WO2021100924A1 - 차량에 탑재되는 안테나 시스템 - Google Patents

차량에 탑재되는 안테나 시스템 Download PDF

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WO2021100924A1
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vehicle
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김창일
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엘지전자 주식회사
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    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
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    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays

Definitions

  • the present invention relates to an antenna system mounted on a vehicle. More specifically, it relates to an antenna system having a broadband antenna and a vehicle having the same to operate in various communication systems.
  • 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
  • an antenna operating in a low band (LB) of 600 MHz to 960 MHz has a problem that it is difficult to satisfy the broadband performance in the corresponding band. have.
  • the radiation performance of the antenna operating in the low band LB decreases in the horizontal direction to the vehicle.
  • Another object is to improve antenna performance while maintaining the height of the antenna system mounted in the vehicle below a certain level.
  • Another object of the present invention is to provide a structure for mounting an antenna system capable of operating in a broadband in a vehicle to support various communication systems.
  • Another object of the present invention is to provide an antenna configuration capable of broadband operation in a low band (LB).
  • LB low band
  • Another object of the present invention is to provide an antenna configuration capable of improving radiation performance in a horizontal direction while operating in a broadband in a low band (LB).
  • LB low band
  • an antenna system mounted on a vehicle includes a first antenna comprising a plurality of conductive members and operating as a radiator in a first frequency band; And a second antenna disposed in the antenna system separately from the first antenna and operating in a second frequency band higher than the first frequency band, and the first antenna is configured to couple signals from a plurality of conductive members. It may include a loop antenna configured in a loop shape to surround a plurality of conductive members.
  • a transceiver circuit for controlling to emit a signal through at least one of the first antenna and the second antenna may be further included.
  • the first antenna is composed of a plurality of conductive members, one end is connected to a feed line, the other end is connected to the ground to form a first low-band (LB) antenna to form a closed loop.
  • LB low-band
  • the first antenna may further include a second low-band (LB) antenna configured with a plurality of other conductive members, one end connected to the second feed line, and the other end connected to the ground to form a closed loop. have.
  • it may further include a first WLAN antenna and a second WLAN antenna formed of a conductive member disposed between the first LB antenna and the second LB antenna and disposed parallel to the lower substrate.
  • a remote keyless entry (RKE) antenna disposed between the first WLAN antenna and the second WLAN antenna, one end connected to the feed line and the other end connected to the ground to form a closed loop.
  • RKE remote keyless entry
  • the radiation loop region formed by the RKE antenna may be formed in the boundary region of the antenna system more than the region in which the loop antenna is formed.
  • the loop antenna may include a vertical loop antenna formed to surround a region in which the first antenna and the second antenna are formed, and disposed substantially perpendicular to the lower substrate.
  • the loop antenna may further include a horizontal loop antenna connected to the vertical loop antenna and disposed substantially parallel to the lower substrate.
  • the horizontal loop antenna may be disposed between the ends of the plurality of conductive members and the radiation loop region of the RKE antenna.
  • the plurality of conductive members may be disposed substantially perpendicular to the lower substrate. Meanwhile, in order to improve the isolation between the first LB antenna and the second LB antenna, the arrangement shape of the first LB antenna and the arrangement shape of the second LB antenna may be different.
  • the vertical loop antenna and the plurality of conductive members may be disposed substantially in parallel. Meanwhile, since the height of the vertical loop antenna is formed higher than the height of the plurality of conductive members, it is possible to improve the signal reception performance of the first frequency band in the horizontal direction in which the antenna system is mounted.
  • the second antenna includes a plurality of cone radiators; A metal patch spaced apart from each of the plurality of cone radiators by a predetermined distance so that a signal from an upper opening of the cone radiator is coupled; And a shorting pin configured to connect the metal patch and the lower substrate.
  • a shape in which the metal patch and the shorting pin are arranged may be arranged in a vertically symmetrical shape with respect to a cone radiator disposed above and a cone radiator disposed below.
  • the height of the vertical loop antenna may be higher than a position at which a plurality of cone radiators constituting the second antenna are disposed.
  • a baseband processor connected to the transmission/reception unit circuit and configured to control the transmission/reception unit circuit to perform multiple input/output (MIMO) through the first antenna in the first frequency band. It may contain more.
  • the baseband processor is configured to perform multiple input/output (MIMO) through the second antenna in the second frequency band when the signal quality received through the first antenna is less than or equal to a threshold. Can be controlled.
  • MIMO multiple input/output
  • the second antenna comprises a plurality of cone antennas including a cone radiator and a patch antenna, and further includes a baseband processor configured to perform multiple input/output (MIMO) through the plurality of cone antennas.
  • MIMO multiple input/output
  • the baseband processor may perform multiple input/output (MIMO) in the first frequency band through at least one of the first antenna and the plurality of cone antennas.
  • the first antenna may operate as a radiator in a low band (LB), which is a first frequency band
  • the second antenna may operate as a radiator in a second frequency band higher than the first frequency band.
  • CA carrier aggregation
  • a vehicle having an antenna system includes a first antenna comprising a plurality of conductive members and operating as a radiator in a first frequency band; A second antenna disposed in the antenna system separately from the first antenna and operating in a second frequency band higher than the first frequency band; A transceiver circuit for controlling to emit a signal through at least one of the first antenna and the second antenna; 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 first antenna includes the plurality of conductive members; And a loop antenna configured in a loop shape to surround the plurality of conductive members so that signals from the plurality of conductive members are coupled.
  • the baseband processor receives a first signal of the first frequency band from a first entity through the first antenna, and receives a second signal of the second frequency band through the second antenna.
  • the transmission/reception unit circuit may be controlled to receive from the second entity.
  • the baseband processor may perform communication with a base station that is the first entity, and V2V communication with another vehicle that is the second entity.
  • the radiation pattern of a low-band (LB) antenna can be improved in a horizontal direction in an antenna system mounted on a vehicle.
  • the antenna system can be optimized with different antennas in a band different from that of the low band LB, so that the antenna system can be disposed in the roof frame of the vehicle with the optimum configuration and performance.
  • MIMO multiple input/output
  • diversity operations can be implemented in an antenna system of a vehicle using a plurality of antennas in a specific band.
  • 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.
  • 5A shows radiation patterns for different types of antennas applicable to a vehicle antenna system.
  • 5B shows an antenna structure including a coupling feed and a floating feed according to an example.
  • FIG. 6A illustrates a first antenna corresponding to a low-band (LB) antenna and a second antenna corresponding to a mid-band (MB) and high-band (HB) antenna in an antenna system that can be disposed inside a vehicle according to an example. Show.
  • LB low-band
  • MB mid-band
  • HB high-band
  • 6B is a diagram illustrating a configuration of a plurality of antennas and a configuration for controlling them in an antenna system that may be disposed inside a vehicle according to an example.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating an operation principle of a loop antenna configured to surround a first antenna and a second antenna according to an exemplary embodiment.
  • 8A and 8B are side views of an antenna system including a first antenna and a second antenna including loop antennas of various shapes.
  • FIG 9 shows a structure of an antenna system including a first antenna and a second antenna according to an example.
  • FIG. 10 shows changes in characteristics of first and second LB antennas according to whether or not a loop antenna is added.
  • 11A and 11B are a comparison of first and second LB antenna characteristics in the antenna structures of FIGS. 8A and 8B.
  • 11C is a comparison of characteristics of the second antenna in the antenna structure of FIG. 9.
  • FIG. 12A illustrates an antenna pattern radiated through a first antenna when there is no floating loop in an antenna system in which a plurality of antennas are disposed.
  • FIG. 12B illustrates an antenna pattern radiated through a first antenna when a first type of floating loop is provided in an antenna system in which a plurality of antennas are disposed.
  • FIG. 12C illustrates an antenna pattern radiated through a first antenna when a second type of floating loop is provided in an antenna system in which a plurality of antennas are disposed.
  • FIG. 13 shows a configuration of a vehicle including an antenna system according to an example.
  • Electronic devices described herein include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, and a slate PC.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • Tablet PC ultrabook
  • wearable device for example, smartwatch, smart glass, head mounted display (HMD), etc. 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. .
  • the electronic device may include a mobile terminal (electronic device) disposed inside a vehicle or possessed by a user who boards the vehicle.
  • a vehicle equipped with a communication system such as an antenna system may be referred to as an electronic device.
  • 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. 1 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 of 6 GHz or less, 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 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 a vehicle 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 according to 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.
  • FIG. 5A shows radiation patterns for different types of antennas applicable to a vehicle antenna system.
  • FIG. 5B shows an antenna structure including a coupling feed and a floating feed according to an example.
  • FIG. 6A illustrates a first antenna corresponding to a low band (LB) antenna and a second antenna corresponding to a middle band (MB) and high band (HB) antenna in an antenna system that may be disposed inside a vehicle according to an example. Indicates the antenna. 6B is a diagram illustrating a configuration of a plurality of antennas and a configuration for controlling the antenna system in an antenna system that may be disposed inside a vehicle according to an example.
  • the reference antenna may be a dipole antenna.
  • the current distribution formed in the dipole antenna may be formed in the form of a sinusoidal wave. Accordingly, the radiation pattern of the dipole antenna has an end-fire shape formed on both sides of the dipole antenna.
  • an antenna element having a radiation pattern in the form of an end fire such as a dipole antenna, can operate in a broadband manner compared to an antenna element having a radiation pattern in the form of a bore site such as a patch antenna.
  • a radiation pattern of a loop antenna also has an end-fire shape formed on both sides of the antenna.
  • an antenna element having a radiation pattern in the form of an end fire such as a loop antenna, can operate in a broadband manner compared to an antenna element having a radiation pattern in the form of a bore site such as a patch antenna.
  • low elevation that is, mean gain -2dB in the range of 70 to 90 degrees of elevation. That is, the average gain corresponding to the performance of horizontal radiation in the nearly horizontal direction corresponding to the low elevation is -2dB.
  • the issues of low band (LB) antennas are as follows. In the on-ground environment of the vehicle and in a design space with an antenna height of 17 mm or less, the beam peak is formed vertically, making it difficult to satisfy the low elevation performance.
  • a shark antenna having a low elevation characteristic at less than 1 GHz may be located in an outer area of the vehicle.
  • the vehicle antenna to be implemented in the present invention needs to be implemented to have a low height of 17 mm or less. To this end, it is intended to introduce a loop antenna structure as shown in FIG. 5(b). Accordingly, when the roof antenna is applied, it may have a distinction that does not protrude to the outer area of the vehicle roof.
  • a low-band (LB) antenna is implemented in the form of a dipole antenna or a loop antenna to satisfy the low elevation performance.
  • LB low-band
  • the first antenna 1100 which is a low-band antenna according to the present invention, includes a first low-band antenna LB ANT1 and a second low-band antenna LB ANT2.
  • the first antenna 1110 may be configured with a plurality of conductive members, and may be configured to operate as a radiator in a first frequency band.
  • the first low-band antenna LB ANT1 may include a plurality of conductive members, one end connected to a feed line, and the other end connected to a ground to form a closed loop.
  • the second low-band antenna LB ANT2 may be composed of a plurality of other conductive members, one end connected to the second feed line, and the other end connected to the ground to form a closed loop.
  • the first antenna 1100 may be configured to include a plurality of conductive members 1110 and a floating loop 1120.
  • the loop antenna 1120 may be configured in a loop shape to surround the plurality of conductive members 1110 so that signals from the plurality of conductive members 1110 are coupled.
  • the second antenna 1200 may be provided in the antenna system adjacent to the first antenna 1100.
  • the first antenna 1100 which is a low-band (LB) antenna
  • the second antenna 1200 which is a medium-band (MB) and high-band (HB) antenna
  • MB medium-band
  • HB high-band
  • another low-band (LB) antenna may be disposed on the other side of the antenna system.
  • the first antenna 1100 is operable in a band including a low band (LB) of 650MHz to 900MHz or 600MHz to 960MHz.
  • the low band LB is not limited thereto and can be changed according to an application.
  • the second antenna 1200 is operable in a middle band (MB) starting from 1400 MHz and a high band (HB) that is a higher frequency band.
  • MB middle band
  • HB high band
  • the second antenna 1200 may be disposed in an antenna system separately from the first antenna 1100 and configured to operate in a second frequency band higher than the first frequency band.
  • another type of low-band (LB) antenna (not shown) may be disposed in a space between the first antenna 1100 and the second antenna 1200.
  • another type of low band (LB) antenna may be another type of low band (LB) antenna in the form of a metal plate.
  • the second antenna 1200 may be configured to include a plurality of cone antennas 1200-1 to 1200-4.
  • the transceiver circuit 1250 may control to emit a signal through at least one of the first antenna 11100 and the second antenna 1200.
  • the transceiver circuit 1250 may be a radio frequency integrated chip (RFIC) including a power amplifier and a low noise amplifier.
  • RFIC radio frequency integrated chip
  • the baseband processor 1400 may be connected to the transceiver circuit 1250 to control the transceiver circuit 1250.
  • the baseband processor 1400 may be configured to control the transceiver circuit 1250 to perform multiple input/output (MIMO) through the first antennas LB ANT1 and LB ANT2 in the first frequency band.
  • the baseband processor 1400 is a transceiver circuit to perform multiple input/output (MIMO) through a plurality of cone antennas 1200-1 to 1200-4 corresponding to the second antenna 1200 in the second frequency band. 1250).
  • the baseband processor 1400 may control to emit a signal through the second antenna 1200 when the quality of the signal received through the first antenna 1100 is less than or equal to the threshold value.
  • the baseband processor 1400 may be configured to control the transceiver circuit 1250 to perform multiple input/output (MIMO) through the second antenna 1200 in the second frequency band.
  • MIMO multiple input/output
  • the loop antenna 1120 may be configured to include a coupling feed and a floating loop. Meanwhile, the loop antenna 1120 may be configured to include a vertical loop antenna (V-loop) and a horizontal loop antenna (H-loop).
  • V-loop vertical loop antenna
  • H-loop horizontal loop antenna
  • the plurality of conductive members 1110 of the first antenna 1100 may be referred to as a source antenna or a driven pattern. In this case, some members of the plurality of conductive members 1110 may be referred to as a coupling feed.
  • the loop antenna 1120 of the first antenna 1100 may be referred to as a floating loop.
  • the vertical loop antenna (V-loop) is formed to surround a region in which the first antenna 1100 and the second antenna 1200 are formed, and may be disposed substantially perpendicular to the lower substrate.
  • the horizontal loop antenna (H-loop) may be connected to the vertical loop antenna (V-loop), and may be disposed substantially parallel to the lower substrate.
  • the horizontal loop antenna (H-loop) may be disposed between the ends of the plurality of conductive members 1100 and the radiation loop region of the RKE antenna 1140.
  • the vertical loop antenna (V-loop) and the plurality of conductive members 1110 may be disposed substantially in parallel. Accordingly, signals from the plurality of conductive members 1110 may be effectively coupled to the vertical loop antenna (V-loop).
  • the height of the vertical loop antenna (V-loop) may be formed higher than the height of the plurality of conductive members 1110. Accordingly, the first antenna 1100 may operate in a broadband by the plurality of conductive members 1110 and the vertical loop antenna (V-loop).
  • the vertical loop antenna (V-loop) is disposed at a higher height in a wider area than the plurality of conductive members 1110, low elevation characteristics may be improved. That is, the signal reception performance of the first frequency band in the horizontal direction in which the antenna system is mounted, that is, the low elevation characteristic can be improved.
  • the plurality of conductive members 1110 may be disposed substantially perpendicular to the lower substrate.
  • the arrangement shape of the first LB antenna (LB ANT1) and the arrangement shape of the second LB antenna (LB ANT2) are different. Can be configured.
  • the first LB antenna LB ANT1 and the second LB antenna LB ANT2 may be configured in a vertically symmetrical shape with respect to the center line of the antenna system.
  • each feeding unit may be disposed adjacent to each outer loop.
  • each feeding unit may be disposed at a point offset from the outer loop to the inside in order to reduce impedance matching and interference with the loop antenna 1120.
  • each feeding unit may be disposed at a point offset outward from each inner loop.
  • the first WLAN antenna and the second WLAN antenna 1130 may be disposed between a space in which the first LB antenna LB ANT1 and the second LB antenna LB ANT2 are disposed. Accordingly, the antenna system according to the present invention may further include a first WLAN antenna and a second WLAN antenna 1130.
  • the first WLAN antenna and the second WLAN antenna 1130 are disposed between the first LB antenna and the second LB antenna, and may be formed of a conductive member disposed parallel to the lower substrate.
  • the antenna system according to the present invention may further include a remote keyless entry (RKE) antenna 1140 disposed between the first WLAN antenna and the second WLAN antenna.
  • RKE remote keyless entry
  • one end of the RKE antenna 1140 may be connected to a feed line and the other end may be connected to a ground to form a closed loop.
  • the radiation loop region formed by the RKE antenna 1140 may be formed in the boundary region of the antenna system more than the region in which the loop antenna 1120 is formed. Accordingly, it is possible to improve reception performance in a region adjacent to the vehicle than in the first antenna 1110.
  • the second antenna 1200 may include a plurality of cone antennas 1200-1 to 1200-4.
  • the second antenna 1200 may be configured to include a plurality of cone radiators, metal patches, and shorting pins.
  • the metal patch may be disposed to be spaced apart by a predetermined distance from each of the plurality of cone radiators so that a signal from an upper opening of the cone radiator is coupled.
  • the shorting pin may be configured to connect the metal patch and the ground of the lower substrate.
  • a shape in which the metal patch and the shorting pin are disposed may be arranged in a vertical symmetrical shape with respect to a cone radiator disposed above and a cone radiator disposed below. Accordingly, it may be arranged to reduce the level of interference between the plurality of cone radiators.
  • the arrangement of the plurality of cone antennas 1200-1 to 1200-4 is shown in FIGS. 6A and 6B, and the plurality of cone antennas 1200-1 to 1200-4 are arranged in a vertically symmetrical shape. I can. That is, the first cone antenna 1200-1 and the third cone antenna 1200-3 may be arranged in a vertically symmetrical shape, that is, rotated 180 degrees with each other. In addition, the second cone antenna 1200-2 and the fourth cone antenna 1200-4 may be arranged in a vertically symmetrical shape, that is, rotated 180 degrees with each other.
  • the arrangement structure between the plurality of cone antennas 1200-1 to 1200-4 and the shape of the metal patch can be optimally changed according to the application.
  • a plurality of outer rims integrally formed with the cone radiator to connect the cone radiators of the plurality of cone antennas 1200-1 to 1200-4 with the upper substrate may be formed at intervals of about 120 degrees.
  • the metal patch disposed adjacent to the cone radiator may be disposed adjacent to the cone radiator in a shape optimized for the structure of the outer rim disposed at 120 degree intervals.
  • the first cone antenna 1200-1 and the second cone antenna 1200-2 may be arranged in different arrangement shapes to minimize interference with each other.
  • the first cone antenna 1200-1 and the third cone antenna 1200-3 may be arranged in a vertically symmetrical shape, that is, rotated 180 degrees with each other.
  • the second cone antenna 1200-2 and the fourth cone antenna 1200-4 may be arranged in a vertically symmetrical shape, that is, rotated 180 degrees with each other.
  • the loop antenna 1120 of the first antenna 1100 may be formed higher than a position where a plurality of cone radiators constituting the second antenna 1200 are disposed.
  • the height of the vertical loop antenna (V-loop) may be formed higher than the position at which the plurality of cone radiators constituting the second antenna 1200 are disposed. Accordingly, it is possible to improve the signal reception performance of the first frequency band, that is, low elevation characteristics, in the horizontal direction in which the antenna system is mounted.
  • the vertical loop antenna (V-loop) is formed outside the plurality of cone antennas 1200-1 to 1200-4, the level of interference with the second antenna in the second frequency band can be maintained below a threshold. have.
  • the second antenna 1200 may include a plurality of cone antennas 1200-1 to 1200-4 including a cone radiator and a patch antenna.
  • the transceiver circuit 1250 may control to emit a signal through at least one of the first antenna 11100 and the second antenna 1200.
  • the transceiver circuit 1250 may be a radio frequency integrated chip (RFIC) including a power amplifier and a low noise amplifier.
  • RFIC radio frequency integrated chip
  • the baseband processor 1400 may be connected to the transmission/reception unit circuit 1250 to control the transmission/reception unit circuit 1250.
  • the baseband processor 1400 may be configured to perform multiple input/output (MIMO) through the plurality of cone antennas 1200-1 to 1200-4.
  • MIMO multiple input/output
  • the baseband processor 1400 may be configured to control the transceiver circuit 1250 to perform multiple input/output (MIMO) through the first antennas LB ANT1 and LB ANT2 in the first frequency band.
  • the baseband processor 1400 is a transceiver circuit to perform multiple input/output (MIMO) through a plurality of cone antennas 1200-1 to 1200-4 corresponding to the second antenna 1200 in the second frequency band. 1250).
  • the baseband processor 1400 may perform multiple input/output (MIMO) in the first frequency band through at least one of the first antenna 1100 and the plurality of cone antennas 1200-1 to 1200-4. have.
  • MIMO multiple input/output
  • the antenna system according to the present invention can reduce the level of interference between MIMO streams by performing MIMO in a low band (LB) through different types of antennas.
  • the spacing between antennas for performing MIMO may be set to at least 5 times or more of the operating frequency.
  • interference levels between MIMO streams can be reduced even with adjacent antenna intervals through different types of antennas, that is, a first antenna in the form of a conductive member and a coupling loop and a second antenna in the form of a cone radiator.
  • the baseband processor 1400 may be configured to perform carrier aggregation (CA).
  • CA carrier aggregation
  • the first antenna 1100 may operate as a radiator in a low band LB, which is a first frequency band
  • the second antenna 1200 may operate as a radiator in a second frequency band higher than the first frequency band. have.
  • the baseband processor 1400 receives a first signal in a first frequency band through the first antenna 1100 and a transceiver to receive a second signal in a second frequency band through the second antenna 1200
  • the circuit 1250 can be controlled.
  • the baseband processor 1400 transmits a first signal in a first frequency band through the first antenna 1100, and transmits a second signal in a second frequency band through the second antenna 1200.
  • the circuit 1250 can be controlled.
  • the baseband processor 1400 may be configured to control the transceiver circuit 1250 to perform carrier aggregation (CA).
  • CA carrier aggregation
  • the first antenna 1100 which is a low-band (LB) antenna
  • the first antenna 1100 may be configured to include a plurality of conductive members 1110 and a loop antenna 1120.
  • the operation principle of the loop antenna which is a low-band (LB) antenna, will be described as follows. Accordingly, FIG. 7 shows a conceptual diagram of a principle of operation of a loop antenna configured to surround a first antenna and a second antenna according to an exemplary embodiment.
  • the loop antenna 1120 may operate at 800 MHz, 900 MHz, and 1120 MHz, which are low bands (LB).
  • the first low-band antenna LB ANT1 and the second low-band antenna LB ANT2 may be formed as loop antennas.
  • each of the feeding units F1 and F2 may be disposed adjacent to each of the outer loops.
  • each of the power feed units F1 and F2 may be disposed at a point offset from the outer loop to the inside in order to reduce impedance matching and interference with the loop antenna 1120.
  • the ground portions G1 and G2 of the first LB antenna LB ANT1 and the second LB antenna LB ANT2 may be disposed at a point offset outward from each inner loop.
  • each feeding part of the first LB antenna LB ANT1 and the second LB antenna LB ANT2 may be disposed at a point offset outward from each inner loop.
  • the ground portions of each of the first LB antenna LB ANT1 and the second LB antenna LB ANT2 may be disposed at a point offset inward from each of the outer loops.
  • the current distribution of the loop antenna 1120 has a periodicity as shown in FIGS. 7 (a) to (c). Accordingly, the antenna characteristics of the first antenna 1100 are improved even in the low band (LB) according to the length of the loop antenna 1120 rather than the length of the first LB antenna (LB ANT1) and the second LB antenna (LB ANT2). do.
  • FIGS. 8A and 8B are side views of an antenna system including a first antenna and a second antenna including loop antennas of various shapes.
  • 8A shows a structure in which the loop antenna 1120a is formed to have a height lower than that of the second antenna 1200.
  • the loop antenna 1120a may be formed to have a height lower by h1 than the upper portion of the second antenna 1200. Accordingly, in the antenna system including the first antenna and the second antenna according to the present invention, there is an advantage in that the overall height of the antenna can be reduced while improving the characteristics of a low-band (LB) antenna.
  • LB low-band
  • FIG. 8B shows a structure in which the loop antenna 1120b is formed to have a height higher than that of the second antenna 1200.
  • the loop antenna 1120b may be formed higher than the upper portion of the second antenna 1200 by a predetermined height.
  • the loop antenna 1120b may be formed to be spaced apart from the lower circuit board by h2. Accordingly, the loop antenna 1120b may have improved low elevation reception characteristics in the elevation angle direction. Accordingly, in the antenna system including the first antenna and the second antenna according to the present invention, there is an advantage in that it is possible to improve a low-elevation reception characteristic while improving a low-band (LB) antenna characteristic.
  • LB low-band
  • a vertical loop antenna (V-loop) and a plurality of conductive members 1110 may be disposed substantially in parallel. Accordingly, signals from the plurality of conductive members 1110 may be effectively coupled to the vertical loop antenna (V-loop).
  • the height of the vertical loop antenna (V-loop) may be formed higher than the height of the plurality of conductive members 1110. Accordingly, the first antenna 1100 may operate in a broadband by the plurality of conductive members 1110 and the vertical loop antenna (V-loop).
  • the vertical loop antenna (V-loop) is disposed at a higher height in a wider area than the plurality of conductive members 1110, low elevation characteristics may be improved. That is, the signal reception performance of the first frequency band in the horizontal direction in which the antenna system is mounted, that is, the low elevation characteristic can be improved.
  • FIG. 9 shows a structure of an antenna system including a first antenna and a second antenna according to an example.
  • FIG. 10 shows changes in characteristics of the first and second LB antennas depending on whether or not a loop antenna is added.
  • FIGS. 11A and 11B are a comparison of first and second LB antenna characteristics in the antenna structures of FIGS. 8A and 8B.
  • FIG. 11C is a comparison of the characteristics of the second antenna in the antenna structure of FIG. 9.
  • the RKE antenna 1140 disposed on one side of the antenna system may be referred to as ANT1.
  • another RKE antenna disposed on one side of the antenna system may be referred to as ANT2.
  • the first LB antenna and the second LB antenna may be referred to as ANT3_LB1 (1110-1) and ANT5_LB2 (1110-2).
  • another LB antenna may be disposed on the other side of the antenna system, and these LB antennas may be referred to as ANT4 and ANT6.
  • the first LB antennas ANT3_LB1 and 1110-1 have a structure in which the loop length is increased so that the loop antenna operates only in the low band LB.
  • the second LB antennas ANT5_LB2 and 1110-2 have a structure in which the loop antenna is designed to optimize antenna characteristics in a low band (LB).
  • the inner loop and the outer loop of the first LB antennas ANT3_LB1 and 1110-1 may be disposed adjacent to each other.
  • the stub line may be connected to a point of the inner loop for impedance matching in the low band LB.
  • the second LB antennas ANT5_LB2 and 1110-2 are disposed to be spaced apart by a predetermined interval or more between the inner loop and the outer loop, and may be connected through a connection part.
  • the stub line may be connected to the end of the inner loop, and the stub line may be connected to the ground.
  • the first cone antenna 1200-1 may be referred to as ANT7_MB1.
  • the first cone antenna 1200-1 and the third cone antenna 1200-3 disposed in a vertically symmetrical structure may be referred to as ANT9_MB3.
  • the second cone antenna 1200-2 may be referred to as ANT8_MB2
  • the fourth cone antenna 1200-4 may be referred to as ANT10_MB4.
  • the radiation efficiency of the first LB antennas ANT3_LB1 and 1110-1 increases as the loop antenna 1120 is added. Also, as the loop antenna 1120 is added to the second LB antennas ANT5_LB2 and 1110-2, the radiation efficiency increases.
  • the radiation efficiency of the first LB antennas ANT3_LB1 and 1110-1 is reduced in the middle band (MB) and the high band (HB) compared to the low band (LB). It can be seen that.
  • the radiation efficiency of the second LB antennas ANT5_LB2 and 1110-2 is higher than that of the first LB antennas ANT3_LB1 and 1110-1 in the low band LB.
  • the height of the loop antenna 1120 is increased as shown in FIG. 9B, it can be seen that the radiation efficiency increases in the low band LB as shown in FIG. 11B.
  • the first antenna may have the same structure as the first LB antennas ANT3_LB1 and 1110-1. That is, the inner loop and the outer loop of the first LB antennas ANT3_LB1 and 1110-1 may be disposed adjacent to each other. In this case, the stub line may be connected to a point of the inner loop for impedance matching in the low band LB.
  • the baseband processor 1400 transmits and receives signals through the first LB antennas ANT3_LB1 and 1110-1 and the second antenna 1200.
  • the circuit 1250 can be controlled. Accordingly, the level of interference between the first antenna and the second antenna can be reduced.
  • the baseband processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to transmit and receive signals through the second LB antennas ANT5_LB2 and 1110-2. Accordingly, the radiation efficiency of the first antenna operating in the low band LB can be maximized.
  • the first cone antennas ANT7_MB1 and 1200-1 and the second cone antennas ANT7_MB3 and 1200-2 corresponding to the second antenna 1200 are in the middle band ( MB) and high-bandwidth (HB).
  • the second antenna 1200 operates in the middle band (MB) and the high band (HB), the level of interference with the first antenna 1100 may be reduced.
  • the first antenna 1100 is formed in the same structure as the first LB antennas ANT3_LB1 and 1110-1, so that the level of interference with the second antenna 1200 may be reduced.
  • the inner loop and the outer loop of the first LB antennas ANT3_LB1 and 1110-1 may be disposed adjacent to each other.
  • the stub line may be connected to a point of the inner loop for impedance matching in the low band LB.
  • FIG. 12A illustrates an antenna pattern radiated through the first antenna when there is no floating loop in an antenna system in which a plurality of antennas are disposed.
  • FIG. 12B shows an antenna pattern radiated through the first antenna when a first type of floating loop is provided in an antenna system in which a plurality of antennas are disposed.
  • FIG. 12C illustrates an antenna pattern radiated through the first antenna when a second type of floating loop is provided in an antenna system in which a plurality of antennas are disposed.
  • a radiation pattern for the first antenna 1100 of the antenna system 100 is mainly radiated toward the upper bore site.
  • the radiation pattern for the first antenna 1100 of the antenna system 100 is a lower elevation angle in addition to the upper bore site direction. It is also radiated. Accordingly, it can be seen that transmission and reception characteristics at low elevation are improved as the floating loop 1120a is disposed.
  • the height of the cone radiator of the second antenna 1200 may be set as high as h1 compared to the floating loop 1120a.
  • the height h1 of the cone radiator compared to the floating loop 1120a may be set to a value between about 7mm to 8mm.
  • the height h1 of the cone radiator may be set higher than that of the floating loop 1120a by about 7.7 mm.
  • the height h1 is not limited thereto and can be variously changed according to the application.
  • the radiation pattern for the first antenna 1100 of the antenna system 100 is a lower elevation direction in addition to the upper bore site direction. It is also radiated. Accordingly, it can be seen that transmission and reception characteristics at low elevation are improved as the floating loop 1120a is disposed.
  • the height h2 at which the floating roof 1120b is spaced apart from the lower substrate may be about 6.4 mm.
  • the height h2 is not limited thereto and can be changed in various ways depending on the application.
  • FIG. 8B shows a structure in which the loop antenna 1120b is formed to have a height higher than that of the second antenna 1200.
  • the loop antenna 1120b may be formed higher than the upper portion of the second antenna 1200 by a predetermined height.
  • the loop antenna 1120b may be formed to be spaced apart from the lower circuit board by h2. Accordingly, the loop antenna 1120b may have improved low elevation reception characteristics in the elevation angle direction. Accordingly, in the antenna system including the first antenna and the second antenna according to the present invention, there is an advantage in that it is possible to improve a low-elevation reception characteristic while improving a low-band (LB) antenna characteristic.
  • LB low-band
  • the radiation pattern for the first antenna 1100 is radiated even in a lower elevation angle direction than in FIG. 12B. Accordingly, it can be seen that transmission and reception characteristics at a low elevation are further improved as the floating loop 1120b is spaced apart from the lower substrate by a predetermined interval.
  • the height h2 at which the floating roof 1120b is spaced apart from the lower substrate may be determined as an optimum height in order to optimize the low elevation characteristic.
  • the height h2 at which the floating roof 1120b is spaced apart from the lower substrate may be set from 6 mm or more to 7 mm or less.
  • the height h2 at which the floating roof 1120b is spaced apart from the lower substrate may be about 6.4 mm.
  • the present invention is not limited thereto and may be variously changed according to the application.
  • the antenna system 1000 that can be mounted on a vehicle according to an aspect of the present invention has been described.
  • a vehicle equipped with the antenna system 100 according to another aspect of the present invention will be described.
  • the description of the antenna system described above may be applied to the vehicle, and the description of the vehicle in which the antenna system is mounted may also be applied to the antenna system described above.
  • FIG. 13 shows a configuration of a vehicle including an antenna system according to an example.
  • the vehicle 300 may include an antenna system 1000 and a telematics module (TCU).
  • the telematics module TCU may include various configurations other than the object detection apparatus 300 as shown in FIG. 3.
  • the antenna system 1000 mounted on a vehicle according to the present invention includes a transceiver circuit 1250 for controlling to emit a signal through at least one of the first antenna 1100 and the second antenna 1200.
  • the antenna system mounted on the vehicle according to the present invention may further include a baseband processor 1400 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. have.
  • RSU road side unit
  • the vehicle when it is necessary to simultaneously receive information from various entities such as an adjacent vehicle, an RSU, a base station, etc. for autonomous driving, there is an advantage in that broadband reception is possible through multiple input/output (MIMO). Accordingly, the vehicle can improve communication capacity by simultaneously receiving different information from various entities. Accordingly, it is possible to improve the communication capacity through the MIMO operation without extending the bandwidth in the vehicle.
  • MIMO multiple input/output
  • the vehicle can simultaneously receive the same information from various entities at the same time to improve reliability of surrounding information and reduce latency.
  • URLLC Ultra Reliable Low Latency Communication
  • the vehicle can operate as a URLLC UE.
  • the base station performing scheduling may preferentially allocate a time slot for a vehicle operating as a URLLC UE.
  • some of the specific time-frequency resources already allocated to other UEs may be punctured.
  • the first antenna 1100 may operate in the low band LB through the first LB antenna 1100-1.
  • the first antenna 1100 may operate in the middle band MB in addition to the low band LB through the second LB antenna 1100-2.
  • the low band LB may be referred to as a first frequency band
  • the middle band MB and the high band HB may be referred to as a second frequency band.
  • the baseband processor 1400 may perform multiple input/output (MIMO) through at least one of the first antenna 1100 and the plurality of cone antennas 1200-1 to 1200-4 in the second frequency band. Accordingly, multiple input/output (MIMO) can be performed using antennas of different types spaced apart by a sufficient distance from each other. Accordingly, there is an advantage in that isolation between the first signal and the second signal within the same band can be improved.
  • the first antenna 1100 of the antenna system of the present invention may operate as a radiator in a low band LB that is a first frequency band.
  • the second antenna 1200 may operate as a radiator in a second frequency band higher than the first frequency band.
  • the baseband processor 1400 transmits and receives a first signal in a first frequency band through the first antenna 1100 and a second signal in a second frequency band through the second antenna 1200
  • the sub-circuit 1250 may be controlled.
  • the baseband processor 1400 may perform carrier aggregation (CA) through a band in which the first frequency band and the second frequency band are combined. Accordingly, in the present invention, when it is necessary to receive a large amount of data for autonomous driving or the like, there is an advantage in that broadband reception is possible through carrier aggregation.
  • CA carrier aggregation
  • the vehicle can perform eMBB (Enhanced Mobile Broad Band) communication and the vehicle can operate as an eMBB UE.
  • the base station performing scheduling may allocate broadband frequency resources for a vehicle operating as an eMBB UE.
  • carrier aggregation CA may be performed on free frequency bands excluding frequency resources already allocated to other UEs.
  • the broadband antenna system according to the present invention may be mounted on a vehicle in a structure as shown in FIGS. 2A to 2C. That is, a vehicle on which a broadband antenna system is mounted may be mounted on a vehicle roof, inside a roof, or inside a roof frame as shown in FIGS. 2A to 2C.
  • FIG. 13 shows a configuration diagram of a broadband antenna system according to the present invention and a vehicle in which the antenna system is mounted.
  • a vehicle 300 on which a broadband antenna system according to the present invention is mounted is equipped with an antenna system 1000, and the antenna system 1000 itself or through a communication device 400 is used for short-range communication and wireless communication. Communication and V2X communication can be performed.
  • the baseband processor 1400 may control to receive signals from or transmit signals to adjacent vehicles, RSUs, and base stations through the antenna system 1000.
  • the baseband processor 1400 may control to receive signals from or transmit signals to or from adjacent vehicles, RSUs, adjacent objects, and base stations through the communication device 400.
  • information on the adjacent object may be obtained through an object detection device such as a camera 331, a radar 332, a radar 333, and sensors 334 and 335 of the vehicle 300.
  • the baseband processor 1400 may control the communication device 400 and the antenna system 1000 to receive signals from or transmit signals to adjacent vehicles, RSUs, adjacent objects, and base stations.
  • a vehicle 300 having an antenna system 1000 includes a first antenna 1100, a second antenna 1200, a transceiver circuit 1250, and a baseband processor. It is configurable to include (1400).
  • the baseband processor 1400 receives a first signal in a first frequency band through the first antenna 1100 and a transmission/reception unit circuit to receive a second signal in a second frequency band through the second antenna 1200. 1250) can be controlled. Accordingly, the baseband processor 1400 may be configured to perform carrier aggregation (CA) through the first frequency band and the second frequency band.
  • CA carrier aggregation
  • the transceiver circuit 1250 may control to emit a signal through at least one of the first antenna and the second antenna.
  • 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.
  • RSU road side unit
  • the first antenna 1100 may be configured to include a plurality of conductive members 1110 and a loop antenna 1120.
  • the loop antenna 1120 may be configured in a loop shape to surround the plurality of conductive members 1110 so that signals from the plurality of conductive members 1110 are coupled.
  • the first antenna 1100 may be configured to include a first low-band (LB) antenna 1100-1 and a second low-band (LB) antenna 1100-2.
  • the first LB antenna 1100-1 may be configured with a plurality of conductive members, one end connected to a feed line, and the other end connected to a ground to form a closed loop.
  • the second low-band (LB) antenna 1100-2 may be composed of a plurality of other conductive members, one end connected to the second feed line, and the other end connected to the ground to form a closed loop. .
  • the loop antenna 1120 may be configured to include a vertical loop antenna (V-loop) and a horizontal loop antenna (H-loop).
  • the vertical loop antenna (V-loop) may be formed to surround a region in which the first antenna 1100 and the second antenna 1200 are formed, and may be disposed substantially perpendicular to the lower substrate.
  • the horizontal loop antenna (H-loop) is connected to the vertical loop antenna (V-loop) and may be disposed substantially parallel to the lower substrate.
  • the horizontal loop antenna (V-loop) may be disposed between the ends of the plurality of conductive members 1100 and the radiation loop region of the RKE antenna 1140.
  • the vertical loop antenna (V-loop) and the plurality of conductive members 1110 may be disposed substantially in parallel.
  • the height of the vertical loop antenna (V-loop) may be formed higher than the height of the plurality of conductive members 1110. Accordingly, it is possible to improve the signal reception performance of the first frequency band in the horizontal direction in which the antenna system 1000 is mounted.
  • the first antenna 1100 operates as a radiator in a low band LB, which is a first frequency band
  • the second antenna 1200 operates as a radiator in a second frequency band higher than the first frequency band.
  • the baseband processor 1400 receives a first signal in a first frequency band through the first antenna 1100 from a first entity, and receives a second signal in a second frequency band through the second antenna 1200.
  • the transceiver circuit 1250 may be controlled to receive a signal from the second entity.
  • the baseband processor 1400 may perform communication with a base station, which is a first entity, and V2V communication with another vehicle, which is a second entity.
  • the radiation pattern of a low-band (LB) antenna can be improved in a horizontal direction in an antenna system mounted on a vehicle.
  • the antenna system can be optimized with different antennas in a band different from that of the low band LB, so that the antenna system can be disposed in the roof frame of the vehicle with the optimum configuration and performance.
  • MIMO multiple input/output
  • diversity operations can be implemented in an antenna system of a vehicle using a plurality of antennas in a specific band.
  • 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 optical data storage devices
  • optical data storage devices etc.
  • carrier wave for example, transmission over the Internet
  • the computer may include a control unit of the terminal.

Abstract

본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템은 복수의 도전 멤버(conductive member)들로 구성되고, 제1 주파수 대역에서 방사체(radiator)로서 동작하는 제1 안테나; 상기 제1 안테나와 별도로 상기 안테나 시스템에 배치되고, 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 동작하는 제2 안테나를 포함하고, 상기 제1 안테나는 복수의 도전 멤버들로부터 신호가 커플링되도록 상기 복수의 도전 멤버들을 둘러싸도록 루프 형상(loop shape)으로 구성된 루프 안테나를 포함할 수 있다.

Description

차량에 탑재되는 안테나 시스템
본 발명은 차량에 탑재되는 안테나 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 다양한 통신 시스템에서 동작 가능하도록 광대역 안테나를 구비한 안테나 시스템 및 이를 구비하는 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.
따라서, 이러한 입체 구조의 콘 안테나들을 상호 간 낮은 간섭을 수준을 유지하면서 어떠한 방식으로 전자 기기 또는 차량에 배치할 지 구체적인 배치 구조가 제시된 바 없다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 입체 구조의 안테나 시스템에서 로우 프로파일(low profile) 구조를 유지하면서, 안테나 성능을 향상시킬 필요가 있다. 하지만, 입체 구조의 안테나 시스템에서 안테나 자체의 높이 이외에도 안테나를 차량에 탑재하여 고정시키기 위한 기구 구조가 필요하다. 따라서, 이러한 기구 구조를 일정 높이 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시켜야 한다는 문제점이 있다.
한편, 이러한 안테나 시스템이 차량에 배치되는 경우, 복수의 안테나들이 배치될 수 있는데, 이러한 안테나들 중 600MHz 내지 960MHz의 저 대역(LB)에서 동작하는 안테나가 해당 대역에서 광대역 성능을 만족시키기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 저 대역(LB)에서 동작하는 안테나가 차량에 수평방향으로 방사 성능이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 저 대역(LB)에서 동작하는 안테나가 광대역 동작하면서 수평 방향에서 방사 성능을 최적화할 수 있는 안테나 설계가 필요하다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 차량 내에 탑재되는 안테나 시스템의 높이를 일정 수준 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시키기 위한 것이다
본 발명의 다른 일 목적은, 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 시스템을 차량에 탑재하기 위한 구조를 제시하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 저 대역(LB)에서 광대역 동작할 수 있는 안테나 구성을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 저 대역(LB)에서 광대역 동작하면서도 수평 방향에서 방사 성능을 개선할 수 있는 안테나 구성을 제공하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템은 복수의 도전 멤버(conductive member)들로 구성되고, 제1 주파수 대역에서 방사체(radiator)로서 동작하는 제1 안테나; 상기 제1 안테나와 별도로 상기 안테나 시스템에 배치되고, 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 동작하는 제2 안테나를 포함하고, 상기 제1 안테나는 복수의 도전 멤버들로부터 신호가 커플링되도록 상기 복수의 도전 멤버들을 둘러싸도록 루프 형상(loop shape)으로 구성된 루프 안테나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나는 복수의 도전 멤버들로 구성되고, 일단은 급전선과 연결되고, 타단은 그라운드와 연결되어 폐루프를 형성하는 제1 저대역(lower band, LB) 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 안테나는 다른 복수의 도전 멤버들로 구성되고, 일단은 제2 급전선과 연결되고, 타단은 그라운드와 연결되어 폐루프를 형성하는 제2 저대역(LB) 안테나를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 LB 안테나와 제2 LB 안테나 사이에 배치되고, 하부 기판과 평행하게 배치되는 도전 멤버로 구성되는 제1 WLAN 안테나 및 제2 WLAN 안테나를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 WLAN 안테나와 상기 제2 WLAN 안테나 사이에 배치되고, 일단은 급전선과 연결되고 타단은 그라운드와 연결되어 폐루프를 형성하는 remote keyless entry (RKE) 안테나를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 RKE 안테나에 의해 형성되는 방사 루프 영역은 상기 루프 안테나가 형성되는 영역보다 더 안테나 시스템의 경계 영역에서 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 루프 안테나는 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나가 형성되는 영역을 둘러싸도록 형성되고, 하부 기판과 실질적으로 수직하게 배치되는 수직 루프 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 루프 안테나는 상기 수직 루프 안테나와 연결되고, 상기 하부 기판과 실질적으로 평행하게 배치되는 수평 루프 안테나를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 수평 루프 안테나는 상기 복수의 도전 멤버들의 단부와 RKE 안테나의 방사 루프 영역 사이에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 도전 멤버들은 하부 기판과 실질적으로 수직하게 배치될 수 있다. 한편, 상기 제1 LB 안테나와 상기 제2 LB 안테나 간의 격리도 향상을 위해 상기 제1 LB 안테나의 배치 형상과 상기 제2 LB 안테나의 배치 형상은 상이할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수직 루프 안테나와 상기 복수의 도전 멤버들은 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다. 한편, 상기 수직 루프 안테나의 높이는 상기 복수의 도전 멤버들의 높이보다 더 높게 형성되어, 상기 안테나 시스템이 탑재되는 수평 방향에서 상기 제1 주파수 대역의 신호 수신 성능을 개선시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 안테나는 복수의 콘 방사체(cone radiator); 상기 콘 방사체의 상부 개구로부터의 신호가 커플링되도록 상기 복수의 콘 방사체 각각에 소정 거리만큼 이격되어 배치되는 금속 패치; 및 상기 금속 패치와 하부 기판을 연결하도록 구성된 단락 핀(shorting pin)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 패치와 상기 단락 핀이 배치되는 형태는 상부에 배치되는 콘 방사체와 하부에 배치되는 콘 방사체를 기준으로 상하 대칭 형태로 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수직 루프 안테나의 높이는 상기 제2 안테나를 구성하는 복수의 콘 방사체가 배치되는 위치보다 더 높게 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 송수신부 회로와 연결되고, 상기 제1 주파수 대역에서 상기 제1 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 기저대역 프로세서(baseband processor)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 제1 안테나를 통해 수신된 신호 품질이 임계치 이하이면, 상기 제2 주파수 대역에서 상기 제2 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 안테나는 콘 방사체와 패치 안테나를 포함하는 복수의 콘 안테나로 이루어지고, 상기 복수의 콘 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성된 기저대역 프로세서를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 기저대역 프로세서는 상기 제1 안테나와 상기 복수의 콘 안테나 중 적어도 하나를 통해 상기 제1 주파수 대역에서 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나는 제1 주파수 대역인 저대역(LB)에서 방사체로서 동작하고, 상기 제2 안테나는 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 방사체로서 동작할 수 잇다. 한편, 상기 제1 안테나를 통해 상기 제1 주파수 대역의 제1 신호를 수신하고, 상기 제2 안테나를 통해 상기 제2 주파수 대역의 제2 신호를 수신하여 반송파 집성(CA: Carrier Aggregation)을 수행하도록 구성되는 기저대역 프로세서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 안테나 시스템을 구비하는 차량이 제공된다 상기 차량은 복수의 도전 멤버(conductive member)들로 구성되고, 제1 주파수 대역에서 방사체(radiator)로서 동작하는 제1 안테나; 상기 제1 안테나와 별도로 상기 안테나 시스템에 배치되고, 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 동작하는 제2 안테나; 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나를 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 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나는 상기 복수의 도전 멤버들; 및 상기 복수의 도전 멤버들로부터 신호가 커플링되도록 상기 복수의 도전 멤버들을 둘러싸도록 루프 형상(loop shape)로 구성된 루프 안테나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 제1 안테나를 통해 상기 제1 주파수 대역의 제1 신호를 제1 엔티티로부터 수신하고, 상기 제2 안테나를 통해 상기 제2 주파수 대역의 제2 신호를 제2 엔티티로부터 수신하도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다. 한편, 상기 기저대역 프로세서는 상기 제1 엔티티인 기지국과 통신을 수행하고, 상기 제2 엔티티인 다른 차량과 V2V 통신을 수행할 수 있다.
이와 같은 차량에 탑재되는 안테나 시스템 및 안테나 시스템이 탑재된 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 차량에 탑재되는 안테나 시스템에서 저대역(LB) 안테나의 방사 패턴을 수평 방향에서 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 차량에 탑재되는 안테나 시스템에서 저대역(LB) 안테나를 광대역 동작하면서 방사 효율을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 차량에 탑재되는 안테나 시스템에서 서로 다른 안테나 간 간섭 수준을 저감할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 저대역(LB) 안테나와 다른 안테나들을 하나의 안테나 모듈에 구현하여 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 시스템을 차량에 탑재하기 위한 구조를 제시할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 안테나 시스템을 저대역(LB)과 다른 대역에서 서로 다른 안테나로 최적화하여, 차량의 지붕 프레임 내에 최적의 구성과 성능으로 안테나 시스템을 배치할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 특정 대역에서 다수의 안테나들을 이용하여 다중 입출력(MIMO) 및 다이버시티 동작을 차량의 안테나 시스템에서 구현할 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, 상기 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 차량용 안테나 시스템에 적용 가능한 서로 다른 타입의 안테나에 대한 방사 패턴을 나타낸다.
도 5b는 일 예시에 따른 커플링 피드와 플로팅 피드를 구비하는 안테나 구조를 나타낸다.
도 6a는 일 예시에 따른 차량 내부에 배치될 수 있는 안테나 시스템에서, 저대역(LB) 안테나에 해당하는 제1 안테나와 중대역(MB) 및 고대역(HB) 안테나에 해당하는 제2 안테나를 나타낸다.
도 6b는 일 예시에 따른 차량 내부에 배치될 수 있는 안테나 시스템에서 복수의 안테나들의 구성과 이를 제어하는 구성을 나타낸다.
도 7은 일 실시 예에 따른 제1 안테나와 제2 안테나를 둘러싸도록 구성된 루프 안테나의 동작 원리의 개념도를 나타낸다.
도 8a 및 도 8b는 다양한 형상의 루프 안테나를 포함하는 제1 안테나 및 제2 안테나를 구비하는 안테나 시스템의 측면도를 나타낸다.
도 9는 일 예시에 따른 제1 안테나와 제2 안테나를 구비한 안테나 시스템의 구조를 나타낸다.
도 10은 루프 안테나 추가 여부에 따른 제1 및 제2 LB 안테나의 특성 변화를 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 도 8a 및 도 8b의 안테나 구조에서 제1 및 제2 LB 안테나 특성을 비교한 것이다.
도 11c는 도 9의 안테나 구조에서 제2 안테나의 특성을 비교한 것이다.
도 12a는 복수의 안테나들이 배치된 안테나 시스템에서 플로팅 루프가 없는 경우, 제1 안테나를 통해 방사되는 안테나 패턴을 나타낸다.
도 12b는 복수의 안테나들이 배치된 안테나 시스템에서 제1 타입의 플로팅 루프가 구비된 경우, 제1 안테나를 통해 방사되는 안테나 패턴을 나타낸다.
도 12c는 복수의 안테나들이 배치된 안테나 시스템에서 제2 타입의 플로팅 루프가 구비된 경우, 제1 안테나를 통해 방사되는 안테나 패턴을 나타낸다.
도 13은 일 예시에 따른 안테나 시스템을 구비하는 차량의 구성을 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. 여기서, 전자 기기는 차량 내부에 배치되거나 차량에 탑승한 사용자가 소지하는 이동 단말기(전자 기기)를 포함할 수 있다. 한편, 안테나 시스템과 같은 통신 시스템이 탑재된 차량을 전자 기기로 지칭할 수 있다.
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 1에 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 장치를 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 2 내지 도 4에 따른 차량에 탑재되는 복수의 안테나들이 배치된 안테나 시스템과 이를 구비하는 차량에 대해 설명하면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 5a는 차량용 안테나 시스템에 적용 가능한 서로 다른 타입의 안테나에 대한 방사 패턴을 나타낸다.
한편, 도 5b는 일 예시에 따른 커플링 피드와 플로팅 피드를 구비하는 안테나 구조를 나타낸다. 또한, 도 6a는 일 예시에 따른 차량 내부에 배치될 수 있는 안테나 시스템에서, 저대역(LB) 안테나에 해당하는 제1 안테나와 중대역(MB) 및 고대역(HB) 안테나에 해당하는 제2 안테나를 나타낸다. 또한, 도 6b는 일 예시에 따른 차량 내부에 배치될 수 있는 안테나 시스템에서 복수의 안테나들의 구성과 이를 제어하는 구성을 나타낸다.
도 5a (a)를 참조하면, 기준 안테나(Reference Antenna)는 다이폴 안테나일 수 있다. 다이폴 안테나에 형성되는 전류 분포는 정현파 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 다이폴 안테나의 방사 패턴(radiation pattern)은 다이폴 안테나의 양 측면으로 형성되는 엔드 파이어(end-fire) 형태를 갖는다. 한편, 다이폴 안테나와 같이 엔드 파이어 형태의 방사 패턴을 갖는 안테나 소자는 패치 안테나와 같은 보어사이트 형태의 방사 패턴을 갖는 안테나 소자에 비해 광대역 동작할 수 있다.
도 5a (b)를 참조하면, 다이폴 안테나와 같이 루프 안테나(Loop Antenna)의 방사 패턴도 안테나의 양 측면으로 형성되는 엔드 파이어(end-fire) 형태를 갖는다. 한편, 루프 안테나와 같이 엔드 파이어 형태의 방사 패턴을 갖는 안테나 소자는 패치 안테나와 같은 보어사이트 형태의 방사 패턴을 갖는 안테나 소자에 비해 광대역 동작할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 차량용 안테나 시스템의 요구 사항은 다음과 같다.
- 차량 안테나 요구사항: low elevation, 즉 앙각 70 내지 90도 범위에서 평균 이득(mean gain) -2dB이다. 즉, low elevation에 해당하는 거의 수평 방향의 수평 방사(horizontal radiation) 성능에 해당하는 평균 이득은 -2dB이다.
- 종래기술의 한계: 모듈 내부의 공간을 이용한 안테나 기술로는 낮은 안테나 높이에 의한 성능열화로, 안테나 성능 요구사항을 만족하기 어렵다.
- 본 발명의 필요성: 안테나 성능 확보를 위한 추가적인 높이 증가 없이 안테나 성능개선을 위한 안테나 구조가 필요하다.
이와 관련하여, 저대역(low band, LB) 안테나 이슈는 다음과 같다. 차량의 On ground 환경과 안테나 높이 17mm 이하의 설계 공간에서는 빔 피크(Beam Peak)가 수직으로 형성되어 low elevation 성능을 만족하기 어렵다. 이와 관련하여, 1GHz 미만에서 low elevation 특성을 갖는 샤크 안테나는 차량 외곽 영역에 위치할 수 있다. 반면에, 본 발명에서 구현하고자 하는 차량용 안테나는 17mm 이하의 낮은 높이를 갖도록 구현될 필요가 있다. 이를 위해, 도 5(b)와 같은 루프 안테나 구조를 도입하고자 한다. 이에 따라, 루프 안테나가 적용되는 경우, 차량 지붕(roof)의 외곽 영역으로 돌출되지 않는 차별점을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 다이폴 안테나 또는 루프 안테나 형태와 같은 형태로 저대역(LB) 안테나를 구현하여 low elevation 성능을 만족시키고자 한다. 이와 관련하여, 다이폴 안테나와 등가 모델에 해당하면서도 낮은 높이로 구현되는 루프 안테나를 고려할 수 있다. 즉, 다이폴 안테나와 등가 모델이면서 낮은 높이를 갖고, 다이폴 안테나 동일 또는 유사한 방사 패턴을 갖는 루프 안테나의 동작원리에 대한 응용이 필요하다.
한편, 도 5b 내지 도 6b을 참조하면, 본 발명에 따른 저대역(LB) 안테나인 제1 안테나(1100)는 제1 저대역(LB) 안테나(LB ANT1)과 제2 저대역 안테나(LB ANT2)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(1110)는 복수의 도전 멤버(conductive member)들로 구성되고, 제1 주파수 대역에서 방사체(radiator)로서 동작하도록 구성될 수 있다.
한편, 제1 저대역 안테나(LB ANT1)는 복수의 도전 멤버들로 구성되고, 일단은 급전선과 연결되고, 타단은 그라운드와 연결되어 폐루프를 형성하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 저대역 안테나(LB ANT2)는 다른 복수의 도전 멤버들로 구성되고, 일단은 제2 급전선과 연결되고, 타단은 그라운드와 연결되어 폐루프를 형성하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제1 안테나(1100)는 복수의 도전 멤버들(1110) 및 루프 안테나(Floating Loop, 1120)를 포함하도록 구성될 수 있다. 루프 안테나(1120)는 복수의 도전 멤버들(1110)로부터 신호가 커플링되도록 복수의 도전 멤버들(1110)을 둘러싸도록 루프 형상(loop shape)으로 구성될 수 있다.
반면에, 제1 안테나(1100)에 인접하게 제2 안테나(1200)가 안테나 시스템에 구비될 수 있다. 이와 관련하여, 저대역(LB) 안테나인 제1 안테나(1100)는 안테나 시스템의 일 측에 배치될 수 있다. 한편, 중대역(MB) 및 고대역(HB) 안테나인 제2 안테나(1200)는 안테나 시스템의 측면에 배치될 수 있다. 한편, 또 다른 저대역(LB) 안테나가 안테나 시스템의 타 측에 배치될 수 있다.
여기서, 제1 안테나(1100)는 저 대역(LB)인 650MHz 내지 900MHz 또는 600MHz 내지 960MHz를 포함하는 대역에서 동작 가능하다. 하지만, 저 대역(LB)은 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다. 한편, 제2 안테나(1200)는 1400MHz부터 시작하는 중간 대역(MB: Middle Band) 및 이보다 높은 주파수 대역인 고 대역(HB: High Band)에서 동작 가능하다.
제2 안테나(1200)는 제1 안테나(1100)와 별도로 안테나 시스템에 배치되고, 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(1100)와 제2 안테나(1200) 사이의 공간에 또 다른 타입의 저대역(LB) 안테나 (미도시)가 배치될 수 있다. 일 예로, 또 다른 타입의 저대역(LB) 안테나는 금속 플레이트 형태의 또 다른 타입의 저대역(LB) 안테나일 수 있다. 한편, 제2 안테나(1200)는 복수의 콘 안테나(1200-1 내지 1200-4)를 포함하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250)는 제1 안테나(11100) 및 제2 안테나(1200) 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제어할 수 있다. 여기서, 송수신부 회로(1250)는 전력 증폭기와 저잡음 증폭기를 구비하는 RFIC (radio frequency integrated chip)일 수 있다.
또한, 기저대역 프로세서(baseband processor, 1400)는 송수신부 회로(1250)와 연결되어 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역에서 제1 안테나(LB ANT1, LB ANT2)를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 주파수 대역에서 제2 안테나(1200)에 해당하는 복수의 콘 안테나(1200-1 내지 1200-4)를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(1100)를 통해 수신된 신호 품질이 임계치 이하이면, 제2 안테나(1200)를 통해 신호를 방사하도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 주파수 대역에서 제2 안테나(1200)를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 예시에 따라, 루프 안테나(1120)는 커플링 피드(Coupling Feed)와 플로팅 루프(Floating Loop)를 포함하도록 구성될 수 있다. 한편, 루프 안테나(1120)는 수직 루프 안테나(V-loop) 및 수평 루프 안테나(H-loop)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(1100)의 복수의 도전 멤버들(1110)을 소스 안테나(source antenna) 또는 구동 패턴(driven pattern)으로 지칭할 수 있다. 이 경우, 복수의 도전 멤버들(1110) 중 일부 멤버를 커플링 피드(Coupling Feed)로 지칭할 수 있다. 반면에, 제1 안테나(1100)의 루프 안테나(1120)는 플로팅 루프(Floating Loop)로 지칭할 수 있다.
수직 루프 안테나(V-loop)는 제1 안테나(1100)와 제2 안테나(1200)가 형성되는 영역을 둘러싸도록 형성되고, 하부 기판과 실질적으로 수직하게 배치될 수 있다. 또한, 수평 루프 안테나(H-loop)는 수직 루프 안테나(V-loop)와 연결되고, 하부 기판과 실질적으로 평행하게 배치될 수 잇다. 이와 관련하여, 수평 루프 안테나(H-loop)는 복수의 도전 멤버들(1100)의 단부와 RKE 안테나(1140)의 방사 루프 영역 사이에 배치될 수 있다.
구체적으로, 수직 루프 안테나(V-loop)와 복수의 도전 멤버들(1110)은 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 도전 멤버들(1110)로부터 신호가 수직 루프 안테나(V-loop)로 효과적으로 커플링될 수 있다.
한편, 수직 루프 안테나(V-loop)의 높이는 복수의 도전 멤버들(1110)의 높이보다 더 높게 형성될 수 있다. 이에 따라, 복수의 도전 멤버들(1110)과 수직 루프 안테나(V-loop)에 의해 제1 안테나(1100)는 광대역 동작할 수 있다. 또한, 복수의 도전 멤버들(1110)보다 수직 루프 안테나(V-loop)가 더 넓은 영역에 더 높은 높이로 배치됨에 따라, low elevation 특성이 개선될 수 있다. 즉, 안테나 시스템이 탑재되는 수평 방향에서 제1 주파수 대역의 신호 수신 성능, 즉 low elevation 특성을 개선시킬 수 있다.
한편, 복수의 도전 멤버들(1110)은 하부 기판과 실질적으로 수직하게 배치될 수 있다. 또한, 제1 LB 안테나(LB ANT1)와 제2 LB 안테나(LB ANT2) 간의 격리도 향상을 위해 제1 LB 안테나(LB ANT1)의 배치 형상과 제2 LB 안테나(LB ANT2)의 배치 형상은 상이하게 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 LB 안테나(LB ANT1)와 제2 LB 안테나(LB ANT2)는 안테나 시스템의 중심 선을 기준으로 상하 대칭 형태로 구성될 수 있다.
한편, 제1 LB 안테나(LB ANT1)와 제2 LB 안테나(LB ANT2)도 루프 형태로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 LB 안테나(LB ANT1)와 제2 LB 안테나(LB ANT2)의 상호 간섭을 저감하기 위해, 각각의 급전부는 각각의 외측 루프에 인접하게 배치될 수 있다. 이 경우, 각각의 급전부는 임피던스 정합 및 루프 안테나(1120)와의 간섭을 저감하기 위해 외측 루프에서 내측으로 오프셋된 지점에 배치될 수 있다.
다른 예시로, 제1 LB 안테나(LB ANT1)와 제2 LB 안테나(LB ANT2)의 상호 간섭을 저감하기 위해, 각각의 급전부는 각각의 내측 루프에서 외측으로 오프셋된 지점에 배치될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 제1 LB 안테나(LB ANT1)와 제2 LB 안테나(LB ANT2)가 배치되는 공간 사이에 제1 WLAN 안테나 및 제2 WLAN 안테나(1130)이 배치될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 안테나 시스템은 제1 WLAN 안테나 및 제2 WLAN 안테나(1130)를 더 포함할 수 있다. 제1 WLAN 안테나 및 제2 WLAN 안테나(1130)은 제1 LB 안테나와 제2 LB 안테나 사이에 배치되고, 하부 기판과 평행하게 배치되는 도전 멤버로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 안테나 시스템은 제1 WLAN 안테나와 상기 제2 WLAN 안테나 사이에 배치되는 remote keyless entry (RKE) 안테나(1140)을 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, RKE 안테나(1140)의 일단은 급전선과 연결되고 타단은 그라운드와 연결되어 폐루프를 형성할 수 있다. 이 경우, RKE 안테나(1140)에 의해 형성되는 방사 루프 영역은 루프 안테나(1120)가 형성되는 영역보다 더 안테나 시스템의 경계 영역에서 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나(1110)보다 차량에 인접한 영역에서 수신 성능을 개선시킬 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 제2 안테나(1200)는 복수의 콘 안테나(1200-1 내지 1200-4)를 구비할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 안테나(1200)는 복수의 콘 방사체(cone radiator), 금속 패치 및 단락 핀(shorting pin)을 포함하도록 구성 가능하다.
구체적으로, 금속 패치는 콘 방사체의 상부 개구로부터의 신호가 커플링되도록 상기 복수의 콘 방사체 각각에 소정 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 한편, 단락 핀(shorting pin)은 금속 패치와 하부 기판의 그라운드를 연결하도록 구성될 수 있다.
일 예시로, 금속 패치와 단락 핀이 배치되는 형태는 상부에 배치되는 콘 방사체와 하부에 배치되는 콘 방사체를 기준으로 상하 대칭 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 콘 방사체 상호 간의 간섭 수준을 저감하도록 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 콘 안테나(1200-1 내지 1200-4)의 배치 형태는 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 복수의 콘 안테나(1200-1 내지 1200-4)는 상하 대칭 형태로 배치될 수 있다. 즉, 제1 콘 안테나(1200-1)와 제3 콘 안테나(1200-3)가 상하 대칭 형태, 즉 상호 간에 180도 회전된 상태로 배치될 수 있다. 또한, 제2 콘 안테나(1200-2)와 제4 콘 안테나(1200-4)가 상하 대칭 형태, 즉 상호 간에 180도 회전된 상태로 배치될 수 있다.
한편, 복수의 콘 안테나(1200-1 내지 1200-4) 상호 간의 배치 구조와 금속 패치의 형태는 응용에 따라 최적으로 변경 가능하다. 이와 관련하여, 복수의 콘 안테나(1200-1 내지 1200-4)의 콘 방사체를 상부 기판과 연결하도록 콘 방사체와 일체로 형성된 복수의 외곽 림(outer rim)은 약 120도 간격으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 콘 방사체에 인접하게 배치되는 금속 패치는 120도 간격으로 배치되는 외곽 림의 구조에 최적화된 형태로 콘 방사체에 인접하게 배치될 수 있다.
이에 따라, 제1 콘 안테나(1200-1)와 제2 콘 안테나(1200-2)는 상호 간에 간섭을 최소화하기 위해 서로 다른 배치 형태로 배치될 수 있다. 한편, 제1 콘 안테나(1200-1)와 제3 콘 안테나(1200-3)가 상하 대칭 형태, 즉 상호 간에 180도 회전된 상태로 배치될 수 있다. 또한, 제2 콘 안테나(1200-2)와 제4 콘 안테나(1200-4)가 상하 대칭 형태, 즉 상호 간에 180도 회전된 상태로 배치될 수 있다.
한편, 제1 안테나(1100)의 루프 안테나(1120)는 제2 안테나(1200)를 구성하는 복수의 콘 방사체가 배치되는 위치보다 더 높게 형성될 수 있다. 구체적으로, 수직 루프 안테나(V-loop)의 높이는 제2 안테나(1200)를 구성하는 복수의 콘 방사체가 배치되는 위치보다 더 높게 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 시스템이 탑재되는 수평 방향에서 상기 제1 주파수 대역의 신호 수신 성능, 즉 low elevation 특성을 개선시킬 수 있다. 또한, 수직 루프 안테나(V-loop)는 복수의 콘 안테나(1200-1 내지 1200-4)의 외곽에 형성됨에 따라, 제2 주파수 대역에서 상기 제2 안테나와의 간섭 수준을 임계치 이하로 유지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제2 안테나(1200)는 콘 방사체와 패치 안테나를 포함하는 복수의 콘 안테나(1200-1 내지 1200-4)로 이루어질 수 있다. 이와 관련하여, 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250)는 제1 안테나(11100) 및 제2 안테나(1200) 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제어할 수 있다. 여기서, 송수신부 회로(1250)는 전력 증폭기와 저잡음 증폭기를 구비하는 RFIC (radio frequency integrated chip)일 수 있다.
이와 관련하여, 기저대역 프로세서(baseband processor, 1400)는 송수신부 회로(1250)와 연결되어 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 복수의 콘 안테나(1200-1 내지 1200-4)를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성될 수 있다.
한편, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역에서 제1 안테나(LB ANT1, LB ANT2)를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 주파수 대역에서 제2 안테나(1200)에 해당하는 복수의 콘 안테나(1200-1 내지 1200-4)를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 예시로, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(1100)와 복수의 콘 안테나(1200-1 내지 1200-4) 중 적어도 하나를 통해 제1 주파수 대역에서 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 안테나 시스템은 서로 다른 타입의 안테나를 통해 저대역(LB)에서 MIMO를 수행하여, MIMO 스트림 간 간섭 수준을 저감할 수 있다. 이와 관련하여, MIMO 수행을 위한 안테나 간 간격은 동작 주파수의 최소 5배 이상으로 설정될 수 있다.
하지만, 본 발명에서는 서로 다는 타입의 안테나, 즉 도전 멤버와 커플링 루프 형태의 제1 안테나와 콘 방사체 형태의 제2 안테나를 통해 인접한 안테나 간격으로도 MIMO 스트림 간 간섭 수준을 저감할 수 있다.
다른 예시로, 기저대역 프로세서(1400)는 반송파 집성(CA: Carrier Aggregation)을 수행하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(1100)는 제1 주파수 대역인 저대역(LB)에서 방사체로서 동작하고, 제2 안테나(1200)는 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 방사체로서 동작할 수 있다.
따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(1100)를 통해 제1 주파수 대역의 제1 신호를 수신하고, 제2 안테나(1200)를 통해 제2 주파수 대역의 제2 신호를 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(1100)를 통해 제1 주파수 대역의 제1 신호를 송신하고, 제2 안테나(1200)를 통해 제2 주파수 대역의 제2 신호를 송신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 기저대역 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 제어하여 반송파 집성(CA: Carrier Aggregation)을 수행하도록 구성될 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템에 대해 설명하였다. 이와 관련하여, 저대역(LB) 안테나인 제1 안테나(1100)는 복수의 도전 멤버들(1110)과 루프 안테나(1120)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 저대역(LB) 안테나인 루프 안테나의 동작 원리에 대해 설명하면 다음과 같다. 따라서, 도 7은 일 실시 예에 따른 제1 안테나와 제2 안테나를 둘러싸도록 구성된 루프 안테나의 동작 원리의 개념도를 나타낸다.
도 6a, 도 6b 및 도 7 (a) 내지 (c)를 참조하면, 루프 안테나(1120)는 저대역(LB)인 800MHz, 900MHz 및 1120MHz에서 동작할 수 있다.
이와 관련하여, 제1 저대역 안테나(LB ANT1)과 제2 저대역 안테나(LB ANT2)는 루프 안테나로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 LB 안테나(LB ANT1)와 제2 LB 안테나(LB ANT2)의 상호 간섭을 저감하기 위해, 각각의 급전부(F1, F2)는 각각의 외측 루프에 인접하게 배치될 수 있다. 이 경우, 각각의 급전부(F1, F2)는 임피던스 정합 및 루프 안테나(1120)와의 간섭을 저감하기 위해 외측 루프에서 내측으로 오프셋된 지점에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 LB 안테나(LB ANT1)와 제2 LB 안테나(LB ANT2)의 접지부(G1, G2)는 각각의 내측 루프에서 외측으로 오프셋된 지점에 배치될 수도 있다.
한편, 제1 LB 안테나(LB ANT1)와 제2 LB 안테나(LB ANT2)의 급전부(F1, F2)와 접지부(G1, G2)의 배치 형태는 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예로서, 제1 LB 안테나(LB ANT1)와 제2 LB 안테나(LB ANT2)의 각각의 급전부는 각각의 내측 루프에서 외측으로 오프셋된 지점에 배치될 수도 있다. 이에 따라, 제1 LB 안테나(LB ANT1)와 제2 LB 안테나(LB ANT2)의 각각의 접지부는 각각의 외측 루프에서 내측으로 오프셋된 지점에 배치될 수 있다.
한편, 복수의 도전 멤버(1110)에서 루프 안테나(1120)로 커플링 되는 경우, 루프 안테나(1120)의 전류 분포는 도 7 (a) 내지 (c)에 표시된 바와 같이 주기성(periodicity)를 갖는다. 이에 따라, 제1 안테나(1100)는 제1 LB 안테나(LB ANT1)와 제2 LB 안테나(LB ANT2)의 길이가 아닌 루프 안테나(1120)의 길이에 따라 저대역(LB)에서도 안테나 특성이 개선된다.
한편, 도 8a 및 도 8b는 다양한 형상의 루프 안테나를 포함하는 제1 안테나 및 제2 안테나를 구비하는 안테나 시스템의 측면도를 나타낸다. 도 8a는 루프 안테나(1120a)가 제2 안테나(1200)보다 낮은 높이로 형성되는 구조를 나타낸다. 이와 관련하여, 루프 안테나(1120a)는 제2 안테나(1200)의 상부에 비해 h1만큼 낮은 높이로 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 제1 안테나 및 제2 안테나를 구비하는 안테나 시스템에서 저대역(LB) 안테나 특성을 향상시키면서, 안테나 전체 높이를 낮게 할 수 있는 장점이 있다.
반면에, 도 8b는 루프 안테나(1120b)가 제2 안테나(1200)보다 높은 높이로 형성되는 구조를 나타낸다. 이와 관련하여, 루프 안테나(1120b)는 제2 안테나(1200)의 상부에 비해 소정 높이만큼 높게 형성될 수 있다. 또한, 루프 안테나(1120b)는 하부 회로 기판과 h2만큼 이격되어 형성될 수 있다. 따라서, 루프 안테나(1120b)는 앙각(elevation angle) 방향에서 low elevation 수신 특성이 향상될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 제1 안테나 및 제2 안테나를 구비하는 안테나 시스템에서 저대역(LB) 안테나 특성을 향상시키면서, low elevation 수신 특성을 개선할 수 있다는 장점이 있다.
이와 관련하여, 도 6a, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 수직 루프 안테나(V-loop)와 복수의 도전 멤버들(1110)은 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 도전 멤버들(1110)로부터 신호가 수직 루프 안테나(V-loop)로 효과적으로 커플링될 수 있다.
한편, 수직 루프 안테나(V-loop)의 높이는 복수의 도전 멤버들(1110)의 높이보다 더 높게 형성될 수 있다. 이에 따라, 복수의 도전 멤버들(1110)과 수직 루프 안테나(V-loop)에 의해 제1 안테나(1100)는 광대역 동작할 수 있다. 또한, 복수의 도전 멤버들(1110)보다 수직 루프 안테나(V-loop)가 더 넓은 영역에 더 높은 높이로 배치됨에 따라, low elevation 특성이 개선될 수 있다. 즉, 안테나 시스템이 탑재되는 수평 방향에서 제1 주파수 대역의 신호 수신 성능, 즉 low elevation 특성을 개선시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 플로팅 루프(Floating Loop)의 패턴 구조에 따른 안테나 성능을 비교하면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 9는 일 예시에 따른 제1 안테나와 제2 안테나를 구비한 안테나 시스템의 구조를 나타낸다.
한편, 도 10은 루프 안테나 추가 여부에 따른 제1 및 제2 LB 안테나의 특성 변화를 나타낸다. 또한, 도 11a 및 도 11b는 도 8a 및 도 8b의 안테나 구조에서 제1 및 제2 LB 안테나 특성을 비교한 것이다. 또한, 도 11c는 도 9의 안테나 구조에서 제2 안테나의 특성을 비교한 것이다.
도 9는 차량에 탑재되는 안테나 시스템의 일부를 나타낸 것이다. 도 6b 및 도 9를 참조하면, 안테나 시스템의 일 측에 배치되는 RKE 안테나(1140)을 ANT1으로 지칭할 수 있다. 한편, 안테나 시스템의 일 측에 배치되는 다른 RKE 안테나를 ANT2로 지칭할 수 있다. 이에 따라, 제1 LB 안테나와 제2 LB 안테나를 ANT3_LB1(1110-1) 및 ANT5_LB2(1110-2)로 지칭할 수 있다. 한편, 또 다른 LB 안테나가 안테나 시스템의 타 측에 배치될 수 있고, 이러한 LB 안테나를 ANT4 및 ANT6으로 지칭할 수 있다.
도 9를 참조하면, 제1 LB 안테나(ANT3_LB1, 1110-1)는 루프 안테나가 저대역(LB)에서만 동작하도록 루프 길이가 증가된 구조이다. 반면에, 제2 LB 안테나(ANT5_LB2, 1110-2)는 루프 안테나가 저대역(LB)에서 안테나 특성이 최적화되도록 설계된 구조이다.
이와 관련하여, 제1 LB 안테나(ANT3_LB1, 1110-1)는 내측 루프와 외측 루프는 상호 인접하게 배치될 수 있다. 이 경우, 저대역(LB)에서 임피던스 정합을 위해 스터브 라인이 내측 루프의 일 지점에 연결될 수 있다. 반면에, 제2 LB 안테나(ANT5_LB2, 1110-2)는 내측 루프와 외측 루프 간에 소정 간격 이상으로 이격되도록 배치되고, 연결부를 통해 연결될 수 있다. 이 경우, 내측 루프의 단부에 스터브 라인이 연결되고, 스터브 라인은 접지부와 연결될 수 있다.
한편, 도 6b 및 도 9를 참조하면, 제1 콘 안테나(1200-1)를 ANT7_MB1으로 지칭할 수 있다. 한편, 제1 콘 안테나(1200-1)와 상하 대칭 구조로 배치되는 제3 콘 안테나(1200-3)는 ANT9_MB3으로 지칭할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 콘 안테나(1200-2)를 ANT8_MB2로 지칭하고, 제4 콘 안테나(1200-4)를 ANT10_MB4로 지칭할 수 있다.
도 6b 및 도 9, 도 10을 참조하면, 제1 LB 안테나(ANT3_LB1, 1110-1)는 루프 안테나(1120)가 추가됨에 따라 방사 효율(radiation efficiency)이 증가한다. 또한, 제2 LB 안테나(ANT5_LB2, 1110-2)도 루프 안테나(1120)가 추가됨에 따라 방사 효율이 증가한다.
도 6b 및 도 9, 도 11a, 도 11b를 참조하면, 제1 LB 안테나(ANT3_LB1, 1110-1)의 방사 효율은 저대역(LB)에 비해 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 감소함을 알 수 있다. 반면에, 제2 LB 안테나(ANT5_LB2, 1110-2)의 방사 효율은 저대역(LB)에서 제1 LB 안테나(ANT3_LB1, 1110-1)의 방사 효율에 비해 높음을 알 수 있다. 한편, 도 9b와 같이 루프 안테나(1120)의 높이를 증가시킴에 따라 도 11b와 같이 저대역(LB)에서 방사 효율이 증가함을 알 수 있다.
또한, 제2 LB 안테나(ANT5_LB2, 1110-2)의 방사 효율은 저대역(LB) 이외에 중대역(MB)에서도 일정 수준을 유지함을 알 수 있다. 따라서, 제1 안테나와 제2 안테나와의 간섭을 저감하기 위해, 제1 안테나는 제1 LB 안테나(ANT3_LB1, 1110-1)와 같은 구조로 형성될 수 있다. 즉, 제1 LB 안테나(ANT3_LB1, 1110-1)는 내측 루프와 외측 루프는 상호 인접하게 배치될 수 있다. 이 경우, 저대역(LB)에서 임피던스 정합을 위해 스터브 라인이 내측 루프의 일 지점에 연결될 수 있다.
따라서, 제1 안테나와 제2 안테나를 동시에 사용하는 경우, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 LB 안테나(ANT3_LB1, 1110-1)와 제2 안테나(1200)를 통해 신호가 송신 및 수신되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나와 제2 안테나 간의 간섭 수준을 저감할 수 있다.
반면에, 제1 안테나만 사용되는 경우, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 LB 안테나(ANT5_LB2, 1110-2)를 통해 신호가 송신 및 수신되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 저대역(LB)에서 동작하는 제1 안테나의 방사 효율을 최대화할 수 있다.
한편, 도 6b 및 도 9, 도 11c를 참조하면, 제2 안테나(1200)에 해당하는 제1 콘 안테나(ANT7_MB1, 1200-1)와 제2 콘 안테나(ANT7_MB3, 1200-2)는 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 높은 효율을 갖는다.
따라서, 제2 안테나(1200)가 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 동작함에 따라, 제1 안테나(1100)와의 간섭 수준을 저감할 수 있다. 반면에, 제2 안테나(1200)에 해당하는 콘 방사체 또는 패치 안테나의 크기를 증가시켜 낮은 대역 방향으로 방사 효율을 개선시킬 수 있다. 이러한 경우, 제1 안테나(1100)는 제1 LB 안테나(ANT3_LB1, 1110-1)와 같은 구조로 형성되어, 제2 안테나(1200)와의 간섭 수준을 저감할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 LB 안테나(ANT3_LB1, 1110-1)는 내측 루프와 외측 루프는 상호 인접하게 배치될 수 있다. 이 경우, 저대역(LB)에서 임피던스 정합을 위해 스터브 라인이 내측 루프의 일 지점에 연결될 수 있다.
한편, 플로팅 루프(Floating Loop) 적용 여부에 따른 방사 패턴에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 12a는 복수의 안테나들이 배치된 안테나 시스템에서 플로팅 루프가 없는 경우, 제1 안테나를 통해 방사되는 안테나 패턴을 나타낸다. 반면에, 도 12b는 복수의 안테나들이 배치된 안테나 시스템에서 제1 타입의 플로팅 루프가 구비된 경우, 제1 안테나를 통해 방사되는 안테나 패턴을 나타낸다. 또한, 도 12c는 복수의 안테나들이 배치된 안테나 시스템에서 제2 타입의 플로팅 루프가 구비된 경우, 제1 안테나를 통해 방사되는 안테나 패턴을 나타낸다.
도 6b 및 도 12a를 참조하면, 플로팅 루프가 없는 경우, 안테나 시스템(100)의 제1 안테나(1100)에 대한 방사 패턴은 주로 상부의 보어 사이트 방향으로 방사된다.
한편, 도 6b, 도 8a 및 도 12b를 참조하면, 플로팅 루프(1120a)가 배치된 경우, 안테나 시스템(100)의 제1 안테나(1100)에 대한 방사 패턴은 상부의 보어 사이트 방향 이외에 낮은 앙각 방향으로도 방사된다. 이에 따라, 플로팅 루프(1120a)가 배치됨에 따라 low elevation에서의 송신 및 수신 특성이 개선됨을 알 수 있다. 이 경우, 플로팅 루프(1120a)에 비해 제2 안테나(1200)의 콘 방사체의 높이는 h1만큼 높게 설정될 수 있다. 일 예시로, 플로팅 루프(1120a)에 비해 콘 방사체의 높이 h1은 약 7mm 내지 8mm 사이의 값을 설정될 수 있다. 구체적으로, 콘 방사체의 높이 h1은 플로팅 루프(1120a)에 비해 약 7.7mm만큼 높게 설정될 수 있다. 하지만, 높이 h1은 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 다양하게 변경 가능하다.
또한, 도 6b, 도 8b 및 도 12c를 참조하면, 플로팅 루프(1120b)가 배치된 경우, 안테나 시스템(100)의 제1 안테나(1100)에 대한 방사 패턴은 상부의 보어 사이트 방향 이외에 낮은 앙각 방향으로도 방사된다. 이에 따라, 플로팅 루프(1120a)가 배치됨에 따라 low elevation에서의 송신 및 수신 특성이 개선됨을 알 수 있다. 구체적으로, 플로팅 루프(1120b)가 하부 기판에서 이격되는 높이 h2는 약 6.4mm일 수 있다. 하지만, 높이 h2는 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 다양하게 변경 가능하다
이와 관련하여, 도 8b는 루프 안테나(1120b)가 제2 안테나(1200)보다 높은 높이로 형성되는 구조를 나타낸다. 한편, 루프 안테나(1120b)는 제2 안테나(1200)의 상부에 비해 소정 높이만큼 높게 형성될 수 있다. 또한, 루프 안테나(1120b)는 하부 회로 기판과 h2만큼 이격되어 형성될 수 있다. 따라서, 루프 안테나(1120b)는 앙각(elevation angle) 방향에서 low elevation 수신 특성이 향상될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 제1 안테나 및 제2 안테나를 구비하는 안테나 시스템에서 저대역(LB) 안테나 특성을 향상시키면서, low elevation 수신 특성을 개선할 수 있다는 장점이 있다.
따라서, 도 12c와 같이 플로팅 루프(1120b)가 배치된 경우, 도 12b에 비해 제1 안테나(1100)에 대한 방사 패턴은 더 낮은 앙각 방향으로도 방사된다. 이에 따라, 플로팅 루프(1120b)가 하부 기판에서 소정 간격만큼 이격되어 배치됨에 따라 low elevation에서의 송신 및 수신 특성이 더 개선됨을 알 수 있다. 이와 관련하여, 플로팅 루프(1120b)가 하부 기판에서 이격되는 높이 h2는 low elevation 특성과 최적화하기 위해 최적 높이로 결정될 수 있다. 일 예시로, 플로팅 루프(1120b)가 하부 기판에서 이격되는 높이 h2는 6mm 이상에서 7mm 이하로 설정될 수 있다. 구체적으로, 플로팅 루프(1120b)가 하부 기판에서 이격되는 높이 h2는 약 6.4mm일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 다양하게 변경 가능하다.
이상에서는 본 발명의 일 양상에 따른 차량에 탑재 가능한 안테나 시스템(1000)에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 다른 양상에 따른 안테나 시스템(100)이 구비되는 차량에 대해 설명하기로 한다. 이와 관련하여, 전술된 안테나 시스템에 관한 설명이 차량에도 적용될 수 있고, 안테나 시스템이 탑재되는 차량에 대한 설명도 전술된 안테나 시스템에 적용될 수 있다.
이와 관련하여, 도 13은 일 예시에 따른 안테나 시스템을 구비하는 차량의 구성을 나타낸다. 한편, 도 1 내지 도 13을 참조하면, 차량(300)은 안테나 시스템(1000) 및 텔레매틱스 모듈(TCU)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 텔레매틱스 모듈(TCU)은 도 3과 같이 오브젝트 검출 장치(300) 이외에 다양한 구성을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템(1000)은 제1 안테나(1100) 및 제2 안테나(1200) 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템은 송수신부 회로(1250)를 통해 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된 기저대역 프로세서(1400)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 자율 주행 등을 위해 인접 차량, RSU, 기지국 등 다양한 엔티티로부터 동시에 정보를 수신할 필요가 있는 경우, 다중 입출력(MIMO)을 통해 광대역 수신이 가능하다는 장점이 있다. 이에 따라, 차량은 다양한 엔티티로부터 동시에 서로 다른 정보를 수신하여 통신 용량을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 차량에서 대역폭의 확장 없이도 MIMO 동작을 통해 통신 용량을 향상시킬 수 있다.
대안으로, 차량은 다양한 엔티티로부터 동시에 동일한 정보를 동시에 수신하여 주변 정보에 대한 신뢰성을 향상시키고 레이턴시를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 차량에서 URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) 통신이 가능하고 차량은 URLLC UE로 동작할 수 있다. 이를 위해, 스케줄링을 수행하는 기지국은 URLLC UE로 동작하는 차량을 위해 시간 슬롯을 우선적으로 할당할 수 있다. 이를 위해 이미 다른 UE에게 할당된 특정 시간-주파수 자원 중 일부를 펑처링(puncturing)할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 안테나(1100)는 제1 LB 안테나(1100-1)를 통해 저 대역(LB)에서 동작할 수 있다. 또한, 제1 안테나(1100)는 제2 LB 안테나(1100-2)를 통해 저 대역(LB) 이외에 중 대역(MB)에서도 동작할 수 있다. 여기서, 저 대역(LB)을 제1 주파수 대역으로 지칭하고 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)을 제2 주파수 대역으로 지칭할 수 있다. 따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 주파수 대역에서 제1 안테나(1100)와 복수의 콘 안테나(1200-1 내지 1200-4) 중 적어도 하나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 따라서, 상호 간에 충분한 거리로 이격된 서로 다른 타입의 안테나들을 이용하여 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 동일 대역 내의 제1 신호 및 제2 신호 간의 격리도(isolation)을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 안테나 시스템의 제1 안테나(1100)는 제1 주파수 대역인 저대역(LB)에서 방사체로서 동작할 수 있다. 또한, 제2 안테나(1200)는 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 방사체로서 동작할 수 있다. 이에 따라, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(1100)를 통해 제1 주파수 대역의 제1 신호를 수신하고, 제2 안테나(1200)를 통해 제2 주파수 대역의 제2 신호를 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역이 결합된 대역을 통해 반송파 집성(CA: Carrier Aggregation)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 자율 주행 등을 위해 대용량의 데이터를 수신할 필요가 있는 경우, 반송파 집성을 통해 광대역 수신이 가능하다는 장점이 있다.
이에 따라, 차량은 eMBB (Enhanced Mobile Broad Band) 통신이 가능하고 차량은 eMBB UE로 동작할 수 있다. 이를 위해, 스케줄링을 수행하는 기지국은 eMBB UE로 동작하는 차량을 위해 광대역 주파수 자원을 할당할 수 있다. 이를 위해 이미 다른 UE에게 할당된 주파수 자원을 제외하고 여유 있는 주파수 대역들에 대한 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 광대역 안테나 시스템이 도 2a 내지 도 2c와 같은 구조로 차량에 탑재될 수 있다. 즉, 광대역 안테나 시스템이 탑재되는 차량은 도 2a 내지 도 2c와 같이 차량 지붕 위, 지붕 내부 또는 지붕 프레임 내부에 탑재될 수 있다.
한편, 도 13은 본 발명에 따른 광대역 안테나 시스템과 상기 안테나 시스템이 탑재되는 차량의 구성도를 나타낸다. 도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 광대역 안테나 시스템이 탑재되는 차량(300)은 안테나 시스템(1000)이 탑재되고, 안테나 시스템(1000)은 자체적으로 또는 통신 장치(400)를 통해 근거리 통신, 무선 통신 및 V2X 통신 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, 기저대역 프로세서(1400)는 안테나 시스템(1000)을 통해 인접 차량, RSU 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.
대안으로, 기저대역 프로세서(1400)는 통신 장치(400)를 통해 인접 차량, RSU, 인접 사물 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다. 여기서, 인접 사물에 대한 정보는 차량(300)의 카메라(331), 레이다(332), 라이다(333), 센서(334, 335) 등의 오브젝트 검출 장치를 통해 획득될 수 있다. 또 다른 대안으로, 기저대역 프로세서(1400)는 통신 장치(400)와 안테나 시스템(1000)을 인접 차량, RSU, 인접 사물 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.
이와 관련하여, 도 1 내지 도 13을 참조하면, 안테나 시스템(1000)을 구비하는 차량(300)은 제1 안테나(1100), 제2 안테나(1200), 송수신부 회로(1250) 및 기저대역 프로세서(1400)를 포함하도록 구성 가능하다.
기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(1100)를 통해 제1 주파수 대역의 제1 신호를 수신하고, 제2 안테나(1200)를 통해 제2 주파수 대역의 제2 신호를 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역을 통해 반송파 집성(CA: Carrier Aggregation)을 수행하도록 구성될 수 있다.
한편, 송수신부 회로(1250)는 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제어할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 통해 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 제1 안테나(1100)는 복수의 도전 멤버들(1110)과 루프 안테나(1120)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 루프 안테나(1120)는 복수의 도전 멤버들(1110)로부터 신호가 커플링되도록 복수의 도전 멤버들(1110)을 둘러싸도록 루프 형상(loop shape)로 구성될 수 있다.
한편, 제1 안테나(1100)는 제1 저대역(LB) 안테나(1100-1) 및 제2 저대역(LB) 안테나(1100-2)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 LB 안테나(1100-1)는 복수의 도전 멤버들로 구성되고, 일단은 급전선과 연결되고, 타단은 그라운드와 연결되어 폐루프를 형성하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 저대역(LB) 안테나(1100-2)는 다른 복수의 도전 멤버들로 구성되고, 일단은 제2 급전선과 연결되고, 타단은 그라운드와 연결되어 폐루프를 형성하도록 구성될 수 있다.
한편, 루프 안테나(1120)는 수직 루프 안테나(V-loop)와 수평 루프 안테나(H-loop)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 수직 루프 안테나(V-loop)는 제1 안테나(1100)와 제2 안테나(1200)가 형성되는 영역을 둘러싸도록 형성되고, 하부 기판과 실질적으로 수직하게 배치될 수 있다. 한편, 수평 루프 안테나(H-loop)는 수직 루프 안테나(V-loop)와 연결되고, 하부 기판과 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다. 이 경우, 수평 루프 안테나(V-loop)는 복수의 도전 멤버들(1100)의 단부와 RKE 안테나(1140)의 방사 루프 영역 사이에 배치될 수 있다.
이와 관련하여, 수직 루프 안테나(V-loop)와 복수의 도전 멤버들(1110)은 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다. 이 경우, 수직 루프 안테나(V-loop)의 높이는 복수의 도전 멤버들(1110)의 높이보다 더 높게 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 시스템(1000)이 탑재되는 수평 방향에서 제1 주파수 대역의 신호 수신 성능을 개선시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 안테나(1100)는 제1 주파수 대역인 저대역(LB)에서 방사체로서 동작하고, 제2 안테나(1200)는 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 방사체로서 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(1100)를 통해 제1 주파수 대역의 제1 신호를 제1 엔티티로부터 수신하고, 제2 안테나(1200)를 통해 제2 주파수 대역의 제2 신호를 제2 엔티티로부터 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 엔티티인 기지국과 통신을 수행하고, 제2 엔티티인 다른 차량과 V2V 통신을 수행할 수 있다.
이상에서는 차량에 탑재되는 안테나 시스템 및 안테나 시스템이 탑재된 차량에 대해 살펴보았다. 이와 같은 차량에 탑재되는 안테나 시스템 및 안테나 시스템이 탑재된 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 차량에 탑재되는 안테나 시스템에서 저대역(LB) 안테나의 방사 패턴을 수평 방향에서 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 차량에 탑재되는 안테나 시스템에서 저대역(LB) 안테나를 광대역 동작하면서 방사 효율을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 차량에 탑재되는 안테나 시스템에서 서로 다른 안테나 간 간섭 수준을 저감할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 저대역(LB) 안테나와 다른 안테나들을 하나의 안테나 모듈에 구현하여 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 시스템을 차량에 탑재하기 위한 구조를 제시할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 안테나 시스템을 저대역(LB)과 다른 대역에서 서로 다른 안테나로 최적화하여, 차량의 지붕 프레임 내에 최적의 구성과 성능으로 안테나 시스템을 배치할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 특정 대역에서 다수의 안테나들을 이용하여 다중 입출력(MIMO) 및 다이버시티 동작을 차량의 안테나 시스템에서 구현할 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, 차량에 탑재되는 안테나 시스템의 다수의 안테나와 이들에 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 판독될 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. 차량에 탑재되는 안테나 시스템에 있어서,
    복수의 도전 멤버(conductive member)들로 구성되고, 제1 주파수 대역에서 방사체(radiator)로서 동작하는 제1 안테나;
    상기 제1 안테나와 별도로 상기 안테나 시스템에 배치되고, 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 동작하는 제2 안테나; 및
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit)를 포함하고,
    상기 제1 안테나는,
    상기 복수의 도전 멤버들; 및
    상기 복수의 도전 멤버들로부터 신호가 커플링되도록 상기 복수의 도전 멤버들을 둘러싸도록 루프 형상(loop shape)로 구성된 루프 안테나를 포함하는, 안테나 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 안테나는,
    복수의 도전 멤버들로 구성되고, 일단은 급전선과 연결되고, 타단은 그라운드와 연결되어 폐루프를 형성하는 제1 저대역(lower band, LB) 안테나; 및
    다른 복수의 도전 멤버들로 구성되고, 일단은 제2 급전선과 연결되고, 타단은 그라운드와 연결되어 폐루프를 형성하는 제2 저대역(LB) 안테나를 포함하는, 안테나 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 LB 안테나와 제2 LB 안테나 사이에 배치되고, 하부 기판과 평행하게 배치되는 도전 멤버로 구성되는 제1 WLAN 안테나 및 제2 WLAN 안테나를 더 포함하는, 안테나 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 WLAN 안테나와 상기 제2 WLAN 안테나 사이에 배치되고, 일단은 급전선과 연결되고 타단은 그라운드와 연결되어 폐루프를 형성하는 remote keyless entry (RKE) 안테나를 더 포함하고,
    상기 RKE 안테나에 의해 형성되는 방사 루프 영역은 상기 루프 안테나가 형성되는 영역보다 더 안테나 시스템의 경계 영역에서 형성되는, 안테나 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 루프 안테나는,
    상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나가 형성되는 영역을 둘러싸도록 형성되고, 하부 기판과 실질적으로 수직하게 배치되는 수직 루프 안테나; 및
    상기 수직 루프 안테나와 연결되고, 상기 하부 기판과 실질적으로 평행하게 배치되는 수평 루프 안테나를 포함하고,
    상기 수평 루프 안테나는 상기 복수의 도전 멤버들의 단부와 RKE 안테나의 방사 루프 영역 사이에 배치되는, 안테나 시스템.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 도전 멤버들은 하부 기판과 실질적으로 수직하게 배치되고,
    상기 제1 LB 안테나와 상기 제2 LB 안테나 간의 격리도 향상을 위해 상기 제1 LB 안테나의 배치 형상과 상기 제2 LB 안테나의 배치 형상은 상이한, 안테나 시스템.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 수직 루프 안테나와 상기 복수의 도전 멤버들은 실질적으로 평행하게 배치되고,
    상기 수직 루프 안테나의 높이는 상기 복수의 도전 멤버들의 높이보다 더 높게 형성되어, 상기 안테나 시스템이 탑재되는 수평 방향에서 상기 제1 주파수 대역의 신호 수신 성능을 개선시키는, 안테나 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 안테나는,
    복수의 콘 방사체(cone radiator);
    상기 콘 방사체의 상부 개구로부터의 신호가 커플링되도록 상기 복수의 콘 방사체 각각에 소정 거리만큼 이격되어 배치되는 금속 패치; 및
    상기 금속 패치와 하부 기판을 연결하도록 구성된 단락 핀(shorting pin)을 포함하는, 안테나 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 금속 패치와 상기 단락 핀이 배치되는 형태는 상부에 배치되는 콘 방사체와 하부에 배치되는 콘 방사체를 기준으로 상하 대칭 형태로 배치되어, 상기 복수의 콘 방사체 상호 간의 간섭 수준을 저감하도록 배치되는, 안테나 시스템.
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 수직 루프 안테나의 높이는 상기 제2 안테나를 구성하는 복수의 콘 방사체가 배치되는 위치보다 더 높게 형성되어, 상기 안테나 시스템이 탑재되는 수평 방향에서 상기 제1 주파수 대역의 신호 수신 성능을 개선시키고,
    상기 제2 주파수 대역에서 상기 제2 안테나와의 간섭 수준을 임계치 이하로 유지하는, 안테나 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 송수신부 회로와 연결되고, 상기 제1 주파수 대역에서 상기 제1 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 기저대역 프로세서(baseband processor)를 더 포함하는, 안테나 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 기저대역 프로세서는,
    상기 제1 안테나를 통해 수신된 신호 품질이 임계치 이하이면, 상기 제2 주파수 대역에서 상기 제2 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어하는, 안테나 시스템.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 안테나는 콘 방사체와 패치 안테나를 포함하는 복수의 콘 안테나로 이루어지고,
    상기 복수의 콘 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성된 기저대역 프로세서를 더 포함하는, 안테나 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 기저대역 프로세서는 상기 제1 안테나와 상기 복수의 콘 안테나 중 적어도 하나를 통해 상기 제1 주파수 대역에서 다중 입출력(MIMO)을 수행하는, 안테나 시스템.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 제1 주파수 대역인 저대역(LB)에서 방사체로서 동작하고, 상기 제2 안테나는 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 방사체로서 동작하고,
    상기 제1 안테나를 통해 상기 제1 주파수 대역의 제1 신호를 수신하고, 상기 제2 안테나를 통해 상기 제2 주파수 대역의 제2 신호를 수신하여 반송파 집성(CA: Carrier Aggregation)을 수행하도록 구성되는 기저대역 프로세서를 더 포함하는, 안테나 시스템.
  16. 안테나 시스템을 구비하는 차량에 있어서,
    복수의 도전 멤버(conductive member)들로 구성되고, 제1 주파수 대역에서 방사체(radiator)로서 동작하는 제1 안테나;
    상기 제1 안테나와 별도로 상기 안테나 시스템에 배치되고, 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 동작하는 제2 안테나; 및
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나를 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 포함하고,
    상기 제1 안테나는,
    상기 복수의 도전 멤버들; 및
    상기 복수의 도전 멤버들로부터 신호가 커플링되도록 상기 복수의 도전 멤버들을 둘러싸도록 루프 형상(loop shape)로 구성된 루프 안테나를 포함하는, 차량.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 안테나는,
    복수의 도전 멤버들로 구성되고, 일단은 급전선과 연결되고, 타단은 그라운드와 연결되어 폐루프를 형성하는 제1 저대역(lower band, LB) 안테나; 및
    다른 복수의 도전 멤버들로 구성되고, 일단은 제2 급전선과 연결되고, 타단은 그라운드와 연결되어 폐루프를 형성하는 제2 저대역(LB) 안테나를 포함하는, 차량
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 루프 안테나는,
    상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나가 형성되는 영역을 둘러싸도록 형성되고, 하부 기판과 실질적으로 수직하게 배치되는 수직 루프 안테나; 및
    상기 수직 루프 안테나와 연결되고, 상기 하부 기판과 실질적으로 평행하게 배치되는 수평 루프 안테나를 포함하고,
    상기 수평 루프 안테나는 상기 복수의 도전 멤버들의 단부와 RKE 안테나의 방사 루프 영역 사이에 배치되는, 안테나 시스템.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 수직 루프 안테나와 상기 복수의 도전 멤버들은 실질적으로 평행하게 배치되고,
    상기 수직 루프 안테나의 높이는 상기 복수의 도전 멤버들의 높이보다 더 높게 형성되어, 상기 안테나 시스템이 탑재되는 수평 방향에서 상기 제1 주파수 대역의 신호 수신 성능을 개선시키는, 안테나 시스템.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 제1 주파수 대역인 저대역(LB)에서 방사체로서 동작하고, 상기 제2 안테나는 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 방사체로서 동작하고,
    상기 기저대역 프로세서는,
    상기 제1 안테나를 통해 상기 제1 주파수 대역의 제1 신호를 제1 엔티티로부터 수신하고, 상기 제2 안테나를 통해 상기 제2 주파수 대역의 제2 신호를 제2 엔티티로부터 수신하도록 상기 송수신부 회로를 제어하고,
    상기 제1 엔티티인 기지국과 통신을 수행하고, 상기 제2 엔티티인 다른 차량과 V2V 통신을 수행하는, 차량.
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