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KR102707824B1 - 차량에 배치되는 안테나 모듈 - Google Patents

차량에 배치되는 안테나 모듈 Download PDF

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Publication number
KR102707824B1
KR102707824B1 KR1020247016533A KR20247016533A KR102707824B1 KR 102707824 B1 KR102707824 B1 KR 102707824B1 KR 1020247016533 A KR1020247016533 A KR 1020247016533A KR 20247016533 A KR20247016533 A KR 20247016533A KR 102707824 B1 KR102707824 B1 KR 102707824B1
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KR
South Korea
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pattern
antenna
gap
vehicle
region
Prior art date
Application number
KR1020247016533A
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English (en)
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KR20240095251A (ko
Inventor
김동진
정강재
이소연
최국헌
박병용
조일남
정병운
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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Abstract

차량은 투명 유전체 기판; 상기 투명 유전체 기판의 일 측면상의 안테나를 포함하는 제1 영역; 및 그라운드 도전 패턴 및 급전 패턴을 포함하는 제2 영역을 포함한다. 상기 안테나는 폐 루프 트레이스(closed loop trace)를 포함하는 제1 도전 패턴; 상기 그라운드 도전 패턴의 제2 부분과 전기적으로 연결된 제2 도전 패턴; 및 상기 제1 도전 패턴에 의해 둘러싸이고 제1 슬롯 영역 및 제2 슬롯 영역을 포함하는 슬롯을 포함한다. 상기 폐 루프 트레이스는 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분, 제4 부분 및 제5 부분을 포함할 수 있다. 상기 제2 부분 및 상기 제4 부분은 대향 측들(opposite sides)에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분 및 상기 제3 부분은 대향 측들에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분 및 상기 제5 부분은 동일 측에 배치될 수 있다.

Description

차량에 배치되는 안테나 모듈
본 명세서는 차량에 배치되는 투명 안테나에 관한 것이다. 특정 구현은 차량 유리에서 안테나 영역이 식별되지 않도록 투명 소재로 구현된 안테나 어셈블리에 관한 것이다.
차량(vehicle)은 다른 차량 또는 주변 사물, 인프라 또는 기지국과 무선 통신 서비스를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, LTE 통신 기술 또는 5G 통신 기술이 적용된 무선 통신 시스템을 통해 다양한 통신 서비스를 제공할 수 있다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.
한편, 차량 바디 및 차량 루프는 메탈 재질로 형성되어 전파가 차단되는 문제점이 있다. 이에 따라 차량 바디 또는 루프의 상부에 별도의 안테나 구조물을 배치할 수 있다. 또는, 안테나 구조물이 차량 바디 또는 루프의 하부에 배치되는 경우, 안테나 배치 영역에 대응하는 차량 바디 또는 루프 부분은 비 금속 재질로 형성될 수 있다.
하지만, 디자인적 측면에서 차량 바디 또는 루프가 일체로 형성될 필요가 있다. 이러한 경우, 차량 바디 또는 루프의 외관은 메탈 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 차량 바디 또는 루프에 의한 안테나 효율 감소가 크게 발생할 수 있는 문제점이 있다.
이와 관련하여, 차량의 외관 디자인의 변경 없이 통신용량증대를 위해 투명 안테나가 차량의 윈도우에 해당하는 유리(glass) 상에 배치될 수 있다. 하지만, 투명 소재 안테나의 전기적 손실(electrical loss)로 인하여 안테나 방사 효율 및 임피던스 대역폭(impedance bandwidth) 특성이 열화되는 문제점이 있다. 또한, 투명 안테나가 차량의 유리 패널에 배치 시, 2GHz 이상의 주파수에서 유리 패널 상의 손실에 의해 안테나 방사 효율이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.
한편, 차량에서 무선 통신을 수행하기 위해 차량의 수평면을 기준으로 소정 각도 범위의 low elevation 영역에서 안테나 방사 패턴이 형성될 필요가 있다. 이와 관련하여, 차량 유리는 수직 축을 기준으로 소정 각도 이상으로 경사지게 형성될 수 있다. 소정 각도 이상으로 경사지게 형성된 차량 유리에 투명 안테나가 배치됨에 따라 안테나 방사 패턴이 상측 방향, 즉 수직 방향으로 형성되는 문제점이 있다.
본 명세서는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 차량 유리에 배치될 수 있는 광대역 투명 안테나 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 차량 유리에 배치될 수 있는 광대역 투명 안테나 어셈블리의 안테나 효율을 개선하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, low elevation 영역에서 안테나 방사 패턴을 개선하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 광대역에서 동작하면서도 급전 손실을 감소시키고 안테나 효율을 향상시킬 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 차량 유리에 배치될 수 있는 광대역 투명 안테나 어셈블리의 급전 구조의 효율을 개선하고 급전 구조를 포함하는 기구 구조의 신뢰성을 확보하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 유전체 영역에 배치된 더미 메쉬 격자와 안테나 영역과의 간섭을 최소화하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 안테나 성능 열화 없이 투명 안테나 및 이를 포함하는 안테나 어셈블리의 비가시성을 확보하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위한 본 명세서의 일 양상에 따른 차량은 투명 유전체 기판; 상기 투명 유전체 기판의 일 측면상의 안테나를 포함하는 제1 영역; 및 그라운드 도전 패턴 및 급전 패턴을 포함하는 제2 영역을 포함한다. 상기 안테나는 폐 루프 트레이스(closed loop trace)를 포함하는 제1 도전 패턴; 상기 그라운드 도전 패턴의 제2 부분과 전기적으로 연결된 제2 도전 패턴; 및 상기 제1 도전 패턴에 의해 둘러싸이고 제1 슬롯 영역 및 제2 슬롯 영역을 포함하는 슬롯을 포함한다. 상기 폐 루프 트레이스는 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분, 제4 부분 및 제5 부분을 포함할 수 있다. 상기 제2 부분 및 상기 제4 부분은 대향 측들(opposite sides)에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분 및 상기 제3 부분은 대향 측들에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분 및 상기 제5 부분은 동일 측에 배치될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 부분의 제1 단부는 상기 급전 패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 부분의 제2 단부는 상기 제2 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 부분의 제2 단부는 상기 제3 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제3 부분의 제2 단부는 상기 제4 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제4 부분의 제2 단부는 상기 제5 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제5 부분의 제2 단부는 상기 그라운드 도전 패턴의 제1 부분과 전기적으로 연결될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제2 도전 패턴은 상기 제1 도전 패턴의 제1 부분 및 상기 그라운드 도전 패턴 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 부분의 제1 단부 근처의 상기 제1 부분의 내측의 제1 지점 및 상기 제2 부분의 제2 단부 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제1 지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역 내의 제1 갭이 형성될 수 있다. 상기 급전 패턴과 연결된 상기 제1 부분의 내측의 제2 지점 및 상기 제3 부분의 중간 지점 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제2 지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역의 제2 갭이 형성될 수 있다. 상기 제2 갭의 거리는 상기 제1 갭의 거리보다 작게 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 도전 패턴은 제1 주파수 대역에서 폴디드 다이폴 안테나 모드(folded dipole antenna mode)로 동작할 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 슬롯 영역은 제2 주파수 대역에서 슬롯 안테나 모드로 동작할 수 있다. 상기 제2 주파수 대역은 상기 제1 주파수 대역보다 더 크게 설정될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제2 도전 패턴은 제3 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 상기 제3 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역보다 더 크게 설정될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제2 부분의 상기 제2 단부 근처의 상기 제3 부분의 상기 제1 지점의 제1 패턴 두께는 상기 제3 부분의 상기 제2 지점의 제2 패턴 두께보다 더 얇게 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제2 갭의 거리 값은 λgl/20 이하로 형성될 수 있다. 여기서, λgl은 동작 주파수 대역의 최저 주파수(lowest frequency)에 대응하는 유도 파장(guided wavelength)이다.
실시 예에서, 상기 제3 부분의 수평 거리 값은 λgl/2과 동일하게 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 슬롯 내의 상기 제3 부분의 내측의 형상은 이등변 삼각형(isosceles triangle)으로 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 슬롯 내의 상기 제3 부분의 상기 내측의 형상은 역삼각형(inverted triangle)로 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제2 갭의 거리 및 상기 제1 갭의 거리 사이에 갭들은 상기 제2 갭의 거리에서 상기 제1 갭의 거리까지 점진적으로 증가하게 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제2 부분의 제1 단부 근처의 상기 제2 부분의 내측의 제1 지점 및 상기 제3 부분의 내측의 상기 제3 부분의 이등변 삼각형의 제1 꼭지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역의 제3 갭이 형성될 수 있다. 상기 제2 부분의 제2 단부 근처의 상기 제2 부분의 내측의 제2 지점 및 상기 제3 부분의 내측의 상기 제3 부분의 이등변 삼각형의 제2 꼭지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역의 제4 갭이 형성될 수 있다. 상기 제4 갭의 거리는 상기 제3 갭의 거리보다 작게 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제4 갭의 거리 및 상기 제3 갭의 거리 사이에 갭들은 상기 제4 갭의 거리에서 상기 제3 갭의 거리까지 점진적으로 증가하게 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제4 부분의 제2 단부 근처의 상기 제5 부분의 내측의 제1 지점 및 상기 제4 부분의 제1 단부 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제3 지점 사이에 상기 제2 슬롯 영역의 제5 갭이 형성될 수 있다. 상기 그라운드 도전 패턴의 제1 부분과 연결된 상기 제5 부분의 내측의 제2 지점 및 상기 제3 부분의 중간 지점의 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제4 지점 사이에 상기 제2 슬롯 영역의 제6 갭이 형성될 수 있다. 상기 제6 갭의 거리는 상기 제5 갭의 거리보다 작게 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제6 갭의 거리와 상기 제5 갭의 거리 사이에 갭들은 상기 제6 갭의 거리에서 상기 제5 갭의 거리까지 점진적으로 증가하게 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제3 부분의 제2 단부 근처의 상기 제4 부분의 내측의 제1 지점 및 상기 제3 부분의 내부에 상기 제3 부분의 이등변 삼각형의 제3 꼭지점(vertex) 사이에 상기 제2 슬롯 영역의 제7 갭이 형성될 수 있다. 상기 제5 부분의 제2 단부 근처의 상기 제4 부분의 내측의 제2 지점 및 상기 제3 부분의 내부에 상기 제3 부분의 이등변 삼각형의 제1 꼭지점 사이에 상기 제2 슬롯 영역의 제8 갭이 형성될 수 있다. 상기 제8 갭의 거리는 상기 제7 갭의 거리보다 작게 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제8 갭의 거리와 상기 제8 갭의 거리 사이에 갭들은 상기 제7 갭의 거리에서 상기 제8 갭의 거리까지 점진적으로 증가하게 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 안테나는 제3 도전 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 도전 패턴의 제1 단부는 상기 그라운드 도전 패턴의 제3 지점과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제3 도전 패턴의 제2 단부는 상기 그라운드 도전 패턴의 제4지점과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 도전 패턴은 상기 제3 도전 패턴에 의해 둘러싸이도록 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 도전 패턴 및 상기 제3 도전 패턴 사이의 갭은 λgh/4 이상으로 형성될 수 있다. 여기서, λgh는 동작 주파수 대역의 최고 주파수(highest frequency)에 대응하는 유도 파장(guided wavelength)이다.
실시 예에서, 상기 제3 도전 패턴의 두께는 λgh/4 이상으로 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 도전 패턴 및 상기 제2 도전 패턴은 상기 투명 유전체 기판 상에서 복수의 개방 영역(opening area)들을 구비하는 메탈 메쉬 형상으로 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 도전 패턴, 상기 제2 도전 패턴 및 상기 제3 도전 패턴은 상기 투명 유전체 기판 상에서 Coplanar Waveguide (CPW) 구조로 형성될 수 있다.
실시 예에서, 상기 안테나 어셈블리는 상기 투명 유전체 기판 상의 도전 패턴들의 외측 부분에서 복수의 더미 메쉬 격자 패턴들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 더미 메쉬 격자 패턴들은 상기 급전 패턴 및 상기 그라운드 도전 패턴과 연결되지 않도록 형성될 수 있다. 상기 복수의 더미 메쉬 격자 패턴들은 상호 간에 분리되게 형성될 수 있다.
본 명세서의 다른 양상에 따른 차량은 투명 영역 및 불투명 영역을 포함하는 유리 패널; 및; 상기 유리 패널 상에 배치되는 안테나 어셈블리를 포함한다. 상기 안테나 어셈블리는 제1 투명 유전체 기판; 상기 제1 투명 유전체 기판의 일 측면상의 안테나 소자를 포함하고, 상기 유리 패널의 상기 투명 영역에 배치된 제1 영역; 상기 안테나 소자와 연결되는 제1 연결 패턴들을 포함하고, 상기 유리 패널의 상기 불투명 영역에 배치된 제2 영역; 상기 유리 패널의 상기 불투명 영역에 배치된 제2 유전체 기판; 및 상기 제2 유전체 기판의 일 측면 상에 그라운드 도전 패턴 및 급전 패턴을 포함하는 제3 영역을 포함한다. 상기 안테나 소자는 폐 루프 트레이스(closed loop trace)를 포함하는 제1 도전 패턴; 상기 그라운드 도전 패턴의 제2 부분과 전기적으로 연결된 제2 도전 패턴; 및 상기 제1 도전 패턴에 의해 둘러싸이고 제1 슬롯 영역 및 제2 슬롯 영역을 포함하는 슬롯을 포함한다. 상기 폐 루프 트레이스는 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분, 제4 부분 및 제5 부분을 포함할 수 있다. 상기 제2 부분 및 상기 제4 부분은 대향 측들(opposite sides)에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분 및 상기 제3 부분은 대향 측들에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분 및 상기 제5 부분은 동일 측에 배치될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 부분의 제1 단부는 상기 급전 패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 부분의 제2 단부는 상기 제2 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 부분의 제2 단부는 상기 제3 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제3 부분의 제2 단부는 상기 제4 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제4 부분의 제2 단부는 상기 제5 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제5 부분의 제2 단부는 상기 그라운드 도전 패턴의 제1 부분과 전기적으로 연결될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제2 도전 패턴은 상기 제1 도전 패턴의 제1 부분 및 상기 그라운드 도전 패턴 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 부분의 제1 단부 근처의 상기 제1 부분의 내측의 제1 지점 및 상기 제2 부분의 제2 단부 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제1 지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역 내의 제1 갭이 형성될 수 있다. 상기 급전 패턴과 연결된 상기 제1 부분의 내측의 제2 지점 및 상기 제3 부분의 중간 지점 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제2 지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역의 제2 갭이 형성될 수 있다. 상기 제2 갭의 거리는 상기 제1 갭의 거리보다 작게 형성될 수 있다.
본 명세서의 또 다른 양상에 따른 차량은 투명 영역 및 불투명 영역을 포함하는 유리 패널 및 상기 유리 패널 상에 배치되는 안테나 어셈블리를 포함한다. 상기 불투명 영역의 일 측면은 그라운드 도전 패턴 및 급전 패턴을 포함할 수 있다. 상기 안테나 어셈블리는 제1 투명 유전체 기판; 상기 제1 투명 유전체 기판의 일 측면상의 안테나 소자를 포함하고, 상기 유리 패널의 상기 투명 영역에 배치된 제1 영역; 및 상기 안테나 패턴과 연결되는 제1 연결 패턴들을 포함하고, 상기 유리 패널의 상기 불투명 영역에 배치된 제2 영역을 포함한다. 상기 안테나 소자는 폐 루프 트레이스(closed loop trace)를 포함하는 제1 도전 패턴; 상기 그라운드 도전 패턴의 제2 부분과 전기적으로 연결된 제2 도전 패턴; 및 상기 제1 도전 패턴에 의해 둘러싸이고 제1 슬롯 영역 및 제2 슬롯 영역을 포함하는 슬롯을 포함한다. 상기 폐 루프 트레이스는 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분, 제4 부분 및 제5 부분을 포함할 수 있다. 상기 제2 부분 및 상기 제4 부분은 대향 측들(opposite sides)에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분 및 상기 제3 부분은 대향 측들에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분 및 상기 제5 부분은 동일 측에 배치될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제1 부분의 제1 단부는 상기 급전 패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 부분의 제2 단부는 상기 제2 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 부분의 제2 단부는 상기 제3 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제3 부분의 제2 단부는 상기 제4 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제4 부분의 제2 단부는 상기 제5 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제5 부분의 제2 단부는 상기 그라운드 도전 패턴의 제1 부분과 전기적으로 연결될 수 있다.
실시 예에서, 상기 제2 도전 패턴은 상기 제1 도전 패턴의 제1 부분 및 상기 그라운드 도전 패턴 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 부분의 제1 단부 근처의 상기 제1 부분의 내측의 제1 지점 및 상기 제2 부분의 제2 단부 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제1 지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역 내의 제1 갭이 형성될 수 있다. 상기 급전 패턴과 연결된 상기 제1 부분의 내측의 제2 지점 및 상기 제3 부분의 중간 지점 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제2 지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역의 제2 갭이 형성될 수 있다. 상기 제2 갭의 거리는 상기 제1 갭의 거리보다 작게 형성될 수 있다.
이와 같은 차량에 배치되는 투명 안테나의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에 따르면, 차량 유리에 배치될 수 있는 안테나 어셈블리를 복수의 동작 모드로 동작하도록 하여 광대역 동작하도록 구현할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 차량 유리의 제한된 공간 내에서 배치될 수 있는 도전 패턴들의 형상을 최적화하여 광대역 투명 안테나 어셈블리의 안테나 효율을 개선할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 그라운드로 동작하는 도전 패턴을 방사체로 동작하는 도전 패턴들을 둘러싸도록 형성하여, low elevation 영역에서 안테나 방사 패턴을 개선할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 차량 유리에서 안테나 영역이 식별되지 않도록 투명 소재로 구현된 안테나 어셈블리를 차량 유리의 투명 영역 및 불투명 영역에 최적으로 구성할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 메탈 메쉬 영역 별로 프릿 패턴과 최적화를 통해, 차량 유리에 배치될 수 있는 투명 소재의 안테나가 배치된 영역과 다른 영역과의 시인성 차이를 최소화할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 불투명 기판이 투명 전극 부와 결합 시 발생하는 단차를 제거하여 결합 시 단차에 의한 시인성 및 양산성 저하문제를 해결할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 별도의 임피던스 정합 부에 따른 전송 선 길이 증가에 따른 급전 손실 및 안테나 성능 열화 없이 차량용 투명안테나 및 이를 포함하는 안테나 어셈블리의 비가시성을 확보할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 안테나 패턴 및 전송 선의 형상에 대한 비가시성 확보와 투명 전극부 및 불투명 기판부를 포함하는 안테나 어셈블리가 차량 유리 부착 시의 비가시성을 모두 확보할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 다양한 형상으로 단일 평면 상에 구현될 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 메탈 메쉬 형상의 복수의 도전 패턴들과 CPW 급전 부 및 이들 간의 변환 구조를 통해 제공할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 광대역에서 동작하면서도 급전 손실을 감소시키고 안테나 효율을 향상시킬 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 차량 유리의 투명 영역 및 프릿 영역을 통해 제공할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 실시 예에 따른 안테나 구조가 배치될 수 있는 차량의 글래스를 나타낸 것이다.
도 2a는 도 1의 차량의 전면 글래스의 서로 다른 영역에 안테나 어셈블리가 배치된 차량 전면도를 나타낸다.
도 2b는 도 1의 차량의 전면 글래스의 서로 다른 영역에 안테나 어셈블리가 배치된 차량의 내부 전면 사시도를 나타낸다.
도 2c는 도 1의 차량의 상부 글래스에 안테나 어셈블리가 배치된 차량의 측면 사시도를 나타낸다.
도 3은 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다.
도 4는 본 명세서의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리가 차량 유리에 배치된 구성을 나타낸다.
도 6a는 본 명세서에 따른 프릿 패턴의 다양한 실시예들을 나타낸다. 도 6b 및 도 6c는 실시 예들에 따른 투명 안테나 패턴 및 투명 안테나 패턴이 차량 유리에 배치된 구조를 나타낸다.
도 7a는 본 명세서에 따른 투명 안테나 어셈블리의 전면도 및 단면도를 나타낸다. 도 7b는 실시 예들에 따른 메탈 메쉬 방사체 영역과 더미 메탈 메쉬 영역의 격자 구조를 나타낸 것이다.
도 8a는 안테나 모듈 및 급전 모듈의 층상 구조를 나타낸다. 도 8b는 안테나 모듈과 급전 구조가 결합된 층상 구조 및 결합 부위를 포함하는 불투명 기판을 나타낸다.
도 9a는 차량 유리의 투명 영역과 프릿 영역에 배치되는 투명 안테나의 결합 구조를 나타낸다.
도 9b는 도 9a의 투명 안테나가 형성된 글래스가 차량의 바디 구조와 결합된 영역을 확대한 전면도이다. 도 9c는 도 9b의 차량 유리와 바디 구조의 결합 구조를 서로 다른 위치에서 본 단면도를 나타낸다.
도 10은 실시 예들에 따른 안테나 어셈블리의 적층 구조 및 차량 유리와 차량 프레임과의 부착 영역을 나타낸 것이다.
도 11은 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리 구성의 전면도를 나타낸다.
도 12a 내지 도 12c는 서로 다른 주파수 대역에서 서로 다른 동작 모드로 동작하는 개념도를 나타낸다.
도 13a는 다른 실시 예들에 따른 CPW 폴디드 다이폴 구조의 안테나 어셈블리를 나타낸다. 도 13b는 도 11 및 도 13a의 안테나 어셈블리들의 전계 분포를 비교한 것이다.
도 13c는 도 11 및 도 13a의 안테나 어셈블리들의 반사 계수를 비교한 것이다.
도 14a 및 도 14b는 본 명세서의 실시 예에 따른 안테나 어셈블리 구조의 전면도를 나타낸다.
도 15a는 도 14a의 안테나 어셈블리 상에 형성된 전계 분포를 나타낸다.
도 15b는 도 11 및 도 14a의 안테나 어셈블리에 의한 방사 패턴을 주파수 대역 별로 비교한 것이다.
도 16a는 도 11 및 도 14a의 안테나 어셈블리에 대해 low elevation 영역의 각도 별로 안테나 평균 이득을 주파수 별로 나타낸 것이다.
도 16b는 도 11 및 도 14a의 안테나 어셈블리에 대해 주파수 별로 안테나 평균 이득을 막대 그래프로 나타낸 것이다.
도 17a 내지 도 17c는 차량의 전면 글래스, 쿼터 글래스 및 리어 글래스의 경사 각도와 안테나 어셈블리가 배치됨에 따른 방사 패턴을 나타낸 것이다.
도 18a는 그라운드 링 구조가 없는 복수의 도전 패턴들로 형성된 임의의 안테나 구조를 나타낸다.
도 18b는 도 18a의 안테나 구조와 인접하게 도 14a의 안테나 어셈블리가 배치된 구조를 나타낸다.
도 19a 및 도 19b는 도 18a 및 도 18b의 안테나 구조가 차량의 전면 글래스가 배치된 경우 안테나 방사 패턴을 나타낸다.
도 19c 및 도 19d는 도 18a의 안테나 구조 및 도 18b의 안테나 어셈블리가 차량 유리에 배치된 경우 전계 분포를 나타낸 것이다.
도 20a는 본 명세서의 다른 양상에 따른 투명 안테나 구조의 안테나 어셈블리의 구조를 나타낸다.
도 20b는 도 20a의 안테나 어셈블리의 제2 유전체 기판이 유리 패널의 불투명 영역에 배치된 구조를 나타낸다.
도 20c는 실시 예에 따른 안테나 어셈블리가 유리 패널에 결합되어 제작되는 공정 흐름을 나타낸다.
도 21a는 본 명세서의 또 다른 양상에 따른 투명 안테나 구조의 안테나 어셈블리의 구조를 나타낸다.
도 21b는 도 21a의 안테나 어셈블리의 급전 구조가 유리 패널의 불투명 영역에 배치된 구조의 공정 흐름도를 나타낸다.
도 22는 본 명세서에 따른 차량의 서로 다른 위치에 배치되는 복수의 안테나 모듈들이 차량의 다른 부품들과 결합된 구성을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 안테나 시스템은 차량(vehicle)에 탑재될 수 있다. 본 명세서에서 기재된 실시 예에 따른 구성 및 동작은 차량에 탑재되는 통신 시스템, 즉 안테나 시스템에도 적용될 수 있다. 이와 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템은 복수의 안테나들과 이들을 제어하는 송수신부 회로 및 프로세서를 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 명세서에 따른 차량의 윈도우에 배치될 수 있는 안테나 어셈블리 (안테나 모듈)와 안테나 어셈블리를 포함하는 차량용 안테나 시스템에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 안테나 어셈블리는 유전체 기판 상에서 도전 패턴들이 결합된 구조를 의미하고, 안테나 모듈로도 지칭될 수 있다.
이와 관련하여, 도 1은 본 명세서의 실시 예에 따른 안테나 구조가 배치될 수 있는 차량의 글래스를 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 차량(500)은 전면 글래스(310), 도어 글래스(320), 리어 글래스(330) 및 쿼터 글래스(340)를 포함하도록 구성될 수 있다. 한편, 차량(500)은 상부 영역의 루프(roof)에 형성되는 상부 글래스(350)을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
따라서, 차량(500)의 윈도우를 구성하는 글래스는 차량의 전면 영역에 배치되는 전면 글래스(310), 차량의 도어 영역에 배치되는 도어 글래스(320) 및 차량의 배면 영역에 배치되는 리어 글래스(330)를 포함할 수 있다. 한편, 차량(500)의 윈도우를 구성하는 글래스는 차량의 도어 영역 중 일부 영역에 배치되는 쿼터 클래스(340)를 더 포함할 수 있다. 또한, 차량(500)의 윈도우를 구성하는 글래스는 리어 글래스(330)와 이격되어, 차량의 상부 영역에 배치되는 상부 글래스(350)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 차량(500)의 윈도우를 구성하는 각각의 글래스를 윈도우로 지칭할 수도 있다.
전면 글래스(310)는 전면 방향에서의 바람이 차량 내부로 들어오는 것을 방지하므로 front windshield로 지칭될 수 있다. 전면 글래스(310)는 약 5.0 내지 5.5mm 두께의 2층 접합 구조로 형성될 수 있다. 전면 글래스(310)는 유리/비산방지필름/유리의 접합 구조로 형성될 수 있다.
도어 글래스(320)는 2층 접합 구조 또는 1층 압축 유리로 형성될 수 있다. 리어 글래스(330)는 약 3.5 내지 5.5 mm 두께의 2층 접합 구조 또는 1층 압축 유리로 형성될 수 있다. 리어 글래스(330)에서 열선 및 AM/FM 안테나와 투명 안테나 간에 이격 거리가 필요하다. 쿼터 글래스(340)는 약 3.5 내지 4.0mm 두께의 1층 압축 유리로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
쿼터 글래스(340)의 크기는 차량의 종류에 따라 크기가 다양하며, 전면 글래스(310) 및 리어 글래스(330)의 크기보다 쿼터 글래스(340)의 크기가 작게 구성될 수 있다.
이하에서는 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리가 차량의 전면 글래스의 서로 다른 영역에 배치된 구조에 대해 설명한다. 차량용 글래스에 부착되는 안테나 어셈블리는 투명 안테나로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 2a는 도 1의 차량의 전면 글래스의 서로 다른 영역에 안테나 어셈블리가 배치된 차량 전면도를 나타낸다. 도 2b는 도 1의 차량의 전면 글래스의 서로 다른 영역에 안테나 어셈블리가 배치된 차량의 내부 전면 사시도를 나타낸다. 도 2c는 도 1의 차량의 상부 글래스에 안테나 어셈블리가 배치된 차량의 측면 사시도를 나타낸다.
도 2a를 참조하면, 차량(500)의 전면도는 본 명세서에 따른 차량용 투명 안테나가 배치될 수 있는 구성을 나타낸다. 판유리 어셈블리(pane assembly)(22)는 상부 영역(310a)의 안테나를 포함할 수 있다. 판유리 어셈블리(22)는 상부 영역(310a)의 안테나, 하부 영역(310b)의 안테나 및/또는 측면 영역(310c)의 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 판유리 어셈블리(22)는 유전체 기판으로 형성되는 반투명 판유리(translucent pane glass)(26)를 포함할 수 있다. 상부 영역(310a)의 안테나, 하부 영역(310b)의 안테나 및/또는 측면 영역(310c)의 안테나는 다양한 통신 시스템 중 임의의 하나 이상을 지원하도록 구성된다.
안테나 모듈(1100)은 전면 글래스(310)의 상부 영역(310a), 하부 영역(310b) 또는 측면 영역(310c)에 구현될 수 있다. 안테나 모듈(1100)이 전면 글래스(310)의 하부 영역(310b)에 배치되는 경우, 안테나 모듈(1100)은 반투명 판유리(26)의 하부 영역의 바디(49)까지 확장될 수 있다. 반투명 판유리(26)의 하부 영역의 바디(49)는 다른 부분보다 투명도가 낮게 구현될 수 있다. 반투명 판유리(26)의 하부 영역의 바디(49)에 급전부의 일부 또는 다른 인터페이스 라인들이 구현될 수 있다. 커넥터 어셈블리(74)가 반투명 판유리(26)의 하부 영역의 바디(49)에 구현될 수 있다. 하부 영역의 바디(49)는 메탈 재질의 차량 바디를 구성할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 텔레매틱스 제어 유닛(telematics module, TCU)(300)와 안테나 모듈(1100)를 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 차량의 글래스의 서로 다른 영역에 배치될 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 차량의 글래스의 상부 영역(310a), 하부 영역(310b) 및/또는 측면 영역(310c)에 안테나 어셈블리가 배치될 수 있다. 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 차량의 전면 글래스(310), 리어 글래스(330), 쿼터 글래스(340) 및 상부 글래스(350)에 안테나 어셈블리가 배치될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 차량의 전면 글래스(310) 중 상부 영역(310a)의 안테나는 4G/5G 통신 시스템의 low band (LB), mid band (MB), high band (HB) 및 5G Sub6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 하부 영역(310b)의 안테나 및/또는 측면 영역(310c)의 안테나도 4G/5G 통신 시스템의 LB, MB, HB 및 5G Sub6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 차량의 리어 글래스(330)에 안테나 구조(1100b)도 4G/5G 통신 시스템의 LB, MB, HB 및 5G Sub6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 차량의 상부 글래스(350)에 안테나 구조(1100c)도 4G/5G 통신 시스템의 LB, MB, HB 및 5G Sub6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 차량의 쿼터 글래스(350)에 안테나 구조(1100d)도 4G/5G 통신 시스템의 LB, MB, HB 및 5G Sub6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다.
차량의 전면 글래스(310)의 외곽 영역의 적어도 일부는 반투명 판유리(26)로 형성될 수 있다. 반투명 판유리(26)는 안테나와 급전부의 일부가 형성되는 제1 부분 및 급전부의 일부 및 더미 구조가 형성되는 제2 부분을 포함할 수 있다. 또한, 반투명 판유리(26)는 도전 패턴들이 형성되지 않는 더미 영역을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 판유리 어셈블리(22)의 투명 영역은 빛 전달(light transmission) 및 시야(field of view) 확보를 위해 투명하게 형성될 수 있다.
도전 패턴들이 전면 글래스(310)의 일부 영역에 형성될 수 있는 것으로 예시되어 있지만, 도 1의 측면 글래스(320), 후면 글래스(330) 및 임의의 글래스 구조로 확장될 수 있다. 차량(500)에서 탑승자 또는 운전자는 판유리 어셈블리(22)를 통해 도로 및 주변 환경을 볼 수 있다. 또한, 탑승자 또는 운전자는 상부 영역(310a)의 안테나, 하부 영역(310b)의 안테나 및/또는 측면 영역(310c)의 안테나에 의한 방해 없이 도로 및 주변 환경을 볼 수 있다.
차량(500)은 주변 차량 이외에 보행자, 주변 인프라 및/또는 서버와 통신하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 3은 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다. 도 3을 참조하면, V2X(Vehicle-to-Everything) 통신은 차량 사이의 통신을 지칭하는 V2V(Vehicle-to-Vehicle), 차량과 eNB 또는 RSU(Road Side Unit) 사이의 통신을 지칭하는 V2I(Vehicle to Infrastructure), 차량 및 개인(보행자, 자전거 운전자, 차량 운전자 또는 승객)이 소지하고 있는 단말 간 통신을 지칭하는 V2P(Vehicle-to-Pedestrian), V2N(vehicle-to- network) 등 차량과 모든 개체들 간 통신을 포함한다.
한편, 도 4는 본 명세서의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
차량(500)은 통신 장치(400) 및 프로세서(570)를 포함하도록 구성될 수 있다. 통신 장치(400)는 차량(500)의 텔레매틱스 제어 유닛(telematics control unit)에 대응할 수 있다.
통신 장치(400)는, 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 장치이다. 여기서, 외부 디바이스는, 타 차량, 이동 단말기 또는 서버일 수 있다. 통신 장치(400)는, 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 통신 장치(400)는 근거리 통신부(410), 위치 정보부(420), V2X 통신부(430), 광통신부(440), 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 포함할 수 있다. 통신 장치(400)는 프로세서(470)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 통신 장치(400)는 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 안테나 모듈을 통해 하나 이상의 통신 시스템과 무선 통신을 수행한다. 4G 무선 통신 모듈(450)은 제1 안테나 모듈을 통해 제1 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(460)은 제2 안테나 모듈을 통해 제2 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)은 물리적으로 하나의 통합 통신 모듈로 구현될 수도 있다. 여기서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 LTE 통신 시스템 및 5G 통신 시스템일 수 있다. 하지만, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 이에 한정되는 것은 아니고 임의의 서로 다른 통신 시스템으로 확장 가능하다.
차량(500)내 장치의 프로세서는 MCU(Micro Control Unit) 또는 모뎀(modem)으로 구현될 수 있다. 통신 장치(400)의 프로세서(470)는 모뎀(modem)에 해당하고 프로세서(470)는 통합 모뎀으로 구현될 수 있다. 프로세서(470)는 무선 통신을 통해 다른 주변 차량, 사물 또는 인프라로부터 주변 정보를 획득할 수 있다. 프로세서(470)는 획득된 주변 정보를 이용하여 차량 제어를 수행할 수 있다.
차량(500)의 프로세서(570)는 CAN(Car Area Network) 또는 ADAS(Advanced Driving Assistance System)의 프로세서일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 차량(500)이 분산 제어 방식으로 구현 시 차량(500)의 프로세서(570)는 각 장치의 프로세서로 대체될 수 있다.
한편, 차량(500) 내부에 배치되는 안테나 모듈은 무선 통신부를 포함하도록 구성될 수 있다. 4G 무선 통신 모듈(450)은 4G 이동통신 네트워크를 통해 4G 기지국과 4G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 4G 무선 통신 모듈(450)은 하나 이상의 4G 송신 신호를 4G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 4G 무선 통신 모듈(450)은 하나 이상의 4G 수신 신호를 4G 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 4G 기지국으로 전송되는 복수의 4G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다. 또한, 4G 기지국으로부터 수신되는 복수의 4G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다.
5G 무선 통신 모듈(460)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 여기서, 4G 기지국과 5G 기지국은 비-스탠드 얼론(NSA: Non-Stand-Alone) 구조일 수 있다. 예컨대, 4G 기지국과 5G 기지국은 논-스탠드 얼론(NSA: Non Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다. 또는, 5G 기지국은 4G 기지국과 별도의 위치에 스탠드-얼론(SA: Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다. 5G 무선 통신 모듈(460)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 5G 송신 신호를 5G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 5G 수신 신호를 5G 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이때, 5G 주파수 대역은 4G 주파수 대역과 동일한 대역을 사용할 수 있고, 이를 LTE 재배치(re-farming)이라고 지칭할 수 있다. 한편, 5G 주파수 대역으로, 6GHz 이하의 대역인 Sub6 대역이 사용될 수 있다. 반면, 광대역 고속 통신을 수행하기 위해 밀리미터파(mmWave) 대역이 5G 주파수 대역으로 사용될 수 있다. 밀리미터파(mmWave) 대역이 사용되는 경우, 전자 기기는 기지국과의 통신 커버리지 확장(coverage expansion)을 위해 빔 포밍(beam forming)을 수행할 수 있다.
한편, 5G 주파수 대역에 관계없이, 5G 통신 시스템에서는 전송 속도 향상을 위해, 더 많은 수의 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 기지국으로 전송되는 복수의 5G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) MIMO가 수행될 수 있다. 또한, 5G 기지국으로부터 수신되는 복수의 5G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) MIMO가 수행될 수 있다.
한편, 4G 무선 통신 모듈(450)과 5G 무선 통신 모듈(460)을 통해 4G 기지국 및 5G 기지국과 이중 연결(DC: Dual Connectivity) 상태일 수 있다. 이와 같이, 4G 기지국 및 5G 기지국과의 이중 연결을 EN-DC(EUTRAN NR DC)이라 지칭할 수 있다. 한편, 4G 기지국과 5G 기지국이 공통-배치 구조(co-located structure)이면, 이종 반송파 집성(inter-CA(Carrier Aggregation)을 통해 스루풋(throughput) 향상이 가능하다. 따라서, 4G 기지국 및 5G 기지국과 EN-DC 상태이면, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 통해 4G 수신 신호와 5G 수신 신호를 동시에 수신할 수 있다. 한편, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 이용하여 전자 기기(예컨대, 차량) 간 근거리 통신이 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 자원이 할당된 후 기지국을 경유하지 않고 차량들 간에 V2V 방식에 의해 무선 통신이 수행될 수 있다.
한편, 전송 속도 향상 및 통신 시스템 융합(convergence)을 위해, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460) 중 적어도 하나와 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(450)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 4G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 또는, 5G 무선 통신 모듈(460)과 Wi-Fi 통신 모듈을 이용하여 5G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
한편, 통신 장치(400)는 사용자 인터페이스 장치와 함께 차량용 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 이 경우, 차량용 디스플레이 장치는 텔레 매틱스(telematics) 장치 또는 AVN(Audio Video Navigation) 장치로 명명될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 차량의 글래스에 배치될 수 있는 광대역 투명 안테나 구조는 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.
이하, 본 명세서에 따른 광대역 투명 안테나 구조와 연관된 안테나 어셈블리에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 5a 내지 도 5c는 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리가 차량 유리에 배치된 구성을 나타낸다. 도 5a를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 제1 유전체 기판(dielectric substrate) (1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)을 포함할 수 있다. 제1 유전체 기판(1010a)은 투명 기판(transparent substrate)으로 구현되어 투명 기판(1010a)으로 지칭될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)은 불투명 기판(opaque substrate)(1010b)으로 구현될 수 있다.
유리 패널(310)은 투명 유리 영역(transparent region)(311) 및 불투명 영역(opaque region)(312)을 포함하도록 구성될 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)은 프릿 층(frit layer)으로 형성된 프릿 영역(frit layer)일 수 있다. 불투명 영역(312)은 투명 영역(311)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 불투명 영역(312)은 투명 영역(311)의 외측 영역에 형성될 수 있다. 불투명 영역(312)은 유리 패널(310)의 경계 영역을 형성할 수 있다.
유전체 기판(1010)에 형성된 신호 패턴이 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)과 동축 케이블(coaxial cable)과 같은 커넥터 부품(313)을 통해 연결될 수 있다. 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)은 차량 내부에 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)은 차량 내부의 대시보드 또는 차량 내부의 천장 영역에 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5b는 안테나 어셈블리(1000)가 유리 패널(310)의 일부 영역에 배치된 구성을 나타낸다. 도 5c는 안테나 어셈블리(1000)가 유리 패널(310)의 전체 영역에 배치된 구성을 나타낸다.
도 5b 및 도 5c를 참조하면, 유리 패널(310)는 투명 영역(311)과 불투명 영역(312)을 포함할 수 있다. 불투명 영역(312)은 투명도가 일정 수준 이하인 비-가시 (non-visible) 영역으로 프릿 영역, BP(Black Printing) 영역 또는 BM (Black Matrix) 영역으로 지칭될 수 있다. 불투명 영역에 해당하는 불투명 영역(312)은 투명 영역(311)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 불투명 영역(312)은 투명 리 영역(311)의 외측 영역에 형성될 수 있다. 불투명 영역(312)은 유리 패널(310)의 경계 영역을 형성할 수 있다. 불투명 영역(312)에 급전 기판에 해당하는 제2 유전체 기판(1010b) 또는 열선 패드(360a, 360b)가 배치될 수 있다. 불투명 영역(312)에 배치되는 제2 유전체 기판(1010b)은 불투명 기판으로 지칭될 수 있다. 도 5c와 같이 안테나 어셈블리(1000)가 유리 패널(310)의 전체 영역에 배치된 경우에도 열선 패드(360a, 360b)가 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)을 포함할 수 있다. 도 5b 및 도 5c를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 도전 패턴들로 형성된 안테나 모듈(1100) 및 제2 유전체 기판(1010b)을 포함할 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 투명 전극부로 형성되어 투명 안테나 모듈로 구현될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 하나 이상의 안테나 소자로 구현될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 무선 통신을 위한 MIMO 안테나 및/또는 다른 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 다른 안테나 소자들은 차량 어플리케이션을 위한 GNSS/라디오/방송/WiFi /위성통신/UWB, Remote Keyless Entry (RKE) 안테나 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 커넥터 부품(313)을 통해 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)와 인터페이스 될 수 있다. 커넥터 부품(313)은 케이블의 단부에 커넥터(313c)가 형성되어 TCU(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)의 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 신호 패턴이 TCU(300)와 동축 케이블과 같은 커넥터 부품(313)을 통해 연결될 수 있다. 커넥터 부품(313)을 통해 안테나 모듈(1100)은 TCU(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. TCU(300)는 차량 내부에 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. TCU(300)는 차량 내부의 대시보드 또는 차량 내부의 천장 영역에 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 명세서에 따른 투명 안테나 어셈블리가 유리 패널(310) 내부 또는 표면에 부착될 때, 안테나 패턴 및 더미 패턴을 포함하는 투명 전극부는 투명 영역(311)에 배치될 수 있다. 반면에, 불투명 기판부는 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다.
본 명세서에 따른 차량 유리에 형성되는 안테나 어셈블리는 투명 영역 및 불투명 영역에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 도 6a는 본 명세서에 따른 프릿 패턴의 다양한 실시예들을 나타낸다. 도 6b 및 도 6c는 실시 예들에 따른 투명 안테나 패턴 및 투명 안테나 패턴이 차량 유리에 배치된 구조를 나타낸다.
도 6a(a)를 참조하면, 프릿 패턴(312a)은 소정 직경을 갖는 원형 (또는 다각형, 타원) 형상의 메탈 패턴으로 형성될 수 있다. 프릿 패턴(312a)은 양 축 방향으로 2차원 구조로 배치될 수 있다. 프릿 패턴(312a)은 인접하는 행을 이루는 패턴들 간의 중심점이 소정 간격만큼 이격된 오프셋 구조로 형성될 수 있다.
도 6a(b)를 참조하면, 프릿 패턴(312b)은 일 축 방향의 직사각형 패턴으로 형성될 수 있다. 프릿 패턴(312c)은 일 축 방향으로 1차원 구조로 배치되거나 또는 양 축 방향으로 2차원 구조로 배치될 수 있다.
도 6a(c)를 참조하면, 프릿 패턴(312c)은 소정 직경을 갖는 원형 (또는 다각형, 타원) 형상으로 메탈 패턴이 제거된 슬롯 패턴으로 형성될 수 있다. 프릿 패턴(312b)은 양 축 방향으로 2차원 구조로 배치될 수 있다. 프릿 패턴(312c)은 인접하는 행을 이루는 패턴들 간의 중심점이 소정 간격만큼 이격된 오프셋 구조로 형성될 수 있다.
도 5a 내지 도 6c를 참조하면, 불투명 영역(312)에서 불투명 기판(1010b)과 투명 기판(1010a)이 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 투명 안테나 패턴의 비가시성을 위해 안테나 패턴의 주변에 소정 크기 이하의 전기적으로 매우 작은 더미 패턴이 배치될 수 있다. 이에 따라, 안테나 성능열화 없이 투명 전극 내 패턴을 육안으로 구별할 수 없도록 할 수 있다. 더미 패턴은 안테나 패턴과 소정 범위 내에서 유사한 빛 투과율을 갖도록 설계될 수 있다.
투명 전극부와 접합된 불투명 기판(1010b)를 포함한 투명안테나 어셈블리가 유리 패널(310)에 장착될 수 있다. 이와 관련하여, 비가시성 확보를 위해 RF커넥터 또는 동축 케이블과 연결되는 불투명 기판(1010b)는 차량 유리의 불투명 영역(312)에 배치한다. 한편, 투명 전극부는 차량 유리의 투명 영역(311)에 배치하여 차량 유리 외부에서의 안테나의 비가시성을 확보할 수 있다.
투명 전극부 중 일부는 경우에 따라 불투명 영역(312)에 부착될 수 있다. 불투명 영역(312)의 프릿 패턴은 불투명 영역(312)에서 투명 영역(311)으로 그라데이션 되게 형성될 수 있다. 프릿 패턴의 투과도와 투명 전극부의 투과도를 소정 범위 내에서 일치시키면, 전송 선의 전송효율 향상시키면서 안테나의 비가시성을 개선할 수 있다. 한편, 프릿 패턴과 유사한 메탈 메쉬 형상으로 비가시성을 확보하면서 면 저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 불투명 기판(1010b)와 연결되는 영역에서 메탈 메쉬 격자의 선폭을 증가시켜, 제작 및 조립 시 투명전극층의 단선 위험을 감소시킬 수 있다.
도 6a(a) 및 도 6b를 참조하면, 안테나 모듈의 도전 패턴(1110)은 불투명 영역(312)에서 동일한 선폭(line width)의 메탈 메쉬 격자들로 구성될 수 있다. 도전 패턴(1110)은 투명 판(1010a)과 불투명 기판(1010b)를 연결하는 연결 패턴(1110c)을 포함할 수 있다. 불투명 영역(312)에서 연결 패턴(1110c)과 연결 패턴(1110c)의 양 측면에 소정 형상의 프릿 패턴들이 일정 간격으로 배치되어 형성될 수 있다. 연결 패턴(1110c)은 제1 투과율로 형성되는 제1 투과율 부(1111c)와 제2 투과율로 제2 투과율 부(1112c)를 포함할 수 있다.
불투명 영역(312)에 형성되는 프릿 패턴들(312a)은 소정 직경의 메탈 격자들이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 배치될 수 있다. 프릿 패턴들(312a)의 메탈 격자들은 연결 패턴(1110c)의 제2 투과율 부(1112c)로 메탈 메쉬 격자들의 교차점에 배치될 수 있다.
도 6a(b) 및 도 6b를 참조하면, 불투명 영역(312)에 형성되는 프릿 패턴들(312b)은 메탈 영역이 제거된 소정 직경의 슬롯 격자들이 일 축 방향 및 타 축 방향으로 배치될 수 있다. 프릿 패턴들(312b)의 슬롯 격자들은 연결 패턴(1110c)에서 메탈 메쉬 격자들의 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 슬롯 격자들이 형성되지 않는 프릿 패턴들(312b)의 메탈 영역이 메탈 메쉬 격자들의 교차점에 배치될 수 있다.＼
도 6a 및 도 6c를 참조하면, 연결 패턴(1110c)은 투명 영역(311)에 인접한 제1 투과율 부(1111c)에서 제1 선폭(W1)의 메탈 메쉬 격자들로 구성될 수 있다. 연결 패턴(1110c)은 불투명 기판(1010b)에 인접한 제2 투과율 부(1112c)에서 제1 선폭(W1)보다 두꺼운 제2 선폭(W2)으로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 투과율 부(1111c)의 제1 투명도는 제2 투과율 부(1112c)의 제2 투명도보다 더 높게 설정될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c와 같이 투명 안테나 어셈블리가 차량 유리 내부에 부착될 때, 투명 전극부는 투명 영역(311)에 불투명 기판(1010b)은 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 투명 전극부는 경우에 따라 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다.
불투명 영역(312)에 위치하는 저투과도 패턴전극부 및 고투과도 패턴전극부의 메탈 패턴의 일부는 불투명 영역(312)의 그라데이션 영역에 배치될 수 있다. 안테나 패턴과 저투과도 패턴전극 중 전송 선 부분을 투명전극으로 구성할 경우, 면저항 증가에 따른 전송효율 저하로 인한 안테나 이득 저하가 발생할 수 있다. 이러한 이득 저하를 개선시키는 방안으로 전극이 위치하는 프릿 패턴(312)의 투과도와 투명 전극의 투과도를 소정 범위 내에서 일치되게 할 수 있다.
프릿 패턴(312a, 312b, 312c)의 투과도가 낮은 영역의 투명 전극의 선 폭을 증가시키거나 프릿 패턴(312a, 312b, 312c)과 동일한 형상을 추가하여 낮은 면저항을 구현할 수 있다. 이에 따라 전송 효율 저하 문제를 해결하면서 비가시성도 확보할 수 있다. 불투명 영역(312)의 투과도 및 패턴은 도 6a의 구조에 한정되지 않고 유리 제조사 또는 차량 제조사마다 상이할 수 있다. 이에 따라 전송선의 투명전극의 형상 및 투명도(선폭 및 간격)는 다양하게 변경될 수 있다.
도 7a는 본 명세서에 따른 투명 안테나 어셈블리의 전면도 및 단면도를 나타낸다. 도 7b는 실시 예들에 따른 메탈 메쉬 방사체 영역과 더미 메탈 메쉬 영역의 격자 구조를 나타낸 것이다.
도 7a(a)는 투명 안테나 어셈블리(1000)의 전면도를 나타내고 도 7a(b)는 투명 안테나 어셈블리(1000)의 단면도로 투명 안테나 어셈블리(1000)의 층상 구조를 나타낸다. 도 7a를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일 면에 방사체로 동작하는 도전 패턴들(1110)이 배치될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)의 일 면에 급전 패턴(1120f) 및 그라운드 패턴(1121g, 1122g)가 형성될 수 있다. 방사체로 동작하는 도전 패턴들(1110)은 하나 이상의 도전 패턴을 포함하도록 구성될 수 있다. 도전 패턴들(1110)은 급전 패턴(1120f)과 연결되는 제1 패턴(1111) 및 그라운드 패턴(1121g)과 연결되는 제2 패턴(1112)을 포함할 수 있다. 도전 패턴들(1110)은 그라운드 패턴(1122g)과 연결되는 제3패턴(1113)을 더 포함할 수도 있다.
안테나 모듈을 구성하는 도전 패턴들(1110)은 투명 안테나로 구현될 수 있다. 도 7b를 참조하면, 도전 패턴들(1110)은 특정 선폭 이하의 메탈 격자 패턴들(1020a)로 형성되어 메탈 메쉬 방사체 영역을 형성할 수 있다. 도전 패턴들(1100)의 제1 내지 제3 패턴(1111, 1112, 11113) 사이의 내부 영역 또는 외부 영역에 투명도를 일정 수준으로 유지하기 위해 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)이 형성될 수 있다. 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)이 메탈 메쉬 층(1020)을 형성할 수 있다.
도 7b(a)는 정형의(typical) 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 구조를 나타낸다. 도 7b(b)는 비정형의(atypical) 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)의 구조를 나타낸다. 도 7b(a)와 같이 메탈 메쉬 층(1020)은 복수의 메탈 메쉬 격자들에 의해 투명 안테나 구조로 형성될 수 있다. 메탈 메쉬 층(1020)은 사각형 형상, 다이아몬드 형상, 또는 다각형 형상과 같이 정형의 메탈 메쉬 형상으로 형성될 수 있다. 복수의 메탈 메쉬 격자들이 급전 라인 또는 방사체로 동작하도록 도전 패턴을 구성할 수 있다. 메탈 메쉬 층(1020)은 투명 안테나 영역을 구성한다. 일 예로, 메탈 메쉬 층(1020)은 약 2mm의 두께로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
메탈 메쉬 층(1020)은 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)을 포함하도록 구성될 수 있다. 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 단부가 단절된 개방 영역(opening area, OA)를 형성하여 전기적으로 연결되지 않도록 구성될 수 있다. 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 각각의 메쉬 격자들(CL1, CL2, ..., CLn)의 단부가 연결되지 않도록 슬릿(SL)들이 형성될 수 있다.
도 7b(b)를 참조하면, 메탈 메쉬 층(1020)은 비정형의(atypical) 복수의 메탈 메쉬 격자들에 의해 형성될 수 있다. 메탈 메쉬 층(1020)은 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)을 포함하도록 구성될 수 있다. 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 단부가 단절된 개방 영역(OA)를 형성하여 전기적으로 연결되지 않도록 구성될 수 있다. 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)은 각각의 메쉬 격자들(CL1, CL2, ...,, CLn)의 단부가 연결되지 않도록 슬릿(SL)들이 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 투명 안테나가 형성된 투명 기판은 차량의 글래스에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 도 8a는 안테나 모듈 및 급전 모듈의 층상 구조를 나타낸다. 도 8b는 안테나 모듈과 급전 구조가 결합된 층상 구조 및 결합 부위를 포함하는 불투명 기판을 나타낸다.
도 8a(a)를 참조하면, 안테나 모듈(1100)은 제1 레이어에 형성된 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제1 레이어 상에 배치된 제2 레이어에 형성된 제1 도전 패턴(1110)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110)은 도 7b와 같이 메탈 격자 패턴들(1020a) 및 더미 메탈 격자 패턴들(1020b)을 포함하는 메탈 메쉬 층(1020)으로 구현될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 제2 레이어 상에 배치되는 보호 층(1031) 및 접착 층(1041a)을 더 포함할 수 있다.
도 8a(b)를 참조하면, 급전 구조(1100f)는 제2 유전체 기판(1010b), 제2 도전 패턴(1120) 및 제3 도전 패턴(1130)을 포함할 수 있다. 급전 구조(1100f)는 제2 도전 패턴(1120) 및 제3 도전 패턴(1130)에 각각 적층되는 제1 및 제2 보호 층(1033, 1034)을 더 포함할 수 있다. 급전 구조(1100f)는 제2 도전 패턴(1120)의 일부 영역에 형성되는 접착 층(1041b)을 더 포함할 수 있다.
불투명 기판으로 구현된 제2 유전체 기판(1010b)의 일 면에 제2 도전 패턴(1120)이 배치될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)의 타 면에 제3 도전 패턴(1130)이 배치될 수 있다. 제3 도전 패턴(1130)의 상부에 제1 보호 층(1033)이 형성될 수 있다. 제2 도전 패턴(1120)의 하부에 제2 보호 층(1034)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 보호 층(1033, 1034)은 소정 값 이하의 낮은 유전율(low permittivity)을 갖도록 구성되어, 투명 안테나 영역으로 저 손실 급전이 가능하다.
도 8b(a)를 참조하면, 안테나 모듈(1100)은 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)으로 구현된 급전 구조(1100f)와 결합될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 상부에 투명 전극 층인 메탈 메쉬 층으로 구현되는 제1 도전 패턴(1110)이 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110)의 상부에 보호 층(1031)이 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110)의 상부에 보호 층(1031) 및 제1 접착 층(1041a)이 형성될 수 있다. 보호 층(1031)에 인접하게 제1 접착 층(1041a)이 형성될 수 있다.
제1 도전 패턴(1110)의 상부에 형성된 제1 접착 층(1041a)이 제2 도전 층(1120)의 하부에 형성된 제2 접착 층(1041b)과 접합(bonding)될 수 있다. 제1 및 제2 접착 층(1041a, 1041b) 간 접합에 의해 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 제2 유전체 기판(1010b)이 접착되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제1 투명 유전체 기판(1010a)에 형성된 메탈 메쉬 격자가 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 급전 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 유전체 기판(1010b)은 일면 및 타면에 제2 도전 패턴(1120) 및 제3 도전 패턴(1130)이 배치되는 급전 구조(1100f)로 형성될 수 있다. 급전 구조(1100f)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 도전 패턴(1130)의 상부에 제1 보호 층(1033)이 배치되고, 제2 도전 패턴(1120)의 하부에 제2 보호 층(1034)이 배치될 수 있다. 제3 도전 패턴(1130)의 하부의 접착 층(1041b)은 안테나 모듈(1100)의 접착 층(1041a)과 접합될 수 있다. 이에 따라 급전 구조(1100f)는 안테나 모듈(1100)과 결합되고 제1 및 제2 도전 패턴(1110, 1120)이 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 투명 유전체 기판(1010a)으로 구현된 안테나 모듈(1100)의 두께는 제1 두께로 형성될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)으로 구현된 급전 구조(1100f)의 두께는 제2 두께로 구현될 수 있다. 예를 들어, 안테나 모듈(1100)의 유전체 기판(1010a), 제1 도전 패턴(1110) 및 보호 층(1031)의 두께는 각각 75um, 9um, 25um일 수 있다. 안테나 모듈(1100)의 제1 두께는 109um로 형성될 수 있다. 급전 구조(1100f)의 제2 유전체 기판(1010b), 제2 도전 패턴(1120) 및 제3 도전 패턴(1130)의 두께는 각각 50um, 18um, 18um, 제1 및 제2 보호 층(1033, 1034)의 두께는 28um로 형성될 수 있다. 이에 따라, 급전 구조(1100f)의 제2 두께는 142um로 형성될 수 있다. 접착 층(1041a, 1041b)이 제1 도전 패턴(1110)의 상부와 제2 도전 패턴(1120)의 하부에 형성되므로 전체 안테나 어셈블리의 두께는 제1 두께 및 제2 두께의 합보다 작은 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나 모듈(1100)과 급전 구조(1100f)를 포함하는 안테나 어셈블리(1000)의 두께는 198um로 형성될 수 있다.
도 8b(b)를 참조하면, 급전 구조(1100f)를 형성하는 제2 유전체 기판(1010b)의 일 면에 도전 패턴(1120)이 형성될 수 있다. 도전 패턴(1120)은 급전 패턴(1120f)와 양 측에 그라운드 패턴(1121g, 1122g)가 형성된 CPW 구조의 급전 구조로 형성될 수 있다. 급전 구조(1100f)는 접착 층(1041)이 형성된 영역을 통해 도 8b(a)와 같이 안테나 모듈(1100)과 결합될 수 있다.
본 명세서에 따른 안테나 어셈블리를 구성하는 안테나 모듈과 급전 구조는 차량 유리에 배치되고 특정 결합 구조를 통해 결합될 수 있다. 이와 관련하여, 도 9a는 차량 유리의 투명 영역과 프릿 영역에 배치되는 투명 안테나의 결합 구조를 나타낸다.
도 9a를 참조하면, 제1 투명 유전체 기판(1010a)이 접착 층(adhesive layer)(1041)를 통해 유리 패널(310)과 접착될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 도전 패턴은 ACF 본딩을 통해 제2 유전체 기판(1010b)의 도전 패턴(1130)과 접착될 수 있다. ACF 본딩은 금속볼이 첨가된 테이프를 고온/고압 (예: 120~150도, 2~5Mpa)로 수초 간 접합면을 붙이는 방법으로 전극과 전극 사이를 금속볼로 컨택하여 이루어질 수 있다. ACF 본딩은 도전 패턴들을 전기적으로 연결하는 동시에 열로 인하여 접착 층(1041)이 경화되어 접착력을 제공한다.
국부 솔더링(soldering) 기법으로 투명 전극 층이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 FPCB 형태의 제2 유전체 기판(1010b)을 부착할 수 있다. FPCB의 연결 패턴과 투명 안테나 전극이 자기장 유도 방식으로 코일을 통한 국부 솔더링을 통해 연결될 수 있다. 이러한 국부 솔더링 시 솔더링 부위의 온도가 상승하거나 FPCB가 변형되지 않고 평평한 표면을 유지할 수 있다. 이에 따라, 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 제2 유전체 기판(1010b)의 도전 패턴들 간의 국부 솔더링을 통해 신뢰성 높은 전기적 연결이 가능하다.
제1 투명 유전체 기판(1010a)과 도 7a의 메탈 메쉬 층(1020), 보호 층(1033) 및 접착 층(1041)이 투명 전극(transparent electrode)을 형성할 수 있다. 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)은 FPCB로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 급전 패턴이 형성된 FPCB인 제2 유전체 기판(1010b)이 커넥터 부품(313) 및 투명 전극과 연결되도록 구성될 수 있다.
불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)이 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일부 영역에 부착되어 구현될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)은 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 형성될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 형성될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일부 영역이 불투명 영역(312)에 형성되고, 불투명 영역(312)에서 제1 투명 유전체 기판(1010a)이 제2 유전체 기판(1010b)과 결합될 수 있다.
접착 층(1041a, 1041b) 간 접합에 의해 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 제2 유전체 기판(1010b)이 접착되도록 구성될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)이 접착층(1041)에 본딩되는 위치는 제1 위치(P1)로 설정될 수 있다. 커넥터 부품(313)이 불투명 기판(1010b)에 솔더링되는 위치는 제2 위치(P2)로 설정될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리가 형성된 차량 유리는 차량의 바디 구조와 결합될 수 있다. 이와 관련하여, 도 9b는 도 9a의 투명 안테나가 형성된 글래스가 차량의 바디 구조와 결합된 영역을 확대한 전면도이다. 도 9c는 도 9b의 차량 유리와 바디 구조의 결합 구조를 서로 다른 위치에서 본 단면도를 나타낸다.
도 9b를 참조하면, 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 투명 안테나가 형성된 제1 투명 유전체 기판(1010a)이 배치될 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 제2 유전체 기판(1010b)이 배치될 수 있다. 불투명 영역(312)의 투과도가 투명 영역(311)의 투과도보다 낮아, 불투명 영역(312)을 BM (Black Matrix) 영역을 지칭할 수도 있다. 투명 안테나가 형성되는 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일부는 BM 영역에 해당하는 불투명 영역(312)까지 확장될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)과 불투명 영역(312)은 일 축 방향으로 중첩 길이(OL)만큼 중첩되게 형성될 수 있다.
도 9c(a)는 도 9b에서 라인 AB를 따른 절단한 안테나 어셈블리의 단면도를 나타낸다. 도 9c(a)는 도 9b에서 라인 CD를 따라 절단한 안테나 어셈블리의 단면도를 나타낸다
도 9b 및 도 9c(a)를 참조하면, 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 투명 안테나가 형성된 제1 투명 유전체 기판(1010a)이 배치될 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 제2 유전체 기판(1010b)이 배치될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일부 영역이 불투명 영역(312)까지 확장되어 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 급전 패턴과 투명 안테나의 메탈 메쉬 층이 접합되어 연결될 수 있다.
내부 커버(interior cover)(49c)가 제2 유전체 기판(1010b)과 연결된 커넥터 부품(313)을 수납하도록 구성될 수 있다. 메탈 재질의 바디(49b)와 내부 커버(49c) 사이의 공간에 커넥터 부품(313)이 배치되고, 커넥터 부품(313)은 차량 내부 케이블(in-vehicle cable)과 결합될 수 있다. 내부 커버(49c)는 메탈 재질의 바디(49b)의 상부 영역에 배치될 수 있다. 내부 커버(49c)는 메탈 재질의 바디(49b)와 결합되도록 일 단부가 절곡되게 형성될 수 있다.
내부 커버(49c)는 메탈 재질 또는 유전체 재질로 형성될 수 있다. 내부 커버(49c)가 메탈 재질로 형성되는 경우 내부 커버(49c)와 메탈 재질의 바디(49b)는 메탈 프레임(49)을 형성한다. 이와 관련하여, 차량은 메탈 프레임(49)을 포함할 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)은 메탈 프레임(49)의 일부에 의해 지지될 수 있다. 이를 위해 메탈 프레임(49)의 바디(49b)의 일부가 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)과 결합되게 절곡될 수 있다.
내부 커버(49c)가 메탈 재질로 형성되는 경우 제2 유전체 기판(1010b)의 상부 영역의 내부 커버(49c)에 메탈 영역이 적어도 일부 제거될 수 있다. 내부 커버(49c)에 메탈 영역이 제거된 리세스 부(recess portion)(49R)가 형성될 수 있다. 이에 따라 메탈 프레임(49)은 리세스 부(49R)를 포함할 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)이 메탈 프레임(49)의 리세스 부(49R) 내에 배치될 수 있다.
리세스 부(49R)는 메탈 제거 영역(metal cut region)으로 지칭될 수도 있다. 리세스 부(49R)의 일 측은 불투명 기판(1010b)의 일 측에서 임계치 이상의 제1 길이(L1)만큼 이격되어 형성될 수 있다. 리세스 부(49R)의 하부 경계 측(lower boundary side)은 불투명 기판(1010b)의 하부 경계 측에서 임계치 이상의 제2 길이(L2)만큼 이격되어 형성될 수 있다. 메탈 재질의 내부 커버(49c)의 일부 영역에 메탈이 제거됨에 따라, 주변 메탈 구조에 따른 신호 손실 및 안테나 특성 변경을 방지할 수 있다.
도 9b 및 도 9c(b)를 참조하면, 커넥터 부품 및 불투명 기판이 배치되지 않은 영역에는 내부 커버(49c)에 메탈 제거 영역과 같은 리세스 부가 형성되지 않도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 내부 커버(49c)를 통해 안테나 모듈(1100)의 내부 부품을 보호하면서도 도 9b 및 도 9c(a)의 리세스 부(49R)를 통해 내부의 열을 외부로 방출할 수 있다. 또한, 내부 커버(49c)의 리세스 부(49R)를 통해 연결 부위의 수리 또는 교체가 필요한지를 즉각적으로 파악할 수 있다. 한편, 커넥터 부품 및 제2 유전체 기판이 배치되지 않은 영역에는 내부 커버(49c)에 리세스 부가 형성되지 않아 안테나 모듈(1100)의 내부 부품을 보호할 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리(1000)는 유리 패널(310)에 다양한 형태로 형성되고, 유리 패널(310)는 차량 프레임과 부착될 수 있다. 이와 관련하여, 도 10은 실시 예들에 따른 안테나 어셈블리의 적층 구조 및 차량 유리와 차량 프레임과의 부착 영역을 나타낸 것이다.
도 10(a)를 참조하면, 유리 패널(310)는 투명 영역(311) 및 불투명 영역(312)을 포함할 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 안테나 모듈(1100) 및 급전 구조(1100f)를 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 제1 투명 유전체 기판(1010a), 투명 전극 층(1020) 및 접착 층(1041)을 포함할 수 있다. 불투명 기판으로 구현되는 급전 구조(1100f)와 투명 기판으로 구현되는 투명 전극 층(1020)이 전기적으로 연결될 수 있다. 급전 구조(1100f)와 투명 전극 층(1020)은 제1 본딩 영역(BR1)을 통해 직접 연결될 수 있다. 급전 구조(1100f)와 커넥터 부품(313)은 제2 본딩 영역(BR2)을 통해 직접 연결될 수 있다. 제1 및 제2 본딩 영역(BR1, BR2)에서 본딩을 위해 열이 인가될 수 있다. 이에 따라, 본딩 영역(BR1, BR2)은 가열 구간으로 지칭할 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312) 중 측면 단부 영역에 유리 패널(310)와 차량 프레임의 부착을 위한 실란트 영역에 해당하는 부착 영역(AR)이 형성될 수 있다.
도 10(b)를 참조하면, 유리 패널(310)는 투명 영역(311) 및 불투명 영역(312)을 포함할 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 안테나 모듈(1100) 및 급전 구조(1100f)를 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1100)은 보호 층(1031), 투명 전극 층(1020), 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 접착 층(1041)을 포함할 수 있다. 불투명 기판으로 구현되는 급전 구조(1100f)와 투명 기판으로 구현되는 안테나 모듈(1100)의 일부 영역이 중첩(overlap)될 수 있다. 급전 구조(1100f)와 안테나 모듈(1100)의 투명 전극 층(1020)이 커플링 급전(coupled feed)될 수 있다. 급전 구조(1100f)와 커넥터 부품(313)은 본딩 영역(BR)을 통해 직접 연결될 수 있다. 본딩 영역(BR1)에서 본딩을 위해 열이 인가될 수 있다. 이에 따라, 본딩 영역(BR)은 가열 구간으로 지칭할 수 있다. 유리 패널(310)의 불투명 영역(312) 중 측면 단부 영역에 유리 패널(310)와 차량 프레임의 부착을 위한 실란트 영역에 해당하는 부착 영역(AR)이 형성될 수 있다.
도 10(a) 및 도 10(b)를 참조하면, 투명 기판(1010a)에는 투명 전극 층(1020)을 외부 환경으로부터 보호하기 위해 (하드) 코팅 층이 포함될 수 있다. 한편, 접착 층(1041)에는 햇빛으로부터 황변(yellowing) 보호를 위해 UV 차단 성분이 추가될 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 차량의 글래스에 배치될 수 있는 광대역 투명 안테나 구조는 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.
이하, 본 명세서에 따른 광대역 투명 안테나 구조와 연관된 안테나 어셈블리에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 11은 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리 구성의 전면도를 나타낸다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 차량(500)은 안테나 어셈블리(1000)를 포함할 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 유전체 기판(1010a), 제1 영역(1100a) 및 제2 영역(1100b)을 포함하도록 구성될 수 있다.
유전체 기판(1010a)은 투명 재질로 형성되어 투명 유전체 기판(1010a)으로 지칭될 수 있다. 제1 영역(1100a)은 유전체 기판(1010a)의 일 측면상의 안테나(1100)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 영역(1100b)은 그라운드 도전 패턴(1110g) 및 급전 패턴(1110f)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나(1100)는 제1 도전 패턴(1110) 및 제2 도전 패턴(1120)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나(1100)는 복수의 도전 패턴들을 포함하므로 안테나 모듈(1100)로 지칭될 수 있다.
투명 안테나로 구현되는 안테나 어셈블리(1000)는 단일 레이어 형태인 CPW 안테나 구조로 설계될 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 급전 패턴(1110f)과 연결되고, 투명 영역인 제1 영역(1100a)에 형성된 방사체인 제1 도전 패턴(1110)을 포함할 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 그라운드 도전 패턴(1110g)에 연결된 방사체인 제2 도전 패턴(1120)을 더 포함할 수 있다.
제1 도전 패턴(1110)은 특정 주파수 대역에서 무선 신호를 방사하도록 폐 루프 트레이스(closed loop trace)를 포함할 수 있다. 폐 루프 트레이스로 구현된 제1 도전 패턴(1110)은 복수의 도전 부분들로 구성될 수 있다. 폐 루프 트레이스로 구현된 복수의 도전 부분들은 제1 부분(1111) 내지 제5 부분(1115)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 부분(1111) 내지 제4 부분(1114)은 직사각형의 서로 다른 측들을 구성하고, 제1 부분(1111) 및 제5 부분(1115)은 급전 패턴(1110f)을 기준으로 양 측에 배치될 수 있다. 제5 부분(1115)이 제1 부분(1111)에 통합되어 응용에 따라 제1 부분(1111) 내지 제4 부분(1114)으로 구성될 수도 있다.
제1 부분(1111)의 제1 단부는 급전 패턴(1110f)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 부분(1111)의 제2 단부는 제2 부분(1112)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 부분(1112)의 제2 단부는 제3 부분(1113)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 부분(1113)의 제2 단부는 제4 부분(1114)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 부분(1114)의 제2 단부는 제5 부분(1115)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 관련하여, "전기적으로 연결"의 의미는 각 도전 부분들이 직접 연결되거나 일정 간격으로 이격되어 커플링되게 결합되는 것을 포함할 수 있다.
제5 부분(1115)의 제2 단부는 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제1 부분(1111g)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 부분(1112) 및 제4 부분(1114)은 제1 도전 패턴(1110)의 대향 측들(opposite sides)에 배치될 수 있다 제1 부분(1111) 및 제3 부분(1113)은 제1 도전 패턴(1110)의 대향 측들에 배치될 수 있다. 제1 부분(1111) 및 제5 부분(1115)은 제1 도전 패턴(1110)의 동일 측에 배치될 수 있다.
제2 도전 패턴(1120)은 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제2 부분(1112g)과 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나(1100)는 제1 도전 패턴(1110) 및 제2 도전 패턴(1120)과 함께 제1 도전 패턴(1110) 내의 슬롯(1110s)을 포함하도록 구성될 수 있다. 슬롯(1110s)은 제1 도전 패턴(1110)의 내부에 형성될 수 있다. 슬롯(1110s)은 제1 도전 패턴(1110)에 의해 둘러싸이도록 형성될 수 있다. 슬롯(1110s)은 제1 슬롯 영역(1111s) 및 제2 슬롯 영역(1112s)을 포함하도록 구성될 수 있다.
제2 도전 패턴(1120)은 제1 도전 패턴(1110)의 제1 부분(1111) 및 그라운드 도전 패턴(1110g) 사이에 배치될 수 있다. 제2 도전 패턴(1120)은 제1 도전 패턴(1110)의 제1 부분(1111) 및 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제2 부분(1112g) 사이에 배치될 수 있다.
제1 슬롯 영역(1111s) 내에 제1 갭(G1) 및 제2 갭(G2)이 형성될 수 있다. 제2 부분(1112)의 제1 단부 근처의 제1 부분(1111)의 내측의 제1 지점 및 제2 부분(1112)의 제2 단부 근처의 제3 부분(1113)의 내측의 제1 지점 사이에 제1 슬롯 영역(1110s)의 제1 갭(G1)이 형성될 수 있다. 급전 패턴(1110f)과 연결된 제1 부분(1111)의 내측의 제2 지점 및 제3 부분(1113)의 중간 지점 근처의 제3 부분(1113)의 내측의 제2 지점 사이에 제1 슬롯 영역(1110s)의 제2 갭(G2)이 형성될 수 있다. 제2 갭(G2)의 거리는 제1 갭(G1)의 거리보다 작게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 도전 패턴(1110) 내부의 슬롯 영역(1110s)의 높이가 서로 다른 주파수에서 최적화되게 변경되어 안테나(1100)가 광대역 동작할 수 있다.
본 명세서에 따른 안테나 어셈블리는 차량에서 4G 무선 통신 및 5G 무선 통신을 수행하도록 광대역 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 도 12a 내지 도 12c는 서로 다른 주파수 대역에서 서로 다른 동작 모드로 동작하는 개념도를 나타낸다.
도 11 및 도 12a를 참조하면, 안테나(1100)는 제1 주파수 대역인 1500 내지 2500MHz 대역의 무선 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 도전 패턴(1110)은 제1 주파수 대역에서 폴디드 다이폴 안테나 모드(folded dipole antenna mode)로 동작할 수 있다. 구체적으로, 제1 도전 패턴(1110)의 제1 부분(1111) 내지 제5 부분(1115)을 따라 전류가 생성되어 제1 주파수 대역에서 제1 도전 패턴(1110)이 방사체로서 동작할 수 있다. 제1 도전 패턴(1110)의 제3 부분(1113)에서 일 축 방향으로 제1 모드의 제1 전류(I1a)가 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110)의 제1 부분(1113) 및 제5 부분(1115)에서 제1 전류(I1a)와 동일한 방향으로 제1 모드의 제2 전류(I1b)가 형성될 수 있다.
도 11 및 도 12b를 참조하면, 안테나(1100)는 제2 주파수 대역인 2500 내지 5000MHz 대역의 무선 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 도전 패턴(1110)의 제 1 슬롯 영역(1111s)이 제2 주파수 대역에서 슬롯 안테나 모드로 동작할 수 있다. 제 1 슬롯 영역(1111s)을 따라 제2 모드의 전류(I2)가 형성될 수 있다. 제 1 슬롯 영역(1111s)을 따라 생성되는 전류 경로의 길이는 제1 도전 패턴(1110)의 제1 부분(1111) 내지 제5 부분(1115)을 따라 생성되는 전류 경로의 길이보다 더 짧게 형성된다. 이에 따라, 제 1 슬롯 영역(1111s)에 의한 동작 주파수 대역인 제2 주파수 대역은 제1 도전 패턴(1110)에 의한 동작 주파수 대역인 제1 주파수 대역보다 더 크게 설정될 수 있다.
도 11 및 도 12c를 참조하면, 안테나(1100)는 제3 주파수 대역인 5000 내지 6000MHz 대역의 무선 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 도전 패턴(1120)이 제3 주파수 대역에서 방사체로서 동작할 수 있다. 제2 도전 패턴(1120)을 따라 제3 모드의 전류(I3)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 그라운드 도전 패턴(1110g)과 연결된 제2 도전 패턴(1120)과 FPCB로 구현된 제2 영역(1100b)의 슬롯을 통해 제3 주파수 대역의 무선 신호를 방사할 수 있다. 제2 도전 패턴(1120)을 따라 생성되는 전류 경로의 길이는 제 1 슬롯 영역(1111s)을 따라 생성되는 전류 경로의 길이보다 더 짧게 형성된다. 이에 따라, 제2 도전 패턴(1120)에 의한 동작 주파수 대역인 제3 주파수 대역은 제 1 슬롯 영역(1111s)에 의한 동작 주파수 대역인 제2 주파수 대역보다 더 크게 설정될 수 있다.
따라서, 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리는 제한된 공간에서 광대역을 만족하는 안테나 설계를 위해 낮은 주파수인 제1 주파수 대역에서는 기본적인 폴디드 다이폴(folded dipole) 안테나의 반파장 모드를 이용한다. 이와 관련하여, 제1 주파수 대역은 1000 내지 2000MHz 대역으로 설정되거나 또는 1500 내지 2500MHz 대역으로 설정될 수 있다. 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서는 역 삼각형 구조를 갖는 슬롯 모드의 방사 구조를 이용한다. 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서는 그라운드 스터브에 해당하는 제2 도전 패턴(1120)과 FPCB 슬롯을 통해 방사 구조가 구현될 수 있다. 이에 따라, 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리는 제한된 공간에서 광대역을 만족하는 다중 방사 구조로 설계될 수 있다.
본 명세서에 따른 안테나 어셈블리에서 제1 도전 패턴(1110)의 각각의 도전 부분의 설계에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 11 내지 도 12c를 참조하면, 제1 도전 패턴(1110)의 제3 부분(1113)은 중심 부분이 양 측 부분보다 더 돌출되게 형성될 수 있다. 제3 부분(1113)은 일 측 부분과 중심 부분을 각각 제1 지점 및 제2 지점으로 정의할 수 있다. 제3 부분(1113)의 제1 지점의 제1 패턴 두께(d1)는 제3 부분(1113)의 제2 지점의 제2 패턴 두께(d2)보다 더 얇게 형성된다. 이에 따라, 제3 부분(1113)의 제2 지점에 대응하는 제2 갭(G2)의 거리는 제3 부분(1113)의 제1 지점에 대응하는 제1 갭(G1)의 거리보다 작게 형성될 수 있다.
제2 갭(G2)의 거리 값은 λgl/20 이하로 설정될 수 있다. 이와 관련하여, λgl은 안테나(1100)의 동작 주파수 대역의 최저 주파수(lowest frequency)에 대응하는 유도 파장(guided wavelength)으로 설정될 수 있다. 이와 관련하여, 유도 파장은 유전체 기판(1010a)의 도전 패턴에 형성되어 유도되는 신호의 파장에 대응된다. λgl은 안테나(1100)의 동작 주파수 대역의 최저 주파수인 1500MHz에 대응하는 파장을 의미한다. 제3 부분(1113)의 수평 거리 값(Lh)은 λgl/2과 동일하거나 또는 λgl/2를 기준으로 소정 범위 이내로 설정될 수 있다. 이에 따라, 메인 방사체에 해당하는 제1 도전 패턴(1110)의 길이는 반파장으로 형성되어 제1 주파수 대역에서 다이폴 모드로 동작할 수 있다.
제1 도전 패턴(1110)은 내부에 역 삼각형 구조의 슬롯 영역을 갖는 폴디드 다이폴 패턴으로 간주될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110)은 급전 패턴(1110f)과 연결되는 연결 라인인 제1 부분(1111) 내지 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제2 부분(1112g)와 연결되는 제5 부분(11115)을 포함하도록 구성된다. 제1 도전 패턴(1110)의 수평방향으로의 길이는 안테나가 동작하는 최저 주파수의 반파장 길이 (≒ λgl/2)에 근접하게 설정될 수 있다.
슬롯(1110s) 내의 제3 부분(1113)의 내측의 형상은 이등변 삼각형(isosceles triangle)으로 형성될 수 있다. 슬롯(1110s) 내의 제3 부분(1113)의 내측의 형상은 역삼각형(inverted triangle)으로 형성되어 내측으로 도전 부분이 돌출되게 형성될 수 있다.
폴디드 다이폴 패턴으로 형성된 제1 도전 패턴(1110)은 광대역 특성을 위해 중심 영역의 제3 부분(1113)이 역삼각형 구조를 갖도록 형성된다. 제3 부분(1113)의 중간 꼭지점과 급전 패턴(1110f)과 연결되는 연결 라인인 제1 부분(1111)과의 거리는 커플링 효과를 위해 λgl/20 이하로 설계될 수 있다.
제2 갭(G2)의 거리 및 제1 갭(G1)의 거리 사이에 갭들이 거리가 변경되게 형성될 수 있다. 제2 갭(G2)의 거리 및 제1 갭(G1)의 거리 사이에 갭들은 제2 갭(G2)의 거리에서 제1 갭(G1)의 거리까지 점진적으로 증가하게 형성될 수 있다. 이를 위해, 슬롯(1110s) 내의 제3 부분(1113)의 내측의 형상은 역삼각형으로 형성되어 내측으로 도전 부분이 돌출되게 형성될 수 있다.
제2 부분(1112)의 제1 단부 근처의 제2 부분(1112)의 내측의 제1 지점 및 제3 부분(1113)의 내측의 제3 부분(1113)의 이등변 삼각형의 제1 꼭지점 사이에 제1 슬롯 영역(1110s)의 제3 갭(G3)이 형성될 수 있다. 제2 부분(1112)의 제2 단부 근처의 제2 부분(1112)의 내측의 제2 지점 및 제3 부분(1113)의 내측의 제3 부분(1113)의 이등변 삼각형의 제2 꼭지점 사이에 제1 슬롯 영역(1110s)의 제4 갭(G4)이 형성될 수 있다. 제4 갭(G4)의 거리는 제3 갭(G3)의 거리보다 작게 형성될 수 있다.
제4 갭(G4)의 거리 및 제3 갭(G3)의 거리 사이에 갭들이 거리가 변경되게 형성될 수 있다. 제4 갭(G4)의 거리 및 제3 갭(G3)의 거리 사이에 갭들은 제4 갭(G4)의 거리에서 제3 갭(G3)의 거리까지 점진적으로 증가하게 형성될 수 있다. 이를 위해, 슬롯(1110s) 내의 제3 부분(1113)의 내측의 형상은 역삼각형으로 형성되어 내측으로 도전 부분이 돌출되게 형성될 수 있다.
제2 슬롯 영역(1112s)에도 다수의 갭들이 서로 다른 거리로 형성될 수 있다. 제4 부분(1114)의 제2 단부 근처의 제5 부분(1115)의 내측의 제1 지점 및 제4 부분(1114)의 제1 단부 근처의 제3 부분(1113)의 내측의 제3 지점 사이에 제2 슬롯 영역(1112s)의 제5 갭(G5)이 형성될 수 있다. 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제1 부분과 연결된 제5 부분(1115)의 내측의 제2 지점 및 제3 부분(1113)의 중간 지점의 근처의 제3 부분(1113)의 내측의 제4 지점 사이에 제2 슬롯 영역(1112s)의 제6 갭(G6)이 형성될 수 있다. 제6 갭(G6)의 거리는 제5 갭(G5)의 거리보다 작게 형성될 수 있다.
제6 갭(G6)의 거리 및 제5 갭(G6)의 거리 사이에 갭들이 거리가 변경되게 형성될 수 있다. 제6 갭(G6)의 거리 및 제5 갭(G6)의 거리 사이에 갭들은 제6 갭(G6)의 거리에서 제5 갭(G6)의 거리까지 점진적으로 증가하게 형성될 수 있다. 이를 위해, 슬롯(1110s) 내의 제3 부분(1113)의 내측의 형상은 역삼각형으로 형성되어 내측으로 도전 부분이 돌출되게 형성될 수 있다.
제3 부분(1113)의 제2 단부 근처의 제4 부분(1114)의 내측의 제1 지점 및 제3 부분(1113)의 내부에 제3 부분(1113)의 이등변 삼각형의 제3 꼭지점 사이에 제2 슬롯 영역(1112s)의 제7 갭(G7)이 형성될 수 있다. 제5 부분(1115)의 제2 단부 근처의 제4 부분(1114)의 내측의 제2 지점 및 제3 부분(1113)의 내부에 제3 부분(1113)의 이등변 삼각형의 제1 꼭지점 사이에 제2 슬롯 영역(1112s)의 제8 갭(G8)이 형성될 수 있다. 제8 갭(G8)의 거리는 제7 갭(G7)의 거리보다 작게 형성될 수 있다.
제8 갭(G8)의 거리 및 제7 갭(G7)의 거리 사이에 갭들이 거리가 변경되게 형성될 수 있다. 제8 갭(G8)의 거리 및 제7 갭(G7) 사이에 갭들은 제7 갭(G7)의 거리에서 제8 갭(G8)의 거리까지 점진적으로 증가하게 형성될 수 있다. 이를 위해, 슬롯(1110s) 내의 제3 부분(1113)의 내측의 형상은 역삼각형으로 형성되어 내측으로 도전 부분이 돌출되게 형성될 수 있다.
본 명세서에 따른 그라운드 도전 패턴(1110g)은 복수의 도전 패턴들과 연결되어 안테나 어셈블리가 주파수 대역 별로 다양한 안테나 모드로 동작할 수 있다. 주 방사체 패턴이 제1 도전 패턴(1110)이 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제2 부분(1112g)에 연결될 수 있다. 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제1 부분(1111g)에는 고주파용 스터브에 해당하는 제2 도전 패턴(1120)이 연결될 수 있다. 제2 도전 패턴(1120)의 하부 영역인 제2 유전체 기판(1010b)에는 개방 슬롯(open slot)이 형성되어 임피던스 매칭 특성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리는 단일 레이어 상에 구현되는 CPW 안테나 구조로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 13a는 다른 실시 예들에 따른 CPW 폴디드 다이폴 구조의 안테나 어셈블리를 나타낸다. 도 13b는 도 11 및 도 13a의 안테나 어셈블리들의 전계 분포를 비교한 것이다. 도 13c는 도 11 및 도 13a의 안테나 어셈블리들의 반사 계수를 비교한 것이다.
도 13a를 참조하면, CPW 폴디드 다이폴 구조의 안테나 어셈블리(1000a)는 제1 도전 패턴(1110a)을 포함하도록 구성된다. 안테나 어셈블리(1000a)도 제3 주파수 대역에서 방사체로 동작하기 위해 도 11의 제2 도전 패턴(1120)을 더 포함할 수도 있다.
안테나 어셈블리(1000a)의 제1 도전 패턴(1110a)은 복수의 도전 부분들을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 어셈블리(1000a)의 제1 도전 패턴(1110a)은 제1 부분(1111a) 내지 제5 도전 부분(1115a)를 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 부분(1111a)의 제1 단부는 급전 패턴(1110f)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 부분(1111a)의 제2 단부는 제2 부분(1112a)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 부분(1112a)의 제2 단부는 제3 부분(1113a)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 부분(1113a)의 제2 단부는 제4 부분(1114a)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 부분(1114a)의 제2 단부는 제5 부분(1115a)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 관련하여, "전기적으로 연결"의 의미는 각 도전 부분들이 직접 연결되거나 일정 간격으로 이격되어 커플링되게 결합되는 것을 포함할 수 있다.
제5 부분(1115a)의 제2 단부는 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제1 부분(1111g)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 부분(1112a) 및 제4 부분(1114a)은 제1 도전 패턴(1110a)의 대향 측들(opposite sides)에 배치될 수 있다 제1 부분(1111a) 및 제3 부분(1113a)은 제1 도전 패턴(1110)의 대향 측들에 배치될 수 있다. 제1 부분(1111a) 및 제5 부분(1115)은 제1 도전 패턴(1110a)의 동일 측에 배치될 수 있다.
도 13b(a)를 참조하면, 도 13a의 CPW 폴디드 다이폴 구조의 안테나 어셈블리(1000a)의 4GHz에서의 전계 분포(electric field distribution)를 나타낸다. 도 13a 및 도 13b(a)를 참조하면, 제1 도전 패턴(1110a)의 도전 부분들(1111a 내지 1111d)과 그 내부인 슬롯(1110sa)의 전계 분포가 외부 영역의 전계 분포보다 더 높게 나타난다.
도 13b(b)를 참조하면, 도 11의 안테나 어셈블리(1000)의 4GHz에서의 전계 분포를 나타낸다. 도 11 및 도 13b(b)를 참조하면, 제1 도전 패턴(1110)의 도전 부분들(1111a 내지 1111d)과 그 내부인 슬롯 영역(SRb)의 전계 분포가 외부 영역의 전계 분포보다 더 높게 나타난다. 특히, 제1 도전 패턴(1110)의 역 삼각형 형상의 슬롯(1111s), 제2 도전 패턴(1120) 및 역 삼각형 형상의 제3 부분(1113)의 꼭지점에서 급전 패턴(1110f)이 형성된 영역에서 전계 분포가 높게 나타난다. 이에 따라, 도 11의 슬롯(1110s)의 역 삼각형 구조 및 꼭지점에서 급전 패턴(1110f)과의 커플링 등을 통해 2.5GHz 이상에서 방사 모드의 추가 생성이 가능하다.
도 11, 도 13a 및 도 13c를 참조하면, CPW 폴디드 다이폴 구조의 안테나 어셈블리(1000a)는 2GHz 이상 또는 2.5GHz 이상의 주파수 대역에서 반사 계수 특성이 안테나 어셈블리(1000)의 반사 계수 특성보다 열화(degrade)됨을 알 수 있다. 특히, CPW 폴디드 다이폴 구조의 안테나 어셈블리(1000a)는 4GHz 이상의 주파수 대역에서 -8dB 이상의 반사 계수 값을 가져 임피던스 매칭 특성이 열화됨을 알 수 있다. 반면에, 역삼각형 형상의 슬롯 구조를 갖는 안테나 어셈블리(1000)는 역삼각형 구조 및 꼭지점에서의 급전 패턴과의 커플링을 통해 2GHz 이상의 주파수 대역에서 추가 방사 모드 생성이 가능하다. 이에 따라, 역삼각형 형상의 슬롯 구조를 갖는 안테나 어셈블리(1000)는 2GHz 이상의 주파수 대역에서 임피던스 매칭 특성 개선으로 광대역 안테나 구조로 설계될 수 있다.
본 명세서에 따른 도 11 및 도 13a의 안테나 어셈블리(1000)의 안테나(1100)는 제1 도전 패턴(1110), 제2 도전 패턴(1120) 이외에 추가적인 도전 패턴을 더 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 14a 및 도 14b는 본 명세서의 실시 예에 따른 안테나 어셈블리 구조의 전면도를 나타낸다.
도 14a를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 방사체 영역으로 구성된 제1 영역(1100a) 및 급전 영역 및 그라운드 영역으로 구성된 제2 영역(1100b)을 포함할 수 있다. 제1 영역(1100a)은 투명 유전체 기판(1010a)로 구현될 수 있다. 제2 영역(1100b)은 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)로 구현될 수 있다.
도 14b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 방사체 영역으로 구성된 제1 영역(1100a) 및 급전 영역 및 그라운드 영역으로 구성된 제2 영역(1100b)을 포함할 수 있다. 제1 영역(1100a)은 투명 유전체 기판(1010a)로 구현될 수 있다. 제2 영역(1100b)은 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1010b)과 FPCB(1010f)로 구현될 수 있다. FPCB(1010f)는 제2 유전체 기판(1010b)의 일 측 및 타 측에 형성될 수 있다. FPCB(1010f)의 일 면에 제2 유전체 기판(1010b)가 배치되어 제2 유전체 기판(1010b)의 급전 패턴(1100f)이 안테나 모듈(1100)의 제1 도전 패턴(1110)과 연결될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)의 그라운드 도전 패턴(1100g)이 제1 및 제2 도전 패턴(1110, 1120)과 연결될 수 있다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000)는 제1 도전 패턴(1110), 제2 도전 패턴(1120) 및 제3 도전 패턴(1130)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제3 도전 패턴(1130)은 제1 도전 패턴(1110) 및 제2 도전 패턴(1120)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
본 명세서에서 제안하고자 하는 그라운드 링 구조의 제3 도전 패턴(1130)은 제1 영역(1100a) 및 제2 영역(1100b)으로 구성될 수 있다. 제1 영역(1100a)은 FPCB 영역인 제2 유전체 기판(1010b)에서 수평 방향으로 확장되어 그라운드로 형성될 수 있다. 제 2영역(1100b)은 투명 안테나 영역에서 방사체를 둘러싸고 있는 투명 메탈 메쉬 영역으로 구성될 수 있다. 제1 영역(1100a)과 제 2 영역(1100b)이 결합되는 영역, 본딩 부를 통해 1 영역(1100a)과 제 2 영역(1100b)이 전기적으로 연결될 수 있다.
그라운드 링 구조의 제3 도전 패턴(1130)은 안테나가 동작하는 최고 주파수에 해당하는 파장의 λgh/4 보다 큰 거리로 이격되어 방사체인 제1 도전 패턴(1110)을 둘러싸도록 형성된다. 제3 도전 패턴(1130)의 패턴 폭은 λgh/2 보다 작게 설계되나 이는 안테나 성능에 따라 조절될 수 있다.
도 11, 도 14a 및 도 14b를 참조하면, 제3 도전 패턴(1130)에 형성되는 제3 전류(I1c)는 제1 도전 패턴(1110)에 흐르는 제1 모드의 제1 전류(I1a)와 평행하게 형성될 수 있다. 제3 도전 패턴(1130)의 일 측에 형성되는 제3 전류(I1c)는 제1 도전 패턴(1110)의 일 측에 흐르는 제1 모드의 제1 전류(I1a)와 동일한 방향으로 형성될 수 있다. 제3 도전 패턴(1130)의 타 측에 형성되는 제3 전류(I1c)는 제1 도전 패턴(1110)의 타 측에 흐르는 제1 모드의 제1 전류(I1a)와 반대 방향으로 형성될 수 있다.
제2 영역(1100b)에 형성되는 제4 전류(I1d)는 제1 도전 패턴(1110)에 흐르는 제1 모드의 제2 전류(I1b)와 평행하게 형성될 수 있다. 제2 영역(1100b)의 일 측에 형성되는 제4 전류(I1d)는 제1 도전 패턴(1110)의 일 측에 흐르는 제1 모드의 제2 전류(I1b)와 동일한 방향으로 형성될 수 있다. 제2 영역(1100b)의 타 측에 형성되는 제4 전류(I1d)는 제1 도전 패턴(1110)의 타 측에 흐르는 제1 모드의 제2 전류(I1b)와 반대 방향으로 형성될 수 있다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 제3 도전 패턴(1120)의 제1 단부는 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제3 지점과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 도전 패턴(1120)의 제2 단부는 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제4 지점과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110)은 제3 도전 패턴(1130)에 의해 둘러싸이도록 제3 도전 패턴(1130)이 형성될 수 있다.
이와 관련하여, 제3 도전 패턴(1130)은 그라운드 도전 패턴(1110g)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 도전 패턴(1130)은 그라운드 도전 패턴(1110g)을 포함하는 FPCB와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 도 14a 및 도 14b의 안테나 어셈블리 구조를 그라운드 링 도전 패턴(ground ring conductive pattern)으로 지칭할 수 있다.
이와 관련하여, 제3 도전 패턴(1130)은 안테나의 동작 주파수를 고려하여 제1 도전 패턴(1110)과 일정 간격 이상으로 이격되게 제1 도전 패턴(1110)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110) 및 제3 도전 패턴(1130) 사이의 갭(G13)은 λgh/4 이상으로 설정될 수 있다. 이와 관련하여, λgh는 안테나의 동작 주파수 대역의 최고 주파수(highest frequency)에 대응하는 유도 파장에 해당한다.
제3 도전 패턴(1130)의 치수도 안테나의 동작 주파수를 고려하여 설정될 수 있다. 제3 도전 패턴(1130)의 두께, 즉 일 축 방향의 너비는 λgh/4 이상으로 설정될 수 있다. 제3 도전 패턴(1130)을 그라운드 링으로 구현 시, 둘러싼 그라운드 경로(surrounding ground path)가 형성된다. 둘러싼 그라운드 경로로 인하여 필드 분산(field dispersion) 현상이 감소하며, 안테나의 방사 패턴을 모아주는 효과를 얻을 수 있다. 그라운드 링 구조의 제3 도전 패턴(1130)은 방사체인 제1 및 제2 도전 패턴(1110, 1120)을 완전히 감싸도록 형성된다. 이에 따라, 경사각을 갖는 차량의 유리 패널에 제1 내지 제3 도전 패턴(1110-1130)을 갖는 안테나 어셈블리가 부착 시, low elevation 에서의 방사 성능을 향상시킬 수 있다. low elevation 에서의 방사 성능이 향상됨에 따라 차량에서 지표면 방향으로의 안테나 송수신 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리(1000) 내의 도전 패턴들은 도 7b의 메탈 메쉬 형상으로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 7b 및 도 11을 참조하면, 제1 도전 패턴(1110) 및 제2 도전 패턴(1120)은 투명 유전체 기판(1010a) 상에서 복수의 개방 영역(opening area)들을 구비하는 메탈 메쉬 형상(1020a)으로 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110) 및 제2 도전 패턴(1120)은 투명 유전체 기판(1010a) 상에서 단일 레이어 구조인 Coplanar Waveguide (CPW) 구조로 형성될 수 있다.
안테나 어셈블리(1000)는 투명 유전체 기판(1010a)상의 도전 패턴들(1110, 1120)의 외측 부분에서 복수의 더미 메쉬 격자 패턴들(1020b)을 포함할 수 있다. 더미 메쉬 격자 패턴들(1020b)은 급전 패턴(110f) 및 그라운드 도전 패턴(1110g과 연결되지 않도록 구성될 수 있다. 복수의 더미 메쉬 격자 패턴들(1020b)은 상호 간에 분리(separate)되게 구성될 수 있다.
도 7b 및 도 14를 참조하면, 제1 도전 패턴(1110), 제2 도전 패턴(1120) 및 제3 도전 패턴(1130)은 투명 유전체 기판(1010a) 상에서 복수의 개방 영역(opening area)들을 구비하는 메탈 메쉬 형상(1020a)으로 형성될 수 있다. 제1 도전 패턴(1110), 제2 도전 패턴(1120) 및 제3 도전 패턴(1130)은 투명 유전체 기판(1010a) 상에서 단일 레이어 구조인 Coplanar Waveguide (CPW) 구조로 형성될 수 있다.
안테나 어셈블리(1000)는 투명 유전체 기판(1010a)상의 도전 패턴들(1110, 1120, 1130)의 외측 부분에서 복수의 더미 메쉬 격자 패턴들(1020b)을 포함할 수 있다. 더미 메쉬 격자 패턴들(1020b)은 급전 패턴(110f) 및 그라운드 도전 패턴(1110g과 연결되지 않도록 구성될 수 있다. 복수의 더미 메쉬 격자 패턴들(1020b)은 상호 간에 분리(separate)되게 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 그라운드 링 구조로 형성된 제3 도전 패턴(1130)에 의해 안테나 어셈블리는 둘러싼 그라운드 경로(surrounding ground path)를 형성한다. 둘러싼 그라운드 경로로 인하여 필드 분산(field dispersion) 현상이 감소하며, 안테나의 방사 패턴을 모아주는 효과를 얻을 수 있다. 이와 관련하여, 도 15a는 도 14a의 안테나 어셈블리 상에 형성된 전계 분포를 나타낸다. 도 15b는 도 11 및 도 14a의 안테나 어셈블리에 의한 방사 패턴을 주파수 대역 별로 비교한 것이다. 도 16a는 도 11 및 도 14a의 안테나 어셈블리에 대해 low elevation 영역의 각도 별로 안테나 평균 이득을 주파수 별로 나타낸 것이다. 도 16b는 도 11 및 도 14a의 안테나 어셈블리에 대해 주파수 별로 안테나 평균 이득을 막대 그래프로 나타낸 것이다.
도 11 및 도 13b를 참조하면, 제1 도전 패턴(1110), 내부의 슬롯(1111s) 및 제2 도전 패턴(1120) 상의 전계 분포가 다른 영역의 전계 분포보다 높게 형성된다. 도 14a, 도 14b 및 도 15a를 참조하면, 제3 도전 패턴(1130)이 더 형성된 안테나 어셈블리도 제1 도전 패턴(1110), 내부의 슬롯(1111s) 및 제2 도전 패턴(1120) 상의 전계 분포가 다른 영역의 전계 분포보다 높게 형성된다.
한편, 제3 도전 패턴(1130) 상의 전계 분포도 제1 도전 패턴(1110) 상의 전계 분포와 유사한 레벨로 전계 분포가 형성된다. 도 12a, 도 14a 및 도 14b를 참조하면, 제1 도전 패턴(1110)에 형성되는 제1 및 제2 전류(I1a, I1b)와 제3 도전 패턴(1130)에 형성되는 제3 및 제4 전류(I1c, I1d)는 평행하게 형성된다. 또한, 제1 도전 패턴(1110)에 형성되는 제1 및 제2 전류(I1a, I1b)와 제3 도전 패턴(1130)에 형성되는 제3 및 제4 전류(I1c, I1d)의 차이는 임계 치 이하로 형성될 수 있다.
이에 따라, 제3 도전 패턴(1130) 상의 전계 분포도 제1 도전 패턴(1110) 상의 전계 분포와 유사한 레벨로 전계 분포가 형성된다. 따라서, 둘러싼 그라운드 경로를 형성하고 제1 도전 패턴(1110)과 유사한 레벨의 전계 분포를 갖는 제3 도전 패턴(1130)에 의해 필드 분산 현상이 감소하게 된다. 제3 도전 패턴(1130)에 의해 필드 분산 현상이 감소하고 안테나의 방사 패턴을 모아주는 효과를 얻을 수 있다.
도 11 및 도 15b(a)를 참조하면, 2.7GHz에서 제1 및 제2 도전 패턴(1110, 1120)을 갖는 안테나 어셈블리의 제1 방사 패턴(RP1a)과 제1 내지 제3 도전 패턴(1110-1130)을 갖는 안테나 어셈블리의 제2 방사 패턴(RP2a)을 나타낸다. 그라운드 링 구조의 제2 방사 패턴(RP2a)의 레벨이 약 30도 이하의 low elevation 영역에서 제1 방사 패턴(RP1a) 레벨보다 더 높게 형성된다.
도 11 및 도 15b(b)를 참조하면, 3.5GHz에서 제1 및 제2 도전 패턴(1110, 1120)을 갖는 안테나 어셈블리의 제1 방사 패턴(RP1b)과 제1 내지 제3 도전 패턴(1110-1130)을 갖는 안테나 어셈블리의 제2 방사 패턴(RP2b)을 나타낸다. 그라운드 링 구조의 제2 방사 패턴(RP2b) 레벨이 약 30도 이하의 low elevation 영역에서 제1 방사 패턴(RP1b) 레벨보다 더 높게 형성된다.
도 11 및 도 15b(c)를 참조하면, 5GHz에서 제1 및 제2 도전 패턴(1110, 1120)을 갖는 안테나 어셈블리의 제1 방사 패턴(RP1c)과 제1 내지 제3 도전 패턴(1110-1130)을 갖는 안테나 어셈블리의 제2 방사 패턴(RP2c)을 나타낸다. 그라운드 링 구조의 제2 방사 패턴(RP2c)의 레벨이 약 30도 이하의 low elevation 영역에서 제1 방사 패턴(RP1c)의 레벨보다 더 높게 형성된다.
도 11, 도 14a, 도 16a 및 도 16b를 참조하면, 2.7GHz에 대해 0도 내지 30도의 low elevation 영역에서 안테나 평균 이득은 (i) 제1 및 제2 도전 패턴의 제1 구조의 안테나 어셈블리(1000)가 -4.7dB이다. 반면에, (ii) 제1 내지 제3 도전 패턴을 구비한 그라운드 링 구조의 제2 구조의 안테나 어셈블리(1000b)는 안테나 평균 이득이 약 -2.3dB로 약 2.4 dB 정도 향상됨을 알 수 있다.
도 11, 도 14a, 도 16a 및 도 16b를 참조하면, 3.5GHz에 대해 0도 내지 30도의 low elevation 영역에서 안테나 평균 이득은 (i) 제1 및 제2 도전 패턴의 제1 구조의 안테나 어셈블리(1000)가 -4.6dB이다. 반면에, (ii) 제1 내지 제3 도전 패턴을 구비한 그라운드 링 구조의 제2 구조의 안테나 어셈블리(1000b)는 안테나 평균 이득이 약 -2.1dB로 약 2.5 dB 정도 향상됨을 알 수 있다.
도 11, 도 14a, 도 16a 및 도 16b를 참조하면, 5GHz에 대해 0도 내지 30도의 low elevation 영역에서 안테나 평균 이득은 (i) 제1 및 제2 도전 패턴의 제1 구조가 -6.0dB이다. 반면에, (ii) 제1 내지 제3 도전 패턴의 그라운드 링 구조의 제2 구조의 안테나 평균 이득은 약 -2.8dB로 약 3.2 dB 정도 향상됨을 알 수 있다. 따라서, 제1 도전 패턴(1110)을 둘러싸는 그라운드 링 구조의 제3 도전 패턴(1130)이 구현되어, 고 대역에서 low elevation 영역의 안테나 이득을 약 2dB 이상 개선시킬 수 있다.
도 11, 도 14a, 도 16a 및 도 16b를 참조하면, 동작 주파수가 증가할수록 제3 도전 패턴(1130)에 의한 안테나 이득 향상 효과가 더 크게 나타난다. 주파수 대역이 증가할수록 제1 및 제2 도전 패턴(1110, 1120)에 의한 전계 피크 영역에서 제3 도전 패턴(1130)의 단부까지의 거리가 파장 단위로 증가하게 된다. 이에 따라, 제1 및 제2 도전 패턴(1110, 1120)에 의한 전계 누설 효과를 높은 주파수 대역에서 더 감소시킬 수 있다. 제3 도전 패턴(1130)이 형성됨에 다라 2.7 GHz 내지 5GHz의 주파수 대역에서 이득 평탄 특성을 향상시킬 수 있다. 이와 관련하여, 제1 및 제2 도전 패턴(1110, 1120)을 구비하는 제1 구조의 안테나 이득은 -6.0dB 내지 -4.7dB로 이득 차이는 약 1.3dB이다. 반면에, 제1 내지 제3 도전 패턴(1110-1130)을 구비하는 제2 구조의 안테나 이득은 -2.8dB 내지 -2.3dB로 이득 차이가 약 0.5dB로 이득 평탄도가 크게 개선될 수 있다.
본 명세서에 따른 안테나 어셈블리는 도 1과 같이 차량의 전면 글래스(310), 도어 글래스(320), 리어 글래스(330), 쿼터 글래스(340) 및 상부 글래스(350) 중 하나 이상의 영역에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 도 17a 내지 도 17c는 차량의 전면 글래스, 쿼터 글래스 및 리어 글래스의 경사 각도와 안테나 어셈블리가 배치됨에 따른 방사 패턴을 나타낸 것이다. 전면 글래스(310), 쿼터 글래스(340) 및 리어 글래스(330)에 도 11과 같이 제1 도전 패턴(1110) 및 제2 도전 패턴(1120)으로 구성된 안테나 어셈블리(1000)가 배치될 수 있다.
도 1 및 도 17a(a)를 참조하면, 차량(500)의 전면 글래스(310)는 수직 방향을 기준으로 제1 각도 이상으로 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 전면 글래스(310)는 수직 방향을 기준으로 약 65도 경사지게 형성될 수 있다. 도 1 및 도 17a(b)를 참조하면, 차량(500)의 전면 글래스(310)에 안테나 어셈블리가 배치되면 방사 패턴의 피크 영역(RP1)은 수직 방향으로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 17b(a)를 참조하면, 차량(500)의 쿼터 글래스(340)는 수직 방향을 기준으로 제1 각도보다 작은 제2 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 쿼터 글래스(340)는 수직 방향을 기준으로 약 15도 경사지게 형성될 수 있다. 도 1 및 도 17b(b)를 참조하면, 차량(500)의 쿼터 글래스(340)에 안테나 어셈블리가 배치되면 방사 패턴의 피크 영역은 수평 방향의 제1 피크 영역(RP1b) 및 수직 방향의 제2 피크 영역(RP2b)으로 형성될 수 있다. 수직 방향의 제2 피크 영역(RP2b)은 도 17a(b)의 전면 글래스(310)에 안테나 어셈블리가 배치된 방사 패턴의 피크 영역(RP1)보다 측면 방향일 수 있다.
도 1 및 도 17c(b)를 참조하면, 차량(500)의 리어 글래스(330)는 수직 방향을 기준으로 제1 각도보다 작고 제2 각도보다 큰 제3 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 리어 글래스(330)는 수직 방향을 기준으로 약 40도 경사지게 형성될 수 있다. 도 1 및 도 17c(b)를 참조하면, 차량(500)의 리어 글래스(330)에 안테나 어셈블리가 배치되면 방사 패턴의 피크 영역은 수평 방향의 제1 피크 영역(RP1c) 및 수직 방향의 제2 피크 영역(RP2c)으로 형성될 수 있다. 수직 방향의 제2 피크 영역(RP2c)은 도 17a(b)의 전면 글래스(310)에 안테나 어셈블리가 배치된 방사 패턴의 피크 영역(RP1)보다 측면 방향일 수 있다.
도 17a 내지 도 17c를 참조하면, 차량의 도전 바디 및 지면 그라운드의 영향으로 차량의 유리에 안테나 어셈블리가 배치 시 상측 방향 (수직 방향)의 방사 패턴이 다른 방향 (수평 방향)의 방사 패턴보다 우세하게 형성될 수 있다. 특히, 유리 패널의 경사 각도가 커질 수록 안테나 방사 패턴이 더 상측 방향 (수직 방향)으로 형성될 수 있다. 또한, 저대역(LB) 보다 중대역(MB) 및 고대역(HB)의 1.7 내지 3.5GHz 주파수 대역에서 안테나 방사 패턴은 더 상측 방향 (수직 방향)으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 수평면을 기준으로 약 30도의 low elevation 영역에서 안테나 이득이 감소할 수 있다.
유리 패널의 기울기는 쿼터 글래스(340), 리어 글래스(330) 및 전면 글래스(310)의 순서로 경사 각도가 큰 값을 갖는다. 이에 따라, 리어 글래스(330) 및 전면 글래스(310)와 같이 경사 각도가 소정 각도 이상으로 경사진 구조에서 안테나 어셈블리가 배치 시 수평 방향의 방사 패턴이 형성될 필요가 있다.
이와 관련하여, 도 14a 및 도 14b와 같이 그라운드 링 구조의 제3 도전 패턴(1130)을 더 구비하는 안테나 어셈블리(1000b)의 방사 패턴 특성 및 전류 분포에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 18a는 그라운드 링 구조가 없는 복수의 도전 패턴들로 형성된 임의의 안테나 구조를 나타낸다. 한편, 도 18b는 도 18a의 안테나 구조와 인접하게 도 14a의 안테나 어셈블리가 배치된 구조를 나타낸다.
도 18a를 참조하면, 안테나 구조(1000c)는 제1 방사 구조(1000c-1) 및 제2 방사 구조(1000c-2)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 방사 구조(1000c-1) 및 제2 방사 구조(1000c-2) 각각은 복수의 도전 패턴들을 포함하여 제1 주파수 대역 내지 제3 주파수 대역에서 동작할 수 있다.
도 18b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1000b)가 제2 방사 구조(1000c-2)에 인접하게 배치될 수 있다. 안테나 어셈블리(1000b)는 제1 및 제2 도전 패턴(1110, 1120)을 둘러싸도록 그라운드 링 구조의 제3 도전 패턴(1130)이 형성될 수 있다.
도 19a 및 도 19b는 도 18a 및 도 18b의 안테나 구조가 차량의 전면 글래스가 배치된 경우 안테나 방사 패턴을 나타낸다. 도 19c 및 도 19d는 도 18a의 안테나 구조 및 도 18b의 안테나 어셈블리가 차량 유리에 배치된 경우 전계 분포를 나타낸 것이다.
도 1, 도 18a 및 도 19a를 참조하면, 전면 글래스(310)에 배치된 안테나 구조(1000c)의 방사 패턴의 피크 영역(RP1)은 수직 방향으로 형성될 수 있다. 도 18a 및 도 19c를 참조하면, 안테나 구조(1000c)에 형성되는 전계 분포는 도전 패턴들에 대응하는 영역에서 다른 영역보다 더 높게 나타난다. 안테나 구조(1000c)에 전류 경로는 방사체에 해당하는 도전 패턴들의 전류 경로일 수 있다. 또한, 도전 패턴들에 형성된 전계 분포는 안테나 구조(1000c)의 외부 영역인 전면 글래스(310)의 상부 영역(310a)에서도 높은 수준을 유지한다. 따라서 전면 글래스의 상부 영역(310a)에 형성된 전류에 의해 안테나 효율 감소 및 수직 방향의 방사 패턴 성분이 증가할 수 있다. 이에 따라, 안테나 어셈블리(1000)가 배치되는 유리 패널의 경사 각도가 증가함에 따라 방사 패턴의 피크 각도가 상측 방향 (수직 방향)으로 형성될 수 있다.
도 1, 도 18b 및 도 19b을 참조하면, 그라운드 링 구조의 제3 도전 패턴(1130)을 더 구비하는 안테나 어셈블리(1000b)가 차량의 전면 글래스(310)에 배치될 수 있다. 전면 글래스(310)에 배치된 안테나 어셈블리(1000b)의 방사 패턴의 피크 영역(RP1b)은 low elevation 영역일 수 있다. low elevation 영역은 수평면을 기준으로 약 30도의 범위로 정의될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 그라운드 링 구조의 제3 도전 패턴(1130)을 더 구비하는 안테나 어셈블리(1000b)는 차량의 전면 글래스(310)와 같이 경사 각도가 큰 영역에서도 low elevation 빔 특성을 구현할 수 있다.
도 14a, 도 15a 및 도 19d를 참조하면 안테나 어셈블리(1000b)에서 제1 도전 패턴(1110), 내부의 슬롯(1111s) 및 제2 도전 패턴(1120) 상의 전계 분포가 다른 영역의 전계 분포보다 높게 형성된다. 한편, 제3 도전 패턴(1130) 상의 전계 분포도 제1 도전 패턴(1110) 상의 전계 분포와 유사한 레벨로 전계 분포가 형성된다.
제3 도전 패턴(1130)에 의해 둘러싼 그라운드 경로를 형성하고 제1 도전 패턴(1110)과 유사한 레벨의 전계 분포를 갖는 제3 도전 패턴(1130)에 의해 필드 분산 현상이 감소하게 된다. 제3 도전 패턴(1130)에 의해 필드 분산 현상이 감소하고 안테나의 방사 패턴을 모아주는 효과를 얻을 수 있다. 이와 관련하여, 제1 및 제2 도전 패턴(1110, 1120)의 방사체 이외에 그라운드 링 구조의 제3 도전 패턴(1130)에도 전류 경로가 형성된다. 제1 및 제2 도전 패턴(1110, 1120)에 형성된 전계 분포는 안테나 어셈블리(1000)의 외부 영역인 전면 글래스(310)의 상부 영역(310a)에서 임계 수준 이하로 감소한다. 따라서, 전면 글래스의 상부 영역(310a)에 불필요한 전류 성분이 형성되지 않아 안테나 효율 증가 및 수직 방향의 방사 패턴 성분이 감소될 수 있다. 이에 따라, 전계가 안테나 어셈블리(1000b)의 내부에 집중되고, 급전 패턴(1110f)의 주변의 확장된 그라운드에 의해 상측 방향(수직 방향)의 방사 패턴을 억제할 수 있다.
이상에서는 본 명세서의 일 양상에 따른 투명 안테나 구조의 안테나 어셈블리에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 명세서의 다른 양상에 따른 투명 안테나 구조의 안테나 어셈블리에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 20a는 본 명세서의 다른 양상에 따른 투명 안테나 구조의 안테나 어셈블리의 구조를 나타낸다. 도 20b는 도 20a의 안테나 어셈블리의 제2 유전체 기판이 유리 패널의 불투명 영역에 배치된 구조를 나타낸다.
도 1, 도 11, 도 14a, 도 20a 및 도 20b를 참조하면, 차량은 유리 패널(310) 및 안테나 어셈블리(1000)를 포함하도록 구성될 수 있다. 유리 패널(310)은 투명 영역(311) 및 불투명 영역(opaque region)(312)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 유리 패널(310) 상에 배치될 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 제1 투명 유전체 기판(1010a), 제1 영역(1100a), 제2 영역(1100b) 및 제2 유전체 기판(1010b) 및 제3 영역(1100c)을 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 영역(1100a)은 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일 측면상의 안테나 소자(1100)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 영역(1100b)은 안테나 소자(1100)와 연결되는 제1 연결 패턴들(1110c)을 포함할 수 있다. 제2 영역(1100b)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다. 제2 유전체 기판(1010b)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다. 제3 영역(1100c)은 제2 유전체 기판(1010b)의 일 측면 상에 그라운드 도전 패턴(1110g) 및 급전 패턴(1110f)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 소자(1100)는 제1 도전 패턴(1110) 및 제2 도전 패턴(1120)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 소자 (1100)는 복수의 도전 패턴들을 포함하므로 안테나 모듈(1100)로 지칭될 수 있다.
제1 도전 패턴(1110)은 특정 주파수 대역에서 무선 신호를 방사하도록 폐 루프 트레이스(closed loop trace)를 포함할 수 있다. 폐 루프 트레이스로 구현된 제1 도전 패턴(1110)은 복수의 도전 부분들로 구성될 수 있다. 폐 루프 트레이스로 구현된 복수의 도전 부분들은 제1 부분(1111) 내지 제5 부분(1115)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 부분(1111) 내지 제4 부분(1114)은 직사각형의 서로 다른 측들을 구성하고, 제1 부분(1111) 및 제5 부분(1115)은 급전 패턴(1110f)을 기준으로 양 측에 배치될 수 있다. 제5 부분(1115)이 제1 부분(1111)에 통합되어 응용에 따라 제1 부분(1111) 내지 제4 부분(1114)으로 구성될 수도 있다.
제1 부분(1111)의 제1 단부는 급전 패턴(1110f)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 부분(1111)의 제2 단부는 제2 부분(1112)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 부분(1112)의 제2 단부는 제3 부분(1113)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 부분(1113)의 제2 단부는 제4 부분(1114)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 부분(1114)의 제2 단부는 제5 부분(1115)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 관련하여, "전기적으로 연결"의 의미는 각 도전 부분들이 직접 연결되거나 일정 간격으로 이격되어 커플링되게 결합되는 것을 포함할 수 있다.
제5 부분(1115)의 제2 단부는 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제1 부분(1111g)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 부분(1112) 및 제4 부분(1114)은 제1 도전 패턴(1110)의 대향 측들(opposite sides)에 배치될 수 있다 제1 부분(1111) 및 제3 부분(1113)은 제1 도전 패턴(1110)의 대향 측들에 배치될 수 있다. 제1 부분(1111) 및 제5 부분(1115)은 제1 도전 패턴(1110)의 동일 측에 배치될 수 있다.
제2 도전 패턴(1120)은 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제2 부분(1112g)과 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나(1100)는 제1 도전 패턴(1110) 및 제2 도전 패턴(1120)과 함께 제1 도전 패턴(1110) 내의 슬롯(1110s)을 포함하도록 구성될 수 있다. 슬롯(1110s)은 제1 도전 패턴(1110)의 내부에 형성될 수 있다. 슬롯(1110s)은 제1 도전 패턴(1110)에 의해 둘러싸이도록 형성될 수 있다. 슬롯(1110s)은 제1 슬롯 영역(1111s) 및 제2 슬롯 영역(1112s)을 포함하도록 구성될 수 있다.
제2 도전 패턴(1120)은 제1 도전 패턴(1110)의 제1 부분(1111) 및 그라운드 도전 패턴(1110g) 사이에 배치될 수 있다. 제2 도전 패턴(1120)은 제1 도전 패턴(1110)의 제1 부분(1111) 및 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제2 부분(1112g) 사이에 배치될 수 있다.
제1 슬롯 영역(1111s) 내에 제1 갭(G1) 및 제2 갭(G2)이 형성될 수 있다. 제2 부분(1112)의 제1 단부 근처의 제1 부분(1111)의 내측의 제1 지점 및 제2 부분(1112)의 제2 단부 근처의 제3 부분(1113)의 내측의 제1 지점 사이에 제1 슬롯 영역(1110s)의 제1 갭(G1)이 형성될 수 있다. 급전 패턴(1110f)과 연결된 제1 부분(1111)의 내측의 제2 지점 및 제3 부분(1113)의 중간 지점 근처의 제3 부분(1113)의 내측의 제2 지점 사이에 제1 슬롯 영역(1110s)의 제2 갭(G2)이 형성될 수 있다. 제2 갭(G2)의 거리는 제1 갭(G1)의 거리보다 작게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 도전 패턴(1110) 내부의 슬롯 영역(1110s)의 높이가 서로 다른 주파수에서 최적화되게 변경되어 안테나(1100)가 광대역 동작할 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리는 투명 전극 층이 형성된 제1 투명 유전체 기판과 제2 유전체 기판을 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 20c는 실시 예에 따른 안테나 어셈블리가 유리 패널에 결합되어 제작되는 공정 흐름을 나타낸다.
도 20c(a)를 참조하면, 투명 전극 층이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1000a)이 제작될 수 있다. 또한, 급전 패턴(1120f)과 급전 패턴(1120f)의 양 측에 그라운드 패턴(1121g, 1122g)이 형성된 제2 유전체 기판(1000b)이 제작될 수 있다. 제2 유전체 기판(1000b)는 FPCB로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 투명 유전체 기판(1000a)과 제2 유전체 기판(1000b)에 각각 착 층(1041)에 대응하는 접착 영역이 형성될 수 있다.
도 20c(b)를 참조하면, 투명 영역(311)과 불투명 영역(312)이 형성된 유리 패널(310)이 제작될 수 있다. 또한, 제1 투명 유전체 기판(1000a)의 하부 영역에 적어도 하나의 제2 유전체 기판(1000b)이 결합되어 안테나 어셈블리(1000)가 제작될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1000a)과 제2 유전체 기판(1000b)은 ACF 본딩 또는 저온 솔더링을 통해 결합되어 투명 안테나 어셈블리로 구현될 수 있다. 이를 통해 제1 투명 유전체 기판(1000a)에 형성된 도전 패턴이 제2 유전체 기판(1000b)에 형성된 도전 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 안테나 소자들이 유리 패널(310)에 구현되는 경우 제2 유전체 기판(1000b)으로 제작되는 급전 구조(1100f)도 복수의 급전 구조들로 구현될 수 있다.
도 20c(c)를 참조하면, 투명 안테나 어셈블리(1000)가 유리 패널(310)에 부착될 수 있다. 이와 관련하여, 투명 전극 층이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1000a)은 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 배치될 수 있다. 한편, 불투명 기판인 제2 유전체 기판(1000b)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다.
도 20c(d)를 참조하면, 제1 투명 유전체 기판(1000a)과 제2 유전체 기판(1000b)은 제1 위치(P1)에서 본딩될 수 있다. 파크라 케이블과 같은 커넥터 부품(313)은 제2 유전체 기판(1000b)과 제2 위치(P2)에서 본딩될 수 있다. 투명 안테나 어셈블리(1000)는 커넥터 부품(313)을 통해 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)과 결합될 수 있다. 이를 위해 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 제2 도전 패턴은 커넥터 부품(313)의 일 단의 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있다. 커넥터 부품(313)의 타 단의 커넥터는 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이하에서는 본 명세서의 또 다른 양상에 따른 투명 안테나 구조의 안테나 어셈블리에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 21a는 본 명세서의 또 다른 양상에 따른 투명 안테나 구조의 안테나 어셈블리의 구조를 나타낸다. 도 21b는 도 21a의 안테나 어셈블리의 급전 구조가 유리 패널의 불투명 영역에 배치된 구조의 공정 흐름도를 나타낸다. 이와 관련하여, 프릿 패턴(312f)이 제거된 영역에 급전 구조(1100f)가 배치될 수 있다.
도 1, 도 11, 도 14a, 도 21a 및 도 21b를 참조하면, 차량은 유리 패널(310) 및 안테나 어셈블리(1000)를 포함하도록 구성될 수 있다. 유리 패널(310)은 투명 영역(311) 및 불투명 영역(opaque region)(312)을 포함하도록 구성될 수 있다. 불투명 영역(312)의 일 측면은 그라운드 도전 패턴(1110g) 및 급전 패턴(1110f)를 포함할 수 있다.
안테나 어셈블리(1000)는 유리 패널(310) 상에 배치될 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 제1 투명 유전체 기판(1010a), 제1 영역(1100a) 및 제2 영역(1100b)을 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 영역(1100a)은 제1 투명 유전체 기판(1010a)의 일 측면상의 안테나 소자(1100)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 영역(1100b)은 안테나 소자(1100)와 연결되는 제1 연결 패턴들(1110c)을 포함할 수 있다. 제2 영역(1100b)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 배치될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이 안테나 소자(1100)는 제1 도전 패턴(1110) 및 제2 도전 패턴(1120)을 포함하도록 구성될 수 있다. 도 14a에 도시된 바와 같이 안테나 소자(1100)는 제1 도전 패턴(1110), 제2 도전 패턴(1120) 및 제3 도전 패턴(1130)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 소자 (1100)는 복수의 도전 패턴들을 포함하므로 안테나 모듈(1100)로 지칭될 수 있다.
제1 도전 패턴(1110)은 특정 주파수 대역에서 무선 신호를 방사하도록 폐 루프 트레이스(closed loop trace)를 포함할 수 있다. 폐 루프 트레이스로 구현된 제1 도전 패턴(1110)은 복수의 도전 부분들로 구성될 수 있다. 폐 루프 트레이스로 구현된 복수의 도전 부분들은 제1 부분(1111) 내지 제5 부분(1115)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 부분(1111) 내지 제4 부분(1114)은 직사각형의 서로 다른 측들을 구성하고, 제1 부분(1111) 및 제5 부분(1115)은 급전 패턴(1110f)을 기준으로 양 측에 배치될 수 있다. 제5 부분(1115)이 제1 부분(1111)에 통합되어 응용에 따라 제1 부분(1111) 내지 제4 부분(1114)으로 구성될 수도 있다.
제1 부분(1111)의 제1 단부는 급전 패턴(1110f)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 부분(1111)의 제2 단부는 제2 부분(1112)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 부분(1112)의 제2 단부는 제3 부분(1113)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 부분(1113)의 제2 단부는 제4 부분(1114)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 부분(1114)의 제2 단부는 제5 부분(1115)의 제1 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 관련하여, "전기적으로 연결"의 의미는 각 도전 부분들이 직접 연결되거나 일정 간격으로 이격되어 커플링되게 결합되는 것을 포함할 수 있다.
제5 부분(1115)의 제2 단부는 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제1 부분(1111g)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 부분(1112) 및 제4 부분(1114)은 제1 도전 패턴(1110)의 대향 측들(opposite sides)에 배치될 수 있다 제1 부분(1111) 및 제3 부분(1113)은 제1 도전 패턴(1110)의 대향 측들에 배치될 수 있다. 제1 부분(1111) 및 제5 부분(1115)은 제1 도전 패턴(1110)의 동일 측에 배치될 수 있다.
제2 도전 패턴(1120)은 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제2 부분(1112g)과 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나(1100)는 제1 도전 패턴(1110) 및 제2 도전 패턴(1120)과 함께 제1 도전 패턴(1110) 내의 슬롯(1110s)을 포함하도록 구성될 수 있다. 슬롯(1110s)은 제1 도전 패턴(1110)의 내부에 형성될 수 있다. 슬롯(1110s)은 제1 도전 패턴(1110)에 의해 둘러싸이도록 형성될 수 있다. 슬롯(1110s)은 제1 슬롯 영역(1111s) 및 제2 슬롯 영역(1112s)을 포함하도록 구성될 수 있다.
제2 도전 패턴(1120)은 제1 도전 패턴(1110)의 제1 부분(1111) 및 그라운드 도전 패턴(1110g) 사이에 배치될 수 있다. 제2 도전 패턴(1120)은 제1 도전 패턴(1110)의 제1 부분(1111) 및 그라운드 도전 패턴(1110g)의 제2 부분(1112g) 사이에 배치될 수 있다.
제1 슬롯 영역(1111s) 내에 제1 갭(G1) 및 제2 갭(G2)이 형성될 수 있다. 제2 부분(1112)의 제1 단부 근처의 제1 부분(1111)의 내측의 제1 지점 및 제2 부분(1112)의 제2 단부 근처의 제3 부분(1113)의 내측의 제1 지점 사이에 제1 슬롯 영역(1110s)의 제1 갭(G1)이 형성될 수 있다. 급전 패턴(1110f)과 연결된 제1 부분(1111)의 내측의 제2 지점 및 제3 부분(1113)의 중간 지점 근처의 제3 부분(1113)의 내측의 제2 지점 사이에 제1 슬롯 영역(1110s)의 제2 갭(G2)이 형성될 수 있다. 제2 갭(G2)의 거리는 제1 갭(G1)의 거리보다 작게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 도전 패턴(1110) 내부의 슬롯 영역(1110s)의 높이가 서로 다른 주파수에서 최적화되게 변경되어 안테나(1100)가 광대역 동작할 수 있다.
도 21b의 안테나 어셈블리는 도 20c의 안테나 어셈블리에 비해 불투명 기판이 별도로 제작되지 않고 유리 패널(310)에 일체형으로 제작되는 점에서 구조적 차별점이 있다. 도 21b의 안테나 어셈블리는 불투명 기판으로 구현되는 급전 구조가 FPCB로 별도로 제작되지 않고 유리 패널(310)에 직접 프린트되는 방식으로 구현된다.
도 21b(a)를 참조하면, 투명 전극 층이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1000a)이 제작될 수 있다. 또한, 투명 영역(311)과 불투명 영역(312)이 형성된 유리 패널(310)이 제작될 수 있다. 차량의 유리 패널 제작 공정에서 커넥터 연결을 위한 금속 와이어/패드를 구현 (소성)할 수 있다. 차량 유리에 구현되는 열선과 같이 유리 패널(310)에 투명 안테나 장착부를 금속 형태로 구현할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 투명 유전체 기판(1000a)의 제1 도전 패턴과 전기적 연결을 위해 접착 층(1041)이 형성되는 영역에 제2 도전 패턴이 구현될 수 있다.
이와 관련하여, 제2 도전 패턴이 형성된 제2 유전체 기판(1000b)은 유리 패널(310)과 일체로 제작될 수 있다. 제2 유전체 기판(1000b)은 유리 패널(310)의 불투명 영역(312)에 유리 패널(310)과 일체로 형성될 수 있다. 제2 유전체 기판(1000b)가 형성된 불투명 영역(312)에는 프릿 패턴(312)이 제거될 수 있다. 제2 유전체 기판(1000b)에 급전 패턴(1120f)과 급전 패턴(1120f)의 양 측에 그라운드 패턴(1121g, 1122g)이 형성되어 제2 도전 패턴이 구현될 수 있다.
도 21b(b)를 참조하면, 투명 안테나 어셈블리(1000)가 유리 패널(310)에 부착될 수 있다. 이와 관련하여, 투명 전극 층이 형성된 제1 투명 유전체 기판(1000a)은 유리 패널(310)의 투명 영역(311)에 배치될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1000a)의 하부 영역에 적어도 하나의 제2 유전체 기판(1000b)이 결합되어 안테나 어셈블리(1000)가 제작될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1000a)과 제2 유전체 기판(1000b)은 ACF 본딩 또는 저온 솔더링을 통해 결합되어 투명 안테나 어셈블리로 구현될 수 있다. 이를 통해 제1 투명 유전체 기판(1000a)에 형성된 제1 도전 패턴이 제2 유전체 기판(1000b)에 형성된 제2 도전 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 안테나 소자들이 유리 패널(310)에 구현되는 경우 제2 유전체 기판(1000b)으로 제작되는 급전 구조(1100f)도 복수의 급전 구조들로 구현될 수 있다.
도 21b(c)를 참조하면, 제1 투명 유전체 기판(1000a)과 제2 유전체 기판(1000b)는 제1 위치(P1)에서 본딩될 수 있다. 파크라 케이블과 같은 커넥터 부품(313)은 제2 유전체 기판(1000b)과 제2 위치(P2)에서 본딩될 수 있다. 투명 안테나 어셈블리(1000)는 커넥터 부품(313)을 통해 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)과 결합될 수 있다. 이를 위해 제2 유전체 기판(1010b)에 형성된 제2 도전 패턴은 커넥터 부품(313)의 일 단의 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있다. 커넥터 부품(313)의 타 단의 커넥터는 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이하에서는 본 명세서의 일 양상에 따른 안테나 모듈을 구비한 차량에 대해 상세하게 설명한다. 이와 관련하여, 도 22는 본 명세서에 따른 차량의 서로 다른 위치에 배치되는 복수의 안테나 모듈들이 차량의 다른 부품들과 결합된 구성을 나타낸다.
도 1 내지 도 22를 참조하면, 차량(500)은 전기적 그라운드로 동작하는 도전 차량 바디(conductive vehicle body)를 구비한다. 차량(500)은 유리 패널(310)의 서로 다른 위치에 배치될 수 있는 복수의 안테나들(1100a 내지 1100d)를 구비할 수 있다. 안테나 어셈블리(1000)는 복수의 안테나들(1100a 내지 1100d)가 통신 모듈(300)를 포함하도록 구성될 수 있다. 통신 모듈(300)은 송수신부 회로(1250) 및 프로세서(1400)를 포함하도록 구성될 수 있다. 통신 모듈(300)은 차량의 TCU에 해당하거나 TCU의 적어도 일부를 구성할 수 있다.
차량(500)은 오브젝트 검출 장치(520), 내비게이션 시스템(550)을 포함하도록 구성될 수 있다. 차량(500)은 통신 모듈(300)에 포함되는 프로세서(1400) 이외에 별도의 프로세서(570)를 더 포함할 수도 있다. 프로세서(1400)와 별도의 프로세서(570)는 물리적으로 구분되거나 또는 기능적으로 구분되고 하나의 기판에 구현될 수도 있다. 프로세서(1400)는 TCU로 구현될 수 있고, 프로세서(570)는 ECU(Electronic Control Unit)로 구현될 수 있다.
차량(500)이 자율주행 차량인 경우 프로세서(570)는 ECU 가 통합된 자율주행통합제어기(ADCU: Automated Driving Control Unit)일 수 있다. 카메라(531), 레이다(532) 및/또는 라이다(533)를 통해 감지된 정보에 기반하여, 프로세서(570)는 경로를 탐색하고 차량(500)의 속도를 가속 또는 감속하도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(570)는 오브젝트 검출 장치(520) 내의 MCU에 해당하는 프로세서(530) 및/또는 TCU에 해당하는 통신 모듈(300)과 연동될 수 있다.
차량(500)은 유리 패널(310)에 배치되는 제1 투명 유전체 기판(1010a) 및 제2 유전체 기판(1010b)을 포함할 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)은 차량의 유리 패널(310)의 내부에 형성되거나 또는 유리 패널(310)의 표면에 부착될 수 있다. 제1 투명 유전체 기판(1010a)은 메탈 메쉬 격자 형태의 도전 패턴들이 형성되도록 구성될 수 있다. 차량(500)은 유전체 기판(1010)의 일 측면에 무선 신호를 방사하도록 메탈 메쉬 형상으로 형성된 도전 패턴이 형성된 안테나 모듈(1100)을 포함할 수 있다.
안테나 어셈블리(1000)는 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 제1 안테나 모듈(1100a) 내지 제4 안테나 모듈(1100d)을 포함할 수 있다. 유리 패널(310)의 좌측 상부, 좌측 하부, 우측 상부 및 우측 하부에 각각 제1 안테나 모듈(1100a), 제2 안테나 모듈(1100b), 제3 안테나 모듈(1100c) 및 제4 안테나 모듈(1100d)이 배치될 수 있다. 제1 안테나 모듈(1100a) 내지 제4 안테나 모듈(1100d)을 각각 제1 안테나 (ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)로 지칭할 수 있다. 제1 안테나 (ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)는 각각 제1 안테나 모듈(ANT1) 내지 제4 안테나 모듈(ANT4)로 지칭할 수 있다.
전술한 바와 같이, 차량(500)은 통신 모듈인 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)을 포함할 수 있다. TCU(300)는 제1 내지 제4 안테나 모듈(1100a 내지 1100d) 중 적어도 하나를 통해 신호가 수신 및 송신되도록 제어할 수 있다. TCU(300)는 송수신부 회로(1250) 및 기저대역 프로세서(1400)를 포함하도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 차량은 송수신부 회로(1250) 및 프로세서(1400)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 송수신부 회로(1250) 중 일부는 안테나 모듈 또는 이들의 조합의 단위로 배치될 수도 있다. 송수신부 회로(1250)는 제1 주파수 대역 내지 제3 주파수 대역 중 적어도 하나의 대역의 무선 신호가 안테나 모듈(ANT1 내지 ANT4)을 통해 방사되도록 제어할 수 있다. 제1 주파수 대역 내지 제3 주파수 대역은 4G/5G 무선 통신을 위한 저대역(LB), 중대역(MB) 및 고대역(HB)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합되고, 기저대역에서 동작하는 모뎀으로 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 제1 안테나 모듈(ANT1) 및 제2 안테나 모듈(ANT2) 중 적어도 하나를 통해 신호를 수신 또는 송신하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 차량 내부에 신호가 전달되도록 제1 안테나 모듈(ANT1) 및 제2 안테나 모듈(ANT2)을 이용하여 다이버시티 동작 또는 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
안테나 모듈은 유리 패널(310)의 일 측면 및 타 측면의 서로 다른 영역에 배치될 수 있다. 안테나 모듈은 차량의 전면 방향의 신호들을 동시에 수신하여 다중 입출력(MIMO)을 할 수 있다. 이와 관련하여, 4X4 MIMO를 수행하도록 안테나 모듈은 제1 안테나 모듈(ANT1), 제2 안테나 모듈(ANT2) 이외에 제3 안테나 모듈(ANT3) 및 제4 안테나 모듈 (ANT4)을 더 포함할 수 있다.
프로세서(1400)는 차량의 주행 경로 및 차량과 통신하는 엔티티와의 통신 경로에 기초하여, 해당 엔티티와 통신할 안테나 모듈을 선택하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 차량의 진행하는 방향에 기초하여 제1 안테나 모듈(ANT1) 및 제2 안테나 모듈(ANT2)을 이용하여 MIMO 동작을 수행할 수 있다. 또는, 프로세서(1400)는 차량의 진행하는 방향에 기초하여 제3 안테나 모듈(ANT2) 및 제2 안테나 모듈(ANT4)을 이용하여 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 제1 대역에서 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 제2 대역 및 제3 대역 중 적어도 하나에서 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다.
이에 따라, 어느 한 대역에서 차량에서 신호 송신/수신 성능이 저하되는 경우 다른 대역을 통해서 차량에서 신호 송신/수신이 가능하다. 일 예로, 차량에서 넓은 통신 커버리지와 연결 신뢰성을 위해 저대역인 제1 대역에서 우선적으로 통신 연결을 수행하고, 이후 제2 및 제3 대역에서 통신 연결을 수해할 수 있다.
프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 적어도 하나를 통해 반송파 집성(CA) 또는 이중 연결(DC)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 대역보다 넓은 제2 대역 및 제3 대역의 집성을 통해서 통신 용량을 확대할 수 있다. 또한, 차량의 서로 다른 영역에 배치되는 복수의 안테나 소자들을 이용하여 주변 차량 또는 엔티티들과 이중 연결을 통해 통신 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 차량 유리에 배치될 수 있는 광대역 투명 안테나 어셈블리 및 이를 구비하는 차량에 대해 설명하였다. 이와 같은 차량 유리에 배치될 수 있는 광대역 투명 안테나 어셈블리 및 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에 따르면, 차량 유리에 배치될 수 있는 안테나 어셈블리를 복수의 동작 모드로 동작하도록 하여 광대역 동작하도록 구현할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 차량 유리의 제한된 공간 내에서 배치될 수 있는 도전 패턴들의 형상을 최적화하여 광대역 투명 안테나 어셈블리의 안테나 효율을 개선할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 그라운드로 동작하는 도전 패턴을 방사체로 동작하는 도전 패턴들을 둘러싸도록 형성하여, low elevation 영역에서 안테나 방사 패턴을 개선할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 차량 유리에서 안테나 영역이 식별되지 않도록 투명 소재로 구현된 안테나 어셈블리를 차량 유리의 투명 영역 및 불투명 영역에 최적으로 구성할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 메탈 메쉬 영역 별로 프릿 패턴과 최적화를 통해, 차량 유리에 배치될 수 있는 투명 소재의 안테나가 배치된 영역과 다른 영역과의 시인성 차이를 최소화할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 불투명 기판이 투명 전극 부와 결합 시 발생하는 단차를 제거하여 결합 시 단차에 의한 시인성 및 양산성 저하문제를 해결할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 별도의 임피던스 정합 부에 따른 전송 선 길이 증가에 따른 급전 손실 및 안테나 성능 열화 없이 차량용 투명안테나 및 이를 포함하는 안테나 어셈블리의 비가시성을 확보할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 안테나 패턴 및 전송 선의 형상에 대한 비가시성 확보와 투명 전극부 및 불투명 기판부를 포함하는 안테나 어셈블리가 차량 유리 부착 시의 비가시성을 모두 확보할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 다양한 형상으로 단일 평면 상에 구현될 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 메탈 메쉬 형상의 복수의 도전 패턴들과 CPW 급전 부 및 이들 간의 변환 구조를 통해 제공할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 광대역에서 동작하면서도 급전 손실을 감소시키고 안테나 효율을 향상시킬 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 차량 유리의 투명 영역 및 프릿 영역을 통해 제공할 수 있다. 본 명세서의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 명세서의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 명세서와 관련하여, 투명 안테나를 포함하는 안테나 어셈블리 및 이를 제어하는 차량의 설계 및 이의 구동은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.

Claims (23)

  1. 차량에 있어서,
    투명 유전체 기판;
    상기 투명 유전체 기판의 일 측면상의 안테나를 포함하는 제1 영역; 및
    그라운드 도전 패턴 및 급전 패턴을 포함하는 제2 영역을 포함하고,
    상기 안테나는,
    폐 루프 트레이스(closed loop trace)를 포함하는 제1 도전 패턴 - 상기 폐 루프 트레이스는 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분, 제4 부분 및 제5 부분을 포함하고, 상기 제1 부분의 제1 단부는 상기 급전 패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 부분의 제2 단부는 상기 제2 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 부분의 제2 단부는 상기 제3 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제3 부분의 제2 단부는 상기 제4 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제4 부분의 제2 단부는 상기 제5 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제5 부분의 제2 단부는 상기 그라운드 도전 패턴의 제1 부분과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 부분 및 상기 제4 부분은 대향 측들(opposite sides)에 배치되고, 상기 제1 부분 및 상기 제3 부분은 대향 측들에 배치되고, 상기 제1 부분 및 상기 제5 부분은 동일 측에 배치됨 -;
    상기 그라운드 도전 패턴의 제2 부분과 전기적으로 연결된 제2 도전 패턴; 및
    상기 제1 도전 패턴에 의해 둘러싸이고 제1 슬롯 영역 및 제2 슬롯 영역을 포함하는 슬롯을 포함하고,
    상기 제2 도전 패턴은 상기 제1 도전 패턴의 상기 제1 부분 및 상기 그라운드 도전 패턴 사이에 배치되고,
    상기 제2 부분의 제1 단부 근처의 상기 제1 부분의 내측의 제1 지점 및 상기 제2 부분의 제2 단부 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제1 지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역 내의 제1 갭이 있고,
    상기 급전 패턴과 연결된 상기 제1 부분의 내측의 제2 지점 및 상기 제3 부분의 중간 지점 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제2 지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역의 제2 갭이 있고,
    상기 제2 갭의 거리는 상기 제1 갭의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는, 차량.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 도전 패턴은 제1 주파수 대역에서 폴디드 다이폴 안테나 모드(folded dipole antenna mode)로 동작하는, 차량.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 슬롯 영역은 제2 주파수 대역에서 슬롯 안테나 모드로 동작하고,
    상기 제2 주파수 대역은 상기 제1 주파수 대역보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 차량.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 도전 패턴은 제3 주파수 대역에서 동작하고,
    상기 제3 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 차량.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 부분의 상기 제2 단부 근처의 상기 제3 부분의 상기 제1 지점의 제1 패턴 두께는 상기 제3 부분의 상기 제2 지점의 제2 패턴 두께보다 더 얇은 것을 특징으로 하는, 차량.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 갭의 거리 값은 λgl/20 이하이고, λgl은 동작 주파수 대역의 최저 주파수(lowest frequency)에 대응하는 유도 파장(guided wavelength)인 것을 특징으로 하는, 차량.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 부분의 수평 거리 값은 λgl/2과 동일한 것을 특징으로 하는, 차량.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 슬롯 내의 상기 제3 부분의 내측의 형상은 이등변 삼각형(isosceles triangle)으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 슬롯 내의 상기 제3 부분의 상기 내측의 형상은 역삼각형(inverted triangle)로 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 갭의 거리 및 상기 제1 갭의 거리 사이에 갭들은 상기 제2 갭의 거리에서 상기 제1 갭의 거리까지 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는, 차량.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 부분의 제1 단부 근처의 상기 제2 부분의 내측의 제1 지점 및 상기 제3 부분의 내측의 상기 제3 부분의 이등변 삼각형의 제1 꼭지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역의 제3 갭이 있고,
    상기 제2 부분의 제2 단부 근처의 상기 제2 부분의 내측의 제2 지점 및 상기 제3 부분의 내측의 상기 제3 부분의 이등변 삼각형의 제2 꼭지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역의 제4 갭이 있고,
    상기 제4 갭의 거리는 상기 제3 갭의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는, 차량.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제4 갭의 거리 및 상기 제3 갭의 거리 사이에 갭들은 상기 제4 갭의 거리에서 상기 제3 갭의 거리까지 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는, 차량.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제4 부분의 제2 단부 근처의 상기 제5 부분의 내측의 제1 지점 및 상기 제4 부분의 제1 단부 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제3 지점 사이에 상기 제2 슬롯 영역의 제5 갭이 있고,
    상기 그라운드 도전 패턴의 제1 부분과 연결된 상기 제5 부분의 내측의 제2 지점 및 상기 제3 부분의 중간 지점의 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제4 지점 사이에 상기 제2 슬롯 영역의 제6 갭이 있고,
    상기 제6 갭의 거리는 상기 제5 갭의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는, 차량.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제6 갭의 거리와 상기 제5 갭의 거리 사이에 갭들은 상기 제6 갭의 거리에서 상기 제5 갭의 거리까지 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는, 차량.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 부분의 제2 단부 근처의 상기 제4 부분의 내측의 제1 지점 및 상기 제3 부분의 내부에 상기 제3 부분의 이등변 삼각형의 제3 꼭지점(vertex) 사이에 상기 제2 슬롯 영역의 제7 갭이 있고,
    상기 제5 부분의 제2 단부 근처의 상기 제4 부분의 내측의 제2 지점 및 상기 제3 부분의 내부에 상기 제3 부분의 이등변 삼각형의 제1 꼭지점 사이에 상기 제2 슬롯 영역의 제8 갭이 있고,
    상기 제8 갭의 거리는 상기 제7 갭의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는, 차량.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제8 갭의 거리와 상기 제8 갭의 거리 사이에 갭들은 상기 제7 갭의 거리에서 상기 제8 갭의 거리까지 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는, 차량.
  17. 제1 항에 있어서,
    제3 도전 패턴을 더 포함하고,
    상기 제3 도전 패턴의 제1 단부는 상기 그라운드 도전 패턴의 제3 지점과 전기적으로 연결되고,
    상기 제3 도전 패턴의 제2 단부는 상기 그라운드 도전 패턴의 제4지점과 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 도전 패턴은 상기 제3 도전 패턴에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 하는, 차량.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 도전 패턴 및 상기 제3 도전 패턴 사이의 갭은 λgh/4 이상이고, λgh는 동작 주파수 대역의 최고 주파수(highest frequency)에 대응하는 유도 파장인 것을 특징으로 하는, 차량.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 제3 도전 패턴의 두께는 λgh/4 이상인 것을 특징으로 하는, 차량.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 도전 패턴 및 상기 제2 도전 패턴은 상기 투명 유전체 기판 상에서 복수의 개방 영역(opening area)들을 구비하는 메탈 메쉬 형상으로 형성되고,
    상기 제1 도전 패턴, 상기 제2 도전 패턴 및 상기 제3 도전 패턴은 상기 투명 유전체 기판 상에서 Coplanar Wavelength (CPW) 구조인 것을 특징으로 하는, 차량.
  21. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나는 상기 투명 유전체 기판 상의 도전 패턴들의 외측 부분에서 복수의 더미 메쉬 격자 패턴들을 포함하고,
    상기 복수의 더미 메쉬 격자 패턴들은 상기 급전 패턴 및 상기 그라운드 도전 패턴과 연결되지 않고,
    상기 복수의 더미 메쉬 격자 패턴들은 상호 간에 분리되는 것을 특징으로 하는, 차량.
  22. 차량에 있어서,
    투명 영역 및 불투명 영역을 포함하는 유리 패널; 및;
    상기 유리 패널 상에 배치되는 안테나 어셈블리를 포함하고,
    상기 안테나 어셈블리는,
    제1 투명 유전체 기판;
    상기 제1 투명 유전체 기판의 일 측면상의 안테나 소자를 포함하고, 상기 유리 패널의 상기 투명 영역에 배치된 제1 영역;
    상기 안테나 소자와 연결되는 제1 연결 패턴들을 포함하고, 상기 유리 패널의 상기 불투명 영역에 배치된 제2 영역;
    상기 유리 패널의 상기 불투명 영역에 배치된 제2 유전체 기판; 및
    상기 제2 유전체 기판의 일 측면 상에 그라운드 도전 패턴 및 급전 패턴을 포함하는 제3 영역을 포함하고,
    상기 안테나 소자는,
    폐 루프 트레이스(closed loop trace)를 포함하는 제1 도전 패턴 - 상기 폐 루프 트레이스는 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분, 제4 부분 및 제5 부분을 포함하고, 상기 제1 부분의 제1 단부는 상기 급전 패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 부분의 제2 단부는 상기 제2 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 부분의 제2 단부는 상기 제3 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제3 부분의 제2 단부는 상기 제4 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제4 부분의 제2 단부는 상기 제5 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제5 부분의 제2 단부는 상기 그라운드 도전 패턴의 제1 부분과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 부분 및 상기 제4 부분은 대향 측들(opposite sides)에 배치되고, 상기 제1 부분 및 상기 제3 부분은 대향 측들에 배치되고, 상기 제1 부분 및 상기 제5 부분은 동일 측에 배치됨 -;
    상기 그라운드 도전 패턴의 제2 부분과 전기적으로 연결된 제2 도전 패턴; 및
    상기 제1 도전 패턴에 의해 둘러싸이고 제1 슬롯 영역 및 제2 슬롯 영역을 포함하는 슬롯을 포함하고,
    상기 제2 도전 패턴은 상기 제1 도전 패턴의 상기 제1 부분 및 상기 그라운드 도전 패턴 사이에 배치되고,
    상기 제2 부분의 제1 단부 근처의 상기 제1 부분의 내측의 제1 지점 및 상기 제2 부분의 제2 단부 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제1 지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역 내의 제1 갭이 있고,
    상기 급전 패턴과 연결된 상기 제1 부분의 내측의 제2 지점 및 상기 제3 부분의 중간 지점 근처의 상기 제3 부분의 내측의 제2 지점 사이에 상기 제1 슬롯 영역의 제2 갭이 있고,
    상기 제2 갭의 거리는 상기 제1 갭의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는, 차량.
  23. 차량에 있어서,
    투명 영역 및 불투명 영역을 포함하는 유리 패널 - 상기 불투명 영역의 일 측면은 그라운드 도전 패턴 및 급전 패턴을 포함함 -; 및;
    상기 유리 패널 상에 배치되는 안테나 어셈블리를 포함하고,
    상기 안테나 어셈블리는,
    제1 투명 유전체 기판;
    상기 제1 투명 유전체 기판의 일 측면상의 안테나 패턴을 포함하고, 상기 유리 패널의 상기 투명 영역에 배치된 제1 영역; 및
    상기 안테나 패턴과 연결되는 제1 연결 패턴들을 포함하고, 상기 유리 패널의 상기 불투명 영역에 배치된 제2 영역을 포함하고,
    상기 안테나 패턴은,
    폐 루프 트레이스(closed loop trace)를 포함하는 제1 도전 패턴 - 상기 폐 루프 트레이스는 제1 부분, 제2 부분, 제3 부분, 제4 부분 및 제5 부분을 포함하고, 상기 제1 부분의 제1 단부는 상기 급전 패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 부분의 제2 단부는 상기 제2 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 부분의 제2 단부는 상기 제3 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제3 부분의 제2 단부는 상기 제4 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제4 부분의 제2 단부는 상기 제5 부분의 제1 단부와 전기적으로 연결되고, 상기 제5 부분의 제2 단부는 상기 그라운드 도전 패턴의 제1 부분과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 부분 및 상기 제4 부분은 대향 측들(opposite sides)에 배치되고, 상기 제1 부분 및 상기 제3 부분은 대향 측들에 배치되고, 상기 제1 부분 및 상기 제5 부분은 동일 측에 배치됨 -;
    상기 그라운드 도전 패턴의 제2 부분과 전기적으로 연결된 제2 도전 패턴; 및
    상기 제1 도전 패턴에 의해 둘러싸이고 제1 슬롯 영역 및 제2 슬롯 영역을 포함하는 슬롯을 포함하고,
    상기 제2 도전 패턴은 상기 제1 도전 패턴의 상기 제1 부분 및 상기 그라운드 도전 패턴 사이에 배치되고,
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