WO2021066206A1 - 콘 안테나 어셈블리 - Google Patents

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WO2021066206A1
WO2021066206A1 PCT/KR2019/012678 KR2019012678W WO2021066206A1 WO 2021066206 A1 WO2021066206 A1 WO 2021066206A1 KR 2019012678 W KR2019012678 W KR 2019012678W WO 2021066206 A1 WO2021066206 A1 WO 2021066206A1
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cone
antenna
radiator
cone radiator
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PCT/KR2019/012678
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유승우
이주희
정준영
김형정
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엘지전자 주식회사
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    • 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
    • H01Q9/32—Vertical arrangement of element

Definitions

  • the present invention relates to a cone antenna assembly. More specifically, it relates to a cone antenna assembly operating from a low frequency band to a 5 GHz band, and an electronic device or vehicle having the same.
  • Electronic devices can be divided into mobile/portable terminals and stationary terminals depending on whether they can be moved. Again, electronic devices can be divided into handheld terminals and vehicle mounted terminals depending on whether or not the user can directly carry them.
  • the functions of electronic devices are diversifying. For example, there are functions of data and voice communication, taking pictures and videos through a camera, recording voices, playing music files through a speaker system, and outputting images or videos to the display unit.
  • Some terminals add an electronic game play function or perform a multimedia player function.
  • recent mobile terminals can receive multicast signals providing visual content such as broadcasting and video or television programs.
  • Such electronic devices are diversified, they are implemented in the form of a multimedia player with complex functions such as, for example, taking photos or videos, playing music or video files, receiving games, and broadcasting. have.
  • wireless communication systems using LTE communication technology have recently been commercialized in electronic devices, providing various services.
  • wireless communication systems using 5G communication technology are expected to be commercialized and provide various services. Meanwhile, some of the LTE frequency bands may be allocated to provide 5G communication services.
  • the mobile terminal may be configured to provide 5G communication services in various frequency bands. Recently, attempts have been made to provide a 5G communication service using a Sub6 band of 6 GHz or less. However, in the future, it is expected to provide 5G communication service using millimeter wave (mmWave) band in addition to Sub6 band for faster data rate.
  • mmWave millimeter wave
  • a broadband antenna operating in both the LTE frequency band and the 5G Sub6 frequency band needs to be disposed in the vehicle other than the electronic device.
  • a broadband antenna such as a cone antenna has a problem in that the overall antenna size, in particular, a vertical profile according to an increase in height, and a weight increase.
  • a broadband antenna such as a cone antenna may be implemented in a three-dimensional structure compared to a conventional planar antenna.
  • MIMO multiple input/output
  • a cone radiator may be considered as an antenna that may be disposed on an electronic device or a vehicle.
  • Another object is to fix and fasten a broadband antenna element operating from a low frequency band to a 5 GHz band with a circuit board and structures.
  • Another object of the present invention is to provide convenience of assembly of a cone antenna assembly including a cone radiator.
  • the cone antenna assembly includes a first substrate; A second substrate spaced apart from the first substrate at a predetermined interval and having a ground layer; A cone radiator provided between the first substrate and the second substrate, the upper part is connected to the first substrate, the lower part is connected to the second substrate, and has an opening in the upper part; And an antenna frame formed of a dielectric material and configured to be coupled to the second substrate together with the cone radiator, while providing a cone antenna assembly operating in a wide frequency band from a low frequency band to a 5G Sub 6 band, and a cone antenna It is possible to improve the assembly convenience of the assembly.
  • the cone radiator may have an upper opening and a lower opening having a circular shape, an elliptical shape, or a polygonal shape.
  • the upper opening and the lower opening of the cone radiator are formed in a rectangular shape
  • the antenna frame is accommodated inside the cone radiator
  • a supporter formed integrally with the antenna frame is the second It is fastened to the substrate to fix and support the cone radiator.
  • the support is connected to the second substrate through a side opening formed on the side of the cone radiator, and the support is inserted into the support from the rear surface of the second substrate.
  • the second substrate and the support may be fixed.
  • the cone radiator is formed by press processing, the antenna frame is formed in an injection shape, and a lower fixture integrally formed with the antenna frame is fastened to the second substrate, and the The cone radiator can be fixed and supported.
  • an outer fixture of the cone radiator may be fixed by soldering with a ground formed under the first substrate.
  • a metal patch is formed on the front surface of the first substrate, so that a signal from the cone radiator is coupled to the metal patch and radiated, and the metal patch may be formed in an upper opening of the cone radiator.
  • the antenna frame is formed by the insert injection to accommodate the cone radiator, a plurality of bolt receiving portions are formed in the antenna frame, and the first substrate by bolts accommodated in the bolt receiving portion And the antenna frame may be fixed.
  • the cone radiator may include a plurality of outer ribs configured to form the upper opening of the cone radiator and connect the cone radiator to the first substrate; And a plurality of bolt receiving portions formed on the outer rim formed to connect the outer rim and the first substrate, the first substrate and the cone by a plurality of fasteners accommodated in the bolt receiving portion.
  • the radiator can be fixed.
  • the second substrate and the antenna frame may be fixed by bolts accommodated in the plurality of bolt receiving portions on the rear surface of the second substrate.
  • a power feeding part formed on the second substrate and configured to transmit a signal through a lower opening may be further included, and the power feeding part may be formed in a ring shape corresponding to a shape of the lower opening.
  • a signal from a signal line formed on the second substrate by soldering the power supply unit with the second substrate may be transmitted to the cone radiator through the power supply unit.
  • a metal patch is formed on the front surface of the first substrate, so that a signal from the cone radiator is coupled to the metal patch and radiated, and the metal patch covers at least a part of an upper opening of the cone radiator. It may be formed on one side to surround it.
  • a shorting pin configured to connect the metal patch and a ground formed on the second substrate is further included, wherein the shorting pin is formed as a single shorting pin, and a radiation pattern in an elevation direction It is possible to prevent the generation of nulls.
  • the electronic device may include a first substrate; A second substrate spaced apart from the first substrate at a predetermined interval and having a ground layer; A cone radiator provided between the first substrate and the second substrate, the upper part is connected to the first substrate, the lower part is connected to the second substrate, and has an opening in the upper part; And an antenna frame formed of a dielectric material and configured to be coupled to the second substrate together with the cone radiator. And a transmitter/receiver circuit connected to the cone radiator through a feeder and controlling to emit a signal through the cone radiator.
  • the upper opening and the lower opening of the cone radiator are formed in a rectangular shape
  • the antenna frame is accommodated inside the cone radiator
  • a supporter formed integrally with the antenna frame is the second It is fastened to the substrate to fix and support the cone radiator.
  • the antenna frame is formed by the insert injection to accommodate the cone radiator, a plurality of bolt receiving portions are formed in the antenna frame, and the first substrate by bolts accommodated in the bolt receiving portion And the antenna frame may be fixed.
  • a vehicle including a cone antenna assembly includes a first substrate; A second substrate spaced apart from the first substrate at a predetermined interval and having a ground layer; A cone radiator provided between the first substrate and the second substrate, the upper part is connected to the first substrate, the lower part is connected to the second substrate, and has an opening in the upper part; And an antenna frame formed of a dielectric material and configured to be coupled to the second substrate together with the cone radiator. And a transmitter/receiver circuit connected to the cone radiator through a feeder and controlling to emit a signal through the cone radiator. And a baseband processor configured to communicate with at least one of an adjacent vehicle, a road side unit (RSU), and a base station through the transceiver circuit.
  • RSU road side unit
  • the upper opening and the lower opening of the cone radiator are formed in a rectangular shape
  • the antenna frame is accommodated inside the cone radiator
  • a supporter formed integrally with the antenna frame is the second It is fastened to the substrate to fix and support the cone radiator.
  • the antenna frame is formed by the insert injection to accommodate the cone radiator, a plurality of bolt receiving portions are formed in the antenna frame, and the first substrate by bolts accommodated in the bolt receiving portion And the antenna frame may be fixed.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an electronic device related to the present invention.
  • FIGS. 2A to 2C show a structure in which the antenna system can be mounted in the vehicle in a vehicle including an antenna system mounted on a vehicle according to the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram referenced to describe a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication unit of an electronic device or vehicle capable of operating in a plurality of wireless communication systems according to the present invention.
  • FIG. 5A shows a perspective view of a three-dimensional structure of a cone antenna according to the present invention. Meanwhile, FIG. 5B shows a side view of a 3D structural diagram of a cone antenna according to the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of a cone antenna assembly including a cone radiator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a structure in which the cone radiator of FIG. 6 is fastened to an upper substrate and a lower substrate.
  • FIG. 8 shows a process of assembling a cone antenna assembly including a cone radiator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an exploded view of a cone antenna assembly including the cone radiator of FIG. 8.
  • FIGS. 10A and 10B are front views of a cone antenna having a Cone with single shorting pin structure according to various embodiments of the present disclosure.
  • 11A and 11B illustrate an electronic device including a cone antenna having a cone with two shorting pin structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 shows a fastening structure and a shape of the feeding part between the feeding part for feeding the cone antenna and the cone antenna according to the present invention.
  • FIG. 13 shows an example of an electronic device including a plurality of cone antenna assemblies, a transceiver circuit, and a processor according to the present invention.
  • FIG. 14 shows an example of a vehicle including a plurality of cone antennas, a transceiver circuit, and a processor according to the present invention.
  • Electronic devices described herein include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), navigation systems, and slate PCs.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • slate PCs slate PCs.
  • Tablet PC tablet PC
  • ultrabook ultrabook
  • wearable device wearable device, for example, smartwatch, glass-type terminal (smart glass), HMD (head mounted display)), etc. may be included. have.
  • the antenna system mounted on a vehicle referred to in this specification mainly refers to an antenna system disposed outside the vehicle, but may include a mobile terminal (electronic device) disposed inside the vehicle or possessed by a user who boards the vehicle. .
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an electronic device related to the present invention.
  • the electronic device 100 includes a wireless communication unit 110, an input unit 120, a sensing unit 140, an output unit 150, an interface unit 160, a memory 170, a control unit 180, and a power supply unit 190. ) And the like.
  • the components shown in FIG. 1A are not essential for implementing an electronic device, and thus an electronic device described in the present specification may have more or fewer components than those listed above.
  • the wireless communication unit 110 may be configured between the electronic device 100 and the wireless communication system, between the electronic device 100 and other electronic devices 100, or between the electronic device 100 and an external server. It may include one or more modules to enable wireless communication between. In addition, the wireless communication unit 110 may include one or more modules that connect the electronic device 100 to one or more networks.
  • the one or more networks may be, for example, a 4G communication network and a 5G communication network.
  • the wireless communication unit 110 may include at least one of a 4G wireless communication module 111, a 5G wireless communication module 112, a short-range communication module 113, and a location information module 114.
  • the 4G wireless communication module 111 may transmit and receive 4G base stations and 4G signals through a 4G mobile communication network. At this time, the 4G wireless communication module 111 may transmit one or more 4G transmission signals to the 4G base station. In addition, the 4G wireless communication module 111 may receive one or more 4G reception signals from the 4G base station.
  • an uplink (UL) multi-input multi-output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G transmission signals transmitted to the 4G base station.
  • a downlink (DL) multi-input multi-output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G reception signals received from a 4G base station.
  • the 5G wireless communication module 112 may transmit and receive 5G base stations and 5G signals through a 5G mobile communication network.
  • the 4G base station and the 5G base station may have a non-stand-alone (NSA) structure.
  • the 4G base station and the 5G base station may have a co-located structure disposed at the same location within a cell.
  • the 5G base station may be disposed in a separate location from the 4G base station in a stand-alone (SA) structure.
  • SA stand-alone
  • the 5G wireless communication module 112 may transmit and receive 5G base stations and 5G signals through a 5G mobile communication network. At this time, the 5G wireless communication module 112 may transmit one or more 5G transmission signals to the 5G base station. In addition, the 5G wireless communication module 112 may receive one or more 5G received signals from the 5G base station.
  • the 5G frequency band may use the same band as the 4G frequency band, and this may be referred to as LTE re-farming.
  • the 5G frequency band the Sub6 band, which is a band below 6GHz, may be used.
  • a millimeter wave (mmWave) band may be used as a 5G frequency band to perform broadband high-speed communication.
  • the electronic device 100 may perform beam forming for communication coverage expansion with a base station.
  • uplink MIMO may be performed by a plurality of 5G transmission signals transmitted to the 5G base station.
  • downlink (DL) MIMO may be performed by a plurality of 5G reception signals received from the 5G base station.
  • the wireless communication unit 110 may be in a dual connectivity (DC) state with a 4G base station and a 5G base station through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112.
  • DC dual connectivity
  • the dual connection between the 4G base station and the 5G base station may be referred to as EN-DC (EUTRAN NR DC).
  • EUTRAN is an Evolved Universal Telecommunication Radio Access Network, which means 4G wireless communication system
  • NR is New Radio, which means 5G wireless communication system.
  • a 4G reception signal and a 5G reception signal may be simultaneously received through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112.
  • the short range communication module 113 is for short range communication, and includes BluetoothTM, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and NFC. Near field communication may be supported using at least one of (Near Field Communication), Wi-Fi (Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, and Wireless USB (Wireless Universal Serial Bus) technologies.
  • the short-range communication module 114 may be configured between the electronic device 100 and a wireless communication system, between the electronic device 100 and other electronic devices 100, or between the electronic device 100 and other electronic devices 100 through wireless area networks. ) And a network in which another electronic device 100 or an external server is located may support wireless communication.
  • the local area wireless communication network may be a wireless personal area network (Wireless Personal Area Networks).
  • short-range communication between electronic devices may be performed using the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112.
  • short-range communication may be performed between electronic devices through a device-to-device (D2D) method without passing through a base station.
  • D2D device-to-device
  • carrier aggregation using at least one of the 4G wireless communication module 111 and 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113 for transmission speed improvement and communication system convergence (convergence)
  • 4G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 4G wireless communication module 111 and the Wi-Fi communication module 113.
  • 5G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113.
  • the location information module 114 is a module for obtaining a location (or current location) of an electronic device, and representative examples thereof include a GPS (Global Positioning System) module or a WiFi (Wireless Fidelity) module.
  • a GPS Global Positioning System
  • WiFi Wireless Fidelity
  • the electronic device may acquire the location of the electronic device by using a signal transmitted from a GPS satellite.
  • the location of the electronic device may be obtained based on information of the Wi-Fi module and a wireless access point (AP) that transmits or receives a wireless signal.
  • AP wireless access point
  • the location information module 114 may perform any function among other modules of the wireless communication unit 110 in order to obtain data on the location of the electronic device as a substitute or additionally.
  • the location information module 114 is a module used to obtain the location (or current location) of the electronic device, and is not limited to a module that directly calculates or obtains the location of the electronic device.
  • the electronic device may acquire the location of the electronic device based on information of the 5G wireless communication module and a 5G base station transmitting or receiving a wireless signal.
  • the 5G base station in the mmWave band is deployed in a small cell having a narrow coverage, it is advantageous to obtain the location of the electronic device.
  • the input unit 120 includes a camera 121 or an image input unit for inputting an image signal, a microphone 122 for inputting an audio signal, or an audio input unit, and a user input unit 123 for receiving information from a user, for example, , A touch key, a mechanical key, etc.).
  • the voice data or image data collected by the input unit 120 may be analyzed and processed as a user's control command.
  • the sensing unit 140 may include one or more sensors for sensing at least one of information in the electronic device, information on surrounding environments surrounding the electronic device, and user information.
  • the sensing unit 140 includes a proximity sensor 141, an illumination sensor 142, a touch sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, and gravity.
  • G-sensor gyroscope sensor
  • motion sensor motion sensor
  • RGB sensor infrared sensor
  • IR sensor infrared sensor
  • fingerprint sensor fingerprint sensor
  • ultrasonic sensor ultrasonic sensor
  • Optical sensor for example, camera (see 121)), microphone (microphone, see 122), battery gauge, environmental sensor (for example, barometer, hygrometer, thermometer, radiation detection sensor, It may include at least one of a heat sensor, a gas sensor, etc.), and a chemical sensor (eg, an electronic nose, a healthcare sensor, a biometric sensor, etc.). Meanwhile, the electronic device disclosed in the present specification may combine and utilize information sensed by at least two or more of these sensors.
  • the output unit 150 is for generating an output related to visual, auditory or tactile sense, and includes at least one of a display unit 151, an audio output unit 152, a hap tip module 153, and a light output unit 154. can do.
  • the display unit 151 may implement a touch screen by forming a layer structure or integrally with the touch sensor.
  • the touch screen may function as a user input unit 123 that provides an input interface between the electronic device 100 and a user, and may provide an output interface between the electronic device 100 and the user.
  • the interface unit 160 serves as a passage between various types of external devices connected to the electronic device 100.
  • the interface unit 160 connects a wired/wireless headset port, an external charger port, a wired/wireless data port, a memory card port, and a device equipped with an identification module. It may include at least one of a port, an audio input/output (I/O) port, an input/output (video I/O) port, and an earphone port.
  • the electronic device 100 may perform appropriate control related to the connected external device in response to the connection of the external device to the interface unit 160.
  • the memory 170 stores data supporting various functions of the electronic device 100.
  • the memory 170 may store a plurality of application programs or applications driven by the electronic device 100, data for the operation of the electronic device 100, and commands. At least some of these application programs may be downloaded from an external server through wireless communication. In addition, at least some of these application programs may exist on the electronic device 100 from the time of shipment for basic functions of the electronic device 100 (eg, incoming calls, outgoing functions, message receiving, and outgoing functions). Meanwhile, the application program may be stored in the memory 170, installed on the electronic device 100, and driven by the controller 180 to perform an operation (or function) of the electronic device.
  • the controller 180 In addition to the operation related to the application program, the controller 180 generally controls the overall operation of the electronic device 100.
  • the controller 180 may provide or process appropriate information or functions to a user by processing signals, data, information, etc. input or output through the above-described components or by driving an application program stored in the memory 170.
  • the controller 180 may control at least some of the components discussed with reference to FIG. 1A. Furthermore, in order to drive the application program, the controller 180 may operate by combining at least two or more of the components included in the electronic device 100 with each other.
  • the power supply unit 190 receives external power and internal power under the control of the controller 180 and supplies power to each of the components included in the electronic device 100.
  • the power supply unit 190 includes a battery, and the battery may be a built-in battery or a replaceable battery.
  • At least some of the respective components may operate in cooperation with each other to implement an operation, control, or control method of an electronic device according to various embodiments described below.
  • the operation, control, or control method of the electronic device may be implemented on the electronic device by driving at least one application program stored in the memory 170.
  • FIGS. 2A and 2B show a configuration in which the antenna system 1000 is mounted on or within the roof of a vehicle.
  • FIG. 2C shows a structure in which the antenna system 1000 is mounted in a roof frame of a vehicle roof and a rear mirror.
  • the present invention proposes an antenna in which an LTE antenna and a 5G antenna are integrated in consideration of 5G (5G) communication in addition to providing an existing mobile communication service (LTE).
  • 5G 5G
  • an antenna system 1000 is disposed on a roof of a vehicle.
  • a radome 2000a for protecting the antenna system 1000 from an external environment and an external shock when driving a vehicle may surround the antenna system 1000.
  • the radome 2000a may be made of a dielectric material through which radio signals transmitted/received between the antenna system 1000 and the base station can be transmitted.
  • the antenna system 1000 may be disposed within a roof structure of a vehicle, and may be configured such that at least a portion of the roof structure is implemented with a non-metal. At this time, at least a part of the roof structure 2000b of the vehicle may be implemented with a non-metal, and may be made of a dielectric material through which radio signals transmitted/received between the antenna system 1000 and the base station can be transmitted.
  • the antenna system 1000 may be disposed inside a roof frame of a vehicle, and at least a portion of the roof frame 2000c may be configured to be implemented with a non-metal. At this time, at least a part of the roof frame 2000c of the vehicle 300 may be implemented with a non-metal, and may be made of a dielectric material through which radio signals transmitted/received between the antenna system 1000 and the base station can be transmitted.
  • FIG. 3 is a block diagram referenced to describe a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle 300 may include a wheel rotating by a power source, and a steering input device 510 for adjusting a traveling direction of the vehicle 300.
  • the vehicle 300 may be an autonomous vehicle.
  • the vehicle 300 may be switched to an autonomous driving mode or a manual mode (a capital driving mode) based on a user input.
  • the vehicle 300 may be switched from a manual mode to an autonomous driving mode or may be switched from an autonomous driving mode to a manual mode based on a user input received through the user interface device 310.
  • the vehicle 300 may be switched to an autonomous driving mode or a manual mode based on driving situation information.
  • the driving situation information may be generated based on object information provided by the object detection apparatus 320.
  • the vehicle 300 may be switched from a manual mode to an autonomous driving mode or may be switched from an autonomous driving mode to a manual mode based on driving situation information generated by the object detection device 320.
  • the vehicle 300 may be switched from a manual mode to an autonomous driving mode or may be switched from an autonomous driving mode to a manual mode based on driving situation information received through the communication device 400.
  • the vehicle 300 may be switched from a manual mode to an autonomous driving mode or may be switched from an autonomous driving mode to a manual mode based on information, data, and signals provided from an external device.
  • the autonomous driving vehicle 300 may be operated based on a driving system.
  • the autonomous vehicle 300 may be driven based on information, data, or signals generated by a driving system, an unloading system, and a parking system.
  • the autonomous vehicle 300 may receive a user input for driving through a driving operation device.
  • the vehicle 300 may be driven based on a user input received through the driving operation device.
  • the overall length refers to the length from the front part to the rear part of the vehicle 300
  • the width refers to the width of the vehicle 300
  • the height refers to the length from the lower part of the wheel to the roof.
  • the overall length direction (L) is a direction that is a reference for measuring the overall length of the vehicle 300
  • the full width direction (W) is a direction that is a reference for measuring the overall width of the vehicle 300
  • the overall height direction (H) is It may mean a direction that is a standard for measuring the total height of 300.
  • the vehicle 300 may include a user interface device 310, an object detection device 320, a navigation system 350, and a communication device 400.
  • the vehicle may further include a sensing unit 361, an interface unit 362, a memory 363, a power supply unit 364, and a vehicle control device 365 in addition to the above-described devices.
  • the sensing unit 361, the interface unit 362, the memory 363, the power supply unit 364, and the vehicle control device 365 have low direct relation to wireless communication through the antenna system 1000 according to the present invention. . Therefore, a detailed description thereof will be omitted herein.
  • the vehicle 300 may further include other components other than the components described in the present specification, or may not include some of the described components.
  • the user interface device 310 is a device for communicating with the vehicle 300 and a user.
  • the user interface device 310 may receive a user input and provide information generated in the vehicle 300 to the user.
  • the vehicle 300 may implement User Interfaces (UI) or User Experience (UX) through the user interface device 310.
  • UI User Interfaces
  • UX User Experience
  • the object detection device 320 is a device for detecting an object located outside the vehicle 300.
  • the objects may be various objects related to the operation of the vehicle 300. Meanwhile, objects may be classified into a moving object and a fixed object.
  • the moving object may be a concept including other vehicles and pedestrians.
  • the fixed object may be a concept including a traffic signal, a road, and a structure.
  • the object detection device 320 may include a camera 321, a radar 322, a lidar 323, an ultrasonic sensor 324, an infrared sensor 325, and a processor 330.
  • the object detection apparatus 320 may further include other components in addition to the described components, or may not include some of the described components.
  • the processor 330 may control the overall operation of each unit of the object detection apparatus 320.
  • the processor 330 may detect and track an object based on the acquired image.
  • the processor 330 may perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed with an object through an image processing algorithm.
  • the processor 330 may detect and track the object based on the reflected electromagnetic wave that the transmitted electromagnetic wave is reflected on and returned to the object.
  • the processor 330 may perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed with the object, based on the electromagnetic wave.
  • the processor 330 may detect and track the object based on the reflected laser light reflected by the transmitted laser and returned to the object.
  • the processor 330 may perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed with the object, based on the laser light.
  • the processor 330 may detect and track the object based on the reflected ultrasonic wave that the transmitted ultrasonic wave is reflected on and returned to the object.
  • the processor 330 may perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed with the object, based on ultrasonic waves.
  • the processor 330 may detect and track the object based on the reflected infrared light reflected by the transmitted infrared light and returned to the object.
  • the processor 330 may perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed with the object, based on infrared light.
  • the object detection apparatus 320 may include a plurality of processors 330 or may not include the processors 330.
  • each of the camera 321, radar 322, lidar 323, ultrasonic sensor 324, and infrared sensor 325 may individually include a processor.
  • the object detection device 320 may be operated under the control of the processor or the controller 370 of the device in the vehicle 300.
  • the navigation system 350 may provide location information of a vehicle based on information acquired through the communication device 400, in particular, the location information unit 420. In addition, the navigation system 350 may provide a route guidance service to a destination based on the current location information of the vehicle. In addition, the navigation system 350 may provide guide information on surrounding locations based on information acquired through the object detection device 320 and/or the V2X communication unit 430. Meanwhile, based on V2V, V2I, and V2X information acquired through the wireless communication unit 460 operating together with the antenna system 1000 according to the present invention, guidance information and autonomous driving services may be provided.
  • the object detection device 320 may be operated under the control of the controller 370.
  • the communication device 400 is a device for performing communication with an external device.
  • the external device may be another vehicle, a mobile terminal, or a server.
  • the communication device 400 may include at least one of a transmission antenna, a reception antenna, a radio frequency (RF) circuit capable of implementing various communication protocols, and an RF element to perform communication.
  • RF radio frequency
  • the communication device 400 may include a short-range communication unit 410, a location information unit 420, a V2X communication unit 430, an optical communication unit 440, a broadcast transmission/reception unit 450, and a processor 470.
  • the communication device 400 may further include other components in addition to the described components, or may not include some of the described components.
  • the short range communication unit 410 is a unit for short range communication.
  • the short-range communication unit 410 includes BluetoothTM, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, Near Field Communication (NFC), and Wireless Frequency Identification (Wi-Fi). -Fidelity), Wi-Fi Direct, and Wireless Universal Serial Bus (USB) technologies may be used to support short-range communication.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • UWB Ultra Wideband
  • NFC Near Field Communication
  • Wi-Fi Wireless Frequency Identification
  • -Fidelity Wireless Frequency Identification
  • Wi-Fi Direct Wireless Universal Serial Bus
  • the short-range communication unit 410 may form short-range wireless communication networks (Wireless Area Networks) to perform short-range communication between the vehicle 300 and at least one external device.
  • short-range wireless communication networks Wireless Area Networks
  • the location information unit 420 is a unit for obtaining location information of the vehicle 300.
  • the location information unit 420 may include a Global Positioning System (GPS) module or a Differential Global Positioning System (DGPS) module.
  • GPS Global Positioning System
  • DGPS Differential Global Positioning System
  • the V2X communication unit 430 is a unit for performing wireless communication with a server (V2I: Vehicle to Infra), another vehicle (V2V: Vehicle to Vehicle), or a pedestrian (V2P: Vehicle to Pedestrian).
  • the V2X communication unit 430 may include an RF circuit capable of implementing communication with infrastructure (V2I), vehicle-to-vehicle communication (V2V), and communication with pedestrians (V2P) protocols.
  • the optical communication unit 440 is a unit for performing communication with an external device through light.
  • the optical communication unit 440 may include an optical transmitter that converts an electrical signal into an optical signal and transmits it to the outside, and an optical receiver that converts the received optical signal into an electrical signal.
  • the light transmitting unit may be formed integrally with a lamp included in the vehicle 300.
  • the broadcast transmission/reception unit 450 is a unit for receiving a broadcast signal from an external broadcast management server or transmitting a broadcast signal to a broadcast management server through a broadcast channel.
  • Broadcast channels may include satellite channels and terrestrial channels.
  • the broadcast signal may include a TV broadcast signal, a radio broadcast signal, and a data broadcast signal.
  • the wireless communication unit 460 is a unit that performs wireless communication with one or more communication systems through one or more antenna systems.
  • the wireless communication unit 460 may transmit and/or receive a signal to a device in the first communication system through the first antenna system.
  • the wireless communication unit 460 may transmit and/or receive a signal to a device in the second communication system through the second antenna system.
  • the first communication system and the second communication system may be an LTE communication system and a 5G communication system, respectively.
  • the first communication system and the second communication system are not limited thereto, and may be extended to any different communication systems.
  • the antenna system 1000 operating in the first and second communication systems may be disposed on the roof, in the roof, or in the roof frame of the vehicle according to one of FIGS. 2A to 2C of the vehicle 300.
  • the wireless communication unit 460 of FIG. 3 may operate in both the first and second communication systems, and may be combined with the antenna system 1000 to provide a multi-communication service to the vehicle 300.
  • the processor 470 may control the overall operation of each unit of the communication device 400.
  • the communication device 400 may or may not include a plurality of processors 470.
  • the communication device 400 may be operated according to the control of the processor or the controller 370 of another device in the vehicle 300.
  • the communication device 400 may implement a vehicle display device together with the user interface device 310.
  • the vehicle display device may be referred to as a telematics device or an audio video navigation (AVN) device.
  • APN audio video navigation
  • the communication device 400 may be operated under the control of the controller 370.
  • processors and control units 370 included in the vehicle 300 include application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), and FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing other functions.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing other functions.
  • the vehicle 300 related to the present invention may operate in any one of a manual driving mode and an autonomous driving mode. That is, the driving mode of the vehicle 300 may include a manual driving mode and an autonomous driving mode.
  • an electronic device or vehicle includes a first power amplifier 210, a second power amplifier 220, and an RFIC 1250.
  • the electronic device or vehicle may further include a modem (Modem, 1400) and an application processor (AP) 1450.
  • the modem 1400 and the application processor AP 1450 may be physically implemented on one chip, and may be logically and functionally separated.
  • the present invention is not limited thereto and may be implemented in the form of a physically separated chip according to an application.
  • the electronic device or vehicle includes a plurality of low noise amplifiers (LNAs 210a to 240a) in the receiving unit.
  • LNAs 210a to 240a low noise amplifiers
  • the first power amplifier 210, the second power amplifier 220, the control unit 1250, and the plurality of low noise amplifiers 210a to 240a are all operable in the first communication system and the second communication system.
  • the first communication system and the second communication system may be a 4G communication system and a 5G communication system, respectively.
  • the RFIC 1250 may be configured as a 4G/5G integrated type, but is not limited thereto and may be configured as a 4G/5G separate type according to an application.
  • the RFIC 1250 is configured as a 4G/5G integrated type, it is advantageous in terms of synchronization between 4G/5G circuits, and control signaling by the modem 1400 can be simplified.
  • the RFIC 1250 when configured as a 4G/5G separate type, it may be referred to as a 4G RFIC and a 5G RFIC, respectively.
  • the RFIC 1250 when the 5G band and the 4G band have a large difference in bands, such as when the 5G band is configured as a millimeter wave band, the RFIC 1250 may be configured as a 4G/5G separate type. In this way, when the RFIC 1250 is configured as a 4G/5G separate type, there is an advantage that RF characteristics can be optimized for each of the 4G band and the 5G band.
  • the RFIC 1250 is configured as a 4G/5G separate type, the 4G RFIC and the 5G RFIC are logically and functionally separated, and physically, it is possible to be implemented on one chip.
  • the application processor (AP) 1450 is configured to control the operation of each component of the electronic device. Specifically, the application processor (AP) 1450 may control the operation of each component of the electronic device through the modem 1400.
  • the modem 1400 may be controlled through a power management IC (PMIC) for low power operation of an electronic device. Accordingly, the modem 1400 may operate the power circuit of the transmitter and the receiver through the RFIC 1250 in a low power mode.
  • PMIC power management IC
  • the application processor AP 1450 may control the RFIC 1250 through the modem 1400 as follows. For example, if the electronic device is in the idle mode, the RFIC through the modem 1400 so that at least one of the first and second power amplifiers 210 and 220 operates in a low power mode or is turned off. (1250) can be controlled.
  • the application processor (AP) 1450 may control the modem 1400 to provide wireless communication capable of low power communication.
  • the application processor (AP) 1450 may control the modem 1400 to enable wireless communication with the lowest power. Accordingly, even though the throughput is slightly sacrificed, the application processor (AP) 1450 may control the modem 1400 and the RFIC 1250 to perform short-range communication using only the short-range communication module 113.
  • the modem 1400 may be controlled to select an optimal wireless interface.
  • the application processor (AP, 1450) may control the modem 1400 to receive through both the 4G base station and the 5G base station according to the remaining battery capacity and available radio resource information.
  • the application processor (AP) 1450 may receive information on the remaining battery capacity from the PMIC and information on available radio resources from the modem 1400. Accordingly, if the remaining battery capacity and available radio resources are sufficient, the application processor (AP, 1450) may control the modem 1400 and the RFIC 1250 so as to be received through both the 4G base station and the 5G base station.
  • the transmitting unit and the receiving unit of each radio system may be integrated into one transceiving unit. Accordingly, there is an advantage in that a circuit part integrating two types of system signals can be removed from the RF front-end.
  • the front end parts can be controlled by the integrated transmission/reception unit, the front end parts can be more efficiently integrated than when the transmission/reception system is separated for each communication system.
  • the multiple transmission/reception system as shown in FIG. 2 has the advantage of enabling efficient resource allocation since it is possible to control other communication systems as needed, and thereby minimize system delay.
  • the first power amplifier 210 and the second power amplifier 220 may operate in at least one of the first and second communication systems.
  • the first and second power amplifiers 220 can operate in both the first and second communication systems.
  • one of the first and second power amplifiers 210 and 220 may operate in the 4G band and the other may operate in the millimeter wave band. have.
  • 4x4 MIMO can be implemented using 4 antennas as shown in FIG. 2.
  • 4x4 DL MIMO may be performed through downlink (DL).
  • the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in both the 4G band and the 5G band.
  • the 5G band is a millimeter wave (mmWave) band
  • the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in any one of the 4G band and the 5G band.
  • each of a plurality of separate antennas may be configured as an array antenna in the millimeter wave band.
  • 2x2 MIMO can be implemented using two antennas connected to the first power amplifier 210 and the second power amplifier 220 among the four antennas.
  • 2x2 UL MIMO (2 Tx) may be performed through uplink (UL).
  • a transmission signal may be branched in each of one or two transmission paths, and the branched transmission signal may be connected to a plurality of antennas.
  • a switch-type splitter or power divider is built into the RFIC corresponding to the RFIC (1250), so that separate parts do not need to be placed outside, thereby improving component mounting performance.
  • I can. Specifically, it is possible to select the transmission unit (TX) of two different communication systems by using a single pole double throw (SPDT) type switch inside the RFIC corresponding to the control unit 250.
  • TX transmission unit
  • SPDT single pole double throw
  • an electronic device or vehicle capable of operating in a plurality of wireless communication systems according to the present invention may further include a duplexer 231, a filter 232, and a switch 233.
  • the duplexer 231 is configured to separate signals in the transmission band and the reception band from each other.
  • the signal of the transmission band transmitted through the first and second power amplifiers 210 and 220 is applied to the antennas ANT1 and ANT4 through the first output port of the duplexer 231.
  • signals in the reception band received through the antennas ANT1 and ANT4 are received by the low noise amplifiers 210a and 240a through the second output port of the duplexer 231.
  • the filter 232 may be configured to pass a signal in a transmission band or a reception band and block signals in the remaining bands.
  • the filter 232 may include a transmission filter connected to the first output port of the duplexer 231 and a reception filter connected to the second output port of the duplexer 231.
  • the filter 232 may be configured to pass only the signal of the transmission band or only the signal of the reception band according to the control signal.
  • the switch 233 is configured to transmit only either a transmission signal or a reception signal.
  • the switch 233 may be configured in the form of a single pole double throw (SPDT) to separate a transmission signal and a reception signal in a time division multiplexing (TDD) scheme.
  • the transmission signal and the reception signal are signals of the same frequency band, and accordingly, the duplexer 231 may be implemented in the form of a circulator.
  • the switch 233 is applicable to a frequency division multiplexing (FDD) scheme.
  • the switch 233 may be configured in the form of a Double Pole Double Throw (DPDT) so as to connect or block a transmission signal and a reception signal, respectively.
  • DPDT Double Pole Double Throw
  • the switch 233 is not necessarily required.
  • the electronic device or vehicle according to the present invention may further include a modem 1400 corresponding to a control unit.
  • the RFIC 1250 and the modem 1400 may be referred to as a first control unit (or a first processor) and a second control unit (a second processor), respectively.
  • the RFIC 1250 and the modem 1400 may be implemented as physically separate circuits.
  • the RFIC 1250 and the modem 1400 may be physically divided into one circuit logically or functionally.
  • the modem 1400 may perform control and signal processing for transmission and reception of signals through different communication systems through the RFIC 1250.
  • the modem 1400 may be obtained through control information received from a 4G base station and/or a 5G base station.
  • the control information may be received through a physical downlink control channel (PDCCH), but is not limited thereto.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the modem 1400 may control the RFIC 1250 to transmit and/or receive signals through the first communication system and/or the second communication system at a specific time and frequency resource. Accordingly, the RFIC 1250 may control transmission circuits including the first and second power amplifiers 210 and 220 to transmit a 4G signal or a 5G signal in a specific time period. In addition, the RFIC 1250 may control receiving circuits including the first to fourth low noise amplifiers 210a to 240a to receive a 4G signal or a 5G signal in a specific time period.
  • the electronic device includes a communication relay device such as Customer Premises Equipment (CPE) in addition to the mobile terminal.
  • CPE Customer Premises Equipment
  • FIGS. 5A and 5B show a detailed structure of a broadband antenna (eg, a cone antenna) operable from a low frequency band to about 5 GHz band according to an embodiment of the present invention.
  • a broadband antenna eg, a cone antenna
  • FIG. 5A shows a perspective view of a three-dimensional structure of a cone antenna according to the present invention.
  • FIG. 5B shows a side view of a 3D structural diagram of a cone antenna according to the present invention.
  • the shape of the upper opening of the cone radiator 1100R according to the present invention may be formed in an oval shape, in addition to a circular shape, and an arbitrary polygon shape.
  • a corner of the upper opening may be formed in a rounded shape for convenience in manufacturing.
  • the upper opening of the cone radiator 1100R may have an oval shape in which a circular opening moves a predetermined distance in a linear direction.
  • an electronic device or vehicle including a cone antenna according to the present invention includes a cone antenna 1100.
  • the cone radiator 1100R is coupled to the first substrate S1 as the upper substrate and the second substrate S2 as the lower substrate to form the cone antenna 1100, it may be referred to as the cone antenna assembly 1100. .
  • the cone antenna 1100 is configured to include a first substrate S1 corresponding to an upper substrate, a second substrate S2 corresponding to a lower substrate, and a cone radiator 1100R. It is possible.
  • the cone antenna 1100 may be configured to further include a metal patch 1101, a shorting pin 1102, and a power supply unit 1105.
  • the cone antenna 1100 may be configured to further include a fastener 1104 fixed to the first substrate S1 through an outer rim 1103 and an outer rim 1103.
  • the cone antenna 1100 may be configured to further include a non-metal supporter 1106 and a fastener 1107 for fastening the power supply unit 1105.
  • the fasteners 1104 and 1107 may be implemented as fasteners such as screws having a predetermined diameter.
  • the second substrate S2 may be spaced apart from the first substrate S1 at a predetermined interval, and may include a ground layer GND.
  • the cone radiator 1100R may be disposed to be provided between the first substrate S1 and the second substrate S2. Specifically, the cone radiator 1100R may vertically connect the first substrate S1 and the second substrate S2 to connect the first substrate S1 and the second substrate S2.
  • the cone radiator 1100R may be configured such that an upper portion is connected to the first substrate S1, a lower portion is connected to the second substrate S2, and has an upper aperture at the upper portion.
  • the metal patch 1101 is formed on the first substrate S1 and may be formed to be spaced apart from the upper opening. Specifically, the metal patch 1101 may be formed in a circular shape such that the inner side shape corresponds to the shape of the outline of the upper opening. Through this, a signal radiated from the cone radiator 1100R may be formed to be coupled through the inside of the metal patch 1101.
  • the metal patch 1101 may be disposed only on one side to surround a partial area of the upper opening of the cone antenna 1100. Accordingly, the total size of the cone antenna 1100 including the metal patch 1101 can be minimized.
  • a shorting pin 1102 is formed to electrically connect the metal patch 1101 and the ground layer GND of the second substrate S2.
  • the shorting pin 1102 may be implemented in a structure in which a fastener such as a screw having a predetermined diameter is inserted into a structure such as a dielectric material.
  • the cone antenna in order to arrange a plurality of cone antennas in an electronic device, the cone antenna needs to be implemented with a small size.
  • the cone antenna structure according to the present invention may be referred to as "Cone with shorting pin” or “Cone with shorting supporter”.
  • the number of shorting pins or shorting supporters may be one or two.
  • the number of shorting pins or shorting supports is not limited thereto and may be changed according to an application.
  • one or two shorting pins or shorting supporters may be implemented to reduce the size of the antenna.
  • the shorting pin 1102 may be formed as one shorting pin between the metal patch 1101 and the second substrate S2.
  • a single shorting pin 1102 it is possible to prevent a null radiation pattern of the cone antenna from being generated. The operating principle and technical features thereof will be described in detail with reference to FIGS. 7A and 7B.
  • a general cone antenna has a problem in that reception performance is degraded because a null of a radiation pattern is generated at a bore site in a direction of an elevation angle.
  • the null of the radiation pattern can be removed from the boresite in the elevation direction. Accordingly, in the present invention, there is an advantage that reception performance can be improved in almost all directions.
  • a cone antenna having one shorting pin includes a power supply unit 1105-a cone radiator 1100R-a metal patch 1101-a short pin 1102-a ground layer GND.
  • a power supply unit 1105-a cone radiator 1100R-a metal patch 1101-a short pin 1102-a ground layer GND To form a current path.
  • the radiation pattern at the bore site in the elevation direction is null ( null) can be prevented from being generated.
  • the power supply unit 1105 is formed on the second substrate S2 and is configured to transmit a signal through a lower aperture.
  • the power feeding part 1105 may have an end portion formed in a ring shape so as to correspond to the shape of the lower opening.
  • the cone antenna according to the present invention includes at least one non-metal supporter 1106. ) May be further included.
  • the non-metallic support 1106 is configured to vertically connect the first substrate S1 and the second substrate S2 to support the first substrate S1 and the second substrate S2.
  • the non-metallic support 1106 is not metal and is not electrically connected to the metal patch 1101, it does not affect the electrical characteristics of the cone antenna 1100. Accordingly, the non-metallic support 1106 is the upper left, upper right, and lower left of the first and second substrates S1 and S2 to vertically connect and support the first and second substrates S1 and S2. And it may be disposed in the lower right.
  • the present invention is not limited thereto, and may be changed to various structures capable of supporting the first substrate S1 and the second substrate S2 according to the application.
  • the outer rim 1103 may be integrally formed with the cone radiator 1100R and may be connected to the first substrate S1 through the fastener 1104.
  • the outer rim 1103 may be implemented as two outer rims on opposite points of the cone radiator 1100R.
  • the fastener 1107 may be configured to be connected to the second substrate S2 through the inside of the end (ie, ring shape) of the power supply unit 1105. Accordingly, the second substrate S2 on which the power supply unit 1105 is formed and the cone radiator 1100R may be fixed through the fastener 1107. Accordingly, the fastener 1107 serves to fix the cone radiator 1100R to the second substrate S2 together with the role of a feeder that transmits signals to the cone radiator 1100R.
  • FIG. 6 shows a perspective view of a cone antenna assembly including a cone radiator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a structure in which the cone radiator of FIG. 6 is fastened to the upper substrate and the lower substrate.
  • the cone antenna assembly 1100X according to an embodiment of the present invention is an assembly structure that considers manufacturing convenience, structural stability, and toughness when manufacturing the above-described cone antenna 1000.
  • the cone antenna assembly 1100X has a structure in which a cone radiator 1110R-1 is coupled to a first substrate S1 as an upper substrate and a second substrate S2 as a lower substrate.
  • the second substrate S2 is spaced apart from the first substrate S1 at a predetermined interval and includes a ground layer GND.
  • the first substrate S1 as the upper substrate and the second substrate S2 as the lower substrate may be referred to as "TOP PCB” and "BOTTOM PCB", respectively.
  • the first substrate S1 and the second substrate S2 may be substrates having a high dielectric constant such as FR4, but are not limited thereto.
  • a low loss substrate having a lower dielectric constant than the FR4 substrate may be used.
  • the cone radiator 1110R-1 is provided between the first substrate S1 and the second substrate S2, and the upper part is connected to the first substrate S1, and the lower part is connected to the second substrate S2. It is provided with an upper opening in the upper part.
  • an upper opening and a lower opening may be formed in a rectangular shape.
  • the shape of the upper opening and the lower opening of the cone radiator 1110R-1 is not limited thereto, and may be formed in an oval shape other than a circular shape, or any polygonal shape.
  • the corner of the upper opening may be formed in a rounded shape for convenience in manufacturing.
  • the upper opening of the cone radiator 1100R-1 may have an oval shape in which a circular opening moves a predetermined distance in a linear direction.
  • the cone antenna assembly 1100X includes an antenna frame configured to be coupled to the first substrate S1 and/or the second substrate S2 together with the cone radiator 1110R-1.
  • the antenna frame 1100F-1 is formed of a dielectric material, and is configured to be fastened to the second substrate S2 together with the cone radiator 1110R-1.
  • the antenna frame 1100F-1 may be configured such that the antenna frame 1100F-1 is accommodated in the cone radiator 1110R-1.
  • a supporter 1100S integrally formed with the antenna frame 1100F-1 is configured to be coupled to the second substrate S2, so that the cone radiator 1110R-1 may be fixed and supported.
  • the support 1100S may be connected to the second substrate S2 through a side surface aperture (SSA) formed on a side surface of the cone radiator 1110R-1.
  • the second substrate S2 and the support 1100S may be fixed by a fastener 1102S inserted into the support 1100S from the rear surface of the second substrate S2. Accordingly, the second substrate S2 as the lower substrate and the antenna frame 1100F-1 may be coupled to each other through screws corresponding to the fasteners 1102S.
  • At least one of the fasteners 1102S inserted into the support 1100S formed integrally with the antenna frame 1100F-1 may be a metal screw. Accordingly, a metal screw inserted into at least one of the fasteners 1102S may operate as a shorting pin. Accordingly, in the cone antenna radiation pattern by the cone antenna assembly 1100X, the null pattern at the bore site in the elevation direction is relaxed, so that reception performance can be improved.
  • both fasteners 1102S inserted into the support 1100S may be formed of metal screws.
  • the cone radiator 1110R-1 according to the present invention may be formed by press processing.
  • the present invention is not limited thereto, and the cone radiator 1110R-1 may be manufactured in a mold shape.
  • the antenna frame 1100F-1 according to the present invention may be formed in an injection shape. Accordingly, a lower fixture (1100S2) formed integrally with the antenna frame (1100F-1) is mechanically fastened to the second substrate (S2) to fix and support the cone radiator (1110R-1). I can.
  • the outer fixture 1103-1 of the cone radiator may be fixed by soldering with the ground GND1 formed under the first substrate S1.
  • a metal patch 1101P is formed on the front surface of the first substrate S1, so that a signal from the cone radiator 1110R-1 may be coupled to the metal patch 1101P to be radiated.
  • the metal patch 1101P is not disposed only on the front surface of the first substrate S1, but may be disposed on the rear surface of the first substrate S1.
  • the metal patch 1101P may be formed in the upper opening of the cone radiator 1110R-1.
  • the present invention is not limited thereto, and may be disposed along the side of the cone radiator 1110R-1 as shown in FIGS. 5A and 5B.
  • FIG. 8 shows a process of assembling a cone antenna assembly including a cone radiator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an exploded view of a cone antenna assembly including the cone radiator of FIG. 8.
  • the assembly process of the cone antenna assembly including the cone radiator includes a NUT processing process (S1), an INSERT injection process (S2), a CONE assembly process (S3), a PRISM assembly process (S4), and a TOP PCB assembly process. It may include (S5) and the BOLT fastening process (S6). However, it is not limited to the order of the above-described NUT processing process (S1) to M2 BOLT fastening process (S6), and the order may be changed according to the application.
  • the assembly process of the cone antenna assembly including the cone radiator includes the M3 BOLT fastening process (S7), the BOTTOM PCB assembly process (S8), the M3 BOLT fastening process (S9), and the M3 TAPTITE BOLT fastening process (S10) and the FEEDING soldering process. It may further include (S11). However, it is not limited to the order of the M3 BOLT fastening process (S7) to the FEEDING soldering process (S11) described above, and the order may be changed according to the application.
  • the cone antenna assembly 1100Y is configured such that the cone radiator 1100R is coupled to the upper substrate S1 and the lower substrate S2.
  • the antenna frame 1100F-2 may be formed by insert injection to accommodate the cone radiator 1100R.
  • a plurality of bolt accommodating portions may be formed in the antenna frame 1100F-2, and the first substrate S1 and the antenna frame 1100F-2 may be fixed by bolts accommodated in the bolt accommodating portion.
  • the number of bolt receiving portions formed in the antenna frame 1100F-2 may be three, but is not limited thereto and may be changed according to an application.
  • the cone radiator 1100R may include a plurality of outer ribs 1103 configured to form an upper opening of the cone radiator and connect the cone radiator 1100R to the first substrate S1.
  • the cone radiator 1100R may further include a plurality of bolt receiving portions formed on the outer rim 1103 to connect the outer rim 1103 and the first substrate S1. Accordingly, the first substrate S1 and the cone radiator 1100R may be fixed by a plurality of fasteners 1104 accommodated in the bolt receiving portion.
  • the first substrate S1 and the cone radiator 1100R are formed by the fastener 1104 inserted into the bolt receiving portion formed in the antenna frame 1100F-2 formed at a position corresponding to the outer rim 1103. It is fixed.
  • the fastener 1104-2 passing through the first substrate S1 is fastened with the TOP PRISM 1104-3. Accordingly, the TOP PRISM 1104-3 may be inserted into another receiving portion formed in the antenna frame 1100F-2 by using the fastener 1104-2.
  • the second substrate S2 and the antenna frame 1100F-2 are fixed by the bolts 1108 accommodated in the plurality of bolt receiving portions of the antenna frame 1100F-2 on the rear surface of the second substrate S2. I can.
  • the positions of the plurality of bolt receiving portions formed on the upper portion of the antenna frame 1100F-2 and the positions of the plurality of bolt receiving portions formed under the antenna frame 1100F-2 may be identically formed. Accordingly, it is possible to improve the convenience of manufacturing the antenna frame 1100F-2 formed by insert injection.
  • the positions of the plurality of bolt receiving portions formed on the upper portion of the antenna frame 1100F-2 and the positions of the plurality of bolt receiving portions formed under the antenna frame 1100F-2 may be formed at different positions to maximize structural stability. Accordingly, structural stability and toughness of the cone antenna assembly 1100Y in which the cone radiator is coupled to the first substrate S1 and the second substrate S2 through the antenna frame 1100F-2 may be improved.
  • the metal patches 1101 and 1101P of the cone antenna assemblies 1100X and 1100Y may be formed as a square patch or a circular patch (arbitrary polygonal patch) depending on the application. Meanwhile, the metal patches 1101 and 1101P may be disposed to overlap with the cone radiators 1100R and 1100R-1, disposed only on one side, or disposed on both one side and the other side.
  • FIGS. 10A to 11B illustrate a shape of a metal patch and an arrangement shape of the metal patch according to various examples of the present invention.
  • FIGS. 10A and 10B are front views of a cone antenna having a Cone with single shorting pin structure according to various embodiments of the present disclosure. That is, FIGS. 9A and 9B show cone antennas implemented by one shorting pin by one radiator.
  • metal patches 1101 and 1101 ′ may be disposed only on one side of the cone radiator 1102.
  • the inside of the metal patch 1101 may be formed in a circular shape to correspond thereto.
  • FIGS. 10A and 10B may be implemented by one shorting pin (or shorting support).
  • FIG. 8A shows a shape in which a circular metal patch is disposed on one side of an upper opening of the cone radiator.
  • FIG. 8B shows a shape in which a rectangular metal patch is disposed on one side of the upper opening of the cone radiator.
  • an electronic device includes a cone antenna 1100.
  • the electronic device may further include a transceiver circuit 1250.
  • the cone antenna 1100 is formed between a first substrate as an upper substrate and a second substrate as a lower substrate.
  • the cone antenna 1100 may include metal patches 1101, 1101 ′, 1101a and 1101b and a shorting pin 1102.
  • the metal patch 1101 may be formed in a peripheral area of one side of the upper aperture of the cone antenna 1100.
  • the metal patch 1101 may be formed on the first substrate.
  • the cone antenna 1100 may refer to only a hollow cone antenna or may refer to an entire antenna structure including the metal patch 1101.
  • the metal patches 1101, 1101 ′, 1101a, and 1101b may be formed in a peripheral region of the upper opening of the cone antenna 1100 and may be disposed on the first substrate. Accordingly, the metal patch 1101 may be disposed at a position spaced apart from the upper opening of the cone antenna 1100 in the z-axis by the thickness of the first substrate. In this way, when the metal patch 1101 is disposed on the first substrate, there is an advantage that the size of the cone antenna 1100 can be further reduced. Specifically, since a first substrate having a predetermined dielectric constant is disposed in an upper region of the cone antenna 1100 including the metal patch 1101, there is an advantage in that the size of the cone antenna 1100 can be further reduced.
  • the metal patches 1101, 1101 ′, 1101a, and 1101b may be formed in a peripheral area of the upper opening of the cone antenna 1100 and may be disposed under the first substrate. Accordingly, the metal patch 1101 may be spaced apart from the upper opening of the cone antenna 1100 at a predetermined interval on the same plane on the z-axis.
  • the first substrate may operate as a radome of the con antenna 1100 including the metal patch 1101. Accordingly, there is an advantage in that the cone antenna 1100 including the metal patch 1101 can be protected from the outside, and a gain of the cone antenna 1100 can be increased.
  • the shorting pin 1102 is configured to connect the metal patches 1101, 1101', 1101a, 1101b and the ground layer GND formed on the second substrate. In this way, by the shorting pin 1102 configured to connect the metal patch 1101 and the ground layer GND formed on the second substrate, there is an advantage that the size of the cone antenna 1100 can be reduced. Meanwhile, the number of shorting pins 1102 may be one or two. A case in which the number of shorting pins 1102 is one may be most advantageous from the viewpoint of miniaturization of the cone antenna 1100. Accordingly, the shorting pin 1102 may be formed as a single shorting pin between the metal patch and the second substrate, which is a lower substrate.
  • the number of shorting pins is not limited thereto, and two or more shorting pins may be used from the viewpoint of performance and structural stability of the cone antenna 1100.
  • some pins other than the shorting pin 1102 may be implemented as a non-metal supporting pin in a non-metal type.
  • the transmission/reception unit circuit 1250 may be connected to the cone radiator 1100R through the power supply unit 1105 and control to emit a signal through the cone antenna 1100.
  • the transmission/reception unit circuit 1250 may include a power amplifier 210 and a low noise amplifier 310 at a front end as shown in FIG. 4. Accordingly, the transceiver circuit 1250 may control the power amplifier 210 to radiate a signal amplified through the power amplifier 210 through the cone antenna 1100.
  • the transceiver circuit 1250 may control the low noise amplifier 310 to amplify a signal received from the cone antenna 1100 through the low noise amplifier 310.
  • elements in the transceiver circuit 1250 may be controlled to transmit and/or receive signals through the cone antenna 1100 of the transceiver circuit 1250.
  • the transmission/reception unit circuit 1250 may control a signal to be transmitted and/or received through at least one of the plurality of cone antennas.
  • a case in which the transceiver circuit 1250 transmits or receives a signal through only one cone antenna may be referred to as 1 Tx or 1 Rx, respectively.
  • a case in which the transceiver circuit 1250 transmits or receives signals through two or more cone antennas may be referred to as n Tx or n Rx according to the number of antennas.
  • a case in which the transceiver circuit 1250 transmits or receives a signal through two cone antennas may be referred to as 2 Tx or 2 Rx.
  • the transceiver circuit 1250 transmits or receives the first and second signals having the same data through two cone antennas it may be referred to as 1 Tx or 2 Rx.
  • a case in which the transceiver circuit 1250 transmits or receives the first and second signals having the same data through two cone antennas may be referred to as a diversity mode.
  • the shape of the metal patch 1101 may be configured in the form of a circular patch as shown in FIG. 10A.
  • the shape of the metal patch 1101 may be configured as a rectangular patch as shown in FIG. 10B.
  • the shape of the metal patch 1101 may be implemented in the form of a circular patch or an arbitrary polygonal patch in terms of antenna miniaturization and performance depending on the application. In this regard, it can be approximated to a circular patch shape as the degree of the polygon increases in an arbitrary polygonal patch shape.
  • the metal patch 1101 may be formed as a circular patch having an outer side shape in a circular shape. Meanwhile, the inner side shape of the circular patch may be formed in a circular shape so as to correspond to the shape of the outline of the upper opening. Accordingly, since the signal radiated from the cone antenna is formed to be coupled through the inside of the circular patch 1101, there is an advantage in that antenna performance can be optimized.
  • the metal patch 1101 ′ may be formed as a rectangular patch having an outer side shape of a square shape. Meanwhile, the inner side shape of the square patch may be formed in a circular shape so as to correspond to the shape of the outline of the upper opening. Accordingly, since the signal radiated from the cone antenna is formed to be coupled through the inside of the square patch 1101, there is an advantage in that antenna performance can be optimized.
  • FIGS. 11A and 11B illustrate an electronic device including a cone antenna having a cone with two shorting pin structure according to an embodiment of the present invention.
  • the Cone with two shorting pin structure is a cone antenna implemented by two shorting pins (or shorting supports).
  • the structures of FIGS. 10A and 10B are not limited to the Cone with two shorting pin structure, and may be a Cone with single shorting pin structure.
  • one of the two support structures may be implemented as a shorting pin and the other as a non-metallic support.
  • one of the shorting pins 1102a of FIG. 9A may be replaced with the non-metallic support 1106 of FIG. 4A.
  • one of the non-metallic supports 1106 may be formed on a metal patch disposed on the other side.
  • an electronic device or vehicle includes a cone antenna 1100a.
  • the electronic device may further include a transceiver circuit 1250.
  • the cone antenna 1100a is formed between a first substrate serving as an upper substrate and a second substrate serving as a lower substrate.
  • the cone antenna 1100a may include a metal patch 1101a and a shorting pin 1102a.
  • the metal patch 1101a may be formed in a peripheral area of the upper aperture of the cone antenna 1100a.
  • the metal patch 1101 may be formed on the first substrate.
  • the metal patch 1101a may be implemented as a circular patch to surround the entire upper opening of the cone antenna 1100a.
  • the present invention is not limited thereto, and the metal patch 1101a may be implemented as a circular patch surrounding a part of the upper opening of the cone antenna 1100a. Accordingly, the circular patch may be formed on both sides of the upper opening of the cone antenna 1100a or may be formed on one side.
  • the circular patch 1101a may be formed in the entire area so as to surround the entire area of the upper opening of the cone antenna 1100a.
  • a metal patch such as the circular patch 1101a may be disposed on both one side and the other side corresponding to the one side so as to surround the entire upper opening of the cone antenna.
  • the cone antenna 1100a including the symmetrical circular patch 1101a and the shorting pin 1102a may have a slightly increased overall size than when a metal patch disposed on only one side is provided.
  • the cone antenna 1100a having the symmetrical circular patch 1101a and the shorting pin 1102a has an advantage that the radiation pattern is symmetrical and can be implemented with broadband characteristics.
  • the circular patch 1101a may be formed only in a partial region so as to surround a partial region of the upper opening. Accordingly, there is an advantage of minimizing the size of the cone antenna 1100a including the metal patch 1101a.
  • the metal patch 1101a may be formed in a peripheral region of the upper opening of the cone antenna 1100a and may be disposed on the first substrate. Accordingly, the metal patch 1101a may be disposed at a position spaced apart from the upper opening of the cone antenna 1100a in the z-axis by the thickness of the first substrate. In this way, when the metal patch 1101a is disposed on the first substrate, there is an advantage that the size of the cone antenna 1100a can be further reduced. Specifically, since a first substrate having a predetermined dielectric constant is disposed in an upper region of the cone antenna 1100 including the metal patch 1101a, there is an advantage that the size of the cone antenna 1100 can be further reduced.
  • the metal patch 1101 may be formed in a peripheral region of the upper opening of the cone antenna 1100a and may be disposed under the first substrate. Accordingly, the metal patch 1101a may be spaced apart from the upper opening of the cone antenna 1100a at a predetermined interval on the same plane on the z-axis.
  • the first substrate may operate as a radome of the cone antenna 1100a including the metal patch 1101a. Accordingly, there is an advantage in that the cone antenna 1100a including the metal patch 1101a can be protected from the outside, and a gain of the cone antenna 1100a can be increased.
  • the shorting pin 1102a is configured to connect between the metal patch 1101a and the ground layer GND formed on the second substrate. As described above, the shorting pin 1102a configured to connect the metal patch 1101a and the ground layer GND formed on the second substrate has the advantage of miniaturizing the size of the cone antenna 1100a.
  • the metal patch 1101a may be formed as a circular patch having an outer side shape of a circular shape. Meanwhile, the inner side shape of the circular patch may be formed in a circular shape so as to correspond to the shape of the outline of the upper opening. Accordingly, since the signal radiated from the cone antenna is formed to be coupled through the inside of the circular patch 1101a, there is an advantage that antenna performance can be optimized.
  • a resonance length may be formed by an opening of the metal patch 1101a having an opening size larger than that of the upper opening of the cone antenna. Accordingly, a signal radiated from the cone antenna 1100a may be coupled through the inside of the circular patch 1101a. Accordingly, there is an advantage in that the cone antenna 1100a can be miniaturized by the opening of the circular patch 1101a having a larger opening size than the upper opening of the cone antenna.
  • FIG. 11B shows an electronic device including a cone antenna having a cone with two shorting pin structure according to another embodiment of the present invention.
  • the Cone with two shorting pin structure is a cone antenna implemented by two shorting pins (or shorting supports).
  • the structures of FIGS. 9A and 9B are not limited to the Cone with two shorting pin structure, and may be a Cone with single shorting pin structure.
  • one of the two support structures may be implemented as a shorting pin and the other as a non-metallic support.
  • one of the shorting pins 1102b of FIG. 6B may be replaced with the non-metallic support 1106 of FIG. 4A.
  • one of the non-metallic supports 1106 may be formed on the metal patch 1101b1 disposed on the other side.
  • the electronic device includes a cone antenna 1100b.
  • the electronic device may further include a transceiver circuit 1250.
  • the cone antenna 1100b is formed between a first substrate as an upper substrate and a second substrate as a lower substrate.
  • the cone antenna 1100a may include a metal patch 1101b and a shorting pin 1102b.
  • the metal patch 1101b may be formed in a peripheral area of the upper aperture of the cone antenna 1100b.
  • the metal patch 1101 may be formed on the first substrate.
  • the metal patch 1101b may be implemented as a square patch so as to surround the entire upper opening of the cone antenna 1100b.
  • the present invention is not limited thereto, and the metal patch 1101b may be implemented as a rectangular patch surrounding a part of the upper opening of the cone antenna 1100b. Accordingly, the square patch may be formed on both sides of the upper opening of the cone antenna 1100a or may be formed on one side.
  • the rectangular patch 1101b may be formed in substantially the entire area so as to surround the upper opening area of the cone antenna 1100b.
  • the square patch 1101b may not be formed in a region around the fastener 1104 supporting the cone antenna 1100b. Accordingly, the square patch 1101b may be disposed in the left area and the right area of the cone antenna 1100b, respectively.
  • the metal patch 1101b may include a first metal patch 1101b1 and a second metal patch 1101b2.
  • the first metal patch 1101b1 may be formed on the left side of the upper opening to surround the upper opening of the cone antenna 1100b.
  • the second metal patch 1101b2 may be formed on the right side of the upper opening to surround the upper opening of the cone antenna 1100b.
  • the first metal patch 1101b and the second metal patch 1101b2 are formed so that the metal pattern is separated, so that the total antenna size can be reduced.
  • the metal patch 1101b may partially operate as a radiator. Accordingly, due to the influence of the metal patch 1101b having a bandwidth narrower than that of the cone antenna 1100b, the bandwidth may be partially limited due to unwanted resonance.
  • the first metal patch 1101b and the second metal patch 1101b2 may be formed so that the metal pattern is separated. Accordingly, the cone antenna 1100b in which the metal pattern is separated by the first metal patch 1101b and the second metal patch 1101b2 may operate as a broadband antenna. Accordingly, the first metal patch 1101b and the second metal patch 1101b2 may not be formed in a region corresponding to the outer rim 1103 forming the upper opening.
  • the square patch 1101b may be formed in a peripheral region of the upper opening of the cone antenna 1100b and may be disposed on the first substrate. Accordingly, the metal patch 1101b may be disposed at a position spaced apart from the upper opening of the cone antenna 1100b in the z-axis by the thickness of the first substrate. In this way, when the metal patch 1101b is disposed on the first substrate, there is an advantage that the size of the cone antenna 1100b can be further reduced. Specifically, since the first substrate having a predetermined dielectric constant is disposed in the upper region of the cone antenna 1100 including the metal patch 1101b, there is an advantage that the size of the cone antenna 1100b can be further reduced.
  • the rectangular patch 1101b may be formed in a peripheral region of the upper opening of the cone antenna 1100b and may be disposed under the first substrate. Accordingly, the metal patch 1101b may be spaced apart from the upper opening of the cone antenna 1100b at a predetermined interval on the same plane on the z-axis.
  • the first substrate may operate as a radome of the cone antenna 1100b including the metal patch 1101b. Accordingly, there is an advantage in that the cone antenna 1100b including the metal patch 1101b can be protected from the outside, and a gain of the cone antenna 1100b can be increased.
  • the shorting pin 1102b is configured to connect between the metal patch 1101a and the ground layer GND formed on the second substrate. As described above, the shorting pin 1102a configured to connect the metal patch 1101a and the ground layer GND formed on the second substrate has the advantage of miniaturizing the size of the cone antenna 1100a.
  • the rectangular patch 1101b may be formed as a rectangular patch having an outer side shape of a square shape. Meanwhile, the inner side shape of the square patch may be formed in a circular shape so as to correspond to the shape of the outline of the upper opening. Accordingly, since the signal radiated from the cone antenna is formed to be coupled through the inside of the rectangular patch 1100b, there is an advantage that antenna performance can be optimized.
  • a resonance length may be formed by a circular opening of the square patch 1101b having an opening size larger than that of the upper opening of the cone antenna. Accordingly, a signal radiated from the cone antenna 1100b may be coupled through the inside of the rectangular patch 1101b. Accordingly, there is an advantage in that the cone antenna 1100b can be miniaturized by the circular opening of the square patch 1101b having an opening size larger than that of the upper opening of the cone antenna.
  • metal patches 1100, 1100 ′, 1100a and 1100b are formed on the front surface of the first substrate S1, so that a signal from the cone radiator 1100R is transmitted to the metal patch 1100, 1100', 1100a, 1100b) is coupled and radiated. Accordingly, the metal patches 1100, 1100', 1100a, and 1100b may be formed on one side or on one side and the other side to surround at least a part of the upper opening of the cone radiator 1100R.
  • the cone antenna assemblies 1100X and 1100Y are formed on the second substrate S2, which is a lower substrate, and further include a feeding part 1105 configured to transmit a signal through the lower opening.
  • Can include.
  • FIG. 12 shows a fastening structure of a feeding part for feeding a cone antenna and a cone antenna and a shape of the feeding part according to the present invention.
  • FIG. 12(a) shows a fastening structure between a feeder for feeding a cone antenna and a cone antenna according to the present invention.
  • FIG. 12(b) shows a feeding part corresponding to the shape of the cone antenna for feeding the cone antenna according to the present invention.
  • the power supply unit 1105 has a shape corresponding to the shape of the cone radiator 1100R on the second substrate S2, which is a lower substrate, that is, the end of the power supply unit 1105 may be formed in a ring shape.
  • a fastener such as a screw or a bolt may be inserted into the power supply unit 1105 to fix the cone radiator 1100R to the lower substrate.
  • fasteners such as screws or bolts may be inserted from the lower substrate into the inner space of the cone radiator 1100R.
  • fasteners such as screws or bolts may be fastened to the lower substrate in the inner space of the cone radiator 1100R.
  • the power supply unit 1105 may transmit a signal through the lower opening of the cone radiator 1100R and radiate the signal through the upper opening of the cone antenna and the metal patches 1101, 1101a, 1101b. Meanwhile, the power supply unit 1105 may be soldered with the second substrate S2 to transmit a signal from the signal line formed on the second substrate S2 to the cone radiator 1100R through the power supply unit.
  • the cone antenna assemblies 1100X and 1100Y include shorting pins configured to connect the metal patches 1100, 1100 ′, 1100a and 1100b to the ground formed on the second substrate S2 ( 1102) may be further included.
  • the shorting pin 1102 is formed as one shorting pin, there is an advantage in that it is possible to prevent a null of the radiation pattern from being generated in the elevation direction.
  • the antenna system including the cone antenna assemblies 1100X and 1100Y according to the present invention described above may be mounted on an electronic device or a vehicle.
  • the electronic device may be a router such as a customer premise equipment (CPE) other than the mobile terminal.
  • CPE customer premise equipment
  • FIG. 13 shows an example of an electronic device including a plurality of cone antenna assemblies, a transceiver circuit, and a processor according to the present invention.
  • 14 shows an example of a vehicle including a plurality of cone antennas, a transmission/reception unit circuit, and a processor according to the present invention.
  • the above description in FIGS. 1 to 12B may be applied to the electronic device and vehicle of FIGS. 13 and 14.
  • an electronic device or vehicle may include four cone antennas, that is, a first cone antenna 1100-1 to a fourth cone antenna 1100-4.
  • the number of cone antennas can be changed to various numbers depending on the application.
  • the first cone antenna 1100-1 to the fourth cone antenna 1100-4 may be implemented in the same shape for the same antenna performance.
  • the first cone antenna 1100-1 to the fourth cone antenna 1100-4 may be implemented in different shapes for optimum antenna performance and optimum arrangement structure.
  • the first cone antenna 1100-1 to the fourth cone antenna 1100-4 may be arranged to be shifted by a predetermined distance from each other in order to optimize antenna performance and reduce the level of mutual interference.
  • the electronic device may be implemented in a communication relay apparatus, a small cell base station, or a base station in addition to the user terminal (UE).
  • the communication relay device may be a Customer Premises Equipment (CPE) capable of providing 5G communication services indoors.
  • CPE Customer Premises Equipment
  • the vehicle may be configured to communicate with a 4G base station or a 5G base station, or may be configured to communicate with an adjacent vehicle directly or through a peripheral device.
  • the antenna system 1000 may include an antenna system 1000 in which a plurality of cone antenna assemblies 1100X and 1100Y are disposed. Further, the antenna system 1000 may include an antenna in which a plurality of cone antennas are disposed, a transceiver circuit 1250 connected thereto, and a baseband processor 1400.
  • Cone antenna assemblies (1100X, 1100Y) are provided between the first substrate (S1) and the second substrate (S2), the upper part is connected to the first substrate (S1), the lower part is connected to the second substrate (S2) And, it includes a cone radiator (1100R-1, 1100R) having an opening in the upper part.
  • the first substrate S1 corresponds to the upper substrate and the second substrate S2 corresponds to the lower substrate.
  • the second substrate S2 is spaced apart from the first substrate S1 at a predetermined interval and includes a ground layer GND.
  • cone antenna assemblies 1100X and 1100Y may further include antenna frames 1100F-1 and 1100F-2 formed of a dielectric material and configured to be coupled to the second substrate together with the cone radiator.
  • the upper opening and the lower opening of the cone radiator 1100R-1 may be formed in a rectangular shape.
  • the antenna frame 1100F-1 may be accommodated in the cone radiator 1100R-1. Accordingly, the support 1100S integrally formed with the antenna frame 1100F-1 is fastened to the second substrate S2 to fix and support the cone radiator 1100R-1.
  • the antenna frame 1100F-2 may be formed by insert injection to accommodate the cone radiator 1100R. Meanwhile, a plurality of bolt accommodating portions may be formed in the antenna frame 1100F-2, and the first substrate S1 and the antenna frame 1100F-2 may be fixed by bolts accommodated in the bolt accommodating portion.
  • the transmission/reception unit circuit 1250 is connected to the cone radiators 1100R-1 and 1100R through the power supply unit 1105, and is configured to control to emit a signal through the cone radiators 1100R-1 and 1100R.
  • the baseband processor 1400 is configured to communicate with at least one of an adjacent electronic device and a base station through the transceiver circuit 1250.
  • the transmission/reception unit circuit 1250 is respectively connected to the cone radiator 1100R through the power supply unit 1105. Also, the transceiver circuit 1250 may control to radiate a first signal in a first frequency band through the cone antenna 1110. In addition, the transceiver circuit 1250 may control to radiate a second signal in a second frequency band lower than the first frequency band through the cone antenna 1110.
  • the processor 1400 may control the transmission/reception unit 1250 to perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4.
  • MIMO multiple input/output
  • the processor 1400 transmits/receives 1250 to perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4. ) To control.
  • MIMO multiple input/output
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to operate in the first frequency band.
  • the processor 1400 may deactivate some components of the transceiver circuit 1250 operating in the second frequency band.
  • the processor 1400 transmits/receives to perform multiple input/output (MIMO) through at least two of the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4. Control the unit 1250.
  • MIMO multiple input/output
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to operate in the second frequency band.
  • the processor 1400 may deactivate some components of the transceiver circuit 1250 operating in the first frequency band.
  • the processor 1400 may use only one cone antenna. To this end, the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to perform carrier aggregation (CA) on the first signal and the second signal received through one cone antenna. Accordingly, the processor 1400 may simultaneously acquire all of the first and second information included in the first and second signals, respectively.
  • CA carrier aggregation
  • the antenna system 1000 may include an antenna system 1000 in which a plurality of cone antenna assemblies 1100X and 1100Y are disposed. Further, the antenna system 1000 may include an antenna in which a plurality of cone antennas are disposed, a transceiver circuit 1250 connected thereto, and a baseband processor 1400.
  • Cone antenna assemblies (1100X, 1100Y) are provided between the first substrate (S1) and the second substrate (S2), the upper part is connected to the first substrate (S1), the lower part is connected to the second substrate (S2) And, it includes a cone radiator (1100R-1, 1100R) having an opening in the upper part.
  • the first substrate S1 corresponds to the upper substrate and the second substrate S2 corresponds to the lower substrate.
  • the second substrate S2 is spaced apart from the first substrate S1 at a predetermined interval and includes a ground layer GND.
  • cone antenna assemblies 1100X and 1100Y may further include antenna frames 1100F-1 and 1100F-2 formed of a dielectric material and configured to be coupled to the second substrate together with the cone radiator.
  • the upper opening and the lower opening of the cone radiator 1100R-1 may be formed in a rectangular shape.
  • the antenna frame 1100F-1 may be accommodated in the cone radiator 1100R-1. Accordingly, the support 1100S integrally formed with the antenna frame 1100F-1 is fastened to the second substrate S2 to fix and support the cone radiator 1100R-1.
  • the antenna frame 1100F-2 may be formed by insert injection to accommodate the cone radiator 1100R. Meanwhile, a plurality of bolt accommodating portions may be formed in the antenna frame 1100F-2, and the first substrate S1 and the antenna frame 1100F-2 may be fixed by bolts accommodated in the bolt accommodating portion.
  • an antenna system 1000 disposed in a vehicle includes a plurality of cone antenna assemblies, for example, a first cone antenna 1100-1 to a fourth cone antenna 1100-4. ).
  • a plurality of cone antennas disposed on the upper left, upper right, lower left, and lower right of the antenna system 1100 in the vehicle, that is, the first to fourth cone antennas 1100-1 to 1100-4 Can be implemented.
  • the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4 may include metal patches 1101-1 and 1101-2, a cone radiator 1100R, and a power supply unit 1105.
  • the antenna system 1000 disposed in the vehicle may further include a transmission/reception unit circuit 1250.
  • the antenna system 1000 disposed in the vehicle may further include a baseband processor 1400.
  • the transmission/reception unit circuit 1250 is connected to the cone radiators 1100R-1 and 1100R through the power supply unit 1105, and is configured to control to emit a signal through the cone radiators 1100R-1 and 1100R.
  • the baseband processor 1400 is configured to communicate with at least one of an adjacent vehicle, a road side unit (RSU), and a base station through the transceiver circuit 1250.
  • the transmission/reception unit circuit 1250 is connected to the cone radiators 1100R and 1100R-1 through the power supply unit 1105, respectively.
  • the transceiver circuit 1250 may control to radiate a first signal in a first frequency band through the cone antenna 1100.
  • the transceiver circuit 1250 may control to radiate a second signal in a second frequency band lower than the first frequency band through the cone antenna 1110.
  • the processor 1400 may control the transmission/reception unit 1250 to perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4.
  • MIMO multiple input/output
  • the processor 1400 transmits/receives 1250 to perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4. Control.
  • MIMO multiple input/output
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to operate in the first frequency band.
  • the processor 1400 may deactivate some components of the transceiver circuit 1250 operating in the second frequency band.
  • the processor 1400 transmits/receives to perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4. Control (1250).
  • MIMO multiple input/output
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to operate in the second frequency band.
  • the processor 1400 may deactivate some components of the transceiver circuit 1250 operating in the first frequency band.
  • the processor 1400 may use only one cone antenna. To this end, the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to perform carrier aggregation (CA) on the first signal and the second signal received through one cone antenna. Accordingly, the processor 1400 may simultaneously acquire all of the first and second information included in the first and second signals, respectively.
  • CA carrier aggregation
  • the antenna system 1000 is arranged to be spaced apart from the plurality of cone antennas 1100 at predetermined intervals, and is configured to operate in a second frequency band that is a lower frequency band than the plurality of cone antennas 1100 ( 1200, 1200') may be further included.
  • the baseband processor 1400 multiplexes the first frequency band including the middle band MB and the high band HB as the first frequency band through the plurality of cone antennas 1100-1 to 1100-4.
  • Input/output (MIMO) or diversity operations may be performed.
  • the baseband processor 1400 may use multiple input/output (MIMO) or Diversity operation can be performed. Accordingly, there is an advantage that the level of mutual interference due to multiple input/output (MIMO) can be reduced by using the cone antennas 1100-1 to 1100-4 and the cone antenna 1100' spaced apart from each other.
  • the baseband processor 1400 may perform a multiple input/output (MIMO) or diversity operation in the low band LB, which is a second frequency band, through the second type cone antennas 1200 and 1200 ′.
  • the baseband processor 1400 may perform a multiple input/output (MIMO) or diversity operation through the second type cone antennas 1200 and 1200' in the second frequency band.
  • MIMO multiple input/output
  • the design of the cone antenna assembly and the construction thereof and the configuration for controlling the antenna system including the cone antenna, and the driving thereof is a computer-readable code on a medium on which a program is recorded. It is possible to implement.
  • the computer-readable medium includes all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable media include hard disk drives (HDDs), solid state disks (SSDs), silicon disk drives (SDDs), ROMs, RAM, CD-ROMs, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, etc.
  • HDDs hard disk drives
  • SSDs solid state disks
  • SDDs silicon disk drives
  • ROMs read-only memory
  • RAM compact disc drives
  • CD-ROMs compact discs
  • magnetic tapes magnetic tapes
  • floppy disks magnetic tapes
  • optical data storage devices etc.
  • carrier wave for example, transmission over the Internet
  • the computer may include a control unit of the terminal.

Landscapes

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Abstract

본 발명에 따른 콘 안테나 어셈블리가 제공된다. 상기 콘 안테나 어셈블리는 제1 기판; 상기 제1 기판과 소정 간격으로 이격되고　그라운드 층을 구비한　제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 구비되고,　상부는 상기 제1 기판과 연결되고, 하부는 상기 제2 기판과 연결되며,　상부에 개구부를 구비한　콘 방사체; 및 유전체 재질로 형성되고, 상기 콘 방사체와 함께 상기 제2 기판과 체결되도록 구성되는 안테나 프레임을 포함하여, 저주파수 대역에서 5G Sub 6 대역까지 넓은 주파수 대역에서 동작하는 콘 안테나 어셈블리를 제공하면서, 콘 안테나 어셈블리의 조립 편의성을 향상시킬 수 있다.

Description

콘 안테나 어셈블리
본 발명은 콘 안테나 어셈블리에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 저주파수 대역에서 5GHz 대역까지 동작하는 콘 안테나 어셈블리 및 이를 구비하는 전자 기기 또는 차량에 관한 것이다.
전자기기(electronic devices)는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)로 나뉠 수 있다. 다시 전자기기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.
전자기기의 기능은 다양화되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.
이와 같은 전자기기는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.
이러한 전자기기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.
상기 시도들에 더하여, 최근 전자기기는 LTE 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공하고 있다. 또한, 향후에는 5G 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공할 것으로 기대된다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.
이와 관련하여, 이동 단말기는 5G 통신 서비스를 다양한 주파수 대역에서 제공하도록 구성될 수 있다. 최근에는 6GHz 대역 이하의 Sub6 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 하지만, 향후에는 보다 빠른 데이터 속도를 위해 Sub6 대역 이외에 밀리미터파(mmWave) 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공할 것으로 예상된다.
최근에는, 이러한 통신 서비스를 차량을 통해 제공할 필요성이 증대되고 있다. 한편, 통신 서비스에 관련하여 LTE(Long Term Evolution) 등의 기존 통신 서비스뿐만 아니라, 차세대 통신 서비스인 5세대 통신 서비스(5G communication service)에 대한 필요성도 대두되고 있다.
이에 따라, LTE 주파수 대역과 5G Sub6 주파수 대역에서 모두 동작하는 광대역 안테나가 전자 기기 이외에 차량에 배치될 필요가 있다. 하지만, 콘 안테나와 같은 광대역 안테나는 전체 안테나 크기, 특히 높이 증가에 따른 수직 프로파일(vertical profile)이 증가하고 무게가 증가하는 문제점이 있다.
또한, 콘 안테나와 같은 광대역 안테나는 기존의 평면형 안테나(planar antenna)에 비해 입체 구조로 구현될 수 있다. 또한, 전자 기기 또는 차량에서 통신 신뢰성 향상 및 통신 용량 향상을 위해서 다중 입출력(MIMO)을 구현할 필요가 있다. 이를 위해, 전자 기기 또는 차량에 다수의 광대역 안테나들을 배치할 필요가 있다. 한편, 전자 기기 또는 차량에 배치될 수 있는 안테나로 콘 방사체(cone radiator)를 고려할 수 있다.
한편, 이러한 입체 구조의 콘 방사체들을 어떠한 방식으로 회로 기판 및 구조물들과 고정 및 체결할지에 대한 구체적인 방식이 전혀 제시된 바 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 저주파수 대역에서 5GHz 대역까지 동작하는 광대역 안테나 소자를 회로 기판 및 구조물들과 고정 및 체결하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 콘 방사체를 포함하는 콘 안테나 어셈블리의 조립 편의성을 제공하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 콘 안테나 어셈블리가 제공된다. 상기 콘 안테나 어셈블리는 제1 기판; 상기 제1 기판과 소정 간격으로 이격되고　그라운드 층을 구비한　제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 구비되고,　상부는 상기 제1 기판과 연결되고, 하부는 상기 제2 기판과 연결되며,　상부에 개구부를 구비한　콘 방사체; 및 유전체 재질로 형성되고, 상기 콘 방사체와 함께 상기 제2 기판과 체결되도록 구성되는 안테나 프레임을 포함하여, 저주파수 대역에서 5G Sub 6 대역까지 넓은 주파수 대역에서 동작하는 콘 안테나 어셈블리를 제공하면서, 콘 안테나 어셈블리의 조립 편의성을 향상시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 콘 방사체는 상부 개구부와 하부 개구부가 원형 형상, 타원 형상 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 콘 방사체의 상부 개구부와 하부 개구부는 직사각형 형상으로 형성되고, 상기 콘 방사체의 내부에 상기 안테나 프레임이 수용되고, 상기 안테나 프레임과 일체로 형성된 지지체(supporter)가 상기 제2 기판과 체결되어, 상기 콘 방사체를 고정 및 지지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 지지체는 상기 콘 방사체의 측면에 형성된 측면 개구를 통해 상기 제2 기판과 연결되고, 상기 제2 기판의 배면에서 상기 지지체의 내부로 삽입되는 체결구(fastener)에 의해 상기 제2 기판과 상기 지지체가 고정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 콘 방사체는 프레스 가공으로 형성되고, 상기 안테나 프레임은 사출 형태로 형성되고, 상기 안테나 프레임과 일체로 형성된 하부 고정부(lower fixture)가 상기 제2 기판과 체결되어, 상기 콘 방사체를 고정 및 지지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 콘 방사체의 외곽 고정부(outer fixture)는 상기 제1 기판 하부에 형성된 그라운드와 솔더링(soldering)되어 고정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 기판의 전면에는 금속 패치가 형성되어, 상기 콘 방사체로부터의 신호가 상기 금속 패치로 커플링 되어 방사되고, 상기 금속 패치는 상기 콘 방사체의 상부 개구부에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 안테나 프레임은 상기 콘 방사체를 수용하도록 상기 인서트 사출에 의해 형성되고, 상기 안테나 프레임에는 복수의 볼트 수용부가 형성되고, 상기 볼트 수용부에 수용되는 볼트에 의해 상기 제1 기판과 상기 안테나 프레임이 고정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 콘 방사체는 상기 콘 방사체의 상기 상부 개구부를 형성하고, 상기 콘 방사체를 상기 제1 기판과 연결하도록 구성된 복수의 외곽 림(outer rib); 및 상기 외곽 림과 상기 제1 기판을 연결하도록 형성된 상기 외곽 림에 형성된 복수의 볼트 수용부를 더 포함하고, 상기 볼트 수용부에 수용되는 복수의 체결구(fastener)에 의해 상기 제1 기판과 상기 콘 방사체가 고정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 기판의 배면에서 상기 복수의 볼트 수용부에 수용되는 볼트에 의해 상기 제2 기판과 상기 안테나 프레임이 고정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 기판 상에 형성되고, 하부 개구부를 통해 신호를 전달하도록 구성된 급전부를 더 포함하고, 상기 급전부는 상기 하부 개구부의 형상에 대응되는 링 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 급전부는 상기 제2 기판과 솔더링(soldering)되어 상기 제2 기판에 형성된 신호선에서의 신호가 상기 급전부를 통해 상기 콘 방사체로 전달될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 기판의 전면에는 금속 패치가 형성되어, 상기 콘 방사체로부터의 신호가 상기 금속 패치로 커플링 되어 방사되고, 상기 금속 패치는 상기 콘 방사체의 상부 개구부의 적어도 일부를 둘러싸도록 일 측면에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 패치와 상기 제2 기판에 형성되는 그라운드를 연결하도록 구성된 단락 핀(shorting pin)을 더 포함하고, 상기 단락 핀은 하나의 단락 핀으로 형성되어, 앙각 방향에서 방사 패턴의 널(null)이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 콘 안테나 어셈블리를 포함하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는 제1 기판; 상기 제1 기판과 소정 간격으로 이격되고　그라운드 층을 구비한　제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 구비되고,　상부는 상기 제1 기판과 연결되고, 하부는 상기 제2 기판과 연결되며,　상부에 개구부를 구비한　콘 방사체; 및 유전체 재질로 형성되고, 상기 콘 방사체와 함께 상기 제2 기판과 체결되도록 구성되는 안테나 프레임을 포함하는, 콘 안테나 어셈블리; 및 상기 콘 방사체에 급전부를 통해 연결되고, 상기 콘 방사체를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 콘 방사체의 상부 개구부와 하부 개구부는 직사각형 형상으로 형성되고, 상기 콘 방사체의 내부에 상기 안테나 프레임이 수용되고, 상기 안테나 프레임과 일체로 형성된 지지체(supporter)가 상기 제2 기판과 체결되어, 상기 콘 방사체를 고정 및 지지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 안테나 프레임은 상기 콘 방사체를 수용하도록 상기 인서트 사출에 의해 형성되고, 상기 안테나 프레임에는 복수의 볼트 수용부가 형성되고, 상기 볼트 수용부에 수용되는 볼트에 의해 상기 제1 기판과 상기 안테나 프레임이 고정될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 콘 안테나 어셈블리를 포함하는 차량이 제공된다. 상기 차량은 제1 기판; 상기 제1 기판과 소정 간격으로 이격되고　그라운드 층을 구비한　제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 구비되고,　상부는 상기 제1 기판과 연결되고, 하부는 상기 제2 기판과 연결되며,　상부에 개구부를 구비한　콘 방사체; 및 유전체 재질로 형성되고, 상기 콘 방사체와 함께 상기 제2 기판과 체결되도록 구성되는 안테나 프레임을 포함하는, 콘 안테나 어셈블리; 및 상기 콘 방사체에 급전부를 통해 연결되고, 상기 콘 방사체를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit); 및 상기 송수신부 회로를 통해 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된 기저대역 프로세서를 포함하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 콘 방사체의 상부 개구부와 하부 개구부는 직사각형 형상으로 형성되고, 상기 콘 방사체의 내부에 상기 안테나 프레임이 수용되고, 상기 안테나 프레임과 일체로 형성된 지지체(supporter)가 상기 제2 기판과 체결되어, 상기 콘 방사체를 고정 및 지지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 안테나 프레임은 상기 콘 방사체를 수용하도록 상기 인서트 사출에 의해 형성되고, 상기 안테나 프레임에는 복수의 볼트 수용부가 형성되고, 상기 볼트 수용부에 수용되는 볼트에 의해 상기 제1 기판과 상기 안테나 프레임이 고정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 저주파수 대역에서 5G Sub 6 대역까지 넓은 주파수 대역에서 동작하는 콘 안테나 어셈블리를 제공하면서, 콘 방사체를 회로 기판 및 구조물들과 고정 및 체결할 수 있는 구조를 제시한다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 저주파수 대역에서 5G Sub 6 대역까지 넓은 주파수 대역에서 동작하는 콘 안테나 어셈블리를 제공하면서, 콘 안테나 어셈블리의 조립 편의성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명과 관련된 전자 기기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명과 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 포함하는 차량에 있어서, 안테나 시스템이 차량 내에 탑재될 수 있는 구조를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기 또는 차량의 무선 통신부의 구성을 도시한다.
도 5a는 본 발명에 따른 콘 안테나의 3차원 구조의 사시도(perspective view)를 나타낸다. 한편, 도 5b는 본 발명에 따른 콘 안테나의 3차원 구조도의 측면도(side view)를 나타낸다.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 콘 방사체를 포함하는 콘 안테나 어셈블리의 사시도를 나타낸다.
도 7은 도 6의 콘 방사체가 상부 기판 및 하부 기판과 체결된 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 콘 방사체를 포함하는 콘 안테나 어셈블리의 조립 과정을 나타낸다.
도 9는 도 8의 콘 방사체를 포함하는 콘 안테나 어셈블리의 분해도를 나타낸다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 Cone with single shorting pin 구조의 콘 안테나의 전면도를 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 Cone with two shorting pin 구조의 콘 안테나를 구비하는 전자 기기를 나타낸다.
도 12는 본 발명에 따른 콘 안테나를 급전하는 급전부와 콘 안테나의 체결 구조와 급전부의 형상을 나타낸다.
도 13은 본 발명에 따른 복수의 콘 안테나 어셈블리들과 송수신부 회로 및 프로세서를 구비하는 전자 기기의 일 예시를 나타낸다.
도 14는 본 발명에 따른 복수의 콘 안테나들, 송수신부 회로 및 프로세서를 구비하는 차량의 일 예시를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 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.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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.
본 명세서에서 설명되는 전자 기기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
한편, 본 명세서에서 언급되는 차량에 탑재되는 안테나 시스템은 차량 외부에 배치되는 안테나 시스템을 주로 언급하지만, 차량 내부에 배치되거나 차량에 탑승한 사용자가 소지하는 이동 단말기(전자 기기)를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 전자 기기를 설명하기 위한 블록도이다.
상기 전자 기기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 구성요소들은 전자 기기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 전자 기기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 전자 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100) 사이, 또는 전자 기기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 전자 기기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 여기서, 하나 이상의 네트워크는 예컨대 4G 통신 네트워크 및 5G 통신 네트워크일 수 있다.
이러한 무선 통신부(110)는, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113), 위치정보 모듈(114) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
4G 무선 통신 모듈(111)은 4G 이동통신 네트워크를 통해 4G 기지국과 4G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 4G 무선 통신 모듈(111)은 하나 이상의 4G 송신 신호를 4G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 4G 무선 통신 모듈(111)은 하나 이상의 4G 수신 신호를 4G 기지국으로부터 수신할 수 있다.
이와 관련하여, 4G 기지국으로 전송되는 복수의 4G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다. 또한, 4G 기지국으로부터 수신되는 복수의 4G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다.
5G 무선 통신 모듈(112)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 여기서, 4G 기지국과 5G 기지국은 비-스탠드 얼론(NSA: Non-Stand-Alone) 구조일 수 있다. 예컨대, 4G 기지국과 5G 기지국은 셀 내 동일한 위치에 배치되는 공통-배치 구조(co-located structure)일 수 있다. 또는, 5G 기지국은 4G 기지국과 별도의 위치에 스탠드-얼론(SA: Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다.
5G 무선 통신 모듈(112)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 5G 무선 통신 모듈(112)은 하나 이상의 5G 송신 신호를 5G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(112)은 하나 이상의 5G 수신 신호를 5G 기지국으로부터 수신할 수 있다.
이때, 5G 주파수 대역은 4G 주파수 대역과 동일한 대역을 사용할 수 있고, 이를 LTE 재배치(re-farming)이라고 지칭할 수 있다. 한편, 5G 주파수 대역으로, 6GHz 이하의 대역인 Sub6 대역이 사용될 수 있다.
반면, 광대역 고속 통신을 수행하기 위해 밀리미터파(mmWave) 대역이 5G 주파수 대역으로 사용될 수 있다. 밀리미터파(mmWave) 대역이 사용되는 경우, 전자 기기(100)는 기지국과의 통신 커버리지 확장(coverage expansion)을 위해 빔 포밍(beam forming)을 수행할 수 있다.
한편, 5G 주파수 대역에 관계없이, 5G 통신 시스템에서는 전송 속도 향상을 위해, 더 많은 수의 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 기지국으로 전송되는 복수의 5G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) MIMO가 수행될 수 있다. 또한, 5G 기지국으로부터 수신되는 복수의 5G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) MIMO가 수행될 수 있다.
한편, 무선 통신부(110)는 4G 무선 통신 모듈(111)과 5G 무선 통신 모듈(112)을 통해 4G 기지국 및 5G 기지국과 이중 연결(DC: Dual Connectivity) 상태일 수 있다. 이와 같이, 4G 기지국 및 5G 기지국과의 이중 연결을 EN-DC(EUTRAN NR DC)이라 지칭할 수 있다. 여기서, EUTRAN은 Evolved Universal Telecommunication Radio Access Network로 4G 무선 통신 시스템을 의미하고, NR은 New Radio로 5G 무선 통신 시스템을 의미한다.
한편, 4G 기지국과 5G 기지국이 공통-배치 구조(co-located structure)이면, 이종 반송파 집성(inter-CA(Carrier Aggregation)을 통해 스루풋(throughput) 향상이 가능하다. 따라서, 4G 기지국 및 5G 기지국과 EN-DC 상태이면, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)을 통해 4G 수신 신호와 5G 수신 신호를 동시에 수신할 수 있다.
근거리 통신 모듈(113)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(114)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 전자 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100) 사이, 또는 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100, 또는 외부서버)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.
한편, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)을 이용하여 전자 기기 간 근거리 통신이 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 기지국을 경유하지 않고 전자 기기들 간에 D2D (Device-to-Device) 방식에 의해 근거리 통신이 수행될 수 있다.
한편, 전송 속도 향상 및 통신 시스템 융합(convergence)을 위해, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112) 중 적어도 하나와 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(111)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 4G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 또는, 5G 무선 통신 모듈(112)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 5G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
위치정보 모듈(114)은 전자 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, 전자 기기는 GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 전자 기기는 Wi-Fi모듈을 활용하면, Wi-Fi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서, 위치정보모듈(114)은 치환 또는 부가적으로 전자 기기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보모듈(114)은 전자 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 전자 기기의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.
구체적으로, 전자 기기는 5G 무선 통신 모듈(112)을 활용하면, 5G 무선 통신 모듈 과 무선신호를 송신 또는 수신하는 5G 기지국의 정보에 기반하여, 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 특히, 밀리미터파(mmWave) 대역의 5G 기지국은 좁은 커버리지를 갖는 소형 셀(small cell)에 배치(deploy)되므로, 전자 기기의 위치를 획득하는 것이 유리하다.
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
센싱부(140)는 전자 기기 내 정보, 전자 기기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 전자 기기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 전자 기기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 전자 기기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
인터페이스부(160)는 전자 기기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전자 기기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
또한, 메모리(170)는 전자 기기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 전자 기기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 전자 기기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 전자 기기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 전자 기기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 전자 기기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 전자 기기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 전자 기기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 전자 기기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 전자 기기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 전자 기기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 전자 기기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 전자 기기 상에서 구현될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명과 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 포함하는 차량에 있어서, 상기 안테나 시스템이 차량 내에 탑재될 수 있는 구조를 도시한다. 이와 관련하여, 도 2a 및 도 2b는 안테나 시스템(1000)이 차량의 지붕(roof) 위 또는 지붕 내에 탑재되는 형상을 도시한다. 한편, 도 2c는 안테나 시스템(1000)이 차량의 지붕과 후면 미러의 지붕 프레임 (roof frame) 내에 탑재되는 구조를 도시한다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명에서는 자동차(차량)의 외관 개선 및 충돌 시 텔레매틱스 성능을 보전하기 위해 기존의 샤크 핀(Shark Fin) 안테나를 돌출되지 않은 형태의 평면형(Flat) 안테나로 대체하고자 한다. 또한, 본 발명에서는 기존 이동통신 서비스(LTE) 제공과 함께, 5세대(5G) 통신을 고려한 LTE 안테나와 5G 안테나가 통합된 형태의 안테나를 제안하고자 한다.
도 2a를 참조하면, 안테나 시스템(1000)은 차량의 지붕(roof) 위에 배치된다. 도 2a에서 상기 안테나 시스템(1000)을 외부 환경 및 차량 운전 시에 외부 충격으로부터 보호하기 위한 레이돔(radome, 2000a)이 상기 안테나 시스템(1000)을 둘러쌀 수 있다. 상기 레이돔(2000a)은 상기 안테나 시스템(1000)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
도 2b를 참조하면, 안테나 시스템(1000)은 차량의 지붕 구조물 내에 배치되고, 지붕 구조물의 적어도 일부가 비금속으로 구현되도록 구성될 수 있다. 이때, 차량의 지붕 구조물(2000b)의 적어도 일부는 비금속으로 구현되어, 안테나 시스템(1000)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 도 2c를 참조하면, 안테나 시스템(1000)은 차량의 지붕 프레임 내부에 배치되고, 지붕 프레임(2000c)의 적어도 일부가 비금속으로 구현되도록 구성될 수 있다. 이때, 차량(300)의 지붕 프레임(2000c)의 적어도 일부는 비금속으로 구현되어, 안테나 시스템(1000)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 안테나 시스템(1000)은 차량의 지붕 구조물 또는 지붕 프레임이외에 응용에 따라 차량 전면 또는 후면 위에 설치될 수 있다. 한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 2a 내지 도 3을 참조하면, 차량(300)은 동력원에 의해 회전하는 바퀴, 차량(300)의 진행 방향을 조절하기 위한 조향 입력 장치(510)를 포함할 수 있다.
차량(300)은 자율 주행 차량일 수 있다. 차량(300)은, 사용자 입력에 기초하여, 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드(수도 주행 모드)로 전환될 수 있다. 예를 들면, 차량(300)은, 사용자 인터페이스 장치(310)를 통해, 수신되는 사용자 입력에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
차량(300)은, 주행 상황 정보에 기초하여, 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다. 주행 상황 정보는, 오브젝트 검출 장치(320)에서 제공된 오브젝트 정보에 기초하여 생성될 수 있다. 예를 들면, 차량(300)은, 오브젝트 검출 장치(320)에서 생성되는 주행 상황 정보에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
예를 들면, 차량(300)은, 통신 장치(400)를 통해 수신되는 주행 상황 정보에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다. 차량(300)은, 외부 디바이스에서 제공되는 정보, 데이터, 신호에 기초하여 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
차량(300)이 자율 주행 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(300)은, 운행 시스템에 기초하여 운행될 수 있다. 예를 들면, 자율 주행 차량(300)은, 주행 시스템, 출차 시스템, 주차 시스템에서 생성되는 정보, 데이터 또는 신호에 기초하여 운행될 수 있다.
차량(300)이 메뉴얼 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(300)은, 운전 조작 장치를 통해 운전을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 운전 조작 장치를 통해 수신되는 사용자 입력에 기초하여, 차량(300)은 운행될 수 있다.
전장(overall length)은 차량(300)의 앞부분에서 뒷부분까지의 길이, 전폭(width)은 차량(300)의 너비, 전고(height)는 바퀴 하부에서 루프까지의 길이를 의미한다. 이하의 설명에서, 전장 방향(L)은 차량(300)의 전장 측정의 기준이 되는 방향, 전폭 방향(W)은 차량(300)의 전폭 측정의 기준이 되는 방향, 전고 방향(H)은 차량(300)의 전고 측정의 기준이 되는 방향을 의미할 수 있다.
도 3에 예시된 바와 같이, 차량(300)은, 사용자 인터페이스 장치(310), 오브젝트 검출 장치(320), 내비게이션 시스템(350), 통신 장치(400)을 포함할 수 있다. 또한, 차량은 전술한 장치 이외에 센싱부(361), 인터페이스부(362), 메모리(363), 전원공급부(364), 차량 제어 장치(365)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 센싱부(361), 인터페이스부(362), 메모리(363), 전원공급부(364), 차량 제어 장치(365)는 본 발명에 따른 안테나 시스템(1000)을 통한 무선 통신과 직접적인 관련성은 낮다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서 생략하기로 한다.
실시예에 따라, 차량(300)은, 본 명세서에서 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
사용자 인터페이스 장치(310)는, 차량(300)과 사용자와의 소통을 위한 장치이다. 사용자 인터페이스 장치(310)는, 사용자 입력을 수신하고, 사용자에게 차량(300)에서 생성된 정보를 제공할 수 있다. 차량(300)은, 사용자 인터페이스 장치(310)를 통해, UI(User Interfaces) 또는 UX(User Experience)를 구현할 수 있다.
오브젝트 검출 장치(320)는, 차량(300) 외부에 위치하는 오브젝트를 검출하기 위한 장치이다. 오브젝트는 차량(300)의 운행과 관련된 다양한 물체들일 수 있다. 한편, 오브젝트는, 이동 오브젝트와 고정 오브젝트로 분류될 수 있다. 예를 들면, 이동 오브젝트는, 타 차량, 보행자를 포함하는 개념일 수 있다. 예를 들면, 고정 오브젝트는, 교통 신호, 도로, 구조물을 포함하는 개념일 수 있다.
오브젝트 검출 장치(320)는, 카메라(321), 레이다(322), 라이다(323), 초음파 센서(324), 적외선 센서(325) 및 프로세서(330)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 오브젝트 검출 장치(320)는, 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
프로세서(330)는, 오브젝트 검출 장치(320)의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(330)는, 획득된 영상에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(330)는, 영상 처리 알고리즘을 통해, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출등의 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(330)는, 송신된 전자파가 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 반사 전자파에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(330)는, 전자파에 기초하여, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출 등의 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(330)는, 송신된 레이저가 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 반사 레이저 광에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(330)는, 레이저 광에 기초하여, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출 등의 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(330)는, 송신된 초음파가 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 반사 초음파에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(330)는, 초음파에 기초하여, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출 등의 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(330)는, 송신된 적외선 광이 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 반사 적외선 광에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(330)는, 적외선 광에 기초하여, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출 등의 동작을 수행할 수 있다.
실시예에 따라, 오브젝트 검출 장치(320)는, 복수의 프로세서(330)를 포함하거나, 프로세서(330)를 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 카메라(321), 레이다(322), 라이다(323), 초음파 센서(324) 및 적외선 센서(325) 각각은 개별적으로 프로세서를 포함할 수 있다.
오브젝트 검출 장치(320)에 프로세서(330)가 포함되지 않는 경우, 오브젝트 검출 장치(320)는, 차량(300)내 장치의 프로세서 또는 제어부(370)의 제어에 따라, 동작될 수 있다.
내비게이션 시스템(350)은 통신 장치(400), 특히 위치 정보부(420)를 통해 획득된 정보에 기반하여 차량의 위치 정보를 제공할 수 있다. 또한, 내비게이션 시스템(350)은 차량의 현재 위치 정보에 기반하여 목적지로의 길 안내 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 내비게이션 시스템(350)은 오브젝트 검출 장치(320) 및/또는 V2X 통신부(430)를 통해 획득된 정보에 기반하여 주변 위치에 대한 안내 정보를 제공할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 안테나 시스템(1000)과 함께 동작하는 무선 통신부(460)를 통해 획득한 V2V, V2I, V2X 정보에 기반하여 안내 정보 제공, 자율 주행 서비스 등을 제공할 수 있다.
오브젝트 검출 장치(320)는, 제어부(370)의 제어에 따라 동작될 수 있다.
통신 장치(400)는, 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 장치이다. 여기서, 외부 디바이스는, 타 차량, 이동 단말기 또는 서버일 수 있다.
통신 장치(400)는, 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
통신 장치(400)는, 근거리 통신부(410), 위치 정보부(420), V2X 통신부(430), 광통신부(440), 방송 송수신부(450) 및 프로세서(470)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 통신 장치(400)는, 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
근거리 통신부(410)는, 근거리 통신(Short range communication)을 위한 유닛이다. 근거리 통신부(410)는, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다.
근거리 통신부(410)는, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 형성하여, 차량(300)과 적어도 하나의 외부 디바이스 사이의 근거리 통신을 수행할 수 있다.
위치 정보부(420)는, 차량(300)의 위치 정보를 획득하기 위한 유닛이다. 예를 들면, 위치 정보부(420)는, GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 DGPS(Differential Global Positioning System) 모듈을 포함할 수 있다.
V2X 통신부(430)는, 서버(V2I: Vehicle to Infra), 타 차량(V2V: Vehicle to Vehicle) 또는 보행자(V2P: Vehicle to Pedestrian)와의 무선 통신 수행을 위한 유닛이다. V2X 통신부(430)는, 인프라와의 통신(V2I), 차량간 통신(V2V), 보행자와의 통신(V2P) 프로토콜이 구현 가능한 RF 회로를 포함할 수 있다.
광통신부(440)는, 광을 매개로 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 유닛이다. 광통신부(440)는, 전기 신호를 광 신호로 전환하여 외부에 발신하는 광발신부 및 수신된 광 신호를 전기 신호로 전환하는 광수신부를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 광발신부는, 차량(300)에 포함된 램프와 일체화되게 형성될 수 있다.
방송 송수신부(450)는, 방송 채널을 통해, 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호를 수신하거나, 방송 관리 서버에 방송 신호를 송출하기 위한 유닛이다. 방송 채널은, 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 수 있다.
무선 통신부(460)는 하나 이상의 안테나 시스템을 통해 하나 이상의 통신 시스템과 무선 통신을 수행하는 유닛이다. 무선 통신부(460)는 제1 안테나 시스템을 통해 제1 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 또한, 무선 통신부(460)는 제2 안테나 시스템을 통해 제2 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 여기서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 LTE 통신 시스템 및 5G 통신 시스템일 수 있다. 하지만, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 이에 한정되는 것은 아니고 임의의 서로 다른 통신 시스템으로 확장 가능하다.
본 발명에 따르면, 제1 및 제2 통신 시스템에서 동작하는 안테나 시스템(1000)은 차량(300)의 도 2a 내지 도 2c 중 하나에 따라 차량의 지붕 위, 지붕 내 또는 지붕 프레임 내에 배치될 수 있다. 한편, 도 3의 무선 통신부(460)는 제1 및 제2 통신 시스템에서 모두 동작 가능하고, 안테나 시스템(1000)과 결합되어 차량(300)으로 다중 통신 서비스를 제공할 수 있다.
프로세서(470)는, 통신 장치(400)의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
실시예에 따라, 통신 장치(400)는, 복수의 프로세서(470)를 포함하거나, 프로세서(470)를 포함하지 않을 수도 있다.
통신 장치(400)에 프로세서(470)가 포함되지 않는 경우, 통신 장치(400)는, 차량(300)내 다른 장치의 프로세서 또는 제어부(370)의 제어에 따라, 동작될 수 있다.
한편, 통신 장치(400)는, 사용자 인터페이스 장치(310)와 함께 차량용 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 이경우, 차량용 디스플레이 장치는, 텔레 매틱스(telematics) 장치 또는 AVN(Audio Video Navigation) 장치로 명명될 수 있다.
통신 장치(400)는, 제어부(370)의 제어에 따라 동작될 수 있다.
차량(300)에 포함되는, 하나 이상의 프로세서 및 제어부(370)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
본 발명과 관련된 차량(300)은, 수동주행모드 및 자율주행모드 중 어느 하나의 모드로 동작할 수 있다. 즉, 차량(300)의 주행모드는, 수동주행모드 및 자율주행모드를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 다중 송수신 시스템 구조 및 이를 구비하는 전자 기기 또는 차량과 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 구체적으로, 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 동작하는 광대역 안테나 및 이를 구비하는 전자 기기 및 차량과 관련된 실시 예들에 대해 설명한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 4는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기 또는 차량의 무선 통신부의 구성을 도시한다. 도 4를 참조하면, 전자 기기 또는 차량은 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220) 및 RFIC(1250)를 포함한다. 또한, 전자 기기 또는 차량은 모뎀(Modem, 1400) 및 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor, 1450)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 모뎀(Modem, 1400)과 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)와 물리적으로 하나의 chip에 구현되고, 논리적 및 기능적으로 분리된 형태로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 물리적으로 분리된 chip의 형태로 구현될 수도 있다.
한편, 전자 기기 또는 차량은 수신부에서 복수의 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 210a 내지 240a)을 포함한다. 여기서, 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220), 제어부(1250) 및 복수의 저잡음 증폭기(210a 내지 240a)는 모두 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템에서 동작 가능하다. 이때, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, RFIC(1250)는 4G/5G 일체형으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. RFIC(1250)가 4G/5G 일체형으로 구성되는 경우, 4G/5G 회로 간 동기화 (synchronization) 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 모뎀(1400)에 의한 제어 시그널링이 단순화될 수 있다는 장점이 있다.
한편, RFIC(1250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G RFIC 및 5G RFIC로 각각 지칭될 수 있다. 특히, 5G 대역이 밀리미터파 대역으로 구성되는 경우와 같이 5G 대역과 4G 대역의 대역 차이가 큰 경우, RFIC(1250)가 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. 이와 같이, RFIC(1250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G 대역과 5G 대역 각각에 대하여 RF 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
한편, RFIC(1250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우에도 4G RFIC 및 5G RFIC가 논리적 및 기능적으로 분리되고 물리적으로는 하나의 chip에 구현되는 것도 가능하다.
한편, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어하도록 구성한다. 구체적으로, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 모뎀(1400)을 통해 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 전자 기기의 저전력 동작(low power operation)을 위해 전력 관리 IC (PMIC: Power Management IC)를 통해 모뎀(1400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 모뎀(1400)은 RFIC(1250)를 통해 송신부 및 수신부의 전력 회로를 저전력 모드에서 동작시킬 수 있다.
이와 관련하여, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다고 판단되면, 모뎀(1400)을 통해 RFIC(1250)를 다음과 같이 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다면, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220) 중 적어도 하나가 저전력 모드에서 동작하거나 또는 오프(off)되도록 모뎀(1400)을 통해 RFIC(1250)를 제어할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 전자 기기가 low battery mode이면, 저전력 통신이 가능한 무선 통신을 제공하도록 모뎀(1400)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 4G 기지국, 5G 기지국 및 액세스 포인트 중 복수의 엔티티와 연결된 경우, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 가장 저전력으로 무선 통신이 가능하도록 모뎀(1400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스루풋을 다소 희생하더라도 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 근거리 통신 모듈(113)만을 이용하여 근거리 통신을 수행하도록 모뎀(1400)과 RFIC(1250)를 제어할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 전자 기기의 배터리 잔량이 임계치 이상이면, 최적의 무선 인터페이스를 선택하도록 모뎀(1400)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 배터리 잔량과 가용 무선 자원 정보에 따라 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(1400)을 제어할 수 있다. 이때, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 배터리 잔량 정보는 PMIC로부터 수신하고, 가용 무선 자원 정보는 모뎀(1400)으로부터 수신할 수 있다. 이에 따라, 배터리 잔량과 가용 무선 자원이 충분하면, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(1400)과 RFIC(1250)를 제어할 수 있다.
한편, 도 4의 다중 송수신 시스템(multi-transceiving system)은 각각의 무선 시스템(radio System)의 송신부와 수신부를 하나의 송수신부로 통합할 수 있다. 이에 따라, RF 프론트 엔드(Front-end)에서 두 종류의 시스템 신호를 통합하는 회로부분을 제거할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 프론트 엔드 부품을 통합된 송수신부로 제어 가능하므로, 송수신 시스템이 통신 시스템 별로 분리되었을 경우보다 효율적으로 프론트 엔드 부품을 통합할 수 있다.
또한, 통신 시스템 별로 분리되는 경우, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 불가능하거나, 이로 인한 시스템 지연(system delay)를 가중시키기 때문에 효율적인 자원 할당이 불가능하다. 반면에, 도 2와 같은 다중 송수신 시스템은, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 가능하고, 이로 인한 시스템 지연을 최소화할 수 있어 효율적인 자원 할당이 가능한 장점이 있다.
한편, 제1 전력 증폭기(210)와 제2 전력 증폭기(220)는 제1 및 제2 통신 시스템 중 적어도 하나에서 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 통신 시스템이 4G 대역 또는 Sub6 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(220)는 제1 및 제2 통신 시스템에서 모두 동작 가능하다.
반면에, 5G 통신 시스템이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)는 어느 하나는 4G 대역에서 동작하고, 다른 하나는 밀리미터파 대역에서 동작할 수 있다.
한편, 송수신부와 수신부를 통합하여, 송수신 겸용 안테나를 이용하여 하나의 안테나로 2개의 서로 다른 무선 통신 시스템을 구현할 수 있다. 이때, 도 2와 같이 4개의 안테나를 이용하여 4x4 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 하향링크(DL)를 통해 4x4 DL MIMO가 수행될 수 있다.
한편, 5G 대역이 Sub6 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역에서 모두 동작하도록 구성될 수 있다. 반면에, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역 중 어느 하나의 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이때, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 별도의 복수 안테나 각각이 밀리미터파 대역에서 배열 안테나로 구성될 수 있다.
한편, 4개의 안테나 중 제1 전력 증폭기(210)와 제2 전력 증폭기(220)에 연결된 2개의 안테나를 이용하여 2x2 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 상향링크(UL)를 통해 2x2 UL MIMO (2 Tx)가 수행될 수 있다. 또는, 2x2 UL MIMO에 한정되는 것은 아니고, 1 Tx 또는 4 Tx로 구현 가능하다. 이때, 5G 통신 시스템이 1 Tx로 구현되는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220) 중 어느 하나만 5G 대역에서 동작하면 된다. 한편, 5G 통신 시스템이 4Tx로 구현되는 경우, 5G 대역에서 동작하는 추가적인 전력 증폭기가 더 구비될 수 있다. 또는, 하나 또는 두 개의 송신 경로 각각에서 송신 신호를 분기하고, 분기된 송신 신호를 복수의 안테나에 연결할 수 있다.
한편, RFIC(1250)에 해당하는 RFIC 내부에 스위치 형태의 분배기(Splitter) 또는 전력 분배기(power divider)가 내장되어 있어, 별도의 부품이 외부에 배치될 필요가 없고 이로 인해 부품 실장성을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(250)에 해당하는 RFIC 내부에 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태의 스위치를 사용하여 2개의 서로 다른 통신 시스템의 송신부(TX) 선택이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기 또는 차량은 듀플렉서(duplexer, 231), 필터(232) 및 스위치(233)를 더 포함할 수 있다.
듀플렉서(231)는 송신 대역과 수신 대역의 신호를 상호 분리하도록 구성된다. 이때, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)를 통해 송신되는 송신 대역의 신호는 듀플렉서(231)의 제1 출력 포트를 통해 안테나(ANT1, ANT4)에 인가된다. 반면에, 안테나(ANT1, ANT4)를 통해 수신되는 수신 대역의 신호는 듀플렉서(231)의 제2 출력포트를 통해 저잡음 증폭기(210a, 240a)로 수신된다.
필터(232)는 송신 대역 또는 수신 대역의 신호를 통과(pass)시키고 나머지 대역의 신호는 차단(block)하도록 구성될 수 있다. 이때, 필터(232)는 듀플렉서(231)의 제1 출력 포트에 연결되는 송신 필터와 듀플렉서(231)의 제2 출력포트에 연결되는 수신 필터로 구성될 수 있다. 대안적으로, 필터(232)는 제어 신호에 따라 송신 대역의 신호만을 통과시키거나 또는 수신 대역의 신호만을 통과시키도록 구성될 수 있다.
스위치(233)는 송신 신호 또는 수신 신호 중 어느 하나만을 전달하도록 구성된다. 본 발명의 일 실시 예에서, 스위치(233)는 시분할 다중화(TDD: Time Division Duplex) 방식으로 송신 신호와 수신 신호를 분리하도록 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 이때, 송신 신호와 수신 신호는 동일 주파수 대역의 신호이고, 이에 따라 듀플렉서(231)는 서큘레이터(circulator) 형태로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에서, 스위치(233)는 주파수 분할 다중화(FDD: Time Division Duplex) 방식에서도 적용 가능하다. 이때, 스위치(233)는 송신 신호와 수신 신호를 각각 연결 또는 차단할 수 있도록 DPDT (Double Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 한편, 듀플렉서(231)에 의해 송신 신호와 수신 신호의 분리가 가능하므로, 스위치(233)가 반드시 필요한 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 전자 기기 또는 차량은 제어부에 해당하는 모뎀(1400)을 더 포함할 수 있다. 이때, RFIC(1250)와 모뎀(1400)을 각각 제1 제어부 (또는 제1 프로세서)와 제2 제어부(제2 프로세서)로 지칭할 수 있다. 한편, RFIC(1250)와 모뎀(1400)은 물리적으로 분리된 회로로 구현될 수 있다. 또는, RFIC(1250)와 모뎀(1400)은 물리적으로 하나의 회로에 논리적 또는 기능적으로 구분될 수 있다.
모뎀(1400)은 RFIC(1250)를 통해 서로 다른 통신 시스템을 통한 신호의 송신과 수신에 대한 제어 및 신호 처리를 수행할 수 있다. 모뎀(1400)은 4G 기지국 및/또는 5G 기지국으로부터 수신된 제어 정보(Control Information)를 통해 획득할 수 있다. 여기서, 제어 정보는 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: Physical Downlink Control Channel)을 통해 수신될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
모뎀(1400)은 특정 시간 및 주파수 자원에서 제1 통신 시스템 및/또는 제2 통신 시스템을 통해 신호를 송신 및/또는 수신하도록 RFIC(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, RFIC(1250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 송신하도록 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)를 포함한 송신 회로들을 제어할 수 있다. 또한, RFIC(1250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 수신하도록 제1 내지 제4 저잡음 증폭기(210a 내지 240a)를 포함한 수신 회로들을 제어할 수 있다.
한편, 도 2a 내지 도 4에 따른 전자 기기 또는 차량에 탑재되는 안테나 시스템과 저주파수 대역에서 약 5GHz 대역까지 동작 가능한 광대역 안테나 (예컨대, 콘 방사체)와 이를 포함하는 콘 안테나 어셈블리에 대해 설명하면 다음과 같다. 여기서, 전자 기기는 이동 단말기 이외에 CPE (Customer Premises Equipment)와 같은 통신 중계 장치를 포함한다.
이와 관련하여, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저주파수 대역에서 약 5GHz 대역까지 동작 가능한 광대역 안테나 (예컨대, 콘 안테나)의 상세한 구조를 나타낸다. 구체적으로, 도 5a는 본 발명에 따른 콘 안테나의 3차원 구조의 사시도(perspective view)를 나타낸다. 한편, 도 5b는 본 발명에 따른 콘 안테나의 3차원 구조도의 측면도(side view)를 나타낸다.
한편, 본 발명에 따른 콘 방사체(1100R)의 상부 개구부 형상은 원형 이외에, 타원형, 임의의 다각형 형상으로 구성 가능하다. 이와 관련하여, 콘 방사체(1100R)의 상부 개구부가 직사각형 형상인 경우, 제작 편의성을 위해 상부 개구부의 모서리가 라운드된 형태로 형성될 수 있다. 또는, 콘 방사체(1100R)의 상부 개구부는 원형 개구가 직선 방향으로 일정 거리 이동한 형태인 오발 형상(oval shape)일 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 콘 안테나를 구비하는 전자 기기 또는 차량은 콘 안테나(1100)를 포함한다. 여기서, 콘 방사체(1100R)가 상부 기판인 제1 기판(S1)과 하부 기판인 제2 기판(S2)과 체결되어 콘 안테나(1100)를 구성하므로, 콘 안테나 어셈블리(1100)로 지칭할 수 있다.
구체적으로, 콘 안테나(1100)는 상부 기판(upper substrate)에 해당하는 제1 기판(S1), 하부 기판(lower substrate)에 해당하는 제2 기판(S2) 및 콘 방사체(1100R)를 포함하도록 구성 가능하다. 또한, 콘 안테나(1100)는 금속 패치(1101), 단락 핀(shorting pin, 1102), 급전부(1105)를 더 포함하도록 구성 가능한다.
또한, 콘 안테나(1100)는 외곽 림(outer rim, 1103)과 외곽 림(1103)을 통해 제1 기판(S1)과 고정되도록 하는 체결구(fastener, 1104)를 더 포함하도록 구성 가능하다. 또한, 콘 안테나(1100)는 비-금속 지지체(non-metal supporter, 1106) 및 급전부(1105)를 체결하는 체결구(fastener, 1107)를 더 포함하도록 구성 가능하다. 여기서, 체결구(1104, 1107)는 소정 직경을 갖는 나사(screw)와 같은 체결구로 구현 가능하다.
이와 관련하여, 제2 기판(S2)은 제1 기판(S1)과 소정 간격으로 이격되고,　그라운드 층(GND)을 구비할 수 있다. 한편, 콘 방사체(1100R)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 사이에 구비되도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 콘 방사체(1100R)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 연결하도록, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 간을 수직 연결할 수 있다. 또한, 콘 방사체(1100R)는 상부는 제1 기판(S1)과 연결되고, 하부는 제2 기판(S2)과 연결되며,　상부에 상부 개구부(upper aperture)를 구비하도록 구성 가능하다.
한편, 금속 패치(1101)는 제1 기판(S1)에 형성되며, 상부 개구부에 이격되게 형성될 수 있다. 구체적으로, 금속 패치(1101)의 내측 형상(inner side shape)이 상부 개구부의 외곽선의 형상에 대응되도록 원형으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 콘 방사체(1100R)로부터 방사되는 신호가 금속 패치(1101)의 내측을 통해 커플링되도록 형성될 수 있다.
한편, 금속 패치(1101)는 콘 안테나(1100)의 상부 개구의 일부 영역을 둘러싸도록 일 측에만 배치될 수 있다. 이에 따라, 금속 패치(1101)를 포함한 콘 안테나(1100)의 전체 크기를 최소화할 수 있다.
한편, 단락 핀(shorting pin, 1102)은 금속 패치(1101)와 제2 기판(S2)의 그라운드 층(GND)을 전기적으로 연결하도록 형성된다. 한편, 단락 핀(1102)은 유전체와 같은 구조물 내부에 소정 직경을 갖는 나사(screw)와 같은 체결구가 삽입된 구조로 구현 가능하다.
이와 관련하여, 전자 기기 내에 복수 개의 콘 안테나를 배치하기 위해, 콘 안테나는 작은 크기로 구현될 필요가 있다. 이를 위한 본 발명에 따른 콘 안테나 구조를 "Cone with shorting pin" 또는 "Cone with shorting supporter"로 지칭할 수 있다.
이와 관련하여, 단락 핀(shorting pin) 또는 단락 지지체(shorting supporter)의 개수는 1개 또는 2개일 수 있다. 구체적으로, 단락 핀 또는 단락 지지체의 개수는 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다. 하지만, 본 발명에 따른 "Cone with shorting pin" 또는 "Cone with shorting supporter"에서 단락 핀 또는 단락 지지체는 안테나 크기 소형화를 위해 1개 또는 2개로 구현될 수 있다.
구체적으로, 단락 핀(shorting pin, 1102)은 금속 패치(1101)와 제2 기판(S2) 사이에 하나의 단락 핀으로 형성될 수 있다. 이와 같은 하나의 단락 핀(1102)에 의해, 콘 안테나의 방사 패턴의 널(null)이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 이에 대한 동작 원리 및 기술적 특징은 도 7a 및 도 7b에서 상세하게 설명하기로 한다.
이와 관련하여, 일반적인 콘 안테나는 앙각(elevation angle) 방향의 보어사이트에서 방사 패턴의 널(null)이 생성되어 수신 성능이 저하되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 콘 안테나(1110)가 하나의 단락 핀(1102)과 연결되는 구조를 통해, 앙각 방향의 보어사이트에서 방사 패턴의 널이 제거될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 거의 모든 방향에서 수신 성능이 개선될 수 있다는 장점이 있다.
이와 관련하여, 도 4a를 참조하면, 하나의 단락 핀을 구비한 콘 안테나는 급전부(1105)-콘 방사체(1100R)-금속 패치(1101)-단락 핀(1102)-그라운드 층(GND)의 전류 경로를 형성한다. 이와 같이, 급전부(1105)-콘 방사체(1100R)-금속 패치(1101)-단락 핀(1102)-그라운드 층(GND)의 비대칭 전류 경로를 통해, 앙각 방향의 보어 사이트에서 방사 패턴이 널(null)이 생성되는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 급전부(1105)는 제2 기판(S2) 상에 형성되고, 하부 개구부(lower aperture)를 통해 신호를 전달하도록 구성된다. 이를 위해, 급전부(1105)는 하부 개구부의 형상에 대응되도록 단부(end portion)가 링 형상으로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 콘 안테나는 콘 방사체(1100R)와 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 기구적으로 고정하기 위해, 적어도 하나의 비-금속 지지체(non-metal supporter, 1106)를 더 포함할 수 있다. 이를 위해, 비-금속 지지체(1106)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 지지하도록 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 수직하게 연결하도록 구성된다. 한편, 비-금속 지지체(1106)는 금속이 아니고, 또한 금속 패치(1101)와 전기적으로 연결되지 않기 때문에, 콘 안테나(1100)의 전기적 특성에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 비-금속 지지체(1106)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 수직하게 연결하여 지지하도록 제1 및 제2 기판(S1, S2)의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부에 배치될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 지지할 수 있는 다양한 구조로 변경 가능하다.
한편, 외곽 림(1103)은 콘 방사체(1100R)와 일체로 형성되고, 제1 기판(S1)과 체결구(1104)를 통해 연결될 수 있다. 여기서, 외곽 림(1103)은 콘 방사체(1100R)의 대향하는 지점 상에 2개의 외곽 림으로 구현될 수 있다.
한편, 체결구(1107)는 급전부(1105) 단부 (즉, 링 형상)의 내부를 통해 제2 기판(S2)과 연결되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 체결구(1107)를 통해 급전부(1105)가 형성된 제2 기판(S2)과 콘 방사체(1100R)가 고정될 수 있다. 이에 따라, 체결구(1107)는 콘 방사체(1100R)로 신호를 전달하는 급전부의 역할과 함께 콘 방사체(1100R)를 제2 기판(S2)에 고정하는 역할을 한다.
이와 관련하여, 도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 콘 방사체를 포함하는 콘 안테나 어셈블리의 사시도를 나타낸다. 한편, 도 7은 도 6의 콘 방사체가 상부 기판 및 하부 기판과 체결된 구조를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 콘 안테나 어셈블리(1100X)는 전술한 콘 안테나(1000)를 제작 시에 제작 편의성과 함께 구조적 안정성 및 강인성을 고려한 어셈블리 구조이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 콘 안테나 어셈블리(1100X)는 콘 방사체(1110R-1)가 상부 기판인 제1 기판(S1)과 하부 기판인 제2 기판(S2)과 체결된 구조를 갖는다. 구체적으로, 제2 기판(S2)은 제1 기판(S1)과 소정 간격으로 이격되고　그라운드 층(GND)을 구비한다. 여기서, 상부 기판인 제1 기판(S1)과 하부 기판인 제2 기판(S2)을 각각 "TOP PCB"와 "BOTTOM PCB"로 지칭할 수 있다.
한편, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)은 FR4과 같은 유전율이 높은 기판일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 기판(S1)에 형성되는 금속 패치(1101P)의 방사 효율을 개선하기 위해, FR4 기판보다 유전율이 낮은 저손실 기판(low loss substrate)을 사용할 수 있다.
또한, 콘 방사체(1110R-1)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 사이에 구비되고,　상부는 제1 기판(S1)과 연결되고, 하부는 제2 기판(S2)과 연결되며,　상부에 상부 개구부를 구비한다. 한편, 도 6 및 도 7의 콘 방사체(1110R-1)는 상부 개구부와 하부 개구부가 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 하지만, 콘 방사체(1110R-1)의 상부 개구부와 하부 개구부의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고, 원형 이외에, 타원형, 임의의 다각형 형상으로 구성 가능하다. 이와 관련하여, 콘 방사체(1100R-1)의 상부 개구부가 직사각형 형상인 경우, 제작 편의성을 위해 상부 개구부의 모서리가 라운드된 형태로 형성될 수 있다. 또는, 콘 방사체(1100R-1)의 상부 개구부는 원형 개구가 직선 방향으로 일정 거리 이동한 형태인 오발 형상(oval shape)일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 콘 안테나 어셈블리(1100X)는 콘 방사체(1110R-1)와 함께 제1 기판(S1) 및/또는 제2 기판(S2)와 체결되도록 구성되는 안테나 프레임을 포함한다.
이와 관련하여, 안테나 프레임(1100F-1)은 유전체 재질로 형성되고, 콘 방사체(1110R-1)와 함께 제2 기판(S2)과 체결되도록 구성된다. 구체적으로, 콘 방사체(1110R-1)의 내부에 안테나 프레임(1100F-1)이 수용되도록 안테나 프레임(1100F-1)이 구성될 수 있다. 또한, 안테나 프레임(1100F-1)과 일체로 형성된 지지체(supporter, 1100S)가 제2 기판(S2)과 체결되도록 구성되어, 콘 방사체(1110R-1)를 고정 및 지지할 수 있다.
한편, 지지체(1100S)는 콘 방사체(1110R-1)의 측면에 형성된 측면 개구(SSA: Side Surface Aperture)를 통해 제2 기판(S2)과 연결될 수 있다. 또한, 제2 기판(S2)의 배면에서 지지체(1100S)의 내부로 삽입되는 체결구(fastener, 1102S)에 의해 제2 기판(S2)과 지지체(1100S) 가 고정될 수 있다. 따라서, 하부 기판인 제2 기판(S2)과 안테나 프레임(1100F-1)은 체결구(1102S)에 해당하는 나사(screw)를 통해 상호 체결될 수 있다.
이와 관련하여, 안테나 프레임(1100F-1)과 일체로 형성된 지지체(1100S)에 삽입되는 체결구(1102S) 중 적어도 하나는 금속 나사일 수 있아. 이에 따라, 체결구(1102S) 중 적어도 하나에 삽입되는 금속 나사가 단락 핀(shorting pin)으로 동작할 수 있다. 따라서, 콘 안테나 어셈블리(1100X)에 의한 콘 안테나 방사 패턴은 앙각 방향 보어사이트에서 널 패턴이 완화되어 수신 성능이 개선될 수 있다.
한편, 콘 안테나 어셈블리(1100X)를 포함하는 안테나 시스템이 차량에 배치되는 경우, 앙각 방향 보어사이트(수직 방향)에서 수신 성능보다는 수평 방향에서의 수신 성능이 더 중요하다. 이와 같이 콘 안테나 어셈블리(1100X)를 포함하는 안테나 시스템이 차량에 배치되는 경우, 지지체(1100S)에 삽입되는 체결구(1102S) 2개가 모두 금속 나사로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 콘 방사체(1110R-1)는 프레스 가공으로 형성될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 콘 방사체(1110R-1)는 금형 형태로 제작될 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 안테나 프레임(1100F-1)은 사출 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 프레임(1100F-1)과 일체로 형성되는 하부 고정부(lower fixture, 1100S2)가 제2 기판(S2)과 기구적으로 체결되어, 콘 방사체(1110R-1)를 고정 및 지지할 수 있다.
한편, 콘 방사체의 외곽 고정부(outer fixture, 1103-1)는 제1 기판(S1) 하부에 형성된 그라운드(GND1)와 솔더링(soldering)되어 고정될 수 있다.
한편, 제1 기판(S1)의 전면에는 금속 패치(1101P)가 형성되어, 콘 방사체(1110R-1)로부터의 신호가 금속 패치(1101P)로 커플링 되어 방사될 수 있다. 하지만, 금속 패치(1101P)는 제1 기판(S1)의 전면에만 배치되는 것은 아니고, 제1 기판(S1)의 배면에 배치될 수도 있다.
금속 패치(1101P)가 배치되는 위치와 관련하여, 금속 패치(1101P)는 콘 방사체(1110R-1)의 상부 개구부에 형성될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 도 5a 및 도 5b와 같이 콘 방사체(1110R-1)의 측면을 따라 배치될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 콘 방사체를 포함하는 콘 안테나 어셈블리의 조립 과정을 나타낸다. 한편, 도 9는 도 8의 콘 방사체를 포함하는 콘 안테나 어셈블리의 분해도를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 콘 방사체를 포함하는 콘 안테나 어셈블리의 조립 과정은 NUT 가공 과정(S1), INSERT 사출 과정 (S2), CONE 조립 과정 (S3), PRISM 조립 과정(S4), TOP PCB 조립 과정(S5) 및 BOLT 체결 과정(S6)을 포함할 수 있다. 하지만, 전술한 NUT 가공 과정(S1) 내지 M2 BOLT 체결 과정(S6)의 순서에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 그 순서는 변경 가능하다.
한편, 콘 방사체를 포함하는 콘 안테나 어셈블리의 조립 과정은 M3 BOLT 체결 과정(S7), BOTTOM PCB 조립 과정(S8), M3 BOLT 체결 과정(S9) 및 M3 TAPTITE BOLT 체결 과정(S10) 및 FEEDING 솔더링 과정(S11)을 더 포함할 수 있다. 하지만, 전술한 M3 BOLT 체결 과정(S7) 내지 FEEDING 솔더링 과정(S11)의 순서에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 그 순서는 변경 가능하다.
도 9를 참조하면, 콘 안테나 어셈블리(1100Y)는 콘 방사체(1100R)가 상부 기판인 제1 기판(S1)과 하부 기판(S2)과 체결되도록 구성된다. 또한, 안테나 프레임(1100F-2)은 콘 방사체(1100R)를 수용하도록 인서트 사출에 의해 형성될 수 있다. 이 경우, 안테나 프레임(1100F-2)에는 복수의 볼트 수용부가 형성되고, 볼트 수용부에 수용되는 볼트에 의해 제1 기판(S1)과 안테나 프레임(1100F-2)이 고정될 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 프레임(1100F-2)에 형성된 볼트 수용부의 개수는 3개일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다.
한편, 콘 방사체(1100R)는 콘 방사체의 상부 개구부를 형성하고, 콘 방사체(1100R)를 제1 기판(S1)과 연결하도록 구성된 복수의 외곽 림(outer rib, 1103)을 포함할 수 있다. 또한, 콘 방사체(1100R)는 외곽 림(1103)과 제1 기판(S1)을 연결하도록 외곽 림(1103)에 형성된 복수의 볼트 수용부를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 볼트 수용부에 수용되는 복수의 체결구(fastener, 1104)에 의해 제1 기판(S1)과 콘 방사체(1100R)가 고정될 수 있다.
한편, 외곽 림(1103)과 대응되는 위치에 형성되는 안테나 프레임(1100F-2)에 형성된 볼트 수용부에 삽입되는 체결구(1104)에 의해, 제1 기판(S1)과 콘 방사체(1100R)가 고정된다. 또한, 제1 기판(S1)을 통과하는 체결구(1104-2)는 TOP PRISM(1104-3)과 체결된다. 이에 따라, 체결구(1104-2)를 이용하여 TOP PRISM(1104-3)은 안테나 프레임(1100F-2)에 형성된 또 다른 수용부에 삽입될 수 있다.
한편, 제2 기판(S2)의 배면에서 안테나 프레임(1100F-2)의 복수의 볼트 수용부에 수용되는 볼트(1108)에 의해 제2 기판(S2)과 안테나 프레임(1100F-2)이 고정될 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 프레임(1100F-2)의 상부에 형성되는 복수의 볼트 수용부의 위치와 하부에 형성되는 복수의 볼트 수용부의 위치는 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 인서트 사출에 의해 형성되는 안테나 프레임(1100F-2)의 제작 편의성을 향상시킬 수 있다.
반면에, 안테나 프레임(1100F-2)의 상부에 형성되는 복수의 볼트 수용부의 위치와 하부에 형성되는 복수의 볼트 수용부의 위치는 구조적 안정성이 최대화되도록 상이한 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라, 콘 방사체가 안테나 프레임(1100F-2)을 통해 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)과 체결되는 콘 안테나 어셈블리(1100Y)의 구조적 안정성 및 강인성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 5a 내지 도 9를 참조하면, 콘 안테나 어셈블리(1100X, 1100Y)의 금속 패치(1101, 1101P)는 응용에 따라 사각 패치 또는 원형 패치 (임의의 다각형 패치)로 형성될 수 있다. 한편, 금속 패치(1101, 1101P)는 콘 방사체(1100R, 1100R-1)와 중첩되도록 배치되거나 또는 일 측에만 배치되거나 또는 일 측과 타 측에 모두 배치될 수 있다.
이와 관련하여, 도 10a 내지 도 11b는 본 발명의 다양한 예시에 따른 금속 패치의 형상과 금속 패치의 배치 형태를 나타낸다.
한편, 도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 Cone with single shorting pin 구조의 콘 안테나의 전면도를 나타낸다. 즉, 도 9a 및 도 9b는 하나의 방사체에 의해 하나의 단락 핀에 의해 구현되는 콘 안테나를 나타낸다. 여기서, 도 10a 및 도 10b과 같이 콘 방사체(1102)의 일 측에만 금속 패치(1101, 1101')가 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 원형 패치(1101)의 경우 금속 패치(1101)의 내측은 이에 대응되도록 원형 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 도 10a 및 도 10b과 같은 Cone with single shorting pin 구조는 1개의 단락 핀 (또는 단락 지지체)에 의해 구현될 수 있다. 구체적으로, 도 8a는 원형 형상의 금속 패치가 콘 방사체의 상부 개구의 일측에 배치된 형상을 나타낸다. 반면에, 도 8b는 사각형 형상의 금속 패치가 콘 방사체의 상부 개구의 일측에 배치된 형상을 나타낸다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 본 발명에 따른 전자 기기는 콘 안테나(1100)를 포함한다. 또한, 전자 기기는 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 콘 안테나(1100)는 상부 기판(upper substrate)인 제1 기판과 하부 기판(lower substrate)인 제2 기판 사이에 형성된다. 한편, 콘 안테나(1100)는 금속 패치(1101, 1101', 1101a, 1101b) 및 단락 핀(1102)을 포함할 수 있다. 여기서, 금속 패치(1101)는 콘 안테나(1100)의 상부 개구부(upper aperture)의 일 측(one side)의 주변 영역에 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 금속 패치(1101)는 제1 기판 상에 형성될 수 있다. 여기서, 콘 안테나(1100)는 속이 빈(hollow) 콘 안테나만을 지칭하거나 또는 금속 패치(1101)를 포함한 전체 안테나 구조를 지칭할 수 있다.
구체적으로, 금속 패치(1101, 1101', 1101a, 1101b)는 콘 안테나(1100)의 상부 개구부의 주변 영역에 형성되고, 제1 기판의 상부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 금속 패치(1101)는 콘 안테나(1100)의 상부 개구부로부터 제1 기판의 두께만큼 z축으로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 이와 같이 금속 패치(1101)가 제1 기판의 상부에 배치되는 경우, 콘 안테나(1100)의 크기를 더욱 소형화 할 수 있다는 장점이 있다. 구체적으로, 금속 패치(1101)를 포함하는 콘 안테나(1100)의 상부 영역에 소정 유전율을 갖는 제1 기판이 배치되어, 콘 안테나(1100)의 크기를 더욱 소형화 할 수 있다는 장점이 있다.
또는, 금속 패치(1101, 1101', 1101a, 1101b)는 콘 안테나(1100)의 상부 개구부의 주변 영역에 형성되고, 제1 기판의 하부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 금속 패치(1101)는 콘 안테나(1100)의 상부 개구부와 z축 상의 동일 평면 상에서 일정 간격 이격되어 될 수 있다. 이와 같이 금속 패치(1101)가 제1 기판의 하부에 배치되는 경우, 제1 기판이 금속 패치(1101)를 포함하는 콘 안테나(1100)의 레이돔(radome)으로 동작할 수 있다. 이에 따라, 금속 패치(1101)를 포함하는 콘 안테나(1100)를 외부로부터 보호할 수 있고, 또한 콘 안테나(1100)의 이득(gain)을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
단락 핀(1102)은 금속 패치(1101, 1101', 1101a, 1101b)와 제2 기판에 형성된 그라운드 층(GND) 간을 연결하도록 구성된다. 이와 같이, 금속 패치(1101)와 제2 기판에 형성된 그라운드 층(GND) 간을 연결하도록 구성된 단락 핀(1102)에 의해, 콘 안테나(1100)의 크기를 소형화 할 수 있다는 장점이 있다. 한편, 단락 핀(1102)의 개수는 1개 또는 2개일 수 있다. 단락 핀(1102)의 개수가 1개인 경우가 콘 안테나(1100) 소형화 관점에서 가장 유리할 수 있다. 이에 따라, 단락 핀(1102)은 금속 패치와 하부 기판인 제2 기판 사이에 하나의 단락 핀으로 형성될 수 있다. 하지만, 단락 핀의 개수는 이에 한정되는 것은 아니고, 콘 안테나(1100)의 성능 및 구조적 안정성 관점에서 2개 이상의 단락 핀이 사용될 수도 있다. 응용에 따라 단락 핀(1102) 이외에 나머지 일부 핀은 비-금속 형태의 비-금속 지지 핀 (non-metal supporting pin)으로 구현될 수 있다.
송수신부 회로(1250)는 콘 방사체(1100R)에 급전부(1105)를 통해 연결되고, 콘 안테나(1100)를 통해 신호를 방사하도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 송수신부 회로(1250)는 도 4와 같이 전력 증폭기(210), 저잡음 증폭기(310)를 전단에 구비할 수 있다. 이에 따라, 송수신부 회로(1250)는 전력 증폭기(210)를 통해 증폭된 신호를 콘 안테나(1100)를 통해 방사하도록 전력 증폭기(210)를 제어할 수 있다. 또한, 송수신부 회로(1250)는 콘 안테나(1100)로부터 수신된 신호를 저잡음 증폭기(310)를 통해 증폭하도록 저잡음 증폭기(310)를 제어할 수 있다. 또한, 송수신부 회로(1250) 콘 안테나(1100)를 통해 신호를 송신 및/또는 수신하도록 송수신부 회로(1250) 내부의 소자들을 제어할 수 있다.
이와 관련하여, 전자 기기 또는 차량이 복수의 콘 안테나를 구비하는 경우, 송수신부 회로(1250)는 복수의 콘 안테나 중 적어도 하나를 통해 신호가 송신 및/또는 수신되도록 제어할 수 있다. 송수신부 회로(1250)가 하나의 콘 안테나만을 통해 신호를 송신 또는 수신하는 경우를 각각 1 Tx 또는 1 Rx로 지칭할 수 있다. 반면에, 송수신부 회로(1250)가 둘 이상의 콘 안테나를 통해 신호를 송신 또는 수신하는 경우를 안테나의 개수에 따라 n Tx 또는 n Rx로 지칭할 수 있다.
예를 들어, 송수신부 회로(1250)가 2개의 콘 안테나를 통해 신호를 송신 또는 수신하는 경우를 2 Tx 또는 2 Rx로 지칭할 수 있다. 하지만, 송수신부 회로(1250)가 2개의 콘 안테나를 통해 동일한 데이터를 갖는 제1 및 제2 신호를 송신 또는 수신하는 경우는 1 Tx 또는 2 Rx로 지칭할 수 있다. 이와 같이 송수신부 회로(1250)가 2개의 콘 안테나를 통해 동일한 데이터를 갖는 제1 및 제2 신호를 송신 또는 수신하는 경우를 다이버시티 모드로 지칭할 수 있다.
한편, 금속 패치(1101)의 형태는 도 10a와 같이 원형 패치(circular patch) 형태로 구성될 수 있다. 또는, 금속 패치(1101)의 형태는 도 10b와 같이 사각 패치(rectangular patch) 형태로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 금속 패치(1101)의 형태는 응용에 따라 안테나 소형화 및 성능 관점에서 원형 패치(circular patch) 또는 임의의 다각형 패치 형태로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 임의의 다각형 패치 형태에서 다각형의 차수가 증가함에 따라 원형 패치 형태로 근사화 될 수 있다.
도 10a를 참조하면, 금속 패치(1101)는 외측 형상(outer side shape)이 원형 형태인 원형 패치(circular patch)로 형성될 수 있다. 한편, 원형 패치의 내측 형상(inner side shape)은 상부 개구부의 외곽선의 형상에 대응되도록 원형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 콘 안테나로부터 방사되는 신호가 원형 패치(1101)의 내측을 통해 커플링되도록 형성되어, 안테나 성능을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
도 10b를 참조하면, 금속 패치(1101')는 외측 형상(outer side shape)이 사각형 형태인 사각 패치(rectangular patch)로 형성될 수 있다. 한편, 사각 패치의 내측 형상(inner side shape)은 상부 개구부의 외곽선의 형상에 대응되도록 원형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 콘 안테나로부터 방사되는 신호가 사각 패치(1101)의 내측을 통해 커플링되도록 형성되어, 안테나 성능을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 Cone with two shorting pin 구조의 콘 안테나를 구비하는 전자 기기를 나타낸다. 이와 관련하여, Cone with two shorting pin 구조는 2개의 단락 핀 (또는 단락 지지체)에 의해 구현된 콘 안테나이다. 여기서, 도 10a 및 도 10b의 구조가 Cone with two shorting pin 구조에 한정되는 것은 아니고, Cone with single shorting pin 구조일 수 있다. 이와 관련하여, 2개의 지지 구조 중 하나는 단락 핀으로 나머지 하나는 비-금속 지지체로 구현될 수 있다. 구체적으로, 도 9a의 단락 핀(1102a) 중 하나는 도 4a의 비-금속 지지체(1106)으로 대체될 수 있다. 이에 따라, 비-금속 지지체(1106) 중 하나는, 타 측에 배치된 금속 패치에 형성될 수 있다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 본 발명에 따른 전자 기기 또는 차량은 콘 안테나(1100a)를 포함한다. 또한, 전자 기기는 송수신부 회로(1250)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 5a 내지 도 11b를 참조하면, 콘 안테나(1100a)는 상부 기판(upper substrate)인 제1 기판과 하부 기판(lower substrate)인 제2 기판 사이에 형성된다. 한편, 콘 안테나(1100a)는 금속 패치(1101a) 및 단락 핀(1102a)을 포함할 수 있다. 여기서, 금속 패치(1101a)는 콘 안테나(1100a)의 상부 개구부(upper aperture)의 주변 영역에 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 금속 패치(1101)는 제1 기판 상에 형성될 수 있다.
한편, 금속 패치(1101a)는 콘 안테나(1100a)의 상부 개구부 전체를 둘러싸도록 원형 패치로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 금속 패치(1101a)는 콘 안테나(1100a)의 상부 개구부 일부를 둘러싸는 원형 패치로 구현될 수 있다. 따라서, 원형 패치는 콘 안테나(1100a)의 상부 개구부의 양측에 모두 형성되거나 또는 일측에 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 콘 안테나(1100a)에서, 원형 패치(1101a)는 콘 안테나(1100a)의 상부 개구부 전체 영역을 둘러싸도록 전체 영역에 형성될 수 있다. 구체적으로, 원형 패치(1101a)와 같은 금속 패치는 콘 안테나의 상부 개구 전체 영역을 둘러싸도록 일 측(one side) 및 일 측에 대응되는 타 측(other side)에 모두 배치될 수 있다.
따라서, 대칭 형태의 원형 패치(1101a)와 단락 핀(1102a)을 구비하는 콘 안테나(1100a)는 일 측에만 배치되는 금속 패치를 구비하는 경우보다 전체 크기가 다소 증가할 수 있다. 하지만, 대칭 형태의 원형 패치(1101a)와 단락 핀(1102a)을 구비하는 콘 안테나(1100a)는 방사 패턴이 대칭 형태이고 광대역 특성으로 구현될 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 콘 안테나(1100a)에서, 원형 패치(1101a)는 상부 개구부의 일부 영역을 둘러싸도록 일부 영역에만 형성될 수 있다. 이에 따라, 금속 패치(1101a)를 포함한 콘 안테나(1100a) 크기를 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
구체적으로, 금속 패치(1101a)는 콘 안테나(1100a)의 상부 개구부의 주변 영역에 형성되고, 제1 기판의 상부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 금속 패치(1101a)는 콘 안테나(1100a)의 상부 개구부로부터 제1 기판의 두께만큼 z축으로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 이와 같이 금속 패치(1101a)가 제1 기판의 상부에 배치되는 경우, 콘 안테나(1100a)의 크기를 더욱 소형화 할 수 있다는 장점이 있다. 구체적으로, 금속 패치(1101a)를 포함하는 콘 안테나(1100)의 상부 영역에 소정 유전율을 갖는 제1 기판이 배치되어, 콘 안테나(1100)의 크기를 더욱 소형화 할 수 있다는 장점이 있다.
또는, 금속 패치(1101)는 콘 안테나(1100a)의 상부 개구부의 주변 영역에 형성되고, 제1 기판의 하부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 금속 패치(1101a)는 콘 안테나(1100a)의 상부 개구부와 z축 상의 동일 평면 상에서 일정 간격 이격되어 될 수 있다. 이와 같이 금속 패치(1101a)가 제1 기판의 하부에 배치되는 경우, 제1 기판이 금속 패치(1101a)를 포함하는 콘 안테나(1100a)의 레이돔(radome)으로 동작할 수 있다. 이에 따라, 금속 패치(1101a)를 포함하는 콘 안테나(1100a)를 외부로부터 보호할 수 있고, 또한 콘 안테나(1100a)의 이득(gain)을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
단락 핀(1102a)은 금속 패치(1101a)와 제2 기판에 형성된 그라운드 층(GND) 간을 연결하도록 구성된다. 이와 같이, 금속 패치(1101a)와 제2 기판에 형성된 그라운드 층(GND) 간을 연결하도록 구성된 단락 핀(1102a)에 의해, 콘 안테나(1100a)의 크기를 소형화 할 수 있다는 장점이 있다.
도 11a를 참조하면, 금속 패치(1101a)는 외측 형상(outer side shape)이 원형 형태인 원형 패치(circular patch)로 형성될 수 있다. 한편, 원형 패치의 내측 형상(inner side shape)은 상기 상부 개구부의 외곽선의 형상에 대응되도록 원형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 콘 안테나로부터 방사되는 신호가 원형 패치(1101a)의 내측을 통해 커플링되도록 형성되어, 안테나 성능을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 콘 안테나의 상부 개구부보다 더 큰 개구부 크기를 갖는 금속 패치(1101a)의 개구부에 의해 공진 길이가 형성될 수 있다. 따라서, 콘 안테나(1100a)로부터 방사되는 신호가 원형 패치(1101a)의 내측을 통해 커플링될 수 있다. 이에 따라, 콘 안테나의 상부 개구부보다 더 큰 개구부 크기를 갖는 원형 패치(1101a)의 개구부에 의해 콘 안테나(1100a)의 소형화가 가능하다는 장점이 있다.
한편, 도 11b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 Cone with two shorting pin 구조의 콘 안테나를 구비하는 전자 기기를 나타낸다. 이와 관련하여, Cone with two shorting pin 구조는 2개의 단락 핀 (또는 단락 지지체)에 의해 구현된 콘 안테나이다. 여기서, 도 9a 및 도 9b의 구조가 Cone with two shorting pin 구조에 한정되는 것은 아니고, Cone with single shorting pin 구조일 수 있다. 이와 관련하여, 2개의 지지 구조 중 하나는 단락 핀으로 나머지 하나는 비-금속 지지체로 구현될 수 있다. 구체적으로, 도 6b의 단락 핀(1102b) 중 하나는 도 4a의 비-금속 지지체(1106)으로 대체될 수 있다. 이에 따라, 비-금속 지지체(1106) 중 하나는, 타 측에 배치된 금속 패치(1101b1)에 형성될 수 있다.
도 11b를 참조하면, 본 발명에 따른 전자 기기는 콘 안테나(1100b)를 포함한다. 또한, 전자 기기는 송수신부 회로(1250)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 5a 내지 도 11b를 참조하면, 콘 안테나(1100b)는 상부 기판(upper substrate)인 제1 기판과 하부 기판(lower substrate)인 제2 기판 사이에 형성된다. 한편, 콘 안테나(1100a)는 금속 패치(1101b) 및 단락 핀(1102b)을 포함할 수 있다. 여기서, 금속 패치(1101b)는 콘 안테나(1100b)의 상부 개구부(upper aperture)의 주변 영역에 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 금속 패치(1101)는 제1 기판 상에 형성될 수 있다.
한편, 금속 패치(1101b)는 콘 안테나(1100b)의 상부 개구부 전체를 둘러싸도록 사각 패치로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 금속 패치(1101b)는 콘 안테나(1100b)의 상부 개구부 일부를 둘러싸는 사각 패치로 구현될 수 있다. 따라서, 사각 패치는 콘 안테나(1100a)의 상부 개구부의 양측에 모두 형성되거나 또는 일측에 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 콘 안테나(1100a)에서, 사각 패치(1101b)는 콘 안테나(1100b)의 상부 개구부 영역을 둘러싸도록 실질적으로 전체 영역에 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 사각 패치(1101b)의 크기를 감소시키기 위해, 콘 안테나(1100b)를 지지하는 체결구(fastening, 1104) 주변 영역에는 사각 패치(1101b)가 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 사각 패치(1101b)는 콘 안테나(1100b)의 좌측 영역과 우측 영역에 각각 배치될 수 있다.
이와 관련하여, 금속 패치(1101b)는 제1 금속 패치(1101b1)와 제2 금속 패치(1101b2)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 금속 패치(1101b1)는 콘 안테나(1100b)의 상부 개구부를 둘러싸도록 상기 상부 개구부의 좌측에 형성될 수 있다. 또한, 제2 금속 패치(1101b2)는 콘 안테나(1100b)의 상부 개구부를 둘러싸도록 상기 상부 개구부의 우측에 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1 금속 패치(1101b)와 제2 금속 패치(1101b2)는 금속 패턴이 분리되도록 형성되어, 전체 안테나 크기를 감소시킬 수 있다. 이와 관련하여, 제1 금속 패치(1101b)와 제2 금속 패치(1101b2)가 상호 연결되면 금속 패치(1101b)가 방사체(radiator)로 일부 동작할 수 있다. 이에 따라, 콘 안테나(1100b)보다 대역폭이 좁은 금속 패치(1101b)의 영향에 의해 원하지 않는 공진에 따라 대역폭이 일부 제한될 수 있다.
이러한 대역폭 제한을 방지하기 위해 제1 금속 패치(1101b)와 제2 금속 패치(1101b2)는 금속 패턴이 분리되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 금속 패치(1101b)와 제2 금속 패치(1101b2)에 의해 금속 패턴이 분리된 콘 안테나(1100b)가 광대역 안테나로 동작할 수 있다. 따라서, 상기 상부 개구부를 형성하는 외곽 림(outer rim, 1103)에 대응하는 영역에는 제1 금속 패치(1101b)와 제2 금속 패치(1101b2)가 형성되지 않을 수 있다.
구체적으로, 사각 패치(1101b)는 콘 안테나(1100b)의 상부 개구부의 주변 영역에 형성되고, 제1 기판의 상부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 금속 패치(1101b)는 콘 안테나(1100b)의 상부 개구부로부터 제1 기판의 두께만큼 z축으로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 이와 같이 금속 패치(1101b)가 제1 기판의 상부에 배치되는 경우, 콘 안테나(1100b)의 크기를 더욱 소형화 할 수 있다는 장점이 있다. 구체적으로, 금속 패치(1101b)를 포함하는 콘 안테나(1100)의 상부 영역에 소정 유전율을 갖는 제1 기판이 배치되어, 콘 안테나(1100b)의 크기를 더욱 소형화 할 수 있다는 장점이 있다.
또는, 사각 패치(1101b)는 콘 안테나(1100b)의 상부 개구부의 주변 영역에 형성되고, 제1 기판의 하부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 금속 패치(1101b)는 콘 안테나(1100b)의 상부 개구부와 z축 상의 동일 평면 상에서 일정 간격 이격되어 될 수 있다. 이와 같이 금속 패치(1101b)가 제1 기판의 하부에 배치되는 경우, 제1 기판이 금속 패치(1101b)를 포함하는 콘 안테나(1100b)의 레이돔(radome)으로 동작할 수 있다. 이에 따라, 금속 패치(1101b)를 포함하는 콘 안테나(1100b)를 외부로부터 보호할 수 있고, 또한 콘 안테나(1100b)의 이득(gain)을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
단락 핀(1102b)은 금속 패치(1101a)와 제2 기판에 형성된 그라운드 층(GND) 간을 연결하도록 구성된다. 이와 같이, 금속 패치(1101a)와 제2 기판에 형성된 그라운드 층(GND) 간을 연결하도록 구성된 단락 핀(1102a)에 의해, 콘 안테나(1100a)의 크기를 소형화 할 수 있다는 장점이 있다.
도 10b을 참조하면, 사각 패치(1101b)는 외측 형상(outer side shape)이 사각형 형태인 사각 패치(rectangular patch)로 형성될 수 있다. 한편, 사각 패치의 내측 형상(inner side shape)은 상기 상부 개구부의 외곽선의 형상에 대응되도록 원형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 콘 안테나로부터 방사되는 신호가 사각 패치(1100b)의 내측을 통해 커플링되도록 형성되어, 안테나 성능을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 콘 안테나의 상부 개구부보다 더 큰 개구부 크기를 갖는 사각 패치(1101b)의 원형 개구부에 의해 공진 길이가 형성될 수 있다. 따라서, 콘 안테나(1100b)로부터 방사되는 신호가 사각 패치(1101b)의 내측을 통해 커플링될 수 있다. 이에 따라, 콘 안테나의 상부 개구부보다 더 큰 개구부 크기를 갖는 사각 패치(1101b)의 원형 개구부에 의해 콘 안테나(1100b)의 소형화가 가능하다는 장점이 있다.
한편, 도 5a 내지 도 11b를 참조하면, 제1 기판(S1)의 전면에는 금속 패치(1100, 1100', 1100a, 1100b)가 형성되어, 콘 방사체(1100R)로부터의 신호가 금속 패치(1100, 1100', 1100a, 1100b)로 커플링 되어 방사된다. 이에 따라, 금속 패치(1100, 1100', 1100a, 1100b)는 콘 방사체(1100R)의 상부 개구부의 적어도 일부를 둘러싸도록 일 측면 또는 일 측면과 타 측면에 형성될 수 있다.
한편, 도 5a 내지 도 11b를 참조하면, 콘 안테나 어셈블리(1100X, 1100Y)는 하부 기판인 제2 기판(S2) 상에 형성되고, 하부 개구부를 통해 신호를 전달하도록 구성된 급전부(1105)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 도 12는 본 발명에 따른 콘 안테나를 급전하는 급전부와 콘 안테나의 체결 구조와 급전부의 형상을 나타낸다.
구체적으로, 도 12(a)는 본 발명에 따른 콘 안테나를 급전하는 급전부와 콘 안테나의 체결 구조를 나타낸다. 또한, 도 12(b)는 본 발명에 따른 콘 안테나를 급전하는 콘 안테나의 형상에 대응하는 급전부를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 급전부(1105)는 하부 기판인 제2 기판(S2) 상에 콘 방사체(1100R)의 형상에 대응되는 형태, 즉 급전부(1105)의 단부가 링 형태로 형성될 수 있다. 한편, 나사(screw) 또는 볼트(bolt)와 같은 체결구가 급전부(1105)에 삽입되어 콘 방사체(1100R)를 하부 기판을 고정시킬 수 있다. 이와 관련하여, 조립 편의성을 위해 나사(screw) 또는 볼트(bolt)와 같은 체결구가 하부 기판에서 콘 방사체(1100R) 내부 공간으로 삽입될 수 있다. 대안으로, 나사(screw) 또는 볼트(bolt)와 같은 체결구가 콘 방사체(1100R) 내부 공간에서 하부 기판으로 체결될 수도 있다.
이에 따라, 급전부(1105)는 콘 방사체(1100R)의 하부 개구부를 통해 신호를 전달하여 콘 안테나의 상부 개구부와 금속 패치(1101, 1101a, 1101b)를 통해 신호를 방사할 수 있다. 한편, 급전부(1105)는 제2 기판(S2)과 솔더링(soldering)되어 제2 기판(S2)에 형성된 신호선에서의 신호가 급전부를 통해 상기 콘 방사체(1100R)로 전달될 수 있다.
한편, 도 5a 내지 도 12b를 참조하면, 콘 안테나 어셈블리(1100X, 1100Y)는 금속 패치(1100, 1100', 1100a, 1100b)와 제2 기판(S2)에 형성되는 그라운드를 연결하도록 구성된 단락 핀(1102)을 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 단락 핀(1102)은 하나의 단락 핀으로 형성되어, 앙각 방향에서 방사 패턴의 널(null)이 생성되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 전술한 본 발명에 따른 콘 안테나 어셈블리(1100X, 1100Y)를 포함하는 안테나 시스템은 전자 기기 또는 차량에 탑재될 수 있다. 여기서, 전자 기기는 이동 단말기 이외에 통신 중계 장치(CPE: Customer Premise Equipment)와 같은 라우터일 수 있다.
이와 관련하여, 이와 관련하여, 도 13은 본 발명에 따른 복수의 콘 안테나 어셈블리들과 송수신부 회로 및 프로세서를 구비하는 전자 기기의 일 예시를 나타낸다. 또한, 도 14는 본 발명에 따른 복수의 콘 안테나들, 송수신부 회로 및 프로세서를 구비하는 차량의 일 예시를 나타낸다. 이와 관련하여, 전술한 도 1 내지 도 12b에서의 설명이 도 13 및 도 14의 전자 기기 및 차량에 적용될 수 있다.
도 13을 참조하면, 전자 기기 또는 차량은 4개의 콘 안테나, 즉 제1 콘 안테나(1100-1) 내지 제4 콘 안테나(1100-4)를 포함할 수 있다. 여기서, 콘 안테나의 개수는 응용에 따라 다양한 개수로 변경 가능하다. 여기서, 제1 콘 안테나(1100-1) 내지 제4 콘 안테나(1100-4)는 동일한 안테나 성능을 위해 동일한 형상으로 구현될 수 있다. 또한, 제1 콘 안테나(1100-1) 내지 제4 콘 안테나(1100-4)는 최적의 안테나 성능 및 최적의 배치 구조를 위해 상이한 형상으로 구현될 수 있다. 또한, 제1 콘 안테나(1100-1) 내지 제4 콘 안테나(1100-4)는 최적의 안테나 성능 및 상호 간섭 수준 저감을 위해 상호 간에 소정 거리만큼 시프트(shift)되어 배치될 수 있다.
여기서, 전자 기기는 사용자 단말(UE) 이외에, 통신 중계 장치(communication relay apparatus), 소형 셀 기지국 또는 기지국 등에 구현될 수 있다. 여기서, 통신 중계 장치는 5G 통신 서비스를 실내에서 제공할 수 있는 CPE (Customer Premises Equipment)일 수 있다. 또한, 차량은 4G 기지국 또는 5G 기지국과 통신하도록 구성되거나 또는 인접 차량과 직접 또는 주변 기기를 통해 통신하도록 구성될 수 있다.
한편, 도 5a 내지 도 13을 참조하여, 안테나 시스템(1000)은 콘 안테나 어셈블리(1100X, 1100Y)가 복수 개로 배치된 안테나 시스템(1000)을 포함할 수 있다. 또한, 안테나 시스템(1000)은 복수의 콘 안테나가 배치된 안테나와 이에 연결된 송수신부 회로(1250)와 기저대역 프로세서(1400)를 포함할 수 있다.
콘 안테나 어셈블리(1100X, 1100Y)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 사이에 구비되고,　상부는 제1 기판(S1)과 연결되고, 하부는 상기 제2 기판(S2)과 연결되며,　상부에 개구부를 구비한　콘 방사체(1100R-1, 1100R)를 포함한다. 여기서, 제1 기판(S1)은 상부 기판에 해당하고 제2 기판(S2)은 하부 기판에 해당한다. 제2 기판(S2)은 제1 기판(S1)과 소정 간격으로 이격되고　그라운드 층(GND)을 구비한다.
또한, 콘 안테나 어셈블리(1100X, 1100Y)는 유전체 재질로 형성되고, 상기 콘 방사체와 함께 상기 제2 기판과 체결되도록 구성되는 안테나 프레임(1100F-1, 1100F-2)을 더 포함할 수 있다.
일 예로, 콘 방사체(1100R-1)의 상부 개구부와 하부 개구부는 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 한편, 콘 방사체(1100R-1)의 내부에 안테나 프레임(1100F-1)이 수용될 수 있다. 이에 따라, 안테나 프레임(1100F-1)과 일체로 형성된 지지체(1100S)가 제2 기판(S2)과 체결되어, 콘 방사체(1100R-1)를 고정 및 지지할 수 있다.
다른 예로, 안테나 프레임(1100F-2)은 콘 방사체(1100R)를 수용하도록 인서트 사출에 의해 형성될 수 있다. 한편, 안테나 프레임(1100F-2)에는 복수의 볼트 수용부가 형성되고, 볼트 수용부에 수용되는 볼트에 의해 제1 기판(S1)과 안테나 프레임(1100F-2)이 고정될 수 있다.
한편, 송수신부 회로(1250)는 콘 방사체(1100R-1, 1100R)에 급전부(1105)를 통해 연결되고, 콘 방사체(1100R-1, 1100R)를 통해 신호를 방사하도록 제어하도록 구성된다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 통해 인접 전자기기 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된다.
이와 관련하여, 송수신부 회로(1250)는 콘 방사체(1100R)에 급전부(1105)를 통해 각각 연결된다. 또한, 송수신부 회로(1250)는 제1 주파수 대역의 제1 신호를 콘 안테나(1110)를 통해 방사하도록 제어할 수 있다. 또한, 송수신부 회로(1250)는 제1 주파수 대역보다 낮은 제2 주파수 대역의 제2 신호를 콘 안테나(1110)를 통해 방사하도록 제어할 수 있다.
이와 관련하여, 프로세서(1400)는 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부(1250)를 제어할 수 있다.
제1 주파수 대역의 자원이 전자 기기에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부(1250)를 제어한다. 이를 위해, 제1 주파수 대역의 자원이 차량에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 제1 주파수 대역에서 동작하도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 제2 주파수 대역에서 동작하는 송수신부 회로(1250)의 일부 구성을 비활성화할 수 있다.
반면에, 제2 주파수 대역의 자원이 전자 기기에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부(1250)를 제어한다. 이를 위해, 제2 주파수 대역의 자원이 차량에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 제2 주파수 대역에서 동작하도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역에서 동작하는 송수신부 회로(1250)의 일부 구성을 비활성화할 수 있다.
한편, 제1 주파수 대역의 자원과 제2 주파수 대역의 자원이 모두 전자 기기에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 하나의 콘 안테나만을 사용할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(1400)는 하나의 콘 안테나를 통해 수신되는 제1 신호와 제2 신호에 대해 반송파 집성(CA: Carrier Aggregation)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(1400)는 제1 및 제2 신호에 각각 포함된 제1 및 제2 정보를 모두 동시에 획득할 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 12 및 도 14를 참조하면, 안테나 시스템(1000)은 콘 안테나 어셈블리(1100X, 1100Y)가 복수 개로 배치된 안테나 시스템(1000)을 포함할 수 있다. 또한, 안테나 시스템(1000)은 복수의 콘 안테나가 배치된 안테나와 이에 연결된 송수신부 회로(1250)와 기저대역 프로세서(1400)를 포함할 수 있다.
콘 안테나 어셈블리(1100X, 1100Y)는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2) 사이에 구비되고,　상부는 제1 기판(S1)과 연결되고, 하부는 상기 제2 기판(S2)과 연결되며,　상부에 개구부를 구비한　콘 방사체(1100R-1, 1100R)를 포함한다. 여기서, 제1 기판(S1)은 상부 기판에 해당하고 제2 기판(S2)은 하부 기판에 해당한다. 제2 기판(S2)은 제1 기판(S1)과 소정 간격으로 이격되고　그라운드 층(GND)을 구비한다.
또한, 콘 안테나 어셈블리(1100X, 1100Y)는 유전체 재질로 형성되고, 상기 콘 방사체와 함께 상기 제2 기판과 체결되도록 구성되는 안테나 프레임(1100F-1, 1100F-2)을 더 포함할 수 있다.
일 예로, 콘 방사체(1100R-1)의 상부 개구부와 하부 개구부는 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 한편, 콘 방사체(1100R-1)의 내부에 안테나 프레임(1100F-1)이 수용될 수 있다. 이에 따라, 안테나 프레임(1100F-1)과 일체로 형성된 지지체(1100S)가 제2 기판(S2)과 체결되어, 콘 방사체(1100R-1)를 고정 및 지지할 수 있다.
다른 예로, 안테나 프레임(1100F-2)은 콘 방사체(1100R)를 수용하도록 인서트 사출에 의해 형성될 수 있다. 한편, 안테나 프레임(1100F-2)에는 복수의 볼트 수용부가 형성되고, 볼트 수용부에 수용되는 볼트에 의해 제1 기판(S1)과 안테나 프레임(1100F-2)이 고정될 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 12 및 도 14를 참조하면, 차량에 배치되는 안테나 시스템(1000)은 복수의 콘 안테나 어셈블리들, 예컨대 제1 콘 안테나(1100-1) 내지 제4 콘 안테나(1100-4)를 포함한다. 구체적으로, 차량 내의 안테나 시스템(1100)의 좌측 상부, 우측 상부, 좌측 하부 및 우측 하부 상에 배치된 복수의 콘 안테나들, 즉 제1 내지 제4 콘 안테나(1100-1 내지 1100-4)로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4)은 금속 패치(1101-1, 1101-2), 콘 방사체(1100R)와 급전부(1105)를 구비할 수 있다.
또한, 차량에 배치되는 안테나 시스템(1000)은 송수신부 회로(1250)를 더 포함할 수 있다. 또한, 차량에 배치되는 안테나 시스템(1000)은 기저대역 프로세서(1400)를 더 포함할 수 있다.
한편, 송수신부 회로(1250)는 콘 방사체(1100R-1, 1100R)에 급전부(1105)를 통해 연결되고, 콘 방사체(1100R-1, 1100R)를 통해 신호를 방사하도록 제어하도록 구성된다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 통해 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된다.
이와 관련하여, 송수신부 회로(1250)는 콘 방사체(1100R, 1100R-1)에 급전부(1105)를 통해 각각 연결된다. 또한, 송수신부 회로(1250)는 제1 주파수 대역의 제1 신호를 콘 안테나(1100)를 통해 방사하도록 제어할 수 있다. 또한, 송수신부 회로(1250)는 제1 주파수 대역보다 낮은 제2 주파수 대역의 제2 신호를 콘 안테나(1110)를 통해 방사하도록 제어할 수 있다.
이와 관련하여, 프로세서(1400)는 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부(1250)를 제어할 수 있다.
제1 주파수 대역의 자원이 차량에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부(1250)를 제어한다. 이를 위해, 제1 주파수 대역의 자원이 차량에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 제1 주파수 대역에서 동작하도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 제2 주파수 대역에서 동작하는 송수신부 회로(1250)의 일부 구성을 비활성화할 수 있다.
반면에, 제2 주파수 대역의 자원이 차량에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 복수의 콘 안테나들(1100-1 내지 1100-4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부(1250)를 제어한다. 이를 위해, 제2 주파수 대역의 자원이 차량에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 제2 주파수 대역에서 동작하도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역에서 동작하는 송수신부 회로(1250)의 일부 구성을 비활성화할 수 있다.
한편, 제1 주파수 대역의 자원과 제2 주파수 대역의 자원이 모두 차량에 할당된 경우, 프로세서(1400)는 하나의 콘 안테나만을 사용할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(1400)는 하나의 콘 안테나를 통해 수신되는 제1 신호와 제2 신호에 대해 반송파 집성(CA: Carrier Aggregation)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(1400)는 제1 및 제2 신호에 각각 포함된 제1 및 제2 정보를 모두 동시에 획득할 수 있다.
한편, 안테나 시스템(1000)은 다수의 콘 안테나(1100)와 소정 간격으로 이격되어 배치되고, 다수의 콘 안테나(1100)보다 낮은 주파수 대역인 제2 주파수 대역에서 동작하도록 구성된 제2 타입 콘 안테나(1200, 1200')를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 기저대역 프로세서(1400)는 다수의 콘 안테나(1100-1 내지 1100-4)를 통해 제1 주파수 대역인 중간 대역(MB) 및 고 대역(HB)을 포함하는 제1 주파수 대역에서 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행할 수 있다. 또는, 기저대역 프로세서(1400)는 다수의 콘 안테나(1100-1 내지 1100-4 및 1100')를 통해 제1 주파수 대역인 중간 대역(MB) 및 고 대역(HB)에서 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라, 콘 안테나(1100-1 내지 1100-4)와 이격된 콘 안테나(1100')를 이용하여 다중 입출력(MIMO)에 따른 상호 간 간섭 수준을 저감할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 타입 콘 안테나(1200, 1200')를 통해 제2 주파수 대역인 저 대역(LB)에서 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 주파수 대역에서 제2 타입 콘 안테나(1200, 1200')를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 콘 안테나(cone antenna)를 구비하는 전자 기기 또는 차량에 대해 살펴보았다. 이와 같은 콘 안테나(cone antenna)를 구비하는 전자 기기 또는 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 저주파수 대역에서 5G Sub 6 대역까지 넓은 주파수 대역에서 동작하는 콘 안테나 어셈블리를 제공하면서, 콘 방사체를 회로 기판 및 구조물들과 고정 및 체결할 수 있는 구조를 제시한다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 저주파수 대역에서 5G Sub 6 대역까지 넓은 주파수 대역에서 동작하는 콘 안테나 어셈블리를 제공하면서, 콘 안테나 어셈블리의 조립 편의성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 발명과 관련하여, 콘 안테나 어셈블리와 이들에 대한 제작 및 콘 안테나를 포함하는 안테나 시스템에 대한 제어를 수행하는 구성의 설계 및 이의 구동은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 콘 안테나 어셈블리에 있어서,
    제1 기판;
    상기 제1 기판과 소정 간격으로 이격되고　그라운드 층을 구비한　제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 구비되고,　상부는 상기 제1 기판과 연결되고, 하부는 상기 제2 기판과 연결되며,　상부에 개구부를 구비한　콘 방사체; 및
    유전체 재질로 형성되고, 상기 콘 방사체와 함께 상기 제2 기판과 체결되도록 구성되는 안테나 프레임을 포함하는, 콘 안테나 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 콘 방사체는 상부 개구부와 하부 개구부가 원형 형상, 타원 형상 또는 다각형 형상으로 형성되는, 콘 안테나 어셈블리.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 콘 방사체의 상부 개구부와 하부 개구부는 직사각형 형상으로 형성되고,
    상기 콘 방사체의 내부에 상기 안테나 프레임이 수용되고, 상기 안테나 프레임과 일체로 형성된 지지체(supporter)가 상기 제2 기판과 체결되어, 상기 콘 방사체를 고정 및 지지하는, 콘 안테나 어셈블리.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 지지체는 상기 콘 방사체의 측면에 형성된 측면 개구를 통해 상기 제2 기판과 연결되고,
    상기 제2 기판의 배면에서 상기 지지체의 내부로 삽입되는 체결구(fastener)에 의해 상기 제2 기판과 상기 지지체가 고정되는, 콘 어셈블리.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 콘 방사체는 프레스 가공으로 형성되고,
    상기 안테나 프레임은 사출 형태로 형성되고, 상기 안테나 프레임과 일체로 형성된 하부 고정부(lower fixture)가 상기 제2 기판과 체결되어, 상기 콘 방사체를 고정 및 지지하는, 콘 안테나 어셈블리.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 콘 방사체의 외곽 고정부(outer fixture)는 상기 제1 기판 하부에 형성된 그라운드와 솔더링(soldering)되어 고정되는, 콘 안테나 어셈블리.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판의 전면에는 금속 패치가 형성되어, 상기 콘 방사체로부터의 신호가 상기 금속 패치로 커플링 되어 방사되고,
    상기 금속 패치는 상기 콘 방사체의 상부 개구부에 형성되는, 콘 안테나 어셈블리.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 프레임은 상기 콘 방사체를 수용하도록 상기 인서트 사출에 의해 형성되고,
    상기 안테나 프레임에는 복수의 볼트 수용부가 형성되고, 상기 볼트 수용부에 수용되는 볼트에 의해 상기 제1 기판과 상기 안테나 프레임이 고정되는, 콘 어셈블리.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 콘 방사체는,
    상기 콘 방사체의 상기 상부 개구부를 형성하고, 상기 콘 방사체를 상기 제1 기판과 연결하도록 구성된 복수의 외곽 림(outer rib); 및
    상기 외곽 림과 상기 제1 기판을 연결하도록 형성된 상기 외곽 림에 형성된 복수의 볼트 수용부를 더 포함하고,
    상기 볼트 수용부에 수용되는 복수의 체결구(fastener)에 의해 상기 제1 기판과 상기 콘 방사체가 고정되는, 콘 안테나 어셈블리.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 기판의 배면에서 상기 복수의 볼트 수용부에 수용되는 볼트에 의해 상기 제2 기판과 상기 안테나 프레임이 고정되는, 콘 안테나 어셈블리.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 기판 상에 형성되고, 하부 개구부를 통해 신호를 전달하도록 구성된 급전부를 더 포함하고,
    상기 급전부는 상기 하부 개구부의 형상에 대응되는 링 형상으로 형성되는, 콘 안테나 어셈블리.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 급전부는 상기 제2 기판과 솔더링(soldering)되어 상기 제2 기판에 형성된 신호선에서의 신호가 상기 급전부를 통해 상기 콘 방사체로 전달되는, 콘 안테나 어셈블리.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 기판의 전면에는 금속 패치가 형성되어, 상기 콘 방사체로부터의 신호가 상기 금속 패치로 커플링 되어 방사되고,
    상기 금속 패치는 상기 콘 방사체의 상부 개구부의 적어도 일부를 둘러싸도록 일 측면에 형성되는, 콘 안테나 어셈블리.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 금속 패치와 상기 제2 기판에 형성되는 그라운드를 연결하도록 구성된 단락 핀(shorting pin)을 더 포함하고,
    상기 단락 핀은 하나의 단락 핀으로 형성되어, 앙각 방향에서 방사 패턴의 널(null)이 생성되는 것을 방지하는, 콘 안테나 어셈블리.
  15. 콘 안테나 어셈블리를 포함하는 전자 기기에 있어서,
    제1 기판;
    상기 제1 기판과 소정 간격으로 이격되고　그라운드 층을 구비한　제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 구비되고,　상부는 상기 제1 기판과 연결되고, 하부는 상기 제2 기판과 연결되며,　상부에 개구부를 구비한　콘 방사체; 및
    유전체 재질로 형성되고, 상기 콘 방사체와 함께 상기 제2 기판과 체결되도록 구성되는 안테나 프레임을 포함하는, 콘 안테나 어셈블리; 및
    상기 콘 방사체에 급전부를 통해 연결되고, 상기 콘 방사체를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit)를 포함하는, 전자 기기.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 콘 방사체의 상부 개구부와 하부 개구부는 직사각형 형상으로 형성되고,
    상기 콘 방사체의 내부에 상기 안테나 프레임이 수용되고, 상기 안테나 프레임과 일체로 형성된 지지체(supporter)가 상기 제2 기판과 체결되어, 상기 콘 방사체를 고정 및 지지하는, 전자 기기.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 안테나 프레임은 상기 콘 방사체를 수용하도록 상기 인서트 사출에 의해 형성되고,
    상기 안테나 프레임에는 복수의 볼트 수용부가 형성되고, 상기 볼트 수용부에 수용되는 볼트에 의해 상기 제1 기판과 상기 안테나 프레임이 고정되는, 전자 기기.
  18. 콘 안테나 어셈블리를 포함하는 차량에 있어서,
    제1 기판;
    상기 제1 기판과 소정 간격으로 이격되고　그라운드 층을 구비한　제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 구비되고,　상부는 상기 제1 기판과 연결되고, 하부는 상기 제2 기판과 연결되며,　상부에 개구부를 구비한　콘 방사체; 및
    유전체 재질로 형성되고, 상기 콘 방사체와 함께 상기 제2 기판과 체결되도록 구성되는 안테나 프레임을 포함하는, 콘 안테나 어셈블리; 및
    상기 콘 방사체에 급전부를 통해 연결되고, 상기 콘 방사체를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit); 및
    상기 송수신부 회로를 통해 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된 기저대역 프로세서를 포함하는, 차량.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 콘 방사체의 상부 개구부와 하부 개구부는 직사각형 형상으로 형성되고,
    상기 콘 방사체의 내부에 상기 안테나 프레임이 수용되고, 상기 안테나 프레임과 일체로 형성된 지지체(supporter)가 상기 제2 기판과 체결되어, 상기 콘 방사체를 고정 및 지지하는, 차량
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 안테나 프레임은 상기 콘 방사체를 수용하도록 상기 인서트 사출에 의해 형성되고,
    상기 안테나 프레임에는 복수의 볼트 수용부가 형성되고, 상기 볼트 수용부에 수용되는 볼트에 의해 상기 제1 기판과 상기 안테나 프레임이 고정되는, 차량.
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