KR100999141B1

KR100999141B1 - 차량용 안테나

Info

Publication number: KR100999141B1
Application number: KR1020080029787A
Authority: KR
Inventors: 정태인
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2010-12-08
Also published as: US20090247104A1; US8126413B2; KR20090104383A

Abstract

본 발명의 차량용 안테나는, 앰프 입력단에서 트랜지스터를 거치지 않은 입력신호의 세기를 판단하여 감쇄를 수행한 후 상기 트랜지스터로 출력하는 제1 AGC부와, 상기 앰프 입력단에서 기준값 이상의 상기 입력신호가 입력되면 상기 트랜지스터에 공급되는 전원을 On/Off 스위칭 제어하는 제2 AGC부를 포함하고; 상기 기준값 미만의 상기 입력신호가 입력되면, 상기 제1 AGC부가 동작하여 상기 입력신호의 세기가 서서히 감쇄되고, 상기 기준값 이상의 상기 입력신호가 입력되면 상기 제2 AGC부가 함께 동작하여 상기 입력신호의 세기가 한번에 감쇄되도록 해주며; 상기 제2 AGC부에 포함되는 OPAMP는 비교기로 사용되어, 상기 입력신호가 설정 레벨보다 작으면 상기 트랜지스터에 공급되는 전원이 On되어 상기 트랜지스터가 증폭 기능을 수행하고, 상기 입력 신호가 설정 레벨보다 높으면 상기 트랜지스터에 공급되는 전원이 Off되어 상기 트랜지스터가 감쇄 기능을 수행하도록 구성된다.

이러한 안테나에 따르면, 강전계 지역뿐 아니라 강전계 인접 약전계 신호를 효과적으로 컨트롤할 수 있다.

안테나, AGC

Description

차량용 안테나{Vehicle antenna}

본 발명은 차량용 안테나에 관한 것으로, 차량 안테나 앰프 모듈의 AGC(Automatic Gain Control) 기능을 개선하여 강전계 지역뿐 아니라 강전계 인접 약전계 신호를 효과적으로 컨트롤할 수 있는 차량용 안테나에 관한 것이다.

기술의 발전과 첨단 정보와 영상 매체를 통한 엔터테인먼트(Entertainment)에 대한 욕구가 날로 증대되고 있다. 따라서 자동차 내의 운전 또는 수송의 환경 중에도 이러한 욕구가 증대되고 있어 생산/출고되는 자동차의 A/V 시스템 적용률은 날마다 높아지고 있는 실정이다. 차량 적용에 있어서의 핵심은 고성능과 장착의 편이성이라 할 수 있다.

일반적으로, 차량에서의 라디오 수신을 위해서 차량 지붕을 피해 앞이나 뒤쪽 휀더에 약 70cm 전후 길이의 수동식 또는 자동식 안테나를 설치하여 사용해 왔으나, 최근에는 차량 외관의 스타일링을 고려해 후방 글라스의 열선 구조를 이용하여 TV용 안테나까지 조합하는 방식으로 발전하고 있는 실정이다.

도 1은 종래기술에 따른 안테나 앰프 모듈의 블록 구성도이고, 도 2는 종래기술에 따른 앰프 모듈의 AGC 회로도이며, 도 3은 종래기술에 따른 AGC부의 동작 특성 그래프이다.

도 1에는 종래 기술에 따른 글라스 안테나 앰프 모듈의 강전계 인접 약전계 신호 컨트롤을 위한 슬로프형 AGC부(AGC 1)가 도시되어 있다. 이 슬로프형 AGC부는 앰프 출력단에서 신호를 검출하여 그 신호의 세기에 따라 다시 입력단의 신호 세기를 조절하는 피드백(Feedback)형태로 구성된다. 출력 신호의 세기에 따라 검출 다이오드와 비교기를 통해서 나온 전압을 핀 다이오드로 보내며, 그 전압 크기에 따라 핀 다이오드의 감쇄가 일정 크기(예를 들어, 0dB 내지 10dB 중 임의의 값)로 일어나게 되어, 강전계 인접 약전계 신호를 컨트롤 하게 된다.

도 2는 종래기술에 따른 앰프 모듈의 AGC 회로도이다. 슬로프형 AGC부는 입력 신호를 검출하는 다이오드(210), 입력 신호레벨과 설정된 신호레벨을 비교하는 비교기(220)을 포함하여 구성된다. 예를 들어, 비교기는 OPAMP(LM2904)일 수 있다.

슬로프형 AGC부의 동작 원리를 간략히 설명한다.

TR 입력단에 추가된 핀 다이오드(230)는 문턱(Threshold) 범위를 넘는 입력 신호가 들어올 때 이를 강제로 감쇄시켜 항상 일정 수준의 신호만 입력되도록 한다.

FM 출력 신호는 DC 레벨(Level)로 정류해 주는 숏트키 다이오드(Schottky Diode)(210)를 거치고, LM2904 OPAMP를 사용하여 구성된 슈미트 트리거 비교기(220)로 들어가게 된다. 비교기(220)는 신호의 DC 레벨과 문턱(Threshold) 전압으로 사용될 참조 DC 값(Reference DC value)을 비교하여 출력신호를 내보내 준다.

노이즈(Noise) 및 문턱값(Threshold) 부근의 레벨에서 출력값이 계속 바뀌는 문제가 발생할 수 있으므로, 포지티브 피드백(Positive Feedback)으로 구성된 슈미트 트리거를 사용하여 비교기가 구성된다. 슈미트 트리거 비교기는 저항(240)을 조절하여 문턱 전압으로 사용될 참조(Reference) 전압을 조절할 수 있다.

도 3은 앞서 설명한 AGC부의 AGC 동작 특성 그래프이다.

출력 신호의 세기가 커지면, 도 2의 핀 다이오드(230)에 걸리는 전압이 커지게 된다. 따라서, 핀다이오드의 감쇄가 커지게 되므로 슬로프 형태의 동작 특성이 나타난다. 이는 출력 신호의 피드백(Feedback) 형태로 일정 신호 이상의 레벨이 들어왔을 때 서서히 감쇄가 일어나는 슬로프 형태로 강전계 인접 약전계 신호를 컨트롤 하는데 적합한 AGC 형태이다.

종래기술에 따른 AGC 회로는 강전계 인접 약전계 신호를 컨트롤 하는데 적합한 장점을 가진다. 그러나, 종래기술에 따른 AGC 회로는 앰프 출력단에서 신호세기를 판단하므로 앰프 증폭도에 따라 노이즈에 의한 AGC 동작이 가능해지는 문제점, 강전계 신호를 제어하기에는 부적합한 문제점, 및 앰프 증폭도 이상의 신호가 입력되었을 때 TR의 P1dB를 넘은 앰프 출력의 문제가 발생될 수 있는 한계를 가진다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량 안테나 앰프 모듈의 AGC(Automatic Gain Control) 기능을 개선하여 강전계 지역뿐 아니라 강전계 인접 약전계 신호를 효과적으로 컨트롤 할 수 있는 차량용 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 안테나는, 앰프 입력단에서 트랜지스터를 거치지 않은 입력신호의 세기를 판단하여 감쇄를 수행한 후 상기 트랜지스터로 출력하는 제1 AGC부와, 상기 앰프 입력단에서 기준값 이상의 상기 입력신호가 입력되면 상기 트랜지스터에 공급되는 전원을 On/Off 스위칭 제어하는 제2 AGC부를 포함하고; 상기 기준값 미만의 상기 입력신호가 입력되면, 상기 제1 AGC부가 동작하여 상기 입력신호의 세기가 서서히 감쇄되고, 상기 기준값 이상의 상기 입력신호가 입력되면 상기 제2 AGC부가 함께 동작하여 상기 입력신호의 세기가 한번에 감쇄되도록 해주며; 상기 제2 AGC부에 포함되는 OPAMP는 비교기로 사용되어, 상기 입력신호가 설정 레벨보다 작으면 상기 트랜지스터에 공급되는 전원이 On되어 상기 트랜지스터가 증폭 기능을 수행하고, 상기 입력 신호가 설정 레벨보다 높으면 상기 트랜지스터에 공급되는 전원이 Off되어 상기 트랜지스터가 감쇄 기능을 수행하도록 구성된다.

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상술한 바와 같은 차량용 안테나는 강전계 지역뿐 아니라 강전계 인접 약전계 신호를 효과적으로 컨트롤할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 안테나에 대하여 살펴본다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 앰프 모듈의 블록 구성도이다.

도 4에서 보듯이, AGC 회로는 제1 AGC부(400)과 제2 AGC부(500)으로 구성된다. 제1 AGC부(400)은 앰프 입력단에서 트랜지스터(TR)를 거치지 않고 입력신호의 세기를 판단하여 감쇄를 시키는 형태로 구성되며, 제2 AGC부(500)는 강전계 신호컨트롤을 위하여 추가된 트랜지스터 제어형 AGC 회로부로서 일정 입력 신호 이상이 들어오면 트랜지스터를 제어하는 스위칭 방식으로 구성된다. 일정 입력 신호의 세기에 따라 제1 AGC부(400)이 동작을 하고 일정 입력 이상이 들어오면 제2 AGC부(500)가 동작을 하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 앰프 모듈의 AGC 회로도이다.

제1 AGC부(400)은 트랜지스터 입력단에 핀다이오드(430)를 배치하여 문턱값(Threshold) 범위를 넘는 입력 신호가 들어올 때 이를 강제로 감쇄를 시켜 항상 일정 수준 신호만 입력되도록 하는 기능을 수행한다. 하기의 표 1은 핀 다이오드(430)에 걸리는 전압에 따른 감쇄 정도를 측정한 결과 표이다.

표 1.

AGC 전압 출력	핀다이오드 감쇄
0V	0dB
0.5V	-5dB
0.7V	-10dB
0.8V	-20dB

FM 출력 신호는 커패시터 커플링(Capacitor Coupling)을 통해서 나온 파워(Power) 신호를 DC 레벨로 정류해주는 숏트키 다이오드(410)를 거치고 LM2904 OPAMP(420)로 들어가게 된다.

앞서 설명한 종래 기술에서는 OPAMP를 비교기로 사용하였으나, 본 발명에서는 비교기가 아닌 OPAMP로 사용된다. 따라서 입력되는 신호의 레벨이 증가하면 증가할수록 OPAMP의 이득이 높아져 출력되는 전압이 높아지게 된다. 이는 곧 핀다이오드(430) 의 감쇄(Attenuation)를 증가시켜 트랜지스터로 입력되는 신호를 감쇄시키는 영향을 준다. 결국, OPAMP의 이득 즉, 전압값이 점점 높아져 이에 따라 핀다이오드 감쇄가 커지게 되는 슬로프 형태로 나타나게 된다. 출력 게인의 안정화를 위하여 OPAMP는 두 단으로 구성된다.

제2 AGC부(500)은 일정 세기 이상(AGC 신호 세기의 2배)의 신호가 입력되었을 때 히스테리시스 기능이 있는 OPAMP를 이용하여 트랜지스터(600)의 입력 전압을 제어한다. 커패시터 커플링(Capacitor Coupling)을 통해서 나온 파워(Power) 신호를 DC 레벨로 정류해주는 숏트키 다이오드(520)를 거쳐 슈미트 트리거 비교기(510)로 들어가는 종래 기술의 방법과 유사하지만, 핀다이오드(감쇄기)를 사용하지 않으며, 스위칭 타입의 IS3140 OPAMP를 사용하여 구성된 슈미트 트리거 비교기(510)를 이용하여 트랜스포머에 커플링된 트랜지스터에 입력되는 전원(530a, 530b)을 On/Off 한다. 앰프 입력단에서 기준값 이상의 입력신호가 입력되면 트랜지스터에 공급되는 전원을 제어하여 입력신호가 트랜스포머와 트랜지스터에 커플링되어 출력되도록 하는 것이다.

비교기에 입력되는 신호가 설정 레벨보다 작으면 비교기의 출력은 항상 High(12V)가 흐르게 되어 트랜지스터 입력 전원에 12V가 인가된다. 하지만, 비교기에 입력되는 신호가 설정레벨보다 높으면 비교기 출력이 Low(0V)가 트랜지스터 입력 전원에 0V가 인가되어 증폭기의 역할을 하지 못하게 되며 감쇄기의 역할을 하게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 AGC부의 동작 특성 그래프이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 AGC부의 동작 특성 그래프이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 출력 특성 그래프이다.

도 6의 동작 특성 그래프를 참조하면, 회로는 서로 상이 하지만 동작 특성은 앞서 설명한 종래 기술의 그것과 같다. 출력 신호의 세기가 커지게 되면, 제1 AGC부(400)의 핀 다이오드(430)에 걸리는 전압이 커지게 되어 이에 따라 핀 다이오드(430)의 감쇄가 커지게 되어 슬로프 형태의 동작 특성을 나타낸다. 이는 출력 신호의 피드백 형태로 일정 신호 이상의 레벨이 들어왔을 때 서서히 감쇄가 일어나는 슬로프 형태로 강전계 인접 약전계 신호를 컨트롤 하는데 적합한 AGC 형태이다.

도 7의 동작 특성 그래프를 참조하면, 스위칭 다이오드에 의해 일정 세기 이상의 신호가 인가되었을 때 증폭기의 동작이 off 되어 감쇄가 일어나는 특성을 보여주며 이는 강전계 신호를 컨트롤 하는데 적합하다.

도 8의 최종 출력 특성 그래프를 참조하면, 피드백 형태로 일정 신호 이상의 레벨이 들어왔을 때 서서히 감쇄가 일어나는 슬로프 특성과 일정 신호 이상의 레벨이 들어왔을 때 한번에 감쇄가 일어나는 특성을 모두 보여 준다. 도 8에서 810으로 표시된 부분에서는 제1 AGC부(400)이 동작하며 820으로 표시된 부분과 같이 입력 신호가 더 크게 들어오면 제2 AGC부(500)가 동작한다. 이로써, 강전계 신호 및 강전계 인접 약전계 신호까지 컨트롤 할 수 있다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 안테나 앰프 모듈의 블록 구성도.

도 2는 종래기술에 따른 안테나 앰프 모듈의 AGC 회로도.

도 3은 종래기술에 따른 AGC부의 동작 특성 그래프.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 앰프 모듈의 블록 구성도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 앰프 모듈의 AGC 회로도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 AGC부의 동작 특성 그래프.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 AGC부의 동작 특성 그래프.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 출력 특성 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

400: 제1 AGC부 410, 520: 숏트키 다이오드

420: OPAMP 430: 핀다이오드

500: 제2 AGC부 510: 비교기

Claims

차량용 안테나에 있어서,

앰프 입력단에서 트랜지스터를 거치지 않은 입력신호의 세기를 판단하여 감쇄를 수행한 후 상기 트랜지스터로 출력하는 제1 AGC부와, 상기 앰프 입력단에서 기준값 이상의 상기 입력신호가 입력되면 상기 트랜지스터에 공급되는 전원을 On/Off 스위칭 제어하는 제2 AGC부를 포함하고;

상기 기준값 미만의 상기 입력신호가 입력되면, 상기 제1 AGC부가 동작하여 상기 입력신호의 세기가 서서히 감쇄되고, 상기 기준값 이상의 상기 입력신호가 입력되면 상기 제2 AGC부가 함께 동작하여 상기 입력신호의 세기가 한번에 감쇄되도록 해주며;

상기 제2 AGC부에 포함되는 OPAMP는 비교기로 사용되어, 상기 입력신호가 설정 레벨보다 작으면 상기 트랜지스터에 공급되는 전원이 On되어 상기 트랜지스터가 증폭 기능을 수행하고, 상기 입력 신호가 설정 레벨보다 높으면 상기 트랜지스터에 공급되는 전원이 Off되어 상기 트랜지스터가 감쇄 기능을 수행하게 되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
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