KR101991706B1 - 차량 간 통신용 안테나 - Google Patents

Abstract

차량 간 통신용 안테나가 개시된다. 개시된 안테나는 기판; 상기 기판의 일면에 형성되는 제1 다이폴 엘리먼트 및 제2 다이폴 엘리먼트를 포함하는 다이폴 방사체; 상기 기판의 타면에 형성되며, 상기 제1 다이폴 엘리먼트에 급전 신호를 제공하는 급전 엘리먼트; 및 상기 기판의 타면에 형성되며, 상기 제2 다이폴 엘리먼트에 접지 전위를 제공하는 접지 엘리먼트를 포함하되, 상기 제1 다이폴 엘리먼트는 상기 기판의 소정 영역에서 일방향으로 방사신호의 λ/2 길이를 갖도록 연장되어 형성되고, 상기 제2 다이폴 엘리먼트는 상기 기판의 소정 영역에서 타방향으로 방사신호의 λ/4 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다. 개시된 안테나에 따르면, 차량간 통신에 유리한 방사패턴을 갖는 장점이 있다.

Description

차량 간 통신용 안테나{Antenna for Vehicle-to-Vehicle Communication}

본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 간 통신용 안테나에 관한 것이다.

차량의 루프에 장착하는 차량용 안테나는 상어 지느러미 형상을 가진 샤크 안테나가 널리 사용되고 있다. 이러한 차량용 안테나는 DMB, GPS, AM/FM과 같은 다양한 대역의 신호를 송, 수신하기 위하여 다양한 종류의 방사체를 포함할 수 있다. 특히, 근래에는 V2V(Vehicle to Vehicle), 즉 차량 간 통신의 필요성이 증가하면서, 차량용 안테나에 차량 간 통신을 위한 V2V 안테나 방사체를 장착하고 있다.

차량 간 통신용 안테나는 지면과 수직인 기준선과의 각도를 θ라 할 때 θ=90°인 방향, 즉 지면과 평행한 방향으로 주 빔이 향하는 것이 이상적이다.

그러나, 차량 간 통신용 안테나에 사용되는 다이폴 안테나는 접지면에서 발생하는 반사 신호 때문에 주 빔이 θ=90°방향의 지향성을 갖기 힘든 문제점이 있다.
한편 본 발명과 관련한 선행문헌으로 2004년 6월 10일자로 공개된 일본 공개특허 특개2004-165942호가 있다.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 차량간 통신에 유리한 방사패턴을 갖는 차량 간 통신용 안테나를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판의 일면에 형성되는 제1 다이폴 엘리먼트 및 제2 다이폴 엘리먼트를 포함하는 다이폴 방사체; 상기 기판의 타면에 형성되며, 상기 제1 다이폴 엘리먼트에 급전 신호를 제공하는 급전 엘리먼트; 및 상기 기판의 타면에 형성되며, 상기 제2 다이폴 엘리먼트에 접지 전위를 제공하는 접지 엘리먼트를 포함하되, 상기 제1 다이폴 엘리먼트는 상기 기판의 소정 영역에서 일방향으로 방사신호의 λ/2 길이를 갖도록 연장되어 형성되고, 상기 제2 다이폴 엘리먼트는 상기 기판의 소정 영역에서 타방향으로 방사신호의 λ/4 길이를 갖도록 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 간 통신용 안테나가 제공된다.

상기 제1 다이폴 엘리먼트 및 상기 제2 다이폴 엘리먼트는 U자 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 기판에는 다수의 비아홀이 형성되며, 상기 제1 다이폴 엘리먼트와 상기 급전 엘리먼트 및 상기 제2 다이폴 엘리먼트와 상기 접지 엘리먼트는 상기 다수의 비아홀 중 일부를 이용하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 접지 엘리먼트는, 상기 급전 엘리먼트와 평행하게 연장되어 형성되는 몸체부; 및 상기 상기 몸체부의 끝단에서 상기 몸체부와 수직 방향으로 연장되어 형성되는 제1 임피던스 매칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 접지 엘리먼트는, 상기 제1 임피던스 매칭부의 끝단에서 상기 몸체부와 평행하게 연장되어 형성되는 제2 임피던스 매칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 접지 엘리먼트는 상기 급전 엘리먼트의 양측에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 다이폴 엘리먼트는, 상기 기판의 소정 영역에 형성되는 제1 중심부; 및 상기 중심부에서 일방향으로 연장되어 형성되는 서로 평행한 두 개의 제1 폴부를 포함하고, 상기 제2 다이폴 엘리먼트는, 상기 기판의 소정 영역에 형성되는 제2 중심부; 및 상기 중심부에서 타방향으로 연장되어 형성되는 서로 평행한 두 개의 제2 폴부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 다이폴 엘리먼트는 상기 제1 중심부에서 상기 급전 엘리먼트와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 다이폴 엘리먼트는 상기 제2 중심부에서 상기 접지 엘리먼트와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차량간 통신에 유리한 방사패턴을 갖는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나를 후면에서 표현한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나의 전면과 후면을 모두 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나의 방사 패턴을 종래 기술과 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나가 적용된 차량용 샤크 안테나의 내부를 개념적으로 도시한 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 자세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나를 후면에서 표현한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나의 전면과 후면을 모두 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나(100)는 기판(10), 다이폴 방사체(110, 120), 급전 엘리먼트(130) 및 접지 엘리먼트(140, 150)를 포함할 수 있다.

기판(10)은 유전체 재질로 형성되며, 일례로 PCB 재질로 형성될 수 있다. 기판은 얇은 판 형상을 가질 수 있으며, 일면에는 다이폴 방사체(110, 120)가 형성되고, 타면에는 급전 엘리먼트(130) 및 접지 엘리먼트(140, 150)가 형성될 수 있다. 또한, 기판(10)에는 다이폴 방사체(110, 120)와 급전 엘리먼트(130) 및 접지 엘리먼트(140, 150)의 전기적 연결을 위한 비아 홀(112, 114, 122)이 다수 형성될 수 있다.

다이폴 방사체(110, 120)는 전도성 재료로 형성되며, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나의 방사체로 기능한다. 다이폴 방사체(110, 120)는 제1 다이폴 엘리먼트(110) 및 제2 다이폴 엘리먼트(120)를 포함할 수 있다.

제1 다이폴 엘리먼트(110)는 기판의 소정 영역에 제1 중심부(111)가 형성되고, 제1 중심부(111)에서 일방향으로 서로 평행한 두 개의 제1 폴부(113, 115)가 연장되며 형성될 수 있다. 그러므로, 제1 다이폴 엘리먼트(110)는 전체적으로 U자 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 한편, 제1 다이폴 엘리먼트(110)는 제1 폴부(113, 115)가 연장된 방향으로 방사 신호의 λ/2 길이를 갖도록 형성될 수 있다.

제2 다이폴 엘리먼트(120)는 기판의 소정 영역에 제2 중심부(121)가 형성되고, 제2 중심부(121)에서 타방향으로, 즉 제1 폴부(113, 115)의 연장 방향과는 반대 방향으로 서로 평행한 두 개의 제2 폴부(123, 125)가 연장되며 형성될 수 있다. 그러므로, 제2 다이폴 엘리먼트(120) 또한 전체적으로 U자 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 한편, 제2 다이폴 엘리먼트(120)는 제2 폴부(123, 125)가 연장된 방향으로 방사 신호의 λ/4 길이를 갖도록 형성될 수 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 다이폴 엘리먼트(110)와 제2 다이폴 엘리먼트(120)는 U자의 아랫부분이 서로 마주보도록 위치하여 형성될 수 있다. 본 발명은 제1 다이폴 엘리먼트(110)와 제2 다이폴 엘리먼트(120)가 서로 다른 길이를 갖도록, 즉 제2 다이폴 엘리먼트(120)는 방사 신호의 λ/4 길이를 가지며, 제1 다이폴 엘리먼트(110)는 그 체배인 방사 신호의 λ/2 길이를 갖도록 형성됨으로 방사 신호의 주 빔 각이 조정되어 차량간 통신에 유리한 방사패턴을 만들어낼 수 있게 된다.

도 2를 참조하면, 기판(10)의 타면에는 전도성 재료로 형성되는 급전 엘리먼트(130) 및 접지 엘리먼트(140, 150)가 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 급전 엘리먼트(130)는 비아홀(122)을 통해 제1 다이폴 엘리먼트(110)의 제1 중심부(111)와 전기적으로 연결되므로, 급전 엘리먼트(130)를 통해 제1 다이폴 엘리먼트(110)로 급전 신호가 제공될 수 있다. 급전 엘리먼트(130)는 전도성 재료로 형성될 수 있다.

접지 엘리먼트(140, 150)는 급전 엘리먼트(130)의 양측에 몸체부(141, 151)가 형성될 수 있으며, 몸체부(141, 151)는 급전 엘리먼트(130)와 평행하도록 형성될 수 있다. 한편, 몸체부(141, 151)의 끝단에는 몸체부(141, 151)와 수직을 이루며 연장되는 제1 임피던스 매칭부(144, 154)가 형성될 수 있으며, 제1 임피던스 매칭부(144, 154)의 끝단에는 몸체부(141, 151)와 평행하도록 제2 임피던스 매칭부(145, 155)가 연장되어 형성될 수 있다. 제1 임피던스 매칭부(144, 154) 및 제2 임피던스 매칭부(145, 155)는 본 발명의 안테나의 임피던스 매칭을 용이하게 하기 위하여 형성될 수 있다. 또한, 몸체부(141, 151)의 일 끝단은 비아홀(142, 152)을 통해 제2 다이폴 엘리먼트(120)의 제2 중심부(121)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그러므로, 접지 엘리먼트(140, 150)를 통해 제2 다이폴 엘리먼트(120)에 접지 전위가 제공될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나는 전술한 구조로 인하여 방사 신호의 주 빔 각이 지면에 가깝도록 조정되어 차량간 통신에 유리한 방사패턴을 만들어낼 수 있게 된다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나의 방사 패턴을 종래 기술과 비교한 도면이다.

도 4는 방사 신호의 세기를 지면과 수직인 기준선과의 각도인 θ에 따라 나타낸 도면이다. (a)는 종래 기술의 안테나의 방사 패턴이고, (b)는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나의 방사 패턴이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나의 경우, 청색 선으로 표시된 방사 신호가 강한 주 빔의 각도가 종래 기술보다 지면과 작은 각도를 이루는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나는 종래 기술의 안테나에 비해 차량간 통신에 유리한 방사패턴을 나타냄을 확인할 수 있다.

도 5는 θ=90°에서의 방사 신호의 세기를 나타낸 도면이다. (a)는 종래 기술의 안테나의 방사 패턴이고, (b)는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나의 방사 패턴이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나의 경우 실제로 지면과 평행한 방향의 방사 효율이 높음을 확인할 수 있다. 그러므로, 도 4 및 도 5를 통해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나는 차량간 통신에 유리한 방사패턴을 가짐을 확인할 수 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나가 적용된 차량용 샤크 안테나의 내부를 개념적으로 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량 간 통신용 안테나(100)는 차량용 샤크 안테나(200)의 내부에 다수 장착되어 사용될 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 기판
100: 차량간 통신용 안테나
110: 제1 다이폴 엘리먼트
111: 제1 중심부
112: 비아홀
113: 제1 폴부
114: 비아홀
115: 제1 폴부
120: 제2 다이폴 엘리먼트
121: 제2 중심부
122: 비아홀
123: 제2 폴부
125: 제2 폴부
130: 급전 엘리먼트
140: 접지 엘리먼트
141: 몸체부
144: 제1 임피던스 매칭부
145: 제2 임피던스 매칭부
150: 접지 엘리먼트
151: 몸체부
154: 제1 임피던스 매칭부
155: 제2 임피던스 매칭부
200: 차량용 샤크 안테나

Claims (8)

1. 기판;
   상기 기판의 일면에 형성되는 제1 다이폴 엘리먼트 및 제2 다이폴 엘리먼트를 포함하는 다이폴 방사체;
   상기 기판의 타면에 형성되며, 상기 제1 다이폴 엘리먼트에 급전 신호를 제공하는 급전 엘리먼트; 및
   상기 기판의 타면에 형성되며, 상기 제2 다이폴 엘리먼트에 접지 전위를 제공하는 접지 엘리먼트를 포함하되,
   상기 제1 다이폴 엘리먼트는 상기 기판의 소정 영역에서 일방향으로 방사신호의 λ/2 길이를 갖도록 연장되어 형성되고,
   상기 제2 다이폴 엘리먼트는 상기 기판의 소정 영역에서 타방향으로 방사신호의 λ/4 길이를 갖도록 연장되어 형성되며,
   상기 기판에는 다수의 비아홀이 형성되며,
   상기 제1 다이폴 엘리먼트와 상기 급전 엘리먼트 및 상기 제2 다이폴 엘리먼트와 상기 접지 엘리먼트는 상기 다수의 비아홀 중 일부를 이용하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 간 통신용 안테나.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 다이폴 엘리먼트 및 상기 제2 다이폴 엘리먼트는 U자 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 차량 간 통신용 안테나.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 접지 엘리먼트는,
   상기 급전 엘리먼트와 평행하게 연장되어 형성되는 몸체부; 및
   상기 몸체부의 끝단에서 상기 몸체부와 수직 방향으로 연장되어 형성되는 제1 임피던스 매칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 간 통신용 안테나.
5. 제4항에 있어서,
   상기 접지 엘리먼트는,
   상기 제1 임피던스 매칭부의 끝단에서 상기 몸체부와 평행하게 연장되어 형성되는 제2 임피던스 매칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 간 통신용 안테나.
6. 제1항에 있어서,
   상기 접지 엘리먼트는 상기 급전 엘리먼트의 양측에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 간 통신용 안테나.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 다이폴 엘리먼트는,
   상기 기판의 소정 영역에 형성되는 제1 중심부; 및
   상기 중심부에서 일방향으로 연장되어 형성되는 서로 평행한 두 개의 제1 폴부를 포함하고,
   상기 제2 다이폴 엘리먼트는,
   상기 기판의 소정 영역에 형성되는 제2 중심부; 및
   상기 중심부에서 타방향으로 연장되어 형성되는 서로 평행한 두 개의 제2 폴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 간 통신용 안테나.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 다이폴 엘리먼트는 상기 제1 중심부에서 상기 급전 엘리먼트와 전기적으로 연결되고,
   상기 제2 다이폴 엘리먼트는 상기 제2 중심부에서 상기 접지 엘리먼트와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 간 통신용 안테나.

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