KR20250020501A - 차량에 배치되는 광대역 안테나 - Google Patents

Abstract

실시 예에 따른 차량의 안테나 모듈은 제1 커버; 상기 제1 커버와 결합 가능하게 형성된 제2 커버; 및 상기 제1 커버와 상기 제2 커버의 내부에 배치되는 복수의 레이어들(multi-layers)을 구비한 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)를 포함할 수 있다. 복수의 레이어들을 구비하는 상기 PCB는 제어 소자와 연결되는 패턴들을 구비한 제1 레이어; 및 그라운드로 동작하는 도전 패턴과 급전 패턴을 포함하는 제2 레이어를 포함할 수 있다. 상기 제2 레이어는 에지 부분(edge portion)에 도전 패턴이 제거된 슬롯이 형성될 수 있다. 상기 슬롯의 제1 외곽 영역을 형성하는 제1 패턴과 제2 외곽 영역을 형성하는 제2 패턴은 슬릿으로 나뉘어질 수 있다.

Description

차량에 배치되는 광대역 안테나

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

차량(vehicle)은 다른 차량 또는 주변 사물, 인프라 또는 기지국과 무선 통신 서비스를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, LTE(Long Term Evolution) 통신, 5G 통신 또는 WiFi 통신 기술을 이용하여 다양한 무선 통신 서비스를 제공할 수 있다.

차량에서 이러한 다양한 무선 통신 서비스를 제공하기 위해 안테나는 차량의 글래스, 차량의 루프(roof) 상부 또는 하부에 배치될 수 있다. 안테나가 차량의 루프 상부 또는 하부에 배치되는 경우 차량 바디 및 차량의 루프에 영향이 안테나 성능에 변화가 발생할 수 있다.

이와 관련하여, 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.

차량용 안테나를 통해 차량 외부 영역과 차량 내부 영역에서 무선 통신 서비스를 제공할 필요가 있다. 이와 관련하여, 차량용 안테나가 차량의 루프 내에 배치되는 경우 차량 내부 영역으로 무선 신호를 제공하기 어렵다는 문제점이 있다.

차량에서 4G/5G 통신 서비스 이외에 다양한 통신 서비스를 제공하기 위하여 다양한 안테나 소자들이 차량용 안테나 모듈에 배치될 필요가 있다. 차량용 안테나 모듈이 차량의 루프 구조에 배치되는 경우 4G/5G 통신 서비스를 위한 무선 신호는 차량 외부로 방사된다. 차량용 안테나 모듈에 Wi-Fi 안테나가 배치되는 경우 Wi-Fi 무선 신호는 차량 내부로 전달될 필요가 있다. 따라서, 메탈 재질로 형성된 차량의 루프 구조에 안테나 모듈이 배치되는 구조에서 Wi-Fi 무선 신호를 차량 내부로 전달하는 안테나 구조에 대해 설명한다.

Wi-Fi 통신 서비스를 제공하기 위해 Wi-Fi 안테나는 복수의 주파수 대역, 예를 들어 2.4GHz 대역 이외에 5.4GHz 대역과 6.4GHz 대역에서도 동작할 필요가 있다. 또한, 2.4GHz 대역에서도 광대역 동작을 위해 Wi-Fi 안테나는 이중 대역 공진하도록 동작할 필요가 있다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 차량의 루프 구조에 배치되는 차량 외부에 배치되는 안테나 모듈을 통해 차량 내부로 무선 신호를 방사하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 차량의 루프 구조에 배치되는 안테나 모듈의 Wi-Fi 안테나를 통해 Wi-Fi 무선 신호를 차량 내부로 전달하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 차량용 안테나 모듈에서 Wi-Fi 주파수 대역들에서 다중 대역 공진하는 안테나 소자를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 차량용 안테나 모듈에서 Wi-Fi 주파수 대역들 별로 서로 다른 전류 경로를 형성하여 다중 모드 동작하는 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 다중 입출력(MIMO)을 위한 안테나의 성능과 Wi-Fi 안테나의 성능을 모두 최적화하면서 격리도를 유지할 수 있는 구성을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 안테나 모듈의 높이를 일정 수준 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시키기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 모듈을 차량에 탑재하기 위한 구조를 제시하기 위한 것이다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 실시 예에 따른 차량의 안테나 모듈은 제1 커버; 상기 제1 커버와 결합 가능하게 형성된 제2 커버; 및 상기 제1 커버와 상기 제2 커버의 내부에 배치되는 복수의 레이어들(multi-layers)을 구비한 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)를 포함할 수 있다. 복수의 레이어들을 구비하는 상기 PCB는 제어 소자와 연결되는 패턴들을 구비한 제1 레이어; 및 그라운드로 동작하는 도전 패턴과 급전 패턴을 포함하는 제2 레이어를 포함할 수 있다. 상기 제2 레이어는 에지 부분(edge portion)에 도전 패턴이 제거된 슬롯이 형성될 수 있다. 상기 슬롯의 제1 외곽 영역을 형성하는 제1 패턴과 제2 외곽 영역을 형성하는 제2 패턴은 슬릿으로 나뉘어질 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 제1 레이어의 상기 패턴들 중 그라운드로 동작하는 패턴은 비아(via)를 통해 상기 제2 레이어의 상기 도전 패턴과 연결되고, 상기 급전 패턴은 연결 패턴을 통해 상기 제1 패턴에 연결될 수 있다. 상기 제2 커버의 내부 표면에 도전 패턴을 구비하고, 상기 제2 커버의 상기도전 패턴은 상기 제1 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 커버는 비 도전 부(non-conductive portion)를 구비하고, 상기 비 도전 부는 상기 PCB의 상기 슬롯과 중첩(overlap)되도록 구성될 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 상기 연결 패턴이 연결된 지점에 내측으로 인접한 상기 제1 외곽 영역의 제1 지점에서 유전체 컨택 부를 통해 연결되고 상기 제1 외곽 영역의 내측으로 절곡되게 형성된 부가 도전 패턴(added conductive pattern)을 더 포함할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 제1 외곽 영역의 상기 제1 패턴은 상기 연결 패턴과 연결되는 제1 서브 패턴 및 상기 제1 서브 패턴과 연결되고 상기 PCB의 단부를 형성하는 제2 서브 패턴을 포함할 수 있다. 상기 슬롯은 상기 제1 서브 패턴과 상기 제2 외곽 영역 사이에 형성되는 제1 슬롯 영역 및 상기 제2 서브 패턴과 상기 제2 외곽 영역 사이에 형성되는 제2 슬롯 영역을 포함할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 제2 서브 패턴의 제2 길이는 상기 제1 서브 패턴의 제1 길이보다 더 길게 형성될 수 있다. 상기 제2 슬롯 영역의 제2 슬롯 길이는 상기 제1 슬롯 영역의 제1 슬롯 길이보다 더 짧게 형성될 수 있다. 상기 부가 도전 패턴은 상기 제1 슬롯 영역에 의해 형성되는 영역 내에 배치되고, 상기 제2 커버의 상기 비 도전 부를 통해 신호를 방사할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 부가 도전 패턴은 상기 제2 커버의 상기 비 도전 부의 일 면에 형성될 수 있다. 상기 부가 도전 패턴은 상기 제2 커버의 비 도전 부를 통해 상기 차량의 내부로 신호를 전달할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 부가 도전 패턴은 상기 제1 외곽 영역의 상기 제1 패턴과 연결되고, 제1 축 방향으로 연장되게 형성되는 제1 서브 도전 패턴; 및 상기 제1 서브 도전 패턴의 단부에서 상기 제1 축 방향에 수직한 제2 축 방향으로 연장되게 형성되는 제2 서브 도전 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제2 서브 도전 패턴은 상기 제2 슬롯 영역에서 상기 제2 서브 패턴을 향해 연장되어, 상기 제2 서브 도전 패턴의 단부가 상기 제2 서브 패턴의 단부와 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 제1 외곽 영역의 상기 제1 패턴 및 상기 제2 외곽 영역의 상기 제2 패턴 및 상기 슬롯을 통해 복수의 주파수 대역에서 신호를 방사하는 안테나 소자를 형성할 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 복수의 주파수 대역의 신호를 상기 제2 커버의 비 도전 부를 통해 상기 차량의 내부로 전달할 수 있다.

실시 예에 따르면, 제1 주파수 대역에서 상기 제1 외곽 영역으로부터 상기 제2 외곽 영역으로 제1 전계(electric field)가 커플링될 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 커플링된 상기 제1 전계에 의해 상기 제1 주파수 대역에서 폐쇄 슬롯 모드(closed slot mode)인 제1 모드로 동작할 수 있다.

실시 예에 따르면, 제2 주파수 대역에서 상기 슬롯의 상기 제1 외곽 영역 및 상기 제2 외곽 영역을 통해 제2 전계가 형성될 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제2 전계에 의해 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드(open slot mode)인 제2 모드로 동작할 수 있다.

실시 예에 따르면, 제3 주파수 대역에서 상기 연결 패턴이 형성된 영역, 상기 제1 외곽 영역 및 상기 제2 외곽 영역을 통해 제3 전계가 형성될 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 부가 도전 패턴의 단부를 향해 PIFA (Planar Inverted-F Antenna) 모드로 동작할 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제3 전계에 의해 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드와 PIFA 모드가 결합된 제3 모드로 동작할 수 있다.

실시 예에 따르면, 제4 주파수 대역에서 상기 연결 패턴이 형성된 영역 및 상기 제1 외곽 영역을 통해 제4 전계가 형성될 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 부가 도전 패턴의 단부를 향해 PIFA (Planar Inverted-F Antenna) 모드로 동작할 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제4 전계에 의해 상기 제3 주파수 대역보다 높은 제4 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드와 PIFA 모드가 결합된 제4 모드로 동작할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 PCB는 상기 제1 레이어와 상기 제2 레이어 사이에 배치되는 적어도 하나의 제3 레이어를 더 포함할 수 있다. 상기 슬롯 영역은 상기 제1 외곽 영역의 제1 패턴의 내측 단부에 인접하게 형성되고, 상기 급전 패턴이 배치된 제3 슬롯 영역을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 슬롯 영역은 상기 급전 패턴과 인접한 적어도 하나의 도전 패드를 포함할 수 있다. 실시 예에 따르면, 상기 슬릿은 상기 제3 레이어에 유전체 영역이 제거된 제1 슬릿 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 슬릿 영역은 상기 제1 서브 패턴과 상기 적어도 하나의 도전 패드 사이에 형성될 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 슬롯 영역은 상기 제2 외곽 영역의 제2 패턴의 내측 단부에 인접하게 형성된 제4 슬롯 영역을 더 포함할 수 있다. 상기 제4 슬롯 영역은 상기 제2 외곽 영역의 제2 패턴과 제3 패턴 사이에 형성된 적어도 하나의 제2 도전 패드 - 상기 제3 패턴은 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴을 연결하도록 구성됨 - 를 포함할 수 있다. 상기 슬릿은 상기 제3 레이어에 유전체 영역이 제거된 제2 슬릿 영역을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 슬릿 영역은 상기 제2 패턴과 상기 적어도 하나의 제2 도전 패드 사이에 형성될 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 상기 제1 레이어에 배치되고, 상기 제1 커버의 비 도전 부분을 통해 특정 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 복수의 안테나 소자를 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 안테나 소자는 상기 특정 주파수 대역의 신호들을 상기 제1 커버의 상기 비 도전 부를 통해 상기 차량의 외부로 방사하여 상기 차량 외부의 엔티티와 다중 입출력(MIMO)를 수행할 수 있다.

본 명세서의 또 다른 양상에 따른 차량은 상기 차량의 외관으로 형성되며 제1 고정부(fixing part)와 제2 고정부를 포함하는 루프 구조(roof structure); 및 상기 루프 구조에 배치된 안테나 모듈을 포함할 수 있다. 상기 안테나 모듈은 상기 제1 커버와 결합 가능하게 형성된 제2 커버; 및 상기 제1 커버와 상기 제2 커버의 내부에 배치되는 복수의 레이어들(multi-layers)을 구비한 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 레이어들을 구비하는 상기 PCB는 제어 소자 또는 방사체와 연결될 수 있는 패턴들을 구비한 제1 레이어; 및 그라운드로 동작하는 도전 패턴과 급전 패턴을 포함하는 제2 레이어 - 상기 제2 레이어는 에지 부분(edge portion)에 도전 패턴이 제거된 슬롯이 형성됨 - 을 포함할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 슬롯의 제1 외곽 영역을 형성하는 제1 패턴과 제2 외곽 영역을 형성하는 제2 패턴은 도전 패턴이 제거된 유전체 영역인 슬롯 영역에 의해 나뉘어질 수 있다. 상기 제1 레이어의 상기 패턴들 중 그라운드로 동작하는 패턴은 비아(via)를 통해 상기 제2 레이어의 상기 도전 패턴과 연결되고, 상기 급전 패턴은 연결 패턴을 통해 상기 제1 패턴에 연결될 수 있다. 상기 제2 커버의 내부 표면에 도전 패턴을 구비하고, 상기 제2 커버의 상기 도전 패턴은 상기 제1 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 커버는 비 도전 부(non-conductive portion)를 구비하고, 상기 비 도전 부는 상기 PCB의 상기 슬롯과 중첩(overlap)되어 복수의 주파수 대역의 신호들이 방사되도록 구성될 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 안테나 모듈은 상기 연결 패턴이 연결된 지점에 내측으로 인접한 상기 제1 외곽 영역의 제1 지점에서 유전체 컨택 부를 통해 연결되고 상기 제1 외곽 영역의 내측으로 절곡되게 형성된 부가 도전 패턴(added conductive pattern)을 더 포함할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 제1 외곽 영역의 상기 제1 패턴은 상기 연결 패턴과 연결되는 제1 서브 패턴 및 상기 제1 서브 패턴과 연결되고 상기 PCB의 단부를 형성하는 제2 서브 패턴을 포함할 수 있다. 상기 슬롯 영역은 상기 제1 서브 패턴과 상기 제2 외곽 영역 사이에 형성되는 제1 슬롯 영역; 상기 제2 서브 패턴과 상기 제2 외곽 영역 사이에 형성되는 제2 슬롯 영역; 및 상기 급전 패드가 배치된 제3 슬롯 영역을 포함할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 제2 서브 패턴의 제2 길이는 상기 제1 서브 패턴의 제1 길이보다 더 길게 형성될 수 있다. 상기 제2 슬롯 영역의 제2 슬롯 길이는 상기 제1 슬롯 영역의 제1 슬롯 길이보다 더 짧게 형성될 수 있다. 상기 부가 도전 패턴은 상기 제1 슬롯 영역에 의해 형성되는 영역 내에 배치되고, 상기 부가 도전 패턴은 제2 커버의 상기 비 도전 부를 통해 상기 복수의 주파수 대역의 신호들을 방사할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 제1 외곽 영역의 상기 제1 패턴 및 상기 제2 외곽 영역의 상기 제2 패턴 및 상기 슬롯을 통해 복수의 주파수 대역에서 신호를 방사하는 안테나 소자를 형성할 수 있다. 기 안테나 소자는 상기 복수의 주파수 대역의 신호를 상기 제2 커버의 비 도전 부를 통해 차량의 내부로 전달할 수 있다.

실시 예에 따르면, 제1 주파수 대역에서 상기 제1 외곽 영역으로부터 상기 제2 외곽 영역으로 제1 전계(electric field)가 커플링될 수 있다. 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 상기 슬롯의 상기 제1 외곽 영역 및 상기 제2 외곽 영역을 통해 제2 전계가 형성될 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 커플링된 상기 제1 전계에 의해 상기 제1 주파수 대역에서 폐쇄 슬롯 모드(closed slot mode)인 제1 모드로 동작할 수 있다. 상기 제2 전계에 의해 상기 제2 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드(open slot mode)인 제2 모드로 동작할 수 있다.

실시 예에 따르면, 제3 주파수 대역에서 상기 연결 패턴이 형성된 영역, 상기 제1 외곽 영역 및 상기 제2 외곽 영역을 통해 제3 전계가 형성될 수 있다. 상기 제3 주파수 대역보다 높은 제4 주파수 대역에서 상기 연결 패턴이 형성된 영역 및 상기 제1 외곽 영역을 통해 제4 전계가 형성될 수 있다. 상기 연결 패턴이 형성된 영역에서 상기 연결 패턴이 상기 제1 패턴에 연결되어 PIFA (Planar Inverted-F Antenna) 모드로 동작할 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제3 전계에 의해 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드와 PIFA 모드가 결합된 제3 모드로 동작할 수 있다. 상기 안테나 소자는 상기 제4 전계에 의해 상기 제4 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드와 PIFA 모드가 결합된 제4 모드로 동작할 수 있다.

이와 같은 차량에 탑재되는 광대역 안테나 소자를 구비하는 안테나 모듈 및 안테나 모듈이 탑재된 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 명세서에 따르면, 차량의 루프 구조에 배치되는 차량 외부에 배치되는 안테나 모듈에서 하부 커버의 비 도전 부를 통해 차량 내부로 무선 신호를 방사할 수 있다.

본 명세서에 따르면, 차량의 루프 구조에 배치되는 안테나 모듈에서 무선 신호를 슬롯 구조의 안테나 소자와 하부 커버의 비 도전 부를 통해 차량 내부로 Wi-Fi 무선 신호를 전달할 수 있다.

본 명세서에 따르면, 차량용 안테나 모듈에서 슬롯 영역에 형성된 도전 ㅍ패턴들과 부가 도전 패턴을 통해 Wi-Fi 주파수 대역들에서 다중 대역 공진하는 안테나 소자를 제공할 수 있다.

본 명세서에 따르면, 차량용 안테나 모듈에서 슬롯 영역에 형성된 도전 패턴들과 부가 도전 패턴을 통해 Wi-Fi 주파수 대역들 별로 서로 다른 전류 경로를 형성하여 다중 모드 동작하는 안테나 구조를 제공할 수 있다.

본 명세서에 따르면, PCB의 전면과 배면에 각각 다중 입출력(MIMO)을 위한 4G/5G 안테나와 Wi-Fi 안테나를 배치하여, 4G/5G 안테나와 Wi-Fi 안테나의 성능을 모두 최적화하면서 격리도를 유지할 수 있는 구성을 제공할 수 있다.

본 명세서에 따르면, PCB의 전면과 배면에 각각 4G/5G 안테나와 Wi-Fi 안테나를 배치하여, 안테나 모듈의 높이를 일정 수준 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시킬 수 있다.

본 명세서에 따르면, PCB의 전면과 배면에 각각 다중 입출력(MIMO)을 위한 4G/5G 안테나와 Wi-Fi 안테나를 배치하여, 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 모듈을 차량에 탑재할 수 있다.

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

도 1a 내지 도 1c는 본 발명과 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 포함하는 차량에 있어서, 안테나 모듈이 차량 내에 탑재될 수 있는 구조를 도시한다.
도 2는 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다.
도 3은 본 명세서의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 4는 본 명세서에 따른 안테나 모듈이 차량에 탑재되는 구조와 안테나 모듈의 일 측면도 및 타 측면도를 나타낸다.
도 5a는 본 명세서에 따른 안테나 모듈의 각 구성부를 분해도를 나타낸다.
도 5b는 도 5a의 안테나 모듈의 배면도를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 도 5a의 PCB의 각 레이어들과 부가 도전 패턴이 연결되는 구조를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 도 5a의 PCB의 전면도 및 배면도를 나타낸다.
도 7c는 도 5a의 PCB의 전면과 배면에 형성된 도전 패턴들의 각 부분의 치수를 나타낸다.
도 8 내지 도 11은 제1 주파수 대역 내지 제4 주파수 대역 내의 특정 주파수들에서의 전류 경로 및 전류 분포를 나타낸다.
도 12a는 PCB의 하부 레이어에 구현되는 안테나 모듈의 구조도와 급전 패턴과 그라운드 패턴 사이의 급전 패턴과 주변 영역을 확대한 도면이다.
도 12b는 도 12a의 급전 패턴과 안테나 소자 사이에 임피던스 매칭 회로가 구현된 등가 회로와 임피던스 매칭 회로 유무에 따른 반사 계수 특성을 나타낸다.
도 13은 커플링 구조를 형성하는 별도의 도전 패턴이 슬롯 영역에 배치되는 구조를 나타낸다.
도 14는 도 13의 커플링 구조의 안테나 모듈의 각 구조의 수치를 나타낸다.
도 15는 안테나 모듈을 구성하는 PCB의 하부 레이어의 전면도와 측면 사시도를 나타낸다.
도 16은 도 7a의 제1 구조의 안테나와 도 15의 제2 구조의 안테나의 효율 특성을 비교한 것이다.
도 17은 본 명세서에 따른 안테나 모듈 구조가 차량의 루프 구조와 결합되는 사시도를 나타낸다.
도 18은 실시 예에 따른 안테나 모듈과 상기 안테나 모듈이 탑재되는 차량의 구성도를 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.

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

이하에서는 본 명세서에 따른 차량에 탑재되는 안테나 모듈에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 1a 내지 도 1c는 본 발명과 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 포함하는 차량에 있어서, 안테나 모듈이 차량 내에 탑재될 수 있는 구조를 도시한다.

본 발명에 따른 안테나 모듈을 포함하는 차량용 안테나 시스템은 다른 안테나와 결합될 수도 있다. 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 내부 안테나 모듈에 해당하는 안테나 시스템(1000) 이외에 별도의 안테나 시스템(1000b)이 더 구성될 수도 있다. 도 1a 내지 도 1b는 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 1a 내지 도 1c를 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 1a를 참조하면, 안테나 시스템(1000)은 차량 내부에 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 외부 안테나에 해당하는 제2 안테나 시스템(1000b)은 차량의 지붕(roof) 위에 배치된다. 도 1a에서 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 1b를 참조하면, 안테나 시스템(1000)은 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 1c를 참조하면, 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 1 내지 도 1를 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.

차량(500)은 주변 차량 이외에 보행자, 주변 인프라 및/또는 서버와 통신하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 2는 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다. 도 2를 참조하면, V2X(Vehicle-to-Everything) 통신은 차량 사이의 통신을 지칭하는 V2V(Vehicle-to-Vehicle), 차량과 eNB 또는 RSU(Road Side Unit) 사이의 통신을 지칭하는 V2I(Vehicle to Infrastructure), 차량 및 개인(보행자, 자전거 운전자, 차량 운전자 또는 승객)이 소지하고 있는 단말 간 통신을 지칭하는 V2P(Vehicle-to-Pedestrian), V2N(vehicle-to- network) 등 차량과 모든 개체들 간 통신을 포함한다.

V2X 통신을 지원하기 위해 차량은 안테나 시스템을 통해 eNB 및/또는 gNB과 무선 통신을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 모듈은 도 1a 내지 도 1c와 같이 외부 안테나 모듈(external antenna module) 및/또는 내부 안테나 모듈(internal antenna module)로 구현될 수 있다.

한편, 도 3은 본 명세서의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.

차량(500)은 통신 장치(400) 및 프로세서(570)를 포함하도록 구성될 수 있다. 통신 장치(400)는 차량(500)의 텔레매틱스 제어 유닛(telematics control unit)에 대응할 수 있다.

통신 장치(400)는, 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 장치이다. 여기서, 외부 디바이스는, 타 차량, 이동 단말기 또는 서버일 수 있다. 통신 장치(400)는, 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 통신 장치(400)는 근거리 통신부(410), 위치 정보부(420), V2X 통신부(430), 광통신부(440), 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 포함할 수 있다. 통신 장치(400)는 프로세서(470)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 통신 장치(400)는 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.

4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 안테나 모듈을 통해 하나 이상의 통신 시스템과 무선 통신을 수행한다. 4G 무선 통신 모듈(450)은 제1 안테나 모듈을 통해 제1 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(460)은 제2 안테나 모듈을 통해 제2 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)은 물리적으로 하나의 통합 통신 모듈로 구현될 수도 있다. 여기서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 LTE 통신 시스템 및 5G 통신 시스템일 수 있다. 하지만, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 이에 한정되는 것은 아니고 임의의 서로 다른 통신 시스템으로 확장 가능하다.

차량(500)내 장치의 프로세서는 MCU(Micro Control Unit) 또는 모뎀(modem)으로 구현될 수 있다. 통신 장치(400)의 프로세서(470)는 모뎀(modem)에 해당하고 프로세서(470)는 통합 모뎀으로 구현될 수 있다. 프로세서(470)는 무선 통신을 통해 다른 주변 차량, 사물 또는 인프라로부터 주변 정보를 획득할 수 있다. 프로세서(470)는 획득된 주변 정보를 이용하여 차량 제어를 수행할 수 있다.

차량(500)의 프로세서(570)는 CAN(Car Area Network) 또는 ADAS(Advanced Driving Assistance System)의 프로세서일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 차량(500)이 분산 제어 방식으로 구현 시 차량(500)의 프로세서(570)는 각 장치의 프로세서로 대체될 수 있다.

한편, 차량(500) 내부에 배치되는 안테나 모듈은 무선 통신부를 포함하도록 구성될 수 있다. 4G 무선 통신 모듈(450)은 4G 이동통신 네트워크를 통해 4G 기지국과 4G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 4G 무선 통신 모듈(450)은 하나 이상의 4G 송신 신호를 4G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 4G 무선 통신 모듈(450)은 하나 이상의 4G 수신 신호를 4G 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 4G 기지국으로 전송되는 복수의 4G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다. 또한, 4G 기지국으로부터 수신되는 복수의 4G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다.

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

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

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

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

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

한편, 도 1a 내지 도 3을 참조하면, 차량에 탑재되는 안테나 모듈은 차량 내부, 차량의 지붕 위, 지붕 내부 또는 지붕 프레임 내부에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 본 명세서에서 개시되는 안테나 시스템은 4G LTE 시스템의 저대역(low band, LB), 중대역(mid band, MB) 및 고대역(high band, HB)과 5G NR 시스템의 SUB6 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 개시되는 안테나 시스템은 Wi-Fi 통신 서비스를 위해 복수의 주파수 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다.

이하에서는 본 명세서에 따른 차량용 광대역 안테나 모듈에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 4는 본 명세서에 따른 안테나 모듈이 차량에 탑재되는 구조와 안테나 모듈의 일 측면도 및 타 측면도를 나타낸다.

도 1a 내지 도 3 및 도 4(a)를 참조하면, 안테나 모듈(1000)이 차량(500)에 탑재될 수 있다. 안테나 모듈(1000)은 차량의 루프 구조(2000a, 2000b, 2000c)의 상부 또는 내부에 배치될 수 있다. 루프 구조(2000a, 2000b, 2000c)의 적어도 일부는 무선 신호가 통과될 수 있도록 유전체 재질의 레이돔 형태로 구현될 수 있다.

도 4(b)는 안테나 모듈(1000)을 일 측면에서 본 일 측면도를 나타내고 도 4(c)는 안테나 모듈(1000)을 타 측면에서 본 타 측면도를 나타낸다. 도 4(b) 및 도 4(c)를 참조하면, 4G/5G 주파수 대역의 무선 신호들을 방사하도록 구성된 복수의 안테나 소자들(1100-1 내지 1100-4)이 배치될 수 있다. 다층 기판에 해당하는 PCB의 전면의 서로 다른 위치에 복수의 안테나 소자들(1100-1 내지 1100-4)이 배치될 수 있다.

제1 안테나(1100-1) 및 제2 안테나(1100-2)가 일 축 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 제3 안테나(1100-3) 및 제4 안테나(1100-4)가 일 축 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 안테나(1100-1) 및 제3 안테나(1100-3)가 일 축에 수직한 타 축 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 제2 안테나(1100-2) 및 제4 안테나(1100-4)가 타 축 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 텔레매틱스 제어 유닛(TCU)(300)가 제1 안테나(1100-1) 내지 제4 안테나(1100-4)로 전달되는 신호를 제어하도록 구성될 수 있다. 제1 안테나(1100-1) 내지 제4 안테나(1100-4) 중 둘 이상의 안테나를 통해 동일 주파수 대역의 신호들을 동시에 송신 또는 수신하여 다중 입출력(MIMO) 동작을 수행할 수 있다.

한편, 차량 내부에서 Wi-Fi 무선 통신을 위해 PCB의 배면에 Wi-Fi 안테나(1200r)가 형성될 수 있다. Wi-Fi 안테나(1200r)를 통해 Wi-Fi 주파수 대역의 무선 신호를 차량 내부로 방사할 수 있다. 이하, 본 명세서에 따른 광대역 주파수 대역에서 동작 가능한 차량용 Wi-Fi 안테나 구조에 대해 상세하게 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 명세서에 따른 광대역 주파수 대역에서 동작 가능한 차량용 Wi-Fi 안테나 구조에 대해 상세하게 설명한다. 이와 관련하여, 도 5a는 본 명세서에 따른 안테나 모듈의 각 구성부를 분해도를 나타낸다. 도 5b는 도 5a의 안테나 모듈의 배면도를 나타낸다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 안테나 모듈(1000)은 제1 커버(1300u), 제2 커버(1300) 및 다층 기판 구조의 PCB(1200)를 포함할 수 있다. 제1 커버(1300u) 및 제2 커버(1300)는 상부 커버 및 하부 커버를 구성하고, PCB(1200)가 제1 커버(1300u) 및 제2 커버(1300) 사이에 배치될 수 있다. PCB(1200)는 안테나 소자들이 배치되어 안테나 PCB 또는 안테나 기판으로 지칭될 수 있다. PCB(1200)는 제어 소자들이 배치되는 별도의 제2 PCB(1200b)과 결합될 수 있다.

제1 커버(1300u) 및 제2 커버(1300)는 도 5b와 같이 결합되어 차량의 루프 구조에 장착될 수 있다. 제1 커버(1300u)의 일 측면 부에 인터페이스 단자들이 형성되어 인터페이스 단자들을 통해 차량과 안테나 모듈(1000)이 차량과 제어 신호들을 송신 및 수신할 수 있다.

하부 커버인 제2 커버(1300)는 메탈 재질의 도전 부(1310)와 유전체 재질의 비 도전 부(non-conductive portion)(1320)을 포함하도록 구성될 수 있다. 비 도전 부(1320)에 PCB(1200)의 도전 패턴과 별도의 부가 도전 패턴(additional conductive pattern)(1250p)이 방사체로 구현될 수 있다. PCB(1200)의 전면에 그라운드 패턴이 형성되고, 그라운드 패턴과 분리된 도전 패드(CP1, CP2)가 형성될 수 있다. PCB(1200)의 배면과 연결된 부가 도전 패턴(1250p)은 PCB(1200)의 배면과 도전 패턴들 및 슬롯 패턴들과 함께 Wi-Fi 안테나 구조를 형성할 수 있다. 이하, 본 명세서에 따른 차량 내부로 무선 신호들을 방사하는 Wi-Fi 안테나 구조에 대해 설명한다.

전술한 바와 같이, 차량 내부로 무선 신호들을 방사하는 Wi-Fi 안테나 구조에 대해 상세하게 설명한다. 이와 관련하여, 도 6a 및 도 6b는 도 5a의 PCB의 각 레이어들과 부가 도전 패턴이 연결되는 구조를 나타낸다. 도 6a는 다층 기판에 해당하는 PCB를 각 레이어 별로 분리한 구조이고, 도 6b는 도 6a의 PCB의 전면과 배면이 표시된 사시도를 나타낸다.

도 5a 내지 도 6a를 참조하면, PCB(1200)는 복수의 레이어들(multi-layers)이 적층된 구조로 구현될 수 있다. 상부 레이어인 제1 레이어(1210)에 도전 패턴이 형성될 수 있다. 제1 레이어(1210)의 도전 패턴과 분리되어 제1 도전 패드(CP1) 및 제2 도전 패드(CP2)가 제1 레이어(1210)에 형성될 수 있다. 하부 레이어인 제2 레이어(1220)에 도전 패턴이 그라운드 패턴(1220g)로 형성될 수 있다. 그라운드 패턴(1220g)과 별도로 급전 패턴(1220f), 연결 패턴(1220c) 및 슬롯(1200s)이 Wi-Fi 안테나 구조를 형성할 수 있다. 도전 패턴의 제1 패턴(1210p) 및 제2 패턴(1220p) 사이에 슬롯(1200s)이 형성될 수 있다.

제1 레이어(1210) 및 제2 레이어(1220) 사이에 중간 레이어인 제3 레이어(1230)가 형성될 수 있다. PCB(1200)의 제3 레이어(1230)는 복수의 레이어들로 형성될 수 있다. 슬롯(1200s)과 별도로 제1 패턴(1210p)과 연결되는 부가 도전 패턴(1250p)에 의해 Wi-Fi 안테나 구조가 더 광대역에서 동작하도록 구성될 수 있다.

도 5a 내지 도 6b를 참조하면, PCB(1200)는 다층 유전체 기판 구조로 형성될 수 있다. 다층 유전체 기판 구조의 PCB(1200)의 전면 및 배면에 제1 레이어(1210) 및 제2 레이어(1220)의 도전 패턴들이 형성될 수 있다. 부가 도전 패턴(1250p)은 복수의 서브 도전 패턴들로 구성될 수 있다. 부가 도전 패턴(1250p)은 일 축 방향의 제1 서브 도전 패턴(1251p)과 타 축 방향의 제2 서브 도전 패턴(1252p)을 포함하도록 구성될 수 있다. 부가 도전 패턴(1250p)은 컨택 부(1230c)를 통해 제2 레이어(1220)의 도전 패턴과 연결될 수 있다. 컨택 부(1230c)는 메탈 재질 또는 유전체 재질로 형성될 수 있다. 컨택 부(1230c)가 메탈 재질로 형성되면 부가 도전 패턴(1250p)은 제2 레이어(1220)의 도전 패턴과 직접 결합(direct coupling) 구조의 안테나 구조로 형성된다. 컨택 부(1230c)가 유전체 재질로 형성되면 부가 도전 패턴(1250p)은 제2 레이어(1220)의 도전 패턴과 간접 결합(indirect coupling) 구조의 안테나 구조로 형성된다.

이하, 본 명세서에 따른 Wi-Fi 안테나 구조가 형성된 PCB의 전면 및 배면에 형성된 도전 패턴들의 상세 구조에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 7a 및 도 7b는 도 5a의 PCB의 전면도 및 배면도를 나타낸다. 도 7c는 도 5a의 PCB의 전면과 배면에 형성된 도전 패턴들의 각 부분의 치수를 나타낸다.

도 7a를 참조하면 PCB의 전면에 해당하는 제1 레이어(1210)는 일 측 영역 및 타 측 영역에 형성된 제1 패턴(1210a) 및 제2 패턴(1220a)을 포함할 수 있다. 제1 패턴(1210a) 및 제2 패턴(1220a) 사이에 도전 패턴이 형성되지 않은 유전체 영역이 형성될 수 있다. 제1 패턴(1210a) 및 제2 패턴(1220a)의 하부 영역에 유전체 영역이 제거된 슬릿(SL1, SL2)이 형성될 수 있다. 제1 레이어(1210)는 제1 패턴(1210a) 및 제2 패턴(1220a)을 연결하도록 구성된 제3 패턴(1230a)을 더 포함할 수 있다. 제1 패턴(1210a) 내지 제3 패턴(1230a)을 포함하는 도전 패턴은 그라운드 패턴(1210g)을 형성할 수 있다. 그라운드 패턴(1210g)과 분리된 구조로 제1 및 제2 도전 패드(CP1, CP2)가 형성될 수 있다. 제1 및 제2 도전 패드(CP1, CP2)는 제어 소자 또는 안테나 소자와 전기적으로 연결될 수 있다.

도 7b(a)를 참조하면, PCB의 배면에 해당하는 제2 레이어(1220)는 Wi-Fi 안테나 구조를 형성하기 위해 도전 패턴들의 형상이 최적으로 구현될 수 있다. 제2 레이어(1220)는 일 측 영역 및 타 측 영역에 형성된 제1 패턴(1210p) 및 제2 패턴(1220p)을 포함할 수 있다. 제1 패턴(1210p) 및 제2 패턴(1220p) 사이에 도전 패턴이 형성되지 않은 유전체 영역이 형성될 수 있다. 제1 패턴(1210p) 및 제2 패턴(1220p)의 하부 영역에 유전체 영역이 제거된 슬릿(SL1, SL2)이 형성될 수 있다. 제2 레이어(1220)는 제1 패턴(1210p) 및 제2 패턴(1220p)을 연결하도록 구성된 제3 패턴(1230p)을 더 포함할 수 있다. 제1 패턴(1210p) 내지 제3 패턴(1230p)을 포함하는 도전 패턴은 그라운드 패턴(1220g)을 형성할 수 있다. 그라운드 패턴(1220g)과 분리된 구조로 제1 및 제2 도전 패드(CP1, CP2)가 형성될 수 있다. 제1 및 제2 도전 패드(CP1, CP2)는 제어 소자 또는 안테나 소자와 전기적으로 연결될 수 있다.

도 7b(b)는 도 7b(a)의 PCB의 제2 레이어(1220)의 급전 패턴(1220f)과 주변 영역을 확대한 도면이다. 도 7b(b)를 참조하면, 급전 패턴(1220f)은 연결 패턴(1220c)을 통해 제1 패턴(1210)과 연결될 수 있다. 연결 패턴(1220c)은 복수의 도전 패턴들(1221c 내지 1223c)로 구현되어 제한된 영역 내에서 급전 구조를 형성할 수 있다.

도 7a 내지 도 7c(a)를 참조하면, PCB의 전면을 형성하는 제1 레이어(1210)의 제1 패턴(1210a) 및 제2 패턴(1220a)은 제1 길이(L1a) 및 제2 길이(L2a)로 형성될 수 있다. 제1 패턴(1210a) 및 제2 패턴(1220a)은 소정 간격(Ga)만큼 이격되어 도전 패턴이 형성되지 않은 유전체 영역을 형성할 수 있다.

제1 패턴(1210a)의 상단에서 제1 도전 패드(CP1) 하단까지 제1 너비(W1a)를 갖도록 제1 패턴(1210a)이 형성될 수 있다. 제1 패턴(1210a)의 상단에서 슬릿(SL1)에 인접한 제1 패턴(1210a)의 하단까지 제2 너비(W2a)를 갖도록 제1 패턴(1210a)이 형성될 수 있다. 슬릿(SL1)에 인접한 제1 패턴(1210a)의 하단에서 제3 패턴(1230a)의 상단까지 제3 너비(W3a)를 갖도록 제1 패턴(1210a) 및 제3 패턴(1230a)이 형성될 수 있다. 제1 패턴(1210a)의 일 측 단부와 제3 패턴(1230a)의 일 측 단부는 제3 길이(L3a)만큼 이격될 수 있다. 제2 패턴(1220a)의 일 측 단부와 제3 패턴(1230a)의 타 측 단부는 제3 길이(L4a)만큼 이격될 수 있다.

도 7a 내지 도 7c(b)를 참조하면, PCB의 배면을 형성하는 제2 레이어(1220)의 제1 패턴(1210p) 및 제2 패턴(1220p)은 제1 길이(L1b) 및 제2 길이(L2b)로 형성될 수 있다. 제1 패턴(1210p)의 제2 서브 패턴(1212p) 및 제2 패턴(1220p)은 제1 간격(G1b)만큼 이격되어 도전 패턴이 형성되지 않은 유전체 영역을 형성할 수 있다. 제1 패턴(1210p)의 제1 서브 패턴(1211p)의 단부와 제2 서브 패턴(1212p)의 단부는 제2 간격(G2b)만큼 이격될 수 있다.

제1 서브 패턴(1211p) 및 제2 서브 패턴(1212p)은 각각 제1 너비(W1a) 및 제2 너비(W2a)를 갖도록 구성될 수 있다. 제1 서브 패턴(1211p)은 제3 길이(L3b)로 형성되고 제2 서브 패턴(1212p)은 제1 길이(L1b)로 형성될 수 있다. 슬릿(SL1)에 인접한 제2 서브 패턴(1212p)의 일 측에서 제3 패턴(1230a)의 상단까지 제3 너비(W3a)를 갖도록 형성될 수 있다. 제1 패턴(1210p)의 일 측 단부와 제3 패턴(1230p)의 일 측 단부는 제3 길이(L3b)만큼 이격될 수 있다. 제2 패턴(1220p)의 일 측 단부와 제3 패턴(1230p)의 타 측 단부는 제3 길이(L4b)만큼 이격될 수 있다.

이와 관련하여, Wi-Fi 안테나가 형성되지 않은 제2 레이어의 제2 패턴(1220p)의 단부는 제1 레이어의 제2 패턴(1220a)의 단부에 대응되게 형성될 수 있다. 제2 레이어의 제2 패턴(1220p)은 제1 레이어의 제2 패턴(1220a)과 동일한 길이 및 동일한 너비로 형성될 수 있다. Wi-Fi 안테나가 형성된 제2 레이어의 제1 패턴(1210p)은 제1 레이어의 제1 패턴(1210a)보다 더 긴 길이로 형성될 수 있다. Wi-Fi 안테나가 형성된 제2 레이어의 제1 패턴(1210p)은 제1 레이어의 제1 패턴(1210a)과 동일한 너비로 형성될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 7c를 참조하여 본 명세서에 따른 안테나 모듈을 구비한 차량에 대해 설명한다. 차량의 안테나 모듈(1000)은 제1 커버(1300u), 제2 커버(1300) 및 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)(1200)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 커버(1300u) 및 제2 커버(1300)는 각각 상부 커버 및 하부 커버에 대응될 수 있다. 제2 커버(1300)는 제1 커버(1300u)와 결합 가능하게 형성될 수 있다.

PCB(1200)는 제1 커버(1300u), 제2 커버(1300)의 내부 영역에 배치될 수 있다. PCB(1200)는 복수의 레이어들(multi-layers)을 구비할 수 있다. 복수의 레이어들을 구비하는 PCB(1200)는 제1 레이어(1210) 및 제2 레이어(1220)를 포함할 수 있다. 제1 레이어(1210) 및 제2 레이어(1220)는 PCB(1200)의 상부 레이어 및 하부 레이어일 수 있다. 도 6a를 참조하면, PCB(1200)는 제1 레이어(1210) 및 제2 레이어(1220) 사이에 배치되는 제3 레이어(1230)를 더 포함할 수 있다. 다층 기판에 해당하는 PCB(1200)가 N개의 레이어로 구성되는 경우, 제1 레이어(1210) 및 제2 레이어(1220)는 각각 Layer 1 및 layer N일 수 있다. 제3 레이어(1230)는 layer 2 내지 layer (N-1)을 포함할 수 있다. 예를 들어, PCB(1200)가 10개의 레이어로 구성되는 경우, 제1 레이어(1210) 및 제2 레이어(1220)는 각각 Layer 1 및 layer 10일 수 있다. 제3 레이어(1230)는 layer 2 내지 layer 9를 포함할 수 있다.

제1 레이어(1210)는 제어 소자 또는 방사체와 연결되는 패턴들을 구비할 수 있다. 제어 소자는 안테나 모듈(1100)에 배치되는 안테나 소자들로 전달되는 신호들을 제어할 수 있는 소자일 수 있다. 제어 소자는 텔레매틱스 제어 유닛, RF 회로 또는 이들과 연결될 수 있는 전자 소자일 수 있다. 제2 레이어(1220)는 그라운드로 동작하는 도전 패턴(1220g)과 급전 패턴(1220f)을 포함할 수 있다. 제2 레이어(1220)는 에지 부분(edge portion)에 도전 패턴이 제거된 슬롯(1200s)이 형성될 수 있다.

도전 패턴이 제거된 슬롯(1200s)의 구조에 대해 상세하게 설명한다. 슬롯(1200s)의 제1 외곽 영역을 형성하는 제1 패턴(1210p)과 제2 외곽 영역을 형성하는 제2 패턴(1220p)은 슬릿(SL)으로 나뉘어 질 수 있다.

제1 레이어(1210)의 패턴들 중 그라운드로 동작하는 패턴은 비아(via)를 통해 제2 레이어(1210)의 그라운드로 동작하는 도전 패턴과 연결될 수 있다. 이에 따라, PCB(1200)의 복수의 레이어들 간에 그라운드가 전기적으로 연결될 수 있다. 급전 패턴(1220f)은 연결 패턴(1220c)을 통해 제2 레이어(1220)의 제1 패턴(1210p)에 연결될 수 있다. 급전 패턴(1220f)을 급전 패드로 지칭할 수 있다. 급전 패드와 연결 패턴(1220c)을 포함하여 급전 패턴으로 지칭할 수 있다.

연결 패턴(1220c)은 복수의 서브 패턴들로 구성될 수 있다. 연결 패턴(1220c)은 제1 서브 패턴(1221c), 제2 서브 패턴(1222c) 및 제3 서브 패턴(1223c)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 서브 패턴(1221c)은 급전 패턴(1220f)과 연결될 수 있다. 제1 서브 패턴(1221c)은 제1 축 방향, 예를 들어 수직 방향으로 형성될 수 있다. 제2 서브 패턴(1222c)은 제1 서브 패턴(1221c)과 연결되고 제2 축 방향, 예를 들어 수평 방향으로 형성될 수 있다. 제3 서브 패턴(1223c)은 제2 서브 패턴(1222c)과 연결되고 제1 축 방향으로 형성될 수 있다. 제3 서브 패턴(1223c)은 제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p)의 단부와 연결될 수 있다.

제2 커버(1300)의 내부 표면에 도전 패턴을 구비할 수 있다. 제2 커버(1300)의 도전 패턴은 그라운드로 동작할 수 있다. 제2 커버(1300)의 도전 패턴은 제2 레이어(1220)의 제1 패턴(1210p)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 커버(1300)의 도전 패턴은 제2 레이어(1220)의 제2 패턴(1220p)과 전기적으로 연결될 수 있다.

제2 커버(1300)는 도전 부(conductive portion)(1310) 및 비 도전 부(non-conductive portion)(1320)를 구비할 수 있다. 비 도전 부(1320)가 도전 부(1310)의 개구 영역(OA)에 결합되도록 구성될 수 있다. 제2 커버(1300)의 비 도전 부(1320)는 PCB(1200)의 슬롯(1200s)과 중첩되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, PCB(1200)의 슬롯(1200s)을 통해 방사되는 신호들이 제2 커버(1300)의 비 도전 부(1320)를 통해 차량 내부로 전달될 수 있다.

안테나 모듈(1000)은 부가 도전 패턴(added conductive pattern)(1250p)를 더 포함할 수 있다. 부가 도전 패턴(1250p)은 연결 패턴(1220c)이 연결된 지점에 내측으로 인접한 제1 외곽 영역의 제1 지점에서 유전체 컨택 부(1230c)를 통해 연결될 수 있다. 부가 도전 패턴(1250p)은 제1 외곽 영역의 내측으로 절곡되게 형성될 수 있다.

제2 레이어(1220)의 제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p)은 제1 서브 패턴(1211p) 및 제2 서브 패턴(1212p)을 포함하도록 구성될 수 있다. 제2 레이어(1220)의 슬롯(1200s)은 제1 슬롯 영역(1210s) 및 제2 슬롯 영역(1220s)을 포함할 수 있다. 제2 레이어(1220)의 슬롯(1200s)은 제3 슬롯 영역(1230s) 및 제4 슬롯 영역(1240s)을 더 포함할 수 있다.

제1 서브 패턴(1211p)은 연결 패턴(1220c)과 연결될 수 있다. 제1 서브 패턴(1211p)은 연결 패턴(1220c)을 통해 급전 패턴(1220f)과 연결될 수 있다. 제2 서브 패턴(1212p)은 제1 서브 패턴(1211p)과 연결될 수 있다. 제2 서브 패턴(1212p)은 PCB(1200)의 단부 (에지 부분)를 형성할 수 있다.

제1 슬롯 영역(1210s)은 제1 서브 패턴(1211p)과 제2 외곽 영역의 제2 패턴(1220p)사이에 형성될 수 있다. 제2 슬롯 영역(1220s)은 제2 서브 패턴(1212p)과 제2 외곽 영역의 제2 패턴(1220p) 사이에 형성될 수 있다. 제2 서브 패턴(1212p)의 제2 길이는 제1 서브 패턴(1211p)의 제1 길이보다 더 길게 형성될 수 있다. 제2 슬롯 영역(1220s)의 제2 슬롯 길이는 제1 슬롯 영역(1210s)의 제1 슬롯 길이보다 더 짧게 형성될 수 있다. 이에 따라, 부가 도전 패턴(1250p)이 제1 슬롯 영역(1210s)에 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 부가 도전 패턴(1250p)은 제2 슬롯 영역(1220s)에 의해 형성되는 영역 내에 배치될 수 있다. 부가 도전 패턴(1250p)은 제2 커버(1300)의 비 도전 부(1320)를 통해 제2 커버(1300)의 외부 영역으로 신호를 방사할 수 있다. 부가 도전 패턴(1250p)은 제2 커버(1300)의 비 도전 부(1320)의 일 면에 형성될 수 있다. 부가 도전 패턴(1250p)은 제2 커버(1300)의 비 도전 부(1320)의 전면(front surface)에 배치될 수 있다. 제2 커버(1300)의 비 도전 부(1320)의 배면은 차량의 메탈 구조를 마주보도록 배치될 수 있다.

부가 도전 패턴(1250p)은 절곡된 도전 패턴들로 형성될 수 있다. 부가 도전 패턴(1250p)이 제한된 영역인 제2 슬롯 영역(1220s) 내에 배치될 수 있다. 부가 도전 패턴(1250p)은 제1 서브 도전 패턴(1251p) 및 제2 서브 도전 패턴(1252p)을 포함하도록 구성될 수 있다.

제1 서브 도전 패턴(1251p)은 제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p)과 연결될 수 있다. 제1 서브 도전 패턴(1251p)은 제1 축 방향, 예를 들어 수직 방향으로 연장되게 형성될 수 있다. 제2 서브 도전 패턴(1252p)은 제1 서브 도전 패턴(1251p)과 연결되고, 제1 서브 도전 패턴(1251p)의 단부에서 절곡되게 형성될 수 있다. 제2 서브 도전 패턴(1252p)은 제1 서브 도전 패턴(1251p)의 단부에서 제1 축 방향에 수직한 제2 축 방향, 예를 들어 수평 방향으로 연장되게 형성될 수 있다. 제2 서브 도전 패턴(1252p)은 제2 슬롯 영역(1220s)에서 제2 서브 패턴(1212p)을 향해 연장될 수 있다. 제2 서브 도전 패턴(1252p)의 단부가 제2 서브 패턴(1212p)의 단부와 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다.

제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p) 및 제2 외곽 영역의 제2 패턴(1220p)과 슬롯 영역(1200s)이 복수의 주파수 대역에서 신호를 방사하는 방사체(radiator)인 안테나 소자(1200r)를 형성할 수 있다. 안테나 소자(1200r)는 복수의 주파수 대역의 신호를 제2 커버(1300)의 비 도전 부(1320)를 통해 차량의 내부로 전달할 수 있다. 안테나 소자(1200r)는 복수의 Wi-Fi 주파수 대역에서 신호들을 차량 내부로 방사하여, 차량 내부에서 Wi-Fi 통신 서비스가 이루어지도록 구성될 수 있다.

이하, 복수의 주파수 대역에서 동작하는 Wi-Fi 안테나의 각 주파수 대역에서의 전류 경로 및 전계 분포에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 도 8 내지 도 11은 제1 주파수 대역 내지 제4 주파수 대역 내의 특정 주파수들에서의 전류 경로 및 전류 분포를 나타낸다. 도 8 내지 도 11의 제1 주파수 대역 내지 제4 주파수 대역 내의 특정 주파수들은 각각 2.14GHz, 3.24GHz, 5.38GHz 및 6.42GHz일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5a 내지 도 7c 및 도 8(a)를 참조하면, 슬롯 영역(1200s)에 인접한 도전 패턴들을 따라 제1 주파수 대역의 제1 전류 경로가 형성된다. 부가 도전 패턴(1250p)의 단부에서 일 측의 슬롯 영역에 인접한 제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p)을 따라 제1 전류 경로가 형성된다. 타 측의 슬롯 영역에 인접한 제2 외곽 영역의 제2 패턴(1220p)의 단부에서 급전 패턴(1220f)이 형성된 지점까지 제2 전류 경로가 형성된다. 슬롯 영역(1200s)은 제1 주파수 대역에서 반파장 폐쇄 슬롯 모드(half-wavelength closed slot mode)로 동작할 수 있다.

도 5a 내지 도 7c 및 도 8(b)를 참조하면, 제1 주파수 대역에서 제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p)으로부터 제2 외곽 영역의 제2 패턴(1220p)으로 제1 전계(electric field)가 커플링될 수 있다. 안테나 소자(1200r)는 커플링된 제1 전계에 의해 제1 주파수 대역에서 폐쇄 슬롯 모드(closed slot mode)인 제1 모드로 동작할 수 있다.

도 5a 내지 도 7c 및 도 9(a)를 참조하면, 슬롯 영역(1200s)에 인접한 도전 패턴들을 따라 제2 주파수 대역의 제3 전류 경로가 형성된다. 부가 도전 패턴(1250p)의 단부에서 일 측의 슬롯 영역에 인접한 제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p)을 따라 제3 전류 경로가 형성된다. 제3 전류 경로의 방향은 도 7a(a)의 제1 전류 경로의 방향과 반대 방향으로 형성될 수 있다. 급전 패턴(1220f)과 제2 도전 패드(CP2) 사이의 지점에서 타 측의 슬롯 영역에 인접한 제2 외곽 영역의 제2 패턴(1220p)의 단부까지 제4 전류 경로가 형성된다. 제4 전류 경로의 방향은 도 7a(a)의 제2 전류 경로의 방향과 반대 방향으로 형성될 수 있다. 슬롯 영역(1200s)은 제2 주파수 대역에서 4반파장 개방 슬롯 모드(quadrature-wavelength open slot mode)로 동작할 수 있다.

도 5a 내지 도 7c 및 도 9(b)를 참조하면, 제2 주파수 대역에서 슬롯(1200s)의 제1 외곽 영역의 및 제2 외곽 영역을 통해 제2 전계가 형성될 수 있다. 안테나 소자(1200r)는 제2 전계에 의해 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드(open slot mode)인 제2 모드로 동작할 수 있다. 슬롯(1200s)의 내부에서 강한 전계 분포로 개방 슬롯 모드인 제2 모드가 형성될 수 있다. 슬롯(1200s)의 내부인 제3 슬롯 영역(1230s)의 필드 분포가 다른 슬롯 영역보다 더 높게 형성될 수 있다.

도 5a 내지 도 7c 및 및 도 10(a)를 참조하면, 급전 패턴(1220f)의 위치를 기준으로 슬롯(1200s) 및 부가 도전 패턴(1250p)으로 전류 경로가 형성된다. 제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p)에서 부가 도전 패턴(1250p)의 단부를 향해 제3 주파수 대역의 제5 전류 경로가 형성된다. 안테나 소자(1200r)는 부가 도전 패턴(1250p)의 단부를 향해 PIFA (Planar Inverted-F Antenna) 모드로 동작할 수 있다. 제5 전류 경로의 방향은 도 7a(a)의 제1 전류 경로의 방향과 반대 방향이고 도 8(a)의 제3 전류 방향과 동일한 방향으로 형성될 수 있다.

일 측 및 타 측의 슬롯 영역(1200s)을 통해 제3 주파수 대역의 제6 전류 경로가 형성될 수 있다. 제6 전류 경로의 방향은 슬롯 영역(1200s)의 일 측에서 도 8(a)의 제3 전류 방향과 반대 방향으로 형성될 수 있다. 제6 전류 경로의 방향은 슬롯 영역(1200s)의 타 측에서 도 8(a)의 제4 전류 방향과 동일한 방향으로 형성될 수 있다.

도 5a 내지 도 7c 및 도 10(b)를 참조하면, 제3 주파수 대역에서 연결 패턴(1200c)이 형성된 영역, 슬롯 영역(1200s)의 제1 외곽 영역 및 제2 외곽 영역을 통해 제3 전계가 형성될 수 있다. 제3 전계의 피크 영역이 제1 슬롯 영역(1210s), 제3 슬롯 영역(1230s) 및 제4 슬롯 영역(1240s)에 형성될 수 있다. 제3 슬롯 영역(1230s) 및 제4 슬롯 영역(1240s)은 각각 제1 도전 패드(CP1) 및 제2 도전 패드(CP2)가 형성된 영역일 수 있다. 안테나 소자(1200r)는 부가 도전 패턴(1250p)의 단부를 향해 PIFA (Planar Inverted-F Antenna) 모드로 동작할 수 있다. 안테나 소자(1200r)는 제3 전계에 의해 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드와 PIFA 모드가 결합된 제3 모드로 동작할 수 있다.

도 5a 내지 도 7c 및 도 11(a)를 참조하면, 4반파장 개방 슬롯 모드(quadrature-wavelength open slot mode)로 전류 경로가 슬롯(1200s)에 형성될 쉬 있다. 제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p)에서 부가 도전 패턴(1250p)의 단부를 향해 제4 주파수 대역의 제7 전류 경로가 형성된다. 안테나 소자(1200r)는 부가 도전 패턴(1250p)의 단부를 향해 PIFA (Planar Inverted-F Antenna) 모드로 동작할 수 있다. 제7 전류 경로의 방향은 부가 도전 패턴(1230)에서 도 9a(a)의 제5 전류 경로의 방향과 반대 방향으로 형성될 수 있다. 제7 전류 경로의 방향은 제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p)에서 도 9a(a)의 제5 전류 경로와 동일한 방향으로 형성될 수 있다.

일 측 및 타 측의 슬롯 영역(1200s)을 통해 제4 주파수 대역의 제8 전류 경로가 형성될 수 있다. 제8 전류 경로의 방향은 슬롯 영역(1200s)의 일 측의 일부 영역 및 다른 부분에서 각각 도 9(a)의 제6 전류 방향과 동일한 방향 및 반대 방향으로 형성될 수 있다. 제8 전류 경로의 방향은 슬롯 영역(1200s)의 타 측에서 도 9(a)의 제6 전류 방향과 반대 방향으로 형성될 수 있다.

도 5a 내지 도 7c 및 도 11(b)를 참조하면, 제4 주파수 대역에서 연결 패턴(1220c)이 형성된 영역 및 제1 외곽 영역을 통해 제4 전계가 형성될 수 있다. 제4전계의 피크 영역이 제1 슬롯 영역(1210s) 및 제3 슬롯 영역(1230s)에 형성될 수 있다. 제3 슬롯 영역(1230s)은 제1 도전 패드(CP1)가 형성된 영역일 수 있다. 안테나 소자(1200r)는 부가 도전 패턴(1250p)의 단부를 향해 PIFA (Planar Inverted-F Antenna) 모드로 동작할 수 있다. 안테나 소자(1200r)는 제4 전계에 의해 제3 주파수 대역보다 높은 제4 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드와 PIFA 모드가 결합된 제4 모드로 동작할 수 있다.

전술한 바와 같이, PCB(1200)는 복수의 레이어들로 적층된 다층 기판 구조일 수 있다. PCB(1200)는 제1 레이어(1210)와 제2 레이어(1220) 사이에 배치되는 적어도 하나의 제3 레이어(1230)를 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 슬롯 영역(1210s, 1220s)을 포함하는 슬롯 영역(1200s)은 제3 및 제4 슬롯 영역(1230s, 1240s)을 더 포함할 수 있다.

제3 슬롯 영역(1230s)은 제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p)의 내측 단부에 인접하게 제1 패턴(1210p)보다 더 내측 영역에 형성될 수 있다. 제3 슬롯 영역(1230s)에 급전 패턴(1220f)이 배치될 수 있다. 제3 슬롯 영역(1230s)은 급전 패턴(1220f)과 인접한 적어도 하나의 도전 패드(CP1a, CP1b)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 도전 패드(CP1a, CP1b)를 제1 도전 패드(CP1)를 구성할 수 있다.

제4 슬롯 영역(1240s)은 제2 외곽 영역의 제2 패턴(1220p)의 내측 단부에 인접하게 제2 패턴(1220p)보다 더 내측 영역에 형성될 수 있다. 제4 슬롯 영역(1240s)에 적어도 하나의 제2 도전 패드(CP2)가 배치될 수 있다. 제4 슬롯 영역(1240s)은 제2 외곽 영역의 제2 패턴(1220p)과 제3 패턴(1230p) 사이에 형성된 적어도 하나의 제2 도전 패드(CP2)를 포함할 수 있다. 제3 패턴(1230p)은 제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p) 및 제2 외곽 영역의 제2 패턴(1220p)을 연결하도록 구성도리 수 있다. 제3 패턴(1230p)은 제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p) 및 제2 외곽 영역의 제2 패턴(1220p)보다 더 내측 영역에 형성될 수 있다.

슬릿(SL)은 제3 레이어(1230)에 유전체 영역이 제거된 제1 슬릿 영역(SL1)을 포함할 수 있다. 제1 슬릿 영역(SL1)은 제1 서브 패턴(1210p)과 적어도 하나의 도전 패드(CP1a, CP1b) 사이에 형성될 수 있다. 슬릿(SL)은 제3 레이어(1230)에 유전체 영역이 제거된 제2 슬릿 영역(SL2)을 더 포함할 수 있다. 제2 슬릿 영역(SL2)은 제2 외곽 영역의 제2 패턴(1220p)과 적어도 하나의 제2 도전 패드(CP2) 사이에 형성될 수 있다. 유전체 영역이 제거된 제1 및 제2 슬릿 영역(SL1, SL2)에 의해 PCB(1200)의 방사체들 간에 표면 전류에 의한 간섭 수준을 저감할 수 있다. 제1 및 제2 슬릿 영역(SL1, SL2)을 급전 패턴(1220f)과 제1 및 제2 도전 패드(CP1, CP2)에 인접하게 형성할 수 있다. 이에 따라, PCB(1200) 상에 배치되거나 PCB(1200)의 도전 패턴과 연결된 방사체들 간에 간섭 수준을 저감할 수 있다.

한편, 본 명세서에 따른 안테나 모듈은 슬롯 안테나 구조로 동작하는 Wi-Fi 안테나 이외에 도 4에 도시된 바와 같이 4G 주파수 대역 및 5G Sub6 주파수 대역에서 무선 통신을 수행하는 복수의 안테나 소자(1100-1 내지 1100-4)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나 소자(1100-1 내지 1100-4)는 특정 주파수 대역의 신호들을 제1 커버(1300u)의 비 도전 부를 통해 차량의 외부로 방사하여 차량 외부의 엔티티와 다중 입출력(MIMO)를 수행할 수 있다.

한편, 본 명세서에 따른 안테나 모듈은 급전 패턴과 그라운드 패턴 사이에 임피던스 매칭 회로를 구현하여 안테나 특성을 향상시킬 수 있다. 이와 관련하여, 도 12a는 PCB의 하부 레이어에 구현되는 안테나 모듈의 구조도와 급전 패턴과 그라운드 패턴 사이의 급전 패턴과 주변 영역을 확대한 도면이다. 도 12b는 도 12a의 급전 패턴과 안테나 소자 사이에 임피던스 매칭 회로가 구현된 등가 회로와 임피던스 매칭 회로 유무에 따른 반사 계수 특성을 나타낸다.

도 7a, 도 7b 및 도 12a(a)를 참조하면, 제2 레이어의 제1 패턴(1210p) 및 제2 패턴(1220p)은 소정 간격(G1b, Gb)만큼 이격되게 형성될 수 있다. 제2 레이어의 제1 패턴(1210p) 및 제2 패턴(1220p)는 G1b=9.7mm 또는 Gb =10mm만큼 이격되게 형성될 수 있다. 급전 패턴(1220f)은 연결 패턴(1220c)을 통해 제1 패턴(1210p)의 제1 지점과 연결될 수 있다. 제1 패턴(1210p)의 제1 지점은 제1 패턴(1210p)의 일 단부로 설정될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 추가 도전 패턴(1250p)은 제1 패턴(1210p)의 단부 내측의 제2 지점과 연결될 수 있다.

도 7a, 도 7b 및 도 12a 내지 도 12b(a)를 참조하면, 급전 포트(FP)는 급전 패턴(1220f)과 직렬로 연결된 커패시터(C1) 및 그라운드와 병렬로 연결된 인덕터(L1)를 통해 안테나 소자(1200r)에 연결된다. 커패시터(C1)의 커패시턴스 값 및 인덕터(L1)의 인덕턴스 값은 각각 1pF 및 5nH에서 소정 범위 내의 값으로 설정될 수 있다. 안테나 소자(1200r)는 제2 레이어에 배치되는 제1 패턴(1210p) 및 제2 패턴(1220p)을 포함할 수 있다.

도 12b(a) 및 도 12b(b)를 참조하면, 커패시터(C1) 및 인덕터(L1)로 이루어진 임피던스 매칭 회로(1200m)가 급전 포트(FP)와 안테나 소자(1200r) 사이에 배치될 수 있다. 도 11b(b)는 임피던스 매칭 회로(1200m) 유무에 따른 안테나의 반사 계수 특성을 나타낸다. 도 11b(b)의 (i) 임피던스 매칭 회로가 형성되지 않은 구조를 참조하면, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에서 반사 계수가 약 -5dB의 값을 갖는다. 도 11b(b)의 (ii) 임피던스 매칭 회로가 형성된 구조를 참조하면, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역의 중심 주파수에서 반사 계수가 -10dB 이하의 값을 갖는다. 따라서, (i) 임피던스 매칭 회로가 형성되지 않은 구조에 비해 (ii) 임피던스 매칭 회로가 형성된 구조가 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에서 안테나 특성이 향상된다.

한편, 본 명세서에 따른 안테나 모듈은 별도의 도전 패턴이 슬롯 영역에 배치되어, 제2 레이어의 제1 및 제2 패턴과 커플링되고 제3 패턴과 연결되도록 구성될 수도 있다. 이와 관련하여, 도 13은 커플링 구조를 형성하는 별도의 도전 패턴이 슬롯 영역에 배치되는 구조를 나타낸다. 도 14는 도 13의 커플링 구조의 안테나 모듈의 각 구조의 수치를 나타낸다.

도 13(a) 및 도 14를 참조하면, 커플링 구조를 형성하는 별도의 도전 패턴인 추가 도전 패턴(1250c)이 급전 패턴(1220f)과 연결 패턴(1220c2)을 통해 연결될 수 있다. 추가 도전 패턴(1250c)은 다층 기판 구조의 PCB(1200)와 별도의 PCB로 구현되거나 또는 PCB(1200)의 제2 레이어에 별도의 도전 패턴으로 구현될 수 있다. 추가 도전 패턴(1250c)은 커플링 구조를 형성하므로 커플링 패턴으로 지칭할 수 있다. 제2 레이어의 제1 패턴(1210p) 및 제2 패턴(1220p)이 소정 간격(Gc)만큼 이격되어 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 12(a)의 제1 패턴(1210p) 및 제2 패턴(1220p)의 간격(Gc)은 도 11a(a)의 제1 패턴(1210p) 및 제2 패턴(1220p)의 간격(Gb)보다 좁게 형성될 수 있다.

도 13(b) 및 도 14를 참조하면, 제2 레이어의 제1 패턴(1210)을 통해 Wi-Fi 주파수 대역 중 저대역(low band, LB)의 신호가 방사될 수 있다. 추가 도전 패턴(1250c)과 제1 패턴(1210)의 커플링 구조를 통해 저 대역(LB)에서 Wi-Fi 방사체가 구현될 수 있다. 제2 레이어의 제2 패턴(1220)을 통해 Wi-Fi 주파수 대역 중 고대역(high band, HB)의 신호가 방사될 수 있다. 추가 도전 패턴(1250c)의 단부들은 제2 레이어의 제1 패턴(1210)의 단부 및 제2 패턴(1220)의 단부와 소정 갭 간격만큼 이격되게 형성되어 커플링 구조를 형성할 수 있다. 추가 도전 패턴(1250c)은 도 6a의 급전 패턴이 연결되는 제1 지점(P1)과 상이한 제2 지점(P2)에서 연결 패턴(1220c2)을 통해 제3 패턴(1230p)과 연결될 수 있다. 제2 지점(P2)은 제1 지점(P1)보다 더 외측 영역에 형성될 수 있다. 제1 지점(P1)의 급전 패턴은 다른 안테나 소자와 연결될 수도 있다. 추가 도전 패턴(1250c)은 제2 연결 패턴(1220c3)을 통해 제1 패턴(1230p)과도 연결될 수 있다.

도 7c의 제1 구조의 안테나 소자와 도 13b 및 도 14의 제2 구조의 안테나 소자에 대해 설명한다. 제1 구조의 안테나 소자와 제2 구조의 안테나 소자의 슬롯 길이(Sc)는 47.1mm로 동일하게 설정될 수 있다. 제1 구조의 제1 패턴의 너비(W2b)와 제2 구조의 제1 패턴의 너비(W2c)는 동일하게 설정될 수 있다. 제1 구조의 제1 패턴의 너비(W3b)와 제2 구조의 제1 패턴의 너비(W3c)는 동일하게 설정될 수 있다.

제2 구조의 제1 패턴의 길이(L1c)는 제1 구조의 제1 패턴의 길이(L1b)보다 더 길게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 구조의 갭 간격(Gc)은 약 1.1mm로 제1 구조의 갭 간격(G1b)보다 좁게 설정될 수 있다. 추가 도전 패턴(1250c)의 제1 패턴과 갭 간격(G2c), 예를 들어 약 0.4mm만큼 이격되어 설정될 수 있다. 이에 따라, 추가 도전 패턴(1250c)과 제1 패턴(1210)의 커플링 구조를 통해 저 대역(LB)에서 Wi-Fi 방사체가 구현될 수 있다.

한편, 본 명세서에 따른 커플링 구조의 안테나 모듈의 도전 패턴은 슬롯 영역 내에 유전체 구조물에 프린트된 구조로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 15는 안테나 모듈을 구성하는 PCB의 하부 레이어의 전면도와 측면 사시도를 나타낸다. 도 16은 도 7a의 제1 구조의 안테나와 도 15의 제2 구조의 안테나의 효율 특성을 비교한 것이다.

도 15(a)를 참조하면, 다층 기판으로 구성된 PCB(1200)의 배면에 제2 레이어(1220)의 도전 패턴이 형성될 수 있다. 제2 레이어(1220)의 제1 패턴(1210p)과 제2 패턴(1220p) 사이에 슬롯(1200s)이 형성될 수 있다. 도 15(b)를 참조하면, 슬롯(1200s)에 PCB(1200)의 유전체가 제거되고 별도의 유전체 캐리어가 배치될 수 있다. 유전체 캐리어에 제1 추가 도전 패턴(1251c) 및 제2 추가 도전 패턴(1252c)이 커플링 구조로 형성될 수 있다. 제1 추가 도전 패턴(1251c) 및 제2 추가 도전 패턴(1252c)이 추가 도전 패턴(1250c)을 형성할 수 있다. 급전 패턴(1220f)은 연결 패턴(1220c)을 통해 유전체 캐리어의 일 면에 형성된 제1 추가 도전 패턴(1251c)과 연결될 수 있다.

도 7a 및 도 16를 참조하면, (i) 제1 구조의 안테나는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역, 즉 저 대역에서 0.8 내지 0.9 사이의 안테나 효율을 갖는다. 도 14 내지 도 16를 참조하면, 2.4GHz에서 (ii) 제2 구조의 안테나는 (i) 제1 구조의 안테나에 비해 높은 안테나 효율을 갖지만, 협 대역(narrow band) 특성을 갖는다. 이와 관련하여, (i) 제1 구조의 안테나는 제1 패턴 및 제2 패턴 이외에 별도의 추가 도전 패턴(1250p)이 형성되어 저 대역인 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역 전체에서 높은 안테나 효율을 갖는다. 반면에, (ii) 제2 구조의 안테나는 제1 패턴 및 제2 패턴이 좁은 갭 간격으로 형성되어 별도의 추가 도전 패턴(1250c)을 배치할 수 없다. 제2 구조의 안테나는 추가 도전 패턴(1250p) 대신에 제1 패턴(1210p)의 하부의 슬롯 영역에 추가 도전 패턴(1250c)을 배치하여 저 대역에서 공진 구조로 형성된다.

따라서, 전술한 바와 같이 (ii) 제2 구조의 안테나는 (i) 제1 구조의 안테나에 비해 높은 안테나 효율을 갖지만, 협 대역(narrow band) 특성을 갖는다. 이에 따라 중심 주파수인 2.4GHz에서 협 대역으로 고 효율 Wi-Fi 안테나를 구현하기 위해 (ii) 제2 구조의 안테나가 형성될 수 있다. 반면에, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역 전체에서 높은 안테나 효율을 달성하기 위해 (i) 제1 구조의 안테나가 형성될 수 있다.

본 명세서에 따른 차량용 안테나 모듈은 차량의 루프 구조와 결합될 수 있다. 이와 관련하여, 도 17은 본 명세서에 따른 안테나 모듈 구조가 차량의 루프 구조와 결합되는 사시도를 나타낸다. 이와 관련하여, 도 1a 내지 도 1c의 루프 구조(2000a, 2000b, 2000c)는 도 17과 같이 루프 구조(2000)로 형성될 수 있다. 한편, 안테나 모듈을 구비하는 차량의 루프 구조(2000)는 도 17과 같이 제1 고정부(2010) 및 제2 고정부(2020)를 구비할 수 있다. 상부 커버에 해당하는 제1 커버(1300u)는 제1 홈 부(groove portion)(GP1) 및 제2 홈 부(GP2)를 구비할 수 있다.

상부 커버(1300u)는 차량의 상부 루프 구조(2000)와 결합되도록 하부 커버(1300)의 제1 돌출 부(1301) 및 제2 돌출 부(1302)가 형성된 영역에 제1 홈 부(GP1) 및 제2 홈 부(GP2)이 형성될 수 있다. 제1 홈 부(GP1) 및 제2 홈 부(GP2)가 형성된 영역에 대응하여 루프 구조(2000)는 제1 고정 부(2010) 및 제2 고정 부(2020)를 구비할 수 있다. 제1 고정 부(2010) 및 제2 고정 부(2020)가 제1 홈 부(GP1) 및 제2 홈 부(GP2)에 삽입되어 제1 돌출 부(2011) 및 제2 돌출 부(2021)를 통해 각각 하부 루프 구조와 체결될 수 있다.

제1 고정부(2010) 및 제1 돌출 부(2011)는 제1 홈 부(GP1)를 통해 제1 커플링 부재(2030)에 의해 고정되게 구성될 수 있다. 제2 고정부(2020) 및 제2 돌출 부(2021)는 제2 홈 부(GP2)를 통해 제2 커플링 부재(2040)에 의해 고정되게 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 고정부(2010) 및 제2 고정부(2020)는 볼트 형상을 포함할 수 있다. 제1 고정부(2010)의 단부가 볼트 형상의 제1 체결부(2011)로 구현될 수 있다. 제2 고정부(2020)의 단부가 볼트 형상의 제2 체결부(2021)로 구현될 수 있다. 제1 커플링 부재(2030) 및 제2 커플링 부재(2040)는 너트 형상을 포함할 수 있다. 이에 따라, 너트 형상의 제1 커플링 부재(2030) 및 제2 커플링 부재(2040)는 볼트 형상의 제1 체결부(2011) 및 제2 체결부(2021)와 체결될 수 있다.

차량의 루프 구조(2000)와 안테나 모듈 간의 체결 구조에서 제1 및 제2 고정부(2010, 2020)와 제1 및 제2 커플링 구조(2030, 2040)은 메탈 재질로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 고정부(2010, 2020)의 단부에 형성된 볼트 형상의 제1 및 제2 체결부(2011, 2021)도 메탈 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 차량의 루프 구조(2000)의 그라운드와 안테나 어셈블리(1000)의 그라운드과 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 체결부(2011, 2021)를 둘러싸도록 형성된 외측 고정 부재는 메탈 재질에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2 체결부(2011, 2021)를 둘러싸도록 형성된 외측 고정 부재는 강성을 유지할 수 있다면 유전체 재질로 형성될 수도 있다.

이상에서는 본 명세서의 일 양상에 따른 차량용 안테나 모듈에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 명세서의 다른 양상에 따른 차량용 안테나 모듈이 구비된 차량에 대해 설명한다. 이와 관련하여, 전술한 모든 구성 및 기술적 특징에 대한 설명이 이하의 차량용 안테나 모듈이 구비된 차량에서도 적용될 수 있다.

한편, 도 18은 실시 예에 따른 안테나 모듈과 상기 안테나 모듈이 탑재되는 차량의 구성도를 나타낸다. 구체적으로, 도 18은 안테나 모듈에 해당하는 안테나 모듈이 차량 루프 내부에 배치되어, 주변 전자 기기, 차량 및 인프라 구조와 통신을 수행하는 차량의 구성도를 나타낸다.

도 18을 참조하면, 차량에 안테나 모듈(1000)이 탑재되고, 안테나 모듈(1000)은 자체적으로 또는 도 3의 통신 장치(400)를 통해 근거리 통신, 무선 통신 및 V2X 통신 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, 기저대역 프로세서(1400)는 안테나 모듈(1000)을 통해 인접 차량, RSU 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.

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 모듈(1000)을 인접 차량, RSU, 인접 사물 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.

도 1a 내지 도 18을 참조하면, 안테나 모듈(1000)을 구비하는 차량(500)은 복수의 안테나들(1100), 송수신부 회로(1250) 및 기저대역 프로세서(1400)를 포함하도록 구성 가능하다. 한편, 차량(500)은 오브젝트 검출 장치(520)를 더 포함할 수 있다. 또한, 차량(500)은 통신 장치(400)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 통신 장치(400)은 안테나 모듈을 통해 무선 통신을 수행하도록 구성될 수 있다.

도 1a 내지 도 18을 참조하면, 차량(500)은 안테나 모듈(1000)을 구비할 수 있다. 안테나 모듈(1000)은 차량의 루프 하부에 배치되고, 프로세서를 통해 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성될 수 있다. 안테나 모듈(1000)은 차량에서 무선 통신을 통해 텔레매틱스 동작을 수행하므로 텔레매틱스 모듈로 지칭될 수도 있다.

도 1a 내지 도 18을 참조하여, 본 명세서의 다른 양상에 따른 안테나 모듈(1000)을 구비하는 차량(500)에 대해 설명한다. 차량(500)은 차량의 루프 구조(2000) 및 루프 구조(2000)에 배치되는 안테나 모듈(1000)을 포함한다. 차량(500)은 안테나 모듈(1000)의 내부 또는 외부에 배치되고, 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된 프로세서(1400)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 통해 안테나 모듈(1000)을 제어하도록 구성될 수 있다.

루프 구조(2000)는 차량의 외관으로 형성될 수 있다. 루프 구조(2000)는 제1 고정부(fixing part)(2010)와 제2 고정부(2020)를 포함할 수 있다. 루프 구조(2000)에 안테나 모듈(1000)이 배치될 수 있다.

안테나 모듈(1000)은 제1 커버(1300u) 및 제1 커버(1300u)와 결합 가능하게 형성된 제2 커버(1300)를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(1000)은 제1 커버(1300u)와 제2 커버(1300)의 내부에 배치되는 복수의 레이어들(multi-layers)을 구비한 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)(1200)를 포함할 수 있다.

복수의 레이어들(multi-layers)을 구비한 PCB(1200)는 제어 소자 또는 방사체와 연결될 수 있는 패턴들을 구비한 제1 레이어(1210)를 포함할 수 있다. PCB(1200)는 그라운드로 동작하는 도전 패턴(1220g)과 급전 패턴(1220f)을 포함하는 제2 레이어(1200)를 포함할 수 있다. 제2 레이어(1200)는 에지 부분(edge portion)에 도전 패턴이 제거된 슬롯(1200)이 형성될 수 있다.

슬롯(1200s)의 제1 외곽 영역을 형성하는 제1 패턴(1210p)과 제2 외곽 영역을 형성하는 제2 패턴(1210p)은 도전 패턴이 제거된 유전체 영역인 슬롯 영역(1210s, 1220s)에 의해 나뉘어질 수 있다. 제1 레이어(1210)의 패턴들 중 그라운드로 동작하는 패턴은 비아(via)를 통해 상기 제2 레이어(1220)의 도전 패턴과 연결될 수 있다. 급전 패턴(1220f)은 연결 패턴(1220c)을 통해 제1 패턴(1210p)에 연결될 수 있다. 제2 커버(1300)의 내부 표면에 도전 패턴을 구비할 수 있다. 제2 커버(1300)의 도전 패턴은 제1 패턴(121p)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 커버(1300)는 비 도전 부(non-conductive portion)(1320)를 구비할 수 있다. 비 도전 부(non-conductive portion)(1320)는 PCB(1200)의 슬롯(1200s)과 중첩(overlap)되어 복수의 주파수 대역의 신호들이 방사되도록 구성될 수 있다.

안테나 모듈은 부가 도전 패턴(added conductive pattern)(1250p)을 더 포함할 수 있다. 부가 도전 패턴(1250p)은 연결 패턴(1220c)이 연결된 지점에 내측으로 인접한 제1 외곽 영역의 제1 지점에서 유전체 컨택 부(1230c)를 통해 연결되고 제1 외곽 영역의 내측으로 절곡되게 형성될 수 있다.

제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p)은 연결 패턴(1220c)과 연결되는 제1 서브 패턴(1211p)을 포함할 수 있다. 제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p)은 제1 서브 패턴(1211p)과 연결되고 상기 PCB의 단부를 형성하는 제2 서브 패턴(1212p)을 더 포함할 수 있다.

슬롯 영역은 제1 서브 패턴(1211p)과 제2 외곽 영역 사이에 형성되는 제1 슬롯 영역(1210s) 및 제2 서브 패턴(1212p)과 제2 외곽 영역 사이에 형성되는 제2 슬롯 영역(1220s)을 포함할 수 있다. 슬롯 영역은 급전 패드(1220f)가 배치된 제3 슬롯 영역(1230s)을 포함할 수 있다. 제2 서브 패턴(1212p)의 제2 길이는 제1 서브 패턴(1211p)의 제1 길이보다 더 길게 형성될 수 있다. 제2 슬롯 영역(1220s)의 제2 슬롯 길이는 제1 슬롯 영역(1210s)의 제1 슬롯 길이보다 더 짧게 형성될 수 있다. 부가 도전 패턴(1250p)은 제1 슬롯 영역(1210s) 내에 의해 형성되는 영역 내에 배치될 수 있다. 부가 도전 패턴(1250p)은 제2 커버(1300)의 비 도전 부(1320)를 통해 복수의 주파수 대역의 신호들을 방사할 수 있다.

제1 외곽 영역의 제1 패턴(1210p) 및 제2 외곽 영역의 제2 패턴(1220p) 및 슬롯(1200s)을 통해 복수의 주파수 대역에서 신호를 방사하는 안테나 소자(1200r)를 형성할 수 있다. 안테나 소자(1200r)는 복수의 주파수 대역의 신호를 제2 커버(1300)의 비 도전 부(1320)를 통해 차량의 내부로 전달할 수 있다.

제1 주파수 대역에서 제1 외곽 영역으로부터 제2 외곽 영역으로 제1 전계(electric field)가 커플링될 수 있다. 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 슬롯(1200s)의 제1 외곽 영역 및 제2 외곽 영역을 통해 제2 전계가 형성될 수 있다. 안테나 소자(1200r)는 커플링된 상기 제1 전계에 의해 제1 주파수 대역에서 폐쇄 슬롯 모드(closed slot mode)인 제1 모드로 동작할 수 있다. 안테나 소자(1200r)는 제2 전계에 의해 상기 제2 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드(open slot mode)인 제2 모드로 동작할 수 있다.

제3 주파수 대역에서 연결 패턴(1220c)이 형성된 영역, 제1 외곽 영역 및 제2 외곽 영역을 통해 제3 전계가 형성될 수 있다. 제3 주파수 대역보다 높은 제4 주파수 대역에서 연결 패턴(1220c)이 형성된 영역 및 제1 외곽 영역을 통해 제4 전계가 형성될 수 있다. 연결 패턴(1220c)이 형성된 영역에서 연결 패턴(1220c)이 제1 패턴(1210p)에 연결되어 PIFA (Planar Inverted-F Antenna) 모드로 동작할 수 있다 안테나 소자(1200r)는 제3 전계에 의해 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드와 PIFA 모드가 결합된 제3 모드로 동작할 수 있다. 안테나 소자(1200r)는 제4 전계에 의해 제4 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드와 PIFA 모드가 결합된 제4 모드로 동작할 수 있다.

송수신부 회로(1250)는 각각의 방사체 모듈(1100)과 동작 가능하게 결합될 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 프로세서(1400)는 모뎀(modem)에 해당하는 기저대역 프로세서일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 송수신부 회로(1250)를 제어하는 임의의 프로세서일 수 있다. 차량의 프로세서(1400)는 NAD (Network Access Device)로 구현될 수 있고 무선 통신 제어 소자로 지칭될 수 있다.

송수신부 회로(1250)는 도 4a의 MIMO 안테나(ANT1 내지 ANT4)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 전력 증폭기 또는 수신 증폭기와 같은 프론트 엔드 모듈(front end module, FEM)을 포함할 수 있다. 다른 예로, 프론트 엔드 모듈(FEM)은 송수신부 회로(1250)와 별도로 송수신부 회로(1250)와 안테나 사이에 배치될 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 전력 증폭기 또는 수신 증폭기의 이득 또는 입력 또는 출력 전력을 조절하여 MIMO 안테나(ANT1 내지 ANT4)로 전달되는 신호의 크기 및/또는 위상을 제어하거나 일부 안테나 모듈만 동작하도록 제어할 수 있다.

프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 결합되고, 송수신부 회로(1250)를 제어하도록 구성될 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 제어하여, MIMO 안테나(ANT1 내지 ANT4)로 전달되는 신호의 크기 및/또는 위상을 제어하거나 일부 안테나 모듈만 동작하도록 제어할 수 있다. 프로세서(1400)는 송수신부 회로(1250)를 통해 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성될 수 있다.

한편, 자율 주행 등을 위해 인접 차량, RSU, 기지국 등 다양한 엔티티로부터 동시에 정보를 수신하거나 송신할 필요가 있는 경우, 다중 입출력(MIMO)을 통해 정보를 수신 및 송신할 수 있다. 따라서, 차량은 다양한 엔티티로부터 동시에 서로 다른 정보를 수신하여 통신 용량을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 차량에서 대역폭의 확장 없이도 MIMO 동작을 통해 통신 용량을 향상시킬 수 있다.

대안으로, 차량은 다양한 엔티티로부터 동시에 동일한 정보를 동시에 수신하여 주변 정보에 대한 신뢰성을 향상시키고 레이턴시를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 차량에서 URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) 통신이 가능하고 차량은 URLLC UE로 동작할 수 있다. 이를 위해, 스케줄링을 수행하는 기지국은 URLLC UE로 동작하는 차량을 위해 시간 슬롯을 우선적으로 할당할 수 있다. 이를 위해 이미 다른 UE에게 할당된 특정 시간-주파수 자원 중 일부를 펑처링(puncturing)할 수 있다.

안테나 모듈(1000) 내의 4G/5G 통신을 위한 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4)은 저 대역(LB), 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)의 전 대역에서 동작할 수 있다. 여기서, 저 대역(LB)을 제1 (주파수) 대역으로 지칭하고 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)을 제2 (주파수) 대역으로 지칭할 수 있다. 다른 예로, 안테나 시스템(1000)이 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)에서 동작하는 경우 중 대역(MB)을 제1 (주파수) 대역으로 지칭하고 고 대역(HB)을 제2 (주파수) 대역으로 지칭할 수 있다. 5G Sub6 대역은 LTE re-farming의 경우 LTE 대역과 동일 대역일 수 있다. 5G NR이 LTE와 별도의 대역에서 동작하는 경우 고 대역(HB) 또는 이보다 높은 대역에서 동작할 수 있다. 고 대역(HB) 또는 이보다 높은 대역에서 동작하는 5G Sub6 대역도 제2 (주파수) 대역으로 지칭할 수 있다.

기저대역 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역에서 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 주파수 대역에서 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4) 중 둘 이상을 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 상호 간에 충분한 거리로 이격되고 소정 각도로 회전된 상태로 배치된 안테나 소자들을 이용하여 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 동일 대역 내의 제1 신호 및 제2 신호 간의 격리도(isolation)을 향상시킬 수 있다.

기저대역 프로세서(1400)는 제1 방사체(ANT1) 내지 제4 방사체(ANT4) 중 어느 하나를 통해 제1 대역의 제1 신호를 수신하면서 제2 대역의 제2 신호를 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이 경우, 하나의 안테나를 통해 반송파 집성(carrier aggregation, CA)을 수행할 수 있다는 장점이 있다.

대안으로, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 방사체(ANT1) 및 제3 방사체(ANT3) 중 어느 하나를 통해 제2 대역의 제1 신호를 수신하면서 제2 방사체(ANT2) 및 제4 방사체(ANT4) 중 어느 하나를 통해 제2 대역의 제1 신호를 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이 경우, 각각의 안테나들을 해당 대역에서 최적화되도록 설계하고 동작하도록 구현할 수 있다는 장점이 있다.

따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역이 결합된 대역을 통해 반송파 집성(CA: Carrier Aggregation)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 자율 주행 등을 위해 대용량의 데이터를 수신할 필요가 있는 경우, 반송파 집성을 통해 광대역 수신이 가능하다는 장점이 있다.

이에 따라, 차량은 eMBB (Enhanced Mobile Broad Band) 통신이 가능하고 차량은 eMBB UE로 동작할 수 있다. 이를 위해, 스케줄링을 수행하는 기지국은 eMBB UE로 동작하는 차량을 위해 광대역 주파수 자원을 할당할 수 있다. 이를 위해 이미 다른 차량에게 할당된 주파수 자원을 제외하고 여유 있는 주파수 대역들에 대한 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.

주파수 대역과 관련하여, 저대역(low band, LB), 중대역(mid band, MB) 및 고대역(high band, HB)에 해당하는 대역을 각각 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역으로 지칭할 수 있다. 안테나 시스템(1000)은 저대역(low band, LB), 중대역(mid band, MB) 및 고대역(high band, HB)에 해당하는 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역에서 단일 안테나로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1400)는 PDCCH (physical downlink control channel)을 통해 할당된 자원 영역을 판단할 수 있다. 프로세서(1400)는 할당된 자원 영역에 기반하여, 제1 대역 내지 제3 대역 중 둘 이상의 대역에서 반송파 집성(carrier aggregation)을 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.

프로세서(1400)는 제1 방사체(ANT1) 내지 제4 방사체(ANT4)를 통해 EN-DC 상태에서 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 일 예로, 제1 방사체(ANT1) 및 제2 방사체(ANT2)를 통해 EN-DC 동작을 수행하고, 제3 방사체(ANT3) 및 제4 방사체(ANT4)를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다.

이와 관련하여, 4G/5G 통신 시스템 및 WiFi 통신 시스템 간 다른 대역을 이용하여 EN-DC 동작이 수행되면, 하나의 안테나 시스템 내의 복수의 안테나를 통해 EN-DC 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라, 동일 대역을 사용하는 MIMO 스트림 간에 간섭 수준을 저감할 수 있다. 반면에, 4G/5G 통신 시스템 간 동일 대역을 이용하여 EN-DC 동작이 수행되면, 다른 안테나 시스템 내의 복수의 안테나를 통해 EN-DC 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 저대역(LB)에서의 간섭 수준을 저감하기 위해, 동일 안테나 시스템 내의 복수의 안테나를 통한 MIMO 동작은 중대역(MB) 이상에서 수행될 수 있다.

복수의 안테나들을 구비하는 안테나 시스템 및 안테나 시스템이 탑재된 차량과 이들에 대한 제어 동작과 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.

이상에서는 차량에 탑재되는 광대역 안테나를 구비하는 안테나 모듈 및 안테나 모듈이 탑재된 차량에 대해 살펴보았다. 이와 같은 차량에 탑재되는 광대역 안테나를 구비하는 안테나 모듈 및 안테나 모듈이 탑재된 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 명세서에 따르면, 차량의 루프 구조에 배치되는 차량 외부에 배치되는 안테나 모듈에서 하부 커버의 비 도전 부를 통해 차량 내부로 무선 신호를 방사할 수 있다.

본 명세서에 따르면, 차량의 루프 구조에 배치되는 안테나 모듈에서 무선 신호를 슬롯 구조의 안테나 소자와 하부 커버의 비 도전 부를 통해 차량 내부로 Wi-Fi 무선 신호를 전달할 수 있다.

본 명세서에 따르면, 차량용 안테나 모듈에서 슬롯 영역에 형성된 도전 ㅍ패턴들과 부가 도전 패턴을 통해 Wi-Fi 주파수 대역들에서 다중 대역 공진하는 안테나 소자를 제공할 수 있다.

본 명세서에 따르면, 차량용 안테나 모듈에서 슬롯 영역에 형성된 도전 패턴들과 부가 도전 패턴을 통해 Wi-Fi 주파수 대역들 별로 서로 다른 전류 경로를 형성하여 다중 모드 동작하는 안테나 구조를 제공할 수 있다.

본 명세서에 따르면, PCB의 전면과 배면에 각각 다중 입출력(MIMO)을 위한 4G/5G 안테나와 Wi-Fi 안테나를 배치하여, 4G/5G 안테나와 Wi-Fi 안테나의 성능을 모두 최적화하면서 격리도를 유지할 수 있는 구성을 제공할 수 있다.

본 명세서에 따르면, PCB의 전면과 배면에 각각 4G/5G 안테나와 Wi-Fi 안테나를 배치하여, 안테나 모듈의 높이를 일정 수준 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시킬 수 있다.

본 명세서에 따르면, PCB의 전면과 배면에 각각 다중 입출력(MIMO)을 위한 4G/5G 안테나와 Wi-Fi 안테나를 배치하여, 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 모듈을 차량에 탑재할 수 있다.

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

전술한 본 발명과 관련하여, 차량에 탑재되는 안테나 시스템과 이에 대한 제어 동작은 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 한편, 차량에 탑재되는 안테나 시스템의 설계와 안테나 시스템에 대한 제어를 수행하는 구성은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 판독할 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 판독할 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 단말 또는 차량의 제어부, 즉 프로세서를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (21)

1. 차량에 있어서,
   제1 커버;
   상기 제1 커버와 결합 가능하게 형성된 제2 커버; 및
   상기 제1 커버와 상기 제2 커버의 내부에 배치되는 복수의 레이어들(multi-layers)을 구비한 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)를 포함하고,
   상기 복수의 레이어들을 구비하는 상기 PCB는,
   제어 소자와 연결되는 패턴들을 구비한 제1 레이어; 및
   그라운드로 동작하는 도전 패턴과 급전 패턴을 포함하는 제2 레이어 - 상기 제2 레이어는 에지 부분(edge portion)에 도전 패턴이 제거된 슬롯이 형성됨 - 을 포함하고,
   상기 슬롯의 제1 외곽 영역을 형성하는 제1 패턴과 제2 외곽 영역을 형성하는 제2 패턴은 슬릿으로 나뉘어지고,
   상기 제1 레이어의 상기 패턴들 중 그라운드로 동작하는 패턴은 비아(via)를 통해 상기 제2 레이어의 상기 도전 패턴과 연결되고, 상기 급전 패턴은 연결 패턴을 통해 상기 제1 패턴에 연결되고,
   상기 제2 커버의 내부 표면에 도전 패턴을 구비하고, 상기 제2 커버의 상기도전 패턴은 상기 제1 패턴과 전기적으로 연결되고,
   상기 제2 커버는 비 도전 부(non-conductive portion)를 구비하고, 상기 비 도전 부는 상기 PCB의 상기 슬롯과 중첩(overlap)되도록 구성되는, 차량.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 연결 패턴이 연결된 지점에 내측으로 인접한 상기 제1 외곽 영역의 제1 지점에서 유전체 컨택 부를 통해 연결되고 상기 제1 외곽 영역의 내측으로 절곡되게 형성된 부가 도전 패턴(added conductive pattern)을 더 포함하는, 차량.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 외곽 영역의 상기 제1 패턴은 상기 연결 패턴과 연결되는 제1 서브 패턴 및 상기 제1 서브 패턴과 연결되고 상기 PCB의 단부를 형성하는 제2 서브 패턴을 포함하고,
   상기 슬롯은 상기 제1 서브 패턴과 상기 제2 외곽 영역 사이에 형성되는 제1 슬롯 영역 및 상기 제2 서브 패턴과 상기 제2 외곽 영역 사이에 형성되는 제2 슬롯 영역을 포함하는, 차량.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제2 서브 패턴의 제2 길이는 상기 제1 서브 패턴의 제1 길이보다 더 길게 형성되고,
   상기 제2 슬롯 영역의 제2 슬롯 길이는 상기 제1 슬롯 영역의 제1 슬롯 길이보다 더 짧게 형성되고,
   상기 부가 도전 패턴은 상기 제1 슬롯 영역에 의해 형성되는 영역 내에 배치되고, 상기 제2 커버의 상기 비 도전 부를 통해 신호를 방사하는, 차량.
5. 제2 항에 있어서,
   상기 부가 도전 패턴은 상기 제2 커버의 상기 비 도전 부의 일 면에 형성되고,
   상기 부가 도전 패턴은 상기 제2 커버의 비 도전 부를 통해 상기 차량의 내부로 신호를 전달하는, 차량.
6. 제4 항에 있어서,
   상기 부가 도전 패턴은,
   상기 제1 외곽 영역의 상기 제1 패턴과 연결되고, 제1 축 방향으로 연장되게 형성되는 제1 서브 도전 패턴; 및
   상기 제1 서브 도전 패턴의 단부에서 상기 제1 축 방향에 수직한 제2 축 방향으로 연장되게 형성되는 제2 서브 도전 패턴을 포함하고,
   상기 제2 서브 도전 패턴은 상기 제2 슬롯 영역에서 상기 제2 서브 패턴을 향해 연장되어, 상기 제2 서브 도전 패턴의 단부가 상기 제2 서브 패턴의 단부와 소정 간격 이격되어 배치되는, 차량.
7. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 외곽 영역의 상기 제1 패턴 및 상기 제2 외곽 영역의 상기 제2 패턴 및 상기 슬롯을 통해 복수의 주파수 대역에서 신호를 방사하는 안테나 소자를 형성하고,
   상기 안테나 소자는 상기 복수의 주파수 대역의 신호를 상기 제2 커버의 비 도전 부를 통해 상기 차량의 내부로 전달하는, 차량.
8. 제7 항에 있어서,
   제1 주파수 대역에서 상기 제1 외곽 영역으로부터 상기 제2 외곽 영역으로 제1 전계(electric field)가 커플링되고,
   상기 안테나 소자는 상기 커플링된 상기 제1 전계에 의해 상기 제1 주파수 대역에서 폐쇄 슬롯 모드(closed slot mode)인 제1 모드로 동작하는, 차량.
9. 제8 항에 있어서,
   제2 주파수 대역에서 상기 슬롯의 상기 제1 외곽 영역 및 상기 제2 외곽 영역을 통해 제2 전계가 형성되고,
   상기 안테나 소자는 상기 제2 전계에 의해 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드(open slot mode)인 제2 모드로 동작하는, 차량.
10. 제9 항에 있어서,
    제3 주파수 대역에서 상기 연결 패턴이 형성된 영역, 상기 제1 외곽 영역 및 상기 제2 외곽 영역을 통해 제3 전계가 형성되고,
    상기 안테나 소자는 상기 부가 도전 패턴의 단부를 향해 PIFA (Planar Inverted-F Antenna) 모드로 동작하고,
    상기 안테나 소자는 상기 제3 전계에 의해 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드와 PIFA 모드가 결합된 제3 모드로 동작하는, 차량.
11. 제10 항에 있어서,
    제4 주파수 대역에서 상기 연결 패턴이 형성된 영역 및 상기 제1 외곽 영역을 통해 제4 전계가 형성되고,
    상기 안테나 소자는 상기 부가 도전 패턴의 단부를 향해 PIFA (Planar Inverted-F Antenna) 모드로 동작하고,
    상기 안테나 소자는 상기 제4 전계에 의해 상기 제3 주파수 대역보다 높은 제4 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드와 PIFA 모드가 결합된 제4 모드로 동작하는, 차량.
12. 제3 항에 있어서,
    상기 PCB는,
    상기 제1 레이어와 상기 제2 레이어 사이에 배치되는 적어도 하나의 제3 레이어를 더 포함하는, 차량.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 슬롯 영역은 상기 제1 외곽 영역의 제1 패턴의 내측 단부에 인접하게 형성되고, 상기 급전 패턴이 배치된 제3 슬롯 영역을 더 포함하고,
    상기 제3 슬롯 영역은 상기 급전 패턴과 인접한 적어도 하나의 도전 패드를 포함하고,
    상기 슬릿은 상기 제3 레이어에 유전체 영역이 제거된 제1 슬릿 영역을 포함하고,
    상기 제1 슬릿 영역은 상기 제1 서브 패턴과 상기 적어도 하나의 도전 패드 사이에 형성되는, 차량.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 슬롯 영역은 상기 제2 외곽 영역의 제2 패턴의 내측 단부에 인접하게 형성된 제4 슬롯 영역을 더 포함하고,
    상기 제4 슬롯 영역은 상기 제2 외곽 영역의 제2 패턴과 제3 패턴 사이에 형성된 적어도 하나의 제2 도전 패드 - 상기 제3 패턴은 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴을 연결하도록 구성됨 - 를 포함하고,
    상기 슬릿은 상기 제3 레이어에 유전체 영역이 제거된 제2 슬릿 영역을 더 포함하고,
    상기 제2 슬릿 영역은 상기 제2 패턴과 상기 적어도 하나의 제2 도전 패드 사이에 형성되는, 차량.
15. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 레이어에 배치되고, 상기 제1 커버의 비 도전 부분을 통해 특정 주파수 대역에서 신호를 방사하도록 구성된 복수의 안테나 소자를 더 포함하고,
    상기 복수의 안테나 소자는 상기 특정 주파수 대역의 신호들을 상기 제1 커버의 상기 비 도전 부를 통해 상기 차량의 외부로 방사하여 상기 차량 외부의 엔티티와 다중 입출력(MIMO)를 수행하는, 차량.
16. 차량에 있어서,
    상기 차량의 외관으로 형성되며 제1 고정부(fixing part)와 제2 고정부를 포함하는 루프 구조(roof structure); 및
    상기 루프 구조에 배치된 안테나 모듈을 포함하고,
    안테나 모듈에 있어서,
    제1 커버;
    상기 제1 커버와 결합 가능하게 형성된 제2 커버; 및
    상기 제1 커버와 상기 제2 커버의 내부에 배치되는 복수의 레이어들(multi-layers)을 구비한 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)를 포함하고,
    상기 복수의 레이어들을 구비하는 상기 PCB는,
    제어 소자 또는 방사체와 연결될 수 있는 패턴들을 구비한 제1 레이어; 및
    그라운드로 동작하는 도전 패턴과 급전 패턴을 포함하는 제2 레이어 - 상기 제2 레이어는 에지 부분(edge portion)에 도전 패턴이 제거된 슬롯이 형성됨 - 을 포함하고,
    상기 슬롯의 제1 외곽 영역을 형성하는 제1 패턴과 제2 외곽 영역을 형성하는 제2 패턴은 도전 패턴이 제거된 유전체 영역인 슬롯 영역에 의해 나뉘어지고,
    상기 제1 레이어의 상기 패턴들 중 그라운드로 동작하는 패턴은 비아(via)를 통해 상기 제2 레이어의 상기 도전 패턴과 연결되고, 상기 급전 패턴은 연결 패턴을 통해 상기 제1 패턴에 연결되고,
    상기 제2 커버의 내부 표면에 도전 패턴을 구비하고, 상기 제2 커버의 상기도전패턴은 상기 제1 패턴과 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 커버는 비 도전 부(non-conductive portion)를 구비하고,
    상기 비 도전 부는 상기 PCB의 상기 슬롯과 중첩(overlap)되어 복수의 주파수 대역의 신호들이 방사되도록 구성되는, 차량.
17. 제16 항에 있어서,
    상기 안테나 모듈은,
    상기 연결 패턴이 연결된 지점에 내측으로 인접한 상기 제1 외곽 영역의 제1 지점에서 유전체 컨택 부를 통해 연결되고 상기 제1 외곽 영역의 내측으로 절곡되게 형성된 부가 도전 패턴(added conductive pattern)을 더 포함하는, 차량.
18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 외곽 영역의 상기 제1 패턴은 상기 연결 패턴과 연결되는 제1 서브 패턴 및 상기 제1 서브 패턴과 연결되고 상기 PCB의 단부를 형성하는 제2 서브 패턴을 포함하고,
    상기 슬롯 영역은
    상기 제1 서브 패턴과 상기 제2 외곽 영역 사이에 형성되는 제1 슬롯 영역;
    상기 제2 서브 패턴과 상기 제2 외곽 영역 사이에 형성되는 제2 슬롯 영역;
    상기 급전 패드가 배치된 제3 슬롯 영역을 포함하고,
    상기 제2 서브 패턴의 제2 길이는 상기 제1 서브 패턴의 제1 길이보다 더 길게 형성되고,
    상기 제2 슬롯 영역의 제2 슬롯 길이는 상기 제1 슬롯 영역의 제1 슬롯 길이보다 더 짧게 형성되고,
    상기 부가 도전 패턴은 상기 제1 슬롯 영역에 의해 형성되는 영역 내에 배치되고, 상기 부가 도전 패턴은 제2 커버의 상기 비 도전 부를 통해 상기 복수의 주파수 대역의 신호들을 방사하는, 차량.
19. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 외곽 영역의 상기 제1 패턴 및 상기 제2 외곽 영역의 상기 제2 패턴 및 상기 슬롯을 통해 복수의 주파수 대역에서 신호를 방사하는 안테나 소자를 형성하고,
    상기 안테나 소자는 상기 복수의 주파수 대역의 신호를 상기 제2 커버의 비 도전 부를 통해 차량의 내부로 전달하는, 차량.
20. 제16 항에 있어서,
    제1 주파수 대역에서 상기 제1 외곽 영역으로부터 상기 제2 외곽 영역으로 제1 전계(electric field)가 커플링되고,
    상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역에서 상기 슬롯의 상기 제1 외곽 영역 및 상기 제2 외곽 영역을 통해 제2 전계가 형성되고,
    상기 안테나 소자는,
    상기 커플링된 상기 제1 전계에 의해 상기 제1 주파수 대역에서 폐쇄 슬롯 모드(closed slot mode)인 제1 모드로 동작하고,
    상기 제2 전계에 의해 상기 제2 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드(open slot mode)인 제2 모드로 동작하는, 차량.
21. 제20 항에 있어서,
    제3 주파수 대역에서 상기 연결 패턴이 형성된 영역, 상기 제1 외곽 영역 및 상기 제2 외곽 영역을 통해 제3 전계가 형성되고,
    상기 제3 주파수 대역보다 높은 제4 주파수 대역에서 상기 연결 패턴이 형성된 영역 및 상기 제1 외곽 영역을 통해 제4 전계가 형성되고,
    상기 연결 패턴이 형성된 영역에서 상기 연결 패턴이 상기 제1 패턴에 연결되어 PIFA (Planar Inverted-F Antenna) 모드로 동작하고,
    상기 안테나 소자는
    상기 제3 전계에 의해 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드와 PIFA 모드가 결합된 제3 모드로 동작하고,
    상기 제4 전계에 의해 상기 제4 주파수 대역에서 개방 슬롯 모드와 PIFA 모드가 결합된 제4 모드로 동작하는, 차량.

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