WO2026005146A1 - 원형 편파로 동작하는 안테나 모듈 - Google Patents

원형 편파로 동작하는 안테나 모듈

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WO2026005146A1
WO2026005146A1 PCT/KR2024/017194 KR2024017194W WO2026005146A1 WO 2026005146 A1 WO2026005146 A1 WO 2026005146A1 KR 2024017194 W KR2024017194 W KR 2024017194W WO 2026005146 A1 WO2026005146 A1 WO 2026005146A1
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WO
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stub
angle
conductive
antenna module
region
Prior art date
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Pending
Application number
PCT/KR2024/017194
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English (en)
French (fr)
Inventor
김의선
이소연
정강재
정병운
김동진
정원정
최국헌
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LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
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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
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas

Definitions

  • the present specification relates to an antenna module operating in circular polarization.
  • Particular embodiments relate to a planar circular polarization antenna module implemented on a substrate and a vehicle having the same.
  • Vehicles can perform wireless communication services with other vehicles, surrounding objects, infrastructure, or base stations.
  • various communication services can be provided through wireless communication systems utilizing LTE or 5G communication technologies.
  • some LTE frequency bands may be allocated to provide 5G communication services.
  • a Global Navigation Satellite System (GNSS) antenna configured to perform satellite communications may be installed on the vehicle.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the location where the antenna is attached may be a car body made of a molded material other than glass or metal with a gentle angle.
  • a radiation pattern for an antenna with semi-spherical circular polarization for satellite signal reception must be implemented. Because satellite signals must be received from any direction, a radiation pattern with wide coverage is required. In this regard, a beam coverage of ⁇ 75 degrees of field of view (FoV) may be required. Due to the diffraction characteristics of satellite signals, circular polarization (CP) is required, and the axial ratio is a critical factor in CP gain.
  • CP circular polarization
  • the purpose of this specification is to provide a planar circular polarization antenna module implemented on a substrate and a vehicle equipped with the same.
  • the purpose of this specification is to address the issue that it is difficult to implement low-altitude angle performance in ultra-thin antennas because the antenna and the ground plane are located almost on the same plane.
  • the purpose of this specification is to propose an antenna structure design that is easy to optimize performance depending on the influence of glass or dielectric.
  • the purpose of this specification is to propose an antenna structure that is easy to optimize for changes in antenna performance depending on the type, properties, size, etc. of the skin attachment material.
  • a first connection pattern and a second connection pattern among the plurality of connection patterns are formed at a first angle.
  • a second connection pattern and a third connection pattern among the connection patterns are formed at a second angle.
  • the angles of the third connection pattern and the fourth connection pattern are formed at the same angle as the first angle.
  • the fourth connection pattern and the first connection pattern are formed at the same angle as the second angle.
  • One of the first angle and the second angle is an angle less than 90 degrees, and the other is an angle greater than 90 degrees.
  • a planar circular polarization antenna module implemented in an ultra-thin form on a substrate and a vehicle equipped with the same can be provided.
  • an ultra-thin antenna can solve the issue of difficulty in implementing low-altitude angle performance due to the antenna and ground plane being located almost on the same plane through a parallel capacitor structure between metal patterns.
  • the purpose of this specification is to propose an antenna structure that is easy to optimize for changes in antenna performance, especially changes in resonant frequency, depending on the type and properties of the attachment material, such as permittivity, dielectric loss, size, and thickness.
  • Figure 1 shows a configuration of a vehicle in which a vehicle antenna module operating in circular polarization is placed on the front or rear window of the vehicle.
  • Figure 2a illustrates multiple frequency bands in relation to a vehicle GNSS antenna.
  • Figure 2b shows polarization characteristics related to a GNSS antenna for a vehicle.
  • Figure 3 shows a side view of a vehicle antenna module formed on the first and second surfaces of a transparent substrate and a vehicle antenna module formed on the second surface of the transparent substrate.
  • Figure 4 shows a plan view of a vehicle antenna formed on the first and second surfaces of a transparent substrate.
  • FIG. 5 illustrates metal patterns arranged on the first and second surfaces of the transparent substrate of the vehicle antenna module of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a drawing showing the angle between adjacent stubs and the spacing between metal patterns of the vehicle antenna module of FIG. 5, and an enlarged view of a certain area.
  • Figure 7 shows a plan view of an antenna module in which slot regions are formed in a conductive ground region.
  • Figure 8 is a plan view and a drawing showing the polarization direction of an antenna module having a feed stub.
  • FIG. 9 is a diagram showing the phase change of the electric field distribution in an antenna module having the feed stub of FIG. 8.
  • Figure 10 is a plan view and a drawing showing the polarization direction of an antenna module in which the first to fourth stubs are formed at an angle of 90 degrees.
  • FIG. 11 is a drawing showing the phase change of the electric field distribution in an antenna module in which the first to fourth stubs of FIG. 10 are formed at an angle of 90 degrees.
  • FIG. 12 is a plan view and a polarization direction diagram of an antenna module in which the first and second stubs are formed at a first angle less than 90 degrees and the second and third stubs are formed at a second angle greater than 90 degrees.
  • Figure 13 is a diagram showing the phase change of the electric field distribution in the antenna module of Figure 12.
  • FIG. 14 is a plan view and a drawing showing the polarization direction of an antenna module in which the first and second stubs are formed at a first angle greater than 90 degrees and the second and third stubs are formed at a second angle less than 90 degrees.
  • FIG. 15 is a diagram showing the phase change of the electric field distribution in the antenna module of Figure 14.
  • Figure 16 shows a side view of an antenna module attached to a skin attachment.
  • Figure 17 is a graph showing changes in the resonant frequency and axial ratio of an antenna module depending on the material of the skin attachment.
  • Figure 18 shows a front view of the radiation pattern of an antenna module placed on a glass panel and the radiation patterns on the YZ plane and the XZ plane.
  • the vehicle antenna described herein can be mounted on a vehicle.
  • the configuration and operation according to the embodiments described herein can also be applied to a vehicle-mounted communication system, i.e., a vehicle antenna.
  • a vehicle-mounted antenna may include multiple antennas and a transceiver circuit and processor that control the antennas.
  • an antenna assembly (antenna module) that can be placed on a vehicle window according to the present specification and a vehicle antenna including the antenna assembly are described.
  • the antenna assembly refers to a structure in which conductive patterns are combined on a dielectric substrate, and may also be referred to as an antenna module.
  • Fig. 1 shows a configuration of a vehicle in which a vehicle antenna module operating with circular polarization is placed on the front windshield or rear windshield of the vehicle.
  • an antenna module (1000) that operates in circular polarization may be placed on a front windshield (310) or a rear windshield (330) of a vehicle.
  • the antenna module (1000) formed on a transparent substrate (1010) may be formed as a transparent antenna.
  • the transparent substrate (1010) may be electrically connected to an opaque substrate (1010b).
  • the antenna module (1000) may be electrically connected to a TCU (300) via a coaxial cable (100c). If the coaxial cable (100c) is connected to a metal pattern of the transparent substrate (1010), it may be implemented without an opaque substrate.
  • a vehicle antenna module operating in circular polarization according to the present specification is described. Meanwhile, the vehicle antenna module operating in circular polarization according to the present specification can be implemented as a single dielectric substrate on the same plane as a CPW feeder.
  • a wideband transparent antenna structure that can be placed on a vehicle glass according to the present specification can be implemented as a structure in which grounds are formed on both sides of a radiator to form a wideband structure.
  • the vehicle wideband transparent antenna can include an antenna module configured to perform 4G wireless communication and 5G wireless communication.
  • the vehicle wideband transparent antenna can include a GNSS (Global Navigation Satellite System) antenna configured to provide location services.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • FIG. 3 illustrates a side view of a vehicle antenna module formed on a first side and a second side of a transparent substrate and a vehicle antenna module formed on the second side of the transparent substrate.
  • a vehicle antenna module (1000) may be formed as a double-sided structure in which metal patterns are disposed on both layers (both sides) of a transparent substrate (1010).
  • a conductive patch region (1100) and a conductive guide ring (1100r) may be disposed on a first side (first layer) of the transparent substrate (1010).
  • a conductive ground region (1100g) may be disposed on a second side (second layer) of the transparent substrate (1010).
  • a coaxial cable (100c) may be disposed on the second side (second layer) of the transparent substrate (1010).
  • FIG. 4 illustrates a plan view of a vehicle antenna formed on the first and second surfaces of a transparent substrate.
  • a conductive patch region (1100), a conductive ground region (1100g), and a conductive guide ring (1100r) may be arranged on the first surface (La1) of the transparent substrate (1010).
  • the conductive patch region (1100) and the conductive guide ring (1100r) may be arranged on the first surface (La1) of the transparent substrate (1010).
  • the conductive ground region (1100g) may be arranged on the second surface (La2) of the transparent substrate (1010).
  • a slit or slot may be added inside the conductive patch region (1100) to improve the axial ratio and gain characteristics.
  • a stub, slit or slot may be added between the conductive patch region (1100) and the conductive ground region (1100g) to improve the impedance matching, axial ratio and gain characteristics.
  • a stub, slit or slot may be added between the conductive ground region (1100g) and the conductive guide ring (1100r).
  • the conductive guide ring (1100r) may be connected or coupled to the conductive ground region (1100g) through a vertical via or stub, etc.
  • the metal patterns arranged on the first surface (La1) and the second surface (La2) of the transparent substrate (1010) can be configured to radiate linearly polarized or circularly polarized signals by means of a connection pattern structure connected to a predetermined position.
  • the connection pattern (1100c) can be configured to include a first connection pattern (1110c), a second connection pattern (1120c), a third connection pattern (1130), and a fourth connection pattern (1140c).
  • the first connection pattern (1110c) may include a first stub (SB1) extending from a first point of the conductive patch region (1100), a fifth stub (SB5) extending from a first point of the conductive ground region (1100g), and a first slot region (SR1).
  • the first stub (SB1) and the fifth stub (SB5) may overlap by an overlapping length in a first direction, which is the X-axis direction.
  • the second connection pattern (1120c) may include a second stub (SB2) extending from a second point of the conductive patch region (1100), and a sixth stub (SB6) extending from a second point of the conductive ground region (1100g).
  • the second stub (SB2) and the sixth stub (SB6) may overlap by an overlapping length in a second direction that is rotated by a first angle in the X-axis direction.
  • the third connection pattern (1120c) may include a third stub (SB3) extending from a third point of the conductive patch area (1100) and a sixth stub (SB6) extending from a third point of the conductive ground area (1100g).
  • the third stub (SB3) and the seventh stub (SB7) may overlap by an overlapping length in a third direction rotated by a second angle in the second direction.
  • the second connection pattern (1140c) may include a fourth stub (SB4) extending from a fourth point of the conductive patch area (1100) and a sixth stub (SB6) extending from a fourth point of the conductive ground area (1100g).
  • the fourth stub (SB4) and the sixth stub (SB6) may overlap by an overlapping length in a fourth direction rotated by a first angle in the third direction.
  • FIG. 5 illustrates metal patterns disposed on the first and second surfaces of the transparent substrate of the vehicle antenna module of FIG. 4.
  • FIG. 5(a) illustrates a conductive patch region (1100) and a conductive patch region (1100r) disposed on the first surface (La1) of the transparent substrate (1010) of the antenna module.
  • the conductive patch region (1100) may include first to fourth stubs (SB1) to (SB4) extending from different points on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • FIG. 5(b) illustrates a conductive ground region (1100g) disposed on a second surface (La2) of a transparent substrate (1010) of an antenna module.
  • the conductive ground region (1100g) may be electrically separated by a fifth stub (SB5) operating as a power supply stub and a first slot region (SR1).
  • the conductive ground region (1100g) may include sixth stubs (SB6) to eighth stubs (SB8) extending from different points on the circumference of the conductive ground region (1100g).
  • a signal line (110c) of a coaxial cable (100c) may be connected to the fifth stub (SB5) of the first slot region (SR1) of the conductive ground region (1100g).
  • a ground line (120c) of the coaxial cable (100c) may be connected to the conductive ground region (1100g).
  • FIG. 6 is a drawing showing the angle between adjacent stubs and the spacing between metal patterns of the vehicle antenna module of FIG. 5, and an enlarged view of a certain area.
  • FIG. 6 (a) is a drawing showing the angle between adjacent stubs and the spacing between metal patterns of the vehicle antenna module (1000) of FIG. 5.
  • the conductive patch region (1100) may be formed in a circular shape having a radius (Rp) smaller than the inner radius of the conductive ground region (1100g).
  • the conductive patch region (1100) is not limited to a circular shape and may be formed in a polygonal shape larger than a square or a hexagon.
  • the conductive ground region (1100g) is also not limited to a circular shape and may be formed in a polygonal shape larger than a square or a hexagon.
  • the direction of the circular polarization, the axial ratio, may be controlled by the first angle ( ⁇ 1) between the first stub (SB1) and the second stub (SB2) and the second angle ( ⁇ 2) between the second stub (SB2) and the third stub (SB3).
  • Fig. 6(b) is an enlarged view of the A region overlapped by the second and sixth stubs of Fig. 6(a).
  • the boundary of the conductive patch region (1100) and the inner boundary of the conductive ground region (1100g) can be spaced apart by a first gap (Gg).
  • the resonant frequency of the antenna module can be adjusted by the radius (Rp) of the conductive patch region (1100) and the first gap (Gg) between the conductive patch region (1100) and the conductive ground region (1100g).
  • the second stub (SB2) and the sixth stub (SB6) may be arranged to overlap in the same direction on the first and second surfaces of the transparent substrate.
  • the second stub (SB2) and the sixth stub (SB6) may be formed with a first width (W1).
  • the second stub (SB2) may be spaced apart from the inner side of the conductive ground region (1100g) by a second gap (Wc1).
  • the resonant frequency of the antenna module may be adjusted by a capacitance value determined by the gap between the inner boundary of the conductive ground region (1100g) and the second stub (SB2).
  • the resonant frequency of the antenna module may be adjusted by the product of the first width (W1) and the second gap (Wc1) to the inner side of the conductive ground region (1100g).
  • Fig. 6(c) is an enlarged view of the B region overlapped by the first and fifth stubs of Fig. 6(a).
  • the first stub (SB1) may be formed with a first width (W1).
  • the first stub (SB1) and the fifth stub (SB5) may be arranged to overlap in the same direction on the first and second surfaces of the transparent substrate.
  • the first stub (SB1) and the fifth stub (SB5) may be arranged to overlap in the same direction on the first and second surfaces of the transparent substrate by an overlapping length (W FC1 ).
  • Impedance matching of the antenna module may be achieved by the overlapping area of the first stub (SB1) and the fifth stub (SB5) on the first and second surfaces of the transparent substrate.
  • the impedance matching of the antenna module can be achieved by the product of the first width (W1) of the first stub (SB1) and the overlapping length (W FC1 ) of the first stub (SB1) and the fifth stub (SB5).
  • the gain of the antenna module can be adjusted (optimized) by the third gap (Gr) between the conductive ground area (1100g) and the guide ring (1100r) and the width (Wr) of the guide ring (1100r).
  • Fig. 7 illustrates a plan view of an antenna module in which slot regions are formed in a conductive ground region.
  • the antenna module (1000b) of Fig. 7 is not limited to the structure arranged on the second surface of the transparent substrate of Fig. 3(b).
  • the antenna module (1000) of Fig. 7 can also be applied to the structure arranged on the first and second surfaces of the transparent substrate of Fig. 3(a).
  • the antenna module (1000) may include a plurality of metal patterns disposed on a first surface and a second surface of a transparent substrate (1010).
  • the antenna module (1000) includes a conductive patch region (1100), a conductive guide ring (1100r) disposed on the first surface of the transparent substrate (1010), and a conductive ground region (1100g) disposed on the second surface of the transparent substrate (1010).
  • the conductive patch region (1100) may be formed in a polygonal or circular shape having a square shape, a hexagonal shape, or a larger shape.
  • the conductive patch region (1100) may be configured to include a first stub (SB1) to a fourth stub (SB4).
  • a first slot region (SR1) to a fourth slot region (SR4) may be formed in the conductive ground region (1100g) such that the protruding first stub (SB1) to the fourth stub (SB4) partially overlap with the conductive ground region (1100g).
  • the antenna module (1000b) may include a plurality of metal patterns disposed on a second surface of a transparent substrate (1010).
  • the antenna module (1000b) includes a conductive patch region (1100), a conductive ground region (1100g), and a conductive guide ring (1100r) disposed on the second surface of the transparent substrate (1010).
  • the conductive patch region (1100) may be formed in a polygonal or circular shape having a square or hexagonal shape or larger.
  • the conductive patch region (1100) may be configured to include a first stub (SB1) to a fourth stub (SB4).
  • a first slot region (SR1) to a fourth slot region (SR4) may be formed in the conductive ground region (1100g) so that the protruding first stubs (SB1) to the fourth stubs (SB4) are electrically isolated from the conductive ground region (1100g).
  • the antenna module (1000, 1000b) may be configured to include a transparent substrate (1010), a conductive ground region (1100g), a conductive patch region (1100), and connection patterns (1100c).
  • the antenna module (1000, 1000b) may further be configured to include a second ring-shaped conductive guide ring (1100r).
  • the conductive ground region (1100g) may be formed in a first ring shape on the transparent substrate (1010).
  • the conductive patch region (1100) may be arranged in an inner region of the conductive ground region (1100g) so as to be spaced apart from the inner side of the conductive ground region (1100g). Accordingly, the conductive ground region (1100g) may be formed to surround the conductive patch region (1100).
  • the conductive ground region (1100g) may be formed in a first ring shape on the first surface of the transparent substrate (1010).
  • a conductive patch region (1100) may be formed on the second surface of the transparent substrate (1010).
  • the conductive patch region (1100) may be arranged on the second surface opposite to the first surface of the transparent substrate (1010), corresponding to the inner region of the conductive ground region (1100g), spaced apart from the inner side of the conductive ground region (1100g).
  • the connection patterns (1100c) may be composed of first patterns (SB5, SB6, SB7, SB8) and second patterns (SB1, SB2, SB3, SB4).
  • the first patterns (SB5, SB6, SB7, SB8) may be formed to extend to the inner surface of the conductive ground region (1100g).
  • the second patterns (SB1, SB2, SB3, SB4) may be formed to extend to the outer surface of the conductive patch region (1100).
  • Portions of the first patterns (SB5, SB6, SB7, SB8) and the second patterns (SB1, SB2, SB3, SB4) may be formed to overlap each other.
  • the overlapping regions may be formed near the conductive ground region (1100g).
  • the first patterns (SB5, SB6, SB7, SB8) and the second patterns (SB1, SB2, SB3, SB4) may form a plurality of connection patterns (1100c) that are electrically coupled.
  • connection patterns (1100c) may be formed to extend inwardly from the conductive ground region (1100g) to the conductive patch region (1100) to form capacitances between the conductive ground region (1100g) and the conductive patch region (1100).
  • the conductive patch region (1100) and the conductive ground region (1100g) may be electromagnetically coupled by being spaced apart from each other by the connection patterns (1100c).
  • the connection patterns (1100c) having an overlapping length in the same layer or different layers of the transparent substrate (1010) may be electromagnetically coupled in the horizontal direction. Therefore, the conductive patch region (1100) and the conductive ground region (1100g) may form a horizontal coupling structure by the connection patterns (1100c).
  • connection patterns (1100c) may be formed in a partially overlapping structure to couple between a conductive ground region (1100g) and a conductive patch region (1100) in another layer.
  • the connection patterns (1100c) may be formed spaced apart from each other by a predetermined interval to couple between a conductive ground region (1100g) and a conductive patch region (1100) in the same layer. Accordingly, the connection patterns (1100c) may be referred to as a coupling structure, a capacitor structure, or a connection pattern structure.
  • the first connection pattern (1110c) and the second connection pattern (1120c) may be formed to be spaced apart from each other by a first angle ( ⁇ 1).
  • the second connection pattern (1120c) and the third connection pattern (1130c) may be formed to be spaced apart from each other by a second angle ( ⁇ 2).
  • the angle between the third connection pattern (1130c) and the fourth connection pattern (1140c) may be formed to be spaced apart from each other by an angle equal to the first angle ( ⁇ 1).
  • the angle between the fourth connection pattern (1140c) and the first connection pattern (1110c) may be formed to be spaced apart from each other by a second angle ( ⁇ 2).
  • one of the first angle ( ⁇ 1) and the second angle ( ⁇ 2) may be an angle less than 90 degrees and the other may be an angle greater than 90 degrees.
  • the first angle ( ⁇ 1) may be formed as an angle less than 90 degrees and the second angle ( ⁇ 2) may be formed as an angle greater than 90 degrees.
  • the antenna module may operate in right-handed circular polarization (RHCP).
  • the first angle ( ⁇ 1) may be formed as an angle greater than 90 degrees and the second angle ( ⁇ 2) may be formed as an angle less than 90 degrees.
  • the antenna module may operate in left-handed circular polarization (LHCP).
  • the conductive guide ring (1100r) may be formed in a second ring shape to surround the conductive ground region (1100g).
  • the inner radius of the conductive guide ring (1100r) may be formed to be larger than the outer radius (Rg) of the conductive ground region (1100g).
  • the conductive guide ring (1100r) may be disposed on the second surface of the transparent substrate (1010).
  • the conductive guide ring (1100r) may be implemented as a floating structure that is not electrically connected to the ground.
  • the conductive guide ring (1100r) may be disposed on the first surface of the transparent substrate (1010).
  • the current component formed in the conductive ground region (1100g) may be effectively coupled to the conductive guide ring (1100r).
  • the conductive guide ring (1100r) may be connected to the ground line (120c) of the coaxial cable (100c).
  • the radius of the conductive guide ring (1100r) may be formed to be larger than the radius of the conductive grounding area (1100g).
  • the radius of the conductive guide ring (1100r) may be formed to be larger than the radius of the conductive patch area (1100).
  • the radius of the conductive grounding area (1100g) may be formed to be larger than the radius of the conductive patch area (1100).
  • a conductive guide ring (1100r) may be disposed on a second surface of a transparent substrate (1010).
  • the conductive guide ring (1100r) may be connected to a ground line (120c) of a coaxial cable (100c).
  • the radius of the conductive guide ring (1100r) may be formed to be larger than the radius of the conductive grounding area (1100g).
  • the radius of the conductive guide ring (1100r) may be formed to be larger than the radius of the conductive patch area (1100).
  • the radius of the conductive grounding area (1100g) may be formed to be larger than the radius of the conductive patch area (1100).
  • the conductive patch region (1100) may be formed in a polygonal or circular shape larger than a hexagon.
  • the first connection pattern (1110c) may be configured to include a first stub (SB1) and a first slot region (SR1).
  • the first stub (SB1) may be formed to extend from a first point on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • the first slot region (SR1) may be formed such that a metal pattern is removed from the conductive ground region (1100g). Accordingly, the first stub (SB1) may be arranged in the first slot region (SR1).
  • a signal of a specific frequency band may be applied to the antenna module through the first stub (SB1).
  • one of the first and second surfaces of the transparent substrate (1010) may be attached to a glass panel.
  • a conductive ground region (1100g) and a coaxial cable (100c) may be arranged on the other of the first and second surfaces of the transparent substrate (1010).
  • a signal line (110c) of the coaxial cable (100c) may be connected to the first stub (SB), and a ground line (110g) may be connected to the ground region (GR). Accordingly, a signal of a specific frequency band may be applied to the antenna module through the signal line (110c) of the coaxial cable (100c) and the first stub (SB1).
  • the first connection pattern (1110c) may be configured to include a first stub (SB1) and a ground region (GR).
  • the first stub (SB1) may be formed to extend from a first point on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • the ground region (GR) may be formed to surround one side and the other side and the circumference of the first stub (SB1).
  • the conductive ground region (1100g) may be formed with a first slot region (SR1) in which a metal pattern is removed so as to be spaced apart from the ground region (GR).
  • a signal of a specific frequency band may be applied to the antenna module through the first stub (SB1).
  • one of the first side and the second side of the transparent substrate (1010) may be attached to a glass panel.
  • a conductive ground region (1100g), a conductive patch region (1100), a conductive guide ring (1100c), and a coaxial cable (100c) may be arranged on the other of the first side and the second side of the transparent substrate (1010).
  • a signal line (110c) of the coaxial cable (100c) may be connected to the first stub (SB), and a ground line (110g) may be connected to the ground region (GR). Accordingly, a signal of a specific frequency band may be applied to the antenna module through the signal line (110c) of the coaxial cable (100c) and the first stub (SB1).
  • the second connection pattern (1120c) may be formed as a second stub (SB2) extending from a second point on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • the third connection pattern (1130c) may be formed as a third stub (SB3) extending from a third point on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • the fourth connection pattern (1140c) may be formed as a fourth stub (SB4) extending from a fourth point on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • the angle between the first stub (SB1) and the second stub (SB2) may be formed as a first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the second stub (SB2) and the third stub (SB3) may be formed as a second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or more.
  • the angle between the third stub (SB3) and the fourth stub (SB4) may be formed at the same angle as the first angle ( ⁇ 1).
  • the angle between the fourth stub (SB4) and the first stub (SB1) may be formed at the same angle as the second angle ( ⁇ 2).
  • the capacitor structure of the second to fourth stubs (SB2, SB3, SB4) and the conductive ground region (1100g) can be formed in a non-connected structure.
  • the second to fourth stubs (SB2, SB3, SB4) of the conductive patch region (1100) can extend to protrude further than the inner surface of the conductive ground region (1100g).
  • the second to fourth slot regions (SR2, SR3, SR4) can be formed in the conductive ground region (1100g).
  • the conductive ground region (1100g) may be formed as a second slot region (SR2) from which a metal pattern is removed so as to be spaced apart from or overlapped with one side, the other side, and an end portion of the second stub (SB2).
  • the conductive ground region (1100g) may be formed as a second slot region (SR3) from which a metal pattern is removed so as to be spaced apart from or overlapped with one side, the other side, and an end portion of the third stub (SB3).
  • the conductive ground region (1100g) may be formed as a fourth slot region (SR4) from which a metal pattern is removed so as to be spaced apart from or overlapped with one side, the other side, and an end portion of the fourth stub (SB4).
  • the ends of the second to fourth slot regions (SR2, SR3, SR4) and the ends of the second to fourth slot regions (SR2, SR3, SR4) may overlap to form connection patterns (1100c).
  • the second to fourth slot regions (SR2, SR3, SR4) may correspond to the second patterns (SB6, SB7, SB8).
  • the antenna module operating with circular polarization may be formed in a double-sided structure on the first and second surfaces of the transparent substrate (1010).
  • a conductive patch region (1100) and a conductive guide ring (1100r) may be arranged on the first surface of the transparent substrate (1010).
  • a conductive ground region (1100g) may be arranged on the second surface of the transparent substrate (1010).
  • the conductive patch region (1100) may be formed in a polygonal or circular shape larger than a hexagon.
  • the conductive patch region (1100) may be formed to include a plurality of stubs forming connection patterns.
  • the conductive patch region (1100) may be configured to include a first stub (SB1), a second stub (SB2), a third stub (SB3), and a fourth stub (SB4).
  • the first stub (SB1) may be formed at a first point on the circumference of the conductive patch region (1100) in a first direction in which a first connection pattern (1110c) is formed.
  • the second stub (SB2) may be formed at a second point on the circumference of the conductive patch region (1100) in a second direction in which a second connection pattern (1120c) is formed.
  • the third stub (SB3) may be formed at a third point on the circumference of the conductive patch region (1100) in a third direction in which a third connection pattern (1130c) is formed.
  • the fourth stub (SB4) can be formed in a fourth direction in which the fourth connection pattern (1140c) is formed at the fourth point on the circumference of the conductive patch area (1100).
  • a conductive ground region (1100g) disposed on a second surface of a transparent substrate (1010) may be formed to include a plurality of stubs forming connection patterns.
  • the conductive ground region (1100g) may be configured to include a fifth stub (SB5), a sixth stub (SB6), a seventh stub (SB7), and an eighth stub (SB8).
  • the fifth stub (SB5) may be formed in a first direction to overlap the first stub (SB1) at a first point on the inner side of the conductive ground region (1100g).
  • the sixth stub (SB6) may be formed in a second direction to overlap the second stub (SB2) at a second point on the inner side of the conductive ground region (1100g).
  • the seventh stub (SB7) may be formed in a third direction to overlap the third stub (SB3) at a third point on the inner side of the conductive ground region (1100g).
  • the eighth stub (SB8) can be formed in the fourth direction to overlap the fourth stub (SB4) at the fourth point on the inner side of the conductive ground area (1100g).
  • the angle between the first stub (SB1) and the second stub (SB2) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed as a first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the fifth stub (SB5) and the sixth stub (SB6) arranged on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed as a first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the second stub (SB2) and the third stub (SB3) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed as a second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or more.
  • the angle between the sixth stub (SB6) and the seventh stub (SB7) arranged on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed as a second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or less.
  • the angle between the third stub (SB3) and the fourth stub (SB4) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed at the same angle as the first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the seventh stub (SB7) and the eighth stub (SB8) arranged on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed at the same angle as the first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the fourth stub (SB4) and the first stub (SB1) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed at the same angle as the second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or more.
  • the angle between the eighth stub (SB8) and the fifth stub (SB5) arranged on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed at the same angle as the second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or more.
  • the second to fourth stubs (SB2, SB3, SB4) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed with the same width and length.
  • the first stub (SB1) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed longer than the second to fourth stubs (SB2, SB3, SB4) so that impedance matching may be achieved depending on the power supply.
  • the first stub (SB1) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed with a first width (W1) and a first length (L1).
  • the second to fourth stubs (SB2) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed with the same second width (W1) and second length (L2).
  • the second length (L2) of the second stub (SB2) to the fourth stub (SB4) may be formed to be longer than the first length (L1) of the first stub (SB1).
  • the capacitance value may be maintained constant between the overlapping stubs between the first and second surfaces.
  • the first length (L1) of the first stub (SB1) overlapping with the fifth stub (SB5) having the second width (W2) wider than the first width (W1) may be formed to be shorter than the second length (L2).
  • the fifth stub (SB5) disposed on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed with a second width (W2) that is wider than the first width (W1).
  • the fifth stub (SB5) disposed on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed with a third length (L3) that is shorter than the first length (L1).
  • the sixth to eighth stubs (SB6) to (SB8) disposed on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed with a fourth length (L4) that is shorter than the first width (W1) and the second length (L2).
  • the fourth length (L4) of the sixth to eighth stubs (SB6) to (SB8) may be formed shorter than the third length (L3) of the fifth stub (SB5).
  • Corresponding stubs on the first and second surfaces of the transparent substrate (1010) may be configured to overlap with a predetermined overlapping length to form a capacitor having a predetermined capacitance value.
  • the overlapping lengths of the second stub (SB2) and the sixth stub (SB6), the overlapping lengths of the third stub (SB3) and the seventh stub (SB7), and the overlapping lengths of the fourth stub (SB4) and the eighth stub (SB8) may be formed to be the same.
  • the overlapping length may be formed to be shorter than the fourth length (L4) of the sixth stub (SB6) to the eighth stub (SB8).
  • the characteristics of the circular polarization antenna according to the present specification can be adjusted according to the overlapping structure of the stub structure and the angle between the stubs.
  • the resonant frequency of the antenna module can be adjusted by the radius (Rp) of the conductive patch area (1100) and the first gap (Gg) between the conductive patch area (1100) and the conductive ground area (1100g).
  • the resonant frequency of the antenna module can be adjusted by the product of the first width (W1) of the second stub (SB2) to the fourth stub (SB4) and the second gap (Wc1) on the inner side of the conductive ground area (1100g).
  • the second gap (Wc1) can be defined as the length from the ends of the second stub (SB2) to the fourth stub (SB4) to the inner side of the conductive ground area (1100g).
  • the axial ratio of the circular polarization of the antenna module can be adjusted by the first angle ( ⁇ 1) between the first and second stubs (SB1, SB2) and the second angle ( ⁇ 2) between the second and third stubs (SB2, SB3).
  • the impedance matching of the antenna module can be achieved by the product of the first width (W1) of the first stub (SB1) and the overlapping length of the first stub (SB1) and the fifth stub (SB5).
  • the gain of the antenna module can be adjusted by the third gap (Gr) between the conductive ground area (1100g) and the guide ring (1100r) and the width (Wr) of the guide ring (1100r).
  • the first angle ( ⁇ 1) between the first and second stubs (SB1, SB2) can be formed in a range of greater than 45 degrees and less than 90 degrees.
  • the sum of the first angle ( ⁇ 1) between the first and second stubs (SB1, SB2) and the second angle ( ⁇ 2) between the second and third stubs (SB2, SB3) can be formed in a range of greater than 150 degrees and less than 210 degrees.
  • the antenna module can be configured to radiate a signal of right-handed circular polarization (RHCP).
  • the first angle ( ⁇ 1) between the first and second stubs (SB1, SB2) may be formed in a range greater than 90 degrees and less than 135 degrees.
  • the sum of the first angle ( ⁇ 1) between the first and second stubs (SB1, SB2) and the second angle ( ⁇ 2) between the second and third stubs (SB2, SB3) may be formed in a range greater than 150 degrees and less than 210 degrees.
  • the antenna module may be configured to radiate a signal of left-handed circular polarization (LHCP).
  • Fig. 8 is a plan view and a diagram showing the polarization direction of an antenna module having a feed stub.
  • Fig. 9 is a diagram showing the phase change of the electric field distribution in the antenna module having the feed stub of Fig. 8.
  • the direction of the electric field formed in the conductive patch region (1100) in the first state having a phase of 0 degrees is formed in the positive X-axis direction.
  • the direction of the electric field formed in the conductive patch region (1100) in the second state having a phase of 90 degrees is formed in the positive X-axis direction.
  • the direction of the electric field formed in the conductive patch region (1100) in the third state having a phase of 180 degrees is formed in the negative X-axis direction.
  • the direction of the electric field formed in the conductive patch region (1100) in the fourth state having a phase of 270 degrees is formed in the negative X-axis direction.
  • the phase difference of the current on the left and right sides of the conductive patch area (1100) and the conductive ground area (1100g) becomes 180°. Accordingly, a radiation pattern identical to that of a dipole antenna is formed, and a linear polarization in a horizontal direction with respect to the fifth stub (SB5), which is a feeding stub, can be implemented.
  • SB5 fifth stub
  • Fig. 10 is a plan view and a diagram showing the polarization direction of an antenna module in which the first to fourth stubs are formed at an angle of 90 degrees.
  • Fig. 11 is a diagram showing the phase change of the electric field distribution in the antenna module in which the first to fourth stubs of Fig. 10 are formed at an angle of 90 degrees.
  • the phase difference of the current on the left and right sides of the conductive patch area (1100) and the conductive ground area (1100g) becomes 180 degrees.
  • the same radiation pattern as a dipole antenna is formed, and linear polarization in the direction parallel to the feed line can be implemented.
  • the electric field component coupled from the conductive patch area (1100) to the conductive ground area (1100g) by the plurality of stubs increases. Accordingly, the effective area of the antenna module increases, resulting in improved directivity and gain.
  • the directivity and gain of the antenna module are improved in the X-axis direction, which is the direction in which a signal is applied through the fifth stub (SB5), which is a feed stub.
  • Fig. 12 is a plan view and a polarization direction diagram of an antenna module in which the first and second stubs are formed at a first angle less than 90 degrees and the second and third stubs are formed at a second angle greater than 90 degrees.
  • Fig. 13 is a diagram showing the phase change of the electric field distribution in the antenna module of Fig. 12.
  • the polarization can be implemented from linear polarization to circular polarization.
  • the angles are 45 degrees ⁇ a1 ⁇ 90 degrees, 150 degrees ⁇ a2 ⁇ 210 degrees, and 225 degrees ⁇ a3 ⁇ 270 degrees
  • the currents in the conductive patch area (1100) and the conductive ground area (1100g) become perpendicular to each other at a phase difference of 90 degrees.
  • the currents in the conductive patch area (1100) and the conductive ground area (1100g) rotate in a counter-clockwise direction. Therefore, a signal of right-hand circular polarization (RHCP) can be generated in the ceiling direction perpendicular to the antenna planes of the conductive patch area (1100) and the conductive ground area (1100g).
  • RHCP right-hand circular polarization
  • Fig. 14 is a plan view and a polarization direction diagram of an antenna module in which the first and second stubs are formed at a first angle greater than 90 degrees and the second and third stubs are formed at a second angle less than 90 degrees.
  • Fig. 15 is a diagram showing the phase change of the electric field distribution in the antenna module of Fig. 14.
  • the direction of the electric field formed in the conductive patch region (1100) in the first state having a phase of 0 degrees is formed in the fourth diagonal direction.
  • the direction of the electric field formed in the conductive patch region (1100) in the second state having a phase of 90 degrees is formed in the third diagonal direction orthogonal to the fourth direction.
  • the direction of the electric field formed in the conductive patch region (1100) in the third state having a phase of 180 degrees is formed in the second diagonal direction orthogonal to the third direction and opposite to the fourth direction.
  • the direction of the electric field formed in the conductive patch region (1100) in the fourth state having a phase of 270 degrees is formed in a first diagonal direction that is orthogonal to the second direction and opposite to the third direction.
  • three parallel stubs can be formed to form angles of 90 degrees ⁇ a1 ⁇ 135 degrees, 150 degrees ⁇ a2 ⁇ 210 degrees, and 270 degrees ⁇ a3 ⁇ 315 degrees with respect to the feed stub, respectively.
  • the ends of the parallel stubs can form a conductive ground area (1100g) and a planar capacitance.
  • the polarization can be implemented from linear polarization to circular polarization.
  • the angles are 90 degrees ⁇ a1 ⁇ 135 degrees, 150 degrees ⁇ a2 ⁇ 210 degrees, and 270 degrees ⁇ a3 ⁇ 315 degrees
  • the currents in the conductive patch area (1100) and the conductive ground area (1100g) become perpendicular to each other at a phase difference of 90 degrees.
  • the currents in the conductive patch area (1100) and the conductive ground area (1100g) rotate in a clockwise direction. Therefore, a left-handed circularly polarized (LHCP) signal can be generated in the ceiling direction perpendicular to the antenna planes of the conductive patch area (1100) and the conductive ground area (1100g).
  • LHCP left-handed circularly polarized
  • the conductive patch region (1100) may be formed in a polygonal or circular shape larger than a hexagon.
  • the first connection pattern (1110c) may be configured to include a first stub (SB1) and a ground region (GR).
  • the first stub (SB1) may be formed to extend from a first point on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • the ground region (GR) may be formed to surround one side and the other side and the circumference of the first stub (SB1).
  • the conductive ground region (1100g) may be formed with a first slot region (SR1) in which a metal pattern is removed so as to be spaced apart from the ground region (GR).
  • a signal of a specific frequency band may be applied to the antenna module through the first stub (SB1).
  • one of the first side and the second side of the transparent substrate (1010) may be attached to a glass panel.
  • a conductive ground region (1100g), a conductive patch region (1100), a conductive guide ring (1100r), and a coaxial cable (100c) may be arranged on the other of the first side and the second side of the transparent substrate (1010).
  • a signal line (110c) of the coaxial cable (100c) may be connected to the first stub (SB), and a ground line (110g) may be connected to the ground region (GR). Accordingly, a signal of a specific frequency band may be applied to the antenna module through the signal line (110c) of the coaxial cable (100c) and the first stub (SB1).
  • a conductive patch region (1010) and a conductive guide ring (1010r) disposed on a first surface of a transparent substrate (1010) may be attached to a skin attachment (10). Meanwhile, a conductive ground region (1100g) may be disposed on a second surface of the transparent substrate (1010).
  • a signal line (110c) of a coaxial cable (100c) may be connected to a fifth stub (SB5) spaced apart from the conductive ground region (1100g).
  • a ground line (110c) of the coaxial cable (100c) may be connected to the conductive ground region (1100g).
  • the antenna module (1000) when the antenna module (1000) is attached to a glass panel having a relative permittivity (Dk) of 6.5, it has a reflection coefficient value of -15 dB or less in a frequency band of 1.4 GHz to 1.5 GHz.
  • the antenna module (1000) when the antenna module (1000) is attached to a glass panel having a relative permittivity (Dk) of 6.5, it has a reflection coefficient value of -10 dB or less in a frequency band of 1.4 GHz to 1.75 GHz.
  • the antenna module (1000) When the antenna module (1000) is attached to a glass panel having a relative permittivity (Dk) of 6.5, the antenna module (1000) has a resonant frequency of 1.58 GHz.
  • the antenna module (1000) When the antenna module (1000) is attached to polycarbonate having a relative permittivity (Dk) of 2.7, it has a reflection coefficient value of -12 dB or less in a frequency band of 1.6 GHz to 1.9 GHz. When the antenna module (1000) is attached to polycarbonate having a relative permittivity (Dk) of 2.7, the antenna module (1000) has a resonant frequency of 1.78 GHz. When the antenna module (1000) is placed in air having a relative permittivity (Dk) of 1, it has a reflection coefficient value of -10 dB or less in a frequency band of 1.88 GHz to 2.05 GHz.
  • the antenna module (1000) When the antenna module (1000) is placed in air having a relative permittivity (Dk) of 1, the antenna module (1000) has a resonant frequency of 1.94 GHz. Therefore, as the relative permittivity of the attachment material to which the antenna module (1000) is attached decreases, the resonant frequency shifts to a higher frequency band.
  • the antenna module (1000) when the antenna module (1000) is attached to a glass panel having a relative permittivity (Dk) of 6.5, it has an axial ratio value of 3 dB or less in a frequency band of 1.53 GHz to 1.63 GHz.
  • the antenna module (1000) When the antenna module (1000) is attached to a glass panel having a relative permittivity (Dk) of 6.5, the antenna module (1000) has a lowest axial ratio value of 1 dB or less at a resonant frequency of 1.58 GHz.
  • the antenna module (1000) When the antenna module (1000) is attached to polycarbonate having a relative permittivity (Dk) of 2.7, it has an axial ratio value of 3 dB or less in a frequency band of 1.73 GHz to 1.83 GHz. When the antenna module (1000) is attached to polycarbonate having a relative permittivity (Dk) of 2.7, the antenna module (1000) has an axial ratio value of about 1.5 dB at a resonant frequency of 1.78 GHz. Therefore, the antenna module (1000) has the lowest axial ratio value when attached to a glass panel having a relative permittivity (Dk) of 6.5.
  • the antenna module (1000) When the antenna module (1000) is placed in air with a relative permittivity (Dk) of 1, it has an axial ratio value exceeding 3 dB across the entire frequency band. When the antenna module (1000) is placed in air with a relative permittivity (Dk) of 1, the antenna module (1000) has an axial ratio value of about 5 dB exceeding 3 dB at a resonant frequency of 1.94 GHz.
  • Fig. 18(a) shows a front view of the radiation pattern of the antenna module disposed on the glass panel.
  • Fig. 18(b) and Fig. 18(c) show the radiation patterns of the antenna module disposed on the glass panel on the YZ plane and the XZ plane.
  • a symmetrical structure can be formed by the first stub (SB1), which is a feed stub, and the second to fourth stubs (SB2, SB3, SB4), which are three parallel stubs. Accordingly, the low-altitude angle gain is improved, and an excellent omni-directional radiation pattern in the horizontal direction can be implemented.
  • the current distribution identical to that of a patch antenna having exactly a 90-degree phase difference can be implemented. Accordingly, an antenna module satisfying circular polarization characteristics at a specific operating frequency of a GP, GNSS antenna for location tracking can be provided.
  • connection pattern structures may be formed as stub structures extending from different points on the circumference of a conductive patch region (1100). Accordingly, the polarization characteristics of the antenna module can be adjusted by adjusting the point at which the stub structure is connected to the conductive patch region (1100).
  • the second connection pattern (1120c) may be formed as a second stub (SB2) extending from a second point on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • the third connection pattern (1130c) may be formed as a third stub (SB3) extending from a third point on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • the fourth connection pattern (1140c) may be formed as a fourth stub (SB4) extending from a fourth point on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • the angle between the first stub (SB1) and the second stub (SB2) may be formed as a first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the second stub (SB2) and the third stub (SB3) may be formed as a second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or more.
  • the angle between the third stub (SB3) and the fourth stub (SB4) may be formed at the same angle as the first angle ( ⁇ 1).
  • the angle between the fourth stub (SB4) and the first stub (SB1) may be formed at the same angle as the second angle ( ⁇ 2).
  • the capacitor structure of the second to fourth stubs (SB2, SB3, SB4) and the conductive ground region (1100g) can be formed in a non-connected structure.
  • the conductive ground region (1100g) can be formed as a second slot region (SR2) from which a metal pattern is removed so as to be spaced apart from one side, the other side, and an end of the second stub (SB2).
  • the conductive ground region (1100g) can be formed as a second slot region (SR3) from which a metal pattern is removed so as to be spaced apart from one side, the other side, and an end of the third stub (SB3).
  • the conductive ground region (1100g) can be formed as a fourth slot region (SR4) from which a metal pattern is removed so as to be spaced apart from one side, the other side, and an end of the fourth stub (SB4).
  • the second connection pattern (1110c) is configured to include a first stub (SB1), a ground region (GR1), and a first slot region (SR1) at a second point of the conductive patch region (1100), so that it can operate as an equivalent circuit having a first capacitance value.
  • the second connection pattern (1120c) is configured to include a second stub (SB2) at a second point of the conductive patch region (1100) and a second slot region (SR2), so that it can operate as an equivalent circuit having a second capacitance value.
  • the third connection pattern (1130c) is configured to include a third stub (SB3) at a fourth point of the conductive patch region (1100) and a third slot region (SR3), so that it can operate as an equivalent circuit having a third capacitance value.
  • the fourth connection pattern (1140c) is configured to include the fourth stub (SB4) and the fourth slot region (SR4) of the fourth point of the conductive patch region (1100) and can operate as an equivalent circuit having a fourth capacitance value.
  • the antenna module operating with circular polarization may be formed in a double-sided structure on the first and second surfaces of the transparent substrate (1010).
  • a conductive patch region (1100) and a conductive guide ring (1100r) may be arranged on the first surface of the transparent substrate (1010).
  • a conductive ground region (1100g) may be arranged on the second surface of the transparent substrate (1010).
  • the conductive patch region (1100) may be formed in a polygonal or circular shape larger than a hexagon.
  • the conductive patch region (1100) may be formed to include a plurality of stubs forming connection patterns.
  • the conductive patch region (1100) may be configured to include a first stub (SB1), a second stub (SB2), a third stub (SB3), and a fourth stub (SB4).
  • the first stub (SB1) may be formed at a first point on the circumference of the conductive patch region (1100) in a first direction in which a first connection pattern (1110c) is formed.
  • the second stub (SB2) may be formed at a second point on the circumference of the conductive patch region (1100) in a second direction in which a second connection pattern (1120c) is formed.
  • the third stub (SB3) may be formed at a third point on the circumference of the conductive patch region (1100) in a third direction in which a third connection pattern (1130c) is formed.
  • the fourth stub (SB4) can be formed in a fourth direction in which the fourth connection pattern (1140c) is formed at the fourth point on the circumference of the conductive patch area (1100).
  • a conductive ground region (1100g) disposed on a second surface of a transparent substrate (1010) may be formed to include a plurality of stubs forming connection patterns.
  • the conductive ground region (1100g) may be configured to include a fifth stub (SB5), a sixth stub (SB6), a seventh stub (SB7), and an eighth stub (SB8).
  • the fifth stub (SB5) may be formed in a first direction to overlap the first stub (SB1) at a first point on the inner side of the conductive ground region (1100g).
  • the sixth stub (SB6) may be formed in a second direction to overlap the second stub (SB2) at a second point on the inner side of the conductive ground region (1100g).
  • the seventh stub (SB7) may be formed in a third direction to overlap the third stub (SB3) at a third point on the inner side of the conductive ground region (1100g).
  • the eighth stub (SB8) can be formed in the fourth direction to overlap the fourth stub (SB4) at the fourth point on the inner side of the conductive ground area (1100g).
  • the angle between the first stub (SB1) and the second stub (SB2) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed as a first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the fifth stub (SB5) and the sixth stub (SB6) arranged on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed as a first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the second stub (SB2) and the third stub (SB3) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed as a second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or more.
  • the angle between the sixth stub (SB6) and the seventh stub (SB7) arranged on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed as a second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or less.
  • the angle between the third stub (SB3) and the fourth stub (SB4) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed at the same angle as the first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the seventh stub (SB7) and the eighth stub (SB8) arranged on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed at the same angle as the first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the fourth stub (SB4) and the first stub (SB1) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed at the same angle as the second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or more.
  • the angle between the eighth stub (SB8) and the fifth stub (SB5) arranged on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed at the same angle as the second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or more.
  • the second to fourth stubs (SB2, SB3, SB4) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed with the same width and length.
  • the first stub (SB1) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed longer than the second to fourth stubs (SB2, SB3, SB4) so that impedance matching may be achieved depending on the power supply.
  • the first stub (SB1) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed with a first width (W1) and a first length (L1).
  • the second to fourth stubs (SB2) to SB4 arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed with the same first width (W1) and second length (L2).
  • the second length (L2) of the second stub (SB2) to the fourth stub (SB4) may be formed to be longer than the first length (L1) of the first stub (SB1).
  • the fifth stub (SB5) disposed on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed with a second width (W2) that is wider than the first width (W1).
  • the fifth stub (SB5) disposed on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed with a third length (L3) that is shorter than the first length (L1).
  • the sixth to eighth stubs (SB6) to (SB8) disposed on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed with a fourth length (L4) that is shorter than the first width (W1) and the second length (L2).
  • the fourth length (L4) of the sixth to eighth stubs (SB6) to (SB8) may be formed shorter than the third length (L3) of the fifth stub (SB5).
  • Corresponding stubs on the first and second surfaces of the transparent substrate (1010) may be configured to overlap with a predetermined overlapping length to form a capacitor having a predetermined capacitance value.
  • the overlapping lengths of the second stub (SB2) and the sixth stub (SB6), the overlapping lengths of the third stub (SB3) and the seventh stub (SB7), and the overlapping lengths of the fourth stub (SB4) and the eighth stub (SB8) may be formed to be the same.
  • the overlapping length may be formed to be shorter than the fourth length (L4) of the sixth stub (SB6) to the eighth stub (SB8).
  • the characteristics of the circular polarization antenna according to the present specification can be adjusted according to the overlapping structure of the stub structure and the angle between the stubs.
  • the resonant frequency of the antenna module can be adjusted by the radius (Rp) of the conductive patch area (1100) and the first gap (Gg) between the conductive patch area (1100) and the conductive ground area (1100g).
  • the resonant frequency of the antenna module can be adjusted by the product of the first width (W1) of the second stub (SB2) to the fourth stub (SB4) and the second gap (Wc1) on the inner side of the conductive ground area (1100g).
  • the second gap (Wc1) can be defined as the length from the ends of the second stub (SB2) to the fourth stub (SB4) to the inner side of the conductive ground area (1100g).
  • the axial ratio of the circular polarization of the antenna module can be adjusted by the first angle ( ⁇ 1) between the first and second stubs (SB1, SB2) and the second angle ( ⁇ 2) between the second and third stubs (SB2, SB3).
  • the impedance matching of the antenna module can be achieved by the product of the first width (W1) of the first stub (SB1) and the overlapping length (W FC1 ) of the first stub (SB1) and the fifth stub (SB5).
  • the gain of the antenna module can be adjusted by the third gap (Gr) between the conductive ground area (1100g) and the guide ring (1100r) and the width (Wr) of the guide ring (1100r).
  • the first angle ( ⁇ 1) between the first and second stubs (SB1, SB2) can be formed in a range of greater than 45 degrees and less than 90 degrees.
  • the sum of the first angle ( ⁇ 1) between the first and second stubs (SB1, SB2) and the second angle ( ⁇ 2) between the second and third stubs (SB2, SB3) can be formed in a range of greater than 150 degrees and less than 210 degrees.
  • the antenna module can be configured to radiate a signal of right-handed circular polarization (RHCP).
  • the first angle ( ⁇ 1) between the first and second stubs (SB1, SB2) may be formed in a range greater than 90 degrees and less than 135 degrees.
  • the sum of the first angle ( ⁇ 1) between the first and second stubs (SB1, SB2) and the second angle ( ⁇ 2) between the second and third stubs (SB2, SB3) may be formed in a range greater than 150 degrees and less than 210 degrees.
  • the antenna module may be configured to radiate a signal of left-handed circular polarization (LHCP).
  • the above describes a vehicle antenna module operating in circular polarization according to the present specification.
  • the following describes a vehicle equipped with a vehicle antenna module operating in circular polarization.
  • the vehicle (1) may be configured to include a glass panel (10) and an antenna module (1000).
  • the antenna module (1000) may be configured to include a transparent substrate (1010), a conductive ground region (1100g), a conductive patch region (1100), and connection patterns (1100c).
  • the antenna module (1000) may further be configured to include a second ring-shaped conductive guide ring (1100r).
  • a vehicle (1) may be provided with a glass panel (10).
  • the glass panel (10) may correspond to one of the front glass (310), the rear glass (330), and the upper glass of the vehicle (1).
  • the glass panel (10) may be coupled to a metal frame (9).
  • the metal frame (9) may be formed with a support (9a) that supports the glass panel (10), an outer peripheral portion (9b) that forms the exterior of the vehicle, and a connecting portion (9c) between the support (9a) and the outer peripheral portion (9b).
  • the glass panel (10) may be configured to include a transparent region (11) and an opaque region (12).
  • the front glass (310) may be configured to include a transparent region (311) and an opaque region (312).
  • the rear glass (330) may be configured to include a transparent region (331) and an opaque region (332).
  • the upper glass may be configured to include a transparent region and an opaque region.
  • the transparent regions (11, 311, 331) may be formed in an inner region of the opaque regions (12, 312, 332).
  • the transparency of the transparent regions (11, 311, 331) may be formed to be higher than the transparency of the opaque regions (12, 312, 332).
  • the transparency of the transparent region (311) of the front glass (310) may be formed to be higher than the transparency of the transparent region (331) of the rear glass (330).
  • the transparency of the transparent area (311) of the front glass (310) can be formed to be higher than the transparency of the transparent area of the upper glass.
  • a transparent substrate (1010) may be attached to a glass panel (10).
  • a conductive ground region (1100g) may be formed in a first ring shape on the transparent substrate (1010).
  • a conductive patch region (1100) may be arranged in an inner region of the conductive ground region (1100g) so as to be spaced apart from the inner side of the conductive ground region (1100g). Accordingly, the conductive ground region (1100g) may be formed to surround the conductive patch region (1100).
  • connection patterns (1100c) may be formed to extend inward from the conductive ground region (1100g) to the conductive patch region (1100) to form capacitances between the conductive ground region (1100g) and the conductive patch region (1100).
  • the connection patterns (1100c) may be formed in a partially overlapping structure to couple between the conductive ground region (1100g) and the conductive patch region (1100) in different layers.
  • the connection patterns (1100c) may be formed to be spaced apart from each other by a predetermined interval to couple between the conductive ground region (1100g) and the conductive patch region (1100) in the same layer. Therefore, the connection patterns (1100c) may be referred to as a coupling structure, a capacitor structure, or a connection pattern structure.
  • connection patterns (1100c) the first connection pattern (1110c) and the second connection pattern (1120c) may be formed to be spaced apart from each other by a first angle ( ⁇ 1).
  • the second connection pattern (1120c) and the third connection pattern (1130c) may be formed to be spaced apart from each other by a second angle ( ⁇ 2).
  • the third connection pattern (1130c) and the fourth connection pattern (1140c) may be formed to be spaced apart from each other by an angle equal to the first angle ( ⁇ 1).
  • the angle between the fourth connection pattern (1140c) and the first connection pattern (1110c) may be formed to be equal to the second angle ( ⁇ 2).
  • one of the first angle ( ⁇ 1) and the second angle ( ⁇ 2) may be an angle less than 90 degrees and the other may be an angle greater than 90 degrees.
  • the first angle ( ⁇ 1) may be formed as an angle less than 90 degrees and the second angle ( ⁇ 2) may be formed as an angle greater than 90 degrees.
  • the antenna module may operate in right-handed circular polarization (RHCP).
  • the first angle ( ⁇ 1) may be formed as an angle greater than 90 degrees and the second angle ( ⁇ 2) may be formed as an angle less than 90 degrees.
  • the antenna module may operate in left-handed circular polarization (LHCP).
  • the conductive guide ring (1100r) may be formed in a second ring shape to surround the conductive grounding area (1100g).
  • the inner radius of the conductive guide ring (1100r) may be formed to be larger than the outer radius (Rg) of the conductive grounding area (1100g).
  • the conductive patch region (1100) may be formed in a polygonal shape larger than a hexagon or a circular shape.
  • the first connection pattern (1110c) may be configured to include a first stub (SB1) and a ground region (GR).
  • the first stub (SB1) may be formed to extend from a first point on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • the ground region (GR) may be formed to surround one side and the other side and the circumference of the first stub (SB1).
  • the conductive ground region (1100g) may be formed with a first slot region (SR1) in which a metal pattern is removed so as to be spaced apart from the ground region (GR).
  • a signal of a specific frequency band may be applied to the antenna module through the first stub (SB1).
  • the second connection pattern (1120c) may be formed as a second stub (SB2) extending from a second point on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • the third connection pattern (1130c) may be formed as a third stub (SB3) extending from a third point on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • the fourth connection pattern (1140c) may be formed as a fourth stub (SB4) extending from a fourth point on the circumference of the conductive patch region (1100).
  • the angle between the first stub (SB1) and the second stub (SB2) may be formed as a first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the second stub (SB2) and the third stub (SB3) may be formed as a second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or more.
  • the angle between the third stub (SB3) and the fourth stub (SB4) may be formed at the same angle as the first angle ( ⁇ 1).
  • the angle between the fourth stub (SB4) and the first stub (SB1) may be formed at the same angle as the second angle ( ⁇ 2).
  • one of the first side and the second side of the transparent substrate (1010) may be attached to a glass panel.
  • a conductive ground region (1100g), a conductive patch region (1100), a conductive guide ring (1100r), and a coaxial cable (100c) may be arranged on the other of the first side and the second side of the transparent substrate (1010).
  • a signal line (110c) of the coaxial cable (100c) may be connected to the first stub (SB), and a ground line (110g) may be connected to the ground region (GR). Accordingly, a signal of a specific frequency band may be applied to the antenna module through the signal line (110c) of the coaxial cable (100c) and the first stub (SB1).
  • the antenna module operating with circular polarization may be formed in a double-sided structure on the first and second surfaces of the transparent substrate (1010).
  • a conductive patch region (1100) and a conductive guide ring (1100r) may be arranged on the first surface of the transparent substrate (1010).
  • a conductive ground region (1100g) may be arranged on the second surface of the transparent substrate (1010).
  • the conductive patch region (1100) may be formed in a polygonal or circular shape larger than a hexagon.
  • the conductive patch region (1100) may be formed to include a plurality of stubs forming connection patterns.
  • the conductive patch region (1100) may be configured to include a first stub (SB1), a second stub (SB2), a third stub (SB3), and a fourth stub (SB4).
  • the first stub (SB1) may be formed at a first point on the circumference of the conductive patch region (1100) in a first direction in which a first connection pattern (1110c) is formed.
  • the second stub (SB2) may be formed at a second point on the circumference of the conductive patch region (1100) in a second direction in which a second connection pattern (1120c) is formed.
  • the third stub (SB3) may be formed at a third point on the circumference of the conductive patch region (1100) in a third direction in which a third connection pattern (1130c) is formed.
  • the fourth stub (SB4) can be formed in a fourth direction in which the fourth connection pattern (1140c) is formed at the fourth point on the circumference of the conductive patch area (1100).
  • a conductive ground region (1100g) disposed on a second surface of a transparent substrate (1010) may be formed to include a plurality of stubs forming connection patterns.
  • the conductive ground region (1100g) may be configured to include a fifth stub (SB5), a sixth stub (SB6), a seventh stub (SB7), and an eighth stub (SB8).
  • the fifth stub (SB5) may be formed in a first direction to overlap the first stub (SB1) at a first point on the inner side of the conductive ground region (1100g).
  • the sixth stub (SB6) may be formed in a second direction to overlap the second stub (SB2) at a second point on the inner side of the conductive ground region (1100g).
  • the seventh stub (SB7) may be formed in a third direction to overlap the third stub (SB3) at a third point on the inner side of the conductive ground region (1100g).
  • the eighth stub (SB8) can be formed in the fourth direction to overlap the fourth stub (SB4) at the fourth point on the inner side of the conductive ground area (1100g).
  • the angle between the first stub (SB1) and the second stub (SB2) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed as a first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the fifth stub (SB5) and the sixth stub (SB6) arranged on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed as a first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the second stub (SB2) and the third stub (SB3) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed as a second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or more.
  • the angle between the sixth stub (SB6) and the seventh stub (SB7) arranged on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed as a second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or less.
  • the angle between the third stub (SB3) and the fourth stub (SB4) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed at the same angle as the first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the seventh stub (SB7) and the eighth stub (SB8) arranged on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed at the same angle as the first angle ( ⁇ 1) of 90 degrees or less.
  • the angle between the fourth stub (SB4) and the first stub (SB1) arranged on the first surface of the transparent substrate (1010) may be formed at the same angle as the second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or more.
  • the angle between the eighth stub (SB8) and the fifth stub (SB5) arranged on the second surface of the transparent substrate (1010) may be formed at the same angle as the second angle ( ⁇ 2) of 90 degrees or more.
  • a planar circular polarization antenna module implemented in an ultra-thin form on a substrate and a vehicle equipped with the same can be provided.
  • an ultra-thin antenna can solve the issue of difficulty in implementing low-altitude angle performance due to the antenna and ground plane being located almost on the same plane through a parallel capacitor structure between metal patterns.
  • the purpose of this specification is to propose an antenna structure that is easy to optimize for changes in antenna performance, especially changes in resonant frequency, depending on the type and properties of the attachment material, such as permittivity, dielectric loss, size, and thickness.

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Abstract

원형 편파로 동작하는 안테나 모듈은 투명 기판; 상기 투명 기판의 제1 면에 제1 링 형상으로 형성된 전도성 접지 영역; 상기 투명 기판의 제2 면에 상기 전도성 접지 영역의 내측으로부터 이격되게 상기 전도성 접지 영역의 내측 영역에 해당하는 상기 제1 면에 대향되는 상기 제2 면에 배치된 전도성 패치 영역; 상기 전도성 접지 영역의 내측면으로 연장되게 형성되는 제1 패턴들; 및 상기 전도성 패치 영역의 외측면으로 연장되게 형성되는 제2 패턴들을 포함한다. 상기 제1 패턴들과 상기 제2 패턴들의 일부분은 서로 중첩되게 형성된다. 상기 서로 중첩되는 영역들은 상기 전도성 접지 영역의 인근에 형성된다.

Description

원형 편파로 동작하는 안테나 모듈
본 명세서는 원형 편파로 동작하는 안테나 모듈에 관한 것이다. 특정 구현은 기판 상에 구현된 평면형 원형 편파 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 통신 기술 또는 5G 통신 기술이 적용된 무선 통신 시스템을 통해 다양한 통신 서비스를 제공할 수 있다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다. 또한, 위성 통신을 수행하도록 구성된 GNSS (Global Navigation Satellite System) 안테나가 차량에 배치될 수 있다.
안테나가 위성을 지향해야 하고, 어느 각도에서도 신호를 수신해야 하므로, 안테나가 부착되는 위치는 각도가 완만한 유리 또는 금속이 아닌 사출물로 구성된 차체(car body)일 수 있다.
한편, 위성신호 수신을 위한 반구형(semi-sphere) 원형편파를 갖는 안테나의 방사패턴이 구현되어야 한다. 어느 방향에서도 위성신호를 수신해야 하므로 넓은 커버리지(wide coverage)의 방사패턴이 요구된다. 이와 관련하여, FoV ±75도의 빔 커버리지가 요구될 수 있다. 위성신호의 회절특성 때문에 CP(circular polarization)가 요구되며, 축비(axial ratio)는 CP 이득에 중요한 인자(factor)이다.
한편, 필름 또는 투명기판 상에 안테나 구현을 위한 초박형 원형 편파 (Circular Polarization) 안테나가 요구된다. 이와 관련하여, 유리 또는 금속을 제외한 차체에 안테나를 부착하기 위해서는 얇은 유연 기판 또는 투명 기판에 안테나가 구현될 필요가 있다. 일반적인 안테나는 안테나와 접지면 높이에 의해 저고도각 성능(low-elevation performance)을 구현한다. 하지만, 초박형 안테나는 안테나와 접지면이 거의 동일한 평면상에 위치하여 저고도각 성능을 구현하기 어렵다는 이슈가 있다. 따라서, 차량 유리에 배치될 수 있는 초박형 안테나로 저고도각 성능을 구현할 수 있는 평면형 안테나 구조를 제안하고자 한다.
또한, 안테나 모듈이 부착되는 피부착물에 해당하는 유리 또는 유전체에 의한 영향을 파악하여, 유리 또는 유전체에 의한 영향에 따라 성능 최적화가 용이한 안테나 구조 설계가 필요하다.
본 명세서의 목적은 기판 상에 구현된 평면형 원형 편파 안테나 모듈 및 이를 구비하는 차량을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 목적은 초박형 안테나는 안테나와 접지면이 거의 동일한 평면상에 위치하여 저고도각 성능을 구현하기 어렵다는 이슈를 해결하기 위한 것이다.
본 명세서의 목적은 유리 또는 유전체에 의한 영향에 따라 성능 최적화가 용이한 안테나 구조 설계를 제안하기 위한 것이다.
본 명세서의 목적은 피부착물의 종류, 물성, 크기 등에 따른 안테나 성능변화에 대해 최적화가 용이한 안테나 구조를 제안하기 위한 것이다.
본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 안테나 모듈은 투명 기판; 상기 투명 기판의 제1 면에 제1 링 형상으로 형성된 전도성 접지 영역(conductive ground region); 상기 투명 기판의 제2 면에 상기 전도성 접지 영역의 내측으로부터 이격되게 상기 전도성 접지 영역의 내측 영역에 해당하는 상기 제1 면에 대향되는 상기 제2 면에 배치된 전도성 패치 영역(conductive patch region); 상기 전도성 접지 영역의 내측면으로 연장되게 형성되는 제1 패턴들; 및 상기 전도성 패치 영역의 외측면으로 연장되게 형성되는 제2 패턴들을 포함한다. 상기 제1 패턴들과 상기 제2 패턴들의 일부분은 서로 중첩되게 형성된다. 상기 서로 중첩되는 영역들은 상기 전도성 접지 영역의 인근에 형성된다. 상기 제1 패턴들과 상기 제2 패턴들은 전기적으로 커플링 결합하는 복수의 연결 패턴들을 형성한다. 상기 복수의 연결 패턴들 중 제1 연결 패턴과 제2 연결 패턴은 제1 각도로 형성된다. 상기 연결 패턴들 중 상기 제2 연결 패턴과 제3 연결 패턴은 제2 각도로 형성된다. 상기 연결 패턴들 중 상기 제3 연결 패턴과 제4 연결 패턴의 각도는 상기 제1 각도와 동일한 각도로 형성된다. 상기 제4 연결 패턴과 상기 제1 연결 패턴은 상기 제2 각도와 동일한 각도로 형성된다. 상기 제1 각도 및 상기 제2 각도 중 하나는 90도보다 작은 각도이고 다른 하나는 90도보다 큰 각도인 것을 특징으로 한다.
실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 상기 전도성 접지 영역을 둘러싸도록 형성된 제2 링 형상의 전도성 가이드 링을 더 포함할 수 있다. 상기 전도성 가이드 링의 내측 반경은 상기 전도성 접지 영역의 외측 반경보다 더 크게 형성될 수 있다.
본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 안테나 모듈의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같이 요약될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 따르면, 기판 상에 초박형으로 구현된 평면형 원형 편파 안테나 모듈 및 이를 구비하는 차량을 제공할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 금속 패턴들 간의 병렬 커패시터 구조를 통해 초박형 안테나는 안테나와 접지면이 거의 동일한 평면상에 위치하여 저고도각 성능을 구현하기 어렵다는 이슈를 해결할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 평면형 원형편파 안테나 모듈이 유리 또는 유전체에 부착 시 유리 또는 유전체에 의한 영향에 따라 성능 최적화가 용이한 안테나 구조 설계를 제안할 수 있다.
본 명세서의 목적은 피부착물의 종류, 물성에 따른 유전율, 유전 손실, 크기, 두께 등에 따른 안테나 성능변화, 특히 공진 주파수 변경에 대해 최적화가 용이한 안테나 구조를 제안할 수 있다.
본 명세서의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 명세서의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 원형 편파로 동작하는 차량용 안테나 모듈이 차량의 전면 유리 또는 후면 유리에 배치된 차량의 구성을 나타낸다.
도 2a는 차량용 GNSS 안테나와 관련하여 복수의 주파수 대역들을 나타낸다.
도 2b는 차량용 GNSS 안테나와 관련하여 편파 특성들을 나타낸다.
도 3은 투명 기판의 제1 면과 제2 면에 형성된 차량용 안테나 모듈과 투명 기판의 제2 면에 형성된 차량용 안테나 모듈의 측면도를 나타낸다.
도 4는 투명 기판의 제1 면과 제2 면에 형성된 차량용 안테나의 평면도를 나타낸다.
도 5는 도 4의 차량용 안테나 모듈의 투명 기판의 제1 면 및 제2 면에 배치되는 금속 패턴들을 나타낸 것이다.
도 6은 도 5의 차량용 안테나 모듈의 인접한 스터브들 간 각도와 금속 패턴들 간의 간격을 나타낸 도면과 일정 영역을 확대한 도면들이다.
도 7은 전도성 접지 영역에 슬롯 영역들이 형성된 안테나 모듈의 평면도를 나타낸다.
도 8은 급전 스터브를 구비하는 안테나 모듈의 평면도와 편파 방향을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 급전 스터브를 구비하는 안테나 모듈에서 전계 분포의 위상 변화를 나타내는 도면들이다.
도 10은 제1 내지 제4 스터브가 90도의 각도로 형성된 안테나 모듈의 평면도와 편파 방향을 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10의 제1 내지 제4 스터브가 90도의 각도로 형성된 안테나 모듈에서 전계 분포의 위상 변화를 나타내는 도면들이다.
도 12는 제1 및 제2 스터브가 90도보다 작은 제1 각도, 제2 및 제3 스터브가 90도보다 큰 제2 각도로 형성된 안테나 모듈의 평면도와 편파 방향을 나타낸 도면이다.
도 13은 도 12의 안테나 모듈에서 전계 분포의 위상 변화를 나타내는 도면들이다.
도 14는 제1 및 제2 스터브가 90도보다 큰 제1 각도, 제2 및 제3 스터브가 90도보다 작은 제2 각도로 형성된 안테나 모듈의 평면도와 편파 방향을 나타낸 도면이다.
도 15는 도 14의 안테나 모듈에서 전계 분포의 위상 변화를 나타내는 도면들이다.
도 16은 피부착물에 부착되는 안테나 모듈의 측면도를 나타낸다.
도 17은 피부착물의 재질에 따른 안테나 모듈의 공진 주파수 및 축비 변화를 나타낸 그래프이다.
도 18은 유리 패널에 배치된 안테나 모듈의 방사 패턴의 전면도와 YZ 평면 및 XZ 평면 상의 방사 패턴을 나타낸 것이다.
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 차량용 안테나는 차량(vehicle)에 탑재될 수 있다. 본 명세서에서 기재된 실시 예에 따른 구성 및 동작은 차량에 탑재되는 통신 시스템, 즉 차량용 안테나에도 적용될 수 있다. 이와 관련하여 차량에 탑재되는 차량용 안테나는 복수의 안테나들과 이들을 제어하는 송수신부 회로 및 프로세서를 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 명세서에 따른 차량의 윈도우에 배치될 수 있는 안테나 어셈블리 (안테나 모듈)와 안테나 어셈블리를 포함하는 차량용 안테나에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 안테나 어셈블리는 유전체 기판 상에서 도전 패턴들이 결합된 구조를 의미하고, 안테나 모듈로도 지칭될 수 있다.
이와 관련하여, 도 1은 원형 편파로 동작하는 차량용 안테나 모듈이 차량의 전면 유리 또는 후면 유리에 배치된 차량의 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 차량의 전면 유리(310) 또는 후면 유리(330)에 원형 편파로 동작하는 안테나 모듈(1000)이 배치될 수 있다. 투명 기판(1010)에 형성된 안테나 모듈(1000)은 투명 안테나로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)은 불투명 기판(1010b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 동축 케이블(100c)을 통해 안테나 모듈(1000)은 TCU(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 동축 케이블(100c)이 투명 기판(1010)의 금속 패턴과 연결되면, 불투명 기판 없이 구현될 수도 있다.
본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 차량용 안테나 모듈에 대해 설명한다. 한편, 본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 차량용 안테나 모듈은 CPW 급전부와 동일 평면상의 단일 유전체 기판으로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 따른 차량의 글래스에 배치될 수 있는 광대역 투명 안테나 구조는 방사체의 양 측에 그라운드가 형성된 구조로 구현되어 광대역 구조를 형성할 수 있다. 차량용 광대역 투명 안테나는 4G 무선 통신 및 5G 무선 통신을 수행하도록 구성된 안테나 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 차량용 광대역 투명 안테나는 위치 서비스를 제공하도록 구성된 GNSS (Global Navigation Satellite System) 안테나를 포함할 수 있다.
이하, 본 명세서에 원형 편파로 동작하는 차량용 안테나 모듈에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 2a는 차량용 GNSS 안테나와 관련하여 복수의 주파수 대역들을 나타낸다. 도 2b는 차량용 GNSS 안테나와 관련하여 편파 특성들을 나타낸다.
도 2a를 참조하면, 차량용 GNSS 안테나가 동작하는 주파수 대역은 L1 대역에 해당하는 제1 주파수 대역과 L5 대역에 해당하는 제2 주파수 대역을 포함할 수 있다. L1 대역에 해당하는 제1 주파수 대역은 1559.0 내지 1605.9 MHz으로 설정될 수 있다. 제1 주파수 대역은 GPS와 연관된 L1 대역을 포함할 수 있다. 제1 주파수 대역은 GLONASS와 연관된 L1 대역을 포함할 수 있다. L5 대역에 해당하는 제2 주파수 대역은 1164MHz 내지 1188MHz로 설정될 수 있다. 제2 주파수 대역은 GPS와 연관된 L5 대역을 포함할 수 있다.
차량용 GNSS 안테나로 구현되는 안테나 어셈블리는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에서 동작하도록 이중 대역 공진하도록 구성될 수 있다. 차량용 GNSS 안테나로 구현되는 안테나 어셈블리는 원형 편파(circular polarization)를 갖도록 동작할 수 있다. 안테나 어셈블리는 우수 원형 편파(right-hand circular polarization, RHCP)를 갖도록 동작할 수 있다.
도 2b(a)를 참조하면, 차량용 GNSS 안테나에서 형성되는 신호는 z축 방향으로 진행될 수 있다. 도 2b(a) 내지 도 2b(c)를 참조하면, 차량용 GNSS 안테나에서 형성되는 신호는 x축과 y축 상에서 전계 방향이 회전하는 원형 편파를 갖도록 형성될 수 있다. 도 2b(a) 및 도 2b(c)를 참조하면, 차량용 GNSS 안테나에서 형성되는 신호는 x축과 y축 상에서 우수 원형 편파(RHCP)를 가지면서 z축 방향으로 진행되도록 형성될 수 있다. 차량용 GNSS 안테나에서 형성되는 신호는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
우수 원형 편파(RHCP)를 갖는 신호는 수학식 1에서 A=B이고 위상차가 90도로 형성될 수 있다. 좌수 원형 편파(LHCP)를 갖는 신호는 수학식 1에서 A=B이고 위상차가 -90도로 형성될 수 있다. 수학식 1의 |E|의 최대값(|E| max)과 최소값(|E| min)의 비율(ratio)을 수학식 2와 같이 축비(axial ratio, AR)로 정의할 수 있다.
수학식 1, 수학식 2, 도 2b(d)를 참조하면, A와 B가 서로 다른 값을 가지면 차량용 GNSS 안테나에서 형성되는 신호는 타원형 편파를 갖도록 구성될 수 있다. 원형 편파 신호는 차량용 안테나가 배치된 평면에 천장 방향으로 특정 수준, 예를 들어 3dB 또는 6dB 이하로 형성될 필요가 있다. 안테나 이득은 천장 방향의 0도를 기준으로 45도 범위에서 특정 수준, 예를 들어 -3dBic 이하로 형성될 필요가 있다.
본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 차량용 안테나 모듈에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 3은 투명 기판의 제1 면과 제2 면에 형성된 차량용 안테나 모듈과 투명 기판의 제2 면에 형성된 차량용 안테나 모듈의 측면도를 나타낸다.
도 3(a)를 참조하면, 차량용 안테나 모듈(1000)은 금속 패턴이 투명 기판(1010)의 양 층(양 면)에 배치된 양면 구조로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면 (제1 층)에 전도성 패치 영역(conductive patch region)(1100) 및 전도성 가이드 링(1100r)이 배치될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면 (제2 층)에 전도성 접지 영역(conductive ground region)(1100g)이 배치될 수 있다. 동축 케이블(100c)이 투명 기판(1010)의 제2 면 (제2 층)에 배치될 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 차량용 안테나 모듈(1000b)은 금속 패턴이 투명 기판(1010)의 일 층(일 면)에 배치된 단면 구조로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면 (제2 층)에 전도성 패치 영역(conductive patch region)(1100), 전도성 접지 영역(conductive ground region)(1100g) 및 전도성 가이드 링(1100r)이 배치될 수 있다. 동축 케이블(100c)이 투명 기판(1010)의 제2 면 (제2 층)에 배치될 수 있다.
도 4는 투명 기판의 제1 면과 제2 면에 형성된 차량용 안테나의 평면도를 나타낸다. 도 3(a) 및 도 4를 참조하면, 투명 기판(1010)의 제1 면(La1)에 전도성 패치 영역(1100), 전도성 접지 영역(1100g) 및 전도성 가이드 링(1100r)이 배치될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면(La1)에 전도성 패치 영역(1100) 및 전도성 가이드 링(1100r)이 배치될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면(La2)에 전도성 접지 영역(1100g)이 배치될 수 있다.
전도성 패치 영역(1100)의 내부에 축비 및 이득 특성을 개선하기 위해 슬릿 또는 슬롯이 추가될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g) 사이에 임피던스 매칭, 축비 및 이득 특성을 개선하기 위해 스터브, 슬릿 또는 슬롯이 추가될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)과 전도성 가이드 링(1100r) 사이에 스터브, 슬릿 또는 슬롯이 추가될 수 있다. 또한, 전도성 가이드 링(1100r)은 전도성 접지 영역(1100g)과 수직 비아 또는 스터브 등을 통해 연결 또는 결합될 수도 있다.
투명 기판(1010)의 제1 면(La1) 및 제2 면(La2)에 배치된 금속 패턴들은 소정 위치에 연결된 연결 패턴 구조에 의해 선형 편파 또는 원형 편파 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 연결 패턴(1100c)은 제1 연결 패턴(1110c), 제2 연결 패턴(1120c), 제3 연결 패턴(1130) 및 제4연결 패턴(1140c)를 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 연결 패턴(1110c)은 전도성 패치 영역(1100)의 제1 지점에서 연장된 제1 스터브(SB1) 및 전도성 접지 영역(1100g)의 제1 지점에서 연장된 제5 스터브(SB5) 및 제1 슬롯 영역(SR1)를 포함할 수 있다. 제1 스터브(SB1) 및 제5 스터브(SB5)는 X축 방향인 제1 방향에서 중첩 길이만큼 중첩될 수 있다. 제2 연결 패턴(1120c)은 전도성 패치 영역(1100)의 제2 지점에서 연장된 제2 스터브(SB2) 및 전도성 접지 영역(1100g)의 제2 지점에서 연장된 제6 스터브(SB6)를 포함할 수 있다. 제2 스터브(SB2) 및 제6 스터브(SB6)는 X축 방향에서 제1 각도만큼 회전된 제2 방향에서 중첩 길이만큼 중첩될 수 있다.
제3 연결 패턴(1120c)은 전도성 패치 영역(1100)의 제3 지점에서 연장된 제3 스터브(SB3) 및 전도성 접지 영역(1100g)의 제3 지점에서 연장된 제6 스터브(SB6)를 포함할 수 있다. 제3 스터브(SB3) 및 제7 스터브(SB7)는 제2 방향에서 제2 각도만큼 회전된 제3 방향에서 중첩 길이만큼 중첩될 수 있다. 제2 연결 패턴(1140c)은 전도성 패치 영역(1100)의 제4 지점에서 연장된 제4 스터브(SB4) 및 전도성 접지 영역(1100g)의 제4 지점에서 연장된 제6 스터브(SB6)를 포함할 수 있다. 제4 스터브(SB4) 및 제6 스터브(SB6)는 제3 방향에서 제1 각도만큼 회전된 제4 방향에서 중첩 길이만큼 중첩될 수 있다.
한편, 도 5는 도 4의 차량용 안테나 모듈의 투명 기판의 제1 면 및 제2 면에 배치되는 금속 패턴들을 나타낸 것이다. 도 5(a)는 안테나 모듈의 투명 기판(1010)의 제1 면(La1)에 배치되는 전도성 패치 영역(1100) 및 전도성 패치 영역(1100r)을 나타낸 것이다. 전도성 패치 영역(1100)은 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 서로 다른 지점들에서 연장되는 제1 스터브(SB1) 내지 제4 스터브(SB4)을 포함할 수 있다.
도 5(b)는 안테나 모듈의 투명 기판(1010)의 제2 면(La2)에 배치되는 전도성 접지 영역(1100g)을 나타낸 것이다. 전도성 접지 영역(1100g)은 급전 스터브로 동작하는 제5 스터브(SB5)와 제1 슬롯 영역(SR1)에 의해 전기적으로 분리될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)은 전도성 접지 영역(1100g)의 원주 상의 서로 다른 지점들에서 연장되는 제6 스터브(SB6) 내지 제8 스터브(SB8)를 포함할 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)의 제1 슬롯 영역(SR1)의 제5 스터브(SB5)에 동축 케이블(100c)의 신호선(110c)이 연결될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)에 동축 케이블(100c)의 접지선(120c)이 연결될 수 있다.
한편, 도 6은 도 5의 차량용 안테나 모듈의 인접한 스터브들 간 각도와 금속 패턴들 간의 간격을 나타낸 도면과 일정 영역을 확대한 도면들이다. 도 6 (a)는 도 5의 차량용 안테나 모듈(1000)의 인접한 스터브들 간 각도와 금속 패턴들 간의 간격을 나타낸 도면들이다.
도 4 내지 도 6(a)를 참조하면, 전도성 패치 영역(1100)은 전도성 접지 영역(1100g)의 내측 반경보다 작은 반경(Rp)을 갖는 원형 형상으로 형성될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)은 원형 형상에 한정되는 것은 아니고 사각형 또는 육각형 이상의 다각형 형상으로 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)도 원형 형상에 한정되는 것은 아니고 사각형 또는 육각형 이상의 다각형 형상으로 형성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)와 제2 스터브(SB2) 사이의 제1 각도(α1) 및 제2 스터브(SB2)와 제3 스터브(SB3) 사이의 제2 각도(α2)에 의해 원형 편파의 방향, 축비(axial ratio)가 조절될 수 있다.
도 6(b)는 도 6(a)의 제2 및 제6 스터브에 의해 중첩된 A 영역을 확대한 도면이다. 전도성 패치 영역(1100)의 경계와 전도성 접지 영역(1100g)의 내측 경계는 제1 간격(Gg)만큼 이격될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)의 반경(Rp)과 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g) 사이의 제1 간격(Gg)에 의해 안테나 모듈의 공진 주파수가 조정될 수 있다.
제2 스터브(SB2)와 제6 스터브(SB6)는 투명 기판의 제1 및 제2 면에서 동일한 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 제2 스터브(SB2)와 제6 스터브(SB6)는 제1 너비(W1)로 형성될 수 있다. 제2 스터브(SB2)는 전도성 접지 영역(1100g)의 내측과 제2 간격(Wc1)만큼 이격될 수 있다. 이와 관련하여, 전도성 접지 영역(1100g)의 내측 경계와 제2 스터브(SB2) 간 간격에 의해 결정되는 커패시턴스 값에 의해 안테나 모듈의 공진 주파수가 조정될 수 있다. 제2 스터브(SB2)와 제6 스터브(SB6)는 제1 너비(W1)와 전도성 접지 영역(1100g)의 내측까지의 제2 간격(Wc1)의 곱에 의해 안테나 모듈의 공진 주파수가 조정될 수 있다.
도 6(c)은 도 6(a)의 제1 및 제5 스터브에 의해 중첩된 B 영역을 확대한 도면이다. 제1 스터브(SB1)는 제1 너비(W1)로 형성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)와 제5 스터브(SB5)는 투명 기판의 제1 및 제2 면에서 동일한 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 제1 스터브(SB1)와 제5 스터브(SB5)는 투명 기판의 제1 및 제2 면에서 동일한 방향으로 중첩 길이(WFC1)만큼 중첩되게 배치될 수 있다. 제1 스터브(SB1)와 제5 스터브(SB5)가 투명 기판의 제1 및 제2 면에서 중첩된 면적에 의해 안테나 모듈의 임피던스 매칭이 이루어질 수 있다. 제1 스터브(SB1)의 제1 너비(W1)와 제1 스터브(SB1)와 제5 스터브(SB5)의 중첩 길이(WFC1)의 곱에 의해 안테나 모듈의 임피던스 매칭이 이루어질 수 있다. 또한, 전도성 접지 영역(1100g)과 가이드 링(1100r) 간의 제3 간격(Gr)과 가이드 링(1100r)의 너비(Wr)에 의해 안테나 모듈의 이득이 조정 (최적화)될 수 있다.
한편, 도 7은 전도성 접지 영역에 슬롯 영역들이 형성된 안테나 모듈의 평면도를 나타낸다. 이와 관련하여, 도 7의 안테나 모듈(1000b)은 도 3(b)의 투명 기판의 제2 면에 배치되는 구조에 한정되지 않는다. 도 7의 안테나 모듈(1000)은 도 3(a)의 투명 기판의 제1 면 및 제2 면에 배치되는 구조에도 적용될 수 있다.
도 3(a) 및 도 7을 참조하면, 안테나 모듈(1000)은 투명 기판(1010)의 제1 면 및 제2 면에 배치된 복수의 금속 패턴들을 포함할 수 있다. 안테나 모듈(1000)은 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 전도성 패치 영역(1100), 전도성 가이드 링(1100r)과 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 전도성 접지 영역(1100g)을 포함한다. 전도성 패치 영역(1100)은 사각형, 육각형 이상의 다각형 또는 원형 형상으로 형성될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)은 제1 스터브(SB1) 내지 제4 스터브(SB4)를 포함하도록 구성될 수 있다. 돌출된 제1 스터브(SB1) 내지 제4 스터브(SB4)가 전도성 접지 영역(1100g)과 일부 중첩되도록 전도성 접지 영역(1100g)에 제1 슬롯 영역(SR1) 내지 제4 슬롯 영역(SR4)이 형성될 수 있다.
도 3(b) 및 도 7을 참조하면, 안테나 모듈(1000b)은 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 복수의 금속 패턴들을 포함할 수 있다. 안테나 모듈(1000b)은 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 전도성 패치 영역(1100), 전도성 접지 영역(1100g) 및 전도성 가이드 링(1100r)을 포함한다. 전도성 패치 영역(1100)은 사각형, 육각형 이상의 다각형 또는 원형 형상으로 형성될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)은 제1 스터브(SB1) 내지 제4 스터브(SB4)를 포함하도록 구성될 수 있다. 돌출된 제1 스터브(SB1) 내지 제4 스터브(SB4)가 전도성 접지 영역(1100g)과 전기적으로 분리되도록 전도성 접지 영역(1100g)에 제1 슬롯 영역(SR1) 내지 제4 슬롯 영역(SR4)이 형성될 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 차량용 안테나 모듈(1000, 1000b)에 대해 설명한다. 안테나 모듈(1000, 1000b)은 투명 기판(1010), 전도성 접지 영역(1100g), 전도성 패치 영역(1100) 및 연결 패턴들(1100c)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1000, 1000b)은 제2 링 형상의 전도성 가이드 링(1100r)을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
전도성 접지 영역(1100g)은 투명 기판(1010)에 제1 링 형상으로 형성될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)은 전도성 접지 영역(1100g)의 내측과 이격되게 전도성 접지 영역(1100g)의 내부 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 전도성 접지 영역(1100g)은 전도성 패치 영역(1100)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
전도성 접지 영역(1100g)은 투명 기판(1010)의 제1 면에 제1 링 형상으로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 전도성 패치 영역(1100)이 형성될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)은 전도성 접지 영역(1100g)의 내측으로부터 이격되게 전도성 접지 영역(1100g)의 내측 영역에 해당하는 투명 기판(1010)의 제1 면에 대향하는 제2 면에 배치될 수 있다. 연결 패턴들(1100c)은 제1 패턴들(SB5, SB6, SB7, SB8) 및 제2 패턴들(SB1, SB2, SB3, SB4)로 구성될 수 있다.
제1 패턴들(SB5, SB6, SB7, SB8)은 전도성 접지 영역(1100g)의 내측면으로 연장되게 형성될 수 있다. 제2 패턴들(SB1, SB2, SB3, SB4)은 전도성 패치 영역(1100)의 외측면으로 연장되게 형성될 수 있다. 제1 패턴들(SB5, SB6, SB7, SB8)과 제2 패턴들(SB1, SB2, SB3, SB4)의 일부분은 서로 중첩되게 형성될 수 있다. 서로 중첩되는 영역들은 전도성 접지 영역(1100g)의 인근에 형성될 수 있다. 제1 패턴들(SB5, SB6, SB7, SB8)과 제2 패턴들(SB1, SB2, SB3, SB4)은 전기적으로 커플링 결합하는 복수의 연결 패턴들(1100c)을 형성할 수 있다.
복수의 연결 패턴들(1100c)은 전도성 접지 영역(1100g)과 전도성 패치 영역(1100) 사이에 커패시턴스들을 형성하도록 전도성 접지 영역(1100g)에서 전도성 패치 영역(1100)의 내측으로 연장되어 형성될 수 있다. 연결 패턴들(1100c)에 의해 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g)이 이격되어 전자기적으로 결합될 수 있다. 투명 기판(1010)의 동일 층 또는 다른 층에서 중첩 길이를 갖는 연결 패턴들(1100c)에 의해 수평 방향으로 전자기적 결합될 수 있다. 따라서, 연결 패턴들(1100c)에 의해 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g)은 수평 결합 구조(horizontal coupling structure)를 형성할 수 있다.
복수의 연결 패턴들(1100c)은 다른 층에서 전도성 접지 영역(1100g)과 전도성 패치 영역(1100) 간에 커플링되도록 일부 중첩된 구조로 형성될 수 있다. 연결 패턴들(1100c)은 동일 층에서 전도성 접지 영역(1100g)과 전도성 패치 영역(1100) 간에 커플링되도록 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 따라서, 연결 패턴들(1100c)은 결합 구조, 커패시터 구조 또는 연결 패턴 구조 등으로 지칭될 수 있다.
복수의 연결 패턴들(1100c) 중 제1 연결 패턴(1110c)과 제2 연결 패턴(1120c)은 제1 각도(α1)로 이격되어 형성될 수 있다. 복수의 연결 패턴들(1100c) 중 제2 연결 패턴(1120c)과 제3 연결 패턴(1130c)은 제2 각도(α2)로 이격되어 형성될 수 있다. 복수의 연결 패턴들(1100c) 중 제3 연결 패턴(1130c)과 제4 연결 패턴(1140c)의 각도는 제1 각도(α1)와 동일한 각도로 이격되어 형성될 수 있다. 복수의 연결 패턴들(1100c) 중 제4 연결 패턴(1140c)과 제1 연결 패턴(1110c)의 각도는 제2 각도(α2)와 동일한 각도로 형성될 수 있다.
이와 관련하여, 제1 각도(α1) 및 제2 각도(α2) 중 하나는 90도보다 작은 각도이고 다른 하나는 90도보다 큰 각도일 수 있다. 예를 들어, 제1 각도(α1)는 90도보다 작은 각도이고 제2 각도(α2)는 90도보다 큰 각도로 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 모듈이 우수 원형 편파(right handed circular polarization, RHCP)로 동작할 수 있다. 다른 예로, 제1 각도(α1)는 90도보다 큰 각도이고 제2 각도(α2)는 90도보다 작은 각도로 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 모듈이 좌수 원형 편파(left handed circular polarization, LHCP)로 동작할 수 있다.
한편, 전도성 가이드 링(1100r)은 전도성 접지 영역(1100g)을 둘러싸도록 제2 링 형상으로 형성될 수 있다. 전도성 가이드 링(1100r)의 내측 반경은 전도성 접지 영역(1100g)의 외측 반경(Rg)보다 더 크게 형성될 수 있다. 도 3(a), 도 4 내지 도 6을 참조하면, 전도성 가이드 링(1100r)은 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치될 수 있다. 전도성 가이드 링(1100r)이 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치 시 전도성 가이드 링(1100r)은 접지와 전기적으로 연결되지 않는 플로팅 구조(floating structure)로 구현될 수 있다.
전도성 가이드 링(1100r)은 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치될 수도 있다. 전도성 가이드 링(1100r)이 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치 시, 전도성 접지 영역(1100g)에 형성된 전류 성분이 전도성 가이드 링(1100r)으로 효과적으로 결합될 수도 있다. 하지만, 전도성 가이드 링(1100r)이 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치 시, 전도성 가이드 링(1100r)은 동축 케이블(100c)의 접지선(120c)과 연결될 수 있다.
전도성 가이드 링(1100r)의 반경은 전도성 접지 영역(1100g)의 반경보다 더 크게 형성될 수 있다. 전도성 가이드 링(1100r)의 반경은 전도성 패치 영역(1100)의 반경보다 더 크게 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)의 반경은 전도성 패치 영역(1100)의 반경보다 더 크게 형성될 수 있다.
도 3(b) 및 도 7을 참조하면, 전도성 가이드 링(1100r)은 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치될 수 있다. 전도성 가이드 링(1100r)이 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치 시, 전도성 가이드 링(1100r)은 동축 케이블(100c)의 접지선(120c)과 연결될 수 있다. 전도성 가이드 링(1100r)의 반경은 전도성 접지 영역(1100g)의 반경보다 더 크게 형성될 수 있다. 전도성 가이드 링(1100r)의 반경은 전도성 패치 영역(1100)의 반경보다 더 크게 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)의 반경은 전도성 패치 영역(1100)의 반경보다 더 크게 형성될 수 있다.
한편, 전도성 패치 영역(1100)은 육각형 이상의 다각형 형상 원형 형상으로 형성될 수 있다. 도 3(a), 도 4 내지 도 6을 참조하면, 제1 연결 패턴(1110c)은 제1 스터브(SB1) 및 제1 슬롯 영역(SR1)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제1 지점에서 연장되어 형성될 수 있다. 제1 슬롯 영역(SR1)은 전도성 접지 영역(1100g)에 금속 패턴이 제거되게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 슬롯 영역(SR1)에 제1 스터브(SB1)가 배치될 수 있다. 제1 스터브(SB1)를 통해 특정 주파수 대역의 신호가 안테나 모듈로 인가될 수 있다.
한편, 투명 기판(1010)의 제1 면 및 제2 면 중 하나는 유리 패널에 부착될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면 및 제2 면 중 다른 하나에 전도성 접지 영역(1100g) 및 동축 케이블(100c)이 배치될 수 있다. 동축 케이블(100c)의 신호선(110c)이 제1 스터브(SB)에 연결되고 접지선(110g)이 접지 영역(GR)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 동축 케이블(100c)의 신호선(110c)과 제1 스터브(SB1)를 통해 특정 주파수 대역의 신호가 안테나 모듈로 인가될 수 있다.
도 3(b) 및 도 7을 참조하면, 제1 연결 패턴(1110c)은 제1 스터브(SB1) 및 접지 영역(GR)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제1 지점에서 연장되어 형성될 수 있다. 접지 영역(GR)은 제1 스터브(SB1)의 일 측과 타 측 및 원주를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)은 접지 영역(GR)과 이격되도록 금속 패턴이 제거되게 제1 슬롯 영역(SR1)이 형성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)를 통해 특정 주파수 대역의 신호가 안테나 모듈로 인가될 수 있다.
한편, 투명 기판(1010)의 제1 면 및 제2 면 중 하나는 유리 패널에 부착될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면 및 제2 면 중 다른 하나에 전도성 접지 영역(1100g), 전도성 패치 영역(1100), 전도성 가이드 링(1100c) 및 동축 케이블(100c)이 배치될 수 있다. 동축 케이블(100c)의 신호선(110c)이 제1 스터브(SB)에 연결되고 접지선(110g)이 접지 영역(GR)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 동축 케이블(100c)의 신호선(110c)과 제1 스터브(SB1)를 통해 특정 주파수 대역의 신호가 안테나 모듈로 인가될 수 있다.
한편, 제2 연결 패턴(1120c)은 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제2 지점에서 연장되는 제2 스터브(SB2)로 형성될 수 있다. 제3 연결 패턴(1130c)은 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제3 지점에서 연장되는 제3 스터브(SB3)로 형성될 수 있다. 제4 연결 패턴(1140c)은 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제4 지점에서 연장되는 제4 스터브(SB4)로 형성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)와 제2 스터브(SB2)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)로 형성될 수 있다. 제2 스터브(SB2)와 제3 스터브(SB3)의 각도는 90도 이상의 제2 각도(α2)로 형성될 수 있다. 제3 스터브(SB3)와 제4 스터브(SB4)의 각도는 제1 각도(α1)와 동일한 각도로 형성될 수 있다. 제4 스터브(SB4)와 제1 스터브(SB1)의 각도는 제2 각도(α2)와 동일한 각도로 형성될 수 있다.
전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g)이 동일 층 상에 배치되는 구조에서 제2 내지 제4 스터브(SB2, SB3, SB4)와 전도성 접지 영역(1100g)의 커패시터 구조는 비-연결 구조로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 전도성 패치 영역(1100)의 제2 내지 제4 스터브(SB2, SB3, SB4)가 전도성 접지 영역(1100g)의 내측면보다 더 돌출되게 연장될 수 있다. 이에 따라, 전도성 접지 영역(1100g)에 제2 내지 제4 슬롯 영역(SR2, SR3, SR4)가 형성될 수 있다.
전도성 접지 영역(1100g)은 제2 스터브(SB2)의 일 측, 타 측 및 단부와 이격 또는 중첩되도록 금속 패턴이 제거된 제2 슬롯 영역(SR2)이 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)은 제3 스터브(SB3)의 일 측, 타 측 및 단부와 이격 또는 중첩되도록 금속 패턴이 제거된 제2 슬롯 영역(SR3)이 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)은 제4 스터브(SB4)의 일 측, 타 측 및 단부와 이격 또는 중첩되도록 금속 패턴이 제거된 제4 슬롯 영역(SR4)이 형성될 수 있다.
제2 내지 제4 슬롯 영역(SR2, SR3, SR4)의 단부와 제2 내지 제4 슬롯 영역(SR2, SR3, SR4)의 단부가 중첩되어 연결 패턴들(1100c)을 형성할 수 있다. 제2 내지 제4 슬롯 영역(SR2, SR3, SR4)은 제2 패턴들(SB6, SB7, SB8)에 대응될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 안테나 모듈은 투명 기판(1010)의 제1 및 제2 면에 양면 구조로 형성될 수 있다. 도 3 내지 도 6을 참조하면, 투명 기판(1010)의 제1 면에 전도성 패치 영역(1100) 및 전도성 가이드 링(1100r) 이 배치될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 전도성 접지 영역(1100g)이 배치될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)은 육각형 이상의 다각형 또는 원형 형상으로 형성될 수 있다.
전도성 패치 영역(1100)은 연결 패턴들을 형성하는 복수의 스터브들을 포함하도록 형성될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)은 제1 스터브(SB1), 제2 스터브(SB2), 제3 스터브(SB3) 및 제4 스터브(SB4)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)은 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제1 지점에서 제1 연결 패턴(1110c)가 형성되는 제1 방향으로 형성될 수 있다. 제2 스터브(SB2)는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제2 지점에서 제2 연결 패턴(1120c)가 형성되는 제2 방향으로 형성될 수 있다. 제3 스터브(SB3)는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제3 지점에서 제3 연결 패턴(1130c)가 형성되는 제3 방향으로 형성될 수 있다. 제4 스터브(SB4)는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제4 지점에서 제4 연결 패턴(1140c)가 형성되는 제4 방향으로 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 전도성 접지 영역(1100g)은 연결 패턴들을 형성하는 복수의 스터브들을 포함하도록 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)은 제5 스터브(SB5), 제6 스터브(SB6), 제7 스터브(SB7) 및 제8 스터브(SB8)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제5 스터브(SB5)는 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제1 지점에서 제1 스터브(SB1)와 중첩되게 제1 방향으로 형성될 수 있다. 제6 스터브(SB6)는 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제2 지점에서 제2 스터브(SB2)와 중첩되게 제2 방향으로 형성될 수 있다. 제7 스터브(SB7)는 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제3 지점에서 제3 스터브(SB3)와 중첩되게 제3 방향으로 형성될 수 있다. 제8 스터브(SB8)는 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제4 지점에서 제4 스터브(SB4)와 중첩되게 제4 방향으로 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제1 스터브(SB1)와 제2 스터브(SB2)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제5 스터브(SB5)와 제6 스터브(SB6)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제2 스터브(SB2)와 제3 스터브(SB3)의 각도는 90도 이상의 제2 각도(α2)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제6 스터브(SB6)와 제7 스터브(SB7)의 각도는 90도 이하의 제2 각도(α2)로 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제3 스터브(SB3)와 제4 스터브(SB4)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)와 동일한 각도로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제7 스터브(SB7)와 제8 스터브(SB8)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)와 동일한 각도로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제4 스터브(SB4)와 제1 스터브(SB1)의 각도는 90도 이상의 제2 각도(α2)와 동일한 각도로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제8 스터브(SB8)와 제5 스터브(SB5)의 각도는 90도 이상의 제2 각도(α2)와 동일한 각도로 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제2 내지 제4 스터브들(SB2, SB3, SB4)은 동일한 너비 및 길이로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제1 스터브(SB1)는 제2 내지 제4 스터브들(SB2, SB3, SB4)보다 더 길게 형성되어 급전에 따라 임피던스 매칭이 이루어질 수 있다. 이와 관련하여, 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제1 스터브(SB1)는 제1 너비(W1) 및 제1 길이(L1)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제2 스터브(SB2) 내지 제4 스터브(SB4)는 동일한 제2 너비(W1) 및 제2 길이(L2)로 형성될 수 있다. 제2 스터브(SB2) 내지 제4 스터브(SB4)의 제2 길이(L2)는 제1 스터브(SB1)의 제1 길이(L1)보다 더 길게 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 및 제2 면 사이의 중첩된 스터브들 간에 커패시턴스 값이 일정하게 유지될 수 있다. 제1 너비(W1)보다 넓은 제2 너비(W2)를 갖는 제5 스터브(SB5)와 중첩되는 제1 스터브(SB1)의 제1 길이(L1)는 제2 길이(L2)보다 더 짧게 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제5 스터브(SB5)는 제1 너비(W1)보다 넓은 제2 너비(W2)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제5 스터브(SB5)는 제1 길이(L1)보다 짧은 제3 길이(L3)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제6 스터브(SB6) 내지 제8 스터브(SB8)는 제1 너비(W1) 및 제2 길이(L2)보다 짧은 제4 길이(L4)로 형성될 수 있다. 제6 스터브(SB6) 내지 제8 스터브(SB8)의 제4 길이(L4)는 제5 스터브(SB5)는 제3 길이(L3)보다 짧게 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제1 및 제2 면의 대응되는 스터브들은 소정 중첩 길이로 중첩되어 소정의 커패시턴스 값을 갖는 커패시터가 형성되도록 구성될 수 있다. 제2 스터브(SB2)와 제6 스터브(SB6)의 중첩 길이, 제3 스터브(SB3)와 제7 스터브(SB7)의 중첩 길이 및 제4 스터브(SB4)와 제8 스터브(SB8)의 중첩 길이는 동일하게 형성될 수 있다. 중첩 길이는 제6 스터브(SB6) 내지 제8 스터브(SB8)의 제4 길이(L4)보다 짧게 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 원형 편파 안테나의 특성은 스터브 구조의 중첩 구조 및 스터브 간 각도에 따라 조정될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)의 반경(Rp)과 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g) 사이의 제1 간격(Gg)에 의해 안테나 모듈의 공진 주파수가 조정될 수 있다. 또한, 제2 스터브(SB2) 내지 제4 스터브(SB4)의 제1 너비(W1)와 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제2 간격(Wc1)의 곱에 의해 안테나 모듈의 공진 주파수가 조정될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 간격(Wc1)은 제2 스터브(SB2) 내지 제4 스터브(SB4)의 종단과 전도성 접지 영역(1100g)의 내측까지의 길이로 정의될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 스터브(SB1, SB2) 사이의 제1 각도(α1) 및 제2 및 제3 스터브(SB2, SB3) 사이의 제2 각도(α2)에 의해 안테나 모듈의 원형 편파의 축비(axial ratio)가 조정될 수 있다. 또한, 제1 스터브(SB1)의 제1 너비(W1)와 제1 스터브(SB1)와 상기 제5 스터브(SB5)의 중첩 길이의 곱에 의해 안테나 모듈의 임피던스 매칭이 이루어 질 수 있다. 또한, 전도성 접지 영역(1100g)과 가이드 링(1100r) 간의 제3 간격(Gr)과 가이드 링(1100r)의 너비(Wr)에 의해 안테나 모듈의 이득이 조정될 수 있다.
제1 및 제2 스터브(SB1, SB2) 사이의 제1 각도(α1)는 45도보다 크고 90도보다 작은 범위에서 형성될 수 있다. 제1 및 제2 스터브(SB1, SB2) 사이의 제1 각도(α1)와 제2 및 제3 스터브(SB2, SB3) 사이의 제2 각도(α2)의 합은 150도보다 크고 210도보다 작은 범위에서 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 모듈은 우수 원형 편파(right handed circular polarization, RHCP)의 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 제1 및 제2 스터브(SB1, SB2) 사이의 제1 각도(α1)는 90도보다 크고 135도보다 작은 범위에서 형성될 수 있다. 제1 및 제2 스터브(SB1, SB2) 사이의 제1 각도(α1)와 제2 및 제3 스터브(SB2, SB3) 사이의 제2 각도(α2)의 합은 150도보다 크고 210도보다 작은 범위에서 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 모듈은 좌수 원형 편파(left handed circular polarization, LHCP)의 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 인접한 스터브들 간 각도에 따른 안테나 모듈의 특성에 대해 설명한다. 도 8은 급전 스터브를 구비하는 안테나 모듈의 평면도와 편파 방향을 나타낸 도면이다. 도 9는 도 8의 급전 스터브를 구비하는 안테나 모듈에서 전계 분포의 위상 변화를 나타내는 도면들이다.
도 8 및 도 9(a)를 참조하면, 0도의 위상을 갖는 제1 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 양의 X축 방향으로 형성된다. 도 8 및 도 9(b)를 참조하면, 90도의 위상을 갖는 제2 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 양의 X축 방향으로 형성된다. 도 8 및 도 9(c)를 참조하면, 180도의 위상을 갖는 제3 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 음의 X축 방향으로 형성된다. 도 8 및 도 9(d)를 참조하면, 270도의 위상을 갖는 제4 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 음의 X축 방향으로 형성된다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g)의 좌측 및 우측에서 전류의 위상차가 180°가 된다. 따라서, 다이폴 안테나과 동일한 방사패턴을 형성하며 급전 스터브인 제5 스터브(SB5)와 수평한 방향의 선형편파가 구현될 수 있다.
도 10은 제1 내지 제4 스터브가 90도의 각도로 형성된 안테나 모듈의 평면도와 편파 방향을 나타낸 도면이다. 도 11은 도 10의 제1 내지 제4 스터브가 90도의 각도로 형성된 안테나 모듈에서 전계 분포의 위상 변화를 나타내는 도면들이다.
도 10 및 도 11(a)를 참조하면, 0도의 위상을 갖는 제1 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 양의 X축 방향으로 형성된다. 도 10 및 도 11(b)를 참조하면, 90도의 위상을 갖는 제2 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 양의 X축 방향으로 형성된다. 도 10 및 도 11(c)를 참조하면, 180도의 위상을 갖는 제3 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 음의 X축 방향으로 형성된다. 도 10 및 도 11(d)를 참조하면, 270도의 위상을 갖는 제4 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 음의 X축 방향으로 형성된다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 3개의 병렬 스터브가 급전 스터브와 각각 a1=90도, a2=180도, a3=270 도의 각도를 이루면, 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g)의 좌측 및 우측에서 전류의 위상차가 180°가 된다. 다이폴 안테나과 동일한 방사패턴을 형성하며 급전선과 수평한 방향의 선형편파가 구현될 수 있다. 또한, 복수의 스터브들에 의해 전도성 패치 영역(1100)에서 전도성 접지 영역(1100g)으로 커플링되는 전계 성분이 증가하게 된다. 이에 따라, 안테나 모듈의 유효 면적 증가로 인해 지향성 및 이득이 개선되는 효과가 있다. 특히, 급전 스터브인 제5 스터브(SB5)를 통해 신호가 인가되는 방향인 X축 방향으로 안테나 모듈의 지향성 및 이득이 개선되는 효과가 있다.
도 12는 제1 및 제2 스터브가 90도보다 작은 제1 각도, 제2 및 제3 스터브가 90도보다 큰 제2 각도로 형성된 안테나 모듈의 평면도와 편파 방향을 나타낸 도면이다. 도 13은 도 12의 안테나 모듈에서 전계 분포의 위상 변화를 나타내는 도면들이다.
도 12 및 도 13(a)를 참조하면, 0도의 위상을 갖는 제1 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 대각선의 제1 방향으로 형성된다. 도 12 및 도 13(b)를 참조하면, 90도의 위상을 갖는 제2 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 제1 방향에 직교하는 대각선의 제2 방향으로 형성된다. 도 12 및 도 13(c)를 참조하면, 180도의 위상을 갖는 제3 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 제2 방향에 직교하고 제1 방향과 반대 방향인 대각선의 제3 방향으로 형성된다. 도 12 및 도 13(d)를 참조하면, 270도의 위상을 갖는 제4 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 제3 방향에 직교하고 제2 방향과 반대 방향인 대각선의 제4 방향으로 형성된다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 3개의 병렬 스터브가 급전 스터브와 각각 45도< a1 < 90도, 150도< a2 < 210도, 225도 < a3 < 270도의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 일 예로, a1= 69도, a2=175도, a3= 246도의 각도를 이루도록 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 병렬 스터브의 종단은 전도성 접지 영역(1100g)과 평면 커패시턴스를 구성할 수 있다. 급전 스터브에 대응되는 제1 스터브(SB1)와 3개의 병렬 스터브가 이루는 각도 (a1, a2, a3)에 따라 선형편파에서 원형 편파로 편파를 구현할 수 있다. 45도< a1 < 90도, 150도< a2 < 210도, 225도 < a3 < 270도의 각도를 이룰 때, 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g)의 전류는 90도의 위상차마다 서로 수직하게 된다. 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g)의 전류는 반시계 방향(counter-clockwise direction)으로 회전하게 된다. 따라서, 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g)의 안테나 면과 수직한 천장방향으로 우수원형편파 (RHCP)의 신호가 생성될 수 있다.
도 14는 제1 및 제2 스터브가 90도보다 큰 제1 각도, 제2 및 제3 스터브가 90도보다 작은 제2 각도로 형성된 안테나 모듈의 평면도와 편파 방향을 나타낸 도면이다. 도 15는 도 14의 안테나 모듈에서 전계 분포의 위상 변화를 나타내는 도면들이다.
도 14 및 도 15(a)를 참조하면, 0도의 위상을 갖는 제1 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 대각선의 제4 방향으로 형성된다. 도 14 및 도 15(b)를 참조하면, 90도의 위상을 갖는 제2 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 제4 방향에 직교하는 대각선의 제3 방향으로 형성된다. 도 14 및 도 15(c)를 참조하면, 180도의 위상을 갖는 제3 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 제3 방향에 직교하고 제4 방향과 반대 방향인 대각선의 제2 방향으로 형성된다. 도 14 및 도 15(d)를 참조하면, 270도의 위상을 갖는 제4 상태에서 전도성 패치 영역(1100)에 형성되는 전계의 방향은 제2 방향에 직교하고 제3 방향과 반대 방향인 대각선의 제1 방향으로 형성된다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 3개의 병렬 스터브가 급전 스터브와 각각 90도< a1 < 135도, 150도< a2 < 210도, 270도 < a3 < 315도의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 일 예로, a1= 114도, a2=175도, a3= 291도의 각도를 이루도록 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 병렬 스터브의 종단은 전도성 접지 영역(1100g)과 평면 커패시턴스를 구성할 수 있다. 급전 스터브에 대응되는 제1 스터브(SB1)와 3개의 병렬 스터브가 이루는 각도 (a1, a2, a3)에 따라 선형편파에서 원형 편파로 편파를 구현할 수 있다. 90도< a1 < 135도, 150도< a2 < 210도, 270도 < a3 < 315도의 각도를 이룰 때, 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g)의 전류는 90도의 위상차마다 서로 수직하게 된다. 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g)의 전류는 시계 방향(clockwise direction)으로 회전하게 된다. 따라서, 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g)의 안테나 면과 수직한 천장방향으로 좌수원형편파 (LHCP)의 신호가 생성될 수 있다.
한편, 전도성 가이드 링(1100r)은 전도성 접지 영역(1100g)을 둘러싸도록 제2 링 형상으로 형성될 수 있다. 전도성 가이드 링(1100r)의 내측 반경은 전도성 접지 영역(1100g)의 외측 반경(Rg)보다 더 크게 형성될 수 있다.
전도성 패치 영역(1100)은 육각형 이상의 다각형 형상 원형 형상으로 형성될 수 있다. 도 7을 참조하면, 제1 연결 패턴(1110c)은 제1 스터브(SB1) 및 접지 영역(GR)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제1 지점에서 연장되어 형성될 수 있다. 접지 영역(GR)은 제1 스터브(SB1)의 일 측과 타 측 및 원주를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)은 접지 영역(GR)과 이격되도록 금속 패턴이 제거되게 제1 슬롯 영역(SR1)이 형성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)를 통해 특정 주파수 대역의 신호가 안테나 모듈로 인가될 수 있다.
한편, 투명 기판(1010)의 제1 면 및 제2 면 중 하나는 유리 패널에 부착될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면 및 제2 면 중 다른 하나에 전도성 접지 영역(1100g), 전도성 패치 영역(1100), 전도성 가이드 링(1100r) 및 동축 케이블(100c)이 배치될 수 있다. 동축 케이블(100c)의 신호선(110c)이 제1 스터브(SB)에 연결되고 접지선(110g)이 접지 영역(GR)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 동축 케이블(100c)의 신호선(110c)과 제1 스터브(SB1)를 통해 특정 주파수 대역의 신호가 안테나 모듈로 인가될 수 있다.
이와 관련하여, 도 16은 피부착물에 부착되는 안테나 모듈의 측면도를 나타낸다. 도 17은 피부착물의 재질에 따른 안테나 모듈의 공진 주파수 및 축비 변화를 나타낸 그래프이다. 한편, 도 18은 유리 패널에 배치된 안테나 모듈의 방사 패턴의 전면도와 YZ 평면 및 XZ 평면 상의 방사 패턴을 나타낸 것이다.
도 5 및 도 16을 참조하면, 피부착물(10)에 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 전도성 패치 영역(1010)과 전도성 가이드 링(1010r)이 부착될 수 있다. 한편, 투명 기판(1010)의 제2 면에 전도성 접지 영역(1100g)이 배치될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)과 이격된 제5 스터브(SB5)에 동축 케이블(100c)의 신호선(110c)이 연결될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)에 동축 케이블(100c)의 접지선(110c)이 연결될 수 있다.
도 16 및 도 17(a)를 참조하면, 안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 6.5인 유리 패널에 부착되면, 1.4GHz 내지 1.5GHz의 주파수 대역에서 -15dB 이하의 반사 계수 값을 갖는다. 안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 6.5인 유리 패널에 부착되면, 1.4GHz 내지 1.75GHz의 주파수 대역에서 -10dB 이하의 반사 계수 값을 갖는다. 안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 6.5인 유리 패널에 부착되면, 안테나 모듈(1000)은 1.58GHz의 공진 주파수를 갖는다.
안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 2.7인 폴리카보네이트 (Polycarbonate)에 부착되면, 1.6GHz 내지 1.9GHz의 주파수 대역에서 -12dB 이하의 반사 계수 값을 갖는다. 안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 2.7인 폴리카보네이트에 부착되면, 안테나 모듈(1000)은 1.78GHz의 공진 주파수를 갖는다. 안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 1인 공기 중에 배치되면 1.88GHz 내지 2.05GHz의 주파수 대역에서 -10dB 이하의 반사 계수 값을 갖는다. 안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 1인 공기 중에 배치되면, 안테나 모듈(1000)은 1.94GHz의 공진 주파수를 갖는다. 따라서, 안테나 모듈(1000)이 부착되는 피부착물의 상대 유전율이 감소할수록 공진주파수가 고주파수 대역으로 이동한다. 이와 관련하여, 피부착물의 상대 유전율(Dk)에 따른 공진주파수 변화율은 상대 유전율(Dk)의 로그 스케일로 근사화될 수 있다. 따라서, 공진주파수 변화율은 △fc(Dk) = 0.1211*ln(Dk)+1로 결정될 수 있다.
도 16 및 도 17(b)를 참조하면, 안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 6.5인 유리 패널에 부착되면, 1.53GHz 내지 1.63GHz의 주파수 대역에서 3dB 이하의 축비(axial ratio) 값을 갖는다. 안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 6.5인 유리 패널에 부착되면, 안테나 모듈(1000)은 1.58GHz의 공진 주파수에서 1dB 이하의 가장 낮은 축비 값을 갖는다.
안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 2.7인 폴리카보네이트에 부착되면, 1.73GHz 내지 1.83GHz의 주파수 대역에서 주파수 대역에서 3dB 이하의 축비 값을 갖는다. 안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 2.7인 폴리카보네이트에 부착되면, 안테나 모듈(1000)은 1.78GHz의 공진 주파수에서 약 1.5dB의 축비 값을 갖는다. 따라서, 안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 6.5인 유리 패널에 부착 시 가장 낮은 축비 값을 갖는다.
안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 1인 공기 중에 배치되면 전체 주파수 대역에서 3dB를 초과하는 축비 값을 갖는다. 안테나 모듈(1000)이 상대 유전율(Dk)이 1인 공기 중에 배치되면, 안테나 모듈(1000)은 1.94GHz의 공진 주파수에서 3dB를 초과하는 약 5dB의 축비 값을 갖는다.
도 18(a)는 유리 패널에 배치된 안테나 모듈의 방사 패턴의 전면도를 나타낸다. 도 18(b) 및 도 18(c)은 유리 패널에 배치된 안테나 모듈의 YZ 평면 및 XZ 평면 상의 방사 패턴을 나타낸 것이다. 도 4 및 도 18을 참조하면, 급전 스터브인 제1 스터브(SB1)와 3개의 병렬 스터브인 제2 내지 제4 스터브(SB2, SB3, SB4)에 의해 대칭 구조가 형성될 수 있다. 이에 따라, 저고도각 이득이 개선되며, 수평방향으로 매우 우수한 무-지향성(omni-directional) 방사패턴 구현이 가능하다. 또한, 급전 스터브인 제1 스터브(SB1)와 3개의 병렬 스터브인 제2 내지 제4 스터브(SB2, SB3, SB4)의 연결 지점의 위치들을 최적화하여 정확히 90도 위상 차를 갖는 패치 안테나와 동일한 전류분포가 구현될 수 있다. 이에 따라, 위치 추적을 위한 GP, GNSS 안테나의 특정 동작 주파수에서 원형 편파 특성을 만족하는 안테나 모듈이 제공될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 안테나 모듈에서 복수의 연결 패턴 구조는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 서로 다른 지점에서 연장되는 스터브 구조로 형성될 있다. 이에 따라, 스터브 구조가 전도성 패치 영역(1100)과 연결되는 지점을 조정하여 안테나 모듈의 편파 특성을 조절할 수 있다.
이와 관련하여, 제2 연결 패턴(1120c)은 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제2 지점에서 연장되는 제2 스터브(SB2)로 형성될 수 있다. 제3 연결 패턴(1130c)은 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제3 지점에서 연장되는 제3 스터브(SB3)로 형성될 수 있다. 제4 연결 패턴(1140c)은 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제4 지점에서 연장되는 제4 스터브(SB4)로 형성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)와 제2 스터브(SB2)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)로 형성될 수 있다. 제2 스터브(SB2)와 제3 스터브(SB3)의 각도는 90도 이상의 제2 각도(α2)로 형성될 수 있다. 제3 스터브(SB3)와 제4 스터브(SB4)의 각도는 제1 각도(α1)와 동일한 각도로 형성될 수 있다. 제4 스터브(SB4)와 제1 스터브(SB1)의 각도는 제2 각도(α2)와 동일한 각도로 형성될 수 있다.
전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g)이 동일 층 상에 배치되는 구조에서 제2 내지 제4 스터브(SB2, SB3, SB4)와 전도성 접지 영역(1100g)의 커패시터 구조는 비-연결 구조로 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)은 제2 스터브(SB2)의 일 측, 타 측 및 단부와 이격되도록 금속 패턴이 제거된 제2 슬롯 영역(SR2)이 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)은 제3 스터브(SB3)의 일 측, 타 측 및 단부와 이격되도록 금속 패턴이 제거된 제2 슬롯 영역(SR3)이 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)은 제4 스터브(SB4)의 일 측, 타 측 및 단부와 이격되도록 금속 패턴이 제거된 제4 슬롯 영역(SR4)이 형성될 수 있다.
따라서, 제2 연결 패턴(1110c)은 전도성 패치 영역(1100)의 제2 지점의 제1 스터브(SB1), 접지 영역(GR1) 및 제1 슬롯 영역(SR1)을 포함하도록 구성되어 제1 커패시턴스 값을 갖는 등가 회로로 동작할 수 있다. 제2 연결 패턴(1120c)은 전도성 패치 영역(1100)의 제2 지점의 제2 스터브(SB2) 및 제2 슬롯 영역(SR2)을 포함하도록 구성되어 제2 커패시턴스 값을 갖는 등가 회로로 동작할 수 있다. 제3 연결 패턴(1130c)은 전도성 패치 영역(1100)의 제4 지점의 제3 스터브(SB3) 및 제3 슬롯 영역(SR3)을 포함하도록 구성되어 제3 커패시턴스 값을 갖는 등가 회로로 동작할 수 있다. 제4 연결 패턴(1140c)은 전도성 패치 영역(1100)의 제4 지점의 제4 스터브(SB4) 및 제4 슬롯 영역(SR4)을 포함하도록 구성되어 제4 커패시턴스 값을 갖는 등가 회로로 동작할 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 안테나 모듈은 투명 기판(1010)의 제1 및 제2 면에 양면 구조로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 투명 기판(1010)의 제1 면에 전도성 패치 영역(1100) 및 전도성 가이드 링(1100r) 이 배치될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 전도성 접지 영역(1100g)이 배치될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)은 육각형 이상의 다각형 또는 원형 형상으로 형성될 수 있다.
전도성 패치 영역(1100)은 연결 패턴들을 형성하는 복수의 스터브들을 포함하도록 형성될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)은 제1 스터브(SB1), 제2 스터브(SB2), 제3 스터브(SB3) 및 제4 스터브(SB4)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)은 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제1 지점에서 제1 연결 패턴(1110c)가 형성되는 제1 방향으로 형성될 수 있다. 제2 스터브(SB2)는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제2 지점에서 제2 연결 패턴(1120c)가 형성되는 제2 방향으로 형성될 수 있다. 제3 스터브(SB3)는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제3 지점에서 제3 연결 패턴(1130c)가 형성되는 제3 방향으로 형성될 수 있다. 제4 스터브(SB4)는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제4 지점에서 제4 연결 패턴(1140c)가 형성되는 제4 방향으로 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 전도성 접지 영역(1100g)은 연결 패턴들을 형성하는 복수의 스터브들을 포함하도록 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)은 제5 스터브(SB5), 제6 스터브(SB6), 제7 스터브(SB7) 및 제8 스터브(SB8)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제5 스터브(SB5)는 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제1 지점에서 제1 스터브(SB1)와 중첩되게 제1 방향으로 형성될 수 있다. 제6 스터브(SB6)는 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제2 지점에서 제2 스터브(SB2)와 중첩되게 제2 방향으로 형성될 수 있다. 제7 스터브(SB7)는 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제3 지점에서 제3 스터브(SB3)와 중첩되게 제3 방향으로 형성될 수 있다. 제8 스터브(SB8)는 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제4 지점에서 제4 스터브(SB4)와 중첩되게 제4 방향으로 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제1 스터브(SB1)와 제2 스터브(SB2)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제5 스터브(SB5)와 제6 스터브(SB6)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제2 스터브(SB2)와 제3 스터브(SB3)의 각도는 90도 이상의 제2 각도(α2)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제6 스터브(SB6)와 제7 스터브(SB7)의 각도는 90도 이하의 제2 각도(α2)로 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제3 스터브(SB3)와 제4 스터브(SB4)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)와 동일한 각도로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제7 스터브(SB7)와 제8 스터브(SB8)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)와 동일한 각도로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제4 스터브(SB4)와 제1 스터브(SB1)의 각도는 90도 이상의 제2 각도(α2)와 동일한 각도로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제8 스터브(SB8)와 제5 스터브(SB5)의 각도는 90도 이상의 제2 각도(α2)와 동일한 각도로 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제2 내지 제4 스터브들(SB2, SB3, SB4)은 동일한 너비 및 길이로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제1 스터브(SB1)는 제2 내지 제4 스터브들(SB2, SB3, SB4)보다 더 길게 형성되어 급전에 따라 임피던스 매칭이 이루어질 수 있다. 이와 관련하여, 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제1 스터브(SB1)는 제1 너비(W1) 및 제1 길이(L1)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제2 스터브(SB2) 내지 제4 스터브(SB4)는 동일한 제1 너비(W1) 및 제2 길이(L2)로 형성될 수 있다. 제2 스터브(SB2) 내지 제4 스터브(SB4)의 제2 길이(L2)는 제1 스터브(SB1)의 제1 길이(L1)보다 더 길게 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제5 스터브(SB5)는 제1 너비(W1)보다 넓은 제2 너비(W2)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제5 스터브(SB5)는 제1 길이(L1)보다 짧은 제3 길이(L3)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제6 스터브(SB6) 내지 제8 스터브(SB8)는 제1 너비(W1) 및 제2 길이(L2)보다 짧은 제4 길이(L4)로 형성될 수 있다. 제6 스터브(SB6) 내지 제8 스터브(SB8)의 제4 길이(L4)는 제5 스터브(SB5)는 제3 길이(L3)보다 짧게 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제1 및 제2 면의 대응되는 스터브들은 소정 중첩 길이로 중첩되어 소정의 커패시턴스 값을 갖는 커패시터가 형성되도록 구성될 수 있다. 제2 스터브(SB2)와 제6 스터브(SB6)의 중첩 길이, 제3 스터브(SB3)와 제7 스터브(SB7)의 중첩 길이 및 제4 스터브(SB4)와 제8 스터브(SB8)의 중첩 길이는 동일하게 형성될 수 있다. 중첩 길이는 제6 스터브(SB6) 내지 제8 스터브(SB8)의 제4 길이(L4)보다 짧게 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 원형 편파 안테나의 특성은 스터브 구조의 중첩 구조 및 스터브 간 각도에 따라 조정될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)의 반경(Rp)과 전도성 패치 영역(1100)과 전도성 접지 영역(1100g) 사이의 제1 간격(Gg)에 의해 안테나 모듈의 공진 주파수가 조정될 수 있다. 또한, 제2 스터브(SB2) 내지 제4 스터브(SB4)의 제1 너비(W1)와 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제2 간격(Wc1)의 곱에 의해 안테나 모듈의 공진 주파수가 조정될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 간격(Wc1)은 제2 스터브(SB2) 내지 제4 스터브(SB4)의 종단과 전도성 접지 영역(1100g)의 내측까지의 길이로 정의될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 스터브(SB1, SB2) 사이의 제1 각도(α1) 및 제2 및 제3 스터브(SB2, SB3) 사이의 제2 각도(α2)에 의해 안테나 모듈의 원형 편파의 축비(axial ratio)가 조정될 수 있다. 또한, 제1 스터브(SB1)의 제1 너비(W1)와 제1 스터브(SB1)와 제5 스터브(SB5)의 중첩 길이(WFC1)의 곱에 의해 안테나 모듈의 임피던스 매칭이 이루어 질 수 있다. 또한, 전도성 접지 영역(1100g)과 가이드 링(1100r) 간의 제3 간격(Gr)과 가이드 링(1100r)의 너비(Wr)에 의해 안테나 모듈의 이득이 조정될 수 있다.
제1 및 제2 스터브(SB1, SB2) 사이의 제1 각도(α1)는 45도보다 크고 90도보다 작은 범위에서 형성될 수 있다. 제1 및 제2 스터브(SB1, SB2) 사이의 제1 각도(α1)와 제2 및 제3 스터브(SB2, SB3) 사이의 제2 각도(α2)의 합은 150도보다 크고 210도보다 작은 범위에서 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 모듈은 우수 원형 편파(right handed circular polarization, RHCP)의 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 제1 및 제2 스터브(SB1, SB2) 사이의 제1 각도(α1)는 90도보다 크고 135도보다 작은 범위에서 형성될 수 있다. 제1 및 제2 스터브(SB1, SB2) 사이의 제1 각도(α1)와 제2 및 제3 스터브(SB2, SB3) 사이의 제2 각도(α2)의 합은 150도보다 크고 210도보다 작은 범위에서 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 모듈은 좌수 원형 편파(left handed circular polarization, LHCP)의 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
이상에서는 본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 차량용 안테나 모듈에 대해 설명하였다. 이하에서는 원형 편파로 동작하는 차량용 안테나 모듈을 구비하는 차량에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 18을 참조하여, 본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 안테나 모듈이 배치된 차량에 대해 설명한다. 차량(1)은 유리 패널(10) 및 안테나 모듈(1000)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1000)은 투명 기판(1010), 전도성 접지 영역(conductive ground region)(1100g), 전도성 패치 영역(conductive patch region)(1100) 및 연결 패턴들(1100c)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1000)은 제2 링 형상의 전도성 가이드 링(1100r)을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
차량(1)에 유리 패널(10)이 구비될 수 있다. 유리 패널(10)은 차량(1)의 전면 유리(310), 후면 유리(330) 및 상부 유리 중 하나에 대응될 수 있다. 유리 패널(10)은 금속 프레임(9)에 결합될 수 있다. 금속 프레임(9)은 유리 패널(10)을 지지하는 지지부(9a)와 차량의 외부를 형성하는 외주부(9b) 및 지지부(9a)와 외주부(9b)사이의 연결부(9c)로 형성될 수 있다.
유리 패널(10)은 투명 영역(11) 및 불투명 영역(12)을 포함하도록 구성될 수 있다. 전면 유리(310)는 투명 영역(311) 및 불투명 영역(312)을 포함하도록 구성될 수 있다. 후면 유리(330)는 투명 영역(331) 및 불투명 영역(332)을 포함하도록 구성될 수 있다. 상부 유리는 투명 영역 및 불투명 영역을 포함하도록 구성될 수 있다. 투명 영역(11, 311, 331)은 불투명 영역(12, 312, 332)의 내측 영역에 형성될 수 있다. 투명 영역(11, 311, 331)의 투명도는 불투명 영역(12, 312, 332)의 투명도보다 높게 형성될 수 있다. 전면 유리(310)의 투명 영역(311)의 투명도가 후면 유리(330)의 투명 영역(331)의 투명도보다 높게 형성될 수 있다. 전면 유리(310)의 투명 영역(311)의 투명도가 상부 유리의 투명 영역의 투명도보다 높게 형성될 수 있다.
유리 패널(10)에 투명 기판(1010)이 부착될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)은 투명 기판(1010)에 제1 링 형상으로 형성될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)은 전도성 접지 영역(1100g)의 내측과 이격되게 전도성 접지 영역(1100g)의 내부 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 전도성 접지 영역(1100g)은 전도성 패치 영역(1100)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
연결 패턴들(1100c)은 전도성 접지 영역(1100g)과 전도성 패치 영역(1100) 사이에 커패시턴스들을 형성하도록 전도성 접지 영역(1100g)에서 전도성 패치 영역(1100)의 내측으로 연장되어 형성될 수 있다. 연결 패턴들(1100c)은 다른 층에서 전도성 접지 영역(1100g)과 전도성 패치 영역(1100) 간에 커플링되도록 일부 중첩된 구조로 형성될 수 있다. 연결 패턴들(1100c)은 동일 층에서 전도성 접지 영역(1100g)과 전도성 패치 영역(1100) 간에 커플링되도록 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 따라서, 연결 패턴들(1100c)은 결합 구조, 커패시터 구조 또는 연결 패턴 구조 등으로 지칭될 수 있다.
연결 패턴들(1100c) 중 제1 연결 패턴(1110c)와 제2 연결 패턴(1120c)은 제1 각도(α1)로 이격되어 형성될 수 있다. 연결 패턴들(1100c) 중 제2 연결 패턴(1120c)와 제3 연결 패턴(1130c)은 제2 각도(α2)로 이격되어 형성될 수 있다. 연결 패턴들(1100c) 중 제3 연결 패턴(1130c)와 제4 연결 패턴(1140c)은 제1 각도(α1)와 동일한 각도로 이격되어 형성될 수 있다. 연결 패턴들(1100c) 중 제4 연결 패턴(1140c)와 제1 연결 패턴(1110c)의 각도는 제2 각도(α2)와 동일한 각도로 형성될 수 있다.
이와 관련하여, 제1 각도(α1) 및 제2 각도(α2) 중 하나는 90도보다 작은 각도이고 다른 하나는 90도보다 큰 각도일 수 있다. 예를 들어, 제1 각도(α1)는 90도보다 작은 각도이고 제2 각도(α2)는 90도보다 큰 각도로 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 모듈이 우수 원형 편파(right handed circular polarization, RHCP)로 동작할 수 있다. 다른 예로, 제1 각도(α1)는 90도보다 큰 각도이고 제2 각도(α2)는 90도보다 작은 각도로 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 모듈이 좌수 원형 편파(left handed circular polarization, LHCP)로 동작할 수 있다.
한편, 전도성 가이드 링(1100r)은 전도성 접지 영역(1100g)을 둘러싸도록 제2 링 형상으로 형성될 수 있다. 전도성 가이드 링(1100r)의 내측 반경은 전도성 접지 영역(1100g)의 외측 반경(Rg)보다 더 크게 형성될 수 있다.
전도성 패치 영역(1100)은 육각형 이상의 다각형 형상 원형 형상으로 형성될 수 있다. 도 11을 참조하면, 제1 연결 패턴(1110c)은 제1 스터브(SB1) 및 접지 영역(GR)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제1 지점에서 연장되어 형성될 수 있다. 접지 영역(GR)은 제1 스터브(SB1)의 일 측과 타 측 및 원주를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)은 접지 영역(GR)과 이격되도록 금속 패턴이 제거되게 제1 슬롯 영역(SR1)이 형성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)를 통해 특정 주파수 대역의 신호가 안테나 모듈로 인가될 수 있다.
한편, 제2 연결 패턴(1120c)은 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제2 지점에서 연장되는 제2 스터브(SB2)로 형성될 수 있다. 제3 연결 패턴(1130c)은 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제3 지점에서 연장되는 제3 스터브(SB3)로 형성될 수 있다. 제4 연결 패턴(1140c)은 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제4 지점에서 연장되는 제4 스터브(SB4)로 형성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)와 제2 스터브(SB2)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)로 형성될 수 있다. 제2 스터브(SB2)와 제3 스터브(SB3)의 각도는 90도 이상의 제2 각도(α2)로 형성될 수 있다. 제3 스터브(SB3)와 제4 스터브(SB4)의 각도는 제1 각도(α1)와 동일한 각도로 형성될 수 있다. 제4 스터브(SB4)와 제1 스터브(SB1)의 각도는 제2 각도(α2)와 동일한 각도로 형성될 수 있다.
한편, 투명 기판(1010)의 제1 면 및 제2 면 중 하나는 유리 패널에 부착될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면 및 제2 면 중 다른 하나에 전도성 접지 영역(1100g), 전도성 패치 영역(1100), 전도성 가이드 링(1100r) 및 동축 케이블(100c)이 배치될 수 있다. 동축 케이블(100c)의 신호선(110c)이 제1 스터브(SB)에 연결되고 접지선(110g)이 접지 영역(GR)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 동축 케이블(100c)의 신호선(110c)과 제1 스터브(SB1)를 통해 특정 주파수 대역의 신호가 안테나 모듈로 인가될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 안테나 모듈은 투명 기판(1010)의 제1 및 제2 면에 양면 구조로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 투명 기판(1010)의 제1 면에 전도성 패치 영역(1100) 및 전도성 가이드 링(1100r) 이 배치될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 전도성 접지 영역(1100g)이 배치될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)은 육각형 이상의 다각형 또는 원형 형상으로 형성될 수 있다.
전도성 패치 영역(1100)은 연결 패턴들을 형성하는 복수의 스터브들을 포함하도록 형성될 수 있다. 전도성 패치 영역(1100)은 제1 스터브(SB1), 제2 스터브(SB2), 제3 스터브(SB3) 및 제4 스터브(SB4)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 스터브(SB1)은 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제1 지점에서 제1 연결 패턴(1110c)가 형성되는 제1 방향으로 형성될 수 있다. 제2 스터브(SB2)는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제2 지점에서 제2 연결 패턴(1120c)가 형성되는 제2 방향으로 형성될 수 있다. 제3 스터브(SB3)는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제3 지점에서 제3 연결 패턴(1130c)가 형성되는 제3 방향으로 형성될 수 있다. 제4 스터브(SB4)는 전도성 패치 영역(1100)의 원주 상의 제4 지점에서 제4 연결 패턴(1140c)가 형성되는 제4 방향으로 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 전도성 접지 영역(1100g)은 연결 패턴들을 형성하는 복수의 스터브들을 포함하도록 형성될 수 있다. 전도성 접지 영역(1100g)은 제5 스터브(SB5), 제6 스터브(SB6), 제7 스터브(SB7) 및 제8 스터브(SB8)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제5 스터브(SB5)는 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제1 지점에서 제1 스터브(SB1)와 중첩되게 제1 방향으로 형성될 수 있다. 제6 스터브(SB6)는 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제2 지점에서 제2 스터브(SB2)와 중첩되게 제2 방향으로 형성될 수 있다. 제7 스터브(SB7)는 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제3 지점에서 제3 스터브(SB3)와 중첩되게 제3 방향으로 형성될 수 있다. 제8 스터브(SB8)는 전도성 접지 영역(1100g)의 내측의 제4 지점에서 제4 스터브(SB4)와 중첩되게 제4 방향으로 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제1 스터브(SB1)와 제2 스터브(SB2)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제5 스터브(SB5)와 제6 스터브(SB6)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제2 스터브(SB2)와 제3 스터브(SB3)의 각도는 90도 이상의 제2 각도(α2)로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제6 스터브(SB6)와 제7 스터브(SB7)의 각도는 90도 이하의 제2 각도(α2)로 형성될 수 있다.
투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제3 스터브(SB3)와 제4 스터브(SB4)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)와 동일한 각도로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제7 스터브(SB7)와 제8 스터브(SB8)의 각도는 90도 이하의 제1 각도(α1)와 동일한 각도로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제1 면에 배치된 제4 스터브(SB4)와 제1 스터브(SB1)의 각도는 90도 이상의 제2 각도(α2)와 동일한 각도로 형성될 수 있다. 투명 기판(1010)의 제2 면에 배치된 제8 스터브(SB8)와 제5 스터브(SB5)의 각도는 90도 이상의 제2 각도(α2)와 동일한 각도로 형성될 수 있다.
이상에서는 본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 안테나 모듈에 대해 설명하였다. 본 명세서에 따른 원형 편파로 동작하는 안테나 모듈의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같이 요약될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 따르면, 기판 상에 초박형으로 구현된 평면형 원형 편파 안테나 모듈 및 이를 구비하는 차량을 제공할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 금속 패턴들 간의 병렬 커패시터 구조를 통해 초박형 안테나는 안테나와 접지면이 거의 동일한 평면상에 위치하여 저고도각 성능을 구현하기 어렵다는 이슈를 해결할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 평면형 원형편파 안테나 모듈이 유리 또는 유전체에 부착 시 유리 또는 유전체에 의한 영향에 따라 성능 최적화가 용이한 안테나 구조 설계를 제안할 수 있다.
본 명세서의 목적은 피부착물의 종류, 물성에 따른 유전율, 유전 손실, 크기, 두께 등에 따른 안테나 성능변화, 특히 공진 주파수 변경에 대해 최적화가 용이한 안테나 구조를 제안할 수 있다.
본 명세서의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 명세서의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.

Claims (14)

  1. 원형 편파로 동작하는 안테나 모듈에 있어서,
    투명 기판;
    상기 투명 기판의 제1 면에 제1 링 형상으로 형성된 전도성 접지 영역(conductive ground region);
    상기 투명 기판의 제2 면에 상기 전도성 접지 영역의 내측으로부터 이격되게 상기 전도성 접지 영역의 내측 영역에 해당하는 상기 제1 면에 대향되는 상기 제2 면에 배치된 전도성 패치 영역(conductive patch region);
    상기 전도성 접지 영역의 내측면으로 연장되게 형성되는 제1 패턴들; 및
    상기 전도성 패치 영역의 외측면으로 연장되게 형성되는 제2 패턴들을 포함하고,
    상기 제1 패턴들과 상기 제2 패턴들의 일부분은 서로 중첩되게 형성되고,
    상기 서로 중첩되는 영역들은 상기 전도성 접지 영역의 인근에 형성되고,
    상기 제1 패턴들과 상기 제2 패턴들은 전기적으로 커플링 결합하는 복수의 연결 패턴들을 형성하고,
    상기 복수의 연결 패턴들 중 제1 연결 패턴과 제2 연결 패턴은 제1 각도로 형성되고,
    상기 연결 패턴들 중 상기 제2 연결 패턴과 제3 연결 패턴은 제2 각도로 형성되고,
    상기 연결 패턴들 중 상기 제3 연결 패턴과 제4 연결 패턴의 각도는 상기 제1 각도와 동일한 각도로 형성되고,
    상기 제4 연결 패턴과 상기 제1 연결 패턴은 상기 제2 각도와 동일한 각도로 형성되고,
    상기 제1 각도 및 상기 제2 각도 중 하나는 90도보다 작은 각도이고 다른 하나는 90도보다 큰 각도인 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전도성 접지 영역을 둘러싸도록 형성된 제2 링 형상의 전도성 가이드 링을 더 포함하고,
    상기 전도성 가이드 링의 내측 반경은 상기 전도성 접지 영역의 외측 반경보다 더 크게 형성되는, 안테나 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전도성 패치 영역은 원형 형상으로 형성되고,
    상기 제1 연결 패턴은 원주 상의 제1 지점에서 연장되는 제1 스터브 및 상기 전도성 접지 영역에 금속 패턴이 제거되게 형성된 제1 슬롯 영역을 포함하고,
    상기 제1 스터브를 통해 특정 주파수 대역의 신호가 인가되는, 안테나 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 투명 기판의 제1 면 및 제2 면 중 하나는 유리 패널에 부착되고,
    상기 투명 기판의 제1 면 및 제2 면 중 다른 하나에 상기 전도성 접지 영역 및 동축 케이블이 배치되고,
    상기 동축 케이블의 신호선이 상기 제1 스터브에 연결되고 접지선이 상기 전도성 접지 영역과 연결되는, 안테나 모듈.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 연결 패턴은 상기 원주 상의 제2 지점에서 연장되는 제2 스터브로 형성되고,
    상기 제3 연결 패턴은 상기 원주 상의 제3 지점에서 연장되는 제3 스터브로 형성되고,
    상기 제4 연결 패턴은 상기 원주 상의 제4 지점에서 연장되는 제4 스터브로 형성되고,
    상기 제1 스터브와 상기 제2 스터브의 각도는 90도 이하의 상기 제1 각도로 형성되고,
    상기 제2 스터브와 상기 제3 스터브의 각도는 90도 이상인 상기 제2 각도로 형성되고,
    상기 제3 스터브와 상기 제4 스터브의 각도는 상기 제1 각도와 동일한 각도로 형성되고,
    상기 제4 스터브와 상기 제1 스터브의 각도는 상기 제2 각도와 동일한 각도로 형성되는, 안테나 모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 전도성 접지 영역은 상기 제2 스터브의 일 측, 타 측 및 단부와 이격 또는 중첩되도록 금속 패턴이 제거된 제2 슬롯 영역이 형성되고,
    상기 전도성 접지 영역은 상기 제3 스터브의 일 측, 타 측 및 단부와 이격 또는 중첩되도록 금속 패턴이 제거된 제3 슬롯 영역이 형성되고,
    상기 전도성 접지 영역은 상기 제4 스터브의 일 측, 타 측 및 단부와 이격 또는 중첩되도록 금속 패턴이 제거된 제4 슬롯 영역이 형성되는, 안테나 모듈.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 투명 기판의 상기 제1 면에 상기 전도성 패치 영역 및 상기 전도성 가이드 링이 배치되고,
    상기 투명 기판의 상기 제2 면에 상기 전도성 접지 영역이 배치되고,
    상기 전도성 접지 영역의 반경이 상기 전도성 패치 영역의 반경보다 더 크게 형성되고,
    상기 전도성 가이드 링의 반경이 상기 전도성 접지 영역의 반경보다 더 크게 형성되는, 안테나 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 전도성 패치 영역은 원형 형상으로 형성되고,
    상기 전도성 패치 영역은,
    원주 상의 제1 지점에서 상기 제1 연결 패턴이 형성되는 제1 방향으로 형성된 제1 스터브;
    상기 원주 상의 제2 지점에서 상기 제2 연결 패턴이 형성되는 제2 방향으로 형성된 제2 스터브;
    원주 상의 제3 지점에서 상기 제3 연결 패턴이 형성되는 제3 방향으로 형성된 제3 스터브; 및
    상기 원주 상의 제4 지점에서 상기 제4 연결 패턴이 형성되는 제4 방향으로 형성된 제4 스터브를 포함하는, 안테나 모듈.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 전도성 접지 영역은
    상기 내측의 제1 지점에서 상기 제1 스터브와 중첩되게 상기 제1 방향으로 형성된 제5 스터브;
    상기 내측의 제2 지점에서 상기 제2 스터브와 중첩되게 상기 제2 방향으로 형성된 제6 스터브;
    상기 내측의 제3 지점에서 상기 제3 스터브와 중첩되게 상기 제3 방향으로 형성된 제7 스터브; 및
    상기 내측의 제4 지점에서 상기 제4 스터브와 중첩되게 상기 제4 방향으로 형성된 제8 스터브를 포함하는, 안테나 모듈.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 스터브와 상기 제2 스터브의 각도 및 상기 제5 스터브와 상기 제6 스터브의 각도는 90도 이하의 상기 제1 각도로 형성되고,
    상기 제2 스터브와 상기 제3 스터브의 각도 및 상기 제6 스터브와 상기 제7 스터브의 각도는 90도 이상인 상기 제2 각도로 형성되고,
    상기 제3 스터브와 상기 제4 스터브의 각도 및 상기 제7 스터브와 상기 제8 스터브의 각도는 상기 제1 각도와 동일한 각도로 형성되고,
    상기 제4 스터브와 상기 제1 스터브의 각도 및 상기 제8 스터브와 상기 제5 스터브의 각도는 상기 제2 각도와 동일한 각도로 형성되는, 안테나 모듈.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 스터브는 제1 너비 및 제1 길이로 형성되고,
    상기 제2 스터브 내지 상기 제4 스터브는 동일한 제1 너비 및 제2 길이로 형성되고, 상기 제2 길이는 상기 제1 길이보다 더 길게 형성되고,
    상기 제5 스터브는 상기 제1 너비보다 넓은 제2 너비 및 상기 제1 길이보다 짧은 제3 길이로 형성되고,
    상기 제6 스터브 내지 상기 제8 스터브는 상기 제1 너비 및 상기 제2 길이보다 짧은 제4 길이로 형성되고,
    상기 제2 스터브와 상기 제6 스터브의 중첩 길이, 상기 제3 스터브와 상기 제7 스터브의 중첩 길이 및 상기 제4 스터브와 상기 제8 스터브의 중첩 길이는 동일하게 형성되고,
    상기 중첩 길이는 상기 제4 길이보다 짧게 형성되는, 안테나 모듈.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 전도성 패치 영역의 반경, 상기 전도성 패치 영역과 상기 전도성 접지 영역 사이의 제1 간격 및 상기 제2 스터브 내지 상기 제4 스터브의 제1 너비와 상기 제2 스터브 내지 상기 제4 스터브와 상기 전도성 접지 영역의 내측의 제2 간격의 곱에 의해 상기 안테나 모듈의 공진 주파수가 조정되고,
    상기 제1 각도 및 상기 제2 각도에 의해 상기 안테나 모듈의 원형 편파의 축비가 조정되고,
    상기 제1 스터브의 상기 제1 너비와 상기 제1 스터브와 상기 제5 스터브의 중첩 길이의 곱에 의해 상기 안테나 모듈의 임피던스 매칭이 이루어지고,
    상기 전도성 접지 영역과 상기 가이드 링 간의 제3 간격과 상기 가이드 링의 너비에 의해 상기 안테나 모듈의 이득이 조정되는, 안테나 모듈.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 각도는 45도보다 크고 90도보다 작은 범위에서 형성되고,
    상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합은 150도보다 크고 210도보다 작은 범위에서 형성되고,
    상기 안테나 모듈은 우수 원형 편파(right handed circular polarization, RHCP)의 신호를 방사하도록 구성되는, 안테나 모듈.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 각도는 90도보다 크고 135도보다 작은 범위에서 형성되고,
    상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합은 150도보다 크고 210도보다 작은 범위에서 형성되고,
    상기 안테나 모듈은 좌수 원형 편파(left handed circular polarization, RHCP)의 신호를 방사하도록 구성되는, 안테나 모듈.
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