KR100720351B1

KR100720351B1 - 루프 안테나

Info

Publication number: KR100720351B1
Application number: KR1020060025343A
Authority: KR
Inventors: 가즈시게 오기노
Original assignee: 후지쓰 텐 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-05-21
Also published as: US20060220977A1; US7408524B2; JP2006311497A; KR20060105448A; JP4868874B2

Abstract

원편파(圓偏波) 안테나를 수신하는 패치 안테나와 동등한 수신 성능을 갖추고, 구성이 간단하고, 비용도 낮게 억제할 수 있는 루프 안테나로서, 루프 모양 소자와, 이 루프 모양 소자와는 독립적으로 설치된 무급전 소자를 동일한 유전체 기판 위에 구성하여 안테나 소자를 구성하고, 이 안테나 소자에 원편파를 송신 또는 수신시키도록 한 루프 안테나에, 유전체 기판에 대하여 평행 또는 극히 작은 경사를 가지는 금속판을 설치하고, 이 금속판을 유전체 기판으로부터 소정 거리만큼 떨어뜨려 설치하여 루프 안테나를 구성한다.

루프 안테나, 패치 안테나, 원편파, 루프 모양 소자, 유전체 기판

Description

루프 안테나{LOOP ANTENNA}

도 1a는 종래의 패치 안테나의 구성을 나타내는 단면도.

도 1b는 본 발명의 루프 안테나의 일 실시예의 구성을 나타내는 단면도.

도 1c는 도 1a의 패치 안테나의 안테나 소자의 형상과 크기를 나타내는 평면도.

도 1d는 본 발명의 루프 안테나의 안테나 소자의 형상과 크기를 나타내는 평면도.

도 2a는 도 1b에 나타낸 루프 안테나의 안테나 소자와 로우 노이즈 앰프(Low Noise Amp)의 유전체 기판 상의 배치예를 나타내는 사시도.

도 2b는 도 2a에 나타낸 유전체 기판의 이면측 패턴의 일례를 나타내는 사시도.

도 2c는 도 2a에 나타낸 유전체 기판의 이면측 패턴의 다른 예를 나타내는 사시도.

도 3a는 도 2a에 나타낸 루프 안테나의 안테나 소자와 로우 노이즈 앰프의 유전체 기판의 이면측 어스 패턴의 다른 예를 나타내는 사시도.

도 3b는 도 3a에 나타낸 유전체 기판을 이면측에서 본 사시도.

도 3c, 도 3d는 도 3b에 나타낸 유전체 기판의 이면측 패턴의 다른 예를 나 타내는 사시도.

도 3e는 안테나 소자를 필름 위에 형성한 실시예를 나타내는 측단면도.

도 3f는 안테나 소자를 필름 위에 형성한 실시예의 변형예를 나타내는 측단면도.

도 3g는 안테나 소자를 유전체 기판에 설치한 실시예를 나타내는 측단면도.

도 4a는 도 1b에 나타낸 유전체 기판과 금속판과의 위치 관계를 나타낸 사시도.

도 4b는 도 4a의 금속판을 전자기기의 금속제 케이스로 바꿔놓은 실시예를 나타내는 사시도.

도 5는 도 4a에 나타낸 금속판을 어스 패턴을 갖춘 유전체 기판에 치환한 실시예를 나타내는 사시도.

도 6a는 도 4a에 나타낸 유전체 기판과 금속판을 L자형 부착 도구로 고정한 예를 나타내는 측면도.

도 6b는 도 4b에 나타낸 유전체 기판과 전자기기의 금속제 케이스를 L자형 부착 도구로 고정한 예를 나타내는 측면도.

도 6c는 도 6a, 6b에 사용한 L자형 부착 도구의 구성을 나타내는 사시도.

도 6d는 도어(門)형 부착 도구의 일 실시예를 나타내는 사시도.

도 6e는 도 6d의 도어형 부착 도구를 사용해서 도 4a에 나타낸 유전체 기판을 금속판, 또는 유전체 위에 부착한 상태를 나타내는 측면도.

도 6f는 금속판 자체에 부착 도구를 형성한 실시예를 나타내는 금속판의 사 시도.

도 7a는 본 발명의 루프 안테나를 설치한 유전체 기판을 자동차의 인스트러먼트 패널(instrument panel) 내 프레임의 상부에 설치한 예를 나타내는 자동차의 요부 단면도.

도 7b는 도 7a의 파선으로 나타낸 위치에 본 발명의 루프 안테나를 설치한 유전체 기판을 부착할 경우의 블라켓의 일례의 구성을 나타내는 사시도.

도 7c는 본 발명의 루프 안테나를 설치한 유전체 기판을 자동차의 인스트러먼트 패널(instrument panel) 내에 설치된 전자기기의 금속제 케이스의 상부에 설치한 예를 나타내는 자동차의 요부 단면도.

도 8은 본 발명의 루프 안테나의 안테나 소자와 로우 노이즈 앰프의 유전체 기판 상에의 배치의 다른 형태를 나타낸 도면.

도 9는 도 8에 나타낸 본 발명의 루프 안테나의 안테나 소자와 로우 노이즈 앰프의 유전체 기판 상에의 배치의 변형 형태를 나타내는 도면으로, 2 종류의 루프 안테나의 안테나 소자와 로우 노이즈 앰프의 유전체 기판 상에의 배치를 나타낸 도면.

도 10a는 본 발명의 루프 안테나를 설치한 유전체 기판 위에, 다른 안테나와 별개의 루프 안테나를 설치해서 통합 안테나를 형성한 실시예를 나타내는 사시도.

도 10b는 도 10a에 나타낸 통합 안테나를 수신기, 송신기에 접속한 경우의 회로 구성을 나타내는 회로 구성도.

도 11a는 본 발명의 루프 안테나를 자동차의 프런트 윈도에 설치한 실시예를 나타내는 자동차의 부분 사시도.

도 11b는 도 11a의 프런트 윈도의 루프 안테나 설치 부분의 부분 단면도.

도 12a는 본 발명의 루프 안테나를 자동차의 프런트 윈도에 형성한 경우의 커넥터와의 접속의 일 실시예를 나타내는 사시도.

도 12b는 본 발명의 루프 안테나를 자동차의 프런트 윈도에 형성한 경우의 커넥터와의 접속의 다른 실시예를 나타내는 사시도.

도 12c는 도 12b의 커넥터의 구성을 나타내는 단면도.

도 13a는 도 12a의 커넥터의 내부 구성을 나타내는 평면도.

도 13b는 도 13a의 커넥터의 측면도.

도 14는 본 발명의 루프 안테나를 자동차의 수지제의 보디에 설치한 실시예를 나타내는 자동차의 부분 사시도.

<도면 부호의 설명>

1 : 전자기기 2 : 금속제 케이스(case)

10 : 루프 안테나 11 : 유전체 기판

12 : 안테나 소자 12a : 루프 소자

12b : 무급전 소자 13 : 로우 노이즈 앰프

14 : 어스 패턴 22 : 동축 케이블

22a : 중심 도체 22b : 바깥 도체

24 : 비아 30 : 앰프

31 : 유전체 기판 32 : 어스 패턴

33 : 앰프 회로 패턴 40 : 루프 안테나

42 : 안테나 소자 42a : 루프 소자

42b : 무급전 소자 70 : 합성·분배기

71, 72, 73 : 필터 90 : 프런트 윈도

100 : 통합 안테나

본 발명은 루프 안테나에 관한 것으로서, 특히, 간단한 구성으로 패치 안테나와 동등한 원편파(圓偏波)의 수신 성능을 얻을 수 있는 루프 안테나에 관한 것이다. 본 발명의 루프 안테나는 이 안테나와 케이블로 접속하는 전자기기를 구비한 안테나 시스템, 및 이 안테나 시스템을 차량의 유전체 부분에 설치함으로써, 패치 안테나와 동등한 원편파의 수신 성능을 얻을 수 있는 안테나 시스템을 탑재한 차량에 적용할 수 있다.

종래부터, 자동차 등의 차량(이동체)에는, 이동 중에도 전파의 수신 등을 가능하게 하는 안테나가 탑재되어 있다. 일반적으로, 차량이 수신하는 전파는 여러 해에 걸쳐 AM 라디오용 중파(MW)와 FM 라디오용이나 텔레비전용의 초단파(VHF), 극초단파(UHF)가 주를 이루었다.

그러나 최근, 이들 전파를 수신하는 안테나에 더하여, 고주파대의 GPS(Global Positioning System: 전지구 측위 시스템)용 안테나, 또는 위성 디지털 방송용 위성전파나 그 재방사파(갭 필러(gap filler)파)를 수신하는 안테나, 및 자동차 전화나 휴대 전화 등의 전화용 전파를 송수신하는 안테나 등이 차량에 필요해지고 있다. 더구나, ITS(지능형 교통 시스템)의 일환으로서, 고속도로나 유료도로의 요금을 자동적으로 징수하는 ETC(자동 요금소 시스템)나, 도로 교통 정보를 제공하는 VICS(도로교통 정보통신 시스템)의 전파 표지(beacon)에 대하여도 전파의 송수신을 행하는 안테나가 필요해지고 있다. 따라서 최근의 차량은 많은 종류의 전파(미디어)를 수신, 또는 송신하기 위한 안테나를 탑재하지 않으면 안 되게 되고 있다.

이러한 이동체가 송신 또는 수신해야 할 전파 중에서, GPS용 전파, 위성 디지털 방송용 위성전파, 또는 ETC용 전파에는 원편파가 사용되고 있다. 그리고 종래의 원편파 안테나에는 패치 안테나가 대부분 이용되고 있었다. 이 패치 안테나로는, 세라믹(ceramic) 등의 유전체 기판의 한쪽 면에 평면 모양의 어스 도체를 설치하고, 다른 쪽 면에 방사 도체를 설치한 구성이 채용되는 것이 많다. 이 종류의 패치 안테나로서, 자동차 등 이동체의 지붕에 설치해서 사용되는 로우 프로파일(Low profile)형의 이동체용 패치 안테나가 이미 제안되어 있다(예를 들면 일본국 공개특허공보 특개2002-135045호의 도 1, 도 3 참조).

그러나, 특개2002-135045호 등에 개시되어 있는 패치 안테나는 안테나가 2종류의 유전체 기판으로 구성되어 있어, 이들이 포개져서 각각의 기판을 관통하도록 급전부가 구성되어 있으므로, 구조가 복잡하고 비용도 높다고 하는 문제점이 있었다. 이 결과, 특허문헌 1 등에 개시되어 있는 패치 안테나를 케이블로 전자기기에 접속한 안테나 시스템도 비용이 많이 들었다. 또한, 일본국 공개특허공보 특개2002-135045호 등에 개시되어 있는 패치 안테나를 탑재한 차량은 패치 안테나가 지붕에 설치해 사용되기 때문에 외관이 나쁘다고 하는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은, 원편파 안테나를 수신하는 패치 안테나와 동등한 수신 성능을 구비하는 동시에, 사용하는 유전체 기판이 1 장으로 족하고, 비용도 낮게 억제할 수 있는 루프 안테나를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하는 본 발명의 루프 안테나는 루프 모양 소자와, 루프 모양 소자와는 독립하여 설치된 무급전 소자로 이루어진 안테나 소자를 갖고, 원편파를 송신 또는 수신하는 루프 안테나에 있어서, 안테나 소자를 하나의 면 위에 형성하는 동시에, 상기 면에 평행 또는 극히 작은 경사를 갖는 도체면을 상기 면의 근방에 설치한 것을 특징으로 하는 루프 안테나이다.

이러한 루프 안테나로서는, 이하와 같은 구성이 가능하다.

1) 도체면이 메시(mesh) 형상으로 배치된 선모양의 도체로 구성되어 있다.

2) 안테나 소자가 유전체 기판의 한쪽 면, 또는 유전체 기판을 구성하는 부재의 어떤 층에 형성되어 있고, 이 유전체 기판의 다른 쪽 면, 또는 유전체 기판을 구성하는 부재의 어떤 층과는 다른 층에 도체면이 형성되어 있다. 이 경우 유전체 기판은 차량에 설치된 유전체 부재로 할 수 있다.

3) 안테나 소자와 도체면은 각각 다른 유전체 기판에 설치하는 것이 가능하 다. 이 경우, 도체면을, 차량의 차체를 구성하는 도체, 또는 차량에 부착되는 기기를 구성하는 도체, 또는 차량에 부착된 도체로 할 수 있다. 한편, 도체면을 구성하는 부재의 일부가, 안테나 소자가 구성된 유전체 부재의 방향으로 연장되어, 이 연장 부분에 의해 유전체 부재가 지지되도록 해도 된다.

4) 안테나 소자의 도체 패턴이 유전체 기판에 형성되어, 동일한 기판 위에 안테나 소자의 루프 모양 소자에 접속하는 회로가 구성되어 있다. 이 경우, 회로가 루프 모양 소자의 루프 내측에 배치되어 있어도 좋다. 또한, 회로 외측에 루프 직경이 다른 2 개의 루프 모양 소자가, 겹침이 없이 이중으로 형성되어 있어도 된다.

5) 안테나 소자가 배치된 면과는 다른 면에 구성된 급전부와, 안테나 소자와 상기 급전부를 접속하는 도전 수단과, 급전부가 설치된 유전체 면에 구성된 메시 형상의 어스 패턴과, 급전부에 접촉하도록 설치되는 급전 회로부가 설치되어 있다. 이 경우, 유전체가 차량을 구성하는 유전체 부재여도 좋다.

본 발명은 첨부 도면에 관한 이하의 설명에 의해 한층 명확하게 이해될 것이다.

또한, 본 발명의 루프 안테나는 루프 안테나와 케이블로 접속하는 전자기기를 갖춘 안테나 시스템에 적용할 수 있다. 이 안테나 시스템은 루프 모양 소자와, 상기 루프 모양 소자와는 독립하여 설치된 무급전 소자로 이루어지는 안테나 소자를 갖고, 원편파를 송신 또는 수신하는 루프 안테나와, 루프 안테나에서 송신 또는 수신하는 신호를 처리하는 전자기기와, 루프 안테나와 상기 전자기기를 접속하는 케이블로 이루어진 안테나 시스템에 있어서, 안테나 소자를 하나의 면 위에 형성하는 동시에, 상기 면에 평행 또는 극히 작은 경사를 갖는 도체면을, 상기 면의 근방에 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 루프 안테나는 루프 안테나를 차량의 유전체 부분에 설치함으로써, 패치 안테나와 동등한 원편파의 수신 성능을 얻을 수 있는 안테나 시스템을 탑재한 차량에 적용할 수 있다. 즉 루프 모양 소자와, 상기 루프 모양 소자와는 독립하여 설치된 무급전 소자로 이루어진 안테나 소자를 갖고, 원편파를 송신 또는 수신하는 루프 안테나와, 루프 안테나에서 송신 또는 수신하는 신호를 처리하는 전자기기와, 루프 안테나와 전자기기를 접속하는 케이블로 이루어진 안테나 시스템이 설치된 차량에 있어서, 안테나 소자를 차량의 유전체 부재에 형성하는 동시에, 안테나에 평행 또는 극히 작은 경사를 갖는 도체 면을 안테나 소자의 근방에 설치할 수 있다.

이하 첨부 도면을 이용해서 본 발명의 루프 안테나의 실시 형태를 구체적인 실시예에 의하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 루프 안테나를 종래의 패치 안테나와 비교해서 설명한다. 도 1a는 종래의 패치 안테나(25)의 구조를 나타내는 것이다. 패치 안테나(25)는 일반적으로, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 유전체 기판(27)의 상면에 안테나 패턴(패치 소자)(28)이 설치되고, 밑면에 어스 패턴(29)이 설치된 것이다. 유전체 기판(27)은 비유전율이 높은 세라믹(ceramic) 부재로 구성되어 있다. 이 예의 패치 안테나(25)에서는, 유전체 기판(27)의 어스 패턴(29) 하부에 앰프(30)가 설치되어 있 다. 앰프(30)는 유전체 기판(31)의 한쪽 면에 어스 패턴(32)이 형성되고, 다른 쪽 면에 앰프 회로 패턴(33)이 형성되어서 구성된 것이다. 앰프(30)는 어스 패턴(32)이 패치 안테나(25)의 어스 패턴(29)에 겹쳐서 배치된다.

그리고 패치 안테나(25)의 앰프(30) 측에 급전용 동축 케이블(22)이 접속되는 경우에는, 패치 소자(28)에 접속되는 급전핀(8)이 앰프(30)와 유전체 기판(27)을 관통하여 설치된다. 패치 소자(28)에 일단이 접속하는 급전핀(8)의 타단은 앰프(30)의 앰프 회로 패턴(33)에 납땜된다. 이 경우, 동축 케이블(22)은 그 중심 도체(22a)가 앰프 회로 패턴(33)에 납땜으로 접속되고, 바깥 도체(22b)가 앰프 회로 패턴(33) 상의 어스 패턴(34)에 납땜으로 접속된다. 보통 이 패치 안테나(25)는 수지제의 개체 속에 넣을 수 있다.

패치 소자(28)는 GPS 위성으로부터 송신되는 원편파를 수신할 수 있고, 수신 주파수의 파장을 λ라고 하면, 도 1c에 나타낸 바와 같이 한 변이 λ/2인 사각형의 안테나 소자를 갖추고 있다. 단, 패치 소자(28)는 GPS 위성으로부터의 전파와 같이 비교적 낮은 주파수를 수신하는 경우에는, 고 유전율 기판을 이용해서 소형화할 수 있다.

이에 대하여 본 발명의 원편파를 수신할 수 있는 루프 안테나(10)는 돔(dome)모양의 수지제 용기(16) 내부에 수용되어 있다. 돔 모양의 용기(16) 내에는 저면에 평행한 유지 돌기(17)가 설치되어 있고, 이 유지 돌기(17) 위에 유전체 기판(11)이 탑재되어 있다. 유전체 기판(11)의 겉면에는, 안테나 소자(12)와, 이 안테나 소자(12)에 접속하는 로우 노이즈 앰프(LNA; 13)가 설치되어 있다. 로우 노 이즈 앰프(13)에는 중심 도체(22a)와 바깥 도체(22b)를 구비한 동축 케이블(22)이 접속된다. 한편, 유전체 기판(11)의 이면측에는, 로우 노이즈 앰프(13)의 이면측 유전체 기판(11)에 어스 패턴(14)이 설치되어 있다. 이 어스 패턴(14)은 예를 들면 베타 패턴이며, 로우 노이즈 앰프(13) 아랫부분의 유전체 기판(11)에 설치되어 있다.

또한, 돔 모양 용기의 저면에는 금속판(15)이 부설되어 있다. 금속판(15)은 안테나 소자(12)로부터 소정 거리만 떨어져 있어, 이 금속판(15)의 부설에 의해, 금속판(15)이 반사판으로서 작용하고, 돔 측 방향으로부터의 도래 전파에 대하여 수신 성능이 향상한다. 이 실시예의 루프 안테나(10)에서는, 안테나 소자(12)는 GPS 위성으로부터 송신되는 원편파를 수신할 수 있으며, 도 1d에 나타낸 바와 같이, 한 변이 λ/4인 사각형의 루프 소자(12a)를 구비하여 구성되어 있다. 그리고 이 사각형의 루프 소자(12a)의 근방에는, 루프 소자(12a)에 접촉하지 않는 무급전 소자(12b)가 설치되어 있다.

이 실시예의 루프 안테나(10)는, 이상과 같은 구성이므로, 도 1a와 도 1c에서 설명한 종래의 패치 안테나(25)와 비교해서 안테나 소자(12)를 소형으로 할 수 있으므로, 소형화를 도모할 수 있다.

도 2a는 도 1b에 나타낸 루프 안테나(10)의 안테나 소자(12)(루프 소자(12a)와 무급전 소자(12b))와, 로우 노이즈 앰프(13)의 유전체 기판(11) 상의 배치예를 나타낸 것이다. 유전체 기판(11)의 한쪽 면 위에 설치된 루프 소자(12a)의 일단은 로우 노이즈 앰프(13)에 접속되어 있고, 타단은 유전체 기판(11)을 관통하여, 유전 체 기판(11)의 한쪽 면(이면)에 설치된 어스 패턴(14)에 접속되어 있다. 유전체 기판(11)은, 투명한 글래스 기판으로 할 수 있다.

어스 패턴(14)은 이 실시예에서는 유전체 기판(11)의 이면의 약 반분의 영역(로우 노이즈 앰프(13) 측)에 설치되어 있다. 그러나 어스 패턴(14)은 안테나 소자(12)의 바로 아랫부분에까지 연장되어서 설치되어도 좋다.

또한, 어스 패턴(14)은 보통 베타 패턴이지만, 도 2b에 나타낸 바와 같은 패턴의 메시 형상 도체(14a)나, 도 2c에 나타낸 바와 같은 패턴의 메시 형상 도체(14b)를 어스 패턴(14) 대신 사용할 수 있다. 메시의 피치는 λ/10 정도로 하면 좋으며, 금속판(15)과 안테나 소자(12)와의 유전체 기판(11)의 판 두께 방향 거리는 λ/4가 이상적이다.

또한, 도 2a에 나타낸 유전체 기판(11)의 이면측에 설치하는 어스 패턴(14)은, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 유전체 기판(11)의 이면 전체에 설치할 수도 있다. 이 경우에는, 안테나 소자(12)의 바로 아래까지 확대된 어스 패턴(14)이 도 1b에 나타낸 금속판(15)을 겸용하게 된다. 유전체 기판(11)의 이면 전체에 설치한 어스 패턴(14)은, 도 3b에 도시된 바와 같은 베타 패턴으로 해도 좋고, 또한 도 3c에 도시된 바와 같은 패턴의 메시 형상 도체(14a)나, 도 3d에 도시된 바와 같은 패턴의 메시 형상 도체(14b)로 할 수도 있다.

또한, 안테나 소자(12)는, 도 3e에 나타낸 바와 같이, 시트 모양의 투명 필름(21) 위에 안테나 소자(12)가 형성된 필름 루프 안테나(10a)로서 유전체 기판(11) 위에 부착하는 것이 가능하다. 이 필름 루프 안테나(10a)의 대신에, 도 3f에 나타낸 바와 같이 시트 모양의 투명 필름(21) 안테나 소자(12)가 형성되어 있지 않은 면에 어스 패턴(26)이 형성된 필름 루프 안테나(10b)를 사용할 수도 있다.

또한, 안테나 소자(12)는 도 3g에 나타낸 바와 같이, 유전체 기판(11) 속에 파묻어 설치하여 형성하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 안테나 소자(12)와 로우 노이즈 앰프(13)는 비아(24)를 이용해서 접속해도 된다. 그리고 어스 패턴(14)도 투명 부재로 형성할 수 있고, 동시에 투명 시트 위에 투명 부재로 형성하는 것도 가능하다.

또한, 도 3f의 실시예의 경우에는, 유전체 기판(11)과 어스 패턴(14)의 거리가 가까워지므로, 어스 패턴(14)은 도 1b와 같이 로우 노이즈 앰프(13)의 하부 부분에 설치한 방법이 루프 안테나의 성능을 향상시킬 경우가 있다.

도 4a는 도 1b에 나타낸 유전체 기판(11)과 금속판(15)과의 위치 관계를 나타낸 것이다. 이 실시예에서는, 메시 형상 도체(14b)가 어스 패턴으로서 유전체 기판(11)의 이면의 약 반분의 영역(로우 노이즈 앰프(13) 측)에 설치되어 있다. 또한, 유전체 기판(11)과 금속판(15) 사이에는 소정 거리(H)가 있다.

도 4b는 도 4a의 금속판(15)을 전자기기(1)의 금속제 케이스(2)로 치환한 실시예를 나타낸 것이다. 전자기기(1)는, 예를 들면, 자동차에 탑재되는 카 내비게이션 장치나, 오디오 장치이다. 이 경우에도, 전자기기(1)의 금속제 케이스(2)와 유전체 기판(11) 사이에는 소정 거리(H)를 만들 수 있다. 또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 도 3a에 나타낸 금속판(15) 대신에, 금속판(15)과 같은 사이즈의 유전체 기판(18) 위 전체 면에 어스 패턴(19)을 설치한 것을 사용할 수도 있다.

도 6a는 도 4a에 나타낸 유전체 기판(11)과 금속판(15)을 소정 거리(H)만큼 분리하기 위한 방법의 일례를 나타낸 것이다. 유전체 기판(11)과 금속판(15)을 소정 거리(H)만큼 분리하기 위해서는, 유전체 기판(11)의 양단부를, 도 6c에 나타낸 바와 같은 L자형 부착 도구(3)를 이용하여, 유전체 기판(11)으로부터 소정 거리(H)만큼 분리하여 유전체 기판(11) 위에 고정하면 된다.

도 6b는, 도 4b에 나타낸 전자기기(1)의 금속제 케이스(2) 위에 유전체 기판(11)을 L자형 부착 도구(3)로 고정한 예를 나타낸 것이다. 이 L자형 부착 도구(3)는 금속제이거나, 수지제여도 된다. 또한, L자형 부착 도구(3)와, 유전체 기판(11), 금속판(15), 또는 전자기기(1)의 금속제 케이스(2)와의 접속은 나사, 또는 접착제를 이용해서 행하면 된다.

또한, 금속판(15)에 L자형 부착 도구(3)를 부착하는 것 없이, 도 6f에 나타낸 바와 같이, 금속판(15)의 일부를, 유전체 기판(11) 측에 상기 L자형 부착 도구(3)와 같은 형상에 연장해서 연장 부분(15e)을 형성하고, 이 연장 부분(15e)에 유전체 기판(11)을 지지시켜도 된다.

한편, 유전체 기판(11)과 금속판(15)과의 접속, 또는 유전체 기판(11)과 전자기기(1)의 금속제 케이스(2)와의 접속은 도 6d에 나타낸 도어(門)형 부착 도구(4)를 사용할 수 있다. 도 6e에는 도어형 부착 도구(4)를 사용해서, 도 4b에 나타낸 전자기기(1)의 금속제 케이스(2) 위에 유전체 기판(11)을 부착한 상태를 나타내고 있다. 이 경우의 도어형 부착 도구(4)에는, 수지제를 사용할 수 있지만, 금속제여도 된다.

도 7a는 본 발명의 루프 안테나(10)를 설치한 유전체 기판(11)을, 자동차(5)의 인스트러먼트 패널(instrument panel; 16) 내에 있는 차체 프레임(7) 상부에 설치한 실시예를 나타낸 것이다. 차체 프레임(7)은 금속제이므로, 이 차체 프레임(7)을 상기 금속판(15) 대신 사용할 수 있다. 또한, 금속제의 차체 프레임(7) 측면의 파선으로 나타낸 위치에, 도 7b에 나타낸 바와 같은 금속제의 블라켓(9)을 부착하고, 이 위에 본 발명의 루프 안테나(10)를 설치한 유전체 기판(11)을 설치할 수 있다.

도 7c는 본 발명의 루프 안테나(10)를 설치한 유전체 기판(11)을, 자동차(5)의 인스트러먼트 패널(16) 등에 설치된 전자기기(1)의 금속제 케이스(2) 상부에 설치한 실시예를 나타내는 것이다. 이렇게, 본 발명에서는, 루프 안테나(10)를 자동차(5)의 인스트러먼트 패널(16) 속에 설치할 경우, 인스트러먼트 패널(16) 내에 있는 금속제의 부재를, 도 1b에 나타낸 금속판(15)의 대신에 사용할 수 있다.

도 8은, 본 발명의 루프 안테나(10)의 안테나 소자(12, 루프 소자(12a)와 무급전 소자(12b))와 로우 노이즈 앰프(13)의, 유전체 기판(11) 상 배치의 다른 형태를 나타낸 것이다. 상기 실시예에서는, 로우 노이즈 앰프(13)는 루프 안테나(10)의 루프 소자(12a)의 루프 외측에 배치되어 있다. 한편, 이 실시예에서는, 로우 노이즈 앰프(13)가 루프 안테나(10)의 루프 소자(12a)의 루프 내측에 배치되어 있다. 로우 노이즈 앰프(13)를 루프 안테나(10)의 루프 소자(12a)의 루프 내측에 배치해도, 루프 안테나(10)의 수신 성능에 영향이 없고, 유전체 기판(11)의 소형화를 꾀할 수 있으며, 나아가서는 루프 안테나(10)를 소형화할 수 있다. 이 경우의 어 스 패턴의 형상은 로우 노이즈 앰프(13)와 같은 장방형(동 형상, 동 사이즈)으로 할 수 있다.

도 9는 도 8에 나타낸 본 발명의 루프 안테나(10)의 안테나 소자(12, 루프 소자(12a)와 무급전 소자(12b))와 로우 노이즈 앰프(13)의 유전체 기판(11) 상 배치의 변형 형태를 나타낸 것이다. 도 8에 나타낸 실시예에서는, 유전체 기판(11) 위에 1 종류의 루프 안테나(10)만 설치되어 있지만, 이 실시예에서는, 루프 안테나(10)에 더하여 또 하나의 루프 안테나(40)가, 유전체 기판(11) 위에 설치되어 있다.

루프 안테나(40)의 안테나 소자(42)는 루프 안테나(10)와 같은 형태로, 루프 소자(42a)와 무급전 소자(42b)를 갖추고 있지만, 로우 노이즈 앰프(13)는 루프 안테나(10)와 공통되어 있다. 루프 안테나(40)는 루프 안테나(10)보다도 낮은 주파수의 원편파를 수신하기 위한 것이다. 또한, 이 실시예에서는 무급전 소자(12b)의 위치가 도 8과 비교해서 다르게 되어 있지만, 무급전 소자는 루프 안테나의 루프의 중심에 대하여, 180도 회전시킨 위치에 설치해도, 그 기능은 같다. 또한, 로우 노이즈 앰프(13)를 루프 안테나(10과 40)에서 공통화함으로써, 비용의 저감 및 안테나의 소형화를 꾀할 수 있다. 이 경우의 어스 패턴의 형상도, 로우 노이즈 앰프(13)와 같은 장방형(동 형상, 동 사이즈)으로 할 수 있다.

도 10a는 본 발명의 루프 안테나(10)를 설치한 유전체 기판(11) 위에, 다른 안테나(모노폴 안테나(monopole antenna; 20))와 별개의 루프 안테나(50)를 설치하여, 유전체 기판(11) 위에 통합 안테나(100)를 형성한 실시예를 나타낸 것이다. 루프 안테나(10)는 GPS 위성으로부터의 전파를 수신하는 것으로, 상기 실시예와 같이, 루프 소자(12a)와 무급전 소자(12b)로 이루어진 안테나 소자(12)와 로우 노이즈 앰프(13)를 구비하고 있다. 그리고 로우 노이즈 앰프(13)의 출력이 합성·분배기(70)에 입력된다. 모노폴 안테나(20)는 VICS용 안테나이며, 합성·분배기(70)에 직접 접속되어 있다. 또한, 루프 안테나(50)는 ETC용 안테나이며, 루프 소자(52a)와 무급전 소자(52b)로 이루어지는 안테나 소자(52)를 구비하고 있다. 루프 소자(52a)의 일단은, 유전체 기판(11)의 이면에 설치되어 있는 어스 패턴(14b)에 접속하여 있고, 다른 쪽 끝은 합성·분배기(70)에 직접 접속되어 있다.

도 10b는 도 10a에 나타낸 통합 안테나(100)를 수신기·송신기(80)에 접속한 경우의 회로 구성을 나타낸 것이다. GPS용 루프 안테나(10)에서 수신된 전파는 로우 노이즈 앰프(13)에서 증폭된 후 합성·분배기(70)에 입력되어, 필터(71)를 통과한 후에 합성된다. VICS용 모노폴 안테나(20)에서 수신된 전파는 합성·분배기(70)에 입력되어, 필터(72)를 통과한 후에 합성된다. ETC용 루프 안테나(50)에서 수신된 전파는 합성·분배기(70)에 입력되어, 필터(73)를 통과한 후에 합성된다.

통합 안테나(100)의 합성·분배기(70)에서 합성된 신호는 동축 케이블(22)에서 수신기·송신기(60)에 내장되는 합성·분배기(80)에 유도된다. 합성된 신호는 합성·분배기(80) 내에서 분배되어, 필터(81, 82, 83)를 통하여 각각 GPS 수신기(84), VICS 수신기(85), 및 ETC 송수신기(86)에 입력되어, 각각의 처리가 이루어진다. 수신기·송신기(60)로는, 예를 들면 내비게이션 장치 등이 있다.

도 11a는 본 발명의 루프 안테나(10)가, 자동차(5)의 프런트 윈도(90)에 부착된 예를 나타낸 것이다. 루프 안테나(10)는 운전자의 시계에 방해되지 않도록, 프런트 윈도(90)의 하부에 설치된다. 루프 안테나(10)에는 루프 소자(12a)와 무급전 소자(12b)가 있고, 이들 소자보다도 실내 측에 메시 형상의 어스 패턴(메시(mesh) 와이어; 44)이 배치되어 있다.

도 11b는 도 11a에 나타낸 프런트 윈도(90)의, 루프 안테나(10)가 설치된 부위의 단면을 나타낸 것이다. 프런트 윈도(90)는, 외측 글래스(91), 수지 시트(92) 및, 내측 글래스(93)가 적층되어 합쳐진 글래스로 구성되어 있고, 안테나 소자와 무급전 소자(12a, 12b)는 중간의 수지 시트(92)에 형성되어 있다. 또한, 메시 와이어(44)는 내측 글래스(93)의 내측(차 실내측)에 형성되어 있다. 수지 시트(92)에 형성된 안테나 소자(12a)는 와이어(35)에 의해 내측 글래스(93)의 차 실내측에 연결되어, 커넥터(95)의 접속 단자(96, 97)에 접속한다.

도 12a는 본 발명의 루프 안테나(10)를 설치한 자동차의 프런트 윈도(90)와 커넥터(95)와의 접속의 일 실시예를 나타낸 것이다. 이 실시예의 프런트 윈도(90)는, 외측 글래스(91), 수지 시트(92) 및, 내측 글래스(93)가 적층되어 합쳐진 글래스로 구성되어 있고, 그 가로 방향의 끝 부분에는 단차부(94)가 형성되어 있다. 본 발명의 루프 안테나(10)는 수지 시트(92) 부분에 프런트 윈도(90)를 제조하는 단계에서 미리 설치되어 있고, 루프 소자(12a)의 양단부는, 와이어(35)에 의해 프런트 윈도(90)의 단차부(94)에 인출돼 있다. 그리고 이 와이어(35)는 단차부(94)에 있어서 내측 글래스 (93) 측에 구부릴 수 있어, 내측 글래스(93)의 차 실내측의 표면에 설치된 접속 단자(36, 37)에 접속하고 있다.

수지 시트(92)는 시인성을 확보하기 위해서 투과성을 가진다. 또한, 수지 시트(92)를 배치하지 않고, 외측 글래스(91)와 내측 글래스(92)의 사이에 안테나 소자(12a, 12b)를 배치해도 된다. 아직, 루프 안테나(10)의 주변부(내측 글래스(93)의 차실측의 표면)에는, 도면에 나타낸 바와 같이, 금속판 대신에 금속제의 메시 와이어(44)가 설치되어 있다. 금속판으로서 투명한 도체를 사용할 경우에는, 베타 패턴을 사용하는 것이 가능하지만, 통상의 금속을 사용할 경우에는, 베타 패턴으로 알아볼 수 없으므로, 금속판 대신에 메시 와이어(44)를 사용해서 글래스의 전망을 좋게 하고 있다. 또한, 메시 와이어(44)를 투명한 도체로 형성함으로써, 전망을 더욱 좋게 하는 것이 가능하다.

내측 글래스(93)의 차실내측의 표면에 설치된 접속 단자(36, 37)에 접속하는 커넥터(95)는 용수철성을 갖는 접속 단자(96, 97)를 갖춘 수지제 케이스를 구비하고 있다. 커넥터(95)의 내부에는, 도 13a, b에 나타낸 바와 같이 유전체 기판(11)이 내장되어 있다. 이 유전체 기판(11) 위에는 로우 노이즈 앰프(13)가 있다. 동축 케이블(22)은 로우 노이즈 앰프(13)에 접속하고 있고, 스프링성을 갖는 접속 단자(96, 97)는 스루홀(23)에서 로우 노이즈 앰프(13)에 접속하고 있다. 그리고 이 커넥터(95)는 접속 단자(96, 97)가 각각 내측 글래스(93) 위에 있는 접속 단자(36, 37)에 접속되도록 양면 테이프나 접착제 등의 수단으로 프런트 윈도(90)에 부착할 수 있다.

도 12b는 본 발명의 루프 안테나(10)를 자동차의 프런트 윈도(90)에 형성한 경우, 커넥터(95)와의 접속의 다른 실시예를 나타낸 것이다. 이 실시예의 프런트 윈도우(90)도, 외측 글래스(91), 수지 시트(92) 및, 내측 글래스(93)가 적층된 것이며, 그 가로 방향의 끝 부분에는 단차부(94)가 형성되어 있다. 본 발명의 루프 안테나(10)는 수지층(92)의 부분에 프런트 윈도(90)를 제조하는 단계에서 미리 설치되어 있고, 루프 소자(12a)의 양단부는 와이어(35)에 의해 프런트 윈도(90)의 단차부(94)에 인출해져 있다. 그리고 이 와이어(35)는 단차부(94)에 있어서 내측 글래스(93) 측에 구부려져, 내측 글래스(93)의 차 실내측 표면에 설치된 접속 돌기(38, 39)에 접속하고 있다. 또한, 루프 안테나(10)의 주변부에는, 도면에 나타낸 바와 같이, 금속제의 메시 와이어(44)가 설치되어 있다.

내측 글래스(93)의 차실내측 표면에 설치된 접속 돌기(38, 39)에 접속하는 커넥터(95)는 스프링성을 갖는 접속 단자(98, 99)를 갖춘 수지제 케이스를 구비하고 있다. 커넥터(95)의 구조는 스프링성을 갖는 접속 단자(98, 99)의 구조를 제외하고 도 13a, 13b에 나타낸 구조와 같다. 접속 단자(98, 99)는, 도 12c에 나타낸 바와 같이, 각각 2개의 용수철이 마주 보아 구성되어 있고, 접속 돌기(38, 39)가 이 용수철을 가압하면서 삽입된다. 커넥터(95)의 프런트 윈도(90)에 부착하는 방법은, 도 13a의 실시예와 같이 양면 테이프나 접착제 등의 수단을 이용할 수 있다.

또한, 도 12a, 12b에서 설명한 실시예의 루프 안테나(10)에 인접시켜서, 모노폴 안테나나 별도의 루프 안테나를 도 10a에 나타낸 바와 같이 배치하면, 프런트 윈도(90)에 통합 안테나(100)를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 루프 안테나(10)는, 도 14에 나타낸 바와 같이 자동차(5)에 설치된 유전체 부재인 글래스(프런트 윈도(90)) 이외에, 차량의 수지제의 보디 외 판(51)에도 설치할 수 있다.

이상, 본 발명의 적절한 실시예를 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 청구범위 내에서, 여러 가지 변형할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 루프 안테나에 의하면, 사용하는 유전체 기판이 1 장으로 족하고, 구조가 간단하고 비용도 낮게 억제할 수 있으며, 게다가 패치 안테나와 동등의 수신 성능을 갖춘 원편파 안테나, 이 안테나를 이용한 안테나 시스템, 및 이 안테나 시스템을 탑재한 차량을 실현할 수 있다고 하는 효과가 있다.

Claims

원편파(圓偏波)를 송신 또는 수신하는 루프 안테나로서,

하나의 면 위에 형성된 루프 모양 소자와, 동일한 면 위에 상기 루프 모양 소자와는 독립하여 설치된 무급전 소자로 이루어진 안테나 소자; 및

상기 면의 근방에, 상기 면에 대하여 평행 또는 극히 작은 경사를 갖게 배치된 도체면을 구비한 루프 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 도체면이 메시(mesh) 형상으로 배치된 선모양의 도체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 안테나 소자가 유전체 기판의 한쪽 면, 또는 유전체 기판을 구성하는 부재의 어떤 층에 형성되어 있고,

상기 유전체 기판의 다른 쪽 면, 또는 유전체 기판을 구성하는 부재의 상기 어떤 층과는 다른 층에 상기 도체면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
제 3 항에 있어서,

상기 유전체 기판이 차량에 설치된 유전체 부재인 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 안테나 소자와 상기 도체면이 각각 다른 유전체 기판에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
제 4 항에 있어서,

상기 도체면이 차량의 차체를 구성하는 도체, 또는 차량에 부착되는 기기를 구성하는 도체, 또는 차량에 부착된 도체인 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
제 4 항에 있어서,

상기 도체면을 구성하는 부재의 일부가, 상기 안테나 소자가 구성된 유전체 부재의 방향으로 연장되어, 이 연장 부분에 의해 상기 유전체 부재가 지지되는 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 안테나 소자의 도체 패턴이 상기 유전체 기판에 형성되어, 동일한 기판 위에 상기 안테나 소자의 루프 모양 소자에 접속하는 회로가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
제 8 항에 있어서,

상기 회로가 상기 루프 모양 소자의 루프 내측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
제 9 항에 있어서,

상기 회로 외측에, 루프 직경이 다른 두 개의 루프 모양 소자가 겹침이 없이 이중으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
제 3 항에 있어서,

상기 안테나 소자가 배치된 면과는 다른 면에 구성된 급전부와,

상기 안테나 소자와 상기 급전부를 접속하는 도전 부분과,

상기 급전부가 설치된 유전체의 면에 구성된 메시 형상의 어스 패턴과,

상기 급전부에 접촉하도록 설치된 급전 회로부를 설치한 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
제 11 항에 있어서,

상기 유전체는 차량을 구성하는 유전체 부재인 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
제 2 항에 있어서,

상기 메시 형상에 배치된 선모양의 도체의 피치가 λ/10인 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 도체면과 상기 안테나 소자와의 거리가 λ/4이상인 것을 특징으로 하는 루프 안테나.
루프 모양 소자와, 상기 루프 모양 소자와는 독립적으로 동일한 면 위에 설치된 무급전 소자로 이루어진 안테나 소자를 갖고, 원편파를 송신 또는 수신하는 루프 안테나;

상기 루프 안테나에서 송신 또는 수신하는 신호를 처리하는 전자기기;

상기 루프 안테나와 상기 전자기기를 접속하는 케이블; 및

상기 루프 안테나의 근방에 상기 루프 안테나에 대하여 평행 또는 극히 작은 경사를 갖게 배치된 도체면을 구비한 안테나 시스템.
제 15 항에 있어서,

상기 도체면은 상기 전자기기에 구비된 도체면인 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
삭제
안테나 시스템이 설치되는 차량으로서,

상기 안테나 시스템이,

루프 모양 소자와, 상기 루프 모양 소자와는 독립적으로 같은 면 위에 설치된 무급전 소자로 이루어진 안테나 소자를 갖고, 원편파를 송신 또는 수신하는 루프 안테나;

상기 루프 안테나에서 송신 또는 수신하는 신호를 처리하는 전자기기;

상기 루프 안테나와 상기 전자기기를 접속하는 케이블; 및

상기 루프 안테나의 근방에, 상기 루프 안테나에 대하여 평행 또는 극히 작은 경사를 갖게 배치된 도체면을 구비한 안테나 시스템이 설치되는 차량.