WO2021107187A1 - 차량에 탑재되는 안테나 시스템 - Google Patents

차량에 탑재되는 안테나 시스템 Download PDF

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WO2021107187A1
WO2021107187A1 PCT/KR2019/016551 KR2019016551W WO2021107187A1 WO 2021107187 A1 WO2021107187 A1 WO 2021107187A1 KR 2019016551 W KR2019016551 W KR 2019016551W WO 2021107187 A1 WO2021107187 A1 WO 2021107187A1
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antenna
vehicle
metal pattern
band
module
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PCT/KR2019/016551
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English (en)
French (fr)
Inventor
서유석
이동익
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엘지전자 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters 
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station

Definitions

  • the present invention relates to an antenna system mounted on a vehicle. More particularly, it relates to an internal antenna system having a broadband antenna so as to be operable in various communication systems, and a vehicle having the same.
  • Electronic devices may be divided into mobile/portable terminals and stationary terminals depending on whether they can be moved. Again, the electronic device can be divided into a handheld terminal and a vehicle mounted terminal according to whether the user can directly carry the electronic device.
  • the functions of electronic devices are diversifying. For example, there are functions for data and voice communication, photo and video shooting through a camera, voice recording, music file playback through a speaker system, and an image or video output 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 that provide broadcast and visual content such as video or television programs.
  • Such electronic devices have diversified functions, they are implemented in the form of multimedia devices equipped with complex functions such as, for example, taking pictures or videos, playing music or video files, receiving games, and receiving broadcasts. have.
  • a wireless communication system using LTE communication technology has recently been commercialized for electronic devices to provide various services.
  • a wireless communication system using 5G communication technology will be commercialized in the future to provide various services.
  • 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 the Sub6 band below the 6GHz band. However, in the future, it is expected that 5G communication service will be provided using millimeter wave (mmWave) band other than 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.
  • an external antenna system mounted on the roof of the vehicle, inside the roof, or on the roof frame may be considered.
  • such an external antenna system has a problem in that the overall antenna size, particularly, a vertical profile increases with an increase in height, and a weight increases.
  • the present invention aims to solve the above and other problems.
  • another object is to dispose an internal antenna system having a broadband antenna element inside a vehicle.
  • Another object of the present invention is to propose a structure for mounting an antenna system operable in a broadband in a vehicle to support various communication systems.
  • Another object of the present invention is to provide a structure in which an internal antenna module is integrated with a telematics module.
  • Another object of the present invention is to reduce the interference level between each other while optimizing the performance of the internal antenna module.
  • Another object of the present invention is to form the radiation pattern of the internal antenna module in an optimized shape in front of the vehicle and the vehicle side.
  • an antenna system mounted on a vehicle includes an antenna module, and a telematics module configured to perform wireless communication through the antenna module.
  • the antenna module may include: a first antenna disposed in the telematics module in a first direction and configured to transmit or receive a first signal in a first band of a first communication system and a second band of a second communication system; and a first bracket disposed under the region in which the first antenna is disposed and having a parasitic metal pattern formed thereon to be coupled to the metal pattern of the first antenna.
  • the antenna module may include: a second antenna disposed in a second direction perpendicular to the first direction and configured to transmit or receive a second signal in the first band and the second band; and a second bracket disposed under the area in which the second antenna is disposed and having a second parasitic metal pattern to be coupled to the second metal pattern of the second antenna.
  • the first bracket is configurable to include a lower bracket configured to be coupled with the first antenna in the first band so that the first antenna operates in the first band.
  • the first bracket may be disposed on the lower bracket and may further include an upper bracket configured to be coupled with the first antenna so that the first antenna operates in a second band higher than the first band.
  • the parasitic metal pattern formed on the upper bracket may be formed by a plurality of metal strips spaced apart from each other at predetermined intervals.
  • the parasitic metal pattern formed on the lower bracket may be formed such that a plurality of metal strips are connected to each other.
  • the second bracket may be disposed on the second antenna and configured to include an upper bracket configured to form a second parasitic metal pattern to be coupled with the second antenna.
  • it is disposed under the second antenna, and can be configured to further include a lower bracket configured to form a second parasitic metal pattern to be coupled to the second antenna.
  • the second parasitic metal pattern formed on the upper bracket may be formed by a plurality of metal strips spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the third parasitic metal pattern formed on the lower bracket may be formed with a plurality of metal strips spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the second parasitic metal pattern and the third parasitic metal pattern may be formed in different shapes.
  • the antenna module may be an internal antenna module, and the telematics module may be operatively coupled to an external antenna module.
  • the telematics module is a baseband processor that controls the internal antenna module or the external antenna module so that the first signal or the second signal is transmitted or received through the internal antenna module or the external antenna module. may further include.
  • the first antenna and the second antenna and operatively coupled to, and further comprising a transceiver circuit configured to transmit and receive a signal through at least one of the first antenna and the second antenna
  • the baseband processor is operatively coupled to the transceiver circuit and transmits and receives signals through the front or side of the vehicle through at least one of the first antenna and the second antenna. It may be configured to control the transceiver circuit.
  • the baseband processor may control the transceiver circuit to transmit and receive the first signal of the first band or the second band through the first antenna in front of the vehicle. Meanwhile, the baseband processor may control the transceiver circuit to transmit and receive the second signal of the first band or the second band through the second antenna to the side of the vehicle.
  • the baseband processor may transmit and receive the first signal of the first band or the second band through the first antenna in front of the vehicle.
  • the baseband processor may perform multiple input/output (MIMO) by transmitting and receiving a second signal of the same band through the second antenna to the side of the vehicle.
  • MIMO multiple input/output
  • the baseband processor may transmit and receive the first signal of the first band or the second band through the first antenna in front of the vehicle.
  • the baseband processor may perform carrier aggregation (CA) by transmitting and receiving a second signal of a different band through the second antenna to the side of the vehicle.
  • CA carrier aggregation
  • the first antenna may include: a feeding unit including a first conductive pattern and a second conductive pattern perpendicular to the first conductive pattern; and a metal pattern that is perpendicular to the power feeding unit and disposed parallel to the telematics module.
  • the first antenna may further include a connection portion connected to the feeding unit, perpendicular to the metal pattern, and perpendicular to the telematics module.
  • the peak of the radiation pattern of the first antenna may be tilted from the front of the vehicle to the lower region by the metal pattern and the parasitic metal pattern of the first bracket.
  • the second antenna may include: a second feeding unit configured with a third conductive pattern and a fourth conductive pattern perpendicular to the third conductive pattern; and a second metal pattern that is perpendicular to the second feeder and is disposed parallel to the telematics module.
  • the second antenna may further include a second connection portion connected to the second feeder, perpendicular to the second metal pattern, and perpendicular to the telematics module.
  • the radiation pattern of the second antenna is formed by the second parasitic metal pattern and the second parasitic metal pattern and the second parasitic metal pattern by the second metal pattern and the second and third parasitic metal patterns on the upper and lower portions of the second bracket 3 It may be formed at a wider angle from the side of the vehicle than when there is no parasitic metal pattern.
  • the second conductive pattern and the metal pattern may be spaced apart from each other by a slit. Meanwhile, a signal fed from the second conductive pattern may be transmitted to the metal pattern, and a horizontal polarization signal may be formed along one axis of the metal pattern.
  • the parasitic metal pattern of the first bracket may be disposed in a direction in which the horizontal polarization signal is formed.
  • the fourth conductive pattern and the second metal pattern may be vertically interconnected.
  • the second metal pattern and the second connection part may be spaced apart from each other by a third slit, and the second connection part may be connected to the fourth conductive pattern.
  • a signal fed from the fourth conductive pattern may be transferred to the second metal pattern to form a vertical polarization signal along the other axis of the second metal pattern.
  • the second parasitic metal pattern and the third parasitic metal pattern of the second bracket may be disposed in a direction in which the vertical polarization signal is formed.
  • an internal antenna system having a broadband antenna element may be disposed inside a vehicle to communicate with an external base station or other vehicle.
  • an antenna system capable of operating in a broadband to support various communication systems may be mounted inside a dashboard inside a vehicle.
  • the present invention it is possible to provide a structure in which the internal antenna module is integrated with the telematics module in which various electronic components are disposed.
  • the present invention by disposing the first and second antennas substantially vertically, it is possible to optimize the performance of the internal antenna module while reducing the interference level with each other.
  • the radiation pattern of the internal antenna module can be formed in an optimized form.
  • the radiation pattern of the internal antenna module can be formed in an optimized form.
  • 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. 1A is a configuration diagram for explaining the interior of a vehicle according to an example.
  • FIG. 1B is a configuration diagram of the interior of a vehicle viewed from the side according to an example.
  • FIG. 2A is a view of an internal configuration of a vehicle including an antenna module and a telematics module, as viewed from an upper portion of a vehicle roof, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2B is a view of an internal configuration of a vehicle including an antenna module and a telematics module, as viewed from the side of the vehicle, according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram referenced for explaining a vehicle and a telematics module mounted on the vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a configuration of a wireless communication unit of an electronic device (ie, a vehicle) operable in a plurality of wireless communication systems according to the present invention.
  • FIG 5 shows the configuration of a wireless communication device and telematics module connectable to both the internal antenna module 300-1 and the external antenna module 300-2 according to an example.
  • 6A and 6B show a structure of a first antenna according to various examples.
  • 7A and 7B show a structure of a second antenna according to various examples.
  • FIG. 8A illustrates an arrangement of first and second antennas disposed inside an antenna module according to an example. Also, FIG. 8B shows the arrangement of the first and second antennas disposed inside the antenna module according to another example.
  • FIG. 9A illustrates an internal structure of a telematics module including a plurality of antennas according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9B illustrates an external structure of a telematics module including a plurality of antennas according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9C illustrates a structure in which a telematics module is mounted with a mounting bracket according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 10 illustrates an internal structure of a telematics module including a plurality of antennas according to another exemplary embodiment.
  • 11A is an exploded view of a telematics module including a plurality of antennas according to an embodiment.
  • 11B is an exploded view of a plurality of antennas disposed inside a telematics module configured to be disposed on a PCB according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 12A illustrates a telematics module including an antenna module and a bracket disposed below the telematics module according to an example.
  • Figure 12b shows a conceptual diagram in which the radiation pattern of the first antenna is directed downward by the bracket according to an example.
  • FIG. 13 shows a configuration in which a plurality of brackets are disposed at a lower portion according to an embodiment.
  • FIG. 14 shows a configuration for controlling the first antenna and the second antenna when the first antenna and the second antenna are combined with different types of brackets.
  • FIG. 15 illustrates a first type of parasitic metal pattern formed on a first type of bracket according to an embodiment.
  • FIG. 16 illustrates a second type of parasitic metal pattern formed on a second type of bracket according to another embodiment.
  • FIG. 17 illustrates a first antenna and a plurality of brackets disposed at different heights under the first antenna according to an embodiment.
  • FIG. 18 shows a second antenna and a plurality of brackets disposed above and below the second antenna according to another embodiment.
  • Electronic devices described in this specification include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), navigation systems, and slate PCs.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • slate PCs slate PCs.
  • tablet PCs ultrabooks
  • wearable devices for example, watch-type terminals (smartwatch), glass-type terminals (smart glass), HMD (head mounted display), etc. may be included. have.
  • the vehicle-mounted antenna system 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 riding in the vehicle. .
  • FIG. 1A is a configuration diagram for explaining the interior of a vehicle according to an example.
  • FIG. 1B is a configuration diagram of the interior of a vehicle viewed from the side according to an example.
  • the present invention relates to an antenna unit (ie, an internal antenna system) 300 capable of transmitting and receiving signals such as GPS, 4G wireless communication, 5G wireless communication, Bluetooth, or wireless LAN.
  • an antenna unit (ie, an internal antenna system) 300 capable of supporting these various communication protocols may be referred to as an integrated antenna module 300 .
  • the invention also relates to a vehicle 1000 having such an antenna unit (ie an internal antenna system) 300 .
  • the vehicle 1000 may be configured to include a housing 150 including a dashboard 100 and an antenna unit 300 .
  • the vehicle 1000 may be configured to include a mounting bracket 200 for mounting the antenna unit 300 .
  • the vehicle 1000 includes an antenna module 300 corresponding to an antenna unit (ie, an internal antenna system) and a telematics module (TCU) 500 configured to be connected thereto.
  • the telematics module 500 may be configured to include the antenna module 300 .
  • the telematics module 500 may be configured to include a display 510 and an audio unit 520 .
  • FIG. 2A is a view of an internal configuration of a vehicle including an antenna module and a telematics module as viewed from the top of the vehicle roof according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2B is a view of an internal configuration of a vehicle including an antenna module and a telematics module, as viewed from the side of the vehicle, according to another exemplary embodiment.
  • the telematics module TCU 500a may be disposed at an upper position inside the vehicle. Also, the antenna module 300 may be disposed inside a dashboard inside the vehicle.
  • the telematics module TCU 500b may be disposed at a lower position inside the vehicle, and the antenna module 300 may be disposed inside the dashboard inside the vehicle.
  • FIG. 3 is a block diagram referenced to explain a vehicle and a telematics module mounted on the vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • a vehicle 1000 may include wheels rotated by a power source and a steering input device for controlling a traveling direction of the vehicle 1000 .
  • the vehicle 1000 may be an autonomous driving vehicle.
  • the vehicle 1000 may be switched to an autonomous driving mode or a manual mode (pseudo driving mode) based on a user input.
  • the vehicle 1000 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode or from the autonomous driving mode to the manual mode based on a user input received through the user interface device 510 .
  • operations such as object detection, wireless communication, navigation, and vehicle sensor and interface may be performed by the telematics module 500 mounted on the vehicle 1000 .
  • the telematics module 500 mounted on the vehicle 1000 may perform a corresponding operation in cooperation with the antenna module 300 , the object detection device 520 , and other interfaces.
  • the communication device 400 may be disposed in the telematics module 500 separately from the antenna system 300 or disposed in the antenna system 300 .
  • the description of the vehicle control operation according to the present invention may be performed by the telematics module 500 or a processor inside the vehicle.
  • a specific operation performed by the telematics module 500 or a processor inside the vehicle will be described as being performed by the vehicle 1000 .
  • the vehicle 1000 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode or from the autonomous driving mode to the manual mode based on driving situation information received through the communication device 400 .
  • the vehicle 1000 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode or from the autonomous driving mode to the manual mode based on information, data, and signals provided from an external device.
  • the autonomous driving vehicle 1000 may be operated based on a driving system.
  • the autonomous driving vehicle 1000 may be operated based on information, data, or signals generated by the driving system, the taking-out system, and the parking system.
  • the autonomous driving vehicle 1000 may receive a user input for driving through the driving manipulation device. Based on the user input received through the driving manipulation device, the vehicle 1000 may be driven.
  • the overall length refers to the length from the front part to the rear part of the vehicle 1000
  • the width refers to the width of the vehicle 1000
  • the height refers to the length from the lower part of the wheel to the roof.
  • the full-length direction L is a direction used as a reference for measuring the overall length of the vehicle 1000
  • the full-width direction W is a reference direction for measuring the full width of the vehicle 1000
  • the total height direction H is the vehicle (1000) may mean a direction as a reference for measuring the total height.
  • the vehicle 1000 may include a user interface device 510 , an object detection device 520 , a navigation system 550 , and a communication device 400 .
  • the vehicle may further include a sensing unit 561 , an interface unit 562 , a memory 563 , a power supply unit 564 , and a vehicle control unit 565 in addition to the above-described device.
  • the sensing unit 561 , the interface unit 562 , the memory 563 , the power supply unit 564 , and the vehicle control unit 565 have low direct relevance to wireless communication through the antenna system 1000 according to the present invention. . Accordingly, a detailed description thereof will be omitted herein.
  • vehicle 1000 may further include other components in addition to the components described herein, or may not include some of the components described herein.
  • the user interface device 510 is a device for communicating between the vehicle 1000 and a user.
  • the user interface device 510 may receive a user input and provide information generated in the vehicle 1000 to the user.
  • the vehicle 1000 may implement User Interfaces (UIs) or User Experiences (UXs) through the user interface device 510 .
  • UIs User Interfaces
  • UXs User Experiences
  • the object detecting apparatus 520 is an apparatus for detecting an object located outside the vehicle 1000 .
  • the object may be various objects related to the operation of the vehicle 1000 .
  • the object 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 apparatus 520 may include a camera 521 , a radar 522 , a lidar 523 , an ultrasonic sensor 524 , an infrared sensor 525 , and a processor 530 .
  • the object detecting apparatus 520 may further include other components in addition to the described components, or may not include some of the described components.
  • the processor 530 may control the overall operation of each unit of the object detection apparatus 520 .
  • the processor 530 may detect and track the object based on the acquired image.
  • the processor 530 may perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed with respect to an object through an image processing algorithm.
  • the processor 530 may detect and track the object based on the reflected electromagnetic wave that is reflected by the object and returns.
  • the processor 530 may perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed with respect to the object based on the electromagnetic wave.
  • the processor 530 may detect and track the object based on the reflected laser light from which the transmitted laser is reflected by the object and returned.
  • the processor 530 may perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed with respect to the object based on the laser light.
  • the processor 530 may detect and track the object based on the reflected ultrasound reflected back by the transmitted ultrasound.
  • the processor 530 may perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed with respect to the object based on the ultrasound.
  • the processor 530 may detect and track the object based on the reflected infrared light reflected back by the transmitted infrared light.
  • the processor 530 may perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed with respect to the object based on the infrared light.
  • the object detecting apparatus 520 may include a plurality of processors 530 or may not include the processors 530 .
  • each of the camera 521 , the radar 522 , the lidar 523 , the ultrasonic sensor 524 , and the infrared sensor 525 may individually include a processor.
  • the object detection apparatus 520 may be operated under the control of the processor or the controller 570 of the apparatus in the vehicle 1000 .
  • the navigation system 550 may provide location information of the vehicle based on information obtained through the communication device 400 , in particular, the location information unit 420 . Also, the navigation system 550 may provide a route guidance service to a destination based on current location information of the vehicle. In addition, the navigation system 550 may provide guide information about a surrounding location based on information obtained through the object detection device 520 and/or the V2X communication unit 430 . Meanwhile, based on V2V, V2I, and V2X information obtained through the wireless communication unit 460 operating together with the antenna system 1000 according to the present invention, it is possible to provide guidance information, autonomous driving service, and the like.
  • the object detection apparatus 520 may be operated under the control of the controller 570 .
  • the communication apparatus 400 is an apparatus 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 transmit antenna, a receive 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 transceiver 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-distance communication unit 410 Bluetooth (Bluetooth), RFID (Radio Frequency Identification), infrared communication (Infrared Data Association; IrDA), UWB (Ultra-Wideband), ZigBee, NFC (Near Field Communication), Wi-Fi ( At least one of Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, and Wireless Universal Serial Bus (USB) technologies may be used to support short-range communication.
  • the short-range communication unit 410 may form wireless area networks to perform short-range communication between the vehicle 1000 and at least one external device.
  • the location information unit 420 is a unit for obtaining location information of the vehicle 1000 .
  • 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 protocols for communication with infrastructure (V2I), vehicle-to-vehicle communication (V2V), and communication with pedestrians (V2P).
  • the optical communication unit 440 is a unit for performing communication with an external device via light.
  • the optical communication unit 440 may include an optical transmitter that converts an electrical signal into an optical signal to transmit to the outside, and an optical receiver that converts the received optical signal into an electrical signal.
  • the light transmitter may be formed to be integrated with a lamp included in the vehicle 1000 .
  • the broadcast transceiver 450 is a unit for receiving a broadcast signal from an external broadcast management server or transmitting a broadcast signal to the broadcast management server through a broadcast channel.
  • the broadcast channel may include a satellite channel and a terrestrial channel.
  • 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 can be extended to any different communication systems.
  • the antenna module 300 disposed inside the vehicle 1000 may be configured to include a wireless communication unit.
  • the vehicle 1000 may be an electric vehicle (EV) or a vehicle that can be connected to a communication system independently of an external electronic device. Accordingly, the vehicle 1000 may be referred to as an electronic device 1000 .
  • the electronic device 1000 may include one or more modules that enable wireless communication between a wireless communication system, between the electronic device 1000 and another electronic device, or between the electronic device 1000 and an external server.
  • the wireless communication unit may include one or more modules for connecting the electronic device 1000 to one or more networks.
  • the one or more networks may be, for example, a 4G communication network and a 5G communication network.
  • the communication device 400 includes at least one of a short-range communication unit 410, a location information module 420, a V2X communication unit 430, an optical communication unit 440, a 4G wireless communication module 450, and a 5G wireless communication module 460. may include.
  • the 4G wireless communication module 450 may transmit and receive a 4G signal with a 4G base station through a 4G mobile communication network. In this case, the 4G wireless communication module 450 may transmit one or more 4G transmission signals to the 4G base station. In addition, the 4G wireless communication module 450 may receive one or more 4G reception signals from the 4G base station.
  • Up-Link (UL) Multi-Input Multi-Output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G transmission signals transmitted to the 4G base station.
  • Down-Link (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 460 may transmit and receive a 5G signal with a 5G base station through a 5G mobile communication network.
  • the 4G base station and the 5G base station may have a Non-Stand-Alone (NSA) structure.
  • NSA Non-Stand-Alone
  • the 4G base station and the 5G base station may be a co-located structure disposed at the same location in a cell.
  • the 5G base station may be disposed in a stand-alone (SA) structure at a location separate from the 4G base station.
  • SA stand-alone
  • the 5G wireless communication module 460 may transmit and receive a 5G signal with a 5G base station through a 5G mobile communication network. In this case, the 5G wireless communication module 460 may transmit one or more 5G transmission signals to the 5G base station. In addition, the 5G wireless communication module 460 may receive one or more 5G reception 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.
  • a 5G communication system may support a larger number of Multi-Input Multi-Output (MIMO) in order to improve transmission speed.
  • MIMO Multi-Input Multi-Output
  • Up-Link (UL) MIMO may be performed by a plurality of 5G transmission signals transmitted to the 5G base station.
  • DL MIMO may be performed by a plurality of 5G reception signals received from a 5G base station.
  • the wireless communication unit 110 may be in a dual connectivity (DC) state with the 4G base station and the 5G base station through the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication module 460 .
  • DC dual connectivity
  • the dual connection with 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 a 4G wireless communication system
  • NR is New Radio, which means a 5G wireless communication system.
  • a 4G reception signal and a 5G reception signal may be simultaneously received through the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication module 460 .
  • the short-range communication unit 410 is for short-range communication, and includes Bluetooth (Bluetooth), Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), UWB (Ultra-Wide band), ZigBee, At least one of Near Field Communication (NFC), Wireless-Fidelity (Wi-Fi), Wi-Fi Direct, and Wireless Universal Serial Bus (USB) technologies may be used to support short-range communication.
  • the short-distance communication module 114 is, between the electronic device 100 and the wireless communication system, between the electronic device 100 and another electronic device 100, or the electronic device 100 through wireless area networks (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 network may be a local area network (Wireless Personal Area Networks).
  • short-range communication between electronic devices may be performed using the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication module 460 .
  • short-distance communication may be performed between electronic devices using a device-to-device (D2D) method without going through a base station.
  • D2D device-to-device
  • CA carrier aggregation
  • 4G + WiFi carrier aggregation (CA) may be performed using the 4G wireless communication module 450 and the Wi-Fi communication module 113 .
  • 5G + WiFi carrier aggregation (CA) may be performed using the 5G wireless communication module 460 and the Wi-Fi communication module 113 .
  • the location information unit 420 is a module for acquiring the location (or current location) of the electronic device, and a representative example thereof includes a Global Positioning System (GPS) module or a Wireless Fidelity (WiFi) module.
  • 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 electronic device may acquire the location of the electronic device 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 unit 420 may use the results from the 4G/5G wireless communication modules 450 and 460 to obtain data on the location of the electronic device as a substitute or additionally.
  • the location information unit 420 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 can acquire the location of the electronic device based on the information of the 5G wireless communication module and the 5G base station that transmits or receives the wireless signal.
  • the 5G base station of the millimeter wave (mmWave) band is deployed in a small cell having a narrow coverage, it is advantageous to obtain the location of the electronic device.
  • 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. Also, 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 .
  • the processor 670 may control the overall operation of each unit of the communication device 400 .
  • the communication device 400 may include a plurality of processors 570 or may not include the processors 570 .
  • the communication device 400 may be operated under the control of a processor or the controller 570 of another device in the vehicle 1000 .
  • the communication device 400 may implement a vehicle display device together with the user interface device 510 .
  • the vehicle display device may be referred to as a telematics device or an AVN (Audio Video Navigation) device.
  • the communication device 400 may be operated under the control of the controller 570 .
  • processors and control unit 370 include one or more processors and control unit 370, 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 other electrical units for performing 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 other electrical units for performing functions.
  • the vehicle 1000 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 1000 may include a manual driving mode and an autonomous driving mode.
  • an electronic device ie, a vehicle
  • an electronic device includes a first power amplifier 210 , a second power amplifier 220 , and an RFIC 1250 .
  • the electronic device ie, vehicle
  • the modem (Modem, 1400) and the application processor (AP, 1450) are physically implemented on one chip, and may be implemented in a logically and functionally separated form.
  • the present invention is not limited thereto and may be implemented in the form of physically separated chips depending on the application.
  • an electronic device ie, a vehicle
  • the first power amplifier 210 , the second power amplifier 220 , the controller 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, as well as the advantage that 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 difference between the 5G band and the 4G band is large, 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.
  • the RFIC 1250 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 it is also possible to be physically 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 the electronic device. Accordingly, the modem 1400 may operate the power circuits of the transmitter and the receiver in the low power mode through the RFIC 1250 .
  • 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 an idle mode, the RFIC through the modem 1400 so that at least one of the first and second power amplifiers 210 and 220 is operated in the low power mode or 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.
  • the application processor (AP) 1450 may control the modem 1400 and the RFIC 1250 to perform short-distance communication using only the short-range communication unit 410 even if the throughput is somewhat sacrificed.
  • 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 level and available radio resource information.
  • the application processor (AP) 1450 may receive the remaining battery level information from the PMIC and the available radio resource information from the modem 1400 . Accordingly, if the battery level and available radio resources are sufficient, the application processor (AP) 1450 may control the modem 1400 and the RFIC 1250 to receive through both the 4G base station and the 5G base station.
  • the transmitter and receiver of each radio system may be integrated into one transceiver. Accordingly, there is an advantage that a circuit part integrating two types of system signals in the RF front-end can be removed.
  • the front-end components can be controlled by the integrated transceiver, the front-end components can be more efficiently integrated than when the transmission/reception system is separated for each communication system.
  • the multi-transmission/reception system as shown in FIG. 2 has the advantage that it is possible to control other communication systems as necessary, and thus system delay can be minimized, so that efficient resource allocation is possible.
  • 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 may operate in both the first and second communication systems.
  • one of the first and second power amplifiers 210 and 220 operates in the 4G band and the other operates in the millimeter wave band. have.
  • 4x4 MIMO can be implemented using four antennas as shown in FIG. 2 .
  • 4x4 DL MIMO may be performed through the 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 implementation is possible 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 the uplink (UL).
  • the 5G communication system is implemented as 1 Tx
  • only one of the first and second power amplifiers 210 and 220 may operate in the 5G band.
  • an additional power amplifier operating in the 5G band may be further provided.
  • 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 a power divider is built inside the RFIC corresponding to the RFIC 1250, there is no need for a separate component to be disposed outside, thereby improving component mountability.
  • SPDT single pole double throw
  • the 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 mutually separate signals of a transmission band and a reception band. At this time, the signals of the transmission band transmitted through the first and second power amplifiers 210 and 220 are applied to the antennas ANT1 and ANT4 through the first output port of the duplexer 231 . On the other hand, signals of 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 of a transmission band or a reception band and block a signal of the remaining band.
  • the filter 232 may include a transmit filter connected to a first output port of the duplexer 231 and a receive filter connected to a second output port of the duplexer 231 .
  • the filter 232 may be configured to pass only a signal of a transmission band or only a signal of a reception band according to the control signal.
  • the switch 233 is configured to transmit either only a transmit signal or a receive signal.
  • the switch 233 may be configured in a single pole double throw (SPDT) type to separate a transmission signal and a reception signal using a time division multiplexing (TDD) method.
  • 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 also applicable to a frequency division multiplexing (FDD: Time Division Duplex) scheme.
  • FDD Fre Division Duplex
  • the switch 233 may be configured in a double pole double throw (DPDT) type to connect or block a transmission signal and a reception signal, respectively.
  • DPDT double pole double throw
  • 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 controller (or first processor) and a second controller (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 or logically divided into one circuit.
  • the modem 1400 may control and process signals 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 the 4G base station and/or the 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 a signal through the first communication system and/or the second communication system in 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. Also, the RFIC 1250 may control receiving circuits including the first to fourth low-noise amplifiers 210a to 240a to receive a 4G signal or a 5G signal in a specific time period.
  • the vehicle 1000 according to the present invention includes an antenna module 300 and a telematics module 500 .
  • the antenna module 300 according to the present invention may be implemented in the form of an external antenna module that may be mounted on the roof of the vehicle, inside the roof, or inside the roof frame.
  • the present invention is not limited thereto, and the antenna module 300 may be disposed in the form of an internal antenna module inside the dashboard inside the vehicle.
  • FIG. 5 shows a configuration of a wireless communication device and a telematics module connectable to both the internal antenna module 300-1 and the external antenna module 300-2 according to an example.
  • the communication device 400 may be disposed in the telematics module 500 .
  • the present invention is not limited thereto, and the communication device 400 may be disposed in the antenna module 300 .
  • the communication device 400 may be arranged to interface with the antenna module 300 and the telematics module 500 separately from the antenna module 300 or the telematics module 500 .
  • the communication device 400 may be disposed in the internal antenna module 300 - 1 .
  • at least a portion of the communication device 400 may be disposed in the external antenna module 300 - 2 .
  • a communication module having a large signal loss such as an RF module, may be disposed adjacent to each antenna element.
  • a control unit such as the baseband processor (ie, modem) 1400 may be disposed separately from the internal antenna module 300 - 1 or the external antenna module 300 - 2 .
  • the baseband processor 1400 may include a first modem 1400a performing 4G/5G cellular communication and a second modem 1400b performing Bluetooth and/or WiFi communication. .
  • the antenna module 300 is an internal antenna module (300-1), and the telematics module 500 is operable with an external antenna module (400). can be combined.
  • the telematics module 500 is configured such that the first signal or the second signal is transmitted or received through the internal antenna module 300-1 or the external antenna module 300-2 by the internal antenna module 300-1 or the external antenna. It may include a baseband processor 1400 that controls the module 300 - 2 .
  • a multiple input/output (MIMO) operation or a diversity operation may be performed through the first signal and the second signal.
  • MIMO multiple input/output
  • the present invention is not limited thereto, and the first signal and the second signal may be the first signal of the first communication system and the second signal of the second communication system, respectively.
  • the first communication system and the second communication system may be a 4G communication system and a 5G communication system, but are not limited thereto.
  • the telematics module 500 may be configured such that the first signal or the second signal is transmitted or received via the internal antenna module 300-1 or the external antenna module 300-2, such that the internal antenna module 300-1 or the external antenna module 300-2 is used. It may be operatively coupled to a baseband processor 1400 that controls the antenna module 300 - 2 .
  • a multiple input/output (MIMO) operation or a diversity operation may be performed through the first signal and the second signal.
  • MIMO multiple input/output
  • the baseband processor 1400 may perform a multiple input/output (MIMO) operation or a diversity operation through the first signal and the second signal.
  • MIMO multiple input/output
  • the present invention is not limited thereto, and the first signal and the second signal may be the first signal of the first communication system and the second signal of the second communication system, respectively.
  • the first communication system and the second communication system may be a 4G communication system and a 5G communication system, but are not limited thereto.
  • the antenna configured to perform 4G/5G wireless communication in the internal antenna 300-1 may include a first antenna 310a and a second antenna 310b, but is not limited thereto. It is expandable to dog, 6, 8, etc.
  • the number of antennas configured to perform 4G/5G wireless communication in the external antenna 300-2) is not limited to four, but may be changed to two, six, eight, etc. according to applications.
  • the telematics module 500 may include an antenna module 300 and may be configured to perform wireless communication through the antenna module 300 .
  • the telematics module 500 may be disposed inside the dashboard separately from the antenna module 300 and configured to perform wireless communication through the antenna module 300 .
  • at least a portion of the telematics module 500 may be disposed within the antenna module 300 , and the remaining portion may be disposed inside the dashboard separately from the antenna module 300 .
  • the vehicle may include at least one of an internal antenna 300 - 1 and an external antenna 300 - 2 .
  • the modem 1400 may control a corresponding antenna module of a vehicle having only the internal antenna 300-1 or a vehicle having only the external antenna 300-2.
  • the modem 1400 uses the switch S/W to select at least one antenna through the switch S/W.
  • the modem 1400 may control the switch S/W to transmit or receive a signal through the internal antennas I_TEL1 and I_TEL2.
  • the modem 1400 may select the internal antennas I_TEL 1 and I_TEL2 or the external antennas E_TEL 1 and E_TEL2 based on priority or signal quality.
  • the modem 1400 may perform multiple input/output (MIMO) or diversity through the internal antennas I_TEL1 and I_TEL2.
  • the modem 1400 may perform multiple input/output (MIMO) or diversity through external antennas E_TEL1 and E_TEL2.
  • the modem 1400 may perform multiple input/output (MIMO) or diversity through the internal antenna I_TEL1 and the external antenna E_TEL2.
  • the modem 1400 may perform multiple input/output (MIMO) or diversity through the external antenna E_TEL1 and the internal antenna I_TEL2.
  • the modem 1400 may perform multiple input/output (MIMO) or diversity of a maximum rank of 4 through the internal antennas I_TEL 1 and I_TEL2 and the external antennas E_TEL3 and E_TEL4.
  • the modem 1400 may perform multiple input/output (MIMO) or diversity of a maximum rank of 4 through the external antennas E_TEL 1 , E_TEL2 , E_TEL3 , and E_TEL4 .
  • FIGS. 6A and 6B show a structure of a first antenna according to various examples.
  • FIGS. 7A and 7B show the structure of the second antenna according to various examples.
  • FIG. 8A shows the arrangement of the first and second antennas disposed inside the antenna module according to an example.
  • FIG. 8B shows the arrangement of the first and second antennas disposed inside the antenna module according to another example.
  • the antenna module 300 may include a first antenna 310a and a second antenna 310b.
  • the first antenna 310a and the second antenna 310b may correspond to I_TEL1 and I_TEL2 constituting the internal antenna 300 - 1 of FIG. 4 , respectively.
  • the first antenna 310a may be disposed in the telematics module 500 in a first direction, and may be configured to transmit or receive a first signal in a first band of the first communication system and a second band of the second communication system.
  • the second antenna 310b may be disposed in a second direction perpendicular to the first direction, and may be configured to transmit or receive a second signal in the first band and the second band.
  • the first antenna 310a and the second antenna 310b corresponding to the internal antenna 300-1 according to the present invention have the following technical characteristics.
  • I_TEL 1 and I_TEL 2 V-H Pol Omni Radiation Pattern
  • V-Pol Bridge and H-Pol Bridge are separated from one feeder to realize the pattern.
  • the first antenna 310a and the second antenna 310b may be formed by patterning on a dielectric carrier.
  • the first antenna 310a and the second antenna 310b may be respectively formed on a first antenna carrier and a second antenna carrier disposed on a printed circuit board (PCB) disposed inside the telematics module 500 .
  • PCB printed circuit board
  • the first antenna 310a and the second antenna 310b may be disposed in a direction substantially perpendicular to each other. Accordingly, even when multiple input/output (MIMO) operations are performed in the same band, the level of mutual interference can be reduced.
  • MIMO multiple input/output
  • the first antenna 310a may include a feeder F1 , a connection portion 311a , and a metal pattern 312a.
  • the power feeding unit F1 may include a first conductive pattern and a second conductive pattern perpendicular to the first conductive pattern.
  • the metal pattern 312a may be configured to be disposed perpendicular to the power feeding unit F1 and parallel to the telematics module.
  • a signal from the power feeding unit F1 is coupled to the metal pattern 312a along a horizontal slit HS1 formed in the first direction. Accordingly, an electric field formed in the metal pattern 312a is formed in the first direction. That is, the first antenna 310a operates as a horizontally polarized antenna.
  • the second conductive pattern and the metal pattern 312a may be spaced apart by a slit HS1. Meanwhile, a signal fed from the second conductive pattern may be transferred to the metal pattern 312a to form a horizontal polarization signal along one axis of the metal pattern 312a.
  • connection part 311a may be configured to be connected to the power feeding part, perpendicular to the metal pattern 312a, and perpendicular to the telematics module.
  • an electric field may be formed in the metal pattern 312a in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the first antenna 310a may also operate as a vertically polarized antenna.
  • the first antenna 310a may include a feeder F1, a connection portion 311a, and a metal pattern 312b.
  • the power feeding unit F1 may include a first conductive pattern and a second conductive pattern perpendicular to the first conductive pattern.
  • the metal pattern 312b may be configured to be disposed perpendicular to the power feeding unit F1 and parallel to the telematics module.
  • the second conductive pattern and the metal pattern 312b may be vertically interconnected.
  • a second slit horizontal slit, HS2
  • a second slit horizontal slit, HS2
  • a second slit horizontal slit, HS2
  • a signal fed from the second conductive pattern of the power feeding unit F1 may be transmitted to the metal pattern 312b, and a horizontal polarization signal may be formed along one axis of the metal pattern 312b. That is, the first antenna 310a operates as a horizontally polarized antenna.
  • connection part 311a may be configured to be connected to the power feeding part, perpendicular to the metal pattern 312b, and perpendicular to the telematics module.
  • an electric field may be formed in the metal pattern 312a in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the first antenna 310a may also operate as a vertically polarized antenna.
  • the second antenna 310b may include a second feeding portion F2 , a second connection portion 311b , and a second metal pattern 312c.
  • the second feeding part F2 may include a third conductive pattern and a fourth conductive pattern perpendicular to the third conductive pattern.
  • the second metal pattern 312c may be configured to be disposed perpendicular to the second feeding unit F2 and parallel to the telematics module.
  • the second antenna 310b operates as a vertically polarized antenna.
  • the second connection part 311b may be configured to be connected to the second feeding part F2 , perpendicular to the second metal pattern 312c , and vertically disposed to the telematics module.
  • the fourth conductive pattern and the second metal pattern 312c of the second power feeding part F2 may be vertically interconnected.
  • the second metal pattern 312c and the second connection part 311b may be spaced apart by the third slit VS1 , and the second connection part 311b may be connected to the fourth conductive pattern of the second feeding part F2 . have.
  • the signal fed from the fourth conductive pattern of the second feeding part F2 is transferred to the second metal pattern 312c, and a vertical polarization signal is generated along the other axis of the second metal pattern 312c. can be formed.
  • the electric field in the second metal pattern 312c is formed in a first direction perpendicular to the second direction.
  • the second antenna 310b may also operate as a horizontally polarized antenna.
  • the second antenna 310b may include a second feeding part F2 , a second connection part 311b , and a second metal pattern 312d.
  • the second feeding part F2 may include a third conductive pattern and a fourth conductive pattern perpendicular to the third conductive pattern.
  • the second metal pattern 312d may be configured to be disposed perpendicular to the second feeding unit F2 and parallel to the telematics module.
  • the second antenna 310b operates as a vertically polarized antenna.
  • the second connection part 311b may be configured to be connected to the second feeding part F2 , perpendicular to the second metal pattern 312d, and vertically disposed to the telematics module.
  • the fourth conductive pattern and the second metal pattern 312d of the second power supply unit F2 may be vertically interconnected.
  • the second metal pattern 312d and the second connection part 311b may be spaced apart by the fourth slit VS2, and the second connection part 311b may be connected to the third conductive pattern of the second feeding part F2. have.
  • the signal fed from the fourth conductive pattern of the second feeding part F2 is transferred to the second metal pattern 312d, and a vertical polarization signal is generated along the other axis of the second metal pattern 312d. can be formed.
  • the electric field in the second metal pattern 312d is formed in a first direction perpendicular to the second direction.
  • the second antenna 310b may also operate as a horizontally polarized antenna.
  • FIG. 8A shows a configuration in which the first antenna of FIG. 6A operates as a dual polarization antenna by a plurality of power feeding units.
  • FIG. 8B shows a configuration in which the first antenna of FIG. 6B operates as a dual polarization antenna by a plurality of feeding units.
  • the second conductive pattern and the metal pattern 312a of the power feeding unit F1 may be spaced apart by a slit HS1.
  • the fourth conductive pattern and the metal pattern 312a of the second feeding unit F3 may be vertically interconnected. Accordingly, the first signal from the second conductive pattern of the power feeding unit F1 may be coupled through the slit HS1 to form a horizontally polarized signal.
  • the second signal from the fourth conductive pattern of the second power supply unit F3 may form a vertically polarized signal.
  • the first antenna 310c may generate the second signal as a vertically polarized signal while generating the first signal as a horizontally polarized signal. Accordingly, the first antenna 310c can perform multiple input/output (MIMO) using signals having mutually perpendicular polarizations.
  • MIMO multiple input/output
  • the first antenna 310c may operate as a horizontally polarized antenna by the power feeding unit F1.
  • the first antenna 310c may operate as a vertically polarized antenna by the second power feeding unit F3.
  • the first antenna 310c may include a connection portion 311a configured to be vertically connected to the metal pattern 312a at one side of the metal pattern 312a.
  • the first antenna 310c may further include a second connection part 311c connected to the second feeding part F2 and configured to be vertically connected to the metal pattern 312a from the other side of the metal pattern 312a.
  • the second power feeding unit F3 may not be separately provided. That is, the second feeding unit F3 may be connected to the connecting unit 311a or the configured second connecting unit 311c so that the first antenna 310c operates as a dual polarization antenna.
  • the second antenna 310d may be configured to include a feeding unit F2 , a second feeding unit F4 , and a metal pattern 312c.
  • the power feeding unit F2 may include a first conductive pattern and a second conductive pattern perpendicular to the first conductive pattern.
  • the second power feeding unit F4 may include a third conductive pattern and a fourth conductive pattern perpendicular to the third conductive pattern.
  • the metal pattern 312c may be configured to be disposed perpendicular to the feeding unit F2 and the second feeding unit F4 and parallel to the telematics module.
  • the second conductive pattern of the power feeding unit F2 and the second metal pattern 312c may be interconnected. Accordingly, the first signal of the power feeding unit F2 may be transmitted to the second metal pattern 312c to form a horizontally polarized signal.
  • the fourth conductive pattern and the second metal pattern 312c of the second feeding part F4 may be interconnected. Accordingly, the second signal of the second power supply unit F4 may be transmitted to the second metal pattern 312c to form a horizontally polarized signal.
  • the second antenna 310d may generate the second signal as a horizontally polarized signal while generating the first signal as a vertically polarized signal. Accordingly, the second antenna 310d can perform multiple input/output (MIMO) using signals having mutually perpendicular polarizations.
  • MIMO multiple input/output
  • the second antenna 310d may operate as a vertically polarized antenna by the power feeding unit F3.
  • the second antenna 310d may operate as a horizontally polarized antenna by the second feeding unit F2.
  • FIG. 9A illustrates an internal structure of a telematics module including a plurality of antennas according to an exemplary embodiment.
  • the first antennas ANT1 and 310a and the second antennas ANT2 and 310b may be printed and implemented on a dielectric carrier.
  • the first antennas ANT1 and 310a and the second antennas ANT2 and 310b are printed on a dielectric carrier having a relatively high permittivity, so that the antenna can be miniaturized.
  • FIG. 9B illustrates an external structure of a telematics module including a plurality of antennas according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9C illustrates a structure in which a telematics module is mounted with a mounting bracket according to an exemplary embodiment.
  • the internal antenna module according to the present invention that is, the embedded antenna module has the following configuration.
  • WIFI ANT WIFI 1, WIFI 2
  • the telematics module 500 may include a backup battery cover configured to mount a backup battery therein and a power connector. Also, the telematics module 500 may include an Ethernet connector and a Farkra port for an external interface.
  • the telematics module 500 may include a mounting bracket connected to the heat sink and mounted with the telematics module 500 from the lower portion. A detailed description related thereto is replaced with the description in FIG. 11A.
  • FIG. 10 shows an internal structure of a telematics module including a plurality of antennas according to another exemplary embodiment.
  • the first antennas ANT1 and 310a and the second antennas ANT2 and 310b may be printed and implemented on a dielectric substrate.
  • the antenna size is somewhat increased.
  • the first antennas ANT1 and 310a and the second antennas ANT2 and 310b are printed on a dielectric substrate having a lower dielectric constant compared to FIG. 9A , antenna efficiency is increased.
  • FIG. 11A is an exploded view of a telematics module including a plurality of antennas according to an embodiment.
  • 11B is an exploded view of a plurality of antennas disposed inside the telematics module according to an exemplary embodiment configured to be disposed on a PCB.
  • the telematics module 500 may be configured to include a screw 571 , a cover BUB 572 , a BUB 573 , and an upper cover 574 .
  • the telematics module 500 may be configured to further include an antenna carrier 575 and a PCB (assembly) 576 .
  • the telematics module 500 may be configured to further include a heatsink 578 , a lower cover 579 , and a mounting bracket 580 .
  • the PCB 576 on which the first antenna 310a and the second antenna 310b are disposed is inside a region formed by the upper cover 574 and the lower cover 578 .
  • a heatsink 578 disposed under the PCB 576 may be coupled to the PCB 576 to prevent temperature rise due to heat generated in the antenna module.
  • the heatsink 570 is a lower heat sink disposed under the telematics module 500 to reduce heat generated by the telematics module 500 .
  • the telematics module 500 may further include a mounting bracket 580 configured to fix the telematics module 500 to a vehicle frame.
  • the heat sink 578 may be fastened to the mounting bracket 580 through screws to dissipate heat generated in the telematics module 500 through the vehicle body.
  • the first antennas ANT1 and 310a and the second antennas ANT2 and 310b implemented on the dielectric substrate are mounted on the PCB to be operable with the transceiver circuit and the baseband processor. can be combined.
  • the upper cover 574 may be coupled to the lower cover to which the PCB is fastened to accommodate the first antennas ANT1 and 310a and the second antennas ANT2 and 310b therein.
  • the telematics module (TCU, 500) has the following technical features and structure.
  • TCU equipped with 4G/5G internal antenna for vehicle and installed in dash board.
  • the TCU equipped with a 4G/5G internal antenna for a vehicle of the present invention has a structure in which the Cover TOP, PCB Assy, Antenna Carrier, Heatsink Bottom, Cover Bottom, Mounting Bracket and Backup Battery are mounted inside the TCU.
  • PCB Assy consists of a total of 4 types of connectors such as 32Pin Main, Ethernet, 4port Farkra, and 1port Farkra, and NAD, WiFi, BT, GPS modules for 4G/5G communication and Antenna Carrier supporting them are mounted. .
  • TCU's mechanical material is made of Cover Top, Cover Bottom, and Cover BUB using PC+ABS, and is configured to satisfy various reliability tests including moisture-proof and dust-proof.
  • Heatsink Bot uses Al5052 material to apply a structure that makes direct contact to the upper part of the heating chip in the PCB assembly, and a heating sheet is also applied here to spread heat over the entire surface of the heatsink. have.
  • Mounting bracket is a device that is fixed to the TCU and vehicle frame and is connected to the Heatsink Bot to satisfy vibration and shock tests. have.
  • the telematics module (TCU, 500) equipped with the antenna module 300 according to the present invention, the first antennas (ANT1, 310a), and the second antennas (ANT2, 310b) have the following technical and structural features. .
  • the TCU having a 4G/5G built-in antenna for a vehicle is an antenna carrier 575 in which a plurality of antennas are formed, a printed circuit board 576, an antenna SUS pattern, a TCU case, and a bracket 580 installed in a vehicle. ) is included.
  • the TCU equipped with the 4G/5G built-in antenna for a vehicle of the present invention can be installed in the vehicle dashboard, inside the cluster, or in the global box regardless of the mounting direction, such as vertical/horizontal/90 degree, 180 degree, 360 degree rotation has a form
  • Carrier + SUS pattern is provided with first and second feeders for supplying power to the first and second antenna patterns, respectively, and inverted tapered patterning that supports a broadband band in common with respect to the first and second antenna patterns can be applied.
  • This antenna configuration has a specialized structure for Azimuth 360 degrees, elevation 0 degrees to 20 degrees coverage under actual vehicle mounting conditions.
  • the first antenna pattern is patterned on the carrier in the vertical direction, and the carrier itself has a structure advantageous for vertical polarization.
  • a structure in which the pattern is divided into a bridge type can be applied so that H-Pol and V-Pol can be transmitted and received independently.
  • inverted tapered patterning technique is applied to maximize the polarization characteristics under actual vehicle conditions.
  • broadband characteristics can also be expected.
  • the antenna pattern can be bent and taped at least once in order to maximize the polarization characteristics in the actual vehicle.
  • the second antenna pattern may be configured the same as the first antenna pattern or may be changed to be optimized in consideration of the configuration of the mechanism.
  • the end of the bracket may be bent in the opposite direction to the antenna in order to minimize the influence of the antenna pattern by the bracket.
  • a screw connection part that can be connected to GND in the middle of the bracket it is possible to minimize the interference effect by the bracket by creating a current path that is favorable for impedance matching.
  • the present invention when it is necessary to simultaneously receive information from various entities such as an adjacent vehicle, an RSU, or a base station for autonomous driving, etc., there is an advantage that broadband reception is possible through MIMO. Accordingly, the vehicle can receive different information from various entities at the same time to improve the communication capacity. Accordingly, the communication capacity can be improved through the MIMO operation without extending the bandwidth in the vehicle.
  • the vehicle may simultaneously receive the same information from various entities at the same time, improving reliability for surrounding information and reducing latency.
  • URLLC Ultra Reliable Low Latency Communication
  • a base station performing scheduling may preferentially allocate a time slot for a vehicle operating as a URLLC UE. For this, some of the specific time-frequency resources already allocated to other UEs may be punctured.
  • FIG. 12A shows a telematics module including an antenna module and a bracket disposed under the telematics module according to an example.
  • FIG. 12B shows a conceptual diagram in which a radiation pattern of the first antenna is directed downward by a bracket according to an example.
  • a bracket 350 may be disposed under the telematics module 500 to adjust an antenna radiation pattern toward the front of the vehicle. Specifically, the bracket 350 may be disposed under the telematics module 500 in an antenna region of the telematics module 500 .
  • the bracket 350 is disposed under the telematics module 500 so that the antenna radiation pattern El-Pat2 may be directed downward. That is, when the bracket 350 is disposed under the telematics module 500, the antenna radiation pattern El-Pat2 may be formed lower by q than the antenna radiation pattern El-Pat1 when the bracket 350 is not provided. .
  • the antenna radiation pattern El-Pat2 may be formed downward in the elevation angle direction by the parasitic metal pattern formed on the bracket 350 disposed under the telematics module 500 . have. Accordingly, when the telematics module 500 is disposed inside the vehicle dashboard as shown in FIGS. 1A to 2B , the antenna radiation pattern El-Pat2 may be formed in a downward direction from the front of the vehicle. Therefore, it is possible to stably receive a signal from a base station or another vehicle located at a closer distance in front of the vehicle.
  • the bracket according to the present invention is disposed in both the first antenna and the second antenna area in the telematics module 500, it is possible to optimize the radiation pattern from the front and side of the vehicle.
  • FIG. 13 shows a configuration in which a plurality of brackets are disposed at a lower portion according to an embodiment.
  • FIG. 14 shows a configuration for controlling the first antenna and the second antenna when the first antenna and the second antenna are combined with different types of brackets.
  • FIG. 15 shows a first type of parasitic metal pattern formed on a first type of bracket according to an embodiment.
  • FIG. 16 shows a second type of parasitic metal pattern formed on a second type of bracket according to another embodiment.
  • This first type of parasitic metal pattern may be combined with the first antennas 310a and ANT1 that radiate a signal to the front of the vehicle.
  • the parasitic metal pattern of the second type may be combined with the second antenna 310b, ANT2 that radiates a signal to the side of the vehicle.
  • FIG. 17 shows a first antenna and a plurality of brackets disposed at different heights under the first antenna according to an embodiment.
  • FIG. 18 shows a second antenna and a plurality of brackets disposed above and below the second antenna according to another embodiment.
  • the configuration and operation of the telematics module for adjusting the radiation pattern by the parasitic metal pattern formed on the bracket 350 and the metal pattern of the antenna according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 18 .
  • the telematics module 500 including the antenna module 300 including the first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2 may be disposed inside the vehicle.
  • the method for directing the radiation pattern of the internal antenna module using the bracket according to the present invention may be implemented by using a parasitic metal pattern on the bracket separately from the telematics module 500 . Accordingly, the areas of the first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2 may be expanded using a fixing bracket under the antenna area of the telematics module 500 and the radiation pattern may be adjusted.
  • the technical and structural features of the telematics module for adjusting the radiation pattern by the parasitic metal pattern formed on the bracket 350 and the metal pattern of the antenna according to the present invention are as follows.
  • the present invention intends to propose an idea for a method for improving antenna performance at a low elevation angle of about -6 degrees to 20 degrees.
  • a bracket structure for radiation efficiency/radiation direction/frequency selection is proposed, and an integrated or separate director structure parasitic metal pattern can be formed on the bracket surface to extend antenna performance.
  • a plurality of metal patterns may be applied to the bracket structure as an additional structure such as an antenna director.
  • a plurality of metal patterns formed on the bracket may be subjected to metal patterning arrangement optimization corresponding to the first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2.
  • the plurality of metal patterns formed on the bracket can obtain technical effects such as adjustment of the radiation angle in a specific frequency band and gain boosting in a specific frequency band.
  • a bracket for radiation efficiency/direction/frequency selection can be integrally implemented.
  • the bracket for radiation efficiency/direction direction/frequency selection may be implemented in a separate form and in the form of adding a Radiate Director.
  • the telematics module 500 includes the antenna module 300 and is configured to perform wireless communication through the antenna module 300 .
  • the antenna module 300 is disposed in the telematics module 500 in the first direction, and is configured to transmit or receive a first signal in a first band of the first communication system and a second band of the second communication system.
  • One antenna 310a, ANT1 is included.
  • the antenna module 300 is disposed below the area in which the first antennas 310a and ANT1 are disposed, and a parasitic metal pattern is formed so as to be coupled with the metal pattern of the first antennas 310a and ANT1. It may further include a formed first bracket (350-1).
  • the parasitic metal pattern may be a first type of parasitic metal pattern 350a to 350c as shown in FIG. 15 .
  • the present invention is not limited thereto and may be changed according to application.
  • the antenna module 300 further includes second antennas 310b and ANT2 disposed in a second direction perpendicular to the first direction and configured to transmit or receive a second signal in the first band and the second band. can be configured to
  • the antenna module 300 is disposed below the area where the second antennas 310b and ANT2 are disposed, and a second parasitic metal pattern is formed to be coupled with the second metal pattern of the second antennas 310b and ANT2. It may further include a second bracket.
  • the second parasitic metal pattern may be a second type of parasitic metal pattern 360a to 360c as shown in FIG. 16 .
  • the present invention is not limited thereto and may be changed according to application.
  • the first bracket 350-1 includes a lower bracket (Bracket 2) configured to be coupled with the first antennas 310a and ANT1 in the first band so that the first antennas 310a and ANT1 operate in the first band.
  • the first bracket 350-1 may further include an upper bracket (Bracket 1) disposed on an upper portion of the lower bracket (Bracket 2).
  • the upper bracket (Bracket 1) may be configured to be coupled to the first antenna (310a, ANT1) and the first antenna (310a, ANT1) to operate in a second band higher than the first band.
  • the upper bracket (Bracket 1) may be disposed to be spaced apart from the lower part of the telematics module 500 by h1.
  • the lower bracket (Bracket 2) may be disposed to be spaced apart by h2 from the lower portion of the telematics module 500 .
  • the first type of parasitic metal patterns 350a to 350c have the following structural and technical characteristics.
  • a plurality of different metal strips are formed to be spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • each length of the parasitic metal pattern 350a may be monotonically increased or monotonically decreased.
  • the parasitic metal pattern 350b of FIG. 15B may be formed such that a plurality of metal strips are connected to each other. Accordingly, the total length of the parasitic metal pattern 350b is formed to be longer than the total length of the parasitic metal pattern 350a. Accordingly, the operating frequency band of the parasitic metal pattern 350b may be formed to be lower than the operating frequency band of the parasitic metal pattern 350a.
  • the parasitic metal pattern 350c of FIG. 15C may have an independent structure in which a plurality of metal strips are separated from each other.
  • the parasitic metal pattern 350c may include a plurality of parasitic metal patterns, and each of the parasitic metal patterns may be configured to be interconnected.
  • the parasitic metal pattern 350c may be coupled to the first antennas 310a and ANT1 to generate a beam in both directions in an azimuth angle direction in front of the vehicle.
  • the parasitic metal pattern 350a may be disposed on the upper bracket (Bracket 1) disposed at a distance h1 from the first antenna (310a, ANT1). Accordingly, the first antennas 310a and ANT1 may be configured to operate in the second band corresponding to the above-described middle band MB and high band HB.
  • the parasitic metal pattern 350b may be disposed on the lower bracket 2 disposed at a distance h2 from the second antenna 310b and ANT2. Accordingly, the first antennas 310a and ANT1 may be configured to operate in the first band corresponding to the aforementioned low band LB.
  • the parasitic metal pattern 350b on the lower bracket 2 is higher than the parasitic metal pattern 350a on the upper bracket 1 . It can work dominantly.
  • the parasitic metal pattern 350a on the upper bracket (Bracket 1) needs to be configured to operate as an antenna in the second band and be transparent in the first band.
  • the parasitic metal pattern 350a on the upper bracket (Bracket 1) may be configured as a frequency selective surface (FSS) so that the first signal of the first band passes.
  • FSS frequency selective surface
  • the parasitic metal pattern 350a formed on the upper bracket may be formed by a plurality of metal strips spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the parasitic metal pattern 350b formed on the lower bracket 2 may be formed such that a plurality of metal strips are connected to each other and operate in the low band LB.
  • the second bracket 350-2 is disposed on the second antenna (310b, ANT2), the second antenna (310b, ANT2) and the second parasitic metal pattern (360a) to be coupled to the upper portion is configured to be formed. It may include a bracket (Bracket 3). In addition, the second bracket 350-2 is disposed under the second antennas 310b and ANT2, and the third parasitic metal pattern 360b is formed to be coupled to the second antennas 310b and ANT2. It may include a bracket (Bracket 4).
  • the second parasitic metal pattern 360a formed on the upper bracket may be formed by a plurality of metal strips spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the third parasitic metal pattern 360b formed on the lower bracket 4 may be formed with a plurality of metal strips spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the second parasitic metal pattern 360a formed on the upper bracket 3 and the third parasitic metal pattern 360b formed on the lower bracket 4 may be formed in different shapes.
  • the upper bracket 3 on which the second parasitic metal pattern 360a is formed may be disposed in the TCU region inside the telematics module 500 .
  • the lower bracket 4 on which the third parasitic metal pattern 360b is formed may be disposed outside the telematics module 500 and below the telematics module 500 .
  • a predetermined number of metal patterns at the ends are slanted in the first direction at a predetermined angle, and are symmetrical. can be placed. Accordingly, a beam pattern narrower than the parasitic metal pattern 350a of FIG. 15A in the azimuth direction may be generated by the second parasitic metal pattern 360a.
  • a predetermined number of metal patterns at the ends are slanted in the second direction at a predetermined angle and are symmetrically disposed.
  • a beam pattern wider than the parasitic metal pattern 350a of FIG. 15A may be generated in the azimuth direction by the third parasitic metal pattern 360b.
  • the parasitic metal pattern may be formed in the form of a transparent film. Antenna efficiency may be improved by implementing a parasitic metal pattern in the form of a transparent film.
  • the parasitic metal pattern exposed to the outside may be formed of a transparent film.
  • a narrow beam pattern may be generated in the azimuth direction in the high elevation region by the second parasitic metal pattern 360a disposed above the second antennas 310b and ANT2. Accordingly, it is possible to increase the signal arrival distance by improving directivity at a long distance to the side of the vehicle.
  • a wide beam pattern may be generated in the azimuth direction in the low elevation region by the third parasitic metal pattern 360b disposed under the second antennas 310b and ANT2. Accordingly, it is possible to expand the coverage in the azimuth direction from a short distance to the side of the vehicle. Accordingly, it is possible to solve a blind spot issue caused by limited coverage in a short distance from the side of the vehicle.
  • the antenna module 300 is an internal antenna module 300-1
  • the telematics module 500 is an external antenna module 300- 2) and may be operatively coupled. Accordingly, the telematics module 500 transmits or receives the first signal or the second signal through the internal antenna module 300-1 or the external antenna module 300-2 so that the internal antenna module 300-1 or the external It may further include a baseband processor 1400 for controlling the antenna module 300 - 2 .
  • the telematics module 500 further includes a transceiver circuit 1250 operatively coupled to the first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2, that is, an RFIC 1250. can do.
  • the transceiver circuit 1250 may be configured to transmit and receive signals through at least one of the first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2.
  • the telematics module 500 may further include a baseband processor 1400 operatively coupled to the transceiver circuit 1250 .
  • the baseband processor 1400 transmits and receives a signal through the front or side of the vehicle through at least one of the first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2, and the transceiver circuit 1250 is configured to transmit and receive signals. ) can be controlled.
  • the baseband processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to transmit and receive the first signal of the first band or the second band through the first antenna 310a or ANT1 to the front of the vehicle. Also, the baseband processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to transmit and receive the second signal of the first band or the second band through the second antenna 310b or ANT2 to the side of the vehicle. .
  • multiple input/output may be performed by transmitting or receiving the first signal and the second signal of the same band through the first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2.
  • carrier aggregation may be performed by transmitting or receiving the first and second signals of different bands through the first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2.
  • the baseband processor 1400 may transmit the first signal of the first band or the second band to the front of the vehicle through the first antenna 310a or ANT1. Also, the baseband processor 1400 may transmit a second signal of the same band to the side of the vehicle through the second antennas 310b and ANT2. Accordingly, the baseband processor 1400 may perform multiple input/output (MIMO) by simultaneously transmitting the first signal and the second signal of the same band in different directions. Accordingly, the communication capacity may be increased by simultaneously transmitting the first information and the second information included in the first signal and the second signal. In addition, communication reliability may be improved by simultaneously transmitting the same information in the first signal and the second signal to different entities in different directions.
  • MIMO multiple input/output
  • the baseband processor 1400 may receive the first signal of the first band or the second band through the first antenna 310a or ANT1 in front of the vehicle. Also, the baseband processor 1400 may receive a second signal of the same band through the second antenna 310b and ANT2 to the side of the vehicle. Accordingly, the baseband processor 1400 may simultaneously receive the first signal and the second signal of the same band in different directions to perform multiple input/output (MIMO). Accordingly, the communication capacity may be increased by simultaneously receiving the first information and the second information included in the first signal and the second signal. In addition, communication reliability may be improved by simultaneously receiving the same information in the first signal and the second signal from different entities in different directions.
  • MIMO multiple input/output
  • the baseband processor 1400 may transmit the first signal of the first band or the second band to the front of the vehicle through the first antenna 310a or ANT1. Also, the baseband processor 1400 may transmit a second signal of a different band to the side of the vehicle through the second antennas 310b and ANT2. Accordingly, the baseband processor 1400 may perform carrier aggregation (CA) by simultaneously transmitting the first signal and the second signal of different bands in different directions. Accordingly, large-capacity communication is possible by simultaneously transmitting information through the first band and the second band. In addition, communication reliability may be improved by simultaneously transmitting the same information in the first signal and the second signal to different entities in different directions.
  • CA carrier aggregation
  • the baseband processor 1400 may receive the first signal of the first band or the second band through the first antenna 310a or ANT1 in front of the vehicle. Also, the baseband processor 1400 may receive a second signal of a different band through the second antenna 310b and ANT2 to the side of the vehicle. Accordingly, the baseband processor 1400 may simultaneously receive the first signal and the second signal of different bands in different directions to perform carrier aggregation (CA). Accordingly, large-capacity communication is possible by simultaneously receiving information through the first band and the second band. In addition, communication reliability may be improved by simultaneously receiving the same information in the first signal and the second signal from different entities in different directions.
  • CA carrier aggregation
  • the first antennas 310a and ANT1 may include a feeding part F1 having a first conductive pattern and a second conductive pattern perpendicular to the first conductive pattern.
  • the first antennas 310a and ANT1 may further include a metal pattern 312a that is perpendicular to the power feeding unit F1 and parallel to the telematics module 500 .
  • the first antennas 310a and ANT1 may further include a connection portion 311a connected to the power feeding unit F1, perpendicular to the metal pattern 312a, and disposed perpendicular to the telematics module 500. have.
  • the peaks of the radiation patterns of the first antennas 310a and ANT1 are tilted from the front of the vehicle to the lower region due to the metal pattern 312a and the parasitic metal patterns 350a and 350b of the first bracket 350-1. can be tilted.
  • the first antennas 310a and ANT1 are not limited to the configurations of FIGS. 6A and 17 , but a slit HS is formed in the center of the metal pattern 312b as shown in FIG. 6B. 310b) can also be applied. In addition, it may be applied to the first antennas 310c and 310d having the metal patterns 312a and 312c of the double feed structure of FIGS. 8A and 8B .
  • the second antennas 310b and ANT2 may include a second feeding part F2 including a third conductive pattern and a fourth conductive pattern perpendicular to the third conductive pattern. .
  • the second antennas 310b and ANT2 may further include a second metal pattern 312c that is perpendicular to the second feeder F2 and parallel to the telematics module 500 .
  • the second antennas 310b and ANT2 are connected to the second feeding part F2 , and are perpendicular to the second metal pattern 312c and a second connection portion 311b disposed perpendicular to the telematics module 500 . ) may be further included.
  • the radiation pattern is formed from the vehicle side by the second metal pattern 312c and the second parasitic metal pattern 360a and the third parasitic metal pattern 360b on the upper and lower portions of the second bracket 350-2. It can be formed at a wide angle. In particular, the radiation pattern may be formed at a wide angle in a short distance from the side of the vehicle. That is, the radiation patterns of the second antennas 310b and ANT2 may be formed at a wider angle from the vehicle side than when the second parasitic metal pattern 360a and the third parasitic metal pattern 360b are absent.
  • the second antennas 310b and ANT2 are not limited to the configurations of FIGS. 7A and 18 , but a slit VS1 on the other side of the second metal pattern 312b as shown in FIG. 7B . ) may also be applied to the formed second antenna 310b. In addition, it may be applied to the second antennas 310c and 310d having the metal patterns 312a and 312c of the double feed structure of FIGS. 8A and 8B .
  • first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2 having different types of brackets 350-1 and 350-2 according to the present invention are provided with brackets 350-1 and 350-, respectively. It is necessary to match the polarization direction with the parasitic metal pattern formed in 2). Accordingly, the first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2 may operate as a horizontally polarized antenna and a vertically polarized antenna, respectively.
  • polarized waves may be formed to be perpendicular to each other. Accordingly, when MIMO is performed through the first antenna 310a, ANT1 and the second antenna 310b, ANT2, mutual isolation can be improved.
  • the second conductive pattern and the metal pattern 312a may be spaced apart by a slit.
  • a signal fed from the second conductive pattern may be transferred to the metal pattern 312a to form a horizontal polarization signal along one axis of the metal pattern 312a.
  • the parasitic metal patterns 350a and 350b of the first bracket 350-1 may be disposed in a direction in which a horizontally polarized signal is formed.
  • the fourth conductive pattern and the second metal pattern 312c may be vertically interconnected, and the second metal pattern 312c and the second connection part 311b may be spaced apart from each other by the third slit VS1 .
  • the second connection part 311b is connected to the fourth conductive pattern, and a signal fed from the fourth conductive pattern is transmitted to the second metal pattern 312c, so that vertical polarization is carried out along the other axis of the second metal pattern 312c.
  • a vertical polarization signal may be formed.
  • the second bracket 350 - 2 , the second parasitic metal pattern 360a and the third parasitic metal pattern 360b may be disposed in a direction in which a vertical polarization signal is formed.
  • the antenna module 300 interlocked with the telematics module 500 mounted in the vehicle 1000 or disposed therein will be described with reference to FIGS. 1 to 18 .
  • the antenna module 300 may be configured to include the first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2.
  • the first antennas 310a and ANT1 are disposed in the telematics module 500 in a first direction and transmit or receive a first signal in a first band of the first communication system and a second band of the second communication system.
  • the second antennas 310b and ANT2 may be disposed in the telematics module 500 in a second direction substantially perpendicular to the first direction.
  • the second antenna 310b and ANT2 may be configured to transmit or receive a first signal in a first band of the first communication system and a second band of the second communication system.
  • the first antenna 310a and ANT1 may operate in all bands of a low band (LB), a middle band (MB), and a high band (HB) for 4G/5G wireless communication.
  • LB low band
  • MB middle band
  • HB high band
  • 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 second antenna 310b, ANT2 may also operate in all bands of the low band (LB), the middle band (MB), and the high band (HB) for 4G/5G wireless communication.
  • 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 first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2 may be configured to operate in the 5 GHz band in the about 700 MHz band.
  • a band of 600 MHz (or 650 MHz, 700 MHz) to 960 MHz may be referred to as a low band (LB).
  • LB low band
  • the limitation is that the low-band (LB) frequency may be changed according to an application.
  • the middle band (MB) may be defined as a frequency band starting from 1400 MHz.
  • the limitation is that the mid-band (MB) frequency may be changed according to the application.
  • the baseband processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to radiate a signal through at least one of the first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2 in the first frequency band. have.
  • the baseband processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to radiate a signal through at least one of the first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2 in the second frequency band. have.
  • the baseband processor 1400 is configured to radiate a signal through at least one of the first antennas 310a and ANT1 and the second antennas 310b and ANT2 in the first frequency band and the second frequency band. ) can be controlled.
  • the baseband processor 1400 may perform multiple input/output (MIMO) through the internal antenna 300-1 and/or the external antenna 300-2. Accordingly, multiple input/output (MIMO) may be performed using different types of antennas spaced apart from each other by a sufficient distance. Accordingly, there is an advantage in that the isolation between the first signal and the second signal within the same band can be improved.
  • MIMO multiple input/output
  • the first antennas 310a and ANT1 of the antenna system of the present invention may operate as a radiator in the low band LB, which is the first frequency band. Also, the first antennas 310a and ANT1 may operate as radiators in a second frequency band higher than the first frequency band, that is, in the middle band MB and the high band HB.
  • the second antennas 310b and ANT2 of the antenna system of the present invention may also operate as a radiator in the low band LB, which is the first frequency band. Also, the second antennas 310b and ANT2 may operate as radiators in a second frequency band higher than the first frequency band, that is, in the middle band MB and the high band HB.
  • the baseband processor 1400 receives the first signal of the first frequency band through the first antennas 310a and ANT1, and receives the second signal of the second frequency band through the second antennas 310b and ANT2.
  • the transceiver circuit 1250 may be controlled to receive a signal.
  • the baseband processor 1400 receives a first signal of a first frequency band through the second antennas 310b and ANT2 and receives a second signal of a second frequency band through the first antennas 310a and ANT1.
  • the transceiver circuit 1250 may be controlled to do so.
  • the baseband processor 1400 transmits a first signal of a first frequency band through the first antennas 310a and ANT1 and receives a second signal of a second frequency band through the second antennas 310b and ANT2.
  • the transceiver circuit 1250 may be controlled to transmit.
  • the baseband processor 1400 transmits a first signal of a first frequency band through the second antennas 310b and ANT2 and transmits a second signal of a second frequency band through the first antennas 310a and ANT1 .
  • the transceiver circuit 1250 may be controlled to do so.
  • 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, there is an advantage that broadband reception is possible through carrier aggregation.
  • CA carrier aggregation
  • the vehicle may perform Enhanced Mobile Broad Band (eMBB) communication and the vehicle may operate as an eMBB UE.
  • eMBB Enhanced Mobile Broad Band
  • a base station performing scheduling may allocate a wideband frequency resource for a vehicle operating as an eMBB UE.
  • carrier aggregation (CA) may be performed on spare frequency bands except for the frequency resources already allocated to other UEs or vehicles.
  • the vehicle 300 includes an antenna module 300 and a telematics module 500 .
  • the antenna module 300 and/or the telematics module 500 may perform short-range communication, wireless communication, and V2X communication by itself or through the communication device 400 .
  • the baseband processor 1400 may control to receive signals from or transmit signals to adjacent vehicles, RSUs and base stations.
  • the baseband processor 1400 may control the communication device 400 to receive signals from or transmit signals to adjacent vehicles, RSUs, adjacent things, and base stations.
  • the information on the adjacent object may be acquired through an object detection device such as the camera 331 , the radar 332 , the lidar 333 , and the sensors 334 and 335 of the vehicle 300 .
  • the baseband processor 1400 receives signals from, or signals to, adjacent vehicles, RSUs, adjacent objects, and base stations via the antenna module 300 , the communication device 400 and/or the telematics module 500 . can be controlled to transmit.
  • the baseband processor 1400 may control to perform communication with a first entity in front of the vehicle using a first signal and to perform communication with a second entity in front of the vehicle using a second signal.
  • the first entity and the second entity may be a 4G base station and the other may be a 5G base station.
  • dual connectivity (DC) with a 4G base station and a 5G base station can be implemented through an antenna module that forms different optimized radiation patterns on the front and side of the vehicle according to the present invention.
  • At least one of the first entity and the second entity may be a base station and the other may be at least one of a neighboring vehicle, RSU, or neighboring thing associated with V2V, V2I, and V2X communication.
  • dual connectivity (DC) with the base station and other entities can be implemented through the antenna module that forms different optimized radiation patterns at the front and side of the vehicle according to the present invention.
  • an internal antenna system having a broadband antenna element may be disposed inside a vehicle to communicate with an external base station or other vehicle.
  • an antenna system capable of operating in a broadband to support various communication systems may be mounted inside a dashboard inside a vehicle.
  • the present invention it is possible to provide a structure in which the internal antenna module is integrated with the telematics module in which various electronic components are disposed.
  • the present invention by disposing the first and second antennas substantially vertically, it is possible to optimize the performance of the internal antenna module while reducing the interference level with each other.
  • the radiation pattern of the internal antenna module can be formed in an optimized form.
  • the radiation pattern of the internal antenna module can be formed in an optimized form.
  • 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 kinds of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device. and the like, and also includes those implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission through the Internet).
  • the computer may include a control unit of the terminal.

Landscapes

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템이 제공된다. 상기 안테나 시스템은 안테나 모듈을 포함하고, 상기 안테나 모듈을 통해 무선 통신을 수행하도록 구성된 텔레매틱스 모듈을 포함한다. 한편, 상기 안테나 모듈은 상기 텔레매틱스 모듈 내에 제1 방향으로 배치되고, 제1 통신 시스템의 제1 대역 및 제2 통신 시스템의 제2 대역에서 제1 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 제1 안테나; 및 상기 제1 안테나가 배치된 영역의 하부에 배치되고, 상기 제1 안테나의 금속 패턴과 커플링되도록 기생 금속 패턴(parasitic metal pattern)이 형성된 제1 브라켓을 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 내부 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. 이와 관련하여, 차량의 지붕 위, 지붕 내부, 또는 지붕 프레임 등에 탑재되는 외부 안테나 시스템(exterior antenna system)을 고려할 수 있다. 하지만, 이러한 외부 안테나 시스템은 전체 안테나 크기, 특히 높이 증가에 따른 수직 프로파일(vertical profile)이 증가하고 무게가 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 광대역 안테나 소자를 갖는 내부 안테나 시스템(internal antenna system)을 차량 내부에 배치하기 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, 내부 안테나 모듈이 텔레매틱스 모듈과 통합된 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 내부 안테나 모듈의 성능을 최적화면서 상호 간에 간섭 수준을 저감하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 내부 안테나 모듈의 방사 패턴을 차량 전방과 차량 측면에서 최적화된 형태로 형성하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템이 제공된다. 상기 안테나 시스템은 안테나 모듈을 포함하고, 상기 안테나 모듈을 통해 무선 통신을 수행하도록 구성된 텔레매틱스 모듈을 포함한다. 한편, 상기 안테나 모듈은 상기 텔레매틱스 모듈 내에 제1 방향으로 배치되고, 제1 통신 시스템의 제1 대역 및 제2 통신 시스템의 제2 대역에서 제1 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 제1 안테나; 및 상기 제1 안테나가 배치된 영역의 하부에 배치되고, 상기 제1 안테나의 금속 패턴과 커플링되도록 기생 금속 패턴(parasitic metal pattern)이 형성된 제1 브라켓을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 배치되고, 상기 제1 대역 및 상기 제2 대역에서 제2 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 제2 안테나; 및 상기 제2 안테나가 배치된 영역의 하부에 배치되고, 상기 제2 안테나의 제2 금속 패턴과 커플링되도록 제2 기생 금속 패턴이 형성된 제2 브라켓을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 브라켓은 상기 제1 안테나가 제1 대역에서 동작하도록 상기 제1 대역에서 상기 제1 안테나와 커플링되도록 구성된 하부 브라켓을 포함하도록 구성 가능하다. 또한, 상기 제1 브라켓은 상기 하부 브라켓의 상부에 배치되고, 상기 제1 안테나가 상기 제1 대역보다 높은 제2 대역에서 동작하도록 상기 제1 안테나와 커플링되도록 구성된 상부 브라켓을 더 포함하도록 구성 가능하다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상부 브라켓에 형성되는 기생 금속 패턴은 복수의 금속 스트립이 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 브라켓에 형성되는 기생 금속 패턴은 복수의 금속 스트립이 상호 간에 연결되도록 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 브라켓은 상기 제2 안테나의 상부에 배치되고, 상기 제2 안테나와 커플링되도록 제2 기생 금속 패턴이 형성되도록 구성 상부 브라켓을 포함하도록 구성 가능하다. 또한, 상기 제2 안테나의 하부에 배치되고, 상기 제2 안테나와 커플링되도록 제2 기생 금속 패턴이 형성되도록 구성된 하부 브라켓을 더 포함하도록 구성 가능하다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상부 브라켓에 형성되는 상기 제2 기생 금속 패턴은 복수의 금속 스트립이 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 브라켓에 형성되는 상기 제3 기생 금속 패턴은 복수의 금속 스트립이 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 한편, 상기 제2 기생 금속 패턴과 상기 제3 기생 금속 패턴은 서로 다른 형태로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 내부 안테나 모듈(internal antenna module)이고, 상기 텔레매틱스 모듈은 외부 안테나 모듈(external antenna module)과 동작 가능하게 결합될 수 있다. 한편, 상기 텔레매틱스 모듈은 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호가 상기 내부 안테나 모듈 또는 상기 외부 안테나 모듈을 통해 송신 또는 수신되도록 상기 내부 안테나 모듈 또는 상기 외부 안테나 모듈을 제어하는 기저대역 프로세서(baseband processor)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나와 동작 가능하게 결합되고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나를 통해 신호를 송신 및 수신하도록 구성된 송수신부 회로를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 기저대역 프로세서(baseband processor)는 상기 송수신부 회로와 동작 가능하게 결합되고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나를 통해 차량의 전방 또는 측면을 통해 신호를 송신 및 수신하도록 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 차량의 전방으로 상기 제1 안테나를 통해 상기 제1 대역 또는 상기 제2 대역의 제1 신호를 송신 및 수신하도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다. 한편, 상기 기저대역 프로세서는 상기 차량의 측면으로 상기 제2 안테나를 통해 상기 제1 대역 또는 상기 제2 대역의 제2 신호를 송신 및 수신하도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 차량의 전방으로 상기 제1 안테나를 통해 상기 제1 대역 또는 상기 제2 대역의 제1 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 또한, 상기 기저대역 프로세서는 상기 차량의 측면으로 상기 제2 안테나를 통해 동일 대역의 제2 신호를 송신 및 수신하여 다중 입출력(MIMO)를 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 차량의 전방으로 상기 제1 안테나를 통해 상기 제1 대역 또는 상기 제2 대역의 제1 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 또한, 상기 기저대역 프로세서는 상기 차량의 측면으로 상기 제2 안테나를 통해 다른 대역의 제2 신호를 송신 및 수신하여 반송파 집성(carrier aggregation, CA)를 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나는 제1 도전 패턴(conductive pattern)과 상기 제1 도전 패턴에 수직한 제2 도전 패턴으로 구성된 급전부; 및 상기 급전부와 수직하고, 상기 텔레매틱스 모듈과 평행하게 배치되는 금속 패턴을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 안테나는 상기 급전부와 연결되고, 상기 금속 패턴과 수직하고, 상기 텔레매틱스 모듈과 수직하게 배치되는 연결부(connection portion)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 패턴과 상기 제1 브라켓의 상기 기생 금속 패턴에 의해 상기 제1 안테나의 방사 패턴의 피크가 차량 전방에서 하부 영역으로 틸팅(tilt)될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 안테나는 제3 도전 패턴과 상기 제3 도전 패턴에 수직한 제4 도전 패턴으로 구성된 제2 급전부; 및 상기 제2 급전부와 수직하고, 상기 텔레매틱스 모듈과 평행하게 배치되는 제2 금속 패턴을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 안테나는 상기 제2 급전부와 연결되고, 상기 제2 금속 패턴과 수직하고, 상기 텔레매틱스 모듈과 수직하게 배치되는 제2 연결부(connection portion)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 금속 패턴과 상기 제2 브라켓의 상부와 하부의 제2 기생 금속 패턴 및 제3 기생 금속 패턴에 의해 상기 제2 안테나의 방사 패턴은 상기 제2 기생 금속 패턴 및 제3 기생 금속 패턴이 없는 경우보다 차량 측면에서 넓은 각도로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 도전 패턴과 상기 금속 패턴은 슬릿(slit)에 의해 이격(spaced)될 수 있다. 한편, 상기 제2 도전 패턴에서 급전된 신호가 상기 금속 패턴으로 전달되어, 상기 금속 패턴의 일 축을 따라 수평 편파 신호(horizontal polarization signal)가 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 브라켓의 상기 기생 금속 패턴은 상기 수평 편파 신호가 형성되는 방향으로 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제4 도전 패턴과 상기 제2 금속 패턴은 수직하게 상호 연결될 수 있다. 한편, 상기 제2 금속 패턴과 상기 제2 연결부는 제3 슬릿에 의해 이격되고, 상기 제2 연결부는 상기 제4 도전 패턴과 연결될 수 있다. 또한, 상기 제4 도전 패턴에서 급전된 신호가 상기 제2금속 패턴으로 전달되어, 상기 제2금속 패턴의 타 축을 따라 수직 편파 신호(vertical polarization signal)가 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 브라켓의 상기 제2 기생 금속 패턴 및 상기 제3 기생 금속 패턴은 상기 수직 편파 신호가 형성되는 방향으로 배치될 수 있다.
이와 같은 다양한 통신 시스템에서 동작 가능하도록 광대역 안테나를 구비한 내부 안테나 시스템 및 이를 구비하는 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 광대역 안테나 소자를 갖는 내부 안테나 시스템(internal antenna system)을 차량 내부에 배치하여, 외부 기지국 또는 다른 차량과 통신할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 시스템을 차량 내부의 대쉬 보드 내부에 탑재할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 내부 안테나 모듈이 다양한 전자 부품이 배치된 텔레매틱스 모듈과 통합된 구조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1 및 제2 안테나를 실질적으로 수직하게 배치하여, 내부 안테나 모듈의 성능을 최적화면서 상호 간에 간섭 수준을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1 및 제2 안테나의 하부에 제1 및 제2 브라켓에 기생 금속 패턴을 최적화된 배치하여, 내부 안테나 모듈의 방사 패턴을 최적화된 형태로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제2 안테나의 상부와 하부에 서로 다른 브라켓에 서로 다른 기생 금속 패턴을 최적화된 배치하여, 내부 안테나 모듈의 방사 패턴을 최적화된 형태로 형성할 수 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 1a는 일 예시에 따른 차량 내부를 설명하기 위한 구성도이다. 한편, 도 1b는 일 예시에 따른 차량 내부를 측면에서 본 구성도이다.
도 2a는 일 실시 예에 따른 안테나 모듈과 텔레매틱스 모듈을 구비하는 차량의 내부 구성을 차량 지붕 상부에서 본 도면이다.
도 2b는 다른 실시 예에 따른 안테나 모듈과 텔레매틱스 모듈을 구비하는 차량의 내부 구성을 차량 측면에서 본 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 텔레매틱스 모듈을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기 (즉, 차량)의 무선 통신부의 구성을 도시한다.
도 5는 일 예시에 따른 내부 안테나 모듈(300-1)와 외부 안테나 모듈(300-2)과 모두 연결 가능한 무선 통신 장치 및 텔레매틱스 모듈의 구성을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 다양한 예시에 따른 제1 안테나의 구조를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 다양한 예시에 따른 제2 안테나의 구조를 나타낸다.
도 8a는 일 예시에 따라 안테나 모듈 내부에 배치되는 제1 및 제2 안테나의 배치 형태를 나타낸다. 또한, 도 8b는 다른 예시에 따른 안테나 모듈 내부에 배치되는 제1 및 제2 안테나의 배치 형태를 나타낸다.
도 9a는 일 실시 예에 따른 복수의 안테나를 구비하는 텔레매틱스 모듈의 내부 구조를 나타낸다.
도 9b는 일 실시 예에 따른 복수의 안테나를 구비하는 텔레매틱스 모듈의 외부 구조를 나타낸다.
도 9c는 일 실시 예에 따른 텔레매틱스 모듈이 장착 브래킷과 장착된 구조를 나타낸다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 복수의 안테나를 구비하는 텔레매틱스 모듈의 내부 구조를 나타낸다.
도 11a는 실시 예에 따른 복수의 안테나를 구비하는 텔레매틱스 모듈의 분해도를 나타낸다.
도 11b는 일 실시 예에 따른 텔레매틱스 모듈의 내부의 배치되는 복수의 안테나가 PCB에 배치되도록 구성된 분해도를 나타낸다.
도 12a는 일 예시에 따른 안테나 모듈을 구비하는 텔레매틱스 모듈과 텔레매틱스 모듈 하부에 배치되어 브라켓을 나타낸다.
도 12b는 일 예시에 따른 브라켓에 의해 제1 안테나의 방사 패턴이 하부로 지향되는 개념도를 나타낸다.
도 13은 일 실시 예에 따른 복수의 브라켓이 하부에 배치된 구성을 나타낸다.
도 14는 제1 안테나와 제2 안테나가 서로 다른 타입의 브라켓과 함께 결합된 경우, 제1 안테나와 제2 안테나를 제어하기 위한 구성을 나타낸다.
도 15는 일 실시 예에 따른 제1 타입의 브라켓에 형성되는 제1 타입의 기생 금속 패턴을 나타낸다.
도 16은 다른 실시 예에 따른 제2 타입의 브라켓에 형성되는 제2 타입의 기생 금속 패턴을 나타낸다.
도 17은 일 실시 예에 따른 제1 안테나와 제1 안테나의 하부에 서로 다른 높이에 배치되는 복수의 브라켓을 나타낸다.
도 18은 다른 실시 예에 따른 제2 안테나와 제2 안테나의 상부와 하부에 배치되는 복수의 브라켓을 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 1a는 일 예시에 따른 차량 내부를 설명하기 위한 구성도이다. 한편, 도 1b는 일 예시에 따른 차량 내부를 측면에서 본 구성도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명은 GPS, 4G 무선 통신, 5G 무선통신, 블루투스, 또는 무선랜 등의 신호를 송수신할 수 있는 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)(300)에 관한 것이다. 따라서, 이러한 여러 통신 프로토콜을 지원할 수 있는 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)(300)을 통합 안테나 모듈(300)로 지칭할 수 있다.
또한, 본 발명은 이러한 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)(300)을 구비하는 차량(1000)에 관한 것이다. 차량(1000)은 대쉬 보드(dash board, 100)와 안테나 유닛(300) 등을 포함하는 하우징(150)을 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 차량(1000)은 이러한 안테나 유닛(300)을 장착하기 위한 장착 브라켓(200)을 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 차량(1000)은 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)에 해당하는 안테나 모듈(300)과 이와 연결되도록 구성된 텔레매틱스 모듈(telematics module, TCU)(500)을 포함한다. 일 예시에 따라, 텔레매틱스 모듈(500)이 안테나 모듈(300)을 포함하는 것으로 구성될 수 있다. 한편, 텔레매틱스 모듈(500)은 디스플레이(510)와 오디오 유닛(520)을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
한편, 도 2a는 일 실시 예에 따른 안테나 모듈과 텔레매틱스 모듈을 구비하는 차량의 내부 구성을 차량 지붕 상부에서 본 도면이다. 또한, 도 2b는 다른 실시 예에 따른 안테나 모듈과 텔레매틱스 모듈을 구비하는 차량의 내부 구성을 차량 측면에서 본 도면이다.
도 2a를 참조하면, 텔레매틱스 모듈(TCU, 500a)은 차량 내부의 상부 위치에 배치될 수 있다. 또한, 안테나 모듈(300)은 차량 내부의 대쉬 보드 내부에 배치될 수 있다.
반면에, 도 2b를 참조하면, 텔레매틱스 모듈(TCU, 500b)은 차량 내부의 하부 위치에 배치되고, 안테나 모듈(300)은 차량 내부의 대쉬 보드 내부에 배치될 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 텔레매틱스 모듈을 설명하는데 참조되는 블럭도이다. 도 1a 내지 도 3을 참조하면, 차량(1000)은 동력원에 의해 회전하는 바퀴, 차량(1000)의 진행 방향을 조절하기 위한 조향 입력 장치를 포함할 수 있다.
차량(1000)은 자율 주행 차량일 수 있다. 차량(1000)은 사용자 입력에 기초하여, 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드(준(pseudo) 주행 모드)로 전환될 수 있다. 예를 들면, 차량(1000)은, 사용자 인터페이스 장치(510)를 통해, 수신되는 사용자 입력에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
이러한 매뉴얼 모드 및 자율 주행 모드와 관련하여 오브젝트 검출, 무선 통신, 내비게이션 및 차량 센서 및 인터페이스 등의 동작은 차량(1000)에 탑재되는 텔레매틱스 모듈(500)이 수행할 수 있다. 구체적으로, 차량(1000)에 탑재되는 텔레매틱스 모듈(500)이 안테나 모듈(300), 오브젝트 검출 장치(520) 및 다른 인터페이스와 협력하여 해당 동작을 수행할 수 있다. 한편, 통신 장치(400)는 안테나 시스템(300)과 별도로 텔레매틱스 모듈(500) 내에 배치되거나 또는 안테나 시스템(300)에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 차량 제어 동작에 대한 설명은 텔레매틱스 모듈(500) 또는 차량 내부의 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 텔레매틱스 모듈(500) 또는 차량 내부의 프로세서에 의해 수행되는 구체적인 동작은 차량(1000)이 수행하는 것으로 설명한다.
차량(1000)은 주행 상황 정보에 기초하여, 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다. 주행 상황 정보는, 오브젝트 검출 장치(520)에서 제공된 오브젝트 정보에 기초하여 생성될 수 있다. 예를 들면, 차량(1000)은, 오브젝트 검출 장치(520)에서 생성되는 주행 상황 정보에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
예를 들면, 차량(1000)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(1000)은 외부 디바이스에서 제공되는 정보, 데이터, 신호에 기초하여 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
차량(1000)이 자율 주행 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(1000)은 운행 시스템에 기초하여 운행될 수 있다. 예를 들면, 자율 주행 차량(1000)은 주행 시스템, 출차 시스템, 주차 시스템에서 생성되는 정보, 데이터 또는 신호에 기초하여 운행될 수 있다.
차량(1000)이 메뉴얼 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(1000)은 운전 조작 장치를 통해 운전을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 운전 조작 장치를 통해 수신되는 사용자 입력에 기초하여, 차량(1000)은 운행될 수 있다.
전장(overall length)은 차량(1000)의 앞부분에서 뒷부분까지의 길이, 전폭(width)은 차량(1000)의 너비, 전고(height)는 바퀴 하부에서 루프까지의 길이를 의미한다. 이하의 설명에서, 전장 방향(L)은 차량(1000)의 전장 측정의 기준이 되는 방향, 전폭 방향(W)은 차량(1000)의 전폭 측정의 기준이 되는 방향, 전고 방향(H)은 차량(1000)의 전고 측정의 기준이 되는 방향을 의미할 수 있다.
차량(1000)은 사용자 인터페이스 장치(510), 오브젝트 검출 장치(520), 내비게이션 시스템(550), 통신 장치(400)을 포함할 수 있다. 또한, 차량은 전술한 장치 이외에 센싱부(561), 인터페이스부(562), 메모리(563), 전원공급부(564), 차량 제어 장치(565)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 센싱부(561), 인터페이스부(562), 메모리(563), 전원공급부(564), 차량 제어 장치(565)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(1000)은 본 명세서에서 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
사용자 인터페이스 장치(510)는, 차량(1000)과 사용자와의 소통을 위한 장치이다. 사용자 인터페이스 장치(510)는, 사용자 입력을 수신하고, 사용자에게 차량(1000)에서 생성된 정보를 제공할 수 있다. 차량(1000)은 사용자 인터페이스 장치(510)를 통해, UI(User Interfaces) 또는 UX(User Experience)를 구현할 수 있다.
오브젝트 검출 장치(520)는, 차량(1000) 외부에 위치하는 오브젝트를 검출하기 위한 장치이다. 오브젝트는 차량(1000)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(520)는, 카메라(521), 레이다(522), 라이다(523), 초음파 센서(524), 적외선 센서(525) 및 프로세서(530)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 오브젝트 검출 장치(520)는, 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
프로세서(530)는, 오브젝트 검출 장치(520)의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(530)는, 획득된 영상에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(530)는, 영상 처리 알고리즘을 통해, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출등의 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(530)는, 송신된 전자파가 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 반사 전자파에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(530)는, 전자파에 기초하여, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출 등의 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(530)는, 송신된 레이저가 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 반사 레이저 광에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(530)는, 레이저 광에 기초하여, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출 등의 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(530)는, 송신된 초음파가 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 반사 초음파에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(530)는, 초음파에 기초하여, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출 등의 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(530)는, 송신된 적외선 광이 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 반사 적외선 광에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(530)는, 적외선 광에 기초하여, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출 등의 동작을 수행할 수 있다.
실시예에 따라, 오브젝트 검출 장치(520)는, 복수의 프로세서(530)를 포함하거나, 프로세서(530)를 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 카메라(521), 레이다(522), 라이다(523), 초음파 센서(524) 및 적외선 센서(525) 각각은 개별적으로 프로세서를 포함할 수 있다.
오브젝트 검출 장치(520)에 프로세서(530)가 포함되지 않는 경우, 오브젝트 검출 장치(520)는, 차량(1000)내 장치의 프로세서 또는 제어부(570)의 제어에 따라, 동작될 수 있다.
내비게이션 시스템(550)은 통신 장치(400), 특히 위치 정보부(420)를 통해 획득된 정보에 기반하여 차량의 위치 정보를 제공할 수 있다. 또한, 내비게이션 시스템(550)은 차량의 현재 위치 정보에 기반하여 목적지로의 길 안내 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 내비게이션 시스템(550)은 오브젝트 검출 장치(520) 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(520)는, 제어부(570)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(Bluetooth쪠), 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(1000)과 적어도 하나의 외부 디바이스 사이의 근거리 통신을 수행할 수 있다.
위치 정보부(420)는, 차량(1000)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(1000)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.
한편, 차량(1000) 내부에 배치되는 안테나 모듈(300)은 무선 통신부를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 차량(1000)은 전기 자동차(electric vehicle, EV) 또는 외부 전자 기기와 독립적으로 통신 시스템과 접속 가능한 자동차일 수 있다. 따라서, 차량(1000)을 전자 기기(1000)로 지칭할 수 있다. 전자 기기(1000)는 무선 통신 시스템 사이, 전자 기기(1000)와 다른 전자 기기 사이, 또는 전자 기기(1000)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부는, 전자 기기(1000)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 통신 장치(400)는 근거리 통신부(410), 위치정보 모듈(420), V2X 통신부(430), 광통신부(440), 4G 무선 통신 모듈(450), 5G 무선 통신 모듈(460) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
4G 무선 통신 모듈(450)은 4G 이동통신 네트워크를 통해 4G 기지국과 4G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 4G 무선 통신 모듈(450)은 하나 이상의 4G 송신 신호를 4G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 4G 무선 통신 모듈(450)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(460)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(460)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 5G 송신 신호를 5G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(460)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(450)과 5G 무선 통신 모듈(460)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(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 통해 4G 수신 신호와 5G 수신 신호를 동시에 수신할 수 있다.
근거리 통신부(410)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth쪠), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra-Wide band), 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(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)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(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460) 중 적어도 하나와 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(450)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 4G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 또는, 5G 무선 통신 모듈(460)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 5G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
위치 정보부(420)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, 위치 정보부(420)은 치환 또는 부가적으로 전자 기기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 4G/5G 무선 통신 모듈(450, 460)에서의 결과를 이용할 수 있다. 위치 정보부(420)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(460)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.
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.
프로세서(670)는, 통신 장치(400)의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
실시예에 따라, 통신 장치(400)는, 복수의 프로세서(570)를 포함하거나, 프로세서(570)를 포함하지 않을 수도 있다.
통신 장치(400)에 프로세서(570)가 포함되지 않는 경우, 통신 장치(400)는, 차량(1000)내 다른 장치의 프로세서 또는 제어부(570)의 제어에 따라, 동작될 수 있다.
한편, 통신 장치(400)는, 사용자 인터페이스 장치(510)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(570)의 제어에 따라 동작될 수 있다.
차량(1000)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(1000)은, 수동주행모드 및 자율주행모드 중 어느 하나의 모드로 동작할 수 있다. 즉, 차량(1000)의 주행모드는, 수동주행모드 및 자율주행모드를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 다중 송수신 시스템 구조 및 이를 구비하는 전자 기기 (즉, 차량)과 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 구체적으로, 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 동작하는 광대역 안테나 및 이를 구비하는 전자 기기 (즉, 차량)과 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 (즉, 차량)의 무선 통신부의 구성을 도시한다. 도 4를 참조하면, 전자 기기 (즉, 차량)은 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220) 및 RFIC(1250)를 포함한다. 또한, 전자 기기 (즉, 차량)은 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 (즉, 차량)은 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 4에 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 통신부(410)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)을 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 1a 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 차량(1000)은 안테나 모듈(300)과 텔레매틱스 모듈(500)을 포함한다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 안테나 모듈(300)은 차량의 지붕(roof) 위, 지붕 내부 또는 지붕 프레임 내부에 탑재될 수 있는 외부(external) 안테나 모듈 형태로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 안테나 모듈(300)은 차량 내부의 대쉬 보드 내부에 내부(internal) 안테나 모듈 형태로 배치될 수도 있다.
이와 관련하여, 도 5는 일 예시에 따른 내부 안테나 모듈(300-1)와 외부 안테나 모듈(300-2)과 모두 연결 가능한 무선 통신 장치 및 텔레매틱스 모듈의 구성을 나타낸다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 일 예시로 통신 장치(400)는 텔레매틱스 모듈(500) 내에 배치될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 통신 장치(400)는 안테나 모듈(300) 내에 배치될 수 있다. 또한, 통신 장치(400)는 안테나 모듈(300) 또는 텔레매틱스 모듈(500)과 별도로 안테나 모듈(300) 및 텔레매틱스 모듈(500)과 인터페이스 되도록 배치될 수 있다.
이와 관련하여, 통신 장치(400)의 적어도 일부는 내부 안테나 모듈(300-1) 내에 배치될 수 있다. 또한, 통신 장치(400)의 적어도 일부는 외부 안테나 모듈(300-2) 내에 배치될 수 있다. 특히, RF 모듈과 같이 신호 손실이 큰 통신 모듈은 각각의 안테나 소자에 인접하게 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 기저대역 프로세서 (즉, 모뎀)(1400)와 같은 제어부는 내부 안테나 모듈(300-1) 또는 외부 안테나 모듈(300-2)과 별도로 배치될 수 있다. 한편, 도 5를 참조하면, 기저대역 프로세서(1400)는 4G/5G 셀룰러 통신을 수행하는 제1 모뎀(1400a)와 블루투스 및/또는 WiFi 통신을 수행하는 제2 모뎀(1400b)을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 예시에 따르면, 안테나 모듈(300)은 내부 안테나 모듈(internal antenna module, 300-1)이고, 텔레매틱스 모듈(500)은 외부 안테나 모듈(external antenna module, 400)과 동작 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 텔레매틱스 모듈(500)은 제1 신호 또는 제2 신호가 내부 안테나 모듈(300-1) 또는 외부 안테나 모듈(300-2)을 통해 송신 또는 수신되도록 내부 안테나 모듈(300-1) 또는 외부 안테나 모듈(300-2)을 제어하는 기저대역 프로세서(1400)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 신호와 제2 신호를 통해 다중 입출력(MIMO) 동작 또는 다이버시티(diversity) 동작을 수행할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 신호와 제2 신호는 각각 제1 통신 시스템의 제1 신호와 제2 통신 시스템의 제2 신호일 수 있다. 여기서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 4G 통신 시스템 및 5G 통신 시스템일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
대안으로, 텔레매틱스 모듈(500)은 제1 신호 또는 제2 신호가 내부 안테나 모듈(300-1) 또는 외부 안테나 모듈(300-2)을 통해 송신 또는 수신되도록 내부 안테나 모듈(300-1) 또는 외부 안테나 모듈(300-2)을 제어하는 하는 기저대역 프로세서(1400)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 여기서, 제1 신호와 제2 신호를 통해 다중 입출력(MIMO) 동작 또는 다이버시티(diversity) 동작을 수행할 수 있다.
구체적으로, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 신호와 제2 신호를 통해 다중 입출력(MIMO) 동작 또는 다이버시티(diversity) 동작을 수행할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 신호와 제2 신호는 각각 제1 통신 시스템의 제1 신호와 제2 통신 시스템의 제2 신호일 수 있다. 여기서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 4G 통신 시스템 및 5G 통신 시스템일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 내부 안테나(300-1)에서 4G/5G 무선 통신을 수행하도록 구성된 안테나는 제1 안테나(310a)와 제2 안테나(310b)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 4개, 6개, 8개 등으로 확장 가능하다.
또한, 외부 안테나(300-2))에서 4G/5G 무선 통신을 수행하도록 구성된 안테나의 개수도 4개에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 2개, 6개, 8개 등으로 변경 가능하다.
일 예시에 따르면, 텔레매틱스 모듈(500)은 안테나 모듈(300)을 포함하고, 안테나 모듈(300)을 통해 무선 통신을 수행하도록 구성될 수 있다. 대안으로, 텔레매틱스 모듈(500)은 안테나 모듈(300)과 별도로 대쉬 보드 내부에 배치되고, 안테나 모듈(300)을 통해 무선 통신을 수행하도록 구성될 수 있다. 대안으로, 텔레매틱스 모듈(500) 중 적어도 일부는 안테나 모듈(300) 내에 배치되고, 나머지 부분은 안테나 모듈(300)과 별도로 대쉬 보드 내부에 배치될 수 있다.
한편, 차량에서는 내부 안테나(300-1) 및 외부 안테나(300-2) 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 이와 관련하여, 내부 안테나(300-1)만 구비한 차량 또는 외부 안테나(300-2)만 구비한 차량은 해당 안테나 모듈을 모뎀(1400)이 제어할 수 있다.
반면에, 내부 안테나(300-1) 및 외부 안테나(300-2) 모두를 구비한 차량은 스위치(S/W)를 통해 적어도 하나의 안테나를 선택하도록 모뎀(1400)이 스위치(S/W)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 모뎀(1400)은 내부 안테나(I_TEL1, I_TEL2)를 통해 신호가 송신 또는 수신되도록 스위치(S/W)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 모뎀(1400)은 우선 순위 또는 신호 품질에 기반하여 내부 안테나(I_TEL 1, I_TEL2) 또는 외부 안테나(E_TEL 1, E_TEL2)를 선택할 수 있다.
한편, 모뎀(1400)은 내부 안테나(I_TEL1, I_TEL2)를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티를 수행할 수 있다. 반면에, 모뎀(1400)은 외부 안테나(E_TEL1, E_TEL2)를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티를 수행할 수 있다.
또한, 모뎀(1400)은 내부 안테나(I_TEL1) 및 외부 안테나(E_TEL2)를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티를 수행할 수 있다. 대안으로, 모뎀(1400)은 외부 안테나(E_TEL1) 및 내부 안테나(I_TEL2)를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티를 수행할 수 있다.
또한, 모뎀(1400)은 내부 안테나(I_TEL 1, I_TEL2) 및 외부 안테나(E_TEL3, E_TEL4)를 통해 최대 rank 4의 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티를 수행할 수 있다. 대안으로, 모뎀(1400)은 외부 안테나(E_TEL 1, E_TEL2, E_TEL3, E_TEL4)를 통해 최대 rank 4의 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티를 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 텔레매틱스 모듈 내부에 배치되는 내부에 배치되는 복수의 안테나에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 6a 및 도 6b는 다양한 예시에 따른 제1 안테나의 구조를 나타낸다. 반면에, 도 7a 및 도 7b는 다양한 예시에 따른 제2 안테나의 구조를 나타낸다.
한편, 도 8a는 일 예시에 따라 안테나 모듈 내부에 배치되는 제1 및 제2 안테나의 배치 형태를 나타낸다. 또한, 도 8b는 다른 예시에 따른 안테나 모듈 내부에 배치되는 제1 및 제2 안테나의 배치 형태를 나타낸다.
도 6a 내지 도 8b를 참조하면, 안테나 모듈(300)은 제1 안테나(310a)와 제2 안테나(310b)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(310a)와 제2 안테나(310b)는 각각 도 4의 내부 안테나(300-1)를 구성하는 I_TEL1, I_TEL2에 해당할 수 있다.
제1 안테나(310a)는 텔레매틱스 모듈(500) 내에 제1 방향으로 배치되고, 제1 통신 시스템의 제1 대역 및 제2 통신 시스템의 제2 대역에서 제1 신호를 송신 또는 수신하도록 구성될 수 있다. 한편, 제2 안테나(310b)는 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 배치되고, 제1 대역 및 제2 대역에서 제2 신호를 송신 또는 수신하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 내부 안테나(300-1)에 해당하는 제1 안테나(310a)와 제2 안테나(310b)는 다음과 같은 기술적 특징을 갖는다.
1) 4G/5G Band를 동시 지원하기 위한 Bridge 구조의 광대역 안테나 구조
2) I_TEL 1 및 I_TEL 2 : V-H Pol Omni Radiation Pattern
- 각 패턴 내에서 V-H Pol 특성을 갖기 위하여 하나의 Feeder에서 V-Pol Bridge, H-Pol Bridge를 분리하여 패턴 구현
- Slit을 이용한 V-H Pol 분리
- 상단 패턴과 하단 패턴 간의 커플링 효과 이용 특성 개선(VSWR, Isolation, 효율 등)
한편, 도 8a에 도시된 바와 같이 제1 안테나(310a)와 제2 안테나(310b)는 유전체 캐리어(dielectric carrier)에 패터닝되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 안테나(310a) 및 제2 안테나(310b)는 텔레매틱스 모듈(500) 내부에 배치되는 프린트된 회로 기판(PCB) 상에 배치되는 제1 안테나 캐리어 및 제2 안테나 캐리어에 각각 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(310a)와 제2 안테나(310b)는 상호 간에 실질적으로 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 동일 대역에서 다중 입출력(MIMO) 동작을 수행하는 경우에도 상호 간 간섭 수준을 저감할 수 있다.
한편, 도 6a를 참고하면, 제1 안테나(310a)는 급전부(Feeder, F1), 연결부(connection portion, 311a) 및 금속 패턴(312a)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 급전부(F1)는 제1 도전 패턴(conductive pattern)과 상기 제1 도전 패턴에 수직한 제2 도전 패턴으로 구성될 수 있다. 한편, 금속 패턴(312a)은 급전부(F1)와 수직하고, 텔레매틱스 모듈과 평행하게 배치되도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 급전부(F1)로부터 신호가 제1 방향으로 형성된 슬릿(horizontal slit, HS1)을 따라 금속 패턴(312a)으로 커플링 된다. 따라서, 금속 패턴(312a)에 형성되는 전계(electric field)는 제1 방향으로 형성된다. 즉, 제1 안테나(310a)는 수평 편파 안테나(horizontally polarized antenna)로 동작한다.
구체적으로, 제2 도전 패턴과 금속 패턴(312a)은 슬릿(slit, HS1)에 의해 이격(spaced)될 수 있다. 한편, 제2 도전 패턴에서 급전된 신호가 금속 패턴(312a)으로 전달되어, 금속 패턴(312a)의 일 축을 따라 수평 편파 신호(horizontal polarization signal)가 형성될 수 있다.
또한, 연결부(311a)는 급전부와 연결되고, 금속 패턴(312a)과 수직하고, 텔레매틱스 모듈과 수직하게 배치되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 연결부(311a)을 통해 또 다른 급전부가 연결되고 추가 슬릿이 배치되면, 금속 패턴(312a)에는 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 전계가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나(310a)는 수직 편파 안테나(vertically polarized antenna)로도 동작할 수 있다.
한편, 도 6b를 참고하면, 제1 안테나(310a)는 급전부(Feeder, F1), 연결부(connection portion, 311a) 및 금속 패턴(312b)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 급전부(F1)는 제1 도전 패턴(conductive pattern)과 상기 제1 도전 패턴에 수직한 제2 도전 패턴으로 구성될 수 있다. 한편, 금속 패턴(312b)은 급전부(F1)와 수직하고, 텔레매틱스 모듈과 평행하게 배치되도록 구성될 수 있다.
이 경우, 제2 도전 패턴과 금속 패턴(312b)은 수직하게 상호 연결될 수 있다. 또한, 금속 패턴(312b)의 내부 영역에 제2 슬릿(horizontal slit, HS2)이 형성될 수 있다. 일 예로, 금속 패턴(312b)의 중앙 영역에 제2 슬릿(horizontal slit, HS2)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 급전부(F1)의 제2 도전 패턴에서 급전된 신호가 금속 패턴(312b)으로 전달되어, 금속 패턴(312b)의 일 축을 따라 수평 편파 신호(horizontal polarization signal)가 형성될 수 있다. 즉, 제1 안테나(310a)는 수평 편파 안테나(horizontally polarized antenna)로 동작한다.
또한, 연결부(311a)는 급전부와 연결되고, 금속 패턴(312b)과 수직하고, 텔레매틱스 모듈과 수직하게 배치되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 연결부(311a)을 통해 또 다른 급전부가 연결되고 추가 슬릿이 배치되면 금속 패턴(312a)에는 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 전계가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나(310a)는 수직 편파 안테나(vertically polarized antenna)로도 동작할 수 있다.
한편, 도 7a를 참고하면, 제2 안테나(310b)는 제2 급전부(F2), 제2 연결부(connection portion, 311b) 및 제2 금속 패턴(312c)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 급전부(F2)는 제3 도전 패턴과 상기 제3 도전 패턴에 수직한 제4 도전 패턴으로 구성될 수 있다. 한편, 제2 금속 패턴(312c)은 제2 급전부(F2)와 수직하고, 텔레매틱스 모듈과 평행하게 배치되도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 제2 급전부(F2)로부터 신호가 제2 금속 패턴(312c)으로 전달된다. 따라서, 제2 금속 패턴(312c)에 형성되는 전계는 제2 방향으로 형성된다. 즉, 제2 안테나(310b)는 수직 편파 안테나(vertically polarized antenna)로 동작한다.
한편, 제2 연결부(311b)는 제2 급전부(F2)와 연결되고, 제2 금속 패턴(312c)과 수직하고, 텔레매틱스 모듈과 수직하게 배치되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제2 급전부(F2)의 제4 도전 패턴과 제2 금속 패턴(312c)은 수직하게 상호 연결될 수 있다. 또한, 제2 금속 패턴(312c)과 제2 연결부(311b)는 제3 슬릿(VS1)에 의해 이격되고, 제2 연결부(311b)는 제2 급전부(F2)의 제4 도전 패턴과 연결될 수 있다.
이에 따라, 제2 급전부(F2)의 제4 도전 패턴에서 급전된 신호가 제2 금속 패턴(312c)으로 전달되어, 제2 금속 패턴(312c)의 타 축을 따라 수직 편파 신호(vertical polarization signal)가 형성될 수 있다.
한편, 제2 연결부(311b)를 통해 또 다른 급전부가 연결되고 제3 슬릿(VS1) 중 적어도 일부가 연결부로 형성되면, 제2 금속 패턴(312c)에는 제2 방향에 수직한 제1 방향으로 전계가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 안테나(310b)는 수평 편파 안테나(horizontally polarized antenna)로도 동작할 수 있다.
한편, 도 7b를 참고하면, 제2 안테나(310b)는 제2 급전부(F2), 제2 연결부(311b) 및 제2 금속 패턴(312d)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 급전부(F2)는 제3 도전 패턴과 상기 제3 도전 패턴에 수직한 제4 도전 패턴으로 구성될 수 있다. 한편, 제2 금속 패턴(312d)은 제2 급전부(F2)와 수직하고, 텔레매틱스 모듈과 평행하게 배치되도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 제2 급전부(F2)로부터 신호가 제2 금속 패턴(312d)으로 전달된다. 따라서, 제2 금속 패턴(312d)에 형성되는 전계는 제2 방향으로 형성된다. 즉, 제2 안테나(310b)는 수직 편파 안테나(vertically polarized antenna)로 동작한다.
한편, 제2 연결부(311b)는 제2 급전부(F2)와 연결되고, 제2 금속 패턴(312d)과 수직하고, 텔레매틱스 모듈과 수직하게 배치되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제2 급전부(F2)의 제4 도전 패턴과 제2 금속 패턴(312d)은 수직하게 상호 연결될 수 있다. 또한, 제2 금속 패턴(312d)과 제2 연결부(311b)는 제4 슬릿(VS2)에 의해 이격되고, 제2 연결부(311b)는 제2 급전부(F2)의 제3 도전 패턴과 연결될 수 있다.
이에 따라, 제2 급전부(F2)의 제4 도전 패턴에서 급전된 신호가 제2 금속 패턴(312d)으로 전달되어, 제2 금속 패턴(312d)의 타 축을 따라 수직 편파 신호(vertical polarization signal)가 형성될 수 있다.
한편, 제2 연결부(311b)를 통해 또 다른 급전부가 연결되고 제4 슬릿(VS2) 중 적어도 일부가 연결부로 형성되면, 제2 금속 패턴(312d)에는 제2 방향에 수직한 제1 방향으로 전계가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 안테나(310b)는 수평 편파 안테나(horizontally polarized antenna)로도 동작할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 제1 안테나 또는 제2 안테나는 이중 편파 안테나(dual polarized antenna)로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 도 8a는 복수의 급전부에 의해 도 6a의 제1 안테나가 이중 편파 안테나로 동작하는 구성을 나타낸다. 반면에, 도 8b는 복수의 급전부에 의해 도 6b의 제1 안테나가 이중 편파 안테나로 동작하는 구성을 나타낸다.
도 8a를 참조하면, 제1 안테나(310c)는 급전부(F1), 제2 급전부(F2) 및 금속 패턴(312a)을 포함하도록 구성 가능하다. 이와 관련하여, 급전부(F1)는 제1 도전 패턴(conductive pattern)과 상기 제1 도전 패턴에 수직한 제2 도전 패턴으로 구성될 수 있다. 또한, 제2 급전부(F3)는 제3 도전 패턴과 상기 제3 도전 패턴에 수직한 제4 도전 패턴으로 구성될 수 있다. 한편, 금속 패턴(312a)은 급전부(F1) 및 제2 급전부(F3)와 수직하고, 텔레매틱스 모듈과 평행하게 배치되도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 급전부(F1)의 제2 도전 패턴과 금속 패턴(312a)은 슬릿(slit, HS1)에 의해 이격(spaced)될 수 있다. 또한, 제2 급전부(F3)의 제4 도전 패턴과 금속 패턴(312a)은 수직하게 상호 연결될 수 있다. 따라서, 급전부(F1)의 제2 도전 패턴으로부터의 제1 신호가 슬릿(HS1)을 통해 커플링 되어 수평 편파 신호를 형성할 수 있다. 또한, 제2 급전부(F3)의 제4 도전 패턴으로부터 제2 신호가 수직 편파 신호를 형성할 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나(310c)는 제1 신호를 수평 편파 신호로 생성하면서 제2 신호를 수직 편파 신호를 생성할 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나(310c)는 상호 수직한 편파를 갖는 신호를 이용하여 다중 입출력(MIMO)이 가능하다.
따라서, 급전부(F1)에 의해 제1 안테나(310c)는 수평 편파 안테나로 동작할 수 있다. 또한, 제2 급전부(F3)에 의해 제1 안테나(310c)는 수직 편파 안테나로 동작할 수 있다.
또한, 제1 안테나(310c)는 금속 패턴(312a)의 일 측에서 금속 패턴(312a)과 수직하게 연결되도록 구성된 연결부(connection portion, 311a)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 안테나(310c)는 제2 급전부(F2)와 연결되고, 금속 패턴(312a)의 타 측에서 금속 패턴(312a)과 수직하게 연결되도록 구성된 제2 연결부(311c)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 급전부(F3)가 별도로 구비되지 않을 수 있다. 즉, 제2 급전부(F3)는 연결부(311a) 또는 구성된 제2 연결부(311c)와 연결되어 제1 안테나(310c)가 이중 편파 안테나로 동작하도록 구성될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 제2 안테나(310d)는 급전부(F2), 제2 급전부(F4) 및 금속 패턴(312c)을 포함하도록 구성 가능하다. 이와 관련하여, 급전부(F2)는 제1 도전 패턴(conductive pattern)과 상기 제1 도전 패턴에 수직한 제2 도전 패턴으로 구성될 수 있다. 또한, 제2 급전부(F4)는 제3 도전 패턴과 상기 제3 도전 패턴에 수직한 제4 도전 패턴으로 구성될 수 있다. 한편, 금속 패턴(312c)은 급전부(F2) 및 제2 급전부(F4)와 수직하고, 텔레매틱스 모듈과 평행하게 배치되도록 구성될 수 있다.
급전부(F2)의 제2 도전 패턴과 제2 금속 패턴(312c)은 상호 연결될 수 있다. 이에 따라, 급전부(F2)의 제1 신호가 제2 금속 패턴(312c)으로 전달되어 수평 편파 신호를 형성할 수 있다.
또한, 제2 급전부(F4)의 제4 도전 패턴과 제2 금속 패턴(312c)은 상호 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 급전부(F4)의 제2 신호가 제2 금속 패턴(312c)으로 전달되어 수평 편파 신호를 형성할 수 있다.
따라서, 제2 안테나(310d)는 제1 신호를 수직 편파 신호로 생성하면서 제2 신호를 수평 편파 신호를 생성할 수 있다. 이에 따라, 제2 안테나(310d)는 상호 수직한 편파를 갖는 신호를 이용하여 다중 입출력(MIMO)이 가능하다.
따라서, 급전부(F3)에 의해 제2 안테나(310d)는 수직 편파 안테나로 동작할 수 있다. 또한, 제2 급전부(F2)에 의해 제2 안테나(310d)는 수평 편파 안테나로 동작할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 텔레매틱스 모듈 내부에 배치되는 복수의 안테나에 대해 설명하였다. 이하에서는, 본 발명에 따른 복수의 안테나를 포함하는 텔레매틱스 모듈의 내부/외부 구조에 대해 설명하기로 한다. 이와 관련하여, 도 9a는 일 실시 예에 따른 복수의 안테나를 구비하는 텔레매틱스 모듈의 내부 구조를 나타낸다. 도 9a를 참조하면, 제1 안테나(ANT1, 310a) 및 제2 안테나(ANT2, 310b)가 유전체 캐리어 상에 프린트되어 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1, 310a) 및 제2 안테나(ANT2, 310b)가 비교적 높은 유전율을 갖는 유전체 캐리어 상에 프린트되어 안테나를 소형화(miniaturization) 할 수 있다.
한편, 도 9b는 일 실시 예에 따른 복수의 안테나를 구비하는 텔레매틱스 모듈의 외부 구조를 나타낸다. 또한, 도 9c는 일 실시 예에 따른 텔레매틱스 모듈이 장착 브래킷과 장착된 구조를 나타낸다.
따라서, 본 발명에 따른 내부(internal) 안테나 모듈, 즉 내장(embedded) 안테나 모듈은 다음과 같은 구성을 갖는다.
1) 안테나 패턴 및 급전(Feeding) 방법에 대한 구성
- 4G/5G 용 Main ANT에 해당하는 제1 안테나(ANT1, 310a) 및 제2 안테나(ANT2, 310b)
- GPS ANT (GNSS)
- WIFI ANT (WIFI 1, WIFI2)
2) 안테나 TCU Location에 대한 구성
도 9b를 참조하면, 텔레매틱스 모듈(500)은 내부에 백업 배터리를 장착하도록 구성된 백업 배터리 커버와 전원 커넥터(Power connector)를 포함할 수 있다. 또한, 텔레매틱스 모듈(500)은 외부 인터페이스를 위해 이더넷 커넥터(Ethernet connector)와 Farkra 포트(port)를 구비할 수 있다.
도 9c를 참조하면, 텔레매틱스 모듈(500)은 히트 싱크와 연결되고 하부에서 텔레매틱스 모듈(500)과 장착되는 장착 브래킷(Bracket)을 포함할 수 있다. 이와 관련한 상세한 설명은 도 11a에서의 설명으로 대체한다.
한편, 도 10은 다른 실시 예에 따른 복수의 안테나를 구비하는 텔레매틱스 모듈의 내부 구조를 나타낸다. 도 10을 참조하면, 제1 안테나(ANT1, 310a) 및 제2 안테나(ANT2, 310b)가 유전체 기판 상에 프린트되어 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1, 310a) 및 제2 안테나(ANT2, 310b)가 비교적 낮은 유전율을 갖는 유전체 기판 상에 프린트되어 안테나 크기는 다소 증가한다. 하지만, 제1 안테나(ANT1, 310a) 및 제2 안테나(ANT2, 310b)가 도 9a에 비해 낮은 유전율을 갖는 유전체 기판 상에 프린트되어 안테나 효율이 증가한다.
한편, 도 11a는 실시 예에 따른 복수의 안테나를 구비하는 텔레매틱스 모듈의 분해도를 나타낸다.
또한, 도 11b는 일 실시 예에 따른 텔레매틱스 모듈의 내부의 배치되는 복수의 안테나가 PCB에 배치되도록 구성된 분해도를 나타낸다.
도 11a를 참조하면, 텔레매틱스 모듈(500)은 나사(screw) (571), 커버 BUB(572), BUB(573), 상부 커버(574)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 텔레매틱스 모듈(500)은 안테나 캐리어(575), PCB (어셈블리) (576)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 텔레매틱스 모듈(500)은 히트싱크(heatsink, 578), 하부 커버(579) 및 장착 브래킷(mounting bracket, 580)을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
도 9a, 도 10 및 도 11a를 참조하면, 제1 안테나(310a) 및 제2 안테나(310b)가 배치되는 PCB(576)는 상부 커버(574) 및 하부 커버(578)에 의해 형성되는 영역 내부에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, PCB(576)의 하부에 배치되는 히트싱크(heatsink, 578)가 PCB(576)와 결합되어, 안테나 모듈에서 발생하는 열에 의한 온도 상승을 방지할 수 있다. 여기서, 히트싱크(heatsink, 570)는 텔레매틱스 모듈(500)에서 발생한 열을 낮출 수 있도록 텔레매틱스 모듈(500) 하부에 배치되는 하부 히트 싱크이다.
한편, 본 발명에 따른 텔레매틱스 모듈(500)은 텔레매틱스 모듈(500)을 차량 프레임에 고정하도록 구성되는 장착 브래킷(mounting bracket, 580)을 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 히트 싱크(578)는 장착 브래킷(580)과 나사(screw)를 통해 체결되어 텔레매틱스 모듈(500)에서 발생하는 열을 차량 바디를 통해 방출할 수 있다.
한편, 도 10 및 도 11b를 참조하면, 유전체 기판 상에 구현된 제1 안테나(ANT1, 310a) 및 제2 안테나(ANT2, 310b)가 PCB에 장착되어 송수신부 회로 및 기저대역 프로세서와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 제1 안테나(ANT1, 310a) 및 제2 안테나(ANT2, 310b)를 내부에 수용하도록 상부 커버(574)가 PCB가 체결된 하부 커버와 체결될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 텔레매틱스 모듈(TCU, 500)는 다음과 같은 기술적 특징 및 구조를 갖는다.
1) 차량용 4G/5G 내장 안테나를 구비한 TCU의 구조로 Dash Board 내에 설치한다.
2) 본 발명의 차량용 4G/5G 내장 안테나를 구비한 TCU는 Cover TOP, PCB Assy, Antenna Carrier, Heatsink Bottom, Cover Bottom, Mounting Bracket 및 TCU 내부에 Backup Battery를 실장 하는 구조이다.
3) PCB Assy 에는 32Pin Main, Ethernet, 4port Farkra, 1port Farkra 등 총 4종의 Connector로 구성되어 있으며, 4G/5G 통신을 위한 NAD, WiFi, BT, GPS 모듈과 이를 지원하는 Antenna Carrier 가 실장 되어있다.
4) TCU의 기구 Material은 PC+ABS를 사용하여 Cover Top, Cover Bottom, Cover BUB 로 제작되며 방습, 방진 등을 포함한 각종 신뢰성 Test를 만족할 수 있도록 구성된다.
5) Heatsink Bot은 Al5052 재질을 사용하여 PCB Assy 내 발열 Chip 상단부에 직접 컨택(contact)시키는 구조를 적용할 수 있으며, 여기에 발열 Sheet 또한 적용하여 Heatsink 전체 면에 열을 확산할 수 있게 구성할 수 있다.
6) Mounting bracket 은 TCU 와 차량 프레임에 고정시키는 장치로 Heatsink Bot과 연결이 되어 진동, 충격 TEST를 만족시키며, Heatsink 면에 확산된 열 또한 bracket을 통하여 차체로 전달/확산 효과를 부가적으로 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 안테나 모듈(300)이 구비된 텔레매틱스 모듈(TCU, 500)과 제1 안테나(ANT1, 310a) 및 제2 안테나(ANT2, 310b)는 다음과 같은 기술적 특징 및 구조적 특징을 갖는다.
1) 본 발명에 따른 차량용 4G/5G 내장 안테나를 구비한 TCU는 복수의 안테나가 형성되는 안테나 캐리어(575), 인쇄회로기판(576), 안테나 SUS 패턴, TCU 케이스 및 차량에 설치하는 브라켓(580)을 포함한다.
2) 본 발명의 차량용 4G/5G 내장 안테나를 구비한 TCU는 차량의 대쉬 보드, 클러스터 내부, 글로벌 박스 내부에 수직/수평/90도, 180도, 360도 회전 등 거치 방향에 관계없이 설치될 수 있는 형태를 갖는다.
3) 캐리어 + SUS 패턴은 제1, 제2 안테나 패턴에 각각 전력을 공급하는 제1, 제2 급전부가 구비되고, 상기 제1, 제2 안테나 패턴에 대하여 공통적으로 광대역 밴드를 지원하는 Inverted Tapered Patterning을 적용할 수 있다.
4) 이러한 안테나 구성은 실제 차량 장착 조건에서 Azimuth 360도, elevation 0도 내지 20도 커버리지에 특화된 구조를 갖는다.
5) 제1 안테나 패턴은 세로 방향의 캐리어에 패터닝 되며, 캐리어 자체가 수직 편파에 유리한 구조를 갖게 된다. 또한, 패턴은 H-Pol과 V-Pol를 각각 독립적으로 송수신 할 수 있도록 Bridge 형태로 나뉘는 구조를 적용할 수 있다. 한편, 각각의 bridge 패턴 종단에는 실제 차량 조건에서의 편파 특성을 극대화하기 위해 Inverted Tapered Patterning기법을 적용한다. 또한, Inverted Tapered Patterning 기법을 적용하여 안테나 패턴을 튜닝 할 수 있도록 하여 광대역 특성 또한 기대할 수 있다.
6) 안테나 패턴은 실차에서의 편파 특성을 극대화하기 위해 최소한 일회 이상 절곡 및 Tapered될 수 있다.
7) 제2 안테나 패턴은 제1 안테나 패턴과 동일하게 구성되거나, 기구 구성 등을 고려하여 최적화되도록 변경 가능하다.
8) 차량 장착을 위한 브라켓(580) 형상과 관련하여, 브라켓에 의한 안테나 패턴의 영향을 최소화하기 위해 브라켓 종단을 안테나 반대 방향으로 절곡할 수 있다. 또한 브라켓 중간 부분에 GND와 연결할 수 있는 스크류 체결 부위를 적용하여 임피던스 정합에 유리한 전류 Path를 만들어 브라켓에 의한 간섭 영향을 최소화할 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.
한편, 본 발명에 따른 하부 브라켓을 이용하여 방사 패턴을 최적화하도록 구성된 안테나 모듈에 대해 설명하면 다음과 같다.
이와 관련하여, 도 12a는 일 예시에 따른 안테나 모듈을 구비하는 텔레매틱스 모듈과 텔레매틱스 모듈 하부에 배치되어 브라켓을 나타낸다. 한편, 도 12b는 일 예시에 따른 브라켓에 의해 제1 안테나의 방사 패턴이 하부로 지향되는 개념도를 나타낸다.
도 12a를 참조하면, 텔레매틱스 모듈(500)이 차량에 배치되는 경우 차량 전면으로 안테나 방사 패턴을 조정할 수 있도록 브라켓(350)이 텔레매틱스 모듈(500) 하부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 텔레매틱스 모듈(500)의 안테나 영역(antenna region)의 텔레매틱스 모듈(500) 하부에 브라켓(350)이 배치될 수 있다.
도 12b를 참조하면, 텔레매틱스 모듈(500) 하부에 브라켓(350)이 배치되어 안테나 방사 패턴(El-Pat2)은 하부로 지향될 수 있다. 즉, 텔레매틱스 모듈(500) 하부에 브라켓(350)이 배치된 경우 안테나 방사 패턴(El-Pat2)은 브라켓(350)이 없는 경우 안테나 방사 패턴(El-Pat1)보다 q만큼 하부로 형성될 수 있다.
이와 같이, 텔레매틱스 모듈(500) 하부에 배치된 브라켓(350)에 형성된 기생 금속 패턴(parasitic metal pattern)에 의해 앙각(elevation angle) 방향으로 안테나 방사 패턴(El-Pat2)이 하부 방향으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 텔레매틱스 모듈(500)이 도 1a 내지 도 2b와 같이 차량 대쉬 보드 내부에 배치되는 경우, 안테나 방사 패턴(El-Pat2)은 차량 전방에서 하부 방향으로 형성될 수 있다. 따라서, 차량 전방에서 더 가까운 거리에 있는 기지국 또는 다른 차량으로부터 신호를 안정적으로 수신할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 브라켓은 텔레매틱스 모듈(500) 내의 제1 안테나와 제2 안테나 영역에 모두 배치되어, 차량 전방 및 측면에서 방사 패턴을 최적화할 수 있다.
이와 관련하여, 도 13은 일 실시 예에 따른 복수의 브라켓이 하부에 배치된 구성을 나타낸다. 한편, 도 14는 제1 안테나와 제2 안테나가 서로 다른 타입의 브라켓과 함께 결합된 경우, 제1 안테나와 제2 안테나를 제어하기 위한 구성을 나타낸다.
이와 관련하여, 도 15는 일 실시 예에 따른 제1 타입의 브라켓에 형성되는 제1 타입의 기생 금속 패턴을 나타낸다. 반면에, 도 16은 다른 실시 예에 따른 제2 타입의 브라켓에 형성되는 제2 타입의 기생 금속 패턴을 나타낸다.
이러한 제1 타입의 기생 금속 패턴은 차량 전방으로 신호를 방사하는 제1 안테나(310a, ANT1)와 결합될 수 있다. 반면에, 제2 타입의 기생 금속 패턴은 차량 측면으로 신호를 방사하는 제2 안테나(310b, ANT2)와 결합될 수 있다.
이와 관련하여, 도 17은 일 실시 예에 따른 제1 안테나와 제1 안테나의 하부에 서로 다른 높이에 배치되는 복수의 브라켓을 나타낸다. 반면에, 도 18은 다른 실시 예에 따른 제2 안테나와 제2 안테나의 상부와 하부에 배치되는 복수의 브라켓을 나타낸다.
도 1 내지 도 18을 참조하여, 본 발명에 따른 브라켓(350)에 형성되는 기생 금속 패턴과 안테나의 금속 패턴에 의한 방사 패턴을 조정하는 텔레매틱스 모듈의 구성과 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.
이와 관련하여, 제1 안테나(310a, ANT1) 및 제2 안테나(310b, ANT2)를 포함하는 안테나 모듈(300)을 구비하는 텔레매틱스 모듈(500)이 차량 내부에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 브라켓을 이용한 내부 안테나 모듈의 방사 패턴 지향 방법은 텔레매틱스 모듈(500)과 별도로 브라켓에 기생 금속 패턴을 이용하여 구현될 수 있다. 이에 따라서, 텔레매틱스 모듈(500)의 안테나 영역의 하부에 고정용 브라켓을 이용하여 제1 안테나(310a, ANT1) 및 제2 안테나(310b, ANT2) 영역을 확장하고, 방사패턴을 조정할 수 있다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 브라켓(350)에 형성되는 기생 금속 패턴과 안테나의 금속 패턴에 의한 방사 패턴을 조정하는 텔레매틱스 모듈의 기술적 특징 및 구조적 특징은 다음과 같다.
1) 기존 안테나 모듈은 차량 엔진 룸/내부 구조에 따라 low elevation 각도에서 안테나 성능이 열화될 수 있다.
2) 따라서, 본 발명은 -6 도 내지 20도 정도의 low elevation 각도에서 안테나 성능 향상 방법에 대한 아이디어를 제안하고자 한다.
3) Radiation 효율/방사 방향/주파수 선택을 위한 브라켓 구조를 제안하고, 브라켓 표면에 안테나 성능을 확장하기 위한 일체형 또는 별물형(separate) director 구조의 기생 금속 패턴이 형성될 수 있다.
전술한 바와 같은 low elevation 각도에서 안테나 성능이 열화되는 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 브라켓 구조에 복수의 금속 패턴이 안테나 디렉터(antenna director )등의 추가 구조로 적용될 수 있다.
또한, 브라켓 상에 형성되는 복수의 금속 패턴은 제1 안테나(310a, ANT1) 및 제2 안테나(310b, ANT2)에 준하는 금속 패터닝(Patterning) 배치 최적화가 적용될 수 있다.
이와 관련하여, 브라켓 상에 형성되는 복수의 금속 패턴은 특정 주파수 대역에서 방사 각도의 조정 및 특정 주파수 대역에서 이득 부스팅(gain bosting)과 같은 기술적 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에서는 방사 효율/지향 방향/주파수 선택을 위한 브라켓을 일체형으로 구현할 수 있다. 대안으로, 본 발명에서는 방사 효율/지향 방향/주파수 선택을 위한 브라켓을 별물형(separate) 형태로 Radiate Director를 추가한 형태로 구현할 수 있다.
한편, 텔레매틱스 모듈(500)은 안테나 모듈(300)을 포함하고, 안테나 모듈(300)을 통해 무선 통신을 수행하도록 구성된다. 이 경우, 안테나 모듈(300)은 텔레매틱스 모듈(500) 내에 제1 방향으로 배치되고, 제1 통신 시스템의 제1 대역 및 제2 통신 시스템의 제2 대역에서 제1 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 제1 안테나(310a, ANT1)를 포함한다.
또한, 안테나 모듈(300)은 제1 안테나(310a, ANT1)가 배치된 영역의 하부에 배치되고, 제1 안테나(310a, ANT1)의 금속 패턴과 커플링되도록 기생 금속 패턴(parasitic metal pattern)이 형성된 제1 브라켓(350-1)을 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 기생 금속 패턴은 도 15에 도시된 바와 같이 제1 타입의 기생 금속 패턴(350a 내지 350c)일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다.
한편, 안테나 모듈(300)은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 배치되고, 제1 대역 및 제2 대역에서 제2 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 제2 안테나(310b, ANT2)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 안테나 모듈(300)은 제2 안테나(310b, ANT2)가 배치된 영역의 하부에 배치되고, 제2 안테나(310b, ANT2)의 제2 금속 패턴과 커플링되도록 제2 기생 금속 패턴이 형성된 제2 브라켓을 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 기생 금속 패턴은 도 16에 도시된 바와 같이 제2 타입의 기생 금속 패턴(360a 내지 360c)일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다.
한편, 제1 브라켓(350-1)은 제1 안테나(310a, ANT1)가 제1 대역에서 동작하도록 제1 대역에서 제1 안테나(310a, ANT1)와 커플링되도록 구성된 하부 브라켓(Bracket 2)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 브라켓(350-1)은 하부 브라켓(Bracket 2)의 상부에 배치되는 상부 브라켓(Bracket 1)을 더 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 상부 브라켓(Bracket 1)은 제1 안테나(310a, ANT1)가 제1 대역보다 높은 제2 대역에서 동작하도록 제1 안테나(310a, ANT1)와 커플링되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상부 브라켓(Bracket 1)은 텔레매틱스 모듈(500) 하부로부터 h1만큼 이격되어 배치될 수 있다. 한편, 하부 브라켓(Bracket 2)은 텔레매틱스 모듈(500) 하부로부터 h2만큼 이격되어 배치될 수 있다.
이와 관련하여, 도 15를 참조하면, 제1 타입의 기생 금속 패턴(350a 내지 350c)은 다음과 같은 구조적 특징 및 기술적 특징을 갖는다. 도 15(a)의 기생 금속 패턴(350a)은 서로 다른 복수의 금속 스트립이 소정 간격으로 이격되어 형성된다. 일 예로, 기생 금속 패턴(350a)의 각각의 길이는 단조 증가하거나 단조 감소하도록 형성될 수 있다.
한편, 도 15(b)의 기생 금속 패턴(350b)은 복수의 금속 스트립이 상호 간에 연결되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 기생 금속 패턴(350b)의 전체 길이가 기생 금속 패턴(350a)의 전체 길이보다 더 길게 형성된다. 따라서, 기생 금속 패턴(350b)의 동작 주파수 대역은 기생 금속 패턴(350a)의 동작 주파수 대역 보다 더 낮은 대역으로 형성될 수 있다.
반면에, 도 15(c)의 기생 금속 패턴(350c)은 복수의 금속 스트립이 상호 분리된 독립된 구조로 형성될 수 있다. 특히, 기생 금속 패턴(350c)은 복수의 기생 금속 패턴으로 이루어지고, 각각의 기생 금속 패턴은 상호 연결되도록 구성될 수 있다. 이러한 기생 금속 패턴(350c)은 제1 안테나(310a, ANT1)와 커플링 되어, 차량 전방에서 방위각(azimuth angle) 방향에서 양 쪽 방향으로 빔을 생성하도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 안테나(310a, ANT1)로부터 h1만큼 이격된 거리에 배치된 상부 브라켓(Bracket 1) 상에 기생 금속 패턴(350a)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 전술한 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)에 해당하는 제2 대역에서 제1 안테나(310a, ANT1)가 동작하도록 구성될 수 있다.
반면에, 제2 안테나(310b, ANT2)로부터 h2만큼 이격된 거리에 배치된 하부 브라켓(Bracket 2) 상에 기생 금속 패턴(350b)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 전술한 저 대역(LB)에 해당하는 제1 대역에서 제1 안테나(310a, ANT1)가 동작하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 제1 대역에서 제1 안테나(310a, ANT1)가 동작하는 경우 하부 브라켓(Bracket 2) 상에 기생 금속 패턴(350b)이 상부 브라켓(Bracket 1) 상에 기생 금속 패턴(350a)보다 우세하게(dominantly) 동작할 수 있다. 이를 위해, 이 상부 브라켓(Bracket 1) 상에 기생 금속 패턴(350a)은 제2 대역에서 안테나로 동작하고 제1 대역에서는 투명(transparent)하게 구성될 필요가 있다. 따라서, 상부 브라켓(Bracket 1) 상에 기생 금속 패턴(350a)은 제1 대역의 제1 신호가 통과하도록 주파수 선택적 표면(frequency selective surface, FSS)로 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상부 브라켓(Bracket 1)에 형성되는 기생 금속 패턴(350a)은 복수의 금속 스트립이 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 반면에, 하부 브라켓(Bracket 2)에 형성되는 기생 금속 패턴(350b)은 복수의 금속 스트립이 상호 간에 연결되도록 형성되어 저대역(LB)에서 동작할 수 있다.
한편, 제2 브라켓(350-2)은 제2 안테나(310b, ANT2)의 상부에 배치되고, 제2 안테나(310b, ANT2)와 커플링되도록 제2 기생 금속 패턴(360a)이 형성되도록 구성된 상부 브라켓(Bracket 3)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 브라켓(350-2)은 제2 안테나(310b, ANT2)의 하부에 배치되고, 제2 안테나(310b, ANT2)와 커플링되도록 제3 기생 금속 패턴(360b)이 형성되도록 구성된 하부 브라켓(Bracket 4)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상부 브라켓(Bracket 3)에 형성되는 제2 기생 금속 패턴(360a)은 복수의 금속 스트립이 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 하부 브라켓(Bracket 4)에 형성되는 제3 기생 금속 패턴(360b)은 복수의 금속 스트립이 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 상부 브라켓(Bracket 3)에 형성되는 제2 기생 금속 패턴(360a)과 하부 브라켓(Bracket 4)에 형성되는 제3 기생 금속 패턴(360b)은 서로 다른 형태로 형성될 수 있다.
일 예시로, 제2 기생 금속 패턴(360a)이 형성된 상부 브라켓(Bracket 3)은 텔레매틱스 모듈(500) 내부의 TCU 영역(region)에 배치될 수 있다. 반면에, 제3 기생 금속 패턴(360b)이 형성된 하부 브라켓(Bracket 4)은 텔레매틱스 모듈(500) 외부에 텔레매틱스 모듈(500) 하부에 배치될 수 있다.
이와 관련하여, 도 16 (a) 및 도 18의 제2 기생 금속 패턴(360a)은 단부에 있는 소정 개수의 금속 패턴이 소정 각도로 제1 방향으로 경사진 형태(slanted form)로 좌우 대칭 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라, 제2 기생 금속 패턴(360a)에 의해 방위각 방향에서 도 15(a)의 기생 금속 패턴(350a)보다 더 좁은 빔 패턴이 생성될 수 있다.
반면에, 도 16 (b) 및 도 18의 제3 기생 금속 패턴(360b)은 단부에 있는 소정 개수의 금속 패턴이 소정 각도로 제2 방향으로 경사진 형태(slanted form)로 좌우 대칭 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라, 제3 기생 금속 패턴(360b)에 의해 방위각 방향에서 도 15(a)의 기생 금속 패턴(350a)보다 더 넓은 빔 패턴이 생성될 수 있다.
한편, 도 16(c)를 참조하면, 기생 금속 패턴은 투명 필름(transparent film) 형태로 형성될 수 있다. 투명 필름(transparent film) 형태의 기생 금속 패턴을 구현하여 안테나 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 텔레매틱스 모듈이 차량 내부의 대쉬 보드에 거치되는 경우, 외부로 노출되는 기생 금속 패턴을 투명 필름으로 형성할 수 있다.
한편, 도 18을 참조하면, 제2 안테나(310b, ANT2)의 상부에 배치된 제2 기생 금속 패턴(360a)에 의해 high elevation 영역에서azimuth 방향으로 narrow beam패턴을 생성할 수 있다. 이에 따라, 차량 측면으로 원거리에서 지향성을 향상시켜 신호 도달 거리를 증가시킬 수 있다.
반면에, 제2 안테나(310b, ANT2)의 하부에 배치된 제3 기생 금속 패턴(360b)에 의해 low elevation 영역에서 azimuth 방향으로 wide beam 패턴을 생성할 수 있다. 이에 따라, 차량 측면으로 근거리에서 azimuth 방향으로 커버리지를 확장시킬 수 있다. 이에 따라, 차량 측면의 근거리에서 커버리지가 제약되어 발생하는 블라인드 스팟 (blind spot) 이슈를 해결할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 4를 참조하면 본 발명에 따른 안테나 모듈(300)은 내부 안테나 모듈(internal antenna module, 300-1)이고, 텔레매틱스 모듈(500)은 외부 안테나 모듈(external antenna module, 300-2)과 동작 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라, 텔레매틱스 모듈(500)은 제1 신호 또는 제2 신호가 내부 안테나 모듈(300-1) 또는 외부 안테나 모듈(300-2)을 통해 송신 또는 수신되도록 내부 안테나 모듈(300-1) 또는 외부 안테나 모듈(300-2)을 제어하는 기저대역 프로세서(1400)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 텔레매틱스 모듈(500)은 제1 안테나(310a, ANT1) 및 제2 안테나(310b, ANT2)와 동작 가능하게 결합되는 송수신부 회로(1250), 즉 RFIC(1250)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 송수신부 회로(1250)는 제1 안테나(310a, ANT1) 및 제2 안테나(310b, ANT2) 중 적어도 하나를 통해 신호를 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 텔레매틱스 모듈(500)은 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합되는 기저대역 프로세서(baseband processor, 1400)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(310a, ANT1) 및 제2 안테나(310b, ANT2) 중 적어도 하나를 통해 차량의 전방 또는 측면을 통해 신호를 송신 및 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
기저대역 프로세서(1400)는 차량의 전방으로 제1 안테나(310a, ANT1)를 통해 제1 대역 또는 제2 대역의 제1 신호를 송신 및 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 차량의 측면으로 제2 안테나(310b, ANT2)를 통해 제1 대역 또는 제2 대역의 제2 신호를 송신 및 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 동일 대역의 제1 신호 및 제2 신호를 제1 안테나(310a, ANT1) 및 제2 안테나(310b, ANT2)를 통해 송신 또는 수신하여 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 또한, 다른 대역의 제1 신호 및 제2 신호를 제1 안테나(310a, ANT1) 및 제2 안테나(310b, ANT2)를 통해 송신 또는 수신하여 반송파 집성(carrier aggregation, CA)을 수행할 수 있다.
이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 차량의 전방으로 제1 안테나(310a, ANT1)를 통해 제1 대역 또는 제2 대역의 제1 신호를 송신할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 차량의 측면으로 제2 안테나(310b, ANT2)를 통해 동일 대역의 제2 신호를 송신할 수 있다. 따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 서로 다른 방향으로 동시에 동일 대역의 제1 신호 및 제2 신호를 송신하여 다중 입출력(MIMO)를 수행할 수 있다. 이에 따라, 제1 신호 및 제2 신호에 포함된 제1 정보 및 제2 정보를 동시에 송신하여 통신 용량을 증대할 수 있다. 또한, 제1 신호 및 제2 신호에 동일한 정보를 서로 다른 방향의 서로 다른 엔티티로 동시에 송신하여 통신 신뢰성(reliability)을 향상시킬 수 있다.
한편, 기저대역 프로세서(1400)는 차량의 전방으로 제1 안테나(310a, ANT1)를 통해 제1 대역 또는 제2 대역의 제1 신호를 수신할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 차량의 측면으로 제2 안테나(310b, ANT2)를 통해 동일 대역의 제2 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 서로 다른 방향으로 동시에 동일 대역의 제1 신호 및 제2 신호를 수신하여 다중 입출력(MIMO)를 수행할 수 있다. 이에 따라, 제1 신호 및 제2 신호에 포함된 제1 정보 및 제2 정보를 동시에 수신하여 통신 용량을 증대할 수 있다. 또한, 제1 신호 및 제2 신호에 동일한 정보를 서로 다른 방향의 서로 다른 엔티티로부터 동시에 수신하여 통신 신뢰성(reliability)을 향상시킬 수 있다.
한편, 기저대역 프로세서(1400)는 차량의 전방으로 제1 안테나(310a, ANT1)를 통해 제1 대역 또는 제2 대역의 제1 신호를 송신할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 차량의 측면으로 제2 안테나(310b, ANT2)를 통해 다른 대역의 제2 신호를 송신할 수 있다. 따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 서로 다른 방향으로 동시에 다른 대역의 제1 신호 및 제2 신호를 송신하여 반송파 집성(carrier aggregation, CA)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 제1 대역 및 제2 대역을 통해 동시에 정보를 송신하여 대용량 통신이 가능하다. 또한, 제1 신호 및 제2 신호에 동일한 정보를 서로 다른 방향의 서로 다른 엔티티로 동시에 송신하여 통신 신뢰성(reliability)을 향상시킬 수 있다.
한편, 기저대역 프로세서(1400)는 차량의 전방으로 제1 안테나(310a, ANT1)를 통해 제1 대역 또는 제2 대역의 제1 신호를 수신할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 차량의 측면으로 제2 안테나(310b, ANT2)를 통해 다른 대역의 제2 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 서로 다른 방향으로 동시에 다른 대역의 제1 신호 및 제2 신호를 수신하여 반송파 집성(carrier aggregation, CA)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 제1 대역 및 제2 대역을 통해 동시에 정보를 수신하여 대용량 통신이 가능하다. 또한, 제1 신호 및 제2 신호에 동일한 정보를 서로 다른 방향의 서로 다른 엔티티로부터 동시에 수신하여 통신 신뢰성(reliability)을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 6a 및 도 17을 참조하면, 제1 안테나(310a, ANT1)는 제1 도전 패턴(conductive pattern)과 제1 도전 패턴에 수직한 제2 도전 패턴으로 구성된 급전부(F1)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 안테나(310a, ANT1)는 급전부(F1)와 수직하고, 텔레매틱스 모듈(500)과 평행하게 배치되는 금속 패턴(312a)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제1 안테나(310a, ANT1)는 급전부(F1)와 연결되고, 금속 패턴(312a)과 수직하고 텔레매틱스 모듈(500)과 수직하게 배치되는 연결부(connection portion, 311a)를 더 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 금속 패턴(312a)과 제1 브라켓(350-1)의 기생 금속 패턴(350a, 350b)에 의해 제1 안테나(310a, ANT1)의 방사 패턴의 피크가 차량 전방에서 하부 영역으로 틸팅(tilt)될 수 있다.
한편, 하부 틸팅 구조에서 제1 안테나(310a, ANT1)는 도 6a 및 도 17의 구성에 한정되는 것은 아니라, 도 6b와 같이 금속 패턴(312b)의 중앙에 슬릿(HS)이 형성된 제1 안테나(310b)에도 적용될 수 있다. 또한, 도 8a 및 도 8b의 이중 급전 구조의 금속 패턴(312a, 312c)을 갖는 제1 안테나(310c, 310d)에도 적용될 수 있다.
한편, 도 7a 및 도 18을 참조하면, 제2 안테나(310b, ANT2)는 제3 도전 패턴과 제3 도전 패턴에 수직한 제4 도전 패턴으로 구성된 제2 급전부(F2)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 안테나(310b, ANT2)는 제2 급전부(F2)와 수직하고, 텔레매틱스 모듈(500)과 평행하게 배치되는 제2 금속 패턴(312c)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제2 안테나(310b, ANT2)는 제2 급전부(F2)와 연결되고, 제2 금속 패턴(312c)과 수직하고 텔레매틱스 모듈(500)과 수직하게 배치되는 제2 연결부(connection portion, 311b)를 더 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 제2 금속 패턴(312c)과 제2 브라켓(350-2)의 상부와 하부의 제2 기생 금속 패턴(360a) 및 제3 기생 금속 패턴(360b)에 의해 방사 패턴이 차량 측면에서 넓은 각도로 형성될 수 있다. 특히, 방사 패턴이 차량 측면의 근거리에서 넓은 각도로 형성될 수 있다. 즉, 제2 안테나(310b, ANT2)의 방사 패턴은 제2 기생 금속 패턴(360a) 및 제3 기생 금속 패턴(360b)이 없는 경우보다 차량 측면에서 넓은 각도로 형성될 수 있다.
한편, 차량 측면 방사 패턴 최적화와 관련하여, 제2 안테나(310b, ANT2)는 도 7a 및 도 18의 구성에 한정되는 것은 아니라, 도 7b와 같이 제2 금속 패턴(312b)의 타측에 슬릿(VS1)이 형성된 제2 안테나(310b)에도 적용될 수 있다. 또한, 도 8a 및 도 8b의 이중 급전 구조의 금속 패턴(312a, 312c)을 갖는 제2 안테나(310c, 310d)에도 적용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 서로 다른 형태의 브라켓(350-1, 350-2)를 구비하는 제1 안테나(310a, ANT1) 및 제2 안테나(310b, ANT2)는 각각 브라켓(350-1, 350-2)에 형성되는 기생 금속 패턴과 편파 방향을 일치시킬 필요가 있다. 이에 따라, 제1 안테나(310a, ANT1) 및 제2 안테나(310b, ANT2)가 각각 수평 편파 안테나와 수직 편파 안테나로 동작할 수 있다.
또한, 제1 안테나(310a, ANT1) 및 제2 안테나(310b, ANT2)의 방사 패턴을 최적화하면서 상호 수직하도록 편파를 형성할 수 있다. 따라서, 제1 안테나(310a, ANT1) 및 제2 안테나(310b, ANT2)를 통해 MIMO를 수행하는 경우 상호 격리도를 향상시킬 수 있다.
이와 관련하여, 제2 도전 패턴과 금속 패턴(312a)는 슬릿(slit)에 의해 이격(spaced)될 수 있다. 또한, 제2 도전 패턴에서 급전된 신호가 금속 패턴(312a)으로 전달되어, 금속 패턴(312a)의 일 축을 따라 수평 편파 신호(horizontal polarization signal)가 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 브라켓(350-1)의 기생 금속 패턴(350a, 350b)은 수평 편파 신호가 형성되는 방향으로 배치될 수 있다.
한편, 제4 도전 패턴과 제2 금속 패턴(312c)은 수직하게 상호 연결되고, 제2 금속 패턴(312c)과 제2 연결부(311b)는 제3 슬릿(VS1)에 의해 이격될 수 있다. 또한, 제2 연결부(311b)는 제4 도전 패턴과 연결되고, 제4 도전 패턴에서 급전된 신호가 제2 금속 패턴(312c)으로 전달되어, 제2 금속 패턴(312c)의 타 축을 따라 수직 편파 신호(vertical polarization signal)가 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 브라켓(350-2) 제2 기생 금속 패턴(360a) 및 제3 기생 금속 패턴(360b)은 수직 편파 신호가 형성되는 방향으로 배치될 수 있다.
이와 관련하여, 도 1 내지 도 18을 참조하여, 차량(1000) 내에 탑재되는 텔레매틱스 모듈(500)과 연동되거나 내부에 배치되는 안테나 모듈(300)에 대해 설명하면 다음과 같다. 이 경우, 안테나 모듈(300)은 제1 안테나(310a, ANT1) 및 제2 안테나(310b, ANT2)를 포함하도록 구성될 수 있다.
한편, 제1 안테나(310a, ANT1)는 텔레매틱스 모듈(500) 내에 제1 방향으로 배치되고, 제1 통신 시스템의 제1 대역 및 제2 통신 시스템의 제2 대역에서 제1 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된다. 반면에, 제2 안테나(310b, ANT2)는 텔레매틱스 모듈(500) 내에 제1 방향과 실질적으로 수직한 제2 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 제2 안테나(310b, ANT2)도 제1 통신 시스템의 제1 대역 및 제2 통신 시스템의 제2 대역에서 제1 신호를 송신 또는 수신하도록 구성될 수 있다.
제1 안테나(310a, ANT1)는 4G/5G 무선 통신을 위해 저 대역(LB), 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)의 전 대역에서 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.
또한, 제2 안테나(310b, ANT2)도 4G/5G 무선 통신을 위해 저 대역(LB), 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)의 전 대역에서 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.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 제1 안테나(310a, ANT1)와 제2 안테나(310b, ANT2)는 약 700MHz 대역에서 5GHz 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 600MHz (또는 650MHz, 700MHz) 내지 960MHz의 대역을 저 대역(LB)으로 지칭할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 응용에 따라 저 대역(LB) 주파수를 변경할 수 있다.
또한, 중 대역(MB)은 1400MHz부터 시작하는 주파수 대역으로 정의할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 응용에 따라 중 대역(MB)주파수를 변경할 수 있다.
따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역에서 제1 안테나(310a, ANT1)와 제2 안테나(310b, ANT2)중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 주파수 대역에서 제1 안테나(310a, ANT1)와 제2 안테나(310b, ANT2)중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에서 제1 안테나(310a, ANT1)와 제2 안테나(310b, ANT2)중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
또한, 기저대역 프로세서(1400)는 내부 안테나(300-1) 및/또는 외부 안테나(300-2)를 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(310a, ANT1)는 제1 주파수 대역인 저대역(LB)에서 방사체로서 동작할 수 있다. 또한, 제1 안테나(310a, ANT1)는 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역, 즉 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)에서도 방사체로서 동작할 수 있다.
마찬가지로, 본 발명의 안테나 시스템의 제2 안테나(310b, ANT2)도 제1 주파수 대역인 저대역(LB)에서 방사체로서 동작할 수 있다. 또한, 제2 안테나(310b, ANT2)는 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역, 즉 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)에서도 방사체로서 동작할 수 있다.
이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(310a, ANT1)를 통해 제1 주파수 대역의 제1 신호를 수신하고, 제2 안테나(310b, ANT2)를 통해 제2 주파수 대역의 제2 신호를 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 안테나(310b, ANT2)를 통해 제1 주파수 대역의 제1 신호를 수신하고 제1 안테나(310a, ANT1)를 통해 제2 주파수 대역의 제2 신호를 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(310a, ANT1)를 통해 제1 주파수 대역의 제1 신호를 송신하고, 제2 안테나(310b, ANT2)를 통해 제2 주파수 대역의 제2 신호를 송신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 안테나(310b, ANT2)를 통해 제1 주파수 대역의 제1 신호를 송신하고 제1 안테나(310a, ANT1)를 통해 제2 주파수 대역의 제2 신호를 송신하도록 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 UE 또는 차량에게 할당된 주파수 자원을 제외하고 여유 있는 주파수 대역들에 대한 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 18을 참조하면, 본 발명에 따른 차량(300)은 안테나 모듈(300)과 텔레매틱스 모듈(500)을 구비한다. 또한, 차량(1000)은 안테나 모듈(300) 및/또는 텔레매틱스 모듈(500)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 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 안테나 모듈(300), 통신 장치(400) 및/또는 텔레매틱스 모듈(500)을 통해 인접 차량, RSU, 인접 사물 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 기저대역 프로세서(1400)는 차량 전방의 제1 엔티티와 제1 신호를 이용하여 통신을 수행하고 차량 전방의 제2 엔티티와 제2 신호를 이용하여 통신을 수행하도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 엔티티와 제2 엔티티 중 적어도 하나는 4G 기지국이고 나머지 하나는 5G 기지국일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 차량 전방 및 측면에서 서로 다른 최적화된 방사 패턴을 형성하는 안테나 모듈을 통해 4G 기지국 및 5G 기지국과의 이중 연결(dual connectivity, DC)을 구현할 수 있다.
다른 예시로서, 제1 엔티티와 제2 엔티티 중 적어도 하나는 기지국이고 다른 하나는 V2V, V2I, V2X 통신과 연관된 인접 차량, RSU 또는 인접 사물 중 적어도 하나일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 차량 전방 및 측면에서 서로 다른 최적화된 방사 패턴을 형성하는 안테나 모듈을 통해 기지국 및 다른 엔티티와의 이중 연결(dual connectivity, DC)을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 다양한 통신 시스템에서 동작 가능하도록 구성된 광대역 안테나를 구비한 내부 안테나 시스템 및 이를 구비하는 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 광대역 안테나 소자를 갖는 내부 안테나 시스템(internal antenna system)을 차량 내부에 배치하여, 외부 기지국 또는 다른 차량과 통신할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 시스템을 차량 내부의 대쉬 보드 내부에 탑재할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 내부 안테나 모듈이 다양한 전자 부품이 배치된 텔레매틱스 모듈과 통합된 구조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1 및 제2 안테나를 실질적으로 수직하게 배치하여, 내부 안테나 모듈의 성능을 최적화면서 상호 간에 간섭 수준을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1 및 제2 안테나의 하부에 제1 및 제2 브라켓에 기생 금속 패턴을 최적화된 배치하여, 내부 안테나 모듈의 방사 패턴을 최적화된 형태로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제2 안테나의 상부와 하부에 서로 다른 브라켓에 서로 다른 기생 금속 패턴을 최적화된 배치하여, 내부 안테나 모듈의 방사 패턴을 최적화된 형태로 형성할 수 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 판독할 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 (15)

  1. 차량에 탑재되는 안테나에 있어서,
    안테나 모듈을 포함하고, 상기 안테나 모듈을 통해 무선 통신을 수행하도록 구성된 텔레매틱스 모듈을 포함하고,
    상기 안테나 모듈은,
    상기 텔레매틱스 모듈 내에 제1 방향으로 배치되고, 제1 통신 시스템의 제1 대역 및 제2 통신 시스템의 제2 대역에서 제1 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 제1 안테나; 및
    상기 제1 안테나가 배치된 영역의 하부에 배치되고, 상기 제1 안테나의 금속 패턴과 커플링되도록 기생 금속 패턴(parasitic metal pattern)이 형성된 제1 브라켓을 포함하는, 차량에 탑재되는 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 배치되고, 상기 제1 대역 및 상기 제2 대역에서 제2 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 제2 안테나; 및
    상기 제2 안테나가 배치된 영역의 하부에 배치되고, 상기 제2 안테나의 제2 금속 패턴과 커플링되도록 제2 기생 금속 패턴이 형성된 제2 브라켓을 더 포함하는, 차량에 탑재되는 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 브라켓은,
    상기 제1 안테나가 제1 대역에서 동작하도록 상기 제1 대역에서 상기 제1 안테나와 커플링되도록 구성된 하부 브라켓; 및
    상기 하부 브라켓의 상부에 배치되고, 상기 제1 안테나가 상기 제1 대역보다 높은 제2 대역에서 동작하도록 상기 제1 안테나와 커플링되도록 구성된 상부 브라켓을 포함하는, 차량에 탑재되는 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상부 브라켓에 형성되는 기생 금속 패턴은 복수의 금속 스트립이 소정 간격으로 이격되어 형성되고,
    상기 하부 브라켓에 형성되는 기생 금속 패턴은 복수의 금속 스트립이 상호 간에 연결되도록 형성되는, 차량에 탑재되는 안테나.
  5. 상기 제2 브라켓은,
    상기 제2 안테나의 상부에 배치되고, 상기 제2 안테나와 커플링되도록 제2 기생 금속 패턴이 형성되도록 구성 상부 브라켓; 및
    상기 제2 안테나의 하부에 배치되고, 상기 제2 안테나와 커플링되도록 제2 기생 금속 패턴이 형성되도록 구성된 하부 브라켓을 포함하는, 차량에 탑재되는 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상부 브라켓에 형성되는 상기 제2 기생 금속 패턴은 복수의 금속 스트립이 소정 간격으로 이격되어 형성되고,
    상기 하부 브라켓에 형성되는 상기 제3 기생 금속 패턴은 복수의 금속 스트립이 소정 간격으로 이격되어 형성되고,
    상기 제2 기생 금속 패턴과 상기 제3 기생 금속 패턴은 서로 다른 형태로 형성되는, 차량에 탑재되는 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 모듈은 내부 안테나 모듈(internal antenna module)이고, 상기 텔레매틱스 모듈은 외부 안테나 모듈(external antenna module)과 동작 가능하게 결합되고,
    상기 텔레매틱스 모듈은
    상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호가 상기 내부 안테나 모듈 또는 상기 외부 안테나 모듈을 통해 송신 또는 수신되도록 상기 내부 안테나 모듈 또는 상기 외부 안테나 모듈을 제어하는 기저대역 프로세서를 더 포함하는, 차량에 탑재되는 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나와 동작 가능하게 결합되고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나를 통해 신호를 송신 및 수신하도록 구성된 송수신부 회로; 및
    상기 송수신부 회로와 동작 가능하게 결합되고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나를 통해 차량의 전방 또는 측면을 통해 신호를 송신 및 수신하도록 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 기저대역 프로세서(baseband processor)를 더 포함하고, 차량에 탑재되는 안테나.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기저대역 프로세서는,
    차량의 전방으로 상기 제1 안테나를 통해 상기 제1 대역 또는 상기 제2 대역의 제1 신호를 송신 및 수신하도록 상기 송수신부 회로를 제어하고,
    상기 차량의 측면으로 상기 제2 안테나를 통해 상기 제1 대역 또는 상기 제2 대역의 제2 신호를 송신 및 수신하도록 상기 송수신부 회로를 제어하는, 차량에 탑재되는 안테나.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기저대역 프로세서는,
    차량의 전방으로 상기 제1 안테나를 통해 상기 제1 대역 또는 상기 제2 대역의 제1 신호를 송신 및 수신하고, 상기 차량의 측면으로 상기 제2 안테나를 통해 동일 대역의 제2 신호를 송신 및 수신하여 다중 입출력(MIMO)를 수행하는, 차량에 탑재되는 안테나.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 기저대역 프로세서는,
    차량의 전방으로 상기 제1 안테나를 통해 상기 제1 대역 또는 상기 제2 대역의 제1 신호를 송신 및 수신하고, 상기 차량의 측면으로 상기 제2 안테나를 통해 다른 대역의 제2 신호를 송신 및 수신하여 반송파 집성(carrier aggregation, CA)를 수행하는, 차량에 탑재되는 안테나.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나는,
    제1 도전 패턴(conductive pattern)과 상기 제1 도전 패턴에 수직한 제2 도전 패턴으로 구성된 급전부;
    상기 급전부와 수직하고, 상기 텔레매틱스 모듈과 평행하게 배치되는 금속 패턴; 및
    상기 급전부와 연결되고, 상기 금속 패턴과 수직하고, 상기 텔레매틱스 모듈과 수직하게 배치되는 연결부(connection portion)를 포함하고,
    상기 금속 패턴과 상기 제1 브라켓의 상기 기생 금속 패턴에 의해 상기 제1 안테나의 방사 패턴의 피크가 차량 전방에서 하부 영역으로 틸팅(tilt)되는, 차량에 탑재되는 안테나.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 제2 안테나는,
    제3 도전 패턴과 상기 제3 도전 패턴에 수직한 제4 도전 패턴으로 구성된 제2 급전부;
    상기 제2 급전부와 수직하고, 상기 텔레매틱스 모듈과 평행하게 배치되는 제2 금속 패턴; 및
    상기 제2 급전부와 연결되고, 상기 제2 금속 패턴과 수직하고, 상기 텔레매틱스 모듈과 수직하게 배치되는 제2 연결부(connection portion)를 포함하고,
    상기 제2 금속 패턴과 상기 제2 브라켓의 상부와 하부의 제2 기생 금속 패턴 및 제3 기생 금속 패턴에 의해 상기 제2 안테나의 방사 패턴은 상기 제2 기생 금속 패턴 및 제3 기생 금속 패턴이 없는 경우보다 차량 측면에서 넓은 각도로 형성되는, 차량에 탑재되는 안테나.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2 도전 패턴과 상기 금속 패턴은 슬릿(slit)에 의해 이격(spaced)되고,
    상기 제2 도전 패턴에서 급전된 신호가 상기 금속 패턴으로 전달되어, 상기 금속 패턴의 일 축을 따라 수평 편파 신호(horizontal polarization signal)가 형성되고,
    상기 제1 브라켓의 상기 기생 금속 패턴은 상기 수평 편파 신호가 형성되는 방향으로 배치되는, 차량에 탑재되는 안테나.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제4 도전 패턴과 상기 제2 금속 패턴은 수직하게 상호 연결되고,
    상기 제2 금속 패턴과 상기 제2 연결부는 제3 슬릿에 의해 이격되고, 상기 제2 연결부는 상기 제4 도전 패턴과 연결되고.
    상기 제4 도전 패턴에서 급전된 신호가 상기 제2금속 패턴으로 전달되어, 상기 제2금속 패턴의 타 축을 따라 수직 편파 신호(vertical polarization signal)가 형성되고,
    상기 제2 브라켓의 상기 제2 기생 금속 패턴 및 상기 제3 기생 금속 패턴은 상기 수직 편파 신호가 형성되는 방향으로 배치되는, 차량에 탑재되는 안테나.
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