KR101622170B1 - 차량용 외장 안테나 - Google Patents

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KR101622170B1
KR101622170B1 KR1020150117469A KR20150117469A KR101622170B1 KR 101622170 B1 KR101622170 B1 KR 101622170B1 KR 1020150117469 A KR1020150117469 A KR 1020150117469A KR 20150117469 A KR20150117469 A KR 20150117469A KR 101622170 B1 KR101622170 B1 KR 101622170B1
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housing
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정대현
오창헌
정후봉
유주봉
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몰렉스 엘엘씨
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Abstract

복수의 안테나를 하나의 하우징에 통합 구현하고, 안테나들 간의 신호 간섭을 최소화하며 주파수 대역폭을 광대역화하여 안테나 방사 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 외장 안테나가 개시된다. 본 발명의 차량용 외장 안테나는, 하부가 개방된 케이스와, 케이스의 내측면에 대응되는 형상으로 형성되어 케이스의 내부에 삽입되어 복수 주파수 대역의 신호를 송수신하는 다수의 방사체와 방사체들 간의 신호 간섭을 최소화하고 주파수 대역폭을 광대역화하는 커플링 패치가 구비되는 하우징과, 케이스에 내장되어 방사체와 통전되는 급전패드가 구비되는 회로기판과, 회로기판이 안착되어 케이스와 결합되고 케이스의 개방된 하부를 차폐하는 베이스를 포함할 수 있다.

Description

차량용 외장 안테나{EXTERNAL ANTENNA FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 외부에 부착되어 전파를 수신하거나 송신하는 차량용 외장 안테나에 관한 것이다.
무선통신의 발달로 자동차에는 라디오, 네비게이션, DMB 등과 같은 다양한 종류의 통신장치가 설치되고 있으며, 상기 통신장치를 위한 안테나 장착도 필수적이다.
이처럼 차량의 내부와 외부에 다수의 안테나가 설치되고 있으며, 내부 안테나의 경우 차량의 차폐영향 때문에 수신율이 저조하여 차량 외부로 안테나를 장착하게 되었고, 미관도 좋고 공기저항이 적은 샤크(shark) 형상의 외장형 안테나, 즉 샤크핀 안테나가 주목받고 있다.
일반적으로 샤크핀 안테나의 경우 베이스 상에 고정된 세라믹 칩 타입의 GPS 안테나와 코일 형태 또는 PCB 형태의 AM/FM/DMB 안테나로 이루어진다.
그런데, 최근에는 멀티미디어의 성장과 차량 내에서 즐기면서 정보도 수집할 수 있는 "인포테인먼트(infortainment)" 서비스가 요구되면서 이를 뒷받침하기 위한 복수의 안테나, 예를 들어 GSM, LTE, WiFi, AM, FM 안테나가 필요하게 되었다.
AM/FM, WiFi 안테나와 더불어 특히 LTE 안테나의 경우 메인 안테나(Main antenna)와 다이버시티 안테나(Diversity antenna)가 동시에 필요하고, 이 두 안테나는 상호 신호 간섭이 최소화되어야 데이터 전송 속도가 좋으며, 데이터 왜곡 현상이 적어진다.
그러나, 종래에는 좁은 샤크핀 안테나의 내부에 LTE 두 개의 안테나(Main, Diversity)를 추가하다 보니, 특히 주파수 로우 밴드(Low Band)대역(700MHz ~ 1GHz)에서 상호 신호 간섭이 심하게 발생되어 데이터 전송 속도가 저하되고 데이터가 왜곡되는 문제점이 있다.
또한, 복수 주파수 대역을 커버할 수 있는 안테나들을 하나의 샤크핀 안테나에 통합을 시켜야 하는데 있어 차량 외부에 장착되는 샤크핀 안테나의 경우 크기를 키울 수 없는 제약사항으로 인하여 문제점이 발생되고 있다.
또한, 안테나의 접점 부위를 회로기판에 납땜 등을 통해 솔더링하여 급전하게 되는데, 외부 충격으로 인한 솔더링 부위의 접전 불량 및 급전에 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0843150호(2008.07.02. 공고)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 안테나들 간의 신호 간섭을 최소화하고 주파수 대역폭을 광대역화하여 안테나 방사 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 외장 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 복수 개의 안테나를 하나의 하우징에 통합 구현하여 설계 및 공정의 단순화, 제조 단가를 절감할 수 있는 차량용 외장 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 안테나와 회로기판 간의 급전 구조를 개선한 차량용 외장 안테나를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 외장 안테나는, 하부가 개방된 케이스; 상기 케이스의 내측면에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 케이스의 내부에 삽입되며, 복수 주파수 대역의 신호를 송수신하는 다수의 방사체와 상기 방사체들 간의 신호 간섭을 최소화하고 주파수 대역폭을 광대역화하는 커플링 패치가 구비되는 하우징; 상기 케이스에 내장되며, 상기 방사체와 통전되는 급전패드가 구비되는 회로기판; 및 상기 회로기판이 안착되며, 상기 케이스와 결합되어 상기 케이스의 개방된 하부를 차폐하는 베이스;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방사체는, 상기 하우징의 일측면에 패턴 형성되어 LTE 주파수 대역의 메인(Main) 대역을 구현하는 제 1 방사체; 및 상기 제 1 방사체가 형성되는 면의 반대측 상기 하우징의 타측면에 패턴 형성되어 LTE 주파수 대역의 다이버시티(Diversity) 대역을 구현하는 제 2 방사체;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 방사체 및 상기 제 2 방사체는 주파수 하이 밴드(High band)와 로우 밴드(Low band)를 포함하되, 상기 로우 밴드는 상기 커플링 패치에 인접되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 커플링 패치는, 상기 제 1 방사체와 상기 제 2 방사체 사이 상기 하우징의 외측면 또는 내측면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 커플링 패치는, 상기 하우징에 패턴 형성되는 다수의 방사체 중 적어도 하나에 연결되도록 형성될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 외장 안테나는, 하부가 개방된 케이스; 상기 케이스의 내측면에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 케이스의 내부에 삽입되며, 복수 주파수 대역의 신호를 송수신하는 다수의 방사체가 구비되는 하우징; 상기 케이스에 내장되며, 상기 방사체와 통전되는 급전패드가 구비되는 회로기판; 및 상기 회로기판이 안착되며, 상기 케이스와 결합되어 상기 케이스의 개방된 하부를 차폐하는 베이스;를 포함하며, 상기 방사체는, 상기 하우징의 일측면에 패턴 형성되어 LTE 주파수 대역의 메인(Main) 대역을 구현하는 제 1 방사체; 및 상기 제 1 방사체가 형성되는 면의 반대측 상기 하우징의 타측면에 패턴 형성되어 LTE 주파수 대역의 다이버시티(Diversity) 대역을 구현하는 제 2 방사체;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 하단에 상기 방사체와 연결되는 컨택부가 구비되고, 상기 회로기판의 상단에 상기 급전패드와 연결되는 전도성 탄성부가 구비되며, 상기 컨택부와 상기 탄성부의 상호 접촉에 의해 상기 방사체는 상기 급전패드와 통전될 수 있다.
또한, 상기 탄성부는 전도성 폼 또는 코일로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 하우징의 하단에 돌기부가 형성되어 상기 회로기판에 형성된 홈부에 끼워지고, 상기 하우징의 양측 하단부에 후크부가 형성되어 상기 회로기판의 양측 가장자리에 걸리며, 상기 돌기부 및 상기 후크부에 의해 상기 하우징은 상기 회로기판에 고정될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 외장 안테나는, 하부가 개방된 케이스; 상기 케이스의 내측면에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 케이스의 내부에 삽입되며, 복수 주파수 대역의 신호를 송수신하는 다수의 방사체가 구비되는 하우징; 상기 케이스에 내장되며, 상기 방사체와 통전되는 급전패드가 구비되는 회로기판; 및 상기 회로기판이 안착되며, 상기 케이스와 결합되어 상기 케이스의 개방된 하부를 차폐하는 베이스;를 포함하며, 상기 하우징의 하단에 상기 방사체와 연결되는 컨택부가 구비되고, 상기 회로기판의 상단에 상기 급전패드와 연결되는 전도성 탄성부가 구비되며, 상기 컨택부와 상기 탄성부의 상호 접촉에 의해 상기 방사체는 상기 급전패드와 통전될 수 있다.
본 발명의 차량용 외장 안테나는 복수의 주파수 대역 안테나의 상호 간섭의 최적화 지점을 찾기 위하여 커플링 패치를 적용함으로써, 좁은 공간에 복수 주파수 대역의 안테나들, 특히 LTE 메인 안테나와 다이버시티 안테나의 상호 신호 간섭을 최소화하여 데이터 왜곡없이 전송 속도를 향상시킬 수 있고, 안테나의 주파수 대역폭을 넓힐 수 있으며, 안테나 방사 효율을 극대화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 하나의 하우징에 복수 주파수 대역의 방사체들을 구현함으로써, 안테나 방사체를 따로 따로 설계하여 샤크핀 내부에 각각 조립을 해야 하는 번거로움과 각각의 안테나를 별도로 장착함으로 인한 사용 공간의 비효율성을 개선함으로써, 제작비용을 절감할 수 있고, 조립 공정을 간소화시켜 전체적인 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 복수 주파수 대역의 방사체를 전도성 폼 또는 전도성 코일을 통해 급전패드와 탄성적으로 연결함으로써, 충격에 대한 안정된 급전이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 외장 안테나의 분해사시도.
도 2는 차량용 외장 안테나의 하우징의 일 실시예를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 좌측면도.
도 4는 도 2의 우측면도.
도 5는 도 2의 배면도.
도 6은 도 2의 저면도
도 7은 차량용 외장 안테나의 하우징의 다른 실시예를 도시한 사시도.
도 8은 도 7의 좌측면도.
도 9는 도 7의 우측면도.
도 10은 도 7의 배면도.
도 11은 차량용 외장 안테나의 하우징의 또 다른 실시예를 도시한 사시도.
도 12는 차량용 외장 안테나의 회로기판 및 베이스의 평면도.
도 13은 본 발명의 차량용 외장 안테나의 LTE 주파수 대역별 커플링 패치 적용 전과 후의 정재파비(Standing wave ratio, SWR)를 나타내는 실험결과 도면.
도 14는 커플링 패치 적용 후의 상호 신호 간섭을 나타내는 실험결과 도면.
도 15는 본 발명의 차량용 외장 안테나의 급전 구조의 일 실시예를 도시한 사시도.
도 16은 도15의 A 및 B부분의 상세 구성도.
도 17은 본 발명의 차량용 외장 안테나의 급전 구조의 다른 실시예를 도시한 사시도.
도 18은 도17의 C부분의 상세 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 외장 안테나의 분해사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 외장 안테나는 케이스(100), 하우징(200), 회로기판(300) 및 베이스(400)를 포함할 수 있다.
케이스(100)는 하광상협의 삼각형 형태, 예를 들어 상어 지느러미 형상으로 형성되고 하부가 개방된다. 케이스(100)는 상어 지느러미 형상 이외에도 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
하우징(200)은 케이스(100)의 하부 개방면을 통해 내부에 삽입된다. 하우징(200)은 케이스(100)의 내측면에 대응되는 형상으로 형성된다. 예를 들어, 하우징(200)은 케이스(100)와 동일하게 상어 지느러미 형상으로 형성될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 본 실시예의 차량용 외장 안테나는 상어 지느러미 형상으로 형성되고 이에 따른 하우징(200)의 형상도 상어 지느러미 형상으로 설계가 가능하다. 이는 종래의 안테나에서와 같이 헬리컬 타입이나 PCB 타입의 안테나와 비교하여 후술할 안테나 방사체 설계에 있어 다양한 형상으로 구현될 수 있으며, 방사체가 후술할 회로기판과의 거리를 최대한 멀게 설계 가능함으로써 최적의 안테나 성능을 확보할 수 있다.
하우징(200)에는 복수 주파수 대역, 예컨대 GPS, GSM, CDMA, LTE, BT/WiFi, AM/FM 대역 등의 RF 신호를 송수신하는 다수의 안테나 방사체(210)가 구비될 수 있다. 또한, 하우징(200)에는 방사체들 간의 신호 간섭을 최소화하고 주파수 대역폭을 광대역화하는 커플링 패치(220)가 구비될 수 있다.
회로기판(300)은 케이스(100)에 내장되며 방사체(210)와 통전되는 급전패드(310)가 구비된다.
베이스(400)는 회로기판(300)이 상면에 안착되고, 케이스(100)와 결합되어 케이스(100)의 개방된 하부를 차폐한다. 베이스(400)는 차량의 지붕 위에 고정된다.
도 2는 차량용 외장 안테나의 하우징의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 좌측면도이고, 도 4는 도 2의 우측면도이고, 도 5는 도 2의 배면도이며, 도 6은 도 2의 저면도이다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 하우징(200)은 복수 주파수 대역의 신호를 송수신하는 안테나 방사체(210)를 다수 개 구비한다. 방사체(210)는 도전성 물질, 예컨대 금속재로 이루어진다.
방사체(210)는 제 1 내지 제 4 방사체(211, 212, 213, 214)를 포함할 수 있다.
제 1 방사체(211)는 하우징(200)의 일측면, 예컨대 도면 상에서 좌측면에 띠 형태로 패턴 형성되어 LTE 주파수 대역의 메인(Main) 대역을 구현하는 LTE 메인 안테나를 포함할 수 있다.
제 2 방사체(212)는 제 1 방사체(211)가 형성되는 면의 반대측 하우징(200)의 타측면, 예컨대 도면 상에서 우측면에 띠 형태로 패턴 형성되어 LTE 주파수 대역의 다이버시티(Diversity) 대역을 구현하는 LTE 다이버시티 안테나를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 제 1 방사체(211)와 제 2 방사체(212)는 LTE 주파수 대역 안테나로 구성하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 제 1 방사체(211)와 제 2 방사체(212)는 GSM, CDMA 주파수 대역 안테나로 구성할 수도 있다.
또한, 제 1 방사체(211)와 제 2 방사체(212)는 주파수 하이 밴드(High band)(211a)(212a) 및 로우 밴드(Low band)(211b)(212b)를 포함한다. 여기서, 특히, 저주파수 대역에서의 신호 간섭을 최소화하기 위하여 하이 밴드(211a)(212a)에 비해 로우 밴드(211b)(212b)의 길이를 더 길게 형성하는 것이 바람직하다.
제 3 방사체(213)는 제 1 방사체(211) 또는 제 2 방사체(212)가 형성되는 동일면의 일측, 예컨대 도면 상에서 제 2 방사체(212)가 형성된 우측면의 일측에 띠 형태로 패턴 형성되어 와이파이(WiFi) 주파수 대역을 구현하는 WiFi 안테나를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제 3 방사체(213)는 WiFi 주파수 대역 안테나로 구성하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 제 3 방사체(213)는 블루투스(Bluetooth) 주파수 대역 안테나로 구성할 수도 있다.
제 4 방사체(214)는 하우징(200)의 후면 및 상면에 패턴 형성되어 AM/FM 주파수 대역을 구현하는 AM/FM 안테나를 포함할 수 있다.
따라서, 하나의 하우징(200)에 복수 주파수 대역의 방사체들(211, 212, 213, 214)을 구현함으로써, 안테나 방사체들(211, 212, 213, 214)을 따로 따로 설계하여 샤크핀 내부에 각각 조립을 해야 하는 번거로움과 각각의 안테나를 별도로 장착함으로 인한 사용 공간의 비효율성을 개선함으로써, 제작비용을 절감할 수 있고, 조립 공정을 간소화시켜 전체적인 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.
또한, 하우징(200)의 저면에는 각각의 방사체(210)와 연결된 컨택부(230)가 다수 개 구비된다. 예를 들어, 제 1 방사체(211)와 연결되는 제 1 컨택부(231)와, 제 2 방사체(212)와 연결되는 제 2 컨택부(232)와, 제 3 방사체(213)와 연결되는 제 3 컨택부(233)와, 제 4 방사체(214)와 연결되는 제 4 컨택부(234)가 하우징(200)의 저면 가장자리에 각각 설치될 수 있다.
또한, 하우징(200)의 저면에는 하우징(200)을 회로기판(300)에 착탈 결합할 수 있도록 하우징(200)의 저면 양측에는 후크부(240)가 다수 개 구비된다.
도 7은 차량용 외장 안테나의 하우징의 다른 실시예를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 좌측면도이고, 도 9는 도 7의 우측면도이며, 도 10은 도 7의 배면도이다.
도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 하우징(200)은 복수 주파수 대역의 신호를 송수신하는 다수의 안테나 방사체(210)와 방사체들 간의 신호 간섭을 최소화하고 주파수 대역폭을 광대역화하는 커플링 패치(220)를 구비할 수 있다.
본 실시예에서 방사체(210)는 제 1 내지 제 4 방사체(211, 212, 213, 214)를 포함하며, 도 2 내지 도 6을 참고하여 설명한 상기 실시예와 동일하다. 따라서, 상기 실시예와 동일한 기능을 수행하는 구성 요소, 제 1 내지 제 4 방사체(211, 212, 213, 214)에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 이하에서는 상기 실시예와 상이한 구성인 커플링 패치(220)에 대해서만 구체적으로 설명하기로 한다.
커플링 패치(220)는 도전성 물질, 예컨대 금속재로 이루어진다.
커플링 패치(220)는 LTE 메인 안테나인 제 1 방사체(211)와 LTE 다이버시티 안테나인 제 2 방사체(212) 사이 하우징(200)의 외측면에 형성된다. 본 실시예에서는 커플링 패치(220)를 하우징(200)의 외측면에 형성하는 구성을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 커플링 패치(220)를 하우징(200)의 내측면에 형성할 수도 있다.
또한, 커플링 패치(220)는 하우징(200)의 일측면에 제 1 방사체(211)와 제 3 방사체(213) 사이의 하우징(200) 일측면에 형성하고 제 2 방사체(212)와 제 3 방사체(213) 사이의 하우징(200) 타측면에 형성할 수 있다. 이를 통해 커플링 패치(220)는 제 1 방사체(211)와 제 3 방사체(213)를 이중 커플링하여 제 1 방사체(211) 및 제 3 방사체(213)의 주파수 대역폭을 동시에 확대시킬 수 있다. 또한, 커플링 패치(220)는 제 2 방사체(212)와 제 3 방사체(213)를 이중 커플링하여 제 2 방사체(212) 및 제 3 방사체(213)의 주파수 대역폭을 동시에 확대시킬 수 있다.
또한, LTE 메인 안테나인 제 1 방사체(211)와 LTE 다이버시티 안테나인 제 2 방사체(212)의 로우 밴드(211b)(212b)를 커플링 패치(220)에 인접되게 형성함으로써, 저주파수 대역에서 신호 간섭을 최소화하고, 주파수 대역폭을 확대시킬 수 있다.
본 실시예에서는 커플링 패치(220)를 대략 사각형 형태로 패턴 형성하는 구성을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 도면에 도시되지 않았지만, 나선형 또는 지그재그형 등 다양한 형태로 패턴 형성될 수도 있다.
따라서, 복수의 주파수 대역 안테나의 상호 간섭의 최적화 지점을 찾기 위하여 커플링 패치(220)를 적용함으로써, 좁은 공간에 복수 주파수 대역의 안테나들, 특히 LTE 메인 안테나(211)와 다이버시티 안테나(212)의 상호 신호 간섭을 최소화하여 데이터 왜곡없이 전송 속도를 향상시킬 수 있고, 안테나의 주파수 대역폭을 넓힐 수 있으며, 안테나 방사 효율을 극대화시킬 수 있다.
도 11은 차량용 외장 안테나의 하우징의 또 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나 하우징(200)은 복수 주파수 대역의 신호를 송수신하는 다수의 안테나 방사체(210)와 방사체들 간의 신호 간섭을 최소화하고 주파수 대역폭을 광대역화하는 커플링 패치(220)가 구비된다.
본 실시예에서는 커플링 패치(220)의 일부분이 다른 주파수 밴드의 안테나 방사체(210)에 연결되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 커플링 패치(220)가 하우징(200)의 상면에 패턴 형성되어 AM/FM 주파수 대역을 구현하는 제 4 방사체(214)와 연결되어(220a) 일체로 형성될 수 있다.
따라서, AM/FM에서는 기존 AM/FM 방사체(214) 및 커플링 패치(220) 영역까지 확대되어 AM/FM의 대역폭을 확장시키며, LTE에서는 커플링 패치(220)영역이 LTE 메인 안테나(211)와 다이버시티 안테나(212) 사이에서 커플링 패치 역할을 하여 신호간섭을 최소화하며 대역폭을 확장시키는 역할을 하게 된다.
도 12는 차량용 외장 안테나의 회로기판 및 베이스의 평면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 회로기판(300)은 베이스(400) 상에 고정되게 설치된다. 회로기판(300)에는 하우징(200)의 방사체(210)들과 통전되는 급전패드(310)가 다수 개 구비된다. 예를 들어, 제 1 방사체(211)의 제 1 컨택부(231)와 통전되는 제 1 급전패드(311)와, 제 2 방사체(212)의 제 2 컨택부(232)와 통전되는 제 2 급전패드(312)와, 제 3 방사체(213)의 제 3 컨택부(233)와 통전되는 제 3 급전패드(313)와, 제 4 방사체(214)의 제 4 컨택부(234)와 통전되는 제 4 급전패드(314)가 회로기판(300)의 상면에 각각 설치될 수 있다.
또한, 회로기판(300)에는 LTE 메인 안테나인 제 1 방사체(211)와 LTE 다이버시티 안테나인 제 2 방사체(212)를 원하는 주파수로 동조시키기 위한 정합회로(320)가 적어도 하나 이상 실장될 수 있다. 정합회로(320)는 2G(GSM850, GSM900, DCS, PCS, CDMA, US-PCS), 3G(WCDMA850/900/1800/1900/2100) 및 4G(LTE) 주파수 대역들 중 적어도 하나 이상을 커버하도록 구성될 수 있다. 이러한 정합회로(320)는 공지된 기술로 이해 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 회로기판(300)에는 안테나의 주파수를 동조시키기 위한 가변 커패시터(capacitor)가 적어도 하나 이상 실장될 수 있다. 가변 커패시터는 스위치들을 갖는 다수의 고정 커패시터, 버랙터(varactor), 멤스 커패시터(MEMS capacitor) 등으로 선택적으로 구성할 수 있다. 이러한 가변 커패시터는 공지된 기술로 이해 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 13은 본 발명의 차량용 외장 안테나의 LTE 주파수 대역별 커플링 패치 적용 전과 후의 정재파비(Standing wave ratio, SWR)를 나타내는 실험결과 도면이다.
도 13을 참조하면, 커플링 패치(220)를 적용한 경우 698MHz부터 960MHz까지의 주파수 대역 및 1710MHz부터 2170MHz대역, 그리고 2300MHz부터 2690MHz의 주파수 대역에서 커플링 패치(220)가 적용이 안된 경우에 비하여 주파수 대역폭이 넓어지고 손실이 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
아래 표 1은 커플링 패치 적용 전과 후의 안테나 방사 효율을 나타낸 표이다.
Figure 112015080908050-pat00001
표 1에서 보는 바와 같이, 커플링 패치(220)를 적용한 경우 698MHz부터 960MHz까지의 주파수 대역 및 1710MHz부터 2170MHz대역, 그리고 2300MHz부터 2690MHz의 주파수 대역에서 커플링 패치(220)가 적용이 안된 경우에 비하여 안테나 이득이 증가하는 것을 알 수 있다.
도 14는 커플링 패치 적용 후의 상호 신호 간섭을 나타내는 실험결과 도면이다.
도 14를 참조하면, 일반적으로 LTE 시스템에서 요구되는 상호 신호 간섭 값(isolation value)이 전 대역에서 -8dB이하 인 것을 확인할 수 있다. 이는 LTE 전 대역에서 전송속도의 저하와 데이터 왜곡이 없이 고속으로 데이터가 전송될 수 있음을 알 수 있다.
본 실시예의 차량용 외장 안테나는 회로기판(300)의 급전 패드(310)를 통하여 모든 방사체(210)에 급전이 된다. 이하, 설명의 편의를 위하여 제 1 방사체(211)의 급전 구조를 예시하여 설명하며, 나머지 제 2 내지 제 4 방사체(212)(213)(214)의 급전 구조는 제 1 방사체(211)의 급전 구조와 동일하게 적용되므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 15는 본 발명의 차량용 외장 안테나의 급전 구조의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 16은 도15의 A 및 B부분의 상세 구성도이다.
도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 하우징(200)의 일측면에는 LTE 메인 안테나인 제 1 방사체(211)가 패턴 형성되어 있다. 하우징(200)의 하단에는 제 1 방사체(211)와 연결되는 제 1 컨택부(231)가 구비된다. 또한, 회로기판(300)의 상단에는 제 1 급전패드(311)와 연결되는 전도성 제 1 탄성부(321)가 구비된다. 본 실시예에서 탄성부는 전도성 폼(320)으로 이루어질 수 있다. 이를 통해 제 1 컨택부(231)와 제 1 탄성부(321)의 상호 접촉에 의해 제 1 방사체(211)는 제 1 급전패드(311)와 탄성적으로 통전될 수 있다. 또한, 도면에 도시되지 않았으나, LTE 다이버시티 안테나인 제 2 방사체(212)는 전도성 폼으로 이루어진 제 2 탄성부(322)에 의해 회로기판(300)의 제 2 급전패드(312)와 탄성적으로 연결되고, WiFi 안테나인 제 3 방사체(213)는 전도성 폼으로 이루어진 제 3 탄성부(323)에 의해 회로기판(300)의 제 3 급전패드(313)와 탄성적으로 연결되고, AM/FM 안테나인 제 4 방사체(214)는 전도성 폼으로 이루어진 제 4 탄성부(324)에 의해 회로기판(300)의 제 4 급전패드(314)와 탄성적으로 연결된다.
본 실시예에서는 전도성 탄성부(320)를 사각면체 형상으로 형성하는 구성을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 원형, 타원형 등 다양한 형상으로 형성할 수도 있다.
하우징(200)의 하단에는 돌기부(250)가 다수 형성되어 회로기판(300)에 다수 형성된 홈부(301)에 각각 끼워진다. 또한, 하우징(200)의 양측 하단부에는 후크부(240)가 각각 형성되어 회로기판(300)의 양측 가장자리에 각각 걸리게 된다. 이에 따라, 돌기부(250) 및 후크부(240)를 이용하여 하우징(200)을 회로기판(300)에 간단하게 착탈 결합할 수 있다.
도 17은 본 발명의 차량용 외장 안테나의 급전 구조의 다른 실시예를 도시한 사시도이고, 도 18은 도17의 C부분의 상세 구성도이다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 탄성부는 전도성 코일(330)로 이루어질 수 있다. 이를 통해 컨택부(230)와 전도성 코일(330)의 상호 접촉에 의해 방사체(210)는 급전패드(310)와 탄성적으로 통전될 수 있다.
따라서, 복수 주파수 대역의 방사체(210)를 전도성 폼(320) 또는 전도성 코일(330)을 통해 급전패드(310)와 탄성적으로 연결함으로써, 충격에 대한 안정된 급전이 가능한 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 자격을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해 해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 케이스 200 : 하우징
210 : 방사체 211 : 제 1 방사체
212 : 제 2 방사체 213 : 제 3 방사체
214 : 제 4 방사체 220 : 커플링 패치
230 : 컨택부 231 : 제 1 컨택부
232 : 제 2 컨택부 233 : 제 3 컨택부
234 : 제 4 컨택부 240 : 후크부
250 : 돌기부 300 : 회로기판
310 : 급전패드 311 : 제 1 급전패드
312 : 제 2 급전패드 313 : 제 3 급전패드
314 : 제 4 급전패드 320 : 전도성 폼
330 : 전도성 코일 400 : 베이스

Claims (10)

  1. 하부가 개방된 케이스;
    상기 케이스의 내측면에 대응되어 중앙이 돌출되고 양 측면이 경사면을 이루는 형상으로 형성되어 상기 케이스의 내부에 삽입되는 하우징;
    상기 하우징의 일 측면에 패턴 형성되어 LTE 주파수 대역의 메인(Main) 대역을 구현하는 제 1 방사체;
    상기 제 1 방사체가 형성되는 면의 반대측 상기 하우징의 타측면에 패턴 형성되어 LTE 주파수 대역의 다이버시티(Diversity) 대역을 구현하는 제 2 방사체;
    상기 하우징의 중앙 돌출부에 패턴 형성되어 무선신호를 수신하기 위한 제 3 방사체;
    상기 제1 방사체와 상기 제3 방사체 사이의 하우징 측면 및 상기 제2 방사체와 상기 제3 방사체 사이의 하우징 측면에 각각 패턴 형성되어 인접 방사체 사이를 커플링하여 주파수 대역폭을 광대역화하는 커플링 패치;
    상기 케이스에 내장되며, 각 방사체와 각각 통전되는 급전패드가 구비되는 회로기판; 및
    상기 회로기판이 안착되며, 상기 케이스와 결합되어 상기 케이스의 개방된 하부를 차폐하는 베이스;를 포함하는 차량용 외장 안테나.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방사체 및 상기 제 2 방사체는 주파수 하이 밴드(High band)와 로우 밴드(Low band)를 포함하되,
    상기 로우 밴드는 상기 커플링 패치에 인접되게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 외장 안테나.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 커플링 패치는,
    상기 제 1 방사체와 상기 제 2 방사체 사이 상기 하우징의 외측면 또는 내측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 외장 안테나.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 커플링 패치는,
    상기 하우징에 패턴 형성되는 다수의 방사체 중 적어도 하나에 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 외장 안테나.
  6. 삭제
  7. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징의 하단에 상기 방사체와 연결되는 컨택부가 구비되고, 상기 회로기판의 상단에 상기 급전패드와 연결되는 전도성 탄성부가 구비되며,
    상기 컨택부와 상기 탄성부의 상호 접촉에 의해 상기 방사체는 상기 급전패드와 통전되는 것을 특징으로 하는 차량용 외장 안테나.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 탄성부는 전도성 폼 또는 코일인 것을 특징으로 하는 차량용 외장 안테나.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 하우징의 하단에 돌기부가 형성되어 상기 회로기판에 형성된 홈부에 끼워지고, 상기 하우징의 양측 하단부에 후크부가 형성되어 상기 회로기판의 양측 가장자리에 걸리며, 상기 돌기부 및 상기 후크부에 의해 상기 하우징은 상기 회로기판에 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 외장 안테나.
  10. 삭제
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