WO2022092514A1 - 차량에 배치되는 광대역 안테나 - Google Patents

차량에 배치되는 광대역 안테나 Download PDF

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WO2022092514A1
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patch
antenna
slot
line
vehicle
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정강재
최국헌
박병용
김의선
조일남
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LG Electronics Inc
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
    • H01Q9/0435—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave using two feed points

Definitions

  • the present invention relates to a broadband antenna for deployment in a vehicle.
  • a specific implementation relates to an antenna system having a broadband antenna embodied in a transparent material to be operable in various communication systems, and to a vehicle having the same.
  • a vehicle may perform a wireless communication service with another vehicle or a nearby object, infrastructure, or base station.
  • various communication services may be provided through a wireless communication system to which LTE communication technology or 5G communication technology is applied.
  • LTE communication technology or 5G communication technology is applied.
  • a part of the LTE frequency band may be allocated to provide 5G communication service.
  • the vehicle body and the vehicle roof are formed of a metal material to block radio waves. Accordingly, a separate antenna structure may be disposed on the vehicle body or on the roof. Alternatively, when the antenna structure is disposed under the vehicle body or roof, the vehicle body or roof portion corresponding to the antenna arrangement area may be formed of a non-metallic material.
  • the vehicle body or roof needs to be integrally formed.
  • the exterior of the vehicle body or roof may be formed of a metal material. Accordingly, there is a problem in that the antenna efficiency may be greatly reduced due to the vehicle body or the roof.
  • the transparent antenna may be disposed on the glass corresponding to the window of the vehicle in order to increase the communication capacity without changing the exterior design of the vehicle.
  • the antenna radiation efficiency and impedance bandwidth characteristics are deteriorated due to an electrical loss of the transparent material antenna.
  • the antenna layer on which the antenna pattern is disposed and the ground layer on which the ground pattern is disposed are disposed on different planes.
  • the vehicle transparent antenna layer and the ground layer need to be disposed on the same layer.
  • an antenna in which the antenna pattern and the ground pattern are disposed on the same layer has a problem in that it is difficult to operate as a broadband antenna.
  • Another object is to provide an antenna made of a transparent material that operates in a broadband capable of providing LTE and 5G communication services.
  • Another object of the present specification is to provide a transparent antenna made of a transparent material in which patch antenna structures of various shapes are combined with slots to operate in a wide band.
  • Another object of the present specification is to provide an antenna structure made of a transparent material with improved antenna efficiency while operating in a broadband.
  • Another object of the present specification is to propose a structure in which an antenna structure made of a transparent material having improved antenna efficiency while operating in a broadband can be disposed at various positions on a vehicle window.
  • Another object of the present specification is to improve communication performance by arranging a plurality of transparent antennas on a display of an electronic device or a glass of a vehicle.
  • the antenna assembly includes a dielectric substrate; a first patch having a first slot formed in an inner region of the first conductive pattern disposed on the dielectric substrate and configured to radiate a signal in a first band through the first conductive pattern; and a second patch having a second slot formed in an inner region of a second conductive pattern disposed in the inner region of the first slot, and configured to radiate signals in a second band and a third band through the second conductive pattern.
  • the antenna assembly may include: a first feeding line disposed in a first area of the first slot between an inner side of the first patch and an outer side of the second patch; a second feed line disposed in a second region of the first slot between the inner side of the first patch and the outer side of the second patch, the second region corresponding to a position orthogonal to the first feed line; and a connecting line configured to connect the first patch and the second patch between the first feed line and the second feed line.
  • the first feeding line and the second feeding line may form a first CPW feeding structure and a second CPW feeding structure in which ground patterns are formed on both sides of the signal line.
  • the signal line includes a first signal line and a second signal line spaced apart by a dielectric region therein, and the first signal line and the second signal line are inside the first patch and outside the second patch may be formed to extend along the
  • the first patch may be integrally formed with a ground pattern of the first CPW feeding structure and the second CPW feeding structure.
  • the second patch may be connected to the first patch by the connection line to be integrally formed with a ground pattern of the first CPW feeding structure and the second CPW feeding structure.
  • the second slot formed inside the second patch may be a circular slot, and the circular slot may be offset from a center of the second patch and disposed adjacent to the connection line.
  • the first patch may be formed as a square patch
  • the second patch may be formed as a circular patch
  • the first slot and the second slot may be formed as a circular slot.
  • the first patch may be formed as a circular patch
  • the second patch may be formed as a circular patch
  • the first slot and the second slot may be formed as a circular slot.
  • the first patch may be formed as a square patch
  • the second patch may be formed as a square patch
  • the first slot may be formed as a square slot
  • the second slot may be formed as a circular slot.
  • the first patch is formed of a polygonal patch having a polygonal structure
  • the second patch is formed of a polygonal patch of a polygonal structure
  • the first slot is formed of a polygonal slot
  • the second slot is formed of a circular slot
  • radiation is made in the second band through the circular patch disposed in the first slot inside the square patch, and in the third band through the first slot between the square patch and the circular patch Radiation can be achieved.
  • the second band may be higher than the first band
  • the third band may be higher than the second band.
  • the first feeding line may include first conductive patterns disposed on both sides of the dielectric region; and first coupling lines formed at both ends of the first conductive patterns along the first slot to couple a first signal to the first patch or the second patch. An end of one of the first coupling lines may be spaced apart from the connection line by a predetermined distance.
  • the second feeding line may include second conductive patterns disposed on both sides of the dielectric region; and second coupling lines formed on both sides along the first slot having a circular slot shape at the ends of the second conductive patterns to couple a second signal to the first patch or the second patch. there is.
  • One end of the second coupling lines may be spaced apart from the connection line by a predetermined distance.
  • the first coupling lines may include a third signal line disposed adjacent to the connection line and a fourth signal line disposed away from the connection line.
  • the second coupling lines may include a third signal line disposed adjacent to the connection line and a fourth signal line disposed away from the connection line.
  • the antenna assembly is connected to the first antenna and the second antenna in the third band. It can operate with 2 antennas.
  • first ground patterns may be disposed adjacent to the first conductive patterns
  • second ground patterns may be disposed adjacent to the second conductive patterns.
  • An interval between the first ground patterns and the first conductive patterns may increase at a second interval as the first interval is adjacent to the first slot having a circular slot shape.
  • the antenna assembly may operate as a first antenna having a first polarization by a first wireless signal applied from the first feeding line.
  • the antenna assembly may operate as a second antenna having a second polarization orthogonal to the first polarization by a second radio signal applied from the second feed line.
  • the first conductive pattern of the first patch and the second conductive pattern of the second patch may be formed in a metal mesh pattern in which a plurality of grids are electrically connected, and the antenna assembly may be implemented as a transparent antenna. .
  • a vehicle in the vehicle antenna system according to another aspect of the present specification, includes a conductive vehicle body operating as an electrical ground, and the vehicle antenna system includes: glass constituting a window of the vehicle; a dielectric substrate attached to the glass and configured to form conductive patterns in a mesh lattice form; a first patch having a first slot formed in an inner region of a first conductive pattern on the dielectric substrate and configured to radiate a signal in a first band through the first conductive pattern; and a second patch having a second slot formed in an inner region of a second conductive pattern disposed in an inner region of the first slot, and configured to radiate signals in a second band and a third band through the second conductive pattern;
  • the first patch and the second patch constitute a transparent antenna element - may include.
  • the vehicle antenna system may include: a first feeding line disposed in a first area of the first slot between the inner side of the first patch and the outer side of the second patch; a second feed line disposed in a second region of the first slot between the inner side of the first patch and the outer side of the second patch, the second region corresponding to a position orthogonal to the first feed line; and a connecting line configured to connect the first patch and the second patch between the first feed line and the second feed line.
  • the first feeding line and the second feeding line may form a first CPW feeding structure and a second CPW feeding structure in which ground patterns are formed on both sides of the signal line.
  • a portion of the first CPW feeding structure and the second CPW feeding structure may be implemented in a transparent area of the vehicle window, and the remaining areas may be implemented in an opaque area of the vehicle window.
  • the antenna system may operate as a first antenna and a second antenna by the first feed line and the second feed line.
  • the vehicle antenna system may include: a transceiver circuit operatively coupled to the first antenna and the first feed line, and operatively coupled to the second antenna and the second feed line; and a processor operatively coupled to the transceiver circuit and configured to control the transceiver circuit.
  • the transparent antenna element may include a first antenna element and a second antenna element spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the first antenna element includes a first antenna having a first polarization by a first radio signal applied from a first feed line, and a second polarization different from the first polarization by a second radio signal applied from a second feed line. It can operate as a second antenna having
  • the second antenna element includes a third antenna having the first polarization by a third radio signal applied from a third feed line, and a fourth antenna having the second polarization by a fourth radio signal applied from a fourth feed line. It can act as an antenna.
  • the processor may control the transceiver circuit to perform 4x4 MIMO through the first antenna element and the second antenna element.
  • the processor controls the transceiver circuit to apply a first radio signal and a second radio signal of different bands to the first antenna and the second antenna to connect the first antenna and the second antenna. It may be configured to perform carrier aggregation (CA) or dual connectivity (DC) through the CA network.
  • CA carrier aggregation
  • DC dual connectivity
  • an antenna of a transparent material operating in a broadband capable of providing LTE and 5G communication services can provide
  • a transparent antenna made of a transparent material capable of broadband operation may be provided by combining a patch antenna structure of various shapes, such as a square patch, a polygonal patch, or a circular patch, with slots of various shapes.
  • an antenna structure made of a transparent material with improved antenna efficiency while operating in a broadband can be disposed in various positions, such as upper, lower, or side areas on the front window of a vehicle.
  • a plurality of transparent antennas are disposed on a display of an electronic device or glass of a vehicle to improve communication performance.
  • FIG. 1A is a configuration diagram illustrating the interior of a vehicle according to an example.
  • FIG. 1B is a configuration diagram viewed from the side of the inside of a vehicle according to an example.
  • FIG. 1 shows the type of V2X application.
  • FIG. 2b shows a standalone scenario supporting V2X SL communication and an MR-DC scenario supporting V2X SL communication.
  • 3A to 3C show a structure in which the antenna system can be mounted in the vehicle in the vehicle including the antenna system mounted on the vehicle according to the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram referenced for explaining a vehicle and an antenna system mounted on the vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a detailed configuration of an antenna assembly according to an embodiment of the present specification.
  • 6A to 6C show an antenna assembly according to various embodiments of the present specification.
  • FIG. 7A shows first and second polarization directions when power is fed by the first and second feeding lines in the radiator structure of FIG. 5 .
  • 7B is a comparison of radiation patterns formed when power is fed through different feeding lines in the antenna structure according to the present specification.
  • 8A to 8D compare electric field distributions induced on the antenna surface when signals are applied from first and second feed lines for different frequencies.
  • 9A and 9B compare antenna structures having different coupling lines.
  • FIGS. 9A and 9B are comparison of return loss according to the structure of the dual feed antenna of FIGS. 9A and 9B.
  • 11A and 11B show a stepped CPW feeding structure according to an embodiment of the present specification.
  • 13A and 13B show antenna performance of the broadband dual polarization antenna structure presented herein.
  • FIG. 14 shows a layered structure and a mesh lattice structure of an antenna assembly in which a transparent antenna implemented in a metal mesh form is disposed on glass presented in the present specification.
  • FIG. 15A is a front view of a vehicle in which a transparent antenna formed on glass according to the present specification can be implemented. Meanwhile, FIG. 15B shows a detailed configuration of a transparent glass assembly in which the transparent antenna according to the present specification can be implemented.
  • 16 is a block diagram illustrating a configuration of a vehicle on which an antenna system for a vehicle according to an embodiment is mounted.
  • the antenna system described herein may be mounted on a vehicle. Configurations and operations according to the embodiments described herein may also be applied to a communication system mounted on a vehicle, that is, an antenna system.
  • the antenna system mounted on the vehicle may include a plurality of antennas, a transceiver circuit and a processor for controlling them.
  • FIG. 1A is a configuration diagram illustrating the interior of a vehicle according to an example.
  • FIG. 1B is a configuration diagram viewed from the side of the inside of a vehicle according to an example.
  • the present invention relates to an antenna unit (ie, an internal antenna system) 1000 capable of transmitting and receiving signals such as GPS, 4G wireless communication, 5G wireless communication, Bluetooth, or wireless LAN.
  • the antenna unit (ie, the antenna system) 1000 capable of supporting these various communication protocols may be referred to as the integrated antenna module 1000 .
  • the antenna system 1000 may be configured to include a telematics module (TCU) 300 and an antenna assembly 1100 .
  • the antenna assembly 1100 may be disposed on a window of a vehicle.
  • the present specification also relates to a vehicle 500 having such an antenna system 1000 .
  • the vehicle 500 may be configured to include a housing 10 including a dashboard and a telematics unit (TCU) 300 .
  • the vehicle 500 may be configured to include a mounting bracket for mounting such a telematics module (TCU) 300 .
  • the vehicle 500 includes a telematics unit (TCU) 300 and an infotainment unit 600 configured to be connected thereto.
  • a portion of the front pattern of the infotainment unit 600 may be implemented in the form of a vehicle dashboard.
  • the display 610 and the audio unit 620 may be included in the dashboard of the vehicle.
  • the upper area 310a, the lower area 310b, and the side area of the front window 310 of the antenna assembly 1100 presented herein that is, the area in which the transparent antenna type antenna module 1100 can be disposed. It may be at least one of (310c).
  • the antenna assembly 1100 presented herein may be formed in the side window 320 of the vehicle side in addition to the front window 310 .
  • the antenna assembly 1100 when the antenna assembly 1100 is disposed in the lower region 310b of the front window 310 , it may be operatively coupled to the TCU 300 disposed inside the vehicle.
  • the antenna assembly 1100 When the antenna assembly 1100 is disposed in the upper area 310a or the side area 310c of the front window 310 , it may be operatively coupled to a TCU outside the vehicle.
  • it is not limited to the TCU coupling configuration inside or outside the vehicle.
  • V2X communication is V2V (Vehicle-to-Vehicle), which refers to communication between vehicles, V2I (Vehicle to Infrastructure), which refers to communication between a vehicle and an eNB or RSU (Road Side Unit), vehicle and individual It includes communication between the vehicle and all entities, such as V2P (Vehicle-to-Pedestrian) and V2N (vehicle-to-network), which refers to communication between terminals possessed by (pedestrian, cyclist, vehicle driver, or passenger).
  • V2V Vehicle-to-Vehicle
  • V2I Vehicle to Infrastructure
  • eNB or RSU Raad Side Unit
  • vehicle and individual It includes communication between the vehicle and all entities, such as V2P (Vehicle-to-Pedestrian) and V2N (vehicle-to-network), which refers to communication between terminals possessed by (pedestrian, cyclist, vehicle driver, or passenger).
  • V2X communication may represent the same meaning as V2X sidelink or NR V2X, or may indicate a broader meaning including V2X sidelink or NR V2X.
  • V2X communication is, for example, forward collision warning, automatic parking system, cooperative adaptive cruise control (CACC), loss of control warning, traffic queue warning, traffic vulnerable safety warning, emergency vehicle warning, when driving on a curved road It can be applied to various services such as speed warning and traffic flow control.
  • CACC cooperative adaptive cruise control
  • V2X communication may be provided through a PC5 interface and/or a Uu interface.
  • specific network entities for supporting communication between the vehicle and all entities may exist.
  • the network entity may be a base station (eNB), a road side unit (RSU), a terminal, or an application server (eg, a traffic safety server).
  • the terminal performing V2X communication is not only a general portable terminal (handheld UE), but also a vehicle terminal (V-UE (Vehicle UE)), a pedestrian terminal (pedestrian UE), an RSU of a base station type (eNB type), or a terminal It may mean an RSU of a UE type, a robot equipped with a communication module, and the like.
  • V2X communication may be performed directly between terminals, or may be performed through the network entity(s).
  • a V2X operation mode may be classified according to a method of performing such V2X communication.
  • RSU Road Side Unit
  • eNB-type RSU eNB-type RSU
  • UE-type RSU UE-type RSU
  • V2I Service is a type of V2X service, where one side is a vehicle and the other side is an entity belonging to infrastructure.
  • V2P Service is also a V2X service type. One side is a vehicle and the other side is a device carried by an individual (eg, a portable terminal carried by a pedestrian, a cyclist, a driver, or a passenger).
  • V2X Service is a 3GPP communication service type in which a transmission or reception device is related to a vehicle. According to the counterpart participating in the communication, it can be further divided into a V2V service, a V2I service, and a V2P service.
  • V2X enabled (enabled) UE is a UE supporting the V2X service.
  • V2V Service is a type of V2X service, both of which are vehicles.
  • the V2V communication range is the direct communication range between two vehicles participating in the V2V service.
  • V2X applications called V2X are (1) vehicle-to-vehicle (V2V), (2) vehicle-to-infrastructure (V2I), (3) vehicle-to-network (V2N), (4) )
  • V2P vehicle-to-pedestrian
  • Figure 2a shows the type of V2X application.
  • the four types of V2X applications can use "co-operative awareness" that provides a more intelligent service for the end user.
  • Vehicle Platooning allows vehicles to dynamically form platoons that move together. All vehicles in the Platoon get information from the lead vehicle to manage this Platoon. This information allows vehicles to drive more harmoniously than in normal directions, go in the same direction and drive together.
  • extended sensors are raw or processed raw or processed through a local sensor or live video image from a vehicle, a road site unit, a pedestrian device, and a V2X application server allow data to be exchanged.
  • Vehicles can increase their environmental awareness beyond what their sensors can detect, and provide a broader and holistic picture of local conditions.
  • a high data rate is one of the main characteristics.
  • Each vehicle and/or RSU shares self-awareness data obtained from local sensors with nearby vehicles, allowing the vehicle to synchronize and coordinate its trajectory or maneuver.
  • Each vehicle shares driving intent with the proximity-driving vehicle.
  • Remote driving allows a remote driver or V2X application to drive a remote vehicle for passengers who cannot drive by themselves or with a remote vehicle in a hazardous environment.
  • driving based on cloud computing can be used. High reliability and low latency are key requirements.
  • FIG. 2b shows a standalone scenario supporting V2X SL communication and an MR-DC scenario supporting V2X SL communication.
  • the gNB provides control/configuration for V2X communication of the UE in both LTE SL and NR SL.
  • ng-eNB provides control/configuration for V2X communication of the UE in both LTE SL and NR SL.
  • the eNB provides control/configuration for V2X communication of the UE in both LTE SL and NR SL.
  • V2X communication of the terminal in LTE SL and NR SL is controlled / configured by Uu while the terminal is set to EN-DC.
  • V2X communication of the terminal in LTE SL and NR SL is controlled / configured by Uu while the terminal is configured in NE-DC.
  • V2X communication of the terminal in LTE SL and NR SL is controlled/configured by Uu while the terminal is set to NGEN-DC.
  • a vehicle may perform wireless communication with an eNB and/or gNB through an antenna system.
  • the antenna system may be configured as an internal antenna system as shown in FIGS. 1A and 1B . Also, it may be implemented as an external antenna system and/or an internal antenna system as shown in FIGS. 3A to 3C .
  • FIGS. 3A to 3C show a structure in which the antenna system can be mounted in the vehicle in the vehicle including the antenna system mounted on the vehicle according to the present invention.
  • FIGS. 3A to 3C show a configuration capable of performing wireless communication through a transparent antenna formed on the vehicle front window 310 .
  • the antenna system 1000 including a transparent antenna may be implemented in a vehicle front window and inside the vehicle.
  • wireless communication may be performed through a transparent antenna formed on the vehicle side glass.
  • the vehicle antenna system including the transparent antenna according to the present invention may be combined with other antennas.
  • 3A to 3C in addition to the antenna system 1000 implemented as a transparent antenna, a separate antenna system 1000b may be further configured.
  • 3A to 3B illustrate a shape in which an antenna system 1000b other than the antenna system 1000 is mounted on or in a roof of a vehicle.
  • FIG. 3C illustrates a structure in which an antenna system 1000b other than the antenna system 1000 is mounted in a roof frame of a vehicle roof and rear mirror.
  • the present invention in order to improve the appearance of a vehicle (vehicle) and preserve telematics performance in case of a collision, the existing Shark Fin antenna is replaced with a non-protruding flat antenna. can do.
  • the present invention intends to propose an antenna in which an LTE antenna and a 5G antenna are integrated in consideration of 5G (5G) communication along with the existing mobile communication service (LTE) provision.
  • the antenna system 1000 implemented as a transparent antenna may be implemented in the front window 310 of the vehicle and inside the vehicle. Meanwhile, the second antenna system 1000b corresponding to the external antenna is disposed on the roof of the vehicle.
  • a radome 2000a for protecting the antenna system 1000 from an external environment and an external impact when driving a vehicle may surround the second antenna system 1000b.
  • the radome 2000a may be made of a dielectric material through which a radio signal transmitted/received between the second antenna system 1000b and the base station may be transmitted.
  • the antenna system 1000 implemented as a transparent antenna may be implemented in the front window 310 of the vehicle and inside the vehicle.
  • the second antenna system 1000b corresponding to the external antenna may be disposed within the roof structure of the vehicle, and may be configured such that at least a portion of the roof structure is made of a non-metal.
  • at least a portion of the roof structure 2000b of the vehicle may be made of a non-metal, and may be made of a dielectric material through which a radio signal transmitted/received between the antenna system 1000b and the base station may be transmitted.
  • the antenna system 1000 implemented as a transparent antenna may be implemented in the rear window 330 of the vehicle and inside the vehicle.
  • the second antenna system 1000b corresponding to the external antenna may be disposed inside the roof frame of the vehicle, and may be configured such that at least a portion of the roof frame 2000c is made of a non-metal.
  • at least a part of the roof frame 2000c of the vehicle 500 is implemented with a non-metal, and may be made of a dielectric material through which a radio signal transmitted/received between the second antenna system 1000b and the base station can be transmitted. there is.
  • a beam pattern by an antenna provided in the antenna system 1000 mounted on a vehicle may be formed in a direction perpendicular to the front window 310 or the rear window 330 . there is. Meanwhile, beam coverage may be further formed by a predetermined angle in a horizontal region with respect to the vehicle body by the antenna provided in the second antenna system 1000 mounted on the vehicle.
  • the vehicle 500 may not include the antenna system 1000b corresponding to the external antenna, but only the antenna unit (ie, the internal antenna system) 1000 corresponding to the internal antenna.
  • FIG. 4 is a block diagram referenced to describe a vehicle and an antenna system mounted on the vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle 500 may be an autonomous driving vehicle.
  • the vehicle 500 may be switched to an autonomous driving mode or a manual mode (pseudo driving mode) based on a user input.
  • the vehicle 500 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode or from the autonomous driving mode to the manual mode based on a user input received through the user interface device 510 .
  • operations such as object detection, wireless communication, navigation, and vehicle sensors and interfaces may be performed by the telematics unit mounted on the vehicle 500 .
  • the telematics unit mounted on the vehicle 500 may perform a corresponding operation in cooperation with the antenna module 300 , the object detection device 520 , and other interfaces.
  • the communication device 400 may be disposed in the telematics unit separately from the antenna system 300 , or may be disposed in the antenna system 300 .
  • the vehicle 500 may be switched to an autonomous driving mode or a manual mode based on driving situation information.
  • the driving situation information may be generated based on object information provided by the object detection apparatus 520 .
  • the vehicle 500 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode or from the autonomous driving mode to the manual mode based on driving situation information generated by the object detection device 520 .
  • the vehicle 500 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode or from the autonomous driving mode to the manual mode based on driving situation information received through the communication device 400 .
  • the vehicle 500 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode or from the autonomous driving mode to the manual mode based on information, data, and signals provided from an external device.
  • the autonomous driving vehicle 500 may be operated based on a driving system.
  • the autonomous vehicle 500 may be operated based on information, data, or signals generated by the driving system, the taking-out system, and the parking system.
  • the autonomous driving vehicle 500 may receive a user input for driving through the driving manipulation device. Based on the user input received through the driving manipulation device, the vehicle 500 may be driven.
  • the vehicle 500 may include a user interface device 510 , an object detection device 520 , a navigation system 550 , and a communication device 400 .
  • the vehicle may further include a sensing unit 561 , an interface unit 562 , a memory 563 , a power supply unit 564 , and a vehicle control unit 565 in addition to the above-described device.
  • the vehicle 500 may further include other components in addition to the components described herein, or may not include some of the components described herein.
  • the user interface device 510 is a device for communication between the vehicle 500 and a user.
  • the user interface device 510 may receive a user input and provide information generated in the vehicle 500 to the user.
  • the vehicle 500 may implement User Interfaces (UIs) or User Experiences (UXs) through the user interface device 510 .
  • UIs User Interfaces
  • UXs User Experiences
  • the object detecting device 520 is a device for detecting an object located outside the vehicle 500 .
  • the object may be various objects related to the operation of the vehicle 500 . Meanwhile, the object may be classified into a moving object and a fixed object.
  • the moving object may be a concept including other vehicles and pedestrians.
  • the fixed object may be a concept including a traffic signal, a road, and a structure.
  • the object detection apparatus 520 may include a camera 521 , a radar 522 , a lidar 523 , an ultrasonic sensor 524 , an infrared sensor 525 , and a processor 530 .
  • the object detecting apparatus 520 may further include other components in addition to the described components, or may not include some of the described components.
  • the processor 530 may control the overall operation of each unit of the object detection apparatus 520 .
  • the processor 530 may detect and track the object based on the acquired image.
  • the processor 530 may perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed with respect to an object through an image processing algorithm.
  • the object detecting apparatus 520 may include a plurality of processors 530 or may not include the processors 530 .
  • each of the camera 521 , the radar 522 , the lidar 523 , the ultrasonic sensor 524 , and the infrared sensor 525 may individually include a processor.
  • the object detection apparatus 520 may be operated under the control of the processor or the controller 570 of the apparatus in the vehicle 500 .
  • the navigation system 550 may provide location information of the vehicle based on information obtained through the communication device 400 , in particular, the location information unit 420 . Also, the navigation system 550 may provide a route guidance service to a destination based on current location information of the vehicle. In addition, the navigation system 550 may provide guide information about a surrounding location based on information obtained through the object detection device 520 and/or the V2X communication unit 430 . Meanwhile, it is possible to provide guidance information, autonomous driving service, etc. based on V2V, V2I, and V2X information obtained through the wireless communication unit 460 operating together with the antenna system 1000 according to the present invention.
  • the communication apparatus 400 is an apparatus for performing communication with an external device.
  • the external device may be another vehicle, a mobile terminal, or a server.
  • the communication device 400 may include at least one of a transmit antenna, a receive antenna, a radio frequency (RF) circuit capable of implementing various communication protocols, and an RF element to perform communication.
  • the communication device 400 may include a short-range communication unit 410 , a location information unit 420 , a V2X communication unit 430 , an optical communication unit 440 , a broadcast transceiver 450 , and a processor 470 .
  • the communication device 400 may further include other components in addition to the described components, or may not include some of the described components.
  • the short-range communication unit 410 is a unit for short-range communication.
  • the short-distance communication unit 410 may form wireless area networks to perform short-range communication between the vehicle 500 and at least one external device.
  • the location information unit 420 is a unit for obtaining location information of the vehicle 500 .
  • the location information unit 420 may include a Global Positioning System (GPS) module or a Differential Global Positioning System (DGPS) module.
  • GPS Global Positioning System
  • DGPS Differential Global Positioning System
  • the V2X communication unit 430 is a unit for performing wireless communication with a server (V2I: Vehicle to Infra), another vehicle (V2V: Vehicle to Vehicle), or a pedestrian (V2P: Vehicle to Pedestrian).
  • the V2X communication unit 430 may include an RF circuit capable of implementing protocols for communication with infrastructure (V2I), vehicle-to-vehicle communication (V2V), and communication with pedestrians (V2P).
  • the optical communication unit 440 is a unit for performing communication with an external device via light.
  • the optical communication unit 440 may include an optical transmitter that converts an electrical signal into an optical signal to transmit to the outside, and an optical receiver that converts the received optical signal into an electrical signal.
  • the light transmitter may be formed to be integrated with a lamp included in the vehicle 500 .
  • the wireless communication unit 460 is a unit that performs wireless communication with one or more communication systems through one or more antenna systems.
  • the wireless communication unit 460 may transmit and/or receive a signal to a device in the first communication system through the first antenna system.
  • the wireless communication unit 460 may transmit and/or receive a signal to a device in the second communication system through the second antenna system.
  • the first communication system and the second communication system may be an LTE communication system and a 5G communication system, respectively.
  • the first communication system and the second communication system are not limited thereto and can be extended to any different communication systems.
  • the antenna module 300 disposed inside the vehicle 500 may be configured to include a wireless communication unit.
  • the vehicle 500 may be an electric vehicle (EV) or a vehicle that can be connected to a communication system independently of an external electronic device.
  • the communication device 400 includes a short-range communication unit 410, a location information module 420, a V2X communication unit 430, an optical communication unit 440, a 4G wireless communication module 450, a 5G wireless communication module 460. may include at least one of
  • the 4G wireless communication module 450 may transmit and receive a 4G signal with a 4G base station through a 4G mobile communication network. In this case, the 4G wireless communication module 450 may transmit one or more 4G transmission signals to the 4G base station. In addition, the 4G wireless communication module 450 may receive one or more 4G reception signals from the 4G base station.
  • Up-Link (UL) Multi-Input Multi-Output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G transmission signals transmitted to the 4G base station.
  • Down-Link (DL) Multi-Input Multi-Output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G reception signals received from a 4G base station.
  • the 5G wireless communication module 460 may transmit and receive a 5G signal with a 5G base station through a 5G mobile communication network.
  • the 4G base station and the 5G base station may have a Non-Stand-Alone (NSA) structure.
  • the 4G base station and the 5G base station may be arranged in a non-stand-alone (NSA) structure.
  • the 5G base station may be disposed in a stand-alone (SA) structure at a location separate from the 4G base station.
  • SA stand-alone
  • the 5G wireless communication module 460 may transmit and receive a 5G signal with a 5G base station through a 5G mobile communication network. In this case, the 5G wireless communication module 460 may transmit one or more 5G transmission signals to the 5G base station.
  • the 5G wireless communication module 460 may receive one or more 5G reception signals from the 5G base station.
  • the 5G frequency band may use the same band as the 4G frequency band, and this may be referred to as LTE re-farming.
  • the 5G frequency band the Sub6 band, which is a band of 6 GHz or less, may be used.
  • a millimeter wave (mmWave) band may be used as a 5G frequency band.
  • the electronic device may perform beam forming for communication coverage expansion with the base station.
  • the 5G communication system may support a larger number of Multi-Input Multi-Output (MIMO) in order to improve transmission speed.
  • MIMO Multi-Input Multi-Output
  • UL MIMO may be performed by a plurality of 5G transmission signals transmitted to the 5G base station.
  • DL MIMO may be performed by a plurality of 5G reception signals received from a 5G base station.
  • the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication module 460 may be in a dual connectivity (DC) state with the 4G base station and the 5G base station.
  • DC dual connectivity
  • the dual connection with the 4G base station and the 5G base station may be referred to as EN-DC (EUTRAN NR DC).
  • EN-DC EUTRAN NR DC
  • the 4G base station and the 5G base station have a co-located structure, throughput improvement is possible through inter-CA (Carrier Aggregation). Therefore, the 4G base station and the 5G base station In the EN-DC state, a 4G reception signal and a 5G reception signal can be simultaneously received through the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication module 460.
  • the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication Short-range communication between electronic devices may be performed using the module 460.
  • wireless communication may be performed between vehicles by a V2V method without going through a base station.
  • CA carrier aggregation
  • 4G + WiFi carrier aggregation (CA) may be performed using the 4G wireless communication module 450 and the Wi-Fi communication module 113 .
  • 5G + WiFi carrier aggregation (CA) may be performed using the 5G wireless communication module 460 and the Wi-Fi communication module.
  • the communication device 400 may implement a vehicle display device together with the user interface device 510 .
  • the vehicle display device may be referred to as a telematics device or an AVN (Audio Video Navigation) device.
  • the antenna assembly refers to a structure in which conductive patterns are combined on a dielectric substrate, and may also be referred to as an antenna module.
  • FIG. 5 shows a detailed configuration of an antenna assembly according to an embodiment of the present specification.
  • FIGS. 6A to 6C show an antenna assembly according to various embodiments of the present specification.
  • FIG. 5 a structure in which a circular slot is formed by a square patch and a circular patch is shown.
  • 6A shows a structure in which a circular slot is formed between a plurality of circular patches.
  • 6B shows a structure in which a square slot is formed between a plurality of square patches.
  • 6C shows a structure in which a polygonal slot is formed between a plurality of polygonal patches.
  • a circular slot may be formed inside the circular/square/polygonal patch disposed in the inner region. In this regard, the circular slot may be replaced with a rectangular slot or a polygonal slot.
  • the antenna assembly 1100 may be configured to include a dielectric substrate 1010 , first patches 1110 , 1110a , 1110c , and second patches 1120 , 1120b , 1120c .
  • the first patches 1110 , 1110a , and 1110c and the second patches 1120 , 1120b , and 1120c may be referred to as a radiator.
  • the first patches 1110 , 1110a , and 1110c may be implemented as one of a square patch, a circular patch, or a polygonal patch, but is not limited thereto.
  • the second patches 1120 , 1120b , and 1120c may be implemented as one of a circular patch, a square patch, or a polygonal patch, but is not limited thereto.
  • the antenna assembly 1100 may be configured to further include a first feed line 1130 , a second feed line 1140 , and a connection line 1150 .
  • the first patches 1110 , 1110a , 1110c and the second patches 1120 , 1120b , and 1120c may be referred to as outer patches 1110 , 1110a , 1110c and inner patches 1120 , 1120b , 1120c , respectively. Meanwhile, since the first patches 1110 , 1110a , and 1110c constitute the outermost region of the conductive pattern, they may be referred to as outermost patches.
  • the first patches 1110 , 1110a , and 1110c may be configured such that a first slot S1 is formed in an inner region of the first conductive pattern disposed on the dielectric substrate 1010 .
  • the first patches 1110 , 1110a , and 1110c may be configured to radiate a signal in the first band through the first conductive pattern.
  • the first conductive pattern may be a metal mesh pattern formed in a plurality of lattice structures to implement a transparent antenna or may be implemented as a transparent conductive film.
  • the first band may be set as a mid band (MB) associated with 4G/5G wireless communication, but is not limited thereto.
  • MB mid band
  • the second patches 1120 , 1120b , and 1120c may be configured such that a second slot S2 is formed in an inner region of the second conductive pattern disposed on the dielectric substrate 1010 .
  • the second patches 1120 , 1120b , and 1120c may be configured such that the second slot S2 is formed in the inner region of the second conductive pattern disposed in the inner region of the first slot S1 .
  • the second patches 1120 , 1120b , and 1120c may be configured to radiate signals in the second band and the third band through the second conductive pattern.
  • the second conductive pattern may be a metal mesh pattern formed in a plurality of lattice structures to implement a transparent antenna or may be implemented as a transparent conductive film.
  • the second band may be set as a high band (HB) associated with 4G/5G wireless communication, but is not limited thereto.
  • the third band may be a Sub6 band associated with 5G wireless communication, but is not limited thereto.
  • the second band may be a band higher than the first band, and the third band may be set as a band higher than the second band.
  • the first band corresponding to MB may be set to 1.71-2.17 GHz, but is not limited thereto.
  • the second band corresponding to the HB may be set to 2.3-4.5 GHz or set to 2.5-3.1 GHz, but is not limited thereto.
  • the third band corresponding to the Sub6 band may be set to 4.6-6.0 GHz or 5.0-6.0 GHz, but is not limited thereto.
  • the first feeding line 1130 may be disposed in the first region SR1 of the first slot S1 between the inside of the first patch 1110 and the outside of the second patch 1120 .
  • the second feeding line 1140 may be disposed in the second region SR2 of the first slot S1 between the inside of the first patch 1110 and the outside of the second patch 1120 .
  • the second area SR2 of the first slot S1 may be set to be substantially perpendicular to the first area SR1 of the first slot S1 to correspond to a substantially 90 degree angle.
  • the second region SR2 may correspond to a position orthogonal to the first feeding line 1130 .
  • the connection line 1150 may be configured to connect the first patch 1110 and the second patch 1120 between the first feeding line 1130 and the second feeding line 1140 .
  • the feeding lines 1130 and 1140 of the antenna assembly structure presented herein may be formed in a co-planar waveguide (CPW) structure in which a ground is disposed on the same plane.
  • the antenna assembly structure disposed on the window of the vehicle may be configured as a transparent antenna structure.
  • the antenna structure disposed on the vehicle window may be configured as a single layer sturcutre in which the radiator, the power supply unit, and the ground are implemented on the same plane.
  • a multi-layer sturcutre may be considered by specially manufacturing the vehicle window so that the ground is implemented on a different plane from the radiator and the power supply unit.
  • the antenna structure may be configured as a single-layer structure in which the CPW feeding unit and the radiator are disposed on the same plane.
  • the first feeding line 1130 may form a first CPW feeding structure 1130 in which ground patterns 1131g are formed on both sides of the signal line 1131 .
  • the signal line 1131 may include a first signal line 1131a and a second signal line 1131b spaced apart by a dielectric region therein.
  • the first signal line 1131a and the second signal line 1131b may be formed to extend along the inside of the first patches 1110 , 1110a , and 1110c and the outside of the second patches 1120 , 1120b , 1120c .
  • the second feeding line 1140 may also form a second CPW feeding structure 1140 similar to the first feeding line 1130 .
  • the second feeding line 1140 may form a second CPW feeding structure 1140 in which ground patterns 1141g are formed on both sides of the signal line 1141 .
  • the signal line 1141 may include a first signal line 1141a and a second signal line 1141b similar to the first feeding line 1130 .
  • the signal line 1141 may include a first signal line 1141a and a second signal line 1141b spaced apart by a dielectric region therein.
  • the first signal line 1141a and the second signal line 1141b may be formed to extend along the inside of the first patches 1110 , 1110a , and 1110c and the outside of the second patches 1120 , 1120b , 1120c .
  • the first patches 1110 , 1110a and 1110c corresponding to the inner patches and the second patches 1120 , 1120b and 1120c corresponding to the outer patches may be configured to be electrically connected to the ground pattern.
  • the first patches 1110 , 1110a , and 1110c may be integrally formed with the ground pattern 1131g of the first CPW feeding structure 1130 .
  • the first patches 1110 , 1110a , and 1110c may be integrally formed with the ground pattern 1141g of the second CPW feeding structure 1140 .
  • the second patches 1120 , 1120b , and 1120c may be connected to the first patch 1110 by a connection line 1150 .
  • the second patches 1120 , 1120b , and 1120c may be integrally formed with the ground pattern 1131g of the first CPW feeding structure 1130 . Also, the second patches 1120 , 1120b , and 1120c may be integrally formed with the ground pattern 1141g of the second CPW power feeding structure 1140 .
  • the antenna assembly structure presented herein may be configured by a combination of internal patches and external patches and slots having various shapes.
  • the second slot S2 formed inside the second patch 1120 may be a circular slot.
  • the circular slot S2 may be offset from the center of the second patch 1120 and disposed adjacent to the connection line 1150 .
  • the first patch 1110 may be formed as a square patch, and the second patch 1120 may be formed as a circular patch.
  • the first slot S1 and the second slot S2 may be formed as circular slots.
  • an inner patch shape may also be implemented as a circular patch.
  • the first patch 1110a may be formed as a circular patch
  • the second patch 1120 may also be formed as a circular patch.
  • the first slot S1 and the second slot S2 may be formed as circular slots.
  • the shape of the inner patch and the outer patch may be implemented as a square patch.
  • the first patch 1110 may be formed as a square patch
  • the second patch 1120b may also be formed as a square patch.
  • the first slot S1b may be formed as a square slot
  • the second slot S2 may be formed as a circular slot.
  • the shapes of the inner patch and the outer patch may be implemented as polygonal patches. Accordingly, the first patch 1110c may be formed as a polygonal patch, and the second patch 1120c may also be formed as a polygonal patch.
  • the first slot S1c may be formed as a polygonal slot, and the second slot S2 may be formed as a circular slot.
  • a radio signal of a first band may be radiated by the first patches 1110 , 1110a , and 1110c .
  • the radio signal of the first band may be radiated by the current induced along the inner side of the first patch 1110 , 1110a , and 1110c .
  • the length of the current path P1 through which the radio signal of the first band is induced to be radiated may be set to quarter-wavelength.
  • radio signals of the second band and the third band may be radiated by the second patches 1120 , 1120b , and 1120c .
  • a radio signal of the second band may be radiated by a current induced inside the second patches 1120 , 1120b , 1120c along the outside of the second slot S2 .
  • the radio signal of the third band may be radiated by the current induced along the outside of the second patches 1120 , 1120b and 1120c .
  • the length of the current path P2 through which the radio signal of the second band is induced to be radiated may be set to a quarter-wavelength.
  • the length of the current path P3 through which the radio signal of the third band is induced to be radiated may be set to a half wavelength.
  • the radio signal of the first band may be radiated by the rectangular patch 1110 .
  • the radio signal of the first band may be radiated by the current induced along the inner circular slot S1 of the square patch 1110 .
  • radiation may be made in the second band through the circular patch 1120 disposed in the first slot S1 inside the square patch 1110 .
  • radiation may be made in the second band along the outside of the circular patch 1120 disposed in the first slot S1.
  • radiation may be made in the third band through the first slot S1 between the square patch 1110 and the circular patch 1120 .
  • the second band may be a band higher than the first band
  • the third band may be set as a band higher than the second band.
  • the first feeding line 1130 may be configured to include first conductive patterns 1131a and 1131b and first coupling lines 1132 and 1133 .
  • the first conductive patterns 1131a and 1131b may be referred to as signal lines 1131a and 1131b as described above. Meanwhile, each of the first conductive patterns 1131a and 1131b may be referred to as first and second signal lines 1131a and 1131b.
  • the first conductive patterns 1131a and 1131b may be configured to be disposed on both sides of the dielectric region.
  • the first coupling lines 1132 and 1133 may be formed at both ends of the first conductive patterns 1131a and 1131b along the first slot S1 (the first region SR1 of). Accordingly, the first coupling lines 1132 and 1133 may be configured to couple the first signal to the first patch 1110 , 1110a , 1110c and/or the second patch 1120 , 1120b , 1120c .
  • One end of the first coupling lines 1132 and 1133 may be disposed to be spaced apart from the connection line 1150 by a predetermined distance.
  • the second feeding line 1140 may be configured to include second conductive patterns 1141a and 1141b and second coupling lines 1142 and 1143 .
  • the second conductive patterns 1141a and 1141b may be referred to as signal lines 1141a and 1141b as described above. Meanwhile, each of the second conductive patterns 1141a and 1141b may be referred to as first and second signal lines 1141a and 1141b.
  • the second conductive patterns 1141a and 1141b may be configured to be disposed on both sides with respect to the dielectric region.
  • the second coupling lines 1142 and 1143 may be formed at both ends of the second conductive patterns 1141a and 1141b along the first slot S1 (the second region SR2 of the second region SR2 ). Accordingly, the second coupling lines 1142 and 1143 may be configured to couple the second signal to the first patch 1110 , 1110a , 1110c and/or the second patch 1120 , 1120b , 1120c .
  • One end of the second coupling lines 1142 and 1143 may be disposed to be spaced apart from the connection line 1150 by a predetermined distance.
  • the first coupling lines 1132 and 1133 may include a third signal line 1133 disposed adjacent to the connection line 1150 and a fourth signal line 1134 disposed away from the connection line 1150 .
  • the second coupling lines 1142 and 1143 connect the third signal line 1143 disposed adjacent to the connection line 1150 and the fourth signal line 1144 disposed away from the connection line 1150 .
  • the first slot S1 between the fourth signal line 1134 of the first coupling lines 1132 and 1133 and the fourth signal line 1144 of the second coupling lines 1142 and 1143 can be formed.
  • the antenna assembly 1100 may operate as a plurality of antennas by the plurality of feeding lines 1130 and 1140 .
  • the antenna assembly 1110 may operate as the first antenna ANT1 having the first polarization by the first radio signal applied from the first feeding line 1130 .
  • the antenna assembly 1110 may operate as the second antenna ANT2 having the second polarization by the second radio signal applied from the second feed line 1140 .
  • the first polarized wave and the second polarized wave may be horizontal polarized waves and vertical polarized waves, but are not limited thereto and may be polarized waves having an arbitrary angle.
  • the first polarization wave and the second polarization wave may be configured as substantially mutually orthogonal polarization waves, but are not limited thereto.
  • FIG. 7A shows first and second polarization directions when power is fed by the first and second feeding lines in the radiator structure of FIG. 5 . 5 and 7A , the direction in which the first and second feeding lines 1130 and 1140 are formed and the first and second polarization directions may be partially different.
  • the first polarization direction may be formed in a direction between the first direction in which the first feeding line 1130 is formed and the third direction in which the connection line 1150 is formed.
  • the second polarization direction may be formed in a direction between the second direction in which the second feed line 1140 is formed and the third direction in which the connection line 1150 is formed. Accordingly, the first polarization direction and the second polarization direction may not be formed vertically, but may be formed at an angle between about 70 and 80 degrees.
  • the inter-antenna polarization can be configured with a difference of about 70-80 degrees.
  • a short point is formed by the connection line 1150 of the second patch 1120 corresponding to the circular patch and the circular slot S2. Accordingly, since the first and second patches 1110 and 1120 are connected to the ground by the connection line 1150 , the connection line 1150 may be referred to as a short circuit line 1150 .
  • the shorting point by the shorting line 1150 may be formed at an angle inclined by about 45 degrees. Accordingly, the first and second polarization directions of the antenna are also formed inclined by about 22.5 degrees from the first and second feeding lines 1130 and 1140 .
  • the first polarization direction may be formed between the first feeding line 1130 and the shorting line 1150 .
  • the second polarization direction may be formed between the second feeding line 1140 and the shorting line 1150 . Accordingly, by disposing the shorting line 1150 between the first feeding line 1130 and the second feeding line 1140 , isolation between antennas may be secured.
  • the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 may operate as radiators in first to third bands.
  • the radio signal of the first band may be radiated by the first patches 1110 , 1110a , and 1110c .
  • radio signals of the second band and the third band may be radiated by the second patches 1110 , 1120b and 1120c .
  • a radio signal of the second band may be radiated by a current induced inside the second patches 1110 , 1120b , and 1120c along the outside of the second slot S2 .
  • the radio signal of the third band may be radiated by the current induced along the inner side of the first slot S1 corresponding to the outer side of the second patches 1110 , 1120b and 1120c .
  • the antenna assembly 1100 may operate as the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 in the third band by the first slot S1 between the fourth signal lines 1134 and 1144 . there is.
  • FIG. 7B compares radiation patterns formed when power is fed through different feeding lines in the antenna structure according to the present specification.
  • 7B (a) is a comparison of radiation patterns in the first band
  • FIG. 7B (b) is a comparison of radiation patterns in the second band.
  • the radiation pattern RP1 at 1.71 GHz may be inclined at a predetermined angle in the vertical direction.
  • the vertical direction corresponds to the front direction of the dielectric substrate 1010 on which the antenna is disposed, and is perpendicular to the dielectric substrate 1010 .
  • the radiation pattern RP2 at 1.71 GHz may be inclined at a predetermined angle in the horizontal direction.
  • the horizontal direction corresponds to a lateral direction of the dielectric substrate 1010 on which the antenna is disposed, and is a horizontal direction to the dielectric substrate 1010 .
  • the radiation pattern RP3 at 3.5 GHz may be inclined at a predetermined angle in the vertical direction.
  • the vertical direction corresponds to the front direction of the dielectric substrate 1010 on which the antenna is disposed, and is perpendicular to the dielectric substrate 1010 .
  • the radiation pattern RP4 at 3.5 GHz may be inclined at a predetermined angle in the horizontal direction.
  • the horizontal direction corresponds to a lateral direction of the dielectric substrate 1010 on which the antenna is disposed, and is a horizontal direction to the dielectric substrate 1010 .
  • the radiation pattern at 3.5 GHz is different from the radiation pattern at 1.71 GHz in that a null is formed. Accordingly, the interference level between the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 may be further reduced in the second band than in the first band.
  • FIGS. 8A to 8D compare electric field distributions induced on the antenna surface when signals are applied from the first and second feed lines for different frequencies.
  • FIG. 8a (a) shows the distribution of an electric field induced in the antenna when power is fed through the first feeding line PORT1 in the 1.7 GHz band corresponding to the first band.
  • the electric field distribution is higher than that of other regions.
  • the first axial direction corresponding to the first region R1 that is the maximum electric field distribution region may be a direction rotated by a predetermined angle from the feeding direction in the first feeding line PORT1 .
  • the second axial direction corresponding to the second region R2 that is the maximum electric field distribution region may be a direction rotated by a predetermined angle from the feeding direction in the second power feeding line PORT2 .
  • the second axial direction corresponding to the second region R2 may be formed substantially perpendicular to the first axial direction corresponding to the first region R1 .
  • FIG. 8b (a) shows the distribution of an electric field induced in the antenna when power is fed through the first feed line PORT1 in the 2.5 GHz band corresponding to the second band.
  • FIG. 8c (a) shows the distribution of an electric field induced in the antenna when power is fed through the first feed line PORT1 in the 3.4 GHz band corresponding to the second band.
  • the electric field distribution is higher than that of other regions.
  • the second axial direction corresponding to the third region R3 that is the maximum electric field distribution region may be a direction rotated by a predetermined angle from the feeding direction in the first feeding line PORT1 .
  • the maximum electric field distribution region is the third region R3, which is a common region. Accordingly, as shown in FIG. 5 , the second patch 1120 operates as a radiator in the second band by the current induced inside the second patch 1120 along the outside of the circular slot S2 . Accordingly, the maximum electric field distribution region is common to the third region R3 as shown in FIGS. 8B (a) and 8C (a), and operates as an antenna according to a similar radiation mechanism in the entire second band.
  • FIG. 8c (b) shows the distribution of an electric field induced in the antenna when power is fed through the second feed line PORT2 in the 2.5 GHz band corresponding to the second band.
  • FIG. 8c (b) shows the distribution of an electric field induced in the antenna when power is fed through the second feed line PORT2 in the 3.4 GHz band corresponding to the second band.
  • the electric field distribution is higher than that of other regions.
  • the second axial direction corresponding to the fourth region R4 that is the maximum electric field distribution region may be a direction rotated by a predetermined angle from the feeding direction in the second power feeding line PORT2 .
  • the fourth region R4 may be a region symmetrical to the third region R3 in the second axial direction.
  • the third region R3 may be an upper region with respect to the second axial direction, and the fourth region R4 may be a lower region with respect to the second axial direction.
  • the maximum electric field distribution region is the fourth region R4, which is a common region. Accordingly, as shown in FIG. 5 , the second patch 1120 operates as a radiator in the second band by the current induced inside the second patch 1120 along the outside of the circular slot S2 . Accordingly, the maximum electric field distribution region is common to the fourth region R4 as shown in FIGS. 8b (b) and 8c (b), and operates as an antenna according to a similar radiation mechanism throughout the second band.
  • FIG. 8D (a) shows the distribution of an electric field induced in the antenna when power is fed through the first feeding line PORT1 in the 6.0 GHz band corresponding to the third band.
  • the electric field distribution is higher than that of other regions.
  • the third axis direction corresponding to the fifth region R5 that is the maximum electric field distribution region may be a direction rotated by a predetermined angle from the feeding direction in the first feeding line PORT1 .
  • FIG. 8d (b) shows the distribution of an electric field induced in the antenna when power is fed through the second feed line PORT2 in the 6.0 GHz band corresponding to the third band.
  • the electric field distribution is higher than that of other regions.
  • the fourth axial direction corresponding to the sixth region R6 that is the maximum electric field distribution region may be a direction rotated by a predetermined angle from the feeding direction in the second feeding line PORT2 .
  • the fourth axial direction corresponding to the sixth region R6 may be formed substantially perpendicular to the third axial direction corresponding to the fifth region R5 .
  • the broadband dual polarization antenna structure presented herein may operate as a broadband antenna by applying a branched coupling feed structure.
  • FIGS. 9A and 9B compare antenna structures having different coupling lines.
  • the first coupling line 1132 and the second coupling line 1142 are formed on only one side of the signal lines 1131 and 1141 . Accordingly, the ends of the first coupling line 1132a and the second coupling line 1142a are implemented in a tapered shape with a reduced width and are implemented as a high impedance structure.
  • the first coupling lines 1132 and 1133 and the second coupling lines 1142 and 1143 are formed on both sides of the signal line 1131 .
  • One end of the first coupling lines 1132 and 1133 and the second coupling lines 1142 and 1143 is implemented in a tapered shape with a reduced width and is implemented as a high impedance structure.
  • other ends of the first coupling lines 1132 and 1133 and the second coupling lines 1142 and 1143 are disposed adjacent to the short circuit line 1150 . Accordingly, the other ends of the first coupling lines 1132 and 1133 and the second coupling lines 1142 and 1143 are implemented as a low impedance structure.
  • the branched coupling feeding structure implemented by the first coupling lines 1132 and 1133 and the second coupling lines 1142 and 1143 has a high impedance structure and a low impedance structure based on the short circuit line 1150 .
  • FIG. 10 compares the return loss according to the dual feed antenna structure of FIGS. 9A and 9B .
  • the single coupling feed structure antenna operates in the second band and the third band. Accordingly, (i) the bandwidth of the single coupling feed structure antenna covers the second band and the third band.
  • the (ii) branch coupling feed structure antenna of the first coupling lines 1132 and 1133 and the second coupling lines 1142 and 1143 is the first In addition to the 2nd band and the 3rd band, it operates in the 1st band. Therefore, (ii) the bandwidth of the branch coupling feed structure antenna covers the first to third bands. Accordingly, (ii) the bandwidth of the branch-coupled feed structure antenna is improved by about 15% or more compared to (i) the bandwidth of the single-coupled feed structure antenna.
  • FIGS. 11A and 11B show a stepped CPW feeding structure according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 11a is an enlarged view of the broadband CPW feeding structure in the antenna structure of FIG. 5 .
  • the broadband CPW feeding structure may be implemented as a stepped CPW feeding structure in which the distance between the signal line 1131 and the ground pattern 1131g is changed.
  • 11B is a diagram illustrating an interval between a signal line and a ground pattern in the stepped CPW feeding structure of FIG. 11A .
  • first ground patterns 1131g may be disposed adjacent to the first conductive patterns 1131a and 1131b.
  • second ground patterns 1141g may be disposed adjacent to the second conductive patterns 1141a and 1141b.
  • a distance between the first ground patterns 1131g and the first conductive patterns 1131a and 1131b may increase from the first gap g1 to the second gap g2 .
  • the interval between the first ground patterns 1131g and the first conductive patterns 1131a and 1131b is the second interval as it is adjacent to the circular slot-shaped first slot S1 at the first interval g1 . (g2) can be increased.
  • the width of the dielectric region corresponding to the impedance matching unit 1131m is set to the second interval g2 .
  • the length of the dielectric region corresponding to the impedance matching unit 1131m is set to the second length L2.
  • a distance between the second ground patterns 1141g and the second conductive patterns 1141a and 1141b may increase from the first gap g1 to the second gap g2 .
  • the interval between the second ground patterns 1141g and the second conductive patterns 1141a and 1141b is the second interval as it is adjacent to the circular slot-shaped first slot S1 at the first interval g1 . (g2) can be increased.
  • the width of the dielectric region corresponding to the impedance matching unit 1131m is set to the second interval g2 .
  • the length of the dielectric region corresponding to the impedance matching unit 1131m is set to the second length L2.
  • the first gap g1 may be set to 0.15 mm and the second gap g2 may be set to 1.5 mm, but is not limited thereto.
  • the second length L2 may be set to about 3.0 mm, but is not limited thereto.
  • FIG. 12 compares the return loss results according to the general CPW feeding structure and the stepped CPW feeding structure in the antennas of FIGS. 5, 11A, and 11B. Referring to FIG. 12 , when (i) a general CPW feeding structure in which the interval between the signal line and the ground pattern is constant is applied, the return loss characteristic is deteriorated in the 4-6 GHz band.
  • the return loss characteristic is improved in the 4-6 GHz band. Specifically, when a gap of 0.15mm is applied, S11 is improved from about -5dB to about -8dB when the gap distance is increased from 0.15mm to 1.5mm.
  • FIGS. 13A and 13B show antenna performance of the broadband dual polarization antenna structure presented herein.
  • 13A shows the return loss and isolation of the broadband dual polarization antenna structure presented herein.
  • FIG. 13B shows the antenna gain of the broadband dual polarization antenna structure presented herein.
  • the return loss of (i) the first antenna ANT1 fed through the first feeding line 1130 is -7 dB or less in the full band. has a value
  • the return loss of (ii) the second antenna ANT2 fed through the second feeding line 1140 also has a value of -7 dB or less in the entire band.
  • the full band is a band including the first band to the third band.
  • the isolation between the first antenna (ANT and the second antenna ANT2) has a value of 12 dB or more in the entire band. Therefore, the broadband dual polarization antenna structure presented in this specification uses the first to third bands. It operates normally as a plurality of radiators in the entire band including, and the interference level between the radiators may be maintained below a certain level.
  • the gain of (i) the first antenna ANT1 fed through the first feeding line 1130 has a value of -3 dBi or more.
  • the gain of (ii) the second antenna ANT2 fed through the second feeding line 1140 has a value of -3 dBi or more.
  • the broadband dual polarization antenna structure presented in this specification may be implemented as a transparent antenna in the form of a metal mesh on glass or a display.
  • FIG. 14 shows a layered structure and a mesh lattice structure of an antenna assembly in which a transparent antenna implemented in a metal mesh form is disposed on glass presented herein.
  • the layered structure of the antenna assembly on which the transparent antenna is disposed is glass 1001 , a dielectric substrate 1010 , a metal mesh layer 1020 , and an optical clear adhesive (OCA) layer 1030 .
  • the dielectric substrate 1010 may be implemented as a transparent film.
  • the OCA layer 1030 may be configured to include a first OCA layer 1031 and a second OCA layer 1032 .
  • the glass 1001 is implemented with a glass material, and a second OCA layer 1032 serving as a glass attachment sheet may be attached to the glass 1001 .
  • the glass 1001 may have a thickness of about 3.5-5.0 mm, but is not limited thereto.
  • the glass 1001 may constitute the front window 301 of the vehicle of FIGS. 1A and 1B .
  • the dielectric substrate 1010 made of a transparent film constitutes a dielectric region in which conductive patterns of the metal mesh layer 1020 of the upper region are disposed.
  • the dielectric substrate 1010 may be implemented with a thickness of about 100-150 mm, but is not limited thereto.
  • the metal mesh layer 1020 may be formed by a plurality of metal mesh grids as shown in FIGS. 5 and 14 ( b ).
  • a conductive pattern may be configured such that the plurality of metal mesh grids operate as a power supply line or a radiator.
  • the metal mesh layer 1020 constitutes a transparent antenna area.
  • the metal mesh layer 1020 may be implemented with a thickness of about 2 mm, but is not limited thereto.
  • the metal mesh layer 1020 may be configured to include a metal mesh grid 1020a and a dummy mesh grid 1020b. Meanwhile, a first OCA layer 1031 serving as a transparent film layer for protecting a conductive pattern from an external environment may be disposed on an upper region of the metal mesh grid 1020a and the dummy mesh grid 1020b.
  • the first OCA layer 1031 is a protective sheet of the metal mesh layer 1020 and may be disposed on the upper region of the metal mesh layer 1020 .
  • the first OCA layer 1031 may be implemented with a thickness of 20-40 mm, but is not limited thereto.
  • the second OCA layer 1032 may be disposed on the upper region of the glass 1001 as a sheet for attaching the glass.
  • the second OCA layer 1032 may be disposed between the glass 1001 and the dielectric substrate 1010 made of a transparent film material.
  • the second OCA layer 1032 may be implemented with a thickness of about 20-50 mm, but is not limited thereto.
  • the antenna assembly 1100 may be implemented as a transparent antenna.
  • the first conductive pattern of the first patches 1110 , 1110a , 1110c and the second conductive pattern of the second patches 1120 , 1120b , 1120c are formed of a metal mesh pattern 1020 in which a plurality of grids are electrically connected.
  • the antenna assembly 1100 including the first patches 1110 , 1110a , 1110c and the second patches 1120 , 1120b , 1120c may be implemented as a metal mesh grid 1020a configured such that a plurality of grids are interconnected.
  • the dummy mesh grid 1020b disposed in the dielectric region may be implemented as an open dummy pattern in which a plurality of grids are disconnected at connection points.
  • the transparent antenna area may be divided into an antenna pattern area and an open dummy area.
  • the antenna pattern area is composed of a metal mesh grid 1020a in which a plurality of grids are interconnected.
  • the open dummy area is composed of a dummy mesh grid 1020b having an open dummy structure that is disconnected at the connection point.
  • a broadband antenna assembly implemented with a transparent antenna has been described.
  • an antenna system for a vehicle having an antenna assembly according to another aspect of the present specification will be described.
  • the antenna assembly attached to the vehicle glass may be implemented as a transparent antenna.
  • FIG. 15A shows a front view of a vehicle in which a transparent antenna formed on glass according to the present specification can be implemented.
  • FIG. 15B shows a detailed configuration of a transparent glass assembly in which the transparent antenna according to the present specification can be implemented.
  • a front view of a vehicle 500 shows a configuration in which a vehicle transparent antenna according to the present specification can be disposed.
  • the pane assembly 22 may include an antenna in the upper region 310a. Additionally, the pane assembly 22 may include a translucent pane glass 26 formed of a dielectric substrate.
  • the antennas in the upper region 310a are configured to support any one or more of a variety of communication systems.
  • the antenna disposed in the upper region 310a of the front window 310 of the vehicle may be configured to operate in mid band (MB), high band (HB), and 5G Sub6 bands of a 4G/5G communication system.
  • the front window 310 of the vehicle may be formed of a translucent pane 26 .
  • the translucent pane 26 may include a first portion 38 in which an antenna and a portion of a feeding portion are formed, and a second portion 42 in which a portion of the feeding portion and a derby structure are formed.
  • the translucent pane 26 may further include external regions 30 and 36 in which conductive patterns are not formed.
  • the outer region 30 of the translucent pane 26 may be a transparent region 48 formed to be transparent to secure light transmission and a field of view.
  • the conductive patterns may be formed in some regions of the front window 310
  • another example is extended to the side glass 320 of FIG. 1B , the rear glass 330 of FIG. 3C , and an arbitrary glass structure.
  • can be An occupant or driver in the vehicle 20 can see the road and the surrounding environment through the translucent pane 26 and generally without obstruction by the antenna in the upper area 310a.
  • the antenna in the upper region 310a is disposed adjacent to the first region 40 and a first portion 38 spanning the entire first region 40 of the translucent pane 26 . a second portion 42 spanning the entire second region 44 of the disposed translucent pane 26 .
  • the first portion 38 has a greater density (ie, greater lattice structure) than the density of the second portion 42 . Because the density of the first portion 38 is greater than the density of the second portion 42 , the first portion 38 is perceived to be more transparent than the second portion 42 . Also, the antenna efficiency of the first portion 38 is higher than the antenna efficiency of the second portion 42 .
  • the antenna radiator may be formed in the first portion 38 and the dummy radiator (dummy portion) may be formed in the second portion 42 .
  • the antenna assembly 1100 is implemented on the first portion 38 that is the upper region 310a of the vehicle windshield 310 , a dummy radiator or part of the feed line may be implemented (attached) to the second portion 42 . there is.
  • the antenna area may be implemented in the upper area 310a of the vehicle front glass 310 .
  • Metal mesh grid-based conductive patterns constituting the antenna may be implemented in the first region 38 .
  • a dummy mesh grid may be disposed in the first area 38 for visibility.
  • conductive patterns based on a dummy mesh grid may be formed in the second region 42 . Intervals of the mesh lattices 46 disposed in the second region 42 are formed to be wider than those of the mesh lattices disposed in the first region 38 .
  • a conductive mesh grid formed in the first portion 38 of the antenna in the upper region 310a extends to an area comprising the perimeter 34 and the second portion 42 of the translucent pane 26 .
  • the antenna of the upper region 310a may be formed to extend in one direction along the peripheral portion 34 .
  • the antenna assembly 1100 such as a transparent antenna may be implemented in the upper region 310a of the vehicle front glass 310, but is not limited thereto.
  • the antenna assembly 1100 may extend to the upper region 47 of the translucent pane 26 .
  • the upper region 47 of the translucent pane 26 may have lower transparency than other portions.
  • some or other interface lines of the feeder may be implemented.
  • the antenna assembly 1100 may be interlocked with the second antenna system 1000b of FIGS. 3A to 3C .
  • the antenna assembly 1100 may be implemented in the lower area 310b or the side area 310c of the vehicle front glass 310 .
  • the antenna assembly 1100 may extend to the lower region 49 of the translucent pane 26 .
  • the lower region 49 of the translucent pane 26 may have lower transparency than other portions.
  • some of the feeder or other interface lines may be implemented.
  • a connector assembly 74 can be embodied in the lower region 49 of the translucent pane 26 .
  • the antenna assembly 1110 interlocks with the antenna system 1000 inside the vehicle of FIGS. 3A to 3C.
  • the interworking configuration between the antenna system 1000 and the second antenna system 1000b is not limited thereto and may be changed according to applications.
  • the antenna assembly 1100 may be implemented on the side glass 320 of FIG. 1B of the vehicle.
  • FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration of a vehicle on which an antenna system for a vehicle according to an embodiment is mounted.
  • a vehicle 500 may be configured to include an antenna system 1000 for a vehicle. 1A, 1B, and 15 , a vehicle 500 may include a conductive vehicle body operating as an electrical ground.
  • a broadband antenna system 1000 is mounted on a vehicle, and the antenna system 1000 can perform short-range communication, wireless communication, and V2X communication by itself or through the communication device 400 .
  • the baseband processor 1400 may control the antenna system 1000 to receive or transmit signals from or to the adjacent vehicle, the RSU, and the base station.
  • the baseband processor 1400 may control the communication device 400 to receive signals from, or transmit signals to, adjacent vehicles, RSUs, adjacent things, and base stations through the communication device 400 .
  • the information on the adjacent object may be obtained through an object detection device such as the camera 531 , the radar 532 , the lidar 533 , and the sensors 534 and 535 of the vehicle 300 .
  • the baseband processor 1400 may control the communication device 400 and the antenna system 1000 to receive or transmit signals from or to a neighboring vehicle, an RSU, a neighboring object, and a base station.
  • the antenna system 1000 may include an antenna assembly 1100 disposed on a transparent glass assembly 1050 .
  • the antenna assembly 1100 may be configured to include a dielectric substrate 1010 and a metal mesh layer 1020 , but is not limited thereto.
  • the antenna system 1000 includes first patches 1110 , 1110a , 1110c and second patches 1120 , 1120b , 1120c disposed on a glass 1001 , a dielectric substrate 1010 , and a metal mesh layer 1020 . can be configured.
  • the antenna system 1000 may be configured to further include a first feed line 1130 , a second feed line 1140 , and a connection line 1150 .
  • Glass 1001 constitutes a window of a vehicle.
  • the glass 1001 is attached through the dielectric substrate 1010 made of a transparent film material and the OCA layer 1032 .
  • the dielectric substrate 1010 may be attached to the glass 1001 and configured to form conductive patterns in the form of a mesh lattice.
  • the antenna assembly 1100 implemented on the dielectric substrate 1010 and the metal mesh layer 1020 may be implemented as an antenna pattern 1100P including a plurality of conductive patterns.
  • the antenna pattern 1100P may be configured to include first patches 1110 , 1110a , and 1110c and second patches 1120 , 1120b , and 1120c .
  • the antenna pattern 1100P may be configured to further include a first feed line 1130 and a second feed line 1140 .
  • the first patches 1110 , 1110a , and 1110c may be configured such that first slots S1 , S1b , and S1c are formed on the dielectric substrate 1010 in the inner region of the first conductive pattern.
  • the first patches 1110 , 1110a , and 1110c may be configured to radiate a signal in the first band through the first conductive pattern.
  • the second patches 1120 , 1120b , and 1120c may be configured such that a second slot S2 is formed on the dielectric substrate 1010 in an inner region of the second conductive pattern.
  • the second conductive patterns of the second patches 1120 , 1120b , and 1120c may be disposed in the inner regions of the first slots S1 , S1b , and S1c .
  • the second patches 1120 , 1120b , and 1120c may be configured to radiate signals in the second band and the third band through the second conductive pattern.
  • the first conductive pattern of the first patches 1110, 1110a, 1110c and the second conductive pattern of the first patches 1110, 1110a, 1110c are to be implemented as the metal mesh grid 1020a of FIGS. 5 and 14(b).
  • the first patches 1110 , 1110a , and 1110c and the second patches 1120 , 1120b , and 1120c may constitute a transparent antenna element.
  • the first feeding line 1130 is a first region (S1, S1b, S1c) of the first slot (S1, S1b, S1c) between the inside of the first patch (1110, 1110a, 1110c) and the outside of the second patch (1120, 1120b, 1120c) SR1).
  • the second feeding line 1140 is a second region (S1, S1b, S1c) of the first slot (S1, S1b, S1c) between the inside of the first patch (1110, 1110a, 1110c) and the outside of the second patch (1120, 1120b, 1120c) SR2).
  • the second region SR2 in which the second feed line 1140 is formed may be a region corresponding to a position orthogonal to the first region SR1 in which the first feed line 1130 is formed.
  • the first feeding line 1130 and the second feeding line 1140 have a first CPW feeding structure 1130 and a second CPW in which ground patterns 1131g and 1141g are formed on both sides of the signal lines 1131 and 1141 .
  • a power feeding structure 1140 may be formed.
  • a portion of the first CPW feeding structure 1130 and the second CPW feeding structure 1140 may be implemented in the transparent area 38 of the vehicle window, and the remaining areas may be implemented in the opaque area 36 of the vehicle window.
  • the antenna system 1100 may operate as the first antennas 1100a and ANT1 and the second antennas 1100b and ANT2 by the first feeding line 1130 and the second feeding line 1140 . Accordingly, one physical antenna element can be functionally operated as two antennas having different polarizations.
  • the transparent antenna implemented as the broadband dual polarization antenna may be implemented with a plurality of antenna elements.
  • the transparent antenna element may be configured to include a first antenna element 1100-1 and a second antenna element 1100-2 that are spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the first antenna element 1100-1 includes a first antenna ANT1 having a first polarization by a first radio signal applied from a first feed line 1130 and a second antenna ANT1 applied from a second feed line 1140. It may operate as a second antenna ANT2 having a second polarization by a radio signal. The second polarized wave may be formed at a different angle than the first polarized wave.
  • the second antenna element 1100 - 2 is connected to the third antenna ANT3 and the second feed line 1140 - 2 having a first polarization by the first radio signal applied from the third feed line 1130 - 2 . It may operate as the fourth antenna ANT4 having the second polarization by the applied second radio signal.
  • the second polarized wave may be formed at a different angle than the first polarized wave.
  • the vehicle antenna system 1000 may be configured to include a transceiver circuit 1250 and a processor 1400 .
  • the transceiver circuit 1250 is operatively coupled to the first antennas 1100a and ANT1 and the first feed line 1130 , and operates through the second antennas 1100a and ANT1 and the second feed line 1140 . can possibly be combined.
  • the transceiver circuit 1250 may be operatively coupled to the first antenna element 1100-1 and the second antenna element 1100-2.
  • the processor 1400 may be operatively coupled to the transceiver circuit 1250 .
  • the processor 1400 applies the first radio signal and the second radio signal of the same band to the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 through the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2.
  • the transceiver circuit 1250 may be controlled to perform multiple input/output (MIMO). Accordingly, the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to perform 2x2 MIMO. Meanwhile, the processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to perform 4x4 MIMO through the first antenna element 1100-1 and the second antenna element 1100-2.
  • MIMO multiple input/output
  • CA carrier aggregation
  • DC dual connectivity
  • the first RF chain of the transceiver circuit 1250 may apply the first signal of the first band to the first feed line 1130 .
  • the second RF chain of the transceiver circuit 1250 may apply the second signal of the second band to the second feed line 1140 . Accordingly, there is an advantage that carrier aggregation (CA) and/or dual connectivity (DC) can be performed by combining (signals of) different bands using one antenna element.
  • CA carrier aggregation
  • DC dual connectivity
  • an antenna of a transparent material operating in a broadband that can provide LTE and 5G communication services can provide
  • a transparent antenna made of a transparent material capable of wideband operation may be provided by combining a patch antenna structure of various shapes, such as a square patch, a polygonal patch, or a circular patch, with slots of various shapes.
  • an antenna structure made of a transparent material with improved antenna efficiency while operating in a broadband can be disposed in various positions, such as upper, lower, or side areas on the front window of a vehicle.
  • a plurality of transparent antennas are disposed on a display of an electronic device or glass of a vehicle to improve communication performance.
  • the design of the transparent antenna operating in the WiFi band and the 5G Sub6 band, and the electronic device controlling the same, and the driving thereof can be implemented as computer-readable codes in the medium in which the program is recorded.
  • the computer-readable medium includes all kinds of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. There is also a carrier wave (eg, transmission over the Internet) that is implemented in the form of.
  • the computer may include a control unit of the terminal.

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Abstract

일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리는 유전체 기판(dielectric substrate); 상기 유전체 기판 상에 배치되는 제1 도전 패턴의 내부 영역에 제1 슬롯이 형성되고, 상기 제1 도전 패턴을 통해 제1 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제1 패치; 및 상기 제1 슬롯의 내부 영역에 배치되는 제2 도전 패턴의 내부 영역에 제2 슬롯이 형성되고, 상기 제2 도전 패턴을 통해 제2 대역 및 제3 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제2 패치를 포함할 수 있다.

Description

차량에 배치되는 광대역 안테나
본 발명은 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.
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 형상의 패치 안테나 구조가 슬롯과 결합하여 광대역 동작할 수 있는 투명 소재의 투명 안테나를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 다른 일 목적은, 광대역에서 동작하면서도 안테나 효율이 향상된 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, 전자 기기의 디스플레이 또는 차량의 글래스에 복수 개의 투명 안테나를 배치하여 통신 성능을 개선하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 명세서에 따른 안테나 어셈블리는 유전체 기판(dielectric substrate); 상기 유전체 기판 상에 배치되는 제1 도전 패턴의 내부 영역에 제1 슬롯이 형성되고, 상기 제1 도전 패턴을 통해 제1 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제1 패치; 및 상기 제1 슬롯의 내부 영역에 배치되는 제2 도전 패턴의 내부 영역에 제2 슬롯이 형성되고, 상기 제2 도전 패턴을 통해 제2 대역 및 제3 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제2 패치를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 안테나 어셈블리는 상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제1 영역에 배치되는 제1 급전 라인; 상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제2 영역에 배치되는 제2 급전 라인 - 상기 제2 영역은 상기 제1 급전 라인과 직교하는 위치에 해당함 -; 및 상기 제1 급전 라인과 상기 제2 급전 라인 사이에 상기 제1 패치와 상기 제2 패치를 연결하도록 구성된 연결 라인을 더 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 급전 라인 및 상기 제2 급전 라인은 신호 라인의 양 측에 그라운드 패턴이 형성된 제1 CPW 급전 구조 및 제2 CPW 급전 구조를 형성할 수 있다. 상기 신호 라인은 내부에 유전체 영역에 의해 이격되는 제1 신호 라인 및 제2 신호 라인을 포함하고, 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 제1 패치는 상기 제1 CPW 급전 구조 및 상기 제2 CPW 급전 구조의 그라운드 패턴과 일체로 형성될 수 있다. 상기 제2 패치는 상기 제1 패치와 상기 연결 라인에 의해 연결되어 상기 제1 CPW 급전 구조 및 상기 제2 CPW 급전 구조의 그라운드 패턴과 일체로 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 제2 패치의 내부에 형성된 상기 제2 슬롯은 원형 슬롯이고, 상기 원형 슬롯은 상기 제2 패치의 중심에서 오프셋되어 상기 연결 라인에 인접하게 배치될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 패치는 사각 패치로 형성되고, 상기 제2 패치는 원형 패치로 형성되고, 상기 제1 슬롯 및 상기 제2 슬롯은 원형 슬롯으로 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 패치는 원형 패치로 형성되고 상기 제2 패치는 원형 패치로 형성되고, 상기 제1 슬롯 및 상기 제2 슬롯은 원형 슬롯으로 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 패치는 사각 패치로 형성되고 상기 제2 패치는 사각 패치로 형성되고, 상기 제1 슬롯은 사각 슬롯으로 형성되고 상기 제2 슬롯은 원형 슬롯으로 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 패치는 다각형 구조의 다각 패치로 형성되고, 상기 제2 패치는 다각형 구조의 다각 패치로 형성되고, 상기 제1 슬롯은 다각형 슬롯으로 형성되고 상기 제2 슬롯은 원형 슬롯으로 형성될 수 있다.
실시 예로, 상기 사각 패치 내부의 상기 제1 슬롯에 배치된 상기 원형 패치를 통해 상기 제2 대역에서 방사가 이루어지고, 상기 사각 패치와 상기 원형 패치 사이의 상기 제1 슬롯을 통해 상기 제3 대역에서 방사가 이루어질 수 있다. 상기 제2 대역은 상기 제1 대역보다 높은 대역이고, 상기 제3 대역은 상기 제2 대역보다 높은 대역일 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 급전 라인은 상기 유전체 영역을 중심으로 양 측에 배치되는 제1 도전 패턴들; 및 상기 제1 도전 패턴들의 단부에서 상기 제1 슬롯을 따라 양 측으로 형성되어 제1 신호를 상기 제1 패치 또는 상기 제2 패치로 커플링 하도록 구성된 제1 커플링 라인들을 포함할 수 있다. 상기 제1 커플링 라인들 중 하나의 단부는 상기 연결 라인과 소정 간격 이격될 수 있다.
실시 예로, 상기 제2 급전 라인은 상기 유전체 영역을 중심으로 양 측에 배치되는 제2 도전 패턴들; 및 기 제2 도전 패턴들의 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 라인들을 포함할 수 있다. 기 제2 커플링 라인들 중 하나의 단부는 상기 연결 라인과 소정 간격 이격될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 커플링 라인들은 상기 연결 라인에 인접하게 배치되는 제3 신호 라인 및 상기 연결 라인에 멀어지도록 배치되는 제4 신호 라인을 포함할 수 있다. 상기 제2 커플링 라인들은 상기 연결 라인에 인접하게 배치되는 제3 신호 라인 및 상기 연결 라인에 멀어지도록 배치되는 제4 신호 라인을 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 커플링 라인들 중 제4 신호 라인과 상기 제2 커플링 라인들 중 제4 신호 라인 사이의 상기 제1 슬롯에 의해 상기 안테나 어셈블리는 상기 제3 대역에서 제1 안테나 및 제2 안테나로 동작할 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 도전 패턴들에 인접하게 제1 그라운드 패턴들이 배치되고, 상기 제2 도전 패턴들에 인접하게 제2 그라운드 패턴들이 배치될 수 있다. 상기 제1 그라운드 패턴들과 상기 제1 도전 패턴들 사이의 간격은 제1 간격에서 원형 슬롯 형상의 상기 제1 슬롯에 인접함에 따라 제2 간격으로 증가할 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 급전 라인에서 인가되는 제1 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 제1 편파를 갖는 제1 안테나로 동작할 수 있다. 상기 제2 급전 라인에서 인가되는 제2 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 상기 제1 편파와 직교하는 제2 편파를 갖는 제2 안테나로 동작할 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 패치의 상기 제1 도전 패턴 및 상기 제2 패치의 상기 제2 도전 패턴은 복수의 격자들이 전기적으로 연결된 메탈 메쉬 패턴으로 형성되어, 상기 안테나 어셈블리는 투명 안테나로 구현될 수 있다.
본 명세서의 다른 양상에 따른 차량용 안테나 시스템에서 차량은 전기적 그라운드로 동작하는 도전 차량 바디(conductive vehicle body)를 구비하고, 상기 차량용 안테나 시스템은 상기 차량의 윈도우를 구성하는 글래스; 상기 글래스에 부착되고 메쉬 격자 형태의 도전 패턴들이 형성되도록 구성된 유전체 기판(dielectric substrate); 상기 유전체 기판 상에 제1 도전 패턴의 내부 영역에 제1 슬롯이 형성되고, 상기 제1 도전 패턴을 통해 제1 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제1 패치; 및 상기 제1 슬롯의 내부 영역에 배치되는 제2 도전 패턴의 내부 영역에 제2 슬롯이 형성되고, 상기 제2 도전 패턴을 통해 제2 대역 및 제3 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제2 패치 - 상기 제1 패치 및 상기 제2 패치는 투명 안테나 소자를 구성함 - 를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 차량용 안테나 시스템은 상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제1 영역에 배치되는 제1 급전 라인; 상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제2 영역에 배치되는 제2 급전 라인 - 상기 제2 영역은 상기 제1 급전 라인과 직교하는 위치에 해당함 -; 및 상기 제1 급전 라인과 상기 제2 급전 라인 사이에 상기 제1 패치와 상기 제2 패치를 연결하도록 구성된 연결 라인을 더 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 급전 라인 및 상기 제2 급전 라인은 신호 라인의 양 측에 그라운드 패턴이 형성된 제1 CPW 급전 구조 및 제2 CPW 급전 구조를 형성할 수 있다. 상기 제1 CPW 급전 구조 및 제2 CPW 급전 구조의 일부 영역은 상기 차량 윈도우의 투명 영역에 구현되고, 나머지 영역은 상기 차량 윈도우의 불투명 영역에 구현될 수 있다. 상기 제1 급전 라인 및 상기 제2 급전 라인에 의해 상기 안테나 시스템은 제1 안테나 및 제2 안테나로 동작할 수 있다.
실시 예로, 상기 차량용 안테나 시스템은 상기 제1 안테나와 상기 제1 급전 라인을 통해 동작 가능하게 결합되고, 상기 제2 안테나와 상기 제2 급전 라인을 통해 동작 가능하게 결합되는 송수신부 회로; 및 상기 송수신부 회로와 동작 가능하게 결합되고, 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 투명 안테나 소자는 소정 간격 이격되어 배치되는 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자를 포함할 수 있다. 상기 제1 안테나 소자는 제1 급전 라인에서 인가되는 제1 무선 신호에 의해 제1 편파를 갖는 제1 안테나와 제2 급전 라인에서 인가되는 제2 무선 신호에 의해 상기 제1 편파와 상이한 제2 편파를 갖는 제2 안테나로 동작할 수 있다. 상기 제2 안테나 소자는 제3 급전 라인에서 인가되는 제3 무선 신호에 의해 상기 제1 편파를 갖는 제3 안테나와 제4 급전 라인에서 인가되는 제4 무선 신호에 의해 상기 제2 편파를 갖는 제4 안테나로 동작할 수 있다.
실시 예로, 상기 프로세서는 상기 제1 안테나 소자 및 상기 제2 안테나 소자를 통해 4x4 MIMO를 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다.
실시 예로, 상기 프로세서는 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 서로 다른 대역의 제1 무선 신호 및 제2 무선 신호를 인가되도록 상기 송수신부 회로를 제어하여, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나를 통해 반송파 집성(CA) 또는 이중 연결(DC)을 수행하도록 구성될 수 있다.
이와 같은 차량에 배치되는 광대역 안테나의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
일 실시 예에 따르면, 제1 패치의 내부에 제1 슬롯을 형성하고 제2 패치의 내부에 제2 슬롯을 형성하여, LTE 및 5G 통신 서비스를 제공할 수 있는 광대역에서 동작하는 투명 소재의 안테나를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 사각 패치, 다각 패치 또는 원형 패치와 같은 다양한 형상의 패치 안테나 구조를 다양한 형상의 슬롯과 결합하여 광대역 동작할 수 있는 투명 소재의 투명 안테나를 제공할 수 있다.
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, 전자 기기의 디스플레이 또는 차량의 글래스에 복수 개의 투명 안테나를 배치하여 통신 성능을 개선하기 위한 것이다.
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 본 발명과 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 포함하는 차량에 있어서, 상기 안테나 시스템이 차량 내에 탑재될 수 있는 구조를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리의 상세 구성을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6c는 본 명세서의 다양한 실시예들에 따른 안테나 어셈블리를 나타낸다.
도 7a는 도 5의 방사체 구조에서 제1 및 제2 급전 라인에 의해 급전 시 제1 및 제2 편파 방향을 나타낸다.
도 7b는 본 명세서에 따른 안테나 구조에서 서로 다른 급전 라인을 통해 급전 시 형성되는 방사 패턴을 비교한 것이다.
도 8a 내지 도 8d는 서로 다른 주파수 별로 제1 및 제2 급전 라인에서 신호 인가 시 안테나 표면에 유도되는 전계 분포를 비교한 것이다.
도 9a 및 도 9b는 서로 다른 커플링 라인들을 갖는 안테나 구조를 비교한 것이다.
도 10은 도 9a 및 도 9b의 이중 급전 안테나 구조에 따라 반사 손실을 비교한 것이다.
도 11a 및 도 11b는 본 명세서의 실시 예에 따른 계단형(stepped) CPW 급전 구조를 나타낸 것이다.
도 12는 도 5, 도 11a 및 도 11b의 안테나에서 일반 CPW 급전 구조 및 계단형 CPW 급전 구조에 따른 반사 손실 결과를 비교한 것이다.
도 13a 및 도 13b는 본 명세서에서 제시되는 광대역 이중 편파 안테나 구조의 안테나 성능을 나타낸 것이다.
도 14는 본 명세서에서 제시되는 글래스에 메탈 메쉬 형태로 구현되는 투명 안테나가 배치되는 안테나 어셈블리의 층상 구조와 메쉬 격자 구조를 나타낸다.
도 15a는 본 명세서에 따른 글래스에 형성되는 투명 안테나가 구현될 수 있는 차량의 전면도를 나타낸다. 한편, 도 15b는 본 명세서에 따른 투명 안테나가 구현될 수 있는 투명 유리 어셈블리의 상세 구성을 나타낸다.
도 16은 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(310c)중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 제시되는 안테나 어셈블리(1100)는 전면 윈도우(310) 이외에 차량 측면의 측면 윈도우(320)에 형성될 수도 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 안테나 어셈블리(1100)가 전면 윈도우(310)의 하부 영역(310b)에 배치된 경우, 차량 내부에 배치된 TCU(300)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 안테나 어셈블리(1100)가 전면 윈도우(310)의 상부 영역(310a) 또는 측면 영역(310c)에 배치되면, 차량 외부의 TCU와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 하지만, 이러한 차량 내부 또는 외부의 TCU 결합 구성에 한정되는 것은 아니다.
<V2X (Vehicle-to-Everything)>
V2X 통신은 차량 사이의 통신(Communication between vehicles)을 지칭하는 V2V(Vehicle-to-Vehicle), 차량과 eNB 또는 RSU(Road Side Unit) 사이의 통신을 지칭하는 V2I(Vehicle to Infrastructure), 차량 및 개인(보행자, 자전거 운전자, 차량 운전자 또는 승객)이 소지하고 있는 단말 간 통신을 지칭하는 V2P(Vehicle-to-Pedestrian), V2N(vehicle-to- network) 등 차량과 모든 개체들 간 통신을 포함한다.
V2X 통신은 V2X 사이드링크 또는 NR V2X와 동일한 의미를 나타내거나 또는 V2X 사이드링크 또는 NR V2X를 포함하는 보다 넓은 의미를 나타낼 수 있다.
V2X 통신은 예를 들어, 전방 충돌 경고, 자동 주차 시스템, 협력 조정형 크루즈 컨트롤(Cooperative adaptive cruise control: CACC), 제어 상실 경고, 교통행렬 경고, 교통 취약자 안전 경고, 긴급 차량 경보, 굽은 도로 주행 시 속도 경고, 트래픽 흐름 제어 등 다양한 서비스에 적용 가능하다.
V2X 통신은 PC5 인터페이스 및/또는 Uu 인터페이스를 통해 제공될 수 있다. 이 경우, V2X 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에는, 상기 차량과 모든 개체들 간의 통신을 지원하기 위한 특정 네트워크 개체(network entity)들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 네트워크 개체는, 기지국(eNB), RSU(road side unit), 단말, 또는 어플리케이션 서버(application server)(예: 교통 안전 서버(traffic safety server)) 등일 수 있다.
또한, V2X 통신을 수행하는 단말은, 일반적인 휴대용 단말(handheld UE)뿐만 아니라, 차량 단말(V-UE(Vehicle UE)), 보행자 단말(pedestrian UE), 기지국 유형(eNB type)의 RSU, 또는 단말 유형(UE type)의 RSU, 통신 모듈을 구비한 로봇 등을 의미할 수 있다.
V2X 통신은 단말들 간에 직접 수행되거나, 상기 네트워크 개체(들)를 통해 수행될 수 있다. 이러한 V2X 통신의 수행 방식에 따라 V2X 동작 모드가 구분될 수 있다.
V2X 통신에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정의된다.
A Road Side Unit (RSU): RSU (Road Side Unit)는 V2I 서비스를 사용하여 이동 차량과 송수신 할 수 있는 V2X 서비스 가능 장치이다. 또한, RSU는 V2X 응용 프로그램을 지원하는 고정 인프라 엔터티로서, V2X 응용 프로그램을 지원하는 다른 엔터티와 메시지를 교환할 수 있다. RSU는 기존 ITS 스펙에서 자주 사용되는 용어이며, 3GPP 스펙에 이 용어를 도입한 이유는 ITS 산업에서 문서를 더 쉽게 읽을 수 있도록 하기 위해서이다. RSU는 V2X application logic을 eNB (eNB- type RSU라고 함) 또는 UE (UE - type RSU라고 함)의 기능과 결합하는 논리적 entity이다.
V2I Service는 V2X 서비스의 타입으로, 한 쪽은 vehicle이고 다른 쪽은 infrastructure에 속하는 entity이다. V2P Service도 V2X 서비스 타입으로, 한 쪽은 vehicle이고, 다른 쪽은 개인이 휴대하는 디바이스(예: 보행자, 자전거 타는 사람, 운전자 또는 동승자가 휴대하는 휴대용 단말기)이다. V2X Service는 차량에 송신 또는 수신 장치가 관계된 3GPP 통신 서비스 타입이다. 통신에 참여한 상대방에 따라 V2V 서비스, V2I 서비스 및 V2P 서비스로 더 나눌 수 있다.
V2X 가능(enabled) UE는 V2X 서비스를 지원하는 UE이다. V2V Service는 V2X 서비스의 유형으로, 통신의 양쪽 모두 차량이다. V2V 통신 범위는 V2V 서비스에 참여하는 두 차량 간의 직접 통신 범위이다.
V2X (Vehicle-to-Everything)라고 불리는 V2X 어플리케이션은 전술한 바와 같이, (1) 차량 대 차량 (V2V), (2) 차량 대 인프라 (V2I), (3) 차량 대 네트워크 (V2N), (4) 차량 대 보행자 (V2P)의 4가지 타입이 있다. 이와 관련하여, 도 2a는 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다. 도 2a를 참조하면, 4가지 타입의 V2X 어플리케이션은 최종 사용자를 위해 보다 지능적인 서비스를 제공하는 "협력적 인식(co-operative awareness)"을 사용할 수 있다.
이는 차량, 길가 기반 시설, 애플리케이션 서버 및 보행자와 같은 entities이 협동 충돌 경고 또는 자율 주행과 같은 보다 지능적인 정보를 제공하기 위해 해당 지식을 처리하고 공유하도록 해당 지역 환경에 대한 지식(예: 근접한 다른 차량 또는 센서 장비로부터 받은 정보)을 수집할 수 있음을 의미한다.
<NR V2X>
3GPP release 14 및 15 동안 자동차 산업으로 3GPP 플랫폼을 확장하기 위해, LTE에서 V2V 및 V2X 서비스에 대한 지원이 소개되었다.
개선된(enhanced) V2X use case에 대한 지원을 위한 요구 사항들은 크게 4개의 use case group들로 정리된다.
(1) 차량 플래투닝 (vehicle Platooning)는 차량들이 함께 움직이는 플래툰(platoon)을 동적으로 형성할 수 있게 한다. 플래툰의 모든 차량은 이 플래툰을 관리하기 위해 선두 차량으로부터 정보를 얻는다. 이러한 정보는 차량이 정상 방향보다 조화롭게 운전되고, 같은 방향으로 가고 함께 운행할 수 있게 한다.
(2) 확장된 센서(extended sensor)들은 차량, 도로 사이트 유닛(road site unit), 보행자 장치(pedestrian device) 및 V2X application server에서 local sensor 또는 live video image를 통해 수집된 원시(raw) 또는 처리된 데이터를 교환할 수 있게 한다. 차량은 자신의 센서가 감지할 수 있는 것 이상으로 환경에 대한 인식을 높일 수 있으며, 지역 상황을 보다 광범위하고 총체적으로 파악할 수 있다. 높은 데이터 전송률이 주요 특징 중 하나이다.
(3) 진화된 운전(advanced driving)은 반-자동 또는 완전-자동 운전을 가능하게 한다. 각 차량 및/또는 RSU는 로컬 센서에서 얻은 자체 인식 데이터를 근접 차량과 공유하고, 차량이 궤도(trajectory) 또는 기동(manoeuvre)을 동기화 및 조정할 수 있게 한다. 각 차량은 근접 운전 차량과 운전 의도를 공유한다.
(4) 원격 운전(remote driving)은 원격 운전자 또는 V2X 응용 프로그램이 스스로 또는 위험한 환경에 있는 원격 차량으로 주행할 수 없는 승객을 위해 원격 차량을 운전할 수 있게 한다. 변동이 제한적이고, 대중 교통과 같이 경로를 예측할 수 있는 경우, 클라우드 컴퓨팅을 기반으로 한 운전을 사용할 수 있다. 높은 신뢰성과 낮은 대기 시간이 주요 요구 사항이다.
이하의 설명은 NR SL(sidelink) 또는 LTE SL에 모두 적용 가능하며, RAT(radio access technology)가 표시되지 않으면 NR SL을 의미할 수 있다. NR V2X에서 고려되고 있는 운영 시나리오는 아래와 같이 6가지가 존재할 수 있다. 이와 관련하여, 도 2b는 V2X SL 통신을 지원하는 독립형(standalone) 시나리오와 V2X SL 통신을 지원하는 MR-DC 시나리오를 나타낸다.
특히, 1) 시나리오 1에서, gNB는 LTE SL 및 NR SL 모두에서 단말의 V2X 통신에 대한 control/configuration을 제공한다. 2) 시나리오 2에서, ng-eNB는 LTE SL 및 NR SL 모두에서 단말의 V2X 통신에 대한 control/configuration을 제공한다. 3) 시나리오 3에서, eNB는 LTE SL 및 NR SL 모두에서 단말의 V2X 통신에 대한 control/configuration을 제공한다. 한편, 4) 시나리오 4에서, LTE SL 및 NR SL에서의 단말의 V2X 통신은 단말이 EN-DC로 설정되는 동안 Uu에 의해 control/configuration된다. 5) 시나리오 5에서, LTE SL 및 NR SL에서의 단말의 V2X 통신은 단말이 NE-DC에서 설정되는 동안 Uu에 의해 control/configuration된다. 또한 6) 시나리오 6에서, LTE SL 및 NR SL에서의 단말의 V2X 통신은 단말이 NGEN-DC로 설정되는 동안 Uu에 의해 control/configuration 된다.
도 2a 및 도 2b와 같이 V2X 통신을 지원하기 위해 차량은 안테나 시스템을 통해 eNB 및/또는 gNB과 무선 통신을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 시스템은 도 1a 및 도 1b와 같이 내부 안테나 시스템(internal antenna system)으로 구성될 수 있다. 또한, 도 3a 내지 도 3c와 같이 외부 안테나 시스템(external antenna system) 및/또는 내부 안테나 시스템으로 구현될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명과 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 포함하는 차량에 있어서, 상기 안테나 시스템이 차량 내에 탑재될 수 있는 구조를 도시한다. 이와 관련하여, 도 3a 내지 도 3c는 차량 전면 윈도우(310)에 형성된 투명 안테나를 통해 무선 통신을 수행할 수 있는 구성을 나타낸다. 투명 안테나를 포함하는 안테나 시스템(1000)이 차량 전면 윈도우와 차량 내부에 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 차량 전면 윈도우 이외에 차량 측면 글래스에 형성된 투명 안테나를 통해서도 무선 통신을 수행할 수도 있다.
본 발명에 따른 투명 안테나를 포함하는 차량용 안테나 시스템은 다른 안테나와 결합될 수도 있다. 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 투명 안테나로 구현되는 안테나 시스템(1000) 이외에 별도의 안테나 시스템(1000b)이 더 구성될 수도 있다. 도 3a 내지 도 3b는 안테나 시스템(1000) 이외에 별도의 안테나 시스템(1000b)이 차량의 지붕(roof) 위 또는 지붕 내에 탑재되는 형상을 도시한다. 한편, 도 3c는 안테나 시스템(1000) 이외에 별도의 안테나 시스템(1000b)이 차량의 지붕과 후면 미러의 지붕 프레임 (roof frame) 내에 탑재되는 구조를 도시한다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명에서는 자동차(차량)의 외관 개선 및 충돌 시 텔레매틱스 성능을 보전하기 위해 기존의 샤크 핀(Shark Fin) 안테나를 돌출되지 않은 형태의 평면형(Flat) 안테나로 대체할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 기존 이동통신 서비스(LTE) 제공과 함께, 5세대(5G) 통신을 고려한 LTE 안테나와 5G 안테나가 통합된 형태의 안테나를 제안하고자 한다.
도 3a를 참조하면, 투명 안테나로 구현되는 안테나 시스템(1000)은 차량의 전면 윈도우(310)와 차량 내부에 구현될 수 있다. 한편, 외부 안테나에 해당하는 제2 안테나 시스템(1000b)은 차량의 지붕(roof) 위에 배치된다. 도 3a에서 상기 안테나 시스템(1000)을 외부 환경 및 차량 운전 시에 외부 충격으로부터 보호하기 위한 레이돔(radome, 2000a)이 제2 안테나 시스템(1000b)을 둘러쌀 수 있다. 상기 레이돔(2000a)은 제2 안테나 시스템(1000b)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
도 3b를 참조하면, 투명 안테나로 구현되는 안테나 시스템(1000)은 차량의 전면 윈도우(310)와 차량 내부에 구현될 수 있다. 한편, 외부 안테나에 해당하는 제2 안테나 시스템(1000b)은 차량의 지붕 구조물 내에 배치되고, 지붕 구조물의 적어도 일부가 비금속으로 구현되도록 구성될 수 있다. 이때, 차량의 지붕 구조물(2000b)의 적어도 일부는 비금속으로 구현되어, 안테나 시스템(1000b)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
도 3c를 참조하면, 투명 안테나로 구현되는 안테나 시스템(1000)은 차량의 후면 윈도우(330)와 차량 내부에 구현될 수 있다. 한편, 외부 안테나에 해당하는 제2 안테나 시스템(1000b)은 차량의 지붕 프레임 내부에 배치되고, 지붕 프레임(2000c)의 적어도 일부가 비금속으로 구현되도록 구성될 수 있다. 이때, 차량(500)의 지붕 프레임(2000c)의 적어도 일부는 비금속으로 구현되어, 제2 안테나 시스템(1000b)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 차량에 탑재되는 안테나 시스템(1000)에 구비되는 안테나에 의한 빔 패턴(beam pattern)은 전면 윈도우(310) 또는 후면 윈도우(330)에 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 한편, 차량에 탑재되는 제2 안테나 시스템(1000)에 구비되는 안테나에 의해 차량 바디 기준으로 수평 영역(horizontal region)에서 소정 각도만큼 빔 커버리지가 더 형성될 수 있다.
한편, 차량(500)은 외부 안테나에 해당하는 안테나 시스템(1000b)을 구비하지 않고 내부 안테나(internal antenna)에 해당하는 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)(1000)만 구비할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
차량(500)은 자율 주행 차량일 수 있다. 차량(500)은 사용자 입력에 기초하여, 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드(준(pseudo) 주행 모드)로 전환될 수 있다. 예를 들면, 차량(500)은, 사용자 인터페이스 장치(510)를 통해, 수신되는 사용자 입력에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
이러한 매뉴얼 모드 및 자율 주행 모드와 관련하여 오브젝트 검출, 무선 통신, 내비게이션 및 차량 센서 및 인터페이스 등의 동작은 차량(500)에 탑재되는 텔레매틱스 유닛이 수행할 수 있다. 구체적으로, 차량(500)에 탑재되는 텔레매틱스 유닛이 안테나 모듈(300), 오브젝트 검출 장치(520) 및 다른 인터페이스와 협력하여 해당 동작을 수행할 수 있다. 한편, 통신 장치(400)는 안테나 시스템(300)과 별도로 텔레매틱스 유닛 내에 배치되거나 또는 안테나 시스템(300)에 배치될 수 있다.
차량(500)은 주행 상황 정보에 기초하여, 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다. 주행 상황 정보는, 오브젝트 검출 장치(520)에서 제공된 오브젝트 정보에 기초하여 생성될 수 있다. 예를 들면, 차량(500)은, 오브젝트 검출 장치(520)에서 생성되는 주행 상황 정보에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
예를 들면, 차량(500)은 통신 장치(400)를 통해 수신되는 주행 상황 정보에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다. 차량(500)은 외부 디바이스에서 제공되는 정보, 데이터, 신호에 기초하여 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
차량(500)이 자율 주행 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(500)은 운행 시스템에 기초하여 운행될 수 있다. 예를 들면, 자율 주행 차량(500)은 주행 시스템, 출차 시스템, 주차 시스템에서 생성되는 정보, 데이터 또는 신호에 기초하여 운행될 수 있다. 차량(500)이 메뉴얼 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(500)은 운전 조작 장치를 통해 운전을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 운전 조작 장치를 통해 수신되는 사용자 입력에 기초하여, 차량(500)은 운행될 수 있다.
차량(500)은 사용자 인터페이스 장치(510), 오브젝트 검출 장치(520), 내비게이션 시스템(550), 통신 장치(400)을 포함할 수 있다. 또한, 차량은 전술한 장치 이외에 센싱부(561), 인터페이스부(562), 메모리(563), 전원공급부(564), 차량 제어 장치(565)를 더 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 차량(500)은 본 명세서에서 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
사용자 인터페이스 장치(510)는, 차량(500)과 사용자와의 소통을 위한 장치이다. 사용자 인터페이스 장치(510)는, 사용자 입력을 수신하고, 사용자에게 차량(500)에서 생성된 정보를 제공할 수 있다. 차량(500)은 사용자 인터페이스 장치(510)를 통해, UI(User Interfaces) 또는 UX(User Experience)를 구현할 수 있다.
오브젝트 검출 장치(520)는, 차량(500) 외부에 위치하는 오브젝트를 검출하기 위한 장치이다. 오브젝트는 차량(500)의 운행과 관련된 다양한 물체들일 수 있다. 한편, 오브젝트는, 이동 오브젝트와 고정 오브젝트로 분류될 수 있다. 예를 들면, 이동 오브젝트는, 타 차량, 보행자를 포함하는 개념일 수 있다. 예를 들면, 고정 오브젝트는, 교통 신호, 도로, 구조물을 포함하는 개념일 수 있다. 오브젝트 검출 장치(520)는, 카메라(521), 레이다(522), 라이다(523), 초음파 센서(524), 적외선 센서(525) 및 프로세서(530)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 오브젝트 검출 장치(520)는, 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
프로세서(530)는, 오브젝트 검출 장치(520)의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(530)는, 획득된 영상에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(530)는, 영상 처리 알고리즘을 통해, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출등의 동작을 수행할 수 있다.
실시예에 따라, 오브젝트 검출 장치(520)는, 복수의 프로세서(530)를 포함하거나, 프로세서(530)를 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 카메라(521), 레이다(522), 라이다(523), 초음파 센서(524) 및 적외선 센서(525) 각각은 개별적으로 프로세서를 포함할 수 있다.
오브젝트 검출 장치(520)에 프로세서(530)가 포함되지 않는 경우, 오브젝트 검출 장치(520)는, 차량(500)내 장치의 프로세서 또는 제어부(570)의 제어에 따라, 동작될 수 있다.
내비게이션 시스템(550)은 통신 장치(400), 특히 위치 정보부(420)를 통해 획득된 정보에 기반하여 차량의 위치 정보를 제공할 수 있다. 또한, 내비게이션 시스템(550)은 차량의 현재 위치 정보에 기반하여 목적지로의 길 안내 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 내비게이션 시스템(550)은 오브젝트 검출 장치(520) 및/또는 V2X 통신부(430)를 통해 획득된 정보에 기반하여 주변 위치에 대한 안내 정보를 제공할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 안테나 시스템(1000)과 함께 동작하는 무선 통신부(460)를 통해 획득한 V2V, V2I, V2X 정보에 기반하여 안내 정보 제공, 자율 주행 서비스 등을 제공할 수 있다.
통신 장치(400)는, 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 장치이다. 여기서, 외부 디바이스는, 타 차량, 이동 단말기 또는 서버일 수 있다. 통신 장치(400)는, 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 통신 장치(400)는, 근거리 통신부(410), 위치 정보부(420), V2X 통신부(430), 광통신부(440), 방송 송수신부(450) 및 프로세서(470)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 통신 장치(400)는, 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
근거리 통신부(410)는, 근거리 통신(Short range communication)을 위한 유닛이다. 근거리 통신부(410)는, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 형성하여, 차량(500)과 적어도 하나의 외부 디바이스 사이의 근거리 통신을 수행할 수 있다. 위치 정보부(420)는, 차량(500)의 위치 정보를 획득하기 위한 유닛이다. 예를 들면, 위치 정보부(420)는, GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 DGPS(Differential Global Positioning System) 모듈을 포함할 수 있다.
V2X 통신부(430)는, 서버(V2I: Vehicle to Infra), 타 차량(V2V: Vehicle to Vehicle) 또는 보행자(V2P: Vehicle to Pedestrian)와의 무선 통신 수행을 위한 유닛이다. V2X 통신부(430)는, 인프라와의 통신(V2I), 차량간 통신(V2V), 보행자와의 통신(V2P) 프로토콜이 구현 가능한 RF 회로를 포함할 수 있다. 광통신부(440)는, 광을 매개로 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 유닛이다. 광통신부(440)는, 전기 신호를 광 신호로 전환하여 외부에 발신하는 광발신부 및 수신된 광 신호를 전기 신호로 전환하는 광수신부를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 광발신부는, 차량(500)에 포함된 램프와 일체화되게 형성될 수 있다.
무선 통신부(460)는 하나 이상의 안테나 시스템을 통해 하나 이상의 통신 시스템과 무선 통신을 수행하는 유닛이다. 무선 통신부(460)는 제1 안테나 시스템을 통해 제1 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 또한, 무선 통신부(460)는 제2 안테나 시스템을 통해 제2 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 여기서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 LTE 통신 시스템 및 5G 통신 시스템일 수 있다. 하지만, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 이에 한정되는 것은 아니고 임의의 서로 다른 통신 시스템으로 확장 가능하다.
한편, 차량(500) 내부에 배치되는 안테나 모듈(300)은 무선 통신부를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 차량(500)은 전기 자동차(electric vehicle, EV) 또는 외부 전자 기기와 독립적으로 통신 시스템과 접속 가능한 자동차일 수 있다. 이와 관련하여, 통신 장치(400)는 근거리 통신부(410), 위치정보 모듈(420), V2X 통신부(430), 광통신부(440), 4G 무선 통신 모듈(450), 5G 무선 통신 모듈(460) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
4G 무선 통신 모듈(450)은 4G 이동통신 네트워크를 통해 4G 기지국과 4G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 4G 무선 통신 모듈(450)은 하나 이상의 4G 송신 신호를 4G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 4G 무선 통신 모듈(450)은 하나 이상의 4G 수신 신호를 4G 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 4G 기지국으로 전송되는 복수의 4G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다. 또한, 4G 기지국으로부터 수신되는 복수의 4G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다.
5G 무선 통신 모듈(460)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 여기서, 4G 기지국과 5G 기지국은 비-스탠드 얼론(NSA: Non-Stand-Alone) 구조일 수 있다. 예컨대, 4G 기지국과 5G 기지국은 논-스탠드 얼론(NSA: Non Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다. 또는, 5G 기지국은 4G 기지국과 별도의 위치에 스탠드-얼론(SA: Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다. 5G 무선 통신 모듈(460)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 5G 송신 신호를 5G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 5G 수신 신호를 5G 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이때, 5G 주파수 대역은 4G 주파수 대역과 동일한 대역을 사용할 수 있고, 이를 LTE 재배치(re-farming)이라고 지칭할 수 있다. 한편, 5G 주파수 대역으로, 6GHz 이하의 대역인 Sub6 대역이 사용될 수 있다. 반면, 광대역 고속 통신을 수행하기 위해 밀리미터파(mmWave) 대역이 5G 주파수 대역으로 사용될 수 있다. 밀리미터파(mmWave) 대역이 사용되는 경우, 전자 기기는 기지국과의 통신 커버리지 확장(coverage expansion)을 위해 빔 포밍(beam forming)을 수행할 수 있다.
한편, 5G 주파수 대역에 관계없이, 5G 통신 시스템에서는 전송 속도 향상을 위해, 더 많은 수의 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 기지국으로 전송되는 복수의 5G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) MIMO가 수행될 수 있다. 또한, 5G 기지국으로부터 수신되는 복수의 5G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) MIMO가 수행될 수 있다.
한편, 4G 무선 통신 모듈(450)과 5G 무선 통신 모듈(460)을 통해 4G 기지국 및 5G 기지국과 이중 연결(DC: Dual Connectivity) 상태일 수 있다. 이와 같이, 4G 기지국 및 5G 기지국과의 이중 연결을 EN-DC(EUTRAN NR DC)이라 지칭할 수 있다. 한편, 4G 기지국과 5G 기지국이 공통-배치 구조(co-located structure)이면, 이종 반송파 집성(inter-CA(Carrier Aggregation)을 통해 스루풋(throughput) 향상이 가능하다. 따라서, 4G 기지국 및 5G 기지국과 EN-DC 상태이면, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 통해 4G 수신 신호와 5G 수신 신호를 동시에 수신할 수 있다. 한편, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 이용하여 전자 기기(예컨대, 차량) 간 근거리 통신이 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 자원이 할당된 후 기지국을 경유하지 않고 차량들 간에 V2V 방식에 의해 무선 통신이 수행될 수 있다.
한편, 전송 속도 향상 및 통신 시스템 융합(convergence)을 위해, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460) 중 적어도 하나와 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(450)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 4G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 또는, 5G 무선 통신 모듈(460)과 Wi-Fi 통신 모듈을 이용하여 5G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
한편, 통신 장치(400)는 사용자 인터페이스 장치(510)와 함께 차량용 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 이 경우, 차량용 디스플레이 장치는, 텔레 매틱스(telematics) 장치 또는 AVN(Audio Video Navigation) 장치로 명명될 수 있다.
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 일 실시 예에 따른 안테나 어셈블리의 상세 구성을 나타낸다. 한편, 도 6a 내지 도 6c는 본 명세서의 다양한 실시예들에 따른 안테나 어셈블리를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 사각 패치와 원형 패치에 의해 원형 슬롯이 형성된 구조를 나타낸다. 도 6a는 복수의 원형 패치 사이에 원형 슬롯이 형성된 구조를 나타낸다. 도 6b는 복수의 사각 패치 사이에 사각형 슬롯이 형성된 구조를 나타낸다. 도 6c는 복수의 다각형 패치 사이에 다각형 슬롯이 형성된 구조를 나타낸다. 도 5 내지 도 6c를 참조하면, 내부 영역에 배치된 원형/사각형/다각형 패치 내부에 원형 슬롯이 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 원형 슬롯은 사각형 슬롯 또는 다각형 슬롯으로 대체될 수도 있다.
도 5 내지 도 6c를 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 유전체 기판(1010), 제1 패치(1110, 1110a, 1110c) 및 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 패치(1110, 1110a, 1110c) 및 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)를 포함하여 방사체(radiator)로 지칭할 수 있다. 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)는 사각 패치, 원형 패치 또는 다각형 패치 중 하나로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)는 원형 패치, 사각 패치 또는 다각형 패치 중 하나로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 어셈블리(1100)는 제1 급전 라인(1130), 제2 급전 라인(1140) 및 연결 라인(1150)을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 패치(1110, 1110a, 1110c) 및 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)는 각각 외부 패치(1110, 1110a, 1110c) 및 내부 패치(1120, 1120b, 1120c)로 지칭될 수 있다. 한편, 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)는 도전 패턴의 최외곽 영역을 구성하므로 최외곽 패치로 지칭될 수도 있다.
제1 패치(1110, 1110a, 1110c)는 유전체 기판(1010) 상에 배치되는 제1 도전 패턴의 내부 영역에 제1 슬롯(S1)이 형성되도록 구성될 수 있다. 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)는 제1 도전 패턴을 통해 제1 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴은 투명 안테나 구현을 위해 복수의 격자 구조로 형성된 메탈 메쉬 패턴이거나 또는 투명 도전 필름으로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 대역은 4G/5G 무선 통신과 연관된 mid band (MB)로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 패치(1120, 1120b, 1120c)는 유전체 기판(1010) 상에 배치되는 제2 도전 패턴의 내부 영역에 제2 슬롯(S2)이 형성되도록 구성될 수 있다. 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)는 제1 슬롯(S1)의 내부 영역에 배치되는 제2 도전 패턴의 내부 영역에 제2 슬롯(S2)이 형성되도록 구성될 수 있다. 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)는 제2 도전 패턴을 통해 제2 대역 및 제3 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 제2 도전 패턴은 투명 안테나 구현을 위해 복수의 격자 구조로 형성된 메탈 메쉬 패턴이거나 또는 투명 도전 필름으로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 대역은 4G/5G 무선 통신과 연관된 high band (HB)로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 대역은 5G 무선 통신과 연관된 Sub6 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 대역은 제1 대역보다 높은 대역이고, 제3 대역은 제2 대역보다 높은 대역으로 설정될 수 있다. 일 예로, MB에 해당하는 제1 대역은 1.71-2.17GHz로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. HB에 해당하는 제2 대역은 2.3-4.5GHz로 설정되거나 2.5-3.1GHz로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. Sub6 대역에 해당하는 제3 대역은 4.6-6.0GHz로 설정되거나 5.0-6.0GHz로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 급전 라인(1130)은 제1 패치(1110)의 내측과 제2 패치(1120)의 외측 사이의 제1 슬롯(S1)의 제1 영역(SR1)에 배치될 수 있다. 제2 급전 라인(1140)은 제1 패치(1110)의 내측과 제2 패치(1120)의 외측 사이의 제1 슬롯(S1)의 제2 영역(SR2)에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 슬롯(S1)의 제2 영역(SR2)은 제1 슬롯(S1)의 제1 영역(SR1)과 실질적으로 90도 각도에 대응되게 상호 직교하게 설정될 수 있다. 따라서, 제2 영역(SR2)은 제1 급전 라인(1130)과 직교하는 위치에 해당할 수 있다. 연결 라인(1150)은 제1 급전 라인(1130)과 제2 급전 라인(1140) 사이에 제1 패치(1110)와 제2 패치(1120)를 연결하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 안테나 어셈블리 구조의 급전 라인(1130, 1140)은 동일 평면 상에 그라운드가 배치되는 CPW (co-planar waveguide) 구조로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 차량의 윈도우 상에 배치되는 안테나 어셈블리 구조는 투명 안테나 구조로 구성될 수 있다. 한편, 차량의 윈도우 상에 배치되는 안테나 구조는 방사체, 급전부 및 그라운드가 동일 평면 상에 구현되는 단층 구조(single layer sturcutre)로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 그라운드가 방사체 및 급전부와 다른 평면 상에 구현되도록 차량 윈도우를 특수 제작하여 다층 구조(multi-layer sturcutre)를 고려할 수도 있다. 하지만, 구현 편의성과 안테나 집적화를 위해, 안테나 구조는 CPW 급전부와 방사체가 동일 평면 상에 배치되는 단층 구조로 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 제1 급전 라인(1130)은 신호 라인(1131)의 양 측에 그라운드 패턴(1131g)이 형성된 제1 CPW 급전 구조(1130)를 형성할 수 있다. 신호 라인(1131)은 내부에 유전체 영역에 의해 이격되는 제1 신호 라인(1131a) 및 제2 신호 라인(1131b)을 포함할 수 있다. 제1 신호 라인(1131a) 및 제2 신호 라인(1131b)은 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)의 내측과 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)의 외측을 따라 연장되게 형성될 수 있다.
한편, 제2 급전 라인(1140)도 제1 급전 라인(1130)과 유사하게 제2 CPW 급전 구조(1140)를 형성할 수 있다. 제2 급전 라인(1140)은 신호 라인(1141)의 양 측에 그라운드 패턴(1141g)이 형성된 제2 CPW 급전 구조(1140)를 형성할 수 있다. 신호 라인(1141)은 제1 급전 라인(1130)과 유사하게 제1 신호 라인(1141a) 및 제2 신호 라인(1141b)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 신호 라인(1141)은 내부에 유전체 영역에 의해 이격되는 제1 신호 라인(1141a) 및 제2 신호 라인(1141b)을 포함할 수 있다. 제1 신호 라인(1141a) 및 제2 신호 라인(1141b)은 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)의 내측과 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)의 외측을 따라 연장되게 형성될 수 있다.
내부 패치에 해당하는 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)와 외부 패치에 해당하는 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)는 그라운드 패턴과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)는 제1 CPW 급전 구조(1130)의 그라운드 패턴(1131g)과 일체로 형성될 수 있다. 또한, 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)는 제2 CPW 급전 구조(1140)의 그라운드 패턴(1141g)과 일체로 형성될 수 있다. 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)는 제1 패치(1110)와 연결 라인(1150)에 의해 연결될 수 있다. 따라서, 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)는 제1 CPW 급전 구조(1130)의 그라운드 패턴(1131g)과 일체로 형성될 수 있다. 또한, 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)는 제2 CPW 급전 구조(1140)의 그라운드 패턴(1141g)과 일체로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 5 내지 도 6c를 참조하면 본 명세서에서 제시되는 안테나 어셈블리 구조는 다양한 형상의 내부 패치 및 외부 패치와 슬롯의 조합으로 구성될 수 있다. 도 5를 참조하면, 제2 패치(1120)의 내부에 형성된 제2 슬롯(S2)은 원형 슬롯일 수 있다. 한편, 원형 슬롯(S2)은 제2 패치(1120)의 중심에서 오프셋되어 연결 라인(1150)에 인접하게 배치될 수 있다. 제1 패치(1110)는 사각 패치로 형성되고, 제2 패치(1120)는 원형 패치로 형성될 수 있다. 제1 슬롯(S1) 및 제2 슬롯(S2)은 원형 슬롯으로 형성될 수 있다.
도 6a를 참조하면, 내부 패치 형상도 원형 패치로 구현될 수 있다. 이에 따라, 제1 패치(1110a)는 원형 패치로 형성되고, 제2 패치(1120)도 원형 패치로 형성될 수 있다. 제1 슬롯(S1) 및 제2 슬롯(S2)은 원형 슬롯으로 형성될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 내부 패치 및 외부 패치의 형상이 사각 패치로 구현될 수 있다. 이에 따라, 제1 패치(1110)는 사각 패치로 형성되고, 제2 패치(1120b)도 사각 패치로 형성될 수 있다. 제1 슬롯(S1b)은 사각 슬롯으로 형성되고, 제2 슬롯(S2)은 원형 슬롯으로 형성될 수 있다.
도 6c를 참조하면, 내부 패치 및 외부 패치의 형상이 다각형 패치로 구현될 수 있다. 이에 따라, 제1 패치(1110c)는 다각형 패치로 형성되고, 제2 패치(1120c)도 다각형 패치로 형성될 수 있다. 제1 슬롯(S1c)은 다각형 슬롯으로 형성되고, 제2 슬롯(S2)은 원형 슬롯으로 형성될 수 있다.
도 5 내지 도 6c에서 제시되는 방사체 구조의 방사 원리와 관련하여, 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)에 의해 제1 대역의 무선 신호가 방사될 수 있다. 구체적으로, 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)의 내측을 따라 유도되는 전류에 의해 제1 대역의 무선 신호가 방사될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 대역의 무선 신호가 방사되도록 유도되는 전류 경로(P1)의 길이는 quarter-wavelength로 설정될 수 있다.
한편, 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)에 의해 제2 대역 및 제3 대역의 무선 신호가 방사될 수 있다. 구체적으로, 제2 슬롯(S2)의 외측을 따라 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)의 내부에 유도되는 전류에 의해 제2 대역의 무선 신호가 방사될 수 있다. 또한, 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)의 외측을 따라 유도되는 전류에 의해 제3 대역의 무선 신호가 방사될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 대역의 무선 신호가 방사되도록 유도되는 전류 경로(P2)의 길이는 quarter-wavelength로 설정될 수 있다. 한편, 제3 대역의 무선 신호가 방사되도록 유도되는 전류 경로(P3)의 길이는 half wavelength로 설정될 수 있다.
도 5를 참조하면, 사각 패치(1110)에 의해 제1 대역의 무선 신호가 방사될 수 있다. 구체적으로, 사각 패치(1110)의 내측의 원형 슬롯(S1)을 따라 유도되는 전류에 의해 제1 대역의 무선 신호가 방사될 수 있다. 한편, 사각 패치(1110) 내부의 제1 슬롯(S1)에 배치된 원형 패치(1120)를 통해 제2 대역에서 방사가 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제1 슬롯(S1)에 배치된 원형 패치(1120)의 외측을 따라 제2 대역에서 방사가 이루어질 수 있다. 또한, 사각 패치(1110)와 원형 패치(1120) 사이의 제1 슬롯(S1)을 통해 제3 대역에서 방사가 이루어질 수 있다. 이와 관련하여, 전술한 바와 같이 제2 대역은 제1 대역보다 높은 대역이고, 제3 대역은 제2 대역보다 높은 대역으로 설정될 수 있다.
도 5 내지 도 6c를 참조하면, 제1 급전 라인(1130)은 제1 도전 패턴들(1131a, 1131b) 및 제1 커플링 라인들(1132, 1133)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 도전 패턴들(1131a, 1131b)은 전술한 바와 같이 신호 라인(1131a, 1131b)으로 지칭될 수 있다. 한편, 제1 도전 패턴들(1131a, 1131b) 각각은 제1 및 제2 신호 라인(1131a, 1131b)으로 지칭될 수 있다.
제1 도전 패턴들(1131a, 1131b)은 유전체 영역을 중심으로 양 측에 배치되도록 구성될 수 있다. 제1 커플링 라인들(1132, 1133)은 제1 도전 패턴들(1131a, 1131b)의 단부에서 제1 슬롯(S1)(의 제1 영역(SR1))을 따라 양 측으로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 커플링 라인들(1132, 1133)은 제1 신호를 제1 패치(1110, 1110a, 1110c) 및/또는 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)로 커플링 하도록 구성될 수 있다. 제1 커플링 라인들(1132, 1133) 중 하나의 단부는 연결 라인(1150)과 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.
도 5 내지 도 6c를 참조하면, 제2 급전 라인(1140)은 제2 도전 패턴들(1141a, 1141b) 및 제2 커플링 라인들(1142, 1143)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 도전 패턴들(1141a, 1141b)은 전술한 바와 같이 신호 라인(1141a, 1141b)으로 지칭될 수 있다. 한편, 제2 도전 패턴들(1141a, 1141b) 각각은 제1 및 제2 신호 라인(1141a, 1141b)으로 지칭될 수 있다.
제2 도전 패턴들(1141a, 1141b)은 유전체 영역을 중심으로 양 측에 배치되도록 구성될 수 있다. 제2 커플링 라인들(1142, 1143)은 제2 도전 패턴들(1141a, 1141b)의 단부에서 제1 슬롯(S1)(의 제2 영역(SR2))을 따라 양 측으로 형성될 수 있다. 따라서, 제2 커플링 라인들(1142, 1143)은 제2 신호를 제1 패치(1110, 1110a, 1110c) 및/또는 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)로 커플링 하도록 구성될 수 있다. 제2 커플링 라인들(1142, 1143) 중 하나의 단부는 연결 라인(1150)과 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.
제1 커플링 라인들(1132, 1133)은 연결 라인(1150)에 인접하게 배치되는 제3 신호 라인(1133) 및 연결 라인(1150)에 멀어지도록 배치되는 제4 신호 라인(1134)을 포함할 수 있다. 한편, 제2 커플링 라인들(1142, 1143)은 연결 라인(1150)에 인접하게 배치되는 제3 신호 라인(1143) 및 연결 라인(1150)에 멀어지도록 배치되는 제4 신호 라인(1144)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 커플링 라인들(1132, 1133) 중 제4 신호 라인(1134)과 제2 커플링 라인들(1142, 1143) 중 제4 신호 라인(1144) 사이에 제1 슬롯(S1)이 형성될 수 있다.
복수의 급전 라인(1130, 1140)에 의해 안테나 어셈블리(1100)는 복수의 안테나로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 급전 라인(1130)에서 인가되는 제1 무선 신호에 의해 안테나 어셈블리(1110)는 제1 편파를 갖는 제1 안테나(ANT1)로 동작할 수 있다. 한편, 제2 급전 라인(1140)에서 인가되는 제2 무선 신호에 의해 안테나 어셈블리(1110)는 제2 편파를 갖는 제2 안테나(ANT2)로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 편파 및 제2 편파는 수평 편파 및 수직 편파일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 임의의 각도를 갖는 편파일 수 있다.
편파 구성과 관련하여, 제1 편파 및 제2 편파는 실질적으로 상호 직교하는 편파로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 도 7a는 도 5의 방사체 구조에서 제1 및 제2 급전 라인에 의해 급전 시 제1 및 제2 편파 방향을 나타낸다. 도 5 및 도 7a를 참조하면, 제1 및 제2 급전 라인(1130, 1140)이 형성된 방향과 제1 및 제2 편파 방향은 일부 차이가 발생할 수 있다. 제1 편파 방향은 제1 급전 라인(1130)이 형성된 제1 방향과 연결 라인(1150)이 형성된 제3 방향 사이의 방향으로 형성될 수 있다. 제2 편파 방향은 제2 급전 라인(1140)이 형성된 제2 방향과 연결 라인(1150)이 형성된 제3 방향 사이의 방향으로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 편파 방향과 제2 편파 방향은 수직하게 형성되지 않고 약 70-80도 사이의 각도로 형성될 수 있다.
안테나 간 상관관계를 감소시키기 위해 안테나 간 편파를 약 70-80도 차이로 구성할 수 있다. 원형 패치에 해당하는 제2 패치(1120)와 원형 슬롯(S2)의 연결 라인(1150)에 의해 단락 지점(short point)이 형성된다. 이에 따라, 연결 라인(1150)에 의해 제1 및 제2 패치(1110, 1120)가 그라운드와 연결되므로, 연결 라인(1150)을 단락 라인(1150)으로 지칭할 수도 있다. 단락 라인(1150)에 의한 단락 지점은 약 45도 정도 기울어진 각도로 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나의 제1 및 제2 편파 방향도 제1 및 제2 급전 라인(1130, 1140)에서 약 22.5도 기울어져 형성된다. 다시 말해, 제1 편파 방향은 제1 급전 라인(1130)과 단락 라인(1150) 사이에서 형성될 수 있다. 제2 편파 방향은 제2 급전 라인(1140)과 단락 라인(1150) 사이에서 형성될 수 있다. 이에 따라, 단락 라인(1150)을 제1 급전 라인(1130)과 제2 급전 라인(1140) 사이에 배치하여 안테나 간 격리도(isolation)을 확보할 수 있다.
도 5 내지 도 7a를 참조하면, 제1 안테나(ANT1)와 제2 안테나(ANT2)는 제1 대역 내지 제3 대역에서 방사체로서 동작할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)에 의해 제1 대역의 무선 신호가 방사될 수 있다. 한편, 제2 패치(1110, 1120b, 1120c)에 의해 제2 대역 및 제3 대역의 무선 신호가 방사될 수 있다. 제2 슬롯(S2)의 외측을 따라 제2 패치(1110, 1120b, 1120c) 내부에 유도되는 전류에 의해 제2 대역의 무선 신호가 방사될 수 있다. 제2 패치(1110, 1120b, 1120c)의 외측에 해당하는 제1 슬롯(S1)의 내측을 따라 유도되는 전류에 의해 제3 대역의 무선 신호가 방사될 수 있다. 이와 관련하여, 제4 신호 라인(1134, 1144) 사이의 제1 슬롯(S1)에 의해 안테나 어셈블리(1100)는 제3 대역에서 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)로 동작할 수 있다.
이와 관련하여, 도 7b는 본 명세서에 따른 안테나 구조에서 서로 다른 급전 라인을 통해 급전 시 형성되는 방사 패턴을 비교한 것이다. 도 7b (a)는 제1 대역에서의 방사 패턴을 비교한 것이고, 도 7b (b)는 제2 대역에서의 방사 패턴을 비교한 것이다.
도 5, 도 7a 및 도 7b (a)를 참조하면, 제1 급전 라인(1130, PORT1)을 통해 급전 시 1.71GHz에서 방사 패턴(RP1)은 수직 방향에서 소정 각도로 기울어져 형성될 수 있다. 이 경우, 수직 방향은 안테나가 배치되는 유전체 기판(1010)의 전면 방향에 해당하고, 유전체 기판(1010)에 수직한 방향이다. 한편, 제2 급전 라인(1140, PORT2)을 통해 급전 시 1.71GHz에서 방사 패턴(RP2)은 수평 방향에서 소정 각도로 기울어져 형성될 수 있다. 이 경우, 수평 방향은 안테나가 배치되는 유전체 기판(1010)의 측면 방향에 해당하고, 유전체 기판(1010)에 수평한 방향이다.
도 5, 도 7a 및 도 7b (b)를 참조하면, 제1 급전 라인(1130, PORT1)을 통해 급전 시 3.5GHz에서 방사 패턴(RP3)은 수직 방향에서 소정 각도로 기울어져 형성될 수 있다. 이 경우, 수직 방향은 안테나가 배치되는 유전체 기판(1010)의 전면 방향에 해당하고, 유전체 기판(1010)에 수직한 방향이다. 한편, 제2 급전 라인(1140, PORT2)을 통해 급전 시 3.5GHz에서 방사 패턴(RP4)은 수평 방향에서 소정 각도로 기울어져 형성될 수 있다. 이 경우, 수평 방향은 안테나가 배치되는 유전체 기판(1010)의 측면 방향에 해당하고, 유전체 기판(1010)에 수평한 방향이다. 제2 급전 라인(1140, PORT2)을 통해 급전 시 3.5GHz에서 방사 패턴은 널(null)이 형성되는 점에서 1.71GHz에서 방사 패턴과 차이가 있다. 이에 따라, 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2) 간 간섭 수준은 제1 대역보다 제2 대역에서 더 저감될 수 있다.
한편, 제1 대역 내지 제3 대역에서 방사하는 안테나의 동작 원리를 전계 분포(electrical field distribution) 관점에서 설명한다. 이와 관련하여, 도 8a 내지 도 8d는 서로 다른 주파수 별로 제1 및 제2 급전 라인에서 신호 인가 시 안테나 표면에 유도되는 전계 분포를 비교한 것이다.
도 8a (a)는 제1 대역에 해당하는 1.7GHz 대역에서 제1 급전 라인(PORT1)을 통해 급전 시 안테나에 유도되는 전계 분포를 나타낸다. 제1 축 방향을 따라 배치되는 제1 영역(R1)에서 전계 분포가 다른 영역보다 더 높게 나타난다. 이와 관련하여, 최대 전계 분포 영역인 제1 영역(R1)에 대응하는 제1 축 방향은 제1 급전 라인(PORT1)에서의 급전 방향과 소정 각도 회전된 방향일 수 있다.
도 8a (b)는 제1 대역에 해당하는 1.7GHz 대역에서 제2 급전 라인(PORT2)을 통해 급전 시 안테나에 유도되는 전계 분포를 나타낸다. 제2 축 방향을 따라 배치되는 제2 영역(R2)에서 전계 분포가 다른 영역보다 더 높게 나타난다. 이와 관련하여, 최대 전계 분포 영역인 제2 영역(R2)에 대응하는 제2 축 방향은 제2 급전 라인(PORT2)에서의 급전 방향과 소정 각도 회전된 방향일 수 있다. 한편, 제2 영역(R2)에 대응하는 제2 축 방향은 제1 영역(R1)에 대응하는 제1 축 방향과 실질적으로 수직하게 형성될 수 있다.
도 8b (a)는 제2 대역에 해당하는 2.5GHz 대역에서 제1 급전 라인(PORT1)을 통해 급전 시 안테나에 유도되는 전계 분포를 나타낸다. 도 8c (a)는 제2 대역에 해당하는 3.4GHz 대역에서 제1 급전 라인(PORT1)을 통해 급전 시 안테나에 유도되는 전계 분포를 나타낸다. 제2 축 방향을 따라 배치되는 제3 영역(R3)에서 전계 분포가 다른 영역보다 더 높게 나타난다. 이와 관련하여, 최대 전계 분포 영역인 제3 영역(R3)에 대응하는 제2 축 방향은 제1 급전 라인(PORT1)에서의 급전 방향과 소정 각도 회전된 방향일 수 있다.
한편, 제2 대역 중 2.5GHz와 3.4GHz에서의 전계 분포에 일부 차이가 있지만, 최대 전계 분포 영역은 제3 영역(R3)으로 공통 영역이다. 따라서, 도 5와 같이 원형 슬롯(S2)의 외측을 따라 제2 패치(1120) 내부에 유도되는 전류에 의해 제2 대역에서 제2 패치(1120)가 방사체로 동작한다. 이에 따라, 도 8b (a) 및 도 8c (a)와 같이 최대 전계 분포 영역이 제3 영역(R3)으로 공통되고, 제2 대역 전체에서 유사한 방사 메커니즘에 따라 안테나로 동작한다.
도 8c (b)는 제2 대역에 해당하는 2.5GHz 대역에서 제2 급전 라인(PORT2)을 통해 급전 시 안테나에 유도되는 전계 분포를 나타낸다. 도 8c (b)는 제2 대역에 해당하는 3.4GHz 대역에서 제2 급전 라인(PORT2)을 통해 급전 시 안테나에 유도되는 전계 분포를 나타낸다. 제2 축 방향을 따라 배치되는 제4 영역(R4)에서 전계 분포가 다른 영역보다 더 높게 나타난다. 이와 관련하여, 최대 전계 분포 영역인 제4 영역(R4)에 대응하는 제2 축 방향은 제2 급전 라인(PORT2)에서의 급전 방향과 소정 각도 회전된 방향일 수 있다. 한편, 제4 영역(R4)은 제2 축 방향을 기준으로 제3 영역(R3)과 대칭된 영역일 수 있다. 제3 영역(R3)이 제2 축 방향을 기준으로 상부 영역이고 제4 영역(R4)이 제2 축 방향을 기준으로 하부 영역일 수 있다.
한편, 제2 대역 중 2.5GHz와 3.4GHz에서의 전계 분포에 일부 차이가 있지만, 최대 전계 분포 영역은 제4 영역(R4)으로 공통 영역이다. 따라서, 도 5와 같이 원형 슬롯(S2)의 외측을 따라 제2 패치(1120) 내부에 유도되는 전류에 의해 제2 대역에서 제2 패치(1120)가 방사체로 동작한다. 이에 따라, 도 8b (b) 및 도 8c (b)와 같이 최대 전계 분포 영역이 제4 영역(R4)으로 공통되고, 제2 대역 전체에서 유사한 방사 메커니즘에 따라 안테나로 동작한다.
도 8d (a)는 제3 대역에 해당하는 6.0GHz 대역에서 제1 급전 라인(PORT1)을 통해 급전 시 안테나에 유도되는 전계 분포를 나타낸다. 제3 축 방향을 따라 배치되는 제5 영역(R5)에서 전계 분포가 다른 영역보다 더 높게 나타난다. 이와 관련하여, 최대 전계 분포 영역인 제5 영역(R5)에 대응하는 제3 축 방향은 제1 급전 라인(PORT1)에서의 급전 방향과 소정 각도 회전된 방향일 수 있다.
도 8d (b)는 제3 대역에 해당하는 6.0GHz 대역에서 제2 급전 라인(PORT2)을 통해 급전 시 안테나에 유도되는 전계 분포를 나타낸다. 제4 축 방향을 따라 배치되는 제6 영역(R6)에서 전계 분포가 다른 영역보다 더 높게 나타난다. 이와 관련하여, 최대 전계 분포 영역인 제6 영역(R6)에 대응하는 제4 축 방향은 제2 급전 라인(PORT2)에서의 급전 방향과 소정 각도 회전된 방향일 수 있다. 한편, 제6 영역(R6)에 대응하는 제4 축 방향은 제5 영역(R5)에 대응하는 제3 축 방향과 실질적으로 수직하게 형성될 수 있다.
본 명세서에서 제시되는 광대역 이중 편파 안테나 구조는 분기된 커플링 급전 구조(branched coupling feed structure)가 적용되어 광대역 안테나로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 도 9a 및 도 9b는 서로 다른 커플링 라인들을 갖는 안테나 구조를 비교한 것이다. 도 9a를 참조하면, 제1 커플링 라인(1132) 및 제2 커플링 라인(1142)은 신호 라인(1131, 1141)에서 일 측으로만 형성된다. 따라서, 제1 커플링 라인(1132a) 및 제2 커플링 라인(1142a)의 단부는 너비가 감소되는 테이퍼드 형태로 구현되고 고 임피던스 구조(high impedance structure)로 구현된다.
도 5 및 도 9b를 참조하면, 제1 커플링 라인들(1132, 1133) 및 제2 커플링 라인들(1142, 1143)은 신호 라인(1131)에서 양 측으로 형성된다. 제1 커플링 라인들(1132, 1133) 및 제2 커플링 라인들(1142, 1143)의 일 단부는 너비가 감소되는 테이퍼드 형태로 구현되고 고 임피던스 구조로 구현된다. 또한, 제1 커플링 라인들(1132, 1133) 및 제2 커플링 라인들(1142, 1143)의 타 단부는 단락 라인(1150)과 인접하게 배치된다. 이에 따라, 제1 커플링 라인들(1132, 1133) 및 제2 커플링 라인들(1142, 1143)의 타 단부는 저 임피던스 구조(low impedance structure)로 구현된다.
따라서, 제1 커플링 라인들(1132, 1133) 및 제2 커플링 라인들(1142, 1143)로 구현되는 분기된 커플링 급전 구조는 단락 라인(1150)을 기준으로 고 임피던스 구조 및 저 임피던스 구조로 구성된다. 따라서, 분기된 커플링 급전 구조는 단락 라인(1150)을 기준으로 임피던스가 높은 부분과 낮은 부분을 동식에 급전하여 안테나 대역폭을 확장시킬 수 있다. 이와 관련하여, 도 10은 도 9a 및 도 9b의 이중 급전 안테나 구조에 따라 반사 손실을 비교한 것이다.
도 9a 및 도 10을 참조하면, 제1 커플링 라인(1132) 및 제2 커플링 라인(1142)의 (i) 단일 커플링 급전 구조 안테나는 제2 대역 및 제3 대역에서 동작한다. 따라서, (i) 단일 커플링 급전 구조 안테나의 대역폭은 제2 대역 및 제3 대역을 커버한다. 반면에, 도 5, 도 9b 및 도 10을 참조하면, 제1 커플링 라인들(1132, 1133) 및 제2 커플링 라인들(1142, 1143)의 (ii) 분기 커플링 급전 구조 안테나는 제2 대역 및 제3 대역 이외에 제1 대역에서도 동작한다. 따라서, (ii) 분기 커플링 급전 구조 안테나의 대역폭은 제1 대역 내지 제3 대역을 커버한다. 이에 따라, (ii) 분기 커플링 급전 구조 안테나의 대역폭은 (i) 단일 커플링 급전 구조 안테나의 대역폭에 비해 약 15% 이상 향상된다.
본 명세서에서 제시되는 광대역 안테나의 급전 구조는 광대역 급전 구조로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 11a 및 도 11b는 본 명세서의 실시 예에 따른 계단형(stepped) CPW 급전 구조를 나타낸 것이다. 도 11a는 도 5의 안테나 구조에서 광대역 CPW 급전 구조를 확대한 것이다. 광대역 CPW 급전 구조는 신호 라인(1131)과 그라운드 패턴(1131g)과의 간격이 변경되는 계단형 CPW 급전 구조로 구현될 수 있다. 도 11b는 도 11a의 계단형 CPW 급전 구조에서 신호 라인과 그라운드 패턴 간의 간격을 나타낸 것이다.
도 5, 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 제1 도전 패턴들(1131a, 1131b)에 인접하게 제1 그라운드 패턴들(1131g)이 배치될 수 있다. 또한, 제2 도전 패턴들(1141a, 1141b)에 인접하게 제2 그라운드 패턴들(1141g)이 배치될 수 있다.
한편, 제1 그라운드 패턴들(1131g)과 제1 도전 패턴들(1131a, 1131b) 사이의 간격은 제1 간격(g1)에서 제2 간격(g2)으로 증가될 수 있다. 다시 말해, 제1 그라운드 패턴들(1131g)과 제1 도전 패턴들(1131a, 1131b) 사이의 간격은 제1 간격(g1)에서 원형 슬롯 형상의 제1 슬롯(S1)에 인접함에 따라 제2 간격(g2)으로 증가될 수 있다. 따라서, 임피던스 정합부(1131m)에 해당하는 유전체 영역의 너비는 제2 간격(g2)으로 설정된다. 또한, 임피던스 정합부(1131m)에 해당하는 유전체 영역의 길이는 제2 길이(L2)로 설정된다.
이와 유사하게, 제2 그라운드 패턴들(1141g)과 제2 도전 패턴들(1141a, 1141b) 사이의 간격은 제1 간격(g1)에서 제2 간격(g2)으로 증가될 수 있다. 다시 말해, 제2 그라운드 패턴들(1141g)과 제2 도전 패턴들(1141a, 1141b) 사이의 간격은 제1 간격(g1)에서 원형 슬롯 형상의 제1 슬롯(S1)에 인접함에 따라 제2 간격(g2)으로 증가될 수 있다. 따라서, 임피던스 정합부(1131m)에 해당하는 유전체 영역의 너비는 제2 간격(g2)으로 설정된다. 또한, 임피던스 정합부(1131m)에 해당하는 유전체 영역의 길이는 제2 길이(L2)로 설정된다. 일 예로, 제1 간격(g1)은 0.15mm로 설정되고 제2 간격(g2)은 1.5mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제2 길이(L2)는 약 3.0mm로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 따라, 제2 대역 및 제3 대역에서 CPW 신호 라인(1131a, 1131b, 1141a, 1141b)과 그라운드 패턴(1131g, 1141g) 간의 계단형 구조의 갭 영역이 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 12는 도 5, 도 11a 및 도 11b의 안테나에서 일반 CPW 급전 구조 및 계단형 CPW 급전 구조에 따른 반사 손실 결과를 비교한 것이다. 도 12를 참조하면, 신호 라인과 그라운드 패턴 간 간격이 일정한 (i) 일반 CPW 급전 구조 적용 시 4-6GHz 대역에서 반사 손실 특성이 저하된다. 반면에, 신호 라인과 그라운드 패턴 간 간격이 제1 간격(g1)에서 제2 간격(g2)으로 증가하는 (ii) 계단형 CPW 급전 구조 적용 시 4-6GHz 대역에서 반사 손실 특성이 향상된다. 구체적으로, 0.15mm로 일정한 간격의 갭 적용 시 S11은 약 -5dB에서 0.15mm에서 1.5mm로 갭 간격 증가 시 S11은 약 -8dB로 향상된다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 광대역 이중 편파 안테나 구조의 안테나 성능에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 13a 및 도 13b는 본 명세서에서 제시되는 광대역 이중 편파 안테나 구조의 안테나 성능을 나타낸 것이다. 도 13a는 본 명세서에서 제시되는 광대역 이중 편파 안테나 구조의 반사 손실 및 격리도를 나타낸 것이다. 또한, 도 13b는 본 명세서에서 제시되는 광대역 이중 편파 안테나 구조의 안테나 이득을 나타낸 것이다.
도 5, 도 9, 도 11a 및 도 13a를 참조하면, 제1 급전 라인(1130)을 통해 급전되는 (i) 제1 안테나(ANT1)의 반사 손실은 전 대역(full band)에서 -7dB 이하의 값을 갖는다. 한편, 제2 급전 라인(1140)을 통해 급전되는 (ii) 제2 안테나(ANT2)의 반사 손실도 전 대역에서 -7dB 이하의 값을 갖는다. 이와 관련하여, 전 대역(full band)은 제1 대역 내지 제3 대역을 포함하는 대역이다. 한편, (iii) 제1 안테나(ANT와 제2 안테나(ANT2) 간의 격리도는 전 대역에서 12dB 이상의 값을 갖는다. 따라서, 본 명세서에서 제시되는 광대역 이중 편파 안테나 구조는 제1 대역 내지 제3 대역을 포함하는 전 대역에서 복수의 방사체로서 정상 동작하고, 방사체 간 간섭 수준도 일정 수준 이하로 유지될 수 있다.
도 5, 도 9, 도 11a 및 도 13b를 참조하면, 제1 급전 라인(1130)을 통해 급전되는 (i) 제1 안테나(ANT1)의 이득은 -3dBi 이상의 값을 갖는다. 또한, 제2 급전 라인(1140)을 통해 급전되는 (ii) 제2 안테나(ANT2)의 이득도 -3dBi 이상의 값을 갖는다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 광대역 이중 편파 안테나 구조는 글래스 또는 디스플레이에 메탈 메쉬 형태의 투명 안테나로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 14는 본 명세서에서 제시되는 글래스에 메탈 메쉬 형태로 구현되는 투명 안테나가 배치되는 안테나 어셈블리의 층상 구조와 메쉬 격자 구조를 나타낸다.
도 14(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 5 및 도 14(b)와 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 내지 도 14(b)를 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 투명 안테나로 구현될 수 있다. 이를 위해, 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)의 제1 도전 패턴 및 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)의 제2 도전 패턴은 복수의 격자들이 전기적으로 연결된 메탈 메쉬 패턴(1020)으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 패치(1110, 1110a, 1110c) 및 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)를 포함하는 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.
이에 따라, 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.
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 15a는 본 명세서에 따른 글래스에 형성되는 투명 안테나가 구현될 수 있는 차량의 전면도를 나타낸다. 한편, 도 15b는 본 명세서에 따른 투명 안테나가 구현될 수 있는 투명 유리 어셈블리의 상세 구성을 나타낸다.
도 15a를 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 15a 및 도 15b를 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 15b를 참조하면, 실시 예에 따른 안테나 어셈블리(1100)를 구비하는 차량용 안테나 시스템(1000)은 도 14a의 투명 유리 어셈블리(transparent pane assembly, 1050)을 포함할 수 있다. 한편, 도 16은 실시 예에 따른 차량용 안테나 시스템이 탑재된 차량의 구성을 나타낸 블록도를 나타낸다.
도 1a 내지 도 16을 참조하면, 차량(500)은 차량용 안테나 시스템(1000)을 포함하도록 구성될 수 있다. 도 1a, 도 1b 및 도 15를 참조하면, 차량(500)은 전기적 그라운드로 동작하는 도전 차량 바디(conductive vehicle body)를 구비할 수 있다.
도 1a 내지 도 16을 참조하면, 차량에 광대역 안테나 시스템(1000)이 탑재되고, 안테나 시스템(1000)은 자체적으로 또는 통신 장치(400)를 통해 근거리 통신, 무선 통신 및 V2X 통신 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, 기저대역 프로세서(1400)는 안테나 시스템(1000)을 통해 인접 차량, RSU 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.
대안으로, 기저대역 프로세서(1400)는 통신 장치(400)를 통해 인접 차량, RSU, 인접 사물 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다. 여기서, 인접 사물에 대한 정보는 차량(300)의 카메라(531), 레이다(532), 라이다(533), 센서(534, 535) 등의 오브젝트 검출 장치를 통해 획득될 수 있다. 또 다른 대안으로, 기저대역 프로세서(1400)는 통신 장치(400)와 안테나 시스템(1000)을 인접 차량, RSU, 인접 사물 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.
안테나 시스템(1000)은 투명 유리 어셈블리(1050)에 배치되는 안테나 어셈블리(1100)를 포함할 수 있다. 도 14a를 참조하면, 안테나 어셈블리(1100)는 유전체 기판(1010) 및 메탈 메쉬 층(1020)을 포함하도록 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
안테나 시스템(1000)은 글래스(1001), 유전체 기판(1010), 메탈 메쉬 층(1020)에 배치되는 제1 패치(1110, 1110a, 1110c) 및 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)를 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 시스템(1000)은 제1 급전 라인(1130), 제2 급전 라인(1140) 및 연결 라인(1150)을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
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.
유전체 기판(1010)과 메탈 메쉬 층(1020)에 구현되는 안테나 어셈블리(1100)는 복수의 도전 패턴들로 구성되는 안테나 패턴(1100P)으로 구현될 수 있다. 안테나 패턴(1100P)은 제1 패치(1110, 1110a, 1110c) 및 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)를 포함하도록 구성될 수 있다. 안테나 패턴(1100P)은 제1 급전 라인(1130) 및 제2 급전 라인(1140)을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 패치(1110, 1110a, 1110c)는 유전체 기판(1010) 상에 제1 도전 패턴의 내부 영역에 제1 슬롯(S1, S1b, S1c)이 형성되도록 구성될 수 있다. 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)는 제1 도전 패턴을 통해 제1 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 한편, 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)는 유전체 기판(1010) 상에 제2 도전 패턴의 내부 영역에 제2 슬롯(S2)이 형성되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)의 제2 도전 패턴은 제1 슬롯(S1, S1b, S1c)의 내부 영역에 배치될 수 있다. 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)는 제2 도전 패턴을 통해 제2 대역 및 제3 대역에서 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
제1 패치(1110, 1110a, 1110c)의 제1 도전 패턴 및 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)의 제2 도전 패턴은 도 5 및 도 14(b)의 메탈 메쉬 격자(1020a)로 구현될 수 있다. 이에 따라, 제1 패치(1110, 1110a, 1110c) 및 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)는 투명 안테나 소자를 구성할 수 있다.
제1 급전 라인(1130)은 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)의 내측과 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)의 외측 사이의 제1 슬롯(S1, S1b, S1c)의 제1 영역(SR1)에 배치될 수 있다. 제2 급전 라인(1140)은 제1 패치(1110, 1110a, 1110c)의 내측과 제2 패치(1120, 1120b, 1120c)의 외측 사이의 제1 슬롯(S1, S1b, S1c)의 제2 영역(SR2)에 배치될 수 있다. 제2 급전 라인(1140)이 형성된 제2 영역(SR2)은 제1 급전 라인(1130)이 형성된 제1 영역(SR1)과 직교하는 위치에 해당하는 영역일 수 있다.
한편, 제1 급전 라인(1130) 및 제2 급전 라인(1140)은 신호 라인(1131, 1141)의 양 측에 그라운드 패턴(1131g, 1141g)이 형성된 제1 CPW 급전 구조(1130) 및 제2 CPW 급전 구조(1140)를 형성할 수 있다. 제1 CPW 급전 구조(1130) 및 제2 CPW 급전 구조(1140)의 일부 영역은 차량 윈도우의 투명 영역(38)에 구현되고, 나머지 영역은 차량 윈도우의 불투명 영역(36)에 구현될 수 있다. 제1 급전 라인(1130) 및 제2 급전 라인(1140)에 의해 안테나 시스템(1100)은 제1 안테나(1100a, ANT1) 및 제2 안테나(1100b, ANT2)로 동작할 수 있다. 이에 따라, 1개의 물리적 안테나 소자가 서로 다른 편파를 갖는 2개의 안테나로 기능적으로 동작할 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 광대역 이중 편파 안테나로 구현되는 투명 안테나는 복수의 안테나 소자로 구현될 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이 투명 안테나 소자는 소정 간격 이격되어 배치되는 제1 안테나 소자(1100-1) 및 제2 안테나 소자(1100-2)를 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 안테나 소자(1100-1)는 제1 급전 라인(1130)에서 인가되는 제1 무선 신호에 의해 제1 편파를 갖는 제1 안테나(ANT1)와 제2 급전 라인(1140)에서 인가되는 제2 무선 신호에 의해 제2 편파를 갖는 제2 안테나(ANT2)로 동작할 수 있다. 제2 편파는 제1 편파와 상이한 각도로 형성될 수 있다. 제2 안테나 소자(1100-2)는 제3 급전 라인(1130-2)에서 인가되는 제1 무선 신호에 의해 제1 편파를 갖는 제3 안테나(ANT3)와 제2 급전 라인(1140-2)에서 인가되는 제2 무선 신호에 의해 제2 편파를 갖는 제4 안테나(ANT4)로 동작할 수 있다. 제2 편파는 제1 편파와 상이한 각도로 형성될 수 있다.
차량용 안테나 시스템(1000)은 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250) 및 프로세서(1400)를 포함하도록 구성될 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 제1 안테나(1100a, ANT1)와 제1 급전 라인(1130)을 통해 동작 가능하게 결합되고, 제2 안테나(1100a, ANT1)와 제2 급전 라인(1140)을 통해 동작 가능하게 결합될 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 제1 안테나 소자(1100-1) 및 제2 안테나 소자(1100-2와 동작 가능하게 결합될 수 있다.
프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1)와 제2 안테나(ANT2)에 동일 대역의 제1 무선 신호 및 제2 무선 신호를 인가하여, 제1 안테나(ANT1)와 제2 안테나(ANT2)를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(1400)는 2x2 MIMO를 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 한편, 프로세서(1400)는 제1 안테나 소자(1100-1) 및 제2 안테나 소자(1100-2)를 통해 4x4 MIMO를 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수도 있다.
한편, 본 명세서에서 제시되는 광대역 이중 편파 안테나를 이용하여 반송파 집성(carrier aggregation, CA) 및/또는 이중 연결(dual connectivity, DC) 동작을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1)와 제2 안테나(ANT2)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(1130)으로 인가할 수 있다. 반면에, 송수신부 회로(1250)의 제2 RF 체인은 제2 대역의 제2 신호를 제2 급전 라인(1140)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 차량에 배치되는 광대역 안테나 어셈블리와 이를 구비하는 차량용 안테나 시스템에 대해 설명하였다. 이와 같은 차량에 배치되는 광대역 안테나 어셈블리와 이를 구비하는 차량용 안테나 시스템의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
일 실시 예에 따르면, 제1 패치의 내부에 제1 슬롯을 형성하고 제2 패치의 내부에 제2 슬롯을 형성하여, LTE 및 5G 통신 서비스를 제공할 수 있는 광대역에서 동작하는 투명 소재의 안테나를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 사각 패치, 다각 패치 또는 원형 패치와 같은 다양한 형상의 패치 안테나 구조를 다양한 형상의 슬롯과 결합하여 광대역 동작할 수 있는 투명 소재의 투명 안테나를 제공할 수 있다.
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, 전자 기기의 디스플레이 또는 차량의 글래스에 복수 개의 투명 안테나를 배치하여 통신 성능을 개선하기 위한 것이다.
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, WiFi 대역 및 5G Sub6 대역에서 동작하는 투명 안테나 및 이를 제어하는 전자 기기의 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 (20)

  1. 안테나 어셈블리에 있어서,
    유전체 기판(dielectric substrate);
    상기 유전체 기판 상에 배치되는 제1 도전 패턴의 내부 영역에 제1 슬롯이 형성되고, 상기 제1 도전 패턴을 통해 제1 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제1 패치;
    상기 제1 슬롯의 내부 영역에 배치되는 제2 도전 패턴의 내부 영역에 제2 슬롯이 형성되고, 상기 제2 도전 패턴을 통해 제2 대역 및 제3 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제2 패치;
    상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제1 영역에 배치되는 제1 급전 라인;
    상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제2 영역에 배치되는 제2 급전 라인 - 상기 제2 영역은 상기 제1 급전 라인과 직교하는 위치에 해당함 -; 및
    상기 제1 급전 라인과 상기 제2 급전 라인 사이에 상기 제1 패치와 상기 제2 패치를 연결하도록 구성된 연결 라인을 포함하는, 안테나 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 급전 라인 및 상기 제2 급전 라인은 신호 라인의 양 측에 그라운드 패턴이 형성된 제1 CPW 급전 구조 및 제2 CPW 급전 구조를 형성하고,
    상기 신호 라인은 내부에 유전체 영역에 의해 이격되는 제1 신호 라인 및 제2 신호 라인을 포함하고,
    상기 제1 신호 라인 및 상기 제2 신호 라인은 상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측을 따라 연장되게 형성되는, 안테나 어셈블리.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 패치는 상기 제1 CPW 급전 구조 및 상기 제2 CPW 급전 구조의 그라운드 패턴과 일체로 형성되고,
    상기 제2 패치는 상기 제1 패치와 상기 연결 라인에 의해 연결되어 상기 제1 CPW 급전 구조 및 상기 제2 CPW 급전 구조의 그라운드 패턴과 일체로 형성되는, 안테나 어셈블리.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 패치의 내부에 형성된 상기 제2 슬롯은 원형 슬롯이고,
    상기 원형 슬롯은 상기 제2 패치의 중심에서 오프셋되어 상기 연결 라인에 인접하게 배치되는, 안테나 어셈블리.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 패치는 사각 패치로 형성되고, 상기 제2 패치는 원형 패치로 형성되고, 상기 제1 슬롯 및 상기 제2 슬롯은 원형 슬롯으로 형성되는, 안테나 어셈블리.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 패치는 원형 패치로 형성되고 상기 제2 패치는 원형 패치로 형성되고, 상기 제1 슬롯 및 상기 제2 슬롯은 원형 슬롯으로 형성되는, 안테나 어셈블리.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 패치는 사각 패치로 형성되고 상기 제2 패치는 사각 패치로 형성되고, 상기 제1 슬롯은 사각 슬롯으로 형성되고 상기 제2 슬롯은 원형 슬롯으로 형성되는, 안테나 어셈블리.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 패치는 다각형 구조의 다각 패치로 형성되고, 상기 제2 패치는 다각형 구조의 다각 패치로 형성되고, 상기 제1 슬롯은 다각형 슬롯으로 형성되고 상기 제2 슬롯은 원형 슬롯으로 형성되는, 안테나 어셈블리.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 사각 패치 내부의 상기 제1 슬롯에 배치된 상기 원형 패치를 통해 상기 제2 대역에서 방사가 이루어지고,
    상기 사각 패치와 상기 원형 패치 사이의 상기 제1 슬롯을 통해 상기 제3 대역에서 방사가 이루어지고,
    상기 제2 대역은 상기 제1 대역보다 높은 대역이고, 상기 제3 대역은 상기 제2 대역보다 높은 대역인, 안테나 어셈블리.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 급전 라인은,
    상기 유전체 영역을 중심으로 양 측에 배치되는 제1 도전 패턴들; 및
    상기 제1 도전 패턴들의 단부에서 상기 제1 슬롯을 따라 양 측으로 형성되어 제1 신호를 상기 제1 패치 또는 상기 제2 패치로 커플링 하도록 구성된 제1 커플링 라인들을 포함하고,
    상기 제1 커플링 라인들 중 하나의 단부는 상기 연결 라인과 소정 간격 이격되는, 안테나 어셈블리.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 급전 라인은,
    상기 유전체 영역을 중심으로 양 측에 배치되는 제2 도전 패턴들; 및
    상기 제2 도전 패턴들의 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 라인들을 포함하고,
    상기 제2 커플링 라인들 중 하나의 단부는 상기 연결 라인과 소정 간격 이격되는, 안테나 어셈블리.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 커플링 라인들은 상기 연결 라인에 인접하게 배치되는 제3 신호 라인 및 상기 연결 라인에 멀어지도록 배치되는 제4 신호 라인을 포함하고,
    상기 제2 커플링 라인들은 상기 연결 라인에 인접하게 배치되는 제3 신호 라인 및 상기 연결 라인에 멀어지도록 배치되는 제4 신호 라인을 포함하는, 안테나 어셈블리.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 커플링 라인들 중 제4 신호 라인과 상기 제2 커플링 라인들 중 제4 신호 라인 사이의 상기 제1 슬롯에 의해 상기 안테나 어셈블리는 상기 제3 대역에서 제1 안테나 및 제2 안테나로 동작하는, 안테나 어셈블리.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 도전 패턴들에 인접하게 제1 그라운드 패턴들이 배치되고, 상기 제2 도전 패턴들에 인접하게 제2 그라운드 패턴들이 배치되고,
    상기 제1 그라운드 패턴들과 상기 제1 도전 패턴들 사이의 간격은 제1 간격에서 원형 슬롯 형상의 상기 제1 슬롯에 인접함에 따라 제2 간격으로 증가하는, 안테나 어셈블리.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 급전 라인에서 인가되는 제1 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 제1 편파를 갖는 제1 안테나로 동작하고,
    상기 제2 급전 라인에서 인가되는 제2 무선 신호에 의해 상기 안테나 어셈블리는 상기 제1 편파와 직교하는 제2 편파를 갖는 제2 안테나로 동작하는, 안테나 어셈블리.
  16. 제1 항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 패치의 상기 제1 도전 패턴 및 상기 제2 패치의 상기 제2 도전 패턴은 복수의 격자들이 전기적으로 연결된 메탈 메쉬 패턴으로 형성되어, 상기 안테나 어셈블리는 투명 안테나로 구현되는, 안테나 어셈블리.
  17. 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);
    상기 유전체 기판 상에 제1 도전 패턴의 내부 영역에 제1 슬롯이 형성되고, 상기 제1 도전 패턴을 통해 제1 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제1 패치;
    상기 제1 슬롯의 내부 영역에 배치되는 제2 도전 패턴의 내부 영역에 제2 슬롯이 형성되고, 상기 제2 도전 패턴을 통해 제2 대역 및 제3 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 제2 패치 - 상기 제1 패치 및 상기 제2 패치는 투명 안테나 소자를 구성함 -;
    상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제1 영역에 배치되는 제1 급전 라인;
    상기 제1 패치의 내측과 상기 제2 패치의 외측 사이의 상기 제1 슬롯의 제2 영역에 배치되는 제2 급전 라인 - 상기 제2 영역은 상기 제1 급전 라인과 직교하는 위치에 해당함 -; 및
    상기 제1 급전 라인과 상기 제2 급전 라인 사이에 상기 제1 패치와 상기 제2 패치를 연결하도록 구성된 연결 라인을 포함하는, 차량용 안테나 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 급전 라인 및 상기 제2 급전 라인은 신호 라인의 양 측에 그라운드 패턴이 형성된 제1 CPW 급전 구조 및 제2 CPW 급전 구조를 형성하고,
    상기 제1 CPW 급전 구조 및 제2 CPW 급전 구조의 일부 영역은 상기 차량 윈도우의 투명 영역에 구현되고, 나머지 영역은 상기 차량 윈도우의 불투명 영역에 구현되고,
    상기 제1 급전 라인 및 상기 제2 급전 라인에 의해 상기 안테나 시스템은 제1 안테나 및 제2 안테나로 동작하는, 차량용 안테나 시스템.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 안테나와 상기 제1 급전 라인을 통해 동작 가능하게 결합되고, 상기 제2 안테나와 상기 제2 급전 라인을 통해 동작 가능하게 결합되는 송수신부 회로; 및
    상기 송수신부 회로와 동작 가능하게 결합되고, 상기 송수신부 회로를 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하고,
    상기 투명 안테나 소자는 소정 간격 이격되어 배치되는 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자를 포함하고,
    상기 제1 안테나 소자는 제1 급전 라인에서 인가되는 제1 무선 신호에 의해 제1 편파를 갖는 제1 안테나와 제2 급전 라인에서 인가되는 제2 무선 신호에 의해 상기 제1 편파와 상이한 제2 편파를 갖는 제2 안테나로 동작하고,
    상기 제2 안테나 소자는 제3 급전 라인에서 인가되는 제3 무선 신호에 의해 상기 제1 편파를 갖는 제3 안테나와 제4 급전 라인에서 인가되는 제4 무선 신호에 의해 상기 제2 편파를 갖는 제4 안테나로 동작하고,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 안테나 소자 및 상기 제2 안테나 소자를 통해 4x4 MIMO를 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어하는, 차량용 안테나 시스템.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나에 서로 다른 대역의 제1 무선 신호 및 제2 무선 신호를 인가되도록 상기 송수신부 회로를 제어하여, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나를 통해 반송파 집성(CA) 또는 이중 연결(DC)을 수행하도록 구성하는, 차량용 안테나 시스템.
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