고 상기 2개의 안테나 모듈과는 다른 동작 주파수 대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102117272B1 (ko) * 2019-05-17 2020-06-01 주식회사 이엠따블유 안테나 모듈 및 이를 포함하는 차량
CN111181670B (zh) * 2019-10-11 2021-11-26 深圳大学 一种分布式天线系统能效优化方法、系统及存储介质
CN112086745A (zh) * 2020-09-30 2020-12-15 广州市埃特斯通讯设备有限公司 一种与v2x设备融合的etc天线

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100392129B1 (ko) * 2000-11-02 2003-07-22 주식회사 에이스테크놀로지 델타 루프 복사소자를 이용한 광대역 섹터 안테나
JP2007288398A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Matsushita Electric Works Ltd アンテナ装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100613603B1 (ko) * 2004-04-16 2006-08-18 주식회사 선우커뮤니케이션 다이폴 소자를 이용한 광대역 패치 안테나

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100392129B1 (ko) * 2000-11-02 2003-07-22 주식회사 에이스테크놀로지 델타 루프 복사소자를 이용한 광대역 섹터 안테나
JP2007288398A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Matsushita Electric Works Ltd アンテナ装置

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