KR20160054848A - 안테나 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는, 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 적어도 일면에 투명 전극으로 형성된 메시 그리드(mesh grid); 및 상기 메시 그리드로 연결되어 급전 신호를 제공하는 급전 포트를 포함할 수 있으며, 상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 직접 급전 신호를 제공(direct feed)받거나 간접 급전 신호를 제공(coupled feed)받아 방사체(radiation element)를 형성할 수 있다. 상기와 같은 안테나 장치는, 투명한 전도성 물질을 이용하여 메시 그리드(mesh grid)를 형성하여 방사체를 구성할 수 있어, 은폐가 용이하고, 차량용 윈도우 글라스나 건물 유리창 등에 부착하더라도 유리의 시인성을 충분히 확보하면서, 음영 영역의 해소에 기여할 수 있다. 상기와 같은 안테나 장치는 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

Description

안테나 장치 {ANTENNA DEVICE}
본 발명의 다양한 실시예는 안테나 장치에 관한 것이다.
무선 통신 기술은 상용화된 이동통신망 접속뿐만 아니라, 최근에는 와이파이(Wi-Fi) 기술로 대표되는 근거리 무선통신(wireless local area network; w-LAN), 블루투스(Bluthooth), 근접무선통신(near field communication; NFC) 등 다양한 방식으로 구현되고 있다. 이동통신 서비스는 음성 통화 중심의 1세대 이동통신 서비스로부터 시작되어, 점차 초고속, 대용량 서비스(예: 고화질 동영상 스트리밍 서비스)로 점차 진화하고 있으며, 향후에 상용화될 차세대 이동통신 서비스는 수십 GHz 이상의 초고주파수 대역을 통해 제공될 것으로 전망된다.
근거리 무선통신이나 블루투스 등의 통신 규격이 활성화하면서, 전자 기기, 예컨대, 이동통신 단말기는 서로 다른 다양한 주파수 대역에서 동작하는 안테나 장치를 탑재하게 되었다. 예컨대, 4세대 이동통신 서비스는 700MHz, 1.8GHz, 2.1GHz 등의 주파수 대역에서, 와이파이는 규약에 따라 다소 차이는 있으나, 2.4GHz, 5GHz의 주파수 대역에서, 블루투스는 2.45GHz의 주파수 대역에서 운용되고 있다.
상용화된 무선통신망에서 안정된 서비스 품질을 제공하기 위해서, 안테나 장치의 높은 이득(gain)과 광범위한 방사 영역(beam coverage)을 만족해야 한다. 차세대 이동통신 서비스는 수십 GHz 이상(예를 들면, 대략 30~300GHz 범위의 주파수 대역이며, 공진주파수 파장의 길이가 대략 1~10mm 범위)의 초고주파수 대역을 통해 제공될 것인 바, 이전에 상용화된 이동통신 서비스에서 사용된 안테나 장치보다 더 높은 성능이 요구될 수 있다.
일반적으로, 동작 주파수 대역이 높아질수록 전파의 직진성이 강해지고, 전송 거리에 따른 손실이 증가할 수 있다. 또한, 전파의 직진성이 강한 만큼, 장애물(건물이나 지형지물)에 의한 신호 전력의 감쇄나 반사 손실이 커질 수 있다. 따라서 동작 주파수가 높은 통신 방식은 건물 밀집 지역이나, 자동차, 건물 등의 실내에서 국부적인 음영 영역이 곳곳에 나타날 수 있으며, 같은 건물의 실내에서도 분할된 공간에 따라 전파 환경이 크게 달라질 수 있다. 따라서 동작 주파수 대역이 높은 통신 방식에서는 음영 영역으로 전파를 전달하기 위한 방안이 요구될 수 있다.
이에, 본 발명의 다양한 실시예들은, 건물 밀집 지역이나, 자동차, 건물 등의 실내 전파 환경을 개선할 수 있는 안테나 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들은, 유리에 부착되면서도 충분한 시인성을 제공할 수 있는 안테나 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들은, 유리에 부착되어 성에, 습기 제거를 위한 열선 기능을 수행할 수 있는 안테나 장치를 제공하고자 한다.
따라서 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는,
베이스 기판; 상기 베이스 기판의 적어도 일면에 투명 전극으로 형성된 메시 그리드(mesh grid); 및 상기 메시 그리드로 연결되어 급전 신호를 제공하는 급전 포트를 포함할 수 있으며,
상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 직접 급전 신호를 제공(direct feed)받거나 간접 급전 신호를 제공(coupled feed)받아 방사체(radiation element)를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는,
차량용 윈도우 글라스의 적어도 일면에 투명한 전도성 물질로 형성된 메시 그리드; 상기 메시 그리드로 연결되어 급전 신호를 제공하는 급전 포트; 및 상기 메시 그리드로 직류 전원을 인가하는 직류 전원 포트를 포함하고,
상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 급전 신호를 제공받아 방사체(radiation element)를 형성하고, 상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 직류 전원을 인가받아 발열체(heating element)를 형성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는, 투명한 전도성 물질을 이용하여 메시 그리드(mesh grid)를 형성하여 방사체를 구성할 수 있어, 은폐가 용이하고, 차량용 윈도우 글라스나 건물 유리창 등에 부착하더라도 유리의 시인성을 충분히 확보할 수 있다. 따라서 건물 밀집 지역이나, 자동차, 건물 등에 설치하여 음영 영역을 해소하고 전파 환경을 개선할 수 있다. 또한, 메시 그리드의 일부분을 발열체로 활용함으로써, 실내외 온도차로 인해 또는 주변 환경으로 인해 차량 등의 유리에 형성되는 습기나 성에 등을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치를 구성하기 위한 메시 그리드를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치를 구성하기 위한 메시 그리드를 발열체로 구성하는 예를 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치에서 발열체로 구성되는 메시 그리드의 배열을 각각 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 안테나 장치의 등가 회로도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 안테나 장치의 방사체를 구성하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 9 내지 도 11에 각각 도시된 방사체의 반사 계수(Reflection coefficient)를 측정하여 나타내는 도면이다.
도 13은 도 9 내지 도 11에 각각 도시된 방사체의 전체 방사 효율(Total Radiation Efficiency)를 측정하여 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치의 활용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치를 응용하여 차량에 탑재한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 19와 도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치의 응용예를 각각 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 일부 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
'제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, '전면', '후면', '상면', '하면' 등과 같은 도면에 보이는 것을 기준으로 기술된 상대적인 용어들은 '제1', '제2' 등과 같은 서수들로 대체될 수 있다. '제1', '제2' 등의 서수들에 있어서 그 순서는 언급된 순서나 임의로 정해진 것으로서, 필요에 따라 임의로 변경될 수 있다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치를 구성하기 위한 메시 그리드(102)를 나타내는 도면이다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는 베이스 기판(101)에 형성된 메시 그리드(102)를 포함할 수 있으며, 상기 메시 그리드(102)의 적어도 일부분이 방사체로 활용될 수 있다. 유전체 재질의 상기 베이스 기판(101)은 상기 메시 그리드(102) 형성을 위한 면(surface)을 제공하며, 유리, 예를 들면, 건물 유리창이나 차량용 윈도우 글라스를 구성할 수 있다. 본 발명의 구체적인 실시예를 설명함에 있어, 상기 베이스 기판(101)이 유리로 제작된 구성을 예시하지만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는 메시 그리드를 형성하기 위한 면을 제공하기 위해 FR-4 등의 유전체로 베이스 기판을 제작할 수 있다.
상기 메시 그리드(102)는 투명 전극으로, 예컨대, 투명한 전도성 물질을 상기 베이스 기판(101)의 적어도 일면에 증착하여 형성된 도선으로 이루어질 수 있다. 투명한 전도성 물질로는, 은나노 와이어(Ag Nano Wire; AgNW), 은나노 입자(Ag nano particle), 메탈 메시(Metal Mesh), 인듐-주석 산화물(Indium-Tin Oxide; ITO), 그래핀(Graphene), 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube; CNT) 등을 예로 들수 있다. 상기 메시 그리드(102)는 투명 전극을 이루는 도선들이 대략 300마이크로미터(㎛) 간격으로 교차 배열되어 형성될 수 있다. 향후 증착 기술 등의 발전에 따라 상기 메시 그리드(102)를 이루는 도선들은 더 조밀하게 배열될 수 있다. 상기와 같은 간격으로 도선들을 배열하여 상기 메시 그리드(102)를 형성함에 따라, 상기 메시 그리드(102)로 전력, 예를 들면, 급전 신호나 직류 전원이 인가됐을 때, 상기 메시 그리드(102)는 평면 도체와 동등한 또는 동일한 도체로 작용할 수 있다. 예컨대, 상기 메시 그리드(102)를 이루는 도선들로 전류가 흐를 수 있으며, 도선들의 간격이 조밀하기 때문에 인가된 전기적인 신호에 대하여 상기 메시 그리드(102)가 평면 도체로 작용할 수 있다. 따라서 상기 메시 그리드(102)는 적어도 부분적으로 안테나 장치의 방사체(radiation element) 또는 발열체(heating element)를 형성할 수 있다. 예컨대, 급전 신호가 인가되면 상기 메시 그리드(102)의 일부분은 방사체로, 직류 전원이 인가되면 발열체로 작동할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 메시 그리드(102) 상에서 방사체를 이루는 일부분과 발열체를 이루는 일부분이 서로 중첩할 수 있다.
상기 메시 그리드(102)의 적어도 일부분이 발열체를 이루는 경우, 상기 베이스 기판(101)에 형성되는 성에나 습기를 제거할 수 있다. 예컨대, 상기 베이스 기판(101)이 차량용 윈도우 글라스로 구성된다면, 상기 메시 그리드(102)를 이용하여 윈도우 글라스에 형성된 일반적인 열선을 대체할 수 있다. 차량용 윈도우 글라스나 건물의 유리창은 실내외 온도차에 따라 내측면(또는 외측면)에 성에나 습기가 형성될 수 있다. 차량의 경우, 운행 중에 윈도우 글라스에 성에나 습기가 형성될 경우 광 투과율(시인성)이 저하되어 탑승자의 안전을 위협할 수 있다. 따라서 가열된 공기를 윈도우 글라스 방향으로 공급하거나 열선을 배치하여 성에나 습기를 제거할 수 있다. 일반적인 차량용 윈도우 글라스에 배치된 열선은 시인성 확보를 위해 6cm 정도의 간격으로 배열되며, 과열 방지를 위해 가열 온도는 섭씨 40도 정도 이내로 제한될 수 있다. 따라서 일정한 간격을 두고 열선과 인접하는 열선 사이에서 성에나 습기가 완전히 제거되기 위해서는 일정 시간이 소요될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 차량용 윈도우 글라스를 상기 베이스 기판(101)으로 활용하고, 상기 메시 그리드(102)에 직류 전원을 인가하여 발열체로 작동시킴으로써, 차량용 윈도우 글라스 등에 형성된 성에나 습기를 용이하게 제거할 수 있다. 차량용 윈도우 글라스에 열선 등을 형성함에 있어, 시인성 확보를 위해 84% 이상의 광 투과율이 요구될 수 있다. 따라서 현존하는 차량용 윈도우 글라스의 열선은 6cm 정도의 간격으로 배열될 수 있다. 이러한 열선을 상기 메시 그리드(102)로 대체하는 경우, 발열체는 상기 베이스 기판(101), 예를 들면, 차량용 윈도우 글라스의 적어도 일면의 전체에서 성에나 습기를 신속하게 제거할 수 있다. 이는 상기 메시 그리드(102)를 형성한 도선들의 간격이 수백 마이크로미터로 조밀하게 형성됨으써 가능하다. 더욱이, 300마이크로미터 정도의 간격으로 배열된 도선들을 이용하여 상기 메시 그리드(102)를 차량용 윈도우 글라스에 형성한 경우, 최소 88%의 광 투과율을 확보할 수 있어 차량용 윈도우 글라스에 용이하게 적용할 수 있다. 상기 메시 그리드(102)를 발열체로 활용하기 위해서는 직류 전원을 인가하기 위한 포트들이 배열될 수 있는데, 이는 상기 베이스 기판(101), 예컨대, 차량용 윈도우 글라스의 양측 가장자리(111)에 배치될 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 6을 참조하여, 상기 메시 그리드(102)를 이용하여 발열체를 구성한 예들을 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치를 구성하기 위한 메시 그리드를 발열체(121)로 구성하는 예를 나타내는 도면이다.
상기 메시 그리드(102)가 발열체를 형성하기 위해서는, 직류 전원이 인가되어야 하며, 직류 전원에 의한 전류의 흐름이 상기 베이스 기판(101) 전체에 고르게 분포될 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 메시 그리드(102)가 발열체로 구성된 경우, 메시 바(mesh bar)(121)의 양단에 각각 직류 전원 포트(113)가 제공될 수 있다. 상기 메시 바(121)는, 상기 베이스 기판(101)의 적어도 일면 상에서 0.24mm 정도의 폭(w)과 상기 베이스 기판(101)의 길이에 상응하는 길이의 영역에 투명한 전도성 물질을 증착하여 형성할 수 있다. 예컨대, 육안으로 식별할 수 없을 정도로 가는 도선들을 상기 베이스 기판(101) 상의 일정 영역에 수백 마이크로미터 간격으로 형성함으로써 상기 메시 바(121)가 형성될 수 있다. 다수의 상기 메시 바(121)를 상기 베이스 기판(101)의 적어도 일면에 고르게 배열함으로써 상기 메시 그리드(102)를 형성할 수 있으며, 또한, 상기 직류 전원 포트(113)에 직류 전원을 인가함으로써, 상기 베이스 기판(101)에 형성된 메시 그리드, 예컨대, 각각의 상기 메시 바(121)들을 발열체로 활용할 수 있다.
상기 메시 바(121)의 다양한 형상과 배열이 도 3 내지 도 6을 통해 예시되어 있다. 상기 메시 바(121)의 형상과 배열을 설명함에 있어, 도면의 간결함을 위해 메시 그리드를 직접 도시하지는 않았지만, 베이스 기판의 일면 상에 상기 메시 바(121)를 다수 배열함으로써 베이스 기판의 적어도 일면 전체에 메시 그리드가 형성될 수 있음은 앞서 언급한 바 있다. 또한, 도면의 간결함을 위해 상기 메시 바(121) 또한 단순화하여 도시하고 있음에 유의한다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치에서 발열체로 구성되는 메시 그리드(102)의 배열을 각각 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 메시 바(121)는 베이스 기판(101) 상에서 수평 방향으로 배치될(disposed) 수 있으며, 상기 직류 전원 포트(113)는 상기 베이스 기판(101)의 양측 가장자리에 각각 배치될 수 있다. 다수의 상기 메시 바(121)들은 상기 베이스 기판(101)의 수직 방향을 따라 서로 인접하게 배열될(arranged) 수 있다. 다수의 상기 메시 바(121)들을 배열함에 있어, 인접하는 두 메시 바(121)들은 12 마이크로미터 정도의 간격을 두고 배치될 수 있다. 본 발명의 구체적인 실시예에서, 상기 메시 그리드(102)를 이루는 도선들의 간격이나 상기 메시 바(121)들 사이의 간격을 특정하여 언급하고 있지만, 상기 메시 그리드(102) 또는 상기 메시 바(121)들을 제작할 당시의 기술 수준에 따라 이러한 간격은 적절하게 변경될 수 있다. 이로써, 상기 베이스 기판(101)(예: 차량용 윈도우 글라스)의 전체 면적에 상기 메시 바(121)들을 고르게 배열하여 상기 메시 그리드(102)를 형성할 수 있다. 또한, 상기 메시 바(121)들은 서로에 대하여 일정한 간격을 두고 배치되므로, 각각이 직류 전원을 인가받아 독립된 전류의 흐름 경로를 형성할 수 있다. 따라서 각각의 상기 메시 바(121)들은 고유한 전기적인 저항 값을 가지므로, 발열체로 작동할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 메시 바(121)는 상기 베이스 기판(101) 상에서 수직 방향으로 배치될 수 있으며, 상기 직류 전원 포트(113)는 상기 베이스 기판(101)의 상단과 하단 가장자리에 각각 배치될 수 있다. 다수의 상기 메시 바(121)들은 상기 베이스 기판(101)의 수평 방향을 따라 서로 인접하게 배열될(arranged) 수 있다. 도 5와 도 6을 참조하면, 상기 메시 바(121)는 선행 실시예와 달리 'L'자, 'U'자 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 메시 바(121)는 상기 베이스 기판(101)의 형상이나 배치 구조, 발열 조건 등에 따라 다른 형상으로 제작될 수 있다. 예컨대, 후술할 안테나 장치의 구성에서 상기 메시 그리드(102)의 일부분이 방사체로 형성되면, 그에 부합하도록 상기 메시 바(121)의 형상과 배치가 달라질 수 있다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 기판(101)은 적어도 4개의 변을 가진 다각형 형상일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 베이스 기판(101)의 변들은 반드시 직선일 필요는 없으며, 상기 베이스 기판(101)이 배치되는 위치나 안테나 장치의 설치 환경에 따라, 곡선 형태로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 베이스 기판(101)이 차량용 윈도우 글라스를 구성하는 경우, 상기 베이스 기판(101)의 각 변은 그에 상응하는 차량의 프레임 형상에 부합하게 형성될 수 있다. 상기 메시 바(121)들을 상기 베이스 기판(101)에 각각 배치함에 있어, 상기 직류 전원 포트(113)들은 상기 베이스 기판(101)의 적어도 한 변에 각각 배치될 수 있다. 예컨대, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 직류 전원 포트(113)들은 서로 대향하는 두 변에 배치될 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 직류 전원 포트(113)들은 서로 인접하는 두 변에 배치될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 변에 직류 전원 포트(113)들이 모두 배치될 수 있다.
상기 메시 그리드(102), 예컨대, 상기 메시 바(121)가 차량용 윈도우 글라스에 배치되어 발열체로 작동하는 경우, 선저항이 대략 0.5오옴(Ω) 이상, 10오옴 이하로 제한될 수 있다. 차량에 배치된 전기 장치들은, 국가에 따라 다르지만, 대략 12V 또는 32V의 전압, 10~30A의 전류를 인가받으며, 윈도우 글라스용 발열체는 대략 120~360W의 소모 전력으로 설계될 수 있다. 따라서 이러한 조건에 만족하도록 상기 메시 바(121)의 선저항이 일정 범위로 제한될 수 있다.
상기와 같은 메시 그리드를 이용하여 방사체와 발열체를 구성한 예가 도 7 등을 통해 개시되고 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치(100)를 나타내는 도면이다. 도 8은 도 7에 도시된 안테나 장치(100)의 등가 회로도이다.
도 7을 도시함에 있어, 도면의 간결함을 위해 메시 그리드(102) 또는 메시 바(121)를 생략하고 일부 참조번호만을 기재였으나, 베이스 기판(101)의 적어도 일면에 상술한 메시 바(121)들을 배열하여 메기 그리드(101)를 형성할 수 있음에 유의한다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 안테나 장치(100)는, 상기 베이스 기판(101)의 적어도 일면에 형성된 메시 그리드(121)의 일부분이 방사체(103a, 103b, 103c, 103d)로 활용될 수 있다. 선행 실시예에서 살펴본 바와 같이, 상기 메시 그리드(102)는 다수의 메시 바들의 배열에 의해 형성될 수 있으며, 그 중 적어도 일부는 발열체로 작동할 수 있다. 발열체로 작동하는 메시 바들의 직류 전원 포트(DC Port)(예: 상술한 직류 전원 포트(113))들은 상기 베이스 기판(101)의 서로 다른 변에 각각 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 발열체로 작동하는 메시 바들 중 일부가 상기 방사체(103a, 103b, 103c, 103d)와 중첩할 수 있다. 예컨대, 상기 메시 그리드(102) 상에서 상기 방사체(103a, 103b, 103c, 103d)의 일부 또는 전체가 발열체로 작동하는 메시 바들 중 일부에 의해 구성될 수 있다. 상기 방사체(103a, 103b, 103c, 103d)들은 각각 급전 신호를 제공받아 상기 안테나 장치(100)를 통한 무선 신호의 송수신을 가능하게 한다. 상기 안테나 장치(100)는 상기 방사체(103a, 103b, 103c, 103d)들로 각각 급전 신호를 제공하는 급전 포트(RF Port)들을 포함할 수 있다.
상기 방사체(103a, 103b, 103c, 103d)들 각각의 적어도 일부분이 발열체로도 활용되는 경우, 상기 안테나 장치(100)는 직류 전원 차단부(direct current block; DC Block)와 고주파 차단부(radio frequency chock; RF Chock)를 포함할 수 있다. 도 8을 참조하면, 상기 직류 전원 차단부(DC Block)는, 상기 급전 포트(RF Port)와 상기 메시 그리드(102), 예컨대, 상기 방사체(103a, 103b, 103c, 103d)를 이루는 메시 바 사이에 제공되어, 상기 방사체(103a, 103b, 103c, 103d)를 흐르는 직류 전류(DC)가 상기 급전 포트(RF Port)로 인가되는 것을 차단할 수 있다. 상기 고주파 차단부(RF Chock)는, 상기 직류 전원 포트(DC Port)와 상기 메시 그리드(102), 예컨대, 상기 방사체(103a, 103b, 103c, 103d)의 적어도 일부분을 이루면서 발열체로 작동하는 메시 바 사이에 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 고주파 차단부(RF Chock)는 상기 방사체(103a, 103b, 103c, 103d)로 제공된 급전 신호(RF)가 상기 직류 전원 포트(DC Port)로 입력되는 것을 차단할 수 있다.
도시되지는 않지만, 상기 메시 그리드(102)가 형성하는 영역에서 방사체로 구성되지 않은 다른 영역에 배치된 메시 바들은 각각 직류 전원을 인가받아 발열체로 작동할 수 있다. 예컨대, 상기 베이스 기판(101)이 차량용 윈도우 글라스라면 상기 메시 그리드(102)를 이루는 메시 바들에 직류 전원을 인가하여 상기 베이스 기판(101)의 전체 면적에서 성에나 습기를 고르고 신속하게 제거할 수 있다. 상기 베이스 기판(101)에 발열체를 구성할 필요가 없다면, 상기 메시 그리드(102), 예컨대, 메시 바에 직류 전원 포트(DC Port)를 배치하지 않을 수 있다. 예컨대, 상기 안테나 장치(100)는 상기 방사체(103a, 103b, 103c, 103d)들로 급전 신호를 제공하는 급전 포트(RF Port)를 구비하고, 상술한 직류 전원 포트(DC Port), 직류 전원 차단부(DC Block), 고주파 차단부(RF Chock) 등은 배치되지 않을 수 있다.
다수가 배열되어 상기 메시 그리드(102)를 형성하는 메시 바는, 선행 실시예에서, 일직선 형태, 'L', 'U'자 형태 등을 예시했지만, 또 다른 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 형성하고자 하는 방사체의 공진 특성을 고려하여, 원호 형상의 메시 바들을 동심원 상에 배열하여 참조번호 '103a'로 지시된 형상의 방사체를 구성할 수 있다. 또한, 도 7에서는 상기 방사체(103a, 103b, 103c, 103d)들의 형상을 원호나 다각형 형상으로 예시하고 있지만, 상기 방사체(103a, 103b, 103c, 103d)들은 미인더라인(meanderline), 루프(loop) 형태 등을 가질 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치에서 메시 그리드(102)의 일부분이 방사체와 발열체로 모두 작동할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 메시 그리드(102)의 일부분이 방사체로 구성될 수 있으며, 발열체는 방사체와는 다른 부분에 형성될 수 있다. 예컨대, 방사체는 발열체와 독립된 부분에서 메시 그리드(102)의 일부분으로 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치는, 발열체와 독립된 부분에서 메시 그리드의 일부분으로 형성된 서로에 대하여 독립적으로 형성된 다수의 방사체를 포함할 수 있다. 이와 같이, 방사체와 발열체 간, 또는, 방사체와 방사체 간에 독립적으로 형성된 경우, 격리도(isolation)를 확보하여 안테나 장치의 안정된 방사 성능을 확보할 수 있다.
이하에서는 도 9 내지 도 15를 참조하여, 방사체와 발열체 간, 또는, 방사체들 간 서로에 대하여 독립적으로 형성된 구성들을 살펴보기로 한다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 안테나 장치의 방사체(103)를 구성하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 방사체(103)는 베이스 기판(101)에 형성된 메시 그리드로 이루어질 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이, 메시 그리드는 투명 전극, 예컨대, 투명한 전도성 물질을 증착하여 형성된 도선들을 격자 형태로 배열하여 형성될 수 있다. 메시 그리드를 형성하는 도선들은 수백 마이크로미터 간격으로 배열될 수 있으며, 메시 그리드로 이루어진 상기 방사체(103)는 인가된 급전 신호에 대하여 평면 도체와 동일한 형태의 방사체로 작용할 수 있다.
급전 포트(RF Port)의 위치에 따라 상기 방사체(103) 상에서의 전류 흐름, 예컨대, 급전 신호의 흐름(C)이 다양하게 구현될 수 있다. 예컨대, 상기 방사체(103)의 하단에서 중앙에 급전 포트(RF Port)가 연결된다면, 상기 방사체(103)의 중앙에서 상하 방향으로 가장 강한 신호 전류의 흐름(C)이 형성될 수 있다. 상기 방사체(103)의 공진 주파수는 신호 전류의 흐름(C) 방향에서, 상기 방사체(103)의 전기적인 길이에 의해 결정될 수 있다.
상기 방사체(103)의 공진 주파수 조절을 위해 메시 그리드 상에 분절부를 형성한 예들이 도 10과 도 11에 도시되어 있다. 여기서, '분절부'라 함은 메시 그리드를 이루는 도선들이 단절된 구간을 의미할 수 있다. 메시 그리드에 분절부를 형성함에 있어서, 분절부들은 상기 방사체(103)를 이루는 메시 그리드 상에서 가장 강한 신호 전류의 흐름(C) 경로 상에 위치할 수 있다.
도 10을 참조하면, 메시 그리드 상에서 신호 전류의 흐름(C) 방향에 대하여 수직 방향(V)을 따라 연장된 분절부를 형성하여 상기 방사체(103)의 공진 주파수를 조절할 수 있다. 도 11을 참조하면, 메시 그리드 상에서 신호 전류의 흐름(C) 방향에 대하여 수평 방향(H)을 따라 연장된 분절부를 형성하여 상기 방사체(103)의 공진 주파수를 조절할 수 있다. 도 9에 도시된 방사체의 구조와 비교할 때, 도 10과 도 11에 도시된 구조는 분절부들을 형성함으로써 방사체의 물리적인 길이가 절반으로 감소될 수 있다. 아울러, 도 10과 도 11에 각각 도시된 구조를 비교하여 분절부들이 형성된 방향을 달리함으로써, 공진 주파수의 조절 및 격리도 확보의 용이성을 살펴볼 수 있다. 일정 영역에 메시 그리드를 형성하여 방사체를 구성하되, 분절부의 형성에 따른 방사 특성의 변화가 도 12와 도 13에 도시되어 있다.
도 12는 도 9 내지 도 11에 각각 도시된 방사체의 반사 계수(Reflection coefficient)를 측정하여 나타내는 도면이다. 도 13은 도 9 내지 도 11에 각각 도시된 방사체의 전체 방사 효율(Total Radiation Efficiency)를 측정하여 나타내는 도면이다.
도 12와 도 13을 참조하면, '1'로 지시된 그래프는 도 9에 도시된 방사체의 방사 특성을, '2'로 지시된 그래프는 도 10에 도시된 방사체의 방사 특성을, '3'으로 지시된 그래프는 도 11에 도시된 방사체의 방사 특성을 각각 나타내고 있다.
도 12와 도 13에 도시된 바와 같이, 도 9에 도시된 구조와 비교해 보면, 신호 전류의 흐름(C) 경로 상에서 신호 전류의 흐름(C) 방향의 수직 방향(V)으로 분절부를 형성했을 때(예: 도 10에 도시된 구조)의 공진 주파수 변화(D12)는 1.2GHz 정도로 나타남을 알 수 있다. 또한, 신호 전류의 흐름(C) 경로 상에서 신호 전류의 흐름(C) 방향의 수평 방향(H)으로 분절부를 형성했을 때(예: 도 11에 도시된 구조)의 공진 주파수 변화(D13)는 0.9GHz 정도로 나타남을 알 수 있다. 예컨대, 신호 전류의 흐름(C) 방향의 수평 방향(H)으로 분절부를 형성한 구조(예: 도 11에 도시된 구조)는, 수직 방향(V)으로 분절부를 형성한 구조(예: 도 10에 도시된 구조)와 비교할 때, 공진 주파수가 상대적으로 적게 변화되며, 격리도 또한 상대적으로 낮아질 수 있다. 이는, 신호 전류의 흐름(C) 방향의 수직 방향(V)으로 분절부를 형성한 구조보다, 신호 전류의 흐름(C) 방향의 수평 방향(H)으로 분절부를 형성한 구조에서, 급전 신호의 신호 전력이 분절부들과 번갈아 배열된 메시 그리드로 더 쉽게 유기되어 나타나는 현상으로 판명되었다.
이러한 측정 결과로 볼 때, 방사체를 흐르는 가장 강한 신호 전류의 흐름 경로 상에서 신호 전류의 흐름 방향의 수직 방향으로 분절부를 형성함으로써, 방사체와, 방사체 주위의 메시 그리드들(예: 발열체로만 작동하는 메시 그리드) 사이에 양호한 격리도를 확보할 수 있다. 또한, 상기와 같은 분절부의 형성 구조를 통해 방사체에 요구되는 공진 주파수를 용이하게 확보할 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 메시 그리드를 이용한 방사체의 형상이나 전류의 흐름 방향을 단순화하여 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 제작하고자 하는 안테나 장치의 공진 주파수, 지향성, 방사 파워 등을 고려하여 방사체의 형상이 다르게 설계될 수 있다. 방사체의 형상이 다르게 설계되면 방사체를 흐르는 신호 전류의 흐름 방향 또한 달라질 수 있으므로, 분절부들이 형성된 방향이나 배열 또한 달라질 수 있다.
또한, 예를 들면, 서로 인접하는 두 방사체 사이에 격리도를 확보할 필요가 있다면, 두 방사체의 위치 관계에 따라 분절부들이 형성되는 구조가 달라질 수 있다. 예컨대, 두 방사체 사이에 신호 전력이 유기되는 방향은 각 방사체에서 형성되는 신호 전류의 흐름 방향과 상이할 수 있다. 이러한 점들을 고려하여 메시 그리드 상에 분절부들을 형성할 수 있다. 예컨대, 각 방사체에서 형성되는 신호 전류의 흐름 방향과 무관하게, 두 방사체 사이에 신호 전력이 유기되는 방향에 대하여 수직 방향으로 연장된 분절부들을 형성하여 인접하는 두 방사체 사이에 격리도를 확보할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 분절부들이 방사체의 가장자리를 따라 나란하게(예컨대, 평행하게) 연장된다면, 다른 방사체 또는 발열체에 대한 격리도를 확보할 수 있다.
상기와 같이, 메시 그리드 상에서 다른 부분(예, 상기 메시 바 또는 발열체)과 독립된 방사체를 구현한 예가 도 14를 통해 예시되고 있다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 안테나 장치(200)를 나타내는 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 안테나 장치(200)는, 베이스 기판(101) 상에 형성된 메시 그리드(102)를 포함하며, 상기 메시 그리드(102) 상에는 다수의 분절부(123, 125)들이 형성될 수 있다. 상기 분절부(123, 125)들에 의해 상기 안테나 장치(200)의 방사체(103) 형상이 설정될 수 있다. 상기 방사체(103)는 상기 베이스 기판(101) 상에 형성된 메시 그리드(102)의 일부분으로 또는, 별도의 필름에 형성된 메시 그리드에 의해 형성될 수 있다.
상기 분절부(123, 125)들 중, 제1의 분절부(123)들은 급전 포트(RF Port)를 통해 상기 방사체(103)에 급전 신호가 인가됐을 때 형성되는 급전 신호의 흐름 방향에 대하여 수직 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1 분절부(123)들은 상기 메시 그리드(102)를 형성하는 투명 전극들의 연결을 단절시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 분절부(123, 125)들 중, 제2의 분절부(125)들은 상기 방사체(103)에 형성된 급전 신호의 흐름 방향에 대하여 수평 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제2 분절부(125)들은 상기 메시 그리드를 형성하는 투명 전극 또는 도선들의 연결을 단절시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 제2 분절부(125)들은 상기 제1 분절부(123)의 양 단(both end)중 어느 하나에 각각 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 분절부(123)는 상기 방사체(103)에 형성된 신호 전류의 흐름 경로 상에, 상기 제2 분절부(125)들은 신호 전류의 흐름 경로의 양측에 각각 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 제1, 제2 분절부(123, 125)들로 둘러싸인 영역 내에 상기 방사체(103)가 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 분절부(123)들 사이 또는 상기 제2 분절부(125)들 사이에 잔류하는 메시 그리드는 발열체, 예컨대, 상술한 메시 바(121)로 활용될 수 있다. 상기 제1, 제2 분절부(123, 125)의 배치에 따라, 상기 방사체(103)의 둘레에는 'U'자 형태의 경로를 따라 연장된 메시 바(121)가 형성될 수 있다. 상기 메시 바(121)의 양단에 각각 직류 전원 포트(DC Port)를 제공하여 직류 전원을 각각 인가함으로써, 상기 메시 바(121)는 발열체로 작동할 수 있다. 이러한 발열체의 구성은 상술한 실시예들을 통해 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 상기 방사체(103)는 상기 제1, 제2 분절부(123, 125)들의 구조에 의해 상기 메시 바(121)들에 대하여 충분한 격리도를 확보할 수 있다.
상기와 같은 안테나 장치의 확장된 구성 및 활용예가 도 15와 도 16을 통해 예시되고 있다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(300)를 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면, 상기 안테나 장치(300)는, 베이스 기판(101), 예컨대, 차량용 윈도우 글라스의 가장자리를 따라 배열된 다수의 방사체(103)들을 포함할 수 있다. 상기 방사체(103)들은 서로 동일한 주파수 대역 또는 서로 다른 주파수 대역에서 각각 작동하도록 설정될 수 있으며, 일부는 수신 기능을, 다른 일부는 송신 기능을 각각 제공할 수 있다. 또한, 상기 방사체(103)들은 상기 베이스 기판(101)의 일면에서 입사되는 무선 신호를 상기 베이스 기판(101)의 타면으로 방사하는 중계기 기능을 제공할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 방사체(103)들이 상기 베이스 기판(101)의 가장자리를 따라 배열된 구성을 예시하고 있으나, 상기 방사체(103)들의 수와 배열은 다양하게 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치(300)의 방사체는 도 14를 참조하여 살펴본 구조의 방사체들로 구현될 수 있다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치의 활용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치(300)는 실외의 무선 신호를 입사받아 실내로 방사할 수 있다. 여기서, '실외'라 함은 전파 환경이 양호한 영역, 예컨대, 차량이나 건물의 외부를, '실내'라 함은 전파 환경이 열악한 영역, 예컨대, 차량이나 건물의 내부를 각각 의미할 수 있으며, 상기 안테나 장치(300)의 베이스 기판은 차량의 윈도우 글라스 또는 건물의 유리창으로 구현될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 상술한 방사체들은 그 자체로서 중계기 기능을 제공할 수 있는 바, 실외의 기지국(BS)으로부터 송출된 신호를 입사받아 실내로 방사할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 도 15를 통해 살펴본 바와 같이, 상기 안테나 장치(300)는 다수의 방사체들을 구비할 수 있는 바, 일부의 방사체들은 수신 기능을 제공하는 배열(Rx Array)을, 다른 일부의 방사체들은 송신 기능을 제공하는 배열(Tx Array)을 구성할 수 있다. 예컨대, 상기 안테나 장치(300)를 구성하는 다수의 방사체들 중 일부가 실외의 무선 신호를 입사받고, 다른 일부가 입사된 무선 신호를 실내로 방사할 수 있다.
건물 밀집 지역이나, 건물의 내부와 같이 무선 신호의 진행 경로 상에 장애물이 존재하는 환경에서는, 직진성이 강한 전파가 도달하지 못하는 음영 영역이 형성될 수 있다. 또한, 차량의 내부에서는 좁은 영역이지만 전파에 대한 차폐 성향을 가지는 차체로 인해 국부적인 음영 영역이 형성될 수 있다. 이러한 음영 영역은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치를 통해 해소할 수 있다. 예컨대, 상기 안테나 장치(300)를 전파 환경이 양호한 위치에서 건물의 유리창에, 또는, 차량의 윈도우 글라스에 설치하여 음영 영역을 해소할 수 있다.
상술한 실시예에서는 실외의 전파를 입사받아 실내로 방사하는 구성을 예시하고 있지만, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치에서 방사체의 설정에 따라 실외의 전파를 입사받아 실외의 다른 방향으로 방사할 수 있다. 예컨대, 건물 밀집 지역에서 형성되는 실외의 음영 영역은, 전파 환경이 양호한 위치의 건물 유리창에 상기와 같은 안테나 장치를 배치하여 해소될 수 있다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 안테나 장치(400)를 나타내는 도면이다.
상기 안테나 장치(400)는, 베이스 기판(101)의 양면에 각각 메시 그리드(102a, 102b)가 형성될 수 있다. 상기 메시 그리드(102a, 102b) 각각은 상술한 방사체 또는 발열체로 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 베이스 기판(101) 상면에 형성된 메시 그리드(102b)의 일부를 방사체로 형성되고, 상기 베이스 기판(101)의 하면에 형성된 메시 그리드(102a)는 상술한 발열체 또는 기준 전위를 제공하는 그라운드로 설정될 수 있다. 방사체와 발열체가 상기 베이스 기판(101)(예: 차량용 윈도우 글라스)의 서로 다른 면에 형성된 경우, 상술한 급전 포트나 직류 전원 포트 또한 상기 베이스 기판(101)의 서로 다른 면에 각각 배치될 수 있다. 상기 베이스 기판(101)의 일면에서 메시 그리드(102b)로 그라운드를 제공하고, 타면에서 메시 그리드(102a)로 방사체를 형성한 구조에서는 지향성을 가진 패치 안테나의 특성을 구현할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치를 응용하여 차량에 탑재한 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 19와 도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치의 응용예를 각각 나타내는 도면이다.
차량에는 일반적으로, 지상파 라디오 방송을 수신하기 위한 안테나가 장착될 수 있다. 최근에는 네비게이션을 위한 GPS 및 교통정보 수신, 차량 제작사의 서비스 링크 접속 등을 위해 또 다른 안테나들이 차량에 장착되고 있다. 차량의 차체 구조에 따라 안테나가 설치될 수 있는 위치나 공간이 제한됨에 따라, 도 18에 도시된 바와 같이, 차량에는 외부로 돌출된 방사체, 예컨대, 패치 안테나 등, 다수의 안테나가 탑재된 샤크 안테나(shark antenna)(104)가 설치될 수도 있다. 이러한 샤크 안테나(104)는 상술한 바 있는 방사체 등으로 대체될 수 있다.
한편, 루프(roof)를 강화 유리로 구성한 썬루프를 장착하여 개폐 가능하게 함으로써 개방성을 확보한 차량들이 점차 늘어나고 있다. 초기의 썬루프는 극히 일부분만을 개방할 수 있었지만, 가장자리의 프레임을 제외한 루프 전체가 강화 유리로 구성된 파노라마 썬루프(105)가 등장하기에 이르렀다. 파노라마 썬루프(105)가 장착됨에 따라 차량에서 안테나(예: 상기 샤크 안테나)를 설치할 수 있는 공간은 더 제한될 수 밖에 없다. 이는 차량의 루프에서 안테나의 지향성을 보장하기 위한 그라운드를 제공할 수 있는 금속 차체 부분이 협소해지기 때문이다. 다른 한편으로는, 상술한 샤크 안테나를 설치하기 위해, 안테나의 그라운드를 확보해야 하기 때문에 파노라마 썬루프를 설치할 수 있는 면적이 제한될 수 있다. 예컨대, 파노라마 썬루프와 샤크 안테나가 동시에 설치되면, 안테나의 성능이 열화되거나, 루프 전체의 외관에 부조화가 발생할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치를 응용하여 파노라마 썬루프(105)를 차량의 루프 가장자리를 제외한 전체에 설치하면서도 샤크 안테나 또한 안정된 동작 성능을 가능하게 설치할 수 있다. 도 19와 도 20을 참조하면, 차량의 루프가 금속이 아닌 유전체(예: 유리)로 구성된 경우, 이를 상술한 베이스 기판(101)으로 활용하여 일면에 상술한 메시 그리드(102a)를 형성하여 기준 전위를 제공할 수 있다. 예컨대, 상술한 메시 그리드(102a)가 파노라마 썬루프의 일면(예: 내측면)에, 상기 샤크 안테나(104)가 파노라마 썬루프(105)의 타면(예: 외측면)에 배치됨으로써, 메시 그리드(102a)는 상기 샤크 안테나(104)로 기준 전위를 제공하는 그라운드를 형성할 수 있다. 상기 샤크 안테나(104)에 통합된 안테나들의 작동에 따라 유전체, 예를 들면, 파노라마 썬루프(105)에 표면 전류가 유기된다면, 추가의 메시 그리드 또는 인공 자기도체(artificial magnetic conductor; AMC)(102b)를 형성하여 표면 전류가 유기되는 것을 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는,
베이스 기판; 상기 베이스 기판의 적어도 일면에 투명 전극으로 형성된 메시 그리드(mesh grid); 및 상기 메시 그리드로 연결되어 급전 신호를 제공하는 급전 포트를 포함할 수 있으며, 상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 직접 급전 신호를 제공(direct feed)받거나 간접 급전 신호를 제공(coupled feed)받아 방사체(radiation element)를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치는 상기 메시 그리드로 직류 전원을 인가하는 직류 전원 포트를 더 포함할 수 있으며, 상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 직류 전원을 인가받아 발열체(heating element)를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 메시 그리드 상에서 상기 방사체와 발열체가 적어도 부분적으로 중첩할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치는, 상기 급전 포트와 상기 메시 그리드 사이에 배치된 직류 전원 차단부(direct current block); 및 상기 직류 전원 포트와 상기 메시 그리드 사이에 배치된 고주파 차단부(radio frequency chock)를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 직류 전원을 인가받은 상기 메시 그리드는 0.5오옴(Ω) 이상 10오옴 이하의 저항값을 가지는 발열체를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치는, 상기 급전 포트를 통해 제공된 급전 신호의 흐름 방향에 대하여 수직 방향을 따라 상기 투명 전극들의 연결을 단절시킨 제1 분절부들; 및 상기 급전 포트를 통해 제공된 급전 신호의 흐름 방향에 대하여 수평 방향을 따라 상기 투명 전극들의 연결을 단절시킨 제2 분절부들을 더 포함할 수 있으며, 상기 방사체는 상기 제1 분절부와, 상기 제2 분절부들로 둘러싸인 영역 내에 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치는 상기 제1 분절부들 사이 또는 상기 제2 분절부들 사이의 메시 그리드로 직류 전원을 인가하는 직류 전원 포트를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 분절부들 사이 또는 상기 제2 분절부들 사이의 메시 그리드가 직류 전원을 인가받아 발열체(heating element)를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 베이스 기판은 유리(glass)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 메시 그리드는 상기 베이스 기판의 양면에 각각 형성되고, 상기 급전 포트는 상기 베이스 기판의 일면에서 상기 메시 그리드로 급전 신호를 제공하며, 상기 베이스 기판의 타면에 형성된 메시 그리드로 직류 전원을 인가하는 직류 전원 포트를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 베이스 기판은 적어도 4개의 변을 가지는 다각형 형상이고, 한 쌍의 상기 직류 전원 포트가 상기 베이스 기판의 적어도 어느 한 변에 각각 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 직류 전원을 인가받은 상기 메시 그리드는 0.5오옴(Ω) 이상 10오옴 이하의 저항값을 가지는 발열체를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치는 상기 베이스 기판의 일면에 제공된 패치 안테나를 더 포함할 수 있으며, 상기 메시 그리드는 기준 전위를 제공함으로써, 상기 패치 안테나의 그라운드를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 베이스 기판의 둘레를 따라 복수의 상기 방사체들이 배열되고, 상기 방사체들 중 일부는 수신 기능을, 나머지는 송신 기능을 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는, 차량용 윈도우 글라스의 적어도 일면에 투명한 전도성 물질로 형성된 메시 그리드; 상기 메시 그리드로 연결되어 급전 신호를 제공하는 급전 포트; 및 상기 메시 그리드로 직류 전원을 인가하는 직류 전원 포트를 포함할 수 있으며,
상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 급전 신호를 제공받아 방사체(radiation element)를 형성하고, 상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 직류 전원을 인가받아 발열체(heating element)를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 방사체를 형성한 상기 메시 그리드의 일부분과 상기 발열체를 형성한 상기 메시 그리드의 일부분이 서로 중첩할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치는, 상기 급전 포트와 상기 메시 그리드 사이에 배치된 직류 전원 차단부(direct current block); 및 상기 직류 전원 포트와 상기 메시 그리드 사이에 배치된 고주파 차단부(radio frequency chock)를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치는, 상기 급전 포트를 통해 제공된 급전 신호의 흐름 방향에 대하여 수직 방향을 따라 상기 투명 전극들의 연결을 단절시킨 제1 분절부들; 및 상기 급전 포트를 통해 제공된 급전 신호의 흐름 방향에 대하여 수평 방향을 따라 상기 투명 전극들의 연결을 단절시킨 제2 분절부들을 더 포함할 수 있으며, 상기 방사체는 상기 제1 분절부와, 상기 제2 분절부들로 둘러싸인 영역 내에 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치는 상기 제1 분절부들 사이 또는 상기 제2 분절부들 사이의 메시 그리드로 직류 전원을 인가하는 직류 전원 포트를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 분절부들 사이 또는 상기 제2 분절부들 사이의 메시 그리드가 직류 전원을 인가받아 발열체(heating element)를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수의 상기 방사체가 상기 윈도우 글라스의 가장자리를 따라 배열되고, 복수의 상기 방사체 중 일부는 수신 기능을, 복수의 상기 방사체 중 다른 일부는 송신 기능을 각각 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는, 차량용 윈도우 글라스의 일면에 투명한 전도성 물질로 형성된 메시 그리드; 및 상기 윈도우 글라스의 타면에 장착된 방사체를 포함할 수 있으며,
상기 메시 그리드는 상기 방사체에 기준 전위를 제공하는 그라운드를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 방사체는 상기 윈도우 글라스의 일면으로 돌출된 샤크 안테나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치는, 상기 샤크 안테나와 윈도우 글라스 사이에서, 상기 윈도우 글라스의 타면에 형성된 인공 자기도체 또는 또 다른 메시 그리드를 더 포함할 수 있으며, 상기 인공 자기도체 또는 또 다른 메시 그리드가 상기 샤크 안테나의 작동에 따른 표면 전류를 억제할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 직접 급전 신호를 제공(direct feed)받거나 간접 급전 신호를 제공(coupled feed)받아 방사체(radiation element)를 형성할 수 있다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다. 예컨대, 상술한 다양한 실시예에서, 방사체는 단순히 급전 신호를 제공받는다고 언급하고 있지만, 급전 신호는 방사체가 급전 포트에 직접 연결된 직접 급전 방식으로, 또는, 용량성 결합이나 유도성 결합(capacitive or inductive coupling)에 의한 간접 급전 방식으로 제공될 수 있다. 또한, 샤크 안테나가 설치된 파노라마 썬루프에 메시 그리드를 형성하여 샤크 안테나에 기준 전위를 제공하는 경우에도, 메시 그리드의 일부분은 상술한 다양한 실시예 중 하나에 따른 방사체(103, 103a, 103b, 103c, 103d)를 포함할 수 있다. 아울러, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치의 방사체는, 상용화된 이동통신망, 위성통신, GPS 등을 포함하는 원거리 무선통신, 무선 랜, 와이파이, 블루투스 등을 포함하는 근거리 무선통신, 비접촉식 ID 식별 장비나 무선 충전 등을 위한 근접 무선 통신 등에서 다양하게 활용될 수 있다.
100: 안테나 장치 101: 베이스 기판
102: 메시 그리드 103a, 103b, 103c, 103d: 방사체
DC Port: 직류 전원 포트 RF Port: 급전 포트
DC Block: 직류 전원 차단부 RF Chock: 고주파 차단부

Claims (23)

  1. 안테나 장치에 있어서,
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 적어도 일면에 투명 전극으로 형성된 메시 그리드(mesh grid); 및
    상기 메시 그리드로 연결되어 급전 신호를 제공하는 급전 포트를 포함하고,
    상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 직접 급전 신호를 제공(direct feed)받거나 간접 급전 신호를 제공(coupled feed)받아 방사체(radiation element)를 형성하는 안테나 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 메시 그리드로 직류 전원을 인가하는 직류 전원 포트를 더 포함하고,
    상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 직류 전원을 인가받아 발열체(heating element)를 형성하는 안테나 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 메시 그리드 상에서 상기 방사체와 발열체가 적어도 부분적으로 중첩하는 안테나 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 급전 포트와 상기 메시 그리드 사이에 배치된 직류 전원 차단부(direct current block); 및
    상기 직류 전원 포트와 상기 메시 그리드 사이에 배치된 고주파 차단부(radio frequency chock)를 더 포함하는 안테나 장치.
  5. 제2 항에 있어서, 직류 전원을 인가받은 상기 메시 그리드는 0.5오옴(Ω) 이상 10오옴 이하의 저항값을 가지는 발열체를 형성하는 안테나 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 급전 포트를 통해 제공된 급전 신호의 흐름 방향에 대하여 수직 방향을 따라 상기 투명 전극들의 연결을 단절시킨 제1 분절부들; 및
    상기 급전 포트를 통해 제공된 급전 신호의 흐름 방향에 대하여 수평 방향을 따라 상기 투명 전극들의 연결을 단절시킨 제2 분절부들을 더 포함하고,
    상기 방사체는 상기 제1 분절부와, 상기 제2 분절부들로 둘러싸인 영역 내에 형성되는 안테나 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 분절부들 사이 또는 상기 제2 분절부들 사이의 메시 그리드로 직류 전원을 인가하는 직류 전원 포트를 더 포함하고,
    상기 제1 분절부들 사이 또는 상기 제2 분절부들 사이의 메시 그리드가 직류 전원을 인가받아 발열체(heating element)를 형성하는 안테나 장치
  8. 제1 항에 있어서, 상기 베이스 기판은 유리(glass)를 포함하는 안테나 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 메시 그리드는 상기 베이스 기판의 양면에 각각 형성되고,
    상기 급전 포트는 상기 베이스 기판의 일면에서 상기 메시 그리드로 급전 신호를 제공하며,
    상기 베이스 기판의 타면에 형성된 메시 그리드로 직류 전원을 인가하는 직류 전원 포트를 더 포함하는 안테나 장치.
  10. 제9 항에 있이서, 상기 베이스 기판은 적어도 4개의 변을 가지는 다각형 형상이고, 한 쌍의 상기 직류 전원 포트가 상기 베이스 기판의 적어도 어느 한 변에 각각 배치된 안테나 장치.
  11. 제9 항에 있어서, 직류 전원을 인가받은 상기 메시 그리드는 0.5오옴(Ω) 이상 10오옴 이하의 저항값을 가지는 발열체를 형성하는 안테나 장치.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 일면에 제공된 패치 안테나를 더 포함하고,
    상기 메시 그리드는 기준 전위를 제공함으로써, 상기 패치 안테나의 그라운드를 형성하는 안테나 장치.
  13. 제8 항에 있어서, 상기 베이스 기판의 둘레를 따라 복수의 상기 방사체들이 배열되고,
    상기 방사체들 중 일부는 수신 기능을, 나머지는 송신 기능을 제공하는 안테나 장치.
  14. 안테나 장치에 있어서,
    차량용 윈도우 글라스의 적어도 일면에 투명한 전도성 물질로 형성된 메시 그리드;
    상기 메시 그리드로 연결되어 급전 신호를 제공하는 급전 포트; 및
    상기 메시 그리드로 직류 전원을 인가하는 직류 전원 포트를 포함하고,
    상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 급전 신호를 제공받아 방사체(radiation element)를 형성하고, 상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 직류 전원을 인가받아 발열체(heating element)를 형성하는 안테나 장치.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 방사체를 형성한 상기 메시 그리드의 일부분과 상기 발열체를 형성한 상기 메시 그리드의 일부분이 서로 중첩하는 안테나 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 급전 포트와 상기 메시 그리드 사이에 배치된 직류 전원 차단부(direct current block); 및
    상기 직류 전원 포트와 상기 메시 그리드 사이에 배치된 고주파 차단부(radio frequency chock)를 더 포함하는 안테나 장치.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 급전 포트를 통해 제공된 급전 신호의 흐름 방향에 대하여 수직 방향을 따라 상기 투명 전극들의 연결을 단절시킨 제1 분절부들; 및
    상기 급전 포트를 통해 제공된 급전 신호의 흐름 방향에 대하여 수평 방향을 따라 상기 투명 전극들의 연결을 단절시킨 제2 분절부들을 더 포함하고,
    상기 방사체는 상기 제1 분절부와, 상기 제2 분절부들로 둘러싸인 영역 내에 형성되는 안테나 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 분절부들 사이 또는 상기 제2 분절부들 사이의 메시 그리드로 직류 전원을 인가하는 직류 전원 포트를 더 포함하고,
    상기 제1 분절부들 사이 또는 상기 제2 분절부들 사이의 메시 그리드가 직류 전원을 인가받아 발열체(heating element)를 형성하는 안테나 장치
  19. 제14 항에 있어서, 복수의 상기 방사체가 상기 윈도우 글라스의 가장자리를 따라 배열되고, 복수의 상기 방사체 중 일부는 수신 기능을, 복수의 상기 방사체 중 다른 일부는 송신 기능을 각각 제공하는 안테나 장치.
  20. 안테나 장치에 있어서,
    차량용 윈도우 글라스의 일면에 투명한 전도성 물질로 형성된 메시 그리드; 및
    상기 윈도우 글라스의 타면에 장착된 방사체를 포함하고,
    상기 메시 그리드는 상기 방사체에 기준 전위를 제공하는 그라운드를 형성하는 안테나 장치.
  21. 제20 항에 있어서, 상기 방사체는 상기 윈도우 글라스의 일면으로 돌출된 샤크 안테나를 포함하는 안테나 장치.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 샤크 안테나와 윈도우 글라스 사이에서, 상기 윈도우 글라스의 타면에 형성된 인공 자기도체 또는 또 다른 메시 그리드를 더 포함하고,
    상기 인공 자기도체 또는 또 다른 메시 그리드가 상기 샤크 안테나의 작동에 따른 표면 전류를 억제하는 안테나 장치.
  23. 제20 항 내지 22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메시 그리드의 적어도 일부분이 직접 급전 신호를 제공(direct feed)받거나 간접 급전 신호를 제공(coupled feed)받아 방사체(radiation element)를 형성하는 안테나 장치.
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