KR101332178B1 - Panorama glass roof antenna apparatus for vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치는, 금속판으로 이루어진 루프패널과 파노라마 글래스가 순차적으로 적층되어 형성되는 글래스 루프를 구비하는 차량의 상기 글래스 루프상에 배치되고 급전회로 및 접지면이 형성된 기판을 구비하는 차량용 루프 안테나 장치에 있어서, 세라믹으로 형성되는 유전체와, 상기 유전체의 상부면상에 원편파를 위해 서로 마주보는 모서리가 일부 절삭된 사각금속박막으로 형성되는 메인방사체와, 상기 유전체의 하부면상에 사각금속박막으로 형성되는 메인접지부와, 상기 메인접지부의 하부방향으로 일정한 두께를 가지는 금속도체로 형성되고 상기 기판상에 형성된 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부, 및 상기 메인방사체와 상기 기판상의 급전회로를 전기적으로 연결하는 급전부로 이루어지는 패치 안테나와; 상기 패치 안테나의 상부 수직방향으로 일정 거리만큼 이격되도록 배치되고 사각금속평판으로 형성되는 익스텐디드 방사체; 및 상기 패치 안테나의 주위를 일정간격으로 둘러싸는 캐비티 형상의 금속도체로 형성되는 사이드월;을 포함하여 이루어진다.
따라서, 본 발명은 패치안테나의 상부방향으로 사각금속평판의 익스텐디드 방사체를 형성하고 패치안테나의 주위에 캐비티형상의 금속도체로 형성되는 사이드월을 배치하여 소형,경량의 안테나 특성을 만족하고 방사효율과 방사패턴의 지향성을 개선시켜 특정방향에 대한 안테나 지향성을 필요로 하는 디지털 위성라디오 주파수대역에서 동작할 수 있는 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치를 제공하는 효과가 있다.The present invention relates to a panoramic glass roof antenna device for a vehicle, wherein the panoramic glass loop antenna device for a vehicle according to the present invention includes a roof loop made of a metal plate and a glass loop formed by sequentially stacking a panoramic glass. A vehicular loop antenna device comprising a substrate disposed on and having a feed circuit and a ground plane, the vehicle comprising: a dielectric formed of ceramic and a rectangular metal thin film with some cut edges facing each other for circular polarization on an upper surface of the dielectric A main radiator formed of a main body, a main ground part formed of a rectangular metal thin film on a lower surface of the dielectric, and a metal conductor having a predetermined thickness in a lower direction of the main ground part and electrically connected to a ground plane formed on the substrate. Extended ground connection and phase A patch antenna composed of a whole class of electrically connecting the main radiating element and the power supply circuit on the substrate; An extended radiator arranged to be spaced apart by a predetermined distance in an upper vertical direction of the patch antenna and formed of a square metal plate; And a sidewall formed of a metal conductor having a cavity shape surrounding the patch antenna at predetermined intervals.
Therefore, the present invention forms an extended radiator of a square metal plate in the upper direction of the patch antenna, and arranges sidewalls formed of cavity-shaped metal conductors around the patch antenna to satisfy the small and light antenna characteristics and to radiate it. It is effective to provide a panoramic glass loop antenna device for a vehicle which can operate in a digital satellite radio frequency band requiring an antenna directivity in a specific direction by improving efficiency and directivity of a radiation pattern.

Description

차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치{ PANORAMA GLASS ROOF ANTENNA APPARATUS FOR VEHICLE }  PANORAMA GLASS ROOF ANTENNA APPARATUS FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 디지털 위성라디오 주파수대역에서 동작하는 패치안테나가 파노라마 글래스 루프가 장착된 차량의 글래스 루프상에 배치되는 경우에 방사효율과 특정방향에 대한 방사패턴의 지향성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 패치안테나의 상부방향으로 사각금속평판의 익스텐디드 방사체를 형성하고 패치안테나의 주위에 캐비티형상의 금속도체로 형성되는 사이드월을 배치하여 방사효율과 특정방향에 대한 방사패턴의 지향성을 개선시킨 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle panoramic glass loop antenna device, and more particularly, to a radiation efficiency and a specific direction when a patch antenna operating in a digital satellite radio band is disposed on a glass loop of a vehicle equipped with a panoramic glass loop. In order to prevent the directivity of the radiation pattern against the radiation antenna, an extended radiator of a square metal plate is formed in the upper direction of the patch antenna, and sidewalls formed of cavity-shaped metal conductors are arranged around the patch antenna to produce radiation efficiency. And a panoramic glass roof antenna device for a vehicle having improved directivity of a radiation pattern in a specific direction.

도 1a 내지 도 1b는 차량용 샤크핀 안테나 장치에 구비되는 차량용 루프안테나 장치 중 차량용 세라믹 패치 안테나(10)의 개략적인 구성도와 세부구성도이다. 도 1b에 도시된 세라믹 패치 안테나(10)는 안테나의 급전회로 및 접지면이 형성된 기판(1)상에 세라믹으로 형성되는 유전체(11)와 상기 유전체(11)의 상부면상에 사각금속박막으로 형성되는 방사체(12)와 상기 유전체(11)의 하부면상에 금속박막(11)으로 형성되는 접지부(13) 및 상기 방사체(12)와 기판(1)상에 형성된 급전회로를 연결하는 급전부(14)로 이루어진다. 이와 같은 세라믹 패치안테나는 소형, 경량의 안테나 특성을 이끌어 낼 수 있었지만, 널 포인트(null point)의 발생으로 인하여 안테나 성능에 한계가 있어서 금속판으로 이루어진 루프패널로 루프를 구성하는 차량의 루프 안테나장치에 적용되는 경우에 안테나 지향성에 대하여 높은 성능을 필요로 하지 않는 GPS(Global Positioning System)용 안테나에 한정되어 사용되었다.1A to 1B are schematic and detailed diagrams of a ceramic patch antenna 10 of a vehicle roof antenna device included in a vehicle shark fin antenna device. The ceramic patch antenna 10 shown in FIG. 1B is formed of a dielectric 11 formed of ceramic on a substrate 1 on which a power supply circuit and a ground plane of the antenna are formed, and a rectangular metal thin film on an upper surface of the dielectric 11. A power supply unit connecting the power supply circuit formed on the ground portion 13 formed of the metal thin film 11 on the lower surface of the dielectric body 11 and the dielectric body 11 and the radiator 12 and the substrate 1 ( 14). Such ceramic patch antennas could lead to small and light antenna characteristics, but due to the generation of null points, the antenna performance is limited. When applied, it is limited to the antenna for Global Positioning System (GPS), which does not require high performance for antenna directivity.

또한, 종래의 차량용 루프 안테나장치는 일반적으로 금속판으로 이루어진 루프패널로 차량의 루프를 구성한 경우에 적용되었으나, 최근 이슈가 되고 있는 금속판으로 이루어진 루프패널에 파노라마 글래스가 적층되어 형성되는 글래스 루프를 구비하는 차량에 적용되는 경우에는 금속판으로 이루어진 루프패널과 상기 차량용 루프안테나 장치 사이에 파노라마 글래스가 배치되어 상기 루프패널에서 발생하는 전류성분의 영향을 받아 지표면과 20°~ 40°의 각도를 이루는 특정방향에 대한 안테나 이득이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, the conventional roof antenna device for a vehicle has been applied to a case in which a loop of a vehicle is generally formed of a roof panel made of a metal plate, but has a glass loop formed by stacking panoramic glasses on a roof panel made of a metal plate, which has recently become an issue. When applied to a vehicle, a panoramic glass is disposed between the roof panel made of metal plate and the roof antenna device for the vehicle, and is subjected to an angle of 20 ° to 40 ° from the ground surface under the influence of the current component generated in the roof panel. There was a problem that the antenna gain is lowered.

따라서, 세라믹 패치안테나를 차량용 루프 안테나장치에 적용시켜 소형,경량의 안테나 특성을 이끌어 낼 수 있으며, 파노라마 글래스 루프가 장착된 차량의 글래스 루프상에 배치되는 차량용 루프 안테나장치에 사용하더라도 디지털 위성 라디오 주파수대역에서 동작하는 무선통신서비스를 제공할 수 있는 현실적이고도 활용도가 높은 기술이 절실히 요구되는 실정이다.Therefore, the ceramic patch antenna can be applied to the vehicle roof antenna device to derive small and light antenna characteristics, and even when used in the vehicle roof antenna device disposed on the glass loop of the vehicle equipped with the panoramic glass loop, the digital satellite radio frequency There is an urgent need for a realistic and highly available technology that can provide wireless communication services operating in the band.

등록실용신안공보 KR 20-0406775호 2006.01.24 , 2쪽 11 ~ 2쪽 24줄, 도면 1Utility Model Registration KR 20-0406775 2006.01.24, p. 2, p. 11, p. 24, line 24, drawing 1

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 패치안테나의 상부방향으로 사각금속평판의 익스텐디드 방사체를 형성하고 패치안테나의 주위에 캐비티형상의 금속도체로 형성되는 사이드월을 배치하여 소형,경량의 안테나 특성을 만족하고 방사효율과 방사패턴의 지향성을 개선시켜 특정방향에 대한 안테나 지향성을 필요로 하는 디지털 위성라디오 주파수대역에서 동작할 수 있는 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치를 제공하는데 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, the present invention forms an extended radiator of the square metal plate in the upper direction of the patch antenna and the sidewall formed of a cavity-shaped metal conductor around the patch antenna The present invention provides a panoramic glass loop antenna device for a vehicle that can operate in a digital satellite radio frequency band requiring antenna directivity in a specific direction by satisfying small and lightweight antenna characteristics and improving radiation efficiency and radiation pattern directivity. .

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치는, 금속판으로 이루어진 루프패널과 파노라마 글래스가 순차적으로 적층되어 형성되는 글래스 루프를 구비하는 차량의 상기 글래스 루프상에 배치되고 급전회로 및 접지면이 형성된 기판을 구비하는 차량용 루프 안테나 장치에 있어서, 세라믹으로 형성되는 유전체와, 상기 유전체의 상부면상에 원편파를 위해 서로 마주보는 모서리가 일부 절삭된 사각금속박막으로 형성되는 메인방사체와, 상기 유전체의 하부면상에 사각금속박막으로 형성되는 메인접지부와, 상기 메인접지부의 하부방향으로 일정한 두께를 가지는 금속도체로 형성되고 상기 기판상에 형성된 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부, 및 상기 메인방사체와 상기 기판상의 급전회로를 전기적으로 연결하는 급전부로 이루어지는 패치 안테나와; 상기 패치 안테나의 상부 수직방향으로 일정 거리만큼 이격되도록 배치되고 사각금속평판으로 형성되는 익스텐디드 방사체; 및 상기 패치 안테나의 주위를 일정간격으로 둘러싸는 캐비티 형상의 금속도체로 형성되는 사이드월;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, a panoramic glass roof antenna apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention is disposed on the glass roof of a vehicle having a glass loop formed by sequentially stacking a roof panel made of a metal plate and a panoramic glass. A loop antenna device for a vehicle having a power supply circuit and a substrate having a ground plane, the vehicle loop antenna device comprising: a dielectric formed of ceramic and a rectangular metal thin film partially cut at corners facing each other for circular polarization on an upper surface of the dielectric; A main radiator, a main grounding portion formed by a rectangular metal thin film on a lower surface of the dielectric, and a blade formed of a metal conductor having a predetermined thickness in a lower direction of the main grounding portion and electrically connected to a ground plane formed on the substrate; A stand-in ground and the main radiator and the substrate A patch antenna comprising a power supply circuit to the power supply portion for electrically connecting with; An extended radiator arranged to be spaced apart by a predetermined distance in an upper vertical direction of the patch antenna and formed of a square metal plate; And a sidewall formed of a cavity-shaped metal conductor surrounding the patch antenna at predetermined intervals.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 패치안테나의 상부방향으로 사각금속평판의 익스텐디드 방사체를 형성하고 패치안테나의 주위에 캐비티형상의 금속도체로 형성되는 사이드월을 배치하여 소형,경량의 안테나 특성을 만족하고 방사효율과 방사패턴의 지향성을 개선시켜 특정방향에 대한 안테나 지향성을 필요로 하는 디지털 위성라디오 주파수대역에서 동작할 수 있는 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치를 제공하는 효과가 있다.
As described above, the present invention forms an extended radiator of a square metal plate in the upper direction of the patch antenna, and arranges sidewalls formed of cavity-shaped metal conductors around the patch antenna to provide a small and lightweight antenna characteristic. The present invention has an effect of providing a panoramic glass loop antenna device for a vehicle capable of operating in a digital satellite radio frequency band requiring antenna directivity in a specific direction by satisfying the radiation efficiency and the directivity of the radiation pattern.

도 1a 내지 도 1b는 차량용 샤크핀 안테나 장치에 구비되는 차량용 세라믹 패치 안테나(10)의 개략적인 구성도와 세부구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치의 사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치의 분해 사시도
도 4는 본 발명의 일실시예가 적용되기 전과 적용된 후의 안테나 특성을 측정하여 비교한 그래프1A to 1B are schematic and detailed views of a vehicle ceramic patch antenna 10 provided in a vehicle shark fin antenna device
2 is a perspective view of a vehicle panoramic glass loop antenna device according to an embodiment of the present invention
3 is an exploded perspective view of a vehicle panoramic glass loop antenna device according to an embodiment of the present invention
4 is a graph comparing and measuring antenna characteristics before and after applying an embodiment of the present invention.

본 발명이 실시되는 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치는, 금속판으로 이루어진 루프패널과 파노라마 글래스가 순차적으로적층되어 형성되는 글래스 루프를 구비하는 차량의 상기 글래스 루프상에 배치되고 급전회로 및 접지면이 형성된 기판을 구비하는 것을 전제로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a panoramic glass roof antenna apparatus for a vehicle, comprising: a substrate disposed on the glass loop of a vehicle having a roof panel formed of a metal plate and a glass loop formed by sequentially stacking a panoramic glass; On the premise that it is provided.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치의 사시도이다.2 is a perspective view of a vehicle panoramic glass loop antenna device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치는 급전회로 및 접지면이 형성된 기판(1)상에 배치되며, 도면에 도시된 바와 같이 세라믹으로 형성된 유전체(110)와 상기 유전체(110)의 상부면상에 구비되는 메인방사체(120)와 상기 유전체(110)의 하부면상에 구비되는 메인접지부(130)와 상기 메인접지부(130)의 하부방향으로 형성되며 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부(140) 및 상기 메인방사체(120)와 상기 기판(1)상의 급전회로를 서로 연결하는 급전부(150)로 이루어진 패치 안테나(100)와, 상기 패치 안테나(100)의 상부방향으로 형성되는 익스텐디드 방사부(200), 및 상기 패치 안테나(100)의 주위를 둘러싸는 금속도체로 형성되는 사이드월(300)을 포함하여 이루어진다. A panoramic glass loop antenna device for a vehicle according to an embodiment of the present invention is disposed on a substrate 1 on which a feed circuit and a ground plane are formed, and as shown in the drawing, a dielectric 110 and a dielectric 110 formed of ceramic. The main radiator 120 and the main grounding unit 130 provided on the lower surface of the dielectric 110 and the lower surface of the main grounding unit 130 is provided on the upper surface of the electrically connected to the ground plane A patch antenna 100 including an extended ground unit 140 and a feed unit 150 connecting the main radiator 120 and the feed circuit on the substrate 1 to each other, and an upper portion of the patch antenna 100. It includes an extended radiating part 200 formed in the direction, and the side wall 300 formed of a metal conductor surrounding the patch antenna 100.

보다 상세하게는, 상기 패치 안테나(100)를 구성하는 메인방사체(120)는 원편파를 위해 서로 마주보는 모서리가 일부 절삭된 사각금속박막으로 형성되고 상기 메인접지부(130)는 유전체(110)의 하부면상에 금속박막으로 형성되며, 상기 익스텐디드 접지부(140)는 일정한 두께를 가지는 금속도체로 형성된다.In more detail, the main radiator 120 constituting the patch antenna 100 is formed of a rectangular metal thin film having some corners facing each other for circular polarization, and the main grounding unit 130 is a dielectric 110. It is formed of a metal thin film on the lower surface of the extended ground portion 140 is formed of a metal conductor having a predetermined thickness.

여기서, 상기 유전체(110), 메인접지부(130), 익스텐디드 접지부(140), 및 사이드월(300)에 제 1 내지 제 4 급전홀(111,131,141,301)이 천공되어 구비되고 메인방사체(120)와 전기적으로 연결되는 급전부(150)가 삽입되어 상기 메인방사체(120)와 전기적으로 결합함으로써 기판(1)상에 형성된 급전회로로부터 인가되는 급전신호가 메인방사체(120)에 전달되며, 이때, 봉 형상의 급전핀으로 이루어지는 급전부(150)와 상기 메인접지부(130),익스텐디드 접지부(140), 및 사이드월(300)이 서로 절연되도록 상기 제 2 내지 제 4 급전홀(131,141,301)은 상기 제 1 급전홀(111)의 크기보다 상대적으로 크게 천공되어 형성되는 것이 바람직하다.Here, the first to fourth feed holes 111, 131, 141, 301 are provided in the dielectric 110, the main grounding unit 130, the extended grounding unit 140, and the sidewall 300, and the main radiator 120 is provided. The power supply unit 150 is electrically connected to the power supply unit 150 is electrically coupled to the main radiator 120 to transmit a power supply signal applied from the power supply circuit formed on the substrate 1 to the main radiator 120. , The second to fourth feed holes so that the feed part 150 formed of a rod-shaped feed pin and the main ground part 130, the extended ground part 140, and the side wall 300 are insulated from each other. The 131, 141, and 301 may be formed to be perforated relatively larger than the size of the first feed hole 111.

또한, 상기 익스텐디드 접지부(140)는 상기 메인접지부(130)의 하부에 구비되고 상기 기판상에 형성된 접지면과 전기적으로 연결되어 상기 메인방사체(120)와 접지면사이에 발생하는 널 포인트를 감소시키게 된다. In addition, the extended ground unit 140 is provided below the main ground unit 130 and electrically connected to the ground plane formed on the substrate is generated between the main radiator 120 and the ground plane The point is reduced.

또한, 상기 익스텐디드 방사체(200)는 상기 패치 안테나(100)의 상부 수직방향으로 일정 거리만큼 이격되도록 배치되어 사각금속평판으로 형성되고, 상기 패치안테나(100)의 메인방사체(120)와 커플링결합되어 안테나가 동작하는 경우에 동작주파수대역의 방사효율을 향상시킨다.In addition, the extended radiator 200 is disposed to be spaced apart by a predetermined distance in an upper vertical direction of the patch antenna 100 and formed of a square metal plate, and coupled to the main radiator 120 of the patch antenna 100. Ring coupled to improve the radiation efficiency of the operating frequency band when the antenna is operating.

한편, 상기 사이드월(300)은 상기 패치 안테나(100)의 주위를 일정간격으로 둘러싸는 캐비티 형상의 금속도체로 형성되며, 차량의 금속판으로 이루어진 루프패널에서 발생하는 전류성분을 차단하여 지표면과 이루는 각도가 20°~40°인 방향에 대한 안테나이득을 향상시킴으로써 특정방향에 대한 안테나 지향성을 개선시킨다.On the other hand, the side wall 300 is formed of a cavity-shaped metal conductor that surrounds the patch antenna 100 at a predetermined interval, and blocks the current component generated in the roof panel made of a metal plate of the vehicle to form the ground surface Improving the antenna gain in a specific direction by improving the antenna gain for a direction from 20 ° to 40 °.

또한, 상기 사이드월(300)은, 상기 금속판으로 이루어진 루프패널에서 발생하는 전류성분의 세기에 대응하여 상호간에 일정간격 이격된 채 복수개로 형성되며, 본 발명의 일실시예에서는 도면에 도시된 바와 같이 두 개의 사이드월(300)로 이루어지고, 이때, 제조공정의 편리성을 높이기 위하여 상기 익스텐디드 접지부(140)와 일체형으로 형성될 수 있다.In addition, the sidewalls 300 are formed in plural, spaced apart from each other by a predetermined interval corresponding to the strength of the current component generated in the roof panel made of the metal plate, as shown in the drawings in the embodiment of the present invention As made of two side walls 300, in this case, in order to increase the convenience of the manufacturing process may be formed integrally with the extended grounding unit 140.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치의 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view of a vehicle panoramic glass loop antenna device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하여 본 발명의 일실시에에 따른 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 3 will be described in more detail a vehicle panoramic glass loop antenna device according to an embodiment of the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치는, 제 1 급전홀(111)이 천공되어 구비되고 세라믹으로 형성되는 유전체(110), 원편파를 위해 서로 마주보는 모서리가 일부 절삭된 사각금속박막으로 형성되고 상기 유전체(110)의 상부면상에 구비되는 메인방사체(120), 상기 제 1 급전홀(111)과 대응되는 위치에 상기 제 1 급전홀(111)의 크기보다 상대적으로 크게 천공되어 형성되는 제 2 급전홀(131)을 구비하고 상기 유전체(110)의 하부면상에 금속박막으로 형성되는 메인접지부(130), 상기 제 2 급전홀(131)에 대응되는 제 3 급전홀(201)이 천공되어 구비되고 상기 메인방사체(120)의 하부방향으로 일정한 두께를 가지는 금속도체로 형성되고 상기 기판상에 형성된 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부(140), 및 상기 메인방사체(120)와 상기 기판상의 급전회로를 서로 연결하는 급전부(150)로 이루어지는 패치 안테나(100)와, 상기 패치 안테나(100)의 상부 수직방향으로 일정 거리만큼 이격되도록 배치되고 사각금속평판으로 형성되는 익스텐디드 방사체(200), 및 상기 패치 안테나(100)의 주위를 일정간격으로 둘러싸는 캐비티 형상의 금속도체로 형성되는 사이드월(300)을 포함하여 이루어진다.As shown in the figure, the vehicle panoramic glass loop antenna device according to an embodiment of the present invention, the dielectric feeding portion 110 is provided with a first feed hole 111 is formed of a ceramic, facing each other for circular polarization The first feeding hole 111 is formed at a position corresponding to the main radiator 120 and the first feeding hole 111, which is formed of a rectangular metal thin film having a cut edge partially formed on the upper surface of the dielectric 110. The second feed hole 131 is formed to be drilled relatively larger than the size of the main ground portion 130 and the second feed hole 131 formed of a metal thin film on the lower surface of the dielectric 110 An extended ground part formed with a metal conductor having a predetermined thickness in the lower direction of the main radiator 120 and provided with a corresponding third feed hole 201 and electrically connected to a ground plane formed on the substrate. 140, A patch antenna 100 comprising a feed part 150 connecting the main radiator 120 and a feed circuit on the substrate to each other and a square metal spaced apart by a predetermined distance in an upper vertical direction of the patch antenna 100. It comprises an extended radiator 200 formed of a flat plate, and a side wall 300 formed of a cavity-shaped metal conductor surrounding the patch antenna 100 at a predetermined interval.

여기서, 상기 사이드월(300)의 캐비티형상은 상부가 개방된 박스형태로 이루어지며 상기 사이드월(300)의 하부면 중심부에 상기 제 2 급전홀(131) 및 상기 제 3 급전홀(201)에 대응되는 제 4 급전홀(301) 천공되어 구비되며 상기 제 1 내지 제 4 급전홀(111,131,201,301)을 통하여 상기 메인방사체(120)와 상기 기판(1)상의 급전회로가 전기적으로 연결된다.Here, the cavity shape of the side wall 300 is formed in the form of a box with an open upper portion, and the second feed hole 131 and the third feed hole 201 in the center of the lower surface of the side wall 300 A corresponding fourth feed hole 301 is drilled and provided to electrically connect the main radiator 120 and the feed circuit on the substrate 1 through the first to fourth feed holes 111, 131, 201 and 301.

보다 상세하게는, 본 발명의 일실시예에서 상기 패치 안테나의 메인방사체(120)는 디지털 위성라디오 주파수 대역인 2.332GHz ~ 2.345GHz 대역에서 동작하며, 상기 패치 안테나(100)의 메인방사체(120)에 형성되는 원편파는 북미지역 디지털 위성라디오 방송을 수신하기에 적합한 LHCP(Left Hand Circular Polarization)인 것이 바람직하다.More specifically, in one embodiment of the present invention, the main radiator 120 of the patch antenna operates in the 2.332 GHz to 2.345 GHz band, which is a digital satellite radio frequency band, and the main radiator 120 of the patch antenna 100. It is preferable that the circular polarization formed at is LHCP (Left Hand Circular Polarization) suitable for receiving North American digital satellite radio broadcasting.

또한, 본 발명의 일실시예에서 상기 패치 안테나(100)의 유전체(110)는 유전율이 15이고 높이가 4mm인 세라믹으로 구성되어 있으며, 일반적인 세라믹 유전체의 유전율인 4.0 ~ 110 사이의 값을 갖는 다양한 세라믹으로 형성할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the dielectric 110 of the patch antenna 100 is composed of a ceramic having a dielectric constant of 15 and a height of 4 mm, and having a value between 4.0 and 110, which is a dielectric constant of a general ceramic dielectric. It can be formed from a ceramic.

일반적으로 세라믹은 종래 유전체로 쓰이던 물질들에 비하여 유전율이 매우 높고 다양하며 온도변화에 따른 안정도가 매우 높아 패치안테나의 경량화, 소형화에 적합하다.In general, ceramics have a very high dielectric constant and a high degree of stability with temperature change, compared to materials used as conventional dielectrics, making them suitable for weight reduction and miniaturization of patch antennas.

본 발명의 일실시예에서 상기 패치 안테나(100)의 메인 접지부(130)는 상기 유전체(110)의 하부면상 전면적에 걸쳐 구비되며, 상기 패치 안테나(100)의 급전부(150)는 봉형상의 급전핀으로 구성되고 상기 유전체(110)와 메인접지부(130)에 형성된 급전홀(111,131)에 삽입되어 상기 방사체(120)와 전기적으로 결합하며 원하는 임피던스 특성을 위치를 적당히 조절하여 변화시킬 수 있다. 이때, 상기 급전부(150)를 구성하는 급전핀의 지름은 상기 유전체(110)에 형성된 제 1 급전홀(111)에 대응되는 크기의 지름으로 형성된다.In one embodiment of the present invention, the main ground portion 130 of the patch antenna 100 is provided over the entire area on the lower surface of the dielectric 110, the feed portion 150 of the patch antenna 100 is rod-shaped Consists of a feeding pin and inserted into the feeding holes 111 and 131 formed in the dielectric 110 and the main ground 130 to be electrically coupled to the radiator 120 to change the desired impedance characteristics by appropriately adjusting the position. . At this time, the diameter of the feed pin constituting the feed unit 150 is formed to a diameter of the size corresponding to the first feed hole 111 formed in the dielectric (110).

또한, 상기 익스텐디드 방사체(200)는 상기 패치 안테나(100)의 상부 수직방향으로 일정 거리만큼 이격되도록 루프 안테나장치가 장착되는 케이스내부에 배치되는 사각금속평판으로 형성되고, 상기 패치안테나(100)의 메인방사체(120)와 커플링결합되어 안테나가 동작하는 경우에 동작주파수대역의 방사효율을 향상시킨다.In addition, the extended radiator 200 is formed of a square metal plate disposed inside the case in which the loop antenna device is mounted so as to be spaced apart by a predetermined distance in an upper vertical direction of the patch antenna 100, and the patch antenna 100 Coupling with the main radiator 120 of) improves the radiation efficiency of the operating frequency band when the antenna is operated.

게다가, 상기 사이드월(300)은 상기 패치 안테나(100)의 주위를 일정간격으로 둘러싸는 캐비티 형상의 금속도체로 형성되며, 차량의 금속판으로 이루어진 루프패널에서 발생하는 전류성분을 차단하여 지표면과 이루는 각도가 20° ~ 40°인 특정방향으로 안테나 이득을 증가시키고 이로 인해 방사패턴의 지향성을 개선시킨다.In addition, the sidewall 300 is formed of a cavity-shaped metal conductor that surrounds the patch antenna 100 at predetermined intervals, and blocks the current component generated in the roof panel made of a metal plate of the vehicle to form the ground surface. The antenna gain is increased in a specific direction with an angle of 20 ° to 40 °, thereby improving the directivity of the radiation pattern.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치는, 상기 패치 안테나(100)의 하부방향으로 형성되는 상기 익스텐디드 접지부(140)의 두께 d 및 상기 사이드월(300)을 구성하는 금속평판의 두께와 개수를 조절하여 상기 패치안테나(100)의 메인방사체(120)가 동작하는 디지털 위성 라디오 주파수대역의 안테나지향성을 개선시킬 수 있다.On the other hand, the vehicle panoramic glass loop antenna apparatus according to an embodiment of the present invention, the thickness d and the sidewall 300 of the extended ground portion 140 formed in the lower direction of the patch antenna 100 The antenna directivity of the digital satellite radio frequency band in which the main radiator 120 of the patch antenna 100 operates can be improved by adjusting the thickness and the number of metal plates constituting the flat plate.

여기서, 상기 익스텐디드 접지부(140)는, 상기 패치안테나(100)의 메인방사체(120)와 상기 기판상에 형성된 접지면 사이에서 발생하는 전계 효과로 인하여 방사패턴의 지향성이 개선되도록 동작주파수의 0.03λ ~ 0.2λ 길이를 만족하는 두께로 형성되며, 상기 사이드월(300)은, 상기 금속판으로 이루어진 루프패널에서 발생하는 전류성분의 세기에 대응하여 상호간에 일정간격 이격된 채 도면에 도시된 바와 같이 두 개의 사이드월(300)로 이루어진다.Here, the extended ground section 140, the operating frequency to improve the directivity of the radiation pattern due to the electric field effect generated between the main radiator 120 of the patch antenna 100 and the ground plane formed on the substrate The sidewall 300 is formed to have a thickness satisfying a length of 0.03λ to 0.2λ, and the sidewalls 300 are spaced apart from each other by a predetermined interval corresponding to the strength of the current component generated in the roof panel made of the metal plate. As shown, it consists of two sidewalls 300.

도 4는 본 발명의 일실시예가 적용되기 전과 적용된 후의 안테나 특성을 측정하여 비교한 그래프이다.4 is a graph comparing and measuring antenna characteristics before and after applying an embodiment of the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치는 본 발명의 일실시예가 적용되기 전에 비하여 지표면에서의 각도 20°~ 40°에 대한 안테나이득이 향상되는 것을 나타내고 있으며, 결과적으로 디지털 위성 라디오 주파수대역에서 요구하는 안테나의 지향성이 개선되는 것을 알 수 있다.As shown in the figure, the vehicle panoramic glass loop antenna device according to an embodiment of the present invention shows that the antenna gain for an angle of 20 ° to 40 ° from the ground surface is improved compared to before the embodiment of the present invention is applied. As a result, it can be seen that the directivity of the antenna required in the digital satellite radio frequency band is improved.

상기와 같이, 본 발명은 패치안테나의 상부방향으로 사각금속평판의 익스텐디드 방사체를 형성하고 패치안테나의 주위에 캐비티형상의 금속도체로 형성되는 사이드월을 배치하여 소형,경량의 안테나 특성을 만족하고 방사효율과 방사패턴의 지향성을 개선시켜 특정방향에 대한 안테나 지향성을 필요로 하는 디지털 위성라디오 주파수대역에서 동작할 수 있는 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치를 제공하는 효과가 있다.As described above, the present invention forms an extended radiator of a square metal plate in the upper direction of the patch antenna and arranges sidewalls formed of cavity-shaped metal conductors around the patch antenna to satisfy the small and light antenna characteristics. In addition, there is an effect of providing a panoramic glass loop antenna device for a vehicle that can operate in a digital satellite radio frequency band requiring antenna directivity in a specific direction by improving the radiation efficiency and the directivity of the radiation pattern.

지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위내에서, 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, It is within the scope of the present invention that component changes to such an extent that they can be coped evenly within a range that does not deviate from the scope of the present invention.

1 : 기판 10, 100 : 패치 안테나
11, 110 : 유전체 12, 120 : (메인)방사체
13, 130 : (메인)접지부 14, 150 : 급전부
111, 131, 201, 301 : 제 1 내지 4급전홀
140 : 익스텐디드 접지부
200 : 익스텐디드 방사체 300 : 사이드월 1: board 10, 100: patch antenna
11, 110: dielectric 12, 120: (main) radiator
13, 130: (main) ground 14, 150: feeder
111, 131, 201, 301: 1st to 4th class feeding holes
140: extended ground portion
200: extended radiator 300: sidewall

Claims (5)

금속판으로 이루어진 루프패널과 파노라마 글래스가 순차적으로 적층되어 형성되는 글래스 루프를 구비하는 차량의 상기 글래스 루프상에 배치되고 급전회로 및 접지면이 형성된 기판을 구비하는 차량용 루프 안테나 장치에 있어서,
세라믹으로 형성되는 유전체와, 상기 유전체의 상부면상에 원편파를 위해 서로 마주보는 모서리가 일부 절삭된 사각금속박막으로 형성되는 메인방사체와, 상기 유전체의 하부면상에 사각금속박막으로 형성되는 메인접지부와, 상기 메인접지부의 하부방향으로 일정한 두께를 가지는 금속도체로 형성되고 상기 기판상에 형성된 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부, 및 상기 메인방사체와 상기 기판상의 급전회로를 전기적으로 연결하는 급전부로 이루어지는 패치 안테나와;
상기 패치 안테나의 상부 수직방향으로 일정 거리만큼 이격되도록 차량용 루프 안테나 장치가 장착되는 케이스 내부에 배치되는 사각금속평판으로 형성되는 익스텐디드 방사체; 및
상기 패치 안테나의 주위를 일정간격으로 둘러싸는 캐비티 형상의 금속도체로 형성되는 사이드월;을 포함하여 이루어지며,
상기 사이드월은, 상기 금속판으로 이루어진 루프패널에서 발생하는 전류성분을 차단하여 안테나 지향성을 개선시키는 것을 특징으로 하는 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치
In a vehicle roof antenna device comprising a substrate on which a power feeding circuit and a ground plane are formed and disposed on the glass roof of a vehicle having a glass roof in which a roof panel made of a metal plate and a panoramic glass are sequentially stacked.
A main radiator formed of a ceramic, a main radiator formed of a rectangular metal thin film having a part of the edges facing each other for circular polarization on an upper surface of the dielectric, and a main ground portion formed of a rectangular metal thin film on the lower surface of the dielectric And an extended ground part formed of a metal conductor having a predetermined thickness in the lower direction of the main ground part and electrically connected to a ground plane formed on the substrate, and electrically connecting the main radiator and a feed circuit on the substrate. A patch antenna formed of a feeding unit;
An extended radiator formed of a square metal plate disposed inside a case in which a vehicle loop antenna device is mounted to be spaced apart by a predetermined distance in an upper vertical direction of the patch antenna; And
And a side wall formed of a metal conductor having a cavity shape surrounding the patch antenna at predetermined intervals.
The sidewall is a panoramic glass loop antenna device for a vehicle, characterized in that to improve the antenna directivity by blocking the current component generated in the roof panel made of the metal plate
청구항 1에 있어서, 상기 익스텐디드 방사체는,
상기 패치안테나의 메인방사체와 커플링결합되어 동작주파수대역의 방사효율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치
The method according to claim 1, wherein the extended radiator,
Coupled with the main radiator of the patch antenna is a panoramic glass roof antenna device for a vehicle, characterized in that for improving the radiation efficiency of the operating frequency band
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 사이드월은,
상기 금속판으로 이루어진 루프패널에서 발생하는 전류성분의 세기에 대응하여 상호간에 일정간격 이격된 채 복수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치
The method according to claim 1, wherein the sidewall,
A panoramic glass roof antenna device for a vehicle, characterized in that formed in plural spaces spaced apart from each other in correspondence with the strength of the current component generated in the roof panel made of the metal plate.
청구항 1에 있어서, 상기 패치 안테나의 메인방사체는,
디지털 위성라디오 주파수 대역인 2.332GHz ~ 2.345GHz 대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 파노라마 글래스 루프 안테나 장치The method according to claim 1, wherein the main radiator of the patch antenna,
2.332 GHz, the digital satellite radio frequency band Automotive panoramic glass loop antenna device, characterized in that operating in the ~ 2.345GHz band
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