WO2023219180A1 - 차량에 배치되는 광대역 안테나 - Google Patents

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WO2023219180A1
WO2023219180A1 PCT/KR2022/006585 KR2022006585W WO2023219180A1 WO 2023219180 A1 WO2023219180 A1 WO 2023219180A1 KR 2022006585 W KR2022006585 W KR 2022006585W WO 2023219180 A1 WO2023219180 A1 WO 2023219180A1
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antenna
band
pattern
vehicle
pcb
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PCT/KR2022/006585
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English (en)
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윤창원
김창일
윤여민
김용곤
전철수
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엘지전자 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • H01Q1/46—Electric supply lines or communication lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems

Definitions

  • This specification relates to a broadband antenna deployed in a vehicle.
  • Particular implementations relate to antenna modules equipped with wideband antennas capable of operating in various communication systems and vehicles equipped therewith.
  • a vehicle can perform wireless communication services with other vehicles or surrounding objects, infrastructure, or base stations.
  • various wireless communication services can be provided using Long Term Evolution (LTE) communication, 5G communication, or WiFi communication technology.
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G Fifth Generation
  • WiFi Wireless Fidelity
  • an antenna may be placed on the glass of the vehicle or on the top or bottom of the roof of the vehicle.
  • the antenna can be implemented with a transparent antenna material. Meanwhile, if the antenna is placed above or below the roof of the vehicle, the vehicle body and the roof of the vehicle may be affected and a change in antenna performance may occur.
  • the vehicle body and vehicle roof are made of metal, so there is a problem in that radio waves are blocked. Accordingly, a separate antenna structure can be placed on the top of the vehicle body or roof. As another example, the antenna structure may be configured to be placed on the lower part of the vehicle body or roof.
  • automotive antenna modules need to form a low elevation beam pattern while operating in a wide band in the full band for 4G/5G communication services.
  • the vehicle antenna module in order for the vehicle antenna module to provide GNSS and WiFi communication services, the vehicle needs to be equipped with an antenna for GNSS and WiFi communication.
  • the vehicle WiFi antenna In relation to this WiFi communication service, the vehicle WiFi antenna needs to be configured to operate in the 5 GHz band in addition to the 2.4 GHz band.
  • the vehicle antenna module may be placed in different locations of the vehicle, such as inside (or on top) of the roof of the vehicle and on the instrument panel (or dashboard) of the vehicle.
  • the vehicle antenna module may be mounted on the top of the instrument panel inside the vehicle and on the roof outside the vehicle. This vehicle antenna module has a problem in that it must satisfy antenna performance at all different locations in vehicles with different ground environments.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned problems and other problems. Additionally, another purpose is to provide an antenna structure that operates to cover the entire 4G/5G low band (LB) band.
  • LB low band
  • Another object of the present invention is to provide an antenna structure that operates to cover all bands of mid-band (MB), high-band (HB), and very high-band (VHB) in addition to 4G/5G low-band (LB).
  • MB mid-band
  • HB high-band
  • VHB very high-band
  • LB 4G/5G low-band
  • Another purpose of the present invention is to provide an antenna structure that operates in GNSS bands and Wi-Fi bands in addition to all 4G/5G bands within one antenna module.
  • Another object of the present invention is to provide a wireless signal to the interior area of the vehicle even when the vehicle body or roof exterior is made of a metal material.
  • Another object of the present invention is to provide an external antenna for communication outside the vehicle and an internal antenna for communication inside the vehicle, which are disposed at different locations in the vehicle, as a single antenna module.
  • Another purpose of the present invention is to improve antenna performance while maintaining the height of the antenna module below a certain level.
  • Another purpose of the present invention is to propose a structure for mounting an antenna system capable of operating in a wide band on a vehicle to support various communication systems.
  • an antenna module mounted on a vehicle includes a PCB on which electronic components are placed and an antenna element connected to a metal pattern on the PCB and configured to radiate a wireless signal.
  • the antenna element may be formed perpendicular to the PCB within a predetermined angle range and may include a first conductive part in which a first metal pattern is formed in a loop shape.
  • the antenna element may further include a second conductive portion in which a second metal pattern is formed parallel to the PCB at an upper end of the first metal pattern.
  • the antenna element may be configured to radiate a first signal through the first conductive part in a first band.
  • the antenna element may be configured to radiate a second signal through the first conductive part in a second band different from the first band.
  • the antenna element may be configured to radiate a signal through the first conductive part and the second conductive part in a band between the first band and the second band.
  • the second band may be configured as a higher band than the first band.
  • the antenna module may be disposed below the PCB and include a lower cover made of a metal plate.
  • the antenna module may include an upper cover coupled to the lower cover to accommodate the PCB and the antenna element therein.
  • the antenna element may include a power feeding structure configured to extend from an upper end of a first separation point of the lower pattern of the first metal pattern and be connected to the signal pattern of the PCB.
  • the antenna element may further include a shorting structure configured to extend from an upper end of a second separation point of the lower pattern of the first metal pattern and be connected to the ground pattern of the PCB.
  • a first slot area may be formed in the upper pattern of the first metal pattern spaced apart by a second length that is greater than the first length that is the spaced distance between the lower pattern and the lower pattern.
  • a second slot area may be formed in an area of the second metal pattern connected to the upper pattern of the first metal pattern to have a third length greater than or equal to the second length.
  • the length of the lower pattern of the first metal line of the first conductive part may be determined so that the antenna element operates in a low band (LB).
  • the sum of the length of the lower pattern and the side length of the first metal line may be determined so that the antenna element operates in the mid-band (MB).
  • the length of one side of the lower pattern of the first metal line may be determined so that the antenna element operates in the 5G Sub6 band.
  • the distance between the lower pattern and the upper pattern of the first metal line may be determined so that the antenna element operates in a high bandwidth (HB).
  • the second conductive part is formed to be connected to the first metal line and may include a first metal area formed to have a first width and a first length.
  • the second conductive part may further include a second metal area formed to have a second width narrower than the first width.
  • the entire length of the first metal region and the second metal region may be formed to a second length. The first length and the second length may be determined so that the antenna element operates in the mid-band (MB) and low-band (LB), respectively.
  • the antenna element may be configured to radiate the first signal through the second conductive part at a first frequency in the first band.
  • the antenna element may be configured to radiate a signal through the first conductive part and the second conductive part at a second frequency higher than the first frequency in the first band.
  • the first band may be a low band (LB)
  • the second band may be composed of a middle band (MB) and a high band (HB).
  • the antenna element may further include a third conductive part disposed on the PCB and configured to radiate a third signal in a third band higher than the second band.
  • the antenna element may be configured to radiate a third signal through the first conductive part and the third conductive part at a first frequency of the third band.
  • the antenna element may be configured to radiate a third signal through the third conductive part at a second frequency higher than the first frequency in the third band.
  • the antenna element operates as a first antenna disposed on one side of the PCB, and the second conductive part of the first antenna is formed by bending in one direction at the upper end of the first metal pattern. It can be.
  • the antenna module may further include a second antenna disposed in a symmetrical structure with the first antenna on the other side of the PCB.
  • the second antenna may be formed perpendicular to the PCB within a predetermined angle range and may include a first conductive portion in which a first metal pattern is formed in a loop shape.
  • the second antenna may further include a second conductive portion in which a second metal pattern is formed parallel to the PCB by bending an upper end of the first metal pattern in a direction opposite to one direction.
  • the antenna module may be disposed to be spaced apart from one end of the second radiation structure of the first antenna and may include a GNSS antenna composed of an upper radiator and a connection part vertically connected to the upper radiator.
  • the antenna module is disposed between the first antenna and the GNSS antenna and may include a Wi-Fi antenna composed of a side radiator.
  • the antenna module may further include a network access device (NAD) disposed on the PCB adjacent to the first antenna and operably coupled to the first antenna and the second antenna.
  • the NAD may be configured to apply a signal to the second antenna to receive a signal through the second antenna if the quality of the signal received through the first antenna is below a threshold.
  • the NAD may perform multiple input/output (MIMO) or diversity operation through the first antenna and the second antenna in the first band. If the first signal quality of the first band is below a threshold, the NAD may perform a multiple input/output (MIMO) or diversity operation through the first antenna and the second antenna in the second band.
  • MIMO multiple input/output
  • the antenna module may further include a backup battery disposed on the upper cover and configured to supply power to the inside of the antenna module.
  • the first antenna may be disposed adjacent to one side of the storage space of the backup battery.
  • the second antenna may be disposed in a lower area of the receiving space and may be offset to a lower area than the first antenna.
  • the antenna module further includes a dielectric mold attached to each region of the lower cover corresponding to the first region and the second region on the PCB, which are regions where the first antenna and the second antenna are disposed. can do.
  • the lower metal of the first antenna and the second antenna may be spaced apart from the ground by the dielectric mold.
  • a vehicle includes an antenna module disposed below the roof of the vehicle; and a processor disposed inside or outside the antenna module and configured to communicate with at least one of an adjacent vehicle, a road side unit (RSU), and a base station.
  • the antenna module includes a PCB on which electronic components are placed; And it may include an antenna element connected to the metal pattern on the PCB and configured to radiate a wireless signal.
  • the antenna element may be formed perpendicular to the PCB within a predetermined angle range and may include a first conductive portion in which a first metal pattern is formed in a loop shape.
  • the antenna module may be disposed below the PCB and include a lower cover made of a metal plate.
  • the antenna module may include an upper cover coupled to the lower cover to accommodate the PCB and the antenna element therein.
  • the antenna element may further include a second conductive portion in which a second metal pattern is formed parallel to the PCB at an upper end of the first metal pattern.
  • the antenna element may be configured to radiate a first signal through the second conductive part in a first band.
  • the antenna element may be configured to radiate a second signal through the first conductive part in a second band different from the first band.
  • the second band may be configured as a higher band than the first band.
  • the antenna element may include a power feeding structure configured to extend from an upper end of a first separation point of the lower pattern of the first metal pattern and be connected to the signal pattern of the PCB.
  • the antenna element may further include a shorting structure configured to extend from an upper end of a second separation point of the lower pattern of the first metal pattern and be connected to the ground pattern of the PCB.
  • the antenna element operates as a first antenna disposed on one side of the PCB, and the second conductive part of the first antenna is formed by bending in one direction at the upper end of the first metal pattern. It can be.
  • the vehicle may further include a second antenna disposed in a symmetrical structure with the first antenna on the other side of the PCB.
  • the second antenna may be formed perpendicular to the PCB within a predetermined angle range and may include a first conductive portion in which a first metal pattern is formed in a loop shape.
  • the second antenna may include a second conductive portion bent from an upper end of the first metal pattern in a direction opposite to one direction to form a second metal pattern parallel to the PCB.
  • the processor may be disposed on the PCB adjacent to the first antenna and operably coupled to the first antenna and the second antenna.
  • the processor may be configured to apply a signal to the second antenna to receive a signal through the second antenna when the quality of the signal received through the first antenna is below a threshold.
  • the processor may perform a multiple input/output (MIMO) or diversity operation through the first antenna and the second antenna in the first band. If the first signal quality in the first band is below a threshold, the processor may be configured to perform a multiple input/output (MIMO) or diversity operation through the first antenna and the second antenna in the second band.
  • MIMO multiple input/output
  • it can operate to cover the entire band of 4G/5G low band (LB) through a loop-shaped conductive part.
  • all bands of mid-band (MB), high-band (HB) and very high-band (VHB) in addition to 4G/5G low-band (LB) are transmitted through the loop-shaped first conductive part and the patch-shaped second conductive part. It can operate to cover.
  • the second conductive part may be bent substantially perpendicularly from the first conductive part and disposed parallel to the PCB.
  • a conductive part that operates in the GNSS band and Wi-Fi band in addition to all 4G/5G bands can be provided within one antenna module.
  • a GNSS antenna and a Wi-Fi antenna may be placed in an area adjacent to at least one of the first and second antennas operating in all 4G/5G bands.
  • an antenna module can be formed to provide a wireless signal to the interior area of the vehicle.
  • the top cover of the antenna module and part of the roof structure of the vehicle may be made of non-metallic material.
  • an external antenna for communication outside the vehicle and an internal antenna for communication inside the vehicle, which are placed at different locations in the vehicle, can be provided as a single antenna module.
  • the antenna element disposed in the antenna module may be configured to combine a first conductive part that forms a low elevation beam pattern and a second conductive part that forms a bore-sight beam pattern.
  • antenna performance can be improved while maintaining the height of the antenna module below a certain level.
  • the height of the entire antenna module can be lowered.
  • the purpose is to present a structure for mounting an antenna system capable of operating in a wide band on a vehicle to support various communication systems.
  • MIMO or diversity operation is possible through the first and second antennas operating to cover the entire band of 4G/5G communication.
  • a GNSS antenna and a Wi-Fi antenna may be placed adjacent to one of the first and second antennas.
  • Figure 1A is a configuration diagram for explaining the interior of a vehicle according to an example.
  • FIG. 1B is a configuration diagram of the interior of a vehicle viewed from the side according to an example.
  • FIG. 1 shows the type of V2X application.
  • Figure 2b shows a standalone scenario supporting V2X SL communication and an MR-DC scenario supporting V2X SL communication.
  • 3A to 3C illustrate a structure in which the antenna system can be mounted within the vehicle in relation to the present invention in a vehicle including an antenna system mounted on the vehicle.
  • Figure 4 is a block diagram referenced for explaining a vehicle and an antenna system mounted on the vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 shows an exploded perspective view of a vehicle antenna module according to the present specification.
  • FIG. 6 shows a structure in which antenna elements are formed on the upper cover of the vehicle antenna module of FIG. 5.
  • Figure 7 shows an equivalent antenna structure related to the broadband operation of the antenna element according to the present specification.
  • Figure 8 shows a perspective view of the antenna element according to the present specification as seen from the side direction.
  • 9A to 10B show a first side view, a second side view, a front view, and a third side view of the antenna element of FIG. 8.
  • Figure 11 shows a conductive portion disposed on the PCB of the vehicle antenna module presented in this specification.
  • Figures 12a to 12c show the electric field distribution in the area where the antenna element is placed and the surrounding area for each frequency band.
  • Figures 13a and 14b show the electric field distribution in the area where the antenna element is placed and the surrounding area for each frequency band above a specific frequency.
  • Figure 15a shows an antenna module 1000a that can be placed on or inside the roof of a vehicle and the required low elevation beam pattern.
  • Figure 15b shows an antenna module 1000b that can be placed on the dashboard or instrument panel of a vehicle and the required bore-sight beam pattern.
  • Figure 16a shows the arrangement of the antenna module in the roof top mounting structure and the instrument panel interior mounting structure of the vehicle according to the present specification.
  • Figure 16b shows the antenna equivalent structure of the antenna module of the rooftop mounting structure and the instrument panel mounting structure.
  • FIGS 17a and 17b show the antenna efficiency by frequency for each antenna element in the vehicle antenna module according to the present specification.
  • Figures 18a and 18b show VSWR for each frequency for each antenna element in the vehicle antenna module according to the present specification.
  • Figure 19 shows a block diagram of a vehicle antenna module configured to include an external antenna and an internal antenna.
  • Figure 20 shows a configuration diagram of an antenna module and a vehicle on which the antenna module is mounted according to an embodiment.
  • an antenna system mounted on a vehicle may include a plurality of antennas and a transceiver circuit and processor that control them.
  • Figure 1A is a configuration diagram for explaining the interior of a vehicle according to an example.
  • FIG. 1B is a configuration diagram of the interior of a vehicle viewed from the side according to an example.
  • the present invention relates to an antenna unit (i.e., internal antenna system) 1000 capable of transmitting and receiving signals such as GPS, 4G wireless communication, 5G wireless communication, Bluetooth, or wireless LAN. .
  • an antenna unit (i.e., 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 be configured to include a telematics unit (TCU) 300 and an antenna assembly 1100.
  • TCU telematics unit
  • the antenna assembly 1100 may be placed on a window of a vehicle.
  • the vehicle 500 may be configured to include a housing 10 including a dash board and a telematics unit (TCU) 300 . Additionally, the vehicle 500 may be configured to include a mounting bracket for mounting the telematics unit (telematics module, TCU) 300.
  • TCU telematics unit
  • the vehicle 500 includes a telematics unit (TCU) 300 and an infotainment unit 600 configured to be connected thereto.
  • a portion of the front pattern of the infotainment unit 600 may be implemented in the form of a vehicle dashboard.
  • the dashboard of the vehicle may be configured to include a display 610 and an audio unit 620.
  • the antenna assembly 1100 when the antenna assembly 1100 is disposed in the lower area 310b of the front window 310, it can be operably coupled to the TCU 300 disposed inside the vehicle. If the antenna assembly 1100 is placed in the upper area 310a or the side area 310c of the front window 310, it may be operably coupled to a TCU outside the vehicle. However, this is not limited to the TCU combination configuration inside or outside the vehicle.
  • V2X communication refers to V2V (Vehicle-to-Vehicle), which refers to communication between vehicles, V2I (Vehicle to Infrastructure), which refers to communication between vehicles and eNB or RSU (Road Side Unit), and vehicles and individuals. 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 carried 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 represent the same meaning as V2X sidelink or NR V2X, or may represent a broader meaning including V2X sidelink or NR V2X.
  • V2X communications are, for example, forward collision warning, automatic parking system, cooperative adaptive cruise control (CACC), loss of control warning, traffic queue warning, safety warning for vulnerable traffic, emergency vehicle warning, and when driving on curved roads. 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 the PC5 interface and/or the Uu interface.
  • specific network entities may exist to support communication between the vehicle and all entities.
  • 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).
  • terminals performing V2X communication include not only general handheld terminals (handheld UE), but also vehicle terminals (V-UE (Vehicle UE)), pedestrian terminals (pedestrian UE), base station type (eNB type) RSUs, or terminals. It may refer to a UE type RSU, a robot equipped with a communication module, etc.
  • V2X communication may be performed directly between terminals, or may be performed through the network entity(s).
  • V2X operation modes can be divided depending on how V2X communication is performed.
  • RSU Road Side Unit
  • eNB-type RSU eNB-type RSU
  • UE-type RSU UE-type RSU
  • V2I Service is a type of V2X service, where one side is a vehicle and the other side is an entity belonging to infrastructure.
  • V2P Service is also a type of V2X service. One side is a vehicle, and the other side is a device carried by an individual (e.g., a portable terminal carried by a pedestrian, cyclist, driver, or passenger).
  • V2X Service is a 3GPP communication service type that involves a transmitting or receiving device in a vehicle. Depending on the party participating in the communication, it can be further divided into V2V service, V2I service, and V2P service.
  • a V2X enabled UE is a UE that supports V2X services.
  • V2V Service is a type of V2X service, where both sides of the communication are vehicles.
  • the V2V communication range is the direct communication range between two vehicles participating in the V2V service.
  • V2X applications called vehicle-to-everything (V2X), include (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 allows vehicles to dynamically form a platoon that moves together. All vehicles in a platoon obtain information from the lead vehicle to manage the platoon. This information allows the vehicles to drive more harmoniously than normal, going in the same direction and traveling together.
  • Extended sensors are raw or processed video images collected through local sensors or live video images from vehicles, road site units, pedestrian devices, and V2X application servers. Allows data to be exchanged. Vehicles can become more aware of their environment beyond what their own sensors can detect, providing a broader and holistic view of local conditions. High data transfer rate is one of its main features.
  • Each vehicle and/or RSU shares self-awareness data from local sensors with nearby vehicles, allowing the vehicles to synchronize and coordinate their trajectories or maneuvers. Each vehicle shares its driving intentions with the vehicle driving nearby.
  • Remote driving allows a remote driver or V2X application to drive a remote vehicle on their own or for passengers who cannot drive in a remote vehicle in a hazardous environment.
  • driving based on cloud computing can be used. High reliability and low latency are key requirements.
  • Figure 2b shows a standalone scenario supporting V2X SL communication and an MR-DC scenario supporting V2X SL communication.
  • gNB provides control/configuration for the UE's V2X communication in both LTE SL and NR SL.
  • ng-eNB provides control/configuration for the UE's V2X communication in both LTE SL and NR SL.
  • the eNB provides control/configuration for the UE's V2X communication in both LTE SL and NR SL.
  • the terminal's V2X communication in LTE SL and NR SL is controlled/configurated by Uu while the terminal is set to EN-DC.
  • the UE's V2X communication in LTE SL and NR SL is controlled/configurated by Uu while the UE is configured in NE-DC.
  • the terminal's V2X communication in LTE SL and NR SL is controlled/configurated by Uu while the terminal is set to NGEN-DC.
  • the vehicle may perform wireless communication with the eNB and/or gNB through an antenna system.
  • the antenna system may be configured as an internal antenna system, as shown in FIGS. 1A and 1B. Additionally, as shown in FIGS. 3A to 3C, it may be implemented as an external antenna system and/or an internal antenna system.
  • FIGS. 3A to 3C illustrate a structure in which the antenna system can be mounted within the vehicle in relation to the present invention in a vehicle including an antenna system mounted on the vehicle.
  • FIGS. 3A to 3C show a configuration capable of performing wireless communication through a transparent antenna formed on the front window 310 of the vehicle.
  • the antenna system 1000 including a transparent antenna may be implemented on the front window of the vehicle and inside the vehicle.
  • wireless communication can also be performed through a transparent antenna formed on the side glass of the vehicle in addition to the front window of the vehicle.
  • a vehicle antenna system including a transparent antenna according to the present invention may be combined with other antennas.
  • a separate antenna system 1000b may be further configured.
  • 3A to 3B show a configuration in which, in addition to the antenna system 1000, a separate antenna system 1000b is mounted on or within 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 on the roof of the vehicle and the roof frame of the rear mirror.
  • the present invention in order to improve the appearance of the automobile (vehicle) and preserve telematics performance in the event of a collision, the existing shark fin antenna is replaced with a flat antenna of a non-protruding form. can do.
  • the present invention proposes an antenna that integrates an LTE antenna and a 5G antenna in consideration of 5th generation (5G) communication in addition to providing existing mobile communication services (LTE).
  • the antenna system 1000 implemented as a transparent antenna may be implemented on the front window 310 of the vehicle and inside the vehicle.
  • the second antenna system 1000b which corresponds to an external antenna, is placed on the roof of the vehicle.
  • a radome (radome, 2000a) to protect the antenna system 1000 from the external environment and external shocks when driving a vehicle may surround the second antenna system 1000b.
  • the radome (2000a) may be made of a dielectric material that can transmit radio signals transmitted/received between the second antenna system (1000b) and the base station.
  • the antenna system 1000 implemented as a transparent antenna may be implemented on the front window 310 of the vehicle and inside the vehicle.
  • the second antenna system 1000b which corresponds to an external antenna, may be disposed within the roof structure of the vehicle, and at least a portion of the roof structure may be made of non-metal.
  • at least a portion of the roof structure 2000b of the vehicle may be made of non-metal and a dielectric material that can transmit radio signals transmitted/received between the antenna system 1000b and the base station.
  • the antenna system 1000 implemented as a transparent antenna may be implemented on the rear window 330 of the vehicle and inside the vehicle.
  • the second antenna system 1000b which corresponds 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 made of non-metal.
  • at least a portion of the roof frame 2000c of the vehicle 500 may be made of non-metal and made of a dielectric material that can transmit radio signals transmitted/received between the second antenna system 1000b and the base station. there is.
  • the beam pattern by the antenna provided in the antenna system 1000 mounted on the 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 at a predetermined angle in the horizontal region based on the vehicle body by the antenna provided in the second antenna system 1000 mounted on the vehicle.
  • the vehicle 500 may not be equipped with an antenna system 1000b corresponding to an external antenna, but may be equipped with only an antenna unit (i.e., internal antenna system) 1000 corresponding to an internal antenna.
  • an antenna unit i.e., internal antenna system
  • Figure 4 is a block diagram referenced for explaining a vehicle and an antenna system mounted on the vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • Vehicle 500 may be an autonomous vehicle.
  • the vehicle 500 may be switched to autonomous driving mode or manual mode (pseudo driving mode) based on user input.
  • the vehicle 500 may be switched from a manual mode to an autonomous driving mode, or from an autonomous driving mode to a manual mode, based on a user input received through the user interface device 510.
  • operations such as object detection, wireless communication, navigation, and vehicle sensors and interfaces can be performed by a telematics unit mounted on the vehicle 500.
  • the telematics unit mounted on the vehicle 500 may perform the corresponding operation in cooperation with the antenna module 300, the object detection device 520, and other interfaces.
  • the communication device 400 may be placed in a telematics unit separately from the antenna system 300 or may be placed in the antenna system 300.
  • the vehicle 500 may be switched to autonomous driving mode or manual mode based on driving situation information.
  • Driving situation information may be generated based on object information provided by the object detection device 520.
  • the vehicle 500 may be switched from manual mode to autonomous driving mode, or from autonomous driving mode to manual mode, based on driving situation information generated by the object detection device 520.
  • the vehicle 500 may be switched from manual mode to autonomous driving mode, or from autonomous driving mode to manual mode, based on driving situation information received through the communication device 400.
  • the vehicle 500 may be switched from manual mode to autonomous driving mode or from autonomous driving mode to manual mode based on information, data, and signals provided from an external device.
  • the autonomous vehicle 500 may be driven based on the driving system.
  • the autonomous vehicle 500 may be operated based on information, data, or signals generated from a driving system, a parking system, or a parking system.
  • the autonomous vehicle 500 may receive user input for driving through a driving control device. Based on 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-mentioned devices.
  • the vehicle 500 may further include other components in addition to the components described in this specification, or may not include some of the components described.
  • the user interface device 510 is a device for communication between the vehicle 500 and the user.
  • the user interface device 510 may receive user input and provide information generated by the vehicle 500 to the user.
  • the vehicle 500 may implement User Interfaces (UI) or User Experience (UX) through the user interface device 510.
  • UI User Interfaces
  • UX User Experience
  • the object detection device 520 is a device for detecting objects located outside the vehicle 500.
  • Objects may be various objects related to the operation of the vehicle 500. Meanwhile, objects can be classified into moving objects and fixed objects.
  • a moving object may be a concept that includes other vehicles and pedestrians.
  • a fixed object may be a concept including a traffic signal, road, or structure.
  • the object detection device 520 may include a camera 521, radar 522, lidar 523, ultrasonic sensor 524, infrared sensor 525, and processor 530.
  • the object detection device 520 may further include other components in addition to the components described, or may not include some of the components described.
  • the processor 530 may control the overall operation of each unit of the object detection device 520.
  • the processor 530 can detect and track an object based on the acquired image.
  • the processor 530 can perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed to 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.
  • the camera 521, radar 522, lidar 523, ultrasonic sensor 524, and infrared sensor 525 may each individually include a processor.
  • the object detection device 520 may be operated under the control of the processor or control unit 570 of the device in the vehicle 500.
  • the navigation system 550 may provide location information of the vehicle based on information acquired through the communication device 400, particularly the location information unit 420. Additionally, the navigation system 550 may provide a route guidance service to the destination based on the vehicle's current location information. Additionally, the navigation system 550 may provide guidance information about surrounding locations based on information acquired through the object detection device 520 and/or the V2X communication unit 430. Meanwhile, guidance information, autonomous driving services, etc. can be provided based on V2V, V2I, and V2X information obtained through the wireless communication unit 460 operating together with the antenna system 1000 according to the present invention.
  • the communication device 400 is a device for communicating with an external device.
  • the external device may be another vehicle, mobile terminal, or server.
  • the communication device 400 may include at least one of a transmitting antenna, a receiving 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-range communication unit 410, a location information unit 420, a V2X communication unit 430, an optical communication unit 440, a broadcast transceiver 450, and a processor 470.
  • the communication device 400 may further include other components in addition to the components described, or may not include some of the components described.
  • the short-range communication unit 410 is a unit for short-range communication.
  • the short-range communication unit 410 may form a wireless area network and perform short-range communication between the vehicle 500 and at least one external device.
  • the location information unit 420 is a unit for acquiring 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 Infra), another vehicle (V2V: Vehicle to Vehicle), or a pedestrian (V2P: Vehicle to Pedestrian).
  • the V2X communication unit 430 may include an RF circuit capable of implementing communication with infrastructure (V2I), communication between vehicles (V2V), and communication with pedestrians (V2P) protocols.
  • the optical communication unit 440 is a unit for communicating with an external device through light.
  • the optical communication unit 440 may include an optical transmitter that converts an electrical signal into an optical signal and transmits it to the outside, and an optical receiver that converts the received optical signal into an electrical signal.
  • the light emitting unit may be formed to be integrated with the 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. Additionally, the wireless communication unit 460 may transmit and/or receive signals to devices 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 to this and can be expanded to any other communication system.
  • the antenna module 300 disposed inside the vehicle 500 may be configured to include a wireless communication unit.
  • the vehicle 500 may be an electric vehicle (EV) or a vehicle that can be connected to a communication system independently of external electronic devices.
  • the communication device 400 includes a short-range communication unit 410, a location information module 420, a V2X communication unit 430, an optical communication unit 440, a 4G wireless communication module 450, and a 5G wireless communication module 460. It may include at least one of:
  • the 4G wireless communication module 450 can 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. Additionally, the 4G wireless communication module 450 may receive one or more 4G reception signals from a 4G base station.
  • uplink (UL: Up-Link) multi-input multi-output (MIMO) can be performed by a plurality of 4G transmission signals transmitted to a 4G base station.
  • downlink (DL) multi-input multi-output (MIMO) can be performed by a plurality of 4G reception signals received from a 4G base station.
  • the 5G wireless communication module 460 can 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: Non-Stand-Alone) structure.
  • NSA Non-Stand-Alone
  • 4G base stations and 5G base stations can be deployed in a non-stand-alone (NSA: Non Stand-Alone) structure.
  • the 5G base station may be deployed in a stand-alone (SA) structure in a separate location from the 4G base station.
  • SA stand-alone
  • the 5G wireless communication module 460 can transmit and receive 5G signals with a 5G base station through a 5G mobile communication network.
  • the 5G wireless communication module 460 can transmit one or more 5G transmission signals to the 5G base station. Additionally, the 5G wireless communication module 460 can receive one or more 5G reception signals from a 5G base station.
  • the 5G frequency band can use the same band as the 4G frequency band, and this can be referred to as LTE re-farming.
  • the Sub6 band a band below 6GHz, can be used as the 5G frequency band.
  • the millimeter wave (mmWave) band can be used as the 5G frequency band to perform broadband high-speed communication. When the millimeter wave (mmWave) band is used, the electronic device can perform beam forming to expand communication coverage with the base station.
  • the 5G communication system can support a greater number of Multi-Input Multi-Output (MIMO) to improve transmission speed.
  • MIMO Multi-Input Multi-Output
  • uplink (UL) MIMO can be performed by a plurality of 5G transmission signals transmitted to a 5G base station.
  • DL MIMO can be performed by a plurality of 5G reception signals received from a 5G base station.
  • dual connectivity with a 4G base station and a 5G base station through the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication module 460.
  • dual connectivity with a 4G base station and a 5G base station may be referred to as EN-DC (EUTRAN NR DC).
  • EN-DC EUTRAN NR DC
  • throughput can be improved through heterogeneous carrier aggregation (inter-CA (Carrier Aggregation)). Therefore, the 4G base station and the 5G base station 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.
  • inter-CA Carrier Aggregation
  • the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication Short-distance communication may be performed between electronic devices (e.g., vehicles) using the module 460.
  • wireless communication may be performed between vehicles in a V2V manner without going through a base station. You can.
  • carrier aggregation is performed 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 (CA) can be performed using the 4G wireless communication module 450 and the Wi-Fi communication module 113.
  • 5G + WiFi carrier aggregation (CA) can 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 called a telematics device or an AVN (Audio Video Navigation) device.
  • the processor 470 of the communication device 400 may correspond to a modem.
  • the RFIC and modem may be referred to as a first control unit (or first processor) and a second control unit (or second processor), respectively.
  • the RFIC and modem can be implemented as physically separate circuits. Alternatively, the RFIC and modem can be physically separated logically or functionally into one circuit.
  • the modem can perform control and signal processing for the transmission and reception of signals through different communication systems through RFIC.
  • the modem 1400 can obtain control information received from a 4G base station and/or a 5G base station.
  • control information may be received through a physical downlink control channel (PDCCH), but is not limited thereto.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the modem may control the RFIC 1250 to transmit and/or receive signals through the first and/or second communication system at specific time and frequency resources. Accordingly, the vehicle can be allocated resources or maintain a connection state through the eNB or gNB. Additionally, the vehicle may perform at least one of V2V communication, V2I communication, and V2P communication with other entities through allocated resources.
  • the antenna module mounted on the vehicle may be placed inside the vehicle, on the roof of the vehicle, inside the roof, or inside the roof frame.
  • the antenna system disclosed in this specification operates in the low band (LB), mid band (MB), and high band (HB) of the 4G LTE system and the SUB6 band of the 5G NR system. It can be configured to operate. Additionally, the antenna system disclosed in this specification may be configured to operate in the 2.4 GHz band and 5 GHz band for Wi-Fi communication service.
  • Figure 5 shows an exploded perspective view of a vehicle antenna module according to the present specification.
  • the antenna element 1100 may be implemented as a separate metal member or metal pattern and may be connected to the PCB 1200 through a power feeding structure 1130 and a shorting structure 1140.
  • the antenna element 1100 may be formed as a metal pattern on a separate PCB.
  • FIG. 6 shows a structure in which antenna elements are formed on the upper cover of the vehicle antenna module of FIG. 5.
  • the antenna element 1100 may be formed in the form of a metal pattern on the upper cover 1300u without a separate PCB or support structure.
  • the vehicle antenna module 1000 may be configured to include an antenna element 1100 and a PCB (1200).
  • the vehicle antenna module 1000 may be configured to include a lower cover 1300 and an upper cover 1300u.
  • the PCB 1200 may be configured to have electronic components arranged thereon. Since the antenna element 1100 is disposed on the PCB 1200, it may also be referred to as an antenna PCB. In this regard, PCB 1200 may be operably coupled to a telematics control unit (TCU). The PCB 1200 may be implemented on the same PCB as the telematics unit or may be coupled to the telematics unit implemented on a separate PCB on the same plane through a fastening means such as a connector. As another example, a separate PCB implemented as a telematics unit may be placed in the lower or upper area of the PCB (1200).
  • TCU telematics control unit
  • the antenna element 1100 may be connected to a metal pattern on the PCB 1200 and configured to radiate a wireless signal.
  • the lower cover 1300 is disposed on the lower part of the PCB 1200 and may be made of a metal plate.
  • a heat sink structure may be formed in a portion of the lower cover 1300 to absorb and emit heat generated from electronic components placed on the PCB 1200.
  • the upper cover 1300u may be fastened to the lower cover 1300 to accommodate the antenna element 1100 and the PCB 1200 therein.
  • the antenna element 1100 may be configured to include a first antenna 1100-1 and a second antenna 1100-2.
  • the number of antenna elements 1100 is not limited to two and can be changed in various ways depending on the application.
  • the first antenna 1100-1 may be disposed adjacent to one side of the accommodating space of the backup battery 1310 disposed in the upper cover 1300.
  • the backup battery 1310 may be disposed on the top cover 1300 and configured to supply power to the inside of the antenna module.
  • the second antenna 1100-2 may be disposed in a lower area of the storage space of the backup battery 1310.
  • the second antenna 1100-2 may be arranged to be offset to a lower area than the first antenna 1100-1.
  • the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 can be implemented with an optimal arrangement structure within the limited space of the antenna area.
  • the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 are arranged to be offset in one axis direction. Accordingly, the isolation between the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 can be improved depending on the offset arrangement structure.
  • Each of the antenna elements 1100 may be formed of a plurality of conductive parts. Accordingly, the antenna element 1100 can operate in a wide band as each conductive part or a combination thereof resonates in a different band.
  • the antenna element 1100 may be configured to include a first conductive portion 1110 and a second conductive portion 1120.
  • the first conductive part 1110 and the second conductive part 1120 may be referred to as a first antenna structure (or first conductive pattern) and a second antenna structure (or second conductive pattern), respectively.
  • Figure 7 shows an equivalent antenna structure related to broadband operation of the antenna element according to the present specification.
  • the first conductive portion 1110 in the shape of a loop antenna may be arranged in the vertical direction.
  • the first conductive portion 1110 may be composed of a first metal pattern in the shape of a loop antenna. Both ends of the first metal pattern of the first conductive part 1110 may be connected to the power feeding part (F) and the shorting part (G), respectively.
  • the second conductive part 1120 in the shape of a patch antenna may be disposed in the horizontal direction.
  • the second conductive portion 1120 may be composed of a second metal pattern in the shape of a patch antenna.
  • the first and second points of the second metal pattern of the second conductive portion 1120 may be connected to the power supply portion (F) and the short circuit portion (G), respectively.
  • the second conductive part 1120 in the shape of a patch antenna may be connected to the short circuit part G to form a Planar Inverted-F Antenna (PIFA).
  • PIFA Planar Inverted-F Antenna
  • the second conductive part 1120 in the form of an upper patch can operate as a main radiator.
  • the first conductive part 1110 in the form of a loop radiator may operate as a main radiator.
  • the antenna element 1100 may be configured by combining a loop-shaped first conductive part 1110 and a patch-shaped second conductive part 1120. Accordingly, the antenna element 1100 of the vehicle antenna module according to the present specification operates in multiple modes and can operate as a broadband radiator. Accordingly, the antenna element 1100 of the vehicle antenna module may be formed as a loop hybrid antenna structure in which a loop antenna and a planar antenna are combined.
  • the antenna element 1100 of the vehicle antenna module can perform 2x2 MIMO operation as shown in FIGS. 5 and 6.
  • the antenna element 1100 may be configured to include a WiFi/GNSS antenna as shown in FIGS. 5 and 6.
  • the vehicle antenna module in which the antenna element 1100 is disposed may have a telematics module implemented on the PCB 1200 to form a TCU/antenna integrated structure.
  • the vehicle antenna module 1000 when the vehicle antenna module 1000 is implemented as an internal antenna inside the vehicle, it can be selectively expanded to 4x4 MIMO operation through a separate external antenna. In addition, when the vehicle antenna module 1000 is implemented as an external antenna outside the vehicle, it can be selectively expanded to 4x4 MIMO operation through a separate internal antenna.
  • Figure 8 shows a perspective view of the antenna element according to the present specification seen from the side direction.
  • the first conductive portion 1110 may be formed perpendicular to the PCB 1200 within a predetermined angle range.
  • the first conductive portion 1110 may be formed with a first metal pattern.
  • the first metal pattern of the first conductive portion 1110 may be formed in a loop shape.
  • the lower end of the first metal pattern of the first conductive portion 1110 may be configured to be in contact with the metal pattern of the PCB 1200 or may be configured to be spaced apart.
  • the second conductive portion 1120 may have a second metal pattern formed parallel to the PCB 1200 at an upper end of the first metal pattern.
  • the antenna element 1100 presented in this specification may be configured to radiate a first signal through the first conductive part 1110 and the second conductive part 1120 in the first band. Additionally, the antenna element 1100 may be configured to radiate a second signal through the first conductive portion 1110 in a second band different from the first band. For example, the second band may be configured as a higher band than the first band.
  • the first band may be configured as a low band (LB) of the 4G/5G communication system.
  • the second band may consist of the mid-band (MB) and high-band (HB) of the 4G/5G communication system, but is not limited thereto.
  • the length (La) of the lower pattern of the first metal line of the first conductive portion 1110 may be determined so that the antenna element 1100 operates in the low band (LB). Meanwhile, the sum of the length (La) of the lower pattern of the first metal line and the side length (Lb) may be determined so that the antenna element 1100 operates in the mid-band (MB).
  • the length (La2) of one side of the lower pattern of the first metal line may be determined so that the antenna element 1100 operates in the 5G Sub6 band.
  • the distance (Lb2) between the lower pattern and the upper pattern of the first metal line may be determined so that the antenna element 1100 operates in the high bandwidth (HB).
  • the second conductive portion 1120 may be formed as an upper patch structure.
  • the second conductive portion 1120 may be composed of a plurality of metal regions.
  • the second conductive portion 1120 may be configured to include a first metal region 1121 and a second metal region 1122.
  • the first metal region 1121 may be formed to be connected to the first metal line of the first conductive portion 1110.
  • the first metal region 1121 may be formed as a metal pattern having a first width (W1) and a first length (L1).
  • the second metal area 1122 may be formed to have a different width from the first metal area 1121.
  • the second metal region 1122 may be formed as a metal pattern connected to the first metal region 1121.
  • the second metal area 1122 may be formed to have a second width W2 that is narrower than the first width W1 of the first metal area 1121 .
  • the entire length of the first metal region 1121 and the second metal region 1122 may be formed as a second length L2.
  • the first length L1 of the first metal region 1121 may be determined so that the antenna element 1100 operates in the mid-band (MB).
  • the second length L2, which is the entire length of the first metal region 1121 and the second metal region 1122, may be determined so that the antenna element 1100 operates in the low band LB.
  • FIGS. 9A to 10B show a first side view, a second side view, a front view and a third side view of the antenna element of FIG. 8.
  • the length (La) of the lower pattern of the first metal line of the first conductive portion 1110 may be determined so that the antenna element 1100 operates in the low band (LB). Meanwhile, the sum of the length (La) of the lower pattern of the first metal line and the side length (Lb) may be determined so that the antenna element 1100 operates in the mid-band (MB).
  • the side length (Lb) of the first metal line may be determined by the sum of the distance (Lb2) between the lower and upper patterns of the first metal line and the width (Wa+Wb) of the first metal line.
  • the length (La2) of one side of the lower pattern of the first metal line may be determined so that the antenna element 1100 operates in the 5G Sub6 band.
  • the distance (Lb2) between the lower pattern and the upper pattern of the first metal line may be determined so that the antenna element 1100 operates in the high bandwidth (HB).
  • the length (La2) of one side of the lower pattern of the first metal line may be determined as half of the difference between the inner length (Li) of the first metal line and the separation distance (d1) between the lower patterns of the first metal line. there is.
  • FIG. 9B it is a second side view of the antenna element 1100 of FIG. 8 when viewed from a second side adjacent to the first side where the first conductive portion 1110 is formed.
  • the first conductive portion 1110 may be perpendicular to the second conductive portion 1120 or may be bent at an angle within a predetermined angle range from the vertical angle.
  • the first conductive portion 1110 may be arranged to be spaced apart from the PCB 1200 by a predetermined height (h). Accordingly, the power feeding structure 1130, rather than the first metal line of the first conductive portion 1110, may be formed to contact the PCB 1200. It can be determined as the height from the PCB 1200 to the second conductive part 1120, that is, the overall height h0 of the antenna element 1100.
  • the antenna element 1100 may further include a power feeding structure 1130 and a shorting structure 1140.
  • the power feeding structure 1130 and the short-circuiting structure 1140 may be disposed at one end and the other end of the lower pattern of the first metal line, but are not limited thereto.
  • the positions where the power feeding structure 1130 and the short-circuiting structure 1140 are formed are not limited to the first separation point P1 and the second separation point P2, respectively.
  • the positions where the power feeding structure 1130 and the short-circuiting structure 1140 are formed may be determined as the second separation point P2 and the first separation point P1, respectively. Additionally, the points where the first separation point P1 and the second separation point P2 are formed may be formed in an asymmetric structure with respect to the center line of the lower pattern of the first metal line.
  • the power feeding structure 1130 may be configured to extend from the upper end of the first separation point P1 of the lower pattern of the first metal pattern of the first conductive portion 1110 and be connected to the signal pattern of the PCB 1200.
  • the power supply structure 1130 may be configured to include a first power supply pattern 1131 to a third power supply pattern 1133.
  • the first power supply pattern 1131 may be formed to extend from the upper end of the first separation point P1 of the lower pattern of the first metal pattern of the first conductive part 1110.
  • the first power supply pattern 1131 may be arranged parallel to the PCB 1200.
  • the second feeding pattern 1132 may be formed to extend from an end of the first feeding pattern 1131.
  • the second feeding pattern 1132 may be formed perpendicular to the first feeding pattern 1131.
  • the third feed pattern 1133 may be formed to extend from an end of the second feed pattern 1132.
  • the third feed pattern 1133 may be formed perpendicular to the second feed pattern 1132.
  • the third power supply pattern 1133 may be configured to be connected to the signal pattern of the PCB 1200.
  • FIG. 10B it is a third side view of the antenna element 1100 of FIG. 8 viewed from the third side adjacent to the first side where the first conductive portion 1110 is formed.
  • the first conductive portion 1110 may be formed to be perpendicular to the second conductive portion 1120 or bent at an angle within a predetermined angle range from the vertical angle.
  • the first conductive portion 1110 may be arranged to be spaced apart from the PCB 1200 by a predetermined height (h). Accordingly, the short circuit structure 1140, rather than the first metal line of the first conductive portion 1110, may be formed to contact the PCB 1200.
  • the short-circuiting structure 1140 extends from the upper end of the second separation point P2 of the lower pattern of the first metal pattern of the first conductive portion 1110 and is configured to be connected to the ground pattern GP of the PCB 1200. You can.
  • the short-circuiting structure 1140 may also be formed as a vertical connection structure corresponding to the power feeding structure 1130.
  • the paragraph structure 1140 may be configured to include a first paragraph pattern 1141 to a third paragraph pattern 1143.
  • the first shorting pattern 1141 may be formed to extend from the upper end of the second separation point P2 of the lower pattern of the first metal pattern of the first conductive part 1110.
  • the first shorting pattern 1141 may be arranged parallel to the PCB 1200.
  • the second shorting pattern 1142 may be formed to extend from an end of the first shorting pattern 1141.
  • the second shorting pattern 1142 may be formed perpendicular to the first shorting pattern 1141.
  • the third shorting pattern 1143 may be formed to extend from an end of the second shorting pattern 1142.
  • the third short circuit pattern 1143 may be formed perpendicular to the second short circuit pattern 1142.
  • the third short circuit pattern 1143 may be connected to the ground pattern of the PCB 1200.
  • a first slot region SR1 may be formed in the upper pattern of the first metal pattern of the first conductive portion 1110. Additionally, a second slot region SR2 may be formed in one area of the second metal pattern of the second conductive portion 1120.
  • the length L1 of one side and the length L1a of the other side of the first metal region 1121 of the second conductive portion 1120 may be formed differently from each other.
  • the first slot region SR1 may be formed to be spaced apart by a second length d2 that is greater than the first length d1, which is the space between the lower patterns of the first metal pattern.
  • the second slot region SR2 may be formed in an area of the second metal pattern of the second conductive part 1120 that is connected to the upper pattern of the first metal pattern of the first conductive part 1110.
  • the second slot area SR2 may be formed to have a third length d3 that is longer than the second length d2 of the first slot area SR1.
  • the second slot area SR2 may be formed to have a third width Ws3.
  • the antenna element 1100 of the vehicle antenna module presented in this specification may be configured to further include a third conductive portion 1150.
  • the third conductive portion 1150 may be implemented on the PCB 1200.
  • Figure 11 shows a conductive portion disposed on the PCB of the vehicle antenna module presented herein.
  • the antenna element 1100 may further include a third conductive portion 1150 disposed on the PCB 1200.
  • the third conductive portion 1150 may be connected to the signal pattern SP formed on the PCB 1200.
  • the third conductive portion 1150 may be formed as a dipole or monopole radiator having a metal pattern with a predetermined width and a predetermined resonance length, but is not limited thereto.
  • the third conductive part 1150 may be composed of a loop radiator or a patch conductive part having a resonance length of a predetermined length.
  • a filter structure 1150a may be disposed between the signal pattern SP and the third conductive portion 1150.
  • the filter structure 1150a may be implemented as a metal pattern or a combination of electrical elements such as inductors and capacitors.
  • the filter structure 1150a may be configured to branch the first signal transmitted to the first metal line of the first conductive portion 1110 and the third signal transmitted to the metal pattern of the third conductive portion 1150.
  • the filter structure 1150a may be configured to separate the first signal in the first band to the third signal in the third band and the fourth signal in the fourth band that is higher than the third band.
  • the filter 1150, transceiver circuit 1250, and processor 1450 may be disposed within the NAD 1400, but are not limited thereto.
  • the filter 1150 and a portion of the transceiver circuit 1250 may be placed outside the NAD 1400.
  • the transceiver circuit 1250 can transmit signals in the first band and the second band to the first conductive unit 1110 and the second conductive unit 1120.
  • the transceiver circuit 1250 can transmit a signal in the third band to the third conductive unit 1150.
  • the third conductive portion 1150 may be disposed on the PCB 1200 and configured to radiate a third signal in a third band higher than the second band. Accordingly, it may be configured to radiate the third signal through the first conductive part 1110 and the third conductive part 1150 at the first frequency of the third band.
  • the third band may consist of the very high band (VHB) of the 4G/5G communication system or the Sub6 band of the 5G communication system, but is not limited thereto. It may be configured to radiate a third signal through the third conductive part 1150 at a second frequency higher than the first frequency in the third band.
  • the first band may be configured as a low band (LB) of the 4G/5G communication system.
  • the second band may be configured as a mid-band (MB) and high-band (HB) of a 4G/5G communication system, but is not limited thereto.
  • the second band may be composed of the mid-band (MB) of the 4G/5G communication system and the third band may be composed of the high band (HB) of the 4G/5G communication system.
  • the fourth band may consist of the very high band (VHB) of the 4G/5G communication system or the Sub6 band of the 5G communication system, but is not limited thereto.
  • the third conductive part 1150 may be disposed on the PCB 1200 and configured to radiate a third signal in a fourth band that is higher than the third band. Accordingly, it may be configured to radiate the third signal through the first conductive part 1110 and the third conductive part 1150 at the first frequency of the fourth band.
  • the fourth band may consist of the very high band (VHB) of the 4G/5G communication system or the Sub6 band of the 5G communication system, but is not limited thereto. It may be configured to radiate a third signal through the third conductive part 1150 at a second frequency higher than the first frequency in the fourth band.
  • FIGS 12A to 12C show the electric field distribution in the area where the antenna element is placed and the surrounding area for each frequency band.
  • Figure 12a shows the electric field distribution of the antenna element at a first frequency, which is a low frequency in the first band, from the front and first side.
  • the first band is the low band (LB) of the 4G/5G communication system, and the first frequency may be about 620 MHz, the lowest frequency of the first band, but is not limited thereto.
  • the low band (LB) of the 4G/5G communication system corresponding to the first band may be set to a frequency range of about 620MHz to 960MHz, but is not limited thereto.
  • the antenna element 1100 may be configured to radiate the first signal through the second conductive part 1120 at the first frequency in the first band. Accordingly, at the first frequency in the first band, the antenna element 1100 may be configured such that the upper patch operates as a main radiator.
  • Figure 12b shows the electric field distribution of the antenna element at the second frequency, which is a higher frequency than the first frequency in the first band, from the front and first side.
  • the first band may be the low band (LB) of the 4G/5G communication system and the second frequency may be, but is not limited to, approximately 960 MHz, which is the highest frequency of the first band.
  • the antenna element 1100 may be configured to radiate the second signal through the first conductive part 1110 and the second conductive part 1120 at the second frequency in the first band. Accordingly, at the second frequency of the first band, the antenna element 1100 may be configured such that both the loop radiator and the upper patch operate as the main radiator.
  • Figure 12c shows the electric field distribution at a first frequency, which is a low frequency within the second band, which is higher than the first band.
  • the second band may be, but is not limited to, the mid-band (MB) of the 4G/5G communication system.
  • Figure 12c shows the electric field distribution at about 1700MHz, which is a specific frequency within the second band that is higher than the first band.
  • the mid-band (LB) of the 4G/5G communication system corresponding to the second band may be set to a frequency range of about 1710 MHz to 2170 MHz, but is not limited thereto.
  • the antenna element 1100 may be configured to radiate the second signal through the first conductive part 1110 at the first frequency of the second band. Accordingly, the antenna element 1100 may be configured so that the loop radiator operates as the main radiator at the first frequency of the second band.
  • the automotive antenna module presented in this specification can operate in multiple bands in each band of the 4G/5G communication system and in the 5G Sub6 band.
  • Figures 13A to 14B show the electric field distribution in the area where the antenna element is placed and the surrounding area for each frequency band above a specific frequency.
  • Figure 13a shows the electric field distribution of the antenna element at the second frequency, which is the higher frequency of the second band, from the front and first side.
  • the second band may be, but is not limited to, the mid-band (MB) of the 4G/5G communication system.
  • Figure 13a shows the electric field distribution at about 2100MHz, which is a specific frequency within the second band that is higher than the first band.
  • the mid-band (LB) of the 4G/5G communication system corresponding to the second band may be set to a frequency range of about 1710 MHz to 2170 MHz, but is not limited thereto.
  • the antenna element 1100 may be configured to radiate the second signal through the first conductive part 1110 at the second frequency of the second band. Accordingly, at the second frequency of the second band, the antenna element 1100 may be configured so that the loop radiator operates as the main radiator.
  • the antenna element 1100 from the lowest frequency to the highest frequency of the second band may be configured so that the loop radiator operates as the main radiator.
  • Figure 13b shows the electric field distribution of the antenna element at a specific frequency in the third band, for example, an intermediate frequency, from the front and first side.
  • the third band may be, but is not limited to, the high band (HB) of the 4G/5G communication system.
  • Figure 13b shows the electric field distribution at about 2500 MHz, a specific frequency within the third band that is higher than the second band.
  • the high band (HB) of the 4G/5G communication system corresponding to the third band may be set to a frequency range of about 2300MHz to 2700MHz, but is not limited thereto.
  • the antenna element 1100 may be configured to radiate the third signal through the first conductive part 1110 in the third band. Accordingly, in the third band, the antenna element 1100 may be configured so that the loop radiator operates as the main radiator.
  • Figure 14a shows the electric field distribution of the antenna element at the first frequency, which is a specific frequency within the fourth band higher than the third band, from the front and first side.
  • the fourth band may be, but is not limited to, the very high band (VHB) of the 4G/5G communication system.
  • Figure 14a shows the electric field distribution at about 3500 MHz, which is a specific frequency within the fourth band, which is higher than the third band.
  • the very high band (VHB) of the 4G/5G communication system corresponding to the fourth band may be set to a frequency range of about 3300 MHz to 5000 MHz, but is not limited thereto.
  • the antenna element 1100 may be configured to radiate the third signal through the first conductive part 1110 and the third conductive part 1150 at a low frequency within the fourth band. Accordingly, at low frequencies within the fourth band, the antenna element 1100 may be configured such that the loop radiator and the PCB pattern operate as the main radiator.
  • Figure 14b shows the electric field distribution of the antenna element at a second frequency, which is a specific frequency within the fourth band higher than the third band, from the front and first side.
  • the fourth band may be, but is not limited to, the high band (HB) of the 4G/5G communication system.
  • Figure 14b shows the electric field distribution at about 4500 MHz, a specific frequency within the fourth band, which is higher than the third band.
  • the very high band (VHB) of the 4G/5G communication system corresponding to the fourth band may be set to a frequency range of about 3300 MHz to 5000 MHz, but is not limited thereto.
  • the antenna element 1100 may be configured to radiate the third signal through the first conductive part 1110 and the third conductive part 1150 in the fourth band. Accordingly, at high frequencies within the fourth band, the antenna element 1100 may be configured so that the PCB pattern operates as a main radiator.
  • the antenna element 1100 disposed in the vehicle antenna module presented in this specification may be implemented as a plurality of antenna elements disposed at different positions on the PCB 1200.
  • the antenna element 1110 may be configured to include a first antenna 1100-1 and a second antenna 1100-2.
  • the first antenna 1100-1 may be placed on one side of the PCB 1200.
  • the second antenna 1100-2 may be disposed in a symmetrical structure with the first antenna 1100-1 on the other side of the PCB 1200.
  • the vehicle antenna module 1000 may be configured to further include other antenna elements in addition to the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2.
  • the vehicle antenna module 1000 may be configured to further include at least one of the GNSS antenna 1100-3 and the Wi-Fi antenna 1100-4.
  • the GNSS antenna 1100-3 may be arranged to be spaced apart from one end of the second radiation structure 1120 of the first antenna 1100-1.
  • the GNSS antenna 1100-3 may be configured to include an upper radiator (UR) and a vertical connection portion (VCP).
  • the vertical connection portion (VCP) may be formed to be vertically connected to the upper radiator (UR).
  • the GNSS antenna 1100-3 may further include a power feeder F3 bent at an end of the vertical connection portion VCP and connected to the PCB 1200.
  • the Wi-Fi antenna 1100-4 may be placed between the first antenna 1100 and the GNSS antenna 1100-3.
  • the Wi-Fi antenna 1100-4 may be composed of a side surface radiator (SSR).
  • the side radiator (SSR) may be formed in a metal structure with a predetermined width and length and a slot area, but is not limited thereto.
  • the Wi-Fi antenna 1100-4 may further include a power feeder F4 that is bent at an end of the side radiator (SSR) and connected to the PCB 1200.
  • the second conductive portion 1120 of the first antenna 1100-1 may be formed by bending the upper end of the first metal pattern in one direction. Additionally, similar to the first antenna 1100-1, the second antenna 1100-2 may also be configured to include a first conductive portion 1110 and a second conductive portion 1120.
  • the first conductive portion 1110 may be formed perpendicular to the PCB 1200 within a predetermined angle range.
  • the first conductive portion 1110 may have a first metal pattern formed in a loop shape.
  • the second conductive portion 1120 may be formed to be bent in another direction opposite to one direction at the upper end of the first metal pattern.
  • the second conductive portion 1120 may have a second metal pattern formed parallel to the PCB 1200.
  • a network access device (NAD) 1400 corresponding to a processor may be disposed on the PCB 1200 disposed within the vehicle antenna module 1000 presented in this specification.
  • the NAD 1400 may be disposed on the front of the PCB 1200, but is not limited thereto.
  • the NAD 1400 may be configured to apply a signal to at least one of the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2.
  • a transceiving circuit may be disposed between the NAD 1400 and the first and second antennas 1100-1 and 1100-2.
  • the transceiver circuit may be configured to control the first and second signals transmitted to the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2.
  • the NAD 1400 may be configured to determine whether the quality of the signal received through the first antenna 1100-1 is below a threshold. If the quality of the signal received through the first antenna 1100-1 is below the threshold, the NAD 1400 transmits the signal through the second antenna 1100-2 or transmits the signal through the second antenna 1100-2. 2) You can control the signal to be applied.
  • the NAD 1400 when the quality of the signal received through the first antenna 1100-1 is below the threshold or the quality of the signal is lower than that of the previously received signal, the NAD 1400 operates in diversity mode.
  • the antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 can be controlled. Accordingly, the NAD 1400 can control the first and second signals transmitted to the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 to be applied. Therefore, if the quality of the signal received through the first antenna 1100-1 is below the threshold, the NAD 1400 sends the signal to the second antenna 1100-2 to receive the signal through the second antenna 1100-2. can be approved.
  • the NAD 1400 may perform multiple input/output (MIMO) or diversity operation through the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 in the first band. If the first signal quality of the first band is below the threshold, the NAD (1400) controls at least one of the first antenna (1100-1) and the second antenna (1100-2) to use the second band, which is a different band. You can. If the first signal quality in the first band is below the threshold, the NAD 1400 performs a multiple input/output (MIMO) or diversity operation through the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 in the second band. can be performed.
  • MIMO multiple input/output
  • the vehicle antenna module 1000 presented in this specification may have a dielectric mold structure formed on the lower cover 1300.
  • the vehicle antenna module 1000 may further include a dielectric mold 1310.
  • the dielectric mold 1310 may be disposed to correspond to the area where the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 are disposed.
  • the area where the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 are placed may correspond to the first area R1 and the second area R2 on the PCB 1200.
  • the dielectric mold 1310 may be attached to each region of the lower cover 1300 corresponding to the first region R1 and the second region R2 on the PCB 1200.
  • the vehicle antenna module 1000 presented in this specification may be placed on or inside the roof of the vehicle 500, as shown in FIGS. 3A to 3C.
  • the vehicle antenna module 1000 presented in this specification may be implemented in the form of a dashboard or instrument panel of the vehicle 500, as shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the vehicle antenna module 1000 presented herein may be placed in different locations of the vehicle 500, that is, inside (or on top) of the roof of the vehicle and on the instrument panel (or dashboard) of the vehicle.
  • the vehicle antenna module 1000 may be mounted on the top of the instrument panel inside the vehicle and on the roof outside the vehicle. Accordingly, the vehicle antenna module 1000 according to the present specification must satisfy antenna performance at all different locations in vehicles with different ground environments.
  • Figure 15a shows an antenna module 1000a that can be placed on or inside the roof of a vehicle and the required low elevation beam pattern.
  • Figure 15b shows an antenna module 1000b that can be placed on the dashboard or instrument panel of a vehicle and the required bore-sight beam pattern.
  • the antenna modules 1000a and 1000b of FIGS. 15A and 15B are shown in a structure in which a lower cover is combined with an upper cover, the internal antenna configuration may be somewhat different.
  • the antenna module 1000a of a roof top mount structure forms a low elevation beam pattern BP1.
  • wireless performance may be somewhat degraded because a large ground area made of metal from the lower cover or roof area of the vehicle is adjacent to the bottom of the antenna.
  • the antenna radiation pattern may be formed in the direction of the sky.
  • the antenna module 1000b mounted inside the instrument panel of the driver's seat inside the vehicle forms a bore-sight beam pattern BP2.
  • metal or parts are distributed in an unspecified manner around the antenna placed inside the vehicle. Accordingly, the overall efficiency of the antenna acts as an important factor. Additionally, in order to perform wireless communication in the entire space inside the vehicle, the free space total efficiency performance of the antenna in all areas becomes important.
  • FIG. 16A shows a configuration in which an antenna module is disposed in a structure mounted on a roof top of a vehicle and a structure mounted inside an instrument panel according to the present specification.
  • Figure 16b shows the antenna equivalent structure of the antenna module in the rooftop mounting structure and the instrument panel mounting structure.
  • the first antenna module 1000a may be disposed on or inside the roof structure of the vehicle 500. Additionally, the second antenna module 1000b may be disposed inside the dashboard of the vehicle 500. Referring to FIGS. 16A and 16B(a), the first antenna module 1000a is considered to have a loop-shaped first conductive portion 1110 disposed in a ground structure corresponding to a vehicle roof structure. Referring to FIGS. 16A and 16B(b), the second antenna module 1000b is considered to have a second conductive portion 1120 of a wide planar shape disposed in a ground structure corresponding to the vehicle roof structure. do.
  • the first antenna module 1000a has a vertical loop-shaped first conductive portion 1110 in the ground structure corresponding to the vehicle roof structure. It is an arranged structure. By using this vertical loop radiator, the reduction in antenna performance due to the ground structure can be minimized.
  • the second antenna module 1000b is a second conductor having a wide planar shape in the ground structure corresponding to the vehicle roof structure. This is a structure in which the unit 1120 is arranged. Antenna performance can be improved by such a wide planar radiator.
  • the second antenna module 1000b can be considered to have a structure in which a patch radiator is disposed above the ground, so a bore-sight beam pattern BP2 can be formed.
  • the vehicle antenna module 1000 may be configured in a structure in which the first conductive portion 1110 and the second conductive portion 1120 are combined as shown in FIG. 7(c). Accordingly, the vehicle antenna module 1000 may be configured as a loop hybrid antenna that combines a loop shape and a patch shape to operate as an antenna both in a ground structure such as a metal structure and in a free space region.
  • the vehicle antenna module 1000 when the vehicle antenna module 1000 is placed on the roof structure of a vehicle, it may be formed of the first antenna module 1000a of the first conductive portion 1110. Additionally, when the antenna module 1000 is placed inside a vehicle, it may be composed of the second antenna module 1000b of the second conductive portion 1120.
  • the vehicle antenna module 1000 has a structure in which the first conductive portion 1110 and the second conductive portion 1120 are combined as shown in FIG. 7(c) so that it can be placed both on the roof structure of the vehicle and inside the vehicle. It can be configured.
  • the vehicle antenna module 1000 when the vehicle antenna module 1000 is placed in the loop structure of a vehicle, frequencies above a specific frequency in the 4G/5G communication band can be used. Accordingly, the vehicle antenna module 1000 may operate in loop radiator mode. In this regard, referring to FIGS. 12C to 14B, the vehicle antenna module 1000 may operate in loop radiator mode using a frequency of mid-band (MB) or higher in the 4G/5G communication band. Accordingly, when the vehicle antenna module 1000 is placed outside the vehicle, the low elevation beam pattern BP1 of FIG. 15A may be formed. However, even when the vehicle antenna module 1000 is placed outside the vehicle, communication can be performed with another vehicle or an entity outside the vehicle using a frequency within the low band (LB) of the 4G/5G communication band.
  • LB low band
  • the vehicle antenna module 1000 when the vehicle antenna module 1000 is placed inside a vehicle, it can use frequencies below a specific frequency in the 4G/5G communication band. Accordingly, the vehicle antenna module 1000 can operate in patch radiator mode.
  • the vehicle antenna module 1000 may operate in patch radiator mode using a frequency within the low band (LB) of the 4G/5G communication band. Accordingly, when the vehicle antenna module 1000 is placed inside the vehicle, the bore-sight beam pattern BP2 of FIG. 15B may be formed.
  • the vehicle antenna module according to the present specification can be implemented to have high antenna efficiency in the full 4G/5G communication band, GNSS band, and Wi-Fi band.
  • Figures 17a and 17b show the antenna efficiency for each frequency for each antenna element in the vehicle antenna module according to the present specification.
  • the frequency range in which the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 operate as radiators may be 617-5000 MHz, but is not limited thereto. no.
  • the frequency band in which the GNSS antenna 1100-3 operates as a radiator may be the L1/L5 band, but is not limited thereto.
  • the frequency band in which the Wi-Fi antenna 1100-4 operates as a radiator may be the 2.4 GHz band and the 5 GHz band, but is not limited thereto.
  • the efficiency of the first antenna 1100-1 operating in all 4G/5G communication bands is shown in dB units.
  • the efficiency of the second antenna 1100-2 operating in all 4G/5G communication bands is shown in dB units.
  • the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 have antenna efficiencies greater than a threshold in the first to third bands.
  • the total antenna gain required in the first band which is low band (LB)
  • the required antenna gains in the mid-band (MB) and high-band (HB) are about -3dB and -4dB, respectively, and the average gain at low elevation can be about -3.5dBi and -5dBi or more, respectively.
  • the third band very high band (VHB), the required antenna gain is about -3.5dB, and at low elevation, the average gain can be about -5dBi or more.
  • Antenna efficiency values for each frequency of the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 may have slightly different values. This is because the arrangement structure of one area of the PCB 1200 where the first antenna 1100-1 is placed and the other area of the PCB 1200 where the second antenna 1100-2 is placed are somewhat different. However, the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 have antenna efficiency above the threshold in the first to third bands, and operate as radiators in all 4G/5G communication bands.
  • the GNSS antenna 1100-3 has antenna efficiency above the threshold in the L1/L5 band.
  • the GNSS antenna (1100-3) has an antenna efficiency of -2.0 to -2.5dB, which is more than the required -3dB.
  • the GNSS antenna (1100-3) has an antenna efficiency of -1.5 to -2.0dB, which is more than the required -3dB.
  • the Wi-Fi antenna 1100-4 has antenna efficiency above the threshold in the 2.4 GHz band and the 5 GHz band.
  • the Wi-Fi antenna (1100-4) has an antenna efficiency of more than -7dB in each direction and -5dB in all directions.
  • the Wi-Fi antenna (1100-4) has an antenna efficiency of more than -9dB in each direction and -4dB in all directions.
  • each direction includes front, left side, right side and rear directions.
  • the vehicle antenna module according to the present specification can be implemented to have a low voltage standing wave ratio (VSWR) in the full 4G/5G communication band, GNSS band, and Wi-Fi band.
  • VSWR low voltage standing wave ratio
  • Figures 18a and 18b show VSWR for each frequency for each antenna element in the vehicle antenna module according to the present specification.
  • the VSWR of the first antenna 1100-1 operating in all 4G/5G communication bands is shown in dB units.
  • the VSWR of the second antenna 1100-2 operating in all 4G/5G communication bands is shown in dB units.
  • the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2 have threshold values in the first to third bands, For example, it has a VSWR of 3 or less.
  • the VSWR of the GNSS antenna 1100-3 operating in the L1/L5 band is shown in dB units.
  • the GNSS antenna 1100-3 has a VSWR of a threshold value, for example, 3 or less, in the L1/L5 band.
  • the VSWR of the Wi-Fi antenna 1100-4 operating in the 2.4 GHz band and the 5 GHz band is shown in dB units.
  • the Wi-Fi antenna 1100-4 has a threshold value, for example, VSWR of 3 or less, in the 2.4 GHz band and the 5 GHz band.
  • the vehicle antenna module 1000 may be configured to include an external antenna 1000a and an internal antenna 1000b.
  • Figure 19 shows a block diagram of a vehicle antenna module configured to include an external antenna and an internal antenna.
  • the external antenna 1000a may be configured to include first to fourth antennas ANT1 to ANT4.
  • the external antenna 1000a may include a first antenna (ANT1) and a second antenna (ANT2) operating in the 4G/5G communication band.
  • the external antenna 1000a may further include a third antenna (ANT3), which is a GNSS antenna, and a fourth antenna (ANT4), which is a Wi-Fi antenna.
  • the first antenna (ANT1) and the second antenna (ANT2) may be formed in a structure in which a vertical loop radiator (first conductive part) is disposed on a ground structure.
  • the external antenna 1000a may be configured to include a first conductive part and a second conductive part as shown in FIGS. 5 to 10b.
  • the internal antenna 1000b may also be configured to include first to fourth antennas ANT1 to ANT4.
  • the internal antenna 1000b may include a first antenna (ANT1) and a second antenna (ANT2) operating in the 4G/5G communication band.
  • the internal antenna 1000b may further include a third antenna (ANT3), which is a GNSS antenna, and a fourth antenna (ANT4), which is a Wi-Fi antenna.
  • the first and second antennas of the external antenna (1000a) and the first and second antennas of the internal antenna (1000b) can be used. Accordingly, the vehicle antenna module 1000 is capable of up to 4x4 MIMO operation using the external antenna 1000a and the internal antenna 1000b. Meanwhile, when only the external antenna 1000a is installed, 2x2 MIMO operation is possible using the first antenna (ANT1) and the second antenna (ANT2) among the external antennas 1000a. On the other hand, when only the internal antenna 1000b is installed, 2x2 MIMO operation is possible using the first antenna (ANT1) and the second antenna (ANT2) among the internal antennas 1000b.
  • Each of the first antenna (ANT1) and the second antenna (ANT4) can operate with a DPDT (double pole double throw) switch to perform 4G/5G MIMO operation using both the external antenna (1000a) and the internal antenna (1000b).
  • the third antenna (ANT3) can also be operably combined with the DPDT switch to perform Wi-Fi MIMO operation using both the external antenna (1000a) and the internal antenna (1000b).
  • the external antenna 1000a or the internal antenna 1000b may be selected for GPS positioning.
  • the third antenna (ANT3) which is a GNSS antenna, may be operably coupled with a single pole double throw (SPDT) switch so that the external antenna (1000a) or the internal antenna (1000b) is selected.
  • the third antenna (ANT3) of the external antenna (1000a) and/or the third antenna (ANT3) of the internal antenna (1000b) may be selectively used depending on the environment in which the antenna module is mounted.
  • the fourth antenna (ANT4) of the external antenna (1000a) and/or the fourth antenna (ANT4) of the internal antenna (1000b) can be selectively used depending on the environment in which the antenna module is mounted. .
  • FIG. 20 shows a configuration diagram of an antenna module and a vehicle on which the antenna module is mounted according to an embodiment.
  • FIG. 20 shows a configuration diagram of a vehicle in which an antenna module corresponding to an antenna system is placed inside the vehicle roof to communicate with surrounding electronic devices, vehicles, and infrastructure structures.
  • the antenna module 1000 is mounted on the vehicle, and the antenna module 1000 can perform short-range communication, wireless communication, and V2X communication on its own or through the communication device 400.
  • the baseband processor 1400 may receive signals from or transmit signals to adjacent vehicles, RSUs, and base stations through the antenna module 1000.
  • the baseband processor 1400 may control the communication device 400 to receive or transmit signals from adjacent vehicles, RSUs, adjacent objects, and base stations.
  • information about adjacent objects can be obtained through object detection devices such as the camera 531, radar 532, lidar 533, and sensors 534 and 535 of the vehicle 300.
  • the baseband processor 1400 may control the communication device 400 and the antenna module 1000 to receive signals from or transmit signals to adjacent vehicles, RSUs, adjacent objects, and base stations.
  • a vehicle 500 equipped with an antenna module 1000 can be configured to include a plurality of antennas 1100, a transceiver circuit 1250, and a baseband processor 1400. Meanwhile, the vehicle 500 may further include an object detection device 520. Additionally, the vehicle 500 may further include a communication device 400. Here, the communication device 400 may be configured to perform wireless communication through an antenna unit.
  • the vehicle 500 may be equipped with an antenna module 1000.
  • the antenna module 1000 may be placed on the roof structure of a vehicle or inside the vehicle, and may be configured to communicate with at least one of an adjacent vehicle, a road side unit (RSU), and a base station through a processor. Since the antenna module 1000 performs telematics operations through wireless communication in the vehicle, it may also be referred to as a telematics module.
  • a PCB separate from the PCB 1200 may be implemented as a telematics module.
  • the vehicle 500 includes an antenna module 1000 disposed below the roof of the vehicle.
  • the vehicle 500 may further include a processor 1400 disposed inside or outside the antenna module 1000 and configured to communicate with at least one of an adjacent vehicle, a road side unit (RSU), and a base station.
  • RSU road side unit
  • the antenna module 1000 mounted on a vehicle may be configured to include an antenna element 1100, a PCB 1200, a lower cover 1300, and an upper cover 1300u.
  • the antenna module 1000 may include a PCB 1200 on which electronic components are placed.
  • the antenna module 1000 may include an antenna element 1100 connected to a metal pattern on the PCB 1200 and configured to radiate a wireless signal.
  • the antenna module 1000 is disposed below the PCB 1200 and may include a lower cover 1300 made of a metal plate.
  • the antenna module 1000 may include an upper cover 1300 coupled to the lower cover 1300 to accommodate the PCB 1200 and the antenna element 1100 therein.
  • the antenna element 1100 may be formed perpendicular to the PCB within a predetermined angle range and may include a first conductive portion 1100 in which a first metal pattern is formed in a loop shape.
  • the antenna element 1100 may include a second conductive portion 1120 in which a second metal pattern is formed parallel to the PCB 1200.
  • the antenna element 1100 may be configured to include a first conductive portion 1100 and a second conductive portion 1120.
  • the second metal pattern of the second conductive part 1120 may be formed parallel to the PCB 1200 at the upper end of the first metal pattern of the first conductive part 1100.
  • the antenna element 1100 may be configured to radiate a first signal through the second conductive part 1120 in the first band. Additionally, the antenna element 1100 may be configured to radiate a second signal through the first conductive part 1100, that is, a loop radiator structure, in a second band higher than the first band.
  • the antenna element 1100 may include a power feeding structure 1130 that extends from the upper end of the first separation point P1 of the lower pattern of the first metal pattern and is configured to be connected to the signal pattern SP of the PCB 1200. there is.
  • the antenna element 1100 may further include a shorting structure 1140 configured to extend from the upper end of the second separation point P2 of the lower pattern of the first metal pattern and be connected to the ground pattern GP of the PCB 1200. You can.
  • the power supply structure 1130 may include a first power supply pattern 1131 that extends from the upper end of the first separation point P1 of the lower pattern of the first metal pattern and is disposed parallel to the PCB 1200.
  • the feeding structure 1130 may include a second feeding pattern 1132 formed perpendicular to the first feeding pattern 1131 at an end of the first feeding pattern 1131 .
  • the feed structure 1130 is formed perpendicular to the feed structure 1130 at an end of the second feed pattern 1132 and includes a third feed pattern 1133 configured to be connected to the signal pattern (SP) of the PCB 1200. can do.
  • the short-circuiting structure 1140 may also be formed to correspond to the shape of the power feeding structure 1130.
  • the paragraph structure 1140 may be configured to include a first paragraph pattern 1141 to a third paragraph pattern 1143.
  • the antenna element 1100 may operate as a first antenna 1100-1 disposed on one side of the PCB 1200.
  • the second conductive portion 1120 of the first antenna 1100-1 may be formed by bending the upper end of the first metal pattern in one direction.
  • the antenna element 1100 may further include a second antenna 1100-2 disposed in a symmetrical structure with the first antenna 1100-1 on the other side of the PCB 1200.
  • the second antenna 1100-2 may be formed perpendicular to the PCB 1200 within a predetermined angle range and may include a first conductive portion 1110 in which the first metal pattern is formed in a loop shape.
  • the second antenna 1100-2 may include a second conductive portion 1120 in which a second metal pattern is formed parallel to the PCB 1200.
  • the processor 1400 is disposed on the PCB 1200 adjacent to the first antenna 1100-1 and may be operably coupled to the first antenna 1100-1 and the second antenna 1100-2. . If the quality of the signal received through the first antenna 1100-1 is below the threshold, the processor 1400 applies a signal to the second antenna 1100-2 to receive the signal through the second antenna 1100-2. can do.
  • the transceiver circuit 1250 may be operably coupled to each antenna element 1100.
  • the processor 1400 may be operably coupled to the transceiver circuit 1250.
  • the processor 1400 may be a baseband processor corresponding to a modem, but is not limited thereto and may be any processor that controls the transceiver circuit 1250.
  • the vehicle's processor 1400 may be implemented as a Network Access Device (NAD).
  • NAD Network Access Device
  • the transceiver circuit 1250 may be operably coupled with MIMO antennas (ANT1 to ANT4).
  • MIMO antennas ANT1 to ANT4
  • some of the MIMO antennas (ANT1 and ANT2) may be configured as an external antenna (1000a).
  • the remaining antennas (ANT3 and ANT4) among the MIMO antennas may be configured as the internal antenna (1000b).
  • the transceiver circuit 1250 may include a front end module (FEM) such as a power amplifier or a reception amplifier.
  • FEM front end module
  • the front-end module (FEM) may be disposed between the transceiver circuit 1250 and the antenna separately from the transceiver circuit 1250.
  • the transceiver circuit 1250 adjusts the gain or input or output power of the power amplifier or reception amplifier to control the size and/or phase of the signal transmitted to the MIMO antennas (ANT1 to ANT4) or to control only some antenna modules to operate. You can.
  • the processor 1400 may be operably coupled to the transceiver circuit 1250 and configured to control the transceiver circuit 1250 .
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to control the size and/or phase of signals transmitted to the MIMO antennas (ANT1 to ANT4) or to operate only some antenna modules.
  • the processor 1400 may be configured to communicate with at least one of an adjacent vehicle, a road side unit (RSU), and a base station through the transceiver circuit 1250.
  • RSU road side unit
  • MIMO multiple input/output
  • the vehicle could simultaneously receive the same information from various entities at the same time, improving reliability of surrounding information and reducing latency.
  • URLLC Ultra Reliable Low Latency Communication
  • the vehicle can operate as a URLLC UE.
  • the base station performing scheduling may preferentially allocate time slots for vehicles operating as URLLC UEs.
  • some of the specific time-frequency resources already allocated to other UEs can be punctured.
  • a plurality of antennas (ANT1 to ANT4) for 4G/5G communication within the antenna module 1000 can operate in all bands of low band (LB), middle band (MB), and high band (HB).
  • the low band (LB) may be referred to as the first (frequency) band
  • the middle band (MB) and high band (HB) may be referred to as the second (frequency) band.
  • the middle band (MB) is referred to as the first (frequency) band
  • the high band (HB) is referred to as the second (frequency) band. It can be referred to as a band.
  • the 5G Sub6 band may be the same band as the LTE band in case of LTE re-farming.
  • 5G NR operates in a separate band from LTE, it can operate in high band (HB) or a higher band.
  • the 5G Sub6 band which operates in high band (HB) or a higher band, may also be referred to as the second (frequency) band.
  • the baseband processor 1400 may perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the plurality of antennas (ANT1 to ANT4) in the first frequency band. Additionally, the baseband processor 1400 may perform multiple input/output (MIMO) through two or more of the plurality of antennas (ANT1 to ANT4) in the second frequency band.
  • MIMO multiple input/output
  • multiple input/output (MIMO) can be performed using antenna elements spaced apart from each other at a sufficient distance and rotated at a predetermined angle. Accordingly, isolation between the first signal and the second signal within the same band can be improved.
  • the baseband processor 1400 operates a transceiver circuit 1250 to receive a first signal in the first band and a second signal in the second band through any one of the first antenna (ANT1) to the fourth antenna (ANT4). ) can be controlled. In this case, there is an advantage that carrier aggregation (CA) can be performed through one antenna.
  • CA carrier aggregation
  • the baseband processor 1400 may receive the first signal of the second band through any one of the first antenna (ANT1) and the third antenna (ANT3) while receiving the second antenna (ANT2) and the fourth antenna (ANT4).
  • the transceiver circuit 1250 can be controlled to receive the first signal of the second band through any one of the following. In this case, there is an advantage that each antenna can be designed and implemented to operate optimally in the corresponding band.
  • the baseband processor 1400 may perform carrier aggregation (CA) through a band that combines the first and second frequency bands. Accordingly, the present invention has the advantage of enabling broadband reception through carrier aggregation when it is necessary to receive large amounts of data for autonomous driving, etc.
  • CA carrier aggregation
  • the vehicle is capable of eMBB (Enhanced Mobile Broad Band) communication and the vehicle can operate as an eMBB UE.
  • the base station performing scheduling can allocate broadband frequency resources for vehicles operating as eMBB UEs.
  • carrier aggregation (CA) can be performed on spare frequency bands, excluding frequency resources already allocated to other UEs.
  • the bands corresponding to the low band (LB), mid band (MB), and high band (HB) are divided into the first band, the second band, and the third band, respectively. It can be referred to.
  • the antenna system 1000 uses a single antenna in the first, second, and third bands corresponding to the low band (LB), mid band (MB), and high band (HB). It can work.
  • the processor 1400 may determine the allocated resource area through a physical downlink control channel (PDCCH).
  • the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to perform carrier aggregation in two or more bands among the first to third bands, based on the allocated resource region.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the processor 1400 may perform multiple input/output (MIMO) in the EN-DC state through the first to fourth antennas ANT1 to ANT4.
  • MIMO multiple input/output
  • EN-DC operation can be performed through the first antenna (ANT1) and the second antenna (ANT2)
  • MIMO multiple input/output
  • ANT3 third antenna
  • ANT4 fourth antenna
  • the EN-DC operation can be performed through a plurality of antennas within one antenna system. Accordingly, the level of interference between MIMO streams using the same band can be reduced.
  • EN-DC operation can be performed using the same band between 4G/5G communication systems.
  • EN-DC operation can be performed through multiple antennas in different antenna systems. In this case, in order to reduce the level of interference in the low band (LB), MIMO operation through multiple antennas within the same antenna system can be performed in the mid band (MB) or higher.
  • LB low band
  • MIMO operation through multiple antennas within the same antenna system can be performed in the mid band (MB) or higher.
  • it can operate to cover the entire band of 4G/5G low band (LB) through a loop-shaped conductive part.
  • all bands of mid-band (MB), high-band (HB) and very high-band (VHB) in addition to 4G/5G low-band (LB) are transmitted through the loop-shaped first conductive part and the patch-shaped second conductive part. It can operate to cover.
  • the second conductive part may be bent substantially perpendicularly from the first conductive part and disposed parallel to the PCB.
  • a conductive part that operates in the GNSS band and Wi-Fi band in addition to all 4G/5G bands can be provided within one antenna module.
  • a GNSS antenna and a Wi-Fi antenna may be placed in an area adjacent to at least one of the first and second antennas operating in all 4G/5G bands.
  • an antenna module can be formed to provide a wireless signal to the interior area of the vehicle.
  • the top cover of the antenna module and part of the roof structure of the vehicle may be made of non-metallic material.
  • an external antenna for communication outside the vehicle and an internal antenna for communication inside the vehicle, which are placed at different locations in the vehicle, can be provided as a single antenna module.
  • the antenna element disposed in the antenna module may be configured to combine a first conductive part that forms a low elevation beam pattern and a second conductive part that forms a bore-sight beam pattern.
  • antenna performance can be improved while maintaining the height of the antenna module below a certain level.
  • the height of the entire antenna module can be lowered.
  • the purpose is to present a structure for mounting an antenna system capable of operating in a wide band on a vehicle to support various communication systems.
  • MIMO or diversity operation is possible through the first and second antennas operating to cover the entire band of 4G/5G communication.
  • a GNSS antenna and a Wi-Fi antenna may be placed adjacent to one of the first and second antennas.
  • the antenna module mounted on the vehicle and its control operation may be implemented using software, firmware, or a combination thereof.
  • the design of the antenna system mounted on the vehicle and the configuration for controlling the antenna system can be implemented as computer-readable code on a program-recorded medium.
  • Computer-readable media includes all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable media include HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Disk), SDD (Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. It also includes those implemented in the form of carrier waves (e.g., transmission via the Internet).
  • the computer may include a terminal or vehicle control unit, that is, a processor. Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

차량에 탑재되는 안테나 모듈은 전자 부품들이 배치되는 PCB 및 상기 PCB 상의 메탈 패턴과 연결되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자를 포함한다. 상기 안테나 소자는 소정 각도 범위 내에서 상기 PCB에 대해 수직하게 형성되고, 제1 메탈 패턴이 루프 형상으로 형성된 제1 도전 부를 포함할 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 상기 PCB와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성된 제2 도전 부를 더 포함할 수 있다.

Description

차량에 배치되는 광대역 안테나
본 명세서는 차량에 배치되는 광대역 안테나에 관한 것이다. 특정 구현은 다양한 통신 시스템에서 동작 가능하도록 광대역 안테나를 구비한 안테나 모듈 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(Long Term Evolution) 통신, 5G 통신 또는 WiFi 통신 기술을 이용하여 다양한 무선 통신 서비스를 제공할 수 있다.
차량에서 이러한 다양한 무선 통신 서비스를 제공하기 위해 안테나는 차량의 글래스, 차량의 루프(roof) 상부 또는 하부에 배치될 수 있다. 안테나가 차량의 글래스에 배치되는 경우 투명 안테나 소재로 구현될 수 있다. 한편, 안테나가 차량의 루프 상부 또는 하부에 배치되는 경우 차량 바디 및 차량의 루프에 영향이 안테나 성능에 변화가 발생할 수 있다.
이와 관련하여, 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. 다른 예로, 안테나 구조물이 차량 바디 또는 루프의 하부에 배치되게 구성될 수 있다.
한편,
차량용 안테나 모듈은 4G/5G 통신 서비스를 제공하기 위해 4G/5G 통신 서비스를 위한 전 대역(full band)에서 광대역 동작하면서 low elevation 빔 패턴을 형성할 필요가 있다. 또한, 차량용 안테나 모듈은 GNSS 및 WiFi 통신 서비스를 제공하기 위하여, GNSS 및 WiFi 통신용 안테나가 차량에 구비될 필요가 있다. 이러한 WiFi 통신 서비스와 관련하여, 차량용 WiFi 안테나는 2.4GHz대역이외에 5GHz 대역까지 동작하도록 구성될 필요가 있다.
또한, 차량용 안테나를 통해 차량 외부 영역과 차량 내부 영역에서 무선 통신 서비스를 제공할 필요가 있다. 이와 관련하여, 차량용 안테나가 차량의 루프 내에 배치되는 경우 차량 내부 영역으로 무선 신호를 제공하기 어렵다는 문제점이 있다.
이와 관련하여, 차량용 안테나 모듈은 차량의 상이한 위치, 예컨대 차량의 루프 내부 (또는 상부) 및 차량의 계기판 (또는 대시보드)에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 차량용 안테나 모듈은 차량 내부 계기판의 윗쪽과 차량 외부의 루프에 장착될 수 있다. 이러한 차량용 안테나 모듈은 그라운드 환경이 상이한 차량의 서로 다른 위치에서 모두 안테나 성능을 만족하여야 한다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 4G/5G 저대역(low band, LB)의 전체 대역을 커버하도록 동작하는 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 4G/5G 저대역(LB) 이외에 중대역(MB), 고대역(HB) 및 초고대역(VHB)의 전체 대역을 커버하도록 동작하는 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 4G/5G 전 대역 이외에 GNSS 대역 및 Wi-Fi 대역에서도 동작하는 안테나 구조를 하나의 안테나 모듈 내에서 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 차량 바디 또는 루프 외관이 메탈 재질로 형성되는 경우에도 차량 내부 영역으로 무선 신호를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 차량의 서로 다른 위치에 배치되는 차량 외부 통신을 위한 외부 안테나와 차량 내부 통신을 위한 내부 안테나를 하나의 안테나 모듈로 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 안테나 모듈의 높이를 일정 수준 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 시스템을 차량에 탑재하기 위한 구조를 제시하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 실시 예에 따른 차량에 탑재되는 안테나 모듈은 전자 부품들이 배치되는 PCB 및 상기 PCB 상의 메탈 패턴과 연결되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자를 포함한다. 상기 안테나 소자는 소정 각도 범위 내에서 상기 PCB에 대해 수직하게 형성되고, 제1 메탈 패턴이 루프 형상으로 형성된 제1 도전 부 (conductive part)를 포함할 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 상기 PCB와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성된 제2 도전 부를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 소자는 제1 대역에서 상기 제1 도전 부를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 상기 안테나소자는 상기 제1 대역과 다른 제2 대역에서 상기 제1 도전 부를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제1 대역 및 상기 제2 대역 사이의 대역에서 상기 제1 도전 부 및 상기 제2 도전 부를 통해 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 대역은 상기 제1 대역보다 높은 대역으로 구성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 상기 PCB의 하부에 배치되고, 메탈 플레이트로 구성된 하부 커버를 포함할 수 있다. 상기 안테나 모듈은 상기 하부 커버와 체결되어 내부에 상기 PCB및 상기 안테나 소자가 수용되도록 구성된 상부 커버를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 소자는 상기 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제1 이격 지점의 상측 단부에서 연장되어 상기 PCB의 신호 패턴과 연결되도록 구성된 급전 구조를 포함할 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제2 이격 지점의 상측 단부에서 연장되어 상기 PCB의 그라운드 패턴과 연결되도록 구성된 단락 구조를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 급전 구조는 상기 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제1 이격 지점의 상측 단부에서 연장되어 상기 PCB와 평행하게 배치된 제1 급전 패턴을 포함할 수 있다. 상기 급전 구조는 상기 제1 급전 패턴의 단부에서 상기 제1 급전 패턴과 수직하게 형성된 제2 급전 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 급전 구조는 상기 제2 급전 패턴의 단부에서 상기 제2 급전 패턴과 수직하게 형성되고, 상기 PCB의 신호 패턴과 연결되게 구성된 제3 급전 패턴을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제1 메탈 패턴의 상부 패턴에 상기 하부 패턴이 이격된 간격인 제1 길이보다 더 큰 제2 길이로 이격된 제1 슬롯 영역이 형성될 수 있다. 상기 제1 메탈 패턴의 상부 패턴과 연결되는 상기 제2 메탈 패턴의 일 영역에 상기 제2 길이 이상의 제3 길이를 갖도록 제2 슬롯 영역이 형성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제1 도전 부의 상기 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 길이는 상기 안테나 소자가 저대역(LB)에서 동작하도록 결정될 수 있다. 상기 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 길이와 측면 길이의 합은 상기 안테나 소자가 중대역(MB)에서 동작하도록 결정될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 일 측 길이는 상기 안테나 소자가 5G Sub6 대역에서 동작하도록 결정될 수 있다. 상기 제1 메탈 라인의 하부 패턴과 상부 패턴 간의 거리는 상기 안테나 소자가 고대역(HB)에서 동작하도록 결정될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제2 도전 부는 상기 제1 메탈 라인과 연결되게 형성되고, 제1 너비와 제1 길이로 형성된 제1 메탈 영역을 포함할 수 있다. 제2 도전 부는 상기 제1 너비보다 좁은 제2 너비로 형성된 제2 메탈 영역을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 메탈 영역과 상기 제2 메탈 영역의 전체 길이는 제2 길이로 형성될 수 있다. 상기 제1 길이와 상기 제2 길이는 상기 안테나 소자가 각각 중대역(MB)과 저대역(LB)에서 동작하도록 결정될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 소자는 상기 제1 대역 중 제1 주파수에서 상기 제2 도전 부를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제1 대역 중 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수에서 상기 제1 도전 부 및 상기 제2 도전 부를 통해 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 대역은 저대역(LB)이고, 상기 제2 대역은 중대역(MB) 및 고대역(HB)으로 구성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 소자는 상기 PCB 상에 배치되고, 상기 제2 대역보다 높은 제3 대역에서 제3 신호를 방사하도록 구성되는 제3 도전 부를 더 포함할 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제3 대역 중 제1 주파수에서 상기 제1 도전 부 및 상기 제3 도전 부를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제3 대역 중 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수에서 상기 제3 도전 부를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 소자는 상기 PCB의 일 측 영역에 배치되는 제1 안테나로 동작하고, 상기 제1 안테나의 상기 제2 도전 부는 상기 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 일 방향으로 절곡되어 형성될 수 있다. 상기 안테나 모듈은 상기 PCB의 타 측 영역에 상기 제1 안테나와 대칭 구조로 배치되는 제2 안테나를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제2 안테나는 소정 각도 범위 내에서 상기 PCB에 수직하게 형성되고, 제1 메탈 패턴이 루프 형상으로 형성된 제1 도전 부를 포함할 수 있다. 상기 제2 안테나는 상기 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 일 방향의 반대 방향인 타 방향으로 절곡되어 상기 PCB와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성된 제2 도전 부를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 상기 제1 안테나의 제2 방사 구조의 일 측 단부와 이격되어 배치되고, 상부방사체와 상기 상부 방사체와 수직하게 연결된 연결부로 구성된 GNSS 안테나를 포함할 수 있다. 상기 안테나 모듈은 상기 제1 안테나와 상기 GNSS 안테나 사이에 배치되고, 측면 방사체로 구성된 Wi-Fi 안테나를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 상기 제1 안테나와 인접하게 상기 PCB 상에 배치되고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나와 동작 가능하게 결합되는 NAD(network access device)를 더 포함할 수 있다. 상기 NAD는 상기 제1 안테나를 통해 수신된 신호의 품질이 임계치 이하이면 상기 제2 안테나를 통해 신호를 수신하도록 상기 제2 안테나로 신호를 인가하도록 구성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 NAD는 상기 제1 대역에서 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행할 수 있다. 상기 제1 대역의 제1 신호 품질이 임계치 이하이면, 상기 NAD는 상기 제2 대역에서 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 상기 상부 커버에 배치되어, 상기 안테나 모듈 내부로 전원을 공급하도록 구성된 백업 배터리를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 안테나는 상기 백업 배터리의 수용 공간의 일 측에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제2 안테나는 상기 수용 공간의 하부 영역에 배치되어, 상기 제1 안테나보다 하부 영역으로 오프셋되어 배치될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나가 배치되는 영역인 상기 PCB 상의 제1 영역 및 제2 영역에 대응되는 상기 하부 커버의 각 영역에 부착되는 유전체 몰드를 더 포함할 수 있다. 상기 유전체 몰드에 의해 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 하부 메탈이 그라운드와 이격되게 구성될 수 있다.
본 명세서의 또 다른 양상에 따른 차량은 상기 차량의 루프 하부에 배치되는 안테나 모듈; 및 상기 안테나 모듈의 내부 또는 외부에 배치되고, 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 안테나 모듈은 전자 부품들이 배치되는 PCB; 및 상기 PCB 상의 메탈 패턴과 연결되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자를 포함할 수 있다. 상기 안테나 소자는 소정 각도 범위 내에서 상기 PCB에 수직하게 형성되고, 제1 메탈 패턴이 루프 형상으로 형성된 제1 도전 부를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 상기 PCB의 하부에 배치되고, 메탈 플레이트로 구성된 하부 커버를 포함할 수 있다. 상기 안테나 모듈은 상기 하부 커버와 체결되어 내부에 상기 PCB및 상기 안테나 소자가 수용되도록 구성된 상부 커버를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 소자는 상기 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 상기 PCB와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성된 제2 도전 부를 더 포함할 수 있다. 상기 안테나 소자는 제1 대역에서 상기 제2 도전 부를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제1 대역과 다른 제2 대역에서 상기 제1 도전 부를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 대역은 상기 제1 대역보다 높은 대역으로 구성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 소자는 상기 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제1 이격 지점의 상측 단부에서 연장되어 상기 PCB의 신호 패턴과 연결되도록 구성된 급전 구조를 포함할 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제2 이격 지점의 상측 단부에서 연장되어 상기 PCB의 그라운드 패턴과 연결되도록 구성된 단락 구조를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 소자는 상기 PCB의 일 측 영역에 배치되는 제1 안테나로 동작하고, 상기 제1 안테나의 상기 제2 도전 부는 상기 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 일 방향으로 절곡되어 형성될 수 있다. 상기 차량은 상기 PCB의 타 측 영역에 상기 제1 안테나와 대칭 구조로 배치되는 제2 안테나를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 안테나는 소정 각도 범위 내에서 상기 PCB에 수직하게 형성되고, 제1 메탈 패턴이 루프 형상으로 형성된 제1 도전 부를 포함할 수 있다. 상기 제2 안테나는 상기 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 일 방향의 반대 방향인 타 방향으로 절곡되어 상기 PCB와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성된 제2 도전 부를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제1 안테나와 인접하게 상기 PCB 상에 배치되고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 상기 프로세서는 상기 제1 안테나를 통해 수신된 신호의 품질이 임계치 이하이면 상기 제2 안테나를 통해 신호를 수신하도록 상기 제2 안테나로 신호를 인가하도록 구성될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제1 대역에서 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행할 수 있다. 상기 제1 대역의 제1 신호 품질이 임계치 이하이면, 상기 프로세서는 상기 제2 대역에서 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
이와 같은 차량에 탑재되는 광대역 안테나를 구비하는 안테나 모듈 및 안테나 모듈이 탑재된 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에 따르면, 루프 형상의 도전 부를 통해 4G/5G 저대역(low band, LB)의 전체 대역을 커버하도록 동작할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 루프 형상의 제1 도전 부와 패치 형상의 제2 도전 부를 통해 4G/5G 저대역(LB) 이외에 중대역(MB), 고대역(HB) 및 초고대역(VHB)의 전체 대역을 커버하도록 동작할 수 있다. 제2 도전 부는 제1 도전 부로부터 실질적으로 수직하게 절곡되어 PCB와 평행하게 배치될 수 있다.
본 명세서에 따르면, 4G/5G 전 대역 이외에 GNSS 대역 및 Wi-Fi 대역에서도 동작하는 도전 부를 하나의 안테나 모듈 내에서 제공할 수 있다. 4G/5G 전 대역에서 동작하는 제1 및 제2 안테나 중 적어도 하나에 인접한 영역에 GNSS 안테나 및 Wi-Fi 안테나가 배치될 수 있다.
본 명세서에 따르면, 차량 바디 또는 루프 외관이 메탈 재질로 형성되는 경우에도 차량 내부 영역으로 무선 신호를 제공하도록 안테나 모듈이 형성될 수 있다. 안테나 모듈의 상부 커버와 차량의 루프 구조의 일부가 비금속 재질로 형성될 수 있다.
본 명세서에 따르면, 차량의 서로 다른 위치에 배치되는 차량 외부 통신을 위한 외부 안테나와 차량 내부 통신을 위한 내부 안테나를 하나의 안테나 모듈로 제공할 수 있다. 안테나 모듈에 배치되는 안테나 소자는 low elevation 빔 패턴을 형성하는 제1 도전 부와 bore-sight 빔 패턴을 형성하는 제2 도전 부가 결합되도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 따르면, 안테나 모듈의 높이를 일정 수준 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시킬 수 있다. 루프 형상의 제1 도전 부의 높이를 낮추어 전체 안테나 모듈의 높이를 낮출 수 있다.
본 명세서에 따르면, 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 시스템을 차량에 탑재하기 위한 구조를 제시하기 위한 것이다. 이와 관련하여, 4G/5G 통신의 전체 대역을 커버하도록 동작하는 제1 및 제2 안테나를 통해 MIMO 또는 다이버시티 동작이 가능하다. GNSS 안테나 및 Wi-Fi 안테나가 제1 및 제2 안테나 중 하나에 인접하게 배치될 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1a는 일 예시에 따른 차량 내부를 설명하기 위한 구성도이다. 한편, 도 1b는 일 예시에 따른 차량 내부를 측면에서 본 구성도이다.
도 2a는 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 본 발명과 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 포함하는 차량에 있어서, 상기 안테나 시스템이 차량 내에 탑재될 수 있는 구조를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 5는 본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈의 분해 사시도를 나타낸다.
도 6은 도 5의 차량용 안테나 모듈에서 안테나 소자들이 상부 커버에 형성된 구조를 나타낸다.
도 7은 본 명세서에 따른 안테나 소자의 광대역 동작과 관련된 등가 안테나 구조를 나타낸 것이다.
도 8은 본 명세서에 따른 안테나 소자의 측면 방향에서 본 사시도를 나타낸다.
도 9a 내지 도 10b는 도 8의 안테나 소자의 제1 측면도, 제2 측면도, 전면도 및 제3 측면도를 나타낸다.
도 11은 본 명세서에서 제시되는 차량용 안테나 모듈의 PCB 상에 배치되는 도전 부를 나타낸다.
도 12a 내지 도 12c는 각 주파수 대역 별로 안테나 소자가 배치된 영역과 그 주변 영역의 전계 분포를 나타낸 것이다.
도 13a 내지 도 14b는 특정 주파수 이상의 각 주파수 대역 별로 안테나 소자가 배치된 영역과 그 주변 영역의 전계 분포를 나타낸 것이다.
도 15a는 차량의 루프 상부 또는 루프 내부에 배치될 수 있는 안테나 모듈(1000a)과 요구되는 low elevation 빔 패턴을 나타낸 것이다.
도 15b는 차량의 대시보드 또는 계기판에 배치될 수 있는 안테나 모듈(1000b)과 요구되는 bore-sight빔 패턴을 나타낸 것이다.
도 16a은 본 명세서에 따른 차량의 루프 탑 장착 구조 및 계기판 내부 장착 구조의 안테나 모듈이 배치된 구성을 나타낸다.
도 16b는 루프 탑 장착 구조 및 계기판 내부 장착 구조의 안테나 모듈의 안테나 등가 구조를 나타낸다.
도 17a 및 도 17b는 본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈 내의 안테나 소자들 각각에 대한 주파수 별 안테나 효율을 나타낸 것이다.
도 18a 및 도 18b는 본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈 내의 안테나 소자들 각각에 대한 주파수 별 VSWR을 나타낸 것이다.
도 19는 외부 안테나 및 내부 안테나를 포함하도록 구성된 차량용 안테나 모듈의 블록도를 나타낸다.
도 20은 실시 예에 따른 안테나 모듈과 상기 안테나 모듈이 탑재되는 차량의 구성도를 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.
통신 장치(400)의 프로세서(470)는 모뎀에 해당할 수 있다. 이와 관련하여, RFIC와 모뎀을 각각 제1 제어부 (또는 제1 프로세서)와 제2 제어부(제2 프로세서)로 지칭할 수 있다. 한편, RFIC와 모뎀은 물리적으로 분리된 회로로 구현될 수 있다. 또는, RFIC와 모뎀은 물리적으로 하나의 회로에 논리적 또는 기능적으로 구분될 수 있다. 모뎀은 RFIC를 통해 서로 다른 통신 시스템을 통한 신호의 송신과 수신에 대한 제어 및 신호 처리를 수행할 수 있다. 모뎀(1400)은 4G 기지국 및/또는 5G 기지국으로부터 수신된 제어 정보(Control Information)을 통해 획득할 수 있다. 여기서, 제어 정보는 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: Physical Downlink Control Channel)을 통해 수신될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
모뎀은 특정 시간 및 주파수 자원에서 제1 통신 시스템 및/또는 제2 통신 시스템을 통해 신호를 송신 및/또는 수신하도록 RFIC(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 차량은 eNB 또는 gNB를 통해 자원을 할당 받거나 또는 연결 상태를 유지할 수 있다. 또한, 차량은 할당된 자원을 통해 다른 엔티티들과 V2V 통신, V2I 통신 및 V2P 통신 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
한편, 도 1a 내지 도 4를 참조하면, 차량에 탑재되는 안테나 모듈은 차량 내부, 차량의 지붕 위, 지붕 내부 또는 지붕 프레임 내부에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 본 명세서에서 개시되는 안테나 시스템은 4G LTE 시스템의 저대역(low band, LB), 중대역(mid band, MB) 및 고대역(high band, HB)과 5G NR 시스템의 SUB6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 개시되는 안테나 시스템은 Wi-Fi 통신 서비스를 위해 2.4GHz 대역 및 5GHz 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다.
이하에서는 본 명세서에 따른 차량에 탑재되는 차량용 안테나 모듈의 구조에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 5는 본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈의 분해 사시도를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 안테나 소자(1100)는 별도의 메탈 부재 또는 메탈 패턴으로 구현되고 급전 구조(1130)와 단락 구조(1140)를 통해 PCB(1200)와 연결될 수 있다. 이를 위해 안테나 소자(1100)는 별도의 PCB 상에 메탈 패턴으로 형성될 수도 있다.
한편, 도 6은 도 5의 차량용 안테나 모듈에서 안테나 소자들이 상부 커버에 형성된 구조를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 안테나 소자(1100)는 별도의 PCB 또는 지지 구조 없이 상부 커버(1300u)에 메탈 패턴 형태로 형성될 수도 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 차량용 안테나 모듈(1000)은 안테나 소자(1100) 및 PCB(1200)를 포함하도록 구성될 수 있다. 차량용 안테나 모듈(1000)은 하부 커버(1300) 및 상부 커버(1300u)를 포함하도록 구성될 수 있다.
PCB(1200)는 전자 부품들이 배치되도록 구성될 수 있다. PCB(1200)는 안테나 소자(1100)가 배치되므로 안테나 PCB로 지칭될 수도 있다. 이와 관련하여, PCB(1200)는 텔레매틱스 유닛(telematics control unit, TCU)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. PCB(1200)는 텔레매틱스 유닛과 동일 PCB상에 구현되거나 또는 별도의 PCB로 구현되는 텔레매틱스 유닛과 동일 평면 상에 커넥터와 같은 체결 수단을 통해 결합될 수 있다. 다른 예로, 텔레매틱스 유닛으로 구현되는 별도의 PCB가 PCB(1200)의 하부 영역 또는 상부 영역에 배치될 수도 있다.
안테나 소자(1100)는 PCB(1200) 상의 메탈 패턴과 연결되어 무선 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 하부 커버(1300)는 PCB(1200)의 하부에 배치되고, 메탈 플레이트로 구성될 수 있다. 하부 커버(1300)의 일부 영역에 히트 싱크 구조가 형성되어 PCB(1200)에 배치된 전자 부품에서 발생하는 열을 흡수 및 방출하도록 구성될 수 있다. 상부 커버(1300u)는 하부 커버(1300)와 체결되어 내부에 안테나 소자(1100) 및 PCB(1200)가 수용되도록 구성될 수 있다.
안테나 소자(1100)는 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 소자(1100)의 개수는 2개에 한정되는 것은 아니고, 응용에 따라 다양하게 변경 가능하다. 제1 안테나(1100-1)는 상부 커버(1300)에 배치되는 백업 배터리(1310)의 수용 공간의 일 측에 인접하게 배치될 수 있다. 백업 배터리(1310)는 상부 커버(1300)에 배치되어, 안테나 모듈 내부로 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 제2 안테나(1100-2)는 백업 배터리(1310)의 수용 공간의 하부 영역에 배치될 수 있다. 제2 안테나(1100-2)는 제1 안테나(1100-1)보다 하부 영역으로 오프셋되어 배치될 수 있다.
이에 따라, 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)는 안테나 영역의 제한된 공간 내에서 최적의 배치 구조로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)는 일 축 방향으로 오프셋되어 배치된다. 따라서, 오프셋되어 배치 구조에 따라 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2) 간의 격리도(isolation)가 향상될 수 있다.
안테나 소자(1100)의 각각은 복수의 도전 부 (conductive part)로 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 소자(1100)는 각각의 도전 부 또는 이들의 조합이 서로 다른 대역에서 공진하여 광대역 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 소자(1100)는 제1 도전 부(1110) 및 제2 도전 부(1120)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 도전 부(1110) 및 제2 도전 부(1120)를 각각 제1 안테나 구조 (또는 제1 도전 패턴) 및 제2 안테나 구조 (또는 제2 도전 패턴)로 지칭할 수도 있다.
이와 관련하여, 도 7은 본 명세서에 따른 안테나 소자의 광대역 동작과 관련된 등가 안테나 구조를 나타낸 것이다. 도 5 내지 도 7(a)를 참조하면, 루프 안테나 형상의 제1 도전 부(1110)가 수직 방향으로 배치될 수 있다. 제1 도전 부(1110)는 루프 안테나 형상의 제1 메탈 패턴으로 구성될 수 있다. 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 패턴의 양 단부가 각각 급전부(F)와 단락부(G)와 연결될 수 있다.
도 5, 도 6 및 도 7(b)를 참조하면, 패치 안테나 형상의 제2 도전 부(1120)가 수평 방향으로 배치될 수 있다. 제2 도전 부(1120)는 패치 안테나 형상의 제2 메탈 패턴으로 구성될 수 있다. 제2 도전 부(1120)의 제2 메탈 패턴의 제1 지점 및 제2 지점에서 각각 급전부(F)와 단락부(G)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 패치 안테나 형상의 제2 도전 부(1120)가 단락부(G)와 연결되어 PIFA (Planar Inverted-F Antenna)로 구성될 수 있다.
4G/5G 통신 대역 중 저대역(LB)인 제1 대역에서 상부 패치 형태의 제2 도전 부(1120)가 메인 방사체로 동작할 수 있다. 반면에, 4G/5G 통신 대역 중 중대역(MB) 및 고대역(HB)인 제2 대역에서 루프 방사체 형태의 제1 도전 부(1110)가 메인 방사체로 동작할 수 있다.
이에 따라, 도 5 내지 도 7(c)를 참조하면, 안테나 소자(1100)는 루프 형상의 제1 도전 부(1110)와 패치 형상의 제2 도전 부(1120)가 결합되어 구성될 수 있다. 이에 따라, 본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈의 안테나 소자(1100)는 다중 모드로 동작함에 따라 광대역 방사체로 동작할 수 있다. 따라서, 차량용 안테나 모듈의 안테나 소자(1100)는 루프 안테나와 평면형 안테나가 결합된 루프 하이브리드 안테나 구조로 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈의 안테나 소자(1100)는 도 5 및 도 6과 같이 2x2 MIMO 동작을 수행할 수 있다. 안테나 소자(1100)는 도 5 및 도 6과 같이 WiFi/GNSS안테나를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 안테나 소자(1100)가 배치된 차량용 안테나 모듈은 PCB(1200) 상에 텔레매틱스 모듈이 구현되어 TCU /안테나 통합구조를 구성할 수 있다.
한편, 차량용 안테나 모듈(1000)이 차량 내부의 내부 안테나(internal antenna)로 구현 시 별도의 외부 안테나(external antenna)를 통해 선택적으로 4x4 MIMO 동작으로 확장 구성 가능하다. 또한, 차량용 안테나 모듈(1000)이 차량 외부의 외부 안테나로 구현 시 별도의 내부 안테나를 통해 선택적으로 4x4 MIMO 동작으로 확장 구성 가능하다.
한편, 도 8은 본 명세서에 따른 안테나 소자의 측면 방향에서 본 사시도를 나타낸다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 제1 도전 부(1110)는 소정 각도 범위 내에서 PCB(1200)에 수직하게 형성될 수 있다. 제1 도전 부(1110)는 제1 메탈 패턴으로 형성될 수 있다. 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 패턴은 루프 형상으로 형성될 수 있다. 제1 도전 부(1110)는 제1 메탈 패턴의 하측 단부는 PCB(1200)의 금속 패턴과 접촉되게 구성되거나 또는 이격되게 구성될 수도 있다.
제2 도전 부(1120)는 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 PCB(1200)와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 안테나 소자(1100)는 제1 대역에서 제1 도전 부(1110) 및 제2 도전 부(1120)를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 또한, 안테나 소자(1100)는 제1 대역과 다른 제2 대역에서 제1 도전 부(1110)를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 대역은 상기 제1 대역보다 높은 대역으로 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 제1 대역은 4G/5G 통신 시스템의 저대역(LB)으로 구성될 수 있다. 또한, 제2 대역은 4G/5G 통신 시스템의 중대역(MB) 및 고대역(HB)으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 길이(La)는 안테나 소자(1100)가 저대역(LB)에서 동작하도록 결정될 수 있다. 한편, 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 길이(La)와 측면 길이(Lb)의 합은 안테나 소자(1100)가 중대역(MB)에서 동작하도록 결정될 수 있다.
또한, 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 일 측 길이(La2)는 안테나 소자(1100)가 5G Sub6 대역에서 동작하도록 결정될 수 있다. 제1 메탈 라인의 하부 패턴과 상부 패턴 간의 거리(Lb2)는 안테나 소자(1100)가 고대역(HB)에서 동작하도록 결정될 수 있다.
제2 도전 부(1120)는 상부 패치 구조로 형성될 수 있다. 제2 도전 부(1120)는 복수의 메탈 영역들로 구성될 수 있다. 일 예로, 제2 도전 부(1120)는 제1 메탈 영역(1121) 및 제2 메탈 영역(1122)을 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 메탈 영역(1121)은 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 라인과 연결되게 형성될 수 있다. 제1 메탈 영역(1121)은 제1 너비(W1)와 제1 길이(L1)를 갖는 메탈 패턴으로 형성될 수 있다. 한편, 제2 메탈 영역(1122)은 제1 메탈 영역(1121)과 다른 너비로 형성될 수 있다. 제2 메탈 영역(1122)은 제1 메탈 영역(1121)과 연결된 메탈 패턴으로 형성될 수 있다. 제2 메탈 영역(1122)은 제1 메탈 영역(1121)의 제1 너비(W1)보다 좁은 제2 너비(W2)로 형성될 수 있다.
제1 메탈 영역(1121)과 제2 메탈 영역(1122)의 전체 길이는 제2 길이(L2)로 형성될 수 있다. 제1 메탈 영역(1121)의 제1 길이(L1)는 안테나 소자(1100)가 중대역(MB)에서 동작하도록 결정될 수 있다. 제1 메탈 영역(1121)과 제2 메탈 영역(1122)의 전체 길이인 제2 길이(L2)는 안테나 소자(1100)가 저대역(LB)에서 동작하도록 결정될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 도전 부는 안테나 모듈의 PCB와 급전 구조 및 단락 구조를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 관련하여, 도 9a 내지 도 10b는 도 8의 안테나 소자의 제1 측면도, 제2 측면도, 전면도 및 제3 측면도를 나타낸다.
도 9a를 참조하면, 도 8의 안테나 소자(1100)를 제1 도전 부(1110)가 형성된 제1 측면에서 본 제1 측면도이다. 도 5 내지 도 9a를 참조하면, 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 길이(La)는 안테나 소자(1100)가 저대역(LB)에서 동작하도록 결정될 수 있다. 한편, 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 길이(La)와 측면 길이(Lb)의 합은 안테나 소자(1100)가 중대역(MB)에서 동작하도록 결정될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 메탈 라인의 측면 길이(Lb)는 제1 메탈 라인의 하부 패턴과 상부 패턴 간의 거리(Lb2)와 제1 메탈 라인의 너비(Wa+Wb)의 합으로 결정될 수 있다.
또한, 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 일 측 길이(La2)는 안테나 소자(1100)가 5G Sub6 대역에서 동작하도록 결정될 수 있다. 제1 메탈 라인의 하부 패턴과 상부 패턴 간의 거리(Lb2)는 안테나 소자(1100)가 고대역(HB)에서 동작하도록 결정될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 일 측 길이(La2)는 제1 메탈 라인의 내측 길이(Li)에서 제1 메탈 라인의 하부 패턴간 이격 거리(d1)의 차이의 절반으로 결정될 수 있다.
도 9b를 참조하면, 도 8의 안테나 소자(1100)를 제1 도전 부(1110)가 형성된 제1 측면과 인접한 제2 측면에서 본 제2 측면도이다. 도 5 내지 도 9b를 참조하면, 제2 도전 부(1120)에 대해 제1 도전 부(1110)는 수직하거나 또는 수직 각도에서 소정 각도 범위 내의 각도로 절곡되게 형성될 수 있다. 제1 도전 부(1110)는 PCB(1200)와 소정 높이(h)만큼 이격되게 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 라인이 아닌 급전 구조(1130)가 PCB(1200)와 접촉되게 형성될 수 있다. PCB(1200)에서 제2 도전 부(1120)까지의 높이, 즉 안테나 소자(1100)의 전체 높이 h0로 결정될 수 있다.
도 10a를 참조하면, 도 8의 안테나 소자(1100)를 전면에서 본 전면도이다. 도 5 내지 도 10a를 참조하면, 안테나 소자(1100)는 급전 구조(1130) 및 단락 구조(1140)를 더 포함할 수 있다. 급전 구조(1130) 및 단락 구조(1140)가 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 일 단부와 타 단부에 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 급전 구조(1130) 및 단락 구조(1140)가 형성되는 위치가 각각 제1 이격 지점(P1) 및 제2 이격 지점 (P2)에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 급전 구조(1130) 및 단락 구조(1140)가 형성되는 위치가 각각 제2 이격 지점 (P2) 및 제1 이격 지점(P1)으로 결정될 수도 있다. 또한, 제1 이격 지점(P1) 및 제2 이격 지점 (P2)이 형성되는 지점이 제1 메탈 라인의 하부 패턴을 중심 라인을 기준으로 비대칭 구조로 형성될 수도 있다.
급전 구조(1130)는 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제1 이격 지점(P1)의 상측 단부에서 연장되어 PCB(1200)의 신호 패턴과 연결되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 급전 구조(1130)는 제1 급전 패턴(1131) 내지 제3 급전 패턴(1133)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 급전 패턴(1131)은 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제1 이격 지점(P1)의 상측 단부에서 연장되게 형성될 수 있다. 제1 급전 패턴(1131)은 PCB(1200)와 평행하게 배치될 수 있다.
제2 급전 패턴(1132)은 제1 급전 패턴(1131)의 단부에서 연장되게 형성될 수 있다. 제2 급전 패턴(1132)은 제1 급전 패턴(1131)과 수직하게 형성될 수 있다. 제3 급전 패턴(1133)은 제2 급전 패턴(1132)의 단부에서 연장되게 형성될 수 있다. 제3 급전 패턴(1133)은 제2 급전 패턴(1132)과 수직하게 형성될 수 있다. 제3 급전 패턴(1133)은 PCB(1200)의 신호 패턴과 연결되게 구성될 수 있다.
도 10b를 참조하면, 도 8의 안테나 소자(1100)를 제1 도전 부(1110)가 형성된 제1 측면과 인접한 제3 측면에서 본 제3 측면도이다. 도 5 내지 도 9 a및 도 10b를 참조하면, 제2 도전 부(1120)에 대해 제1 도전 부(1110)는 수직하거나 또는 수직 각도에서 소정 각도 범위 내의 각도로 절곡되게 형성될 수 있다. 제1 도전 부(1110)는 PCB(1200)와 소정 높이(h)만큼 이격되게 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 라인이 아닌 단락 구조(1140)가 PCB(1200)와 접촉되게 형성될 수 있다.
단락 구조(1140)는 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제2 이격 지점(P2)의 상측 단부에서 연장되어 PCB(1200)의 그라운드 패턴(GP)과 연결되도록 구성될 수 있다. 단락 구조(1140)도 급전 구조(1130)와 대응되게 수직 연결 구조로 형성될 수 있다.
이와 관련하여, 단락 구조(1140)는 제1 단락 패턴(1141) 내지 제3 단락 패턴(1143)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 단락 패턴(1141)은 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제2 이격 지점(P2)의 상측 단부에서 연장되게 형성될 수 있다. 제1 단락 패턴(1141)은 PCB(1200)와 평행하게 배치될 수 있다.
제2 단락 패턴(1142)은 제1 단락 패턴(1141)의 단부에서 연장되게 형성될 수 있다. 제2 단락 패턴(1142)은 제1 단락 패턴(1141)과 수직하게 형성될 수 있다. 제3 단락 패턴(1143)은 제2 단락 패턴(1142)의 단부에서 연장되게 형성될 수 있다. 제3 단락 패턴(1143)은 제2 단락 패턴(1142)과 수직하게 형성될 수 있다. 제3 단락 패턴(1143)은 PCB(1200)의 그라운드 패턴과 연결되게 구성될 수 있다.
도 5 내지 도 10b를 참조하면, 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 패턴의 상부 패턴에 제1 슬롯 영역(SR1)이 형성될 수 있다. 또한, 제2 도전 부(1120)의 제2 메탈 패턴의 일 영역에 제2 슬롯 영역(SR2)이 형성될 수 있다. 제2 도전 부(1120)의 제1 메탈 영역(1121)의 일 측 길이(L1)와 타 측 길이(L1a)는 서로 다르게 형성될 수 있다.
제1 슬롯 영역(SR1)은 제1 메탈 패턴의 하부 패턴이 이격된 간격인 제1 길이(d1)보다 더 큰 제2 길이(d2)로 이격되게 형성될 수 있다. 제2 슬롯 영역(SR2)은 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 패턴의 상부 패턴과 연결되는 제2 도전 부(1120)의 제2 메탈 패턴의 일 영역에 형성될 수 있다. 제2 슬롯 영역(SR2)은 제1 슬롯 영역(SR1)의 제2 길이(d2) 이상의 제3 길이(d3)를 갖도록 형성될 수 있다. 제2 슬롯 영역(SR2)은 제3 너비(Ws3)로 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 차량용 안테나 모듈의 안테나 소자(1100)는 제3 도전 부(1150)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 제3 도전 부(1150)는 PCB(1200) 상에 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 11은 본 명세서에서 제시되는 차량용 안테나 모듈의 PCB 상에 배치되는 도전 부를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 안테나 소자(1100)는 PCB(1200) 상에 배치되는 제3 도전 부(1150)를 더 포함할 수 있다. 제3 도전 부(1150)는 PCB(1200) 상에 형성된 신호 패턴(SP)과 연결되게 구성될 수 있다. 제3 도전 부(1150)는 소정 너비와 소정 길이의 공진 길이를 갖는 금속 패턴을 갖는 다이폴 또는 모노폴 방사체로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 제3 도전 부(1150)는 소정 길이의 공진 길이를 갖는 루프 방사체 또는 패치 도전 부로 구성될 수도 있다.
도 5 및 도 11을 참조하면, 신호 패턴(SP)과 제3 도전 부(1150) 사이에 필터 구조(filter structure, 1150a)가 배치될 수 있다. 필터 구조(1150a)는 메탈 패턴으로 구현되거나 또는 인덕터 및 커패시터와 같은 전기 소자의 조합으로 구현될 수 있다. 필터 구조(1150a)는 제1 도전 부(1110)의 제1 메탈 라인으로 전달되는 제1 신호와 제3 도전 부(1150)의 메탈 패턴으로 전달되는 제3 신호를 분기하도록 구성될 수 있다. 필터 구조(1150a)는 제1 대역의 제1 신호 내지 제3 대역의 제3 신호와 제3 대역보다 높은 제4 대역의 제4 신호를 분리하도록 구성될 수 있다.
필터(1150), 송수신부 회로(1250) 및 프로세서(1450)가 NAD(1400) 내에 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 필터(1150) 및 송수신부 회로(1250)의 일부는 NAD(1400)의 외부 영역에 배치될 수도 있다. 송수신부 회로(1250)는 제1 대역 및 제2 대역의 신호를 제1 도전 부(1110)와 제2 도전 부(1120)로 전달할 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 제3 대역의 신호를 제3 도전 부(1150)로 전달할 수 있다.
제3 도전 부(1150)는 PCB(1200) 상에 배치되고, 제2 대역보다 높은 제3 대역에서 제3 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제3 대역 중 제1 주파수에서 제1 도전 부(1110) 및 제3 도전 부(1150)를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제3 대역은 4G/5G 통신 시스템의 초고대역(VHB) 또는 5G 통신 시스템의 Sub6 대역으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 대역 중 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수에서 제3 도전 부(1150)를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 제1 대역은 4G/5G 통신 시스템의 저대역(LB)으로 구성될 수 있다. 또한, 제2 대역은 4G/5G 통신 시스템의 중대역(MB)으로 및 고대역(HB)으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 제2 대역은 4G/5G 통신 시스템의 중대역(MB)으로 구성되고 제3 대역이 4G/5G 통신 시스템의 고대역(HB)으로 구성될 수도 있다. 한편, 제4 대역은 4G/5G 통신 시스템의 초고대역(VHB) 또는 5G 통신 시스템의 Sub6 대역으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 따라, 제3 도전 부(1150)는 PCB(1200) 상에 배치되고, 제3 대역보다 높은 제4 대역에서 제3 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제4 대역 중 제1 주파수에서 제1 도전 부(1110) 및 제3 도전 부(1150)를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제4 대역은 4G/5G 통신 시스템의 초고대역(VHB) 또는 5G 통신 시스템의 Sub6 대역으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제4 대역 중 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수에서 제3 도전 부(1150)를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 차량용 안테나 모듈은 대역은 4G/5G 통신 시스템의 각 대역 별로 다중 대역 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 도 12a 내지 도 12c는 각 주파수 대역 별로 안테나 소자가 배치된 영역과 그 주변 영역의 전계 분포를 나타낸 것이다.
도 12a는 제1 대역 중 낮은 주파수인 제1 주파수에서의 안테나 소자의 전계 분포를 전면 및 제1 측면에서 나타낸 것이다. 이와 관련하여, 제1 대역은 4G/5G 통신 시스템의 저대역(LB)이고 제1 주파수는 제1 대역의 최저 주파수인 약 620MHz일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제1 대역에 해당하는 4G/5G 통신 시스템의 저대역(LB)은 약 620MHz 내지 960MHz의 주파수 범위로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8, 도 10a 및 도 12a(a)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 전면의 제2 도전 부(1120)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이상으로 높게 나타난다. 도 9a 및 도 12a(b)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 제1 측면의 제1 도전 부(1110)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이하로 낮게 나타난다. 이에 따라, 안테나 소자(1100)는 제1 대역 중 제1 주파수에서 제2 도전 부(1120)를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제1 대역 중 제1 주파수에서 안테나 소자(1100)는 상부 패치가 메인 방사체로 동작하도록 구성될 수 있다.
도 12b는 제1 대역 중 제1 주파수보다 높은 주파수인 제2 주파수에서의 안테나 소자의 전계 분포를 전면 및 제1 측면에서 나타낸 것이다. 이와 관련하여, 제1 대역은 4G/5G 통신 시스템의 저대역(LB)이고 제2 주파수는 제1 대역의 최고 주파수인 약 960MHz일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8, 도 9a 및 도 12b(a)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 전면의 제2 도전 부(1120)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이상으로 높게 나타난다. 도 9a 및 도 12b(b)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 제1 측면의 제1 도전 부(1110)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이상으로 높게 나타난다. 이에따라, 안테나 소자(1100)는 제1 대역 중 제2 주파수에서 제1 도전 부(1110) 및 제2 도전 부(1120)를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제1 대역 중 제2 주파수에서 안테나 소자(1100)는 루프 방사체 및 상부 패치가 모두 메인 방사체로 동작하도록 구성될 수 있다.
도 12c는 제1 대역보다 높은 제2 대역 내의 낮은 주파수인 제1 주파수에서의 전계 분포를 나타낸 것이다. 이와 관련하여, 제2 대역은 4G/5G 통신 시스템의 중대역(MB)일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 도 12c는 제1 대역보다 높은 제2 대역 내의 특정 주파수인 약 1700MHz에서의 전계 분포를 나타낸 것이다. 한편, 제2 대역에 해당하는 4G/5G 통신 시스템의 중대역(LB)은 약 1710MHz 내지 2170MHz의 주파수 범위로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9a 및 도 12c(a)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 전면의 제2 도전 부(1120)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이하로 낮게 나타난다. 도 9a 및 도 12c(b)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 제1 측면의 제1 도전 부(1110)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이상으로 높게 나타난다. 이에 따라, 안테나 소자(1100)는 제2 대역의 제1 주파수에서 제1 도전 부(1110)를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제2 대역의 제1 주파수에서 안테나 소자(1100)는 루프 방사체가 메인 방사체로 동작하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 차량용 안테나 모듈은 대역은 4G/5G 통신 시스템의 각 대역 별과 5G Sub6 대역에서 다중 대역 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 도 13a 내지 도 14b는 특정 주파수 이상의 각 주파수 대역 별로 안테나 소자가 배치된 영역과 그 주변 영역의 전계 분포를 나타낸 것이다.
도 13a는 제2 대역 중 높은 주파수인 제2 주파수에서의 안테나 소자의 전계 분포를 전면 및 제1 측면에서 나타낸 것이다. 이와 관련하여, 제2 대역은 4G/5G 통신 시스템의 중대역(MB)일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 도 13a는 제1 대역보다 높은 제2 대역 내의 특정 주파수인 약 2100MHz에서의 전계 분포를 나타낸 것이다. 전술한 바와 같이, 제2 대역에 해당하는 4G/5G 통신 시스템의 중대역(LB)은 약 1710MHz 내지 2170MHz의 주파수 범위로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9a 및 도 13a(a)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 전면의 제2 도전 부(1120)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이하로 낮게 나타난다. 도 9a 및 도 13a(b)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 제1 측면의 제1 도전 부(1110)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이상으로 높게 나타난다. 이에 따라, 안테나 소자(1100)는 제2 대역의 제2 주파수에서 제1 도전 부(1110)를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제2 대역의 제2 주파수에서 안테나 소자(1100)는 루프 방사체가 메인 방사체로 동작하도록 구성될 수 있다.
도 9a, 도 12c 및 도 13a를 참조하면, 제2 대역의 최저 주파수에서 최고 주파수까지 안테나 소자(1100)는 루프 방사체가 메인 방사체로 동작하도록 구성될 수 있다
도 13b는 제3 대역 내의 특정 주파수, 예컨대 중간 주파수에서의 안테나 소자의 전계 분포를 전면 및 제1 측면에서 나타낸 것이다. 이와 관련하여, 제3 대역은 4G/5G 통신 시스템의 고대역(HB)일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 도 13b는 제2 대역보다 높은 제3 대역 내의 특정 주파수인 약 2500MHz에서의 전계 분포를 나타낸 것이다. 한편, 제3 대역에 해당하는 4G/5G 통신 시스템의 고대역(HB)은 약 2300MHz 내지 2700MHz의 주파수 범위로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9a 및 도 13b(a)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 전면의 제2 도전 부(1120)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이하로 낮게 나타난다. 도 9a 및 도 13a(b)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 제1 측면의 제1 도전 부(1110)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이상으로 높게 나타난다. 이에 따라, 안테나 소자(1100)는 제3 대역에서 제1 도전 부(1110)를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제3 대역에서 안테나 소자(1100)는 루프 방사체가 메인 방사체로 동작하도록 구성될 수 있다.
도 14a는 제3 대역보다 높은 제4 대역 내의 특정 주파수인 제1 주파수에서의 안테나 소자의 전계 분포를 전면 및 제1 측면에서 나타낸 것이다. 이와 관련하여, 제4 대역은 4G/5G 통신 시스템의 초고대역(VHB)일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 도 14a는 제3 대역보다 높은 제4 대역 내의 특정 주파수인 약 3500MHz에서의 전계 분포를 나타낸 것이다. 한편, 제4 대역에 해당하는 4G/5G 통신 시스템의 초고대역(VHB)은 약 3300MHz 내지 5000MHz의 주파수 범위로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9a 및 도 14a(a)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 전면의 제2 도전 부(1120)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이하로 낮게 나타난다. 도 9a 및 도 14a(b)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 제1 측면의 제1 도전 부(1110)와 제3 도전 부(1150)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이상으로 높게 나타난다. 이에 따라, 안테나 소자(1100)는 제4 대역 내의 낮은 주파수에서 제1 도전 부(1110) 및 제3 도전 부(1150)를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제4 대역 내의 낮은 주파수에서 안테나 소자(1100)는 루프 방사체 및 PCB 패턴이 메인 방사체로 동작하도록 구성될 수 있다.
도 14b는 제3 대역보다 높은 제4 대역 내의 특정 주파수인 제2 주파수에서의 안테나 소자의 전계 분포를 전면 및 제1 측면에서 나타낸 것이다. 이와 관련하여, 제4 대역은 4G/5G 통신 시스템의 고대역(HB)일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 도 14b는 제3 대역보다 높은 제4 대역 내의 특정 주파수인 약 4500MHz에서의 전계 분포를 나타낸 것이다. 전술한 바와 같이, 제4 대역에 해당하는 4G/5G 통신 시스템의 초고대역(VHB)은 약 3300MHz 내지 5000MHz의 주파수 범위로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9a 및 도 14b(a)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 전면의 제2 도전 부(1120)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이하로 낮게 나타난다. 도 9a 및 도 14b(b)를 참조하면, 안테나 소자(1100)의 제1 측면의 제1 도전 부(1110)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이하로 낮게 나타난다. 반면에, 안테나 소자(1100)의 제3 도전 부(1150)에서 전계 분포에 따른 전류 값이 일정 수준 이상으로 높게 나타난다. 이에 따라, 안테나 소자(1100)는 제4 대역에서 제1 도전 부(1110) 및 제3 도전 부(1150)를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제4 대역 내의 높은 주파수에서 안테나 소자(1100)는 PCB 패턴이 메인 방사체로 동작하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 차량용 안테나 모듈 내에 배치되는 안테나 소자(1100)는 PCB(1200) 상의 서로 다른 위치에 배치되는 복수의 안테나 소자들로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 5 및 도 6을 참조하면 안테나 소자(1110)는 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 안테나(1100-1)는 PCB(1200)의 일 측 영역에 배치될 수 있다. 제2 안테나(1100-2)는 PCB(1200)의 타 측 영역에 제1 안테나(1100-1)와 대칭 구조로 배치될 수 있다.
한편, 차량용 안테나 모듈(1000)은 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2) 이외에 다른 안테나 소자들을 더 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 차량용 안테나 모듈(1000)은 GNSS 안테나(1100-3) 및 Wi-Fi 안테나(1100-4) 중 적어도 하나를 더 포함하도록 구성될 수 있다. GNSS 안테나(1100-3)는 제1 안테나(1100-1)의 제2 방사 구조(1120)의 일 측 단부와 이격되어 배치될 수 있다. GNSS 안테나(1100-3)는 상부 방사체(upper radiator, UR)와 수직 연결부(vertical connection portion, VCP)를 포함하도록 구성될 수 있다. 수직 연결부(VCP)는 상부 방사체(UR)와 수직하게 연결되도록 형성될 수 있다. GNSS 안테나(1100-3)는 수직 연결부(VCP)의 단부에서 절곡되어 PCB(1200)와 연결되는 급전부(F3)를 더 포함할 수 있다.
Wi-Fi 안테나(1100-4)는 제1 안테나(1100)와 GNSS 안테나(1100-3) 사이에 배치될 수 있다. Wi-Fi 안테나(1100-4)는 측면 방사체(side surface radiator, SSR)로 구성될 수 있다. 측면 방사체(SSR)는 소정 너비와 길이를 갖는 금속 구조에 슬롯 영역이 형성된 구조로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. Wi-Fi 안테나(1100-4)는 측면 방사체(SSR)의 단부에서 절곡되어 PCB(1200)와 연결되는 급전부(F4)를 더 포함할 수 있다.
도 5 내지 도 10b를 참조하면, 제1 안테나(1100-1)의 제2 도전 부(1120)는 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 일 방향으로 절곡되어 형성될 수 있다. 또한, 제1 안테나(1100-1)와 유사하게 제2 안테나(1100-2)도 제1 도전 부(1110) 및 제2 도전 부(1120)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 부(1110)는 소정 각도 범위 내에서 PCB(1200)에 수직하게 형성될 수 있다. 제1 도전 부(1110)는 제1 메탈 패턴이 루프 형상으로 형성될 수 있다. 제2 도전 부(1120)는 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 일 방향의 반대 방향인 타 방향으로 절곡되게 형성될 수 있다. 제2 도전 부(1120)는 PCB(1200)와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 차량용 안테나 모듈(1000) 내에 배치되는 PCB(1200)에 프로세서에 해당하는 NAD(network access device, 1400)가 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 도 5 및 도 6을 참조하면 PCB(1200)의 전면에 NAD(1400)가 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
NAD(1400)는 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2) 중 적어도 하나로 신호를 인가하도록 구성될 수 있다. NAD(1400)와 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2) 사이에 송수신부 회로(transceiving circuit)이 배치될 수 있다. 송수신부 회로가 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)로 전달되는 제1 신호 및 제2 신호를 제어하도록 구성될 수 있다.
NAD(1400)는 제1 안테나(1100-1)를 통해 수신된 신호의 품질이 임계치 이하인지 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. 제1 안테나(1100-1)를 통해 수신된 신호의 품질이 임계치 이하이면, NAD(1400)는 제2 안테나(1100-2)를 통해 신호를 송신하거나 또는 신호를 수신하도록 제2 안테나(1100-2)로 신호를 인가되게 제어할 수 있다.
한편, 제1 안테나(1100-1)를 통해 수신된 신호의 품질이 임계치 이하이거나 또는 신호의 품질이 이전에 수신된 신호의 품질보다 저하된 경우 NAD(1400)는 다이버시티 모드로 동작하도록 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)를 제어할 수 있다. 이에 따라, NAD(1400)는 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)로 전달되는 제1 신호 및 제2 신호가 인가되게 제어할 수 있다. 따라서, 제1 안테나(1100-1)를 통해 수신된 신호의 품질이 임계치 이하이면 NAD(1400)는 제2 안테나(1100-2)를 통해 신호를 수신하도록 제2 안테나(1100-2)로 신호를 인가할 수 있다.
한편, NAD(1400)는 제1 대역에서 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행할 수 있다. 제1 대역의 제1 신호 품질이 임계치 이하이면, NAD(1400)는 다른 대역인 제2 대역을 이용하도록 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 제1 대역의 제1 신호 품질이 임계치 이하이면, NAD(1400)는 제2 대역에서 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 차량용 안테나 모듈(1000)은 하부 커버(1300)에 유전체 몰드 구조가 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 5 및 도 6을 참조하면 차량용 안테나 모듈(1000)은 유전체 몰드(1310)를 더 포함할 수 있다. 유전체 몰드(1310)는 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)가 배치되는 영역에 대응되게 배치될 수 있다. 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)가 배치되는 영역은 PCB(1200) 상의 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)에 대응될 수 있다. 유전체 몰드(1310)는 PCB(1200) 상의 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)에 대응되는 하부 커버(1300)의 각 영역에 부착될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 차량용 안테나 모듈(1000)은 도 3a 내지 도 3c와 같이 차량(500)의 루프 상부 또는 루프 내부에 배치될 수 있다. 다른 예로, 본 명세서에서 제시되는 차량용 안테나 모듈(1000)은 도 1a 및 도 1b와 같이 차량(500)의 대시보드(dashboard) 또는 계기판(instrumental panel) 형태로 구현될 수도 있다.
이와 관련하여, 본 명세서에서 제시되는 차량용 안테나 모듈(1000)은 차량(500)의 상이한 위치, 즉 차량의 루프 내부 (또는 상부) 및 차량의 계기판 (또는 대시보드)에 배치될 수 있다. 일 예로, 차량용 안테나 모듈(1000)은 차량 내부 계기판의 윗쪽과 차량 외부의 루프에 장착될 수 있다. 이에 따라, 본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈(1000)은 그라운드 환경이 상이한 차량의 서로 다른 위치에서 모두 안테나 성능을 만족하여야 한다.
이와 관련하여, 도 15a는 차량의 루프 상부 또는 루프 내부에 배치될 수 있는 안테나 모듈(1000a)과 요구되는 low elevation 빔 패턴을 나타낸 것이다. 한편, 도 15b는 차량의 대시보드 또는 계기판에 배치될 수 있는 안테나 모듈(1000b)과 요구되는 bore-sight빔 패턴을 나타낸 것이다. 도 15a 및 도 15b의 안테나 모듈(1000a, 1000b)는 하부 커버가 상부 커버와 결합된 구조로 도시되었지만, 내부 안테나 구성은 일부 상이하게 구성될 수 있다.
도 15a 및 도 15b(a)를 참조하면, 루프 탑 장착(roof top mount) 구조의 안테나 모듈(1000a)은 low elevation 빔 패턴(BP1)을 형성한다. 이와 관련하여, 안테나 하단에 하부 커버 또는 차량의 루프 영역의 금속으로 구현되는 넓은 그라운드 영역이 근접해 있어 무선 성능을 다소 저하될 수 있다. 한편, 안테나 방사 패턴이 하늘 방향으로 형성될 수 있다. 하지만, 차량의 수평면을 기준으로 소정 각도 범위의 low elevation 빔 패턴이 형성되는 것이 다른 차량 또는 차량 외부의 엔티티와의 무선 통신을 위해 중요하다. 따라서, 안테나 모듈(1000a)은 차량의 금속 구조 상부에서 low elevation 빔 패턴의 형성과 안테나 효율이 중요하게 된다.
도 15a 및 도 15b(b)를 참조하면, 차량 내부 운전석의 계기판 내부(instrumental panel inside) 장착 구조의 안테나 모듈(1000b)은 bore-sight빔 패턴(BP2)을 형성한다. 차종에 따라 차량 내부에 배치된 안테나의 주변에 금속이나 부품이 불 특정하게 분포되어 있다. 이에 따라, 안테나의 전체 효율이 중요한 요인으로 작용한다. 또한, 차량 내부의 전체 공간에서 무선 통신을 수행하기 위해, 전 영역으로 안테나의 자유 공간 총 효율(free space total efficiency)성능이 중요하게 된다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 차량용 안테나 모듈(1000)은 루프 탑 장착(roof top mount) 구조 및 계기판 내부 장착(instrumental panel mount) 구조로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 16a은 본 명세서에 따른 차량의 루프 탑 장착 구조 및 계기판 내부 장착 구조의 안테나 모듈이 배치된 구성을 나타낸다. 한편, 도 16b는 루프 탑 장착 구조 및 계기판 내부 장착 구조의 안테나 모듈의 안테나 등가 구조를 나타낸다.
도 16a를 참조하면, 차량(500)의 루프 구조 상부 또는 내부에 제1 안테나 모듈(1000a)이 배치될 수 있다. 또한, 차량(500)의 계기판 내부에 제2 안테나 모듈(1000b)이 배치될 수 있다. 도 16a 및 도 16b(a)를 참조하면, 제1 안테나 모듈(1000a)은 차량 루프 구조에 해당하는 그라운드 구조에 루프 형상의 제1 도전 부(1110)가 배치된 것으로 간주된다. 도 16a 및 도 16b(b)를 참조하면, 제2 안테나 모듈(1000b)은 차량 루프 구조에 해당하는 그라운드 구조에 넓은 평면 형상(wide planar shape)의 제2 도전 부(1120)가 배치된 것으로 간주된다.
도 7(a), 도 15a, 도 16a 및 도 16b(a)를 참조하면, 제1 안테나 모듈(1000a)은 차량 루프 구조에 해당하는 그라운드 구조에 수직 루프 형상의 제1 도전 부(1110)가 배치된 구조이다. 이러한, 수직 루프 방사체에 의해 그라운드 구조에 의한 안테나 성능 감소를 최소화할 수 있다.
도 7(b), 도 15b, 도 16a 및 도 16b(b)를 참조하면, 제2 안테나 모듈(1000b)은 차량 루프 구조에 해당하는 그라운드 구조에 넓은 평면 형상(wide planar shape)의 제2 도전 부(1120)가 배치된 구조이다. 이러한 넓은 평면형 방사체에 의해 안테나 성능을 향상시킬 수 있다. 특히 그라운드 상부에 패치 방사체가 배치된 구조로 간주될 수 있어 제2 안테나 모듈(1000b)은 bore-sight빔 패턴(BP2)이 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈(1000)은 도 7(c)과 같이 제1 도전 부(1110)와 제2 도전 부(1120)가 결합된 구조로 구성될 수 있다. 따라서, 차량용 안테나 모듈(1000)은 금속 구조와 같은 그라운드 구조와 자유 공간 영역에서 모두 안테나로 동작하도록 루프 형태와 패치 형태가 결합된 루프 하이브리드 안테나(loop hybrid antenna)로 구성될 수 있다.
일 예로, 차량용 안테나 모듈(1000)이 차량의 루프 구조 상에 배치되는 경우 제1 도전 부(1110)의 제1 안테나 모듈(1000a)로 형성될 수 있다. 또한, 안테나 모듈(1000)은 차량 내부에 배치되는 경우 제2 도전 부(1120)의 제2 안테나 모듈(1000b)로 구성될 수 있다.
다른 예로, 차량용 안테나 모듈(1000)이 차량의 루프 구조 및 차량 내부에 모두 배치될 수 있도록 도 7(c)과 같이 제1 도전 부(1110)와 제2 도전 부(1120)가 결합된 구조로 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 차량의 루프 구조에 차량용 안테나 모듈(1000)이 배치 시 4G/5G 통신 대역의 특정 주파수 이상의 주파수를 이용할 수 있다. 이에 따라, 차량용 안테나 모듈(1000)이 루프 방사체 모드로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 도 12c 내지 도 14b를 참조하면, 4G/5G 통신 대역 중 중대역(MB) 이상의 주파수를 이용하여 차량용 안테나 모듈(1000)이 루프 방사체 모드로 동작할 수 있다. 이에 따라, 차량 외부에 차량용 안테나 모듈(1000)이 배치 시 도 15a의 low elevation 빔 패턴(BP1)이 형성될 수 있다. 하지만, 차량 외부에 차량용 안테나 모듈(1000)이 배치된 경우에도 4G/5G 통신 대역 중 저대역(LB) 내의 주파수를 이용하여 다른 차량 또는 차량 외부의 엔티티와 통신을 수행할 수 있다.
반면에, 차량 내부에 차량용 안테나 모듈(1000)이 배치 시 4G/5G 통신 대역의 특정 주파수 이하의 주파수를 이용할 수 있다. 이에 따라, 차량용 안테나 모듈(1000)이 패치 방사체 모드로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 4G/5G 통신 대역 중 저대역(LB) 내의 주파수를 이용하여 차량용 안테나 모듈(1000)이 패치 방사체 모드로 동작할 수 있다. 이에 따라, 차량 내부에 차량용 안테나 모듈(1000)이 배치 시 도 15b의 bore-sight빔 패턴(BP2)이 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈은 4G/5G 통신 전 대역(full band)과 GNSS대역 및 Wi-Fi 대역에서 높은 안테나 효율을 갖도록 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 17a 및 도 17b는 본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈 내의 안테나 소자들 각각에 대한 주파수 별 안테나 효율을 나타낸 것이다. 도 5 내지 도 10b, 도 17a 및 도 17b를 참조하면, 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)가 방사체로 동작하는 주파수 범위는 617-5000MHz일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. GNSS 안테나(1100-3)가 방사체로 동작하는 주파수 대역은 L1/L5 대역일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. Wi-Fi 안테나(1100-4)가 방사체로 동작하는 주파수 대역은 2.4GHz 대역 및 5 GHz 대역일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5 내지 도 10b, 도 17a(a)를 참조하면, 4G/5G 통신 전 대역에서 동작하는 제1 안테나(1100-1)의 효율을 dB 단위로 나타낸 것이다. 도 5 내지 도 10b, 도 17a(b)를 참조하면, 4G/5G 통신 전 대역에서 동작하는 제2 안테나(1100-2)의 효율을 dB 단위로 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 10b, 도 17a를 참조하면, 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)는 제1 대역 내지 제3 대역에서 임계 치 이상의 안테나 효율을 갖는다. 이와 관련하여, 저대역(LB)인 제1 대역에서 요구되는 총 안테나 이득은 약 -5dB이상이고 low elevation에서 평균 이득은 -6.5dBi 이상일 수 있다. 제2 대역 중 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 요구되는 안테나 이득은 각각 약 -3dB 및 -4dB이고 low elevation에서 평균 이득은 각각 약 -3.5dBi 및 -5dBi이상일 수 있다. 제3 대역인 초고대역(VHB)에서 요구되는 안테나 이득은 약 -3.5dB이고 low elevation에서 평균 이득은 약 -5dBi 이상일 수 있다.
제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)의 각 주파수 별 안테나 효율 값이 다소 다른 값을 가질 수 있다. 제1 안테나(1100-1)가 배치되는 PCB(1200)의 일 측 영역과 제2 안테나(1100-2)가 배치되는 타 측 영역의 배치 구조가 다소 상이하기 때문이다. 하지만, 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)는 제1 대역 내지 제3 대역에서 임계 치 이상의 안테나 효율을 가져, 4G/5G 통신 전 대역에서 방사체로서 동작한다.
도 5 내지 도 10b, 도 17b(a)를 참조하면, GNSS 안테나(1100-3)는 L1/L5 대역에서 임계 치 이상의 안테나 효율을 갖는다. L5 대역인 1166-1250MHz에서 GNSS 안테나(1100-3)는 -2.0 내지 -2.5dB의 안테나 효율을 가져 요구 조건인 -3dB 이상의 값을 갖는다. L1 대역인 1559-1607MHz에서 GNSS 안테나(1100-3)는 -1.5 내지 -2.0dB의 안테나 효율을 가져 요구 조건인 -3dB 이상의 값을 갖는다.
도 5 내지 도 10b, 도 17b(b)를 참조하면, Wi-Fi 안테나(1100-4)는 2.4GHz 대역 및 5 GHz대역에서 임계 치 이상의 안테나 효율을 갖는다. 2420-2480MHz 대역에서 Wi-Fi 안테나(1100-4)는 각 방향에서 -7dB 이상과 전 방향에서 -5dB 이상의 안테나 효율을 갖는다. 5150-5180MHz 대역에서 Wi-Fi 안테나(1100-4)는 각 방향에서 -9dB 이상과 전 방향에서 -4dB 이상의 안테나 효율을 갖는다. 이와 관련하여, 각 방향은 전방(front), 좌측(left side), 우측(right side) 및 후방(rear) 방향을 포함한다.
한편, 본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈은 4G/5G 통신 전 대역(full band)과 GNSS대역 및 Wi-Fi 대역에서 낮은 전압 정재파비(voltage standing wave ratio, VSWR)을 갖도록 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 18a 및 도 18b는 본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈 내의 안테나 소자들 각각에 대한 주파수 별 VSWR을 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 10b, 도 18a(a)를 참조하면, 4G/5G 통신 전 대역에서 동작하는 제1 안테나(1100-1)의 VSWR을 dB 단위로 나타낸 것이다. 도 5 내지 도 10b, 도 18a(b)를 참조하면, 4G/5G 통신 전 대역에서 동작하는 제2 안테나(1100-2)의 VSWR을 dB 단위로 나타낸 것이다. 도 5 내지 도 10b, 도 18a(a) 및 도 18a(b)를 참조하면, 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)는 제1 대역 내지 제3 대역에서 임계 치, 예컨대 3 이하의 VSWR을 갖는다.
도 5 내지 도 10b, 도 18b(a)를 참조하면, L1/L5 대역에서 동작하는 GNSS 안테나(1100-3)의 VSWR을 dB 단위로 나타낸 것이다. GNSS 안테나(1100-3)는 L1/L5 대역에서 임계 치, 예컨대 3 이하의 VSWR을 갖는다.
도 5 내지 도 10b, 도 18b(b)를 참조하면, 2.4GHz 대역 및 5 GHz대역에서 동작하는 Wi-Fi 안테나(1100-4)의 VSWR을 dB 단위로 나타낸 것이다. Wi-Fi 안테나(1100-4)는 2.4GHz 대역 및 5 GHz대역에서 임계 치, 예컨대 3 이하의 VSWR을 갖는다.
한편, 본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈(1000)은 외부 안테나(external antenna)(1000a) 및 내부 안테나(internal antenna)(1000b)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 19는 외부 안테나 및 내부 안테나를 포함하도록 구성된 차량용 안테나 모듈의 블록도를 나타낸다.
도 19을 참조하면, 외부 안테나(1000a)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 외부 안테나(1000a)는 4G/5G 통신 대역에서 동작하는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 포함할 수 있다. 또한, 외부 안테나(1000a)는 GNSS 안테나인 제3 안테나(ANT3) 및 Wi-Fi 안테나인 제4 안테나(ANT4)를 더 포함할 수 있다.
외부 안테나(1000a) 중 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)는 그라운드 구조 위에 수직한 루프 방사체 (제1 도전 부)가 배치된 구조로 형성될 수 있다. 다른 예로, 외부 안테나(1000a)는 도 5 내지 도 10b와 같이 제1 도전 부 및 제2 도전 부를 포함하도록 구성될 수 있다.
내부 안테나(1000b)도 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 내부 안테나(1000b)는 4G/5G 통신 대역에서 동작하는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 포함할 수 있다. 또한, 내부 안테나(1000b)는 GNSS 안테나인 제3 안테나(ANT3) 및 Wi-Fi 안테나인 제4 안테나(ANT4)를 더 포함할 수 있다.
4G/5G MIMO 동작과 관련하여, 외부 안테나(1000a) 중 제1 및 제2 안테나와 내부 안테나(1000b) 중 제1 및 제2 안테나를 이용할 수 있다. 이에 따라, 차량용 안테나 모듈(1000)은 외부 안테나(1000a)와 내부 안테나(1000b)를 이용하여 최대 4x4 MIMO 동작이 가능하다. 한편, 외부 안테나(1000a)만 장착된 경우 외부 안테나(1000a) 중 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 이용하여 2x2 MIMO 동작이 가능하다. 반면에, 내부 안테나(1000b)만 장착된 경우 내부 안테나(1000b) 중 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 이용하여 2x2 MIMO 동작이 가능하다.
외부 안테나(1000a)와 내부 안테나(1000b)를 모두 이용하여 4G/5G MIMO 동작을 수행하도록 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT4) 각각은 DPDT(double pole double throw) 스위치와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 한편, 외부 안테나(1000a)와 내부 안테나(1000b)를 모두 이용하여 Wi-Fi MIMO 동작을 수행하도록 제3 안테나(ANT3)도 DPDT스위치와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 반면에, GPS 포지셔닝을 위해 외부 안테나(1000a) 또는 내부 안테나(1000b)가 선택될 수 있다. 이에 따라, 외부 안테나(1000a) 또는 내부 안테나(1000b)가 선택되도록 GNSS 안테나인 제3 안테나(ANT3)는 SPDT(single pole double throw) 스위치와 동작 가능하게 결합될 수 있다
GPS 포지셔닝 동작과 관련하여, 안테나 모듈이 장착된 환경에 따라 외부 안테나(1000a) 중 제3 안테나(ANT3) 및/또는 내부 안테나(1000b) 중 제3 안테나(ANT3)를 선택적으로 사용할 수 있다. Wi-Fi 통신 동작과 관련하여, 안테나 모듈이 장착된 환경에 따라 외부 안테나(1000a) 중 제4 안테나(ANT4) 및/또는 내부 안테나(1000b) 중 제4 안테나(ANT4)를 선택적으로 사용할 수 있다.
한편, 도 20은 실시 예에 따른 안테나 모듈과 상기 안테나 모듈이 탑재되는 차량의 구성도를 나타낸다. 구체적으로, 도 20은 안테나 시스템에 해당하는 안테나 모듈이 차량 루프 내부에 배치되어, 주변 전자 기기, 차량 및 인프라 구조와 통신을 수행하는 차량의 구성도를 나타낸다.
도 20을 참조하면, 차량에 안테나 모듈(1000)이 탑재되고, 안테나 모듈(1000)은 자체적으로 또는 통신 장치(400)를 통해 근거리 통신, 무선 통신 및 V2X 통신 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, 기저대역 프로세서(1400)는 안테나 모듈(1000)을 통해 인접 차량, RSU 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.
대안으로, 기저대역 프로세서(1400)는 통신 장치(400)를 통해 인접 차량, RSU, 인접 사물 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다. 여기서, 인접 사물에 대한 정보는 차량(300)의 카메라(531), 레이다(532), 라이다(533), 센서(534, 535) 등의 오브젝트 검출 장치를 통해 획득될 수 있다. 또 다른 대안으로, 기저대역 프로세서(1400)는 통신 장치(400)와 안테나 모듈(1000)을 인접 차량, RSU, 인접 사물 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.
도 1a 내지 도 20을 참조하면, 안테나 모듈(1000)을 구비하는 차량(500)은 복수의 안테나들(1100), 송수신부 회로(1250) 및 기저대역 프로세서(1400)를 포함하도록 구성 가능하다. 한편, 차량(500)은 오브젝트 검출 장치(520)를 더 포함할 수 있다. 또한, 차량(500)은 통신 장치(400)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 통신 장치(400)은 안테나 유닛을 통해 무선 통신을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 1a 내지 도 20을 참조하면, 차량(500)은 안테나 모듈(1000)을 구비할 수 있다. 안테나 모듈(1000)은 차량의 루프 구조 또는 차량 내부에 배치되고, 프로세서를 통해 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1000)은 차량에서 무선 통신을 통해 텔레매틱스 동작을 수행하므로 텔레매틱스 모듈로 지칭될 수도 있다. 다른 예로, PCB(1200)와 별도의 PCB가 텔레매틱스 모듈로 구현될 수도 있다.
도 1a 내지 도 20을 참조하여, 본 명세서의 다른 양상에 따른 안테나 모듈(1000)을 구비하는 차량(500)에 대해 설명한다. 차량(500)은 차량의 루프 하부에 배치되는 안테나 모듈(1000)을 포함한다. 차량(500)은 안테나 모듈(1000)의 내부 또는 외부에 배치되고, 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된 프로세서(1400)를 더 포함할 수 있다.
차량에 탑재되는 안테나 모듈(1000)은 안테나 소자(1100), PCB(1200), 하부 커버(1300) 및 상부 커버(1300u)를 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1000)은 전자 부품들이 배치되는 PCB(1200)를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(1000)은 PCB(1200) 상의 메탈 패턴과 연결되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자(1100)를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(1000)은 PCB(1200)의 하부에 배치되고, 메탈 플레이트로 구성된 하부 커버(1300)를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(1000)은 하부 커버(1300)와 체결되어 내부에 PCB(1200) 및 안테나 소자(1100)가 수용되도록 구성된 상부 커버(1300)를 포함할 수 있다.
안테나 소자(1100)는 소정 각도 범위 내에서 상기 PCB에 수직하게 형성되고, 제1 메탈 패턴이 루프 형상으로 형성된 제1 도전 부(1100)를 포함할 수 있다. 안테나 소자(1100)는 PCB(1200)와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성된 제2 도전 부(1120)를 포함할 수 있다.
일 예로, 안테나 소자(1100)는 제1 도전 부(1100) 및 제2 도전 부(1120)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 도전 부(1120)는 제1 도전 부(1100)의 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 PCB(1200)와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성될 수 있다.
안테나 소자(1100)는 제1 대역에서 제2 도전 부(1120)를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 또한, 안테나 소자(1100)는 제1 대역보다 높은 제2 대역에서 제1 도전 부(1100), 즉 루프 방사체 구조를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
안테나 소자(1100)는 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제1 이격 지점(P1)의 상측 단부에서 연장되어 PCB(1200)의 신호 패턴(SP)과 연결되도록 구성된 급전 구조(1130)을 포함할 수 있다. 안테나 소자(1100)는 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제2 이격 지점(P2)의 상측 단부에서 연장되어 PCB(1200)의 그라운드 패턴(GP)과 연결되도록 구성된 단락 구조(1140)를 더 포함할 수 있다.
급전 구조(1130)는 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제1 이격 지점(P1)의 상측 단부에서 연장되어 PCB(1200)와 평행하게 배치된 제1 급전 패턴(1131)을 포함할 수 있다. 급전 구조(1130)는 제1 급전 패턴(1131)의 단부에서 제1 급전 패턴(1131)과 수직하게 형성된 제2 급전 패턴(1132)을 포함할 수 있다. 급전 구조(1130)는 제2 급전 패턴(1132)의 단부에서 급전 구조(1130)과 수직하게 형성되고, PCB(1200)의 신호 패턴(SP)와 연결되게 구성된 제3 급전 패턴(1133)을 포함할 수 있다.
한편, 단락 구조(1140)도 급전 구조(1130)의 형상에 대응되게 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 단락 구조(1140)는 제1 단락 패턴(1141) 내지 제3 단락 패턴(1143)을 포함하도록 구성될 수 있다.
안테나 소자(1100)는 PCB(1200)의 일 측 영역에 배치되는 제1 안테나(1100-1)로 동작할 수 있다. 제1 안테나(1100-1)의 제2 도전 부(1120)는 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 일 방향으로 절곡되어 형성될 수 있다. 안테나 소자(1100)는 PCB(1200)의 타 측 영역에 제1 안테나(1100-1)와 대칭 구조로 배치되는 제2 안테나(1100-2)를 더 포함할 수 있다.
제2 안테나(1100-2)는 소정 각도 범위 내에서 PCB(1200)에 수직하게 형성되고, 제1 메탈 패턴이 루프 형상으로 형성된 제1 도전 부(1110)를 포함할 수 있다. 제2 안테나(1100-2)는 PCB(1200)와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성된 제2 도전 부(1120)를 포함할 수 있다.
프로세서(1400)는 제1 안테나(1100-1)와 인접하게 PCB(1200) 상에 배치되고, 제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 프로세서(1400)는 제1 안테나(1100-1)를 통해 수신된 신호의 품질이 임계치 이하이면 제2 안테나(1100-2)를 통해 신호를 수신하도록 제2 안테나(1100-2)로 신호를 인가할 수 있다.
한편, 송수신부 회로(1250)는 각각의 안테나 소자(1100)과 동작 가능하게 결합될 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 프로세서(1400)는 모뎀(modem)에 해당하는 기저대역 프로세서일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 송수신부 회로(1250)를 제어하는 임의의 프로세서일 수 있다. 차량의 프로세서(1400)는 NAD (Network Access Device)로 구현될 수 있다.
도 18을 참조하면, 송수신부 회로(1250)는 MIMO 안테나(ANT1 내지 ANT4)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 이와 관련하여, MIMO 안테나 중 일부 안테나(ANT1 및 ANT2)는 외부 안테나(1000a)로 구성될 수 있다. 한편, MIMO 안테나 중 나머지 안테나(ANT3 및 ANT4)는 내부 안테나(1000b)로 구성될 수 있다.
송수신부 회로(1250)는 전력 증폭기 또는 수신 증폭기와 같은 프론트 엔드 모듈(front end module, FEM)을 포함할 수 있다. 다른 예로, 프론트 엔드 모듈(FEM)은 송수신부 회로(1250)와 별도로 송수신부 회로(1250)와 안테나 사이에 배치될 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 전력 증폭기 또는 수신 증폭기의 이득 또는 입력 또는 출력 전력을 조절하여 MIMO 안테나(ANT1 내지 ANT4)로 전달되는 신호의 크기 및/또는 위상을 제어하거나 일부 안테나 모듈만 동작하도록 제어할 수 있다.
프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합되고, 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 제어하여, MIMO 안테나(ANT1 내지 ANT4)로 전달되는 신호의 크기 및/또는 위상을 제어하거나 일부 안테나 모듈만 동작하도록 제어할 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 통해 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성될 수 있다.
한편, 자율 주행 등을 위해 인접 차량, RSU, 기지국 등 다양한 엔티티로부터 동시에 정보를 수신하거나 송신할 필요가 있는 경우, 다중 입출력(MIMO)을 통해 정보를 수신 및 송신할 수 있다. 따라서, 차량은 다양한 엔티티로부터 동시에 서로 다른 정보를 수신하여 통신 용량을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 차량에서 대역폭의 확장 없이도 MIMO 동작을 통해 통신 용량을 향상시킬 수 있다.
대안으로, 차량은 다양한 엔티티로부터 동시에 동일한 정보를 동시에 수신하여 주변 정보에 대한 신뢰성을 향상시키고 레이턴시를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 차량에서 URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) 통신이 가능하고 차량은 URLLC UE로 동작할 수 있다. 이를 위해, 스케줄링을 수행하는 기지국은 URLLC UE로 동작하는 차량을 위해 시간 슬롯을 우선적으로 할당할 수 있다. 이를 위해 이미 다른 UE에게 할당된 특정 시간-주파수 자원 중 일부를 펑처링(puncturing)할 수 있다.
안테나 모듈(1000) 내의 4G/5G 통신을 위한 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4)은 저 대역(LB), 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)의 전 대역에서 동작할 수 있다. 여기서, 저 대역(LB)을 제1 (주파수) 대역으로 지칭하고 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)을 제2 (주파수) 대역으로 지칭할 수 있다. 다른 예로, 안테나 모듈(1000)이 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)에서 동작하는 경우 중 대역(MB)을 제1 (주파수) 대역으로 지칭하고 고 대역(HB)을 제2 (주파수) 대역으로 지칭할 수 있다. 5G Sub6 대역은 LTE re-farming의 경우 LTE 대역과 동일 대역일 수 있다. 5G NR이 LTE와 별도의 대역에서 동작하는 경우 고 대역(HB) 또는 이보다 높은 대역에서 동작할 수 있다. 고 대역(HB) 또는 이보다 높은 대역에서 동작하는 5G Sub6 대역도 제2 (주파수) 대역으로 지칭할 수 있다.
기저대역 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역에서 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 주파수 대역에서 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 상호 간에 충분한 거리로 이격되고 소정 각도로 회전된 상태로 배치된 안테나 소자들을 이용하여 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 동일 대역 내의 제1 신호 및 제2 신호 간의 격리도(isolation)을 향상시킬 수 있다.
기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 어느 하나를 통해 제1 대역의 제1 신호를 수신하면서 제2 대역의 제2 신호를 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이 경우, 하나의 안테나를 통해 반송파 집성(carrier aggregation, CA)을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
대안으로, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 및 제3 안테나(ANT3) 중 어느 하나를 통해 제2 대역의 제1 신호를 수신하면서 제2 안테나(ANT2) 및 제4 안테나(ANT4) 중 어느 하나를 통해 제2 대역의 제1 신호를 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이 경우, 각각의 안테나들을 해당 대역에서 최적화되도록 설계하고 동작하도록 구현할 수 있다는 장점이 있다.
따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역이 결합된 대역을 통해 반송파 집성(CA: Carrier Aggregation)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 자율 주행 등을 위해 대용량의 데이터를 수신할 필요가 있는 경우, 반송파 집성을 통해 광대역 수신이 가능하다는 장점이 있다.
이에 따라, 차량은 eMBB (Enhanced Mobile Broad Band) 통신이 가능하고 차량은 eMBB UE로 동작할 수 있다. 이를 위해, 스케줄링을 수행하는 기지국은 eMBB UE로 동작하는 차량을 위해 광대역 주파수 자원을 할당할 수 있다. 이를 위해 이미 다른 UE에게 할당된 주파수 자원을 제외하고 여유 있는 주파수 대역들에 대한 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
주파수 대역과 관련하여, 저대역(low band, LB), 중대역(mid band, MB) 및 고대역(high band, HB)에 해당하는 대역을 각각 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역으로 지칭할 수 있다. 안테나 시스템(1000)은 저대역(low band, LB), 중대역(mid band, MB) 및 고대역(high band, HB)에 해당하는 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역에서 단일 안테나로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 PDCCH (physical downlink control channel)을 통해 할당된 자원 영역을 판단할 수 있다. 프로세서(1400)는 할당된 자원 영역에 기반하여, 제1 대역 내지 제3 대역 중 둘 이상의 대역에서 반송파 집성(carrier aggregation)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)를 통해 EN-DC 상태에서 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 일 예로, 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 통해 EN-DC 동작을 수행하고, 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다.
이와 관련하여, 4G/5G 통신 시스템 및 WiFi 통신 시스템 간 다른 대역을 이용하여 EN-DC 동작이 수행되면, 하나의 안테나 시스템 내의 복수의 안테나를 통해 EN-DC 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라, 동일 대역을 사용하는 MIMO 스트림 간에 간섭 수준을 저감할 수 있다. 반면에, 4G/5G 통신 시스템 간 동일 대역을 이용하여 EN-DC 동작이 수행되면, 다른 안테나 시스템 내의 복수의 안테나를 통해 EN-DC 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 저대역(LB)에서의 간섭 수준을 저감하기 위해, 동일 안테나 시스템 내의 복수의 안테나를 통한 MIMO 동작은 중대역(MB) 이상에서 수행될 수 있다.
복수의 안테나들을 구비하는 안테나 시스템 및 안테나 시스템이 탑재된 차량과 이들에 대한 제어 동작과 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.
이상에서는 차량에 탑재되는 광대역 안테나를 구비하는 안테나 모듈 및 안테나 모듈이 탑재된 차량에 대해 살펴보았다. 이와 같은 차량에 탑재되는 광대역 안테나를 구비하는 안테나 모듈 및 안테나 모듈이 탑재된 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
차량에 탑재되는 광대역 안테나를 구비하는 안테나 모듈 및 안테나 모듈이 탑재된 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에 따르면, 루프 형상의 도전 부를 통해 4G/5G 저대역(low band, LB)의 전체 대역을 커버하도록 동작할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 루프 형상의 제1 도전 부와 패치 형상의 제2 도전 부를 통해 4G/5G 저대역(LB) 이외에 중대역(MB), 고대역(HB) 및 초고대역(VHB)의 전체 대역을 커버하도록 동작할 수 있다. 제2 도전 부는 제1 도전 부로부터 실질적으로 수직하게 절곡되어 PCB와 평행하게 배치될 수 있다.
본 명세서에 따르면, 4G/5G 전 대역 이외에 GNSS 대역 및 Wi-Fi 대역에서도 동작하는 도전 부를 하나의 안테나 모듈 내에서 제공할 수 있다. 4G/5G 전 대역에서 동작하는 제1 및 제2 안테나 중 적어도 하나에 인접한 영역에 GNSS 안테나 및 Wi-Fi 안테나가 배치될 수 있다.
본 명세서에 따르면, 차량 바디 또는 루프 외관이 메탈 재질로 형성되는 경우에도 차량 내부 영역으로 무선 신호를 제공하도록 안테나 모듈이 형성될 수 있다. 안테나 모듈의 상부 커버와 차량의 루프 구조의 일부가 비금속 재질로 형성될 수 있다.
본 명세서에 따르면, 차량의 서로 다른 위치에 배치되는 차량 외부 통신을 위한 외부 안테나와 차량 내부 통신을 위한 내부 안테나를 하나의 안테나 모듈로 제공할 수 있다. 안테나 모듈에 배치되는 안테나 소자는 low elevation 빔 패턴을 형성하는 제1 도전 부와 bore-sight 빔 패턴을 형성하는 제2 도전 부가 결합되도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 따르면, 안테나 모듈의 높이를 일정 수준 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시킬 수 있다. 루프 형상의 제1 도전 부의 높이를 낮추어 전체 안테나 모듈의 높이를 낮출 수 있다.
본 명세서에 따르면, 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 시스템을 차량에 탑재하기 위한 구조를 제시하기 위한 것이다. 이와 관련하여, 4G/5G 통신의 전체 대역을 커버하도록 동작하는 제1 및 제2 안테나를 통해 MIMO 또는 다이버시티 동작이 가능하다. GNSS 안테나 및 Wi-Fi 안테나가 제1 및 제2 안테나 중 하나에 인접하게 배치될 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 발명과 관련하여, 차량에 탑재되는 안테나 모듈과 이에 대한 제어 동작은 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 한편, 차량에 탑재되는 안테나 시스템의 설계와 안테나 시스템에 대한 제어를 수행하는 구성은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 판독할 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 판독할 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 단말 또는 차량의 제어부, 즉 프로세서를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 차량에 탑재되는 안테나 모듈에 있어서,
    전자 부품들이 배치되는 PCB;
    상기 PCB 상의 메탈 패턴과 연결되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자;
    상기 PCB의 하부에 배치되고, 메탈 플레이트로 구성된 하부 커버; 및
    상기 하부 커버와 체결되어 내부에 상기 PCB및 상기 안테나 소자가 수용되도록 구성된 상부 커버를 포함하고,
    상기 안테나 소자는,
    소정 각도 범위 내에서 상기 PCB에 대해 수직하게 형성되고, 제1 메탈 패턴이 루프 형상으로 형성된 제1 도전 부(conductive part); 및
    상기 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 상기 PCB와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성된 제2 도전 부를 포함하고,
    상기 안테나 소자는,
    제1 대역에서 상기 제1 도전 부 및 상기 제2 도전 부를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성되고,
    상기 제1 대역과 다른 제2 대역에서 상기 제1 도전 부를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성되는, 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 소자는,
    상기 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제1 이격 지점의 상측 단부에서 연장되어 상기 PCB의 신호 패턴과 연결되도록 구성된 급전 구조; 및
    상기 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제2 이격 지점의 상측 단부에서 연장되어 상기 PCB의 그라운드 패턴과 연결되도록 구성된 단락 구조를 더 포함하는, 안테나 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 급전 구조는,
    상기 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제1 이격 지점의 상측 단부에서 연장되어 상기 PCB와 평행하게 배치된 제1 급전 패턴;
    상기 제1 급전 패턴의 단부에서 상기 제1 급전 패턴과 수직하게 형성된 제2 급전 패턴; 및
    상기 제2 급전 패턴의 단부에서 상기 제2 급전 패턴과 수직하게 형성되고, 상기 PCB의 신호 패턴과 연결되게 구성된 제3 급전 패턴을 포함하는, 안테나 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 메탈 패턴의 상부 패턴에 상기 하부 패턴이 이격된 간격인 제1 길이보다 더 큰 제2 길이로 이격된 제1 슬롯 영역이 형성되고,
    상기 제1 메탈 패턴의 상부 패턴과 연결되는 상기 제2 메탈 패턴의 일 영역에 상기 제2 길이 이상의 제3 길이를 갖도록 제2 슬롯 영역이 형성되는, 안테나 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전 부의 상기 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 길이는 상기 안테나 소자가 저대역(LB)에서 동작하도록 결정되고,
    상기 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 길이와 측면 길이의 합은 상기 안테나 소자가 중대역(MB)에서 동작하도록 결정되는, 안테나 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 메탈 라인의 하부 패턴의 일 측 길이는 상기 안테나 소자가 5G Sub6 대역에서 동작하도록 결정되고,
    상기 제1 메탈 라인의 하부 패턴과 상부 패턴 간의 거리는 상기 안테나 소자가 고대역(HB)에서 동작하도록 결정되는, 안테나 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전 부는,
    상기 제1 메탈 라인과 연결되게 형성되고, 제1 너비와 제1 길이로 형성된 제1 메탈 영역; 및
    상기 제1 너비보다 좁은 제2 너비로 형성된 제2 메탈 영역을 포함하고,
    상기 제1 메탈 영역과 상기 제2 메탈 영역의 전체 길이는 제2 길이로 형성되고,
    상기 제1 길이와 상기 제2 길이는 상기 안테나 소자가 각각 중대역(MB)과 저대역(LB)에서 동작하도록 결정되는, 안테나 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 소자는,
    상기 제1 대역 중 제1 주파수에서 상기 제2 도전 부를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성되고,
    상기 제1 대역 중 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수에서 상기 제1 도전 부 및 상기 제2 도전 부를 통해 신호를 방사하도록 구성되고,
    상기 제1 대역은 저대역(LB)이고, 상기 제1 대역보다 높은 상기 제2 대역은 중대역(MB) 및 고대역(HB)인 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 소자는,
    상기 PCB 상에 배치되고, 상기 제2 대역보다 높은 제3 대역에서 제3 신호를 방사하도록 구성되는 제3 도전 부를 더 포함하고,
    상기 제3 대역 중 제1 주파수에서 상기 제1 도전 부 및 상기 제3 도전 부를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성되고,
    상기 제3 대역 중 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수에서 상기 제3 도전 부를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성되는, 안테나 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 소자는 상기 PCB의 일 측 영역에 배치되는 제1 안테나로 동작하고, 상기 제1 안테나의 상기 제2 도전 부는 상기 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 일 방향으로 절곡되어 형성되고,
    상기 PCB의 타 측 영역에 상기 제1 안테나와 대칭 구조로 배치되는 제2 안테나를 더 포함하고,
    상기 제2 안테나는,
    소정 각도 범위 내에서 상기 PCB에 수직하게 형성되고, 제1 메탈 패턴이 루프 형상으로 형성된 제1 도전 부; 및
    상기 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 일 방향의 반대 방향인 타 방향으로 절곡되어 상기 PCB와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성된 제2 도전 부를 포함하는, 안테나 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 안테나의 제2 방사 구조의 일 측 단부와 이격되어 배치되고, 상부방사체와 상기 상부 방사체와 수직하게 연결된 연결부로 구성된 GNSS 안테나; 및
    상기 제1 안테나와 상기 GNSS 안테나 사이에 배치되고, 측면 방사체로 구성된 Wi-Fi 안테나를 더 포함하는, 안테나 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 안테나와 인접하게 상기 PCB 상에 배치되고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나와 동작 가능하게 결합되는 NAD(network access device)를 더 포함하고,
    상기 NAD는,
    상기 제1 안테나를 통해 수신된 신호의 품질이 임계치 이하이면 상기 제2 안테나를 통해 신호를 수신하도록 상기 제2 안테나로 신호를 인가하는, 안테나 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 NAD는,
    상기 제1 대역에서 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행하고,
    상기 제1 대역의 제1 신호 품질이 임계치 이하이면, 상기 제2 대역에서 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행하는, 안테나 모듈.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 상부 커버에 배치되어, 상기 안테나 모듈 내부로 전원을 공급하도록 구성된 백업 배터리를 더 포함하고,
    상기 제1 안테나는 상기 백업 배터리의 수용 공간의 일 측에 인접하게 배치되고,
    상기 제2 안테나는 상기 수용 공간의 하부 영역에 배치되어, 상기 제1 안테나보다 하부 영역으로 오프셋되어 배치되는, 안테나 모듈.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나가 배치되는 영역인 상기 PCB 상의 제1 영역 및 제2 영역에 대응되는 상기 하부 커버의 각 영역에 부착되는 유전체 몰드를 더 포함하고,
    상기 유전체 몰드에 의해 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 하부 메탈이 그라운드와 이격되게 구성되는, 안테나 모듈.
  16. 안테나 모듈이 탑재되는 차량에 있어서,
    상기 차량의 루프 하부에 배치되는 안테나 모듈; 및
    상기 안테나 모듈의 내부 또는 외부에 배치되고, 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된 프로세서를 포함하고,
    상기 안테나 모듈은,
    전자 부품들이 배치되는 PCB;
    상기 PCB 상의 메탈 패턴과 연결되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자;
    상기 PCB의 하부에 배치되고, 메탈 플레이트로 구성된 하부 커버; 및
    상기 하부 커버와 체결되어 내부에 상기 PCB및 상기 안테나 소자가 수용되도록 구성된 상부 커버를 포함하고,
    상기 안테나 소자는,
    소정 각도 범위 내에서 상기 PCB에 수직하게 형성되고, 제1 메탈 패턴이 루프 형상으로 형성된 제1 도전 부; 및
    상기 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 상기 PCB와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성된 제2 도전 부를 포함하고,
    상기 안테나 소자는,
    제1 대역에서 상기 제2 도전 부를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성되고,
    상기 제1 대역과 다른 제2 대역에서 상기 제1 도전 부를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성되는, 차량.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 안테나 소자는,
    상기 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제1 이격 지점의 상측 단부에서 연장되어 상기 PCB의 신호 패턴과 연결되도록 구성된 급전 구조; 및
    상기 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제2 이격 지점의 상측 단부에서 연장되어 상기 PCB의 그라운드 패턴과 연결되도록 구성된 단락 구조를 더 포함하고,
    상기 급전 구조는,
    상기 제1 메탈 패턴의 하부 패턴의 제1 이격 지점의 상측 단부에서 연장되어 상기 PCB와 평행하게 배치된 제1 급전 패턴;
    상기 제1 급전 패턴의 단부에서 상기 제1 급전 패턴과 수직하게 형성된 제2 급전 패턴; 및
    상기 제2 급전 패턴의 단부에서 상기 제2 급전 패턴과 수직하게 형성되고, 상기 PCB의 신호 패턴과 연결되게 구성된 제3 급전 패턴을 포함하는, 차량.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 안테나 소자는 상기 PCB의 일 측 영역에 배치되는 제1 안테나로 동작하고, 상기 제1 안테나의 상기 제2 도전 부는 상기 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 일 방향으로 절곡되어 형성되고,
    상기 PCB의 타 측 영역에 상기 제1 안테나와 대칭 구조로 배치되는 제2 안테나를 더 포함하고,
    상기 제2 안테나는,
    소정 각도 범위 내에서 상기 PCB에 수직하게 형성되고, 제1 메탈 패턴이 루프 형상으로 형성된 제1 도전 부; 및
    상기 제1 메탈 패턴의 상측 단부에서 일 방향의 반대 방향인 타 방향으로 절곡되어 상기 PCB와 평행하게 제2 메탈 패턴이 형성된 제2 도전 부를 포함하는, 차량.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 안테나와 인접하게 상기 PCB 상에 배치되고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나와 동작 가능하게 결합되고,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 안테나를 통해 수신된 신호의 품질이 임계치 이하이면 상기 제2 안테나를 통해 신호를 수신하도록 상기 제2 안테나로 신호를 인가하는, 차량.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 대역에서 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행하고,
    상기 제1 대역의 제1 신호 품질이 임계치 이하이면, 상기 제1 대역보다 높은 상기 제2 대역에서 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티 동작을 수행하는, 차량.
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