KR20180053200A - 패턴이 형성된 거울을 포함하는 빔포밍 안테나 어셈블리와 이를 포함하는 차량 사이드 미러 어셈블리 - Google Patents

패턴이 형성된 거울을 포함하는 빔포밍 안테나 어셈블리와 이를 포함하는 차량 사이드 미러 어셈블리 Download PDF

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KR20180053200A
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고승태
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Abstract

본 발명은 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 또한 본 발명은 패턴이 형성된 거울을 포함하는 빔포밍 안테나 어셈블리 및 이를 포함하는 차량 사이드 미러 어셈블리를 제공하며, 보다 구체적으로 빔포밍 안테나에서 방사되는 빔이 상기 패턴을 통해 거울을 통과할 수 있는 빔포밍 안테나 어셈블리를 제공한다.

Description

패턴이 형성된 거울을 포함하는 빔포밍 안테나 어셈블리와 이를 포함하는 차량 사이드 미러 어셈블리{BEAMFORMING ANTENNA ASSEMBLY INCLUDING PATTERNED MIRROR AND SIDE MIRROR ASSEMBLY FOR VEHICLE INCLUDING BEAMFORMING ANTENNA ASSEMBLY}
본 발명은 패턴이 형성된 거울을 포함하는 빔포밍 안테나 어셈블리 및 이를 포함하는 차량 사이드 미러 어셈블리를 제공하며, 보다 구체적으로 빔포밍 안테나에서 방사되는 빔이 상기 패턴을 통해 거울을 통과할 수 있는 빔포밍 안테나 어셈블리를 제공한다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술인 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
5G 통신 기술에서는 초고주파 대역에서의 통신 규격을 고려하고 있는데 초고주파 대역 즉, 30GHz 이상의 주파수 대역에서는 파장이 10mm 이하이므로 밀리미터 웨이브 주파수 대역이라고도 칭한다.
밀리미터 웨이브 대역에서의 가장 큰 특징은 주파수가 높아짐에 따라 거리에 따른 전파 손실이 낮은 주파수 대역에서보다 높아진다. 다만, 파장 역시 짧아지므로 다중 안테나를 이용한 고이득 아날로그 지향성 안테나를 이용한 빔포밍(Beamforming)을 적용하여 전파 손실을 극복할 수 있다. 따라서 다중 안테나를 이용한 빔포밍 설계는 밀리미터 웨이브 대역 통신에 있어 중요한 방향이다.
본 발명은 빔포밍에 활용되는 안테나의 주변에 거울이 존재하고, 빔포밍 안테나가 전파 전송을 위한 채널을 검색하기 위한 스캔을 하는 경우, 상기 거울에 의하여 전파가 차단되어 안테나의 스캔 성능에 열화가 발생하는 문제를 해결할 수 있는 빔포밍 안테나 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 물질이 도포된 거울용 유리; 및 상기 거울용 유리의 일면에 배치되는 빔포밍 안테나;를 포함하며, 상기 빔포밍 안테나가 배치된 상기 거울용 유리의 일면에는, 상기 빔포밍 안테나를 통해 방사되는 빔이 통과할 수 있도록 패턴이 형성되는 것을, 특징으로 하는 빔포밍 안테나 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 상기 패턴의 형상은 상기 빔포밍 안테나의 파장에 기반하여 결정되는 것을, 특징으로 하는 빔포밍 안테나 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 상기 패턴은 직사각형의 형상을 가지는 단위패턴이 상기 거울용 유리의 수평방향과 수직방향으로 각각 기설정된 간격만큼 이격되어 복수개 형성되는 것을, 특징으로 하는 빔포밍 안테나 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 상기 빔포밍 안테나를 덮을 수 있도록 형성된 레이돔(radome)을 더 포함하는 빔포밍 안테나 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 빔포밍 안테나를 포함하는 차량 사이드 미러 어셈블리에 있어서 상기 빔포밍 안테나는, 상기 차량 사이드 미러 어셈블리의 거울용 유리 일면에 배치되어 상기 차량 사이드 미러 어셈블리에 내장되며, 상기 빔포밍 안테나가 배치된 거울용 유리의 일면에는, 상기 빔포밍 안테나를 통해 방사되는 빔이 통과할 수 있도록 패턴이 형성되는 것을, 특징으로 하는 차량 사이드 미러 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 상기 패턴의 형상은 상기 빔포밍 안테나의 파장에 기반하여 결정되는 것을, 특징으로 하는 차량 사이드 미러 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 상기 패턴은 직사각형의 형상을 가지는 단위패턴이 상기 거울용 유리의 수평방향과 수직방향으로 각각 기설정된 간격만큼 이격되어 복수개 형성되는 것을, 특징으로 하는 차량 사이드 미러 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 상기 거울용 유리의 타면에 배치되어 상기 차량 사이드 미러 어셈블리에 내장되는 전자장치;를 더 포함하며, 상기 전자장치가 배치된 상기 거울용 유리의 타면에는 은도금이 된 것을, 특징으로 하는 차량 사이드 미러 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 상기 빔포밍 안테나는 차량 중심으로부터 최외곽에 배치되며, 상기 빔포밍 안테나의 빔 방사영역은 차량 외부 방향으로 차량 전방에서 후방까지 반원형태로 형성되는 것을, 특징으로 하는 차량 사이드 미러 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 상기 빔포밍 안테나를 덮을 수 있도록 형성된 레이돔(radome)을; 더 포함하는 차량 사이드 미러 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명은 복수개의 패턴이 형성되어 있는 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 안테나용 거울에 있어서, 상기 제1 영역은 복수개의 패턴이 서로 연결되어 형성되며, 상기 제2 영역은 복수개의 패턴이 서로 이격되어 형성되는 것을, 특징으로 하는 안테나용 거울을 제공한다.
본 발명은 상기 안테나용 거울에 전류가 인가되는 경우, 상기 제1 영역의 연결된 복수개의 패턴을 통해 전류가 흘러 상기 제1 영역에서 전자기파가 형성되는 것을, 특징으로 하는 안테나용 거울을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 미세 패턴을 통해 거울의 기능은 유지하면서, 빔포밍 안테나를 통해 방사되는 빔이 상기 패턴을 통해 통과함으로써, 빔포밍 안테나의 성능도 유지할 수 있어, 빔포밍 안테나를 거울에 부착하여 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 패턴을 이용해 거울자체를 안테나로 활용할 수 있다.
도 1은 차량에 탑재된 빔포밍 안테나와 기지국 간의 통신을 나타낸 도면이다.
도 2는 은도금된 거울용 유리에 빔포밍 안테나가 부착된 경우를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 거울용 유리에 패턴을 형성한 경우를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 패턴의 형상을 나타낸 도면이다.
도 5,6은 본 발명의 일실시예에 따라 빔포밍 안테나에 레이돔이 결합된 경우를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 빔포밍 안테나가 차량 사이드 미러 어셈블리에 내장되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 안테나용 거울의 패턴을 나타낸 도면이다.
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 거울의 패턴 형상을 나타낸 도면이다.
도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 거울의 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 거울의 주파수 대 안테나 방사 효율 그래프이다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시 예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
앞서 개시한 바와 같이 5G 기술과 IoT 기술이 접목됨에 따라 5G 통신을 위해 사용되는 빔포밍 안테나도 다양한 장치에 배치될 수 있다.
도 1은 그에 대한 일례로써 차량에 빔포밍 안테나가 배치된 경우 차량과 5G 기지국 간의 통신을 나타낸 도면이다.
차량에 배치된 빔포밍 안테나가 기지국과 통신하여 차량에 5G 서비스를 제공하기 위해서는 도 1에서 도시한 바와 같이 5G 기지국과 빔포밍 안테나간에 통신을 위한 커버리지(coverage)가 확보되어야 한다.
일반적으로 끊김없는 5G 통신을 제공하기 위해서 상기 커버리지는 전 방향(360°)으로의 방위각(Azimuth) 확보가 필요하며, 약 -10°~60°의 고도(Elevation) 확보가 필요한데, 차량에 빔포밍 안테나가 배치되는 경우, 차량을 구성하는 금속의 영향으로 인하여 이상적인 커버리지를 확보하기 어렵다.
따라서 차량에 빔포밍 안테나를 배치하기 위해서는 금속에 의한 영향을 최소화할 수 있는 공간이 필요한데, 본 발명은 거울에 빔포밍 안테나를 배치하는 방법을 통해 금속으로 인한 통신 커버리지에 미치는 악영향을 최소화하고자 한다.
도 2는 은도금된 거울용 유리(200)에 빔포밍 안테나(210)가 부착된 경우를 나타낸 도면이다.
상기 빔포밍 안테나(210)가 빔을 방사하는 경우 도 2에서 개시하고 있는 바와 같이 거울용 유리(210)에 의하여 빔포밍 안테나(210)를 통해 방사되는 빔의 일부가 차단 또는 반사될 수 있다.
이는 거울용 유리(200)에 형성된 은도금으로 인하여 거울이 금속성을 가지게 되어, 빔포밍 안테나(210)를 통해 방사되는 빔이 거울용 유리(200)를 통과하지 못하기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 거울용 유리에 은도금을 형성하지 않아야 할 것이나, 이에 따를 경우 상기 유리는 거울의 기능(물건을 비추는 기능)을 하지 못하므로, 또 다른 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 거울에 빔포밍 안테나를 배치하는 경우, 결국 거울에 배치된 빔포밍 안테나의 빔 방사영역은 거울을 포함하지 않는 빔포밍 안테나에 비해 협소해질 수 밖에 없으며, 이에 따라 거울이 배치된 빔포밍 안테나가 거울을 포함하지 않는 빔포밍 안테나와 동일한 통신 커버리지(coverage)를 확보하기 위해서는 빔포밍 안테나의 개수를 늘릴 수 밖에 없다.
그러나, 빔포밍 안테나의 개수를 증가시키는 것은 효율 및 비용 측면에서 바람직하지 못하므로 이를 대체할 수 있는 새로운 방안이 요구되는데, 본 발명에서는 거울용 유리의 은도금에 패턴을 형성하는 방법을 통해 이와 같은 문제점을 해결하고자 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 거울용 유리에 패턴을 형성한 경우를 나타낸 도면이다.
본 발명은 물질이 도포된 거울용 유리(300) 및 상기 거울용 유리(300)의 일면에 배치되는 빔포밍 안테나(310)를 포함하며, 상기 빔포밍 안테나(310)가 배치된 상기 거울용 유리(300)의 일면에는, 상기 빔포밍 안테나를 통해 방사되는 빔이 통과할 수 있도록 패턴이 형성되는 것을, 특징으로 하는 빔포밍 안테나 어셈블리를 제공한다.
본 발명에 따른 거울용 유리(300)에 도포되는 물질은 금속을 포함할 수 있는데, 거울에 가장 많이 활용되는 은이 상기 도포되는 물질 중 하나가 될 수 있다.
즉, 빔포밍 안테나(310)가 배치되는 않는 부분은 은도금(330)을 하고, 빔포밍 안테나(310)를 통해 빔이 방사되는 부분은 패턴이 형성되어 있는 은도금(320)을 하여 빔포밍 안테나(310)를 통해 방사되는 빔이 상기 패턴을 통해 통과할 수 있도록 하는 것이다.
여기서 패턴(pattern)은 특정한 형상을 의미하는 것으로 반도체 공정에서 통용되는 용어이다. 상기 패턴을 임의의 일면에 형성시키는 공정을 패터닝(patterning)이라고 하며, 이를 통해 일면에 상기 패턴이 음각 또는 양각으로 형성될 수 있다.
일반적으로 반도체 공정에서 패턴은 설계된 회로를 반도체에 적용하기 위해 활용될 수 있으며, 이 외에 반도체 공정에서 발생하는 열을 최소화하기 위해서도 활용될 수 있다.
최근 패턴은 반도체 공정 외에 다양한 분야에서 활용이 되고 있는데, 본 발명에서는 이를 이용해 상기 패턴을 거울에 적용하여 거울의 기능은 유지하면서, 빔포밍 안테나를 통해 방사되는 빔은 상기 패턴을 통해 통과할 수 있도록 하는 빔포밍 안테나 어셈블리를 개시하고 있는 것이다.
도 3에서 도시하고 있는 빔포밍 안테나(310)는 세 방향(311, 312, 313)으로 빔을 방사하는 것을 확인할 수 있다. 이 중 311과 312 빔은 거울에 충돌하지 않으므로 외부로 방사되어 기지국과의 통신에 활용될 수 있다.
반면에 313 빔은 거울을 향해 방사된다. 이 경우, 상기 거울이 일반적으로 은도금이 형성된 거울이라면 313 빔은 거울을 통과하지 못하고 산란될 것이다. 그러나 본 발명에 따르면 313 빔이 방사되는 거울 일측면의 은도금(320)에는 패턴이 형성되기 때문에 상기 패턴을 통해 313 빔은 산란되지 않고 외부로 방사될 수 있다.
상기 패턴을 통해 빔포밍 안테나의 성능 열화가 발생하지 않는다고 가정할 때, 예측될 수 있는 문제점은 패턴이 형성된 거울이 거울 본연의 기능을 수행할 수 있는지 여부이다.
앞서 개시한 바와 같이 패턴 형성을 통해 거울이 본연의 기능을 수행할 수 없다면, 본 발명이 가지는 의미는 적을 수 있기 때문이다. 따라서 본 발명에서는 패턴의 형상과 크기를 한정하여 이와 같은 문제점을 해결하고자 하는바, 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 통해 후술하도록 하겠다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 패턴의 형상을 나타낸 도면이다.
앞서 개시한 바와 같이 패턴이 되는 부분은 은도금이 형성되지 않는 영역이므로, 패턴이 형성되는 영역에서 패턴이 차지하는 면적이 넓을수록 은도금이 차지하는 면적이 좁아져 거울 본연의 기능을 침해할 수 있다.
그러므로, 상기 패턴은 거울 본연의 기능은 유지(이를 위해서는 패턴의 크기가 작을수록 유리할 것이다.)하면서 빔포밍 안테나를 통해 방사되는 빔은 통과(이를 위해서는 패턴의 크기가 클수록 유리할 것이다.)할 수 있는 적절한 형상과 크기를 가져야 한다.
따라서 본 발명에서는 상기 패턴의 형상을 빔포밍 안테나의 파장에 기반하여 결정되는 방법을 개시하고 있으며, 도 4에서는 일례로써 직사각형의 형상을 가지는 단위패턴이 거울용 유리에 형성된 은도금(400)에 수직방향과 수평방향으로 각각 기설정된 간격만큼 이격되어 복수개 형성되는 경우를 나타내고 있으며, 여기서 각 단위패턴은 하기의 수학식 1 조건을 만족한다.
[수학식 1]
d≥λ/4 and h≤5um
d: 단위패턴 밑변 길이, λ: 빔포밍 안테나 파장, h: 단위패턴 높이
여기서 단위패턴은 패턴을 형성하는 하나의 유닛으로, 상기 단위패턴이 복수개 결합되어 하나의 패턴을 형성하게 된다. 도 4의 실시예에서는 밑변 길이는 d이고 높이는 h를 가지는 직사각형 형태의 단위패턴을 도시하고 있다.
상기 단위패턴은 거울용 유리의 은도금(400)에 수평방향과 수직방향으로 각각 기설정된 간격만큼 이격되어 복수개 형성될 수 있다. 즉, 단위패턴이 주기적으로 배열되도록 패턴이 형성될 수 있는데, 이는 주기적 배열의 패턴이 거울 본연의 기능을 유지하는데 가장 바람직하기 때문이다.
도 4에서는 단위패턴이 수평, 수직방향으로 동일한 간격을 두고 복수개 형성되어 마치 하나의 십자가 형상의 단위패턴(410)이 거울용 유리의 은도금(400)에 주기적으로 형성된 경우를 나타내고 있다.
따라서 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이 상기 십자가 형상의 단위패턴(410)에서 십자가의 가로와 세로의 길이는 d이고 상기 가로와 세로의 높이는 h가 될 것이다.
여기서 d와 h는 상기 수학식 1의 조건을 만족할 수 있는데, 구체적으로 d는 빔포밍 안테나 파장을 2로 제산한 값보다 크게 설정하여 빔포밍 안테나를 통해 방사되는 빔이 상기 단위패턴을 통해 거울용 유리의 은도금(400)을 통과할 수 있도록 하며, h는 5um보다 작게 설정하여, 패턴이 형성되는 거울의 기능을 유지할 수 있다.
또한 상기 패턴을 적절히 활용하면 RF 기능 즉, FSS(Frequency Selective Surface) 및 Lens 기능도 확보할 수 있다.
FSS는 주파수를 필터링 하는 기능을 할 수 있는데, 이를 통해 안테나에서 방사되는 전파중 필요한 전파만을 통과시키고, 다른 주파수는 반사시켜 안테나의 노이즈를 감소시킬 수 있다.
Lens는 안테나를 통해 방사되는 빔의 위상을 변화시켜 빔의 방사각도 및 빔 에너지를 임의적으로 조절할 수 있는 장치를 의미하며, 이를 통해 안테나에서 방사되는 전파를 효과적으로 상기 패턴을 통해 외부로 방사할 수 있다.
도 5,6은 본 발명의 일실시예에 따라 빔포밍 안테나에 레이돔이 결합된 경우를 나타낸 도면이다.
레이돔은 안테나를 보호하기 위한 덮개를 의미하는 것으로, 전파의 투과를 좋게 하기 위해 그 재질은 전기절연체로 구성하고, 전체로서 이음매가 없는 일체형으로 형성하는 것이 바람직한데, 본 발명에서는 적용될 수 있는 레이돔의 형상으로 두 종류의 레이돔을 제시하고 있다.
그 중 하나는 도 5에서 개시하고 있는 볼록렌즈(convex) 형상의 레이돔(520)으로, 상기 레이돔(520)은 빔포밍 안테나(510)를 덮을 수 있도록 패턴이 형성된 거울(530)과 빔포밍 안테나(510) 사이에 마련된다.
다른 하나는 도 6에서 개시하고 있는 메니스커스 렌즈(meniscus lens) 형상의 레이돔(620)으로, 상기 레이돔(620)은 빔포밍 안테나(610)를 덮을 수 있도록 패턴이 형성된 거울(630)과 빔포밍 안테나(610) 사이에 마련된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따라 빔포밍 안테나가 성능 열화 없이 거울에 부착이 가능하다면, 도 1에 대한 설명을 통해 개시한 바와 같이 본 발명에 따른 빔포밍 안테나를 차량에 활용하는 방법을 고려해볼 수 있다. 특히, 차량 사이드의 최외곽에 배치되는 사이드 미러에 본 발명에 따른 빔포밍 안테나를 적용할 수 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 빔포밍 안테나가 차량 사이드 미러 어셈블리에 내장되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 7에서 도시하고 있는 본 발명의 일실시예에 따르면, 빔포밍 안테나(720)를 포함하는 차량 사이드 미러 어셈블리(700)에 있어서, 상기 빔포밍 안테나(720)는, 상기 차량 사이드 미러 어셈블리(700)의 거울용 유리(710) 일면(730)에 배치되어 상기 차량 사이드 미러 어셈블리(700)에 내장되며, 상기 빔포밍 안테나(720)가 배치된 거울용 유리의 일면(730)에는, 상기 빔포밍 안테나(720)를 통해 방사되는 빔이 통과할 수 있도록 패턴이 형성될 수 있다.
또한, 상기 거울용 유리(710)의 타면(740)에 배치되어 상기 차량 사이드 미러 어셈블리(700)에 내장되는 전자장치(750)를 더 포함할 수 있으며, 상기 전자장치(750)가 배치된 거울(710)용 유리의 타면(740)에는 은도금이 형성 될 수 있다.
여기서 전자장치(750)는 차량 사이드 미러 어셈블리(700)의 동작의 위해 내장되는 장치들로, 모터를 포함하는 금속 재질의 다양한 장치를 포함할 수 있다.
도 7에 따를 경우, 빔포밍 안테나(720) 차량 중심으로부터 최외곽에 배치되며, 상기 빔포밍 안테나(720)의 빔 방사영역은 차량 외부 방향으로 차량 전방에서 후방까지 반원형태로 형성된다.
이는 전자장치(750) 또한 금속을 포함할 수 있어 전자장치(750)가 배치되는 차량 내부방향으로 빙 방사역역이 형성되는 경우, 전자장치(750)에 의하여 빔포밍 안테나(720)를 통해 방사되는 빔이 차단되어 빔포밍 안테나(720)의 성능 열화가 발생할 수 있기 때문이다.
따라서, 차량 사이드 미러 어셈블리(700)의 최외곽에 빔포밍 안테나(720)를 배치하여, 빔포밍 안테나의 빔 방사영역을 차량 외부 방향으로 차량 전방에서 후방까지 반원형태로 형성하는 것이 바람직할 것이다.
도 7은 차량 전방방향으로 오른쪽에 위치한 사이드 미러를 형상화한 것이며, 동일한 형상으로 차량 전방방향의 왼쪽 사이드 미러도 구성될 수 있을 것이다.
따라서, 이를 통해 도 1에 대한 설명에서 개시한 방위각 측면에서 5G 통신을 위한 커버리지 확보가 가능하며, 차량 사이드 미러 어셈블리(700)의 하우징은 일반적으로 플라스틱 재질로 구성이 되는바, 고도 측면에서도 5G 통신을 위한 커버리지가 확보될 수 있다.
상기 거울용 유리(710)의 일면(730)에 형성되는 패턴의 형상은 상기 빔포밍 안테나(720)의 파장에 기반하여 결정될 수 있으며, 상기 패턴은 직사각형의 형상을 가지는 단위패턴이 상기 거울용 유리의 수평방향과 수직방향으로 각각 기설정된 간격만큼 이격되어 복수개 형성될 수 있다.
이 경우도 단위패턴의 형상은 하기의 수학식 2를 만족하는 것이 바람직할 것이다.
[수학식 2]
d≥λ/4 and h≤5um
d: 단위패턴 밑변 길이, λ: 빔포밍 안테나 파장, h: 단위패턴 높이
또한, 도 7의 빔포밍 안테나(720)에도 볼록렌즈(convex) 형상 또는 메니스커스 렌즈(meniscus lens) 형상의 레이돔을 상기 빔포밍 안테나(720)를 덮을 수 있도록 마련하여 상기 빔포밍 안테나(720)를 보호함과 동시에 상기 빔포밍 안테나(720)의 빔 방사영역을 증가시킬 수 있을 것이다.
한편, 본 발명은 앞서 언급한 패턴을 이용하여 거울 자체를 안테나로 활용할 수 있는 방법을 개시하고 있는데, 도 8이 이에 따른 안테나용 거울의 패턴을 나타낸 도면이다.
도 8에 따르면 안테나용 거울은 복수개의 패턴이 서로 연결되어 형성된 제1 영역(810)과 복수개의 패턴이 서로 이격되어 형성되어 있는 제 2영역(820)을 포함할 수 있다.
따라서 상기 안테나용 거울에 전류가 인가되는 경우, 상기 제1 영역(810)에서는 연결된 복수개의 패턴을 통해 전류가 흘러 전자기파가 형성된다. 반면에 상기 제2 영역(820)은 패턴이 서로 연결되어 있지 않아 전류가 흐르지 못하며, 이로 인해 전자기파가 형성되지 않는다.
즉, 거울에 전류가 인가되는 경우 상기 거울은 전자기파가 형성되는 제1 영역을 통해 전파를 전송할 수 있는바, 제1 영역은 거울의 역할을 수행함과 동시에 안테나가 될 수 있다.
제1 영역에 형성되는 전자기파는 전류의 크기 및 패턴의 간격 및 형상을 통해 조절이 가능하며, 이를 통해, 상기 제1 영역을 빔포밍 안테나 뿐만이 아니라 리젠시 안테나(regency antenna)로도 활용할 수 있을 것이다.
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 거울의 패턴 형상을 나타낸 도면이다.
구체적으로, 도 9a는 안테나용 거울(900)의 대부분이 제1 영역(910)이고 제2 영역(920)은 거울의 테두리를 따라 형성된 경우, 안테나용 거울(930)의 절반은 제1 영역(940)이고 나머지 절반은 제2 영역(950)이되, 제2 영역(950)의 패턴 이격이 전류 흐름방향과 수직한 경우 및 안테나용 거울(960)을 절반은 제1 영역(970)이고 나머지 절반은 제2 영역(980)이되, 제2 영역(980)의 패턴 이격이 전류 흐름방향과 수평한 경우를 나타낸 도면이다.
도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 거울의 전류 분포를 나타낸 도면으로, 도 9a에 따른 안테나용 거울에 전류를 인가한 경우 각 안테나용 거울의 전류 분포를 시뮬레이션을 통해 분석한 결과이다.
900 안테나용 거울은 대부분이 제1 영역으로 구성이 되었으므로, 도 9b에서 보는 바와 같이 거울 전체 영역에 고르게 전류가 분포하는 것을 확인할 수 있다. 반면에 930과 960 안테나용 거울은 모두 제1 영역이 안테나용 거울의 절반에 해당하는바, 도 9a에서 제1 영역으로 도시된 부분만 전류가 분포하는 것을 확인할 수 있다.
다만, 제2 영역의 패턴 이격이 전류와 수직방향으로 구성된 930 안테나용 거울이 제2 영역의 패턴 이격이 전류와 수평방향으로 구성된 960 안테나용 거울보다 전류 차단(isolation)이 더 잘되는 것을 확인할 수 있다.(930 안테나용 거울의 제2 영역에 비해 960 안테나용 거울의 제2 영역이 더 밝은 색을 띠는바, 930 안테나용 거울이 960 안테나용 거울에 비해 전류 차단이 더 잘된다는 것을 알 수 있다.)
도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 거울의 주파수 대 안테나 방사 효율 그래프이다.
도 9c에 따를 때, 900 안테나용 거울은 약 1400MHz의 중심 주파수를 가지며, 930 안테나용 거울은 약 2600MHz의 중심 주파수를 가지고 960 안테나용 거울은 약 2300MHz의 중심 주파수를 가진다는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 이를 통해 제1 영역과 제2 영역의 면적 조절을 통해 다양한 중심 주파수를 가지는 안테나의 설계가 가능하다는 것을 확인할 수 있으며, 제1 영역의 면적을 동일하게 유지하면서, 제2 영역의 패턴 이격 방식만을 달리하여 다른 중심 주파수를 가지는 안테나의 설계가 가능하다는 것도 확인할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예 1와 실시예 2, 그리고 실시예3의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다. 또한 상기 실시예들은 LTE 시스템을 기준으로 제시되었지만, 5G 혹은 NR 시스템 등 다른 시스템에도 상기 실시예의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이실시 가능할 것이다.

Claims (14)

  1. 물질이 도포된 거울용 유리; 및
    상기 거울용 유리의 일면에 배치되는 빔포밍 안테나;를 포함하며,
    상기 빔포밍 안테나가 배치된 상기 거울용 유리의 일면에는, 상기 빔포밍 안테나를 통해 방사되는 빔이 통과할 수 있도록 패턴이 형성되는 것을,
    특징으로 하는 빔포밍 안테나 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패턴의 형상은 상기 빔포밍 안테나의 파장에 기반하여 결정되는 것을,
    특징으로 하는 빔포밍 안테나 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 패턴은 직사각형의 형상을 가지는 단위패턴이 상기 거울용 유리의 수평방향과 수직방향으로 각각 기설정된 간격만큼 이격되어 복수개 형성되는 것을,
    특징으로 하는 빔포밍 안테나 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단위패턴은 하기의 수학식 3을 만족하는 것을,
    특징으로 하는 빔포밍 안테나 어셈블리.
    [수학식 3]
    d≥λ/4 and h≤5um
    d: 단위패턴 밑변 길이, λ: 빔포밍 안테나 파장, h: 단위패턴 높이
  5. 제1항에 있어서,
    상기 빔포밍 안테나를 덮을 수 있도록 형성된 레이돔(radome)을;
    더 포함하는 빔포밍 안테나 어셈블리.
  6. 빔포밍 안테나를 포함하는 차량 사이드 미러 어셈블리에 있어서,
    상기 빔포밍 안테나는, 상기 차량 사이드 미러 어셈블리의 거울용 유리 일면에 배치되어 상기 차량 사이드 미러 어셈블리에 내장되며,
    상기 빔포밍 안테나가 배치된 거울용 유리의 일면에는, 상기 빔포밍 안테나를 통해 방사되는 빔이 통과할 수 있도록 패턴이 형성되는 것을,
    특징으로 하는 차량 사이드 미러 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 패턴의 형상은 상기 빔포밍 안테나의 파장에 기반하여 결정되는 것을,
    특징으로 하는 차량 사이드 미러 어셈블리.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 패턴은 직사각형의 형상을 가지는 단위패턴이 상기 거울용 유리의 수평방향과 수직방향으로 각각 기설정된 간격만큼 이격되어 복수개 형성되는 것을,
    특징으로 하는 차량 사이드 미러 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단위패턴은 하기의 수학식 4를 만족하는 것을,
    특징으로 하는 차량 사이드 미러 어셈블리.
    [수학식 4]
    d≥λ/4 and h≤5um
    d: 단위패턴 밑변 길이, λ: 빔포밍 안테나 파장, h: 단위패턴 높이
  10. 제6항에 있어서,
    상기 거울용 유리의 타면에 배치되어 상기 차량 사이드 미러 어셈블리에 내장되는 전자장치;를 더 포함하며,
    상기 전자장치가 배치된 상기 거울용 유리의 타면에는 은도금이 된 것을,
    특징으로 하는 차량 사이드 미러 어셈블리.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 빔포밍 안테나는 차량 중심으로부터 최외곽에 배치되며,
    상기 빔포밍 안테나의 빔 방사영역은 차량 외부 방향으로 차량 전방에서 후방까지 반원형태로 형성되는 것을,
    특징으로 하는 차량 사이드 미러 어셈블리.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 빔포밍 안테나를 덮을 수 있도록 형성된 레이돔(radome)을;
    더 포함하는 차량 사이드 미러 어셈블리.
  13. 복수개의 패턴이 형성되어 있는 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 안테나용 거울에 있어서,
    상기 제1 영역은 복수개의 패턴이 서로 연결되어 형성되며, 상기 제2 영역은 복수개의 패턴이 서로 이격되어 형성되는 것을,
    특징으로 하는 안테나용 거울.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 안테나용 거울에 전류가 인가되는 경우, 상기 제1 영역의 연결된 복수개의 패턴을 통해 전류가 흘러 상기 제1 영역에서 전자기파가 형성되는 것을,
    특징으로 하는 안테나용 거울.
KR1020160181468A 2016-11-11 2016-12-28 패턴이 형성된 거울을 포함하는 빔포밍 안테나 어셈블리와 이를 포함하는 차량 사이드 미러 어셈블리 KR20180053200A (ko)

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