KR101945397B1 - 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 내부 전방 유리에 설치하여 설치 작업이 용이하고 설치 구조가 간단하며, 차량의 전방과 후방 양 방향으로 독립적으로 전파를 방사하는 방사패치를 가져서 차량 전후방 500m 이상의 거리에서 통신이 가능한 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나는 평면형 안테나 기판; 상기 평면형 안테나 기판의 일면에 설치되며, 자동차 전방을 향하여 전파를 방사하는 전방 안테나; 상기 평면형 안테나 기판의 타면에 설치되며, 자동차 후방을 향하여 전파를 방사하는 후방 안테나; 상기 전방 안테나, 평면형 안테나 기판 및 후방 안테나를 상기 자동차 내부 중 차량 전방 유리에 장착하는 안테나 장착부를 포함한다.

Description

차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나{AN ASYMMETRY TWO-WAY ANTENNA}

본 발명은 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 내부 전방 유리에 설치하여 설치 작업이 용이하고 설치 구조가 간단하며, 차량의 전방과 후방 양 방향으로 독립적으로 전파를 방사하는 방사패치를 가져서 차량 전후방 500m 이상의 거리에서 통신이 가능한 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나에 관한 것이다.

최근 우리나라는 2인 1 자동차 시대라고 할 만큼 자동차 수요가 폭발적으로 늘어나는 추세이다. 이렇게 자동차 수요가 늘어나고 실제 자동차 보유 대수가 증가함에 따라 교통사고도 비례하여 증가하고 있다.

그런데 이러한 교통 사고의 주요 원인으로 운전자의 부주의가 꼽히고 있으며, 운전자의 부주의로 인한 교통 사고를 줄일 수 있는 방안으로 WAVE(Wireless Access In Vehicular Environments) 통신이 대두되고 있다. WAVE는 차세대 차량용 통신 환경으로써 차량 간 고속통신(V2V)와 차량-인프라간의 통신(V2I)의 매우 중요한 요소이다.

따라서 이러한 WAVE 통신 기술을 철도 차량에 적용하기 위한 실험이나, 고속도로 환경에서 버스 등의 대형차에 구현하기 위한 실험 등이 활발하게 이루어지고 있다. 또한 이러한 WAVE(IEEE 802.11p)는 일반적인 승용차에 설치되어 있는 샤크 안테나에 의해서도 구현이 가능하나, 차량 외부에 설치되므로 설치 작업이 어렵고 설치 구조가 복잡한 문제점이 있다.

한편 하이패스 안테나와 같이, 차량 내부에 설치하는 방식의 안테나로도 구현이 가능하지만, 기존의 하이패스 안테나는 단방향의 방사패치만 가지는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 차량 내부 전방 유리에 설치하여 설치 작업이 용이하고 설치 구조가 간단하며, 차량의 전방과 후방 양 방향으로 독립적으로 전파를 방사하는 방사패치를 가져서 차량 전후방 500m 이상의 거리에서 통신이 가능한 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나는 평면형 안테나 기판; 상기 평면형 안테나 기판의 일면에 설치되며, 자동차 전방을 향하여 전파를 방사하는 전방 안테나; 상기 평면형 안테나 기판의 타면에 설치되며, 자동차 후방을 향하여 전파를 방사하는 후방 안테나; 상기 전방 안테나, 평면형 안테나 기판 및 후방 안테나를 상기 자동차 내부 중 차량 전방 유리에 장착하는 안테나 장착부를 포함한다.

그리고 본 발명에서 상기 평면형 안테나 기판은, 일정 간격 이격된 상태로 평행하게 설치되는 전후방 마이크로스트립 기판; 상기 전후방 마이크로스트립 기판 사이에 개재되어 설치되며, 상기 전후방 마이크로스트립 기판 사이를 격리시키는 접지면; 및 상기 전후방 안테나의 방사 양을 조절하는 급전라인;을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 전방 안테나는, 상기 전방 마이크로스트립 기판의 전면에 평면도형(직사각형 또는 원형, 타원형 등) 형태로 증착되어 설치되는 전방 방사패치; 상기 전방 마이크로스트립 기판의 전면에 상기 전방 방사패치와 연결되도록 증착되어 설치되며, 상기 전방 방사패치에 전류를 공급하는 전방 급전라인;을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 후방 안테나는, 상기 후방 마이크로스트립 기판의 후면에 평면도형 형태로 증착되어 설치되는 후방 방사패치; 상기 후방 마이크로스트립 기판의 후면에 상기 후방 방사패치와 연결되도록 증착되어 설치되며, 상기 후방 방사패치에 전류를 공급하는 후방 급전라인;을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 후방 방사패치는, 전방보다 이득을 높이기 위해 복수개의 평면도형 방사패치가 서로 이격되어 나란하게 형성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나에는, 전후방에 설치되는 복수개의 안테나에 의한 방사량을 조절하기 위해 특별하게 급전 라인의 전류 비율을 조절하여 구성하는 것이 바람직하다.

또한 차량 내장용 비대칭 양방형성 안테나에는 전후방에 설치되는 2개의 안테나에 의한 방사 양을 조절하기 위해 특별하게 급전라인의 전류 비율을 조절하여 구성하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나에는, 상기 전방 마이크로스트립 기판 전면 중 상기 전방 방사패치와 일정 간격 이격된 위치에 형성되는 LTE 안테나 또는 WiFi 안테나가 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 차량 내장용 비대칭 양방항성 안테나는 차량 내부 전방 유리 등에 설치되므로 차량의 지붕 등에 천공을 하는 등 복잡한 설치 작업이 불필요하고, 긴 길이의 케이블이 필요하지 않는 등 설치 구조도 간단하며, 차량에 탑승한 탑승자 인체에 대한 영향도 최소화한 장점이 있다.

또한 본 발명의 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나는 차량 전후방으로 독립된 전파 방사패치를 가져서 전후방으로 500m 이상의 거리에서도 통신이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나의 구조를 도시하는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면형 안테나 기판의 구조를 도시하는 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 안테나의 구조를 도시하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 후방 안테나의 구조를 도시하는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방 안테나의 구조를 도시하는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 안테나에 의한 방사 패턴을 도시하는 도면이다.
도 8, 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양방향 안테나의 구조를 도시하는 도면들이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

< 실시예 1 >

본 실시예에 따른 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 평면형 안테나 기판(110), 전방 안테나(120), 후방 안테나(130) 및 안테나 장착부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 평면형 안테나 기판(110)은 도 2에 도시된 바와 같이, 전체적으로 평판 플레이트 형상을 가지며, 상기 전방 안테나(120)와 후방 안테나(130)가 설치될 수 있는 공간을 제공한다. 구체적으로 상기 평면형 안테나 기판(110)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 전방 마이크로스트립 기판(112), 후방 마이크로스트립 기판(114) 및 접지면(116)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서 상기 전후방 마이크로스트립 기판(112, 114)은 서로 일정 간격 이격된 상태로 평행하게 설치된다. 이때 상기 전후방 마이크로스트립 기판(112, 114)의 재질은 일반적인 마이크로스트립 기판의 재질이 사용될 수 있으며, 전방 마이크로스트립 기판(112)과 후방 마이크로스트립 기판(114)의 크기는 정확하게 일치하는 크기로 제작된다.

그리고 상기 접지면(116)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전후방 마이크로스트립 기판(112, 114) 사이에 개재되어 설치되며, 상기 전후방 마이크로스트립 기판(112, 114) 사이를 격리시키는 구성요소이다. 이 접지면(116)은 전방 안테나(120)와 후방 안테나(130)를 서로 격리시키기 위하여 설치되는 것으로서, 동(Copper) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서 본 실시예에 따른 평면형 안테나 기판(110)은 상기 접지면(116)을 이루는 동 판넬의 양면에 마이크로스트립 기판(112, 114)을 증착시키는 방법으로 제조될 수 있다.

다음으로 상기 전방 안테나(120)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 평면형 안테나 기판(110)의 일면에 설치되며, 자동차 전방을 향하여 전파를 방사하는 구성요소이다. 따라서 상기 전방 안테나(120)는 차량 내부에 설치될 때, 차량의 전방을 향하도록 설치된다.

본 실시예에서 상기 전방 안테나(120)는 구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 전방 방사패치(122) 및 전방 급전라인(124)으로 구성될 수 있다. 상기 전방 방사패치(122)는 상기 전방 마이크로스트립 기판(112)의 전면에 평면도형 형태로 증착되어 설치되며, 차량의 전방으로 전파를 방사한다. 이때 상기 전방 방사패치(122)의 형상은 도 4에 도시된 바와 같이, 직사각형, 정사각형, 원, 타원 등 다양한 형상의 평면도형으로 변화될 수 있다. 이러한 구조를 가지는 전방 안테나(122)에 의한 방사패턴(최대 방사 m1)은 도 7에 도시된 바와 같다.

한편 상기 전방 급전라인(124)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전방 마이크로스트립 기판(112)의 전면에 상기 전방 방사패치(122)와 연결되도록 증착되어 설치되며, 상기 전방 방사패치(122)에 전류를 공급하는 구성요소이다. 물론 이 전방 급전라인(124)은 외부에서 전류를 공급하는 전원(도면에 미도시)과 연결된다.

예를 들어 본 실시예에 따른 양방향 방사패치에 외부로부터 동시에 공급되는 전류량이 1이라고 했을 때, 전방 급전라인(124)에 공급되는 전류량은 0.8 비율로 조절되는 것이 바람직하다.

또한 본 실시예에서 상기 전방 마이크로스트립 기판(112)의 전면에는 상기 전방 방사패치(122)가 형성되더라도 공간이 많이 남는 구조이므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 이 남는 공간에 LTE 안테나(150), WiFi 안테나 등 다른 안테나가 더 구비될 수도 있다. 물론 상기 LTE 안테나(150)는 상기 전방 방사패치(122)와 독립적으로 설치되며, 전류도 독립적으로 공급받을 수 있도록 별도의 급전라인을 구비한다.

다음으로 상기 후방 안테나(130)는 도 2, 5에 도시된 바와 같이, 상기 평면형 안테나 기판(110)의 타면에 설치되며, 자동차 후방을 향하여 전파를 방사하는 구성요소이다. 즉, 상기 후방 안테나(130)는 상기 전방 안테나(120)가 설치되는 반대편에 설치되며, 상기 전방 안테나(120)와 반대 방향으로 전파를 방사한다.

이를 위하여 본 실시예에서 상기 후방 안테나(130)는 구체적으로 도 5에 도시된 바와 같이, 후방 방사패치(132)와 후방 급전라인(134)으로 구성된다. 먼저 상기 후방 방사패치(132)는 상기 후방 마이크로스트립 기판(114)의 후면에 평면도형(직사각형 또는 원형, 타원형 등) 형태로 증착되어 설치된다. 이때 상기 후방 방사패치(132)는 전방 방사패치(122)과 달리, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수개의 평면도형 방사패치가 서로 이격되어 나란하게 형성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따른 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나(100)가 차량의 전방 유리에 설치되므로, 상기 전방 안테나(120)에서 방사되는 전파는 차량 내부에서 매우 짧은 거리를 통과하고 바로 전방 유리와 만나는 상태이지만, 상기 후방 안테나(130)에서 방사되는 전파는 차량 내부의 긴 거리의 공간을 통과한 후에 차량 후방 유리를 통과하는 상태이다. 또한 차량에 탑승한 탑승자의 인체에 의해 신호가 감소된다. 따라서 후방 안테나(130)는 전방 안테나(120)보다 강한 전파 방사가 요구되므로, 전방 안테나(120)와 달리 2개 이상의 후방 방사패치를 설치하는 것이다.

이러한 구조를 가지는 후방 방사패치(132)에 의하여 이루어지는 방사패턴(최대 방사 m2)은 도 7에 도시된 바와 같다.

그리고 상기 후방 급전라인(134)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 후방 마이크로스트립 기판(114)의 후면에 상기 후방 방사패치(132)와 연결되도록 증착되어 설치되며, 상기 후방 방사패치(132)에 전류를 공급하는 구성요소이다. 이 후방 급전라인(134)은 전술한 바와 같이, 복수개로 설치되는 후방 방사패치(132)에 대하여 전류를 공급하기 위하여 분기된 구조를 가지며, 복수개의 후방 방사패치(132)에 동일한 전류를 공급한다.

예를 들어 본 실시예에 따른 양방향 방사패치에 외부로부터 동시에 공급하는 전류량이 1이라고 한다면 두개 후방 방사패치(132)의 급전라인(134)들은 각각 0.65 비율로 전류가 공급되도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한 본 실시예에서 상기 후방 급전라인(134)은 전방 급전라인(124)와 상기 기판(114)를 관통하는 비어홀에 의하여 연결되어 외부에서 전류를 공급하는 전원(도면에 미도시)과 연결되며, 상기 전방 급전라인(124)과 후방 급전라인(134)은 동일한 전류를 공급받는다.

한편 본 실시예에 따른 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나(100)에는 전후방에 설치되는 두개의 안테나에 의한 방사량을 조절하기 위해 특별하게 급전 제어부가 더 구비될 수 있다.

마지막으로 상기 안테나 장착부(140)는 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나(100)를 차량에 장착하기 위한 구성요소이다. 구체적으로 상기 안테나 장착부(140)는 상기 전방 안테나(120), 평면형 안테나 기판(110) 및 후방 안테나(130)를 상기 자동차 내부 중 차량 전방 유리에 장착할 수 있는 구조를 가진다.

즉, 상기 안테나 장착부(140)는 구체적으로 평판 형상의 안테나 판넬(110) 및 전후방 안테나(120, 130)를 삽입할 수 있는 안테나 삽입부(142), 그리고 상기 안테나 삽입부(142)를 차량 내부의 전방 유리 표면 등에 결합시킬 수 있는 결합부(144) 및 외부 전원과 연결하는 전원 연결부(146) 등이 설치되는 구조를 가질 수 있다.

< 실시예 2 >

본 실시예에 따른 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나는, WAVE 통신 단말기의 채널(Ch) 수가 2개인 경우에 해당되는 실시예이다. 본 실시예에 따른 차량 내장용 양방향성 안테나(200)는 도 8, 9에 도시된 바와 같이, 전방 안테나(220, 260)와 후방 안테나(230, 250) 각각을 동일한 평판 형상의 안테나 판넬(210)에 상하 방향으로 2세트의 배열을 배치하고, 각 배열의 전후방 안테나에는 2개의 안테나 배열 간의 결합을 최소화하기 위하여 위상차가 180˚를 가지도록 급전하여 운영할 수 있다.

100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나
110 : 평면형 안테나 기판 120 : 전방 안테나
130 : 후방 안테나 140 : 안테나 장착부
200 : 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나
210 : 평면형 안테나 기판 220, 260 : 전방 안테나
230, 250 : 후방 안테나

Claims (7)

1. 일정 간격 이격된 상태로 평행하게 설치되는 전후방 마이크로스트립 기판과 상기 전후방 마이크로스트립 기판 사이에 개재되어 설치되며, 상기 전후방 마이크로스트립 기판 사이를 격리시키는 접지면으로 구성되는 평면형 안테나 기판;
   상기 평면형 안테나 기판의 일면에 설치되며, 자동차 전방을 향하여 전파를 방사하는 전방 안테나;
   상기 평면형 안테나 기판의 타면에 설치되며, 자동차 후방을 향하여 전파를 방사하는 후방 안테나;
   상기 전방 안테나, 평면형 안테나 기판 및 후방 안테나를 차량 전방 유리에 장착하는 안테나 장착부;를 포함하며,
   상기 전방 안테나는,
   상기 전방 마이크로스트립 기판의 전면에 평면도형 형태로 증착되어 설치되는 전방 방사패치;
   상기 전방 마이크로스트립 기판의 전면에 상기 전방 방사패치와 연결되도록 증착되어 설치되며, 상기 전방 방사패치에 전류를 공급하는 전방 급전라인;을 포함하고,
   상기 후방 안테나는,
   상기 후방 마이크로스트립 기판의 후면에 복수개의 평면도형 방사 패치가 서로 이격되어 나란하게 형성되는 후방 방사패치;
   상기 후방 마이크로스트립 기판의 후면에 상기 후방 방사패치와 연결되도록 증착되어 설치되며, 상기 후방 방사패치에 전류를 공급하는 후방 급전라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 전방 마이크로스트립 기판 전면 중 상기 전방 방사패치와 일정 간격 이격된 위치에 형성되는 LTE 안테나 또는 WiFi 안테나가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나.
7. 제1항에 있어서,
   상기 전방 안테나의 방사양보다 상기 후방 안테나의 방사 양이 2배가 되도록 상기 전, 후방 급전라인으로부터 전류 분배 비율이 조절되는 것을 특징으로 하는 차량 내장용 비대칭 양방향성 안테나.

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