WO2020242099A1 - 안테나 모듈 및 이를 포함하는 차량 - Google Patents

안테나 모듈 및 이를 포함하는 차량 Download PDF

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WO2020242099A1
WO2020242099A1 PCT/KR2020/006401 KR2020006401W WO2020242099A1 WO 2020242099 A1 WO2020242099 A1 WO 2020242099A1 KR 2020006401 W KR2020006401 W KR 2020006401W WO 2020242099 A1 WO2020242099 A1 WO 2020242099A1
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antenna
monopole
disposed along
monopole antennas
ground area
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PCT/KR2020/006401
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성원모
김의선
최세아
김기호
정현섭
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주식회사 이엠따블유
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • 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
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • 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
    • 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
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40—Element having extended radiating surface

Definitions

  • the present invention relates to an antenna module and a vehicle including the same, and more particularly, to an antenna module provided in a vehicle and transmitting/receiving a communication signal to provide a communication service, and a vehicle including the same.
  • in-vehicle wireless Internet service that combines a vehicle with wireless communication according to LTE or 5G communication standards is being developed. Based on voice and data communication using wireless and a location information system using satellites, the inside and outside of the vehicle or vehicle It is a'Telematics' technology that provides user-oriented services such as telex, videotex, and facsimile by exchanging information using an intercommunication system.
  • the antenna module provided in the vehicle needs to support not only the LTE communication standard but also the 5G communication standard, and it is necessary to develop a technology for extending the frequency band of the antenna module to support this communication standard.
  • the technical problem of the present invention is conceived in this respect, and the present invention is capable of supporting not only LTE communication standards but also 5G communication standards through frequency band expansion, and implementing stable telematics including an antenna module with improved isolation. have.
  • a ground region formed in a rectangular shape on at least a part of a main board;
  • a pair of power feeding portions formed to be spaced apart from any two edge portions of the rectangular edge portions of the ground region;
  • a pair of monopole antennas each electrically connected to the power supply unit and disposed on the ground area.
  • a first shunt element shunted and formed on a feed line connected from the feed part to the monopole antenna may further be included.
  • a second shunt device shunted on the feed line and connected in parallel with the first shunt device may be further included.
  • the power supply unit may be formed to face each other at both ends of any one short side of the rectangular ground region.
  • one of the monopole antennas may be disposed along a long side of the ground area, and the other monopole antenna may be disposed along a short side of the ground area.
  • any one of the monopole antennas may be disposed along one long side of the ground area, and the other one of the monopole antennas may be disposed along the other long side of the ground area.
  • a Global Navigation Satellite System (GNSS) antenna or a WIFI antenna disposed along the long side of the ground area adjacent to the monopole antenna disposed along the long side of the ground area may be further included.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the power supply unit may be formed to face each other at both ends of one long side of the rectangular ground region.
  • one of the monopole antennas may be disposed along a long side of the ground area, and the other monopole antenna may be disposed along a short side of the ground area.
  • any one of the monopole antennas may be disposed along any one short side of the ground area, and the other one of the monopole antennas may be disposed along the other short side of the ground area. have.
  • a Global Navigation Satellite System (GNSS) antenna or a WIFI antenna disposed along the long side of the ground region between the pair of monopole antennas may be further included.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • a vehicle including the antenna module is provided.
  • an antenna module capable of supporting not only LTE communication standards but also 5G communication standards through frequency band expansion is included, and stable telematics may be implemented by improving isolation.
  • FIG. 1 is a perspective view of an antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • 2 to 4 are reference diagrams for explaining a modified example of an antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 are circuit diagrams of an antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a reference diagram for explaining a monopole antenna of an antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • the antenna module according to the present embodiment is installed in a vehicle to wirelessly transmit/receive data.
  • the antenna module may be in the form of a mobile terminal disposed inside the vehicle or carried by a driver who boards the vehicle, and the antenna module may be installed on a vehicle roof in the vehicle.
  • An antenna module may include a main board 100, ground regions 110 and 120, power feeding units 150 and 160, and monopole antennas 210 and 230.
  • the main board 100 may be mounted inside an antenna device (not shown) including an antenna module.
  • the main board 100 may be a hard type printed circuit board (PCB) or a soft type printed circuit board (FPCB).
  • a plurality of electronic function groups may be mounted on the main board 100, and specifically, a connector for connecting the main board 100 and other external electronic devices (not shown), A GNSS antenna, a WIFI antenna, etc. may be mounted on the main board 100 to check location information.
  • the main board 100 may be formed to include a ground region 105 and a non-ground region (not shown). Specifically, a ground region 105 may be formed in a part of the main board 100, and a non-ground region (not shown) may be formed in the rest of the main board 100 excluding the ground region 105.
  • the ground region 105 may be formed in a rectangular shape having a long side and a short side on at least a part of the main board 100, and the ground region 105 provides a ground voltage inside the antenna module.
  • the power supply units 150 and 160 may be formed to be spaced apart from each other at the corners of the ground region 105. In the present embodiment, it means a certain area formed around the four corners of the rectangular ground area 105 of the corner part, and the feeding parts 150 and 160 are any two corners of the corners of the ground area 105 It can be spaced apart from each other to form a pair.
  • the power supply units 150 and 160 supply current by feeding a pair of monopole antennas 210 and 230 to be described later.
  • the power supply units 150 and 160 may be connected to a coaxial cable (not shown) to feed power to the monopole antennas 210 and 230.
  • the monopole antennas 210 and 230 are formed as a pair and are electrically connected to the pair of feeding units 150 and 160, respectively.
  • the monopole antennas 210 and 230 may be vertically connected to the power supply units 150 and 160 to protrude on the ground region 105.
  • the monopole antennas 210 and 230 may be protruded to have a certain height and a certain area, and may be formed in various shapes such as triangles and squares (see FIG. 7 ).
  • the monopole antennas 210 and 230 may be formed to be asymmetric with respect to the power feed units 150 and 160.
  • 7 is a reference diagram for explaining the shape of the monopole antennas 210 and 230 according to an embodiment of the present invention.
  • the monopole antennas 210 and 230 having a predetermined area are provided with a power supply unit 150 , 160) may be formed asymmetrically so that the left and right areas differ.
  • the size of the left and right areas of the monopole antennas 210 and 230 may be differently formed according to the total size (area and height) of the antenna module and the lowest frequency to be implemented.
  • the left and right area ratio of the monopole antennas 210 and 230 may be formed as 2.5:1.
  • the monopole antennas 210 and 230 are formed in an inverted triangle, and the area of the left and right is different based on the vertex of the triangle connected to the feeders 150 and 160, but is not limited thereto. It may include a case in which the monopole antennas 210 and 230 of various shapes have different left and right areas based on the power supply units 150 and 160.
  • the frequency band of the antenna is extended, and accordingly, antenna performance can be improved.
  • the monopole antennas 210 and 230 are formed asymmetrically, one side of the antenna is formed long and the other side is short, the long side of the antenna operates in a low frequency band, and the short side is in the middle and high frequency bands. As it operates, the frequency band of the antenna is expanded. That is, by forming the monopole antennas 210 and 230 asymmetrically, it is possible to extend the frequency band while maintaining the height in an antenna module having a limited size.
  • FIGS. 1 to 4 are reference diagrams for explaining the arrangement structure of the monopole antennas 210 and 230 of the antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • a pair of feeding units 150 , 160 may be formed to face each other at both ends of any one short side of the rectangular ground area 105 (see FIGS. 1 and 2), that is, the amount of the short side of the rectangular ground area 105 It may be formed to be spaced apart from each other at the corners.
  • any one monopole antenna 230 is disposed along the long side of the ground region 105, and the other monopole antenna 210 is formed of the ground region 105. Can be placed along the short side. That is, the pair of monopole antennas 210 and 230 may be disposed to be orthogonal to each other.
  • any one monopole antenna 230 is disposed along one long side of the ground region 105, and the other monopole antenna 210 is disposed in the ground region ( 105) can be placed along the other long side.
  • the antenna module according to the present invention may further include a Global Navigation Satellite System (GNSS) antenna 250 or a WIFI antenna 250.
  • the GNSS antenna 250 transmits and receives data to check the location information of the vehicle using a satellite navigation system, and the WIFI antenna 250 supports short-range wireless transmission and reception.
  • the WIFI antenna 250 may be a Multi Input and Multi Output (MIMO) antenna.
  • MIMO Multi Input and Multi Output
  • the GNSS antenna 250 or the WIFI antenna 250 may be disposed along the long side of the ground area 105, and specifically, be disposed adjacent to the monopole antenna 230 disposed along the long side of the ground area 105. I can.
  • the GNSS antenna 250 and the WIFI antenna 250 may be modularized and disposed together.
  • the pair of power supply units 150 and 160 may be formed so as to face each other at both ends of one long side of the rectangular ground region 105 (see FIGS. 3 and 4 ). That is, it may be formed to be spaced apart from each other at both corners of the long side of the rectangular ground region 105.
  • one monopole antenna 230 of the pair of monopole antennas 210 and 230 is disposed along the long side of the ground region 105, and the other monopole antenna 210 is Can be placed along the sides. That is, the pair of monopole antennas 210 and 230 may be disposed to be orthogonal to each other.
  • any one monopole antenna 230 is disposed along any one short side of the ground region 105, and the other monopole antenna 210 is located in the ground region. It can be placed along the other short side of 105.
  • the GNSS antenna 250 or the WIFI antenna 250 may be disposed along the long side of the ground area 105, and specifically, so as to be adjacent to the monopole antenna 230 disposed along the long side of the ground area 105. Is disposed, and may be disposed between a pair of monopole antennas 210 and 230.
  • the formation position of the feeders 150 and 160 is located in the ground area. This effect can be achieved by placing the monopole antennas 210 and 230 along the long side or the short side according to each spaced apart position at the corners of 105. That is, by arranging the monopole antennas 210 and 230 along the long side or the short side of the ground region 105, polarization between the two monopole antennas 210 and 230 is formed vertically or horizontally, while maintaining isolation It can cover the band.
  • the positions of the feeders 150 and 160 are arranged as far apart as possible from each other. However, if the feeder line is long, current loss may occur, which may degrade the antenna performance. By disposing the positions of (150, 160) apart from each other at both ends of either the long side or the short side of the ground region 105, the isolation characteristics can be improved while maintaining the antenna performance.
  • a strong current flow is formed by the pair of monopole antennas 210 and 230 based on the power supply units 150 and 160, and a current path in the form of a loop is formed as a whole, so that the frequency band is extended and high. A level of isolation can also be maintained.
  • the monopole antennas 210 and 230 may be MIMO (Multi Input and Multi Output) antennas to improve transmission speed.
  • MIMO Multi Input and Multi Output
  • the antenna module according to the embodiment of the present invention has a bandwidth of about 600 MHz to 1 GHz in a low frequency band, a bandwidth of about 1.4 GHz to 2.7 GHz in a mid frequency band, and a high ( In the high) frequency band, a bandwidth of about 3.3GHz to 6.0GHz is formed, thereby improving the bandwidth as well as improving the data transmission speed.
  • the antenna module according to the present invention may include a first shunt element 310.
  • the first shunt element 310 may be shunted on a feed line connected from the feeders 150 and 160 to the monopole antennas 210 and 230 and formed on each of the pair of monopole antennas 210 and 230.
  • the first shunt element 310 may be a shunt inductance (shun L) that is grounded with the ground, and improves isolation of the antenna module.
  • the first shunt element 310 is implemented with parallel inductance in the antenna matching circuit for impedance matching in the low frequency band. By applying the parallel inductance in this way, impedance matching in the low frequency band is improved, and the gain of the low frequency band is improved to extend the operating bandwidth of the antenna.
  • the size of the main board 100 and the ground area 105 may be limited by the size limitation of the antenna module, and if the antenna is placed close to the limited ground area 105, the isolation degree of the antenna may be reduced. In the case of an example, by providing the first shunt element 310, isolation of a pair of adjacent monopole antennas 210 and 230 in the limited ground region 105 may be improved.
  • the antenna module according to the present embodiment may further include a second shunt element 330 shunted on the feed line and connected in parallel with the first shunt element 310.
  • the second shunt element 330 may be a shunt resistor (shunt R) that is grounded with the ground.
  • shunt R shunt resistor
  • the second shunt element 330 is connected in parallel with the first shunt element 310 to further improve the degree of isolation of the monopole antennas 210 and 230.

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

본 발명은 안테나 모듈 및 이를 포함하는 차량에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차량에 구비되어 통신 신호를 송/수신하여 통신 서비스를 제공하는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 차량에 관한 것이다.

Description

안테나 모듈 및 이를 포함하는 차량
본 발명은 안테나 모듈 및 이를 포함하는 차량에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차량에 구비되어 통신 신호를 송/수신하여 통신 서비스를 제공하는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 차량에 관한 것이다.
통신망을 통한 데이터 사용량이 급격히 증가함에 따라 데이터 전송속도를 향상시키기 위한 노력이 계속 되었다. 일례로, LTE(Long Term Evolution) 통신 규격의 개발로 주파수 대역을 확대하여 데이터 전송 속도를 향상시켰으며, 최근에는 데이터 전송 속도 및 처리 용량을 더욱 확대시키기 위해 5G 통신 규격이 개발되고 있으나 아직 이를 구현하기 위한 통신 시스템이 미비한 실정이다.
최근 이러한 LTE 또는 5G 통신 규격에 따른 무선 통신과 차량을 결합한 새로운 개념의 차량 무선인터넷 서비스가 개발되고 있는데, 무선을 이용한 음성 및 데이터 통신과 인공위성을 이용한 위치정보 시스템을 기반으로 자동차 내부와 외부 또는 차량간 통신시스템을 이용해 정보를 주고 받음으로써 텔렉스, 비디오 텍스, 팩시밀리 등과 같은 사용자 중심의 서비스를 제공하는 '텔레매틱스(Telematics)' 기술이다.
이러한 텔레매틱스를 구현하기 위해 차량에 구비되는 안테나 모듈은 LTE 통신 규격 뿐 아니라 5G 통신 규격을 지원할 필요가 있으며, 이러한 통신 규격 지원을 위해 안테나 모듈의 주파수 대역 확장을 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명은 주파수 대역 확장을 통해 LTE 통신 규격 뿐 아니라 5G 통신 규격 지원이 가능하며, 격리도를 향상시킨 안테나 모듈을 포함하여, 안정적인 텔레매틱스를 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 메인 보드의 적어도 일부에 장방형으로 형성되는 그라운드 영역; 장방형의 상기 그라운드 영역의 모서리부 중 어느 두개의 모서리부에서로 이격되어 형성되는 한 쌍의 급전부; 및 상기 급전부와 각각 전기적으로 연결되며, 상기 그라운드 영역 상에 배치되는 한 쌍의 모노폴 안테나;를 포함하는, 안테나 모듈을 제공한다.
상기 급전부로부터 상기 모노폴 안테나로 연결되는 급전 라인상에 분로되어 형성되는 제1 션트(shunt) 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 급전 라인상에 분로되어 상기 제1 션트(shunt) 소자와 병렬연결되는 제2 션트(shunt) 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 급전부는 장방형의 상기 그라운드 영역의 어느 하나의 짧은변의 양단 부분에 서로 마주보도록 형성될 수 있다.
한 쌍의 상기 모노폴 안테나 중, 어느 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 긴변을 따라 배치되고, 다른 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 짧은변을 따라 배치될 수 있다.
한 쌍의 상기 모노폴 안테나 중, 어느 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 어느 하나의 긴변을 따라 배치되고, 다른 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 다른 하나의 긴변을 따라 배치될 수 있다.
상기 그라운드 영역의 긴변을 따라 배치되는 상기 모노폴 안테나와 인접하게 상기 그라운드 영역의 긴변을 따라 배치되는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 안테나 또는 WIFI 안테나를 더 포함할 수 있다.
상기 급전부는 장방형의 상기 그라운드 영역의 어느 하나의 긴변의 양단 부분에 서로 마주보도록 형성될 수 있다.
한 쌍의 상기 모노폴 안테나 중, 어느 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 긴변을 따라 배치되고, 다른 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 짧은변을 따라 배치될 수 있다.
한 쌍의 상기 모노폴 안테나 중, 어느 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 어느 하나의 짧은변을 따라 배치되고, 다른 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 다른 하나의 짧은변을 따라 배치될 수 있다.
한 쌍의 상기 모노폴 안테나 사이에 상기 그라운드 영역의 긴변을 따라 배치되는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 안테나 또는 WIFI 안테나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 안테나 모듈을 포함하는 차량을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 주파수 대역 확장을 통해 LTE 통신 규격 뿐 아니라 5G 통신 규격 지원이 가능한 안테나 모듈을 포함하며, 격리도를 향상시킴으로써 안정적인 텔레매틱스를 구현할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 안테나 모듈의 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 변형예를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 모노폴 안테나를 설명하기 위한 참고도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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.
이하, 본 발명에 따른 안테나 모듈 및 이를 포함하는 차량을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈에 관한 것으로, 본 실시예에 따른 안테나 모듈은 차량에 설치되어 데이터를 무선 송/수신한다. 안테나 모듈은 차량 내부에 배치되거나 차량에 탑승한 운전자가 소지하는 이동 단말기 형태일 수 있으며, 안테나 모듈은 차량 내의 차량 지붕에 설치되는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈은 메인 보드(100), 그라운드 영역(110, 120), 급전부(150, 160), 모노폴 안테나(210, 230)를 포함할 수 있다.
메인 보드(100)는 안테나 모듈을 포함하는 안테나 장치(미도시)의 내부에 실장될 수 있다. 메인 보드(100)는 하드 타입 기판(PCB; Printed Circuit Board) 이거나 소프트 타입 기판(FPCB; Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
이때, 메인 보드(100)에는 다수의 전자 부품들(electronic function group)들이 실장될 수 있으며, 구체적으로, 메인 보드(100)와 외부의 다른 전자 장치(미도시)를 연결하기 위한 커넥터, 차량의 위치 정보 확인을 위하 GNSS 안테나, WIFI 안테나 등이 메인 보드(100)에 실장될 수 있다.
메인 보드(100)는 그라운드 영역(105)과 비그라운드(non-ground) 영역(미도시)을 포함하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 메인 보드(100)의 일부에는 그라운드 영역(105)이 형성되고, 그라운드 영역(105)을 제외한 메인 보드(100)의 나머지 부분에 비그라운드 영역(미도시)이 형성될 수 있다.
그라운드 영역(105)은 메인 보드(100)의 적어도 일부에 긴변과 짧은변을 가지는 장방형으로 형성될 수 있으며, 그라운드 영역(105)은 안테나 모듈 내부에서 접지 전압을 제공한다.
급전부(150, 160)는 그라운드 영역(105)의 모서리 부분에 서로 이격되어 형성될 수 있다. 본 실시예에서 모서리 부분 장방형의 그라운드 영역(105)의 네 개의 모서리를 중심으로 형성되는 일정한 영역을 의미하며, 급전부(150, 160)는 그라운드 영역(105)의 모서리부 중 어느 두개의 모서리부에 서로 이격되어 한 쌍으로 형성될 수 있다.
급전부(150, 160)는 후술할 한 쌍의 모노폴 안테나(210, 230)에 급전(feeding)하여 전류를 공급한다. 급전부(150, 160)는 동축 케이블(미도시)과 연결되어 모노폴 안테나(210, 230)에 급전하는 것도 가능하다.
모노폴 안테나(210, 230)는 한 쌍으로 형성되며 한 쌍의 급전부(150, 160)와 각각 전기적으로 연결된다. 모노폴 안테나(210, 230)는 급전부(150, 160)에 수직으로 연결되어 그라운드 영역(105) 상에 돌출 형성될 수 있다. 구체적으로, 모노폴 안테나(210, 230)는 일정 높이 및 일정 면적을 가지도록 돌출 형성될 수 있으며, 삼각형, 사각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다(도 7 참고).
이때, 모노폴 안테나(210, 230)는 급전부(150, 160)를 기준으로 비대칭되도록 형성될 수 있다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노폴 안테나(210, 230)의 형상을 설명하기 위한 참고도로서, 도 7을 참고하면, 일정한 면적을 가지는 모노폴 안테나(210, 230)는 급전부(150, 160)를 기준으로 좌우의 면적이 차이가 나도록 비대칭으로 형성될 수 있다. 이때, 모노폴 안테나(210, 230)의 좌우의 면적의 크기는 안테나 모듈의 전체 크기(면적 및 높이) 및 구현하고자 하는 최저 주파수에 따라 다르게 형성될 수 있다.
일 예로, 안테나 모듈의 높이가 최저 주파수 파장의 1/10 보다 낮고, 구현하고자 하는 주파수 대역이 0.7GHz 대역인 경우, 모노폴 안테나(210, 230)의 좌우 면적 비는 2.5:1로 형성될 수 있다.
본 실시예의 경우 모노폴 안테나(210, 230)가 역 삼각형으로 형성되며, 급전부(150, 160)와 연결되는 삼각형의 꼭지점을 기준으로 좌우의 면적이 차이가 나는 것을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 형상의 모노폴 안테나(210, 230)가 급전부(150, 160)를 기준으로 좌우의 면적을 달리하는 경우를 포함할 수 있다.
모노폴 안테나(210, 230)의 비대칭 형상에 따라 안테나의 주파수 대역이 확장되며 이에 따라 안테나 성능을 향상시킬 수 있는 것이다. 구체적으로, 모노폴 안테나(210, 230)가 비대칭으로 형성되는 경우, 안테나의 한 쪽 변은 길고 다른 쪽 변은 짧게 형성되는데, 안테나의 긴변은 저주파수 대역으로 동작하며, 짧은변은 중주파수 및 고주파수 대역으로 동작하게 되어 안테나의 주파수 대역이 확장되는 것이다. 즉, 모노폴 안테나(210, 230)을 비대칭으로 형성시킴으로써 제한된 크기의 안테나 모듈에서 높이를 유지하면서 주파수 대역을 확장시킬 수 있는 것이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 모노폴 안테나(210, 230) 배치 구조를 설명하기 위한 참고도로서, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 한 쌍의 급전부(150, 160)는 장방형의 상기 그라운드 영역(105)의 어느 하나의 짧은변의 양단 부분에 서로 마주보도록 형성될 수 있고(도 1 및 도 2 참고), 즉, 장방형의 그라운드 영역(105)의 짧은변의 양 모서리 부분에 서로 이격되어 형성될 수 있다.
이때, 한 쌍의 모노폴 안테나(210, 230) 중, 어느 하나의 모노폴 안테나(230)는 그라운드 영역(105)의 긴변을 따라 배치되고, 다른 하나의 모노폴 안테나(210)는 그라운드 영역(105)의 짧은변을 따라 배치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 모노폴 안테나(210, 230)은 서로 직교되도록 배치될 수 있다.
또한, 한 쌍의 모노폴 안테나(210, 230) 중, 어느 하나의 모노폴 안테나(230)는 그라운드 영역(105)의 어느 하나의 긴변을 따라 배치되고, 다른 하나의 모노폴 안테나(210)는 그라운드 영역(105)의 다른 하나의 긴변을 따라 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 안테나 모듈은 GNSS(Global Navigation Satellite System) 안테나(250) 또는 WIFI 안테나(250)를 더 포함할 수 있다. GNSS 안테나(250)는 위성 항법 시스템을 이용하여 차량의 위치 정보를 확인할 수 있도록 데이터를 송수신하며, WIFI 안테나(250)는 근거리 무선 송수신을 지원한다. 이때, WIFI 안테나(250)는 MIMO(Multi Input and Multi Output) 안테나일 수 있다. GNSS 안테나(250) 또는 WIFI 안테나(250)는 그라운드 영역(105)의 긴변을 따라 배치될 수 있으며, 구체적으로, 그라운드 영역(105)의 긴변을 따라 배치되는 모노폴 안테나(230)와 인접하도록 배치될 수 있다. 이때, GNSS 안테나(250)와 WIFI 안테나(250)은 모듈화되어 함께 배치되는 것도 가능하다.
한편, 한 쌍의 급전부(150, 160)는 장방형의 그라운드 영역(105)의 어느 하나의 긴변의 양단 부분에 서로 마주보도록 형성될 수 있다(도 3 및 도 4 참고). 즉, 장방형의 그라운드 영역(105)의 긴변의 양 모서리 부분에 서로 이격되어 형성될 수 있다.
이때, 한 쌍의 모노폴 안테나(210, 230) 중 어느 하나의 모노폴 안테나(230)는 그라운드 영역(105)의 긴변을 따라 배치되고, 다른 하나의 모노폴 안테나(210)는 그라운드 영역(105)의 짧은변을 따라 배치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 모노폴 안테나(210, 230)은 서로 직교되도록 배치될 수 있다.
또한, 한 쌍의 모노폴 안테나(210, 230) 중, 어느 하나의 모노폴 안테나(230)는 그라운드 영역(105)의 어느 하나의 짧은변을 따라 배치되고, 다른 하나의 모노폴 안테나(210)는 그라운드 영역(105)의 다른 하나의 짧은변을 따라 배치될 수 있다.
이때, GNSS 안테나(250) 또는 WIFI 안테나(250)는 그라운드 영역(105)의 긴변을 따라 배치될 수 있으며, 구체적으로, 그라운드 영역(105)의 긴변을 따라 배치되는 모노폴 안테나(230)와 인접하도록 배치되며, 한 쌍의 모노폴 안테나(210, 230) 사이에 배치될 수 있다.
LTE 통신 규격 뿐 아니라 5G 통신 규격에 따른 다중 주파수 대역을 지원하기 위해서, 일정 수준 이상의 격리도를 유지하면서 주파수 대역대를 커버하여야 하는데, 본 실시예의 경우 급전부(150, 160)의 형성 위치를 그라운드 영역(105)의 모서리부에 각각 이격 위치시키고, 이에 따라 모노폴 안테나(210, 230)를 긴변 또는 짧은변을 따라 각각 배치시킴으로써 이러한 효과를 달성할 수 있다. 즉, 모노폴 안테나(210, 230)을 그라운드 영역(105)의 긴변 또는 짧은변을 따라 배치시키켜, 두 모노폴 안테나(210, 230) 간의 편파를 수직 또는 수평으로 형성되게 함으로써, 격리도를 유지하면서 주파수 대역대를 커버할 수 있는 것이다.
높은 격리도 특성을 위해서는 급전부(150, 160)의 위치는 서로 최대한 멀리 이격시켜서 배치하는 것이 좋으나, 급전선이 길어지면 전류 손실 등이 발생하여 안테나 성능을 저하시킬 수 있으므로, 본 실시예의 경우 급전부(150, 160)의 위치를 그라운드 영역(105)의 어느 하나의 긴변 또는 짧은변의 양 단부에 서로 이격 배치시킴으로써 안테나 성능을 유지하면서 격리도 특성을 향상시킬 수 있다.
이에 따라 급전부(150, 160)를 기준으로 한 쌍의 모노폴 안테나(210, 230)에 의해 강한 전류 흐름이 형성되고 전체적으로 루프 형태의 전류 경로(current path)가 형성되어, 주파수 대역의 확장 및 높은 수준의 격리도 유지가 가능하다.
이때, 모노폴 안테나(210, 230)는 전송 속도의 향상을 위해 MIMO(Multi Input and Multi Output) 안테나일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 저(low)주파수 대역에서 대략 600MHz 에서 1GHz 정도의 대역폭이 형성되고, 중(mid)주파수 대역에서 대략 1.4GHz에서 2.7GHz 정도의 대역폭이 형성되고, 고(high)주파수 대역에서 대략 3.3GHz에서 6.0GHz 정도의 대역폭이 형성되어 대역폭이 향상될 뿐 아니라, 데이터 전송 속도를 향상시킬 수 있다.
한편, 도 5 및 도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 안테나 모듈은 제1 션트 소자(310)를 포함할 수 있다. 제1 션트 소자(310)는 급전부(150, 160)로부터 모노폴 안테나(210, 230)로 연결되는 급전 라인상에서 분로되어 한 쌍의 모노폴 안테나(210, 230) 각각에 형성될 수 있다. 제1 션트 소자(310)는 그라운드와 접지되는 션트 인덕턴스(shun L)일 수 있으며, 안테나 모듈의 격리도를 향상시킨다. 그라운드 영역(105)의 길이가 구현하고자하는 최저 주파수 대역의 파장에 비해 작은 경우에 저주파수 대역의 임피던스 매칭을 위해, 안테나의 매칭회로에 있어서 제1 션트 소자(310)를 병렬 인덕턴스로 구현시킨 것이다. 이와 같이 병렬 인덕턴스를 적용시킴으로써 저주파수 대역의 임피던스 매칭이 개선되면서 저주파수 대역의 이득을 향상시켜 안테나의 동작 대역폭을 확장시킬 수 있는 것이다.
안테나 모듈의 크기 제한에 의해 메인 보드(100) 및 그라운드 영역(105)의 크기가 제한될 수 있고 이러한 제한된 그라운드 영역(105)에 안테나가 근접배치되는 경우 안테나의 격리도를 저하시킬 수 있는데, 본 실시예의 경우 제1 션트 소자(310)를 구비함으로써 제한된 그라운드 영역(105)에서 인접하는 한 쌍의 모노폴 안테나(210, 230)의 격리도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 안테나 모듈은 급전 라인상에 분로되어 제1 션트 소자(310)와 병렬연결되는 제2 션트 소자(330)를 더 포함할 수 있다. 제2 션트 소자(330)는 그라운드와 접지되는 션트 저항(shunt R)일 수 있다. 이와 같이 안테나의 매칭회로에 있어서 병렬 저항을 구비함으로써 안테나의 방사 저항을 크게하여 인접하는 모노폴 안테나(210,230) 간의 복사 전력 간섭을 개선시켜 안테나의 격리도를 향상시킬 수 있다. 본 실시예의 경우, 제2 션트 소자(330)는 제1 션트 소자(310)와 병렬 연결되어 모노폴 안테나(210, 230)의 격리도를 더욱 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (12)

  1. 메인 보드의 적어도 일부에 장방형으로 형성되는 그라운드 영역;
    장방형의 상기 그라운드 영역의 모서리부 중 어느 두개의 모서리부에서로 이격되어 형성되는 한 쌍의 급전부; 및
    상기 급전부와 각각 전기적으로 연결되며, 상기 그라운드 영역 상에 배치되는 한 쌍의 모노폴 안테나;를 포함하는, 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 급전부로부터 상기 모노폴 안테나로 연결되는 급전 라인상에 분로되어 형성되는 제1 션트(shunt) 소자를 더 포함하는, 안테나 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 급전 라인상에 분로되어 상기 제1 션트(shunt) 소자와 병렬연결되는 제2 션트(shunt) 소자를 더 포함하는, 안테나 모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 급전부는 장방형의 상기 그라운드 영역의 어느 하나의 짧은변의 양단 부분에 서로 마주보도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    한 쌍의 상기 모노폴 안테나 중,
    어느 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 긴변을 따라 배치되고, 다른 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 짧은변을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    한 쌍의 상기 모노폴 안테나 중,
    어느 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 어느 하나의 긴변을 따라 배치되고, 다른 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 다른 하나의 긴변을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 그라운드 영역의 긴변을 따라 배치되는 상기 모노폴 안테나와 인접하게 상기 그라운드 영역의 긴변을 따라 배치되는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 안테나 또는 WIFI 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 급전부는 장방형의 상기 그라운드 영역의 어느 하나의 긴변의 양단 부분에 서로 마주보도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    한 쌍의 상기 모노폴 안테나 중,
    어느 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 긴변을 따라 배치되고, 다른 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 짧은변을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    한 쌍의 상기 모노폴 안테나 중,
    어느 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 어느 하나의 짧은변을 따라 배치되고, 다른 하나의 상기 모노폴 안테나는 상기 그라운드 영역의 다른 하나의 짧은변을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  11. 제8항에 있어서,
    한 쌍의 상기 모노폴 안테나 사이에 상기 그라운드 영역의 긴변을 따라 배치되는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 안테나 또는 WIFI 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 안테나 모듈을 포함하는 차량.
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