WO2024048906A1 - 차량용 안테나 모듈 및 이를 포함한 차량 - Google Patents

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WO2024048906A1
WO2024048906A1 PCT/KR2023/006448 KR2023006448W WO2024048906A1 WO 2024048906 A1 WO2024048906 A1 WO 2024048906A1 KR 2023006448 W KR2023006448 W KR 2023006448W WO 2024048906 A1 WO2024048906 A1 WO 2024048906A1
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WO
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vehicle
pcb
ific
rfics
antenna
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PCT/KR2023/006448
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김형곤
오대영
오제승
이정훈
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삼성전자 주식회사
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Publication date
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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
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a vehicle antenna module and a vehicle including the same.
  • MIMO Multi Input Multi Output
  • a vehicle may use an antenna to transmit and/or receive radio frequency (RF) signals containing voice signals or data (e.g., messages, photos, videos, music files, or games).
  • RF radio frequency
  • a vehicle can communicate using high frequencies (e.g., 5G millimeter wave (mmWave)).
  • mmWave 5G millimeter wave
  • Millimeter wave communication can adopt a method of sending signals such as voice and video by converting from the ultra-high frequency RF band in the 28 to 40 GHz band to the base band frequency through the intermediate frequency (IF).
  • IF intermediate frequency
  • the reason for using IF is that it can increase frequency selectivity and improve sensitivity and stability.
  • IF also uses a high RF (Radio Frequency) frequency band of about 10 GHz, there is a problem of signal insertion loss.
  • the present disclosure may solve at least one of the above-mentioned problems and/or disadvantages and provide at least one advantage described below.
  • the disclosed embodiment provides a vehicle antenna device capable of designing the distance between a radio frequency integrated circuit (RFIC) and an intermediate frequency integrated circuit (IFIC) to be the shortest, and a vehicle including the same. .
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • IFIC intermediate frequency integrated circuit
  • the disclosed embodiment provides an antenna device in which an antenna array, RFIC, and IFIC can be stably fixed, and a vehicle including the same.
  • the disclosed embodiment provides an antenna device capable of adjusting the position of an antenna array and a vehicle including the same.
  • the vehicle antenna device may include a printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • a vehicle antenna device may include a plurality of antenna arrays spaced apart from each other on the first side of the PCB.
  • the vehicle antenna device is disposed on a second side facing the first side of the PCB, and includes a plurality of radio frequency integrated circuits (RFIC) electrically connected in one-to-one correspondence with the plurality of antenna arrays. Integrated Circuit) may be included.
  • RFIC radio frequency integrated circuits
  • the vehicle antenna device includes an intermediate frequency integrated circuit (IFIC) arranged on the second surface of the PCB, spaced apart from each of the plurality of RFICs at the same interval, and electrically connected to the plurality of RFICs. circuit); may be included.
  • IFIC intermediate frequency integrated circuit
  • a vehicle may include a body including an opening.
  • a vehicle may include a printed circuit board (PCB) disposed within the opening.
  • PCB printed circuit board
  • a vehicle may include a plurality of antenna arrays spaced apart from each other on a first side of the PCB facing the outside of the main body.
  • the vehicle according to one embodiment is disposed on a first side of the PCB facing the inside of the main body, and may include a plurality of RFICs (Radio Frequency Integrated Circuits) electrically connected to the plurality of antenna arrays in one-to-one correspondence. .
  • RFICs Radio Frequency Integrated Circuits
  • the vehicle may include an intermediate frequency integrated circuit (IFIC) disposed on the second surface of the PCB, spaced apart from each of the plurality of RFICs at the same interval and electrically connected to the plurality of RFICs. there is.
  • IFIC intermediate frequency integrated circuit
  • FIG. 1 is a diagram showing a vehicle with an antenna module installed according to the disclosed embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an antenna module according to one embodiment.
  • FIG. 3A is a top plan view of an antenna module according to an embodiment.
  • Figure 3b is a plan view looking at the antenna module of Figure 3a.
  • FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line A-A' of the antenna module of FIG. 3A.
  • Figure 4 is a diagram showing the connection relationship between a plurality of RFICs and one IFIC as a comparative example.
  • Figure 5 shows the results of measuring the insertion loss of the antenna module of Figure 4.
  • Figure 6 shows the results of measuring the insertion loss of an antenna module according to an embodiment.
  • Figure 7 is a diagram showing an antenna module according to another embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an antenna module with connection wires built into a PCB according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an antenna module including an RFPCB according to an embodiment.
  • FIGS. 10A to 10C are diagrams exemplarily illustrating a state in which an antenna module is disposed in a vehicle according to an embodiment.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating an antenna module disposed in a vehicle according to an embodiment.
  • FIG. 10C is a diagram exemplarily illustrating a state in which an antenna module is placed in a vehicle according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an antenna module further including an actuator that adjusts the tilt of the antenna array according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an antenna module having a square-shaped center area according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an antenna module having an octagon-shaped center area according to an embodiment.
  • Figure 14 is a diagram showing an antenna module having a circular center area.
  • Figure 15 is a block diagram showing a vehicle antenna device according to the disclosed embodiment.
  • FIG. 16 is a block diagram showing a vehicle electronic device including the vehicle antenna device of FIG. 15.
  • Figure 17 is a flowchart explaining a method of controlling the driving of a vehicle using an antenna module according to an embodiment.
  • Figure 18 is a flowchart explaining a method of controlling an antenna module according to a communication state according to an embodiment.
  • Some embodiments may be represented by functional block configurations and various processing steps. Some or all of these functional blocks may be implemented in various numbers of hardware and/or software configurations that perform specific functions.
  • the functional blocks of the present disclosure may be implemented by one or more processors or microprocessors, or may be implemented by circuit configurations to perform the intended function.
  • functional blocks of the present disclosure may be implemented in various programming or scripting languages.
  • Functional blocks may be implemented as algorithms running on one or more processors.
  • the present disclosure may employ conventional technologies for electronic environment setup, signal processing, and/or data processing. Terms such as module and configuration may be used broadly and are not limited to mechanical and physical configurations.
  • connection lines or connection members between components shown in the drawings merely exemplify functional connections and/or physical or circuit connections. In an actual device, connections between components may be represented by various replaceable or additional functional connections, physical connections, or circuit connections.
  • the description 'at least one of A, B, and C' means 'A', 'B', 'C', 'A and B', 'A and C', 'B and C', and 'A, This means that it can be any one of B, and C'.
  • Figure 1 is a diagram showing a vehicle 100 installed with an antenna module according to the disclosed embodiment.
  • the vehicle antenna module according to the disclosed embodiment may be placed outside or inside the vehicle 100.
  • the vehicle antenna module may be installed in a shark fin module located on the exterior of the vehicle 100, such as glass or roof.
  • the vehicle antenna module according to the disclosed embodiment may be installed inside the main body of the vehicle 100.
  • the antenna When installing an antenna on the glass of the vehicle 100, if the glass is damaged due to an external impact, the antenna may also be damaged, and the length of the cable connecting the antenna and the printed circuit board (PCB) module may become long. Additionally, when two or more antennas are installed or mounted on glass to support diversity, there may be an isolation issue between the antennas. Additionally, since the shark fin module is exposed to the outside of the vehicle 100, there is a risk of damage due to external impact. In addition, due to the small size of the shark fin module, the size of the antenna also becomes smaller, which may deteriorate the antenna's radiation ability (or broadcast reception ability).
  • the shark fin module The number can be increased.
  • the vehicle antenna module 200 when installing the vehicle antenna module 200 on the main body of the vehicle 100, unlike the antennas installed on the glass or shark fin module described above, it is not exposed to the outside of the vehicle 100. Therefore, the risk of damage can be reduced, and the appearance of the vehicle 100 can not be damaged.
  • an antenna module may be installed in an area H on the panel 110 that forms the exterior of the vehicle 100.
  • one area 11 of the upper panel 150 may be opened so that an antenna module (not shown) coupled to the upper panel 110 can be placed.
  • area H may be an opening of the upper panel 110.
  • FIG. 1 shows an example where the antenna module is installed in an area (H) on the top of the vehicle 100, but it can be installed anywhere, as long as it is installed inside or outside the vehicle 100.
  • the antenna module (not shown) is a vehicle's bonnet panel 112, door panel 113, fender panel 114, wheeler panel 115, and bumper. It may be installed in the lower area or inner area of at least one of the (bumper) panel 116 and the trunk (truck) panel 117.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the antenna module 200 according to one embodiment.
  • the antenna module 200 can transmit or receive signals through an external device and a wireless network.
  • the antenna module 200 can transmit and receive high-frequency broadband signals.
  • the antenna module 200 can transmit and receive signals of a higher frequency than that of a 4G network.
  • the antenna module 200 can transmit and receive wireless signals in the millimeter wave (hereinafter referred to as 'mmWave') band, for example, 5G signals.
  • the 5G signal may be, for example, a signal in a band of approximately 28 GHz.
  • the antenna module 200 includes a modem 210, an intermediate frequency integrated circuit (IFIC) (hereinafter referred to as 'IFIC') 220, and a plurality of radio frequency integrated circuits (RFIC: radio frequency integrated circuit (hereinafter referred to as 'RFIC') may include a 230 and a plurality of antenna arrays 240.
  • IFIC intermediate frequency integrated circuit
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the antenna module 200 may be capable of various modifications according to various embodiments described in this document.
  • the modem 210 may support signals in the millimeter wave (mmWave) band.
  • the modem 210 can support next-generation communications, including 5G communications.
  • the modem 210 may include a communication processor (CP).
  • the IFIC 220 may transmit a signal received from the modem 210 to the RFIC 230 or transmit a signal received from the RFIC 230 to the modem 210.
  • IFIC 220 may be placed between modem 210 and RFIC 230.
  • IFIC 220 can process IF signals.
  • the IF signal may be, for example, a signal in the 7-11 GHz band.
  • the IFIC 220 may transmit or receive an IF signal with the RFIC 230 through the connection wire 260.
  • the connection wire 260 may be, for example, a coaxial cable or a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the RFIC 230 processes RF signals and can transmit or receive signals in the RF band from an external device (e.g., a base station). RFIC 230 can convert signals between the RF band and IF band.
  • the RFIC 230 may convert an IF signal obtained from the IFIC 220 into an RF signal, or may convert an RF signal obtained through the antenna array 240 into an IF signal.
  • the RF signal may be a signal in the mmWave band.
  • the antenna array 240 can transmit or receive high-frequency, wide-band signals.
  • Antenna array 240 may be a 5G antenna.
  • the antenna array 240 may include a plurality of antenna elements (not shown) arranged to form a directional beam.
  • the plurality of antenna elements may include, for example, patch antennas, loop antennas, or dipole antennas.
  • the antenna module 200 may support a heterodyne method.
  • One IFIC (220) may be electrically connected to a plurality of RFICs (230). Since one IFIC 220 is selectively connected to at least one of the plurality of RFICs 230 to transmit or receive an IF signal, communication performance can be improved and omnidirectional beamforcing can be facilitated.
  • FIG. 3A is a top view of the antenna module 200 according to an embodiment
  • FIG. 3B is a top view of the antenna module 200 of FIG. 3A
  • FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line A-A' of the antenna module 200 of FIG. 3A.
  • the antenna module 200 may include a printed circuit board (PCB) 250 (hereinafter referred to as “PCB”).
  • PCB printed circuit board
  • the PCB 250 may include a plurality of conductive layers and a plurality of non-conductive layers alternately stacked with the conductive layers.
  • the PCB 250 may provide electrical connections between the PCB 250 and/or various electronic components disposed externally using wires and conductive vias formed on the conductive layer.
  • the PCB 250 may be a rigid PCB (RPCB), a flexible PCB (FPCB), or a rigid flexible PCB (RFPCB).
  • the PCB 250 may include a center area 252 and an edge area 254 surrounded by the center area 252.
  • An IFIC 220 may be placed in the center area 252, and a plurality of RFICs 230 and a plurality of antenna arrays 240 may be placed in the edge area 254.
  • Each antenna array 240 may include a plurality of antenna elements 242 arranged to form a directional beam.
  • the antenna elements 242 may be formed on the first side S1 (eg, front surface) of the PCB 250 as shown.
  • the antenna array 240 may be disposed on the edge area 254 of the first side S1 of the PCB 250.
  • the antenna array 240 may be formed inside the PCB 250.
  • the antenna array 240 may include a plurality of antenna arrays (eg, a dipole antenna array and/or a patch antenna array) of the same or different shapes or types.
  • the plurality of antenna arrays 240 may be arranged at regular intervals based on the center (X) of the PCB 250.
  • the plurality of antenna arrays 240 may be arranged to be rotationally symmetrical about the center (X) of the PCB 250.
  • the antenna arrays 240 may be arranged at intervals of 120 degrees based on the center (X) of the PCB 250.
  • the three antenna arrays 240 can perform beam forming in all directions. .
  • the edge area 254 of the PCB 250 may be divided into a plurality of sub-areas 254-1 corresponding to the plurality of antenna arrays 240, and the plurality of sub-areas 254-1 may be spaced apart from each other. there is.
  • a soft dielectric material may be disposed between the plurality of sub-regions 254-1. Since no conductive material is disposed between the plurality of sub-regions 254-1, coupling between the antenna arrays 240 can be prevented.
  • Each of the plurality of RFICs 230 may be disposed on a second side S2 (eg, back) facing the first side S1 of the PCB 250 on which the antenna array 240 is disposed.
  • the RFIC 230 may be disposed on the edge area 254 of the second side S2 of the PCB 250.
  • Each RFIC 230 may be disposed on the sub-area 254-1 where the corresponding antenna array 240 is disposed.
  • the RFIC 230 may be placed on the second side S2 of the sub-area 254-1.
  • the corresponding RFIC 230 and the antenna array may be arranged to overlap in the thickness direction (Z-axis) of the PCB 250.
  • the center (X) of the RFIC 230 and the center (X) of the antenna array 240 may overlap in the thickness direction (Z-axis) of the PCB 250.
  • connection wire 260 between the RFIC 230 and the antenna array 240 can be reduced, and loss (eg, attenuation) due to the connection wire 260 can be reduced. Because of this, the communication quality and speed of the antenna module 200 can be improved.
  • the IFIC 220 may be placed on the PCB 250 to be spaced apart from the plurality of antenna arrays 240 and the plurality of RFICs 230 .
  • IFIC (220) may be disposed on the second side (S2) of the PCB (250).
  • IFIC 220 may be disposed in the center area 252 of the second side S2 of the PCB 250.
  • IFIC 220 may be arranged at the same interval as each of the plurality of RFICs 230.
  • identical may not only mean mathematically identical, but may also mean substantially identical within a normal error range, for example, 5%.
  • the IFIC 220 and each of the plurality of RFICs 230 may be electrically connected through a connection wire 260.
  • the connection wire 260 may be a coaxial cable connector, a board to board connector, an interposer, or a flexible printed circuit board (FPCB).
  • FPCB flexible printed circuit board
  • a coaxial cable is shown as the connection wire 260 for the IFIC (220) and the plurality of RFICs (230), but the case is not limited thereto.
  • the IFIC (220) and the plurality of RFICs (230) are built into the PCB (250). can be electrically connected by a conductive line.
  • the IFIC 220 and the plurality of RFICs 230 can be connected using connection wires 260 of the same length.
  • the IFIC 220 can transmit or receive IF signals of the same phase to or from a plurality of RFICs 230.
  • the IFIC (220) and each of the plurality of RFICs (230) can be connected with the shortest length connection wire 260, and the connection wire 260 At least some of them can be straight areas.
  • the straight line area described above may be more than 50% of the entire connection wiring 260. Since the IFIC 220 and the plurality of RFICs 230 are connected with a short connection wire 260, loss of the IF signal according to the length of the connection wire 260, that is, insertion loss, can be reduced.
  • connection wires 260 may be determined according to the polarization characteristics of the electromagnetic wave radiated from the antenna array 240. For example, when the electromagnetic wave radiated from the antenna array 240 includes dual polarization, the connection wires 260 connected to each of the RFICs 230 in the IFIC 220 are included in the corresponding antenna array 240. The number of antenna elements 242 may be doubled.
  • the modem 210 may be electrically connected to the IFIC (220).
  • the modem 210 may transmit a transmission signal to the IFIC 220 or receive a reception signal from the IFIC 220.
  • Modem 210 may include a communications processor.
  • the communication processor may support establishment of a communication channel in a band to be used for wireless communication, and legacy network communication through the established communication channel.
  • the network 294 described above may be a 5G network defined by 3GPP.
  • the modem 210 may be electrically connected to the IFIC 220 while being spaced apart from the IFIC 220 .
  • the modem 210 may be placed on the first side (S1) of the PCB (250).
  • the modem 210 may be placed in the center area 252 of the first side S1 of the PCB 250.
  • Figure 4 is a diagram showing the connection relationship between a plurality of RFICs and one IFIC as a comparative example.
  • one IFIC (220) and four RFICs (230) can be placed on the PCB (350).
  • the PCB (350) has an area where four RFICs (230) are placed and one IFIC (220). ) can be divided into upper and lower areas.
  • the length of the connection wire 360 connecting one IFIC 220 and four RFICs 230 may be determined by the longest distance between the RFIC 230 and the IFIC 220.
  • connection wire 360 of the same length as the length of the connection wire 360 connecting the longest distance between the RFIC 230 and the IFIC 220. You can connect. Accordingly, the connection wires 360 are arranged forming a curve on the PCB 350, and straight areas may hardly exist.
  • the average length of the connection wire 260 may be about 67 mm.
  • FIG. 5 shows the results of measuring the insertion loss of the antenna module 200 of FIG. 4. As shown in Figure 5, it can be seen that the insertion loss is high at about 1.25 dB in the IF band, about 10 GHz band.
  • Figure 6 shows the results of measuring the insertion loss of the antenna module 200 according to one embodiment.
  • the average length of the connection wire 260 connecting the plurality of RFICs 230 and IFIC 220 may be shortened to about 11 mm.
  • the insertion loss has been lowered to about 0.65 dB in the IF band, about 10 GHz band.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an antenna module 201 according to another embodiment. Comparing FIG. 3C with FIG. 7 , the modem 210 may not be placed on the PCB 250. The modem 210 may be connected to the IFIC 220 through a connection wire (not shown) such as a coaxial cable and placed on another PCB.
  • a connection wire such as a coaxial cable
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an antenna module 202 in which a connection wire 260a is embedded in a PCB 250a according to an embodiment.
  • the conductive lines 260a embedded in the PCB 250a can connect the IFIC 220 and the plurality of RFICs 230, respectively.
  • the plurality of conductive lines 260a may include a straight region, and the length of the straight region may be 50% or more of the total length of the conductive line 260a.
  • the plurality of conductive lines 260a may not overlap in the thickness direction (Z-axis) of the PCB 250, and the plurality of conductive lines 260a may have the same length. Accordingly, the length of the conductive line 260a connecting the IFIC 220 and the plurality of RFICs 230 can be minimized.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an antenna module 203 including an RFPCB according to an embodiment.
  • the PCB 250b may be a rigid flexible PCB 250 (RFPCB: Rigid Flexible PCB, hereinafter referred to as 'RFPCB').
  • the PCB 250b may include a center area 252, an edge area 254, and a border area 256 connecting the center area 252 and the edge area 254.
  • the IFIC 220 may be placed in the center area 252, and the antenna array 240 and the RFIC 230 may be placed in the edge area 254.
  • the center area 252 and the edge area 256 may be rigid areas, and the boundary area 256 may be a flexible area.
  • the antenna array 240, RFIC 230, and IFIC 220 are arranged on the rigid PCB 250b, they can be more stably fixed on the PCB 250b.
  • the boundary area 256 between the edge area 254 and the center area 252 is flexible, so the antenna module 203 can be easily deformed depending on the shape of the vehicle 100 on which the antenna module 203 is mounted. there is.
  • FIGS. 10A to 10C are diagrams exemplarily showing a state in which the antenna module 203 including the RFBCP is disposed in the vehicle 100.
  • the antenna module 203 may be disposed integrated with the upper panel 110 of the vehicle 100.
  • the boundary area 256 of the PCB 250b forms a curve, so the external appearance of the vehicle does not change due to the antenna module 200.
  • the edge area 254 of the PCB 250b is disposed to be exposed to the outside of the vehicle 110, and the center area 252 is exposed to the outside of the vehicle 110. It may be mounted on the vehicle 110 so as to be placed inside the vehicle 110.
  • the communication efficiency of the antenna module 203 is improved by placing the antenna module 203 exposed to the outside of the vehicle 110, and the center area 252 is placed inside the vehicle 110 to connect the IFIC 220 or modem. (210) This can reduce the influence from external shocks.
  • the antenna module 203 may be embedded within the vehicle 110.
  • the edge area 254 of the PCB 250b is inclined at a predetermined angle from the center area 252, thereby performing beam forming, thereby reducing the volume occupied by the antenna module 200 in the vehicle 110.
  • the degree of inclination between the center area 252 and the edge area 254 may be fixed or variable.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an antenna module 204 further including an actuator 270 that adjusts the degree of inclination of the antenna array 240 according to an embodiment.
  • the antenna module 204 may further include an actuator 270 that adjusts the degree of inclination of the center area 252 and the edge area 254.
  • the actuator 270 may include a hinge, etc.
  • the actuator 270 can be fixed after adjusting the degree of inclination of the center area 252 and the edge area 254. However, it is not limited to this.
  • the degree of inclination of the center area 252 and the edge area 254 may be changed under the control of a processor (not shown). That is, the shape of the boundary area 256 may be modified.
  • the IFIC 220 is disposed in the center area 252 of a triangular shape, but it is not limited to this.
  • the center area 252 where the IFIC 220 is placed is a regular polygon such as a square or pentagon. It may be a shape or a circular shape.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an antenna module 205 having a square-shaped center area 252 according to an embodiment.
  • the antenna module 205 may include a PCB 250c including a square-shaped center area 252c and an edge area 254c.
  • the PCB 250c may further include a border area 256c connecting the center area 250c and the edge area 254c.
  • the center area 250c and the edge area 254c may be hard areas, and the border area 256c may be a soft area.
  • the edge area 254c may include four sub-areas surrounding the center area 252c, and the four sub-areas may be spaced apart from each other.
  • the four sub-areas may be arranged symmetrically around the PCB 250c.
  • the four sub-areas may be arranged to be rotationally symmetrical about the PCB 250c.
  • An antenna array (not shown) is disposed on the first side (e.g., front) of each sub-area, and is electrically connected to the antenna array (not shown) on the second side (e.g., back) of each sub-area.
  • RFIC 230 may be deployed.
  • the center of the antenna array 240 and the center of the RFIC 230 may overlap in the thickness direction (z-axis) of the PCB 250c.
  • the IFIC 220 may be placed on the second side of the center area 252c of the PCB 250c.
  • the distance between IFIC 220 and each of the four RFICs 230 may be the same.
  • the four RFICs 230 may be arranged symmetrically with respect to the IFIC 220.
  • four RFICs 230 may be arranged to be rotationally symmetrical with respect to the IFIC 220.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an antenna module 205 having an octagonal center area 252d according to an embodiment.
  • the antenna module 206 may include a PCB 250d including a center area 252d and an edge area 254d of an octagonal shape.
  • the PCB 250d may further include a border area 256d connecting the center area 250d and the edge area 254d.
  • the center area 250d and the edge area 254d may be hard areas, and the border area 256d may be a soft area.
  • the edge area 254d may include eight sub-areas surrounding the center area 252d, and the eight sub-areas may be spaced apart from each other.
  • the eight sub-areas may be arranged symmetrically around the PCB 250d.
  • eight sub-areas may be arranged to be rotationally symmetrical about the PCB 250d.
  • An antenna array (not shown) is disposed on the first side (e.g., front) of each sub-area, and is electrically connected to the antenna array (not shown) on the second side (e.g., back) of each sub-area.
  • RFIC 230 may be deployed. The center of the antenna array and the center of the RFIC 230 may overlap in the thickness direction (z-axis) of the PCB 250d.
  • the IFIC 220 may be placed on the second side of the center area 252d of the PCB 250d.
  • the distance between IFIC 220 and each of the eight RFICs 230 may be the same.
  • the eight RFICs 230 may be arranged symmetrically with respect to the IFIC 220.
  • eight RFICs 230 may be arranged to be rotationally symmetrical with respect to the IFIC 220.
  • the number of antenna arrays 240 and RFICs 230 may vary depending on the regular polygonal shape of the center area 252. That is, the number of antenna arrays 240 and RFICs 230 may be less than the number of line segments of a regular polygon.
  • the antenna module according to one embodiment can be applied not only to vehicles, but also to aircraft, warship equipment, etc.
  • FIG. 14 is a diagram showing an antenna module 207 having a circular center area 252e.
  • the center area 252e of the PCB 250e may have a circular shape.
  • the edge area 254e includes a plurality of sub-areas spaced apart from each other, and the plurality of sub-areas may at least partially surround the center area 252e.
  • the plurality of sub-areas may have a rectangular shape, but are not limited thereto.
  • An antenna array (not shown) and an RFIC 230 may be placed in each sub-area, and an IFIC 220 may be placed in the center area 252.
  • the center area 252e has a circular shape
  • the number of sub-areas can be easily changed in design.
  • the edge area 254e may be divided into 8 sub-areas, 5 sub-areas, etc.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a vehicle antenna device 400 according to the disclosed embodiment.
  • the antenna device shown in FIG. 15 may be installed in an area inside or outside the vehicle 100.
  • the vehicle antenna device 400 is an antenna device installed in the vehicle 100 for wireless communication, and transmits and receives electromagnetic waves through the antenna module described above.
  • the frequency band used for wireless communication may vary depending on the communication standard or type of communication to be used, and in one embodiment, another antenna module may transmit and receive wireless signals in the mmWave band.
  • the vehicle antenna device 400 may be integrated with another vehicle antenna module (not shown).
  • the vehicle antenna module (not shown) may be referred to as a Telematics Control Unit (TCU).
  • TCU Telematics Control Unit
  • the TCU is a component that controls data transmission and reception through wireless communication within the vehicle 100, and may be responsible for communication between the vehicle 100 and external electronic devices (eg, servers, mobile devices, etc.).
  • the vehicle antenna device 400 includes an antenna module 410 and a processor 420.
  • the antenna module 200 described so far may be applied to the antenna module 200.
  • the processor 420 performs operations according to the disclosed embodiment by executing at least one instruction. That is, the processor 420 can perform at least one instruction and control the intended operation to be performed.
  • the processor may obtain information from an external device by adjusting the phase of at least one electromagnetic wave signal output from the antenna module 410.
  • the processor 420 may control the operation of the vehicle 100 based on the acquired information.
  • the processor 420 may control the antenna module 410 to output a specific beam based on driving information of the vehicle 100.
  • the processor 420 may include an internal memory (not shown) and at least one processor (not shown) that executes at least one stored program.
  • the internal memory (not shown) of the processor 420 may store one or more instructions.
  • the processor 420 may execute a predetermined operation by executing at least one of one or more instructions stored in an internal memory (not shown).
  • the processor 420 stores signals or data input from the outside, uses RAM (not shown) as a storage area corresponding to various tasks performed in the antenna module 410, and controls the antenna module 410. It may include a ROM (not shown) storing a control program and/or a plurality of instructions for and at least one processor (not shown).
  • the processor 420 may be implemented as a System On Chip (SoC) that integrates a core (not shown) and a GPU (not shown).
  • SoC System On Chip
  • the processor 420 may include multiple cores or more than a single core.
  • the processor 420 may include a dual core, triple core, quad core, hexa core, octa core, deca core, dodeca core, hexa core, etc.
  • the processor 420 includes components for implementing a hardware platform (e.g., an application processor (AP), memory, etc.) and components for implementing a software platform (operating system (OS: Operating system) program. , software (Automotive safety Software), application (Application, etc.) for phase control of the electromagnetic wave signal output from the array antenna 210.
  • a hardware platform e.g., an application processor (AP), memory, etc.
  • OS Operating system
  • software Automotive safety Software
  • application Application, etc.
  • At least one of the operations performed by the processor 420 may be performed using artificial intelligence (AI) technology.
  • AI artificial intelligence
  • FIG. 16 is a block diagram showing a vehicle electronic device including the vehicle antenna device of FIG. 15.
  • the vehicle electronic device 500 of FIG. 16 may include the vehicle antenna device 400 described in FIG. 15 . Additionally, the vehicle electronic device 500 may represent a computing device that can be installed in the vehicle 100 and is integrated with the vehicle antenna module 410. Therefore, when describing the vehicle electronic device 500, parts that overlap with the description of the vehicle antenna module 410 will be omitted. Additionally, in the vehicle electronic device 500 shown in FIG. 16, the same components as those described in FIG. 15 are described with the same symbols and terms.
  • the automotive electronic device 500 may include a processor 420, an input/output unit 430, and a communication unit 440.
  • the vehicle electronic device 500 includes a vehicle antenna module 410, and the vehicle antenna module 410 is integrated with a communication unit 440, which is a Telematics Control Unit (TCU) that performs communication within the vehicle 100. It can be formed in the form of
  • TCU Telematics Control Unit
  • the automotive electronic device 500 may be an electronic device for implementing in-vehicle infotainment (IVI) technology.
  • the automotive electronic device 500 may provide services, information, and/or content customized to a specific user based on user location information.
  • the automotive electronic device 500 may be used to obtain information necessary for driving or using the vehicle 100 by performing communication between the vehicle 100 and external devices.
  • the automotive electronic device 500 may perform communication between the vehicle 100 and an external device to provide services, information, and/or content to the user.
  • the processor 420 and the input/output unit 430 included in the automotive electronic device 500 may be collectively referred to as an IVI head unit. Additionally, the automotive electronic device 500 may be placed between the central front portions of the driver's seat and the passenger seat within the vehicle 100.
  • the array antenna included in the vehicle electronic device 500 may be installed in a location spaced apart from other components included in the vehicle electronic device 500, and the array antenna may be installed in a location spaced apart from other components included in the vehicle electronic device 500. and may be connected through a wired communication interface, such as a wired cable, or may be interconnected through a wireless communication interface.
  • the communication unit 440 may be referred to as a Telematics Control Unit (TCU).
  • TCU Telematics Control Unit
  • the TCU is a component that controls the transmission and reception of data within the vehicle 100, and may be responsible for communication between the vehicle 100 and external electronic devices (eg, servers, mobile devices, etc.).
  • external electronic devices eg, servers, mobile devices, etc.
  • the processor 420 includes components 541 for implementing a hardware platform (e.g., an application processor (AP), memory, etc.) and components 550 for implementing a software platform (operating system (OS: Operating system program, automotive safety software, application, etc.).
  • a hardware platform e.g., an application processor (AP), memory, etc.
  • components 550 for implementing a software platform (operating system (OS: Operating system program, automotive safety software, application, etc.).
  • OS Operating system program, automotive safety software, application, etc.
  • components 541 implementing the hardware platform may include at least one application processor (AP) 541 and memory 542.
  • AP application processor
  • memory 542 may not be included in the processor 420 but may be included as a separate component included in the automotive electronic device 500.
  • components 541 that implement the hardware platform may further include a USB module (not shown), an FM/DMB tuner (not shown), etc.
  • the USB module (not shown) includes a USB insertion unit (not shown) and can read data in the inserted USB.
  • the FM/DMB tuner (not shown) can selectively receive FM/DMB broadcast signals. Specifically, the FM/DMB tuner (not shown) amplifies, mixes, resonates, etc. broadcast signals received wirelessly to determine the frequency of the channel desired to be received by the vehicle electronic device 500 among many electromagnetic wave components. You can select only by tuning.
  • the broadcast signal received by the FM/DMB tuner (not shown) may include audio, video, and additional information (eg, Electronic Program Guide (EPG)).
  • EPG Electronic Program Guide
  • Components 550 for implementing a software platform may include an operating system (OS) program, automotive safety software, applications, etc.
  • the operating system program may include a QNX, Linux, or Android-based operating system program.
  • the input/output unit 430 is configured to provide data to the user or receive a user request, and includes at least one of a display 531, a camera module 535, an audio output unit 538, and a user interface 539. can do.
  • the camera module 535 is configured to acquire video and/or audio data and may include a camera 536 and a microphone 537. Additionally, the camera module 535 may include a speaker (not shown) to output operating sounds of the camera 536, etc. Additionally, if the camera module 535 does not include a separate speaker (not shown), the operating sound of the camera 536 may be output through the audio output unit 538.
  • the camera module 535 may operate as a detection sensor to recognize the user's gestures and voice.
  • the camera 536 may receive images (eg, consecutive frames) corresponding to the user's motion, including gestures, within the camera recognition range.
  • the recognition range of the camera 536 may be within 0.1 to 5 m from the camera 536 to the user.
  • the user motion may include, for example, the user's face, facial expression, a part of the user's body such as a hand, a fist, or a finger, or the motion of a part of the user.
  • the camera 536 converts the received image into an electrical signal under the control of the processor 420 and recognizes it, and uses the recognition result corresponding to the user's motion to select a menu displayed on the automotive electronic device 500 or to use the recognition result corresponding to the user's motion. Controls corresponding to the recognition results can be performed.
  • the processor 420 can use the recognition result obtained from the camera 336 to control channel selection, channel change, volume adjustment, execution of available services, etc. in FM/DMB.
  • the camera 536 may be implemented integrally with or separate from the vehicle electronic device 500.
  • the separated camera 536 may be electrically connected to the processor 420 of the automotive electronic device 500 through the communication unit 440 or the input/output unit 430.
  • the camera 536 when the camera 536 is implemented as a separate type from the vehicle electronic device 500, the camera 536 has a camera 536 that corresponds to the front of the driver's face and upper body so that it can capture images corresponding to the driver's face and upper body. It may be placed in a location.
  • the microphone 537 can receive audio signals such as voice signals.
  • the microphone 537 may receive a user's voice signal, and the processor 420 may recognize a control command corresponding to the voice received from the microphone 337 and control the corresponding operation to be executed. Additionally, the microphone 337 may be included in the vehicle electronic device 500 as a separate module rather than being included in the camera module 535.
  • the user interface 539 may receive user input for controlling the automotive electronic device 500.
  • the user interface 539 may include a push button, a wheel, a keyboard, a jog dial, a touch panel, and a haptic sensor to receive user input.
  • the communication unit 440 may include at least one antenna module 200 that performs wireless communication.
  • the communication unit 440 may include at least one of a Bluetooth module 561, a Wi-Fi module 562, a GPS module 563, an RF module 564, and a CP module (Communication Processor module) 565.
  • the CP module is a modem chipset, and the network can communicate with external electronic devices through a communication network that complies with 3G, 4G, 5G, or 6G communication standards.
  • the communication unit 440 includes at least one antenna module (not shown) that performs communication according to communication standards such as BLE (Bluetooth Low Energy), NFC/RFID, Wifi Direct, UWB, and/or ZIGBEE. It may further include.
  • the antenna module 200 may be a component of the antenna module 200 included in the communication unit 440.
  • the antenna module 200 may be included in the CP module 565.
  • each included component for example, the processor 420, the input/output unit 430, and the communication unit 440, may communicate with each other through a vehicle network.
  • the vehicle electronic device 500 and other components included in the vehicle 100 may communicate with each other through a vehicle network.
  • the vehicle network may be a network based on CAN (Controller Area Network), and/or MOST (meida Oriented Systems Transport), etc.
  • the processor 420 may control the driving of the vehicle 100 based on information received from the antenna module.
  • FIG. 17 is a flowchart explaining a method of controlling the driving of a vehicle using an antenna module according to another embodiment.
  • the processor 420 may receive electrical signals from the antenna modules 200, 201, 202, 203, 204, 205, and 206 (S610).
  • the antenna modules 200, 201, 202, 203, 204, 205, and 206 may output electrical signals corresponding to millimeter wave (mmWave) wireless signals.
  • mmWave millimeter wave
  • the processor 420 may obtain environmental information from electrical signals received from the antenna modules 200, 201, 202, 203, 204, 205, and 206 (S620).
  • S620 millimeter waves
  • the antenna module 200 and the communication module 300 perform communication using millimeter waves (mmWAVE)
  • mmWAVE millimeter waves
  • large amounts of data can be transmitted and received quickly.
  • the antenna module 200 is used to collect data necessary for the safety of the vehicle 100 (e.g., data necessary for autonomous driving, data necessary for navigation services, environmental information, etc.), user-use content (e.g., movie , music, etc.) to the vehicle 100 quickly, the safety of the vehicle 100 and/or the user's convenience can be increased.
  • Environmental information may be traffic situation information or weather information in an adjacent area.
  • the processor 420 may control the driving of the vehicle 100 in response to environmental information (S630).
  • the processor 420 may control the driving unit to change at least one of the driving path and driving speed of the vehicle 100 in response to environmental information.
  • the driving unit may include a steering control unit, a speed control unit, etc.
  • a control manual for the vehicle 100 matched to environmental information may be previously stored in memory (not shown).
  • the processor 420 may control the driving of the vehicle 100 by reading a control manual for the vehicle 100 matched to environmental information from memory. For example, based on environmental information such as traffic information of the vehicle 100, the processor may control the driving unit to change the driving speed. However, it is not limited to this.
  • the processor 420 may control the driving of the vehicle 100 corresponding to environmental information using a learning network model of an artificial intelligence (AI) system. For example, the processor 420 may control the driving of the vehicle 100 to prevent a collision with the vehicle 100 in an accident.
  • AI artificial intelligence
  • Figure 18 is a flowchart explaining a method of controlling an antenna module according to a communication state according to an embodiment.
  • the processor 420 may determine the communication state of the antenna module 200 (S710).
  • the processor 420 may supply radiated power to the antenna modules 200, 201, 202, 203, 204, 205, and 206 through a power management module (not shown), and the communication modules 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206), wireless communication can be performed with a base station (not shown), which is an external device.
  • the processor 420 determines whether the communication state (e.g., quality of communication signal) is good (e.g., strong electric field) through the antenna modules 200, 201, 202, 203, 204, 205, and 206, or, You can check whether the communication condition is bad (e.g. weak electric field).
  • the communication state e.g., quality of communication signal
  • good e.g., strong electric field
  • the processor 420 may adjust the tilt of the antenna array 240 in response to the communication state (S720). For example, if it is determined that the communication state is poor, the processor 420 may adjust the tilt of the antenna array 240 with respect to the IFIC 220 through the actuator 270 to improve the communication state.
  • the antenna module according to one embodiment can reduce the insertion loss of the intermediate frequency signal because the distance between the RFIC and IFIC is designed to be the shortest.
  • the antenna module according to one embodiment is designed to have the shortest distance between the RFIC and IFIC, an antenna module with a small area can be implemented, thereby reducing costs.
  • the antenna array, RFIC, and IFIC are placed on a rigid printed circuit board (PCB), the difficulty of workability during mass production is low, thereby increasing production efficiency.
  • PCB printed circuit board
  • the angle of the antenna array with respect to the IFIC can be adjusted, thereby improving antenna efficiency.
  • An antenna device installed in a vehicle may include a printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • An antenna device installed in a vehicle may include a plurality of antenna arrays spaced apart from each other on the first side of the PCB.
  • the antenna device installed in the vehicle is disposed on the second side facing the first side of the PCB 250, and includes a plurality of radio frequency integrations electrically connected in one-to-one correspondence with the plurality of antenna arrays. It may include a circuit (RFIC: Radio Frequency Integrated Circuit).
  • the antenna device installed in the vehicle includes an intermediate frequency integrated circuit disposed on the second side of the PCB 250 at the same interval as each of the plurality of RFICs and electrically connected to each of the plurality of RFICs.
  • IFIC intermediate frequency integrated circuit
  • a plurality of RFICs according to another embodiment may be symmetrically spaced apart from the IFIC.
  • a plurality of RFICs according to another embodiment may be arranged to be rotationally symmetrically spaced apart from the IFIC.
  • Each of the plurality of RFICs according to another embodiment may be arranged to overlap the corresponding antenna array in the thickness direction of the PCB.
  • the center of each of the plurality of RFICs may be arranged to overlap the center of the corresponding antenna array in the thickness direction of the PCB.
  • It may further include a plurality of connection wires connecting each of a plurality of RFICs according to another embodiment and the IFIC.
  • At least one of the plurality of connection wires according to another embodiment may be a coaxial cable.
  • At least one of the plurality of connection wires may include a conductive line included in the PCB.
  • a plurality of connection wires according to another embodiment may not overlap each other in the thickness direction of the PCB.
  • a plurality of connection wires according to another embodiment may include a straight region.
  • the straight line area may be more than 50% of the total length of the connection wire.
  • a PCB according to another embodiment may include a center area and an edge area surrounding the center area.
  • the plurality of antenna arrays and the plurality of RFICs may be disposed in the edge area.
  • IFIC may be placed in the center area.
  • a plurality of antenna arrays according to another embodiment may be arranged to surround the center area.
  • a cross section of the center area according to another embodiment may have a regular polygonal shape.
  • the number of antenna arrays according to another embodiment may be less than or equal to the number of line segments of the regular polygon.
  • the center area and the edge area according to another embodiment may be rigid.
  • the PCB according to another embodiment may further include a boundary area connecting the center area and the edge area.
  • the boundary area according to another embodiment may be flexible.
  • At least one of the plurality of antenna arrays according to another embodiment may be arranged at an angle with respect to the IFIC.
  • the plurality of antenna arrays according to one embodiment can transmit and receive wireless signals in the millimeter wave (mmWave) band.
  • mmWave millimeter wave
  • a vehicle according to another embodiment may include a panel that forms the exterior of the vehicle and includes an opening.
  • a vehicle according to another embodiment may include a printed circuit board (PCB) disposed within the opening.
  • PCB printed circuit board
  • a vehicle according to another embodiment may include a plurality of antenna arrays spaced apart from each other on a first side of the PCB facing the outside of the panel.
  • a vehicle may include a plurality of RFICs (Radio Frequency Integrated Circuits) disposed on a first side of the PCB facing toward the inside of the panel and electrically connected to the plurality of antenna arrays in one-to-one correspondence. there is.
  • RFICs Radio Frequency Integrated Circuits
  • a vehicle according to another embodiment may include an intermediate frequency integrated circuit (IFIC) disposed on the second surface of the PCB, spaced apart from each of the plurality of RFICs at the same interval and electrically connected to the plurality of RFICs.
  • IFIC intermediate frequency integrated circuit

Landscapes

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

Abstract

차량용 안테나 장치 및 이를 포함한 차량을 개시한다 본 차량용 안테나 장치는, 인쇄회로기판(PCB), PCB의 제1 면상에 배치되는 복수 개의 안테나 어레이, PCB의 제2 면상에 배치되며, 복수 개의 안테나 어레이와 전기적으로 연결된 복수 개의 무선 주파수 집적회로(RFIC) 및 PCB의 제2 면상에서 복수 개의 RFIC 각각과 동일한 간격으로 이격 배치되면서 복수 개의 RFIC와 전기적으로 연결된 중간 주파수 집적회로(IFIC)를 포함한다.

Description

차량용 안테나 모듈 및 이를 포함한 차량
개시된 실시예는 차량용 안테나 모듈 및 이를 포함하는 차량에 관한 것이다.
최근 차량에 대한 다양한 통신 서비스와 멀티미디어 서비스 제공이 늘어나고 있다. 자율 주행 자동차의 개발로 인해 도로 주변 인프라 및 차량과의 지속적인 통신, 교통 상황에 대한 정보 교환 또는 공유할 수 있도록 하는 통신 기술에 대한 필요성이 점점 더 높아지고 있다. 이에 따라 많은 정보들을 끊김없이 지원하기 위한 MIMO(Multi Input Multi Output) 통신 기술이 차량에 적용되었고, 차량(100)에 장착 되어야 할 안테나 수도 종래 대비 많이 늘어났다.
차량은 안테나를 이용하여 음성 신호 또는 데이터(예: 메시지, 사진, 동영상, 음악 파일, 또는 게임)를 포함하는 무선 주파수(radio frequency, 이하 'RF') 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 차량은 고주파(예: 5세대 밀리미터파(5G millimeter wave(mmWave))를 이용하여 통신을 수행할 수 있다.
밀리미터파 통신은 28~40 GHz 대역의 초고주파 RF 대역에서 중간 주파수 (IF; intermediate Frequency)를 거쳐 기저 주파수 대역(base band frequency)으로 변환해서 음성, 화상 등의 신호를 보내는 방법을 채택할 수 있다. IF 를 사용하는 이유는 주파수 선택도(Selectivity)를 높일 수 있고 민감도(Sensitivity) 및 안정도(Stability)를 향상시킬 수 있다. 그러나, IF 도 약 10 GHz 로 높은 RF(Radio Frequency) 주파수 대역을 사용하기 때문에 신호의 삽입 손실(Insertion Loss)이 발생하는 문제가 있다.
위의 정보는 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경 정보로만 제공된다. 위의 개시가 공개와 관련하여 선행 기술로 적용될 수 있는지 여부에 대해 결정되지 않았으며 주장되지 않는다.
본 개시는 위에서 적어도 하나의 언급한 문제점 및/또는 단점을 해결하고, 후술하는 적어도 하나의 장점을 제공할 수 있다. 개시된 실시예는, 무선 주파수 집적 회로(RFIC: radio frequency integrated circuit)와 중간 주파수 집적 회로(IFIC: intermediate frequency integrated circuit)간의 거리를 최단 거리로 설계할 수 있는 차량용 안테나 장치 및 이를 포함한 차량을 제공한다.
개시된 실시예는 안테나 어레이, RFIC 및 IFIC가 안정적으로 고정될 수 있는 안테나 장치 및 이를 포함한 차량을 제공한다.
개시된 실시예는 안테나 어레이의 위치를 조절할 수 있는 안테나 장치 및 이를 포함하는 차량을 제공한다.
개시된 실시예 따른 차량용 안테나 장치는, 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치는, 상기 PCB의 제1 면상에 서로 이격 배치되는 복수 개의 안테나 어레이를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치는, 상기 PCB의 상기 제1 면과 마주하는 제2 면상에 배치되며, 상기 복수 개의 안테나 어레이와 일대일 대응하여 전기적으로 연결된 복수 개의 무선 주파수 집적회로(RFIC: Radio Frequency Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치는, 상기 PCB의 상기 제2 면상 배치되며, 상기 복수 개의 RFIC 각각과 동일한 간격으로 이격 배치되면서 상기 복수 개의 RFIC와 전기적으로 연결된 중간 주파수 집적회로(IFIC: intermediate frequency integrated circuit);를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량은, 개구를 포함하는 본체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량은, 상기 개구 내에 배치되는 PCB(Printed Circuit Board)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량은, 상기 PCB 중 상기 본체의 외부로 향하는 제1 면상에 서로 이격 배치되는 복수 개의 안테나 어레이를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량은, 상기 PCB 중 상기 본체의 내부로 향하는 제1 면상에 배치되며, 상기 복수 개의 안테나 어레이와 일대일 대응하여 전기적으로 연결된 복수 개의 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량은, 상기 PCB의 상기 제2 면상 배치되며, 상기 복수 개의 RFIC 각각과 동일한 간격으로 이격 배치되면서 상기 복수 개의 RFIC와 전기적으로 연결된 IFIC(intermediate frequency integrated circuit);를 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 양태, 장점 및 현저한 특징은 첨부된 도면과 함께 다양한 실시예를 개시하는 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 개시된 실시예에 따른 안테나 모듈이 설치된 차량을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 위에서 바라본 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 안테나 모듈을 바라본 평면도이다.
도 3c는 도 3a의 안테나 모듈의 A-A'에 대한 단면도이다.
도 4는 비교예로서, 복수 개의 RFIC와 하나의 IFIC의 연결 관계를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 안테나 모듈의 삽입 손실(insertion loss)을 측정한 결과이다.
도 6은 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 삽입 손실을 측정한 결과이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 안테나 모듈을 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 연결 배선이 PCB에 내장된 안테나 모듈을 도시한 도면이다.
도 9은 일 실시예에 따른 RFPCB를 포함하는 안테나 모듈을 도시한 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 일 실시예에 따른 안테나 모듈이 차량에 배치된 상태를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 10b는 일 실시예에 따른 안테나 모듈이 차량에 배치된 상태를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 10c는 일 실시예에 따른 안테나 모듈이 차량에 배치된 상태를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 안테나 어레이의 기울어진 정도를 조절하는 엑츄에이터를 더 포함하는 안테나 모듈을 도시한 도면이다.
도 12은 일 실시예에 따른 사각형 형상의 가운데 영역을 갖는 안테나 모듈을 도시한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 팔각형 형상의 가운데 영역을 갖는 안테나 모듈을 도시한 도면이다
도 14는 원 형상의 가운데 영역을 갖는 안테나 모듈을 도시한 도면이다.
도 15는 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치를 나타내는 블록도이다.
도 16은 도 15의 차량용 안테나 장치를 포함하는 차량용 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 이용한 차량의 주행을 제어하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 18는 일 실시예에 따른 통신 상태에 따라 안테나 모듈을 제어하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 다양한 곳에 등장하는 "일부 실시예에서" 또는 "일 실시예에서" 등의 어구는 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다.
일부 실시예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는, 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서 또는 마이크로프로세서들에 의해 구현되거나, 의도하는 기능을 수행하기 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립트 언어로 구현될 수 있다. 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. 모듈 및 구성등과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가된 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들에 의해 구성 요소들 간의 연결이 나타내어질 수 있다.
또한, 'A, B, 및 C 중 적어도 하나'라는 기재는 'A', 'B', 'C', 'A 및 B', 'A 및 C', 'B 및 C', 및 'A, B, 및 C' 중 어느 하나가 될 수 있음을 의미한다.
개시된 실시예에 따른 차량(100) 및 차량용 안테나 모듈(200)은 이하에 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면들에 있어서, 동일한 구성 요소는 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다. 또한, 상세한 설명 전체적으로, 동일한 구성은 동일한 용어로 기재하였다.
도 1은 개시된 실시예에 따른 안테나 모듈이 설치된 차량(100)을 나타내는 도면이다.
개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 모듈은 차량(100)의 외부 또는 내부에 배치될 수 있다.
구체적으로, 차량용 안테나 모듈은 차량(100)의 외부인 글래스(glass)나 루프(roof) 상에 위치하는 샤크 핀(shark fin) 모듈 내에 설치될 수 있다.
또는, 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 모듈은 차량(100)의 본체 내부에 설치될 수 있다. 차량(100)의 글래스에 안테나를 설치하는 경우, 외부 충격에 따라 글래스가 파손되면 안테나 역시 파손될 수 있고, 안테나와 PCB(printed circuit board) 모듈을 연결하는 케이블의 길이가 길어질 수 있다. 또한, 다이버시티(diversity)의 지원을 위해 2개 이상의 안테나를 글래스에 설치 또는 장착하는 경우, 안테나들 사이의 격리(isolation) 이슈가 있을 수 있다. 또한, 샤크 핀 모듈은 차량(100) 외부로 노출되는 형태를 가지므로, 역시, 외부 충격에 의한 파손의 위험성이 있다. 또한, 샤크 핀 모듈의 작은 크기로 인해, 안테나의 크기 역시 작아짐으로써 안테나의 방사 능력(또는 방송 수신 능력)이 열화 될 수 있고, 다양한 신호의 수신을 위해 여러 안테나를 설치하여야 할 경우, 샤크 핀 모듈의 개수가 증가될 수 있다. 차량(100) 본체상에 차량용 안테나 모듈(200)을 설치하는 경우, 전술한 글래스나 샤크 핀 모듈에 설치되는 안테나들과 달리 차량(100)의 외부로 노출되지 않는다. 따라서, 파손 위험성을 감소시킬 수 있으며, 차량(100)의 외관을 훼손시키지 않을 수 있다.
도 1을 참조하면, 차량(100)의 외형을 형성하는 패널(110) 상의 영역(H)에 안테나 모듈(미도시)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 상부 패널(150)의 일 영역(11)을 오픈시켜서, 상부 패널(110)와 결합되는 안테나 모듈(미도시)가 배치되도록 할 수 있다. 또한, 영역(H)은 상부 패널(110)의 개구일 수 있다.
또한, 도 1에서는, 차량(100) 상부의 일 영역(H)에 안테나 모듈이 설치되는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 차량(100)의 내부 또는 외부에 설치되는 형태라면, 어디라도 설치 가능할 것이다.
예를 들어, 안테나 모듈(미도시)는 차량의 보닛(bonnet) 패널(112), 도어(door) 패널(113), 휀다(fender) 패널(114), 휠러(pillar) 패널(115), 범퍼(bumper) 패널(116) 및 트렁크(truck) 패널(117) 중 적어도 하나의 하부 영역 또는 내측 영역에 설치될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 안테나 모듈(200)를 나타내는 블록도이다.
안테나 모듈(200)은 외부 장치와 무선 네트워크를 통해 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 안테나 모듈(200)은 고주파수의 광대역 신호를 송수신할 수 있다. 예컨대, 안테나 모듈(200)는 4G 네트워크보다 높은 주파수의 신호를 송수신할 수 있다. 안테나 모듈(200)는 밀리미터파(millimeter Wave: 이하 'mmWave'라고 칭한다) 대역의 무선 신호, 예를 들어, 5G 신호를 송수신할 수 있다. 5G 신호는, 예를 들어, 약 28GHz 대역의 신호일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(200)는 모뎀(210)(modem), 중간 주파수 집적 회로(IFIC: inter frequency integrated circuit, 이하 'IFIC'라고 칭한다)(220) 및 복수 개의 무선 주파수 집적 회로(RFIC: radio frequency integrated circuit, 이하 'RFIC'라고 칭한다)(230) 및 복수 개의 안테나 어레이(240)를 포함할 수 있다. 이 외에도, 안테나 모듈(200)은본 문서에 기재된 다양한 실시예에 따른 다양한 변형이 가능할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 모뎀(210)은 밀리미터파(mmWave) 대역의 신호를 지원할 수 있다. 예컨대, 모뎀(210)은 5G 통신을 비롯한 차세대 통신을 지원할 수 있다. 모뎀(210)은 통신 프로세서(CP: communication processor)를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, IFIC(220)는 모뎀(210)으로부터 수신된 신호를 RFIC(230)로 전달하거나, RFIC(230)로부터 수신된 신호를 모뎀(210)으로 전달할 수 있다. 예컨대, IFIC(220)는 모뎀(210) 및 RFIC(230) 사이에 배치될 수 있다. IFIC(220)는 IF 신호를 처리할 수 있다. 상기 IF 신호는, 예를 들어, 7-11GHz 대역의 신호일 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, IFIC(220)는 연결 배선(260)을 통해 RFIC(230)과 IF 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 연결 배선(260)은 예를 들어, 동축(coaxial) 케이블 또는 FPCB(flexible printed circuit board) 등일 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면. RFIC(230)은 RF 신호를 처리하고, 외부 장치(예: 기지국)와 RF 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. RFIC(230)은 RF 대역과 IF 대역간에 신호를 변환할 수 있다. RFIC(230)는 IFIC(220)로부터 획득한 IF 신호를 RF 신호로 변환하거나, 안테나 어레이(240)를 통해 획득한 RF 신호를 IF 신호로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 RF 신호는 mmWave 대역의 신호일 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 안테나 어레이(240)는 고주파수, 광대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 안테나 어레이(240)는 5G 안테나일 수 있다. 안테나 어레이(240)는, 방향성 빔을 형성하도록 배치된 복수의 안테나 엘리먼트들(미도시)을 포함할 수 있다. 복수의 안테나 엘리먼트들은, 예를 들어, 패치 안테나들(patch antennas), 루프 안테나들(loop antennas) 또는 다이폴 안테나들(dipole antennas)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이 안테나 모듈(200)는 헤테로다인(heterodyne) 방식을 지원할 수 있다. 하나의 IFIC(220)는 복수 개의 RFIC(230)와 전기적으로 연결될 수 있다. 하나의 IFIC(220)가 복수 개의 RFIC(230) 중 적어도 하나와 선택적으로 연결되어 IF 신호를 송신 또는 수신하기 때문에 통신 성능을 향상시킬 수 있고, 전방향 빔포빙이 용이할 수 있다.
도 3a는 일 실시예에 따른 안테나 모듈(200)을 위에서 바라본 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 안테나 모듈(200)을 바라본 평면도이다. 도 3c는 도 3a의 안테나 모듈(200)의 A-A'에 대한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 일실시예에서, 안테나 모듈(200)은 인쇄회로기판(250)(PCB: Printed Circuit Board, '이하 PCB'라고 칭한다)(250)을 포함할 수 있다.
PCB(250)은 복수의 도전성 레이어들, 및 상기 도전성 레이어들과 교번하여 적층된 복수의 비도전성 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 PCB(250)은, 상기 도전성 레이어에 형성된 배선들 및 도전성 비아들을 이용하여 PCB(250) 및/또는 외부에 배치된 다양한 전자 부품들 간 전기적 연결을 제공할 수 있다. PCB(250)은 RPCB(rigid PCB), FPCB(flexible PCB), 또는 RFPCB(rigid flexible PCB) 등일 수 있다.
PCB(250)은 가운데 영역(252)과 가운데 영역(252)으로 감싸는 가장자리 영역(254)을 포함할 수 있다. 가운데 영역(252)에는 IFIC(220)가 배치되고, 가장자리 영역(254)에는 복수 개의 RFIC(230) 및 복수 개의 안테나 어레이(240)가 배치될 수 있다.
안테나 어레이(240) 각각은, 방향성 빔을 형성하도록 배치된 복수의 안테나 엘리먼트들(242)을 포함할 수 있다. 안테나 엘리먼트들(242)은, 도시된 바와 같이 PCB(250)의 제1 면(S1)(예를 들어, 전면)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이(240)는 PCB(250)의 제1 면(S1) 중 가장자리 영역(254)에 배치될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 안테나 어레이(240)는 PCB(250)의 내부에 형성될 수 있다. 실시예들에 따르면, 안테나 어레이(240)는, 동일 또는 상이한 형상 또는 종류의 복수의 안테나 어레이들(예: 다이폴 안테나 어레이, 및/또는 패치 안테나 어레이)을 포함할 수 있다.
복수 개의 안테나 어레이(240)는 PCB(250)의 중심(X)을 기준으로 일정 간격 이격 배치될 수 있다. 복수 개의 안테나 어레이(240)는 PCB(250)의 중심(X)으로 회전대칭되게 배열될 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이(240)가 3개인 경우, 안테나 어레이(240)는 PCB(250)의 중심(X)을 기준으로 120도 간격으로 배열될 수 있다. 그리하여, 3개의 안테나 어레이(240)는 전방향으로 빔 포밍을 수행할 수 있다. .
PCB(250)의 가장자리 영역(254)은 복수 개의 안테나 어레이(240)에 대응되게 복수 개의 서브 영역(254-1)으로 구분될 수 있으며, 복수 개의 서브 영역(254-1)은 이격 배치될 수 있다. 또는 복수 개의 서브 영역(254-1) 사이에는 연성의 유전 물질이 배치될 수 있다. 복수 개의 서브 영역(254-1) 사이에는 전도성 물질이 배치되어 있지 않아 안테나 어레이(240)들간의 커플링을 방지할 수 있다.
복수 개의 RFIC(230) 각각은, 안테나 어레이(240)가 배치된 PCB(250)의 제1 면(S1)과 마주하는 제2 면(S2)(예를 들어, 후면)에 배치될 수 있다. RFIC(230)는 PCB(250)의 제2 면(S2) 중 가장자리 영역(254)상에 배치될 수 있다.
각 RFIC(230)는 대응하는 안테나 어레이(240)가 배치되는 서브 영역(254-1)상에 배치될 수 있다. 안테나 어레이(240)가 서브 영역(254-1)의 제1 면(S1)에 배치되는 경우, RFIC(230)는 서브 영역(254-1)의 제2 면(S2)에 배치될 수 있다. PCB(250)의 두께 방향(Z축)으로 대응하는 RFIC(230)와 안테나 어레이가 중첩될 수 있다 배치될 수 있다. PCB(250)의 두께 방향(Z축)으로 RFIC(230)의 중심(X)과 안테나 어레이(240)의 중심(X)이 중첩될 수 있다 배치될 수 있다. 그리하여, RFIC(230)와 안테나 어레이(240)간의 연결 배선(260)의 길이가 줄어들고, 연결 배선(260)에 따른 손실(예: 감쇄)되는 것을 줄일 수 있다. 이로 인해, 안테나 모듈(200)의 통신 품질 및 속도를 향상시킬 수 있다.
IFIC(220)는 복수 개의 안테나 어레이(240) 및 복수 개의 RFIC(230)와 이격 배치되게 PCB(250)에 배치될 수 있다. IFIC(220)는 PCB(250)의 제2 면(S2) 에 배치될 수 있다. IFIC(220)는 PCB(250)의 제2 면(S2) 중 가운데 영역(252)에 배치될 수 있다.
IFIC(220)는 복수 개의 RFIC(230) 각각과 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 여기서도 동일하다 함은 수학적으로 동일한 것을 의미할 뿐만 아니라, 통상의 오차 범위, 예를 들어, 5%이내에서 실질적으로 동일한 것을 의미할 수 있다. IFIC(220)와 복수 개의 RFIC(230) 각각은 연결 배선(260)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 연결 배선(260)은, 동축 케이블 커넥터, board to board 커넥터, 인터포저, 또는 FPCB(flexible printed circuit board) 등일 수 있다. 도면에서는 IFIC(220)와 복수 개의 RFIC(230)는 연결 배선(260)으로서 동축 케이블이 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다, IFIC(220)와 복수 개의 RFIC(230)는 PCB(250)에 내장된 전도성 라인에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
IFIC(220)와 복수 개의 RFIC(230) 각각 간의 거리가 동일하기 때문에 동일한 길이의 연결 배선(260)으로 IFIC(220)와 복수 개의 RFIC(230)를 연결할 수 있다. 그리하여, IFIC(220)는 동일 위상의 IF 신호를 복수 개의 RFIC(230)에 송신하거나 수신할 수 있다. IFIC(220)와 복수 개의 RFIC(230) 각각 간의 거리가 동일하기 때문에 최단 길이의 연결 배선(260)으로 IFIC(220)와 복수 개의 RFIC(230) 각각을 연결할 수 있으며, 연결 배선(260)의 적어도 일부는 직선 영역이 될 수 있다. 상기한 직선 영역은 연결 배선(260) 전체의 50%이상일 수 있다. 짧은 연결 배선(260)으로 IFIC(220)와 복수 개의 RFIC(230)을 연결하기 때문에 연결 배선(260)의 길이에 따른 IF 신호의 손실 즉, 삽입 손실(insertion loss)를 줄일 수 있다.
연결 배선(260)의 개수는 안테나 어레이(240)에서 방사되는 전자기파의 편파 특성에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이(240)로부터 방사되는 전자기파가 이중 편파를 포함하는 경우, IFIC(220)에서 RFIC(230) 각각에 연결되는 연결 배선(260)은 대응하는 안테나 어레이(240)에 포함된 안테나 엘리먼트(242)의 개수에 대한 두배일 수 있다.
모뎀(210)은 IFIC(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 모뎀(210)은 IFIC(220)로 송신 신호를 전달하거나 IFIC(220)로부터 수신 신호를 전달받을 수 있다. 모뎀(210)은 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 커뮤니케이션 프로세서는 무선 통신에 사용될 대역의 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 레거시(legacy) 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 상기한 네트워크(294)는 3GPP에서 정의하는 5G 네트워크일 수 있다.
모뎀(210)은 IFIC(220)와 전기적으로 연결되면서 IFIC(220)와 이격 배치될 수 있다. 예를 들어, 모뎀(210)은 PCB(250)의 제1 면(S1)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 모뎀(210)은 PCB(250)의 제1 면(S1) 중 가운데 영역(252)에 배치될 수 있다.
도 4는 비교예로서, 복수 개의 RFIC와 하나의 IFIC의 연결 관계를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, PCB(350)상에는 하나의 IFIC(220)와 4개의 RFIC(230)가 배치될 수 있는 PCB(350)에는 4개의 RFIC(230)가 배치되는 영역과 하나의 IFIC(220)가 배치되는 영역이 상하로 구분될 수 있다. 하나의 IFIC(220)와 4개의 RFIC(230)를 연결하는 연결 배선(360)의 길이는 RFIC(230)와 IFIC(220) 간의 거리 중 가장 긴 거리에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, RFIC(230)와 IFIC(220) 간의 거리 중 가장 긴 거리를 연결하는 연결 배선(360)의 길이와 동일한 길이의 연결 배선(360)으로 나머지 RFIC(230)와 IFIC(220)를 연결할 수 있다. 따라서, 연결 배선(360)들은 PCB(350)상에서 곡선을 형성하면서 배치되고, 직선 영역이 거의 존재하지 않을 수 있다. 연결 배선(260)의 평균 길이는 약 67mm일 수 있다.
도 5는 도 4의 안테나 모듈(200)의 삽입 손실(insertion loss)을 측정한 결과이다. 도 5에 도시된 바와 같이, IF 대역인 약 10GHz 대역에서 삽입 손실이 약 1.25dB로 높음을 확인할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 안테나 모듈(200)의 삽입 손실을 측정한 결과이다. 일 실시예에 따른 안테나 모듈(200)에서 복수 개의 RFIC(230)와 IFIC(220)을 연결하는 연결 배선(260)의 평균 길이는 약 11mm로 짧아질 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, IF 대역인 약 10GHz 대역에서 삽입 손실이 약 0.65dB로 낮아졌음을 확인할 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 안테나 모듈(201)을 도시한 도면이다. 도 3c와 도 7를 비교하면 PCB(250)상에는 모뎀(210)이 배치되지 않을 수 있다. 모뎀(210)은 동축 케이블과 같은 연결 배선(미도시)을 통해 IFIC(220)와 연결되어 다른 PCB상에 배치될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 연결 배선(260a)이 PCB(250a)에 내장된 안테나 모듈(202)을 도시한 도면이다. 도 3c와 도 8을 비교하면, PCB(250a)에 내장된 전도성 라인(260a)들은 IFIC(220)와 복수 개의 RFIC(230) 각각은 연결시킬 수 있다. 복수 개의 전도성 라인(260a)은 직선 영역을 포함할 수 있으며, 직선 영역의 길이는 전도성 라인(260a)의 전체 길이의 50%이상일 수 있다. 복수 개의 전도성 라인(260a)은 PCB(250)의 두께 방향(Z축)으로 중첩되지 않을 수 있으며, 복수 개의 전도성 라인(260a)의 길이는 동일할 수 있다. 따라서, IFIC(220)와 복수 개의 RFIC(230)을 연결하는 전도성 라인(260a)의 길이를 최소화시킬 수 있다.
도 9은 일 실시예에 따른 RFPCB를 포함하는 안테나 모듈(203)을 도시한 도면이다. 도 9을 참조하면, PCB(250b)은 경연성 PCB(250)(RFPCB: Rigid Flexible PCB, '이하 'RFPCB'라고 칭할 수 있다)일 수 있다. PCB(250b)은 가운데 영역(252), 가장자리 영역(254) 및 가운데 영역(252)와 가장자리 영역(254)을 연결하는 경계 영역(256)을 포함할 수 있다. 가운데 영역(252)에는 IFIC(220)가 배치 배치되고, 가장자리 영역(254)에는 안테나 어레이(240), RFIC(230)가 배치될 수 있다. 그리고, 가운데 영역(252) 및 가장자리 영역(256)은 경성(rigid) 영역일 수 있고, 경계 영역(256)은 연성(flexible) 영역일 수 있다.
안테나 어레이(240), RFIC(230), IFIC(220)는 경성의 PCB(250b)상에 배치되는 바, 보다 안정적으로 PCB(250b)상에 고정될 수 있다. 가장자리 영역(254)과 가운데 영역(252) 사이의 경계 영역(256)은 연성인 바, 안테나 모듈(203)이 장착되는 차량(100)의 형태에 따라 안테나 모듈(203)은 용이하게 변형될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 RFBCP를 포함하는 안테나 모듈(203)이 차량(100)에 배치된 상태를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 안테나 모듈(203)은 차량(100)의 상부 패널(110)과 일체화되어 배치될 수 있다. 안테나 모듈(200)의 상부 패널(110)에 대응되게, PCB(250b)의 경계 영역(256)이 곡선을 형성하기 때문에 안테나 모듈(200)로 인해 차량의 외형이 변경되지 않는다.
또는, 도 10b에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 안테나 모듈(203)에서 PCB(250b)의 가장자리 영역(254)은 차량(110)의 외부에 노출되도록 배치되고, 가운데 영역(252)은 차량(110)의 내부에 배치되도록 차량(110)에 장착될 수도 있다. 안테나 모듈(203)을 차량(110)의 외부에 노출되도록 배치시킴으로써 안테나 모듈(203)의 통신 효율을 향상시키고, 가운데 영역(252)은 차량(110)의 내부에 배치시킴으로써 IFIC(220) 또는 모뎀(210)이 외부 충격으로부터 영향을 줄일 수 있다.
또는, 도 10c에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(203)은 차량(110) 내에 매립될 수 있다. PCB(250b)의 가장자리 영역(254)이 가운데 영역(252)으로부터 소정 각도 기울어져 있어, 빔 포밍을 수행하기 때문에 차량(110) 내의 안테나 모듈(200)이 차지하는 부피를 줄일 수 있다.
가운데 영역(252)과 가장자리 영역(254)간의 기울어진 정도는 고정될 수도 있고, 가변될 수 도 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 안테나 어레이(240)의 기울어진 정도를 조절하는 엑츄에이터(270)를 더 포함하는 안테나 모듈(204)을 도시한 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(204)은 가운데 영역(252)과 가장자리 영역(254)의 기울어진 정도를 조절하는 엑츄에이터(270)를 더 포함할 수 있다. 엑츄에이터(270)는 힌지 등을 포함할 수 있다. 엑츄에이터(270)는 안테나 모듈(204)을 차량(100)에 설치할 때 가운데 영역(252)과 가장자리 영역(254)의 기울어진 정도를 조절한 후 고정될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 통신 상태에 따라 프로세서(미도시)의 제어하에 가운데 영역(252)과 가장자리 영역(254)의 기울어진 정도를 가변될 수도 있다. 즉 경계 영역(256)의 형상이 변형될 수 있다.
지금까지 삼각형 형상의 가운데 영역(252)에 IFIC(220)가 배치된 것으로 도시되어 있는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다, IFIC(220)가 배치되는 가운데 영역(252)은 정사각형, 정오각형 등 정다각형 형상일 수도 있고, 원 형상일 수 도 있다.
도 12은 일 실시예에 따른 사각형 형상의 가운데 영역(252)을 갖는 안테나 모듈(205)을 도시한 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(205)은 사각형 형상의 가운데 영역(252c)과 가장자리 영역(254c)을 포함하는 PCB(250c)을 포함할 수 있다. PCB(250c)는 가운데 영역(250c)와 가장자리 영역(254c)를 연결하는 경계 영역(256c)를 더 포함할 수 있다. 가운데 영역(250c)와 가장자리 영역(254c)은 경성 영역일 수 있고, 경계 영역(256c)는 연성 영역일 수 있다.
가장자리 영역(254c)은 가운데 영역(252c)을 감싸는 4개의 서브 영역을 포함할 수 있으며, 4개의 서브 영역은 서로 이격 배치될 수 있다. 4개의 서브 영역은 PCB(250c)을 중심으로 대칭되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 4개의 서브 영역은 PCB(250c)을 중심으로 회전대칭되게 배치될 수 있다.
서브 영역 각각의 제1 면(예를 들어, 전면)에는 안테나 어레이(미도시)가 배치되고, 서브 영역 각각의 제2 면(예를 들어, 후면)에는 안테나 어레이 미도시)와 전기적으로 연결되는 RFIC(230)가 배치될 수 있다. PCB(250c)의 두께 방향(z축)으로 안테나 어레이(240)의 중심과 RFIC(230)의 중심이 중첩될 수 있다.
PCB(250c)의 가운데 영역(252c)의 제2 면에는 IFIC(220)가 배치될 수 있다. IFIC(220)와 4개의 RFIC(230) 각각 간의 거리는 동일할 수 있다. 또한, 4개의 RFIC(230)는 IFIC(220)을 기준으로 대칭되게 배열될 수 있다. 예를 들어, 4개의 RFIC(230)는 IFIC(220)을 기준으로 회전 대칭되게 배열될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 팔각형 형상의 가운데 영역(252d)을 갖는 안테나 모듈(205)을 도시한 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(206)은 팔각형 형상의 가운데 영역(252d)과 가장자리 영역(254d)을 포함하는 PCB(250d)을 포함할 수 있다. PCB(250d)는 가운데 영역(250d)와 가장자리 영역(254d)를 연결하는 경계 영역(256d)를 더 포함할 수 있다. 가운데 영역(250d)와 가장자리 영역(254d)은 경성 영역일 수 있고, 경계 영역(256d)는 연성 영역일 수 있다.
가장자리 영역(254d)은 가운데 영역(252d)을 감싸는 8개의 서브 영역을 포함할 수 있으며, 8개의 서브 영역은 서로 이격 배치될 수 있다. 8개의 서브 영역은 PCB(250d)을 중심으로 대칭되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 8개의 서브 영역은 PCB(250d)을 중심으로 회전대칭되게 배치될 수 있다.
서브 영역 각각의 제1 면(예를 들어, 전면)에는 안테나 어레이(미도시)가 배치되고, 서브 영역 각각의 제2 면(예를 들어, 후면)에는 안테나 어레이 미도시)와 전기적으로 연결되는 RFIC(230)가 배치될 수 있다. PCB(250d)의 두께 방향(z축)으로 안테나 어레이의 중심과 RFIC(230)의 중심이 중첩될 수 있다.
PCB(250d)의 가운데 영역(252d)의 제2 면에는 IFIC(220)가 배치될 수 있다. IFIC(220)와 8개의 RFIC(230) 각각 간의 거리는 동일할 수 있다. 또한, 8개의 RFIC(230)는 IFIC(220)을 기준으로 대칭되게 배열될 수 있다. 예를 들어, 8개의 RFIC(230)는 IFIC(220)을 기준으로 회전 대칭되게 배열될 수 있다.
가운데 영역(252)의 정다각형 형상에 따라 안테나 어레이(240) 및 RFIC(230)의 개수가 달라질 수 있다. 즉, 안테나 어레이(240) 및 RFIC(230)의 개수는 정다각형의 선분 개수 이하일 수 있다.
안테나 어레이 및 RFIC가 많을수록 안테나 모듈은 보다 정밀하게 신호를 빔포밍할 수 있다. 일 실시예에 따른 안테나 모듈은 차량뿐만 아니라, 항공기, 군함 장비 등에도 적용될 수 있다.
도 14는 원 형상의 가운데 영역(252e)을 갖는 안테나 모듈(207)을 도시한 도면이다.
도 14에 도시된 바와 같이, PCB(250e)의 가운데 영역(252e)은 원형 형상일 수 있다. 가장자리 영역(254e)은 이격 배치되는 복수 개의 서브 영역을 포함하며, 복수 개의 서브 영역은 가운데 영역(252e)을 적어도 일부 감쌀 수 있다. 복수 개의 서브 영역은 사각형 형상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 서브 영역각각에는 안테나 어레이(미도시) 및 RFIC(230)가 배치되고, 가운데 영역(252)에는 IFIC(220)가 배치될 수 있다.
가운데 영역(252e)이 원형 형상인 경우, 서브 영역의 개수는 용이하게 설계 변경할 수 있다. 예를 들어, 가장자리 영역(254e)은 8개의 서브 영역으로 구획지을 수도 있고, 5개의 서브 영역 등으로구획할 수 있다.
도 15는 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(400)를 나타내는 블록도이다. 도 15에 도시된 안테나 장치는 차량(100)의 내부 또는 외부의 일 영역에 설치될 수 있다.
개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(400)는 무선 통신을 위하여 차량(100) 내에 설치되는 안테나 장치로, 앞서 기술한 안테나 모듈을 통하여 전자기파를 송수신한다. 무선 통신에 이용되는 주파수 대역은 이용하고자 하는 통신 규격 또는 통신 종류에 따라서 달라질 수 있으며, 일 실시예에 다른 안테나 모듈은 mmWave 대역의 무선 신호를 송수신할 수 있다.
또한, 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(400)는 다른 차량용 안테나 모듈(미도시)과 통합되어 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 차량용 안테나 모듈(미도시)은 TCU(Telematics Control Unit)라 호칭될 수 있다. TCU 는 차량(100) 내에서 무선 통신을 통하여 데이터의 송수신을 제어하는 구성으로, 차량(100)과 외부 전자 기기(예를 들어, 서버, 모바일 기기 등)과의 통신을 담당할 수 있다.
도 15를 참조하면, 차량용 안테나 장치(400)는 안테나 모듈(410) 및 프로세서(420)를 포함한다. 안테나 모듈(200)은 지금까지 설명한 안테나 모듈(200)이 적용될 수 있다.
프로세서(420)는 적어도 하나의 인스트럭션을 수행하여 개시된 실시예에 따른 동작들을 수행한다. 즉, 프로세서(420)는 적어도 하나의 인스트럭션을 수행하여, 의도하는 동작이 수행되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 프로세서는 안테나 모듈(410)에서 출력되는 적어도 하나의 전자기파 신호의 위상을 조절함으로서, 외부 기기로부터 정보를 획득할 수 있다. 프로세서(420)는 획득된 정보에 기초하여 차량(100)의 운행을 제어할 수도 있다. 뿐만 아니라, 프로세서(420)은 차량(100)의 운행 정보에 기초하여 특정 빔이 출력되도록 안테나 모듈(410)을 제어할 수도 있다.
프로세서(420)는 내부 메모리(미도시) 및 저장된 적어도 하나의 프로그램을 실행하는 적어도 하나의 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세서(420)의 내부 메모리(미도시)는 하나 이상의 인스트럭션을 저장할 수 있다. 그리고, 프로세서(420)는 내부 메모리(미도시)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션 중 적어도 하나를 실행하여, 소정 동작을 실행할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(420)는 외부에서부터 입력되는 신호 또는 데이터를 저장하거나, 안테나 모듈(410)에서 수행되는 다양한 작업에 대응되는 저장 영역으로 사용되는 RAM(미도시), 안테나 모듈(410)의 제어를 위한 제어 프로그램 및/또는 복수개의 인스트럭션이 저장된 ROM(미도시) 및 적어도 하나의 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다.
또는, 프로세서(420)는 코어(core, 미도시)와 GPU(미도시)를 통합한 SoC(System On Chip)로 구현될 수 있다. 또는, 프로세서(420)는 싱글 코어 이상의 멀티 코어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(420)는 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어, 헥사 코어, 옥타 코어, 데카 코어, 도데카 코어, 헥사 다시 벌 코어 등을 포함할 수 있다.
또한, 프로세서(420)는 하드웨어 플랫폼을 구현하기 위한 구성들(예를 들어, 어플리케이션 프로세서(AP: Application processor), 메모리 등) 및 소프트웨어 플랫폼을 구현하기 위한 구성들(운영체제(OS: Operating system) 프로그램, 어레이 안테나(210)에서 출력되는 전자기파 신호의 위상 제어를 위한 소프트웨어(Automotive safety Software), 어플리케이션(Application) 등)을 포함할 수 있다.
또한, 프로세서(420)에서 수행되는 동작들 중 적어도 하나의 동작은 인공지능(AI: Artificial Intelligence) 기술을 이용하여 수행될 수 있다.
도 16은 도 15의 차량용 안테나 장치를 포함하는 차량용 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 16의 차량용 전자 장치(500)는 도 15에서 설명한 차량용 안테나 장치(400)를 포함할 수 있다. 또한, 차량용 전자 장치(500)는 차량용 안테나 모듈(410)와 통합되어 형성되는 차량(100) 내에 설치 가능한 컴퓨팅 장치를 나타낼 수 있다. 그러므로, 차량용 전자 장치(500)를 설명하는데 있어서, 차량용 안테나 모듈(410)의 설명과 중복되는 부분은 생략한다. 또한, 도 16에 도시된 차량용 전자 장치(500)에 있어서 도 15에서 설명한 구성과 동일한 구성은 동일한 도면 기호 및 용어로 기재하였다.
도 16을 참조하면, 차량용 전자 장치(500)는 프로세서(420), 입출력부(430) 및 통신부(440)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 차량용 전자 장치(500)는 차량용 안테나 모듈(410)를 포함하며, 차량용 안테나 모듈(410)는 차량(100) 내에서 통신을 수행하는 TCU(Telematics Control Unit)인 통신부(440)와 통합되는 형태로 형성될 수 있다.
또한, 차량용 전자 장치(500)는 차량용 인포테인먼트(IVI: In-Vehicle infotainment) 기술을 구현하기 위한 전자 기기가 될 수 있다. 예를 들어, 차량용 전자 장치(500)는 사용자 위치 정보에 근거하여 특정 사용자에 맞춤화된 서비스, 정보 및/또는 컨텐트를 제공할 수 있다. 구체적으로, 차량용 전자 장치(500)는 차량(100)과 외부 기기 간의 통신을 수행하여, 차량(100)의 운행 또는 이용에 필요한 정보의 획득에 이용될 수 있다. 또는, 차량용 전자 장치(500)는 차량(100)과 외부 기기 간의 통신을 수행하여, 사용자에게 서비스, 정보 및/또는 컨텐트를 제공할 수 있다.
차량용 전자 장치(500)에 포함되는 프로세서(420) 및 입출력부(430)를 합쳐서, IVI 헤드 유닛(IVI head Unit)이라 호칭할 수 있다. 또한, 차량용 전자 장치(500)는 차량(100) 내에서 운전석과 보조석의 중앙 전면부 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 차량용 전자 장치(500)에 포함되는 어레이 안테나는 차량용 전자 장치(500)에 포함되는 다른 구성들과 이격된 위치에 설치될 수 있으며, 어레이 안테나는 차량용 전자 장치(500)의 다른 구성들과 유선 케이블 등과 같은 유선 통신 인터페이스로 연결되거나 무선 통신 인터페이스를 통하여 상호 연결될 수 있다.
또한, 통신부(440)는 TCU(Telematics Control Unit)로 호칭될 수 있다.
여기서, TCU 는 차량(100) 내에서 데이터의 송수신을 제어하는 구성으로, 차량(100)과 외부 전자 기기(예를 들어, 서버, 모바일 기기 등)와의 통신을 담당할 수 있다.
프로세서(420)는 하드웨어 플랫폼을 구현하기 위한 구성들(541)(예를 들어, 어플리케이션 프로세서(AP: Application processor), 메모리 등) 및 소프트웨어 플랫폼을 구현하기 위한 구성들(550)(운영체제(OS: Operating system) 프로그램, 자동차의 안전 소프트웨어(Automotive safety Software), 어플리케이션(Application) 등)로 형성될 수 있다.
구체적으로, 하드웨어 플랫폼을 구현하는 구성들(541)은 적어도 하나의 어플리케이션 프로세서(AP)(541) 및 메모리(542)를 포함할 수 있다. 여기서, 메모리(542)가 프로세서(420) 내에 포함되는 경우를 예로 들어 설명하였다. 또한, 메모리(420)가 프로세서(420) 내에 포함되지 않고 차량용 전자 장치(500)에 포함되는 별도의 구성으로 포함될 수도 있을 것이다.
또한, 하드웨이 플랫폼을 구현하는 구성들(541)로, USB 모듈(미도시), FM/DMB 튜너(미도시) 등이 더 포함될 수도 있다. 여기서, USB 모듈(미도시)은 USB 삽입부(미도시)를 포함하여 삽입된 USB 내의 데이터를 독출할 수 있다. 또한, FM/DMB 튜너(미도시)는 FM/DMB 방송 신호를 선택적으로 수신할 수 있다. 구체적으로, FM/DMB 튜너(미도시)는 무선으로 수신되는 방송 신호를 증폭, 혼합(mixing), 공진(resonance)등을 통하여 많은 전자기파 성분 중에서 차량용 전자 장치(500)에서 수신하고자 하는 채널의 주파수만을 튜닝(tuning)시켜 선택할 수 있다. FM/DMB 튜너(미도시)가 수신하는 방송 신호는 오디오(audio), 비디오(video) 및 부가 정보(예를 들어, EPG(Electronic Program Guide))를 포함할 수 있다.
소프트웨어 플랫폼을 구현하기 위한 구성들(550)은 운영체제(OS: Operating system) 프로그램, 자동차의 안전 소프트웨어(Automotive safety Software), 어플리케이션(Application) 등) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 운영체제 프로그램은, QNX, Linux, 또는 Android 기반의 운영체제 프로그램을 포함할 수 있다.
입출력부(430)는 사용자에게 데이터를 제공하거나 사용자의 요청을 수신하기 위한 구성으로, 디스플레이(531), 카메라 모듈(535), 오디오 출력부(538) 및 사용자 인터페이스(539) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(535)은 영상 및/또는 음성 데이터를 획득하기 위한 구성으로, 카메라(536) 및 마이크(537)를 포함할 수 있다. 또한, 카메라 모듈(535)은 카메라(536)의 동작음 등을 출력하기 위해서 스피커(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 카메라 모듈(535)이 별도의 스피커(미도시)를 포함하고 있지 않은 경우, 카메라(536)의 동작음 등은 오디오 출력부(538)를 통하여 출력될 수 있다.
예를 들어, 카메라 모듈(535)은 사용자의 제스쳐 및 음성을 인식하기 위한 감지 센서로 동작할 수 있다.
구체적으로, 카메라(536)는 카메라 인식 범위에서 제스처를 포함하는 사용자의 모션에 대응되는 영상(예를 들어, 연속되는 프레임)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 카메라(536)의 인식 범위는 카메라(536)에서부터 사용자까지 0.1 ~ 5 m 이내 거리가 될 수 있다. 사용자 모션은 예를 들어, 사용자의 얼굴, 표정, 손, 주먹, 손가락과 같은 사용자의 신체 일부분 또는 사용자 일부분의 모션 등을 포함할 수 있다. 카메라(536)는 프로세서(420)의 제어에 따라 수신된 영상을 전기 신호로 변환하여 인식하고, 사용자의 모션에 대응되는 인식 결과를 이용하여 차량용 전자 장치(500)에서 표시되는 메뉴를 선택하거나 모션 인식 결과에 대응되는 제어를 할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(420)는 카메라(336)에서 획득된 인식 결과를 이용하여, FM/DMB에서의 채널 선택, 채널 변경, 볼륨 조정, 이용 가능한 서비스의 실행 등을 제어할 수 있다.
카메라(536)는 차량용 전자 장치(500)와 일체형 또는 분리형으로 구현될 수 있다. 분리된 카메라(536)는 통신부(440) 또는 입출력부(430)를 통해 차량용 전자 장치(500)의 프로세서(420)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 카메라(536)가 차량용 전자 장치(500) 분리형으로 구현되는 경우, 카메라(536)는 운전자의 얼굴 및 상체에 대응되는 영상을 촬영할 수 있도록, 운전자의 얼굴 및 상체의 전면에 대응되는 위치에 배치될 수 있을 것이다.
마이크(537)는 음성 신호 등과 같은 오디오 신호를 수신할 수 있다. 마이크(537)는 사용자의 음성 신호를 수신하고, 프로세서(420)는 마이크(337)에서 수신된 음성에 대응되는 제어 명령을 인식하여, 그에 대응되는 동작이 실행되도록 제어할 수 있다. 또한, 마이크(337)는 카메라 모듈(535)에 포함되는 형태가 아닌, 별도의 모듈로 차량용 전자 장치(500) 내에 포함될 수도 있을 것이다.
사용자 인터페이스(539)는 차량용 전자 장치(500)를 제어하기 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 사용자 인터페이스(539)는 사용자의 입력을 수신하기 위한 푸시 버튼, 휠(wheel), 키보드, 조그다이얼, 터치 패널 및 햅틱(haptic) 센서 등을 포함할 수 있다.
통신부(440)는 무선 통신을 수행하는 적어도 하나의 안테나 모듈(200)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 통신부(440)는 블루투스 모듈(561), 와이파이 모듈(562), GPS 모듈(563), RF 모듈(564), 및 CP 모듈(Communication Processor module)(565) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, CP 모듈은 모뎀칩셋으로, 네트워크는 3G, 4G, 5G, 또는 6G 통신 규격에 따르는 통신 네트워크를 통하여 외부 전자 기기와 통신을 수행할 수 있다. 또한, 통신부(440)는 BLE(Bluetooth Low Energy), NFC/RFID, 와이파이 다이렉트(Wifi Direct), UWB, 및/또는 ZIGBEE 등의 통신 규격에 따른 통신을 수행하는 적어도 하나의 안테나 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 모듈(200)은 통신부(440)에 포함된 안테나 모듈(200)의 일 구성요소가 될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 안테나 모듈(200)은 CP 모듈(565)에 포함될 수 있다.
또한, 차량용 전자 장치(500)에 있어서, 포함되는 각 구성들, 예를 들어, 프로세서(420), 입출력부(430) 및 통신부(440) 상호간은, 차량 네트워크를 통하여 상호 통신할 수 있다. 또한, 차량용 전자 장치(500)와 차량(100)(미도시) 내에 포함되는 다른 구성들 상호간은, 차량 네트워크를 통하여 상호 통신할 수 있다. 여기서, 차량 네트워크는 CAN(Controller Area Network), 및/또는 MOST(meida Oriented Systems Transport) 등에 따른 네트워크가 될 수 있다.
프로세서(420)는 안테나 모듈로부터 수신된 정보를 기초로 차량(100)의 주행을 제어할 수 있다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 안테나 모듈을 이용한 차량의 주행을 제어하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 17를 참조하면, 프로세서(420)는 안테나 모듈(200, 201, 202, 203, 204, 205, 206)로부터 전기적 신호를 수신할 수 있다(S610). 안테나 모듈(200, 201, 202, 203, 204, 205, 206)은 밀리미터파(mmWave)의 무선 신호에 대응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다.
프로세서(420)는 안테나 모듈(200, 201, 202, 203, 204, 205, 206)로부터 수신된 전기적 신호로부터 환경 정보를 획득할 수 있다(S620). 안테나 모듈(200)이 통신 모듈(300)이 밀리미터파(mmWAVE)를 이용하여 통신을 수행하는 경우, 대용량의 데이터를 빠르게 송수신할 수 있다. 구체적으로, 안테나 모듈(200)을 차량(100)의 안전에 필요한 데이터(예를 들어, 자율 주행에 필요한 데이터, 네비게이션 서비스를 위해 필요한 데이터, 환경 정보 등), 사용자 이용 컨텐츠(예를 들어, 영화, 음악 등) 등을 차량(100)에 빠르게 제공함으로써, 차량(100)의 안전성 및/또는 사용자의 편리성을 증가시킬 수 있다. 환경 정보는 인접한 지역의 교통 상황 정보, 날씨 정보 등일 수 있다.
프로세서(420)는 환경 정보에 대응하여 차량(100)의 주행을 제어할 수 있다(S630). 프로세서(420)는 환경 정보에 대응하여 차량(100)의 주행 경로 및 주행 속도 중 적어도 하나가 변경되도록 구동부를 제어할 수 있다. 구동부는 도시되어 있지 않지만 조향 제어 유닛, 속도 제어 유닛 등을 포함할 수 있다. 메모리(미도시)에는 환경 정보에 매칭된 차량(100) 제어 메뉴얼이 기저장될 수 있다. 프로세서(420)는 메모리로부터 환경 정보에 매칭된 차량(100) 제어 메뉴얼을 독출하여 차량(100)의 주행을 제어할 수 있다. 예를 들어, 차량(100)의 교통 정보 등의 환경 정보에 기초하여 프로세서는 주행 속도를 변경하기 위해 구동부를 제어할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 프로세서(420)는 인공지능(AI) 시스템의 학습 네트워크 모델을 이용하여 환경 정보에 대응하는 차량(100)의 주행을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(420)는 사고 차량(100)과의 충돌을 방지하기 위해 차량(100)의 주행을 제어할 수 있다.
도 18는 일 실시예에 따른 통신 상태에 따라 안테나 모듈을 제어하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 18을 참조하면, 프로세서(420)는 안테나 모듈(200)의 통신 상태를 결정할 수 있다(S710). 프로세서(420)는 전력 관리 모듈(미도시)을 통해, 안테나 모듈(200, 201, 202, 203, 204, 205, 206)에 방사 전력을 공급할 수 있고, 상기 통신 모듈(200, 201, 202, 203, 204, 205, 206)을 통해, 외부 기기인 기지국(미도시)과 무선 통신을 수행할 수 있다. 프로세서(420)는 안테나 모듈(200, 201, 202, 203, 204, 205, 206)을 통해, 통신 상태(예를 들어, 통신 신호의 품질)가 좋은 상태(예: 강전계)인지, 또는, 통신 상태가 나쁜 상태(예: 약전계)인지 여부를 확인할 수 있다.
프로세서(420)는 통신 상태에 대응하여 안테나 어레이(240)의 기울기를 조절할 수 있다(S720). 예를 들어, 통신 상태가 나쁜 상태인 것으로 판단되면, 프로세서(420)는 엑츄에이터(270)를 통해, 통신 상태가 좋아지도록 IFIC(220)에 대한 안테나 어레이(240)의 기울기를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 모듈은 RFIC와 IFIC간의 거리가 최단 거리로 설계되기 때문에 중간 주파수 신호의 삽입 손실을 줄일 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 모듈은 RFIC와 IFIC간의 거리를 최단 거리로 설계되기 때문에 면적이 작은 안테나 모듈을 구현할 수 있고, 이에 따라 비용을 절감할 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 어레이, RFIC 및 IFIC는 경성 PCB(Rigid Printed Circuit Board)상에 배치되기 때문에 양산시 작업성의 난이도가 낮아 생산 효율을 높일 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 어레이와 IFIC 사이에 연성 PCB(Flexible Printed Circuit Board)가 배치되는 경우, IFIC에 대한 안테나 어레이의 각도를 조절할 수 있어, 안테나 효율을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 차량에 설치되는 안테나 장치는, 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량에 설치되는 안테나 장치는, 상기 PCB의 제1 면상에 서로 이격 배치되는 복수 개의 안테나 어레이를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량에 설치되는 안테나 장치는, 상기 PCB(250)의 상기 제1 면과 마주하는 제2 면상에 배치되며, 상기 복수 개의 안테나 어레이와 일대일 대응하여 전기적으로 연결된 복수 개의 무선 주파수 집적회로(RFIC: Radio Frequency Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량에 설치되는 안테나 장치는, 상기 PCB(250)의 상기 제2 면상에서 상기 복수 개의 RFIC 각각과 동일한 간격으로 이격 배치되고, 상기 복수 개의 RFIC 각각과 전기적으로 연결된 중간 주파수 집적회로(IFIC: intermediate frequency integrated circuit)를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 복수 개의 RFIC는, 상기 IFIC를 중심으로 대칭되게 이격 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 복수 개의 RFIC는, 상기 IFIC를 중심으로 회전 대칭되게 이격 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 복수 개의 RFIC 각각은, 대응하는 안테나 어레이와 상기 PCB의 두께 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 복수 개의 RFIC 각각의 중심은, 대응하는 안테나 어레이의 중심과 상기 PCB의 두께 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 복수 개의 RFIC 각각과 상기 IFIC을 연결하는 복수 개의 연결 배선;을 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 복수 개의 연결 배선 중 적어도 하나는, 동축 케이블일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 복수 개의 연결 배선 중 적어도 하나는, 상기 PCB에 포함된 전도성 라인을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 복수 개의 연결 배선은 PCB의 두께 방향으로 서로 중첩되지 않을 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 복수 개의 연결 배선은, 직선 영역을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 직선 영역은 상기 연결 배선 전체 길이의 50%이상일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 PCB은 가운데 영역과 상기 가운데 영역을 감싸는 가장자리 영역을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 상기 복수 개의 안테나 어레이 및 상기 복수 개의 RFIC는 상기 가장자리 영역에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 IFIC는 상기 가운데 영역에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 복수 개의 안테나 어레이는, 상기 가운데 영역을 감싸도록 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 가운데 영역의 단면은, 정다각형 형상일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 복수 개의 안테나 어레이의 개수는, 상기 정다각형의 선분 개수 이하일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 가운데 영역 및 상기 가장자리 영역은 경성(rigid)일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 상기 PCB은, 상기 가운데 영역과 상기 가장자리 영역을 연결하는 경계 영역을 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 상기 경계 영역은 연성(flexible)일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른상기 복수 개의 안테나 어레이 중 적어도 하나는, 상기 IFIC에 대해 경사지게 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 상기 복수 개의 안테나 어레이 중 적어도 하나가 상기 IFIC에 대해 경사지게 배치되도록 상기 복수 개의 안테나 어레이 중 적어도 하나의 위치를 조절하는 엑츄에이터;를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 상기 복수 개의 안테나 어레이는, 밀리미터파(mmWave) 대역의 무선 신호를 송수신할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차량은, 차량의 외형을 형성하고, 개구를 포함하는 패널을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차량은, 상기 개구 내에 배치되는 PCB(Printed Circuit Board)를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차량은, 상기 PCB 중 상기 패널의 외부로 향하는 제1 면상에 서로 이격 배치되는 복수 개의 안테나 어레이를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차량은, 상기 PCB 중 상기 패널의 내부로 향하는 제1 면상에 배치되며, 상기 복수 개의 안테나 어레이와 일대일 대응하여 전기적으로 연결된 복수 개의 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차량은, 상기 PCB의 상기 제2 면상 배치되며, 상기 복수 개의 RFIC 각각과 동일한 간격으로 이격 배치되면서 상기 복수 개의 RFIC와 전기적으로 연결된 IFIC(intermediate frequency integrated circuit);를 포함할 수 있다.
이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 차량에 설치되는 차량용 안테나에 있어서,
    인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board, '이하 PCB'라고 칭한다);
    상기 PCB의 제1 면상에 서로 이격 배치되는 복수 개의 안테나 어레이;
    상기 PCB의 상기 제1 면과 마주하는 제2 면상에 배치되며, 상기 복수 개의 안테나 어레이와 일대일 대응하여 전기적으로 연결된 복수 개의 무선 주파수 집적회로(RFIC: Radio Frequency Integrated Circuit, 이하 'RFIC'라고 칭한다);
    상기 PCB의 상기 제2 면상에서 상기 복수 개의 RFIC 각각과 동일한 간격으로 이격 배치되고, 상기 복수 개의 RFIC 각각과 전기적으로 연결된 중간 주파수 집적회로(IFIC: intermediate frequency integrated circuit, 이하 'IFIC'라고 칭한다);를 포함하는 차량용 안테나 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 RFIC는,
    상기 IFIC를 중심으로 대칭되게 이격 배치되는 차량용 안테나 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 RFIC는,
    상기 IFIC를 중심으로 회전 대칭되게 이격 배치되는 차량용 안테나 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 RFIC 각각은,
    대응하는 안테나 어레이와 상기 PCB의 두께 방향으로 중첩되게 배치되는 차량용 안테나 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 RFIC 각각의 중심은,
    대응하는 안테나 어레이의 중심과 상기 PCB의 두께 방향으로 중첩되게 배치되는 차량용 안테나 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 RFIC 각각과 상기 IFIC을 연결하는 복수 개의 연결 배선;을 더 포함하는 차량용 안테나 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 복수 개의 연결 배선 중 적어도 하나는,
    상기 PCB에 포함된 전도성 라인을 포함하는 차량용 안테나 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 복수 개의 연결 배선은
    상기 PCB의 두께 방향으로 서로 중첩되지 않는 차량용 안테나 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 복수 개의 연결 배선은,
    직선 영역을 포함하는 차량용 안테나 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 PCB은 가운데 영역과 상기 가운데 영역을 감싸는 가장자리 영역을 포함하고,
    상기 복수 개의 안테나 어레이 및 상기 복수 개의 RFIC는 상기 가장자리 영역에 배치되며,
    상기 IFIC는 상기 가운데 영역에 배치되는 차량용 안테나 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 가운데 영역의 단면은,
    정다각형 형상인 차량용 안테나 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 PCB은,
    상기 가운데 영역과 상기 가장자리 영역을 연결하는 경계 영역을 더 포함하고,
    상기 경계 영역은 연성(flexible) 영역인 차량용 안테나 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 안테나 어레이 중 적어도 하나는,
    상기 IFIC에 대해 경사지게 배치된 차량용 안테나 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 안테나 어레이 중 적어도 하나가 상기 IFIC에 대해 경사지게 배치되도록 상기 복수 개의 안테나 어레이 중 적어도 하나의 위치를 조절하는 엑츄에이터;를 더 포함하는 차량용 안테나 장치.
  15. 차량의 외형을 형성하고, 개구를 포함하는 패널;
    상기 개구 내에 배치되는 PCB (Printed Circuit Board);
    상기 PCB 중 상기 패널의 외부로 향하는 제1 면상에 서로 이격 배치되는 복수 개의 안테나 어레이;
    상기 PCB 중 상기 패널의 내부로 향하는 제2 면상에 배치되며, 상기 복수 개의 안테나 어레이와 일대일 대응하여 전기적으로 연결된 복수 개의 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit) ; 및
    상기 PCB의 상기 제2 면상 배치되며, 상기 복수 개의 RFIC 각각과 동일한 간격으로 이격 배치되면서 상기 복수 개의 RFIC와 전기적으로 연결된 IFIC(intermediate frequency integrated circuit);를 포함하는 차량.
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