KR100492429B1 - 자동차 차체 내의 유전체 표면 상의 다이버시티 안테나 - Google Patents

자동차 차체 내의 유전체 표면 상의 다이버시티 안테나 Download PDF

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KR100492429B1 KR10-2002-0001500A KR20020001500A KR100492429B1 KR 100492429 B1 KR100492429 B1 KR 100492429B1 KR 20020001500 A KR20020001500 A KR 20020001500A KR 100492429 B1 KR100492429 B1 KR 100492429B1
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푸바 오토모티브 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 자동차 차체 내의 도전성 프레임 유전체 표면 상에 설치되며, 예를 들어 지붕 컷아웃 또는 유전체 트렁크 리드(lid)를 갖는 트렁크 등의 직사각형 표면 부분으로부터 조립되는, 미터(m) 및 데시미터(dm) 파장 범위용 다이버시티 안테나에 관한 것이다. 기본적으로 와이어형인 안테나 도전체(38)는 유전체 표면(7)의 도전성 프레임(1)의 적어도 일부와 평행하게 설치되고, 상기 도전성 프레임에 평행하면서 거기에 존재하는 상기 유전체 표면의 폭의 1/4보다 작은 간격(9a)을 가진다. 상기 와이어형 안테나 도전체(38)는 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)을 구비한 인터럽션 지점을 포함한다. 2개의 극을 갖는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)가 적어도 하나의 추가적인 인터럽션 지점(15, 16)에 직렬로 연결된다. 상기 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)을 갖는 인터럽션 지점의 위치 및 상기 추가적인 인터럽션 지점(15, 16)의 위치는, 상기 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 여러 가지 서로 다른 설정에서 사용할 수 있는 안테나 신호(44)가 다이버시티 측면에서 충분히 디커플링되도록 선택된다.

Description

자동차 차체 내의 유전체 표면 상의 다이버시티 안테나{DIVERSITY ANTENNA ON A DIELECTRIC SURFACE IN A MOTOR VEHICLE BODY}
본 발명은 예를 들면 라디오나 텔레비전 방송 수신을 위해, 미터 및 데시미터 파장 범위에서, 자동차의 차체 내의 도전성 프레임 유전체 표면 상에 장착되는 멀티-안테나 다이버시티 안테나 시스템에 관한 것이다. 이것은 안테나 다이버시티 시스템을 구현하는데 이용되는 형태로 멀티-안테나 시스템에 기초하여 설치된다. 그러한 멀티-안테나 시스템은 앞 유리(windshield) 및 후면 윈도우 유리 창틀(rear window glass pane)에 대한 것으로서, 예를 들면, EP 0 269 723, DE 36 18 452, DE 39 14 424의 도 14, DE 37 19 692, 및 P 36 19 704에 개시되어 있다. 고주파수 측면에서 안테나를 적절하게 디커플링하더라도, 자동차가 수신 필드내의 다른 위치에 위치된 경우에, 수신 교란이 발생한다. 그러한 수신 교란은 전자기파의 다중-경로 전파로 인한 일시적인 레벨 페이딩(fading) 현상과 관련하여 발생된다. 이러한 현상은 EP 0 269 723의 도 3 및 도 4를 참조한 예를 통해 설명되어 있다. 안테나 다이버시티 시스템의 동작 모드는, 주어진 시각에서 스위칭 온 되는 안테나의 신호에서 수신 간섭이 발생하는 경우에 상기 안테나를 다른 안테나로 반전시키고, 수신기 입력 상의 수신 간섭을 유도하는 레벨 페이딩 현상의 횟수를 수신 프리셋 필드(preset field)에서 가능한 한 낮게 유지하는 것이다. 운전 거리, 즉 시간에 따라 플롯팅(plotting)된 레벨 페이딩 현상은 그에 부합하게 발생되지 않는다. 사용 가능한 안테나 중에서 교란되지 않은 신호를 찾아낼 확률은 안테나 신호의 개수 및 다이버시티 측면에서의 그러한 신호들간의 디커플링에 의존한다. 본 발명의 의미 내에서는, 예를 들면 HF-레벨의 페이딩 현상과 같이, 특히 수신 교란의 측면에서 특히 수신 신호가 다른 경우에, 다이버시티 측면에서의 안테나 신호의 디커플링이 존재한다. 양호한 다이버시티 효율을 얻기 위해서는, 대부분의 실제 응용의 경우에, 다이버시티 측면에서 적절하게 디커플링된 3 내지 4개의 안테나 신호가 필요하다. 본 기술 분야의 현재 수준에 따르면, 그러한 안테나 신호는 대체로 가열 필드(heating field)에 결합된 자동차의 후면 윈도우 유리 창틀에서 수신된다. 이를 위해, 각 안테나에 대한 접속 네트워크가 제공되어야 할 뿐만 아니라, 양호한 신호 대 잡음비를 위해 안테나 증폭기도 포함될 필요가 있다. 대부분의 경우에, 그러한 접속 네트워크는 수신기로 이어지는 필요한 고주파 접속 라인과 관련하여 특히 많은 비용을 필요로 한다.
장래, 현대의 자동차 기술은 또한 플라스틱 자동차 차체를, 예를 들면 플라스틱 트렁크 리드 또는 자동차의 다른 금속 차체내의 플라스틱 구성 요소의 형태로 더 많이 사용할 것이다.
본 발명은 DE 195 35 250에 기초하고 있다. 상기 특허 명세서의 도 2 및 도 4에서는 다른 주파수 범위를 위한 안테나 구조(5, 6)가 도시되어 있다. 거기에 도시된 상기 안테나 구조는 예를 들면 플라스틱 트렁크 리드 또는 자동차의 지붕 컷아웃(cutout) 내에 kr시되어 있다. 여러 가지 주파수 범위 각각에 대한 개별적인 안테나는 DE 195 35 250에 개시되어 있고, 다른 주파수 범위의 안테나 간의 가능한 최대 간격에 의해 가능한 가장 작은 커플링을 얻기 위해, 상기 발명은 사용 가능한 제한된 설치 공간 내에서 상기 안테나의 공간상 유용한 배치를 제안하고 있다. 상기 종래 기술에 따르면, 예를 들면 UHF 라디오 방송을 수신하기 위해서는 4개의 접속 네트워크, 즉 안테나 증폭기가 추가로 필요하게 될 것이다. 설치 지점에서의 자동차 접지로의 접속 및 그 배선은 상당한 비용을 필요로 하게 되고, 또한 매우 복잡하다. DE 195 35 250에 기재된 지침에 따라 지상 텔레비전 신호의 다이버시티 수신을 위한 4개의 분리되어 구현된 안테나들을 포함할 뿐만 아니라, 예를 들면 서로 간의 큰 간격으로 인해 다이버시티 측면에서 서로 디커플링되는, 다이버시티-UHF-수신을 위한 접지 접속을 갖는 안테나 증폭기들을 구비한 4개의 안테나를 포함하는 다중-안테나 다이버시티 시스템을 설계하는데 있어서, 상기 주파수 범위의 비교적 큰 파장으로 인해, 결국 설치 공간이 부족하게 된다.
그러므로, 본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 자동차의 다이버시티 안테나 시스템에 대한 설치 공간 절감 다이버시티 안테나를 설계하는 문제에 기초하고 있으며, 다른 방식으로 선택될 수 있는 수신 신호를 가짐으로써, 평균 수신 품질이 좋아지며, 운전하는 동안에 다른 안테나 신호에서 동시에 발생하는 수신 교란이 줄어들게 된다.
상기 문제는 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 다이버시티 안테나와 관련한 본 발명에 따라 특허청구범위 제1항의 특징부에 의해 해결된다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 도면에 도시되어 있고, 이하의 상세한 설명에 상세하게 기재되어 있다.
본 발명은, 다이버시트가 상이한 다수의 안테나 신호들이, 유전체 표면(7)의 여유 영역에 공간 절감 방식으로 설치되는 단지 하나의 도전체 구조 및 단지 하나의 접속 네트워크(25)를 통해 생성될 수 있다고 하는 장점을 가지고 있다. 자동차의 접지로의 접속이 요구되지 않는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)가 구현되어 간단하고 공간 절감하는 방식의 접속 내에 장착될 수 있다. 또한, 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)는 접지될 필요가 없기 때문에, 트렁크 리드의 이동성이 제한되지 않는다고 하는 장점도 가지고 있다.
본 발명의 동작 모드를 도 1에 도시된 안테나의 기본 구조를 참조하여 이하에 설명한다. 도 1a에서, 길이가 9b인 와이어형 안테나 도전체(38)가 유전체 표면(7) 상에 장착되어, 도전성 프레임(1)과 간격(9a)으로 평행하게 연장되어 있다. 도전성 프레임(1)의 최단 거리 주위에서 수신된 전자기파를 생성하는 전계 라인(2) 및 자계 라인(3)의 집중으로 인해, 매우 작은 간격(9a)이 비교적 큰 경우라도, 전기적 및 자기적으로 커플링되는 수신 신호의 컴포넌트들이 와이어형 안테나 도전체(38)로 커플링된다. 이러한 과정에서, 도전성 프레임(1)에 발생하는 에지 효과가 전계 라인(2)의 집중을 유발하고, 에지를 따라 발생되는 집중된 에지 전류(4)는 도전성 프레임(1)의 에지와 관련한 최단 거리 주위에서 자계 라인(3)의 집중을 유발시킨다. 에지 주위에서의 전계 라인(2) 및 자계 라인(3)의 실질적인 정적 분포로 인해, 최소로 요구되는 간격(9a)이 수신된 파의 파장에 의해 결정되지 않는다. 오히려, 예를 들면, 파장 λ=3m인 경우에는, 간격(9a)이 λ/50일 때, 적절한 안테나 특성을 얻을 수 있다. 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14) 상의 적절한 인터럽션 지점에서 다이버시티가 상이한 안테나 신호를 상기 터미널에 인가된 안테나 전압(44)에 의해 생성하기 위해서는, 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)가 와이어형 안테나 도전체(38)와 직렬로 결합된다. 상기 임피던스 네트워크는 스위치로서 표시된다. 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14) 및 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 어느 하나도 와이어형 안테나 도전체(38)의 한쪽 단부에 배치되어 있지 않고, 더구나 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)과 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11) 간의 간격이 적절하게 큰 경우, 추가적인 인터럽션 지점(15, 16)에서의 다른 임피던스에서 다른 안테나 신호(44)가 얻어진다. 이것은 와이어형 안테나 도전체(38)와 도전성 프레임(1)의 사이에서 계속해서 작용하고 있는 커패시턴스 효과에 의해 설명될 수 있다. 상기 커패시턴스는 참조 번호(45)로 표시되었다. 이것은, 자계 라인(3)에 의해 형성된 루프 전압 및 전계 라인(2)에 의해 야기되는 전기 효과에 의해, 다른 임피던스에서는 자기 효과의 중첩이 다르게 나타난다는 것을 의미한다. 파장에 비해 그 크기가 큰 자동차가 자동차의 차체 상의 전류 분포 및 에지 전류(4)에 미치는 영향의 복잡성, 및 에지 전류(4)와 관련된 자계 라인(3)으로 인해, 또한 거기로부터 크게 상관없이 나타나는 전계 라인에 의해, 다른 안테나 신호(44)도 또한 다이버시티 측면에서 상이하다고 할 수 있다.
도 1b에서, 안테나 도전체(38)에 작용하는 대체 커패시턴스(45)는 도전성 프레임(1)에 접속된 임피던스(Z1, Z2)의 형태로 접속(42, 43) - 고주파수 측면에서 유효함 - 에 의해 지지된다. 고주파수 측면에서 유효한 접속(42, 43)이 임피던스(Z1, Z2)에 의해 낮은 임피던스로 구현되는 경우, 대응하는 안테나 전압(44)을 갖는 전자식 스위칭 소자(12)에 의해 추가적인 인터럽션 지점(15, 16)이 낮은 임피던스로 추가적으로 브릿징(bridging)된다면, 안테나 도전체(38)뿐만 아니라, 도전성 프레임(1)과 낮은 임피던스(고주파수 측면) 접속(42, 43)이 결합하여 루프(6)를 형성하게 된다. 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)가 높은 임피던스로 배선된다면, 안테나 전압(44)은 다이버시티 측면에서 가변하게 된다.
도 1c에 도시된 본 발명의 다른 기본 구조와 관련하여 보면, 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)이 와이어형 안테나 도전체(38)의 접속(42, 43) 중 하나에 직렬로 통합되고, 상기 접속은 고주파수 측면에서 유효하다.
도 1d는 본 발명에 의해 정의된 안테나의 다른 실시예를 도시하고 있고, 여기서 와이어형 안테나 도전체(38)는 그 단부에서 도전성 프레임(1)으로 이어지는 접속(42, 43)의 형태로 구현된다. 따라서, 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 다른 임피던스를 이용하여, 낮은 임피던스에서 자기적으로 수신하는 안테나 효과와 높은 임피던스에서 전기적으로 수신하는 안테나 효과 사이의 반전이 가능하고, 양자의 효과는 서로 관련이 없다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에서는, 도 1e에서, 제1의 추가적인 안테나 도전체(38a)는 안테나 도전체(38)의 양쪽 단부 중 하나에 접속되고, 이 도전체(38a)는 고주파수 측면에서 접속과 연관된 부하가 적절하게 설정된 임피던스(Z2)에 대응하고, 또한 고주파수 측면에서 액티브한 접속을 형성하는 방식으로 구현된다. 제2의 추가적인 안테나 도전체(38b)가 제1의 추가적인 안테나 도전체(38a)의 나머지 단부에 접속되면, 상기 제2의 추가적인 안테나 도전체(38b)도 또한 상기 원리에 따라, 접속과 고주파수 측면에서 연관된 부하가 적절하게 설정된 임피던스에 대응하고, 또한 고주파수 측면에서 동작하는 접속(43 또는 42)을 형성하는 방식으로 구현된다. 제2의 추가적인 안테나 도전체(38b)는 프레임(1)의 다른 일부분에 평행하게 이어지는 이 접속 내에 설치된다. 도시된 실시예에서, 안테나 전압(44)은 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14) 상의 접지에 기초하여 탭핑(tapping)된다. 추가적인 안테나 도전체 각각이 상기 네트워크 사이에서 적절한 간격을 가지면서 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 구비하고 있다면, 도 1e에 도시된 구조가 얻어진다. 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 다르게 설정함으로써, 그러한 구조로 다이버시티 측면에서 가변되는 매우 다양한 안테나 전압(44)을 얻을 수 있다. 이러한 본 발명에 따른 배치의 장점은, 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14) 상의 하나의 유일한 안테나 접속 지점 내에서 다른 안테나 신호를 사용할 수 있다는 점과, 상기 신호들이 하나의 단일 접속 네트워크(15) 내에 탭핑될 수 있다는 점이다. 따라서, 서로로부터 제거되도록 설치된 안테나를 통해, 다이버시티 시스템에서 신호를 추가적으로 처리하기 위한 추가 공통 접속 네트워크(25)로의 접속뿐만 아니라 다수의 접속 네트워크(25)가 생략될 수 있다.
도 1f에서, 사용 가능한 안테나 전압(44)의 다양성을 확대하기 위해, 안테나 도전체(38)의 적절한 형상을 통한 접속(43) 대신에 액티브 임피던스(Z2)를 구현함으로써, 본 발명의 사상이 안테나 전압(44)의 접지에 기초한 탭핑과 관련하여 위와 유사하게 지속될 수 있다. 그 다른 단부에서는, 와이어형 안테나 도전체(38)가 도 1e와 유사한 방식으로 추가적인 안테나 도전체(38a, 38b, 38c 등)로 구현된다.
본 발명의 다른 바람직한 변형례에서는, 도전성 프레임(1)과 평행하게 장착된 와이어형 안테나 도전체(38)의 일부에 인터럽션 지점의 형태로 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)을 배치함으로써, 안테나 전압(44)이 접지와 무관하게 탭핑될 수 있다. 도 1g에 도시된 바와 같이, 와이어형 안테나 도전체(38)는 추가적인 안테나 도전체(38a, 38b)에 의해 양쪽 측면 상에 각각 연속(연장)되어 있다.
본 발명의 특히 바람직한 변형례로서, 도 1h는 안테나 접속 터미널 쌍(13. 14)을 위한 제1 인터럽션 지점이 안테나 전압(44b)을 접지와 무관하게 탭핑하도록 구비되어 있고, 추가적인 안테나 접속 터미널 쌍(14, 10)이 다이버시티 측면에서 안테나 전압(44b)과는 상이한 수신 전압(44a)을 탭핑하도록 구비되어 있는 것을 도시하고 있다. 접지에 기초한 안테나 전압(44b)은 안테나 도전체(38)의 인터럽션 지점(14)와, 접지점(10)에 의해 정의되거나 기술되는 도전성 프레임(1)과의 사이에서 탭핑된다. 공통 지점 내의 양쪽 안테나 전압(44)을 탭핑함으로써, 하나의 단일 접속 네트워크(25) 내에서 양 신호를 처리할 수 있다.
자동차 트렁크의 플라스틱 리드에 배치된, 본 발명에 의해 정의되는 안테나의 바람직한 기본 구성의 동작 모드를 도 2를 참조하여 설명한다. 상기 플라스틱 리드는 유전체 표면(7)을 나타낸다. 안테나 도전체(38)는 본 실시예의 경우에 폭 9f 및 길이 9e를 갖는 링 구조(5)의 형태로 구현되고, 도전성 프레임(1)의 3개의 부분과 거의 평행하게 연장되어 있다. 다이버시트 측면에서 상이한 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14) 상의 안테나 신호는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 다른 설정에 의해 생성된다. 이러한 접속에서, 안테나 신호는 터미널 쌍(13, 14) 상에서는 접지와 무관하게, 그리고 터미널 쌍(13, 10, 및 14, 10)에서는 접지에 기초하여 각각 탭핑될 수 있다. 추가적인 인터럽션 지점(15, 16)을 구비한 링 구조의 다른 여기(excitation)는, 안테나 신호의 접지에 기초한 탭핑 및 안테나 신호의 접지와 무관한 탭핑으로 개방 및 단락되는 링 구조와 함께 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 상이한 설정에서는, 전기 및 자기 여기가 다른 효과를 나타내게 됨으로써, 다이버시티 측면에서 가변되는 원하는 다양한 안테나 신호를 얻을 수 있다고 하는데 기초하고 있다. 이것은 전계 라인(2) 및 자계 라인(3)과 함께 대체 인덕턴스(50) 및 대체 커패시턴스(45)의 대체 소자를 구비한 대체 회로도에 의해 명백하게 도시되어 있다.
도 3은 도 2에 따른 안테나의 구현을 도시하고 있다. 여기에서, 안테나 신호는 접속 네트워크(25)에 공급된다. 안테나 접속 네트워크(25)는 터미널(13, 14) 상의 접지와 무관한 안테나 신호를 디커플링하기 위한 어댑터 네트워크 및/또는 증폭기(17), 및 터미널(14, 10) 사이의 접지에 기초한 안테나 신호를 디커플링하기 위한 어댑터 네트워크 및/또는 증폭기(18)를 포함한다. 전자식 전환 스위치(19)에 의해, 2개의 안테나 신호 중 하나를 네트워크 컴포넌트(17, 18)를 통해, 예를 들면 분리된 안테나 접속 라인(46, 46a)을 통해 선택적으로 공급할 수 있다. 고주파수 측면에서 링 구조를 효과적으로 분리할 수 있도록 하기 위해서는, 반전(reversing) 스위치(19)를 제어하기 위한 제어 신호(20)가 전자 스위칭 소자(12)의 형태로 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 제어하도록 함께 사용되는 경우에 특히 유용하다. 상기 제어 신호(20)는 예를 들면 다이버시티 프로세서로부터 도출될 수도 있다.
도 4는 트렁크 리드 상에 도 1e에 따른 안테나 도전체를 구현한 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 안테나 도전체(38)는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11a, 11b)를 통해 추가적인 인터럽션 지점(15a, 16a, 15b, 16b)에 의해 접속되는 제1의 추가적인 안테나 도전체(38a) 및 제2의 추가적인 안테나 도전체(38b)에 의해 확장된다. 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11a, 11b)는 접속 네트워크(25) 내에 구현된 스위칭 프로세서(31)에 의해 제어된다. 상기 스위칭 프로세서는 접지에 기초한 안테나 신호를 위한 어댑터 네트워크 및/또는 증폭기(18)의 입력 상에서 다른(다이버시티 측면) 안테나 신호를 생성하기 위해, 고주파수 측면에서 무효인 제어 라인(47)을 통해 제어 신호 입력(20b)에 공급되는 제어 신호 입력(20a, 20b)용 제어 신호(20)를 공급한다.
도 3 및 도 4를 기초로 한 도 5에서, 2개의 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11a, 11b)는 링 구조에 결합되고, 이것은 본 발명의 바람직한 실시예의 하나이다. 제어 가능한 전자식 임피던스 네트워크(11a, 11b)가 전자식 스위칭 소자(12)로서 PIN-다이오드의 형태로 구현된다면, 안테나 도전체(38)는 이하의 안테나 신호가 탭핑되어야 되는 경우에, 제어 라인(47)의 기능을 추가적으로 담당한다. 즉, 전자식 스위칭 소자(12)가 개방된 경우, 예를 들면 다음과 같이 3개의 다른 안테나 신호를 탭핑 - 즉, (a) 터미널 쌍(14, 10) 상의 접지에 기초한 탭핑, (b) 터미널 쌍(13, 10) 상의 접지에 기초한 탭핑, 및 (c) 터미널 쌍(13, 14) 상의 접지에 무관한 탭핑 - 할 수 있다. 전자식 스위칭 소자(12)가 도전 상태로 스위칭되는 경우에, (c)와 다른 안테나 신호는 터미널 쌍(13, 14) 상에서 탭핑될 수 있다. 그러므로, 4개의 다른 안테나 신호를 얻기 위해서는, 스위칭 프로세서(31)가 제어 신호(20)를 통해 단지 한번 활성화되어야 된다. 제어 신호(20)에 의해 제어되는 전자식 전환 스위치(19)는 안테나 신호를, 접지와 무관하게 탭핑된 안테나 신호를 위한 어댑터 네트워크 및/또는 증폭기(17), 또는 접지에 기초하여 탭핑된 안테나 신호를 위한 어댑터 네트워크 및/또는 증폭기(18)에 공급한다. 어댑터 네트워크(25)의 출력 측에서는, 적응되거나 증폭된 안테나 신호가 제어 신호(20)에 따라 전자식 전환 스위치(19)를 통해 안테나 접속 네트워크(46)에 공급된다.
도 6은 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 수개의 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 임피던스를 제어하기 위한 제어 신호(20)가 와이어형 안테나 도전체(38)를 통해 가능한 정도로 직접 전송되거나, 또는 본 발명에 따라 고주파수 측면에서는 무효인 방식으로 와이어형 안테나 도전체(38)에 직접 평행하게 접속되는 제어 라인(47, 47a, 47b)을 통해 전송되어, 이렇게 형성된 스트랜드(strand)가 와이어형 안테나 도전체(38)처럼 전기적으로 작용한다면, 상기 네트워크는 그 설치 지점에서 자동차의 접지로의 어떠한 접속도 불필요하다. 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)는 바람직하게는 전자식 스위치(12)의 형태로 구현됨으로써, 스위칭 또는 PIN-다이오드(22)를 스위칭 소자로서 사용되는 것이 바람직하다. 제어 신호(20)가 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 가로질러 제어 라인(47, 47a, 47b)을 구비한 추가적인 와이어형 안테나 도전체(38)에 공급되어야 되는 경우, 본 발명에 의하면 이는 스위칭 다이오드(22)가 높은 임피던스로 배선되면, 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 길이 방향(longitudinal) 임피던스에 악 영향을 미치지 않도록 스로틀(21)을 통해 수행된다. 여러 가지 응용을 위한 바람직한 실시예들이 도 6a 내지 도 6h에 도시되어 있다.
도 6a는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 가장 단순한 구현 형태로 도시한 기본 회로도이다. 상기 임피던스 네트워크는 제어 신호(20)를 통해 제어 입력(20a) 상에서 스위칭되는 전자식 스위칭 소자(12)로만 구성된다. 그러므로, 상기 전자식 스위칭 소자는 터미널(15, 16)을 구비한 스위치의 기능을 가지고 있다.
도 6b에서, 전자식 스위치(12)는 스위칭 또는 PIN-다이오드(20)의 형태로 구현된다. 안테나 도전체(38)는 동시에 제어 라인(47)의 기능도 담당한다. 임피던스 네트워크(26)는 예를 들면 UHF-주파수 범위는 직렬 공진 회로를 통과할 수 있지만 다른 무선 주파수들은 차단되도록 구현된다. 평행하게 접속된 인덕턴스는 한편으로는 직류를 통과시키는 기능을 하고, 다른 한편으로는 병렬 공진이 예를 들면 텔레비전 대역에서 생성되도록 함으로써 임피던스 네트워크(26)의 차단 효과를 상기 주파수 범위에서 증가시킨다.
도 6c에서, 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)는 스로틀(21)에 의해 AM 주파수 범위의 통과를 허용하지만 더 높은 무선 주파수 범위는 차단하도록 설계된다. 커패시터(23)는 직류를 분리하는 기능을 한다. 낮은 임피던스로 배선된 다이오드(22)를 통해, 예를 들면 더 멀리 이어지는 안테나 도전체(38a)의 컴포넌트들을 안테나 도전체(38)에 접속시킬 수 있다.
도 6d에서, 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)는, 임피던스 네트워크(26a)가 예를 들면 VHF/UHF 주파수 범위를 차단하지만 AM- 및 FM-신호의 통과를 허용하고, 이와 달리 임피던스 네트워크(26b)가 AM- 및 FM-신호의 통과를 허용하지만 FM 주파수 범위를 차단하는 방식으로 구현된다.
도 6g는 제어 신호(20)로서 예를 들면 스테핑(stepping)된 dc 전압을 통해 어드레싱가능한 스위칭 기능을 허용하는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 기본 회로도를 도시하고 있다. 예를 들어, 링 구조(5) 내의 수 개의 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)가 링 구조(5) 내의 다른 위치에서 다른 주파수 범위에 대해 다른 지점에서 적절한 때에 어드레싱 가능하게 하고자 한다면, 그 제어에 적어도 2개의 도전체가 필요하다. 3개의 도전체 이용이 유용하다. 하나의 도전체는 안테나 도전체(38) 자체에 의해 형성되고, 2개의 추가적인 도전체는 제어 라인(47a, 47b)을 형성하고 있다. 모두 3개의 도전체는 커플링 커패시터(3)를 통해 고주파수 측면에서 평행하게 접속되고, 공간상 서로 인접하고 있다면 안테나 도전체(38)로서 작용한다. 제어 라인(47a)은 예를 들면 가장 단순한 경우에, 스위칭 어드레스 신호를 스테핑된 dc 전압의 형태로 공급한다. 안테나 도전체(38)는 논리 회로(49) 내의 스위칭 신호 평가를 위한 인가 dc 전압을 추가적으로 공급하고, 제어 라인(47b)은 리턴(return) 도전체로서 기능한다. 상기 라인들은 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 입력 및 출력 상에서 스로틀(21)을 통해 논리 회로(49)에 커플링되고, 조사된 주파수 범위에서 적절하게 높은 저항을 가지고 있다. 논리 회로(49)에서의 스위칭 어드레스 신호의 평가는 윈도우 판별기(window discriminator)에 의해 가장 간단한 방식으로 구현될 수 있다.
도 6e 및 도 6f는 단순한 배선 예를 도시하고 있고, 다이오드(22) 형태의 전자식 스위칭 소자(12)는 투-앤-리턴(to-and-return) 도전체를 통해 제어된다.
도 6h는 다른 주파수 범위에 대해 어드레싱가능하게 배선되도록 설계된 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 도시하고 있다.
도 7에서, 트렁크 리드 내에 설치된 도 5에 도시한 안테나의 실시예가, 다이버시티의 측면에서 가변하는 안테나 신호의 다양성을 증가시키기 위한 접속 네트워크(25)에 의해 바람직한 방식으로 확장되어 있다. 자동차 접지로의 접속에 사용할 가능성을 가지고, 트렁크 리드의 힌지 주위에서 2개의 접속 유닛(25a, 25b)을 문제없이 설치한다면, 접속 네트워크(25a, 25b) 내의 다른 스위치 위치를 이용하여, 수 개의 상이한 접지와 무관한 신호 및 접지에 기초한 안테나 신호를 평가할 수 있다. 선택된 안테나 전압(44)은 안테나 접속 라인(46, 46a) 상에서 개별적으로 이용할 수 있다. 상기 신호는 수신 신호의 동위상 중첩을 위한 2개의 신호 입력을 갖는 안테나 다이버시티 수신기에 바람직한 방식으로 공급될 수 있다. 그러한 수신기들은 VHF 라디오 수신에 바람직하게 사용되고, 예를 들면 미국특허 제5,517,696호 및 미국특허 제4,079,318호에 개시되어 있다. 그러한 다이버시티 수신기의 목적은 합 브랜치(sum branch) 내의 2개 또는 그 이상의 안테나 신호의 동위상 중첩을 통해 하나의 단일 안테나로 얻어지는 것보다 더 강한 유용한 신호를 얻는 것이다. 본 발명에 따른 스캐닝 다이버시티 시스템을 구비한 다이버시티 시스템에, 합 브랜치에서의 수신 교란을 나타내기 위한 검출기와, 안테나 접속 라인(46, 46a) 내의 2개의 교란되지 않은 신호를 선택하기 위한 제어 신호(20)를 생성하는 다이버시티 프로세서(30)를 부가함으로써, 본 발명에 의해 정의된 안테나를 통해 다중 경로 전파 및 레벨 페이딩 현상을 갖는 영역에서 수신 교란의 주파수를 복수 배만큼 더 감소시킬 수 있다.
각 시점에서 적시에 선택되고 안테나 접속 라인(46)을 통해 수신기(33)에 공급되는 단지 하나의 안테나 신호(44)를 구비한 순수한 스캐닝 다이버시티 시스템에 대해, 도 8은 도 7에 따른 안테나 시스템의 더 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 여기에서, 전자식 전환 스위치(19)를 이용하여 안테나 접속 네트워크(25b)에서 선택된 안테나 전압(44)은, 안테나 접속 라인(46)으로의 추가적인 전송을 위해 거기에 선택적으로 사용할 수 있도록 안테나 접속 라인(46a)을 통해 접속 네트워크(25a)에 공급된다. 수신기(33)로부터 유입되는 중간 주파수(IF) 신호는 HF/IF 주파수 스위치(32)를 이용하는 스위칭 프로세서(31)를 포함하는 다이버시티 프로세서(30)에 공급된다. 다이버시티 프로세서는 전자식 전환 스위치(19) 및 스위칭 어드레스 신호 피드(34) 모두를 제어한다. 안테나 접속 라인(46a)을 통해 전송된 스위칭 신호는 스위칭 어드레스 신호 평가(35)를 통해 전자식 전환 스위치(19b)를 제어하고, 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 제어하기 위한 제어 신호(20)를 개시시킨다. AM-증폭기(29)는 접속 네트워크(25a) 내에 추가로 설치될 수 있다.
도 9에 따른 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 8에 도시된 안테나 시스템은 지상 텔레비전(Bd1, VHF, UHF)에 대한 TV 증폭기(36a, 36b, 36c, 36d)를 구비한 4개의 TV 안테나에 의해 매우 바람직한 방식으로 확장되어 있다. 현대의 텔레비전 다이버시티 시스템은 동시에 사용되어야 하는 4개의 개별적인 안테나 신호를 필요로 한다. 도 9에서, 상기 신호는 텔레비전 안테나 접속 케이블(37a, 37b, 37c, 37d)을 통해 TV 다이버시티 시스템에 공급된다.
도 9에 도시된 바와 같은 안테나 시스템에 대해, 도 10은 4개의 다른 FM-수신 신호 FM1 ~ FM4, 4개의 다른 TV 수신 신호 TV1 ~ TV4, 및 하나의 AM 수신 신호에 대한 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11a, 11b, 11c) 내에 폐쇄된 HF 접속예를 도시하고 있다. 매우 높은 다이버시티 효율을 갖는 안테나 신호는 단지 2개의 접속 네트워크(25)와, 3개의 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 포함하는 링 구조 형태의 상기 구성으로 달성된다. 그러한 신호는 서로 중에 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11) 사이 및 접속 네트워크(25)와 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11) 사이간의 바람직한 간격을 선택함으로써 얻어진다. 현재의 링 구조에 있어서, 약 λ/8보다 작지 않은 간격(9d)(예를 들면 도 5 참조)은 매우 바람직한 것으로 나타났다. 안테나 신호의 안전한 다양화는 λ/4 이상의 간격으로 달성된다. 그러한 간격은 VHF 및 더 높은 VHF/UHF 주파수를 갖는 승용차에서 유지될 수 있다. 트렁크 리드의 에지로의 와이어형 안테나 도전체(38)의 주변, 및 작은 크기로 구성될 수 있는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 구조적 크기로 인해, 전화 및 위성 안테나 또는 추가적인 서비스, 예를 들면 원격 동작 기능을 위한 추가적인 안테나 구조를 장착하기 위한 수평 표면의 중앙에는 많은 공간이 사용 가능하게 남아있다. 그러나, 이러한 접속에서 유의할 점은, 이들 접속 케이블이 본 발명에 의해 정의되는 다이버시티 안테나의 기능에 손상을 주지 않아야 된다는 점이다. 이것은, 한편으로는 예를 들면 전화 피드 케이블 상의 외장 전류(sheath current)는 다이버시티 안테나에 의해 이용되는 주파수 범위에서 적절한 조치를 함으로써, 또는 케이블의 적절한 설치를 통해 다이버시티 안테나에 대한 적절한 디커플링을 얻음으로써 방지되어 달성될 수 있다. 유전체 트렁크 리드가 닫혀진 상태에서 유전체 트렁크 리드의 도전성 프레임(1)과 와이어형 안테나 도전체(38)의 강한 전자기 커플링으로 인해, 종종 나머지 안테나와의 커플링이 바람직하게 작게 구성될 수 있다.
도 11은 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10에 따른 안테나 시스템에 대해 트렁크 리드가 열어 젖혀진 상태에서 보여지는 안테나 시스템의 구성 요소들의 바람직한 배치를 도시하고 있다. 접속 네트워크(25)에 대한 접지 관계는 항상 금속성인 트렁크 리드 체결(fastening) 구성 요소(39)를 통한 접속으로 구현된다.
현재의 자동차 제조시에, 플라스틱 패널이 자동차의 금속성 지붕(41)의 컷아웃에도 이용된다. 도 12는 도 7, 8, 및 9와 유사한 방식으로 지붕 컷아웃에 이용될 수 있는 본 발명에 따른 안테나 시스템의 실시예를 도시하고 있다.
본 발명은, 다이버시트가 상이한 다수의 안테나 신호들이, 유전체 표면(7)의 여유 영역에 공간 절감 방식으로 설치되는 단지 하나의 도전체 구조 및 단지 하나의 접속 네트워크(25)를 통해 생성될 수 있다고 하는 장점을 가지고 있다. 또한, 자동차의 접지로의 접속이 요구되지 않는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)가 구현되어 간단하고 공간 절감하는 방식의 접속 내에 장착될 수 있다. 또한, 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 접지의 자유로움에 의해 트렁크 리드의 이동성이 제한되지 않는다고 하는 장점도 가지고 있다.
도 1은 본 발명에 의해 정의되는 안테나의 기본 구조들을 도시하고 있는 도면으로서, 도 1a는 도전성 프레임(1)과 간격(9a)으로 평행하게 설치되는 길이(9b)의 와이어형 안테나 도전체(38)와, 도전성 프레임(1)으로의 고주파적 접속에 의해 생성되는 유효 부분 커패시턴스(45), 및 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14) 상에서의 서로 다른, 다이버시티 측면에서 디커플링된 안테나 신호들(44)을 얻기 위한 추가적인 인터럽션 지점(15, 16) 내의 2개의 극을 가지는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 구비한 안테나의 구성도.
도 1b는 도전성 프레임(1)에 고주파수 측면에서 유효한 접속(42, 43)으로서, 집중된 임피던스(Z1, Z2)를 가지는 와이어형 안테나 도전체(38)를 구비하는 안테나의 구성도.
도 1c는 도전성 프레임(1)에 고주파수 측면에서 유효한 와이어형 안테나 도전체(38)의 접속(42)의 임피던스(Z1)에 직렬로 연결된 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)을 구비하는 안테나의 구성도.
도 1d는 임피던스가 낮은 접속(42)에서 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)을 구비함으로써, 임피던스가 낮은 접속(43)이 추가적인 인터럽션 지점(15, 16) 내의 2개의 극을 갖는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 구비한 루프(6)를 제공하는 안테나의 구성도.
도 1e는 도 1c에 표시된 안테나와 유사한 구성이나, 임피던스(Z2)(도면에 표시됨)로서의 접속(43) 대신에 추가적인 안테나 도전체(38a)의 임피던스가 작용하고, 상기 원리에 따라 추가적인 인터럽션 지점(15, 16)을 구비한 추가적인 안테나 도전체(38b, 38c)가 구비되며, 이들은 서로간에 충분히 큰 간격을 가지고 있고, 각각은 직렬로 결합되어 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 포함하는 안테나의 구성도(여기서, 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11) 간의 양호한 간격은 약 λ/8 이상이고, 특히 바람직한 간격은 λ/4 이상이다).
도 1f는 도 1e에 도시된 것과 유사한 안테나의 구조를 도시하고 있지만, 와이어형 안테나 도전체(38)의 한 쪽의 안테나 도전체(38a, 38b, 38c)와, 다른 한 쪽의 추가적인 안테나 도전체(38d)에 의해, 양쪽에서 와이어형 안테나 도전체(38)가 연장(또는 연속)됨으로써, 접속부(43) 대신에 유효 임피던스(Z2)로 표시되는, 상기 안테나 도전체(38d)의 임피던스가 안테나 도전체(38d)를 형성함으로써 적절하게 구현되는 안테나의 구성도.
도 1g는 와이어형 안테나 도전체(38)에 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)을 구비하고 있는 도 1a에 도시된 것과 유사한 안테나의 구조를 도시한 것으로, 와이어형 안테나 도전체(38)의 한쪽의 추가적인 안테나 도전체(38a)와, 다른 한쪽의 추가적인 안테나 도전체(38d)에 의해 양쪽으로 연장되는 와이어형 안테나 도전체(38)의 구성도.
도 1h는 도 1g에 도시된 것과 유사한 안테나 구조를 도시한 것으로, 접지와 무관한(massefreien) 안테나 신호(44b)를 탭핑(tapping)하기 위한 와이어형 안테나 도전체(38) 내의 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14) 및 접지에 기초한(massebezogenen) 안테나 신호(44a)를 탭핑하기 위한 안테나 접속 터미널 쌍(10, 14)을 포함하는 안테나의 구성도.
도 2는 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14) 상에 인가되는, 다이버시티의 측면에서 다른 안테나 신호의 설명도(이 신호는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 여러 가지 서로 다른 상태(또는 다른 조건)의 경우에, 자계 라인(3)에 의해 야기되는 자기 효과 및 전계 라인(2)에 의해 야기되는 전기 효과의 서로 다른 여러 가지 중첩에 의해 생성된다).
도 3은 도 2에 따라 안테나를 구현한 설명도(여기서, 접속 네트워크(25)는 어댑터 네트워크 및/또는 증폭기(17, 18)를 포함하고 있는데, 이들(17, 18)은 전자식 전환 스위치(19)에 의해 네트워크 컴포넌트(17, 18)를 통하여 접지에 기초한 또는 접지와 무관한 안테나 신호를 선택적으로, 예를 들어 개별적인 안테나 접속 라인(46, 46a)으로, 분리하기 위함이다).
도 4는 자동차의 트렁크 리드 내에 장착된 안테나의 설명도(여기서, 스위칭 프로세서(31)는 제어 신호(20)를 제어 신호 입력단(20a, 20b)에 공급하는데, 이는 제어 가능한 임피던스 네트워크(11a, 11b)를 제어하여, 고주파수 측면에서 무효(ineffectiveness)인 제어선(47)을 통하여 다이버시티 측면에서 상이한 서로 다른 안테나 신호를, 접지에 기초한 안테나 신호를 위한 어댑터 네트워크 및/또는 증폭기(18)의 입력단에 생성하기 위함이다.
도 5는 도 4에 도시된 것과 동일한 구조를 도시하고 있으나, 링 구조(5)를 가지는 시스템 내에 2개의 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11a, 11b)를 구비한 안테나의 구성도(여기서, 전자식 전환 스위치(19)는 안테나 접속 터미널 쌍(10, 14) 간의 접지에 기초한 안테나 신호와, 안테나 접속 라인(46) 내의 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)간의 접지와 무관한 안테나 신호의 선택적 평가를 가능하게 한다).
도 6은 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 실시 형태의 설명도로서, 도 6a는 전자식 스위칭 소자(12), 제어 입력(20a), 제어 신호(20) 및 이와 접속된 터미널(15, 16)를 포함하는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 기본 기능도.
도 6b는, 개별적인 제어 라인(47)이 존재하지 않는 경우에 직류전류의 통전과 안테나 신호를 위한, 고주파에서 투과성인 임피던스 네트워크(26)를 구비한 스위칭 또는 PIN-다이오드(22)의 형태를 갖는 전자식 스위칭 소자(12)의 설명도.
도 6c는 스로틀(21; throttle)에 의해 AM 주파수 범위에 대해서는 통과를 허용하고 더 높은 무선 주파수 범위에 대해서는 차단하도록 설계된 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 설명도(높거나 낮은 임피던스를 가지도록 배선되는 다이오드(22)를 통한 안테나 도전체(38) 연장 부분과의 선택적 접속을 도시하고 있다).
도 6d는 AM- 및 FM-신호의 통과를 허용하지만 VHF/UHF 주파수 범위를 차단하는 임피던스 네트워크(26a), 및 AM 주파수 범위의 통과를 허용하지만 FM 주파수 범위는 차단하는 임피던스 네트워크(26b)를 구비하는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 설명도.
도 6e는 제어 신호(20)의 "이리 저리" 흐르는 전류를 위한 2개의 평행하게 배선된 제어 라인(47, 47a) 및 커플링 커패시턴스(24)가 조합하여 형성되는 와이어형 안테나 도전체(38), 및 각 와이어형 안테나 도전체(38a, 38b 등)를 포함하는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 설명도(여기서, 스로틀(21)은 다이오드(22)가 차단된 경우 고주파 신호를 차단하는 기능을 한다).
도 6f는 도 6e에 도시된 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)와 유사한 구조를 가지고 있으나, 주파수선택 방식으로 안테나 신호를 통과시키기 위한 임피던스 네트워크(26)를 더 구비한 임피던스 네트워크(11)의 설명도.
도 6g는 추가적인 커플링 커패시턴스(24)에 의해 서로 커플링되고 각각의 와이어형 안테나 도전체(38, 38a, 38b 등)로서 결합하여 동작하는, 복수의 제어 라인(47, 47a, 47b)을 구현하기 위하여 복수의 평행하게 연장된 와이어형 도전체에 대해, 와이어형 안테나 도전체(38, 38a, 38b, 등)를 통해 상호 접속되는 복수의 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 어드레싱하기 위한 논리 회로(49)를 구비한 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 설명도.
도 6h는 도 6f 및 6g에 도시된 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 도시하고 있지만, 여러 가지 서로 다른 주파수 범위에서 주파수-선택적 어드레싱을 위한 구성의 설명도.
도 7은 도 5에 도시된 동일한 안테나 시스템을 도시하고 있으나, 접속 네트워크(25a, 25b) 내의 여러 가지 서로 다른 스위치 위치를 이용하여 다수의 상이한 접지와 무관하거나 접지에 기초한 안테나 신호를 평가하기 위해, 트렁크 리드 힌지(hinge) 근처에 배치된 2개의 접속 네트워크(25a, 25b)를 구비한 안테나 시스템의 설명도.
도 8은 도 7과 동일한 안테나 시스템을 도시하고 있지만, 수신기(33)를 구비하고, 다이버시티 프로세서(30), 다이버시티 프로세서(27)의 제어 신호를 생성하기 위한 스위칭 프로세서(31), 스위칭 어드레스 신호 피드(34), HF/IF 주파수 스위치(32), 전자식 전환 스위치(19), 및 AM-증폭기(29)를 포함하는 안테나 시스템의 설명도(여기서, 네트워크 컴포넌트(17, 18)는 접속 네트워크(25a, 25b)에도 각각 결합된다).
도 9는 도 8에 도시된 안테나 시스템과 동일하지만, 텔레비전 접속 케이블(37a, 37b, 37c, 37d)과 텔레비전 증폭기(36a, 36b, 36c, 36d)를 구비한 4개의 TV-안테나에 의해 확장된 안테나 시스템의 설명도.
도 10은 도 9와 동일한 안테나 시스템을 도시하고 있는데, TV1-TV4에 대한 4개의 서로 다른 TV-수신 신호, FM1-FM4에 대한 4개의 서로 다른 FM-수신 신호 그리고 하나의 AM-수신 신호를 위한 HF-접속의 예시도(여기서, 상기 HF-접속은 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11a, 11b 및 11c) 내에서 연결된다).
도 11은 열어 젖혀진 트렁크 리드에서 도 10에 따른 안테나 시스템의 소자를 배치한 경우의 설명도.
도 12는 자동차의 지붕의 컷아웃 내에 본 발명에 의해 정의되는 안테나 시스템을 배치한 경우의 설명도.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
1 : 도전 프레임
2 : 전계 라인
3 : 자계 라인
4 : 에지 전류
5 : 링 구조
6 : 루프
7 : 유전체 표면
8 : 후면등
9b : 안테나 도전체(38)의 길이
9a : 도전체 프레임으로부터 안테나 도전체의 간격
9c, 9c' : 11로부터 안테나 접속 터미널 쌍간의 간격
9d : 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11) 간의 간격
10 : 접지점(earth point)
11 : 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크
12 : 전자식 스위칭 소자 또는 전자식 스위치
13, 14 : 안테나 접속 터미널 쌍
15, 16 : 추가적인 인터럽션 지점
Z1, Z2 : 임피던스
38 : 와이어형 안테나 도전체
38a : 제1의 추가적인 안테나 도전체
38b : 제2의 추가적인 안테나 도전체
42, 43 : 고주파적으로 동작하는 접속
44 : 안테나 신호 또는 안테나 전압
17 : 접지와 무관한 안테나 신호를 위한 어댑터 네트워크 및/또는 증폭기
18 : 접지에 기초한 안테나 신호를 위한 어댑터 네트워크 및/또는 증폭기
46 : 안테나 접속 라인
17, 18 : 네트워크 컴포넌트
19 : 전자식 전환 스위치
20 : 제어 신호
20a, 20b : 제어 신호 입력
21 : 스로틀(throttle)
22 : 스위칭 다이오드
23 : 커패시터
24 : 커플링 커패시턴스
25 : 접속 네트워크
25a : 제1 접속 네트워크
25b : 제2 접속 네트워크
26 : 임피던스 네트워크
26 : 스위칭 프로세서의 제어 신호
29 : AM 증폭기
30 : 다이버시티 프로세서
31 : 스위칭 프로세서
32 : HF/IF 주파수 스위치
33 : 수신기
34 : 스위칭 어드레스 신호 피드
35 : 스위칭 어드레스 신호 처리
36 : TV 증폭기
37 : TV 안테나 접속 케이블
39 : 트렁크 리드 체결부
40 : 자동차 접지
41 : 자동차 지붕
45 : 대체 커패시턴스(substitute capacitance)
47, 47a, 47b : 제어 라인
49 : 논리 회로
50 : 대체 인덕턴스

Claims (28)

  1. 도전성으로 프레임되며(conductively framed) 자동차 차체의 직사각형 표면으로 조립되는 유전체 표면 상에 설치되는 다이버시티 안테나에 있어서,
    유전체 표면(7)의 도전성 프레임(1)의 적어도 일부와 평행하면서 상기 유전체 표면(7)의 폭의 1/4보다 작은 간격(9a)을 갖도록 설치되는, 와이어 형태의 안테나 도전체(38)
    - 상기 안테나 도전체(38)는 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)을 정의하고 적어도 2개의 안테나를 형성하는 적어도 하나의 인터럽션 지점(interruption site)을 포함함 - 및
    적어도 하나의 추가적인 인터럽션 지점(15, 16)에 직렬로 통합되며, 2개의 극을 갖는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)
    를 포함하며,
    상기 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)을 갖는 상기 적어도 하나의 인터럽션 지점의 위치 및 상기 적어도 하나의 추가적인 인터럽션 지점(15, 16)의 위치는, 상기 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)의 상이한 설정에서 사용할 수 있는 복수의 안테나 신호(44)로부터 최적의 신호를 선택하도록, 상기 복수의 안테나 신호가 충분히 디커플링되도록 선택되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 와이어형 안테나 도전체(38)는 상기 안테나 도전체(38)의 길이(9b) 및 파장에 비해 작은 간격(9a)을 상기 도전성 프레임(1)으로부터 가지면서 상기 유전체 표면(7)의 상기 도전성 프레임(1)의 적어도 일부와 평행하게 설치되고,
    상기 와이어형 안테나 도전체(38)는 양끝에서, 상기 도전성 프레임(1)과의 다이버시티 측면에서 충분히 낮은 저항치를 갖는 접속(42, 43)이 존재하도록 설계되며,
    상기 안테나 도전체(38)와 상기 도전성 프레임(1)이 결합되어 고주파수 루프(6)가 형성되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 2개의 극을 가지는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)는 전자식 스위치(12)로서 구현되고, 고주파수 측면에서 유효한 상기 접속(42, 43)은 임피던스 (Z1, Z2)에 의해 각각 구현되며,
    상기 전자식 스위치(12)의 여러 가지 서로 다른 스위칭 조건에서 상기 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14) 상에서 사용할 수 있는 안테나 신호(44)가 양호한 평균 신호 품질를 갖고, 다이버시티 측면에서 가능한 한 잘 디커플링되도록 상기 임피던스 값들이 선택되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)이 상기 와이어형 안테나 도전체(38, 38a, 38b, 등)의 인터럽션 지점 내에서 길이 방향으로, 즉 상기 도전성 프레임(1)과 거의 평행하게 설치된 상기 와이어형 안테나 도전체(38)의 일부에 직렬로 연결되어,
    안테나 신호(44)가 접지와 무관하게, 즉 상기 도전성 프레임(1)과 고주파수 측면에서의 도전성 접속없이 탭핑(tapping)되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)은, 상기 도전성 프레임(1)과 상기 와이어형 안테나 도전체(38)의 양 끝 중에 하나의 전기적 단락 접속(42, 43)과 직렬로 결합되며, 상기 단락 접속은 고주파수 측면에서 유효한
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1의 추가적인 안테나 도전체(38a)가 구비되고 상기 와이어형 안테나 도전체(38)의 양끝 중 하나에 접속되며,
    상기 제1의 추가적인 안테나 도전체(38a)는 고주파수 측면에서의 상기 접속으로 인하여 연관되는 적절한 실효 임피던스(Z2)의 부하를 조정할 수 있도록 구현되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1의 추가적인 안테나 도전체(38a)뿐만 아니라 제2의 추가적인 안테나 도전체(38b)가 상기 와이어형 안테나 도전체(38)의 양끝 중 나머지 단부에 접속되고,
    상기 제2의 추가적인 안테나 도전체(38b)도 또한, 양끝에서 연관되는 부하가 고주파수 측면에서 각각의 경우에 각각 적절한 실효 임피던스(Z1, Z2)에 해당하도록 구현되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 추가적인 안테나 도전체(38a, 38b) 또는 상기 안테나 도전체 각각도 또한 와이어형 모양이고, 적어도 부분적으로는 상기 와이어형 안테나 도전체(38)의 연장 부분에 상기 도전성 프레임(1)과, 전기적으로 유사한 작은 간격(9a)을 가지면서 설치되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  9. 제8항에 있어서,
    수개의 추가적인 인터럽션 지점(15, 16)은 서로간에 충분히 큰 간격을 가지면서 상기 추가적인 와이어형 안테나 도전체(38a, 38b)에 형성되며,
    전자식 스위치(12)의 형태로 구현되는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)는 상기 각 인터럽션 지점 내에서 직렬로 결합되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 추가적인 인터럽션 지점(15, 16) 사이의 간격은 λ/8보다 더 크고, 바람직하게는 λ/4보다 더 큰 것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  11. 제1항에 있어서,
    제1 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)은 상기 와이어형 안테나 도전체(38)의 길이 방향에 설치되고,
    추가적인 안테나 접속 터미널 쌍(10, 14)이, 상기 와이어형 안테나 도전체(38)의 상기 양끝 중 하나에서 상기 도전성 프레임(1)과 전기적으로 단락되고 고주파수 측면에서 유효한 접속 내의 같은 지점에 구비됨으로써,
    상기 안테나 도전체(38)와 상기 도전성 프레임(1)의 사이에 존재하는 안테나 신호 및, 상기 추가적인 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14) 상에 존재하는 안테나 신호 모두가 상기 와이어형 안테나 도전체(38)의 길이 방향에서의 한 지점에서 사용될 수 있는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  12. 제11항에 있어서,
    전자식 전환(change-over) 스위치(19)를 구비하며,
    이것을 통하여 두 개의 사용 가능한 안테나 신호 중 하나가, 안테나 다이버시티 시스템의 네트워크 컴포넌트(17, 18) 내에서의 추가적인 처리를 위해 교대로 공급되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 와이어형 안테나 도전체(38)는 상기 유전체 영역(7) 내에서 적어도 하나의 2개의 극을 가지는 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 가지면서 상기 도전체 프레임(1) 주위에 링 구조(5)의 형태로 설치되고,
    상기 링 구조(5)와 상기 도전성 프레임(1) 간의 접지에 기초한 안테나 신호 및, 상기 와이어형 안테나 도전체(38)의 길이 방향에서 접지와 무관한 안테나 신호 모두가 추가적인 처리를 위하여 안테나 다이버시티 시스템의 네트워크 컴포넌트(17, 18)에 사용할 수 있는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11) 상에 적어도 하나의 제어 신호 입력(20a)이 상기 제1 HF-접속(15)과 상기 제2 HF-접속(16) 간의 실효 임피던스 값을 설정하기 위하여 구비되어,
    서로 다른 여러 가지 제어 신호(20)를 인가함으로써, 다이버시티 측면에서 서로 다른 안테나 신호(44)가 안테나 접속 터미널 쌍 상에 형성되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    경우에 따라서는 리액턴스와 관련하여 이산 임피던스 값을 설정하기 위해, 상기 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11) 내에 이산 스위칭 조건을 갖는 적어도 하나의 디지털적으로 조정가능한 전자식 스위칭 소자(12)가 구비되며,
    상기 이산 임피던스 값은 하나 또는 경우에 따라서 그 이상의 디지털 제어 신호(20)를 인가함으로써 설정되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)는 전자식 스위칭 소자(12)를 포함하고, 제어신호입력(20a)이 구비되어,
    바람직하게는 스위칭 다이오드(22)의 형태로 구현된 상기 전자식 스위치(12)가 제어 신호(20)를 이용하여 고주파수 측면에서 열림 또는 닫힌 상태로 변환됨으로써, 상기 와이어형 안테나 도전체(38)의 상기 추가적인 인터럽션 지점(15, 16)의 접속 터미널 사이에 고주파수 측면에서 유효한 접속 또는 고주파수 측면에서의 인터럽션 중 어느 하나가 제공되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  17. 제16항에 있어서,
    다이오드의 통전전류 또는 그 차단전압의 형태로 상기 제어 신호(20)를 공급하기 위해 2-와이어 라인 도전체의 용량성 및 유도성 커플링에 의해 상기 2-와이어 라인이 고주파수 측면에서 단 하나의 와이어형 안테나 도전체(38)로서 형성되도록 상기 2-와이어 라인(47, 47a)은 제어 라인으로서 구현되고,
    상기 제어 신호(20)는 상기 2-와이어 라인의 2개의 도전체들 사이에서 송신되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  18. 제17항에 있어서,
    고주파 안테나 신호 및 제어 신호(20)를 분리하기 위해, 고주파 범위에서 낮은 임피던스만을 갖는 커플링 커패시턴스(24), 및 고주파 범위에서 높은 임피던스만을 갖는 스로틀(21)이 상기 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11) 내에 구비되는 것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1의 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11a) 내에 배치된 2-와이어 또는 다중-와이어 라인의 형태인 추가적인 와이어형 안테나 도전체(38)를 이용하여 제어 신호(20)를 상기 제1의 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11a)를 가로질러 추가적인 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11b)에 전달하기 위해, 예를 들면 스로틀(21)과 같은 고주파 신호를 차단하는 스위칭 소자를 상기 전자식 스위칭 소자(12)를 브릿징(bridging)하기 위해 구비하는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  20. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11) 내에서 부호화된(coded) 제어 신호(20)를 이용하여 상기 전자식 스위칭 소자(12)를 어드레싱 가능하게(addressably) 제어하기 위해, 필요하다면 대응하도록 부호화된(corresponding coded) 신호를 2- 또는 다중-와이어 라인의 형태로 구현된 추가적인 와이어형 안테나 도전체(38)를 통해 추가적인 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)에 공급하는 논리 회로(49)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  21. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    서로 다른 여러 가지 방송영역의 고주파 신호를 주파수 선택적으로 통과 또는 차단하기 위해, 상기 와이어형 안테나 도전체(38)의 상기 추가적인 인터럽션 지점(15, 16)의 접속 터미널 사이의 상기 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11) 내에 하나 이상의 임피던스 네트워크(26)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  22. 제17항에 있어서,
    접속 네트워크(25)는 상기 안테나 접속 터미널 쌍(13, 14)에 접속되고, 상기 접속 네트워크 내에서 상기 접지와 무관한 및/또는 접지에 기초한 안테나 신호(44) 각각은 네트워크 컴포넌트(17, 18)를 통해 수신기에 적응되며(adapted),
    상기 제어 신호(20)를 생성하기 위한 스위칭 프로세서(31)가 상기 접속 네트워크(25) 내에 구비되고,
    상기 제어 신호(20)는 상기 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)에, 또는 상기 제어 라인(47, 47a, 47b)을 통해서 상기 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)에 전송되며 상기 제어라인은 또한 상기 접속 네트워크(25)에 연결되어 있는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  23. 제22항에 있어서,
    스위칭 프로세서(31)를 포함하는 다이버시티 프로세서(30)를 구비하여, 수신기(33) 내에 교란된 수신 신호가 존재하는 경우,
    한편으로는 적어도 하나의 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11)를 제어하기 위한 제어 신호(20)가 상기 스위칭 프로세서(31) 내에 생성되고,
    필요한 경우, 다른 한편으로는, 구비된 전자식 전환 스위치(19)를 이용하여 접지와 무관한 또는 접지에 기초한 안테나 신호(44)를 선택하기 위하여 상기 스위칭 프로세서(27)의 제어 신호가 추가로 생성되도록 함으로써,
    다수의 스위칭 조합이 가능하여 그에 따라 다른 여러 가지 수신 신호가 어떠한 수신 상황에서도 사용될 수 있는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 유전체 표면(7)은 상기 도전성 프레임(1)으로서 자동차의 전기적으로 도전성인 차체에 의해 둘러싸이는 플라스틱 트렁크 리드(lid)에 의해 형성되고,
    상기 접속 네트워크(25)는 상기 자동차의 접지에 접속된 트렁크 리드 체결부(39; fastening)의 주위에 장착되며,
    접지점(10)은 상기 접속 네트워크(25)의 고주파 접지를 형성하고 상기 트렁크 리드 체결부(39)에 전기적으로 접속되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  25. 제24항에 있어서,
    수신 신호를 더 다이버시티화하거나(diversifying) 또는 동시에 사용할 수 있는 2개의 수신 신호를 형성하기 위해,
    예를 들어, 스캐닝 다이버시티 시스템과 관련하여 상기 수신기내 신호들은 동위상 중첩하기 위한 2개의 입력을 갖는 다이버시티 수신기에 대해, 플라스틱 트렁크 리드의 한 쪽의 트렁크 리드 체결부(39)의 주위에 제1 접속 네트워크(25a)를 구비하고,
    상기 플라스틱 트렁크 리드의 다른 쪽의 트렁크 리드 체결부(39)의 주위에 제2 접속 네트워크(25b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  26. 제25항에 있어서,
    스캐닝 다이버시티 시스템을 구현하기 위해, 예를 들면 UHF 주파수 범위에 대해, 상기 수신기(33)의 중간-주파수 신호가 HF/IF 주파수 스위치(32)를 통해 상기 제1 접속 네트워크(25a)에 공급되고, 또한 교란에 대한 상기 수신 신호를 테스트하기 위하여 상기 다이버시티 프로세서(30)에 공급되고,
    상기 제2 접속 네트워크(25b)에 구비된 상기 전자식 전환 스위치(19b)는, 스위칭 어드레스 피드(34)를 구비한 상기 스위칭 프로세서(27)의 제어 신호에 의해, 상기 제1 접속 네트워크(25a)와 상기 제2 접속 네트워크(25b)를 연결시키는 안테나 접속 케이블(46a)을 통해 제어되며,
    상기 스위칭 어드레스 신호 평가(35) 및 전자식 전환 스위치(19b)를 통해 선택된 수신 신호는, 상기 수신기(33)로 이어지는 상기 안테나 접속 케이블(46)을 통한 추가적인 선택을 위해 상기 제1 접속 네트워크(25a) 내의 상기 전자식 전환 스위치(19a)로 공급되는
    것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  27. 제26항에 있어서,
    부가의 목적상, 예를 들면 지상 텔레비전 수신을 위해, 와이어형 안테나 도전체(38b, 38c, 38d, 38e)에의 접속을 각각 포함하는 텔레비전 증폭기(36a, 36b; 및 36b, 36c)가 상기 안테나 접속 네트워크(25, 25a, 25b)에 구비되고,
    강력한 텔레비전 다이버시티 수신을 위한 상기 접속 네트워크의 길이를 구현하기 위해, 상기 전자식으로 제어 가능한 임피던스 네트워크(11a, 11b, 11c)가 링 구조(5) 내에서 적절하게 분포되고, UHF-범위에서도 강력한 UHF 다이버시티 수신을 가능하도록 임피던스 네트워크(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
  28. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유전체 표면(7)은 자동차의 금속 지붕(41)의 컷아웃(cutout) 내에 삽입되고,
    상기 컷아웃은 바람직하게는 거의 정사각형 형태이고, 바람직하게는 상기 지붕 폭의 거의 전체 부분에 걸쳐 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 다이버시티 안테나.
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