KR101509573B1 - 썬루프를 이용한 차량용 멀티 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안테나에 관한 것으로 보다 상세하게는, 차량의 썬루프에 구비된 멀티 안테나를 사용하여 멀티 대역의 주파수를 수신할 수 있는 안테나에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 썬루프를 이용한 차량용 멀티 안테나는 상기 썬루프 상에 설치된 제 1 안테나; 및 상기 썬루프 상에 상기 제 1 안테나와 별개로 설치된 제 2 안테나를 포함한다.

Description

썬루프를 이용한 차량용 멀티 안테나{Multi-Antenna using sunroof on car}

본 발명은 안테나에 관한 것으로 보다 상세하게는, 차량의 썬루프에 구비된 멀티 안테나를 사용하여 멀티 대역의 주파수를 수신할 수 있는 안테나에 관한 것이다.

종래, 자동차용 안테나로 모노폴 안테나를 사용하는 방식이 있다. 이 방식은 모노폴 안테나가 차량 외부로 길게 도출되어 외관상 좋지 않으며, 파손 위험이 있다는 문제점이 있다.

이러한 단점을 보완한 방식으로, 차량의 뒷 유리창에 안테나 패턴을 형성하는 방식이 있다. 그러나, 이 방식은 인접한 열선에 의한 잡음 현상이 있고, 지향성이 커서 차량의 이동 방향에 따라 수신 감도 변화가 크다는 문제점이 있다.

위 방식과 별개로 차량의 루프 뒤 부분에 상어 지느러미 같은 형태의 작은 안테나를 부착하여 사용하는 방식이 있다. 이 방식은 안테나의 크기가 작아서 VHF대 이하의 FM이나 DMB와 같은 낮은 주파수 대역에서는 좋은 이득을 얻을 수 없고, 외부에서 내부로 케이블을 들여오기도 쉽지 않아 설치 공정이 번거롭다는 문제점이 있다.

최근에는 네비게이션이 차량에 설치되어 기존의 AM, FM 이외에도 DMB 와 GPS용 안테나가 차량에 설치될 필요가 있다. 또한, 차량의 기기와 탑승자의 단말기를 이어주는 블루투스(BT) 기능도 채택되고 있어 블루투스용 안테나도 차량에 설치될 필요가 있다.

다만, 종래 방식은 외관상 문제, 파손 문제, 열선에 의한 잡음 문제, 이득 문제, 설치 공정 문제 등으로 인하여 AM, FM, DMB, GPS, 블루투스 용 멀티 안테나를 차량에 설치하기 곤란하다는 문제점이 있다.

이와 관련하여, 한국공개특허 제2011-0089827호(출원인: 아사히 가라스 가부시키가이샤, 발명의 명칭: 유리 안테나 및 이를 포함하는 차량용 창유리)는 차량 창유리에 설치된 유리 안테나를 개시하고 있다. 이 같은 방식은 앞서 본 바와 같이, 지향성이 커서 차량의 이동 방향에 따라 수신 감도 변화가 크다는 문제점이 있다.

그리고, 한국공개특허 제2007-0113274호(출원인: 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드, 발명의 명칭: 차량용 유리 안테나)는 차량의 후부 창유리의 김서림 방지용 열선 여백에 설치된 안테나를 개시하고 있다. 이 같은 방식은 앞서 본 바와 같이, 열선에 의한 잡음과 지향성이 커서 차량의 이동 방향에 따라 수신 감도 변화가 크다는 문제점이 있다.

한국공개특허 제2011-0089827호 한국공개특허 제2007-0113274호

이에, 본 발명은 차량의 방향 변동에도 수신 감도의 변화가 적고 차량의 내부 신호나 외부의 신호에 높은 수신 감도를 가지며, 외관상 드러나지 않아 미관을 해치지 않으며, 설치가 용이한 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 썬루프를 이용한 차량용 멀티 안테나는 상기 썬루프 상에 설치된 제 1 안테나; 및 상기 썬루프 상에 상기 제 1 안테나와 별개로 설치된 제 2 안테나를 포함한다.

여기서, 상기 제 1 안테나와 제 2 안테나는 수신 대역이 상이할 수 있다.

그리고, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나 중 적어도 하나는 상기 썬루프 상에 증착되거나, 필름 형태로 제작되어 설치될 수 있다.

또한, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는 상기 썬루프 상부 유리면의 표면 및 상기 썬루프 하부 덮개 중 적어도 하나에 설치될 수 있다.

또한, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나는 루프 안테나일 수 있다.

또한, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나 중 적어도 하나는 루프 길이가 수신 파장 길이와 동등할 수 있다.

또한, 상기 제 2 안테나는 상기 제 1 안테나 보다 수신 파장이 길며, 상기 제 2 안테나는 상기 제 1 안테나 외측에 배치될 수 있다.

또한, 상기 제 2 안테나는 상기 썬루프가 설치된 차량의 금속 지붕으로부터 기 설정된 간격으로 이격될 수 있다.

또한, 상기 제 1 안테나는 블루투스 안테나, GPS 안테나, 디지털티비 안테나, DMB 안테나, AM/FM 안테나 및 이동통신용 안테나 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 제 2 안테나는 블루투스 안테나, GPS 안테나, 디지털티비 안테나, DMB 안테나, AM/FM 안테나 및 이동통신용 안테나 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나의 일측은 임피던스 정합부를 매개로 신호결합부에 연결되며, 상기 임피던스 정합부는 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나 각각에 대응하는 임피던스 정합 회로를 포함할 수 있다.

또한, 상기 신호 결합부는 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나 각각에 대응하는 임피던스 정합 회로의 출력을 결합소자를 이용하여 결합하고, 발룬을 이용해 케이블에 연결될 수 있다.

또한, 상기 신호 결합부는 케이블을 매개로 신호분배부에 연결되고, 상기 신호 분배부는 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나 각각에 대응하는 수신기부에 신호를 분배할 수 있다.

또한, 상기 신호 분배부는 발룬을 이용해 수신된 신호를 분배소자를 이용해 상기 제 1 안테나 및 제 2 안테나 각각에 대응하는 수신기부에 신호를 분배할 수 있다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명은 차량의 썬루프에 멀티 안테나를 형성하는 것에 의해 운행 방향에 따른 수신 감도의 변화가 적고, 파손 위험이 없고, 차량의 내부 신호나 외부의 신호에 높은 수신 감도를 가질 수 있다.

그리고, 본 발명은 루프 안테나로 멀티 안테나를 구현하는 것에 의해, 안테나가 외관상 드러나지 않아 미관을 해치지 않으며, 설치가 용이할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 썬루프를 이용한 차량용 멀티 안테나의 예시도이다.
도 2는 도 1의 임피던스 정합부에 대한 회로도이다.
도 3은 도 1의 신호 결합부와 신호 분배부를 설명하기 위한 회로도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 썬루프를 이용한 차량용 멀티 안테나를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

차량에서 썬루프는 개방 공간으로 안테나를 구성하기에 적당한 공간이며 최근의 차량들은 점차 썬루프를 기본으로 채택하는 차종이 늘어나고 있어 무지향성 다중대역 안테나를 여기에 설치할 경우 별도의 안테나들이 필요 없이 높은 수신감도를 갖는 안테나 시스템을 갖는 부가가치가 높은 썬루프를 제작할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 썬루프를 이용한 차량용 멀티 안테나에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 썬루프를 이용한 차량용 멀티 안테나의 예시도이다. 도 2는 도 1의 임피던스 정합부에 대한 회로도이다. 도 3은 도 1의 신호 결합부와 신호 분배부를 설명하기 위한 회로도이다. 이하, 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 썬루프를 이용한 차량용 멀티 안테나는 썬루프(1) 상에 설치되는 멀티 안테나(10)를 포함할 수 있다.

멀티 안테나(10)는 적어도 두 개의 안테나를 포함할 수 있다. 도 1은 그 예로, 멀티 안테나(10)가 블루투스 안테나(11), GPS 안테나(12), 디지털티비 안테나(13), DMB 안테나(14), AM/FM 안테나(15)로 구성되는 경우를 도시한다. 멀티 안테나(10)를 구성하는 각각의 안테나는 썬루프(1) 상부 유리면의 표면 및 썬루프(1) 하부 덮개 중 적어도 하나에 증착되거나 필름 형태로 장착될 수 있다. 주지된 바와 같이, 블루투스 안테나(11), GPS 안테나(12), 디지털티비 안테나(13), DMB 안테나(14) 및 AM/FM 안테나(15)는 각각 블루투스 대역, GPS 대역, 디지털티비 대역, DMB 대역, AM/FM 대역을 수신할 수 있다. 도 1은 예시에 불과하며, 설치 환경에 따라, 멀티 안테나(10)를 구성하는 각각의 안테나 종류 및 개수는 가변될 수 있다. 멀티 안테나에 포함된 안테나의 종류를 본 발명이 제한하지는 것은 아니며, 안테나는 이동 통신용 안테나를 포함할 수도 있다. 이 경우, 안테나는 차량에 설치된 이동통신 중계기의 일부일 수 있다.

멀티 안테나(10)에 포함된 각각의 안테나는 루프 안테나 타입일 수 있다. 이에 의해, 평면 방향에 대한 방향성이 없고, 루프의 길이를 수신 파장 길이로 하는것에 의해 다이폴 안테나와 동등한 이득 즉, 높은 이득을 가질 수 있다.

루프의 길이를 수신 파장 길이로 하는 경우, 한정된 공간에서 최적의 배치가 될 수 있도록, 수신 파장 길이가 작은 안테나를 수신 파장 길이가 큰 안테나 내측에 배치하는 것이 바람직하다. 도 1은 그 예로, 수신 파장 길이가 커지는 순서에 따라, 내측에서 외측으로 블루투스 안테나(11), GPS 안테나(12), 디지털티비 안테나(13), DMB 안테나(14), AM/FM 안테나(15)를 순차로 배치한 경우를 예시한다.

상기 멀티 안테나(10)의 각 안테나들은 UHF이상의 주파수(블루투스, GPS, DTV)는 루프의 길이가 해당 주파수의 한 파장 범위가 되도록 하고, VHF이하의 주파수(DMB, AM/FM)는 공간이 허용하는 범위에서 되도록 면적이 크도록 하는 것이 바람직하다.

위와 같은 멀티 안테나(10)의 배치에서 인접하는 안테나에 의한 간섭이 배재되도록, 각각의 안테나는 인접하는 안테나와 최대한 이격되는 것이 바람직하다. 그리고, 최외곽에 위치한 안테나 즉, 가장 주파수가 낮은 AM/FM 안테나(15)는 차량의 금속 지붕(루프)에 의한 간섭이 최소화되록 적정하게(예를 들어, 2cm 이상) 이격되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 블루투스(2.4GHz) 안테나(11)는 파장의 길이(12.5cm)에 준하여 가장 안쪽에 배치하고, 블루투스 안테나(11) 외곽에 GPS(1.5GHz) 안테나(12)를 파장의 길이(20cm)에 준하여 배치하고, GPS 안테나(12) 외곽에 디지털티비(470~700MHz) 안테나(13)를 평균 파장의 길이(50cm)에 준하여 배치하고, 디지털티비 안테나(14) 외곽에 DMB(174~216MHz) 안테나(14)를 배치할 수 있다. 이때, 썬루프의 사이즈로 인해 DMB의 평균 파장의 길이(150cm)에 준하여 DMB 안테나(14)를 구현하는데 어려움이 있으므로, 반 파장정도인 80cm 정도로 구현하고, DMB 안테나(14) 외곽에 AM/FM(AM:0.5~1.6MHz, FM:88~108MHz) 안테나(150)를 배치할 수 있다. 도 1은 예시에 불과하며, 썬루프 상에 멀티 타입으로 적어도 2 개의 안테나가 설치되는 경우라면 본 발명에 속할 수 있다. 또한, 멀티 안테나(10)를 구성하는 각각의 안테나의 루프 길이는 수신 파장 길이로 하는 것이 바람직하나, 루프 길이 및 루프 형상은 설치 환경 예를 들어, 썬루프 싸이즈 및 형상에 따라 적절히 수정될 수 있다. 또한, 복수의 안테나 중 일부는 썬루프 유리 표면 그 나머지는 썬루프 하부 덥개에 형성될 수도 있다.

위와 같은 멀티 안테나(10)는 임피던스 정합부(20)를 매개로 신호결합부(30)와 연결될 수 있다.

도 2를 참조하면, 임피던스 정합부(20)는 수신기부(60)와 연결 케이블(40)의 임피던스(50이나 75)에 적합하도록 각 안테나의 임피던스를 인덕터와 커패시터를 결합한 임피던스 변환 회로를 통하여 정합시킬 수 있다. 임피던스 정합부(20)는 각 안테나에 대응한 임피던스 정합회로를 구비할 수 있다.

도 3을 참조하면, 신호결합부(30)는 각 안테나에서 온 신호들을 달리 표현하면, 각 안테나에 대응한 임피던스 정합회로의 출력을 결합소자(페라이트 코아 등)를 이용하여 결합하고 발룬을 이용하여 안테나(10)와 케이블(40)의 비 대칭적 구조 및 케이블(40)과 차량 표면의 금속 간에 발생하는 케이블(40) 표면전류를 억제하여 하나의 케이블(40)로 신호가 잘 흐를 수 있도록 하여준다.

계속하여, 도 1을 참조하면, 신호결합부(30)의 출력단에 케이블(40) 일측이 연결되고, 케이블(40) 타측에 신호분배부(50)가 연결될 수 있다. 케이블(40)은 썬루프(1)의 반복된 왕복운동에 잘 견디도록 유연성을 가질 수 있다. 이때, 이용 주파수 범위에서 손실이 적는 케이블을 사용하여 썬루프(1)에 장착된 신호결합부(30)로부터 신호를 각 수신기들(60)로 분배하기 위한 장소에 설치된 신호분배부(50)까지 신호를 손실 없이 잘 전달하도록 하는 것이 바람직하다.

신호분배부(50)는 하나의 케이블(40)를 통해서 전달된 전파신호들을 여러 개의 수신기를 포함하는 수신기부(60)가 이용할 수 있도록 신호를 각각의 수신기에 분배하는 기능을 수행하는 것으로 구조 및 구성회로는 도 3의 신호결합부(30)와 동일할 수 있다. 다만, 신호분배부(50)는 하나 입력과 출력포트를 신호결합부와(30) 반대로 이용한다. 즉, 신호결합부(30)에서의 결합소자는 신호분배부(50)에서 분배소자로 동작한다.

위와 같은 썬루프를 이용한 멀티 안테나는 안테나가 차량의 내부에 설치되어 전파의 수신 감도가 상당히 떨어지거나 유리창에 부착되어 회전에 따른 방향성으로 수신감도가 떨어지는 문제가 없고, 썬루프나 선루프 덮개에 루프안테나 형태로 설치되는 것에 의해 차량의 지붕에 외장형의 모노폴 안테나를 여러개 설치한 것과 동등한 효과를 갖게 하여 방향성이 없게 하여 방향전환에 영향을 받지 않고 높은 수신감도를 가질 수 있으며, 외부의 돌출이 없어 세차 등에 유리하며, 미관에도 우수한 특성을 가질 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 및 안테나 루프 길이 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 썬루프
10 : 멀티 안테나
11 : 블루투스안테나 12 : GPS안테나
13 : 디지털티비 안테나 14 : DMB안테나
15 : AM/FM 안테나
20 : 임피던스 정합부
30 : 신호결합부
40 : 케이블
50 : 신호분배부
60 : 수신기부

Claims (14)

1. 썬루프를 이용한 차량용 멀티 안테나에 있어서,
   차량의 썬루프 내측에 루프안테나 형태로 설치되며 서로 다른 수신대역을 가지는 적어도 2개의 안테나;를 포함하며,
   상기 적어도 2개의 안테나는,
   각각의 수신파장길이와 대응한 루프길이를 가지는 루프안테나 형태로 설치되며, 상대적으로 수신파장길이가 짧은 안테나의 루프가 수신파장길이가 길은 안테나의 루프 내측으로 이격되어 설치되고,
   상기 적어도 2개의 안테나는,
   블루투스 안테나, GPS 안테나, 디지털티비 안테나, DMB 안테나, AM/FM 안테나 및 이동통신용 안테나 중 서로 상이한 적어도 2개의 안테나인 것을 특징으로 하는 안테나.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 2개의 안테나는 상기 썬루프 상에 증착되거나, 필름 형태로 제작되어 설치되는 것을 특징으로 하는 안테나.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 2개의 안테나는 상기 썬루프 상부 유리면의 표면 및 상기 썬루프 하부 덮개 중 적어도 하나에 설치되는 것을 특징으로 하는 안테나.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 2개의 안테나 중 수신파장길이가 가장 긴 안테나는, 상기 썬루프가 설치된 차량의 금속 지붕으로부터 기 설정된 간격으로 이격되는 것을 특징으로 하는 안테나.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 안테나 일측은 임피던스 정합부를 매개로 신호결합부에 연결되며,
    상기 임피던스 정합부는 상기 적어도 2개의 안테나 각각에 대응하는 임피던스 정합 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호 결합부는 상기 적어도 2개의 안테나 각각에 대응하는 임피던스 정합 회로의 출력을 결합소자를 이용하여 결합하고, 발룬을 이용해 케이블에 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호 결합부는 케이블을 매개로 신호분배부에 연결되고,
    상기 신호 분배부는 상기 적어도 2개의 안테나 각각에 대응하는 수신기부에 신호를 분배하는 것을 특징으로 하는 안테나.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 신호 분배부는 발룬을 이용해 수신된 신호를 분배소자를 이용해 상기 적어도 2개의 안테나 각각에 대응하는 수신기부에 신호를 분배하는 것을 특징으로 하는 안테나.
    

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