DE102017102349A1

DE102017102349A1 - Antenne zur Kommunikation mittels Wellen

Info

Publication number: DE102017102349A1
Application number: DE102017102349.6A
Authority: DE
Inventors: Tae Hoon YANG; Jin Kyu Hwang
Original assignee: Infac Elecs Co Ltd
Current assignee: Infac Elecs Co Ltd
Priority date: 2016-11-07
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2037-02-08
Also published as: US20180131095A1; DE102017102349B4; KR101794141B1; US10069207B2; CN108075222A

Abstract

Hierin wird eine Antenne für die WAVE-Kommunikation offenbart und insbesondere eine Antenne zur WAVE-Kommunikation, bei welcher eine elektromagnetische Bandlücke auf eine Flecken-Antenne angewandt wird. Die Antenne enthält ein dielektrisches Substrat, das mit Leitermustern versehen ist, die auf gegenüberliegenden Seiten davon ausgebildet sind, wobei erste Flecken auf einer ersten Fläche bzw. Oberfläche des dielektrischen Substrates an Positionen, die voneinander in regelmäßigen Intervallen beabstandet sind, ausgebildet sind und miteinander verbunden bzw. leitend verbunden sind, wobei mehrere zweite Flecken auf einer zweiten Fläche des dielektrischen Substrates an Positionen angeordnet sind, die voneinander mit regelmäßigen Intervallen beabstandet sind und aneinander leitend angeschlossen sind; wobei ein dritter Flecken in einem Boden der zweiten Fläche des dielektrischen Substrates vorgesehen ist und leitend an die mehreren zweiten Flecken angeschlossen ist; und wobei mehrere elektromagnetische Bandlückenstrukturen auf der ersten Oberfläche des dielektrischen Substrates angeordnet sind und leitend an die zweiten Flecken oder an den dritten Flecken über ein Durchgangsloch angeschlossen sind.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0147580 , eingereicht am 7. November 2016, deren Offenbarung durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf eine Antenne zum drahtlosen Zugriff bei einer Fahrzeugumgebungskommunikation (WAVE), und insbesondere auf eine Antenne für die WAVE-Kommunikation auch welche eine elektromagnetische Bandlücke für eine Patch-Antenne bzw. eine Haft- oder Klebeantenne.
Beschreibung des Standes der Technik
Mit den gegenwärtigen Entwicklungen der Technologie zur Informationskommunikation wird eine kooperative Fahrkommunikation als ein Fahrassistenzmittel vorgeschlagen, das dazu in der Lage ist, Sicherheit und Bequemlichkeit für einen Fahrer zur Verfügung zu stellen und den Treibstoffverbrauch zu reduzieren, indem ein drahtloses Netzwerk für die Kommunikation zwischen Fahrzeugen eingerichtet wird und Fahrzeugfahrtinformationen gesendet/empfangen werden, um eine Gruppenfahrdienstleistung zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich kann ein Service für die Übertragung/Empfangen von Straßeninfrastrukturinformationen durch die kooperative Fahrkommunikation zur Steuerung eines Fahrzeuges zur Verfügung gestellt werden, und ein Sicherheitsservice, etc. kann auch zur Verfügung gestellt werden, in welchem Geschwindigkeitsbegrenzungsinformationen oder Informationen hinsichtlich gefährlicher Situationen entlang einer Straße mit einer Schule oder ein unfallträchtiger Bereich zu einem Fahrzeug übertragen werden, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern.
1 stellt eine Ausführungsform einer kooperativen Fahrkommunikation dar.
Bezugnehmend auf 1 kann die kooperative Fahrkommunikation als eine Technologie in Betracht gezogen werden, die zwischen einem Fahrzeug und allem eingerichtet ist (V2X-Technolgie: V2X), welche eine Technologie zum Steuern der Fahrt eines Fahrzeuges ist, indem Fahrzeug- und Straßenzustandsinformationen verwendet werden, die durch die Kommunikation mit verschiedenen Fahrzeugsensoren und der umgebenden Infrastruktur erhalten werden, und die V2X-Technologie enthält eine Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug (V2V), um eine Kommunikationsfunktion zwischen Fahrzeugen und einem Fahrzeug zur Infrastrukturkommunikation (V2I) zur Verfügung zu stellen, um eine Kommunikationsfunktion zwischen einem Fahrzeug und einer Basisstation um eine Straße herum bzw. in der Nähe einer Straße zur Verfügung zu stellen.
Als eine Kommunikationsart für eine derartige V2X-Technologie wird ein drahtloser Zugriff auf eine Kommunikation einer fahrzeugmäßigen Umgebung (WAVE) vorgeschlagen und die WAVE-Kommunikationsart verwendet ein Frequenzband von ungefähr 5,850 GHz bis ungefähr 5,925 GHz als Nahbereichskommunikation, um den Anwendungsbereich eines intelligenten Transportsystems (ITS) basierend auf einem IEEE 802.11p-Standard zu unterstützen.
Eine Antenne für das ITS zur Unterstützung der WAVE-Kommunikationsart ist an einer Position aufgebaut, an welcher ein Spiegeleffekt und ein Erdungseffekt ordnungsgemäß verwendet werden können, indem ein Fahrzeugdach aus einem Stahlmaterial verwendet wird, um die Kommunikationsleistung des Fahrzeuges zu maximieren. Selbst eine zeitgemäße WAVE-Antenne ist ebenfalls auf dem Fahrzeugdach montiert, um optimiert zu sein, um eine Kommunikation über eine Distanz zu ermöglichen, die so groß ist wie möglich.
Wenn eine existierende WAVE-Antenne auf dem Fahrzeugdach montiert ist, steigt eine elektrische Feldstärke an, und zwar gemäß einem Abstand, wobei jedoch ein Radiowelleninterferenzfaktor durch eine Oberflächenwelle gemäß einer Montageposition und einer Dachform erzeugt wird, und folglich kann die Leistung bzw. Funktion verringert werden.
Selbst wenn die WAVE-Antenne in einem integrierten Typ installiert ist, oder einzeln auf einem Eisenpfosten, wie etwa einer Straßenverkehrsampel, montiert ist, kann ein ähnlicher Radiowelleninterferenzfaktor erzeugt werden, um eine Funktions- bzw. Leistungsbeeinträchtigung zu verursachen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Antenne für die WAVE-Kommunikation zur Verfügung zu stellen, auf welche eine elektromagnetische Bandlücke angewandt wird, um deren Leistung zu verbessern.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung können durch Verfolgen der Beschreibung verstanden werden, und werden unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vor Augen geführt. Auch ist es den Fachleuten im Stand der Technik, an die sich die vorliegende Offenbarung richtet, offensichtlich, dass die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung durch die Mittel realisiert werden können, wie sie beansprucht werden und deren Kombinationen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann eine Antenne enthalten: Ein dielektrisches Substrat, das mit Leitermustern ausgebildet ist, die auf gegenüberliegenden Oberflächen davon ausgebildet sind; mehrere erste Kontakte bzw. Flecken, die auf einer ersten Fläche des dielektrischen Substrates an voneinander entfernten Positionen in insbesondere regelmäßigen Abständen angeordnet sind, und zueinander geleitet bzw. aneinander angeschlossen sind, wobei jeder der ersten Kontakte bzw. Flecken eine rechtwinklige Form hat; mehrere zweite Kontakte bzw. Flecken, die auf einer zweiten Fläche des dielektrischen Substrates an Positionen angeordnet sind, die voneinander mit insbesondere regelmäßigen Intervallen zueinander angeordnet sind, und zueinander geleitet bzw. aneinander angeschlossen sind, wobei jeder der zweiten Kontakte bzw. Flecken eine rechtwinklige Form hat; ein dritter Kontakt bzw. Flecken, der in oder an einem Boden der zweiten Fläche des dielektrischen Substrates vorgesehen ist und zu den mehreren zweiten Flecken bzw. Flecken leitet bzw. angeschlossen ist; und mehrere elektromagnetische Bandlückenstrukturen, die auf der ersten Oberfläche des dielektrischen Substrates positioniert sind und zu den mehreren von zweiten Flecken bzw. Flecken oder dem dritten Flecken bzw. Flecken durch ein Durchgangsloch leiten bzw. angeschlossen sind.
Die mehreren der elektromagnetischen Bandlücken-Strukturen können auf der ersten Oberfläche des dielektrischen Substrates an Positionen angeordnet sein, die denen der zweiten Flecken bzw. Kontaktflecken oder dem dritten Flecken entsprechen.
Jede der elektromagnetischen Bandlücken-Strukturen kann mehrere Einheitszellen enthalten, die eine vorbestimmte Form haben, wobei die mehreren Einheitszellen voneinander in regelmäßigen Abständen bzw. Intervallen beabstandet sind, und jede der mehreren Einheitszellen kann zu den zweiten Flecken bzw. Kontaktflecken oder dem dritten Flecken über ein Durchgangsloch geleitet, geführt bzw. angeschlossen sein.
Die Einheitszelle kann eine quadratische Form haben und eine Resonanzfrequenz (ω₀) der Antenne kann durch Einstellen einer Länge (W) von einer Seite der Einheitszelle und des Intervalls (g) zwischen den Einheitszellen bestimmt werden.
Die Länge (W) von einer Seite der Einheitszelle und das Intervall (g) zwischen den Einheitszellen kann durch folgende Gleichung bestimmt werden: $ω_{0} = \frac{1}{\sqrt{L C'}}$
L= µ₀h, und $C = \frac{W ε_{0} (1 + ε_{r})}{π c o s h^{- 1} (\frac{W + g}{g})},$
wobei µ₀ die Permeabilität im Vakuum bezeichnet und µ₀ = 4π × 10^-7[H/m], wobei h eine Höhe des dielektrischen Substrates bezeichnet, ε₀ die Permeabilität im Vakuum bezeichnet und ε₀ = 8.854 × 10^-12[F/m] beträgt und ε_r eine dielektrische Konstante des dielektrischen Substrates ist.
Das dielektrische Substrat kann mit irgendeinem oder mehreren Materialien von beispielsweise FR-4, Teflon und einem Epoxidharz hergestellt werden.
Es ist zu verstehen, dass sowohl die voranstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende im Einzelnen dargelegte Beschreibung der vorliegenden Offenbarung beispielhaft und erläuternd sind, und dazu gedacht sind, weitere Erklärungen der Erfindung, wie sie beansprucht wird, zur Verfügung zu stellen.
Figurenliste
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden deutlicher von der folgenden im Einzelnen dargelegten Beschreibung zu verstehen sein, die in Verbindung mit den begleitenden Darstellungen zu studieren ist, in welchen:

1 eine Ansicht ist, die eine Ausführungsform einer kooperativen Fahrkommunikation zeigt;
2 eine Ansicht ist, die eine Antennenstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt und zeigt, dass Leitermuster bzw. -strukturen auf einer Fläche und der anderen Fläche bzw. Oberfläche eines dielektrischen Substrats verwirklicht sind;
3 eine Ansicht ist, die ein Beispiel einer Interferenzwelle aufgrund eines Metallkörpers eines Fahrzeugdaches in der Antennenstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
4 eine Ansicht ist, die eine Antennenstruktur, auf die eine elektromagnetische Bandlücke angewandt wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
5 eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts D nach 4 ist;
6 eine Ansicht ist, die darstellt, dass eine Interferenz durch eine elektromagnetische Bandlücke verbessert wird;
7 eine Ansicht ist, die ein Verfahren zur Berechnung der Größe der Einheitszelle 510 und eines Intervalls bzw. Abstandes zwischen den Einheitszellen 510 darstellt, um eine Resonanzfrequenz von der WAVE-Kommunikationsart gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu erhalten;
8 ein Ergebnis eines Vergleiches von Reflexionsverlusten der existierenden WAVE-Antenne und der WAVE-Antenne darstellt, auf welche die elektromagnetische Bandlücke durch Simulation angewandt wird;
9 ein Ergebnis eines Vergleichs von Strahlungsmustern bzw. -strukturen der existierenden WAVE-Antenne und der WAVE-Antenne darstellt, auf welche eine elektromagnetische Bandlücke durch Simulation angewandt wird; und
10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem eine WAVE-Antenne, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, bei einer Stadtkreuzung zum Einsatz kommt.

BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für die Klarheit der Erläuterung der vorliegenden Offenbarung sind Bestandteile, die keinen Bezug zu der Beschreibung haben, weggelassen worden, und identische oder ähnliche Bestandteile werden mit den gleichen Bezugsziffern über die Beschreibung hinweg benannt.
Falls zusätzlich bestimmte Teile beschrieben werden, dass sie „verbunden“ bzw. „angeschlossen“ an andere Teile sind, sind sie nicht nur „direkt verbunden“ bzw. „angeschlossen“ mit bzw. an die anderen Teile, sondern auch „indirekt“ angeschlossen bzw. „verbunden“ an die bzw. mit den anderen Teilen mit anderen Einrichtungen, die dazwischen intervenieren. Wenn zusätzlich auf ein Element als einen Bestandteil „aufweisend“ oder „enthaltend“ Bezug genommen wird, schließt dieses einen anderen Bestandteil nicht aus, sondern der Bestandteil kann ferner den anderen Bestandteil enthalten, es sei denn, der Kontext zeigt dies deutlich anders auf.
Es ist verständlich, dass, wenn auf ein Element Bezug genommen wird, insofern als es „auf“ einem anderen Element bzw. Bestandteil ist, es unmittelbar auf dem anderen Element oder mit dazwischenliegenden Elementen bzw. Bestandteilen vorhanden sein kann. Wenn im Gegensatz dazu auf ein Element bzw. einen Bestandteil Bezug genommen wird, insoweit als es „direkt auf“ einem anderen Bestandteil ist, gibt es keine dazwischenliegenden Elemente bzw. Bestandteile.
Die Ausdrücke „erste“, „zweite“, „dritte“ und dergleichen werden verwendet, um verschiedene Teile, Komponenten oder Bestandteile, Bereiche oder Flächen, Lagen und/oder Abschnitte darzustellen, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Ausdrücke werden verwendet, um bestimmte Teile, Komponenten bzw. Bestandteile, Bereiche bzw. Flächen, Lagen oder Abschnitte von anderen Teilen, Komponenten, Flächen bzw. Bereichen, Lagen oder Abschnitten zu differenzieren. Demgemäß kann ein erstes Teil, Komponente, Bereich bzw. Fläche, Lage oder Abschnitt, der hiernach aufgezeigt wird, als ein zweites Teil, Komponente bzw. Bestandteil, Fläche bzw. Bereich, Lage oder Abschnitt Bezug genommen werden, ohne von dem Bereich der vorliegenden Offenbarung entfernt zu sein.
Die technischen Ausdrücke, die hierin verwendet werden, werden vorgebracht, um spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aufzuzeigen und sind nicht dazu gedacht, den Bereich der vorliegenden Offenbarung zu definieren. Zusätzlich ist es zu verstehen, dass die Singularformen „ein“, „eine“ und „das“, „der“, „die“ mehrere Referenten enthalten, es sei denn, dass der Zusammenhang klar etwas anderes vorgibt. In der vorliegenden Beschreibung werden die Ausdrücke „haben“, „enthalten“, „aufweisen“ usw. verwendet, um bestimmte Charakteristiken, Bereiche, ganze Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten, Bestandteile und dergleichen zu verkörpern, und werden nicht verwendet, um die Existenz oder Hinzufügung von anderen Bestandteile auszuschließen, wie etwa Charakteristiken, Bereiche, ganze Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten bzw. Bestandteile und dergleichen.
Relative räumliche Ausdrücke, wie etwa „unter“, „über“ und dergleichen, können hierin zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um das Verhältnis eines Elementes oder Merkmales zu einem anderen Element oder Merkmal, wie in den Figuren dargestellt, zu beschreiben. Es ist verständlich, dass die relativen räumlichen Ausdrücke dazu bestimmt sind, verschiedene Orientierungen der Einrichtungen während der Verwendung oder im Betrieb zusätzlich zu der Orientierung, die in den Darstellungen gezeigt sind, zu umfassen. Falls zum Beispiel die Einrichtung in den Figuren umgedreht wird, würden Bestandteile, die als „unter“ anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben sind, dann „oberhalb“ der anderen Elemente oder Merkmale orientiert sein. Folglich kann der beispielhafte Ausdruck „unten“ beide Orientierungen von oben und unten umfassen. Einrichtungen können auch anders gedreht werden, um 90 ° oder andere Winkel, und die relativen räumlichen Beschreibungen, die hierin verwendet werden, sollten entsprechend interpretiert werden.
Falls nicht anders definiert, müssen sämtliche Ausdrücke, die hierin verwendet werden, die technische oder wissenschaftliche Ausdrücke enthalten, die die gleichen Bedeutungen haben, wie jene, die im allgemeinen von den Fachleuten im Stand der Technik verstanden werden, denen sich die vorliegende Offenbarung widmet. Derartige Ausdrücke, wie jene, die in einem allgemein präsenten Wörterbuch definiert sind, sind zu interpretieren, als hätten sie die Bedeutung gleich der Bedeutung in dem Kontext des betreffenden Fachbereiches im Stand der Technik, und sind nicht derart zu interpretieren, als hätten sie idealisierte oder übermäßig formale Bedeutungen, es sei denn, dies sei in der vorliegenden Offenbarung entsprechend deutlich definiert.
Eine horizontale Richtung, auf die hierin Bezug genommen wird, bedeutet eine Richtung parallel zu der Erdoberfläche und eine vertikale Richtung bedeutet eine Richtung senkrecht zu der horizontalen Richtung. Zusätzlich bedeutet der Boden einen unteren Abschnitt und ein Oberteil meint einen oberen Abschnitt zu der Zeit der Installation bzw. Anordnung.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die begleitenden Darstellungen beschrieben, so dass die vorliegende Offenbarung leicht durch die Fachleute im Stand der Technik verwirklicht werden kann. Die vorliegende Offenbarung kann auf verschiedenste Art und Weise verwirklicht werden und ist nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt.
Die 2 ist eine Ansicht, die eine Struktur bzw. Konstruktion einer Antenne gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt und vor Augen führt, dass Leitermuster auf einer Fläche und der anderen Oberfläche eines dielektrischen Substrates realisiert sind.
Bezugnehmend auf 2 können Leitermuster auf beiden Seiten der dielektrischen Substrate 210 verwirklicht werden. Als ein Material des dielektrischen Substrates 210, kommen Teflon, FR4, ein Epoxidharz oder dergleichen in Frage. Gleichermaßen wie bei einer typischen Antenne können erste Flecken 220 bis 224 und zweite Flächen 225 bis 229, welche typischer Leitermuster mit einer rechtwinkligen Form sind, angeordnet sein, so dass Abstände zwischen den ersten Flecken 220 bis 224 gleich sind und Abstände zwischen den zweiten Flecken 225 bis 229 gleich sind. Als eine Ausführungsform kann der gleiche Abstand bzw. die Äquidistanz eingestellt werden, um 0,5 mal eine Wellenlänge zu betragen, von der gewünscht wird, dass diese durch eine Antenne übertragen wird. Zusätzlich können die Größen der Flecken 220 bis 229 eine Länge von ungefähr 8 mm bis ungefähr 12 mm in einer horizontalen Richtung und ungefähr 14 mm bis ungefähr 18 mm in einer vertikalen Richtung haben.
Zusätzlich kann, wenn für eine Basisstation verwendet, ein Schattenbereich in einer Bodenseite auftreten, in welcher ein Signal der Basisstation nicht ankommt. Um einen solchen Schattenbereich zu minimieren, kann ein dritter Flecken 240, welcher ein Leitermuster ist, der eine größere Größe als die zweiten Flecken aufweist, die äquidistant in dem Boden der anderen Oberfläche des dielektrischen Substrats angeordnet sind, zusätzlich vorgesehen werden. Eine Äquidistante und nicht gleichmäßige Einspeisung wird durch diesen dritten Flecken 240 verwirklicht und ein Strahlungsmuster bzw. eine Strahlungsstruktur an der untern Seite kann zusätzlich als Hinzufügung zu einem Strahlungsmuster einer vorhandenen Antenne ausgebildet werden.
Die Größen von diesem dritten Flecken 240 kann eingestellt sein, um eine Länge zwischen ungefähr 9 mm bis ungefähr 12 mm in der horizontalen Richtung C zu haben und eine Länge zwischen ungefähr 33 mm bis ungefähr 41 mm in der vertikalen Richtung B. Wenn der dritte Flecken 240 die voranstehende Größe hat, kann eine Größe des Schattenbereiches in der unteren Seite der Basisstation minimiert werden.
Am oberen Bereich des dielektrischen Substrates 210 können parasitäre Flecken 250 und 251, welche Leitermuster mit einer rechtwinkligen Form haben, auf beiden Flächen des dielektrischen Substrats 210 ausgebildet sein. Das Strahlungsmuster, das von der Antenne abgestrahlt wird, kann in Richtung der unteren Seite durch diese parasitären Flecken 250 und 251 konzentrierter sein. Die parasitären Flecken 250 und 251 sind miteinander verbunden, können aber auch als separate Muster bzw. Strukturen konstruiert sein, die nicht mit anderen Flecken durch Leiter verbunden sind.
Zusätzlich kann ein Durchgangsloch, zum Anschließen eines ersten Fleckens auf einer Fläche des dielektrischen Substrates mit einem zweiten Flecken auf der anderen Fläche ferner vorgesehen werden. Aufgrund des Durchgangsloches 280 kann ein geschlossener Schleifenstrom bzw. Stromkreis fließen und Breitbandcharakteristiken können erhalten werden. Im Detail ist der erste Flecken auf der einen Fläche des dielektrischen Substrates 410 an einen +-Anschluss von einem Eingangssignal und der zweite Flecken auf einer anderen Fläche bzw. Oberfläche an einem negativen Anschluss oder die Erde angeschlossen. Wenn der erste Flecken auf der einen Fläche zu dem zweiten Flecken auf der anderen Fläche durch das Durchgangsloch 280 leitet, ist der Strom dazu in der Lage, von dem +-Anschluss zu dem negativen Anschluss Strom fließen zu lassen und dann kann der Strom in einer geschlossenen Schleife fließen.
Die Antenne kann auch zusätzlich mit einem Stumpf- bzw. Stummelmuster 260 in dem Boden von einer Oberfläche des dielektrischen Substrates 210 versehen sein. Das Stumpfmuster 260 wird verwendet, um eine Resonanzfrequenz einzustellen und ein Breitband auszubilden. Damit die Resonanzfrequenz zwischen ungefähr 5850 MHz bis ungefähr 5925 MHz sein kann, kann die Größe des Stummel- bzw. Stumpfmusters 260 ungefähr 5 mm in der horizontalen Richtung und ungefähr 2 mm in einer vertikalen Richtung betragen, und ein Abstand A zum Anschließen an eine Kabelanschlusseinheit, die in dem Boden bzw. unteren Bereich des dielektrischen Substrates 210 ist, von einem Loch 270 zu dem Stumpfmuster 260 kann ungefähr 5,5 mm bis etwa 6,5 mm betragen.
Wenn die voranstehende WAVE-Antenne, von welcher eine Resonanzfrequenz zwischen ungefähr 5850 MHz und ungefähr 5925 MHz ist, das Fahrzeugdach aus einem Metallmaterial kontaktiert, wird durch eine Interferenzwelle eine Null erzeugt, um eine Funktionsverschlechterung zu verursachen.
Die 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Interferenzwelle aufgrund eines Metallkörpers eines Fahrzeugdaches in der Antennenstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Bezugnehmend auf 3 wird eine kreisartige Wellenform 320 einer unidirektionalen Antenne bzw. einer Rundstrahlantenne durch eine Interferenzwelle 321 überlagert bzw. interferiert, welche durch Reflexion durch das Fahrzeugdach 310 verursacht wird, um eine Null in einem bestimmten Bereich aufgrund der Interferenzen durch einander zu erzeugen, was zu einer Funktionsverschlechterung führt.
Um ein derartiges Phänomen zu verhindert, kann eine elektromagnetische Bandlückenstruktur bzw. -konstruktion verwendet werden.
Die Struktur für die elektromagnetische Bandlücke ermöglicht es, die Fortbewegung einer elektromagnetischen Welle effizient zu steuern, um ein Interferenzphänomen mit umgebenden Antennen in mehreren Bänden gemäß einer gemischten Verwendung von Fahrzeugantennen, ein strukturelles Behinderungsphänomen, wie etwa das einer kleinen Größe, eines niedrigen Profils, einer planarer und konformen Konstruktion gemäß der Größe der Antenne, einer Seitenlappenerzeugung bzw. Seitenfelderzeugung und einem Verstärkungsverschlechterungsphänomen aufgrund der Metallerdung des Fahrzeugdaches zu bewältigen.
4 ist eine Ansicht, die eine Antennenkonstruktion darstellt, auf die eine elektromagnetische Bandlücke gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewandt wird und 5 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnittes D von 4.
Bezugnehmend auf die 4 und 5 können die Strukturen 420 bis 425 für die elektromagnetische Bandlücke an Abschnitten zwischen den ersten Flecken 220 bis 224 von einer Oberfläche und entsprechend zu den zweiten Flecken 225 bis 229 und dem dritten Flecken 240 auf der anderen Fläche in Stellung gebracht sein. Zusätzlich sind die elektromagnetischen Strukturen 420 bis 425 Strukturen, in welchen eine Einheitszelle 510, die eine spezifische Form (eventuell Kreis, Quadrat, rechter Winkel, regelmäßiges Hexagon, gleichschenkliges Dreieck, oder Dreieck) haben kann, periodisch wiederholt wird. Mit anderen Worten, die Strukturen 420 bis 425 für die elektromagnetische Banddecke sind Strukturen, in welchen mehrere der Einheitszellen 220, die eine identische Größe haben, getrennt voneinander mit identischen Intervallen bzw. Abschnitten angeordnet sind. Zusätzlich gehen die Einheitszellen der elektromagnetischen Strukturen 420 bis 425 durch das dielektrische Substrat 210 durch ein Durchgangsloch hindurch, um an die zweiten Flecken 225 bis 229 und/oder den dritten Flecken 240 angeschlossen zu werden. Die zweiten und dritten Flecken können schließlich an Erde angeschlossen werden. Eine derartige elektromagnetische Bandlückenstruktur weist eine Trenncharakteristik auf, so dass eine Elektromagnetische Welle mit einem spezifischen Frequenzband sich nicht fortbewegen kann, und eine Antennenverstärkung und ein Reflexionsverlust verbessert werden können. Zusätzlich wird eine Oberflächenwelle, welche zu der Zeit der Verwendung einer Antenne mit einem Substrat, das eine hohe Permeabilität hat, erzeugt, die verringert wird, und demgemäß können Strahlungscharakteristiken und eine Verstärkung verbessert werden. Wenn mehrere Antennen als Anordnung vorgesehen werden (Array), kann, weil Charakteristiken in der elektromagnetischen Bandlückenstruktur eine gegenseitige Kopplung zwischen Antennen zu verringern ermöglichen, mobile Kommunikation mit hoher Geschwindigkeit in einer WAVE-Kommunikationsart bewältigt werden und ein angeschlossener Bereich bzw. Reichweite kann auch vergrößert werden.
Die 6 ist eine Ansicht, die darstellt, dass eine Interferenz durch eine elektromagnetische Bandlücke verbessert wird.
Bezugnehmend auf 6 wird eine Interferenzwelle, wie etwa eine Reflexionswelle, durch ein Fahrzeugdach, welches in einer Konstruktion ohne eine elektromagnetische Bandlücke erzeugt worden ist, durch die elektromagnetischen Lückenkonstruktionen 420 bis 425 entfernt und nur eine elektromagnetische Welle 620 in der vertikalen Richtung der Antenne kann erzeugt werden.
Wie in 6 dargestellt, kann ein Band, indem eine Oberflächenwelle unterbunden bzw. verboten wird, eine Oberflächenwellenstrahlung unterdrücken und eine gegenseitige Kopplung bzw. Gegenkopplung in einer angeordneten Antenne minimieren und das unterdrückte bzw. verbotene Band kann durch Permeabilität, die Größe der Einheitszelle 510 und das Intervall bzw. den Abstand zwischen den Einheitszellen 510 bestimmt werden.
Die 7 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zur Berechnung der Größe der Einheitszelle 510 und ein Intervall zwischen den Einheitszellen 510 darstellt, um einen Resonanzfrequenz der Art der WA VE-Kommunikation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu erhalten.
Die Resonanzfrequenz ω0 der WAVE-Antenne beträgt ungefähr 5,850 GHz bis ungefähr 5,925 GHz und bezugnehmend auf 7 kann die Resonanzfrequenz durch Verwendung von $ω_{0} = \frac{1}{\sqrt{L C}}$
erhalten werden. Hier bezeichnet L die Induktanz, die zwischen der Einheitszelle 510 und dem zweiten Flecken oder dem dritten Flecken, angeschlossen durch ein Durchgangsloch, erzeugt wird, und C bezeichnet eine Kapazität bzw. Speicherkapazität, die zwischen zwei Einheitszellen 510 erzeugt wird. Zusätzlich können L und C unter Verwendung von L = µ₀h und $C = \frac{W ε_{0} (1 + ε_{r})}{π c o s h^{- 1} (\frac{W + g}{g})}$
erhalten werden. Hier ist µ₀ die Permeabilität im Vakuum und µ₀ = 4π × 10^-7[H/m], wobei h eine Höhe des dielektrischen Substrats 210 benennt. Zusätzlich bezeichnet ε₀ eine Permeabilität im Vakuum und beträgt ε₀ = 8.854 × 10^-12[F/m] und ist eine dielektrische Konstante des dielektrischen Substrates 210 und ist ein Verhältnis von der Permeabilität des dielektrischen Substrats 210 über der Permeabilität im Vakuum. Wenn Teflon als dielektrisches Substrat 210 verwendet wird, kann ε_r 2,2 betragen. W bezeichnet die Länge von einer Seite der Einheitszelle 510, die von quadratischer Gestalt ist, und g bezeichnet ein Intervall bzw. einen Abstand zwischen den Einheitszellen 510. Mit den voranstehenden Gleichungen können H g und W erhalten werden, um die Resonanzfrequenz einzustellen, die in der Art der WAVE-Kommunikation verwendet wird.
Um die Funktionsverbesserung der WAVE-Antenne für ein Fahrzeug zu prüfen, auf welche die voranstehende elektromagnetische Bandlücke angewandt wird, ist eine Simulation durchgeführt worden, durch welche ein Reflexionsverlust bzw. eine Rückflussdämpfung und ein Strahlungsmuster für eine herkömmliche WAVE-Antenne verglichen wurden, auf welche keine elektromagnetische Bandlücke angewandt wurde.
Die 8 stellt ein Ergebnis des Vergleichens eines Reflexionsverlustes von der existierenden WAVE-Antenne und der WAVE-Antenne, auf welche die elektromagnetische Bandlücke angewandt wird, durch Simulation dar.
Bezugnehmend auf 8 zeigt für die existierende WAVE-Antenne einen Ergebniswert von -25 dB. Für die WAVE-Antenne, auf welche die elektromagnetische Bandlücke, die gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgeschlagen wird, angewandt wird, zeigt der Rückkehr bzw. Reflexionsverlust einen Ergebniswert von -43 dB an, was zeigt, dass der Rückkehr- bzw. Reflexionsverlust oder die Rückflussdämpfung um ungefähr 18 dB verringert werden kann.
9 stellt ein Ergebnis eines Vergleiches von Strahlungsmustern von der existierenden WAVE-Antenne und der WAVE-Antenne, auf welche die elektromagnetische Bandlücke angewandt wird, durch Simulation dar.
Bezugnehmend auf 9 zeigt für die existierende WAVE-Antenne nach dem Stand der Technik die maximale Intensität des Strahlungsmusters ungefähr 17 dB, während für die WAVE-Antenne, auf welche die elektromagnetische Bandlücke angewandt wird, die maximale Intensität 20 dB zeigt, was zeigt, dass die elektromagnetische Feldintensität um ungefähr 3 dB verbessert werden kann.
Bezugnehmend auf die voranstehenden Simulationsergebnisse oder dergleichen, zeigt die WAVE-Antenne, auf welche das elektromagnetische Band nach der vorliegenden Offenbarung angewandt wird, eine bemerkenswerte Funktionsverbesserung im Vergleich mit der existierenden WAVE-Antenne.
10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der WAVE-Antenne darstellt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf eine städtische Straßenkreuzung angewandt wird.
Bezugnehmend auf 10 kann eine WAVE-Antenne, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung hergestellt worden ist, auf einer Ampel installiert werden, und Fahrzeuge, die in der Nähe der Ampel positioniert sind, können Informationen von der WAVE-Antenne über WAVE-Kommunikation, die dazu in der Lage ist, eine kooperative Fahrumgebung zu verwenden, erhalten.
Die WAVE-Antenne gemäß der vorliegenden Offenbarung kann bei einer Basisstation oder einem großdimensionierten Fahrzeug angewendet werden. Das großdimensionierte Fahrzeug hat eine große Fläche und hat Servicebeschränkungen, wenn eine Antenne von einer vorhandenen Haifisch-Antenne konstruiert wird. Wenn zum Beispiel die Antenne an der vorderen Seite positioniert wird, wird V2V schwach bzw. sanft mit einem voranstehenden bzw. - fahrenden Fahrzeug und nicht sanft bzw. geschwächt mit einem Fahrzeug dahinter. Wenn in diesem Fall die WAVE-Antenne nach der vorliegenden Offenbarung zum Einsatz kommt, ist die Abdeckung breit bzw. weit und ein V2V-Service mit dem Fahrzeug dahinter kann weich bzw. sanft unterstützt werden. Im Voranstehenden werden Ausführungsformen der Basis eines 5 GHz Bandes für die WAVE-Kommunikation, die dazu in der Lage ist, eine kooperative Fahrumgebung zu verwenden, zu Zwecken der Beschreibung bzw. Erläuterung der in der vorliegenden Offenbarung vorgeschlagenen Antenne verwendet, wobei jedoch die in der vorliegenden Offenbarung vorgeschlagene Antenne als eine Antenne für andere Kommunikationsarten verwendbar ist und diese sollten als in dem Bereich der vorliegenden Offenbarung enthalten, interpretiert werden.
Die WAVE-Antenne gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine elektromagnetische Lücke anpassen, um die Erzeugung eines Radiowelleninterferenzfaktors zu unterdrücken, welcher in einer umgebenden Umwelt erzeugt wird, und kann die Funktion der Antenne verbessern.
Da die vorliegende Offenbarung in anderen detaillierten Gestalten verwirklicht werden kann ohne den technischen Geist oder wesentliche Merkmale der vorliegenden Offenbarung zu ändern, werden jene im Stand der Technik annehmen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht einschränkend, sondern beschreibend sind. Der Bereich der vorliegenden Offenbarung wird eher durch die begleitenden Ansprüche als die voranstehende Beschreibung wiedergegeben. Es sollte verstanden werden, dass sämtliche Änderungen oder Modifikationen, die durch die Definitionen und Bereiche der Ansprüche zu erhalten sind, und deren Äquivalente in den Bereich der vorliegenden Offenbarung fallen.
Während die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird es für jene im Stand der Technik ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne aus dem Geiste und Bereich der Erfindung zu gelangen, wie er in den folgenden Ansprüche definiert worden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020160147580 [0001]

Claims

Antenne, die aufweist: ein dielektrisches Substrat, das mit Leitermustern bzw. -strukturen versehen ist, die auf gegenüberliegenden Oberflächen davon ausgebildet sind; mehrere erste Flecken bzw. Bereiche, die auf einer ersten Fläche des dielektrischen Substrates an Positionen, die voneinander beabstandet sind, in regelmäßigen Intervallen angeordnet sind, und aneinander angeschlossen bzw. leitend miteinander verbunden sind, wobei jeder der ersten Flecken eine rechtwinklige Form hat; mehrere zweite Flecken, die auf einer zweiten Fläche des dielektrischen Substrates an Positionen, die voneinander in regelmäßigen Intervallen beabstandet sind, angeordnet sind, und aneinander angeschlossen sind, bzw. miteinander leitend verbunden sind, wobei jeder der zweiten Flecken eine rechtwinklige Form hat; ein dritter Flecken, der in einem Boden von der zweiten Fläche des dielektrischen Substrates vorgesehen ist und leitend an die mehreren zweiten Flecken angeschlossen ist; und mehrere elektromagnetische Bandlückenstrukturen, die auf der ersten Fläche des dielektrischen Substrates angeordnet sind und an die mehreren der zweiten Flecken oder den dritten Flecken über ein Durchgangsloch angeschlossen sind.
Antenne nach Anspruch 1, wobei die mehreren der elektromagnetischen Bandstrukturen auf der ersten Fläche des dielektrischen Substrates an Positionen angeordnet sind, die zu den zweiten Flecken oder dem dritten Flecken korrespondieren.
Antenne nach Anspruch 2, wobei jede der elektromagnetischen Bandlückenstrukturen mehrere Einheitszellen aufweist, die eine vorbestimmte Form haben, wobei die mehreren Einheitszellen voneinander mit regelmäßigen Intervallen bzw. Abständen beabstandet sind, und wobei jede der mehreren Einheitszellen an die zweiten Flecken oder den dritten Flecken über ein Durchgangsloch leitend angeschlossen ist.
Antenne nach Anspruch 3, wobei die Einheitszelle eine quadratische Form hat, und eine Resonanzfrequenz (ω₀) der Antenne wird durch Einstellen einer Länge (W) von einer Seite der Einheitszelle und des Intervalls (g) zwischen den Einheitszellen bestimmt.
Antenne nach Anspruch 4, wobei die Länge (W) von einer Seite der Einheitszelle und dem Intervall (g) zwischen den Einheitszellen durch Gleichung bestimmt werden $ω_{0} = \frac{1}{\sqrt{L C'}}$
L = µ₀h, und $C = \frac{W s_{0} (1 + s_{r})}{π c o s h^{- 1} (\frac{W + g}{g})},$
wobei µ₀ die Permeabilität im Vakuum bezeichnet und µ₀ = 4π × 10^-7[H/m] ist, wobei h eine Höhe des dielektrischen Substrates bezeichnet, ε₀ die Permeabilität im Vakuum bezeichnet und ε₀ = 8.854 × 10^-12[F/m] ist, und ε_r eine dielektrische Konstante des dielektrischen Substrats ist.
Antenne nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das dielektrische Substrat mit irgendeinem oder mehreren Materialien von FR-4, Teflon und einem Epoxidharz hergestellt wird.