KR101989481B1 - 차량용 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유선형의 돔 형태로 형성되는 안테나 케이스의 내부 공간에 전도성 베이스와 플라스틱 베이스 상에 장착되는 메인보드의 상부면에 위치하는 복수 개의 안테나를 수용하는 차량용 안테나에 있어서, 상기 메인보드에 장착되는 상기 복수 개의 안테나는, 상기 메인보드의 상부면 가장자리에 수직으로 직립되어 PCB기판에 형성되어 LTE 주파수 대역에서 동작하는 제1안테나부; 및 상기 메인보드에 수직하게 직립된 상기 제1안테나부의 전면에 인접되며 지지체에 의하여 지지되어 메인보드에 수직으로 직립되게 위치하며 코일형의 헬리컬방사소자로 형성되는 수직헬리컬안테나와, 상기 수직헬리컬안테나에 직교되는 방향인 메인보드와 수평하게 배치되도록 지지체에 의하여 지지되어 상기 수직헬리컬안테나와 연결되는 복수의 코일형 헬리컬방사소자로 형성되는 탑로딩 수평헬리컬안테나를 구비하는 제2안테나부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 탑로딩 수평헬리컬안테나를 형성하는 제1탑로딩부와 상기 제2탑로딩부에 구비되는 헬리컬방사소자를 복수 개의 연결 금속도체로 다수의 지점을 연결하는 구조에 의하여 여러 개의 페루프로 형성되는 메쉬형 구조에 의하여 AM/FM 대역에서 면적이 넓은 탑로딩안테나로 동작하여 안테나의 성능이 향상되는 효과가 있으며, 탑로딩 수평헬리컬안테나에 구비되는 복수개인 제1탑로딩부와 제2탑로딩부가 코일인 헬리컬방사소자의 구조로 형성되기 때문에 높은 인덕터 특성으로 인하여 LTE, GPS, SXM 대역의 대역저지필터로 동작하여 간섭을 방지하면서 제조단가의 절감은 물론 복수의 주파수대역에서 동작할 수 있는 효과가 있고, 이울러, 본 발명에 따른 차량용안테나는, 복수 개의 헬리컬방사체를 구비하여 커플링 급전구조를 갖는 듀얼 헬리컬안테나와 이에 전기적으로 연결되는 금속도체판의 탑로딩 산형안테나를 포함하여 제한된 공간 내에서 안테나의 소형화를 만족시키고 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역에서 동작하는 안테나를 설계할 수 있으며 동시에 방사효율을 향상시키고 신호간섭을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 안테나{Antenna for Vehicle}

본 발명은 차량용 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 유선형의 돔 형태로 형성되는 안테나 케이스의 내부 공간에 전도성 베이스와 플라스틱 베이스 상에 장착되는 메인보드의 상부면에 위치하는 복수 개의 안테나를 수용하여 복수의 주파수대역에서 동작하면서 동시에 간섭신호를 방지하는 차량용 안테나에 관한 것이다.

최근 들어 통신기술의 비약적 발전으로 인해 차량 내부에 다양한 주파수대역의 방송서비스를 제공하는 필요성이 증가하고 있으며, 외관상 디자인이 수려하면서 동시에 로얄티 문제에 있어 제조비용을 절감할 수 있으며 복수 개의 안테나를 동시에 장착할 수 있는 차량용 안테나가 주목받고 있으며, 상기 차량용 안테나의 내부에 라디오 방송용 안테나와 위성DMB 방송용 안테나 및 지상파DMB 방송용 안테나 및 GPS 안테나 등 복수의 안테나를 장착하여 소비자 등의 다양한 요구를 반영한 안테나를 장착하려고 시도하고 있는 실정이다.

도 1a ~ 도 1c는 종래 기술에 따른 차량용 안테나의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 도 1a는 한국공개특허공보 20-2011-10607호(도 2)에 기재된 차량용안테나(1)로서, 헬리컬안테나(10)와 연결되는 탑로딩안테나(20) 및 접지면(30)으로 이루어져서 AM/FM 대역의 방사소자로 동작되는 안테나이다.

도 1b는 일본공개특허공보 특개2014-33461호(도 8)에 기재된 차량용안테나(1)로서, 헬리컬안테나(10)와 연결되는 탑로딩안테나(20) 및 안테나홀더(15)와 급전커넥터(25)로 이루어져서 AM/FM 대역의 방사소자로 동작되는 안테나이다. 도 1a 및 도 1b와 같은 종래기술에 따른 차량용안테나의 경우에 헬리컬안테나(또는 코일안테나)(10)와 이에 연결되는 탑로딩안테나(또는 산형엘레먼트)(20)로 이루어져서 AM/FM 대역에서 동작되는 안테나를 위성DMB 방송용 안테나 및 지상파DMB 방송용 안테나 및 GPS 안테나 등과 같이 복수 개의 안테나를 인접 배치하여 집적시킨 안테나로 활용될 경우에, 상기 AM/FM 대역에서 동작되는 안테나의 상기 탑로딩부인 산형엘레먼트가 금속도체판으로 이루어진 방사소자로 인하여 인접 배치되는 타 밴드 안테나와의 신호 간섭현상이 발생되어 열화현상이 발생되는 문제점이 있다.

도 1c는 본 발명의 출원인에 의하여 출원되어 등록된 한국등록특허공보 10-1633844호(2016 .06. 28.)에 기재된 종래 기술에 따른 차량용 다중대역안테나의 사시도로서, 상기 차량용 다중대역안테나는, 상기 도 1a 및 도 1b에 따른 차량용안테나에서 타 밴드 안테나와의 신호 간섭현상이 발생되는 상기 금속도체판의 산형엘레먼트로 이루어진 탑로딩부의 문제점을 해결하기 위하여 도 1c에 도시된 바와 같이, AM/FM 대역 안테나로서, 헬리컬안테나(10)와 탑로딩안테나(20)를 PCB상의 전도성 금속패턴(21)에 의한 방사소자로 이용하고, 금속패턴(21)에 대역억제필터(BRF)(22)를 연결되게 PCB상에 형성함으로써 인접되는 타 밴드(DMB, GPS 대역)과의 간섭현상을 억제할 수 있으나, 상기 대역억제필터(BRF)(22)는 R, L, C 반도체 칩소자에 의하여 형성되기 때문에 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 차량용 안테나 내부에 복수의 주파수 대역에서 동작하는 안테나들을 장착할 경우에 제한된 공간으로 인하여 상기 차량용 안테나는 안테나의 크기가 동작주파수의 λ/16보다 작은 전기적인 소형안테나로 형성되는 경우에 크기가 작아질수록 안테나의 방사효율이 급격하게 감소되는 문제점이 있으며, 또한 서로 다른 주파수대역에서 동작하는 복수 개의 안테나가 제한된 공간에서 함께 존재하기 때문에 신호간섭으로 인하여 추가로 장착되는 차량용 안테나의 특성과 기존에 설치되어 있는 안테나의 특성이 동시에 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 복수 개의 안테나가 동시에 장착되며 차량용 안테나 내부의 제한된 공간 내에서 신호간섭을 방지하고 다양한 주파수 및 소비자들이 만족하는 다양한 서비스를 위하여 동작하는 차량용 안테나를 확보하기 위한 현실적이고도 활용도가 높은 기술이 절실히 요구되는 실정이다.

한국공개실용공보 20-2011-0010607호(2011. 11. 14) 도 2 일본공개특허공보 특개2014-33461호(2014. 02. 20.) 도 8 한국등록특허공보 10-1633844호(2016. 06. 28.) 도 1c

본 발명의 차량용안테나는, 탑로딩 수평헬리컬안테나에 구비되는 복수 개인 의 제1탑로딩부와 제2탑로딩부가 코일인 헬리컬방사소자의 구조로 형성되기 때문에 높은 인덕터 특성으로 인하여 LTE, GPS, SXM 대역의 대역저지필터로 동작하여 간섭을 방지하면서 제조단가의 절감은 물론 다양한 주파수 대역에서 동작하는 차량용안테나를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 탑로딩 수평헬리컬안테나를 형성하는 제1탑로딩부와 상기 제2탑로딩부에 구비되는 헬리컬방사소자를 복수 개의 연결도체로 다수의 지점을 연결하는 구조에 의하여 여러 개의 페루프로 형성되는 메쉬형 구조에 의하여 AM/FM 대역에서 면적이 넓은 탑로딩부로 동작하여 안테나의 성능이 향상된 차량용안테나를 제공하는데 목적이 있다.

이울러, 본 발명은, 복수 개의 헬리컬방사체를 구비하여 커플링 급전구조를 갖는 듀얼 헬리컬안테나와 이에 전기적으로 연결되는 금속도체판의 탑로딩 산형안테나를 포함하여 제한된 공간 내에서 안테나의 소형화를 만족시키고 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역에서 동작하는 안테나를 설계할 수 있으며 동시에 방사효율을 향상시키고 신호간섭을 방지하는 차량용안테나를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나는, 유선형의 돔 형태로 형성되는 안테나 케이스의 내부 공간에 전도성 베이스와 플라스틱 베이스 상에 장착되는 메인보드의 상부면에 위치하는 복수 개의 안테나를 수용하는 차량용 안테나에 있어서, 상기 메인보드에 장착되는 상기 복수 개의 안테나는, 상기 메인보드의 상부면 가장자리에 수직으로 직립되어 PCB기판에 형성되어 LTE 주파수대역에서 동작하는 제1안테나부; 및 상기 메인보드에 수직하게 직립된 상기 제1안테나부의 전면에 인접되며 지지체에 의하여 지지되어 메인보드에 수직으로 직립되게 위치하며 코일형의 헬리컬방사소자로 형성되는 수직헬리컬안테나와, 상기 수직헬리컬안테나에 직교되는 방향인 메인보드와 수평하게 배치되도록 지지체에 의하여 지지되어 상기 수직헬리컬안테나와 연결되는 복수의 코일형 헬리컬방사소자로 형성되는 탑로딩 수평헬리컬안테나를 구비하는 제2안테나부; 를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나는, 상기 제2안테나부의 전면에 인접되며 메인보드에 수직으로 직립되게 PCB기판에 복수의 헬리컬방사체 패턴으로 형성되는 듀얼헬리컬안테나와, 상기 듀얼헬리컬안테나에 수직하게 지지되며 메인보드와 수평하게 배치되어 상기 듀얼헬리컬안테나와 연결되는 금속도체판인 탑로딩 산형안테나로 형성되는 제3안테나부; 를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 제1안테나부는, 상기 메인보드의 상부면 가장자리에 수직으로 직립되어 PCB기판에 스트립선로로 형성되는 모노폴안테나부와, 복수의 헤리컬패턴으로 형성되는 헬리컬방사부 및 상기 모노폴안테나부와 헬리컬방사부 사이에 배치되어 스트립선로로 형성되는 대역통과필터부를 구비할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 제1안테나부는, PCB기판에 모노폴안테나 패턴으로 형성되는 스트립선로와 대역확장을 위한 대역확장선로로 형성되는 모노폴안테나부와, 스트립선로로 형성되는 캐패시티브선로와 두 개의 인덕티브선로로 형성되는 대역통과필터부 및 두 개의 헬리컬패턴으로 형성되는 헬리컬방사부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 제1안테나부는, 상기 모노폴안테나부가 1710MHz~2170MHz의 주파수대역에서 동작하고, 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부가 연결되어 824MHz~894MHz의 주파수대역에서 동작하여 이중대역으로 동작한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 대역통과필터부는, 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부의 사이에 구비되어 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부가 연결되어 동작하는 824MHz~894MHz의 저주파대역의 주파수를 통과시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 제1안테나부는, 메인보드의 급전단자로부터 급전신호를 인가받기 위하여 상기 PCB기판의 하단부에 형성되어 상기 메인보드와 연결되는 급전부와, 상기 급전부로부터 상방으로 상기 PCB기판 양면에 모노폴안테나 패턴으로 형성되는 모노폴안테나부와, 상기 모노폴안테나부의 상부에는 상기 PCB기판 양면으로 도전체패턴이 비아홀로 연결되어 스파이럴 구조로 형성되는 헬리컬방사부, 및 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부 사이에는 상기 PCB기판 양면에 스트립 선로에 의하여 형성되는 대역통과필터를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 제2안테나부의 수직헬리컬안테나 및 탑로딩 수평헬리컬안테나는, 가늘고 길다란 봉형상의 유전체 외부를 코일로 감싸여진 헬리컬방사소자로 형성한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 제2안테나부의 탑로딩 수평헬리컬안테나는, 서로 인접되어 평행하게 두 개의 봉형상의 헬리컬방사소자인 제1탑로딩부와 제2탑로딩부가 형성되어 지지체에 의하여 지지되고 상기 메인보드와 거의 수평한 채로 상기 수직헬리컬안테나의 상단부에서 상기 수직헬리컬안테나와 직교되도록 배치되어 상기 수직헬리컬안테나의 상단부에 연결되어 급전신호가 인가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나는, 상기 탑로딩 수평헬리컬안테나 제1탑로딩부의 봉형상 헬리컬방사소자의 중간지점과 상기 수직헬리컬안테나의 상단부가 얇은 금속도체판의 연결도체부로 연결되어 급전신호가 인가되고, 상기 탑로딩 수평헬리컬안테나의 제1탑로딩부와 제2탑로딩부는 스테인레스강 소재의 얇은 금속판에 의하여 상기 제1탑로딩부와 제2탑로딩부를 형성하는 헬리컬방사소자의 외주면이 복수개로 면접촉 연결되어 다수개의 폐루프가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나는, 유선형의 돔 형태로 형성되는 안테나 케이스의 내부 공간에 전도성 베이스와 플라스틱 베이스 상에 장착되는 메인보드의 상부면에 위치하는 복수 개의 안테나를 수용하는 차량용 안테나에 있어서, 상기 메인보드에 장착되는 상기 복수 개의 안테나는, 상기 메인보드의 상부면 가장자리에 수직으로 직립되어 PCB기판에 스트립선로로 형성되는 모노폴안테나부와, 복수의 헤리컬패턴으로 형성되는 헬리컬방사부 및 상기 모노폴안테나부와 헬리컬방사부 사이에 배치되어 스트립선로로 형성되는 대역통과필터부를 구비하는 제1안테나부; 및 상기 메인보드에 수직하게 직립된 상기 제1안테나부의 전면에 인접되며 지지체에 의하여 지지되어 메인보드에 수직으로 직립되게 위치하며 코일형의 헬리컬방사소자로 형성되는 수직헬리컬안테나와, 상기 수직헬리컬안테나에 직교되는 방향인 메인보드와 수평하게 배치되도록 지지체에 의하여 지지되어 상기 수직헬리컬안테나와 연결되는 복수의 코일형 헬리컬방사소자로 형성되는 탑로딩 수평헬리컬안테나를 구비하는 제2안테나부; 를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 제1안테나부는, PCB기판에 모노폴안테나 패턴으로 형성되는 스트립선로와 대역확장을 위한 대역확장선로로 형성되는 모노폴안테나부와, 스트립선로로 형성되는 캐패시티브선로와 두 개의 인덕티브선로로 형성되는 대역통과필터부 및 두 개의 헬리컬패턴으로 형성되는 헬리컬방사부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 제1안테나부는, 상기 모노폴안테나부가 1710MHz~2170MHz의 주파수대역에서 동작하고, 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부가 연결되어 824MHz~894MHz의 주파수대역에서 동작하여 이중대역으로 동작한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 대역통과필터부는, 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부의 사이에 구비되어 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부가 연결되어 동작하는 824MHz~894MHz의 저주파대역의 주파수를 통과시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 제1안테나부는, 메인보드의 급전단자로부터 급전신호를 인가받기 위하여 상기 PCB기판의 하단부에 형성되어 상기 메인보드와 연결되는 급전부와, 상기 급전부로부터 상방으로 상기 PCB기판 양면에 모노폴안테나 패턴으로 형성되는 모노폴안테나부와, 상기 모노폴안테나부의 상부에는 상기 PCB기판 양면으로 도전체패턴이 비아홀로 연결되어 스파이럴 구조로 형성되는 헬리컬방사부, 및 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부 사이에는 상기 PCB기판 양면에 스트립 선로에 의하여 형성되는 대역통과필터를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 제2안테나부의 수직헬리컬안테나 및 탑로딩 수평헬리컬안테나는, 가늘고 길다란 봉형상의 유전체 외부를 코일로 감싸여진 헬리컬방사소자로 형성한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 제2안테나부의 탑로딩 수평헬리컬안테나는, 서로 인접되어 평행하게 두 개의 봉형상의 헬리컬방사소자인 제1탑로딩부와 제2탑로딩부가 형성되어 지지체에 의하여 지지되고 상기 메인보드와 거의 수평한 채로 상기 수직헬리컬안테나의 상단부에서 상기 수직헬리컬안테나와 직교되도록 배치되어 상기 수직헬리컬안테나의 상단부에 연결되어 급전신호가 인가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나는, 상기 탑로딩 수평헬리컬안테나 제1탑로딩부의 봉형상 헬리컬방사소자의 중간지점과 상기 수직헬리컬안테나의 상단부가 얇은 금속도체판의 연결도체부로 연결되어 급전신호가 인가되고, 상기 탑로딩 수평헬리컬안테나의 제1탑로딩부와 제2탑로딩부는 스테인레스강 소재의 얇은 금속판에 의하여 상기 제1탑로딩부와 제2탑로딩부를 형성하는 헬리컬방사소자의 외주면이 복수개로 면접촉 연결되어 다수개의 폐루프가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 듀얼헬리컬안테나는 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 PCB기판의 양면으로 스트립선로패턴으로 권회되어 각각 직각삼각형 구조로 형성되는 두 개의 헬리컬방사체가 상호간에 커플링 결합하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용안테나는, 탑로딩 수평헬리컬안테나에 구비되는 복수개인 제1탑로딩부와 제2탑로딩부가 코일인 헬리컬방사소자의 구조로 형성되기 때문에 높은 인덕터 특성으로 인하여 LTE, GPS, SXM 대역의 대역저지필터로 동작하여 간섭을 방지하면서 제조단가의 절감은 물론 복수의 주파수대역에서 동작할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용안테나는, 탑로딩 수평헬리컬안테나를 형성하는 제1탑로딩부와 상기 제2탑로딩부에 구비되는 헬리컬방사소자를 복수 개의 연결도체로 다수의 지점을 연결하는 구조에 의하여 여러 개의 페루프로 형성되는 메쉬형 구조에 의하여 AM/FM 대역에서 면적이 넓은 탑로딩안테나로 동작하여 안테나의 성능이 향상되는 효과가 있다.

이울러, 본 발명에 따른 차량용안테나는, 복수 개의 헬리컬방사체를 구비하여 커플링 급전구조를 갖는 듀얼 헬리컬안테나와 이에 전기적으로 연결되는 금속도체판의 탑로딩 산형안테나를 포함하여 제한된 공간 내에서 안테나의 소형화를 만족시키고 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역에서 동작하는 안테나를 설계할 수 있으며 동시에 방사효율을 향상시키고 신호간섭을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 제1의 종래기술에 따른 차량용 안테나이다.
도 1b는 제2의 종래기술에 따른 차량용 안테나이다.
도 1c는 제3의 종래기술에 따른 차량용 안테나이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나의 전체적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 PCB기판에 형성되는 제1안테나부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 PCB기판에 형성되는 제1안테나부의 정면도이다.
도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 PPCB기판에 형성되는 제1안테나부의 후면도이다.
도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 PCB기판에 형성되는 제1안테나부의 정면 투시도이다.
도 3e는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 PCB기판에 형성되는 제1안테나부의 후면 투시도이다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 제2안테나부의 정면사시도이다.
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 제2안테나부의 후면사시도이다.
도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 제2안테나부의 실물도이다.
도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 제2안테나부의 수직헬리컬안테나와 탑로딩 수평헬리컬안테나의 연결관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 제3안테나부에 대한 구성도이다.
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 제3안테나부의 듀얼헬리컬안테나를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예들을 상세히 설명한다.

하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며 아울러 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나의 전체적인 구성을 나타내는 사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이 도 2를 참조하면, 본 발명에서 실시되는 차량용 안테나는, 유선형의 돔형태로 형성되는 샤크핀형의 안테나 케이스의 내부 공간에 위치하고 전도성 베이스와 플라스틱 베이스 상에 장착되며 급전회로와 접지면이 형성되는 메인보드(미도시)의 상부면상에 복수 개의 안테나를 장착하여 복수의 주파수대역에서 동작하면서 동시에 간섭신호를 방지하는 차량용 안테나에 관한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나는, 제1 및 제2의 주파수대역에서 동작하는 제1안테나부(100)와, 제3 및 제4의 주파수 대역에서 동작하는 제2안테나부(200)와, 제5의 주파수대역에서 동작하는 제3안테나부(300), 및 제6의 주파수대역에서 동작하는 제4안테나부(400)를 포함한다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 따른 차량용 안테나에서, 메인보드에 장착되는 상기 복수 개의 안테나는, 상기 메인보드의 상부면 가장자리에 수직으로 직립되어 PCB기판에 스트립선로로 형성되는 모노폴안테나부(110)와 대역통과필터부(120) 및 복수의 헬리컬패턴으로 형성되는 헬리컬방사부(130)로 형성되는 제1안테나부(100)와, 메인보드에 수직하게 직립된 상기 제1안테나부(100)의 전면에 인접되며 지지체에 의하여 지지되어 메인보드에 수직으로 직립되게 위치하며 코일형의 헬리컬방사소자로 형성되는 수직헬리컬안테나(210)와 상기 수직헬리컬안테나(210)에 직교되는 방향인 메인보드와 수평하게 배치되도록 지지체에 의하여 지지되어 상기 수직헬리컬안테나(210)와 연결되는 복수의 코일형의 헬리컬방사소자로 형성되는 탑로딩 수평헬리컬안테나(220)로 형성되는 제2안테나부(200)와, 상기 제2안테나부(200)의 전면에 인접되며 메인보드에 수직으로 직립되게 PCB기판에 복수의 헬리컬 방사체 패턴으로 형성되는 듀얼헬리컬안테나(310)와 상기 듀얼헬리컬안테나(310)에 수직하게 지지되며 메인보드와 수평하게 배치되어 상기 듀얼헬리컬안테나(310)와 연결되는 금속도체판인 탑로딩 산형안테나(320)로 형성되는 제3안테나부(300)를 포함하여 복수의 주파수대역에서 동작하면서 동시에 복수의 주파수간에 간섭신호를 방지하는 차량용 안테나에 관한 것이다.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나에서 PCB기판에 형성되는 제1안테나부를 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나에서 PCB기판에 형성되는 제1안테나부의 정면도이고, 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나에서 PCB기판에 형성되는 제1안테나부의 후면도이며, 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나에서 PCB기판에 형성되는 제1안테나부의 정면 투시도이고, 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나에서 PCB기판에 형성되는 제1안테나부의 후면 투시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1안테나부(100)는, 상기 메인보드의 일측 끝단부에서 상기 메인보드에 수직으로 직립되게 형성되며 전체적으로 PCB 유전체기판 양면에 형성되며, 본 발명에 따른 상기 제1안테나부(100)는 제1 및 제2의 LTE 주파수대역에서 동작되는 안테나로서, 824MHz~894MHz의 저주파 대역(low band)인 제1주파수대역과, 1710MHz~2170MHz의 고주파 대역(high band)인 제2주파수대역에서 동작하는 이중대역(dual band) 안테나이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1안테나부(100)는, 상기 메인보드상에 수직하게 상기 메인보드에 지지되어 상기 PCB기판 양면에 형성되는 안테나로서,

상기 제1안테나부(100)는, 모노폴안테나 패턴으로 형성되는 스트립선로(113)와 대역확장을 위한 대역확장선로(114)로 형성되는 모노폴안테나부(110)와, 스트립선로인 캐패시티브선로(121)와 두 개의 인덕티브선로(122, 123)로 형성되는 대역통과필터부(120), 및 두 개의 헬리컬패턴(131, 133)으로 형성되는 헬리컬방사부(130)를 포함한다.

여기서, 상기 모노폴안테나부(110)는 1710MHz~2170MHz의 LTE 주파수대역 중 고주파 대역(high band)의 안테나로 동작하며, 상기 모노폴안테나(110)와 상기 헬리컬방사부(130)가 연결되어 824MHz~894MHz의 LTE 주파수대역 중 저주파 대역(low band)의 안테나로 동작한다.

또한, 상기 대역통과필터부(120)는, 상기 모노폴안테나부(110)와 상기 헬리컬방사부(130)의 사이에 구비되어 상기 모노폴안테나부(110)와 상기 헬리컬방사부(130)를 연결하며, 824MHz~894MHz의 저주파대역의 주파수를 통과시키는 필터로서 동작한다.

따라서, 상기 PCB 유전체기판 양면에 형성되는 제1안테나부(100)는 저주파대역(824MHz~894MHz)과 고주파대역(1710MHz~2170MHz) 모두에서 안정적으로 동작할 수 있는 대역폭이 확장된 안테나이며, 상기 대역통과필터부(120)에 의하여 저주파대역에 영향을 주지 않으면서 이중대역 중에서 상대적으로 고주파대역의 대역폭을 확장시킨 PCB기판 양면에 형성되는 안테나이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 모노폴안테나부(110)는, PCB 유전체기판의 전면에 형성되는 모노폴안테나 패턴인 스트립선로(113)와, 고주파 대역의 대역폭을 확장하기 위하여 후면에 별도의 모노폴안테나 패턴인 대역확장선로(114)를 추가적으로 형성한다.

보다 상세하게는, 도 3a 및 도3b에 도시된 바와 같이, 메인보드의 급전단자(미도시)로부터 급전신호를 인가받기 위하여 상기 PCB기판의 하단부에 형성되어 상기 메인보드와 연결되는 급전부(111)와, 상기 급전부(111)로부터 상방으로 상기 PCB기판 양면에 모노폴안테나 패턴으로 형성되어 LTE의 제1의 주파수대역에서 동작하는 모노폴안테나부(110)와, 상기 모노폴안테나부(110)의 상부에는 상기 PCB기판 양면으로 도전체패턴이 비아홀로 연결되어 스파이럴 구조로 형성되는 헬리컬방사부(120), 및 상기 모노폴안테나부(110)와 상기 헬리컬방사부(130) 사이에는 상기 PCB기판 양면에 스트립 선로에 의하여 형성되는 대역통과필터(120)를 포함하며, 상기 모노폴안테나부(110)에는 적어도 하나 이상의 L-C 칩소자로 이루어지는 L-C공진필터(116)를 더 포함하여 형성된다.

상기 모노폴안테나부(110)는, 도 3a 내 도3e에 도시된 바와 같이, PCB기판의 전면에 상기 메인보드와 연결되는 급전부(111)로부터 상방으로 모노폴안테나 패턴으로 형성되는 스트립선로(113)와, PCB기판의 후면에는 접지면과 연결되는 단락부(112)로부터 상방으로 별도의 모노폴안테나 패턴으로 형성되는 대역확장선로(114)와 상기 PCB기판의 전면에 형성되는 스트립선로(113)와 연결되는 커플링스터브(115)가 형성된다.

또한, 상기 PCB기판의 전면에 모노폴안테나 패턴으로 형성되는 스트립선로(113)에는 L-C공진필터(116)를 포함하며, L-C공진필터(116)는 L-C 칩소자로 형성되어 저주파대역인 AM/FM 주파수신호를 저지 또는 억압(rejection)하고, LTE 주파수 신호만을 통과시키는 역할을 한다.

즉, 상기 L-C공진필터(116)는, 상기 스트립선로(120) 상에 적어도 하나 이상의 L-C 칩소자에 의하여 형성되는 대역통과필터로서, 상기 제1안테나부(100)에 형성되는 LTE 주파수대역은 통과시키고, 상기 제1안테나부(100)와 인접하여 배치되는 수직헬리컬안테나(210) 및 상기 수직헬리컬안테나(200)와 연결되는 탑로딩 수평헬리컬안테나(220)에 의하여 형성되는 제2안테나부(200)의 주파수대역(AM/FM 대역)의 주파수신호를 저지 또는 억압(rejection)하는 역할을 한다.

상기 대역통과필터(120)는, 모노폴안테나부(110)와 상기 헬리컬방사부(130) 사이에 스트립선로에 의하여 형성되며, 한 개의 캐패시티브선로(121)과 두 개인 제1 및 제2인덕티브패턴(122, 123)으로 형성되어, 상기 모노폴안테나부(110)와 상기 헬리컬방사부(130)가 연결되어 동작하는 LTE 저주파대역의 주파수신호인 824MHz~894MHz 대역을 통과시키는 필터로서 동작한다. 즉, LTE 저주파대역의 주파수신호(824MHz~894MHz)는 통과시키고 LTE 고주파대역(1710MHz~2170MHz)의 주파수신호는 저지 또는 억압(rejection)하는 역할을 한다.

상기 커패시시티브선로(121)는, PCB기판의 전면에 형성되며 모노폴안테나부(110)의 상단부에 일체로 연결되도록 형성되는 스트립 선로의 도체패턴이고, 제1인덕티브선로(122)는 PCB기판의 전면에 형성되며 캐패시티브선로(121)에 일체로 연결되도록 형성되는 스트립 선로의 도체패턴이며, PCB기판의 후면에 형성되는 제2인덕티브선로(123)는 제1인덕티브선로(122)와 상기 헬리컬방사부(130)를 전기적으로 연결한다.

여기서, PCB기판에는 비아홀(124)이 형성되고, 대역통과필터(140)에서 PCB기판의 양측 표면에 각각 형성된 제1인덕티브선로(122)와 제2인덕티브선로(123)가 비아홀(124)을 통해 전기적으로 상호 연결되고, 제2인덕티브선로(123)는 PCB기판의 또 다른 비아홀(134)을 통해 상기 헬리컬방사부(130)의 일단부와 전기적으로 연결된다.

이때, 제1인덕티브선(122)와 제2인덕티브선로(123)는 PCB기판의 양측 표면상에 각각 개구방향이 서로 다른 양단이 개방된 루프형 패턴으로 형성되며, 상호 간에 서로 비아홀(124)을 통하여 전기적으로 연결됨으로써 전체적으로 스파이럴 형상의 패턴을 형성하며, 상기 스트립패턴(113)에 연결된 캐패시티브선로(121)에 제1인덕티브선로(122)가 일체로 연결되도록 형성되므로 제1인덕티브선로(122) 및 제2인덕티브선로(123)은 상기 캐패시티브선로(121)와 직렬로 연결되는 구조가 된다.

상기 헬리컬방사부(130)는 두 개로서 제1 및 제2헬리컬패턴(131, 133)으로 형성되며, 상기 제1헬리컬패턴(131)은 상기 PCB기판의 전면에 형성되며, 상기 제2헬리컬패턴(132)은 상기 PCB기판의 후면에 상기 제1헬리컬패턴(131)과 겹치지 않도록, 즉, 상기 제1헬리컬패턴(131)과 상기 제2헬리컬패턴(132)이 도면에 도시된 바와 같이 서로 비스듬하게 경사지어 지그재그로 형성되며, 각각의 패턴 끝단부에 비아홀(132, 134)를 형성하여 상기 제1헬리컬패턴(131)과 상기 제2헬리컬패턴(132)이 서로 연결되어 코일형의 헬리컬방사부(130)를 형성한다,

따라서, 본 발명에 따른 상기 제1안테나부(100)는, 상기 급전부(110)와 이에 연결되는 모노폴안테나부(110) 및 상기 헬리컬방사부(130) 그리고, 상기 대역통과필터(120)가 전체적으로 연결되어 LTE 대역의 저주파대역(예, 824MHz~894MHz)에서 제1의 모노폴 안테나로 동작하고, 이와는 별도로 상기 모노폴안테나부(110)가 LTE 대역의 고주파대역(예, 1710MHz~2170MHz)에서 제2의 모노폴 안테나로 동작하므로, 상기 제1안테나부(100)는 제1 및 제2 주파수대역인 이중대역(dual band)으로 동작한다.

도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 제2안테나부의 정면사시도이고, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 제2안테나부의 후면사시도이고, 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 제2안테나부의 실물도이며, 도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 제2안테나부의 수직헬리컬안테나와 수평헬리컬안테나의 연결관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제2안테나부(200)는, 상기 제1안테나부(100)의 전면에 인접되게 형성되며, 가늘고 길다란 봉형상의 유전체 외부를 코일인 헬리컬방사소자(211)로 감싸여져 형성되는 수직헬리컬안테나(210)가 메인보드에 수직으로 플라스틱 재질의 지지체(230)에 지지되어 직립되게 형성되며, 상기 수직헬리컬안테나(210)와 동일하게 가늘고 길다란 봉형상의 유전체 외부를 코일인 헬리컬방사소자로 감싸여져 형성되는 제1탑로딩부(221) 및 제2탑로딩부(222) 두 개가 인접되어 평행하게 형성되고 상기 수직헬리컬안테나(210)의 상부에 지지체에 의하여 지지되어 형성되는 탑로딩 수평헬리컬안테나(220)로 이루어진다.

본 발명에 따른 제2안테나부(200)는, 상기 수직헬리컬안테나(210)와 탑로딩 수평헬리컬안테나(220)가 연결되어 라디오 방송용 안테나인 AM방송 주파수대역인 500KHz~1.7MHz와 FM방송 주파수대역인 88MHz~108MHz에서 동작하므로 상기 제2안테나부(200)는 제3 및 제4의 주파수대역인 이중대역(dual band)으로 동작하게 된다.

상기 수직헬리컬안테나(210) 및 탑로딩 수평헬리컬안테나(220) 모두는 동일하게, 가늘고 길다란 봉형상의 유전체 외부를 코일로 감싸여져 형성되는 헬리컬형 방사소자로 형성된다.

상기 제2안테나부(200)의 수직헬리컬안테나(210)는, 봉형상으로 하단부가 메인보드에 접촉 연결되어 수직으로 직립되게 형성되어 상기 메인보드의 급전단자(미도시)로부터 급전신호를 인가받는다.

상기 제2안테나부(200)의 탑로딩 수평헬리컬안테나(220)는, 서로 인접되어 평행하게 두 개의 봉형상의 헬리컬방사소자인 제1탑로딩부(221)와 제2탑로딩부(222)가 형성되어 지지체(230)에 의하여 지지되고 상기 메인보드와 거의 수평한 채로 상기 수직헬리컬안테나(210)의 상단부에서 상기 수직헬리컬안테나(210)와 직교되도록 배치되어 상기 수직헬리컬안테나(210)의 상단부에 형성되는 급전점(240)과 연결되어 급전신호가 인가된다.

상기 탑로딩 수평헬리컬안테나(220) 제1탑로딩부(221)의 봉형상 헬리컬방사소자의 중간부위에 상기 수직헬리컬안테나(210)의 상단부의 급전점(240)이 얇은 금속도체판인 연결도체부(250)에 의하여 연결되어 급전신호가 인가된다.

상기 탑로딩 수평헬리컬안테나(220)의 제2탑로딩부(222)는, 일측 끝단부에 상기 제1탑로딩부(221)와 제1연결부(251)에 의하여 연결되며, 또한, 상기 제1탑로딩부(221)와 제2탑로딩부(222)가 연결되는 제1연결부(251) 및 상기 연결도체부(250) 사이에 상기 제1탑로딩부(221)와 제2탑로딩부(222)가 제2연결부(252)에 의하여 연결되며, 상기 제2탑로딩부(320)의 타측 끝단부와 그에 인접한 상기 제1탑로딩부(310)의 끝단부가 제3연결부(253)를 통하여 상호 연결된다.

상기 연결도체부(250), 제1연결부(313), 제2연결부(314) 및 제3연결부(315)는 모두 동일하게 스테인레스강 소재의 얇은 금속도체판으로서, 상기 제1탑로딩부(221)와 제2탑로딩부(222)의 봉형상의 유전체 외부에 감싸여진 코일인 헬리컬방사소자 외주면이 면접촉되어 연결되도록 한다.

본 발명에 따르면, 상기 탑로딩 수평헬리컬안테나(220)는 상기 제1탑로딩부(221)와 상기 제2탑로딩부(222)가 상기 복수개의 연결 금속도체판인 연결도체부(250), 제1연결부(313), 제2연결부(314) 및 제3연결부(315)에 의하여 다수의 지점이 연결되어 복수개의 루프(loop)가 형성되는 메쉬(mesh)형 구조로 형성되기 때문에, 단일의 지점만을 연결하는 구조에 비하여 보다 넓은 면적으로 동작할 수 있는 방사소자가 형성되어 폭 넓은 대역폭의 AM/FM 주파수 대역에서 동작할 수 있는 효과가 있다.

이는 도 1a 내지 도 1c와 같은 종래기술에 비하여 크기가 보다 넓은 탑로딩부를 형성함으로써 AM/FM 성능이 향상되는 반면에 단순히 종래기술과 같은 판형상의 크기가 넓은 탑로딩부를 형성할수록 높은 주파수 대역 즉, LTE, GPS, SXM의 성능에 간섭을 주어 안테나 성능이 열화될 수밖에 없는 구조적이 모순이 발생되고 있는 반면에, 본 발명에 따른 차량용 안테나의 경우에는 제1탑로딩부(221)와 상기 제2탑로딩부(222)가 코일인 헬리컬방사소자의 구조로 형성되기 때문에 높은 인덕터 특성으로 인하여 상기와 같은 이 LTE, GPS, SXM 대역의 대역저지필터(Band Rejection Filter : BRF)로 동작하여 간섭을 방지할 수 있으므로 안테나의 성능을 효율적으로 향상할 수 효과가 있다.

또한, 상기 수직헬리컬안테나(210)와 상기 탑로딩 수평헬리컬안테나(220)가 연결되어 제3 및 제4의 주파수대역인 AM/FM 주파수대역에서 효율적으로 동작하기 위하여 상기 탑로딩 수평헬리컬안테나(220)를 형성하는 상기 제1탑로딩부(221)와 상기 제2탑로딩부(222)에 구비되는 헬리컬방사소자를 복수개의 금속도체판인 연결도체부(250), 제1연결부(313), 제2연결부(314) 및 제3연결부(315)로 다수의 지점을 연결하는 구조에 의하여 여러 개의 페루프가 형성되고 이러한 페루프는 FM/AM의 파장에 비하여 아주 작아서 AM/FM 대역에서는 면(surface)과 같이 동작하게 되어 넓은 면적을 갖는 탑로딩안테나로서 동작하는 효과가 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 상기 탑로딩 수평헬리컬안테나(220)는, 복수 개의 루프(loop)가 형성되는 메쉬(mesh)형 구조의 면적이 넓은 탑로딩안테나에 의하여 제3 및 제4의 주파수대역인 AM/FM 주파수대역에서는 판형의 탑로딩부로 동작함과 동시에 코일인 헬리컬방사소자의 구조로 형성되기 때문에 높은 인덕터 특성으로 인하여 SXM GPS, LTE대역과 같이 높은 주파수대역과 AM/FM 주파수대역 상호간에는 간섭효과가 최소화되어 안테나의 성능이 향상되는 효과가 있다.

도 5a은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 제3안테나부에 대한 구성도이고, 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나에서 제3안테나부의 듀얼헬리컬안테나를 설명하기 위한 도면이다.

보다 상세하게는, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 제3안테나부(300)는, 상기 제2안테나부(200)의 탑로딩 수평헬리컬안테나(220) 전면에 인접되며 상기 메인보드에 수직으로 직립되게 전체적으로 삼각형상의 PCB 기판 양면에 스트립 선로에 의하여 복수의 헬리컬방사체 패턴으로 형성되는 듀얼헬리컬안테나(310)와, 상기 듀얼헬리컬안테나(310)에 지지되어 직교하며 메인보드와는 수평하게 배치되어 상기 듀얼헬리컬안테나(310)와 연결되어는 형성되는 금속도체판의 탑로딩 산형안테나(320)를 포함한다.

따라서, 상기 제3안테나부(300)는 제5의 주파수대역인 Band-Ⅲ(지상파 DMB)인 170~240MHz 대역이거나, 또는 L-band 대역(위성 DMB)인 1452~1492MHz 대역을 커버하거나, 또는 European DAB(Digital Audio Broadcasting) 대역 중 어느 하나의 대역으로 동작할 수 있다.

상기 제3안테나부(300)는, 상기 메인보드의 상부방향으로 직립하여 PCB 기판 양면에 스트립선로 패턴으로 형성되는 듀얼헬리컬안테나(310)는, 상기 메인보드에 구비되는 급전단자(미도시)와 연결되는 급전부(311)로부터 급전신호를 인가받는 제1헬리컬방사체(313)와 상기 메인보드에 구비되는 접지면(미도시)과 연결되는 단락부(312)에 연결되는 제2헬리컬방사체(314)로 형성된다.

상기 듀얼헬리컬안테나(310)의 제1 및 제2헬리컬방사체(313, 314)는, 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 PCB기판의 양면으로 권회되어 각각 직각삼각형 구조로 형성되며, 상기 제 1 및 제2헬리컬방사체(313, 314)가 상호간에 커플링 결합구조로 형성된다.

즉, 상기 듀얼 헬리컬안테나(310)는, 메인보드의 급전단자(미도시)와 연결되는 급전부(311)와, 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 급전부(311)에 연결되는 헬리컬도체 패턴이 PCB기판의 양면으로 권회되어 직각삼각형 구조로 형성되는 제1헬리컬방사체(313)와, 상기 탑로딩 산형안테나(320)의 연결부(322)와 연결되는 급전연결부(315)를 구비한다.

또한 상기 듀얼 헬리컬안테나(310)는, 메인보드의 접지면(미도시)과 연결되는 단락부(312)와, 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 단락부(312)에 연결되는 헬리컬도체 패턴이 PCB기판의 양면으로 권회되어 직각삼각형 구조로 형성되는 제2헬리컬방사체(314)와, 상기 산형 탑로딩안테나(500)의 연결부(3232)와 연결되는 단락연결부(316)를 구비한다.

여기서, 상기 제1헬리컬방사체(313)와 상기 제2헬리컬방사체(314)는 각각 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 PCB 기판을 관통하여 권회하는 코일형태의 헬리컬도체 패턴이 나선구조를 갖도록 형성되며, 상기 PCB 기판을 관통하는 비아홀(미도시)과 상기 PCB 기판의 양면상에 형성되는 전도성 라인패턴(미도시)을 포함하여 이루어진다.

즉, 등가 회로적으로는, 본 발명에 따른 간접커플링 급전구조를 갖는 듀얼의 제1 및 제2 헬리컬방사체(313, 314) 각각의 헬리컬도체 패턴이 각각 메인보드의 급전회로와 접지면에 전기적으로 연결된 채 표면에 각각 형성되는 두 개의 원통형 헤리컬 구조를 1mm간격으로 배치되는 구성과 동일하다.

상기 탑로딩 산형안테나(320)는, 전방을 향하도록 상기 듀얼 헬리컬안테나(310)의 상단부에 지지되어 연결되며 금속도체판을 삼각기둥 형상의 산형(우산형)으로 형성되는 산형도체판(321)과, 상기 산형도체판(321)의 내측 일측부에는 상기 듀얼 헬리컬안테나(310)의 제1헬리컬방사체(313)의 끝단부에 형성되는 급전연결부(315)와 땜납으로 연결되는 연결부(322)와, 상기 산형도체판(321)의 내측 타측부에는 상기 듀얼 헬리컬안테나(310)의 제2헬리컬방사체(314)의 끝단부에 형성되는 단락연결부(316)와 땜납으로 연결되는 연결부(323)을 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나의 제3안테나부(300)는 PCB기판에 형성되며 상호간에 소정간격 이격되어 상호간에 서로 커플링 결합하는 제1 및 제2헬리컬방사체(313, 314)로 형성되는 듀얼헬리컬안테나(310)와, 상기 듀얼헬리컬안테나(310)의 상부에 위치하여 연결되는 탑로딩 산형안테나(320)에 의하여 주파수 대역에 요구되는 안테나특성을 만족하면서 동시에 DMB 방송주파수대역에서 양호하게 동작하는 효과가 있다.

한편, 일반적인 노멀모드 방식의 헬리컬안테나에서는 나선 스프링 구조로 인하여 자기장이 서로 더해져 전기장에 비해 상대적으로 높은 밀도의 자기장이 형성되고 이로 인해서 방사효율이 저하되는 반면에, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나의 제3안테나부(300)는, 상기 듀얼헬리컬안테나(310)가 커플링 급전구조를 갖는 복수 개인 제1 및 제2헬리컬방사체(313, 314)를 구비하고 이에 각각 전기적으로 연결되는 탑로딩 산형안테나(320)를 포함하기 때문에 전기장의 세기를 증가시켜 방사효율이 저하되는 것을 방지하여 안테나의 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나의 제3안테나부(300)는, 복수개의 헬리컬방사체(313, 314)를 구비하여 커플링 급전구조를 갖는 듀얼헬리컬안테나(300) 및 상기 복수개의 헬리컬방사체(313, 314) 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 금속도체판의 탑로딩 산형안테나(320)를 포함하여 제한된 공간 내에서 안테나의 소형화를 만족시키고 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역에서 동작하는 안테나를 설계할 수 있으며 동시에 방사효율을 향상시키고 신호간섭을 방지하는 효과가 있다.

한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나의 제6의 주파수 대역에서 동작하는 제4안테나부(400)를 구비하며, 상기 제4안테나부(400)는 세라믹 원편파안테나로서, 상기 제3안테나부(300)의 전방부이면서 상기 메인보드의 타측 끝단부에 상기 메인보드 상부면과 수평한 평행방향으로 장착되어 형성되며, 상기 제4안테나부(400)인 세라믹 원편파안테나는 독립적으로 상기 메인보드에 형성되어 제6의 주파수대역인 GPS(Global Positioning System) 또는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 중 어느 하나의 주파수대역에서 동작한다.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 제4안테나부(400)인 세라믹 원편파안테나의 유전체는 유전율이 15이고 높이가 4mm인 세라믹으로 구성되어 있으며, 일반적인 세라믹 유전체의 유전율인 4.0~110 사이의 값을 갖는 다양한 세라믹으로 형성할 수 있으며, 세라믹 유전체는 일반적인 유전체 물질에 비하여 유전율이 매우 높고 다양하며 온도변화에 따른 안정도가 매우 높아 경량화, 소형화에 적합한 특징이 있다.

한편, 상기 제4안테나부(400)인 세라믹 원편파안테나는, 메인기판의 접지면 이외의 확장접지부를 구비하여 상기 메인보드에 형성된 접지면과 전기적으로 연결되고 상기 확장접지부와의 상호 작용에 의하여, 상기 세라믹 원편파안테나와 접지면 사이에 발생하는 널포인트(null-point)를 감소시켜서 GPS(Global Positioning System) 또는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 주파수대역에서 방사효율이 개선된 안테나로서 동작한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나에서, 상기 제1안테나부(100)는, 모노폴안테나(110)와 헬리컬방사부(130) 및 대역통과필터(120)를 구비하여 제1 및 제2의 주파수대역인 LTE 주파수의 저주파대역(예, 824MHz~894MHz)과, 고주파대역(예, 1710MHz~2170MHz)대역으로 이중 주파수 대역에서 동작한다.

상기 제2안테나부(200)는, 수직헬리컬안테나(210)와 복수 개인 제1 및 제2탑로딩부(221. 222)를 구비하는 탑로딩 수평헬리컬안테나(220)가 연결되어 제3 및 제4의 주파수대역으로 라디오방송인 AM방송 주파수대역인 500KHz~1.7MHz와 FM방송 주파수대역인 88MHz~108MHz의 이중주파수대역에서 동작한다.

상기 제3안테나부(300)는 제1헬리컬방사체(313)와 제2헬리컬방사체(314)를 구비하는 듀얼헬리컬안테나(310)과 금속도체판의 탑로딩 산형안테나(500)가 상호 연결되어 제5의 주파수대역인 Band-Ⅲ(지상파 DMB)인 170~240MHz 대역, European DAB(Digital Audio Broadcasting), L-band 대역(위성 DMB)인 1452~1492MHz 대역 중 어느 하나의 주파수대역에서 동작한다.

상기 제4안테나부(400)인 세라믹 원편파안테나는, 독립적으로 상기 메인보드에 형성되어 제6의 주파수대역인 GPS(Global Positioning System) 또는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 대역 중 어느 하나의 주파수대역에서 동작한다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 안테나는 바람직하게는, 제1 및 제2의 주파수 대역인 LTE 주파수의 저주파대역(예, 824MHz~894MHz)과, 고주파대역(예, 1710MHz~2170MHz)대역과, 제3 및 제4의 주파수대역인 AM방송 주파수대역인 500KHz~1.7MHz와 FM방송 주파수 대역인 88MHz~108MHz 주파수대역과, 제5의 주파수대역인 Band-Ⅲ(지상파 DMB)인 170~240MHz 대역, 및 제6의 주파수대역인 GPS(Global Positioning System) 주파수대역에서 동작하는 다중 주파수대역에서 동작한다.

따라서, 본 발명에 따른 차량용안테나는, 제2안테나부(200)에서 탑로딩 수평헬리컬안테나(220)의 제1탑로딩부(221)와 상기 제2탑로딩부(222)가 코일인 헬리컬방사소자의 구조로 형성되기 때문에 높은 인덕터 특성으로 인하여 LTE, GPS, SXM 대역의 대역저지필터(Band Rejection Filter : BRF)로 동작하여 간섭을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용안테나는, 제2안테나부(200)에서 상기 탑로딩 수평헬리컬안테나(220)를 형성하는 상기 제1탑로딩부(221)와 상기 제2탑로딩부(222)에 구비되는 헬리컬방사소자를 복수개의 연결도체로 다수의 지점을 연결하는 구조에 의하여 여러개의 페루프로 형성되는 메쉬(mesh)형 구조에 의하여 AM/FM 대역에서 면적이 넓은 탑로딩안테나로 동작하여 안테나의 성능이 향상되는 효과가 있다.

이울러, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 안테나의 제3안테나부(300)는, 복수 개의 헬리컬방사체(313, 314)를 구비하여 커플링 급전구조를 갖는 듀얼 헬리컬안테나(300) 및 상기 복수 개의 헬리컬방사체(313, 314) 끝단에 각각 전기적으로 연결되고 금속도체판의 탑로딩 산형안테나(320)를 포함하여 제한된 공간 내에서 안테나의 소형화를 만족시키고 안테나의 길이를 증가시키더라도 특정주파수대역에서 동작하는 안테나를 설계할 수 있으며 동시에 방사효율을 향상시키고 신호간섭을 방지하는 효과가 있다.

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.

10 : 헬리컬안테나 15 : 엘레멘트 홀더
20 : 탑로딩안테나 21 : 전도성패턴부
22 : L-C 공진필터 25 : 급전커넥터
30 : 접지면
100 : 제1안테나부(LTE안테나) 110 : 모노폴안테나부
111 : 급전부 112 : 단락부
113 : 스트립선로 114 : 대역확장선로
115 : 커플링스터브 116 : L-C 공진필터
120 : 대역통과필터부
121 : 캐패시티브선로 122 : 제1인덕티브선로
123 : 제1인덕티브선로 124 : 비아홀
130 : 헬리컬방사부
131 : 제1헬리컬패턴 132 : 비아홀
132 : 제2헬리컬패턴 134 : 비아홀
200 : 제2안테나부(AM/FM안테나) 210 : 수직헬리컬안테나
211 : 헬리컬방사소자
220 : 탑로딩 수평헬리컬안테나
221 : 제1탑로딩부 222 : 제2탑로딩부
230 : 지지체 240: 급전점
250 : 연결도체부 251 : 제1연결부
252 : 제2연결부 253 : 제3연결부
300 : 제3안테나부(DMB안테나) 310 : 듀얼헬리컬안테나
311 : 급전부 312 : 단락부
313 : 제1헬리컬방사체 314 : 제2헬리컬방사체
315 : 급전연결부 316 : 단락연결부
320 : 탑로딩 산형안테나 321 : 산형도체판
322 : 연결부 323 : 연결부
400 : 제4안테나부(GPS안테나)

Claims (20)

1. 유선형의 돔 형태로 형성되는 안테나 케이스의 내부 공간에 전도성 베이스와 플라스틱 베이스 상에 장착되는 메인보드의 상부면에 위치하는 복수 개의 안테나를 수용하는 차량용 안테나에 있어서,
   상기 메인보드에 장착되는 상기 복수 개의 안테나는,
   상기 메인보드의 상부면 가장자리에 수직으로 직립되어 PCB기판에 형성되어 LTE 주파수대역에서 동작하는 제1안테나부;
   상기 메인보드에 수직하게 직립된 상기 제1안테나부의 전면에 인접되며 지지체에 의하여 지지되어 메인보드에 수직으로 직립되게 위치하며 코일형의 헬리컬방사소자로 형성되는 수직헬리컬안테나와, 상기 수직헬리컬안테나에 직교되는 방향인 메인보드와 수평하게 배치되도록 지지체에 의하여 지지되어 상기 수직헬리컬안테나와 연결되는 복수의 코일형 헬리컬방사소자로 형성되는 탑로딩 수평헬리컬안테나를 구비하는 제2안테나부; 및
   상기 제2안테나부의 전면에 인접되며 메인보드에 수직으로 직립되게 PCB기판에 복수의 헬리컬방사체 패턴으로 형성되는 듀얼헬리컬안테나와, 상기 듀얼헬리컬안테나에 수직하게 지지되며 메인보드와 수평하게 배치되어 상기 듀얼헬리컬안테나와 연결되는 금속도체판인 탑로딩 산형안테나로 형성되는 제3안테나부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1안테나부는,
   상기 메인보드의 상부면 가장자리에 수직으로 직립되어 PCB기판에 스트립선로로 형성되는 모노폴안테나부와, 복수의 헤리컬패턴으로 형성되는 헬리컬방사부 및 상기 모노폴안테나부와 헬리컬방사부 사이에 배치되어 스트립선로로 형성되는 대역통과필터부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1안테나부는,
   PCB기판에 모노폴안테나 패턴으로 형성되는 스트립선로와 대역확장을 위한 대역확장선로로 형성되는 모노폴안테나부와, 스트립선로로 형성되는 캐패시티브선로와 두 개의 인덕티브선로로 형성되는 대역통과필터부 및 두 개의 헬리컬패턴으로 형성되는 헬리컬방사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
   
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 제1안테나부는,
   상기 모노폴안테나부가 1710MHz~2170MHz의 주파수대역에서 동작하고, 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부가 연결되어 824MHz~894MHz의 주파수대역에서 동작하여 이중대역으로 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
   
6. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 대역통과필터부는,
   상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부의 사이에 구비되어 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부가 연결되어 동작하는 824MHz~894MHz의 저주파대역의 주파수를 통과시키는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
   
7. 청구항 5에 있어서, 상기 제1안테나부는,
   메인보드의 급전단자로부터 급전신호를 인가받기 위하여 상기 PCB기판의 하단부에 형성되어 상기 메인보드와 연결되는 급전부와, 상기 급전부로부터 상방으로 상기 PCB기판 양면에 모노폴안테나 패턴으로 형성되는 모노폴안테나부와, 상기 모노폴안테나부의 상부에는 상기 PCB기판 양면으로 도전체패턴이 비아홀로 연결되어 스파이럴 구조로 형성되는 헬리컬방사부, 및 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부 사이에는 상기 PCB기판 양면에 스트립 선로에 의하여 형성되는 대역통과필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2안테나부의 수직헬리컬안테나 및 탑로딩 수평헬리컬안테나는, 가늘고 길다란 봉형상의 유전체 외부를 코일로 감싸여진 헬리컬방사소자로 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
   
9. 청구항 1 또는 청구항 8에 있어서,
   상기 제2안테나부의 탑로딩 수평헬리컬안테나는, 서로 인접되어 평행하게 두 개의 봉형상의 헬리컬방사소자인 제1탑로딩부와 제2탑로딩부가 형성되어 지지체에 의하여 지지되고 상기 메인보드와 거의 수평한 채로 상기 수직헬리컬안테나의 상단부에서 상기 수직헬리컬안테나와 직교되도록 배치되어 상기 수직헬리컬안테나의 상단부에 연결되어 급전신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 탑로딩 수평헬리컬안테나 제1탑로딩부의 봉형상 헬리컬방사소자의 중간지점과 상기 수직헬리컬안테나의 상단부가 얇은 금속도체판의 연결도체부로 연결되어 급전신호가 인가되고,
    상기 탑로딩 수평헬리컬안테나의 제1탑로딩부와 제2탑로딩부는 스테인레스강 소재의 얇은 금속판에 의하여 상기 제1탑로딩부와 제2탑로딩부를 형성하는 헬리컬방사소자의 외주면이 복수개로 면접촉 연결되어 다수개의 폐루프가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
    
11. 유선형의 돔 형태로 형성되는 안테나 케이스의 내부 공간에 전도성 베이스와 플라스틱 베이스 상에 장착되는 메인보드의 상부면에 위치하는 복수 개의 안테나를 수용하는 차량용 안테나에 있어서,
    상기 메인보드에 장착되는 상기 복수 개의 안테나는,
    상기 메인보드의 상부면 가장자리에 수직으로 직립되어 PCB기판에 스트립선로로 형성되는 모노폴안테나부와, 복수의 헤리컬패턴으로 형성되는 헬리컬방사부 및 상기 모노폴안테나부와 헬리컬방사부 사이에 배치되어 스트립선로로 형성되는 대역통과필터부를 구비하는 제1안테나부;
    상기 메인보드에 수직하게 직립된 상기 제1안테나부의 전면에 인접되며 지지체에 의하여 지지되어 메인보드에 수직으로 직립되게 위치하며 코일형의 헬리컬방사소자로 형성되는 수직헬리컬안테나와, 상기 수직헬리컬안테나에 직교되는 방향인 메인보드와 수평하게 배치되도록 지지체에 의하여 지지되어 상기 수직헬리컬안테나와 연결되는 복수의 코일형 헬리컬방사소자로 형성되는 탑로딩 수평헬리컬안테나를 구비하는 제2안테나부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2안테나부의 전면에 인접되며 메인보드에 수직으로 직립되게 PCB기판에 복수의 헬리컬방사체 패턴으로 형성되는 듀얼헬리컬안테나와, 상기 듀얼헬리컬안테나에 수직하게 지지되며 메인보드와 수평하게 배치되어 상기 듀얼헬리컬안테나와 연결되는 금속도체판인 탑로딩 산형안테나로 형성되는 제3안테나부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
    
13. 청구항 11에 있어서, 상기 제1안테나부는,
    PCB기판에 모노폴안테나 패턴으로 형성되는 스트립선로와 대역확장을 위한 대역확장선로로 형성되는 모노폴안테나부와, 스트립선로로 형성되는 캐패시티브선로와 두 개의 인덕티브선로로 형성되는 대역통과필터부 및 두 개의 헬리컬패턴으로 형성되는 헬리컬방사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
    
14. 청구항 11 내지 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1안테나부는,
    상기 모노폴안테나부가 1710MHz~2170MHz의 주파수대역에서 동작하고, 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부가 연결되어 824MHz~894MHz의 주파수대역에서 동작하여 이중대역으로 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
    
15. 청구항 11 내지 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대역통과필터부는,
    상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부의 사이에 구비되어 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부가 연결되어 동작하는 824MHz~894MHz의 저주파대역의 주파수를 통과시키는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
    
16. 청구항 15에 있어서, 상기 제1안테나부는,
    메인보드의 급전단자로부터 급전신호를 인가받기 위하여 상기 PCB기판의 하단부에 형성되어 상기 메인보드와 연결되는 급전부와, 상기 급전부로부터 상방으로 상기 PCB기판 양면에 모노폴안테나 패턴으로 형성되는 모노폴안테나부와, 상기 모노폴안테나부의 상부에는 상기 PCB기판 양면으로 도전체패턴이 비아홀로 연결되어 스파이럴 구조로 형성되는 헬리컬방사부, 및 상기 모노폴안테나부와 상기 헬리컬방사부 사이에는 상기 PCB기판 양면에 스트립 선로에 의하여 형성되는 대역통과필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
    
17. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2안테나부의 수직헬리컬안테나 및 탑로딩 수평헬리컬안테나는, 가늘고 길다란 봉형상의 유전체 외부를 코일로 감싸여진 헬리컬방사소자로 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
    
18. 청구항 11 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 제2안테나부의 탑로딩 수평헬리컬안테나는, 서로 인접되어 평행하게 두 개의 봉형상의 헬리컬방사소자인 제1탑로딩부와 제2탑로딩부가 형성되어 지지체에 의하여 지지되고 상기 메인보드와 거의 수평한 채로 상기 수직헬리컬안테나의 상단부에서 상기 수직헬리컬안테나와 직교되도록 배치되어 상기 수직헬리컬안테나의 상단부에 연결되어 급전신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
    
19. 청구항 18에 있어서,
    상기 탑로딩 수평헬리컬안테나 제1탑로딩부의 봉형상 헬리컬방사소자의 중간지점과 상기 수직헬리컬안테나의 상단부가 얇은 금속도체판의 연결도체부로 연결되어 급전신호가 인가되고,
    상기 탑로딩 수평헬리컬안테나의 제1탑로딩부와 제2탑로딩부는 스테인레스강 소재의 얇은 금속판에 의하여 상기 제1탑로딩부와 제2탑로딩부를 형성하는 헬리컬방사소자의 외주면이 복수개로 면접촉 연결되어 다수개의 폐루프가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.
20. 청구항 12에 있어서,
    상기 듀얼헬리컬안테나는 상호간에 서로 소정간격 이격된 채 PCB기판의 양면으로 스트립선로패턴으로 권회되어 각각 직각삼각형 구조로 형성되는 두 개의 헬리컬방사체가 상호간에 커플링 결합하는 것을 특징으로 하는 차량용 안테나.

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