KR101129096B1 - 차량용 샤크 핀 안테나 - Google Patents

Abstract

차량용 샤크 핀 안테나가 개시된다. 개시된 안테나는 제1 유전체층, 상기 제1 유전층 하부에 결합되는 접지층 및 상기 접지층 샤크 핀 형태를 가지며 하부가 개방된 케이스; 상기 케이스의 하부에 결합되어 상기 케이스를 차폐하는 베이스; 상기 베이스 상부에 결합되며 급전 선로가 형성되는 제1 인쇄회로 기판; 상기 제1 인쇄회로 기판 상부에 결합되어 상기 케이스의 상부 방향으로 설치되며 임피던스 매칭을 위한 패턴이 형성되는 제2 인쇄회로 기판; 상기 제2 인쇄회로 기판의 임피던스 매칭을 위한 패턴과 결합되며 케이스의 상부에 결합되는 접힌 구조를 가지는 판 형태의 방사체를 포함하되, 상기 제2 인쇄회로 기판의 상부에는 도전성 코일 패턴이 형성된다. 개시된 안테나는 , DMB 대역 이외에 AM/FM 대역의 신호를 함께 수신할 수 있으며, 보다 다양한 서비스 대역의 신호를 수신할 수 있는 장점이 있다.

Description

차량용 샤크 핀 안테나{Shark Pin Antenna for Automobile}

본 발명의 실시예들은 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량에 결합되는 차량용 샤크 핀 안테나에 관한 것이다.

종래의 차량용 통신은 AM 및 FM과 같은 라디오 주파수 신호를 수신하는 것이 일반적이었다. 기존의 AM 및 FM 대역의 신호 수신을 위해 차량의 윈도우의 열선에 안테나 기능이 내장된 글래스 안테나가 주로 사용되었다.

이와 같은 내장 형태의 글래스 안테나 이외에도 λ/4 길이의 수직 도선을 동축 케이블에 접속하고 차체를 접지로 사용하는 휩 안테나 및 막대형 폴 안테나 등의 외장형 안테나가 사용되었다.

통신 기술의 발달로 인해 AM/.FM 신호 이외에도 DMB, GPS, 이동통신과 같은 다양한 형태의 통신이 차량을 통해 지원됨에 따라 차량용 안테나의 형태도 발전하였다.

기존의 글래스 안테나만으로는 DMB 나 GPS 대역의 신호를 수신할 수 없었기에 주로 외장형 안테나를 통해 DBM나 GPS 대역의 신호를 수신하였다.

근래에 들어 가장 범용적으로 사용되는 차량의 외장형 안테나는 상어 지느러미 형상을 가진 샤크 안테나이다.

도 1은 종래에 사용되는 차량용 샤크 안테나의 구조를 도시한 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 차량용 샤크 안테나는 케이스(11), 베이스(12), 인쇄회로기판(13), 칩 안테나(14) 및 헬리컬 안테나(15)를 포함한다.

케이스(11)는 하부가 개방된 상어 지느러미 형상을 하고 있으며, 내부가 비어 있어 인쇄회로기판(13), 칩 안테나(14) 및 헬리컬 안테나(15)를 수용한다. 칩 안테나(14)는 GPS나 CDMA 신호를 수신하며, 헬리컬 안테나(15)는 DMB 신호를 수신한다. 칩 안테나(14)와 헬리컬 안테나(15)는 각각 인쇄회로기판(13)에 전기적으로 연결되어 있으며, 인쇄회로기판(13)에는 도전성 패턴이 형성되어 있어 각 안테나에서 수신한 GPS나 CDMA 신호, DMB 신호를 수신기에 연결된 동축케이블로 전달한다.

여기서, 헬리컬 안테나(15)는 금속선을 나사선 모양으로 감아 만든 안테나이다. 헬리컬 안테나의 높이는 DMB 신호를 수신할 수 있는 높이로 설정되는데, 기존의 샤크 안테나의 헬리컬 안테나로는 AM/FM과 같은 저주파 신호를 수신할 수 없었다.

샤크 안테나는 차량의 미관과 안테나로서의 기능을 함께 고려하여 설계된 안테나인데 헬리컬 안테나로 AM/FM과 같은 저주파수 대역의 신호를 수신하도록 할 경우 샤크 안테나의 높이가 지나치게 높아져서 차량의 미관을 해치는 문제점이 있었다.

따라서, 현실적으로 기존의 샤크 안테나로는 AM/FM 대역의 신호를 수신할 수 없었으며, AM/FM 신호의 수신을 위해 글래스 안테나와 같은 별도의 안테나를 설치하여야 했다.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 DMB 대역 이외에 AM/FM 대역의 신호를 함께 수신할 수 있는 차량용 샤크 안테나를 제안한다.

본 발명의 다른 목적은 보다 다양한 서비스 대역의 신호를 수신할 수 있는 차량용 샤크 안테나를 제안하는 것이다.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 샤크 핀 형태를 가지며 하부가 개방된 케이스; 상기 케이스의 하부에 결합되어 상기 케이스를 차폐하는 베이스; 상기 베이스 상부에 결합되며 급전 선로가 형성되는 제1 인쇄회로 기판; 상기 제1 인쇄회로 기판 상부에 결합되어 상기 케이스의 상부 방향으로 설치되며 임피던스 매칭을 위한 패턴이 형성되는 제2 인쇄회로 기판; 상기 제2 인쇄회로 기판의 임피던스 매칭을 위한 패턴과 결합되며 케이스의 상부에 결합되는 접힌 구조를 가지는 판 형태의 방사체를 포함하되, 상기 제2 인쇄회로 기판의 상부에는 도전성 코일 패턴이 형성되는 차량용 샤크 핀 안테나가 제공된다.

상기 제2 인쇄회로 기판에는 상기 제1 인쇄회로 기판에 형성된 급전점과 일단이 결합되고 상기 도전성 코일 패턴과 타단이 결합되는 급전점 결하부가 형성된다.

상기 제2 인쇄회로 기판의 하부에는 상기 제1 인쇄회로 기판에 형성된 접지와 전기적으로 결합되는 접지 패턴이 형성된다.

상기 제2 인쇄회로 기판에는 상기 도전성 코일 패턴 및 상기 접지 패턴과 결합되어 미세 임피던스 조절을 수행하는 리액티브 소자가 형성된다.

상기 제1 인쇄회로 기판에는 칩 안테나가 결합된다.

상기 제2 인쇄회로 기판은 소정 각도로 기울어져 상기 제1 인쇄회로 기판에 결합된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 샤크 핀 형태를 가지며 하부가 개방된 케이스; 상기 케이스의 하부에 결합되어 상기 케이스를 차폐하는 베이스; 상기 베이스 상부에 결합되며 급전 선로가 형성되는 제1 인쇄회로 기판; 상기 제1 인쇄회로 기판의 급전점과 결합되며 상기 케이스의 상부 방향으로 향하도록 설치되는 도전성 코일; 및 상기 도전성 코일과 결합되며 상기 케이스의 상부에 결합되는 접힌 구조를 가지는 판 형태의 방사체를 포함하는 차량용 샤크 핀 안테나가 제공된다.

본 발명에 의하면, DMB 대역 이외에 AM/FM 대역의 신호를 함께 수신할 수 있으며, 보다 다양한 서비스 대역의 신호를 수신할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래에 사용되는 차량용 샤크 안테나의 구조를 도시한 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 샤크 핀 안테나의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 샤크 핀 안테나의 단면도를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 인쇄회로 기판의 상부 평면도를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 인쇄회로 기판의 하부 평면도를 도시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 샤크 핀 안테나의 분해 사시도를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 샤크 핀 안테나의 단면도를 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 샤크 핀 안테나는 케이스(200), 베이스(202), 제1 인쇄회로 기판(204), 칩 안테나(206), 제2 인쇄회로 기판(208) 및 방사체(210)를 포함할 수 있다.

케이스(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 하부가 개방되고 내부가 비어 있는 돔 형태를 가진다. 케이스(200)는 샤크 핀 형상을 가지고 있으며 그 내부에 칩 안테나(206) 및 방사체(210)와 같은 구성 요소를 수용하기 위한 높이를 가진다.

샤크 핀 형태의 케이스(200)는 차량에 결합될 때의 디자인 및 차량의 운행 시 저항을 고려한 것으로서 차량의 상부에 결합되어 고급스러운 디자인을 제공하고 유선형 형상을 가지고 있어 그 저항이 최소화되도록 한다.

베이스(202)는 샤크 핀 안테나의 바닥부를 형성하며, 베이스(202)에 케이스(200)가 결합되어 샤크 핀 안테나는 폐쇄 구조를 가진다. 케이스(200)의 베이스(202)의 결합은 다양한 방식으로 이루어질 수 있으며, 일례로 하면에 접착 테이프를 이용한 결합이 이용될 수도 있으며, 볼트와 너트를 이용하여 고정될 수도 있다.

제1 인쇄회로 기판(204)은 베이스(202) 상부에 결합된다. 제1 인쇄 회로 기판(204)에는 급전 회로가 형성되어 있으며, DMB 신호, AM./FM 신호, GPS, CDMA 신호와 같은 다양한 서비스 대역의 급전 회로가 형성된다.

제1 인쇄 회로 기판(204)에 형성된 급전 회로는 차량 내부의 RF 처리 회로와 결합되어 있으며 칩 안테나(206) 또는 방사체(210)에서 수신되는 RF 신호는 차량 내부의 RF 처리 회로로 제공된다.

또한, 제1 인쇄회로 기판(204)의 일부에는 칩 안테나(206)가 결합된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 칩 안테나(206)는 GPS 신호 또는 CDMA 신호를 송수신하기 위한 안테나일 수 있다. 칩 안테나(206)는 GPS 또는 CDMA 신호의 급전을 위한 급전 회로와 전기적으로 결합된다.

제2 인쇄회로 기판(208)은 제1 인쇄회로 기판(204)과 결합되며, 제2 인쇄 회로 기판(208)은 제1 인쇄회로 기판의 급전점 및 접지와 결합된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제2 인쇄회로 기판(208)은 소정의 기울어진 각도를 가지고 제1 인쇄회로 기판(204)과 결합된다. 이때 제2 인쇄회로 기판(208)의 기울어진 각도는 케이스의 후단부가 기울어진 각도와 연관될 수 있으나, 이 각도에 구속되는 것은 아니다.

제2 인쇄회로 기판(208)을 기울어진 형태로 설치하는 것은 제한된 샤크 안테나 케이스에서 제2 인쇄회로 기판의 길이를 최대한 확보하기 위해서이다. 케이스의 사이즈에 따라 제2 인쇄회로 기판(208)의 길이가 충분히 확보될 경우 제2 인쇄회로 기판(208)은 기울어진 형태로 결합되지 않아도 무방하다.

제2 인쇄회로 기판(208)에는 임피던스 매칭을 위한 도전성 패턴이 형성된다. 제2 인쇄회로 기판(208)에 형성되는 상세한 도전성 패턴 구조는 별도의 도면을 참조하여 설명한다.

제2 인쇄회로 기판(208)은 방사체(210)와 결합된다. 방사체(210)는 DMB 신호 및 AM/FM 신호를 수신하는 기능을 한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 방사체(210)는 접힌 평판 형태이며, 케이스 내부에서 케이스의 상부에 결합된다. 케이스 상부가 접힌 구조이기에 방사체는 접힌 구조를 가지게 된다.

방사체(210)의 길이 및 폭은 DMB에 비해 저주파 대역인 AM/FM 신호를 수신하기에 적절하도록 설정된다. 종래에는 DMB 신호의 수신을 위해 코일 형태의 방사체가 사용되었으나 본 발명에서는 보다 저주파 대역의 신호를 안정적으로 함께 수신할 수 있는 판 형태의 방사체가 사용된다.

종래의 코일 형태의 방사체는 샤크 안테나의 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 방사체이나, AM/FM 대역의 신호를 수신하기에는 충분한 길이 확보가 되기 어려웠고 코일 방사체의 가장 큰 문제점인 대역폭 확보가 적절히 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 적절한 대역폭을 확보하면서 DMB 대역 이외의 AM/FM 대역과 같은 저주파 대역의 신호를 수신하기 위해 접힌 구조를 가진 판 형태의 방사체를 사용한다.

판 형태의 방사체는 DMB 대역 및 AM/FM 대역을 수신하기에 적절하나 보다 복잡한 임피던스 매칭을 요구한다. 특히, 판 형태의 방사체는 매우 높은 인덕턴스 성분을 임피던스 매칭에 요구함으로써 코일 형태의 방사체에 비해 적절한 매칭이 이루어지기 어려운 문제점이 있다. DMB 대역 및 AM/FM 대역을 수신하도록 임피던스 매칭이 이루어지기 위해 요구되는 고 인덕턴스 성분은 통상적인 럼프트 소자의 인덕터만으로는 확보하기 어려우며, 본 발명에서는 제2 인쇄회로 기판(208)에 임피던스 매칭을 위한 도전성 패턴을 형성하여 판 형태의 방사체에 적절한 임피던스 매칭을 제공한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 인쇄회로 기판의 상부 평면도를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 인쇄회로 기판의 하부 평면도를 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 제2 인쇄회로 기판(208)에는 도전성 코일 패턴(300), 급전점 결합부(302), 접지 패턴(304) 및 리액티브 소자(306)가 결합된다.

급전점 결합부(302)는 제1 인쇄회로 기판(204에 형성된 급전점과 전자기적으로 결합된다. 급전점 결합부(302)는 솔더링을 통해 급전점과 결합될 수도 있으며, 꽂는 구조를 이용하여 급전점과 결합될 수도 있을 것이다.

도전성 코일 패턴(300)은 급전점 결합부(302)와 전기적으로 결합되며 제2 인쇄회로 기판의 상하부에 걸쳐 형성된다. 제2 인쇄회로 기판의 상하부에 도전성 코일 패턴을 형성하기 위해 제2 인쇄회로 기판에는 비아홀이 형성된다.

도전성 코일 패턴(300)은 판 형태의 방사체에 적절한 임피던스 매칭을 제공하기 위한 인덕턴스 성분을 제공한다. 판 형태의 방사체의 매칭에 필요한 고 인덕턴스 성분은 도전성 코일 패턴(300)에 의해 제공된다. 도전성 콘일 패턴(300)에 의해 확보되는 인덕턴스 성분은 도전성 코일 패턴의 길이 및 권선 수에 의해 정해지며, 전체적인 길이가 증가하고 권선 수가 많아질수록 높은 인덕턴스 성분이 확보될 수 있다. 보다 높은 인덕턴스 성분의 확보를 위해 전술한 바와 같이 제2 인쇄회로 기판을 기울어진 구조로 설치할 수 있다.

제2 인쇄회로 기판의 하부에는 접지 패턴(304)이 형성된다. 접지 패턴은 제1 인쇄회로 기판에 형성된 접지와 전기적으로 결합되어 접지 전압을 제공한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 접지 패턴(304)은 제2 인쇄회로 기판의 하부 가장자리에 길게 형성될 수 있으나, 접지 패턴의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다.

접지 패턴은 리액티브 소자(306)가 제2 인쇄회로 기판에 결합될 때 접지 전압을 제공하는 기능을 한다.

리액티브 소자(306)는 미세한 임피던스 조정을 위해 도전성 코일 패턴(300)에 결합될 수 있다. 임피던스 매칭에 필요한 성분에 따라 캐패시터와 같은 용량성 소자 및 인덕터와 같은 유도성 소자가 사용될 수 있으며, 필요에 따라 다수의 리액티브 소자가 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 칩 안테나 및 방사체의 급전 회로는 RF 처리회로에 수신된 신호를 제공하며, RF 처리회로는 차량 내부에 구비될 수도 있고 샤크 핀 안테나의 제1 인쇄회로 기판에 실장될 수도 있다.

RF 처리 회로는 수신되는 DBM 신호, AM/FM의 라디오 신호, GPS 신호, CDMA 신호는 필요로 하는 주파수 대역의 신호를 필터링하는 대역 통과 필터로 제공되어 필터링이 이루어진다. 또한, 필터링된 신호는 신호를 증폭시키면서 잡음 지수를 낮추는 저잡음 증폭기에 의해 증폭될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 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 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

1. 샤크 핀 형태를 가지며 하부가 개방된 케이스;
   상기 케이스의 하부에 결합되어 상기 케이스를 차폐하는 베이스;
   상기 베이스 상부에 결합되며 급전 선로가 형성되는 제1 인쇄회로 기판;
   상기 제1 인쇄회로 기판 상부에 결합되어 상기 케이스의 상부 방향으로 설치되며 임피던스 매칭을 위한 패턴이 형성되는 제2 인쇄회로 기판;
   상기 제2 인쇄회로 기판의 임피던스 매칭을 위한 패턴과 결합되며 케이스의 상부에 결합되는 접힌 구조를 가지는 판 형태의 방사체를 포함하되,
   상기 제2 인쇄회로 기판의 상부에는 도전성 코일 패턴이 형성되고, 상기 제2 인쇄회로 기판의 하부에는 상기 제1 인쇄회로 기판에 형성된 접지와 전기적으로 결합되는 접지 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 샤크 핀 안테나.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 인쇄회로 기판에는 상기 제1 인쇄회로 기판에 형성된 급전점과 일단이 결합되고 상기 도전성 코일 패턴과 타단이 결합되는 급전점 결하부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 샤크 핀 안테나.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 인쇄회로 기판에는 상기 도전성 코일 패턴 및 상기 접지 패턴과 결합되어 미세 임피던스 조절을 수행하는 리액티브 소자가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 샤크 핀 안테나.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 인쇄회로 기판에는 칩 안테나가 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 샤크핀 안테나.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2 인쇄회로 기판은 소정 각도로 기울어져 상기 제1 인쇄회로 기판에 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 샤크 핀 안테나.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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