KR102707822B1

KR102707822B1 - 차량에 배치되는 안테나 모듈

Info

Publication number: KR102707822B1
Application number: KR1020237035568A
Authority: KR
Inventors: 김동진; 정강재; 박병용; 홍영택; 조일남
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2024-09-23
Also published as: EP4156413A1; US20230094098A1; KR20240070456A; WO2023054734A1; US11682824B2

Abstract

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

Description

차량에 배치되는 안테나 모듈

본 명세서는 차량에 배치되는 광대역 안테나에 관한 것이다. 특정 구현은 다양한 통신 시스템에서 동작 가능하도록 투명 소재로 구현된 광대역 안테나를 구비한 안테나 시스템 및 이를 구비하는 차량에 관한 것이다.

차량(vehicle)은 다른 차량 또는 주변 사물, 인프라 또는 기지국과 무선 통신 서비스를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, LTE 통신 기술 또는 5G 통신 기술이 적용된 무선 통신 시스템을 통해 다양한 통신 서비스를 제공할 수 있다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.

한편, 차량 바디 및 차량 루프는 메탈 재질로 형성되어 전파가 차단되는 문제점이 있다. 이에 따라 차량 바디 또는 루프의 상부에 별도의 안테나 구조물을 배치할 수 있다. 또는, 안테나 구조물이 차량 바디 또는 루프의 하부에 배치되는 경우, 안테나 배치 영역에 대응하는 차량 바디 또는 루프 부분은 비 금속 재질로 형성될 수 있다.

하지만, 디자인적 측면에서 차량 바디 또는 루프가 일체로 형성될 필요가 있다. 이러한 경우, 차량 바디 또는 루프의 외관은 메탈 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 차량 바디 또는 루프에 의한 안테나 효율 감소가 크게 발생할 수 있는 문제점이 있다.

이와 관련하여, 차량의 외관 디자인의 변경 없이 통신용량증대를 위해 투명 안테나가 차량의 윈도우에 해당하는 글래스(glass) 상에 배치될 수 있다. 하지만, 투명 소재 안테나의 전기적 손실(electrical loss)로 인하여 안테나 방사 효율 및 임피던스 대역폭(impedance bandwidth) 특성이 열화되는 문제점이 있다.

한편, 안테나 패턴이 배치되는 안테나 레이어와 그라운드 패턴이 배치되는 그라운드 레이어는 서로 다른 평면 상에 배치되는 구조가 일반적이다. 특히, 광대역 안테나(wideband antenna)로 동작하는 경우 안테나 레이어와 그라운드 레이어 간의 두께가 증가할 필요가 있다. 하지만, 차량용 투명 안테나 레이어와 그라운드 레이어가 동일한 레이어 상에 배치될 필요가 있다. 이와 같이 안테나 패턴과 그라운드 패턴이 동일한 레이어 상에 배치되는 안테나는 광대역 안테나로 동작하기 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 이러한 광대역 안테나가 차량용 투명 안테나로 구현되는 경우에도 복수의 안테나 소자를 통해 다중 입출력(MIMO)를 제공할 필요가 있다. 이러한 복수의 안테나 소자를 차량 글래스의 주어진 공간 내에 최적으로 배치할 지에 대하여 가이드 라인이 제시된 바 없다.

본 명세서는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 LTE 및 5G 통신 서비스를 제공할 수 있는 광대역에서 동작하는 투명 소재의 안테나를 제공하기 위한 것이다.

본 명세서의 다른 일 목적은, 다양한 형상으로 단일 평면 상에 구현될 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 명세서의 다른 일 목적은, 광대역에서 동작하면서도 급전 손실을 감소시키고 안테나 효율을 향상시킬 수 있는 투명 소재의 광대역 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 명세서의 다른 일 목적은, 광대역에서 동작하면서도 안테나 효율이 향상되고 크기 소형화가 가능한 투명 소재의 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 명세서의 다른 일 목적은, 광대역에서 동작하면서도 안테나 효율이 향상된 투명 소재의 안테나 구조가 차량의 윈도우 상의 다양한 위치에 배치시킬 수 있는 구조를 제시하기 위한 것이다.

본 명세서의 다른 일 목적은, 차량의 글래스 또는 전자 기기의 디스플레이에 복수 개의 투명 안테나를 배치하여 통신 성능을 개선하기 위한 것이다.

본 명세서의 다른 일 목적은, 차량의 글래스의 주어진 공간 내에 복수 개의 투명 안테나를 배치하여 다중 입출력(MIMO)을 제공하기 위한 것이다.

본 명세서의 다른 일 목적은, 차량의 글래스의 주어진 공간 내에 복수 개의 투명 안테나를 배치하여 다중 입출력(MIMO)을 제공하면서 안테나 간 간섭을 최소화하기 위한 것이다.

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

실시 예로, 상기 안테나 소자들은 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조 사이에 배치되는 제3 방사 구조를 더 포함한다.

실시 예로, 상기 제1 방사 구조의 상기 제1 그라운드 영역과 상기 제2 방사 구조의 상기 제3 그라운드 영역 사이에 갭 영역이 형성된다. 상기 갭 영역은 제1 갭 영역 및 상기 제1 갭 영역보다 상기 일 축 방향으로 상부 영역인 제2 갭 영역을 포함한다. 상기 제1 갭 영역의 제1 간격이 상기 제2 갭 영역의 제2 간격보다 더 넓게 형성되고, 상기 제3 방사 구조는 상기 제1 갭 영역에 배치될 수 있다.

실시 예로, 상기 제1 방사 구조의 상기 제1 그라운드 영역과 상기 제2 방사 구조의 상기 제3 그라운드 영역이 서로 마주보도록, 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조는 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조의 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭 구조(symmetrical structure)로 형성될 수 있다.

실시 예로, 상기 제1 방사 구조는 상기 제1 방사체 영역의 도전 패턴과 동일 평면 상에서 신호를 인가하도록 구성되는 제1 급전 라인; 상기 제1 급전 라인의 일 측에서 상기 제1 방사체 영역의 일 측면 및 상기 일 축 방향으로 상부 영역에 배치되어, 제1 대역의 신호를 방사하도록 구성된 제1 그라운드 영역 - 상기 제1 방사체 영역은 제2 대역의 신호를 방사하도록 구성됨 -; 및 상기 제1 급전 라인의 타 측에서 상기 제1 방사체 영역의 일 축 방향으로 하부 영역에 배치되어, 제3 대역의 신호를 방사하도록 구성된 제2 그라운드 영역을 포함할 수 있다.

실시 예로, 상기 제2 방사 구조는 상기 제2 방사체 영역의 도전 패턴과 동일 평면 상에서 신호를 인가하도록 구성되는 제2 급전 라인; 상기 제2 급전 라인의 타 측에서 상기 제2 방사체 영역의 일 측면 및 상기 일 축 방향으로 상부 영역에 배치되어, 제1 대역의 신호를 방사하도록 구성된 제3 그라운드 영역 - 상기 제2 방사체 영역은 제2 대역의 신호를 방사하도록 구성됨 -; 및 상기 제2 급전 라인의 일 측에서 상기 제2 방사체 영역의 일 축 방향으로 하부 영역에 배치되어, 제3 대역의 신호를 방사하도록 구성된 제4 그라운드 영역을 포함할 수 있다.

실시 예로, 상기 제1 그라운드 영역은 상기 제1 급전 라인 및 상기 제1 방사체 영역과 이격되어 배치되는 제1 측면 및 상기 제1 측면의 타 측면인 제2 측면을 구비한다. 상기 제1 측면의 경계는 상기 제1 방사체 영역의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치되고, 상기 제1 측면의 경계가 리세스된 형상으로 형성될 수 있다.

실시 예로, 상기 제3 그라운드 영역은 상기 제2 급전 라인 및 상기 제2 방사체 영역과 이격되어 배치되는 제3 측면 및 상기 제3 측면의 타 측면인 제4 측면을 구비한다. 상기 제3 측면의 경계는 상기 제2 방사체 영역의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치되고, 상기 제3 측면의 경계가 리세스된 형상으로 형성될 수 있다.

실시 예로, 상기 제2 그라운드 영역은 상기 제1 급전 라인의 경계와 이격되어 배치되고, 상기 제1 급전 라인의 경계에서 측면 방향으로 높이가 감소되는 삼각형 형상으로 구성되어, 상기 제1 방사체 영역과의 거리가 증가하도록 형성될 수 있다.

실시 예로, 상기 제4 그라운드 영역은 상기 제3 급전 라인의 경계와 이격되어 배치되고, 상기 제3 급전 라인의 경계에서 측면 방향으로 높이가 감소되는 삼각형 형상으로 구성되어, 상기 제2 방사체 영역과의 거리가 증가하도록 형성될 수 있다.

실시 예로, 상기 제1 그라운드 영역은 상부 영역에 대응되고, 상기 제2 측면 상에서 단부가 일 축에 평행한 라인 상에 배치되어 직선 구조로 형성되는 제1 영역; 및 상기 제1 영역보다 하부 영역에 대응되고, 상기 제1 영역의 단부보다 더 좁은 너비로 형성되는 제2 영역을 포함한다. 상기 제2 영역의 일 측면은 상기 제1 급전 라인과 상기 제1 방사체 영역의 일 측면과 이격되어 배치되고, 상기 제1 방사체 영역의 상부 영역과 이격되어 배치될 수 있다.

실시 예로, 상기 제3 그라운드 영역은 상부 영역에 대응되고, 상기 제4 측면 상에서 단부가 일 축에 평행한 라인 상에 배치되어 직선 구조로 형성되는 제3 영역; 및 상기 제3 영역보다 하부 영역에 대응되고, 상기 제3 영역의 단부보다 더 좁은 너비로 형성되는 제4 영역을 포함한다. 상기 제4 영역의 일 측면은 상기 제2 급전 라인과 상기 제2 방사체 영역의 일 측면과 이격되어 배치되고, 상기 제2 방사체 영역의 상부 영역과 이격되어 배치될 수 있다.

실시 예로, 상기 제1 갭 영역은 상기 유전체 기판 상에서 상기 제1 그라운드 영역의 상기 제2 영역의 단부와 상기 제2 그라운드 영역의 상기 제4 영역의 단부 사이에 상기 제1 간격으로 형성되는 제1 유전체 영역에 해당한다. 상기 제2 갭 영역은 상기 유전체 기판 상에서 상기 제1 그라운드 영역의 상기 제1 영역의 단부와 상기 제2 그라운드 영역의 상기 제3 영역의 단부 사이에 상기 제2 간격으로 형성되는 제2 유전체 영역에 해당한다. 상기 제1 갭 영역의 상기 제1 간격이 상기 제2 갭 영역의 상기 제2 간격보다 상기 일 축에 수직한 타 축 방향으로 더 넓게 형성되고, 상기 제3 방사 구조는 상기 제1 갭 영역에 배치될 수 있다.

실시 예로, 상기 제3 방사 구조는 상기 유전체 기판 상에 배치되는 제1 도전 패턴의 내부 영역에 제1 슬롯이 형성되고, 상기 제1 도전 패턴을 통해 제2 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제1 패치; 상기 제1 슬롯의 내부 영역에 배치되는 제2 도전 패턴을 통해 제3 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제2 패치; 상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제1 급전 영역에 배치되는 제3 급전 라인; 및 상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제2 급전 영역에 배치되는 제4 급전 라인을 포함할 수 있다. 상기 제2 급전 영역은 상기 제1 급전 영역과 직교하는 위치에 대응할 수 있다.

실시 예로, 상기 제3 급전 라인 및 상기 제4 급전 라인은 커플링 급전되는 대각선 방향에서 소정 각도 회전되어 상기 일 축 방향과 평행하게 형성된다. 상기 제1 급전 라인 내지 상기 제4 급전 라인은 상기 일 축 방향과 평행하게 형성되고, 상기 제1 급전 라인의 제1 단부 내지 상기 제4 급전 라인의 제4 단부는 타 축 방향에 평행한 동일 선상에 배치될 수 있다.

실시 예로, 상기 제3 방사 구조는 상기 제3 급전 라인과 상기 제4 급전 라인 사이에 상기 제1 패치와 상기 제2 패치를 연결하도록 구성된 연결 라인을 더 포함한다. 상기 제3 급전 라인 및 상기 제4 급전 라인은 신호 라인의 양 측에 그라운드 패턴이 형성된 제1 CPW 급전 구조 및 제2 CPW 급전 구조를 형성한다. 상기 제3 급전 라인 및 상기 제4 급전 라인은 유전체 영역에 의해 제1 패치 및 제2 패치와 이격되는 제1 신호 라인 및 제2 신호 라인을 더 포함한다. 상기 제1 신호 라인 및 상기 제2 신호 라인은 상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측을 따라 연장되게 형성될 수 있다.

실시 예로, 상기 제3 급전 라인은 양 측에 제1 그라운드 패턴이 배치되는 제1 도전 패턴; 및 상기 제1 도전 패턴의 단부에서 상기 제1 슬롯을 따라 양 측으로 형성되어 제1 신호를 상기 제1 패치 또는 상기 제2 패치로 커플링 하도록 구성된 제1 커플링 라인을 포함할 수 있다.상기 제4 급전 라인은 양 측에 제2 그라운드 패턴이 배치되는 제2 도전 패턴; 및 상기 제2 도전 패턴의 단부에서 원형 슬롯 형상의 상기 제1 슬롯을 따라 양 측으로 형성되어 제2 신호를 상기 제1 패치 또는 상기 제2 패치로 커플링 하도록 구성된 제2 커플링 라인을 포함할 수 있다. 상기 제1 커플링 라인 중 일 단부는 상기 연결 라인과 소정 간격 이격되고, 상기 제2 커플링 라인 중 타 단부는 상기 연결 라인과 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.

실시 예로, 상기 제1 방사 구조 및 상기 제2 방사 구조는 상기 제1 대역 내지 상기 제3 대역에서 제1 안테나 및 제2 안테나로 동작한다. 상기 제3 방사 구조는 상기 제2 대역 및 상기 제3 대역에서 제3 안테나 및 제4 안테나로 동작할 수 있다. 상기 제1 급전 라인에서 인가되는 제1 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 제1 편파를 갖는 상기 제1 안테나로 동작하고, 상기 제2 급전 라인에서 인가되는 제2 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 상기 제1 편파를 갖는 상기 제2 안테나로 동작할 수 있다. 상기 제3 급전 라인에서 인가되는 제3 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 제2 편파를 갖는 상기 제3 안테나로 동작할 수 있다. 상기 제4 급전 라인에서 인가되는 제4 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 상기 제2 편파와 직교하는 제3 편파를 갖는 상기 제4 안테나로 동작할 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따른 차량용 안테나 시스템에 있어서, 상기 차량은 전기적 그라운드로 동작하는 도전 차량 바디(conductive vehicle body)를 구비한다. 상기 차량용 안테나 시스템은 상기 차량의 윈도우를 구성하는 글래스; 상기 글래스에 부착되고 메쉬 격자 형태의 도전 패턴들이 형성되도록 구성된 유전체 기판(dielectric substrate); 및 상기 유전체 기판 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자들을 포함한다. 상기 유전체 기판은 상기 유전체 기판 상의 제1 방사체 영역의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제1 그라운드 영역 및 제2 그라운드 영역을 구비하는 제1 방사 구조; 및 상기 제1 방사 구조와 이격되어 배치되고, 상기 유전체 기판 상의 제2 방사체 영역의 양 측에 상기 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제3 그라운드 영역 및 제4 그라운드 영역을 구비하는 제2 방사 구조를 포함할 수 있다.

실시 예로, 상기 유전체 기판은 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조 사이에 배치되는 제3 방사 구조; 및 상기 제1 방사 구조의 상기 제1 그라운드 영역과 상기 제2 방사 구조의 상기 제3 그라운드 영역 사이에 형성되는 갭 영역을 더 포함할 수 있다.

실시 예로, 상기 갭 영역은 제1 갭 영역 및 상기 제1 갭 영역보다 상기 일 축 방향으로 상부 영역인 제2 갭 영역을 포함한다. 상기 제1 갭 영역의 제1 간격이 상기 제2 갭 영역의 제2 간격보다 더 넓게 형성되고, 상기 제3 방사 구조는 상기 제1 갭 영역에 배치될 수 있다.

실시 예로, 상기 제1 방사 구조의 상기 제1 그라운드 영역과 상기 제2 방사 구조의 상기 제3 그라운드 영역이 서로 마주보도록, 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조는 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭 구조(symmetrical structure)로 형성될 수 있다. 상기 제1 방사 구조 및 상기 제2 방사 구조는 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인에 의해 급전되고, 상기 제3 방사 구조는 대각선 방향에서 소정 각도 회전되어 상기 일 축 방향과 평행하게 형성된 제3 급전 라인 및 상기 제4 급전 라인에 의해 급전될 수 있다.

실시 예로, 상기 제1 급전 라인 내지 상기 제4 급전 라인은 상기 일 축 방향과 평행하게 형성되고, 상기 제1 급전 라인의 제1 단부 내지 상기 제4 급전 라인의 제4 단부는 타 축 방향에 평행한 동일 선상에 배치될 수 있다. 상기 제1 급전 라인의 제1 단부 내지 상기 제4 급전 라인의 제4 단부는 상기 글래스의 불투명 영역에 형성되는 급전 라인들과 전기적으로 연결될 수 있다.

실시 예로, 상기 제1 방사 구조 및 상기 제2 방사 구조는 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인과 연결되어 제1 안테나 및 제2 안테나로 동작할 수 있다. 상기 제3 방사 구조는 제3 급전 라인 및 제4 급전 라인과 연결되어 제3 안테나 및 제4 안테나로 동작할 수 있다.

실시 예로, 상기 안테나 시스템은 상기 안테나 소자들과 상기 제1 급전 라인 내지 상기 제4 급전 라인을 통해 동작 가능하게 결합되고, 상기 제1 대역 내지 상기 제3 대역 중 적어도 하나의 대역의 무선 신호가 안테나 어셈블리를 통해 방사되도록 제어하는 송수신부 회로를 더 포함할 수 있다. 상기 안테나 시스템은 상기 송수신부 회로와 동작 가능하게 결합되고, 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함할 수 있다.

실시 예로, 상기 프로세서는 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 상기 제1 대역에서 다중 입출력(MIMO)을 수행하고, 상기 제1 안테나 내지 상기 제4 안테나를 통해 상기 제2 대역 및 상기 제3 대역 중 적어도 하나에서 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 제1 안테나 내지 상기 제4 안테나 중 적어도 하나를 통해 반송파 집성(CA) 또는 이중 연결(DC)을 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다.

이와 같은 차량에 배치되는 광대역 안테나의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

일 실시 예에 따르면, 방사체 영역의 양 측에 비대칭 구조의 그라운드들이 서로 다른 대역에서 동작하도록 하여, LTE 및 5G 통신 서비스를 제공할 수 있는 광대역에서 동작하는 투명 소재의 안테나를 제공할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 다중 공진점이 형성되도록 서로 다른 너비로 형성되는 스텝 구조의 도전 패턴들로 이루어진 방사체 영역이 형성된 광대역 동작할 수 있는 투명 소재의 투명 안테나를 제공할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 급전 라인의 길이를 최소화하여 투명 소재 안테나의 전체 안테나 크기는 최소화하면서 급전 손실을 최소화할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 비대칭 구조로 그라운드 영역이 형성된 CPW 급전 구조 및 방사체 구조를 통해 광대역에서 동작하면서도 안테나 크기를 최소화할 수 있는 투명 소재의 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.

일 실시 예에 따르면, 도전 패턴을 메탈 메쉬 구조로 구현하고 유전체 영역에도 더미 패턴을 배치하여, 광대역에서 동작하면서도 안테나 효율 및 투명도가 향상된 투명 소재의 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.

일 실시 예에 따르면, 광대역에서 동작하면서도 안테나 효율이 향상된 투명 소재의 안테나 구조가 차량의 전면 윈도우 상의 상부, 하부 또는 측면 영역 과 같이 다양한 위치에 배치시킬 수 있는 구조를 제시할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 차량의 글래스 또는 전자 기기의 디스플레이에 복수 개의 투명 안테나를 배치하여 통신 성능을 개선할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 차량의 글래스의 주어진 공간 내에 복수 개의 투명 안테나를 대칭 형태로 배치하면서 일부 안테나 소자를 다른 형태로 하여, 대역 별로 안테나 성능을 최적화면서 통신 용량을 확대할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 차량의 글래스의 주어진 공간 내에 복수 개의 투명 안테나를 대칭 형태로 배치하면서 일부 안테나 소자를 다른 형태로 하여, 안테나 소자들이 동시에 동작하는 경우 상호 간섭을 저감할 수 있다.

본 명세서의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 명세서의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 명세서의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1a는 일 예시에 따른 차량 내부를 설명하기 위한 구성도이다. 한편, 도 1b는 일 예시에 따른 차량 내부를 측면에서 본 구성도이다.
도 2a는 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다.
도 2b는 V2X SL 통신을 지원하는 독립형(standalone) 시나리오와 V2X SL 통신을 지원하는 MR-DC 시나리오를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 차량 윈도우에 형성된 투명 안테나를 통해 무선 통신을 수행할 수 있는 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 5는 본 명세서의 실시 예에 따른 계단 구조로 형성되는 광대역 CPW 안테나 구성이다.
도 6은 본 명세서에 따른 미러 구조로 형성된 제1 및 제2 방사 구조가 유전체 기판 상에 배치된 구성을 나타낸다.
도 7은 도 6의 제1 및 제2 방사 구조에서 갭 영역의 간격 변화에 따른 반사 손실 및 격리도를 나타낸 것이다.
도 8a는 도 6의 안테나 구조에서 제1 및 제2 안테나의 반사 손실과 격리도 특성을 제1 대역 내지 제3 대역에서 나타낸 것이다.
도 8b는 도 6의 안테나 구조에서 제1 및 제2 안테나의 효율 특성을 제1 대역 내지 제3 대역에서 나타낸 것이다.
도 9a는 본 명세서에 따른 확장된 계단식 그라운드가 대칭 형태로 형성된 제1 타입 MIMO 안테나와 이중 편파로 형성된 제2 타입 MIMO 안테나의 조합을 나타낸다.
도 9b는 본 명세서에 따른 제1 타입 MIMO 안테나와 이중 편파로 형성된 제2 타입 MIMO 안테나가 최적으로 배치된 구성을 나타낸다.
도 10은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 제3 방사 구조를 확대한 도면이다.
도 11a는 도 9b의 안테나 어셈블리에서 제3 방사 구조의 반사 손실 특성과 제1 및 제2 방사 구조 간 격리도를 나타낸다.
도 11b는 도 9b의 안테나 어셈블리에서 제1 및 제2 방사 구조의 효율 특성과 제3 및 제4 방사 구조의 효율 특성을 나타낸다.
도 12a 내지 도 12c는 제1 대역 제3 대역에서 제1 및 제2 방사 구조의 표면 전류 분포(surface current distribution)를 나타낸다.
도 13a 내지 도 13c는 제1 대역 내지 제3 대역에서의 전류 경로와 방사 패턴을 나타낸 것이다.
도 14는 제1 및 제2 타입 MIMO 안테나에 대해 각 대역 별 방사 패턴 특성을 나타낸 것이다.
도 15a는 본 명세서에서 제시되는 글래스에 메탈 메쉬 형태로 구현되는 투명 안테나가 배치되는 안테나 어셈블리의 층상 구조와 메쉬 격자 구조를 나타낸다.
도 15b는 본 명세서의 실시 예에 따른 4x4 MIMO 안테나가 글래스에 메탈 메쉬 형태로 구현되는 투명 안테나가 배치되는 안테나 어셈블리와 이의 메쉬 격자 구조를 나타낸다.
도 16a는 투명 영역인 차량 윈도우 또는 윈도우에 부착되는 유전체 기판에 배치되는 안테나 어셈블리와 불투명 영역에 배치되는 CPW 전송선 및 커넥터 구조가 결합된 도면이다.
도 16b는 도 16a의 투명 영역과 불투명 영역의 결합부를 확대한 도면이다.
도 17a는 본 명세서에 따른 글래스에 형성되는 투명 안테나가 구현될 수 있는 차량의 전면도를 나타낸다.
도 17b는 본 명세서에 따른 투명 안테나가 구현될 수 있는 투명 유리 어셈블리의 상세 구성을 나타낸다.
도 18은 실시 예에 따른 차량용 안테나 시스템이 탑재된 차량의 구성을 나타낸 블록도를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 설명되는 안테나 시스템은 차량(vehicle)에 탑재될 수 있다. 본 명세서에서 기재된 실시 예에 따른 구성 및 동작은 차량에 탑재되는 통신 시스템, 즉 안테나 시스템에도 적용될 수 있다. 이와 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템은 복수의 안테나들과 이들을 제어하는 송수신부 회로 및 프로세서를 포함할 수 있다.

도 1a는 일 예시에 따른 차량 내부를 설명하기 위한 구성도이다. 한편, 도 1b는 일 예시에 따른 차량 내부를 측면에서 본 구성도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명은 GPS, 4G 무선 통신, 5G 무선통신, 블루투스, 또는 무선랜 등의 신호를 송수신할 수 있는 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)(1000)에 관한 것이다. 따라서, 이러한 여러 통신 프로토콜을 지원할 수 있는 안테나 유닛(즉, 안테나 시스템)(1000)을 통합 안테나 모듈(1000)로 지칭할 수 있다. 안테나 시스템(1000)은 텔레매틱스 유닛(telematics module, TCU)(300)와 안테나 어셈블리(1100)를 포함하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 안테나 어셈블리(1100)는 차량의 윈도우에 배치될 수 있다.

또한, 본 명세서는 이러한 안테나 시스템(1000)을 구비하는 차량(500)에 관한 것이다. 차량(500)은 대쉬 보드(dash board)와 텔레매틱스 유닛(TCU)(300) 등을 포함하는 하우징(10)을 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 차량(500)은 이러한 텔레매틱스 유닛(telematics module, TCU)(300)을 장착하기 위한 장착 브라켓을 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 차량(500)은 텔레매틱스 유닛(TCU)(300)과 이와 연결되도록 구성된 인포테인먼트 유닛(600)을 포함한다. 인포테인먼트 유닛(600)의 전면 패턴의 일부는 차량의 대시보드 형태로 구현될 수 있다. 차량의 대시보드에 디스플레이(610)와 오디오 유닛(620)이 포함되는 것으로 구성될 수 있다.

한편, 본 명세서에서 제시되는 안테나 어셈블리(1100), 즉 투명 안테나 형태의 안테나 모듈(1100)이 배치될 수 있는 영역의 전면 윈도우(310)의 상부 영역(310a), 하부 영역(310b) 및 측면 영역(320)중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 제시되는 안테나 어셈블리(1100)는 전면 윈도우(310) 이외에 차량 측면의 측면 윈도우(320)에 형성될 수도 있다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 안테나 어셈블리(1100)가 전면 윈도우(310)의 하부 영역(310b)에 배치된 경우, 차량 내부에 배치된 TCU(300)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 안테나 어셈블리(1100)가 전면 윈도우(310)의 상부 영역(310a) 또는 측면 영역(310c)에 배치되면, 차량 외부의 TCU와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 하지만, 이러한 차량 내부 또는 외부의 TCU 결합 구성에 한정되는 것은 아니다.

V2X 통신은 차량 사이의 통신(Communication between vehicles)을 지칭하는 V2V(Vehicle-to-Vehicle), 차량과 eNB 또는 RSU(Road Side Unit) 사이의 통신을 지칭하는 V2I(Vehicle to Infrastructure), 차량 및 개인(보행자, 자전거 운전자, 차량 운전자 또는 승객)이 소지하고 있는 단말 간 통신을 지칭하는 V2P(Vehicle-to-Pedestrian), V2N(vehicle-to- network) 등 차량과 모든 개체들 간 통신을 포함한다.

V2X 통신은 V2X 사이드링크 또는 NR V2X와 동일한 의미를 나타내거나 또는 V2X 사이드링크 또는 NR V2X를 포함하는 보다 넓은 의미를 나타낼 수 있다.

V2X 통신은 예를 들어, 전방 충돌 경고, 자동 주차 시스템, 협력 조정형 크루즈 컨트롤(Cooperative adaptive cruise control: CACC), 제어 상실 경고, 교통행렬 경고, 교통 취약자 안전 경고, 긴급 차량 경보, 굽은 도로 주행 시 속도 경고, 트래픽 흐름 제어 등 다양한 서비스에 적용 가능하다.

V2X 통신은 PC5 인터페이스 및/또는 Uu 인터페이스를 통해 제공될 수 있다. 이 경우, V2X 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에는, 상기 차량과 모든 개체들 간의 통신을 지원하기 위한 특정 네트워크 개체(network entity)들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 네트워크 개체는, 기지국(eNB), RSU(road side unit), 단말, 또는 어플리케이션 서버(application server)(예: 교통 안전 서버(traffic safety server)) 등일 수 있다.

또한, V2X 통신을 수행하는 단말은, 일반적인 휴대용 단말(handheld UE)뿐만 아니라, 차량 단말(V-UE(Vehicle UE)), 보행자 단말(pedestrian UE), 기지국 유형(eNB type)의 RSU, 또는 단말 유형(UE type)의 RSU, 통신 모듈을 구비한 로봇 등을 의미할 수 있다.

V2X 통신은 단말들 간에 직접 수행되거나, 상기 네트워크 개체(들)를 통해 수행될 수 있다. 이러한 V2X 통신의 수행 방식에 따라 V2X 동작 모드가 구분될 수 있다.

V2X 통신에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정의된다.

A Road Side Unit (RSU): RSU (Road Side Unit)는 V2I 서비스를 사용하여 이동 차량과 송수신 할 수 있는 V2X 서비스 가능 장치이다. 또한, RSU는 V2X 응용 프로그램을 지원하는 고정 인프라 엔터티로서, V2X 응용 프로그램을 지원하는 다른 엔터티와 메시지를 교환할 수 있다. RSU는 기존 ITS 스펙에서 자주 사용되는 용어이며, 3GPP 스펙에 이 용어를 도입한 이유는 ITS 산업에서 문서를 더 쉽게 읽을 수 있도록 하기 위해서이다. RSU는 V2X application logic을 eNB (eNB- type RSU라고 함) 또는 UE (UE - type RSU라고 함)의 기능과 결합하는 논리적 entity이다.

V2I Service는 V2X 서비스의 타입으로, 한 쪽은 vehicle이고 다른 쪽은 infrastructure에 속하는 entity이다. V2P Service도 V2X 서비스 타입으로, 한 쪽은 vehicle이고, 다른 쪽은 개인이 휴대하는 디바이스(예: 보행자, 자전거 타는 사람, 운전자 또는 동승자가 휴대하는 휴대용 단말기)이다. V2X Service는 차량에 송신 또는 수신 장치가 관계된 3GPP 통신 서비스 타입이다. 통신에 참여한 상대방에 따라 V2V 서비스, V2I 서비스 및 V2P 서비스로 더 나눌 수 있다.

V2X 가능(enabled) UE는 V2X 서비스를 지원하는 UE이다. V2V Service는 V2X 서비스의 유형으로, 통신의 양쪽 모두 차량이다. V2V 통신 범위는 V2V 서비스에 참여하는 두 차량 간의 직접 통신 범위이다.

V2X (Vehicle-to-Everything)라고 불리는 V2X 어플리케이션은 전술한 바와 같이, (1) 차량 대 차량 (V2V), (2) 차량 대 인프라 (V2I), (3) 차량 대 네트워크 (V2N), (4) 차량 대 보행자 (V2P)의 4가지 타입이 있다. 이와 관련하여, 도 2a는 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다. 도 2a를 참조하면, 4가지 타입의 V2X 어플리케이션은 최종 사용자를 위해 보다 지능적인 서비스를 제공하는 "협력적 인식(co-operative awareness)"을 사용할 수 있다.

이는 차량, 길가 기반 시설, 애플리케이션 서버 및 보행자와 같은 entities이 협동 충돌 경고 또는 자율 주행과 같은 보다 지능적인 정보를 제공하기 위해 해당 지식을 처리하고 공유하도록 해당 지역 환경에 대한 지식(예: 근접한 다른 차량 또는 센서 장비로부터 받은 정보)을 수집할 수 있음을 의미한다.

3GPP release 14 및 15 동안 자동차 산업으로 3GPP 플랫폼을 확장하기 위해, LTE에서 V2V 및 V2X 서비스에 대한 지원이 소개되었다.

개선된(enhanced) V2X use case에 대한 지원을 위한 요구 사항들은 크게 4개의 use case group들로 정리된다.

(1) 차량 플래투닝 (vehicle Platooning)는 차량들이 함께 움직이는 플래툰(platoon)을 동적으로 형성할 수 있게 한다. 플래툰의 모든 차량은 이 플래툰을 관리하기 위해 선두 차량으로부터 정보를 얻는다. 이러한 정보는 차량이 정상 방향보다 조화롭게 운전되고, 같은 방향으로 가고 함께 운행할 수 있게 한다.

(2) 확장된 센서(extended sensor)들은 차량, 도로 사이트 유닛(road site unit), 보행자 장치(pedestrian device) 및 V2X application server에서 local sensor 또는 live video image를 통해 수집된 원시(raw) 또는 처리된 데이터를 교환할 수 있게 한다. 차량은 자신의 센서가 감지할 수 있는 것 이상으로 환경에 대한 인식을 높일 수 있으며, 지역 상황을 보다 광범위하고 총체적으로 파악할 수 있다. 높은 데이터 전송률이 주요 특징 중 하나이다.

(3) 진화된 운전(advanced driving)은 반-자동 또는 완전-자동 운전을 가능하게 한다. 각 차량 및/또는 RSU는 로컬 센서에서 얻은 자체 인식 데이터를 근접 차량과 공유하고, 차량이 궤도(trajectory) 또는 기동(manoeuvre)을 동기화 및 조정할 수 있게 한다. 각 차량은 근접 운전 차량과 운전 의도를 공유한다.

(4) 원격 운전(remote driving)은 원격 운전자 또는 V2X 응용 프로그램이 스스로 또는 위험한 환경에 있는 원격 차량으로 주행할 수 없는 승객을 위해 원격 차량을 운전할 수 있게 한다. 변동이 제한적이고, 대중 교통과 같이 경로를 예측할 수 있는 경우, 클라우드 컴퓨팅을 기반으로 한 운전을 사용할 수 있다. 높은 신뢰성과 낮은 대기 시간이 주요 요구 사항이다.

이하의 설명은 NR SL(sidelink) 또는 LTE SL에 모두 적용 가능하며, RAT(radio access technology)가 표시되지 않으면 NR SL을 의미할 수 있다. NR V2X에서 고려되고 있는 운영 시나리오는 아래와 같이 6가지가 존재할 수 있다. 이와 관련하여, 도 2b는 V2X SL 통신을 지원하는 독립형(standalone) 시나리오와 V2X SL 통신을 지원하는 MR-DC 시나리오를 나타낸다.

특히, 1) 시나리오 1에서, gNB는 LTE SL 및 NR SL 모두에서 단말의 V2X 통신에 대한 control/configuration을 제공한다. 2) 시나리오 2에서, ng-eNB는 LTE SL 및 NR SL 모두에서 단말의 V2X 통신에 대한 control/configuration을 제공한다. 3) 시나리오 3에서, eNB는 LTE SL 및 NR SL 모두에서 단말의 V2X 통신에 대한 control/configuration을 제공한다. 한편, 4) 시나리오 4에서, LTE SL 및 NR SL에서의 단말의 V2X 통신은 단말이 EN-DC로 설정되는 동안 Uu에 의해 control/configuration된다. 5) 시나리오 5에서, LTE SL 및 NR SL에서의 단말의 V2X 통신은 단말이 NE-DC에서 설정되는 동안 Uu에 의해 control/configuration된다. 또한 6) 시나리오 6에서, LTE SL 및 NR SL에서의 단말의 V2X 통신은 단말이 NGEN-DC로 설정되는 동안 Uu에 의해 control/configuration 된다.

도 2a 및 도 2b와 같이 V2X 통신을 지원하기 위해 차량은 안테나 시스템을 통해 eNB 및/또는 gNB과 무선 통신을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 시스템은 도 1a 및 도 1b와 같이 내부 안테나 시스템(internal antenna system)으로 구성될 수 있다. 또한, 도 3a 내지 도 3c와 같이 외부 안테나 시스템(external antenna system) 및/또는 내부 안테나 시스템으로 구현될 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명과 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 포함하는 차량에 있어서, 상기 안테나 시스템이 차량 내에 탑재될 수 있는 구조를 도시한다. 이와 관련하여, 도 3a 내지 도 3c는 차량 전면 윈도우(310)에 형성된 투명 안테나를 통해 무선 통신을 수행할 수 있는 구성을 나타낸다. 투명 안테나를 포함하는 안테나 시스템(1000)이 차량 전면 윈도우와 차량 내부에 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 차량 전면 윈도우 이외에 차량 측면 글래스에 형성된 투명 안테나를 통해서도 무선 통신을 수행할 수도 있다.

본 발명에 따른 투명 안테나를 포함하는 차량용 안테나 시스템은 다른 안테나와 결합될 수도 있다. 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 투명 안테나로 구현되는 안테나 시스템(1000) 이외에 별도의 안테나 시스템(1000b)이 더 구성될 수도 있다. 도 3a 내지 도 3b는 안테나 시스템(1000) 이외에 별도의 안테나 시스템(1000b)이 차량의 지붕(roof) 위 또는 지붕 내에 탑재되는 형상을 도시한다. 한편, 도 3c는 안테나 시스템(1000) 이외에 별도의 안테나 시스템(1000b)이 차량의 지붕과 후면 미러의 지붕 프레임 (roof frame) 내에 탑재되는 구조를 도시한다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명에서는 자동차(차량)의 외관 개선 및 충돌 시 텔레매틱스 성능을 보전하기 위해 기존의 샤크 핀(Shark Fin) 안테나를 돌출되지 않은 형태의 평면형(Flat) 안테나로 대체할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 기존 이동통신 서비스(LTE) 제공과 함께, 5세대(5G) 통신을 고려한 LTE 안테나와 5G 안테나가 통합된 형태의 안테나를 제안하고자 한다.

도 3a를 참조하면, 투명 안테나로 구현되는 안테나 시스템(1000)은 차량의 전면 윈도우(310)와 차량 내부에 구현될 수 있다. 한편, 외부 안테나에 해당하는 제2 안테나 시스템(1000b)은 차량의 지붕(roof) 위에 배치된다. 도 3a에서 상기 안테나 시스템(1000)을 외부 환경 및 차량 운전 시에 외부 충격으로부터 보호하기 위한 레이돔(radome, 2000a)이 제2 안테나 시스템(1000b)을 둘러쌀 수 있다. 상기 레이돔(2000a)은 제2 안테나 시스템(1000b)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.

도 3b를 참조하면, 투명 안테나로 구현되는 안테나 시스템(1000)은 차량의 전면 윈도우(310)와 차량 내부에 구현될 수 있다. 한편, 외부 안테나에 해당하는 제2 안테나 시스템(1000b)은 차량의 지붕 구조물 내에 배치되고, 지붕 구조물의 적어도 일부가 비금속으로 구현되도록 구성될 수 있다. 이때, 차량의 지붕 구조물(2000b)의 적어도 일부는 비금속으로 구현되어, 안테나 시스템(1000b)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.

도 3c를 참조하면, 투명 안테나로 구현되는 안테나 시스템(1000)은 차량의 후면 윈도우(330)와 차량 내부에 구현될 수 있다. 한편, 외부 안테나에 해당하는 제2 안테나 시스템(1000b)은 차량의 지붕 프레임 내부에 배치되고, 지붕 프레임(2000c)의 적어도 일부가 비금속으로 구현되도록 구성될 수 있다. 이때, 차량(500)의 지붕 프레임(2000c)의 적어도 일부는 비금속으로 구현되어, 제2 안테나 시스템(1000b)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 차량에 탑재되는 안테나 시스템(1000)에 구비되는 안테나에 의한 빔 패턴(beam pattern)은 전면 윈도우(310) 또는 후면 윈도우(330)에 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 한편, 차량에 탑재되는 제2 안테나 시스템(1000)에 구비되는 안테나에 의해 차량 바디 기준으로 수평 영역(horizontal region)에서 소정 각도만큼 빔 커버리지가 더 형성될 수 있다.

한편, 차량(500)은 외부 안테나에 해당하는 안테나 시스템(1000b)을 구비하지 않고 내부 안테나(internal antenna)에 해당하는 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)(1000)만 구비할 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.

차량(500)은 자율 주행 차량일 수 있다. 차량(500)은 사용자 입력에 기초하여, 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드(준(pseudo) 주행 모드)로 전환될 수 있다. 예를 들면, 차량(500)은, 사용자 인터페이스 장치(510)를 통해, 수신되는 사용자 입력에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.

이러한 매뉴얼 모드 및 자율 주행 모드와 관련하여 오브젝트 검출, 무선 통신, 내비게이션 및 차량 센서 및 인터페이스 등의 동작은 차량(500)에 탑재되는 텔레매틱스 유닛이 수행할 수 있다. 구체적으로, 차량(500)에 탑재되는 텔레매틱스 유닛이 안테나 모듈(300), 오브젝트 검출 장치(520) 및 다른 인터페이스와 협력하여 해당 동작을 수행할 수 있다. 한편, 통신 장치(400)는 안테나 시스템(300)과 별도로 텔레매틱스 유닛 내에 배치되거나 또는 안테나 시스템(300)에 배치될 수 있다.

차량(500)은 주행 상황 정보에 기초하여, 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다. 주행 상황 정보는, 오브젝트 검출 장치(520)에서 제공된 오브젝트 정보에 기초하여 생성될 수 있다. 예를 들면, 차량(500)은, 오브젝트 검출 장치(520)에서 생성되는 주행 상황 정보에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.

예를 들면, 차량(500)은 통신 장치(400)를 통해 수신되는 주행 상황 정보에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다. 차량(500)은 외부 디바이스에서 제공되는 정보, 데이터, 신호에 기초하여 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.

차량(500)이 자율 주행 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(500)은 운행 시스템에 기초하여 운행될 수 있다. 예를 들면, 자율 주행 차량(500)은 주행 시스템, 출차 시스템, 주차 시스템에서 생성되는 정보, 데이터 또는 신호에 기초하여 운행될 수 있다. 차량(500)이 메뉴얼 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(500)은 운전 조작 장치를 통해 운전을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 운전 조작 장치를 통해 수신되는 사용자 입력에 기초하여, 차량(500)은 운행될 수 있다.

차량(500)은 사용자 인터페이스 장치(510), 오브젝트 검출 장치(520), 내비게이션 시스템(550), 통신 장치(400)을 포함할 수 있다. 또한, 차량은 전술한 장치 이외에 센싱부(561), 인터페이스부(562), 메모리(563), 전원공급부(564), 차량 제어 장치(565)를 더 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 차량(500)은 본 명세서에서 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.

사용자 인터페이스 장치(510)는, 차량(500)과 사용자와의 소통을 위한 장치이다. 사용자 인터페이스 장치(510)는, 사용자 입력을 수신하고, 사용자에게 차량(500)에서 생성된 정보를 제공할 수 있다. 차량(500)은 사용자 인터페이스 장치(510)를 통해, UI(User Interfaces) 또는 UX(User Experience)를 구현할 수 있다.

오브젝트 검출 장치(520)는, 차량(500) 외부에 위치하는 오브젝트를 검출하기 위한 장치이다. 오브젝트는 차량(500)의 운행과 관련된 다양한 물체들일 수 있다. 한편, 오브젝트는, 이동 오브젝트와 고정 오브젝트로 분류될 수 있다. 예를 들면, 이동 오브젝트는, 타 차량, 보행자를 포함하는 개념일 수 있다. 예를 들면, 고정 오브젝트는, 교통 신호, 도로, 구조물을 포함하는 개념일 수 있다. 오브젝트 검출 장치(520)는, 카메라(521), 레이다(522), 라이다(523), 초음파 센서(524), 적외선 센서(525) 및 프로세서(530)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 오브젝트 검출 장치(520)는, 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.

프로세서(530)는, 오브젝트 검출 장치(520)의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(530)는, 획득된 영상에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(530)는, 영상 처리 알고리즘을 통해, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출등의 동작을 수행할 수 있다.

실시예에 따라, 오브젝트 검출 장치(520)는, 복수의 프로세서(530)를 포함하거나, 프로세서(530)를 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 카메라(521), 레이다(522), 라이다(523), 초음파 센서(524) 및 적외선 센서(525) 각각은 개별적으로 프로세서를 포함할 수 있다.

오브젝트 검출 장치(520)에 프로세서(530)가 포함되지 않는 경우, 오브젝트 검출 장치(520)는, 차량(500)내 장치의 프로세서 또는 제어부(570)의 제어에 따라, 동작될 수 있다.

내비게이션 시스템(550)은 통신 장치(400), 특히 위치 정보부(420)를 통해 획득된 정보에 기반하여 차량의 위치 정보를 제공할 수 있다. 또한, 내비게이션 시스템(550)은 차량의 현재 위치 정보에 기반하여 목적지로의 길 안내 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 내비게이션 시스템(550)은 오브젝트 검출 장치(520) 및/또는 V2X 통신부(430)를 통해 획득된 정보에 기반하여 주변 위치에 대한 안내 정보를 제공할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 안테나 시스템(1000)과 함께 동작하는 무선 통신부(460)를 통해 획득한 V2V, V2I, V2X 정보에 기반하여 안내 정보 제공, 자율 주행 서비스 등을 제공할 수 있다.

통신 장치(400)는, 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 장치이다. 여기서, 외부 디바이스는, 타 차량, 이동 단말기 또는 서버일 수 있다. 통신 장치(400)는, 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 통신 장치(400)는, 근거리 통신부(410), 위치 정보부(420), V2X 통신부(430), 광통신부(440), 방송 송수신부(450) 및 프로세서(470)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 통신 장치(400)는, 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.

근거리 통신부(410)는, 근거리 통신(Short range communication)을 위한 유닛이다. 근거리 통신부(410)는, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 형성하여, 차량(500)과 적어도 하나의 외부 디바이스 사이의 근거리 통신을 수행할 수 있다. 위치 정보부(420)는, 차량(500)의 위치 정보를 획득하기 위한 유닛이다. 예를 들면, 위치 정보부(420)는, GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 DGPS(Differential Global Positioning System) 모듈을 포함할 수 있다.

V2X 통신부(430)는, 서버(V2I: Vehicle to Infra), 타 차량(V2V: Vehicle to Vehicle) 또는 보행자(V2P: Vehicle to Pedestrian)와의 무선 통신 수행을 위한 유닛이다. V2X 통신부(430)는, 인프라와의 통신(V2I), 차량간 통신(V2V), 보행자와의 통신(V2P) 프로토콜이 구현 가능한 RF 회로를 포함할 수 있다. 광통신부(440)는, 광을 매개로 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 유닛이다. 광통신부(440)는, 전기 신호를 광 신호로 전환하여 외부에 발신하는 광발신부 및 수신된 광 신호를 전기 신호로 전환하는 광수신부를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 광발신부는, 차량(500)에 포함된 램프와 일체화되게 형성될 수 있다.

무선 통신부(460)는 하나 이상의 안테나 시스템을 통해 하나 이상의 통신 시스템과 무선 통신을 수행하는 유닛이다. 무선 통신부(460)는 제1 안테나 시스템을 통해 제1 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 또한, 무선 통신부(460)는 제2 안테나 시스템을 통해 제2 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 여기서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 LTE 통신 시스템 및 5G 통신 시스템일 수 있다. 하지만, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 이에 한정되는 것은 아니고 임의의 서로 다른 통신 시스템으로 확장 가능하다.

한편, 차량(500) 내부에 배치되는 안테나 모듈(300)은 무선 통신부를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 차량(500)은 전기 자동차(electric vehicle, EV) 또는 외부 전자 기기와 독립적으로 통신 시스템과 접속 가능한 자동차일 수 있다. 이와 관련하여, 통신 장치(400)는 근거리 통신부(410), 위치정보 모듈(420), V2X 통신부(430), 광통신부(440), 4G 무선 통신 모듈(450), 5G 무선 통신 모듈(460) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

4G 무선 통신 모듈(450)은 4G 이동통신 네트워크를 통해 4G 기지국과 4G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 4G 무선 통신 모듈(450)은 하나 이상의 4G 송신 신호를 4G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 4G 무선 통신 모듈(450)은 하나 이상의 4G 수신 신호를 4G 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 4G 기지국으로 전송되는 복수의 4G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다. 또한, 4G 기지국으로부터 수신되는 복수의 4G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다.

5G 무선 통신 모듈(460)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 여기서, 4G 기지국과 5G 기지국은 비-스탠드 얼론(NSA: Non-Stand-Alone) 구조일 수 있다. 예컨대, 4G 기지국과 5G 기지국은 논-스탠드 얼론(NSA: Non Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다. 또는, 5G 기지국은 4G 기지국과 별도의 위치에 스탠드-얼론(SA: Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다. 5G 무선 통신 모듈(460)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 5G 송신 신호를 5G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 5G 수신 신호를 5G 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이때, 5G 주파수 대역은 4G 주파수 대역과 동일한 대역을 사용할 수 있고, 이를 LTE 재배치(re-farming)이라고 지칭할 수 있다. 한편, 5G 주파수 대역으로, 6GHz 이하의 대역인 Sub6 대역이 사용될 수 있다. 반면, 광대역 고속 통신을 수행하기 위해 밀리미터파(mmWave) 대역이 5G 주파수 대역으로 사용될 수 있다. 밀리미터파(mmWave) 대역이 사용되는 경우, 전자 기기는 기지국과의 통신 커버리지 확장(coverage expansion)을 위해 빔 포밍(beam forming)을 수행할 수 있다.

한편, 5G 주파수 대역에 관계없이, 5G 통신 시스템에서는 전송 속도 향상을 위해, 더 많은 수의 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 기지국으로 전송되는 복수의 5G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) MIMO가 수행될 수 있다. 또한, 5G 기지국으로부터 수신되는 복수의 5G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) MIMO가 수행될 수 있다.

한편, 4G 무선 통신 모듈(450)과 5G 무선 통신 모듈(460)을 통해 4G 기지국 및 5G 기지국과 이중 연결(DC: Dual Connectivity) 상태일 수 있다. 이와 같이, 4G 기지국 및 5G 기지국과의 이중 연결을 EN-DC(EUTRAN NR DC)이라 지칭할 수 있다. 한편, 4G 기지국과 5G 기지국이 공통-배치 구조(co-located structure)이면, 이종 반송파 집성(inter-CA(Carrier Aggregation)을 통해 스루풋(throughput) 향상이 가능하다. 따라서, 4G 기지국 및 5G 기지국과 EN-DC 상태이면, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 통해 4G 수신 신호와 5G 수신 신호를 동시에 수신할 수 있다. 한편, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 이용하여 전자 기기(예컨대, 차량) 간 근거리 통신이 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 자원이 할당된 후 기지국을 경유하지 않고 차량들 간에 V2V 방식에 의해 무선 통신이 수행될 수 있다.

한편, 전송 속도 향상 및 통신 시스템 융합(convergence)을 위해, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460) 중 적어도 하나와 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(450)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 4G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 또는, 5G 무선 통신 모듈(460)과 Wi-Fi 통신 모듈을 이용하여 5G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.

한편, 통신 장치(400)는 사용자 인터페이스 장치(510)와 함께 차량용 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 이 경우, 차량용 디스플레이 장치는, 텔레 매틱스(telematics) 장치 또는 AVN(Audio Video Navigation) 장치로 명명될 수 있다.

이하에서는, 본 명세서에 따른 차량의 윈도우에 배치될 수 있는 안테나 어셈블리 (안테나 모듈)와 안테나 어셈블리를 포함하는 차량용 안테나 시스템에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 안테나 어셈블리는 유전체 기판 상에서 도전 패턴들이 결합된 구조를 의미하고, 안테나 모듈로도 지칭될 수 있다.

이와 관련하여, 도 5는 본 명세서의 실시 예에 따른 계단 구조로 형성되는 광대역 CPW 안테나 구성이다.

도 5를 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 유전체 기판(1010), 방사체 영역(1110), 급전 라인(1120), 제1 그라운드 영역(1150) 및 제2 그라운드 영역(1160)를 포함하도록 구성될 수 있다. 도 5를 참조하여, 계단 구조로 형성되는 광대역 CPW 안테나 구성 및 배치 구조에 대해 설명한다.

유전체 기판(1010)은 방사체 영역(1110), 급전 라인(1120), 제1 그라운드 영역(1150) 및 제2 그라운드 영역(1160)이 표면 상에 배치되도록 구성된다. 유전체 기판(1010)은 소정의 유전율(permittivity)과 두께를 갖는 기판으로 구현된다. 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리(1100)가 투명 안테나로 구현되는 경우, 유전체 기판(1010)은 투명 소재의 투명 기판으로 구현될 수 있다.

방사체 영역(1110)은 유전체 기판(1010) 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성된다. 안테나 어셈블리(1100)가 투명 안테나로 구현되는 경우, 도전 패턴은 메탈 메쉬 격자(1020a)로 구성될 수 있다. 즉, 안테나 어셈블리(1100)는 복수의 격자들이 상호 연결되도록 구성된 메탈 메쉬 격자(1020a)로 구현될 수 있다. 반면에, 유전체 영역에 배치되는 더미 메쉬 격자(1020b)는 복수의 격자들이 연결 지점에서 끊어져 있는 오픈 더미(open dummy) 패턴으로 구현될 수 있다.

급전 라인(1120)은 방사체 영역(1110)의 도전 패턴과 동일 평면 상에서 신호를 인가하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 방사체 영역(1110a, 1110b)과 급전 라인(1120)이 동일 평면 상에 배치되므로 CPW 안테나 구조가 구현된다.

제1 그라운드 영역(1150)은 급전 라인(1120)의 일 측에서 방사체 영역(1110)의 일 측면 및 일 축 방향으로 상부 영역(R1)에 배치될 수 있다. 일 축 방향은 y축 방향일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 그라운드 영역(1150)이 방사체 영역(1110)의 상부 영역(R1)에 배치되는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 어셈블리(1100)가 배치된 각도에 따라 방사체 영역(1110)의 일 측, 타 측 또는 하부 영역에 배치될 수도 있다.

제2 그라운드 영역(1160)은 급전 라인(1120)의 타 측에서 방사체 영역(1110)의 일 축 방향으로 하부 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 제2 그라운드 영역(1160)의 일 축 상의 길이는 제1 그라운드 영역(1150)의 일 축 상의 길이보다 짧게 형성된다. 일 축 방향은 y축 방향일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 그라운드 영역(1160)이 방사체 영역(1110)의 하부 영역(R2)에 배치되는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 어셈블리(1100)가 배치된 각도에 따라 방사체 영역(1110)의 일 측, 타 측 또는 상부 영역에 배치될 수도 있다. 제1 그라운드 영역(1150)과 제2 그라운드 영역(1160)이 방사체 영역(1110)과 동일 평면 (즉, 동일한 유전체 기판(1010)) 상에 배치되므로 도 6의 안테나 어셈블리(1100)는 CPW 안테나 구조로 구성된다.

한편, 본 명세서에 제시되는 광대역 CPW 안테나 구성은 각각의 도전 패턴들이 서로 다른 대역에서 무선 신호를 방사하도록 구성되어, 광대역 안테나로 동작할 수 있다. 제1 그라운드 영역(1150)은 제1 대역의 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 방사체 영역(1110)은 제1 대역보다 높은 대역인 제2 대역의 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 한편, 제2 그라운드 영역(1160)은 제2 대역보다 높은 제3 대역의 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.

이와 관련하여, 제2 대역은 제1 대역보다 높은 대역이고, 제3 대역은 제2 대역보다 높은 대역으로 설정될 수 있다. 일 예로, LB에 해당하는 제1 대역은 800MHz를 포함하도록 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. MB/HB에 해당하는 제2 대역은 2200MHz를 포함하도록 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. UHB 또는 Sub6 대역에 해당하는 제3 대역은 3500MHz를 포함하도록 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 그라운드 영역(1150a, 1150b)은 급전 라인(1120a, 1120b) 및 방사체 영역(1110a, 1110b)과 이격되어 배치되는 제1 측면(S1a, S1b) 및 제1 측면(S1a, S1b)의 타 측면인 제2 측면(S2a, S2b)을 구비할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 측면(S1a, S1b) 및 제2 측면(S2a, S2b)은 제1 그라운드 영역(1150a, 1150b)을 구성하는 도전 패턴 (즉, 메탈 메쉬 격자)의 경계(boundary)를 형성한다.

제1 그라운드 영역(1150)의 제1 측면(S1)의 경계는 방사체 영역(1110)의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치된다. 제1 그라운드 영역(1150)의 제1 측면(S1)의 경계는 방사체 영역(1110)의 일 측면의 경계보다 상부 영역의 경계와 더 이격되어 배치된다. 이에 따라, 제1 그라운드 영역(1150)의 상부 영역인 제1 영역(R1)이 하부 영역인 제2 영역(R2)보다 더 독립적인 방사체로 동작하게 된다. 따라서, 제1 그라운드 영역(1150)은 넓은 면적을 갖고 독립적인 방사체로 동작하는 제1 영역(R1) 및 방사체 영역(1110)과 인접한 제2 영역(R2)에 의해 제1 대역의 무선 신호를 방사할 수 있다.

한편, 제1 그라운드 영역(1150)의 제1 측면(S1)의 경계 또는 제2 측면(S2)의 경계가 리세스된 형상으로 형성될 수 있다. 도 6를 참조하면, 제1 그라운드 영역(1150a)의 제1 측면(S1a)의 경계가 리세스된 형상으로 형성될 수 있다.

제1 측면(S1)의 경계가 리세스된 형상으로 형성된다는 의미는 일 축 상에서 단부의 위치가 서로 다르게 형성된다는 의미인다. 이에 따라, 제1 그라운드 영역(1150)을 구성하는 각각의 도전 패턴이 서로 다른 길이로 형성되어 서로 다른 주파수에서 공진할 수 있다.

방사체 영역(1110)의 일 측면과 제1 그라운드 영역(1150)의 제1 측면의 형상은 서로 다른 간격으로 이격된 계단 구조로 마주보게 형성될 수 있다. 제1 그라운드 영역(1150)의 계단 구조에 의해 제1 대역의 각각의 서브 대역에서 안테나 성능이 최적화될 수 있다. 있다. 따라서, 제1 그라운드 영역(1150)의 동작 대역폭이 제1 대역의 전체 대역을 커버할 수 있다.

방사체 영역(1110)의 일 측면의 단부와 방사체 영역(1110)의 타 측면의 단부가 서로 다른 길이를 갖는 계단 구조(stepped structure)로 형성될 수 있다. 방사체 영역(1110)의 계단 구조에 의해 제2 대역의 각각의 서브 대역에서 안테나 성능이 최적화될 수 있다. 있다. 따라서, 방사체 영역(1110)의 동작 대역폭이 제2 대역의 전체 대역을 커버할 수 있다. 또한, 방사체 영역(1110)의 일 측면과 제1 그라운드 영역(1150)의 제1 측면의 형상이 서로 다른 간격으로 이격된 계단 구조로 형성되어 안테나 어셈블리(1100)의 너비를 감소시킬 수 있다.

제1 그라운드 영역(1150)은 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 영역(R1)은 상부 영역에 대응되고, 제1 측면(S1) 상에서 단부 위치가 상이한 복수의 도전 패턴들로 구성될 수 있다. 제2 영역(R2)은 제1 영역(R1)보다 하부 영역에 대응되고, 제1 측면(S1) 상에서 단부가 방사체 영역(1110)의 경계와 이격되게 형성될 수 있다.

한편, 제1 그라운드 영역(1150)은 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)에서 제2 측면(S2)의 단부가 동일한 지점에서 형성되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제2 측면(S2)의 단부가 동일한 지점에서 형성되는 제1 그라운드 영역(1150)에 의해 전체 안테나의 너비를 감소시킬 수 있다. 전체 안테나의 너비를 감소됨에 따라, 전체 안테나 크기를 소형화할 수 있다.

도 5의 비대칭 형상의 CPW 안테나(1100)가 복수의 안테나 소자들로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 6은 본 명세서에 따른 미러 구조로 형성된 제1 및 제2 방사 구조가 유전체 기판 상에 배치된 구성을 나타낸다.

도 6에 도시된 바와 같이, 도 5의 비대칭 형상의 CPW 안테나(1100)가 일 축을 기준으로 대칭 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)가 일 축을 기준으로 대칭 형태로 배치된다. 따라서, 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 미러 형태로 구성되어 동일 안테나 간 영향을 최소화하면서 동작하도록 구현될 수 있다. 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 동일 대역에서 동시에 동작하여 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성될 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 반사 구조(1100-2)를 구비할 수 있다. 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 반사 구조(1100-2)는 전술한 바와 같이 일 축을 기준으로 대칭 형태로 배치될 수 있다.

제1 방사 구조(1100-1)는 유전체 기판(1010) 상의 제1 방사체 영역(1110a)의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제1 그라운드 영역(1150a) 및 제2 그라운드 영역(1160a)을 구비할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 방사 구조(1100-1)는 제1 급전 라인(1120a), 제1 방사체 영역(1110a), 제1 그라운드 영역(1150a) 및 제2 그라운드 영역(1160a)를 포함하도록 구성된다.

제2 방사 구조(1100-2)는 유전체 기판(1010) 상의 제2 방사체 영역(1110b)의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제3 그라운드 영역(1150b) 및 제4 그라운드 영역(1160b)을 구비할 수 있다. 이와 관련하여, 제2 방사 구조(1100-2)는 제2 급전 라인(1120b), 제2 방사체 영역(1110b), 제1 그라운드 영역(1150b) 및 제2 그라운드 영역(1160b)를 포함하도록 구성된다.

한편, 제1 방사 구조(1100-1)에서 제1 그라운드 영역(1150a)은 제1 급전 라인(1120a) 및 제1 방사체 영역(1110a)과 이격되어 배치되는 제1 측면(S1) 및 제1 측면(S1)의 타 측면인 제2 측면(S2)을 구비한다. 이와 관련하여, 제1 측면(S1)의 경계는 제1 방사체 영역(1110a)의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치된다. 제1 측면(S1)의 경계가 리세스된 형상으로 형성될 수 있다.

제2 방사 구조(1100-2)에서 제3 그라운드 영역(1150b)은 제2 급전 라인(1120b) 및 제2 방사체 영역(1110b)과 이격되어 배치되는 제3 측면(S3) 및 제3 측면(S3)의 타 측면인 제4 측면(S4)을 구비한다. 이와 관련하여, 제3 측면(S3)의 경계는 제2 방사체 영역(1110b)의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치된다. 제3 측면(S3)의 경계가 리세스된 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 제1 방사 구조(1100-1)에서 제2 그라운드 영역(1160a)와 비대칭 구조로 형성되는 제1 그라운드 영역(1150a)은 상부 영역인 제1 영역(R1)과 하부 영역인 제2 영역(R2)으로 구분될 수 있다. 제2 방사 구조(1100-2)에서 제4 그라운드 영역(1160b)와 비대칭 구조로 형성되는 제3 그라운드 영역(1150b)은 상부 영역인 제3 영역(R3)과 하부 영역인 제4 영역(R4)으로 구분될 수 있다.

제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2) 간의 간격이 최소화되도록 배치되면, 전체 안테나 어셈블리(1100)의 크기를 최소화할 수 있다. 한편, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)가 동일 대역에서 독립적으로 동작 시 상호 간을 영향을 최소화할 필요가 있다. 이를 위해, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 일 축을 기준으로 대칭 형상으로 배치된다. 전체 안테나 어셈블리(1100)의 크기를 최소화하면서도 상호 간 영향을 최소화하기 위해 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2) 간의 간격에 해당하는 갭 영역(G)이 형성될 수 있다.

도 6과 같은 미러 형태로 배치된 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)의 안테나 성능에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 독립적인 안테나로 동작하므로 각각 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)로 지칭할 수 있다.

도 7은 도 6의 제1 및 제2 방사 구조에서 갭 영역의 간격 변화에 따른 반사 손실 및 격리도를 나타낸 것이다. 도 7 (a)는 도 6의 제1 및 제2 방사 구조에서 갭 영역의 간격 변화에 따른 반사 손실을 나타낸 것이다. 도 7 (b)는 도 6의 제1 및 제2 방사 구조에서 갭 영역의 간격 변화에 따른 반사 손실을 나타낸 것이다.

도 6을 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 미러 형태로 근접 배치하여, 동일 형상의 안테나 간 상호 영향을 최소화한 구조이다. 일 예로, 안테나 어셈블리(1100)의 크기는 109x102mm²의 적은 면적 내에 배치될 수 있다. 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)의 동작 대역폭은 699 ~ 7125 MHz로 설정될 수 있다. 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)의 동작 대역은 LB/MB/HB/5G 대역에서 모두 동작할 수 있다.

도 6 및 도 7 (a)를 참조하면, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)의 상부 영역에 해당하는 제1 및 제3 영역(R1, R3) 사이의 유전체의 갭 영역(G)의 간격이 15.5mm에서 1.5mm로 변경된 경우에 반사 손실 특성은 오히려 개선된다. 인접한 방사 구조에 의한 그라운드 영역에 의해 유효 그라운드 면적이 증가하는 효과가 발생하기 때문이다. 갭 영역(G)의 간격이 15.5mm에서 1.5mm로 변경됨에 따라 0.6-1.5GHz 대역 전체에서 반사 손실 특성은 -10dB 이하의 값을 갖는다. 다시 말해, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b) 간의 갭 영역(G) 간격이 좁아질수록 저대역(LB)에서 임피던스 매칭 특성이 개선된다.

도 6 및 도 7 (b)를 참조하면, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)의 상부 영역에 해당하는 제1 및 제3 영역(R1, R3) 사이의 유전체의 갭 영역(G)의 간격이 15.5mm에서 1.5mm로 변경된 경우에 격리도 특성은 다소 저하된다. 인접한 방사 구조에 의한 그라운드 영역에 의해 방사 구조 간 상호 영향은 다소 증가하여 격리도 특성이 다소 저하될 수 있다. 갭 영역(G)의 간격이 15.5mm에서 1.5mm로 변경됨에 따라 0.6-1.5GHz 대역 전체에서 격리도 특성은 -13dB 이하의 값을 갖는다.

하지만, 갭 영역(G)의 간격이 15.5mm에서 1.5mm로 변경되어도 0.8GHz 부근에서 격리도 값은 -13dB로 거의 동일하다. 요약하면, 갭 영역(G) 간격이 넓을 수록 LB 공진 주파수에서의 격리도 특성 개선되나, 반사 손실 특성은 오히려 저하된다. 따라서, -10dB 이하의 격리도 및 반사 손실 성능을 만족하는 갭 영역(G) 간격은 1.5mm까지 감소시킬 수 있다. 실시예에 따르면, 갭 영역(G) 간격은 설계 공차 등을 고려하여 0.6-1.5GHz 대역 전체에서 -10dB이하의 격리도 및 반사 손실 성능을 만족하도록 1.8mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 8a는 도 6의 안테나 구조에서 제1 및 제2 안테나의 반사 손실과 격리도 특성을 제1 대역 내지 제3 대역에서 나타낸 것이다. 도 8b는 도 6의 안테나 구조에서 제1 및 제2 안테나의 효율 특성을 제1 대역 내지 제3 대역에서 나타낸 것이다.

도 6 및 도 8a를 참조하면, 미러 구조로 동일 형상으로 구성된 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)는 동일한 공진 주파수 특성을 갖는다. 또한, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)는 갭 간격(G1)이 약 1.8mm로 인접하게 배치된 구조에도 불구하고, 격리도 특성은 제1 내지 제3 대역의 전체 대역에서 -10dB 이하이다.

도 6 및 도 8b를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)의 안테나 효율은 제1 내지 제3 대역의 전체 대역에서 -3.5dB 이상의 값을 갖는다.

한편, 본 명세서에서 제시되는 안테나 모듈은 서로 다른 형상의 방사 구조의 조합을 통해 최소한의 공간 내에 복수의 안테나 소자들을 최적으로 배치할 수 있다. 이와 관련하여, 도 9a는 본 명세서에 따른 확장된 계단식 그라운드가 대칭 형태로 형성된 제1 타입 MIMO 안테나와 이중 편파로 형성된 제2 타입 MIMO 안테나의 조합을 나타낸다. 한편, 도 9b는 본 명세서에 따른 제1 타입 MIMO 안테나와 이중 편파로 형성된 제2 타입 MIMO 안테나가 최적으로 배치된 구성을 나타낸다.

도 6 및 도 9a를 참조하면, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)로 동작한다. 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 중심 라인을 기준으로 좌우 대칭 구조, 즉 미러 형태로 배치되어 안테나 공간을 최소화할 수 있다. 또한, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 각 대역 별로 전류 경로를 조절하여 안테나 간 간섭 수준을 저감할 수 있다. 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)는 동일 대역에서 동시에 동작할 수 있다. 따라서, 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 통해 다중 입출력(MIMO)를 수행할 수 있다.

도 6 및 도 9a를 참조하면, 제3 방사 구조(1100-3)는 이중 편파 MIMO 안테나로 동작할 수 있다. 따라서, 제3 방사 구조(1100-3)는 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)로 동작할 수 있다. 제3 방사 구조(1100-3)를 구성하는 내부 패치 및 외부 패치의 형상은 도 9a에 한정되는 것은 아니고 도 9b와 같이 다른 형상으로 구성될 수도 있다. 도 9b와 같이 외부 패치에 해당하는 제1 패치(1130a)를 다각형 또는 원형 형상으로 구성하여 제3 방사 구조(1100-3)가 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.

도 6 및 도 9a를 참조하면, 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)는 LB/MB/HB/UHB에서 동작하도록 구성된다. 한편, 제3 방사 구조(1100-3)는 LB를 제외한 MB/HB/UHB에서 동작하도록 구성된다. 여기서, LB/MB/HB/UHB는 각각 저대역(low band), 중대역(mid band), 고대역(high band) 및 초고대역(ultra high band)를 나타낸다. 이와 관련하여, LB를 제1 대역, MB를 제2 대역, HB/UHB를 제3 대역으로 지칭할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 6, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 유전체 기판(1010), 안테나 소자들(1100-1 내지 1100-3), 갭 영역(G1, G2)을 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 소자들(1100-1 내지 1100-3)은 유전체 기판(1010) 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성된다.

안테나 소자들은 제1 방사 구조(1100-1), 제2 방사 구조(1100-2) 및 제3 방사 구조(1100-3)를 포함하여, 제1 안테나 (ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)로 동작할 수 잇다. 이에 따라, 도 9b의 안테나 구조는 4x4 MIMO 안테나 구조이다. 제3 방사 구조(1100-3)는 추가 배치 공간 없이 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2) 사이의 공간에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제한된 공간 내에서 4x4 MIMO 안테나가 배치되므로 All in One MIMO 안테나로 지칭할 수 있다.

1) 그라운드 간 간격과 관련하여, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b) 중 상부 영역인 제1 및 제3 영역(R1, R2) 사이의 갭 영역(G2) 간격은 넓을수록 격리도 측면에서 유리하다. 방사 효율 및 대역폭 개선 위해 최적으로 조절될 수 있다. 일 예로, 반사 손실과 안테나 배치 공간을 최소화하기 위해, 갭 영역(G2) 간격을 약 1.5 내지 1.8mm로 좁은 간격으로 설정할 수 있다.

2) 안테나 간 거리와 관련하여, 제1 및 제2 급전 라인(1120a, 1120b)을 기준으로 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간격은 유전체 기판(1010)의 중심 영역에 배치된 제3 방사 구조(1100-3)의 크기를 고려하여 설정될 수 있다. 하지만, 본원에서는 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간격이 증가되지 않도록 제3 방사 구조(1100-3)의 형상이 최적화된 것이다. 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간격은 제1 및 제3 영역(R1, R2) 사이의 갭 영역(G2) 간격과 관련될 수 있다.

이와 관련하여, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간격은 일반적인 MIMO 안테나와 같이 수 파장 단위가 아니라 한 파장 이내의 좁은 간격으로 배치될 수 있다. 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간격은 안테나 간 간섭을 고려하여 조절 가능하다. 이와 관련하여, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)에 형성되는 전류 경로가 급전 라인(1120a, 1120b)을 외측으로 형성되거나 급전 라인(1120a, 1120b)에 인접하게 형성된다. 따라서, 본원의 안테나 구조는 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간격을 증가시키지 않고도 안테나 간 간섭을 임계치 이하로 유지할 수 있다.

3) 확장 그라운드 구조와 관련하여, 안테나 간 격리도 개선을 위해 제1 및 제2 방사체 구조(1100-1 및 1110-2)는 서로 마주보게 배치될 수 있다. 안테나 간 격리도는 제1 및 제2 안테나 간 격리도 이외에 제1 및 제3 안테나 간 격리도 및 제2 및 제4 안테나 간 격리도를 모두 고려한다. 이에 따라, 제1 및 제2 안테나 간 격리도, 제1 및 제3 안테나 간 격리도 및 제2 및 제4 안테나 간 격리도가 모두 임계치 이하가 되도록 제1 및 제2 그라운드 영역(1150a, 1150b)의 확장 그라운드 구조와 미러 구조가 설계된다. 한편, MB/HB/UHB 동작 모드에서는 제1 및 제2 그라운드 영역(1150a, 1150b)의 스텝 구조의 확장 그라운드 구조가 특히 아이솔레이터로 동작한다.

4) 이중 편파 안테나 급전 설계와 관련하여, 제3 및 제4 급전 라인(1160, 1170)의 일 단부는 제1 및 제2 급전 라인(1120a, 1120b) 간의 정렬(alignment)을 위해 제1 및 제2 급전 라인(1120a, 1120b)의 단부와 동일 라인 상에 배치된다. 한편, 제3 및 제4 급전 라인(1160, 1170)의 타 단부는 약 45도의 각도로 제2 패치(1130b)와 연결되어 제3 방사 구조(1100-3)가 이중 편파 안테나로 동작한다.

전술한 바와 같이, 안테나 소자들은 제1 방사 구조(1100-1), 제2 방사 구조(1100-2) 및 제3 방사 구조(1100-3)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 타입 MIMO 안테나에 해당하는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)는 확장 스텝 그라운드(extended step ground) MIMO 안테나를 구성한다. 제1 타입 MIMO 안테나는 LB/MB/HB/UHB에서 동작하는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 포함한다. 제2 타입 MIMO 안테나에 해당하는 제3 방사 구조(1100-3)는 이중 편파 MIMO 안테나를 구성한다. 제2 타입 MIMO 안테나는 MB/HB/UHB에서 동작하는 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)를 포함한다.

안테나 어셈블리(1100)는 제한된 영역 내에 제1 및 제2 타입 MIMO 안테나가 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)를 구성하여 4x4 MIMO 안테나를 구성한다. 4x4 MIMO 안테나가 제한된 영역 내에 배치되고, 제2 타입 안테나가 제1 타입 안테나 사이에 배치되므로, 안테나 어셈블리(1100)를 All in One 안테나로 지칭할 수 있다.

안테나 어셈블리(1100)는 LB에서 제1 타입 MIMO 안테나에 해당하는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 통해 2x2 MIMO 동작을 수행한다. 또한, 안테나 어셈블리(1100)는 MB/HB/UHB에서 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)를 통해 4x4 MIMO 동작을 수행한다. 따라서, 안테나 어셈블리(1100)는 MB/HB/UHB에서 제1 타입 MIMO 안테나와 제2 타입 MIMO 안테나를 모두 사용하여 4x4 MIMO 동작을 수행할 수 있다.

제1 방사 구조(1100-1)는 유전체 기판(1010) 상의 제1 방사체 영역(1110a)의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제1 그라운드 영역(1150a) 및 제2 그라운드 영역(1160a)을 구비한다. 제2 방사 구조(1100-2)는 유전체 기판(1010) 상의 제2 방사체 영역(1110b)의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제3 그라운드 영역(1150b) 및 제4 그라운드 영역(1160b)을 구비한다.

제3 방사 구조(1100-3)는 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2) 사이에 배치되도록 구성된다. 갭 영역(G1, G2)은 제1 방사 구조(1100-1)의 제1 그라운드 영역(1150a)과 제2 방사 구조(1100-2)의 제3 그라운드 영역(1150b) 사이에 형성된다.

갭 영역(G1, G2)은 제1 갭 영역(G1) 및 제1 갭 영역(G1)보다 일 축 방향으로 상부 영역인 제2 갭 영역(G2)을 포함하도록 구성된다. 이와 관련하여, 제1 갭 영역(G1)의 제1 간격이 제2 갭 영역(G2)의 제2 간격보다 더 넓게 형성되고, 제3 방사 구조(1100-3)는 제1 갭 영역(G1)에 배치되도록 구성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 대칭 구조로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 방사 구조(1100-1)의 제1 그라운드 영역(G1)과 제2 방사 구조(1100-2)의 제3 그라운드 영역(G3)이 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 따라서, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)의 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭 구조(symmetrical structure)로 형성될 수 있다.

제1 방사 구조(1100-1)는 제1 방사체 영역(1110a), 제1 급전 라인(1120a), 제1 그라운드 영역(1150a) 및 제2 그라운드 영역(1160a)을 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 급전 라인(1120a)은 제1 방사체 영역(1110a)의 도전 패턴과 동일 평면 상에서 신호를 인가하도록 구성된다. 제1 그라운드 영역(1150a)은 제1 급전 라인(1120a)의 일 측에서 제1 방사체 영역(1110a)의 일 측면 및 일 축 방향으로 상부 영역에 배치된다. 제1 그라운드 영역(1150a)은 제1 대역의 신호를 방사하도록 구성되고, 제1 방사체 영역(1110a)은 제1 대역보다 높은 제2 대역의 신호를 방사하도록 구성된다. 제2 그라운드 영역(1160a)은 제1 급전 라인(1120a)의 타 측에서 제1 방사체 영역(1110a)의 일 축 방향으로 하부 영역에 배치된다. 제2 그라운드 영역(1160a)은 제2 대역보다 높은 제3 대역의 신호를 방사하도록 구성된다.

제2 방사 구조(1100-2)는 제2 방사체 영역(1110b), 제2 급전 라인(1120b), 제3 그라운드 영역(1150b) 및 제4 그라운드 영역(1160b)을 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 급전 라인(1120b)은 제2 방사체 영역(1110b)의 도전 패턴과 동일 평면 상에서 신호를 인가하도록 구성된다. 제3 그라운드 영역(1160a)은 제2 급전 라인(1120b)의 타 측에서 제2 방사체 영역(1110b)의 일 측면 및 일 축 방향으로 상부 영역에 배치된다. 제3 그라운드 영역(1160a)은 제1 대역의 신호를 방사하도록 구성되고, 제2 방사체 영역(1110b)은 제1 대역보다 높은 제2 대역의 신호를 방사하도록 구성된다. 제4 그라운드 영역(1160b)은 제2 급전 라인(1120b)의 일 측에서 제2 방사체 영역(1110b)의 일 축 방향으로 하부 영역에 배치된다. 제4 그라운드 영역(1160b)은 제2 대역보다 높은 제3 대역의 신호를 방사하도록 구성된다.

한편, 제1 그라운드 영역(1150a)은 제1 급전 라인(1120a) 및 제1 방사체 영역(1110a)과 이격되어 배치되는 제1 측면(S1)을 구비한다. 또한, 제1 그라운드 영역(1150a)은 제1 측면(S1)의 타 측면인 제2 측면(S2)을 더 구비한다. 이와 관련하여, 제1 측면(S1)의 경계는 제1 방사체 영역(1110a)의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 그라운드 영역(1150a)의 제1 측면(S1)의 경계가 리세스된 형상으로 형성되어 확장된 스텝 그라운드 구조를 형성할 수 있다.

제3 그라운드 영역(1150b)은 제2 급전 라인(1120b) 및 제2 방사체 영역(1110b)과 이격되어 배치되는 제3 측면(S3)을 구비한다. 제3 그라운드 영역(1150b)은 제3 측면(S3)의 타 측면인 제4 측면(S4)을 더 구비한다. 이와 관련하여, 제3 측면(S3)의 경계는 제2 방사체 영역(1110b)의 일 측면 및 상부 영역의 경계와 동일 평면 상에서 서로 다른 간격으로 마주보게 배치될 수 있다. 이 경우, 제3 그라운드 영역(1150b)의 제3 측면(S3)의 경계가 리세스된 형상으로 형성되어 확장된 스텝 그라운드 구조를 형성할 수 있다.

제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1110-2)에서 제2 및 제4 그라운드 영역(1160a, 1160b)는 삼각형 형상으로 구성될 수 있다. 제2 그라운드 영역(1160a)은 제1 급전 라인(1120a)의 경계와 이격되어 배치되고, 제1 급전 라인(1120a)의 경계에서 측면 방향으로 높이가 감소되는 삼각형 형상으로 구성된다. 따라서, 제2 그라운드 영역(1160a)에서 제1 방사체 영역(1110a)과의 거리가 중심 영역보다 측면 영역에서 더 증가하도록 형성될 수 있다. 제4 그라운드 영역(1160b)은 제2 급전 라인(1120b)의 경계와 이격되어 배치되고, 제2 급전 라인(1120b)의 경계에서 측면 방향으로 높이가 감소되는 삼각형 형상으로 구성된다. 따라서, 제4 그라운드 영역(1160b)에서 제2 방사체 영역(1110b)과의 거리가 중심 영역보다 측면 영역에서 더 증가하도록 형성될 수 있다.

한편, 제1 그라운드 영역(1150a)은 상부 영역에 대응되고, 제2 측면(S2) 상에서 단부가 일 축에 평행한 라인 상에 배치되어 직선 구조로 형성되는 제1 영역(R1)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 그라운드 영역(1150a)은 제1 영역(R1)보다 하부 영역에 대응되고, 제1 영역(R1)의 단부보다 더 좁은 너비로 형성되는 제2 영역(R2)을 더 포함할 수 있다. 제2 영역(R2)의 일 측면은 제1 급전 라인(1120a)과 제1 방사체 영역(1110a)의 일 측면과 이격되어 배치되고, 제1 방사체 영역(1110a)의 상부 영역과 이격되어 배치될 수 있다. 한편, 제2 영역(R2)의 타 측면은 제2 측면(S2)을 형성한다.

제3 그라운드 영역(1150b)은 상부 영역에 대응되고, 제4 측면(S4) 상에서 단부가 일 축에 평행한 라인 상에 배치되어 직선 구조로 형성되는 제3 영역(R3)을 포함할 수 있다. 또한, 제3 그라운드 영역(1150b)은 제3 영역(R3)보다 하부 영역에 대응되고, 제3 영역(R3)의 단부보다 더 좁은 너비로 형성되는 제4 영역(R4)을 더 포함할 수 있다. 제4 영역(R4)의 일 측면은 제2 급전 라인(1120b)과 제2 방사체 영역(1110b)의 일 측면과 이격되어 배치되고, 제2 방사체 영역(1110b)의 상부 영역과 이격되어 배치된다. 한편, 제3 영역(R3)의 타 측면은 제4 측면(S4)을 형성한다.

한편, 제1 갭 영역(G1) 및 제2 갭 영역(G2)은 유전체 영역에 해당한다. 제1 갭 영역(G1)은 유전체 기판(1010)상에서 제1 유전체 영역을 형성한다. 제1 유전체 영역은 제1 그라운드 영역(1150a)의 제2 영역(R2)의 단부와 제2 그라운드 영역(1160a)의 제4 영역(R4)의 단부 사이에 제1 간격으로 형성된다. 제2 갭 영역(G2)은 유전체 기판(1010)상에서 제2 유전체 영역을 형성한다. 제2 유전체 영역은 제1 그라운드 영역(1150a)의 제1 영역(R1)의 단부와 제2 그라운드 영역(1160a)의 제3 영역(R3)의 단부 사이에 제2 간격으로 형성된다. 이와 관련하여, 제1 갭 영역(G1)의 제1 간격이 제2 갭 영역(G2)의 제2 간격보다 일 축에 수직한 타 축 방향으로 더 넓게 형성된다. 이에 따라, 최소 공간 배치 구조를 위해 제3 방사 구조(1100-3)는 유전체 영역이 더 넓은 제1 갭 영역(G1)에 배치된다.

제2 대역 및 제3 대역에서 동작하는 제3 방사 구조(1100-3)는 제1 내지 제3 대역에서 동작하는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)에 비해 더 작은 크기로 형성된다. 따라서, 제3 방사 구조(1100-3)는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2) 사이의 여유 공간 내에 배치될 수 있다.

제3 방사 구조(1100-3)는 슬롯에 의해 상호 구분되는 복수의 안테나 소자들로 형성된다. 이와 관련하여, 도 10은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 제3 방사 구조를 확대한 도면이다. 도 9a 내지 도 10을 참조하면, 제3 방사 구조(1100-3)는 제1 패치(1130a) 및 제2 패치(1130b)를 포함한다. 도 10을 참조하면, 제1 패치(1130a) 및 제2 패치(1130b)는 각각 외부 패치 및 내부 패치로 지칭할 수 있다. 제1 패치(1130a) 및 제2 패치(1130b)의 형상은 다각형 형상 및 원형 형상으로 구현되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 패치(1130a) 및 제2 패치(1130b)의 형상은 사각형/사각형, 다각형/다각형, 원형/원형, 다각형/원형 또는 원형/다각형의 조합 중 하나로 구현될 수 있다. 내부 패치인 제2 패치(1130b)의 형상은 제1 슬롯 영역(SR1)의 형상에 대응할 수 있다.

제3 방사 구조(1100-3)는 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다. 따라서, 제3 방사 구조(1100-3)는 단일 안테나 소자로 구현되지만, 기능적으로는 2개의 안테나로 동작할 수 있다. 제3 방사 구조(1100-3)는 제1 패치(1130a), 제2 패치(1130b), 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170)을 포함하도록 구성될 수 있다.

제1 패치(1130a)는 유전체 기판(1010) 상에 배치되는 제1 도전 패턴의 내부 영역에 제1 슬롯(SR1)이 형성되도록 구성된다. 제1 패치(1130a)는 제1 도전 패턴을 통해 제2 대역에서 신호를 방사하도록 구성된다. 제2 패치(1130b)는 제1 슬롯(SR1)의 내부 영역에 배치되는 제2 도전 패턴을 통해 제3 대역에서 신호를 방사하도록 구성된다.

제3 급전 라인(1160)은 제1 패치(1130a)의 내측과 제2 패치(1130b)의 외측 사이의 제1 슬롯(SR1)의 제1 급전 영역에 배치된다. 제4 급전 라인(1170)은 제1 패치(1130a)의 내측과 제2 패치(1130b)의 외측 사이의 제1 슬롯(SR1)의 제2 급전 영역에 배치된다. 여기서, 제1 슬롯(SR1)의 제2 급전 영역은 제1 급전 영역과 상호 직교하는 위치에 대응한다. 이에 따라, 제3 방사 구조(1100-3)가 상호 직교하는 편파를 갖는 이중 편파 안테나로 동작할 수 있다.

제1 내지 제3 방사 구조(1100-1 내지 1100-3)를 급전하는 급전 라인들은 유전체 기판(1010) 상에서 동일 라인 상에 배치될 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 급전 라인들(1120a, 1120b, 1160, 1170)의 단부는 유전체 기판(1010) 상에서 동일 라인 상에 배치되어 도 9b와 같이 유전체 기판(1010)의 단부에서 커넥터와 연결된다. 이와 관련하여, 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170)은 커플링 급전되는 대각선 방향에서 소정 각도 회전되어 일 축 방향과 평행하게 형성된다. 제1 급전 라인(1120a) 내지 제4 급전 라인(1170)은 일 축 방향과 평행하게 형성된다. 이에 따라, 제1 급전 라인(1120a)의 제1 단부 내지 제4 급전 라인(1170)의 제4 단부는 타 축 방향에 평행한 동일 선상에 배치된다.

제3 방사 구조(1100-3)는 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170) 사이에 제1 패치(1130a)와 제2 패치(1130b)를 연결하도록 구성된 연결 라인(1150)을 더 포함한다.

제3 및 제4 급전 라인(1160, 1170)도 제1 및 제4 급전 라인(1120a, 1120b)과 같이 CPW 라인 구조로 형성된다. 이와 관련하여, 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170)은 신호 라인(1161, 1171)의 양 측에 그라운드 패턴(1161g, 1171g)이 형성된 제1 CPW 급전 구조 및 제2 CPW 급전 구조를 형성한다. 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170)은 유전체 영역에 의해 제1 패치(1130a) 및 제2 패치(1130b)와 이격되는 제1 신호 라인(1162) 및 제2 신호 라인(1172)을 더 포함할 수 있다. 제1 신호 라인(1162) 및 제2 신호 라인(1172)은 제1 패치(1130a)의 내측과 제2 패치(1130b)의 외측을 따라 연장되게 형성될 수 있다.

제3 급전 라인(1160)은 제1 도전 패턴(1161) 및 제1 커플링 라인(1162)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제4 급전 라인(1170)은 제2 도전 패턴(1171) 및 제2 커플링 라인(1172)을 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 신호 라인(1161, 1171)은 각각 제1 도전 패턴(1161) 및 제2 도전 패턴(1171)에 대응한다. 한편, 제1 신호 라인(1162) 및 제2 신호 라인(1172)은 각각 제1 커플링 라인(1162) 및 제2 커플링 라인(1172)에 대응한다.

제1 도전 패턴(1161)은 양 측에 제1 그라운드 패턴(1161g)이 배치되도록 구성된다. 제2 도전 패턴(1171)은 양 측에 제2 그라운드 패턴(1171g)이 배치되도록 구성된다. 제1 커플링 라인(1162)은 제1 도전 패턴(1161)의 단부에서 제1 슬롯(SR1)을 따라 양 측으로 형성되어 제1 신호를 제1 패치(1130a) 또는 제2 패치(1130b)로 커플링 하도록 구성된다. 제2 커플링 라인(1172)은 제1 도전 패턴(1171)의 단부에서 제1 슬롯(SR1)을 따라 양 측으로 형성되어 제1 신호를 제2 패치(1130a) 또는 제2 패치(1130b)로 커플링 하도록 구성된다.

제1 커플링 라인(1162) 중 일 단부는 연결 라인(1150)에 인접하여 소정 간격 이격되도록 형성된다. 제2 커플링 라인(1172) 중 타 단부는 연결 라인(1150)에 인접하여 과 소정 간격 이격되도록 형성된다.

한편, 제1 방사 구조(1100-1) 내지 제3 방사 구조(1100-3)를 구비하는 안테나 어셈블리(1100)는 복수의 안테나가 독립적으로 동작하도록 구성된다. 이와 관련하여, 안테나 어셈블리(1100)의 복수의 안테나를 통해 동일 주파수 대역에서 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 제1 대역 내지 제3 대역에서 각각 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)로 동작한다. 한편, 제3 방사 구조(1100-3)는 제2 대역 및 제3 대역에서 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)로 동작한다. 따라서, 제3 방사 구조(1100-3)는 단일 안테나 소자를 통해 이중 편파 안테나로 동작하므로 기능적으로 2개의 안테나로 동작한다.

제1 급전 라인(1120a)에서 인가되는 제1 무선 신호에 의해 안테나 어셈블리(1100)는 제1 편파를 갖는 제1 안테나(1100-1, ANT1)로 동작한다. 제2 급전 라인(1120a)에서 인가되는 제2 무선 신호에 의해 안테나 어셈블리(1100)는 제1 편파를 갖는 제2 안테나(1100-2, ANT3)로 동작한다.

제3 급전 라인(1160)에서 인가되는 제3 무선 신호에 의해 안테나 어셈블리(1100)를 구성하는 제3 방사 구조(1100-3)는 제2 편파를 갖는 제3 안테나(ANT3)로 동작한다. 한편, 제4 급전 라인(1170)에서 인가되는 제4 무선 신호에 의해 안테나 어셈블리(1100)를 구성하는 제4 방사 구조(1100-4)는 제2 편파와 직교하는 제3 편파를 갖는 제4 안테나(ANT4)로 동작한다.

도 7 내지 도 8b에서 제1 그라운드 영역이 인접하게 배치되는 제1 및 제2 방사 구조의 안테나 성능에 대해 설명하였다. 이하에서는 제1 내지 제4 안테나를 구성하는 제1 내지 제3 방사 구조 전체의 안테나 성능에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 11a는 도 9b의 안테나 어셈블리에서 제3 방사 구조의 반사 손실 특성과 제1 및 제2 방사 구조 간 격리도를 나타낸다. 한편, 도 11b는 도 9b의 안테나 어셈블리에서 제1 및 제2 방사 구조의 효율 특성과 제3 및 제4 방사 구조의 효율 특성을 나타낸다.

도 6 및 도 8a를 참조하면, 동일한 형상과 구조를 갖는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)는 동일한 공진 주파수 특성을 갖는다. 도 9b 및 도 11a를 참조하면, 제1 그라운드 영역(1150)이 인접하게 배치되는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)는 11.8dB 이상의 격리도 특성을 갖는다. 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)와 상이한 형상을 갖고 이중 편파 안테나로 동작하는 제3 방사 구조(1100-3)는 제2 대역 및 제3 대역에서 공진하도록 구성된다. 제2 대역 및 제3 대역은 제1 대역에 해당하는 LB를 제외한 MB/HB/UHB/5G 대역을 포함한다.

도 9b 및 도 11b를 참조하면, 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)에 해당하는 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)의 효율은 -3.5dB 이상의 값을 갖는다. 한편, 제3 방사 구조(1100-3)를 통해 이중 편파 안테나로 동작하는 제3 및 제4 안테나(ANT3, ANT4)의 효율은 -4.1dB 이상의 값을 갖는다.

한편, 본 명세서에 개시되는 안테나 어셈블리(1100)를 구성하는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)는 인접하게 배치되면서도 상호 간 간섭이 매우 낮다. 이와 관련하여, 도 12a 내지 도 12c는 제1 대역 제3 대역에서 제1 및 제2 방사 구조의 표면 전류 분포(surface current distribution)를 나타낸다.

도 6 및 도 9b를 참조하면, MIMIO 안테나의 제1 및 제3 그라운드(1150a, 1150b) 구조를 서로 마주 보게 배치하여, 동일 형상의 안테나가 동일 주파수 대역에서 동작하는 경우에도 안테나 상호 영향이 최소화되도록 구성된다. MIMIO 안테나는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)를 포함한다.

도 6, 도 9b 및 도 12a를 참조하면, 제1 대역(LB) 중 800MHz에서 표면 전류 분포는 급전 라인(1120a, 1120b)과 제1 및 제2 방사체 영역(1110a, 1110b)에서 높게 나타난다. 한편, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)에서는 하부 영역인 제2 및 제4 영역(R2, R4)이 상부 영역인 제1 및 제3 영역(R1, R3)보다 표면 전류 분포가 더 높게 형성된다. 이에 따라, 800MHz와 같은 제1 대역에서 매우 인접한 갭 영역(G1) 간격(예: 1.8mm)에도 불구하고, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간섭 수준을 낮게 유지할 수 있다.

도 6, 도 9b 및 도 12b를 참조하면, 제2 대역(MB/HB) 중 2200MHz에서 표면 전류 분포는 급전 라인(1120a, 1120b), 제1 및 제2 방사체 영역(1110a, 1110b)에서 높게 나타난다. 한편, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)에서는 하부 영역인 제2 및 제4 영역(R2, R4)이 상부 영역인 제1 및 제3 영역(R1, R3)보다 표면 전류 분포가 더 높게 형성된다. 이에 따라, 2200MHz와 같은 제2 대역에서 인접한 갭 영역(G1) 간격(예: 1.8mm)에도 불구하고, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간섭 수준을 낮게 유지할 수 있다.

한편, 1.8mm의 갭 영역 (G1) 간격은 제2 대역에서 제1 대역보다 더 널은 간격으로 간주될 수 있다. 따라서, 도 8a에 도시된 바와 같이 제2 대역에서의 제1 및 제2 방사 구조 간 격리도가 제1 대역에서의 제1 및 제2 방사 구조 간 격리도보다 특성이 더 개선된다.

도 6, 도 9b 및 도 12c를 참조하면, 제3 대역(UHB) 중 3500MHz에서 표면 전류 분포는 급전 라인(1120a, 1120b) 및 제2 및 제4 그라운드 영역(1160a, 1160b)에서 높게 나타난다. 한편, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)에서는 하부 영역인 제2 및 제4 영역(R2, R4)이 상부 영역인 제1 및 제3 영역(R1, R3)보다 표면 전류 분포가 더 높게 형성된다. 이에 따라, 3500MHz와 같은 제3 대역에서 인접한 갭 영역(G1) 간격(예: 1.8mm)에도 불구하고, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간섭 수준을 낮게 유지할 수 있다.

한편, 1.8mm의 갭 영역 (G1) 간격은 제3 대역에서 제2 대역 및 제1 대역보다 더 널은 간격으로 간주될 수 있다. 따라서, 도 8a에 도시된 바와 같이 제3 대역에서의 제1 및 제2 방사 구조 간 격리도가 제1 대역에서의 제1 및 제2 방사 구조 간 격리도보다 특성이 더 개선된다.

도 6, 도 8a, 도 9b, 도 12a 내지 도 12c를 참조하면, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)의 제1 및 제3 영역(R1, R3)이 인접하게 배치됨에도 불구하고, 제1 및 제3 영역(R1, R3)에 표면 전류 분포가 낮게 형성된다. 따라서, 갭 영역(G) 간격이 좁게 형성됨에도 불구하고, MB/HB/UHB 동작 시 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간섭은 거의 없다. 한편, 갭 영역(G) 간격이 좁게 형성됨에도 불구하고, LB 동작 시에도 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 간섭은 임계치, 예컨대 -10유 이하로 유지될 수 있다.

한편, 본 명세서에 제시되는 미러 형태의 MIMO 안테나 구조는 상부 영역의 확장 그라운드 구조가 안테나 간 아이솔레이터(isolation) 역할을 수행한다. 이와 관련하여, 도 13a 내지 도 13c는 제1 대역 내지 제3 대역에서의 전류 경로와 방사 패턴을 나타낸 것이다.

도 13a (a) 내지 도 13 (c)를 참조하면, 제1 대역 내지 제3 대역 별로 메인 전류 경로를 표시한 것이다. LB가 제1 대역이고, MB/HB가 제2 대역이고, UHB가 제3 대역으로 설정될 수 있다. 도 6, 도 9b 및 도 13a (a) 내지 도 13 (c)를 참조하면, 단일 안테나 소자를 미러 형태로 배치하여 안테나 별로 메인 전류 경로가 이격되도록 구성된다.

따라서, 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)가 좁은 갭 영역(G1) 간격으로 배치된 경우에도 안테나 간섭이 최소화된다. 미러 형태로 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)가 배치됨에 따라 방사 패턴 간 중첩되는 영역이 최소화되어, 안테나 간섭이 최소화된다. 한편, 확장 그라운드로 구성되는 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)은 특히, MB/HB/UHB에서 동작 시 안테나 소자 간 아이솔레이터로 동작한다.

도 6, 도 9b 및 도 13a (a)를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)에 형성되는 메인 전류 경로는 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)의 제1 및 제3 측면(S1, S3)을 따라 형성된다. 도 6, 도 9b 및 도 13a (b)를 참조하면, 미러 구조에 따라 제1 대역에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)의 방사 패턴도 피크 형성 영역이 다른 방향에서 형성된다. 따라서, 미러 형태로 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)가 배치됨에 따라 방사 패턴 간 중첩되는 영역이 최소화되어, 안테나 간섭이 최소화된다.

도 6, 도 9b 및 도 13b (a)를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)에 형성되는 메인 전류 경로는 제1 및 제2 방사체 영역(1110a, 1110b)의 외 측면을 따라 형성된다. 제1 및 제2 방사체 영역(1110a, 1110b)의 외 측면 사이의 메인 전류 경로 간 거리는 LB에서의 메인 전류 경로 간 거리보다 더 증가한다. 따라서, MB/HB에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 격리도 특성이 LB에서의 격리도 특성보다 더 개선된다.

도 6, 도 9b 및 도 13b (b)를 참조하면, 미러 구조에 따라 제2 대역에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)의 방사 패턴도 피크 형성 영역이 다른 방향에서 형성된다. 따라서, 미러 형태로 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)가 배치됨에 따라 방사 패턴 간 중첩되는 영역이 최소화되어, 안테나 간섭이 최소화된다.

도 6, 도 9b 및 도 13c (a)를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)에 형성되는 메인 전류 경로는 제2 및 제4 그라운드 영역(1160a, 1160b)의 내 측면과 외 측면을 따라 형성된다. 제2 및 제4 그라운드 영역(1160a, 1160b)의 내 측면과 외 측면을 따라 형성되는 메인 전류 경로 간 거리는 LB에서의 메인 전류 경로 간 거리보다 더 증가한다. 따라서, UHB에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2) 간 격리도 특성이 LB에서의 격리도 특성보다 더 개선된다.

도 6, 도 9b 및 도 13c (b)를 참조하면, 미러 구조에 따라 제3 대역에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)의 방사 패턴도 피크 형성 영역이 다른 방향에서 형성된다. 따라서, 미러 형태로 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)가 배치됨에 따라 방사 패턴 간 중첩되는 영역이 최소화되어, 안테나 간섭이 최소화된다.

전술한 바와 같이, 본 명세서에서 제시되는 미러 구조의 CPW 안테나 모듈의 안테나 소자들은 각 대역 별로 동시에 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 도 14는 제1 및 제2 타입 MIMO 안테나에 대해 각 대역 별 방사 패턴 특성을 나타낸 것이다.

도 6, 도 9b 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)에 해당하는 제1 타입 MIMO 안테나가 제1 대역 내지 제3 대역에서 동작할 수 있다. 또한, 제3 및 제4 안테나(ANT3, ANT4)에 해당하는 제2 타입 MIMO 안테나가 제1 대역 내지 제3 대역에서 동작할 수 있다.

도 6, 도 9b, 도 13a 내지 도 13c 및 도 14를 참조하면, 제1 대역 내지 제3 대역에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면, 방사 패턴도 대칭 형태로 형성된다.

도 13a (b)를 참조하면, 제1 또는 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동작하면 제1 대역에서 각각의 방사 패턴(RP1, RP2)의 피크 방향은 서로 다르고 방사 패턴도 비대칭 형상으로 형성된다. 여기서, 제1 대역은 LB이고 일 예로 동작 주파수는 800MHz일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 도 14에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면 제1 대역에서 합성 방사 패턴은 각각의 방사 패턴(RP1, RP2)의 합으로 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면, 방사 패턴도 제1 대역에서 대칭 형태로 형성된다.

도 13b (b)를 참조하면, 제1 또는 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동작하면 제2 대역에서 각각의 방사 패턴(RP1, RP2)의 피크 방향은 서로 다르고 방사 패턴도 비대칭 형상으로 형성된다. 여기서, 제2 대역은 MB/HB이고 일 예로 동작 주파수는 1900MHz, 2700MHz일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 도 14에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면 제2 대역에서 합성 방사 패턴은 각각의 방사 패턴(RP1, RP2)의 합으로 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면, 방사 패턴도 대칭 형태로 형성된다.

도 13b (b)를 참조하면, 제1 또는 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동작하면 제3 대역에서 각각의 방사 패턴(RP1, RP2)의 피크 방향은 서로 다르고 방사 패턴도 비대칭 형상으로 형성된다. 여기서, 제3 대역은 UHB이고 일 예로 동작 주파수는 3500MHz일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 도 14에서 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면 제3 대역에서 합성 방사 패턴은 각각의 방사 패턴(RP1, RP2)의 합으로 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 동시에 동작하면, 방사 패턴도 대칭 형태로 형성된다.

도 6, 도 9b 및 도 14를 참조하면, 제2 대역 및 제3 대역에서 제3 및 제4 안테나(ANT3, ANT4)가 동시에 동작하면, 방사 패턴도 대칭 형태로 형성된다. 제3 및 제4 안테나(ANT3, ANT4)가 동시에 동작하면, 제3 및 제4 안테나(ANT3, ANT4)에 의한 각각의 방사 패턴(RP3, RP4)의 합으로 합성 방사 패턴이 형성된다. 이에 따라, 제3 및 제4 안테나(ANT3, ANT4)가 동시에 동작하면, 방사 패턴도 제2 대역 및 제3 대역에서 대칭 형태로 형성된다.

한편, 본 명세서에서 제시되는 광대역 이중 편파 안테나 구조는 글래스 또는 디스플레이에 메탈 메쉬 형태의 투명 안테나로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 15a는 본 명세서에서 제시되는 글래스에 메탈 메쉬 형태로 구현되는 투명 안테나가 배치되는 안테나 어셈블리의 층상 구조와 메쉬 격자 구조를 나타낸다. 한편, 도 15b는 본 명세서의 실시 예에 따른 4x4 MIMO 안테나가 글래스에 메탈 메쉬 형태로 구현되는 투명 안테나가 배치되는 안테나 어셈블리와 이의 메쉬 격자 구조를 나타낸다.

도 15a (a)를 참조하면, 투명 안테나가 배치되는 안테나 어셈블리의 층상 구조는 글래스(1001), 유전체 기판(dielectric substrate, 1010), 메탈 메쉬 층(1020) 및 OCA (optical clear adhesive) 층(1030)을 포함하도록 구성될 수 있다. 유전체 기판(dielectric substrate, 1010)은 투명 필름(transparent film)으로 구현될 수 있다. OCA 층(1030)은 제1 OCA 층(1031) 및 제2 OCA 층(1032)을 포함하도록 구성될 수 있다.

글래스(1001)는 유리 소재로 구현되고, 글래스 부착용 시트인 제2 OCA 층(1032)이 글래스(1001)에 부착될 수 있다. 일 예로, 글래스(1001)는 약 3.5-5.0mm의 두께로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 글래스(1001)는 도 1a 및 도 1b의 차량의 전면 윈도우(301)를 구성할 수 있다.

투명 필름 재질의 유전체 기판(1010)은 상부 영역의 메탈 메쉬 층(1020)의 도전 패턴들이 배치되는 유전체 영역을 구성한다. 유전체 기판(1010)은 약 100-150mm의 두께로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

메탈 메쉬 층(1020)은 도 5와 같이 복수의 메탈 메쉬 격자들에 의해 형성될 수 있다. 복수의 메탈 메쉬 격자들이 급전 라인 또는 방사체로 동작하도록 도전 패턴을 구성할 수 있다. 메탈 메쉬 층(1020)은 투명 안테나 영역을 구성한다. 일 예로, 메탈 메쉬 층(1020)은 약 2mm의 두께로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

메탈 메쉬 층(1020)은 메탈 메쉬 격자(1020a) 및 더미 메쉬 격자(1020b)를 포함하도록 구성될 수 있다. 한편, 메탈 메쉬 격자(1020a) 및 더미 메쉬 격자(1020b)의 상부 영역에 도전 패턴을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 투명 필름 층인 제1 OCA 층(1031)이 배치될 수 있다.

제1 OCA 층(1031)은 메탈 메쉬 층(1020)의 보호용 시트(protective sheet)로 메탈 메쉬 층(1020)의 상부 영역에 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 OCA 층(1031)은 20-40mm의 두께로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 OCA 층(1032)은 글래스 부착용 시트로 글래스(1001)의 상부 영역에 배치될 수 있다. 제2 OCA 층(1032)은 글래스(1001)와 투명 필름 재질의 유전체 기판(1010) 사이에 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 OCA 층(1032)은 약 20-50mm의 두께로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5, 도 6, 도 9b 및 도 15b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 투명 안테나로 구현될 수 있다. 이를 위해, 제1 및 제2 방사체 영역(1110a, 1110b) 및 급전 라인(1120a, 1120b)은 복수의 격자들이 전기적으로 연결된 메탈 메쉬 패턴(1020)으로 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제3 그라운드 영역(1150a, 1150b)과 제2 및 제4 그라운드 영역(1160a, 1160b)도 복수의 격자들이 전기적으로 연결된 메탈 메쉬 패턴(1020)으로 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2) 이외에 제3 방사 구조(1100-3)도 메탈 메쉬 패턴(1020)으로 형성될 수 있다.

반면에, 유전체 영역에 배치되는 더미 메쉬 격자(1020b)는 복수의 격자들이 연결 지점에서 끊어져 있는 오픈 더미(open dummy) 패턴으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 안테나 어셈블리(1100)는 유전체 기판(1010) 상에서 투명 안테나로 구현될 수 있고, 유전체 기판(1010)이 배치된 전체 영역을 투명 안테나 영역으로 지칭할 수 있다.

투명 안테나 영역은 안테나 패턴 영역과 오픈 더미 영역으로 구분될 수 있다. 안테나 패턴 영역은 복수의 격자들이 상호 연결된 메탈 메쉬 격자(1020a)로 구성된다. 반면에, 오픈 더미 영역은 연결 지점에서 끊어져 있는 오픈 더미 구조의 더미 메쉬 격자(1020b)로 구성된다. 투명 안테나를 구성하는 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)와 제3 방사 구조(1100-3)은 유전체 기판(1010) 상에 배치되는 CPW 구조를 형성할 수 있다.

한편, 도 15b의 메탈 메쉬 형태의 투명 영역에 해당하는 글래스와 인터페이스되는 급전부(Feeder)는 불투명 영역을 형성한다. 불투명 영역을 형성하는 급전부도 CPW 전송선으로 구현될 수 있다. CPW 전송선으로 구현되는 급전부의 단부는 RF 커넥터에 의해 체결될 수 있다. RF 커넥터는 SMA 타입 또는 Fakra 타입으로 구현될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니고 RF 신호를 전달할 수 있는 임의의 인터페이스로 구현될 수 있다.

본 명세서에서 제시되는 차량 윈도우 (글래스)에 배치되는 안테나 어셈블리(1100)는 투명 안테나로 구현된다. 한편, 투명 안테나를 급전하는 CPW 전송선과 접합부는 불투명 영역에 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 16a는 투명 영역인 차량 윈도우 또는 윈도우에 부착되는 유전체 기판에 배치되는 안테나 어셈블리와 불투명 영역에 배치되는 CPW 전송선 및 커넥터 구조가 결합된 도면이다. 한편, 도 16b는 도 16a의 투명 영역과 불투명 영역의 결합부를 확대한 도면이다.

도 16a를 참조하면, 차량 윈도우에 구현되는 CPW 안테나 구조는 도 6의 CPW 안테나 구조를 갖는 안테나 어셈블리(1100)로 표시되었다. 하지만, 도 6의 안테나 어셈블리(1100)에 한정되는 것은 아니고, 도 5a 및 도 5b의 안테나 어셈블리(1100a, 1100b)로 대체될 수도 있다. 한편, 급전 구조(1120')은 급전 라인(1120)과 연결되는 급전 FPCB (1125) 및 RF 커넥터(1126)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

안테나 어셈블리(1100)의 측면도를 참조하면, 투명 필름(1010) 상에 도전 패턴들이 메탈 메쉬(1020)로 형성될 수 있다. 한편, 메탈 메쉬(1020)로 형성된 도전 패턴들, 즉 방사체 영역(1110), 급전 라인(1120)과 제1 및 제2 그라운드 영역(1150, 1160)의 상부 영역에 OCA 층(1030)이 형성될 수 있다.

도 5, 도 6, 도 9b, 도 16a 및 도 16b를 참조하면, 투명 안테나를 구성하는 급전 라인(1120), 제1 그라운드 영역(1150) 및 제2 그라운드 영역(1160)의 하단부는 각각 접합부의 급전 라인(1120c), 제1 그라운드(1150c) 및 제2 그라운드(1160c)와 동일 평면 상에서 연결되도록 구성된다. 접합부의 급전 라인(1120c), 제1 그라운드(1150c) 및 제2 그라운드(1160c)는 불투명 영역에 형성된다. 접합부의 급전 라인(1120c), 제1 그라운드(1150c) 및 제2 그라운드(1160c)는 유전체 기판(1010)과 다른 제2 유전체 기판(1010b) 상에 배치되는 CPW 구조를 형성한다. 유전체 기판(1010)은 투명 기판으로 구현되고, 제2 유전체 기판(1010b)은 불투명 기판으로 구현될 수 있다.

이상에서는 본 명세서의 일 양상에 따른 투명 안테나로 구현되는 광대역 안테나 어셈블리에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 명세서의 다른 양상에 따른 안테나 어셈블리를 구비하는 차량용 안테나 시스템에 대해 설명한다. 차량용 글래스에 부착되는 안테나 어셈블리는 투명 안테나로 구현될 수 있다.

이와 관련하여, 도 17a는 본 명세서에 따른 글래스에 형성되는 투명 안테나가 구현될 수 있는 차량의 전면도를 나타낸다. 한편, 도 17b는 본 명세서에 따른 투명 안테나가 구현될 수 있는 투명 유리 어셈블리의 상세 구성을 나타낸다.

도 17a를 참조하면, 차량(500)의 전면도는 본 명세서에 따른 차량용 투명 안테나가 배치될 수 있는 구성을 나타낸다. 판유리 어셈블리(pane assembly)(22)는 상부 영역(310a)의 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 판유리 어셈블리(pane assembly)(22)는 유전체 기판으로 형성되는 반투명 판유리(translucent pane glass)(26)를 포함할 수 있다. 상부 영역(310a)의 안테나는 다양한 통신 시스템 중 임의의 하나 이상을 지원하도록 구성된다.

차량의 전면 윈도우(310) 중 상부 영역(310a)에 배치된 안테나는 4G/5G 통신 시스템의 mid band (MB), high band (HB) 및 5G Sub6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 차량의 전면 윈도우(310)는 반투명 판유리(26)로 형성될 수 있다. 반투명 판유리(26)는 안테나와 급전부의 일부가 형성되는 제1 부분(38) 및 급전부의 일부 및 더비 구조가 형성되는 제2 부분(42)을 포함할 수 있다. 또한, 반투명 판유리(26)는 도전 패턴들이 형성되지 않는 외부 영역(30, 36)을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 반투명 판유리(26)의 외부 영역(30)은 빛 전달(light transmission) 및 시야(field of view) 확보를 위해 투명하게 형성된 투명 영역(48)일 수 있다.

한편, 도전 패턴들이 전면 윈도우(310)의 일부 영역에 형성될 수 있는 것으로 예시되어 있지만, 다른 예는 도 1b의 측면 글래스(320), 도 3c의 후면 글래스(330) 및 임의의 글래스 구조로 확장될 수 있다. 차량(20)에서 탑승자 또는 운전자는 반투명 판유리(26)을 통해 도로 및 주변 환경을 볼 수 있고 일반적으로 상부 영역(310a)의 안테나에 의한 방해 없이 볼 수 있다.

도 17a 및 도 17b를 참조하면, 상부 영역(310a)의 안테나는 반투명 판유리(26)의 제1 영역(40) 전체에 걸쳐 있는 제1 부분(38), 및 제1 영역(40)에 인접하게 배치된 반투명 판유리(26)의 제2 영역(44) 전체에 걸쳐 있는 제2 부분(42)을 포함할 수 있다. 제1 부분(38)은 제2 부분(42)의 밀도보다 더 큰 밀도(즉, 더 큰 격자 구조)를 갖는다. 제1 부분(38)의 밀도가 제2 부분(42)의 밀도보다 더 크기 때문에, 제1 부분(38)이 제2 부분(42)보다 더 투명한 것으로 인식된다. 또한, 제1 부분(38)의 안테나 효율이 제2 부분(42)의 안테나 효율보다 더 높다.

따라서, 제1 부분(38)에 안테나 방사체를 형성하고 제2 부분(42)에는 더미 방사체 (더미 부)를 형성하도록 구성할 수도 있다. 안테나 어셈블리(1100)가 차량 전면 글래스(310)의 상부 영역(310a)인 제1 부분(38)에 구현 시, 더미 방사체 또는 급전 라인의 일부가 제2 부분(42)에 구현 (부착)될 수 있다.

이와 관련하여, 안테나 영역이 차량 전면 글래스(310)의 상부 영역(310a)에 구현될 수 있다. 안테나를 구성하는 메탈 메쉬 격자 기반의 도전 패턴들은 제1 영역(38)에 구현될 수 있다. 한편, 시인성을 위한 제1 영역(38)에 더미 메쉬 격자가 배치될 수 있다. 또한, 제1 부분(38)과 제2 부분(42) 간의 투명도 유지 관점에서 제2 영역(42)에도 더미 메쉬 격자 기반의 도전 패턴들이 형성될 수 있다. 제2 영역(42)에 배치되는 메쉬 격자(46)의 간격은 제1 영역(38)에 배치되는 메쉬 격자의 간격보다 더 넓게 형성된다.

상부 영역(310a)의 안테나의 제1 부분(38)에 형성되는 도전성 메쉬 격자(conductive mesh grid)는 반투명 판유리(26)의 주변부(34)와 제2 부분(42)을 포함하는 영역까지 확장될 수 있다. 상부 영역(310a)의 안테나는 주변부(34)를 따라 일 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.

투명 안테나와 같은 안테나 어셈블리(1100)는 차량 전면 글래스(310)의 상부 영역(310a)에 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 어셈블리(1100)가 전면 글래스(310)의 상부 영역(310a)에 배치되는 경우, 안테나 어셈블리(1100)는 반투명 판유리(26)의 상부 영역(47)까지 확장될 수 있다. 반투명 판유리(26)의 상부 영역(47)은 다른 부분보다 투명도가 낮게 구현될 수 있다. 판유리(26)의 상부 영역(47)에 급전부의 일부 또는 다른 인터페이스 라인들이 구현될 수 있다. 안테나 어셈블리(1100)가 차량 전면 글래스(310)의 상부 영역(310a)에 구현 시 안테나 어셈블리(1100)는 도 3a 내지 도 3c의 제2 안테나 시스템(1000b)과 연동될 수 있다.

안테나 어셈블리(1100)는 차량 전면 글래스(310)의 하부 영역(310b) 또는 측면 영역(310c)에 구현될 수 있다. 안테나 어셈블리(1100)가 차량 전면 글래스(310)의 하부 영역(310b)에 배치되는 경우, 안테나 어셈블리(1100)는 반투명 판유리(26)의 하부 영역(49)까지 확장될 수 있다. 반투명 판유리(26)의 하부 영역(49)은 다른 부분보다 투명도가 낮게 구현될 수 있다. 반투명 판유리(26)의 하부 영역(49)에 급전부의 일부 또는 다른 인터페이스 라인들이 구현될 수 있다. 커넥터 어셈블리(74)가 반투명 판유리(26)의 하부 영역(49)에 구현될 수 있다.

안테나 어셈블리(1100)가 차량 전면 글래스(310)의 하부 영역(310b)에 또는 측면 영역(310c)에 구현 시 안테나 어셈블리(1110)는 도 3a 내지 도 3c의 차량 내부의 안테나 시스템(1000)과 연동될 수 있다. 하지만, 안테나 시스템(1000) 및 제2 안테나 시스템(1000b)과의 연동 구성은 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다. 한편, 안테나 어셈블리(1100)는 차량 도 1b의 측면 글래스(320)에 구현될 수도 있다.

도 1a 내지 도 17b를 참조하면, 실시 예에 따른 안테나 어셈블리(1100)를 구비하는 차량용 안테나 시스템(1000)은 도 16a의 투명 유리 어셈블리(transparent pane assembly, 1050)를 포함할 수 있다. 한편, 도 18은 실시 예에 따른 차량용 안테나 시스템이 탑재된 차량의 구성을 나타낸 블록도를 나타낸다.

도 1a 내지 도 18을 참조하면, 차량(500)은 차량용 안테나 시스템(1000)을 포함하도록 구성될 수 있다. 차량(500)은 차량용 안테나 시스템(1000) 이외에 통신 장치(400) 및 오브젝트 검출 장치(520)을 포함하도록 구성될 수 있다. 통신 장치(400) 및 오브젝트 검출 장치(520)에 대한 상세한 설명은 도 4에서의 설명으로 대체한다. 도 1a, 도 1b 및 도 15를 참조하면, 차량(500)은 전기적 그라운드로 동작하는 도전 차량 바디(conductive vehicle body)를 구비할 수 있다.

차량용 안테나 시스템(1000)은 투명 유리 어셈블리(1050)에 배치되는 안테나 어셈블리(1100)를 포함할 수 있다. 도 15a 및 도 15b를 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 유전체 기판(1010) 및 메탈 메쉬 층(1020)을 포함하도록 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

글래스(1001)는 차량의 윈도우를 구성한다. 글래스(1001)는 투명 필름 소재의 유전체 기판(1010)과 OCA 층(1032)을 통해 부착된다. 유전체 기판(1010)은 글래스(1001)에 부착되고 메쉬 격자 형태의 도전 패턴들이 형성되도록 구성될 수 있다.

안테나 시스템(1000)은 글래스(1001), 유전체 기판(1010), 메탈 메쉬 층(1020)에 배치되는 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 안테나 소자들은 유전체 기판(1010) 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 안테나 소자들은 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2)를 포함할 수 있다. 안테나 소자들은 이중 편파 안테나로 동작하는 제3 방사 구조(1100-3)를 더 포함할 수 있다. 한편, 글래스의 일 영역에 형성되거나 배치되는 유전체 기판(1010)은 제1 내지 제3 방사 구조(1100-1 내지 1100-3) 및 갭 영역(G1, G2)을 포함하도록 구성될 수 있다.

제1 방사 구조(1100-1) 내지 제3 방사 구조(1100-2)가 유전체 기판(1010) 상에 형성된다. 제1 방사 구조(1100-1)는 제1 방사체 영역(1100a)의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제1 그라운드 영역(1150a) 및 제2 그라운드 영역(1160a)으로 구성된다. 제2 방사 구조(1100-2)는 제2 방사체 영역(1100b)의 양 측에 일 축 방향으로 서로 다른 길이로 형성되는 제3 그라운드 영역(1150b) 및 제4 그라운드 영역(1160b)으로 구성된다. 제3 방사 구조(1100-3)은 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2) 사이에 배치되도록 구성된다.

제1 방사 구조(1100-1)의 제1 그라운드 영역(1150a)과 제2 방사 구조(1100-2)의 제3 그라운드 영역(1160a) 사이에 갭 영역(G1, G2)이 형성될 수 있다. 갭 영역(G1, G2)은 하부 영역의 제1 갭 영역(G1) 및 상부 영역의 제2 갭 영역(G2)을 포함할 수 있다. 제2 갭 영역(G2)은 제1 갭 영역(G1)보다 일 축 방향으로 상부 영역에 형성된다. 제1 갭 영역(G1)의 제1 간격이 제2 갭 영역(G2)의 제2 간격보다 더 넓게 형성되고, 제3 방사 구조(1100-3)는 하부 영역인 제1 갭 영역(G1)에 배치될 수 있다. 제3 방사 구조(1100-3)는 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2) 사이에 배치되어, 저대역에서 제1 및 제2 방사 구조(1100-1, 1100-2) 간의 간섭을 저감하도록 구성될 수 있다.

제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 유전체 기판(1010) 상에 서 대칭 구조로 형성된다. 제3 방사 구조(1100-3)는 이중 급전 안테나로 형성된다.

제1 방사 구조(1100-1)의 제1 그라운드 영역(1150a)과 제2 방사 구조(1100-2)의 제3 그라운드 영역(1150b)이 서로 마주보도록, 제1 방사 구조(1100-1)와 제2 방사 구조(1100-2)는 미러 형태의 대칭 구조(symmetrical structure)로 형성된다. 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2) 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭 구조로 형성된다.

제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 제1 급전 라인(1120a) 및 제2 급전 라인(1120b)에 의해 급전된다. 제3 방사 구조(1100-3)는 대각선 방향에서 소정 각도 회전되어 일 축 방향과 평행하게 형성된 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170)에 의해 급전된다.

제1 급전 라인(1120a) 내지 제4 급전 라인(1170)은 일 축 방향과 평행하게 형성되고, 제1 급전 라인(1120a)의 제1 단부 내지 제4 급전 라인(1170)의 제4 단부는 타 축 방향에 평행한 동일 선상에 배치된다. 제1 급전 라인(1120a)의 제1 단부 내지 제4 급전 라인(1170)의 제4 단부는 글래스의 불투명 영역에 형성되는 급전 라인들과 전기적으로 연결된다.

본 명세서에서 제시되는 복수의 안테나들은 송수신부 회로(1250) 및 프로세서(1400)와 동작 가능하게 결합된다. 이와 관련하여, 제1 방사 구조(1100-1) 및 제2 방사 구조(1100-2)는 제1 급전 라인(1120a) 및 제2 급전 라인(1120b)과 연결되어 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)로 동작한다. 한편, 제3 방사 구조(1100-3)는 제3 급전 라인(1160) 및 제4 급전 라인(1170)과 연결되어 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)로 동작한다.

안테나 시스템(1000)은 송수신부 회로(1250) 및 프로세서(1400)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 안테나 소자들과 제1 급전 라인(1120a) 내지 제4 급전 라인(1170)을 통해 동작 가능하게 결합된다. 송수신부 회로(1250)는 제1 대역 내지 제3 대역 중 적어도 하나의 대역의 무선 신호가 안테나 어셈블리(1100)를 통해 방사되도록 제어할 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성될 수 있다.

프로세서(1400)는 급전 라인(1120)에 서로 다른 대역의 무선 신호가 인가되도록 송수신부 회로(1250)를 제어하여, 안테나 모듈(1100)을 통해 반송파 집성(CA) 또는 이중 연결(DC)을 수행하도록 구성할 수 있다.

프로세서(1400)는 제1 안테나(1110-1, ANT1) 및 제2 안테나(1110-2, ANT2) 를 통해 제1 대역에서 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 제1 안테나(1110-1, ANT1) 내지 제4 안테나(1110-4, ANT4)를 통해 제2 대역 및 제3 대역 중 적어도 하나에서 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 제1 안테나(1110-1, ANT1) 내지 제4 안테나(1110-4, ANT4) 중 적어도 하나를 통해 반송파 집성(CA) 또는 이중 연결(DC)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.

한편, 본 명세서에서 제시되는 광대역 이중 편파 안테나에 해당하는 제3 방사 구조(1110-3)를 이용하여 반송파 집성(carrier aggregation, CA) 및/또는 이중 연결(dual connectivity, DC) 동작을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 제3 안테나(ANT3)와 제2 안테나(ANT4)에 서로 다른 대역의 제1 무선 신호 및 제2 무선 신호를 인가되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.

이를 위해, 하나의 안테나 소자의 서로 다른 포트에 서로 다른 RF 체인(chain)이 연결되도록 구성될 수 있다. 따라서, 송수신부 회로(1250)의 제1 RF 체인은 제1 대역의 제1 신호를 제1 급전 라인(1160)으로 인가할 수 있다. 반면에, 송수신부 회로(1250)의 제2 RF 체인은 제2 대역의 제2 신호를 제2 급전 라인(1170)으로 인가할 수 있다. 이에 따라, 하나의 안테나 소자를 이용하여 서로 다른 대역(의 신호)을 결합하여 반송파 집성(CA) 및/또는 이중 연결(DC)을 수행할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서는 투명 소재로 구현된 광대역 안테나를 구비한 안테나 시스템 및 이를 구비하는 차량에 대해 설명하였다. 이와 같은 투명 소재로 구현된 광대역 안테나를 구비한 안테나 시스템 및 이를 구비하는 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

전술한 본 명세서와 관련하여, 투명 안테나를 포함하는 안테나 시스템 및 이를 제어하는 차량의 설계 및 이의 구동은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.

Claims

안테나 어셈블리에 있어서,
유전체 기판(dielectric substrate); 및
상기 유전체 기판 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자들을 포함하고,
제1 방사 구조;
제2 방사 구조; 및
제3 방사 구조를 포함하고,
상기 제1 방사 구조는 제1 급전 라인에 전기적으로 연결된 제1 도전 패턴 및 그라운드에 연결된 제2 도전 패턴 및 제3 도전 패턴을 포함하고,
상기 제1 도전 패턴은 상기 제2 도전 패턴 및 상기 제3 도전 패턴 사이에 배치되고, 상기 제2 도전 패턴의 크기는 상기 제3 도전 패턴의 크기보다 작고,
상기 제2 방사 구조는 제2 급전 라인에 전기적으로 연결된 제4 도전 패턴 및 그라운드에 연결된 제5 도전 패턴 및 제6 도전 패턴을 포함하고,
상기 제4 도전 패턴은 상기 제5 도전 패턴 및 상기 제6 도전 패턴 사이에 배치되고, 상기 제5 도전 패턴의 크기는 상기 제6 도전 패턴의 크기보다 크고,
상기 제3 도전 패턴과 상기 제5 도전 패턴은 갭 영역에 의해 분리되고,
상기 갭 영역은 제1 갭 영역 및 제2 갭 영역을 포함하고, 상기 제1 갭 영역의 간격이 상기 제2 갭 영역의 간격보다 넓고,
상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조는 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭구조로 구성되고,
상기 제3 도전 패턴은 제1 영역과 제2 영역을 갖고, 상기 제3 도전 패턴의 제1 영역은 상기 제3 도전 패턴의 제2 영역과 연결되고,
상기 제5 도전 패턴은 제3 영역과 제4 영역을 갖고, 상기 제5 도전 패턴의 제3 영역은 상기 제5 도전 패턴의 제4 영역과 연결되고,
상기 제3 도전 패턴의 상기 제2 영역의 일부와 상기 제5 도전 패턴의 상기 제4 영역의 일부는 상기 그라운드와 연결되고,
상기 제3 도전 패턴의 경계는 상기 제5 도전 패턴의 경계와 마주하고,
상기 제2 영역의 제3 도전 패턴의 경계는 상기 제4 영역의 제5 도전 패턴의 경계와 제1 너비만큼 이격되어 있고,
상기 제1 영역의 제3 도전 패턴의 경계는 상기 제3 영역의 제5 도전 패턴의 경계와 제2 너비만큼 이격되어 있고, 상기 제1 너비는 상기 제2 너비보다 넓고,
상기 제3 방사 구조는 상기 제1 갭 영역에 배치되고,
상기 제3 방사 구조의 너비는 상기 제2 갭 영역의 간격과 동일하고,
상기 제3 방사 구조의 높이는 상기 제1 갭 영역의 높이보다 작고,
상기 제3 방사 구조는 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭구조로 구성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 제1 도전 패턴의 높이는 상기 제2 도전 패턴의 높이보다 높고,
상기 제3 도전 패턴의 높이는 상기 제1 도전 패턴의 높이보다 높고,
상기 제4 도전 패턴의 높이는 상기 제6 도전 패턴의 높이보다 높고,
상기 제5 도전 패턴의 높이는 상기 제4 도전 패턴의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리.
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제1 항에 있어서,
상기 제2 영역의 상기 제3 도전 패턴의 경계의 높이가 상기 제1 영역의 상기 제3 도전 패턴의 경계의 높이보다 높고,
상기 제4 영역의 상기 제5 도전 패턴의 경계의 높이가 상기 제3 영역의 상기 제5 도전 패턴의 경계의 높이보다 높고,
상기 제2 영역의 상기 제3 도전 패턴의 경계의 높이와 상기 제4 영역의 상기 제5 도전 패턴의 경계의 높이는 동일한 높이이고,
상기 제1 영역의 상기 제3 도전 패턴의 경계의 높이와 상기 제3 영역의 상기 제5 도전 패턴의 경계의 높이는 동일한 높이인 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리.
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제1 항에 있어서,
상기 제3 방사 구조는,
개구부를 갖는 제7 도전 패턴; 상기 제7 도전 패턴의 제1 단부와 제2 단부가 그라운드와 전기적으로 연결되고,
상기 개구부에 배치된 제8 도전 패턴; 상기 제8 도전 패턴의 제3 단부와 제4 단부는 상기 그라운드와 전기적으로 연결되고,
상기 제7 도전 패턴과 상기 제8 도전 패턴 사이에 배치되는 제1 슬롯;
상기 제1 슬롯에 배치되고, 단부가 제3 급전 라인과 전기적으로 연결되는 제9 도전 패턴; 및
상기 제1 슬롯에 배치되고, 단부가 제4 급전부와 전기적으로 연결되는 제10 도전 패턴,
상기 제8 도전 패턴은 제1 부분, 제2 부분, 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 제3 부분을 포함하고,
상기 제2 부분은 상기 제8 도전 패턴의 제3 단부 및 제4 단부를 갖고,
상기 제2 부분과 상기 제3 부분은 상기 제9 도전 패턴과 상기 제10 도전 패턴 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리.
제9 항에 있어서,
상기 제1 도전 패턴 내지 상기 제10 도전 패턴은 상기 유전체 기판 상에 복수의 개구 영역을 갖는 금속 메쉬 형태로 형성되고,
상기 제1 방사 구조, 상기 제2 방사 구조 및 상기 제3 방사 구조는 상기 유전체 기판의 일면에 배치되고,
상기 제1 방사 구조, 상기 제2 방사 구조 및 상기 제3 방사 구조는 CPW(Coplanar Waveguide) 구조인 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리.
제10 항에 있어서,
상기 안테나 어셈블리는 상기 유전체 기판의 일면에 상기 제1 방사 구조, 상기 제2 방사 구조 및 상기 제3 방사 구조의 외측에 복수의 더미 메쉬 격자 패턴들을 포함하고,
상기 복수의 더미 메쉬 격자 패턴들은 상기 급전 라인 및 상기 그라운드와 연결되지 않고,
상기 복수의 더미 메쉬 격자 패턴들은 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 제1 방사 구조는 제1 안테나로 동작하고,
상기 제2 방사 구조는 제2 안테나로 동작하고,
상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조는 제1 대역, 상기 제1 대역보다 높은 제2 대역 및 상기 제2 대역보다 높은 제3 대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리.
제12 항에 있어서,
상기 제3 방사 구조는 제3 안테나 및 제4 안테나로 동작하고,
상기 제3 방사 구조는 상기 제2 대역 및 상기 제3 대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리.
제12 항에 있어서,
상기 제1 방사 구조 및 상기 제2 방사 구조는 상기 제1 대역에서 2x2 다중 입출력(MIMO) 시스템으로 동작하고,
상기 제1 방사 구조, 상기 제2 방사 구조 및 상기 제3 방사 구조는 상기 제2 대역 및 상기 제3 대역에서 4x4 다중 입출력(MIMO) 시스템으로 동작하는 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리.
제1 항에 있어서,
상기 제1 방사 구조, 상기 제2 방사 구조 및 상기 제3 방사 구조는 109x102mm²의 사각형 크기로 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나 어셈블리.
차량용 안테나 시스템에 있어서, 상기 차량은 전기적 그라운드로 동작하는 도전 차량 바디(conductive vehicle body)를 구비하고,
상기 차량의 윈도우를 구성하는 글래스;
상기 글래스에 부착되고 메쉬 격자 형태의 도전 패턴들이 형성되도록 구성된 유전체 기판(dielectric substrate); 및
상기 유전체 기판 상에 도전 패턴으로 형성되어 무선 신호를 방사하도록 구성된 안테나 소자들을 포함하고,
제1 방사 구조;
제2 방사 구조; 및
제3 방사 구조를 포함하고,
상기 제1 방사 구조는 제1 급전 라인에 전기적으로 연결된 제1 도전 패턴 및 그라운드에 연결된 제2 도전 패턴 및 제3 도전 패턴을 포함하고,
상기 제1 도전 패턴은 상기 제2 도전 패턴 및 상기 제3 도전 패턴 사이에 배치되고, 상기 제2 도전 패턴의 크기는 상기 제3 도전 패턴의 크기보다 작고,
상기 제2 방사 구조는 제2 급전 라인에 전기적으로 연결된 제4 도전 패턴 및 그라운드에 연결된 제5 도전 패턴 및 제6 도전 패턴을 포함하고,
상기 제4 도전 패턴은 상기 제5 도전 패턴 및 상기 제6 도전 패턴 사이에 배치되고, 상기 제5 도전 패턴의 크기는 상기 제6 도전 패턴의 크기보다 크고,
상기 제3 도전 패턴과 상기 제5 도전 패턴은 갭 영역에 의해 분리되고,
상기 갭 영역은 제1 갭 영역 및 제2 갭 영역을 포함하고, 상기 제1 갭 영역의 간격이 상기 제2 갭 영역의 간격보다 넓고,
상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조는 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭구조로 구성되고,
상기 제3 도전 패턴은 제1 영역과 제2 영역을 갖고, 상기 제3 도전 패턴의 제1 영역은 상기 제3 도전 패턴의 제2 영역과 연결되고,
상기 제5 도전 패턴은 제3 영역과 제4 영역을 갖고, 상기 제5 도전 패턴의 제3 영역은 상기 제5 도전 패턴의 제4 영역과 연결되고,
상기 제3 도전 패턴의 상기 제2 영역의 일부와 상기 제5 도전 패턴의 상기 제4 영역의 일부는 상기 그라운드와 연결되고,
상기 제3 도전 패턴의 경계는 상기 제5 도전 패턴의 경계와 마주하고,
상기 제2 영역의 제3 도전 패턴의 경계는 상기 제4 영역의 제5 도전 패턴의 경계와 제1 너비만큼 이격되어 있고,
상기 제1 영역의 제3 도전 패턴의 경계는 상기 제3 영역의 제5 도전 패턴의 경계와 제2 너비만큼 이격되어 있고, 상기 제1 너비는 상기 제2 너비보다 넓고,
상기 제3 방사 구조는 상기 제1 갭 영역에 배치되고,
상기 제3 방사 구조의 너비는 상기 제2 갭 영역의 간격과 동일하고,
상기 제3 방사 구조의 높이는 상기 제1 갭 영역의 높이보다 작고,
상기 제3 방사 구조는 상기 제1 방사 구조와 상기 제2 방사 구조 사이의 중심 라인을 기준으로 대칭구조로 구성되는 것을 특징으로 하는, 차량용 안테나 시스템.
제16 항에 있어서,
상기 제1 도전 패턴의 높이는 상기 제2 도전 패턴의 높이보다 높고,
상기 제3 도전 패턴의 높이는 상기 제1 도전 패턴의 높이보다 높고,
상기 제4 도전 패턴의 높이는 상기 제6 도전 패턴의 높이보다 높고,
상기 제5 도전 패턴의 높이는 상기 제4 도전 패턴의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는, 차량용 안테나 시스템.
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