WO2023054734A1 - 차량에 배치되는 안테나 모듈 - Google Patents

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WO2023054734A1
WO2023054734A1 PCT/KR2021/013168 KR2021013168W WO2023054734A1 WO 2023054734 A1 WO2023054734 A1 WO 2023054734A1 KR 2021013168 W KR2021013168 W KR 2021013168W WO 2023054734 A1 WO2023054734 A1 WO 2023054734A1
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WO
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region
antenna
area
feed line
ground
Prior art date
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PCT/KR2021/013168
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English (en)
French (fr)
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김동진
정강재
박병용
홍영택
조일남
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엘지전자 주식회사
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/1271—Supports; Mounting means for mounting on windscreens
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
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    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H01Q1/523—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas between antennas of an array
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    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/25—Ultra-wideband [UWB] systems, e.g. multiple resonance systems; Pulse systems

Definitions

  • This specification relates to a broadband antenna disposed in a vehicle.
  • a specific implementation relates to an antenna system having a broadband antenna implemented in a transparent material so as to be operable in various communication systems and a vehicle including the same.
  • a vehicle may perform a wireless communication service with other vehicles or surrounding objects, infrastructure, or base stations.
  • various communication services may be provided through a wireless communication system to which LTE communication technology or 5G communication technology is applied. Meanwhile, some of the LTE frequency bands may be allocated to provide 5G communication services.
  • the vehicle body and the vehicle roof are formed of a metal material to block radio waves. Accordingly, a separate antenna structure may be disposed above the vehicle body or roof. Alternatively, when the antenna structure is disposed under the vehicle body or roof, a portion of the vehicle body or roof corresponding to the antenna arrangement area may be formed of a non-metallic material.
  • the vehicle body or roof needs to be integrally formed.
  • the exterior of the vehicle body or roof may be formed of a metal material. Accordingly, there is a problem in that antenna efficiency may significantly decrease due to the vehicle body or roof.
  • a transparent antenna may be disposed on glass corresponding to a window of a vehicle to increase communication capacity without changing the exterior design of the vehicle.
  • antenna radiation efficiency and impedance bandwidth characteristics are deteriorated due to electrical loss of the transparent material antenna.
  • an antenna layer on which an antenna pattern is disposed and a ground layer on which a ground pattern is disposed are disposed on different planes.
  • it is necessary to increase the thickness between the antenna layer and the ground layer.
  • the vehicle transparent antenna layer and the ground layer need to be disposed on the same layer.
  • An antenna in which an antenna pattern and a ground pattern are disposed on the same layer as described above has a problem in that it is difficult to operate as a broadband antenna.
  • MIMO multiple input/output
  • Another object is to provide an antenna of a transparent material that operates in a broadband capable of providing LTE and 5G communication services.
  • Another object of the present specification is to provide a broadband antenna structure made of a transparent material that can be implemented on a single plane in various shapes.
  • Another object of the present specification is to provide a broadband antenna structure made of a transparent material capable of reducing power supply loss and improving antenna efficiency while operating in a wideband.
  • Another object of the present specification is to provide an antenna structure made of a transparent material capable of improving antenna efficiency and miniaturizing the size while operating in a broadband.
  • Another object of the present specification is to provide a structure in which an antenna structure made of a transparent material with improved antenna efficiency while operating in a broadband can be disposed at various positions on a window of a vehicle.
  • Another object of the present specification is to improve communication performance by disposing a plurality of transparent antennas on glass of a vehicle or a display of an electronic device.
  • Another object of the present specification is to provide multiple input/output (MIMO) by arranging a plurality of transparent antennas within a given space of glass of a vehicle.
  • MIMO multiple input/output
  • Another object of the present specification is to minimize interference between antennas while providing multiple input/output (MIMO) by arranging a plurality of transparent antennas within a given space of glass of a vehicle.
  • MIMO multiple input/output
  • An antenna assembly for achieving the above or other objects includes a dielectric substrate; and antenna elements formed in a conductive pattern on the dielectric substrate and configured to radiate radio signals.
  • the antenna elements may include a first radiation structure having a first ground area and a second ground area formed with different lengths in one axial direction on both sides of the first radiator area on the dielectric substrate; and a third and fourth ground regions disposed apart from the first radiation structure and formed on both sides of the second radiator region on the dielectric substrate to have different lengths in the one axial direction.
  • the antenna elements further include a third radiation structure disposed between the first radiation structure and the second radiation structure.
  • a gap region is formed between the first ground region of the first radiation structure and the third ground region of the second radiation structure.
  • the gap region includes a first gap region and a second gap region that is higher than the first gap region in the axial direction.
  • a first interval of the first gap region may be wider than a second interval of the second gap region, and the third radiation structure may be disposed in the first gap region.
  • the first radiation structure and the second radiation structure are arranged so that the first ground area of the first radiation structure and the third ground area of the second radiation structure face each other. It may be formed in a symmetrical structure based on the center line between the second radiation structures.
  • the first radiation structure may include a first feed line configured to apply a signal on the same plane as the conductive pattern of the first radiator region; A first ground area disposed on one side of the first power supply line and an upper area in the axial direction and configured to radiate a signal of a first band - the first radiator area configured to emit signals of 2 bands -; and a second ground area disposed in a lower area in one axis direction of the first radiator area on the other side of the first feed line and configured to emit a signal of a third band.
  • the second radiation structure may include a second feed line configured to apply a signal on the same plane as the conductive pattern of the second radiator region; A third ground area disposed on one side of the second radiator area from the other side of the second feed line and in an upper area in the one axial direction and configured to emit a signal of a first band - the second radiator area configured to emit signals of 2 bands -; and a fourth ground area disposed in a lower area in one axis direction of the second radiator area from one side of the second feed line and configured to emit a signal of a third band.
  • the first ground area includes a first side surface disposed to be spaced apart from the first feed line and the first radiator area, and a second side surface that is the other side surface of the first side surface.
  • a boundary of the first side surface may be disposed to face a boundary of one side surface of the first radiator region and an upper region at different intervals on the same plane, and the boundary of the first side surface may be formed in a recessed shape.
  • the third ground area includes a third side surface disposed to be spaced apart from the second feed line and the second radiator area, and a fourth side surface that is the other side surface of the third side surface.
  • a boundary of the third side surface may be disposed to face a boundary of one side surface of the second radiator region and an upper region at different intervals on the same plane, and the boundary of the third side surface may be formed in a recessed shape.
  • the second ground area is arranged spaced apart from the boundary of the first feed line, and is configured in a triangular shape with a height decreasing in a lateral direction from the boundary of the first feed line, It can be formed to increase the distance.
  • the fourth ground area is disposed spaced apart from the boundary of the third feed line and has a triangular shape in which a height decreases in a lateral direction from the boundary of the third feed line, It can be formed to increase the distance.
  • the first ground area corresponds to an upper area
  • an end portion of the second side surface is disposed on a line parallel to one axis to form a straight line structure; and a second area corresponding to a lower area than the first area and having a narrower width than an end portion of the first area.
  • One side surface of the second area may be spaced apart from the first feed line and one side surface of the first radiator area, and may be spaced apart from an upper area of the first radiator area.
  • the third ground area corresponds to the upper area, and on the fourth side surface, an end is disposed on a line parallel to one axis to form a straight line structure; and a fourth area corresponding to a lower area than the third area and having a narrower width than an end of the third area.
  • One side surface of the fourth area may be spaced apart from the second feed line and one side surface of the second radiator area, and may be spaced apart from an upper area of the second radiator area.
  • the first gap region is a first dielectric formed between an end of the second region of the first ground region and an end of the fourth region of the second ground region at the first gap on the dielectric substrate. corresponds to the area.
  • the second gap region corresponds to a second dielectric region formed at the second interval between an end of the first region of the first ground region and an end of the third region of the second ground region on the dielectric substrate. do.
  • the first spacing of the first gap area is formed wider in the direction of the other axis perpendicular to the one axis than the second spacing of the second gap area, and the third radiation structure is disposed in the first gap area It can be.
  • the third radiation structure includes a first patch having a first slot formed in an inner region of a first conductive pattern disposed on the dielectric substrate and configured to radiate a signal in a second band through the first conductive pattern. ; a second patch configured to radiate a signal in a third band through a second conductive pattern disposed in an inner region of the first slot; a third feed line disposed in a first feed area of the first slot between an inner side of the first patch and an outer side of the second patch; and a fourth feed line disposed in a second feed area of the first slot between an inner side of the first patch and an outer side of the second patch.
  • the second feeding area may correspond to a position orthogonal to the first feeding area.
  • the third feed line and the fourth feed line are rotated at a predetermined angle in a diagonal direction in which coupling is fed, and formed parallel to the one axial direction.
  • the first feed line to the fourth feed line are formed parallel to the one axial direction, and the first end of the first feed line to the fourth end of the fourth feed line are on the same line parallel to the other axial direction.
  • the third radiation structure further includes a connection line configured to connect the first patch and the second patch between the third feed line and the fourth feed line.
  • the third feed line and the fourth feed line form a first CPW feed structure and a second CPW feed structure in which ground patterns are formed on both sides of a signal line.
  • the third feed line and the fourth feed line further include a first signal line and a second signal line spaced apart from the first patch and the second patch by a dielectric region.
  • the first signal line and the second signal line may be formed to extend along an inner side of the first patch and an outer side of the second patch.
  • the third feed line may include a first conductive pattern on both sides of which a first ground pattern is disposed; and first coupling lines formed from end portions of the first conductive pattern to both sides along the first slot to couple a first signal to the first patch or the second patch.
  • the fourth feed line includes a second conductive pattern on both sides of which a second ground pattern is disposed; and second coupling lines formed at both ends of the second conductive pattern along the first slot having a circular slot shape and configured to couple a second signal to the first patch or the second patch.
  • One end of the first coupling line may be spaced apart from the connection line by a predetermined distance, and the other end of the second coupling line may be spaced apart from the connection line by a predetermined distance.
  • the first radiation structure and the second radiation structure operate as a first antenna and a second antenna in the first band to the third band.
  • the third radiation structure may operate as a third antenna and a fourth antenna in the second band and the third band.
  • the antenna assembly operates as the first antenna having a first polarization by a first radio signal applied from the first feed line, and the antenna assembly operates by a second radio signal applied from the second feed line. It can operate as the second antenna having a first polarization.
  • the antenna assembly may operate as the third antenna having a second polarization by a third radio signal applied from the third feed line.
  • the antenna assembly may operate as the fourth antenna having a third polarized wave orthogonal to the second polarized wave by a fourth radio signal applied from the fourth feed line.
  • the vehicle in a vehicle antenna system according to another aspect of the present invention, includes a conductive vehicle body operating as an electrical ground.
  • the vehicle antenna system includes glass constituting a window of the vehicle; a dielectric substrate attached to the glass and configured to form conductive patterns in the form of a mesh grid; and antenna elements formed in a conductive pattern on the dielectric substrate and configured to radiate radio signals.
  • the dielectric substrate may include a first radiation structure having a first ground area and a second ground area formed on both sides of the first radiator area on the dielectric substrate to have different lengths in one axial direction; and a third and fourth ground regions disposed apart from the first radiation structure and formed on both sides of the second radiator region on the dielectric substrate to have different lengths in the one axial direction. structure may be included.
  • the dielectric substrate may include a third radiation structure disposed between the first radiation structure and the second radiation structure; and a gap region formed between the first ground region of the first radiation structure and the third ground region of the second radiation structure.
  • the gap region includes a first gap region and a second gap region that is higher than the first gap region in the axial direction.
  • a first interval of the first gap region may be wider than a second interval of the second gap region, and the third radiation structure may be disposed in the first gap region.
  • the first radiation structure and the second radiation structure are arranged so that the first ground area of the first radiation structure and the third ground area of the second radiation structure face each other. It may be formed in a symmetrical structure based on the center line between the second radiation structures.
  • the first radiation structure and the second radiation structure are fed by a first feed line and a second feed line, and the third radiation structure is rotated at a predetermined angle in a diagonal direction to form a third feed parallel to the one axis direction. line and the fourth feed line.
  • first feed line to the fourth feed line are formed parallel to the one axial direction, and the first end of the first feed line to the fourth end of the fourth feed line are parallel to the other axial direction. can be placed on the same line.
  • a first end of the first feed line to a fourth end of the fourth feed line may be electrically connected to feed lines formed in an opaque region of the glass.
  • the first radiation structure and the second radiation structure may be connected to a first feed line and a second feed line to operate as a first antenna and a second antenna.
  • the third radiation structure may be connected to a third feed line and a fourth feed line to operate as a third antenna and a fourth antenna.
  • the antenna system is operatively coupled to the antenna elements through the first to fourth feed lines, and the radio signal of at least one of the first to third bands is transmitted through an antenna. It may further include a transceiver circuit for controlling radiation through the assembly. The antenna system may further include a processor operatively coupled to the transceiver circuitry and configured to control the transceiver circuitry.
  • the processor performs multiple input/output (MIMO) in the first band through the first antenna and the second antenna, and the second band and the third band through the first to fourth antennas. Multiple input/output (MIMO) may be performed in at least one of the bands.
  • the processor may control the transceiver circuit to perform carrier aggregation (CA) or dual connectivity (DC) through at least one of the first to fourth antennas.
  • CA carrier aggregation
  • DC dual connectivity
  • an antenna made of a transparent material operating in a broadband capable of providing LTE and 5G communication services may be provided by allowing grounds having an asymmetric structure to operate in different bands on both sides of the radiator area.
  • a transparent antenna made of a transparent material capable of broadband operation having a radiator area formed of step-structured conductive patterns having different widths to form multiple resonance points can be provided.
  • an antenna structure made of a transparent material capable of minimizing an antenna size while operating in a broadband through a CPW feeding structure and a radiator structure in which a ground area is formed in an asymmetrical structure.
  • an antenna structure made of a transparent material having improved antenna efficiency and transparency while operating in a broadband is provided by implementing a conductive pattern in a metal mesh structure and disposing a dummy pattern also in a dielectric region.
  • an antenna structure made of a transparent material with improved antenna efficiency while operating in a broadband can be placed in various positions, such as an upper, lower, or side area on a front window of a vehicle.
  • communication performance may be improved by disposing a plurality of transparent antennas on the glass of a vehicle or the display of an electronic device.
  • communication capacity can be expanded while optimizing antenna performance for each band by symmetrically arranging a plurality of transparent antennas in a given space of the glass of a vehicle and changing some antenna elements into different shapes.
  • mutual interference can be reduced when the antenna elements operate simultaneously by symmetrically arranging a plurality of transparent antennas in a given space of the glass of a vehicle and having some antenna elements in different shapes.
  • FIG. 1A is a configuration diagram illustrating an 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. 1 shows the type of V2X application.
  • FIG. 2b shows a standalone scenario supporting V2X SL communication and an MR-DC scenario supporting V2X SL communication.
  • 3A to 3C show configurations capable of performing wireless communication through a transparent antenna formed on a vehicle window.
  • FIG. 4 is a block diagram referenced to describe a vehicle and an antenna system mounted therein according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a broadband CPW antenna configuration formed in a stepped structure according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 6 shows a configuration in which first and second radiation structures formed of a mirror structure according to the present specification are disposed on a dielectric substrate.
  • FIG. 7 illustrates reflection loss and isolation according to a change in spacing of gap regions in the first and second radiation structures of FIG. 6 .
  • FIG. 8A shows return loss and isolation characteristics of the first and second antennas in the antenna structure of FIG. 6 in first to third bands.
  • FIG. 8B shows efficiency characteristics of the first and second antennas in the antenna structure of FIG. 6 in the first to third bands.
  • FIG. 9A shows a combination of a first type MIMO antenna in which an extended stepped ground is formed in a symmetrical form and a second type MIMO antenna in which a dual polarization is formed according to the present specification.
  • FIG. 9B shows a configuration in which a first type MIMO antenna and a second type MIMO antenna formed with dual polarization according to the present specification are optimally disposed.
  • FIG. 10 is an enlarged view of a third radiation structure according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 11A shows return loss characteristics of the third radiation structure and isolation between the first and second radiation structures in the antenna assembly of FIG. 9B.
  • FIG. 11B shows efficiency characteristics of first and second radiation structures and efficiency characteristics of third and fourth radiation structures in the antenna assembly of FIG. 9B.
  • 12A to 12C show surface current distributions of first and second radiation structures in a first band and a third band.
  • 13A to 13C show current paths and radiation patterns in first to third bands.
  • 15A shows a layer structure and a mesh lattice structure of an antenna assembly in which a transparent antenna realized in the form of a metal mesh is disposed on glass presented in this specification.
  • 15B illustrates an antenna assembly in which a transparent antenna in which a 4x4 MIMO antenna is implemented in a metal mesh form in glass according to an embodiment of the present specification is disposed and a mesh lattice structure thereof.
  • 16A is a view in which an antenna assembly disposed on a vehicle window, which is a transparent area, or a dielectric substrate attached to the window, and a CPW transmission line and a connector structure disposed in an opaque area are combined.
  • FIG. 16B is an enlarged view of a junction between a transparent area and an opaque area of FIG. 16A.
  • 17A shows a front view of a vehicle in which a transparent antenna formed in glass according to the present disclosure may be implemented.
  • 17B shows a detailed configuration of a transparent glass assembly in which a transparent antenna according to the present specification can be implemented.
  • FIG. 18 is a block diagram showing the configuration of a vehicle equipped with a vehicle antenna system according to an embodiment.
  • an antenna system mounted on a vehicle may include a plurality of antennas, a transceiver circuit for controlling them, and a processor.
  • FIG. 1A is a configuration diagram illustrating an 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) 1000 capable of transmitting and receiving signals such as GPS, 4G wireless communication, 5G wireless communication, Bluetooth, or wireless LAN.
  • the antenna unit (ie, antenna system) 1000 capable of supporting these various communication protocols may be referred to as an integrated antenna module 1000.
  • the antenna system 1000 may include a telematics module (TCU) 300 and an antenna assembly 1100 .
  • the antenna assembly 1100 may be disposed on a window of a vehicle.
  • the present specification relates to a vehicle 500 having such an antenna system 1000.
  • the vehicle 500 may be configured to include a housing 10 including a dash board and a telematics unit (TCU) 300 .
  • the vehicle 500 may be configured to include a mounting bracket for mounting the telematics module (TCU) 300 thereon.
  • a vehicle 500 according to the present invention includes a telematics unit (TCU) 300 and an infotainment unit 600 configured to be connected therewith.
  • a part of the front pattern of the infotainment unit 600 may be implemented in the form of a dashboard of a vehicle.
  • a display 610 and an audio unit 620 may be included in a dashboard of a vehicle.
  • the antenna assembly 1100 presented in this specification that is, the upper region 310a, the lower region 310b, and the side region of the front window 310 of the region where the antenna module 1100 in the form of a transparent antenna can be disposed.
  • (320) may be at least one.
  • the antenna assembly 1100 presented in this specification may be formed on the side window 320 on the side of the vehicle in addition to the front window 310 .
  • the antenna assembly 1100 when the antenna assembly 1100 is disposed in the lower region 310b of the front window 310, it may be operably coupled with the TCU 300 disposed inside the vehicle.
  • the antenna assembly 1100 When the antenna assembly 1100 is disposed on the upper region 310a or the side region 310c of the front window 310, it can be operably coupled with a TCU outside the vehicle.
  • a TCU coupling configuration inside or outside the vehicle.
  • V2X communication is V2V (Vehicle-to-Vehicle), which refers to communication between vehicles, V2I (Vehicle to Infrastructure), which refers to communication between a vehicle and an eNB or RSU (Road Side Unit), vehicle and individual It includes communication between vehicles and all entities, such as V2P (Vehicle-to-Pedestrian) and V2N (vehicle-to-network), which refer to communication between terminals owned by (pedestrians, cyclists, vehicle drivers, or passengers).
  • V2V Vehicle-to-Vehicle
  • V2I Vehicle to Infrastructure
  • eNB or RSU Raad Side Unit
  • V2P Vehicle-to-Pedestrian
  • V2N vehicle-to-network
  • V2X communication may indicate the same meaning as V2X sidelink or NR V2X, or may indicate a wider meaning including V2X sidelink or NR V2X.
  • V2X communication for example, forward collision warning, automatic parking system, cooperative adaptive cruise control (CACC), loss of control warning, traffic congestion warning, traffic vulnerable safety warning, emergency vehicle warning, when driving on a curved road It can be applied to various services such as speed warning and traffic flow control.
  • CACC cooperative adaptive cruise control
  • V2X communication may be provided through a PC5 interface and/or a Uu interface.
  • specific network entities for supporting communication between the vehicle and all entities may exist.
  • the network entity may be a base station (eNB), a road side unit (RSU), a terminal, or an application server (eg, a traffic safety server).
  • a terminal performing V2X communication is not only a general portable terminal (handheld UE), but also a vehicle terminal (V-UE (Vehicle UE)), a pedestrian terminal (pedestrian UE), a base station type (eNB type) RSU, or a terminal It may mean a UE type RSU, a robot equipped with a communication module, and the like.
  • V2X communication may be performed directly between terminals or through the network entity (s).
  • V2X operation modes may be classified according to the method of performing such V2X communication.
  • a Road Side Unit is a V2X service-capable device that can communicate with and receive mobile vehicles using V2I services.
  • RSU is a fixed infrastructure entity that supports V2X applications, and can exchange messages with other entities that support V2X applications.
  • RSU is a term often used in existing ITS specifications, and the reason for introducing this term into the 3GPP specification is to make the document easier to read in the ITS industry.
  • RSU is a logical entity that combines V2X application logic with functions of eNB (referred to as eNB-type RSU) or UE (referred to as UE-type RSU).
  • V2I Service is a type of V2X service, one is a vehicle and the other is an entity belonging to infrastructure.
  • V2P service is also a V2X service type, one is a vehicle, and the other is a device carried by an individual (eg, a portable terminal carried by a pedestrian, cyclist, driver, or passenger).
  • V2X Service is a type of 3GPP communication service in which a transmitting or receiving device is related to a vehicle. It can be further divided into V2V service, V2I service, and V2P service according to the counterparty participating in the communication.
  • V2X enabled UE is a UE that supports V2X service.
  • V2V Service is a type of V2X service, which is a vehicle for both sides of communication.
  • the V2V communication range is the direct communication range between two vehicles participating in the V2V service.
  • V2X applications called V2X are (1) vehicle-to-vehicle (V2V), (2) vehicle-to-infrastructure (V2I), (3) vehicle-to-network (V2N), (4) )
  • V2P vehicle-to-pedestrian
  • Figure 2a shows the type of V2X application.
  • four types of V2X applications can use "co-operative awareness" to provide more intelligent services for end users.
  • Vehicle platooning enables vehicles to dynamically form platoons that move together. All vehicles in a platoon get information from the lead vehicle to manage this platoon. This information allows the vehicles to drive more harmoniously than normal, go in the same direction and run together.
  • Extended sensors are raw or processed data collected through local sensors or live video images from vehicles, road site units, pedestrian devices, and V2X application servers. allow data to be exchanged. Vehicles can increase awareness of their environment beyond what their own sensors can detect, giving them a broader and more holistic picture of the local situation. High data rate is one of its main features.
  • Advanced driving enables semi-autonomous or fully-autonomous driving.
  • Each vehicle and/or RSU shares self-recognition data obtained from local sensors with nearby vehicles, enabling the vehicles to synchronize and adjust trajectories or maneuvers.
  • Each vehicle shares driving intent with the close-driving vehicle.
  • Remote driving allows remote drivers or V2X applications to drive remote vehicles for passengers who cannot drive on their own or with remote vehicles in hazardous environments.
  • Driving based on cloud computing can be used where fluctuations are limited and routes are predictable, such as in public transport. High reliability and low latency are key requirements.
  • FIG. 2b shows a standalone scenario supporting V2X SL communication and an MR-DC scenario supporting V2X SL communication.
  • the gNB provides control / configuration for V2X communication of the terminal in both LTE SL and NR SL.
  • ng-eNB provides control / configuration for V2X communication of the terminal in both LTE SL and NR SL.
  • the eNB provides control / configuration for V2X communication of the terminal in both LTE SL and NR SL.
  • the V2X communication of the terminal in LTE SL and NR SL is controlled / configured by Uu while the terminal is configured as EN-DC.
  • the V2X communication of the terminal in LTE SL and NR SL is controlled / configured by Uu while the terminal is configured in NE-DC.
  • V2X communication of the terminal in LTE SL and NR SL is controlled / configured by Uu while the terminal is configured as NGEN-DC.
  • a vehicle may perform wireless communication with an eNB and/or a gNB through an antenna system to support V2X communication.
  • the antenna system may be configured as an internal antenna system as shown in FIGS. 1A and 1B.
  • FIGS. 3A to 3C it may be implemented as an external antenna system and/or an internal antenna system.
  • FIGS. 3A to 3C show a structure in which the antenna system can be mounted in a vehicle in relation to the present invention, in a vehicle including an antenna system mounted in the vehicle.
  • FIGS. 3A to 3C show a configuration capable of performing wireless communication through a transparent antenna formed on a vehicle front window 310 .
  • the antenna system 1000 including a transparent antenna may be implemented inside a front window of a vehicle and inside the vehicle.
  • wireless communication may also be performed through a transparent antenna formed on the side glass of the vehicle in addition to the front window of the vehicle.
  • the vehicle antenna system including the transparent antenna according to the present invention may be combined with other antennas.
  • a separate antenna system 1000b may be further configured in addition to the antenna system 1000 implemented as a transparent antenna.
  • 3A to 3B show a shape in which a separate antenna system 1000b in addition to the antenna system 1000 is mounted on or in the roof of a vehicle.
  • FIG. 3C shows a structure in which, in addition to the antenna system 1000, a separate antenna system 1000b is mounted in a roof frame of a vehicle roof and a rear mirror.
  • the present invention in order to improve the appearance of a car (vehicle) and preserve telematics performance in a collision, the existing shark fin antenna is replaced with a non-protruding flat antenna. can do.
  • the present invention intends to propose an antenna in which an LTE antenna and a 5G antenna are integrated in consideration of 5th generation (5G) communication along with providing existing mobile communication service (LTE).
  • an antenna system 1000 implemented as a transparent antenna may be implemented on a front window 310 of a vehicle and inside the vehicle. Meanwhile, the second antenna system 1000b corresponding to an external antenna is disposed on the roof of the vehicle.
  • a radome (2000a) for protecting the antenna system 1000 from an external environment and an external impact during driving of a vehicle may surround the second antenna system 1000b.
  • the radome 2000a may be made of a dielectric material through which radio signals transmitted/received between the second antenna system 1000b and the base station may pass.
  • the antenna system 1000 implemented as a transparent antenna may be implemented on a front window 310 of a vehicle and inside the vehicle.
  • the second antenna system 1000b corresponding to an external antenna may be disposed in a roof structure of a vehicle, and at least a part of the roof structure may be implemented with non-metal.
  • at least a part of the roof structure 2000b of the vehicle may be made of non-metal and made of a dielectric material through which radio signals transmitted/received between the antenna system 1000b and the base station may be transmitted.
  • the antenna system 1000 implemented as a transparent antenna may be implemented in a rear window 330 of the vehicle and inside the vehicle.
  • the second antenna system 1000b corresponding to an external antenna may be disposed inside the roof frame of the vehicle, and at least a portion of the roof frame 2000c may be implemented with non-metal.
  • at least a part of the roof frame 2000c of the vehicle 500 is made of non-metal and can be made of a dielectric material through which radio signals transmitted/received between the second antenna system 1000b and the base station can pass through. there is.
  • a beam pattern by an antenna provided in an antenna system 1000 mounted on a vehicle may be formed in a direction perpendicular to the front window 310 or the rear window 330. there is. Meanwhile, beam coverage may be further formed by a predetermined angle in a horizontal region based on the vehicle body by an antenna provided in the second antenna system 1000 mounted in the vehicle.
  • the vehicle 500 may not include the antenna system 1000b corresponding to an external antenna, but may include only an antenna unit (ie, an internal antenna system) 1000 corresponding to an internal antenna.
  • an antenna unit ie, an internal antenna system
  • FIG. 4 is a block diagram referenced to describe a vehicle and an antenna system mounted therein according to an embodiment of the present invention.
  • Vehicle 500 may be an autonomous vehicle.
  • the vehicle 500 may switch to an autonomous driving mode or a manual mode (pseudo driving mode) based on a user input.
  • the vehicle 500 may switch 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 .
  • a telematics unit installed in the vehicle 500 may perform operations such as object detection, wireless communication, navigation, and vehicle sensors and interfaces in relation to the manual mode and the autonomous driving mode. Specifically, the telematics unit mounted in the vehicle 500 may perform a corresponding operation in cooperation with the antenna module 300, the object detection device 520, and other interfaces. Meanwhile, the communication device 400 may be disposed in a telematics unit separately from the antenna system 300 or disposed in the antenna system 300 .
  • the vehicle 500 may switch to an autonomous driving mode or a manual mode based on driving situation information.
  • the driving situation information may be generated based on object information provided by the object detection device 520 .
  • the vehicle 500 may switch from the manual mode to the autonomous driving mode or from the autonomous driving mode to the manual mode based on driving situation information generated by the object detection device 520 .
  • the vehicle 500 may switch 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 500 may switch 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 vehicle 500 When the vehicle 500 is operated in the autonomous driving mode, the autonomous vehicle 500 may be operated based on a driving system. For example, the self-driving vehicle 500 may operate based on information, data, or signals generated by a driving system, an exit system, or a parking system.
  • the autonomous vehicle 500 When the vehicle 500 is operated in the manual mode, the autonomous vehicle 500 may receive a user input for driving through a driving control device. Based on the user input received through the driving control device, the vehicle 500 may be driven.
  • the vehicle 500 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 device 565 in addition to the above-described devices.
  • the vehicle 500 may further include components other than the components described herein, or may not include some of the components described herein.
  • the user interface device 510 is a device for communication between the vehicle 500 and a user.
  • the user interface device 510 may receive a user input and provide information generated in the vehicle 500 to the user.
  • the vehicle 500 may implement UI (User Interfaces) or UX (User Experience) through the user interface device 510 .
  • UI User Interfaces
  • UX User Experience
  • the object detection device 520 is a device for detecting an object located outside the vehicle 500 .
  • the objects may be various objects related to driving of the vehicle 500 . Meanwhile, objects may be classified into moving objects and fixed objects.
  • the moving object may be a concept including other vehicles and pedestrians.
  • a fixed object may be a concept including traffic signals, roads, and structures.
  • the object detection device 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 detection device 520 may further include components other than the described components or may not include some of the described components.
  • the processor 530 may control overall operations of each unit of the object detection device 520 .
  • the processor 530 may detect and track an object based on the obtained image.
  • the processor 530 may perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed with an object through an image processing algorithm.
  • the object detection device 520 may include a plurality of processors 530 or may not include the processor 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 device 520 may be operated according to the control of the processor or the controller 570 of the device in the vehicle 500.
  • the navigation system 550 may provide vehicle location information based on information acquired through the communication device 400, particularly the location information unit 420. Also, the navigation system 550 may provide a road guidance service to a destination based on current location information of the vehicle. In addition, the navigation system 550 may provide guide information about nearby locations based on information obtained through the object detection device 520 and/or the V2X communication unit 430 . Meanwhile, based on the V2V, V2I, and V2X information obtained through the wireless communication unit 460 operating together with the antenna system 1000 according to the present invention, guidance information, autonomous driving service, etc. may be provided.
  • the communication device 400 is a device for communicating with an external device.
  • the external device may be another vehicle, a mobile terminal, or a server.
  • the communication device 400 may include at least one of a transmission antenna, a reception antenna, a radio frequency (RF) circuit capable of implementing various communication protocols, and an RF element to perform communication.
  • the communication device 400 may include a short-distance communication unit 410, a location information unit 420, a V2X communication unit 430, an optical communication unit 440, a broadcast transmission/reception unit 450, and a processor 470.
  • the communication device 400 may further include components other than the described components, or may not include some of the described components.
  • the short-range communication unit 410 is a unit for short-range communication.
  • the short-range communication unit 410 may perform short-range communication between the vehicle 500 and at least one external device by forming wireless area networks.
  • the location information unit 420 is a unit for obtaining location information of the vehicle 500 .
  • 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 Infrastructure), another vehicle (V2V: Vehicle to Vehicle), or a pedestrian (V2P: Vehicle to Pedestrian).
  • the V2X communication unit 430 may include an RF circuit capable of implementing communication with infrastructure (V2I), vehicle-to-vehicle communication (V2V), and pedestrian communication (V2P) protocols.
  • the optical communication unit 440 is a unit for communicating 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 and transmits the optical signal to the outside and an optical receiver that converts the received optical signal into an electrical signal.
  • the light emitting unit may be integrally formed with a lamp included in the vehicle 500 .
  • 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 other communication system.
  • the antenna module 300 disposed inside the vehicle 500 may include a wireless communication unit.
  • the vehicle 500 may be an electric vehicle (EV) or a vehicle capable of connecting to a communication system independently of an external electronic device.
  • the communication device 400 includes a short-distance 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 at least one of them.
  • the 4G wireless communication module 450 may transmit and receive 4G signals with a 4G base station through a 4G mobile communication network. At this time, 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 a 4G base station.
  • up-link (UL) multi-input multi-output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G transmission signals transmitted to a 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 5G signals 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
  • a 4G base station and a 5G base station may be deployed in a non-stand-alone (NSA) structure.
  • SA stand-alone
  • the 5G wireless communication module 460 may transmit and receive 5G signals with a 5G base station through a 5G mobile communication network. At this time, the 5G wireless communication module 460 may transmit one or more 5G transmission signals to the 5G base station.
  • the 5G wireless communication module 460 may receive one or more 5G reception signals from a 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.
  • a 5G frequency band a Sub6 band, which is a band of 6 GHz or less, may be used.
  • a mmWave band may be used as a 5G frequency band to perform broadband high-speed communication.
  • an electronic device may perform beam forming for communication coverage expansion with a base station.
  • the 5G communication system can support a larger number of multi-input multi-outputs (MIMO) to improve transmission speed.
  • MIMO multi-input multi-outputs
  • up-link (UL) MIMO may be performed by a plurality of 5G transmission signals transmitted to a 5G base station.
  • DL MIMO down-link (DL) MIMO may be performed by a plurality of 5G received signals received from a 5G base station.
  • the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication module 460 may be in a dual connectivity (DC) state with a 4G base station and a 5G base station.
  • dual connectivity with the 4G base station and the 5G base station may be referred to as EN-DC (EUTRAN NR DC).
  • EN-DC EUTRAN NR DC
  • throughput can be improved through inter-CA (Carrier Aggregation). Therefore, the 4G base station and the 5G base station and In the EN-DC state, a 4G reception signal and a 5G reception signal can be simultaneously received through the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication module 460.
  • the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication Short-range communication between electronic devices may be performed using the module 460.
  • wireless communication may be performed between vehicles by a V2V scheme without passing through a base station.
  • carrier aggregation using at least one of the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication module 460 and the Wi-Fi communication module 113 this can be done
  • 4G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 4G wireless communication module 450 and the Wi-Fi communication module 113
  • 5G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 5G wireless communication module 460 and the Wi-Fi communication module.
  • 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 audio video navigation (AVN) device.
  • APN audio video navigation
  • the antenna assembly means a structure in which conductive patterns are combined on a dielectric substrate, and may also be referred to as an antenna module.
  • FIG. 5 is a broadband CPW antenna configuration formed in a stepped structure according to an embodiment of the present specification.
  • an antenna assembly 1100 may include a dielectric substrate 1010, a radiator region 1110, a feed line 1120, a first ground region 1150, and a second ground region 1160.
  • a configuration and arrangement of a broadband CPW antenna formed in a stepped structure will be described.
  • the dielectric substrate 1010 is configured such that a radiator region 1110, a feed line 1120, a first ground region 1150, and a second ground region 1160 are disposed on a surface.
  • the dielectric substrate 1010 is implemented as a substrate having a predetermined permittivity and thickness.
  • the dielectric substrate 1010 may be implemented as a transparent substrate made of a transparent material.
  • the radiator region 1110 is formed as a conductive pattern on the dielectric substrate 1010 and is configured to emit radio signals.
  • the conductive pattern may include a metal mesh grid 1020a. That is, the antenna assembly 1100 may be implemented as a metal mesh grid 1020a configured such that a plurality of grids are interconnected.
  • the dummy mesh grid 1020b disposed in the dielectric region may be implemented as an open dummy pattern in which a plurality of grids are disconnected at connection points.
  • the power supply line 1120 may be configured to apply a signal on the same plane as the conductive pattern of the radiator region 1110 . Accordingly, since the radiator regions 1110a and 1110b and the feed line 1120 are disposed on the same plane, a CPW antenna structure is implemented.
  • the first ground area 1150 may be disposed on one side of the radiator area 1110 from one side of the power supply line 1120 and in the upper area R1 in one axial direction.
  • One axis direction may be the y-axis direction, but is not limited thereto.
  • the first ground region 1150 is illustrated as being disposed in the upper region R1 of the radiator region 1110, it is not limited thereto. Depending on the angle at which the antenna assembly 1100 is disposed, it may be disposed on one side, the other side, or a lower area of the radiator area 1110 .
  • the second ground area 1160 may be disposed in a lower area in one axial direction of the radiator area 1110 on the other side of the power supply line 1120 . Accordingly, the length of the second ground region 1160 along one axis is shorter than the length of the first ground region 1150 along one axis. One axis direction may be the y-axis direction, but is not limited thereto.
  • the second ground area 1160 is illustrated as being disposed in the lower area R2 of the radiator area 1110, it is not limited thereto. Depending on the angle at which the antenna assembly 1100 is disposed, it may be disposed on one side, the other side, or an upper region of the radiator region 1110 . Since the first ground area 1150 and the second ground area 1160 are disposed on the same plane as the radiator area 1110 (ie, the same dielectric substrate 1010), the antenna assembly 1100 of FIG. 6 has a CPW antenna structure consists of
  • the broadband CPW antenna configuration presented in this specification is configured so that each conductive pattern radiates a radio signal in a different band, and thus can operate as a broadband antenna.
  • the first ground region 1150 may be configured to radiate a signal of the first band.
  • the radiator region 1110 may be configured to emit a signal of a second band higher than the first band.
  • the second ground region 1160 may be configured to radiate a signal of a third band higher than the second band.
  • the second band may be a band higher than the first band
  • the third band may be set to a band higher than the second band.
  • the first band corresponding to LB may be set to include 800 MHz, but is not limited thereto.
  • the second band corresponding to MB/HB may be set to include 2200 MHz, but is not limited thereto.
  • the third band corresponding to the UHB or Sub6 band may be set to include 3500 MHz, but is not limited thereto.
  • the first ground regions 1150a and 1150b have first side surfaces S1a and S1b disposed to be spaced apart from the power supply lines 1120a and 1120b and the radiator regions 1110a and 1110b and other side surfaces of the first side surfaces S1a and S1b.
  • the second side surfaces S2a and S2b may be provided.
  • the first and second side surfaces S1a and S1b and the second side surfaces S2a and S2b form a boundary of a conductive pattern (ie, a metal mesh grid) constituting the first ground regions 1150a and 1150b. do.
  • the boundary of the first side surface S1 of the first ground region 1150 is disposed to face the boundary of one side surface of the radiator region 1110 and the upper region at different intervals on the same plane.
  • the boundary of the first side surface S1 of the first ground region 1150 is further spaced apart from the boundary of the upper region than the boundary of one side surface of the radiator region 1110 . Accordingly, the first region R1, which is an upper region of the first ground region 1150, operates as a more independent radiator than the second region R2, which is a lower region. Therefore, the first ground region 1150 has a large area and emits a radio signal of the first band by the first region R1 operating as an independent radiator and the second region R2 adjacent to the radiator region 1110. can do.
  • the boundary of the first side surface S1 or the boundary of the second side surface S2 of the first ground region 1150 may be formed in a recessed shape.
  • a boundary of the first side surface S1a of the first ground area 1150a may be formed in a recessed shape.
  • each of the conductive patterns constituting the first ground region 1150 may be formed to have different lengths and resonate at different frequencies.
  • the shape of one side of the radiator area 1110 and the first side of the first ground area 1150 may be formed to face each other in a stepped structure spaced at different intervals. Antenna performance in each subband of the first band may be optimized by the stair structure of the first ground region 1150 . there is. Accordingly, the operating bandwidth of the first ground region 1150 may cover the entire band of the first band.
  • An end of one side of the radiator area 1110 and an end of the other side of the radiator area 1110 may be formed in a stepped structure having different lengths.
  • Antenna performance may be optimized in each sub-band of the second band by the step structure of the radiator region 1110 . there is. Accordingly, the operating bandwidth of the radiator region 1110 may cover the entire band of the second band.
  • the shape of one side of the radiator region 1110 and the first side of the first ground region 1150 are formed in a stair structure spaced apart at different intervals to reduce the width of the antenna assembly 1100 .
  • the first ground region 1150 may include a first region R1 and a second region R2.
  • the first region R1 corresponds to the upper region and may include a plurality of conductive patterns having different end positions on the first side surface S1.
  • the second region R2 may correspond to a lower region than the first region R1 and may be formed to have an end spaced apart from the boundary of the radiator region 1110 on the first side surface S1 .
  • the first ground region 1150 may be configured such that the ends of the second side surface S2 are formed at the same point in the first region R1 and the second region R2. Accordingly, the width of the entire antenna may be reduced by the first ground area 1150 formed at the same point as the end of the second side surface S2 . As the width of the entire antenna is reduced, the overall antenna size can be miniaturized.
  • the asymmetric CPW antenna 1100 of FIG. 5 may be implemented with a plurality of antenna elements.
  • FIG. 6 shows a configuration in which first and second radiation structures formed of a mirror structure according to the present specification are disposed on a dielectric substrate.
  • the asymmetrical CPW antenna 1100 of FIG. 5 may be disposed symmetrically about one axis. Accordingly, the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 are disposed symmetrically with respect to one axis. Accordingly, the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 may be configured in a mirror shape to operate while minimizing the effect between the same antennas. The first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 may be configured to simultaneously operate in the same band to perform multiple input/output (MIMO).
  • MIMO multiple input/output
  • the antenna assembly 1100 may include a first radiation structure 1100-1 and a second reflection structure 1100-2. As described above, the first radiation structure 1100-1 and the second reflection structure 1100-2 may be disposed symmetrically about one axis.
  • the first radiation structure 1100-1 includes a first ground region 1150a and a second ground region (which are formed to have different lengths in one axial direction on both sides of the first radiator region 1110a on the dielectric substrate 1010). 1160a) may be provided.
  • the first radiation structure 1100-1 is configured to include a first feed line 1120a, a first radiator region 1110a, a first ground region 1150a, and a second ground region 1160a. .
  • the second radiation structure 1100-2 includes a third ground region 1150b and a fourth ground region (which are formed to have different lengths in one axial direction on both sides of the second radiator region 1110b on the dielectric substrate 1010) 1160b) may be provided.
  • the second radiation structure 1100-2 is configured to include a second feed line 1120b, a second radiator region 1110b, a first ground region 1150b, and a second ground region 1160b. .
  • the first ground area 1150a has a first side surface S1 and a first side surface disposed spaced apart from the first feed line 1120a and the first radiator area 1110a. It has a second side surface (S2) that is the other side of (S1).
  • the boundary of the first side surface S1 is disposed to face the boundary of one side surface of the first radiator region 1110a and the upper region at different intervals on the same plane.
  • a boundary of the first side surface S1 may be formed in a recessed shape.
  • the third ground area 1150b has a third side surface S3 disposed spaced apart from the second feed line 1120b and the second radiator area 1110b and a third side surface S3 ) It has a fourth side (S4), which is the other side of the.
  • the boundary of the third side surface S3 is disposed to face the boundary of one side surface of the second radiator region 1110b and the upper region at different intervals on the same plane.
  • a boundary of the third side surface S3 may be formed in a recessed shape.
  • the first ground area 1150a formed in an asymmetrical structure with the second ground area 1160a has an upper first area R1 and a lower second area ( R2) can be distinguished.
  • the third ground area 1150b formed in an asymmetrical structure with the fourth ground area 1160b has an upper third area R3 and a lower fourth area R4. can be distinguished.
  • the size of the entire antenna assembly 1100 can be minimized. Meanwhile, when the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 operate independently in the same band, it is necessary to minimize mutual influence. To this end, the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 are disposed symmetrically with respect to one axis. In order to minimize mutual influence while minimizing the size of the entire antenna assembly 1100, a gap region G corresponding to the distance between the first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2 may be formed.
  • first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 arranged in a mirror shape as shown in FIG. 6 will be described.
  • first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 operate as independent antennas, they may be referred to as a first antenna ANT1 and a second antenna ANT2, respectively.
  • FIG. 7 illustrates reflection loss and isolation according to a change in spacing of gap regions in the first and second radiation structures of FIG. 6 .
  • FIG. 7 (a) illustrates reflection loss according to a change in spacing of gap regions in the first and second radiation structures of FIG. 6 .
  • FIG. 7 (b) illustrates reflection loss according to a change in spacing of gap regions in the first and second radiation structures of FIG. 6 .
  • the antenna assembly 1100 has a structure in which a first antenna ANT1 and a second antenna ANT2 are closely disposed in a mirror shape to minimize mutual influence between antennas having the same shape.
  • the size of the antenna assembly 1100 may be disposed within a small area of 109x102 mm 2 .
  • the operating bandwidth of the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 may be set to 699 to 7125 MHz.
  • the operating bands of the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 may all operate in the LB/MB/HB/5G band.
  • a dielectric gap region G between the first and third regions R1 and R3 corresponding to the upper regions of the first and third ground regions 1150a and 1150b When the spacing of is changed from 15.5 mm to 1.5 mm, the return loss characteristic is rather improved. This is because an effect of increasing an effective ground area occurs due to a ground area caused by an adjacent radiation structure. As the interval of the gap region G is changed from 15.5 mm to 1.5 mm, the return loss characteristic has a value of -10 dB or less in the entire 0.6-1.5 GHz band. In other words, as the interval between the first and third ground regions 1150a and 1150b in the gap region G becomes narrower, the impedance matching characteristic in the low band LB is improved.
  • a dielectric gap region G between the first and third regions R1 and R3 corresponding to the upper regions of the first and third ground regions 1150a and 1150b When the spacing of is changed from 15.5 mm to 1.5 mm, the isolation characteristics are somewhat deteriorated. Mutual influence between the radiation structures may slightly increase due to the ground region of the adjacent radiation structures, and thus the isolation characteristics may be slightly deteriorated. As the interval of the gap region G is changed from 15.5 mm to 1.5 mm, the isolation characteristic has a value of -13 dB or less in the entire 0.6-1.5 GHz band.
  • the interval of the gap region (G) may be set to 1.8 mm to satisfy the isolation and return loss performance of -10 dB or less in the entire 0.6-1.5 GHz band in consideration of design tolerances, etc., but is not limited thereto no.
  • FIG. 8A shows return loss and isolation characteristics of the first and second antennas in the antenna structure of FIG. 6 in first to third bands.
  • FIG. 8B shows efficiency characteristics of the first and second antennas in the antenna structure of FIG. 6 in the first to third bands.
  • the first and second antennas ANT1 and ANT2 having the same shape as the mirror structure have the same resonant frequency characteristics.
  • the isolation characteristics are -10 dB or less in all bands of the first to third bands. am.
  • antenna efficiencies of the first and second antennas ANT1 and ANT2 have a value of -3.5 dB or more in all bands of the first to third bands.
  • FIG. 9a shows a combination of a first type MIMO antenna in which an extended stepped ground is formed in a symmetrical form and a second type MIMO antenna in which a dual polarization is formed according to the present specification.
  • FIG. 9B shows a configuration in which the first type MIMO antenna according to the present specification and the second type MIMO antenna formed with dual polarization are optimally disposed.
  • the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 operate as a first antenna ANT1 and a second antenna ANT2.
  • the first radiating structure 1100-1 and the second radiating structure 1100-2 are disposed in a left-right symmetrical structure, that is, in a mirror shape, based on a center line, so that an antenna space can be minimized.
  • the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 can reduce the level of interference between antennas by adjusting the current path for each band.
  • the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 may simultaneously operate in the same band. Accordingly, multiple input/output (MIMO) can be performed through the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2.
  • MIMO multiple input/output
  • the third radiation structure 1100-3 may operate as a dual polarization MIMO antenna. Accordingly, the third radiation structure 1100-3 may operate as the third antenna ANT3 and the fourth antenna ANT4.
  • the shapes of the inner patch and the outer patch constituting the third radiation structure 1100-3 are not limited to those of FIG. 9A and may have other shapes as shown in FIG. 9B. As shown in FIG. 9B , the space occupied by the third radiation structure 1100 - 3 may be minimized by configuring the first patch 1130a corresponding to the external patch in a polygonal or circular shape.
  • the first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2 are configured to operate in LB/MB/HB/UHB.
  • the third radiation structure 1100-3 is configured to operate in MB/HB/UHB except for LB.
  • LB/MB/HB/UHB denotes a low band, a mid band, a high band, and an ultra high band, respectively.
  • LB may be referred to as a first band
  • MB may be referred to as a second band
  • HB/UHB may be referred to as a third band, but are not limited thereto.
  • the antenna assembly 1100 may include a dielectric substrate 1010, antenna elements 1100-1 to 1100-3, and gap regions G1 and G2. there is.
  • the antenna elements 1100-1 to 1100-3 are formed in a conductive pattern on the dielectric substrate 1010 and are configured to radiate radio signals.
  • the antenna elements include the first radiation structure 1100-1, the second radiation structure 1100-2, and the third radiation structure 1100-3, and are configured as first to fourth antennas ANT1 to ANT4. can operate Accordingly, the antenna structure of FIG. 9B is a 4x4 MIMO antenna structure.
  • the third radiation structure 1100-3 may be disposed in a space between the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 without additional arrangement space. Accordingly, since a 4x4 MIMO antenna is disposed within a limited space, it may be referred to as an All in One MIMO antenna.
  • the interval between the gap regions G2 may be set to a narrow interval of about 1.5 to 1.8 mm.
  • the distance between the first and second antennas ANT1 and ANT2 based on the first and second feed lines 1120a and 1120b is the first and second antennas disposed in the central region of the dielectric substrate 1010. It may be set in consideration of the size of the three-radiation structure 1100-3. However, in the present application, the shape of the third radiation structure 1100 - 3 is optimized so that the distance between the first and second antennas ANT1 and ANT2 does not increase.
  • the interval between the first and second antennas ANT1 and ANT2 may be related to the interval of the gap region G2 between the first and third regions R1 and R2.
  • the interval between the first and second antennas ANT1 and ANT2 may be arranged as a narrow interval within one wavelength instead of a unit of several wavelengths like a general MIMO antenna.
  • the distance between the first and second antennas ANT1 and ANT2 may be adjusted considering inter-antenna interference.
  • current paths formed in the first and second antennas ANT1 and ANT2 are formed outside the feed lines 1120a and 1120b or formed adjacent to the feed lines 1120a and 1120b. Therefore, the antenna structure of the present invention can maintain interference between antennas below a threshold value without increasing the distance between the first and second antennas ANT1 and ANT2.
  • the first and second radiator structures 1100-1 and 1110-2 may face each other to improve isolation between antennas.
  • the isolation between the antennas considers both the isolation between the first and third antennas and the isolation between the second and fourth antennas in addition to the isolation between the first and second antennas. Accordingly, in the first and second ground regions 1150a and 1150b, the isolation between the first and second antennas, the isolation between the first and third antennas, and the isolation between the second and fourth antennas are all less than or equal to the threshold value.
  • An extended ground structure and a mirror structure are designed. Meanwhile, in the MB/HB/UHB operation mode, the extended ground structure of the step structure of the first and second ground regions 1150a and 1150b operates as an isolator.
  • one ends of the third and fourth feed lines 1160 and 1170 are first and second for alignment between the first and second feed lines 1120a and 1120b. It is disposed on the same line as the ends of the two feed lines 1120a and 1120b. Meanwhile, the other ends of the third and fourth feed lines 1160 and 1170 are connected to the second patch 1130b at an angle of about 45 degrees so that the third radiation structure 1100-3 operates as a dual polarization antenna.
  • the antenna elements may be configured to include the first radiation structure 1100-1, the second radiation structure 1100-2, and the third radiation structure 1100-3.
  • the first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2 corresponding to the first type MIMO antenna constitute an extended step ground MIMO antenna.
  • the first type MIMO antenna includes a first antenna ANT1 and a second antenna ANT2 operating in LB/MB/HB/UHB.
  • the third radiation structure 1100-3 corresponding to the second type MIMO antenna constitutes a dual polarization MIMO antenna.
  • the second type MIMO antenna includes a third antenna ANT3 and a fourth antenna ANT4 operating in MB/HB/UHB.
  • the first and second type MIMO antennas form the first antenna ANT1 to the fourth antenna ANT4 within a limited area to form a 4x4 MIMO antenna. Since the 4x4 MIMO antenna is disposed within the limited area and the second type antenna is disposed between the first type antennas, the antenna assembly 1100 may be referred to as an all in one antenna.
  • the antenna assembly 1100 performs a 2x2 MIMO operation in the LB through a first antenna ANT1 and a second antenna ANT2 corresponding to the first type MIMO antenna. In addition, the antenna assembly 1100 performs a 4x4 MIMO operation through the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 in MB/HB/UHB. Accordingly, the antenna assembly 1100 can perform 4x4 MIMO operation using both the first type MIMO antenna and the second type MIMO antenna in MB/HB/UHB.
  • the first radiation structure 1100-1 includes a first ground region 1150a and a second ground region (which are formed to have different lengths in one axial direction on both sides of the first radiator region 1110a on the dielectric substrate 1010). 1160a).
  • the second radiation structure 1100-2 includes a third ground region 1150b and a fourth ground region (which are formed to have different lengths in one axial direction on both sides of the second radiator region 1110b on the dielectric substrate 1010) 1160b).
  • the third radiation structure 1100-3 is configured to be disposed between the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2.
  • the gap regions G1 and G2 are formed between the first ground region 1150a of the first radiation structure 1100-1 and the third ground region 1150b of the second radiation structure 1100-2.
  • the gap regions G1 and G2 are configured to include a first gap region G1 and a second gap region G2 that is an upper region than the first gap region G1 in one axial direction.
  • the first gap between the first gap regions G1 is wider than the second gap between the second gap regions G2, and the third radiation structure 1100-3 has the first gap region G1. It can be configured to be placed in.
  • the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 may be formed in a symmetrical structure.
  • the first ground area G1 of the first radiation structure 1100-1 and the third ground area G3 of the second radiation structure 1100-2 may face each other. Therefore, the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 are symmetrical with respect to the center line between the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2. It can be formed into a symmetrical structure.
  • the first radiation structure 1100-1 may include a first radiator region 1110a, a first feed line 1120a, a first ground region 1150a, and a second ground region 1160a.
  • the first feed line 1120a is configured to apply a signal on the same plane as the conductive pattern of the first radiator region 1110a.
  • the first ground region 1150a is disposed in the upper region in the one side and one axial direction of the first radiator region 1110a from one side of the first feed line 1120a.
  • the first ground region 1150a is configured to emit a signal of a first band
  • the first radiator region 1110a is configured to emit a signal of a second band higher than the first band.
  • the second ground area 1160a is disposed in a lower area in one axial direction of the first radiator area 1110a on the other side of the first feed line 1120a.
  • the second ground region 1160a is configured to radiate a signal of a third band higher than the second band.
  • the second radiation structure 1100-2 may include a second radiator region 1110b, a second feed line 1120b, a third ground region 1150b, and a fourth ground region 1160b.
  • the second feed line 1120b is configured to apply a signal on the same plane as the conductive pattern of the second radiator region 1110b.
  • the third ground area 1160a is disposed on one side of the second radiator area 1110b from the other side of the second feed line 1120b and in an upper area in one axial direction.
  • the third ground region 1160a is configured to emit a signal of a first band
  • the second radiator region 1110b is configured to emit a signal of a second band higher than the first band.
  • the fourth ground region 1160b is disposed in a lower region in one axial direction of the second radiator region 1110b from one side of the second feed line 1120b.
  • the fourth ground region 1160b is configured to radiate a signal of a third band higher than the second band.
  • the first ground area 1150a has a first side surface S1 disposed to be spaced apart from the first feed line 1120a and the first radiator area 1110a.
  • the first ground area 1150a further includes a second side surface S2 that is the other side surface of the first side surface S1.
  • the boundary of the first side surface S1 may be disposed to face the boundary of one side surface of the first radiator region 1110a and the upper region at different intervals on the same plane.
  • the boundary of the first side surface S1 of the first ground region 1150a may be formed in a recessed shape to form an extended step ground structure.
  • the third ground area 1150b has a third side surface S3 disposed spaced apart from the second feed line 1120b and the second radiator area 1110b.
  • the third ground area 1150b further includes a fourth side surface S4 that is the other side surface of the third side surface S3.
  • the boundary of the third side surface S3 may be disposed to face the boundary of one side surface of the second radiator region 1110b and the upper region at different intervals on the same plane.
  • the boundary of the third side surface S3 of the third ground area 1150b may be formed in a recessed shape to form an extended step ground structure.
  • the second and fourth ground regions 1160a and 1160b may have a triangular shape.
  • the second ground area 1160a is disposed spaced apart from the boundary of the first feed line 1120a and has a triangular shape with a height decreasing in a lateral direction from the boundary of the first feed line 1120a. Accordingly, the distance from the second ground area 1160a to the first radiator area 1110a may be formed to be greater in the side area than in the center area.
  • the fourth ground region 1160b is disposed spaced apart from the boundary of the second feed line 1120b and has a triangular shape with a height decreasing in a lateral direction from the boundary of the second feed line 1120b. Accordingly, the distance from the fourth ground area 1160b to the second radiator area 1110b may be formed to be greater in the side area than in the center area.
  • the first ground region 1150a may include a first region R1 corresponding to the upper region and having an end disposed on a line parallel to one axis on the second side surface S2 and formed in a straight line structure. there is.
  • the first ground region 1150a may further include a second region R2 corresponding to a lower region than the first region R1 and having a narrower width than the end of the first region R1.
  • One side of the second region R2 may be spaced apart from the first feed line 1120a and one side of the first radiator region 1110a, and may be spaced apart from an upper region of the first radiator region 1110a. there is. Meanwhile, the other side surface of the second region R2 forms the second side surface S2.
  • the third ground region 1150b may include a third region R3 corresponding to the upper region and formed in a linear structure with an end disposed on a line parallel to one axis on the fourth side surface S4 .
  • the third ground region 1150b may further include a fourth region R4 corresponding to a lower region than the third region R3 and having a narrower width than the end of the third region R3.
  • One side of the fourth region R4 is spaced apart from one side of the second feed line 1120b and the second radiator region 1110b, and is spaced apart from an upper region of the second radiator region 1110b. Meanwhile, the other side surface of the third region R3 forms the fourth side surface S4.
  • the first gap region G1 and the second gap region G2 correspond to dielectric regions.
  • the first gap region G1 forms a first dielectric region on the dielectric substrate 1010 .
  • the first dielectric region is formed with a first gap between the end of the second region R2 of the first ground region 1150a and the end of the fourth region R4 of the second ground region 1160a.
  • the second gap region G2 forms a second dielectric region on the dielectric substrate 1010 .
  • the second dielectric region is formed at a second interval between the end of the first region R1 of the first ground region 1150a and the end of the third region R3 of the second ground region 1160a.
  • the first interval between the first gap regions G1 is wider than the second interval between the second gap regions G2 in the direction of another axis perpendicular to one axis. Accordingly, for the minimum spatial arrangement structure, the third radiation structure 1100-3 is disposed in the first gap region G1 having a wider dielectric region.
  • the third radiation structure 1100-3 operating in the second band and the third band has a smaller size than the first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2 operating in the first to third bands. is formed with Accordingly, the third radiation structure 1100-3 may be disposed in the free space between the first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2.
  • the third radiation structure 1100-3 is formed of a plurality of antenna elements separated from each other by slots.
  • FIG. 10 is an enlarged view of a third radiation structure according to an embodiment of the present specification.
  • the third radiation structure 1100-3 includes a first patch 1130a and a second patch 1130b.
  • the first patch 1130a and the second patch 1130b may be referred to as an outer patch and an inner patch, respectively.
  • the shapes of the first patch 1130a and the second patch 1130b are implemented in a polygonal shape or a circular shape, but are not limited thereto.
  • the shape of the first patch 1130a and the second patch 1130b may be implemented as one of a combination of rectangle/rectangle, polygon/polygon, circle/circle, polygon/circle, or circle/polygon.
  • the shape of the second patch 1130b, which is an inner patch, may correspond to the shape of the first slot region SR1.
  • the third radiation structure 1100-3 may operate as a dual polarization antenna. Accordingly, although the third radiation structure 1100-3 is implemented with a single antenna element, it can functionally operate with two antennas.
  • the third radiation structure 1100-3 may include a first patch 1130a, a second patch 1130b, a third feed line 1160, and a fourth feed line 1170.
  • the first patch 1130a is configured such that a first slot SR1 is formed in an inner region of the first conductive pattern disposed on the dielectric substrate 1010 .
  • the first patch 1130a is configured to radiate a signal in the second band through the first conductive pattern.
  • the second patch 1130b is configured to radiate a signal in the third band through the second conductive pattern disposed in the inner region of the first slot SR1.
  • the third feed line 1160 is disposed in the first feed area of the first slot SR1 between the inner side of the first patch 1130a and the outer side of the second patch 1130b.
  • the fourth feed line 1170 is disposed in the second feed area of the first slot SR1 between the inner side of the first patch 1130a and the outer side of the second patch 1130b.
  • the second feed area of the first slot SR1 corresponds to a position orthogonal to the first feed area.
  • the third radiation structure 1100-3 may operate as a dual polarization antenna having mutually orthogonal polarization.
  • Feed lines feeding the first to third radiation structures 1100 - 1 to 1100 - 3 may be disposed on the same line on the dielectric substrate 1010 . That is, ends of the first to fourth feed lines 1120a, 1120b, 1160, and 1170 are disposed on the same line on the dielectric substrate 1010 and connected to the connector at the end of the dielectric substrate 1010 as shown in FIG. 9B. .
  • the third feed line 1160 and the fourth feed line 1170 are rotated at a predetermined angle in a diagonal direction in which coupling is fed, and formed parallel to one axial direction.
  • the first feed line 1120a to the fourth feed line 1170 are formed parallel to one axial direction. Accordingly, the first end of the first feed line 1120a to the fourth end of the fourth feed line 1170 are disposed on the same line parallel to the other axis direction.
  • the third radiation structure 1100-3 includes a connection line 1150 configured to connect the first patch 1130a and the second patch 1130b between the third feed line 1160 and the fourth feed line 1170. contains more
  • the third and fourth feed lines 1160 and 1170 are also formed in a CPW line structure like the first and fourth feed lines 1120a and 1120b.
  • the third feed line 1160 and the fourth feed line 1170 include a first CPW feed structure and a second CPW feed structure in which ground patterns 1161g and 1171g are formed on both sides of the signal lines 1161 and 1171. form a structure
  • the third feed line 1160 and the fourth feed line 1170 are a first signal line 1162 and a second signal line 1172 spaced apart from the first patch 1130a and the second patch 1130b by a dielectric region. ) may be further included.
  • the first signal line 1162 and the second signal line 1172 may be formed to extend along the inner side of the first patch 1130a and the outer side of the second patch 1130b.
  • the third feed line 1160 may include a first conductive pattern 1161 and a first coupling line 1162 .
  • the fourth feed line 1170 may include a second conductive pattern 1171 and a second coupling line 1172 .
  • the signal lines 1161 and 1171 correspond to the first conductive pattern 1161 and the second conductive pattern 1171, respectively.
  • the first signal line 1162 and the second signal line 1172 correspond to the first coupling line 1162 and the second coupling line 1172, respectively.
  • the first conductive pattern 1161 is configured such that the first ground pattern 1161g is disposed on both sides.
  • the second conductive pattern 1171 is configured such that the second ground pattern 1171g is disposed on both sides.
  • the first coupling line 1162 is formed from the end of the first conductive pattern 1161 to both sides along the first slot SR1 to couple the first signal to the first patch 1130a or the second patch 1130b. configured to ring.
  • the second coupling line 1172 is formed from the end of the first conductive pattern 1171 to both sides along the first slot SR1 to couple the first signal to the second patch 1130a or the second patch 1130b. configured to ring.
  • One end of the first coupling line 1162 is formed adjacent to the connection line 1150 and spaced apart from it by a predetermined interval.
  • the other end of the second coupling line 1172 is adjacent to the connection line 1150 and is spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the antenna assembly 1100 including the first radiation structure 1100-1 to the third radiation structure 1100-3 is configured such that a plurality of antennas operate independently.
  • it may be configured to perform multiple input/output (MIMO) in the same frequency band through a plurality of antennas of the antenna assembly 1100 .
  • MIMO multiple input/output
  • the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 operate as the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 in the first to third bands, respectively.
  • the third radiation structure 1100-3 operates as the third antenna ANT3 and the fourth antenna ANT4 in the second band and the third band. Accordingly, since the third radiation structure 1100-3 operates as a dual polarized antenna through a single antenna element, it functionally operates as two antennas.
  • the antenna assembly 1100 By the first radio signal applied from the first feed line 1120a, the antenna assembly 1100 operates as a first antenna 1100-1 (ANT1) having a first polarization. By the second radio signal applied from the second feed line 1120a, the antenna assembly 1100 operates as a second antenna 1100-2 (ANT3) having a first polarization.
  • ANT1 first antenna 1100-1
  • ANT3 second antenna 1100-2
  • the third radiation structure 1100 - 3 constituting the antenna assembly 1100 operates as a third antenna ANT3 having a second polarization by a third radio signal applied from the third feed line 1160 .
  • the fourth radiation structure 1100-4 constituting the antenna assembly 1100 by the fourth radio signal applied from the fourth feed line 1170 is a fourth antenna having a third polarized wave orthogonal to the second polarized wave. (ANT4).
  • FIG. 11A shows return loss characteristics of the third radiation structure and isolation between the first and second radiation structures in the antenna assembly of FIG. 9B.
  • FIG. 11B shows efficiency characteristics of first and second radiation structures and efficiency characteristics of third and fourth radiation structures in the antenna assembly of FIG. 9B.
  • the first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2 having the same shape and structure have the same resonant frequency characteristics.
  • the first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2 in which the first ground region 1150 is adjacently disposed have an isolation characteristic of 11.8 dB or more.
  • the third radiation structure 1100-3 having a different shape from the first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2 and operating as a dual polarized antenna is configured to resonate in the second and third bands.
  • the second band and the third band include MB/HB/UHB/5G bands excluding LB corresponding to the first band.
  • the efficiencies of the first and second antennas ANT1 and ANT2 corresponding to the first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2 have values greater than -3.5 dB. Meanwhile, the efficiencies of the third and fourth antennas ANT3 and ANT4 operating as dual polarized antennas through the third radiation structure 1100-3 have values greater than -4.1 dB.
  • FIGS. 12A to 12C show surface current distributions of first and second radiation structures in a first band and a third band.
  • the MIMIO antenna includes first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2.
  • the surface current distribution at 800 MHz in the first band LB is high in the feed lines 1120a and 1120b and the first and second radiator regions 1110a and 1110b.
  • the second and fourth regions R2 and R4 which are lower regions, have a higher surface current distribution than the first and third regions R1 and R3, which are upper regions. formed high. Accordingly, it is possible to maintain a low level of interference between the first and second antennas ANT1 and ANT2 despite the gap (eg, 1.8 mm) between the gap regions G1 that are very close to each other in the first band, such as 800 MHz.
  • the surface current distribution at 2200 MHz in the second band is high in the power supply lines 1120a and 1120b and the first and second radiator regions 1110a and 1110b.
  • the second and fourth regions R2 and R4 which are lower regions, have a higher surface current distribution than the first and third regions R1 and R3, which are upper regions. formed high. Accordingly, the interference level between the first and second antennas ANT1 and ANT2 may be maintained low despite the gap (eg, 1.8 mm) between adjacent gap regions G1 in the second band such as 2200 MHz.
  • the spacing of the gap region G1 of 1.8 mm may be regarded as a wider spacing in the second band than in the first band. Therefore, as shown in FIG. 8A , the isolation between the first and second radiation structures in the second band is more improved than the isolation between the first and second radiation structures in the first band.
  • the surface current distribution at 3500 MHz in the third band is high in the feed lines 1120a and 1120b and the second and fourth ground regions 1160a and 1160b.
  • the second and fourth regions R2 and R4 which are lower regions, have a higher surface current distribution than the first and third regions R1 and R3, which are upper regions. formed high. Accordingly, the interference level between the first and second antennas ANT1 and ANT2 may be maintained low despite the gap (eg, 1.8 mm) between adjacent gap regions G1 in the third band such as 3500 MHz.
  • the spacing of the gap region G1 of 1.8 mm may be regarded as a wider spacing in the third band than in the second band and the first band. Therefore, as shown in FIG. 8A , the isolation between the first and second radiation structures in the third band is more improved than the isolation between the first and second radiation structures in the first band.
  • FIGS. 13A to 13C show current paths and radiation patterns in the first to third bands.
  • LB may be the first band
  • MB/HB may be the second band
  • UHB may be set as the third band.
  • a single antenna element is arranged in a mirror shape so that the main current path is spaced apart for each antenna.
  • first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2 are disposed with a narrow gap region G1.
  • the first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2 are arranged in a mirror shape, an overlapping area between radiation patterns is minimized, thereby minimizing antenna interference.
  • the first and third ground areas 1150a and 1150b configured as an extension ground operate as an isolator between antenna elements when operating in MB/HB/UHB.
  • the main current paths formed in the first and second antennas ANT1 and ANT2 are connected to the first and third ground regions 1150a and 1150b. It is formed along three sides (S1, S3).
  • radiation patterns of the first and second antennas ANT1 and ANT2 in the first band also have peak formation regions in different directions according to the mirror structure. Accordingly, as the first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2 are arranged in a mirror shape, an overlapping area between radiation patterns is minimized, thereby minimizing antenna interference.
  • the main current path formed in the first and second antennas ANT1 and ANT2 is along the outer side of the first and second radiator regions 1110a and 1110b. is formed
  • the distance between the main current paths between the outer sides of the first and second radiator regions 1110a and 1110b increases more than the distance between the main current paths in the LB. Therefore, isolation characteristics between the first and second antennas ANT1 and ANT2 in MB/HB are more improved than those in LB.
  • the radiation patterns of the first and second antennas ANT1 and ANT2 in the second band also have peak formation regions in different directions according to the mirror structure. Accordingly, as the first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2 are arranged in a mirror shape, an overlapping area between radiation patterns is minimized, thereby minimizing antenna interference.
  • the main current paths formed in the first and second antennas ANT1 and ANT2 are internal and external to the second and fourth ground regions 1160a and 1160b. formed along the side.
  • a distance between the main current paths formed along the inner and outer sides of the second and fourth ground regions 1160a and 1160b increases more than the distance between the main current paths in the LB. Accordingly, the isolation characteristics between the first and second antennas ANT1 and ANT2 in UHB are more improved than those in LB.
  • radiation patterns of the first and second antennas ANT1 and ANT2 in the third band also have peak formation regions in different directions according to the mirror structure. Accordingly, as the first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2 are arranged in a mirror shape, an overlapping area between radiation patterns is minimized, thereby minimizing antenna interference.
  • FIG. 14 shows radiation pattern characteristics for each band for the first and second type MIMO antennas.
  • the first type MIMO antennas corresponding to the first and second antennas ANT1 and ANT2 may operate in first to third bands.
  • the second type MIMO antennas corresponding to the third and fourth antennas ANT3 and ANT4 may operate in the first to third bands.
  • the radiation pattern is also formed in a symmetrical form. .
  • the first or second antennas ANT1 and ANT2 when the first or second antennas ANT1 and ANT2 operate, the peak directions of the respective radiation patterns RP1 and RP2 in the first band are different from each other, and the radiation patterns are also formed in an asymmetrical shape.
  • the first band is LB and the operating frequency may be, for example, 800 MHz, but is not limited thereto.
  • FIG. 14 when the first and second antennas ANT1 and ANT2 operate simultaneously, a combined radiation pattern in the first band is formed by the sum of the respective radiation patterns RP1 and RP2. Accordingly, when the first and second antennas ANT1 and ANT2 operate simultaneously, a radiation pattern is also formed in a symmetrical form in the first band.
  • the peak directions of the respective radiation patterns RP1 and RP2 in the second band are different from each other, and the radiation patterns are also formed in an asymmetrical shape.
  • the second band is MB / HB, and for example, the operating frequency may be 1900 MHz or 2700 MHz, but is not limited thereto.
  • FIG. 14 when the first and second antennas ANT1 and ANT2 operate simultaneously, a combined radiation pattern in the second band is formed by the sum of the respective radiation patterns RP1 and RP2. Accordingly, when the first and second antennas ANT1 and ANT2 operate simultaneously, a radiation pattern is also formed in a symmetrical form.
  • the peak directions of the respective radiation patterns RP1 and RP2 in the third band are different from each other, and the radiation patterns are also formed in an asymmetrical shape.
  • the third band is UHB, and an operating frequency may be 3500 MHz as an example, but is not limited thereto.
  • FIG. 14 when the first and second antennas ANT1 and ANT2 operate simultaneously, a combined radiation pattern in the third band is formed by the sum of the respective radiation patterns RP1 and RP2. Accordingly, when the first and second antennas ANT1 and ANT2 operate simultaneously, a radiation pattern is also formed in a symmetrical form.
  • a radiation pattern is also formed in a symmetrical form.
  • a composite radiation pattern is formed as a sum of radiation patterns RP3 and RP4 generated by the third and fourth antennas ANT3 and ANT4. Accordingly, when the third and fourth antennas ANT3 and ANT4 operate simultaneously, radiation patterns are also formed in a symmetrical form in the second band and the third band.
  • FIG. 15A shows a layered structure and a mesh lattice structure of an antenna assembly in which a transparent antenna realized in the form of a metal mesh is disposed on glass presented in this specification.
  • FIG. 15B illustrates an antenna assembly in which a transparent antenna in which a 4x4 MIMO antenna is implemented in a metal mesh form on glass according to an embodiment of the present specification is disposed and a mesh lattice structure thereof.
  • the layered structure of the antenna assembly in which the transparent antenna is disposed includes a glass 1001, a dielectric substrate, 1010, a metal mesh layer 1020, and an optical clear adhesive (OCA) layer 1030. ) may be configured to include.
  • the dielectric substrate 1010 may be implemented as a transparent film.
  • the OCA layer 1030 may include a first OCA layer 1031 and a second OCA layer 1032 .
  • the glass 1001 is made of a glass material, and the second OCA layer 1032 , which is a glass attachment sheet, may be attached to the glass 1001 .
  • the glass 1001 may be implemented with a thickness of about 3.5 to 5.0 mm, but is not limited thereto.
  • the glass 1001 may constitute the front window 301 of the vehicle of FIGS. 1A and 1B.
  • the dielectric substrate 1010 made of a transparent film constitutes a dielectric region in which conductive patterns of the metal mesh layer 1020 in the upper region are disposed.
  • the dielectric substrate 1010 may be implemented with a thickness of about 100-150 mm, but is not limited thereto.
  • the metal mesh layer 1020 may be formed by a plurality of metal mesh grids.
  • a conductive pattern may be formed so that the plurality of metal mesh grids operate as power supply lines or radiators.
  • the metal mesh layer 1020 constitutes a transparent antenna area.
  • the metal mesh layer 1020 may be implemented with a thickness of about 2 mm, but is not limited thereto.
  • the metal mesh layer 1020 may include a metal mesh lattice 1020a and a dummy mesh lattice 1020b. Meanwhile, a first OCA layer 1031, which is a transparent film layer for protecting the conductive pattern from the external environment, may be disposed on upper regions of the metal mesh grid 1020a and the dummy mesh grid 1020b.
  • the first OCA layer 1031 is a protective sheet of the metal mesh layer 1020 and may be disposed on an upper region of the metal mesh layer 1020 .
  • the first OCA layer 1031 may be implemented with a thickness of 20-40 mm, but is not limited thereto.
  • the second OCA layer 1032 is a sheet for attaching glass and may be disposed on the upper region of the glass 1001 .
  • the second OCA layer 1032 may be disposed between the glass 1001 and the dielectric substrate 1010 made of a transparent film.
  • the second OCA layer 1032 may be implemented with a thickness of about 20-50 mm, but is not limited thereto.
  • the antenna assembly 1100 may be implemented as a transparent antenna.
  • the first and second radiator regions 1110a and 1110b and the feed lines 1120a and 1120b may be formed of a metal mesh pattern 1020 in which a plurality of grids are electrically connected.
  • the first and third ground regions 1150a and 1150b and the second and fourth ground regions 1160a and 1160b may also be formed of a metal mesh pattern 1020 in which a plurality of grids are electrically connected.
  • the third radiation structure 1100 - 3 may also be formed of the metal mesh pattern 1020 .
  • the dummy mesh grid 1020b disposed in the dielectric region may be implemented as an open dummy pattern in which a plurality of grids are disconnected at connection points.
  • the antenna assembly 1100 may be implemented as a transparent antenna on the dielectric substrate 1010, and the entire area where the dielectric substrate 1010 is disposed may be referred to as a transparent antenna area.
  • the transparent antenna area may be divided into an antenna pattern area and an open dummy area.
  • the antenna pattern area is composed of a metal mesh grid 1020a in which a plurality of grids are interconnected.
  • the open dummy area is composed of a dummy mesh lattice 1020b having an open dummy structure that is disconnected at a connection point.
  • the first and second radiation structures 1100 - 1 and 1100 - 2 and the third radiation structure 1100 - 3 constituting the transparent antenna may form a CPW structure disposed on the dielectric substrate 1010 .
  • a power supply unit forming an opaque region may also be implemented as a CPW transmission line.
  • An end of the power supply unit implemented as a CPW transmission line may be fastened by an RF connector.
  • the RF connector may be implemented as an SMA type or a Fakra type, but is not limited thereto and may be implemented as any interface capable of transmitting an RF signal.
  • FIG. 16A is a view in which an antenna assembly disposed on a vehicle window, which is a transparent region, or a dielectric substrate attached to the window, and a CPW transmission line and a connector structure disposed in an opaque region are combined.
  • FIG. 16B is an enlarged view of the combination of the transparent area and the opaque area of FIG. 16A.
  • the CPW antenna structure implemented in the vehicle window is indicated by the antenna assembly 1100 having the CPW antenna structure of FIG. 6 .
  • the power supply structure 1120 ′ may be configured to further include a power supply FPCB 1125 and an RF connector 1126 connected to the power supply line 1120 .
  • conductive patterns may be formed as a metal mesh 1020 on a transparent film 1010 .
  • the OCA layer 1030 is formed on conductive patterns formed of the metal mesh 1020, that is, the upper region of the radiator region 1110, the feed line 1120, and the first and second ground regions 1150 and 1160.
  • the lower ends of the feed line 1120, the first ground area 1150, and the second ground area 1160 constituting the transparent antenna are respectively It is configured to be connected to the power supply line 1120c, the first ground 1150c, and the second ground 1160c on the same plane.
  • the power supply line 1120c, the first ground 1150c, and the second ground 1160c of the junction are formed in the opaque region.
  • the feed line 1120c of the junction, the first ground 1150c, and the second ground 1160c form a CPW structure disposed on a second dielectric substrate 1010b different from the dielectric substrate 1010.
  • the dielectric substrate 1010 may be implemented as a transparent substrate, and the second dielectric substrate 1010b may be implemented as an opaque substrate.
  • a broadband antenna assembly implemented as a transparent antenna has been described.
  • a vehicle antenna system having an antenna assembly according to another aspect of the present specification will be described.
  • An antenna assembly attached to vehicle glass may be implemented as a transparent antenna.
  • FIG. 17A shows a front view of a vehicle in which a transparent antenna formed in glass according to the present disclosure may be implemented.
  • FIG. 17B shows a detailed configuration of a transparent glass assembly in which a transparent antenna according to the present specification can be implemented.
  • a front view of a vehicle 500 shows a configuration in which a transparent antenna for a vehicle according to the present specification can be disposed.
  • the pane assembly 22 may include an antenna in an upper region 310a. Additionally, the pane assembly 22 may include a translucent pane glass 26 formed of a dielectric substrate.
  • the antenna of upper region 310a is configured to support any one or more of a variety of communication systems.
  • the antenna disposed in the upper area 310a of the front window 310 of the vehicle may be configured to operate in the mid band (MB), high band (HB), and 5G Sub6 band of the 4G/5G communication system.
  • the front window 310 of the vehicle may be formed of a translucent plate glass 26 .
  • the translucent glass plate 26 may include a first portion 38 in which an antenna and a part of the power supply unit are formed, and a second portion 42 in which a part of the power supply unit and a dummy structure are formed.
  • the translucent plate glass 26 may further include external regions 30 and 36 in which no conductive patterns are formed.
  • the outer region 30 of the translucent plate glass 26 may be a transparent region 48 formed transparently to ensure light transmission and a field of view.
  • the conductive patterns can be formed in a partial region of the front window 310, other examples extend to the side glass 320 of FIG. 1B, the rear glass 330 of FIG. 3C, and any glass structure. It can be. An occupant or driver in vehicle 20 can see the road and surrounding environment through translucent pane 26 and generally without obstruction by the antenna in upper area 310a.
  • the antenna of the upper region 310a is adjacent to the first portion 38 extending over the entire first region 40 of the translucent plate glass 26 and the first region 40 . It may include a second portion 42 extending over the entire second area 44 of the disposed translucent pane 26 .
  • the first portion 38 has a greater density (ie, greater lattice structure) than the density of the second portion 42 . Because the density of the first portion 38 is greater than that of the second portion 42, the first portion 38 is perceived as more transparent than the second portion 42. Also, the antenna efficiency of the first portion 38 is higher than that of the second portion 42 .
  • the antenna radiator may be formed on the first part 38 and the dummy radiator (dummy part) may be formed on the second part 42 .
  • the antenna assembly 1100 is implemented in the first part 38 that is the upper region 310a of the front glass 310 of the vehicle, a portion of the dummy radiator or the power supply line may be implemented (attached) to the second part 42. there is.
  • the antenna area may be implemented in the upper area 310a of the front glass 310 of the vehicle.
  • Conductive patterns based on a metal mesh grid constituting the antenna may be implemented in the first region 38 .
  • a dummy mesh grid may be disposed in the first region 38 for visibility.
  • conductive patterns based on a dummy mesh grid may also be formed in the second region 42 . Intervals of the mesh lattices 46 disposed in the second region 42 are wider than those of the mesh lattices disposed in the first region 38 .
  • the conductive mesh grid formed on the first portion 38 of the antenna in the upper region 310a extends to the region including the peripheral portion 34 and the second portion 42 of the translucent pane 26.
  • the antenna of the upper region 310a may be formed to extend in one direction along the periphery 34 .
  • the antenna assembly 1100 such as a transparent antenna may be implemented in the upper region 310a of the front glass 310 of the vehicle, but is not limited thereto.
  • the antenna assembly 1100 may extend to the upper region 47 of the translucent plate glass 26 .
  • the upper region 47 of the translucent plate glass 26 may have lower transparency than other portions. Part of the power supply or other interface lines may be implemented in the upper region 47 of the pane 26 .
  • the antenna assembly 1100 may interwork with the second antenna system 1000b of FIGS. 3A to 3C .
  • the antenna assembly 1100 may be implemented on the lower region 310b or the side region 310c of the front glass 310 of the vehicle. When the antenna assembly 1100 is disposed on the lower region 310b of the front glass 310 of the vehicle, the antenna assembly 1100 may extend to the lower region 49 of the translucent plate glass 26 .
  • the lower region 49 of the translucent plate glass 26 may have lower transparency than other regions.
  • a part of the power supply or other interface lines may be implemented in the lower region 49 of the translucent pane 26 .
  • a connector assembly 74 may be implemented in the lower region 49 of the translucent pane 26 .
  • the antenna assembly 1110 interworks with the antenna system 1000 inside the vehicle of FIGS. 3A to 3C It can be.
  • the interworking configuration between the antenna system 1000 and the second antenna system 1000b is not limited thereto and can be changed according to applications.
  • the antenna assembly 1100 may be implemented on the side glass 320 of FIG. 1B of the vehicle.
  • a vehicle antenna system 1000 having an antenna assembly 1100 may include a transparent pane assembly 1050 of FIG. 16A .
  • FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration of a vehicle equipped with a vehicle antenna system according to an embodiment.
  • a vehicle 500 may be configured to include a vehicle antenna system 1000 .
  • the vehicle 500 may be configured to include a communication device 400 and an object detection device 520 in addition to the vehicle antenna system 1000 .
  • a detailed description of the communication device 400 and the object detection device 520 is replaced with the description of FIG. 4 .
  • a vehicle 500 may include a conductive vehicle body that operates as an electrical ground.
  • the vehicle antenna system 1000 may include an antenna assembly 1100 disposed on a transparent glass assembly 1050 .
  • the antenna assembly 1100 may include a dielectric substrate 1010 and a metal mesh layer 1020, but is not limited thereto.
  • Glass 1001 constitutes a window of a vehicle.
  • the glass 1001 is attached through a dielectric substrate 1010 made of a transparent film material and an OCA layer 1032.
  • the dielectric substrate 1010 may be attached to the glass 1001 and conductive patterns in the form of a mesh grid may be formed.
  • the antenna system 1000 may include antenna elements disposed on the glass 1001 , the dielectric substrate 1010 , and the metal mesh layer 1020 .
  • the antenna elements may be formed in a conductive pattern on the dielectric substrate 1010 to radiate radio signals.
  • the antenna elements may include first and second radiation structures 1100-1 and 1100-2.
  • the antenna elements may further include a third radiation structure 1100-3 operating as a dual polarization antenna.
  • the dielectric substrate 1010 formed or disposed on one region of glass may include first to third radiation structures 1100-1 to 1100-3 and gap regions G1 and G2.
  • the first radiation structure 1100 - 1 to the third radiation structure 1100 - 2 are formed on the dielectric substrate 1010 .
  • the first radiation structure 1100-1 includes a first ground area 1150a and a second ground area 1160a formed on both sides of the first radiator area 1100a with different lengths in one axial direction.
  • the second radiation structure 1100-2 includes a third ground area 1150b and a fourth ground area 1160b formed on both sides of the second radiator area 1100b with different lengths in one axial direction.
  • the third radiation structure 1100-3 is configured to be disposed between the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2.
  • Gap regions G1 and G2 may be formed between the first ground region 1150a of the first radiation structure 1100-1 and the third ground region 1160a of the second radiation structure 1100-2.
  • the gap regions G1 and G2 may include a first gap region G1 in the lower region and a second gap region G2 in the upper region.
  • the second gap region G2 is formed in an area higher than the first gap region G1 in one axial direction.
  • the first gap between the first gap regions G1 is wider than the second gap between the second gap regions G2, and the third radiation structure 1100-3 is formed in the first gap region G1 as a lower region. can be placed.
  • the third radiation structure 1100-3 is disposed between the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2, and the first and second radiation structures 1100-1 and 1100 -2) can be configured to reduce interference between
  • the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 are formed on the dielectric substrate 1010 in a symmetrical structure.
  • the third radiation structure 1100-3 is formed of a dual feeding antenna.
  • the first ground area 1150a of the first radiation structure 1100-1 and the third ground area 1150b of the second radiation structure 1100-2 face each other so that the first radiation structure 1100-1 and
  • the second radiation structure 1100-2 is formed as a mirror-shaped symmetrical structure. It is formed in a symmetrical structure based on the center line between the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2.
  • the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 are fed by the first power supply line 1120a and the second power supply line 1120b.
  • the third radiation structure 1100-3 is fed by a third feed line 1160 and a fourth feed line 1170 that are rotated at a predetermined angle in a diagonal direction and formed parallel to one axial direction.
  • the first feed line 1120a to the fourth feed line 1170 are formed parallel to one axial direction, and the first end of the first feed line 1120a to the fourth end of the fourth feed line 1170 are other. Arranged on the same line parallel to the axial direction. The first end of the first feed line 1120a to the fourth end of the fourth feed line 1170 are electrically connected to the feed lines formed in the opaque region of the glass.
  • a plurality of antennas presented herein are operably coupled with the transceiver circuit 1250 and the processor 1400 .
  • the first radiation structure 1100-1 and the second radiation structure 1100-2 are connected to the first feed line 1120a and the second feed line 1120b to form the first antenna ANT1 and the second feed line 1120b.
  • the third radiation structure 1100 - 3 is connected to the third feed line 1160 and the fourth feed line 1170 to operate as the third antenna ANT3 and the fourth antenna ANT4 .
  • the antenna system 1000 may be configured to further include a transceiver circuit 1250 and a processor 1400 .
  • the transceiver circuit 1250 is operatively coupled to the antenna elements through the first feed line 1120a to the fourth feed line 1170.
  • the transceiver circuit 1250 may control the radio signal of at least one of the first to third bands to be radiated through the antenna assembly 1100 .
  • Processor 1400 may be configured to be operably coupled with transceiver circuitry 1250 .
  • the processor 1400 may be configured to control the transceiver circuit 1250 .
  • the processor 1400 controls the transceiver circuit 1250 so that radio signals of different bands are applied to the power supply line 1120 to perform carrier aggregation (CA) or dual connection (DC) through the antenna module 1100. can be configured to do so.
  • CA carrier aggregation
  • DC dual connection
  • the processor 1400 may be configured to perform multiple input/output (MIMO) in the first band through the first antenna 1110-1 (ANT1) and the second antenna 1110-2 (ANT2).
  • the processor 1400 may be configured to perform multiple input/output (MIMO) in at least one of the second band and the third band through the first antennas 1110-1 and ANT1 to the fourth antennas 1110-4 and ANT4. there is.
  • the processor 1400 performs carrier aggregation (CA) or dual connection (DC) through at least one of the first antennas 1110-1 and ANT1 to the fourth antennas 1110-4 and ANT4.
  • Transceiver circuit 1250 can be controlled.
  • CA carrier aggregation
  • DC dual connectivity
  • the first RF chain of the transceiver circuit 1250 may apply the first signal of the first band to the first feed line 1160 .
  • the second RF chain of the transceiver circuit 1250 may apply the second signal of the second band to the second feed line 1170 . Accordingly, there is an advantage in that carrier aggregation (CA) and/or dual connection (DC) can be performed by combining (signals of) different bands using one antenna element.
  • CA carrier aggregation
  • DC dual connection
  • an antenna made of a transparent material operating in a broadband capable of providing LTE and 5G communication services may be provided by allowing grounds having an asymmetric structure to operate in different bands on both sides of the radiator area.
  • a transparent antenna made of a transparent material capable of broadband operation having a radiator area formed of step-structured conductive patterns having different widths to form multiple resonance points can be provided.
  • an antenna structure made of a transparent material capable of minimizing an antenna size while operating in a broadband through a CPW feeding structure and a radiator structure in which a ground area is formed in an asymmetrical structure.
  • an antenna structure made of a transparent material having improved antenna efficiency and transparency while operating in a broadband is provided by implementing a conductive pattern in a metal mesh structure and disposing a dummy pattern also in a dielectric region.
  • an antenna structure made of a transparent material with improved antenna efficiency while operating in a broadband can be placed in various positions, such as an upper, lower, or side area on a front window of a vehicle.
  • communication performance may be improved by disposing a plurality of transparent antennas on the glass of a vehicle or the display of an electronic device.
  • communication capacity can be expanded while optimizing antenna performance for each band by symmetrically arranging a plurality of transparent antennas in a given space of the glass of a vehicle and changing some antenna elements into different shapes.
  • mutual interference can be reduced when the antenna elements operate simultaneously by symmetrically arranging a plurality of transparent antennas in a given space of the glass of a vehicle and having some antenna elements in different shapes.
  • a computer-readable medium includes all types 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, etc. , and also includes those implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet). Also, the computer may include a control unit of the terminal. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all respects and should be considered illustrative. The scope of this specification should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of this specification are included in the scope of this specification.

Abstract

본 명세서에 따른 안테나 어셈블리는 유전체 기판; 및 상기 유전체 기판 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자들을 포함한다. 상기 안테나 소자들은 상기 유전체 기판 상의 제1 방사체 영역의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제1 그라운드 영역 및 제2 그라운드 영역을 구비하는 제1 방사 구조; 및 상기 제1 방사 구조와 이격되어 배치되고, 상기 유전체 기판 상의 제2 방사체 영역의 양 측에 상기 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제3 그라운드 영역 및 제4 그라운드 영역을 구비하는 제2 방사 구조를 포함한다.

Description

차량에 배치되는 안테나 모듈
본 명세서는 차량에 배치되는 광대역 안테나에 관한 것이다. 특정 구현은 다양한 통신 시스템에서 동작 가능하도록 투명 소재로 구현된 광대역 안테나를 구비한 안테나 시스템 및 이를 구비하는 차량에 관한 것이다.
차량(vehicle)은 다른 차량 또는 주변 사물, 인프라 또는 기지국과 무선 통신 서비스를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, LTE 통신 기술 또는 5G 통신 기술이 적용된 무선 통신 시스템을 통해 다양한 통신 서비스를 제공할 수 있다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.
한편, 차량 바디 및 차량 루프는 메탈 재질로 형성되어 전파가 차단되는 문제점이 있다. 이에 따라 차량 바디 또는 루프의 상부에 별도의 안테나 구조물을 배치할 수 있다. 또는, 안테나 구조물이 차량 바디 또는 루프의 하부에 배치되는 경우, 안테나 배치 영역에 대응하는 차량 바디 또는 루프 부분은 비 금속 재질로 형성될 수 있다.
하지만, 디자인적 측면에서 차량 바디 또는 루프가 일체로 형성될 필요가 있다. 이러한 경우, 차량 바디 또는 루프의 외관은 메탈 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 차량 바디 또는 루프에 의한 안테나 효율 감소가 크게 발생할 수 있는 문제점이 있다.
이와 관련하여, 차량의 외관 디자인의 변경 없이 통신용량증대를 위해 투명 안테나가 차량의 윈도우에 해당하는 글래스(glass) 상에 배치될 수 있다. 하지만, 투명 소재 안테나의 전기적 손실(electrical loss)로 인하여 안테나 방사 효율 및 임피던스 대역폭(impedance bandwidth) 특성이 열화되는 문제점이 있다.
한편, 안테나 패턴이 배치되는 안테나 레이어와 그라운드 패턴이 배치되는 그라운드 레이어는 서로 다른 평면 상에 배치되는 구조가 일반적이다. 특히, 광대역 안테나(wideband antenna)로 동작하는 경우 안테나 레이어와 그라운드 레이어 간의 두께가 증가할 필요가 있다. 하지만, 차량용 투명 안테나 레이어와 그라운드 레이어가 동일한 레이어 상에 배치될 필요가 있다. 이와 같이 안테나 패턴과 그라운드 패턴이 동일한 레이어 상에 배치되는 안테나는 광대역 안테나로 동작하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 광대역 안테나가 차량용 투명 안테나로 구현되는 경우에도 복수의 안테나 소자를 통해 다중 입출력(MIMO)를 제공할 필요가 있다. 이러한 복수의 안테나 소자를 차량 글래스의 주어진 공간 내에 최적으로 배치할 지에 대하여 가이드 라인이 제시된 바 없다.
본 명세서는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 LTE 및 5G 통신 서비스를 제공할 수 있는 광대역에서 동작하는 투명 소재의 안테나를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 다양한 형상으로 단일 평면 상에 구현될 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 광대역에서 동작하면서도 급전 손실을 감소시키고 안테나 효율을 향상시킬 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 광대역에서 동작하면서도 안테나 효율이 향상되고 크기 소형화가 가능한 투명 소재의 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 광대역에서 동작하면서도 안테나 효율이 향상된 투명 소재의 안테나 구조가 차량의 윈도우 상의 다양한 위치에 배치시킬 수 있는 구조를 제시하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 차량의 글래스 또는 전자 기기의 디스플레이에 복수 개의 투명 안테나를 배치하여 통신 성능을 개선하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 차량의 글래스의 주어진 공간 내에 복수 개의 투명 안테나를 배치하여 다중 입출력(MIMO)을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 차량의 글래스의 주어진 공간 내에 복수 개의 투명 안테나를 배치하여 다중 입출력(MIMO)을 제공하면서 안테나 간 간섭을 최소화하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위한 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리는 유전체 기판; 및 상기 유전체 기판 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자들을 포함한다. 상기 안테나 소자들은 상기 유전체 기판 상의 제1 방사체 영역의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제1 그라운드 영역 및 제2 그라운드 영역을 구비하는 제1 방사 구조; 및 상기 제1 방사 구조와 이격되어 배치되고, 상기 유전체 기판 상의 제2 방사체 영역의 양 측에 상기 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제3 그라운드 영역 및 제4 그라운드 영역을 구비하는 제2 방사 구조를 포함한다.
실시 예로, 상기 안테나 소자들은 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조 사이에 배치되는 제3 방사 구조를 더 포함한다.
실시 예로, 상기 제1 방사 구조의 상기 제1 그라운드 영역과 상기 제2 방사 구조의 상기 제3 그라운드 영역 사이에 갭 영역이 형성된다. 상기 갭 영역은 제1 갭 영역 및 상기 제1 갭 영역보다 상기 일 축 방향으로 상부 영역인 제2 갭 영역을 포함한다. 상기 제1 갭 영역의 제1 간격이 상기 제2 갭 영역의 제2 간격보다 더 넓게 형성되고, 상기 제3 방사 구조는 상기 제1 갭 영역에 배치될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 방사 구조의 상기 제1 그라운드 영역과 상기 제2 방사 구조의 상기 제3 그라운드 영역이 서로 마주보도록, 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조는 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조의 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭 구조(symmetrical structure)로 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 방사 구조는 상기 제1 방사체 영역의 도전 패턴과 동일 평면 상에서 신호를 인가하도록 구성되는 제1 급전 라인; 상기 제1 급전 라인의 일 측에서 상기 제1 방사체 영역의 일 측면 및 상기 일 축 방향으로 상부 영역에 배치되어, 제1 대역의 신호를 방사하도록 구성된 제1 그라운드 영역 - 상기 제1 방사체 영역은 제2 대역의 신호를 방사하도록 구성됨 -; 및 상기 제1 급전 라인의 타 측에서 상기 제1 방사체 영역의 일 축 방향으로 하부 영역에 배치되어, 제3 대역의 신호를 방사하도록 구성된 제2 그라운드 영역을 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 제2 방사 구조는 상기 제2 방사체 영역의 도전 패턴과 동일 평면 상에서 신호를 인가하도록 구성되는 제2 급전 라인; 상기 제2 급전 라인의 타 측에서 상기 제2 방사체 영역의 일 측면 및 상기 일 축 방향으로 상부 영역에 배치되어, 제1 대역의 신호를 방사하도록 구성된 제3 그라운드 영역 - 상기 제2 방사체 영역은 제2 대역의 신호를 방사하도록 구성됨 -; 및 상기 제2 급전 라인의 일 측에서 상기 제2 방사체 영역의 일 축 방향으로 하부 영역에 배치되어, 제3 대역의 신호를 방사하도록 구성된 제4 그라운드 영역을 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 그라운드 영역은 상기 제1 급전 라인 및 상기 제1 방사체 영역과 이격되어 배치되는 제1 측면 및 상기 제1 측면의 타 측면인 제2 측면을 구비한다. 상기 제1 측면의 경계는 상기 제1 방사체 영역의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치되고, 상기 제1 측면의 경계가 리세스된 형상으로 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 제3 그라운드 영역은 상기 제2 급전 라인 및 상기 제2 방사체 영역과 이격되어 배치되는 제3 측면 및 상기 제3 측면의 타 측면인 제4 측면을 구비한다. 상기 제3 측면의 경계는 상기 제2 방사체 영역의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치되고, 상기 제3 측면의 경계가 리세스된 형상으로 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 제2 그라운드 영역은 상기 제1 급전 라인의 경계와 이격되어 배치되고, 상기 제1 급전 라인의 경계에서 측면 방향으로 높이가 감소되는 삼각형 형상으로 구성되어, 상기 제1 방사체 영역과의 거리가 증가하도록 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 제4 그라운드 영역은 상기 제3 급전 라인의 경계와 이격되어 배치되고, 상기 제3 급전 라인의 경계에서 측면 방향으로 높이가 감소되는 삼각형 형상으로 구성되어, 상기 제2 방사체 영역과의 거리가 증가하도록 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 그라운드 영역은 상부 영역에 대응되고, 상기 제2 측면 상에서 단부가 일 축에 평행한 라인 상에 배치되어 직선 구조로 형성되는 제1 영역; 및 상기 제1 영역보다 하부 영역에 대응되고, 상기 제1 영역의 단부보다 더 좁은 너비로 형성되는 제2 영역을 포함한다. 상기 제2 영역의 일 측면은 상기 제1 급전 라인과 상기 제1 방사체 영역의 일 측면과 이격되어 배치되고, 상기 제1 방사체 영역의 상부 영역과 이격되어 배치될 수 있다.
실시 예로, 상기 제3 그라운드 영역은 상부 영역에 대응되고, 상기 제4 측면 상에서 단부가 일 축에 평행한 라인 상에 배치되어 직선 구조로 형성되는 제3 영역; 및 상기 제3 영역보다 하부 영역에 대응되고, 상기 제3 영역의 단부보다 더 좁은 너비로 형성되는 제4 영역을 포함한다. 상기 제4 영역의 일 측면은 상기 제2 급전 라인과 상기 제2 방사체 영역의 일 측면과 이격되어 배치되고, 상기 제2 방사체 영역의 상부 영역과 이격되어 배치될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 갭 영역은 상기 유전체 기판 상에서 상기 제1 그라운드 영역의 상기 제2 영역의 단부와 상기 제2 그라운드 영역의 상기 제4 영역의 단부 사이에 상기 제1 간격으로 형성되는 제1 유전체 영역에 해당한다. 상기 제2 갭 영역은 상기 유전체 기판 상에서 상기 제1 그라운드 영역의 상기 제1 영역의 단부와 상기 제2 그라운드 영역의 상기 제3 영역의 단부 사이에 상기 제2 간격으로 형성되는 제2 유전체 영역에 해당한다. 상기 제1 갭 영역의 상기 제1 간격이 상기 제2 갭 영역의 상기 제2 간격보다 상기 일 축에 수직한 타 축 방향으로 더 넓게 형성되고, 상기 제3 방사 구조는 상기 제1 갭 영역에 배치될 수 있다.
실시 예로, 상기 제3 방사 구조는 상기 유전체 기판 상에 배치되는 제1 도전 패턴의 내부 영역에 제1 슬롯이 형성되고, 상기 제1 도전 패턴을 통해 제2 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제1 패치; 상기 제1 슬롯의 내부 영역에 배치되는 제2 도전 패턴을 통해 제3 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제2 패치; 상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제1 급전 영역에 배치되는 제3 급전 라인; 및 상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제2 급전 영역에 배치되는 제4 급전 라인을 포함할 수 있다. 상기 제2 급전 영역은 상기 제1 급전 영역과 직교하는 위치에 대응할 수 있다.
실시 예로, 상기 제3 급전 라인 및 상기 제4 급전 라인은 커플링 급전되는 대각선 방향에서 소정 각도 회전되어 상기 일 축 방향과 평행하게 형성된다. 상기 제1 급전 라인 내지 상기 제4 급전 라인은 상기 일 축 방향과 평행하게 형성되고, 상기 제1 급전 라인의 제1 단부 내지 상기 제4 급전 라인의 제4 단부는 타 축 방향에 평행한 동일 선상에 배치될 수 있다.
실시 예로, 상기 제3 방사 구조는 상기 제3 급전 라인과 상기 제4 급전 라인 사이에 상기 제1 패치와 상기 제2 패치를 연결하도록 구성된 연결 라인을 더 포함한다. 상기 제3 급전 라인 및 상기 제4 급전 라인은 신호 라인의 양 측에 그라운드 패턴이 형성된 제1 CPW 급전 구조 및 제2 CPW 급전 구조를 형성한다. 상기 제3 급전 라인 및 상기 제4 급전 라인은 유전체 영역에 의해 제1 패치 및 제2 패치와 이격되는 제1 신호 라인 및 제2 신호 라인을 더 포함한다. 상기 제1 신호 라인 및 상기 제2 신호 라인은 상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측을 따라 연장되게 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 제3 급전 라인은 양 측에 제1 그라운드 패턴이 배치되는 제1 도전 패턴; 및 상기 제1 도전 패턴의 단부에서 상기 제1 슬롯을 따라 양 측으로 형성되어 제1 신호를 상기 제1 패치 또는 상기 제2 패치로 커플링 하도록 구성된 제1 커플링 라인을 포함할 수 있다.상기 제4 급전 라인은 양 측에 제2 그라운드 패턴이 배치되는 제2 도전 패턴; 및 상기 제2 도전 패턴의 단부에서 원형 슬롯 형상의 상기 제1 슬롯을 따라 양 측으로 형성되어 제2 신호를 상기 제1 패치 또는 상기 제2 패치로 커플링 하도록 구성된 제2 커플링 라인을 포함할 수 있다. 상기 제1 커플링 라인 중 일 단부는 상기 연결 라인과 소정 간격 이격되고, 상기 제2 커플링 라인 중 타 단부는 상기 연결 라인과 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 방사 구조 및 상기 제2 방사 구조는 상기 제1 대역 내지 상기 제3 대역에서 제1 안테나 및 제2 안테나로 동작한다. 상기 제3 방사 구조는 상기 제2 대역 및 상기 제3 대역에서 제3 안테나 및 제4 안테나로 동작할 수 있다. 상기 제1 급전 라인에서 인가되는 제1 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 제1 편파를 갖는 상기 제1 안테나로 동작하고, 상기 제2 급전 라인에서 인가되는 제2 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 상기 제1 편파를 갖는 상기 제2 안테나로 동작할 수 있다. 상기 제3 급전 라인에서 인가되는 제3 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 제2 편파를 갖는 상기 제3 안테나로 동작할 수 있다. 상기 제4 급전 라인에서 인가되는 제4 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 상기 제2 편파와 직교하는 제3 편파를 갖는 상기 제4 안테나로 동작할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 차량용 안테나 시스템에 있어서, 상기 차량은 전기적 그라운드로 동작하는 도전 차량 바디(conductive vehicle body)를 구비한다. 상기 차량용 안테나 시스템은 상기 차량의 윈도우를 구성하는 글래스; 상기 글래스에 부착되고 메쉬 격자 형태의 도전 패턴들이 형성되도록 구성된 유전체 기판(dielectric substrate); 및 상기 유전체 기판 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자들을 포함한다. 상기 유전체 기판은 상기 유전체 기판 상의 제1 방사체 영역의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제1 그라운드 영역 및 제2 그라운드 영역을 구비하는 제1 방사 구조; 및 상기 제1 방사 구조와 이격되어 배치되고, 상기 유전체 기판 상의 제2 방사체 영역의 양 측에 상기 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제3 그라운드 영역 및 제4 그라운드 영역을 구비하는 제2 방사 구조를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 유전체 기판은 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조 사이에 배치되는 제3 방사 구조; 및 상기 제1 방사 구조의 상기 제1 그라운드 영역과 상기 제2 방사 구조의 상기 제3 그라운드 영역 사이에 형성되는 갭 영역을 더 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 갭 영역은 제1 갭 영역 및 상기 제1 갭 영역보다 상기 일 축 방향으로 상부 영역인 제2 갭 영역을 포함한다. 상기 제1 갭 영역의 제1 간격이 상기 제2 갭 영역의 제2 간격보다 더 넓게 형성되고, 상기 제3 방사 구조는 상기 제1 갭 영역에 배치될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 방사 구조의 상기 제1 그라운드 영역과 상기 제2 방사 구조의 상기 제3 그라운드 영역이 서로 마주보도록, 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조는 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭 구조(symmetrical structure)로 형성될 수 있다. 상기 제1 방사 구조 및 상기 제2 방사 구조는 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인에 의해 급전되고, 상기 제3 방사 구조는 대각선 방향에서 소정 각도 회전되어 상기 일 축 방향과 평행하게 형성된 제3 급전 라인 및 상기 제4 급전 라인에 의해 급전될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 급전 라인 내지 상기 제4 급전 라인은 상기 일 축 방향과 평행하게 형성되고, 상기 제1 급전 라인의 제1 단부 내지 상기 제4 급전 라인의 제4 단부는 타 축 방향에 평행한 동일 선상에 배치될 수 있다. 상기 제1 급전 라인의 제1 단부 내지 상기 제4 급전 라인의 제4 단부는 상기 글래스의 불투명 영역에 형성되는 급전 라인들과 전기적으로 연결될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 방사 구조 및 상기 제2 방사 구조는 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인과 연결되어 제1 안테나 및 제2 안테나로 동작할 수 있다. 상기 제3 방사 구조는 제3 급전 라인 및 제4 급전 라인과 연결되어 제3 안테나 및 제4 안테나로 동작할 수 있다.
실시 예로, 상기 안테나 시스템은 상기 안테나 소자들과 상기 제1 급전 라인 내지 상기 제4 급전 라인을 통해 동작 가능하게 결합되고, 상기 제1 대역 내지 상기 제3 대역 중 적어도 하나의 대역의 무선 신호가 안테나 어셈블리를 통해 방사되도록 제어하는 송수신부 회로를 더 포함할 수 있다. 상기 안테나 시스템은 상기 송수신부 회로와 동작 가능하게 결합되고, 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 프로세서는 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 상기 제1 대역에서 다중 입출력(MIMO)을 수행하고, 상기 제1 안테나 내지 상기 제4 안테나를 통해 상기 제2 대역 및 상기 제3 대역 중 적어도 하나에서 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 제1 안테나 내지 상기 제4 안테나 중 적어도 하나를 통해 반송파 집성(CA) 또는 이중 연결(DC)을 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다.
이와 같은 차량에 배치되는 광대역 안테나의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
일 실시 예에 따르면, 방사체 영역의 양 측에 비대칭 구조의 그라운드들이 서로 다른 대역에서 동작하도록 하여, LTE 및 5G 통신 서비스를 제공할 수 있는 광대역에서 동작하는 투명 소재의 안테나를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 다중 공진점이 형성되도록 서로 다른 너비로 형성되는 스텝 구조의 도전 패턴들로 이루어진 방사체 영역이 형성된 광대역 동작할 수 있는 투명 소재의 투명 안테나를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 급전 라인의 길이를 최소화하여 투명 소재 안테나의 전체 안테나 크기는 최소화하면서 급전 손실을 최소화할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 비대칭 구조로 그라운드 영역이 형성된 CPW 급전 구조 및 방사체 구조를 통해 광대역에서 동작하면서도 안테나 크기를 최소화할 수 있는 투명 소재의 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따르면, 도전 패턴을 메탈 메쉬 구조로 구현하고 유전체 영역에도 더미 패턴을 배치하여, 광대역에서 동작하면서도 안테나 효율 및 투명도가 향상된 투명 소재의 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따르면, 광대역에서 동작하면서도 안테나 효율이 향상된 투명 소재의 안테나 구조가 차량의 전면 윈도우 상의 상부, 하부 또는 측면 영역 과 같이 다양한 위치에 배치시킬 수 있는 구조를 제시할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 차량의 글래스 또는 전자 기기의 디스플레이에 복수 개의 투명 안테나를 배치하여 통신 성능을 개선할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 차량의 글래스의 주어진 공간 내에 복수 개의 투명 안테나를 대칭 형태로 배치하면서 일부 안테나 소자를 다른 형태로 하여, 대역 별로 안테나 성능을 최적화면서 통신 용량을 확대할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 차량의 글래스의 주어진 공간 내에 복수 개의 투명 안테나를 대칭 형태로 배치하면서 일부 안테나 소자를 다른 형태로 하여, 안테나 소자들이 동시에 동작하는 경우 상호 간섭을 저감할 수 있다.
본 명세서의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 명세서의 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 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다.
도 2b는 V2X SL 통신을 지원하는 독립형(standalone) 시나리오와 V2X SL 통신을 지원하는 MR-DC 시나리오를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 차량 윈도우에 형성된 투명 안테나를 통해 무선 통신을 수행할 수 있는 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 5는 본 명세서의 실시 예에 따른 계단 구조로 형성되는 광대역 CPW 안테나 구성이다.
도 6은 본 명세서에 따른 미러 구조로 형성된 제1 및 제2 방사 구조가 유전체 기판 상에 배치된 구성을 나타낸다.
도 7은 도 6의 제1 및 제2 방사 구조에서 갭 영역의 간격 변화에 따른 반사 손실 및 격리도를 나타낸 것이다.
도 8a는 도 6의 안테나 구조에서 제1 및 제2 안테나의 반사 손실과 격리도 특성을 제1 대역 내지 제3 대역에서 나타낸 것이다.
도 8b는 도 6의 안테나 구조에서 제1 및 제2 안테나의 효율 특성을 제1 대역 내지 제3 대역에서 나타낸 것이다.
도 9a는 본 명세서에 따른 확장된 계단식 그라운드가 대칭 형태로 형성된 제1 타입 MIMO 안테나와 이중 편파로 형성된 제2 타입 MIMO 안테나의 조합을 나타낸다.
도 9b는 본 명세서에 따른 제1 타입 MIMO 안테나와 이중 편파로 형성된 제2 타입 MIMO 안테나가 최적으로 배치된 구성을 나타낸다.
도 10은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 제3 방사 구조를 확대한 도면이다.
도 11a는 도 9b의 안테나 어셈블리에서 제3 방사 구조의 반사 손실 특성과 제1 및 제2 방사 구조 간 격리도를 나타낸다.
도 11b는 도 9b의 안테나 어셈블리에서 제1 및 제2 방사 구조의 효율 특성과 제3 및 제4 방사 구조의 효율 특성을 나타낸다.
도 12a 내지 도 12c는 제1 대역 제3 대역에서 제1 및 제2 방사 구조의 표면 전류 분포(surface current distribution)를 나타낸다.
도 13a 내지 도 13c는 제1 대역 내지 제3 대역에서의 전류 경로와 방사 패턴을 나타낸 것이다.
도 14는 제1 및 제2 타입 MIMO 안테나에 대해 각 대역 별 방사 패턴 특성을 나타낸 것이다.
도 15a는 본 명세서에서 제시되는 글래스에 메탈 메쉬 형태로 구현되는 투명 안테나가 배치되는 안테나 어셈블리의 층상 구조와 메쉬 격자 구조를 나타낸다.
도 15b는 본 명세서의 실시 예에 따른 4x4 MIMO 안테나가 글래스에 메탈 메쉬 형태로 구현되는 투명 안테나가 배치되는 안테나 어셈블리와 이의 메쉬 격자 구조를 나타낸다.
도 16a는 투명 영역인 차량 윈도우 또는 윈도우에 부착되는 유전체 기판에 배치되는 안테나 어셈블리와 불투명 영역에 배치되는 CPW 전송선 및 커넥터 구조가 결합된 도면이다.
도 16b는 도 16a의 투명 영역과 불투명 영역의 결합부를 확대한 도면이다.
도 17a는 본 명세서에 따른 글래스에 형성되는 투명 안테나가 구현될 수 있는 차량의 전면도를 나타낸다.
도 17b는 본 명세서에 따른 투명 안테나가 구현될 수 있는 투명 유리 어셈블리의 상세 구성을 나타낸다.
도 18은 실시 예에 따른 차량용 안테나 시스템이 탑재된 차량의 구성을 나타낸 블록도를 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 안테나 시스템은 차량(vehicle)에 탑재될 수 있다. 본 명세서에서 기재된 실시 예에 따른 구성 및 동작은 차량에 탑재되는 통신 시스템, 즉 안테나 시스템에도 적용될 수 있다. 이와 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템은 복수의 안테나들과 이들을 제어하는 송수신부 회로 및 프로세서를 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)(1000)에 관한 것이다. 따라서, 이러한 여러 통신 프로토콜을 지원할 수 있는 안테나 유닛(즉, 안테나 시스템)(1000)을 통합 안테나 모듈(1000)로 지칭할 수 있다. 안테나 시스템(1000)은 텔레매틱스 유닛(telematics module, TCU)(300)와 안테나 어셈블리(1100)를 포함하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 안테나 어셈블리(1100)는 차량의 윈도우에 배치될 수 있다.
또한, 본 명세서는 이러한 안테나 시스템(1000)을 구비하는 차량(500)에 관한 것이다. 차량(500)은 대쉬 보드(dash board)와 텔레매틱스 유닛(TCU)(300) 등을 포함하는 하우징(10)을 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 차량(500)은 이러한 텔레매틱스 유닛(telematics module, TCU)(300)을 장착하기 위한 장착 브라켓을 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 차량(500)은 텔레매틱스 유닛(TCU)(300)과 이와 연결되도록 구성된 인포테인먼트 유닛(600)을 포함한다. 인포테인먼트 유닛(600)의 전면 패턴의 일부는 차량의 대시보드 형태로 구현될 수 있다. 차량의 대시보드에 디스플레이(610)와 오디오 유닛(620)이 포함되는 것으로 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 안테나 어셈블리(1100), 즉 투명 안테나 형태의 안테나 모듈(1100)이 배치될 수 있는 영역의 전면 윈도우(310)의 상부 영역(310a), 하부 영역(310b) 및 측면 영역(320)중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 제시되는 안테나 어셈블리(1100)는 전면 윈도우(310) 이외에 차량 측면의 측면 윈도우(320)에 형성될 수도 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 안테나 어셈블리(1100)가 전면 윈도우(310)의 하부 영역(310b)에 배치된 경우, 차량 내부에 배치된 TCU(300)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 안테나 어셈블리(1100)가 전면 윈도우(310)의 상부 영역(310a) 또는 측면 영역(310c)에 배치되면, 차량 외부의 TCU와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 하지만, 이러한 차량 내부 또는 외부의 TCU 결합 구성에 한정되는 것은 아니다.
<V2X (Vehicle-to-Everything)>
V2X 통신은 차량 사이의 통신(Communication between vehicles)을 지칭하는 V2V(Vehicle-to-Vehicle), 차량과 eNB 또는 RSU(Road Side Unit) 사이의 통신을 지칭하는 V2I(Vehicle to Infrastructure), 차량 및 개인(보행자, 자전거 운전자, 차량 운전자 또는 승객)이 소지하고 있는 단말 간 통신을 지칭하는 V2P(Vehicle-to-Pedestrian), V2N(vehicle-to- network) 등 차량과 모든 개체들 간 통신을 포함한다.
V2X 통신은 V2X 사이드링크 또는 NR V2X와 동일한 의미를 나타내거나 또는 V2X 사이드링크 또는 NR V2X를 포함하는 보다 넓은 의미를 나타낼 수 있다.
V2X 통신은 예를 들어, 전방 충돌 경고, 자동 주차 시스템, 협력 조정형 크루즈 컨트롤(Cooperative adaptive cruise control: CACC), 제어 상실 경고, 교통행렬 경고, 교통 취약자 안전 경고, 긴급 차량 경보, 굽은 도로 주행 시 속도 경고, 트래픽 흐름 제어 등 다양한 서비스에 적용 가능하다.
V2X 통신은 PC5 인터페이스 및/또는 Uu 인터페이스를 통해 제공될 수 있다. 이 경우, V2X 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에는, 상기 차량과 모든 개체들 간의 통신을 지원하기 위한 특정 네트워크 개체(network entity)들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 네트워크 개체는, 기지국(eNB), RSU(road side unit), 단말, 또는 어플리케이션 서버(application server)(예: 교통 안전 서버(traffic safety server)) 등일 수 있다.
또한, V2X 통신을 수행하는 단말은, 일반적인 휴대용 단말(handheld UE)뿐만 아니라, 차량 단말(V-UE(Vehicle UE)), 보행자 단말(pedestrian UE), 기지국 유형(eNB type)의 RSU, 또는 단말 유형(UE type)의 RSU, 통신 모듈을 구비한 로봇 등을 의미할 수 있다.
V2X 통신은 단말들 간에 직접 수행되거나, 상기 네트워크 개체(들)를 통해 수행될 수 있다. 이러한 V2X 통신의 수행 방식에 따라 V2X 동작 모드가 구분될 수 있다.
V2X 통신에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정의된다.
A Road Side Unit (RSU): RSU (Road Side Unit)는 V2I 서비스를 사용하여 이동 차량과 송수신 할 수 있는 V2X 서비스 가능 장치이다. 또한, RSU는 V2X 응용 프로그램을 지원하는 고정 인프라 엔터티로서, V2X 응용 프로그램을 지원하는 다른 엔터티와 메시지를 교환할 수 있다. RSU는 기존 ITS 스펙에서 자주 사용되는 용어이며, 3GPP 스펙에 이 용어를 도입한 이유는 ITS 산업에서 문서를 더 쉽게 읽을 수 있도록 하기 위해서이다. RSU는 V2X application logic을 eNB (eNB- type RSU라고 함) 또는 UE (UE - type RSU라고 함)의 기능과 결합하는 논리적 entity이다.
V2I Service는 V2X 서비스의 타입으로, 한 쪽은 vehicle이고 다른 쪽은 infrastructure에 속하는 entity이다. V2P Service도 V2X 서비스 타입으로, 한 쪽은 vehicle이고, 다른 쪽은 개인이 휴대하는 디바이스(예: 보행자, 자전거 타는 사람, 운전자 또는 동승자가 휴대하는 휴대용 단말기)이다. V2X Service는 차량에 송신 또는 수신 장치가 관계된 3GPP 통신 서비스 타입이다. 통신에 참여한 상대방에 따라 V2V 서비스, V2I 서비스 및 V2P 서비스로 더 나눌 수 있다.
V2X 가능(enabled) UE는 V2X 서비스를 지원하는 UE이다. V2V Service는 V2X 서비스의 유형으로, 통신의 양쪽 모두 차량이다. V2V 통신 범위는 V2V 서비스에 참여하는 두 차량 간의 직접 통신 범위이다.
V2X (Vehicle-to-Everything)라고 불리는 V2X 어플리케이션은 전술한 바와 같이, (1) 차량 대 차량 (V2V), (2) 차량 대 인프라 (V2I), (3) 차량 대 네트워크 (V2N), (4) 차량 대 보행자 (V2P)의 4가지 타입이 있다. 이와 관련하여, 도 2a는 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다. 도 2a를 참조하면, 4가지 타입의 V2X 어플리케이션은 최종 사용자를 위해 보다 지능적인 서비스를 제공하는 "협력적 인식(co-operative awareness)"을 사용할 수 있다.
이는 차량, 길가 기반 시설, 애플리케이션 서버 및 보행자와 같은 entities이 협동 충돌 경고 또는 자율 주행과 같은 보다 지능적인 정보를 제공하기 위해 해당 지식을 처리하고 공유하도록 해당 지역 환경에 대한 지식(예: 근접한 다른 차량 또는 센서 장비로부터 받은 정보)을 수집할 수 있음을 의미한다.
<NR V2X>
3GPP release 14 및 15 동안 자동차 산업으로 3GPP 플랫폼을 확장하기 위해, LTE에서 V2V 및 V2X 서비스에 대한 지원이 소개되었다.
개선된(enhanced) V2X use case에 대한 지원을 위한 요구 사항들은 크게 4개의 use case group들로 정리된다.
(1) 차량 플래투닝 (vehicle Platooning)는 차량들이 함께 움직이는 플래툰(platoon)을 동적으로 형성할 수 있게 한다. 플래툰의 모든 차량은 이 플래툰을 관리하기 위해 선두 차량으로부터 정보를 얻는다. 이러한 정보는 차량이 정상 방향보다 조화롭게 운전되고, 같은 방향으로 가고 함께 운행할 수 있게 한다.
(2) 확장된 센서(extended sensor)들은 차량, 도로 사이트 유닛(road site unit), 보행자 장치(pedestrian device) 및 V2X application server에서 local sensor 또는 live video image를 통해 수집된 원시(raw) 또는 처리된 데이터를 교환할 수 있게 한다. 차량은 자신의 센서가 감지할 수 있는 것 이상으로 환경에 대한 인식을 높일 수 있으며, 지역 상황을 보다 광범위하고 총체적으로 파악할 수 있다. 높은 데이터 전송률이 주요 특징 중 하나이다.
(3) 진화된 운전(advanced driving)은 반-자동 또는 완전-자동 운전을 가능하게 한다. 각 차량 및/또는 RSU는 로컬 센서에서 얻은 자체 인식 데이터를 근접 차량과 공유하고, 차량이 궤도(trajectory) 또는 기동(manoeuvre)을 동기화 및 조정할 수 있게 한다. 각 차량은 근접 운전 차량과 운전 의도를 공유한다.
(4) 원격 운전(remote driving)은 원격 운전자 또는 V2X 응용 프로그램이 스스로 또는 위험한 환경에 있는 원격 차량으로 주행할 수 없는 승객을 위해 원격 차량을 운전할 수 있게 한다. 변동이 제한적이고, 대중 교통과 같이 경로를 예측할 수 있는 경우, 클라우드 컴퓨팅을 기반으로 한 운전을 사용할 수 있다. 높은 신뢰성과 낮은 대기 시간이 주요 요구 사항이다.
이하의 설명은 NR SL(sidelink) 또는 LTE SL에 모두 적용 가능하며, RAT(radio access technology)가 표시되지 않으면 NR SL을 의미할 수 있다. NR V2X에서 고려되고 있는 운영 시나리오는 아래와 같이 6가지가 존재할 수 있다. 이와 관련하여, 도 2b는 V2X SL 통신을 지원하는 독립형(standalone) 시나리오와 V2X SL 통신을 지원하는 MR-DC 시나리오를 나타낸다.
특히, 1) 시나리오 1에서, gNB는 LTE SL 및 NR SL 모두에서 단말의 V2X 통신에 대한 control/configuration을 제공한다. 2) 시나리오 2에서, ng-eNB는 LTE SL 및 NR SL 모두에서 단말의 V2X 통신에 대한 control/configuration을 제공한다. 3) 시나리오 3에서, eNB는 LTE SL 및 NR SL 모두에서 단말의 V2X 통신에 대한 control/configuration을 제공한다. 한편, 4) 시나리오 4에서, LTE SL 및 NR SL에서의 단말의 V2X 통신은 단말이 EN-DC로 설정되는 동안 Uu에 의해 control/configuration된다. 5) 시나리오 5에서, LTE SL 및 NR SL에서의 단말의 V2X 통신은 단말이 NE-DC에서 설정되는 동안 Uu에 의해 control/configuration된다. 또한 6) 시나리오 6에서, LTE SL 및 NR SL에서의 단말의 V2X 통신은 단말이 NGEN-DC로 설정되는 동안 Uu에 의해 control/configuration 된다.
도 2a 및 도 2b와 같이 V2X 통신을 지원하기 위해 차량은 안테나 시스템을 통해 eNB 및/또는 gNB과 무선 통신을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 시스템은 도 1a 및 도 1b와 같이 내부 안테나 시스템(internal antenna system)으로 구성될 수 있다. 또한, 도 3a 내지 도 3c와 같이 외부 안테나 시스템(external antenna system) 및/또는 내부 안테나 시스템으로 구현될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명과 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 포함하는 차량에 있어서, 상기 안테나 시스템이 차량 내에 탑재될 수 있는 구조를 도시한다. 이와 관련하여, 도 3a 내지 도 3c는 차량 전면 윈도우(310)에 형성된 투명 안테나를 통해 무선 통신을 수행할 수 있는 구성을 나타낸다. 투명 안테나를 포함하는 안테나 시스템(1000)이 차량 전면 윈도우와 차량 내부에 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 차량 전면 윈도우 이외에 차량 측면 글래스에 형성된 투명 안테나를 통해서도 무선 통신을 수행할 수도 있다.
본 발명에 따른 투명 안테나를 포함하는 차량용 안테나 시스템은 다른 안테나와 결합될 수도 있다. 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 투명 안테나로 구현되는 안테나 시스템(1000) 이외에 별도의 안테나 시스템(1000b)이 더 구성될 수도 있다. 도 3a 내지 도 3b는 안테나 시스템(1000) 이외에 별도의 안테나 시스템(1000b)이 차량의 지붕(roof) 위 또는 지붕 내에 탑재되는 형상을 도시한다. 한편, 도 3c는 안테나 시스템(1000) 이외에 별도의 안테나 시스템(1000b)이 차량의 지붕과 후면 미러의 지붕 프레임 (roof frame) 내에 탑재되는 구조를 도시한다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명에서는 자동차(차량)의 외관 개선 및 충돌 시 텔레매틱스 성능을 보전하기 위해 기존의 샤크 핀(Shark Fin) 안테나를 돌출되지 않은 형태의 평면형(Flat) 안테나로 대체할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 기존 이동통신 서비스(LTE) 제공과 함께, 5세대(5G) 통신을 고려한 LTE 안테나와 5G 안테나가 통합된 형태의 안테나를 제안하고자 한다.
도 3a를 참조하면, 투명 안테나로 구현되는 안테나 시스템(1000)은 차량의 전면 윈도우(310)와 차량 내부에 구현될 수 있다. 한편, 외부 안테나에 해당하는 제2 안테나 시스템(1000b)은 차량의 지붕(roof) 위에 배치된다. 도 3a에서 상기 안테나 시스템(1000)을 외부 환경 및 차량 운전 시에 외부 충격으로부터 보호하기 위한 레이돔(radome, 2000a)이 제2 안테나 시스템(1000b)을 둘러쌀 수 있다. 상기 레이돔(2000a)은 제2 안테나 시스템(1000b)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
도 3b를 참조하면, 투명 안테나로 구현되는 안테나 시스템(1000)은 차량의 전면 윈도우(310)와 차량 내부에 구현될 수 있다. 한편, 외부 안테나에 해당하는 제2 안테나 시스템(1000b)은 차량의 지붕 구조물 내에 배치되고, 지붕 구조물의 적어도 일부가 비금속으로 구현되도록 구성될 수 있다. 이때, 차량의 지붕 구조물(2000b)의 적어도 일부는 비금속으로 구현되어, 안테나 시스템(1000b)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
도 3c를 참조하면, 투명 안테나로 구현되는 안테나 시스템(1000)은 차량의 후면 윈도우(330)와 차량 내부에 구현될 수 있다. 한편, 외부 안테나에 해당하는 제2 안테나 시스템(1000b)은 차량의 지붕 프레임 내부에 배치되고, 지붕 프레임(2000c)의 적어도 일부가 비금속으로 구현되도록 구성될 수 있다. 이때, 차량(500)의 지붕 프레임(2000c)의 적어도 일부는 비금속으로 구현되어, 제2 안테나 시스템(1000b)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 차량에 탑재되는 안테나 시스템(1000)에 구비되는 안테나에 의한 빔 패턴(beam pattern)은 전면 윈도우(310) 또는 후면 윈도우(330)에 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 한편, 차량에 탑재되는 제2 안테나 시스템(1000)에 구비되는 안테나에 의해 차량 바디 기준으로 수평 영역(horizontal region)에서 소정 각도만큼 빔 커버리지가 더 형성될 수 있다.
한편, 차량(500)은 외부 안테나에 해당하는 안테나 시스템(1000b)을 구비하지 않고 내부 안테나(internal antenna)에 해당하는 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)(1000)만 구비할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
차량(500)은 자율 주행 차량일 수 있다. 차량(500)은 사용자 입력에 기초하여, 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드(준(pseudo) 주행 모드)로 전환될 수 있다. 예를 들면, 차량(500)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(500)에 탑재되는 텔레매틱스 유닛이 수행할 수 있다. 구체적으로, 차량(500)에 탑재되는 텔레매틱스 유닛이 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 유닛 내에 배치되거나 또는 안테나 시스템(300)에 배치될 수 있다.
차량(500)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(500)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(500)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(500)은 외부 디바이스에서 제공되는 정보, 데이터, 신호에 기초하여 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
차량(500)이 자율 주행 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(500)은 운행 시스템에 기초하여 운행될 수 있다. 예를 들면, 자율 주행 차량(500)은 주행 시스템, 출차 시스템, 주차 시스템에서 생성되는 정보, 데이터 또는 신호에 기초하여 운행될 수 있다. 차량(500)이 메뉴얼 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(500)은 운전 조작 장치를 통해 운전을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 운전 조작 장치를 통해 수신되는 사용자 입력에 기초하여, 차량(500)은 운행될 수 있다.
차량(500)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. 실시예에 따라, 차량(500)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(500)과 사용자와의 소통을 위한 장치이다. 사용자 인터페이스 장치(510)는, 사용자 입력을 수신하고, 사용자에게 차량(500)에서 생성된 정보를 제공할 수 있다. 차량(500)은 사용자 인터페이스 장치(510)를 통해, UI(User Interfaces) 또는 UX(User Experience)를 구현할 수 있다.
오브젝트 검출 장치(520)는, 차량(500) 외부에 위치하는 오브젝트를 검출하기 위한 장치이다. 오브젝트는 차량(500)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.
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(500)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.
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, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 형성하여, 차량(500)과 적어도 하나의 외부 디바이스 사이의 근거리 통신을 수행할 수 있다. 위치 정보부(420)는, 차량(500)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(500)에 포함된 램프와 일체화되게 형성될 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(500) 내부에 배치되는 안테나 모듈(300)은 무선 통신부를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 차량(500)은 전기 자동차(electric vehicle, EV) 또는 외부 전자 기기와 독립적으로 통신 시스템과 접속 가능한 자동차일 수 있다. 이와 관련하여, 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 논-스탠드 얼론(NSA: Non Stand-Alone) 구조로 배치될 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 기기는 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, 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. 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. 한편, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 이용하여 전자 기기(예컨대, 차량) 간 근거리 통신이 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 자원이 할당된 후 기지국을 경유하지 않고 차량들 간에 V2V 방식에 의해 무선 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 모듈을 이용하여 5G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
한편, 통신 장치(400)는 사용자 인터페이스 장치(510)와 함께 차량용 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 이 경우, 차량용 디스플레이 장치는, 텔레 매틱스(telematics) 장치 또는 AVN(Audio Video Navigation) 장치로 명명될 수 있다.
이하에서는, 본 명세서에 따른 차량의 윈도우에 배치될 수 있는 안테나 어셈블리 (안테나 모듈)와 안테나 어셈블리를 포함하는 차량용 안테나 시스템에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 안테나 어셈블리는 유전체 기판 상에서 도전 패턴들이 결합된 구조를 의미하고, 안테나 모듈로도 지칭될 수 있다.
이와 관련하여, 도 5는 본 명세서의 실시 예에 따른 계단 구조로 형성되는 광대역 CPW 안테나 구성이다.
도 5를 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 유전체 기판(1010), 방사체 영역(1110), 급전 라인(1120), 제1 그라운드 영역(1150) 및 제2 그라운드 영역(1160)를 포함하도록 구성될 수 있다. 도 5를 참조하여, 계단 구조로 형성되는 광대역 CPW 안테나 구성 및 배치 구조에 대해 설명한다.
유전체 기판(1010)은 방사체 영역(1110), 급전 라인(1120), 제1 그라운드 영역(1150) 및 제2 그라운드 영역(1160)이 표면 상에 배치되도록 구성된다. 유전체 기판(1010)은 소정의 유전율(permittivity)과 두께를 갖는 기판으로 구현된다. 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리(1100)가 투명 안테나로 구현되는 경우, 유전체 기판(1010)은 투명 소재의 투명 기판으로 구현될 수 있다.
방사체 영역(1110)은 유전체 기판(1010) 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성된다. 안테나 어셈블리(1100)가 투명 안테나로 구현되는 경우, 도전 패턴은 메탈 메쉬 격자(1020a)로 구성될 수 있다. 즉, 안테나 어셈블리(1100)는 복수의 격자들이 상호 연결되도록 구성된 메탈 메쉬 격자(1020a)로 구현될 수 있다. 반면에, 유전체 영역에 배치되는 더미 메쉬 격자(1020b)는 복수의 격자들이 연결 지점에서 끊어져 있는 오픈 더미(open dummy) 패턴으로 구현될 수 있다.
급전 라인(1120)은 방사체 영역(1110)의 도전 패턴과 동일 평면 상에서 신호를 인가하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 방사체 영역(1110a, 1110b)과 급전 라인(1120)이 동일 평면 상에 배치되므로 CPW 안테나 구조가 구현된다.
제1 그라운드 영역(1150)은 급전 라인(1120)의 일 측에서 방사체 영역(1110)의 일 측면 및 일 축 방향으로 상부 영역(R1)에 배치될 수 있다. 일 축 방향은 y축 방향일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 그라운드 영역(1150)이 방사체 영역(1110)의 상부 영역(R1)에 배치되는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 어셈블리(1100)가 배치된 각도에 따라 방사체 영역(1110)의 일 측, 타 측 또는 하부 영역에 배치될 수도 있다.
제2 그라운드 영역(1160)은 급전 라인(1120)의 타 측에서 방사체 영역(1110)의 일 축 방향으로 하부 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 제2 그라운드 영역(1160)의 일 축 상의 길이는 제1 그라운드 영역(1150)의 일 축 상의 길이보다 짧게 형성된다. 일 축 방향은 y축 방향일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 그라운드 영역(1160)이 방사체 영역(1110)의 하부 영역(R2)에 배치되는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 어셈블리(1100)가 배치된 각도에 따라 방사체 영역(1110)의 일 측, 타 측 또는 상부 영역에 배치될 수도 있다. 제1 그라운드 영역(1150)과 제2 그라운드 영역(1160)이 방사체 영역(1110)과 동일 평면 (즉, 동일한 유전체 기판(1010)) 상에 배치되므로 도 6의 안테나 어셈블리(1100)는 CPW 안테나 구조로 구성된다.
한편, 본 명세서에 제시되는 광대역 CPW 안테나 구성은 각각의 도전 패턴들이 서로 다른 대역에서 무선 신호를 방사하도록 구성되어, 광대역 안테나로 동작할 수 있다. 제1 그라운드 영역(1150)은 제1 대역의 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 방사체 영역(1110)은 제1 대역보다 높은 대역인 제2 대역의 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 한편, 제2 그라운드 영역(1160)은 제2 대역보다 높은 제3 대역의 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 제2 대역은 제1 대역보다 높은 대역이고, 제3 대역은 제2 대역보다 높은 대역으로 설정될 수 있다. 일 예로, LB에 해당하는 제1 대역은 800MHz를 포함하도록 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. MB/HB에 해당하는 제2 대역은 2200MHz를 포함하도록 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. UHB 또는 Sub6 대역에 해당하는 제3 대역은 3500MHz를 포함하도록 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 그라운드 영역(1150a, 1150b)은 급전 라인(1120a, 1120b) 및 방사체 영역(1110a, 1110b)과 이격되어 배치되는 제1 측면(S1a, S1b) 및 제1 측면(S1a, S1b)의 타 측면인 제2 측면(S2a, S2b)을 구비할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 측면(S1a, S1b) 및 제2 측면(S2a, S2b)은 제1 그라운드 영역(1150a, 1150b)을 구성하는 도전 패턴 (즉, 메탈 메쉬 격자)의 경계(boundary)를 형성한다.
제1 그라운드 영역(1150)의 제1 측면(S1)의 경계는 방사체 영역(1110)의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치된다. 제1 그라운드 영역(1150)의 제1 측면(S1)의 경계는 방사체 영역(1110)의 일 측면의 경계보다 상부 영역의 경계와 더 이격되어 배치된다. 이에 따라, 제1 그라운드 영역(1150)의 상부 영역인 제1 영역(R1)이 하부 영역인 제2 영역(R2)보다 더 독립적인 방사체로 동작하게 된다. 따라서, 제1 그라운드 영역(1150)은 넓은 면적을 갖고 독립적인 방사체로 동작하는 제1 영역(R1) 및 방사체 영역(1110)과 인접한 제2 영역(R2)에 의해 제1 대역의 무선 신호를 방사할 수 있다.
한편, 제1 그라운드 영역(1150)의 제1 측면(S1)의 경계 또는 제2 측면(S2)의 경계가 리세스된 형상으로 형성될 수 있다. 도 6를 참조하면, 제1 그라운드 영역(1150a)의 제1 측면(S1a)의 경계가 리세스된 형상으로 형성될 수 있다.
제1 측면(S1)의 경계가 리세스된 형상으로 형성된다는 의미는 일 축 상에서 단부의 위치가 서로 다르게 형성된다는 의미인다. 이에 따라, 제1 그라운드 영역(1150)을 구성하는 각각의 도전 패턴이 서로 다른 길이로 형성되어 서로 다른 주파수에서 공진할 수 있다.
방사체 영역(1110)의 일 측면과 제1 그라운드 영역(1150)의 제1 측면의 형상은 서로 다른 간격으로 이격된 계단 구조로 마주보게 형성될 수 있다. 제1 그라운드 영역(1150)의 계단 구조에 의해 제1 대역의 각각의 서브 대역에서 안테나 성능이 최적화될 수 있다. 있다. 따라서, 제1 그라운드 영역(1150)의 동작 대역폭이 제1 대역의 전체 대역을 커버할 수 있다.
방사체 영역(1110)의 일 측면의 단부와 방사체 영역(1110)의 타 측면의 단부가 서로 다른 길이를 갖는 계단 구조(stepped structure)로 형성될 수 있다. 방사체 영역(1110)의 계단 구조에 의해 제2 대역의 각각의 서브 대역에서 안테나 성능이 최적화될 수 있다. 있다. 따라서, 방사체 영역(1110)의 동작 대역폭이 제2 대역의 전체 대역을 커버할 수 있다. 또한, 방사체 영역(1110)의 일 측면과 제1 그라운드 영역(1150)의 제1 측면의 형상이 서로 다른 간격으로 이격된 계단 구조로 형성되어 안테나 어셈블리(1100)의 너비를 감소시킬 수 있다.
제1 그라운드 영역(1150)은 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 영역(R1)은 상부 영역에 대응되고, 제1 측면(S1) 상에서 단부 위치가 상이한 복수의 도전 패턴들로 구성될 수 있다. 제2 영역(R2)은 제1 영역(R1)보다 하부 영역에 대응되고, 제1 측면(S1) 상에서 단부가 방사체 영역(1110)의 경계와 이격되게 형성될 수 있다.
한편, 제1 그라운드 영역(1150)은 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)에서 제2 측면(S2)의 단부가 동일한 지점에서 형성되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제2 측면(S2)의 단부가 동일한 지점에서 형성되는 제1 그라운드 영역(1150)에 의해 전체 안테나의 너비를 감소시킬 수 있다. 전체 안테나의 너비를 감소됨에 따라, 전체 안테나 크기를 소형화할 수 있다.
도 5의 비대칭 형상의 CPW 안테나(1100)가 복수의 안테나 소자들로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 6은 본 명세서에 따른 미러 구조로 형성된 제1 및 제2 방사 구조가 유전체 기판 상에 배치된 구성을 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 도 5의 비대칭 형상의 CPW 안테나(1100)가 일 축을 기준으로 대칭 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)가 일 축을 기준으로 대칭 형태로 배치된다. 따라서, 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 미러 형태로 구성되어 동일 안테나 간 영향을 최소화하면서 동작하도록 구현될 수 있다. 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 동일 대역에서 동시에 동작하여 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 반사 구조(1100-2)를 구비할 수 있다. 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 반사 구조(1100-2)는 전술한 바와 같이 일 축을 기준으로 대칭 형태로 배치될 수 있다.
제1 방사 구조(1100-1)는 유전체 기판(1010) 상의 제1 방사체 영역(1110a)의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제1 그라운드 영역(1150a) 및 제2 그라운드 영역(1160a)을 구비할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 방사 구조(1100-1)는 제1 급전 라인(1120a), 제1 방사체 영역(1110a), 제1 그라운드 영역(1150a) 및 제2 그라운드 영역(1160a)를 포함하도록 구성된다.
제2 방사 구조(1100-2)는 유전체 기판(1010) 상의 제2 방사체 영역(1110b)의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제3 그라운드 영역(1150b) 및 제4 그라운드 영역(1160b)을 구비할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 방사 구조(1100-2)는 제2 급전 라인(1120b), 제2 방사체 영역(1110b), 제1 그라운드 영역(1150b) 및 제2 그라운드 영역(1160b)를 포함하도록 구성된다.
한편, 제1 방사 구조(1100-1)에서 제1 그라운드 영역(1150a)은 제1 급전 라인(1120a) 및 제1 방사체 영역(1110a)과 이격되어 배치되는 제1 측면(S1) 및 제1 측면(S1)의 타 측면인 제2 측면(S2)을 구비한다. 이와 관련하여, 제1 측면(S1)의 경계는 제1 방사체 영역(1110a)의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치된다. 제1 측면(S1)의 경계가 리세스된 형상으로 형성될 수 있다.
제2 방사 구조(1100-2)에서 제3 그라운드 영역(1150b)은 제2 급전 라인(1120b) 및 제2 방사체 영역(1110b)과 이격되어 배치되는 제3 측면(S3) 및 제3 측면(S3)의 타 측면인 제4 측면(S4)을 구비한다. 이와 관련하여, 제3 측면(S3)의 경계는 제2 방사체 영역(1110b)의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치된다. 제3 측면(S3)의 경계가 리세스된 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 제1 방사 구조(1100-1)에서 제2 그라운드 영역(1160a)와 비대칭 구조로 형성되는 제1 그라운드 영역(1150a)은 상부 영역인 제1 영역(R1)과 하부 영역인 제2 영역(R2)으로 구분될 수 있다. 제2 방사 구조(1100-2)에서 제4 그라운드 영역(1160b)와 비대칭 구조로 형성되는 제3 그라운드 영역(1150b)은 상부 영역인 제3 영역(R3)과 하부 영역인 제4 영역(R4)으로 구분될 수 있다.
제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2) 간의 간격이 최소화되도록 배치되면, 전체 안테나 어셈블리(1100)의 크기를 최소화할 수 있다. 한편, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)가 동일 대역에서 독립적으로 동작 시 상호 간을 영향을 최소화할 필요가 있다. 이를 위해, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 일 축을 기준으로 대칭 형상으로 배치된다. 전체 안테나 어셈블리(1100)의 크기를 최소화하면서도 상호 간 영향을 최소화하기 위해 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2) 간의 간격에 해당하는 갭 영역(G)이 형성될 수 있다.
도 6과 같은 미러 형태로 배치된 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)의 안테나 성능에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 독립적인 안테나로 동작하므로 각각 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)로 지칭할 수 있다.
도 7은 도 6의 제1 및 제2 방사 구조에서 갭 영역의 간격 변화에 따른 반사 손실 및 격리도를 나타낸 것이다. 도 7 (a)는 도 6의 제1 및 제2 방사 구조에서 갭 영역의 간격 변화에 따른 반사 손실을 나타낸 것이다. 도 7 (b)는 도 6의 제1 및 제2 방사 구조에서 갭 영역의 간격 변화에 따른 반사 손실을 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 미러 형태로 근접 배치하여, 동일 형상의 안테나 간 상호 영향을 최소화한 구조이다. 일 예로, 안테나 어셈블리(1100)의 크기는 109x102mm2의 적은 면적 내에 배치될 수 있다. 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)의 동작 대역폭은 699 ~ 7125 MHz로 설정될 수 있다. 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)의 동작 대역은 LB/MB/HB/5G 대역에서 모두 동작할 수 있다.
도 6 및 도 7 (a)를 참조하면, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)의 상부 영역에 해당하는 제1 및 제3 영역(R1, R3) 사이의 유전체의 갭 영역(G)의 간격이 15.5mm에서 1.5mm로 변경된 경우에 반사 손실 특성은 오히려 개선된다. 인접한 방사 구조에 의한 그라운드 영역에 의해 유효 그라운드 면적이 증가하는 효과가 발생하기 때문이다. 갭 영역(G)의 간격이 15.5mm에서 1.5mm로 변경됨에 따라 0.6-1.5GHz 대역 전체에서 반사 손실 특성은 -10dB 이하의 값을 갖는다. 다시 말해, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b) 간의 갭 영역(G) 간격이 좁아질수록 저대역(LB)에서 임피던스 매칭 특성이 개선된다.
도 6 및 도 7 (b)를 참조하면, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)의 상부 영역에 해당하는 제1 및 제3 영역(R1, R3) 사이의 유전체의 갭 영역(G)의 간격이 15.5mm에서 1.5mm로 변경된 경우에 격리도 특성은 다소 저하된다. 인접한 방사 구조에 의한 그라운드 영역에 의해 방사 구조 간 상호 영향은 다소 증가하여 격리도 특성이 다소 저하될 수 있다. 갭 영역(G)의 간격이 15.5mm에서 1.5mm로 변경됨에 따라 0.6-1.5GHz 대역 전체에서 격리도 특성은 -13dB 이하의 값을 갖는다.
하지만, 갭 영역(G)의 간격이 15.5mm에서 1.5mm로 변경되어도 0.8GHz 부근에서 격리도 값은 -13dB로 거의 동일하다. 요약하면, 갭 영역(G) 간격이 넓을 수록 LB 공진 주파수에서의 격리도 특성 개선되나, 반사 손실 특성은 오히려 저하된다. 따라서, -10dB 이하의 격리도 및 반사 손실 성능을 만족하는 갭 영역(G) 간격은 1.5mm까지 감소시킬 수 있다. 실시예에 따르면, 갭 영역(G) 간격은 설계 공차 등을 고려하여 0.6-1.5GHz 대역 전체에서 -10dB이하의 격리도 및 반사 손실 성능을 만족하도록 1.8mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8a는 도 6의 안테나 구조에서 제1 및 제2 안테나의 반사 손실과 격리도 특성을 제1 대역 내지 제3 대역에서 나타낸 것이다. 도 8b는 도 6의 안테나 구조에서 제1 및 제2 안테나의 효율 특성을 제1 대역 내지 제3 대역에서 나타낸 것이다.
도 6 및 도 8a를 참조하면, 미러 구조로 동일 형상으로 구성된 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)는 동일한 공진 주파수 특성을 갖는다. 또한, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)는 갭 간격(G1)이 약 1.8mm로 인접하게 배치된 구조에도 불구하고, 격리도 특성은 제1 내지 제3 대역의 전체 대역에서 -10dB 이하이다.
도 6 및 도 8b를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)의 안테나 효율은 제1 내지 제3 대역의 전체 대역에서 -3.5dB 이상의 값을 갖는다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 안테나 모듈은 서로 다른 형상의 방사 구조의 조합을 통해 최소한의 공간 내에 복수의 안테나 소자들을 최적으로 배치할 수 있다. 이와 관련하여, 도 9a는 본 명세서에 따른 확장된 계단식 그라운드가 대칭 형태로 형성된 제1 타입 MIMO 안테나와 이중 편파로 형성된 제2 타입 MIMO 안테나의 조합을 나타낸다. 한편, 도 9b는 본 명세서에 따른 제1 타입 MIMO 안테나와 이중 편파로 형성된 제2 타입 MIMO 안테나가 최적으로 배치된 구성을 나타낸다.
도 6 및 도 9a를 참조하면, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)로 동작한다. 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 중심 라인을 기준으로 좌우 대칭 구조, 즉 미러 형태로 배치되어 안테나 공간을 최소화할 수 있다. 또한, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 각 대역 별로 전류 경로를 조절하여 안테나 간 간섭 수준을 저감할 수 있다. 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)는 동일 대역에서 동시에 동작할 수 있다. 따라서, 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 통해 다중 입출력(MIMO)를 수행할 수 있다.
도 6 및 도 9a를 참조하면, 제3 방사 구조(1100-3)는 이중 편파 MIMO 안테나로 동작할 수 있다. 따라서, 제3 방사 구조(1100-3)는 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)로 동작할 수 있다. 제3 방사 구조(1100-3)를 구성하는 내부 패치 및 외부 패치의 형상은 도 9a에 한정되는 것은 아니고 도 9b와 같이 다른 형상으로 구성될 수도 있다. 도 9b와 같이 외부 패치에 해당하는 제1 패치(1130a)를 다각형 또는 원형 형상으로 구성하여 제3 방사 구조(1100-3)가 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.
도 6 및 도 9a를 참조하면, 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)는 LB/MB/HB/UHB에서 동작하도록 구성된다. 한편, 제3 방사 구조(1100-3)는 LB를 제외한 MB/HB/UHB에서 동작하도록 구성된다. 여기서, LB/MB/HB/UHB는 각각 저대역(low band), 중대역(mid band), 고대역(high band) 및 초고대역(ultra high band)를 나타낸다. 이와 관련하여, LB를 제1 대역, MB를 제2 대역, HB/UHB를 제3 대역으로 지칭할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 유전체 기판(1010), 안테나 소자들(1100-1 내지 1100-3), 갭 영역(G1, G2)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 소자들(1100-1 내지 1100-3)은 유전체 기판(1010) 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성된다.
안테나 소자들은 제1 방사 구조(1100-1), 제2 방사 구조(1100-2) 및 제3 방사 구조(1100-3)를 포함하여, 제1 안테나 (ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)로 동작할 수 잇다. 이에 따라, 도 9b의 안테나 구조는 4x4 MIMO 안테나 구조이다. 제3 방사 구조(1100-3)는 추가 배치 공간 없이 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2) 사이의 공간에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제한된 공간 내에서 4x4 MIMO 안테나가 배치되므로 All in One MIMO 안테나로 지칭할 수 있다.
1) 그라운드 간 간격과 관련하여, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b) 중 상부 영역인 제1 및 제3 영역(R1, R2) 사이의 갭 영역(G2) 간격은 넓을수록 격리도 측면에서 유리하다. 방사 효율 및 대역폭 개선 위해 최적으로 조절될 수 있다. 일 예로, 반사 손실과 안테나 배치 공간을 최소화하기 위해, 갭 영역(G2) 간격을 약 1.5 내지 1.8mm로 좁은 간격으로 설정할 수 있다.
2) 안테나 간 거리와 관련하여, 제1 및 제2 급전 라인(1120a, 1120b)을 기준으로 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간격은 유전체 기판(1010)의 중심 영역에 배치된 제3 방사 구조(1100-3)의 크기를 고려하여 설정될 수 있다. 하지만, 본원에서는 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간격이 증가되지 않도록 제3 방사 구조(1100-3)의 형상이 최적화된 것이다. 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간격은 제1 및 제3 영역(R1, R2) 사이의 갭 영역(G2) 간격과 관련될 수 있다.
이와 관련하여, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간격은 일반적인 MIMO 안테나와 같이 수 파장 단위가 아니라 한 파장 이내의 좁은 간격으로 배치될 수 있다. 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간격은 안테나 간 간섭을 고려하여 조절 가능하다. 이와 관련하여, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)에 형성되는 전류 경로가 급전 라인(1120a, 1120b)을 외측으로 형성되거나 급전 라인(1120a, 1120b)에 인접하게 형성된다. 따라서, 본원의 안테나 구조는 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간격을 증가시키지 않고도 안테나 간 간섭을 임계치 이하로 유지할 수 있다.
3) 확장 그라운드 구조와 관련하여, 안테나 간 격리도 개선을 위해 제1 및 제2 방사체 구조(1100-1 및 1110-2)는 서로 마주보게 배치될 수 있다. 안테나 간 격리도는 제1 및 제2 안테나 간 격리도 이외에 제1 및 제3 안테나 간 격리도 및 제2 및 제4 안테나 간 격리도를 모두 고려한다. 이에 따라, 제1 및 제2 안테나 간 격리도, 제1 및 제3 안테나 간 격리도 및 제2 및 제4 안테나 간 격리도가 모두 임계치 이하가 되도록 제1 및 제2 그라운드 영역(1150a, 1150b)의 확장 그라운드 구조와 미러 구조가 설계된다. 한편, MB/HB/UHB 동작 모드에서는 제1 및 제2 그라운드 영역(1150a, 1150b)의 스텝 구조의 확장 그라운드 구조가 특히 아이솔레이터로 동작한다.
4) 이중 편파 안테나 급전 설계와 관련하여, 제3 및 제4 급전 라인(1160, 1170)의 일 단부는 제1 및 제2 급전 라인(1120a, 1120b) 간의 정렬(alignment)을 위해 제1 및 제2 급전 라인(1120a, 1120b)의 단부와 동일 라인 상에 배치된다. 한편, 제3 및 제4 급전 라인(1160, 1170)의 타 단부는 약 45도의 각도로 제2 패치(1130b)와 연결되어 제3 방사 구조(1100-3)가 이중 편파 안테나로 동작한다.
전술한 바와 같이, 안테나 소자들은 제1 방사 구조(1100-1), 제2 방사 구조(1100-2) 및 제3 방사 구조(1100-3)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 타입 MIMO 안테나에 해당하는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)는 확장 스텝 그라운드(extended step ground) MIMO 안테나를 구성한다. 제1 타입 MIMO 안테나는 LB/MB/HB/UHB에서 동작하는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 포함한다. 제2 타입 MIMO 안테나에 해당하는 제3 방사 구조(1100-3)는 이중 편파 MIMO 안테나를 구성한다. 제2 타입 MIMO 안테나는 MB/HB/UHB에서 동작하는 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)를 포함한다.
안테나 어셈블리(1100)는 제한된 영역 내에 제1 및 제2 타입 MIMO 안테나가 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)를 구성하여 4x4 MIMO 안테나를 구성한다. 4x4 MIMO 안테나가 제한된 영역 내에 배치되고, 제2 타입 안테나가 제1 타입 안테나 사이에 배치되므로, 안테나 어셈블리(1100)를 All in One 안테나로 지칭할 수 있다.
안테나 어셈블리(1100)는 LB에서 제1 타입 MIMO 안테나에 해당하는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 통해 2x2 MIMO 동작을 수행한다. 또한, 안테나 어셈블리(1100)는 MB/HB/UHB에서 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)를 통해 4x4 MIMO 동작을 수행한다. 따라서, 안테나 어셈블리(1100)는 MB/HB/UHB에서 제1 타입 MIMO 안테나와 제2 타입 MIMO 안테나를 모두 사용하여 4x4 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
제1 방사 구조(1100-1)는 유전체 기판(1010) 상의 제1 방사체 영역(1110a)의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제1 그라운드 영역(1150a) 및 제2 그라운드 영역(1160a)을 구비한다. 제2 방사 구조(1100-2)는 유전체 기판(1010) 상의 제2 방사체 영역(1110b)의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제3 그라운드 영역(1150b) 및 제4 그라운드 영역(1160b)을 구비한다.
제3 방사 구조(1100-3)는 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2) 사이에 배치되도록 구성된다. 갭 영역(G1, G2)은 제1 방사 구조(1100-1)의 제1 그라운드 영역(1150a)과 제2 방사 구조(1100-2)의 제3 그라운드 영역(1150b) 사이에 형성된다.
갭 영역(G1, G2)은 제1 갭 영역(G1) 및 제1 갭 영역(G1)보다 일 축 방향으로 상부 영역인 제2 갭 영역(G2)을 포함하도록 구성된다. 이와 관련하여, 제1 갭 영역(G1)의 제1 간격이 제2 갭 영역(G2)의 제2 간격보다 더 넓게 형성되고, 제3 방사 구조(1100-3)는 제1 갭 영역(G1)에 배치되도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 대칭 구조로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 방사 구조(1100-1)의 제1 그라운드 영역(G1)과 제2 방사 구조(1100-2)의 제3 그라운드 영역(G3)이 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 따라서, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)의 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭 구조(symmetrical structure)로 형성될 수 있다.
제1 방사 구조(1100-1)는 제1 방사체 영역(1110a), 제1 급전 라인(1120a), 제1 그라운드 영역(1150a) 및 제2 그라운드 영역(1160a)을 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 급전 라인(1120a)은 제1 방사체 영역(1110a)의 도전 패턴과 동일 평면 상에서 신호를 인가하도록 구성된다. 제1 그라운드 영역(1150a)은 제1 급전 라인(1120a)의 일 측에서 제1 방사체 영역(1110a)의 일 측면 및 일 축 방향으로 상부 영역에 배치된다. 제1 그라운드 영역(1150a)은 제1 대역의 신호를 방사하도록 구성되고, 제1 방사체 영역(1110a)은 제1 대역보다 높은 제2 대역의 신호를 방사하도록 구성된다. 제2 그라운드 영역(1160a)은 제1 급전 라인(1120a)의 타 측에서 제1 방사체 영역(1110a)의 일 축 방향으로 하부 영역에 배치된다. 제2 그라운드 영역(1160a)은 제2 대역보다 높은 제3 대역의 신호를 방사하도록 구성된다.
제2 방사 구조(1100-2)는 제2 방사체 영역(1110b), 제2 급전 라인(1120b), 제3 그라운드 영역(1150b) 및 제4 그라운드 영역(1160b)을 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 급전 라인(1120b)은 제2 방사체 영역(1110b)의 도전 패턴과 동일 평면 상에서 신호를 인가하도록 구성된다. 제3 그라운드 영역(1160a)은 제2 급전 라인(1120b)의 타 측에서 제2 방사체 영역(1110b)의 일 측면 및 일 축 방향으로 상부 영역에 배치된다. 제3 그라운드 영역(1160a)은 제1 대역의 신호를 방사하도록 구성되고, 제2 방사체 영역(1110b)은 제1 대역보다 높은 제2 대역의 신호를 방사하도록 구성된다. 제4 그라운드 영역(1160b)은 제2 급전 라인(1120b)의 일 측에서 제2 방사체 영역(1110b)의 일 축 방향으로 하부 영역에 배치된다. 제4 그라운드 영역(1160b)은 제2 대역보다 높은 제3 대역의 신호를 방사하도록 구성된다.
한편, 제1 그라운드 영역(1150a)은 제1 급전 라인(1120a) 및 제1 방사체 영역(1110a)과 이격되어 배치되는 제1 측면(S1)을 구비한다. 또한, 제1 그라운드 영역(1150a)은 제1 측면(S1)의 타 측면인 제2 측면(S2)을 더 구비한다. 이와 관련하여, 제1 측면(S1)의 경계는 제1 방사체 영역(1110a)의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 그라운드 영역(1150a)의 제1 측면(S1)의 경계가 리세스된 형상으로 형성되어 확장된 스텝 그라운드 구조를 형성할 수 있다.
제3 그라운드 영역(1150b)은 제2 급전 라인(1120b) 및 제2 방사체 영역(1110b)과 이격되어 배치되는 제3 측면(S3)을 구비한다. 제3 그라운드 영역(1150b)은 제3 측면(S3)의 타 측면인 제4 측면(S4)을 더 구비한다. 이와 관련하여, 제3 측면(S3)의 경계는 제2 방사체 영역(1110b)의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치될 수 있다. 이 경우, 제3 그라운드 영역(1150b)의 제3 측면(S3)의 경계가 리세스된 형상으로 형성되어 확장된 스텝 그라운드 구조를 형성할 수 있다.
제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1110-2)에서 제2 및 제4 그라운드 영역(1160a, 1160b)는 삼각형 형상으로 구성될 수 있다. 제2 그라운드 영역(1160a)은 제1 급전 라인(1120a)의 경계와 이격되어 배치되고, 제1 급전 라인(1120a)의 경계에서 측면 방향으로 높이가 감소되는 삼각형 형상으로 구성된다. 따라서, 제2 그라운드 영역(1160a)에서 제1 방사체 영역(1110a)과의 거리가 중심 영역보다 측면 영역에서 더 증가하도록 형성될 수 있다. 제4 그라운드 영역(1160b)은 제2 급전 라인(1120b)의 경계와 이격되어 배치되고, 제2 급전 라인(1120b)의 경계에서 측면 방향으로 높이가 감소되는 삼각형 형상으로 구성된다. 따라서, 제4 그라운드 영역(1160b)에서 제2 방사체 영역(1110b)과의 거리가 중심 영역보다 측면 영역에서 더 증가하도록 형성될 수 있다.
한편, 제1 그라운드 영역(1150a)은 상부 영역에 대응되고, 제2 측면(S2) 상에서 단부가 일 축에 평행한 라인 상에 배치되어 직선 구조로 형성되는 제1 영역(R1)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 그라운드 영역(1150a)은 제1 영역(R1)보다 하부 영역에 대응되고, 제1 영역(R1)의 단부보다 더 좁은 너비로 형성되는 제2 영역(R2)을 더 포함할 수 있다. 제2 영역(R2)의 일 측면은 제1 급전 라인(1120a)과 제1 방사체 영역(1110a)의 일 측면과 이격되어 배치되고, 제1 방사체 영역(1110a)의 상부 영역과 이격되어 배치될 수 있다. 한편, 제2 영역(R2)의 타 측면은 제2 측면(S2)을 형성한다.
제3 그라운드 영역(1150b)은 상부 영역에 대응되고, 제4 측면(S4) 상에서 단부가 일 축에 평행한 라인 상에 배치되어 직선 구조로 형성되는 제3 영역(R3)을 포함할 수 있다. 또한, 제3 그라운드 영역(1150b)은 제3 영역(R3)보다 하부 영역에 대응되고, 제3 영역(R3)의 단부보다 더 좁은 너비로 형성되는 제4 영역(R4)을 더 포함할 수 있다. 제4 영역(R4)의 일 측면은 제2 급전 라인(1120b)과 제2 방사체 영역(1110b)의 일 측면과 이격되어 배치되고, 제2 방사체 영역(1110b)의 상부 영역과 이격되어 배치된다. 한편, 제3 영역(R3)의 타 측면은 제4 측면(S4)을 형성한다.
한편, 제1 갭 영역(G1) 및 제2 갭 영역(G2)은 유전체 영역에 해당한다. 제1 갭 영역(G1)은 유전체 기판(1010)상에서 제1 유전체 영역을 형성한다. 제1 유전체 영역은 제1 그라운드 영역(1150a)의 제2 영역(R2)의 단부와 제2 그라운드 영역(1160a)의 제4 영역(R4)의 단부 사이에 제1 간격으로 형성된다. 제2 갭 영역(G2)은 유전체 기판(1010)상에서 제2 유전체 영역을 형성한다. 제2 유전체 영역은 제1 그라운드 영역(1150a)의 제1 영역(R1)의 단부와 제2 그라운드 영역(1160a)의 제3 영역(R3)의 단부 사이에 제2 간격으로 형성된다. 이와 관련하여, 제1 갭 영역(G1)의 제1 간격이 제2 갭 영역(G2)의 제2 간격보다 일 축에 수직한 타 축 방향으로 더 넓게 형성된다. 이에 따라, 최소 공간 배치 구조를 위해 제3 방사 구조(1100-3)는 유전체 영역이 더 넓은 제1 갭 영역(G1)에 배치된다.
제2 대역 및 제3 대역에서 동작하는 제3 방사 구조(1100-3)는 제1 내지 제3 대역에서 동작하는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)에 비해 더 작은 크기로 형성된다. 따라서, 제3 방사 구조(1100-3)는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2) 사이의 여유 공간 내에 배치될 수 있다.
제3 방사 구조(1100-3)는 슬롯에 의해 상호 구분되는 복수의 안테나 소자들로 형성된다. 이와 관련하여, 도 10은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 제3 방사 구조를 확대한 도면이다. 도 9a 내지 도 10을 참조하면, 제3 방사 구조(1100-3)는 제1 패치(1130a) 및 제2 패치(1130b)를 포함한다. 도 10을 참조하면, 제1 패치(1130a) 및 제2 패치(1130b)는 각각 외부 패치 및 내부 패치로 지칭할 수 있다. 제1 패치(1130a) 및 제2 패치(1130b)의 형상은 다각형 형상 및 원형 형상으로 구현되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 패치(1130a) 및 제2 패치(1130b)의 형상은 사각형/사각형, 다각형/다각형, 원형/원형, 다각형/원형 또는 원형/다각형의 조합 중 하나로 구현될 수 있다. 내부 패치인 제2 패치(1130b)의 형상은 제1 슬롯 영역(SR1)의 형상에 대응할 수 있다.
제3 방사 구조(1100-3)는 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다. 따라서, 제3 방사 구조(1100-3)는 단일 안테나 소자로 구현되지만, 기능적으로는 2개의 안테나로 동작할 수 있다. 제3 방사 구조(1100-3)는 제1 패치(1130a), 제2 패치(1130b), 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170)을 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 패치(1130a)는 유전체 기판(1010) 상에 배치되는 제1 도전 패턴의 내부 영역에 제1 슬롯(SR1)이 형성되도록 구성된다. 제1 패치(1130a)는 제1 도전 패턴을 통해 제2 대역에서 신호를 방사하도록 구성된다. 제2 패치(1130b)는 제1 슬롯(SR1)의 내부 영역에 배치되는 제2 도전 패턴을 통해 제3 대역에서 신호를 방사하도록 구성된다.
제3 급전 라인(1160)은 제1 패치(1130a)의 내측과 제2 패치(1130b)의 외측 사이의 제1 슬롯(SR1)의 제1 급전 영역에 배치된다. 제4 급전 라인(1170)은 제1 패치(1130a)의 내측과 제2 패치(1130b)의 외측 사이의 제1 슬롯(SR1)의 제2 급전 영역에 배치된다. 여기서, 제1 슬롯(SR1)의 제2 급전 영역은 제1 급전 영역과 상호 직교하는 위치에 대응한다. 이에 따라, 제3 방사 구조(1100-3)가 상호 직교하는 편파를 갖는 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다.
제1 내지 제3 방사 구조(1100-1 내지 1100-3)를 급전하는 급전 라인들은 유전체 기판(1010) 상에서 동일 라인 상에 배치될 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 급전 라인들(1120a, 1120b, 1160, 1170)의 단부는 유전체 기판(1010) 상에서 동일 라인 상에 배치되어 도 9b와 같이 유전체 기판(1010)의 단부에서 커넥터와 연결된다. 이와 관련하여, 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170)은 커플링 급전되는 대각선 방향에서 소정 각도 회전되어 일 축 방향과 평행하게 형성된다. 제1 급전 라인(1120a) 내지 제4 급전 라인(1170)은 일 축 방향과 평행하게 형성된다. 이에 따라, 제1 급전 라인(1120a)의 제1 단부 내지 제4 급전 라인(1170)의 제4 단부는 타 축 방향에 평행한 동일 선상에 배치된다.
제3 방사 구조(1100-3)는 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170) 사이에 제1 패치(1130a)와 제2 패치(1130b)를 연결하도록 구성된 연결 라인(1150)을 더 포함한다.
제3 및 제4 급전 라인(1160, 1170)도 제1 및 제4 급전 라인(1120a, 1120b)과 같이 CPW 라인 구조로 형성된다. 이와 관련하여, 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170)은 신호 라인(1161, 1171)의 양 측에 그라운드 패턴(1161g, 1171g)이 형성된 제1 CPW 급전 구조 및 제2 CPW 급전 구조를 형성한다. 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170)은 유전체 영역에 의해 제1 패치(1130a) 및 제2 패치(1130b)와 이격되는 제1 신호 라인(1162) 및 제2 신호 라인(1172)을 더 포함할 수 있다. 제1 신호 라인(1162) 및 제2 신호 라인(1172)은 제1 패치(1130a)의 내측과 제2 패치(1130b)의 외측을 따라 연장되게 형성될 수 있다.
제3 급전 라인(1160)은 제1 도전 패턴(1161) 및 제1 커플링 라인(1162)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제4 급전 라인(1170)은 제2 도전 패턴(1171) 및 제2 커플링 라인(1172)을 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 신호 라인(1161, 1171)은 각각 제1 도전 패턴(1161) 및 제2 도전 패턴(1171)에 대응한다. 한편, 제1 신호 라인(1162) 및 제2 신호 라인(1172)은 각각 제1 커플링 라인(1162) 및 제2 커플링 라인(1172)에 대응한다.
제1 도전 패턴(1161)은 양 측에 제1 그라운드 패턴(1161g)이 배치되도록 구성된다. 제2 도전 패턴(1171)은 양 측에 제2 그라운드 패턴(1171g)이 배치되도록 구성된다. 제1 커플링 라인(1162)은 제1 도전 패턴(1161)의 단부에서 제1 슬롯(SR1)을 따라 양 측으로 형성되어 제1 신호를 제1 패치(1130a) 또는 제2 패치(1130b)로 커플링 하도록 구성된다. 제2 커플링 라인(1172)은 제1 도전 패턴(1171)의 단부에서 제1 슬롯(SR1)을 따라 양 측으로 형성되어 제1 신호를 제2 패치(1130a) 또는 제2 패치(1130b)로 커플링 하도록 구성된다.
제1 커플링 라인(1162) 중 일 단부는 연결 라인(1150)에 인접하여 소정 간격 이격되도록 형성된다. 제2 커플링 라인(1172) 중 타 단부는 연결 라인(1150)에 인접하여 과 소정 간격 이격되도록 형성된다.
한편, 제1 방사 구조(1100-1) 내지 제3 방사 구조(1100-3)를 구비하는 안테나 어셈블리(1100)는 복수의 안테나가 독립적으로 동작하도록 구성된다. 이와 관련하여, 안테나 어셈블리(1100)의 복수의 안테나를 통해 동일 주파수 대역에서 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 제1 대역 내지 제3 대역에서 각각 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)로 동작한다. 한편, 제3 방사 구조(1100-3)는 제2 대역 및 제3 대역에서 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)로 동작한다. 따라서, 제3 방사 구조(1100-3)는 단일 안테나 소자를 통해 이중 편파 안테나로 동작하므로 기능적으로 2개의 안테나로 동작한다.
제1 급전 라인(1120a)에서 인가되는 제1 무선 신호에 의해 안테나 어셈블리(1100)는 제1 편파를 갖는 제1 안테나(1100-1, ANT1)로 동작한다. 제2 급전 라인(1120a)에서 인가되는 제2 무선 신호에 의해 안테나 어셈블리(1100)는 제1 편파를 갖는 제2 안테나(1100-2, ANT3)로 동작한다.
제3 급전 라인(1160)에서 인가되는 제3 무선 신호에 의해 안테나 어셈블리(1100)를 구성하는 제3 방사 구조(1100-3)는 제2 편파를 갖는 제3 안테나(ANT3)로 동작한다. 한편, 제4 급전 라인(1170)에서 인가되는 제4 무선 신호에 의해 안테나 어셈블리(1100)를 구성하는 제4 방사 구조(1100-4)는 제2 편파와 직교하는 제3 편파를 갖는 제4 안테나(ANT4)로 동작한다.
도 7 내지 도 8b에서 제1 그라운드 영역이 인접하게 배치되는 제1 및 제2 방사 구조의 안테나 성능에 대해 설명하였다. 이하에서는 제1 내지 제4 안테나를 구성하는 제1 내지 제3 방사 구조 전체의 안테나 성능에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 11a는 도 9b의 안테나 어셈블리에서 제3 방사 구조의 반사 손실 특성과 제1 및 제2 방사 구조 간 격리도를 나타낸다. 한편, 도 11b는 도 9b의 안테나 어셈블리에서 제1 및 제2 방사 구조의 효율 특성과 제3 및 제4 방사 구조의 효율 특성을 나타낸다.
도 6 및 도 8a를 참조하면, 동일한 형상과 구조를 갖는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)는 동일한 공진 주파수 특성을 갖는다. 도 9b 및 도 11a를 참조하면, 제1 그라운드 영역(1150)이 인접하게 배치되는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)는 11.8dB 이상의 격리도 특성을 갖는다. 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)와 상이한 형상을 갖고 이중 편파 안테나로 동작하는 제3 방사 구조(1100-3)는 제2 대역 및 제3 대역에서 공진하도록 구성된다. 제2 대역 및 제3 대역은 제1 대역에 해당하는 LB를 제외한 MB/HB/UHB/5G 대역을 포함한다.
도 9b 및 도 11b를 참조하면, 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)에 해당하는 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)의 효율은 -3.5dB 이상의 값을 갖는다. 한편, 제3 방사 구조(1100-3)를 통해 이중 편파 안테나로 동작하는 제3 및 제4 안테나(ANT3, ANT4)의 효율은 -4.1dB 이상의 값을 갖는다.
한편, 본 명세서에 개시되는 안테나 어셈블리(1100)를 구성하는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)는 인접하게 배치되면서도 상호 간 간섭이 매우 낮다. 이와 관련하여, 도 12a 내지 도 12c는 제1 대역 제3 대역에서 제1 및 제2 방사 구조의 표면 전류 분포(surface current distribution)를 나타낸다.
도 6 및 도 9b를 참조하면, MIMIO 안테나의 제1 및 제3 그라운드(1150a, 1150b) 구조를 서로 마주 보게 배치하여, 동일 형상의 안테나가 동일 주파수 대역에서 동작하는 경우에도 안테나 상호 영향이 최소화되도록 구성된다. MIMIO 안테나는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)를 포함한다.
도 6, 도 9b 및 도 12a를 참조하면, 제1 대역(LB) 중 800MHz에서 표면 전류 분포는 급전 라인(1120a, 1120b)과 제1 및 제2 방사체 영역(1110a, 1110b)에서 높게 나타난다. 한편, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)에서는 하부 영역인 제2 및 제4 영역(R2, R4)이 상부 영역인 제1 및 제3 영역(R1, R3)보다 표면 전류 분포가 더 높게 형성된다. 이에 따라, 800MHz와 같은 제1 대역에서 매우 인접한 갭 영역(G1) 간격(예: 1.8mm)에도 불구하고, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간섭 수준을 낮게 유지할 수 있다.
도 6, 도 9b 및 도 12b를 참조하면, 제2 대역(MB/HB) 중 2200MHz에서 표면 전류 분포는 급전 라인(1120a, 1120b), 제1 및 제2 방사체 영역(1110a, 1110b)에서 높게 나타난다. 한편, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)에서는 하부 영역인 제2 및 제4 영역(R2, R4)이 상부 영역인 제1 및 제3 영역(R1, R3)보다 표면 전류 분포가 더 높게 형성된다. 이에 따라, 2200MHz와 같은 제2 대역에서 인접한 갭 영역(G1) 간격(예: 1.8mm)에도 불구하고, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간섭 수준을 낮게 유지할 수 있다.
한편, 1.8mm의 갭 영역 (G1) 간격은 제2 대역에서 제1 대역보다 더 널은 간격으로 간주될 수 있다. 따라서, 도 8a에 도시된 바와 같이 제2 대역에서의 제1 및 제2 방사 구조 간 격리도가 제1 대역에서의 제1 및 제2 방사 구조 간 격리도보다 특성이 더 개선된다.
도 6, 도 9b 및 도 12c를 참조하면, 제3 대역(UHB) 중 3500MHz에서 표면 전류 분포는 급전 라인(1120a, 1120b) 및 제2 및 제4 그라운드 영역(1160a, 1160b)에서 높게 나타난다. 한편, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)에서는 하부 영역인 제2 및 제4 영역(R2, R4)이 상부 영역인 제1 및 제3 영역(R1, R3)보다 표면 전류 분포가 더 높게 형성된다. 이에 따라, 3500MHz와 같은 제3 대역에서 인접한 갭 영역(G1) 간격(예: 1.8mm)에도 불구하고, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간섭 수준을 낮게 유지할 수 있다.
한편, 1.8mm의 갭 영역 (G1) 간격은 제3 대역에서 제2 대역 및 제1 대역보다 더 널은 간격으로 간주될 수 있다. 따라서, 도 8a에 도시된 바와 같이 제3 대역에서의 제1 및 제2 방사 구조 간 격리도가 제1 대역에서의 제1 및 제2 방사 구조 간 격리도보다 특성이 더 개선된다.
도 6, 도 8a, 도 9b, 도 12a 내지 도 12c를 참조하면, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)의 제1 및 제3 영역(R1, R3)이 인접하게 배치됨에도 불구하고, 제1 및 제3 영역(R1, R3)에 표면 전류 분포가 낮게 형성된다. 따라서, 갭 영역(G) 간격이 좁게 형성됨에도 불구하고, MB/HB/UHB 동작 시 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간섭은 거의 없다. 한편, 갭 영역(G) 간격이 좁게 형성됨에도 불구하고, LB 동작 시에도 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간섭은 임계치, 예컨대 -10유 이하로 유지될 수 있다.
한편, 본 명세서에 제시되는 미러 형태의 MIMO 안테나 구조는 상부 영역의 확장 그라운드 구조가 안테나 간 아이솔레이터(isolation) 역할을 수행한다. 이와 관련하여, 도 13a 내지 도 13c는 제1 대역 내지 제3 대역에서의 전류 경로와 방사 패턴을 나타낸 것이다.
도 13a (a) 내지 도 13 (c)를 참조하면, 제1 대역 내지 제3 대역 별로 메인 전류 경로를 표시한 것이다. LB가 제1 대역이고, MB/HB가 제2 대역이고, UHB가 제3 대역으로 설정될 수 있다. 도 6, 도 9b 및 도 13a (a) 내지 도 13 (c)를 참조하면, 단일 안테나 소자를 미러 형태로 배치하여 안테나 별로 메인 전류 경로가 이격되도록 구성된다.
따라서, 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)가 좁은 갭 영역(G1) 간격으로 배치된 경우에도 안테나 간섭이 최소화된다. 미러 형태로 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)가 배치됨에 따라 방사 패턴 간 중첩되는 영역이 최소화되어, 안테나 간섭이 최소화된다. 한편, 확장 그라운드로 구성되는 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)은 특히, MB/HB/UHB에서 동작 시 안테나 소자 간 아이솔레이터로 동작한다.
도 6, 도 9b 및 도 13a (a)를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)에 형성되는 메인 전류 경로는 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)의 제1 및 제3 측면(S1, S3)을 따라 형성된다. 도 6, 도 9b 및 도 13a (b)를 참조하면, 미러 구조에 따라 제1 대역에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)의 방사 패턴도 피크 형성 영역이 다른 방향에서 형성된다. 따라서, 미러 형태로 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)가 배치됨에 따라 방사 패턴 간 중첩되는 영역이 최소화되어, 안테나 간섭이 최소화된다.
도 6, 도 9b 및 도 13b (a)를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)에 형성되는 메인 전류 경로는 제1 및 제2 방사체 영역(1110a, 1110b)의 외 측면을 따라 형성된다. 제1 및 제2 방사체 영역(1110a, 1110b)의 외 측면 사이의 메인 전류 경로 간 거리는 LB에서의 메인 전류 경로 간 거리보다 더 증가한다. 따라서, MB/HB에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 격리도 특성이 LB에서의 격리도 특성보다 더 개선된다.
도 6, 도 9b 및 도 13b (b)를 참조하면, 미러 구조에 따라 제2 대역에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)의 방사 패턴도 피크 형성 영역이 다른 방향에서 형성된다. 따라서, 미러 형태로 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)가 배치됨에 따라 방사 패턴 간 중첩되는 영역이 최소화되어, 안테나 간섭이 최소화된다.
도 6, 도 9b 및 도 13c (a)를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)에 형성되는 메인 전류 경로는 제2 및 제4 그라운드 영역(1160a, 1160b)의 내 측면과 외 측면을 따라 형성된다. 제2 및 제4 그라운드 영역(1160a, 1160b)의 내 측면과 외 측면을 따라 형성되는 메인 전류 경로 간 거리는 LB에서의 메인 전류 경로 간 거리보다 더 증가한다. 따라서, UHB에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 격리도 특성이 LB에서의 격리도 특성보다 더 개선된다.
도 6, 도 9b 및 도 13c (b)를 참조하면, 미러 구조에 따라 제3 대역에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)의 방사 패턴도 피크 형성 영역이 다른 방향에서 형성된다. 따라서, 미러 형태로 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)가 배치됨에 따라 방사 패턴 간 중첩되는 영역이 최소화되어, 안테나 간섭이 최소화된다.
전술한 바와 같이, 본 명세서에서 제시되는 미러 구조의 CPW 안테나 모듈의 안테나 소자들은 각 대역 별로 동시에 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 도 14는 제1 및 제2 타입 MIMO 안테나에 대해 각 대역 별 방사 패턴 특성을 나타낸 것이다.
도 6, 도 9b 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)에 해당하는 제1 타입 MIMO 안테나가 제1 대역 내지 제3 대역에서 동작할 수 있다. 또한, 제3 및 제4 안테나(ANT3, ANT4)에 해당하는 제2 타입 MIMO 안테나가 제1 대역 내지 제3 대역에서 동작할 수 있다.
도 6, 도 9b, 도 13a 내지 도 13c 및 도 14를 참조하면, 제1 대역 내지 제3 대역에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면, 방사 패턴도 대칭 형태로 형성된다.
도 13a (b)를 참조하면, 제1 또는 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동작하면 제1 대역에서 각각의 방사 패턴(RP1, RP2)의 피크 방향은 서로 다르고 방사 패턴도 비대칭 형상으로 형성된다. 여기서, 제1 대역은 LB이고 일 예로 동작 주파수는 800MHz일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 도 14에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면 제1 대역에서 합성 방사 패턴은 각각의 방사 패턴(RP1, RP2)의 합으로 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면, 방사 패턴도 제1 대역에서 대칭 형태로 형성된다.
도 13b (b)를 참조하면, 제1 또는 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동작하면 제2 대역에서 각각의 방사 패턴(RP1, RP2)의 피크 방향은 서로 다르고 방사 패턴도 비대칭 형상으로 형성된다. 여기서, 제2 대역은 MB/HB이고 일 예로 동작 주파수는 1900MHz, 2700MHz일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 도 14에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면 제2 대역에서 합성 방사 패턴은 각각의 방사 패턴(RP1, RP2)의 합으로 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면, 방사 패턴도 대칭 형태로 형성된다.
도 13b (b)를 참조하면, 제1 또는 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동작하면 제3 대역에서 각각의 방사 패턴(RP1, RP2)의 피크 방향은 서로 다르고 방사 패턴도 비대칭 형상으로 형성된다. 여기서, 제3 대역은 UHB이고 일 예로 동작 주파수는 3500MHz일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 도 14에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면 제3 대역에서 합성 방사 패턴은 각각의 방사 패턴(RP1, RP2)의 합으로 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면, 방사 패턴도 대칭 형태로 형성된다.
도 6, 도 9b 및 도 14를 참조하면, 제2 대역 및 제3 대역에서 제3 및 제4 안테나(ANT3, ANT4)가 동시에 동작하면, 방사 패턴도 대칭 형태로 형성된다. 제3 및 제4 안테나(ANT3, ANT4)가 동시에 동작하면, 제3 및 제4 안테나(ANT3, ANT4)에 의한 각각의 방사 패턴(RP3, RP4)의 합으로 합성 방사 패턴이 형성된다. 이에 따라, 제3 및 제4 안테나(ANT3, ANT4)가 동시에 동작하면, 방사 패턴도 제2 대역 및 제3 대역에서 대칭 형태로 형성된다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 광대역 이중 편파 안테나 구조는 글래스 또는 디스플레이에 메탈 메쉬 형태의 투명 안테나로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 15a는 본 명세서에서 제시되는 글래스에 메탈 메쉬 형태로 구현되는 투명 안테나가 배치되는 안테나 어셈블리의 층상 구조와 메쉬 격자 구조를 나타낸다. 한편, 도 15b는 본 명세서의 실시 예에 따른 4x4 MIMO 안테나가 글래스에 메탈 메쉬 형태로 구현되는 투명 안테나가 배치되는 안테나 어셈블리와 이의 메쉬 격자 구조를 나타낸다.
도 15a (a)를 참조하면, 투명 안테나가 배치되는 안테나 어셈블리의 층상 구조는 글래스(1001), 유전체 기판(dielectric substrate, 1010), 메탈 메쉬 층(1020) 및 OCA (optical clear adhesive) 층(1030)을 포함하도록 구성될 수 있다. 유전체 기판(dielectric substrate, 1010)은 투명 필름(transparent film)으로 구현될 수 있다. OCA 층(1030)은 제1 OCA 층(1031) 및 제2 OCA 층(1032)을 포함하도록 구성될 수 있다.
글래스(1001)는 유리 소재로 구현되고, 글래스 부착용 시트인 제2 OCA 층(1032)이 글래스(1001)에 부착될 수 있다. 일 예로, 글래스(1001)는 약 3.5-5.0mm의 두께로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 글래스(1001)는 도 1a 및 도 1b의 차량의 전면 윈도우(301)를 구성할 수 있다.
투명 필름 재질의 유전체 기판(1010)은 상부 영역의 메탈 메쉬 층(1020)의 도전 패턴들이 배치되는 유전체 영역을 구성한다. 유전체 기판(1010)은 약 100-150mm의 두께로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
메탈 메쉬 층(1020)은 도 5와 같이 복수의 메탈 메쉬 격자들에 의해 형성될 수 있다. 복수의 메탈 메쉬 격자들이 급전 라인 또는 방사체로 동작하도록 도전 패턴을 구성할 수 있다. 메탈 메쉬 층(1020)은 투명 안테나 영역을 구성한다. 일 예로, 메탈 메쉬 층(1020)은 약 2mm의 두께로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
메탈 메쉬 층(1020)은 메탈 메쉬 격자(1020a) 및 더미 메쉬 격자(1020b)를 포함하도록 구성될 수 있다. 한편, 메탈 메쉬 격자(1020a) 및 더미 메쉬 격자(1020b)의 상부 영역에 도전 패턴을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 투명 필름 층인 제1 OCA 층(1031)이 배치될 수 있다.
제1 OCA 층(1031)은 메탈 메쉬 층(1020)의 보호용 시트(protective sheet)로 메탈 메쉬 층(1020)의 상부 영역에 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 OCA 층(1031)은 20-40mm의 두께로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 OCA 층(1032)은 글래스 부착용 시트로 글래스(1001)의 상부 영역에 배치될 수 있다. 제2 OCA 층(1032)은 글래스(1001)와 투명 필름 재질의 유전체 기판(1010) 사이에 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 OCA 층(1032)은 약 20-50mm의 두께로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5, 도 6, 도 9b 및 도 15b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 투명 안테나로 구현될 수 있다. 이를 위해, 제1 및 제2 방사체 영역(1110a, 1110b) 및 급전 라인(1120a, 1120b)은 복수의 격자들이 전기적으로 연결된 메탈 메쉬 패턴(1020)으로 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)과 제2 및 제4 그라운드 영역(1160a, 1160b)도 복수의 격자들이 전기적으로 연결된 메탈 메쉬 패턴(1020)으로 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2) 이외에 제3 방사 구조(1100-3)도 메탈 메쉬 패턴(1020)으로 형성될 수 있다.
반면에, 유전체 영역에 배치되는 더미 메쉬 격자(1020b)는 복수의 격자들이 연결 지점에서 끊어져 있는 오픈 더미(open dummy) 패턴으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 안테나 어셈블리(1100)는 유전체 기판(1010) 상에서 투명 안테나로 구현될 수 있고, 유전체 기판(1010)이 배치된 전체 영역을 투명 안테나 영역으로 지칭할 수 있다.
투명 안테나 영역은 안테나 패턴 영역과 오픈 더미 영역으로 구분될 수 있다. 안테나 패턴 영역은 복수의 격자들이 상호 연결된 메탈 메쉬 격자(1020a)로 구성된다. 반면에, 오픈 더미 영역은 연결 지점에서 끊어져 있는 오픈 더미 구조의 더미 메쉬 격자(1020b)로 구성된다. 투명 안테나를 구성하는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)와 제3 방사 구조(1100-3)은 유전체 기판(1010) 상에 배치되는 CPW 구조를 형성할 수 있다.
한편, 도 15b의 메탈 메쉬 형태의 투명 영역에 해당하는 글래스와 인터페이스되는 급전부(Feeder)는 불투명 영역을 형성한다. 불투명 영역을 형성하는 급전부도 CPW 전송선으로 구현될 수 있다. CPW 전송선으로 구현되는 급전부의 단부는 RF 커넥터에 의해 체결될 수 있다. RF 커넥터는 SMA 타입 또는 Fakra 타입으로 구현될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니고 RF 신호를 전달할 수 있는 임의의 인터페이스로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 제시되는 차량 윈도우 (글래스)에 배치되는 안테나 어셈블리(1100)는 투명 안테나로 구현된다. 한편, 투명 안테나를 급전하는 CPW 전송선과 접합부는 불투명 영역에 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 16a는 투명 영역인 차량 윈도우 또는 윈도우에 부착되는 유전체 기판에 배치되는 안테나 어셈블리와 불투명 영역에 배치되는 CPW 전송선 및 커넥터 구조가 결합된 도면이다. 한편, 도 16b는 도 16a의 투명 영역과 불투명 영역의 결합부를 확대한 도면이다.
도 16a를 참조하면, 차량 윈도우에 구현되는 CPW 안테나 구조는 도 6의 CPW 안테나 구조를 갖는 안테나 어셈블리(1100)로 표시되었다. 하지만, 도 6의 안테나 어셈블리(1100)에 한정되는 것은 아니고, 도 5a 및 도 5b의 안테나 어셈블리(1100a, 1100b)로 대체될 수도 있다. 한편, 급전 구조(1120')은 급전 라인(1120)과 연결되는 급전 FPCB (1125) 및 RF 커넥터(1126)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
안테나 어셈블리(1100)의 측면도를 참조하면, 투명 필름(1010) 상에 도전 패턴들이 메탈 메쉬(1020)로 형성될 수 있다. 한편, 메탈 메쉬(1020)로 형성된 도전 패턴들, 즉 방사체 영역(1110), 급전 라인(1120)과 제1 및 제2 그라운드 영역(1150, 1160)의 상부 영역에 OCA 층(1030)이 형성될 수 있다.
도 5, 도 6, 도 9b, 도 16a 및 도 16b를 참조하면, 투명 안테나를 구성하는 급전 라인(1120), 제1 그라운드 영역(1150) 및 제2 그라운드 영역(1160)의 하단부는 각각 접합부의 급전 라인(1120c), 제1 그라운드(1150c) 및 제2 그라운드(1160c)와 동일 평면 상에서 연결되도록 구성된다. 접합부의 급전 라인(1120c), 제1 그라운드(1150c) 및 제2 그라운드(1160c)는 불투명 영역에 형성된다. 접합부의 급전 라인(1120c), 제1 그라운드(1150c) 및 제2 그라운드(1160c)는 유전체 기판(1010)과 다른 제2 유전체 기판(1010b) 상에 배치되는 CPW 구조를 형성한다. 유전체 기판(1010)은 투명 기판으로 구현되고, 제2 유전체 기판(1010b)은 불투명 기판으로 구현될 수 있다.
이상에서는 본 명세서의 일 양상에 따른 투명 안테나로 구현되는 광대역 안테나 어셈블리에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 명세서의 다른 양상에 따른 안테나 어셈블리를 구비하는 차량용 안테나 시스템에 대해 설명한다. 차량용 글래스에 부착되는 안테나 어셈블리는 투명 안테나로 구현될 수 있다.
이와 관련하여, 도 17a는 본 명세서에 따른 글래스에 형성되는 투명 안테나가 구현될 수 있는 차량의 전면도를 나타낸다. 한편, 도 17b는 본 명세서에 따른 투명 안테나가 구현될 수 있는 투명 유리 어셈블리의 상세 구성을 나타낸다.
도 17a를 참조하면, 차량(500)의 전면도는 본 명세서에 따른 차량용 투명 안테나가 배치될 수 있는 구성을 나타낸다. 판유리 어셈블리(pane assembly)(22)는 상부 영역(310a)의 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 판유리 어셈블리(pane assembly)(22)는 유전체 기판으로 형성되는 반투명 판유리(translucent pane glass)(26)를 포함할 수 있다. 상부 영역(310a)의 안테나는 다양한 통신 시스템 중 임의의 하나 이상을 지원하도록 구성된다.
차량의 전면 윈도우(310) 중 상부 영역(310a)에 배치된 안테나는 4G/5G 통신 시스템의 mid band (MB), high band (HB) 및 5G Sub6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 차량의 전면 윈도우(310)는 반투명 판유리(26)로 형성될 수 있다. 반투명 판유리(26)는 안테나와 급전부의 일부가 형성되는 제1 부분(38) 및 급전부의 일부 및 더비 구조가 형성되는 제2 부분(42)을 포함할 수 있다. 또한, 반투명 판유리(26)는 도전 패턴들이 형성되지 않는 외부 영역(30, 36)을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 반투명 판유리(26)의 외부 영역(30)은 빛 전달(light transmission) 및 시야(field of view) 확보를 위해 투명하게 형성된 투명 영역(48)일 수 있다.
한편, 도전 패턴들이 전면 윈도우(310)의 일부 영역에 형성될 수 있는 것으로 예시되어 있지만, 다른 예는 도 1b의 측면 글래스(320), 도 3c의 후면 글래스(330) 및 임의의 글래스 구조로 확장될 수 있다. 차량(20)에서 탑승자 또는 운전자는 반투명 판유리(26)을 통해 도로 및 주변 환경을 볼 수 있고 일반적으로 상부 영역(310a)의 안테나에 의한 방해 없이 볼 수 있다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 상부 영역(310a)의 안테나는 반투명 판유리(26)의 제1 영역(40) 전체에 걸쳐 있는 제1 부분(38), 및 제1 영역(40)에 인접하게 배치된 반투명 판유리(26)의 제2 영역(44) 전체에 걸쳐 있는 제2 부분(42)을 포함할 수 있다. 제1 부분(38)은 제2 부분(42)의 밀도보다 더 큰 밀도(즉, 더 큰 격자 구조)를 갖는다. 제1 부분(38)의 밀도가 제2 부분(42)의 밀도보다 더 크기 때문에, 제1 부분(38)이 제2 부분(42)보다 더 투명한 것으로 인식된다. 또한, 제1 부분(38)의 안테나 효율이 제2 부분(42)의 안테나 효율보다 더 높다.
따라서, 제1 부분(38)에 안테나 방사체를 형성하고 제2 부분(42)에는 더미 방사체 (더미 부)를 형성하도록 구성할 수도 있다. 안테나 어셈블리(1100)가 차량 전면 글래스(310)의 상부 영역(310a)인 제1 부분(38)에 구현 시, 더미 방사체 또는 급전 라인의 일부가 제2 부분(42)에 구현 (부착)될 수 있다.
이와 관련하여, 안테나 영역이 차량 전면 글래스(310)의 상부 영역(310a)에 구현될 수 있다. 안테나를 구성하는 메탈 메쉬 격자 기반의 도전 패턴들은 제1 영역(38)에 구현될 수 있다. 한편, 시인성을 위한 제1 영역(38)에 더미 메쉬 격자가 배치될 수 있다. 또한, 제1 부분(38)과 제2 부분(42) 간의 투명도 유지 관점에서 제2 영역(42)에도 더미 메쉬 격자 기반의 도전 패턴들이 형성될 수 있다. 제2 영역(42)에 배치되는 메쉬 격자(46)의 간격은 제1 영역(38)에 배치되는 메쉬 격자의 간격보다 더 넓게 형성된다.
상부 영역(310a)의 안테나의 제1 부분(38)에 형성되는 도전성 메쉬 격자(conductive mesh grid)는 반투명 판유리(26)의 주변부(34)와 제2 부분(42)을 포함하는 영역까지 확장될 수 있다. 상부 영역(310a)의 안테나는 주변부(34)를 따라 일 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.
투명 안테나와 같은 안테나 어셈블리(1100)는 차량 전면 글래스(310)의 상부 영역(310a)에 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 어셈블리(1100)가 전면 글래스(310)의 상부 영역(310a)에 배치되는 경우, 안테나 어셈블리(1100)는 반투명 판유리(26)의 상부 영역(47)까지 확장될 수 있다. 반투명 판유리(26)의 상부 영역(47)은 다른 부분보다 투명도가 낮게 구현될 수 있다. 판유리(26)의 상부 영역(47)에 급전부의 일부 또는 다른 인터페이스 라인들이 구현될 수 있다. 안테나 어셈블리(1100)가 차량 전면 글래스(310)의 상부 영역(310a)에 구현 시 안테나 어셈블리(1100)는 도 3a 내지 도 3c의 제2 안테나 시스템(1000b)과 연동될 수 있다.
안테나 어셈블리(1100)는 차량 전면 글래스(310)의 하부 영역(310b) 또는 측면 영역(310c)에 구현될 수 있다. 안테나 어셈블리(1100)가 차량 전면 글래스(310)의 하부 영역(310b)에 배치되는 경우, 안테나 어셈블리(1100)는 반투명 판유리(26)의 하부 영역(49)까지 확장될 수 있다. 반투명 판유리(26)의 하부 영역(49)은 다른 부분보다 투명도가 낮게 구현될 수 있다. 반투명 판유리(26)의 하부 영역(49)에 급전부의 일부 또는 다른 인터페이스 라인들이 구현될 수 있다. 커넥터 어셈블리(74)가 반투명 판유리(26)의 하부 영역(49)에 구현될 수 있다.
안테나 어셈블리(1100)가 차량 전면 글래스(310)의 하부 영역(310b)에 또는 측면 영역(310c)에 구현 시 안테나 어셈블리(1110)는 도 3a 내지 도 3c의 차량 내부의 안테나 시스템(1000)과 연동될 수 있다. 하지만, 안테나 시스템(1000) 및 제2 안테나 시스템(1000b)과의 연동 구성은 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다. 한편, 안테나 어셈블리(1100)는 차량 도 1b의 측면 글래스(320)에 구현될 수도 있다.
도 1a 내지 도 17b를 참조하면, 실시 예에 따른 안테나 어셈블리(1100)를 구비하는 차량용 안테나 시스템(1000)은 도 16a의 투명 유리 어셈블리(transparent pane assembly, 1050)를 포함할 수 있다. 한편, 도 18은 실시 예에 따른 차량용 안테나 시스템이 탑재된 차량의 구성을 나타낸 블록도를 나타낸다.
도 1a 내지 도 18을 참조하면, 차량(500)은 차량용 안테나 시스템(1000)을 포함하도록 구성될 수 있다. 차량(500)은 차량용 안테나 시스템(1000) 이외에 통신 장치(400) 및 오브젝트 검출 장치(520)을 포함하도록 구성될 수 있다. 통신 장치(400) 및 오브젝트 검출 장치(520)에 대한 상세한 설명은 도 4에서의 설명으로 대체한다. 도 1a, 도 1b 및 도 15를 참조하면, 차량(500)은 전기적 그라운드로 동작하는 도전 차량 바디(conductive vehicle body)를 구비할 수 있다.
차량용 안테나 시스템(1000)은 투명 유리 어셈블리(1050)에 배치되는 안테나 어셈블리(1100)를 포함할 수 있다. 도 15a 및 도 15b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 유전체 기판(1010) 및 메탈 메쉬 층(1020)을 포함하도록 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
글래스(1001)는 차량의 윈도우를 구성한다. 글래스(1001)는 투명 필름 소재의 유전체 기판(1010)과 OCA 층(1032)을 통해 부착된다. 유전체 기판(1010)은 글래스(1001)에 부착되고 메쉬 격자 형태의 도전 패턴들이 형성되도록 구성될 수 있다.
안테나 시스템(1000)은 글래스(1001), 유전체 기판(1010), 메탈 메쉬 층(1020)에 배치되는 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 안테나 소자들은 유전체 기판(1010) 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 안테나 소자들은 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)를 포함할 수 있다. 안테나 소자들은 이중 편파 안테나로 동작하는 제3 방사 구조(1100-3)를 더 포함할 수 있다. 한편, 글래스의 일 영역에 형성되거나 배치되는 유전체 기판(1010)은 제1 내지 제3 방사 구조(1100-1 내지 1100-3) 및 갭 영역(G1, G2)을 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 방사 구조(1100-1) 내지 제3 방사 구조(1100-2)가 유전체 기판(1010) 상에 형성된다. 제1 방사 구조(1100-1)는 제1 방사체 영역(1100a)의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제1 그라운드 영역(1150a) 및 제2 그라운드 영역(1160a)으로 구성된다. 제2 방사 구조(1100-2)는 제2 방사체 영역(1100b)의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제3 그라운드 영역(1150b) 및 제4 그라운드 영역(1160b)으로 구성된다. 제3 방사 구조(1100-3)은 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2) 사이에 배치되도록 구성된다.
제1 방사 구조(1100-1)의 제1 그라운드 영역(1150a)과 제2 방사 구조(1100-2)의 제3 그라운드 영역(1160a) 사이에 갭 영역(G1, G2)이 형성될 수 있다. 갭 영역(G1, G2)은 하부 영역의 제1 갭 영역(G1) 및 상부 영역의 제2 갭 영역(G2)을 포함할 수 있다. 제2 갭 영역(G2)은 제1 갭 영역(G1)보다 일 축 방향으로 상부 영역에 형성된다. 제1 갭 영역(G1)의 제1 간격이 제2 갭 영역(G2)의 제2 간격보다 더 넓게 형성되고, 제3 방사 구조(1100-3)는 하부 영역인 제1 갭 영역(G1)에 배치될 수 있다. 제3 방사 구조(1100-3)는 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2) 사이에 배치되어, 저대역에서 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2) 간의 간섭을 저감하도록 구성될 수 있다.
제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 유전체 기판(1010) 상에 서 대칭 구조로 형성된다. 제3 방사 구조(1100-3)는 이중 급전 안테나로 형성된다.
제1 방사 구조(1100-1)의 제1 그라운드 영역(1150a)과 제2 방사 구조(1100-2)의 제3 그라운드 영역(1150b)이 서로 마주보도록, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 미러 형태의 대칭 구조(symmetrical structure)로 형성된다. 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2) 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭 구조로 형성된다.
제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 제1 급전 라인(1120a) 및 제2 급전 라인(1120b)에 의해 급전된다. 제3 방사 구조(1100-3)는 대각선 방향에서 소정 각도 회전되어 일 축 방향과 평행하게 형성된 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170)에 의해 급전된다.
제1 급전 라인(1120a) 내지 제4 급전 라인(1170)은 일 축 방향과 평행하게 형성되고, 제1 급전 라인(1120a)의 제1 단부 내지 제4 급전 라인(1170)의 제4 단부는 타 축 방향에 평행한 동일 선상에 배치된다. 제1 급전 라인(1120a)의 제1 단부 내지 제4 급전 라인(1170)의 제4 단부는 글래스의 불투명 영역에 형성되는 급전 라인들과 전기적으로 연결된다.
본 명세서에서 제시되는 복수의 안테나들은 송수신부 회로(1250) 및 프로세서(1400)와 동작 가능하게 결합된다. 이와 관련하여, 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 제1 급전 라인(1120a) 및 제2 급전 라인(1120b)과 연결되어 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)로 동작한다. 한편, 제3 방사 구조(1100-3)는 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170)과 연결되어 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)로 동작한다.
안테나 시스템(1000)은 송수신부 회로(1250) 및 프로세서(1400)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 안테나 소자들과 제1 급전 라인(1120a) 내지 제4 급전 라인(1170)을 통해 동작 가능하게 결합된다. 송수신부 회로(1250)는 제1 대역 내지 제3 대역 중 적어도 하나의 대역의 무선 신호가 안테나 어셈블리(1100)를 통해 방사되도록 제어할 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성될 수 있다.
프로세서(1400)는 급전 라인(1120)에 서로 다른 대역의 무선 신호가 인가되도록 송수신부 회로(1250)를 제어하여, 안테나 모듈(1100)을 통해 반송파 집성(CA) 또는 이중 연결(DC)을 수행하도록 구성할 수 있다.
프로세서(1400)는 제1 안테나(1110-1, ANT1) 및 제2 안테나(1110-2, ANT2) 를 통해 제1 대역에서 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 제1 안테나(1110-1, ANT1) 내지 제4 안테나(1110-4, ANT4)를 통해 제2 대역 및 제3 대역 중 적어도 하나에서 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 제1 안테나(1110-1, ANT1) 내지 제4 안테나(1110-4, ANT4) 중 적어도 하나를 통해 반송파 집성(CA) 또는 이중 연결(DC)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 광대역 이중 편파 안테나에 해당하는 제3 방사 구조(1110-3)를 이용하여 반송파 집성(carrier aggregation, CA) 및/또는 이중 연결(dual connectivity, DC) 동작을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 제3 안테나(ANT3)와 제2 안테나(ANT4)에 서로 다른 대역의 제1 무선 신호 및 제2 무선 신호를 인가되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
이를 위해, 하나의 안테나 소자의 서로 다른 포트에 서로 다른 RF 체인(chain)이 연결되도록 구성될 수 있다. 따라서, 송수신부 회로(1250)의 제1 RF 체인은 제1 대역의 제1 신호를 제1 급전 라인(1160)으로 인가할 수 있다. 반면에, 송수신부 회로(1250)의 제2 RF 체인은 제2 대역의 제2 신호를 제2 급전 라인(1170)으로 인가할 수 있다. 이에 따라, 하나의 안테나 소자를 이용하여 서로 다른 대역(의 신호)을 결합하여 반송파 집성(CA) 및/또는 이중 연결(DC)을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
이상에서는 투명 소재로 구현된 광대역 안테나를 구비한 안테나 시스템 및 이를 구비하는 차량에 대해 설명하였다. 이와 같은 투명 소재로 구현된 광대역 안테나를 구비한 안테나 시스템 및 이를 구비하는 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
일 실시 예에 따르면, 방사체 영역의 양 측에 비대칭 구조의 그라운드들이 서로 다른 대역에서 동작하도록 하여, LTE 및 5G 통신 서비스를 제공할 수 있는 광대역에서 동작하는 투명 소재의 안테나를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 다중 공진점이 형성되도록 서로 다른 너비로 형성되는 스텝 구조의 도전 패턴들로 이루어진 방사체 영역이 형성된 광대역 동작할 수 있는 투명 소재의 투명 안테나를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 급전 라인의 길이를 최소화하여 투명 소재 안테나의 전체 안테나 크기는 최소화하면서 급전 손실을 최소화할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 비대칭 구조로 그라운드 영역이 형성된 CPW 급전 구조 및 방사체 구조를 통해 광대역에서 동작하면서도 안테나 크기를 최소화할 수 있는 투명 소재의 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따르면, 도전 패턴을 메탈 메쉬 구조로 구현하고 유전체 영역에도 더미 패턴을 배치하여, 광대역에서 동작하면서도 안테나 효율 및 투명도가 향상된 투명 소재의 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따르면, 광대역에서 동작하면서도 안테나 효율이 향상된 투명 소재의 안테나 구조가 차량의 전면 윈도우 상의 상부, 하부 또는 측면 영역 과 같이 다양한 위치에 배치시킬 수 있는 구조를 제시할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 차량의 글래스 또는 전자 기기의 디스플레이에 복수 개의 투명 안테나를 배치하여 통신 성능을 개선할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 차량의 글래스의 주어진 공간 내에 복수 개의 투명 안테나를 대칭 형태로 배치하면서 일부 안테나 소자를 다른 형태로 하여, 대역 별로 안테나 성능을 최적화면서 통신 용량을 확대할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 차량의 글래스의 주어진 공간 내에 복수 개의 투명 안테나를 대칭 형태로 배치하면서 일부 안테나 소자를 다른 형태로 하여, 안테나 소자들이 동시에 동작하는 경우 상호 간섭을 저감할 수 있다.
본 명세서의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 명세서의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 명세서와 관련하여, 투명 안테나를 포함하는 안테나 시스템 및 이를 제어하는 차량의 설계 및 이의 구동은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 안테나 어셈블리에 있어서,
    유전체 기판(dielectric substrate);
    상기 유전체 기판 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자들; 및
    상기 안테나 소자들은,
    상기 유전체 기판 상의 제1 방사체 영역의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제1 그라운드 영역 및 제2 그라운드 영역을 구비하는 제1 방사 구조;
    상기 제1 방사 구조와 이격되어 배치되고, 상기 유전체 기판 상의 제2 방사체 영역의 양 측에 상기 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제3 그라운드 영역 및 제4 그라운드 영역을 구비하는 제2 방사 구조; 및
    상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조 사이에 배치되는 제3 방사 구조를 포함하고,
    상기 제1 방사 구조의 상기 제1 그라운드 영역과 상기 제2 방사 구조의 상기 제3 그라운드 영역 사이에 갭 영역이 형성되고,
    상기 갭 영역은 제1 갭 영역 및 상기 제1 갭 영역보다 상기 일 축 방향으로 상부 영역인 제2 갭 영역을 포함하고,
    상기 제1 갭 영역의 제1 간격이 상기 제2 갭 영역의 제2 간격보다 더 넓게 형성되고, 상기 제3 방사 구조는 상기 제1 갭 영역에 배치되는, 안테나 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 방사 구조의 상기 제1 그라운드 영역과 상기 제2 방사 구조의 상기 제3 그라운드 영역이 서로 마주보도록, 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조는 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조의 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭 구조(symmetrical structure)로 형성되는, 안테나 어셈블리.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 방사 구조는,
    상기 제1 방사체 영역의 도전 패턴과 동일 평면 상에서 신호를 인가하도록 구성되는 제1 급전 라인;
    상기 제1 급전 라인의 일 측에서 상기 제1 방사체 영역의 일 측면 및 상기 일 축 방향으로 상부 영역에 배치되어, 제1 대역의 신호를 방사하도록 구성된 제1 그라운드 영역 - 상기 제1 방사체 영역은 제2 대역의 신호를 방사하도록 구성됨 -; 및
    상기 제1 급전 라인의 타 측에서 상기 제1 방사체 영역의 일 축 방향으로 하부 영역에 배치되어, 제3 대역의 신호를 방사하도록 구성된 제2 그라운드 영역을 포함하는, 안테나 어셈블리.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 방사 구조는,
    상기 제2 방사체 영역의 도전 패턴과 동일 평면 상에서 신호를 인가하도록 구성되는 제2 급전 라인;
    상기 제2 급전 라인의 타 측에서 상기 제2 방사체 영역의 일 측면 및 상기 일 축 방향으로 상부 영역에 배치되어, 제1 대역의 신호를 방사하도록 구성된 제3 그라운드 영역 - 상기 제2 방사체 영역은 제2 대역의 신호를 방사하도록 구성됨 -; 및
    상기 제2 급전 라인의 일 측에서 상기 제2 방사체 영역의 일 축 방향으로 하부 영역에 배치되어, 제3 대역의 신호를 방사하도록 구성된 제4 그라운드 영역을 포함하는, 안테나 어셈블리.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 그라운드 영역은 상기 제1 급전 라인 및 상기 제1 방사체 영역과 이격되어 배치되는 제1 측면 및 상기 제1 측면의 타 측면인 제2 측면을 구비하고,
    상기 제1 측면의 경계는 상기 제1 방사체 영역의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치되고, 상기 제1 측면의 경계가 리세스된 형상으로 형성되는, 안테나 어셈블리.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제3 그라운드 영역은 상기 제2 급전 라인 및 상기 제2 방사체 영역과 이격되어 배치되는 제3 측면 및 상기 제3 측면의 타 측면인 제4 측면을 구비하고,
    상기 제3 측면의 경계는 상기 제2 방사체 영역의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치되고, 상기 제3 측면의 경계가 리세스된 형상으로 형성되는, 안테나 어셈블리.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 그라운드 영역은,
    상기 제1 급전 라인의 경계와 이격되어 배치되고, 상기 제1 급전 라인의 경계에서 측면 방향으로 높이가 감소되는 삼각형 형상으로 구성되어, 상기 제1 방사체 영역과의 거리가 증가하도록 형성되는, 안테나 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제4 그라운드 영역은,
    상기 제3 급전 라인의 경계와 이격되어 배치되고, 상기 제3 급전 라인의 경계에서 측면 방향으로 높이가 감소되는 삼각형 형상으로 구성되어, 상기 제2 방사체 영역과의 거리가 증가하도록 형성되는, 안테나 어셈블리.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 그라운드 영역은,
    상부 영역에 대응되고, 상기 제2 측면 상에서 단부가 일 축에 평행한 라인 상에 배치되어 직선 구조로 형성되는 제1 영역; 및
    상기 제1 영역보다 하부 영역에 대응되고, 상기 제1 영역의 단부보다 더 좁은 너비로 형성되는 제2 영역을 포함하고,
    상기 제2 영역의 일 측면은 상기 제1 급전 라인과 상기 제1 방사체 영역의 일 측면과 이격되어 배치되고, 상기 제1 방사체 영역의 상부 영역과 이격되어 배치되는, 안테나 어셈블리.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제3 그라운드 영역은,
    상부 영역에 대응되고, 상기 제4 측면 상에서 단부가 일 축에 평행한 라인 상에 배치되어 직선 구조로 형성되는 제3 영역; 및
    상기 제3 영역보다 하부 영역에 대응되고, 상기 제3 영역의 단부보다 더 좁은 너비로 형성되는 제4 영역을 포함하고,
    상기 제4 영역의 일 측면은 상기 제2 급전 라인과 상기 제2 방사체 영역의 일 측면과 이격되어 배치되고, 상기 제2 방사체 영역의 상부 영역과 이격되어 배치되는, 안테나 어셈블리.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 갭 영역은 상기 유전체 기판 상에서 상기 제1 그라운드 영역의 상기 제2 영역의 단부와 상기 제2 그라운드 영역의 상기 제4 영역의 단부 사이에 상기 제1 간격으로 형성되는 제1 유전체 영역이고,
    상기 제2 갭 영역은 상기 유전체 기판 상에서 상기 제1 그라운드 영역의 상기 제1 영역의 단부와 상기 제2 그라운드 영역의 상기 제3 영역의 단부 사이에 상기 제2 간격으로 형성되는 제2 유전체 영역이고,
    상기 제1 갭 영역의 상기 제1 간격이 상기 제2 갭 영역의 상기 제2 간격보다 상기 일 축에 수직한 타 축 방향으로 더 넓게 형성되고, 상기 제3 방사 구조는 상기 제1 갭 영역에 배치되는, 안테나 어셈블리.
  12. 제4 항에 있어서,
    상기 제3 방사 구조는,
    상기 유전체 기판 상에 배치되는 제1 도전 패턴의 내부 영역에 제1 슬롯이 형성되고, 상기 제1 도전 패턴을 통해 제2 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제1 패치;
    상기 제1 슬롯의 내부 영역에 배치되는 제2 도전 패턴을 통해 제3 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제2 패치;
    상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제1 급전 영역에 배치되는 제3 급전 라인; 및
    상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제2 급전 영역에 배치되는 제4 급전 라인을 포함하고,
    상기 제2 급전 영역은 상기 제1 급전 영역과 직교하는 위치에 대응하는, 안테나 어셈블리.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제3 급전 라인 및 상기 제4 급전 라인은 커플링 급전되는 대각선 방향에서 소정 각도 회전되어 상기 일 축 방향과 평행하게 형성되고,
    상기 제1 급전 라인 내지 상기 제4 급전 라인은 상기 일 축 방향과 평행하게 형성되고, 상기 제1 급전 라인의 제1 단부 내지 상기 제4 급전 라인의 제4 단부는 타 축 방향에 평행한 동일 선상에 배치되는, 안테나 어셈블리.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제3 방사 구조는 상기 제3 급전 라인과 상기 제4 급전 라인 사이에 상기 제1 패치와 상기 제2 패치를 연결하도록 구성된 연결 라인을 더 포함하고,
    상기 제3 급전 라인 및 상기 제4 급전 라인은 신호 라인의 양 측에 그라운드 패턴이 형성된 제1 CPW 급전 구조 및 제2 CPW 급전 구조를 형성하고,
    상기 제3 급전 라인 및 상기 제4 급전 라인은 유전체 영역에 의해 제1 패치 및 제2 패치와 이격되는 제1 신호 라인 및 제2 신호 라인을 더 포함하고,
    상기 제1 신호 라인 및 상기 제2 신호 라인은 상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측을 따라 연장되게 형성되는, 안테나 어셈블리.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제3 급전 라인은,
    양 측에 제1 그라운드 패턴이 배치되는 제1 도전 패턴; 및
    상기 제1 도전 패턴의 단부에서 상기 제1 슬롯을 따라 양 측으로 형성되어 제1 신호를 상기 제1 패치 또는 상기 제2 패치로 커플링 하도록 구성된 제1 커플링 라인을 포함하고,
    상기 제4 급전 라인은,
    양 측에 제2 그라운드 패턴이 배치되는 제2 도전 패턴; 및
    상기 제2 도전 패턴의 단부에서 원형 슬롯 형상의 상기 제1 슬롯을 따라 양 측으로 형성되어 제2 신호를 상기 제1 패치 또는 상기 제2 패치로 커플링 하도록 구성된 제2 커플링 라인을 포함하고,
    상기 제1 커플링 라인 중 일 단부는 상기 연결 라인과 소정 간격 이격되고, 상기 제2 커플링 라인 중 타 단부는 상기 연결 라인과 소정 간격 이격되는, 안테나 어셈블리.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 방사 구조 및 상기 제2 방사 구조는 상기 제1 대역 내지 상기 제3 대역에서 제1 안테나 및 제2 안테나로 동작하고,
    상기 제3 방사 구조는 상기 제2 대역 및 상기 제3 대역에서 제3 안테나 및 제4 안테나로 동작하고,
    상기 제1 급전 라인에서 인가되는 제1 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 제1 편파를 갖는 상기 제1 안테나로 동작하고,
    상기 제2 급전 라인에서 인가되는 제2 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 상기 제1 편파를 갖는 상기 제2 안테나로 동작하고,
    상기 제3 급전 라인에서 인가되는 제3 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 제2 편파를 갖는 상기 제3 안테나로 동작하고,
    상기 제4 급전 라인에서 인가되는 제4 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 상기 제2 편파와 직교하는 제3 편파를 갖는 상기 제4 안테나로 동작하는, 안테나 어셈블리.
  17. 차량용 안테나 시스템에 있어서, 상기 차량은 전기적 그라운드로 동작하는 도전 차량 바디(conductive vehicle body)를 구비하고,
    상기 차량의 윈도우를 구성하는 글래스;
    상기 글래스에 부착되고 메쉬 격자 형태의 도전 패턴들이 형성되도록 구성된 유전체 기판(dielectric substrate); 및
    상기 유전체 기판 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자들을 포함하고,
    상기 유전체 기판은,
    상기 유전체 기판 상의 제1 방사체 영역의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제1 그라운드 영역 및 제2 그라운드 영역을 구비하는 제1 방사 구조;
    상기 제1 방사 구조와 이격되어 배치되고, 상기 유전체 기판 상의 제2 방사체 영역의 양 측에 상기 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제3 그라운드 영역 및 제4 그라운드 영역을 구비하는 제2 방사 구조;
    상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조 사이에 배치되는 제3 방사 구조; 및
    상기 제1 방사 구조의 상기 제1 그라운드 영역과 상기 제2 방사 구조의 상기 제3 그라운드 영역 사이에 형성되는 갭 영역을 포함하고,
    상기 갭 영역은 제1 갭 영역 및 상기 제1 갭 영역보다 상기 일 축 방향으로 상부 영역인 제2 갭 영역을 포함하고,
    상기 제1 갭 영역의 제1 간격이 상기 제2 갭 영역의 제2 간격보다 더 넓게 형성되고, 상기 제3 방사 구조는 상기 제1 갭 영역에 배치되는, 차량용 안테나 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 방사 구조의 상기 제1 그라운드 영역과 상기 제2 방사 구조의 상기 제3 그라운드 영역이 서로 마주보도록, 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조는 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭 구조(symmetrical structure)로 형성되고,
    상기 제1 방사 구조 및 상기 제2 방사 구조는 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인에 의해 급전되고,
    상기 제3 방사 구조는 대각선 방향에서 소정 각도 회전되어 상기 일 축 방향과 평행하게 형성된 제3 급전 라인 및 상기 제4 급전 라인에 의해 급전되고,
    상기 제1 급전 라인 내지 상기 제4 급전 라인은 상기 일 축 방향과 평행하게 형성되고, 상기 제1 급전 라인의 제1 단부 내지 상기 제4 급전 라인의 제4 단부는 타 축 방향에 평행한 동일 선상에 배치되고,
    상기 제1 급전 라인의 제1 단부 내지 상기 제4 급전 라인의 제4 단부는 상기 글래스의 불투명 영역에 형성되는 급전 라인들과 전기적으로 연결되는, 차량용 안테나 시스템.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 방사 구조 및 상기 제2 방사 구조는 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인과 연결되어 제1 안테나 및 제2 안테나로 동작하고,
    상기 제3 방사 구조는 제3 급전 라인 및 제4 급전 라인과 연결되어 제3 안테나 및 제4 안테나로 동작하고,
    상기 안테나 소자들과 상기 제1 급전 라인 내지 상기 제4 급전 라인을 통해 동작 가능하게 결합되고, 상기 제1 대역 내지 상기 제3 대역 중 적어도 하나의 대역의 무선 신호가 안테나 어셈블리를 통해 방사되도록 제어하는 송수신부 회로; 및
    상기 송수신부 회로와 동작 가능하게 결합되고, 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는, 차량용 안테나 시스템.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 상기 제1 대역에서 다중 입출력(MIMO)을 수행하고,
    상기 제1 안테나 내지 상기 제4 안테나를 통해 상기 제2 대역 및 상기 제3 대역 중 적어도 하나에서 다중 입출력(MIMO)을 수행하고,
    상기 제1 안테나 내지 상기 제4 안테나 중 적어도 하나를 통해 반송파 집성(CA) 또는 이중 연결(DC)을 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어하는, 차량용 안테나 시스템.
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