KR102065722B1 - 차량용 글라스 안테나 - Google Patents

Abstract

일 실시예 따른 글라스 안테나는 리어 윈도우에 일정 간격으로 수평 배치되고, 전파를 수신하도록 마련된 복수의 수평 열선과 수평 열선에 대하여 중앙으로 수직 배치되고, 글라스 안테나에 전원을 공급하도록 마련된 커플링 바와 커플링 바를 기준으로 좌측 및 우측에 나란히 배치된 수직 열선의 말단에 배치되고, 수평 열선 및 수직 열선으로부터 수신된 전파의 임피던스를 조정하는 매칭 바와 매칭 바 사이에 배치되고, 글라스 안테나의 공진 주파수를 조정하도록 마련된 그라운드 바를 포함한다.

Description

차량용 글라스 안테나 {GLASS ANTENNA FOR VEHICLES}

개시된 발명은 차량의 글라스 안테나에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 공진 주파수를 안정적으로 획득할 수 있는 구조를 갖는 글라스 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서 라디오 전파를 수신하기 위한 안테나로 글라스 안테나를 채택하고 있다. 글라스 안테나는 차량의 리어 윈도우에 설치된 열선의 패턴을 통하여, 주파수 특성을 조절할 수 있다. 여기서, 리어 윈도우의 틀은 슬롯 안테나로 동작한다.

한편, 리어 윈도우의 넓이가 상대적으로 좁은 차량(예를 들어, RV(Recreational Vehicle) 차량)은 슬롯 안테나로 동작하는 리어 윈도우의 둘레 길이가 한정적이므로 라디오 전파를 안정적으로 수신함에 어려움이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 리어 윈도우의 공간상의 제약을 극복하고, 글라스 안테나의 전기적인 경로 길이를 확보할 수 있도록 한다.

개시된 발명의 일 측면은 짧은 둘레를 갖는 리어 윈도우에서도 전파를 안정적으로 수신할 수 있는 글라스 안테나를 제공하고자 한다.

개시된 발명의 일 측면에 따른 차량은 글라스 안테나는 차량의 리어 윈도우에 마련되고, 상기 리어 윈도우에 일정 간격으로 수평 배치되고, 전파를 수신하도록 마련된 복수의 수평 열선; 상기 수평 열선에 대하여 중앙으로 수직 배치되고, 상기 글라스 안테나에 전원을 공급하도록 마련된 커플링 바; 상기 커플링 바를 기준으로 좌측 및 우측에 나란히 배치된 수직 열선의 말단에 배치되고, 상기 수평 열선 및 상기 수직 열선으로부터 수신된 전파의 임피던스를 조정하는 매칭 바; 및 상기 매칭 바 사이에 배치되고, 상기 글라스 안테나의 공진 주파수를 조정하도록 마련된 그라운드 바를 포함한다.

상기 그라운드 바는, 상기 수평 열선에 대하여 수평으로 배치되고, 직선 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 그라운드 바는, 상기 수평 열선에 대하여 수평으로 배치되고, 상기 그라운드 바 중앙으로부터 수직하여 연장된 접지 선을 포함할 수 있다.

상기 그라운드 바는, 상기 수평 열선에 대하여 수평으로 배치되고, 구부러진 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 그라운드 바는, 상기 수평 열선에 대하여 수평으로 배치되고, 상기 그라운드 바의 중앙으로부터 일정 길이는 구부러진 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 그라운드 바는, 상기 커플링 바의 하단으로부터 λ/4 지점 간의 전기적 경로를 연장시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 매칭 바는, 상기 수직 열선의 하단에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

개시된 발명의 일 측면에 따르면, 글라스 안테나의 최대 이득 및 지향 특성을 향상시킬 수 있고, 안정적으로 라디오 전파를 수신할 수 있다.

도 1은 글라스 안테나의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 안테나이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 글라스 안테나이다.
도 4 내지 도 5는 기존의 글라스 안테나와 개시된 발명에 따른 글라스 안테나 간의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 개시된 발명의 응답 특성을 설명하기 위한 도면이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 글라스 안테나의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.

글라스 안테나는 차량의 리어(REAR) 윈도우에 설치된 열선을 통하여 전파를 수신하는 장치이다. 구체적으로, 글라스 안테나는 리어 윈도우(110)의 열선 및 글라스 패턴을 이용하여 FM 전파를 수신하고, 공진 주파수를 조정할 수 있다. 여기서, 글라스 안테나는 전파를 수신하는 기능을 수행하기 위하여, 리어 윈도우(110)의 틀은 슬롯(Slot) 안테나로 동작하며, 리어 윈도우(110)의 둘레 길이는 슬롯 안테나의 전기적 경로 길이가 될 수 있다. 한편, 리어 윈도우(110)는 FM 전파를 수신하기 위하여 특정 파장(λ) 값에 따른 최소 둘레의 길이를 확보해야 한다. 예를 들어, 리어 윈도우(110)의 둘레가 0.9~1.1λ 일 때, 슬롯 안테나로서의 기능을 수행함으로써, FM 전파를 수신할 수 있게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 글라스 안테나는 리어 윈도우(110), 수평 열선(120), 수직 열선(130), 커플링 바(140), 매칭 바(150)를 포함한다.

수평 열선(120) 및 수직 열선(130)은 리어 윈도우(110)에 글라스 패턴을 형성하고, 전파를 수신하기 위하여 설치된 금속 부재 등을 가리킨다. 또한, 수평 열선(120) 및 수직 열선(130)은 기온이 낮은 경우에 열을 발생시켜 리어 윈도우(110)에 생성된 성에 등을 제거할 수 있다.

커플링 바(140)는 열선에 전원을 공급하기 위하여 특정 위치에 마련된 급전 수단을 의미한다. 예를 들어, 커플링 바(140)는 전원 입력 단자와 초크 코일로 마련되어 접지와 전원 공급의 역할을 수행한다.

매칭 바(150)는 수평 열선(120)에 대하여 수직 방향으로 형성되고, 수직 방향의 말단 측에 수평 열선(120)과 나란한 선분으로 형성됨으로써, 열선으로부터 수신한 전파의 임피던스를 조정할 수 있다. 또한, 매칭 바(150)는 열선으로부터 수신된 전파의 전압 정재파비와 대역폭을 조정할 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 글라스 안테나가 리어 윈도우의 넓이가 비교적 좁은 소형 차량에 장착될 경우, 슬롯 안테나로 동작하기 위한 필요 경로가 확보되기 어려워 FM 전파를 수신함에 있어서 어려움이 있다. 아래에서 설명할 개시된 발명은 리어 윈도우(110)의 실제 길이가 짧아도 리어 윈도우(110)의 전기적 경로를 확보하여 FM 전파를 문제없이 수신할 수 있도록 한다. 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 안테나의 구조 및 동작을 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 글라스 안테나(100)는 리어 윈도우(110)(110), 수평 열선(120), 수직 열선(130), 커플링 바(140), 매칭 바(150)를 포함하고, 리어 윈도우(110)(110)의 전기적 경로를 확보하는 그라운드 바(160)를 포함한다.

수평 열선(120) 및 수직 열선(130)은 도 1에서 설명한 바와 같이, 복수 개로 리어 윈도우(110)에 형성되어, 다양한 글라스 패턴을 형성할 수 있다.

매칭 바(150)는 수평 열선(120)에 대하여 수직 방향으로 형성되고, 수직 방향의 말단 측에 수평 열선(120)과 나란한 선분으로 형성됨으로써, 열선으로부터 수신한 전파의 임피던스를 조정할 수 있다. 도 2에서는 매칭 바(150)가 리어 윈도우(110)의 하단에 설치된 것으로 도시하였으나, 리어 윈도우(110) 상단 측에 설치될 수 있음은 물론이다.

구체적으로, 매칭 바(150)는 수평 열선(120)에 수직한 성분인 수직 성분 및 수직 성분의 말단에 형성되고, 수평 열선(120)에 수평한 성분인 수평 성분을 포함할 수 있다.

매칭 바(150)는 커플링 바(140)를 기준으로 좌우에 2 개로 형성될 수 있다. 여기서, 매칭 바(150)의 수평 성분은 수평 열선(120) 중 마지막 열선과 일정 간격에 위치하여 형성될 수 있고, 수평 방향 성분의 길이를 조정함으로서 임피던스를 조정할 수 있다.

한편, 본 실시예는 그라운드 바(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 그라운드 바(160)는 리어 윈도우(110) 중앙에 매칭 바(150) 사이에 형성되어, 리어 윈도우(110)의 전기적 경로 길이를 경로를 확보할 수 있는데, 이와 관련된 내용은 도 4 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

일 실시예에서, 그라운드 바(160)는 2 개의 매칭 바(150) 사이에 형성되고, 수평 열선(120)에 평행한 수평 부재 및 상기 수평 부재의 중앙에 직교하여 접지된 수직 부재를 포함하여 리어 윈도우(110)의 하단에 형성될 수 있다. 다만, 설계에 따라, 그라운드 바(160)는 설계에 따라 리어 윈도우(110)상의 다양한 위치에 설치될 수 있음은 물론이다. 이에 따라, 리어 윈도우(110)의 전기적 경로의 길이는 확장할 수 있다. 한편, 그라운드 바(160)의 수평 부재 및 수직 부재의 길이는 다양한 길이로 제작될 수 있고, 수평 부재 및 수직 부재의 길이를 조정함에 따라 글라스 안테나(100)의 공진 주파수를 증가 또는 축소할 수 있다. 따라서, 글라스 안테나(100)는 리어 윈도우(110)의 실제 사이즈를 변경하지 않고도 우수한 전파 수신 성능을 가질 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 글라스 안테나(100)이다. 도 3에 도시된 글라스 안테나(100)의 그라운드 바(162)는 도 2와 달리 그라운드 바(162)의 수평 부재가 구부러진 형상을 가지고 있다. 구부러진 형상의 수평 부재는 수평 부재의 양 끝단 간의 직선 거리가 한정적일 경우, 수평 부재를 더 길게 형성할 수 있도록 한다. 수평 부재의 경로 길이가 길어지면 그 만큼 리어 윈도우(110)의 전기적 경로의 길이를 확보할 수 있다.

일 실시예에서, 그라운드 바(162)는 수평 열선(120)에 대하여 수평으로 배치되고, 그라운드 바(162)의 수평 부재는 구부러진 형상인 것을 특징으로 할 수 있다. 다른 변형 예로서, 그라운드 바(162)의 수평 부재는 중앙으로부터 일정 길이가 구부러진 것을 특징으로 할 수 있으며, 수평 부재의 양 끝단의 일정 거리는 수평 열선(120)과 평행한 직선일 수 있다.

한편, 이상에서는 글라스 안테나의 구조 및 다양한 실시예에 대하여 설명하였다. 아래에서는 상술한 구조 및 실시예에 따라 글라스 안테나의 전기적 길이가 연장되는 원리를 상세히 설명하도록 한다.

도 4 내지 도 5는 기존의 글라스 안테나와 개시된 발명에 따른 글라스 안테나 간의 차이를 설명하기 위한 도면이다.

라디오 전파를 수신하는 글라스 안테나의 공진 주파수를 결정하는 요인은 도 4의 ZERO와 MAX 간의 전기적 길이이다. FM 라디오의 동작 주파수는 도 4에 도시된 ZERO와 MAX 간의 경로 길이가 λ/4 일 때 결정된다. ZERO와 MAX 간의 경로는 글라스 안테나의 전류 분포를 가리키며, 경로의 길이는 글라스 안테나의 전기적 길이를 의미한다. 여기서, ZERO와 MAX 간의 실제 경로 길이는 리어 윈도우의 실제 면적에 따라 제약을 받는 바, ZERO와 MAX 간의 전기적 길이를 확보할 필요가 있다. 이 때, 글라스 안테나는 ZERO와 MAX 간의 전기적 길이를 확보하여, 낮은 라디오 주파수에서도 안정적으로 공진 주파수를 획득할 수 있는데, 개시된 발명은 리어 윈도우에 그라운드 바를 새롭게 형성하여 윈도우 글라스의 사이즈를 변경하지 않고도 필요한 전파의 슬롯 길이를 확보할 수 있도록 한다.

도 5를 참조하면, 상술한 바와 같이, 리어 윈도우에 그라운드 바가 새롭게 형성된 경우, 전기적 길이가 연장된 것을 확인할 수 있다. 그라운드 바가 추가됨으로써, 리어 윈도우의 중앙 하단(ZERO)으로부터 λ/4 이 되는 곳(MAX) 간의 전기적 경로(P2)가 도 4에 도시된 전기적 경로(P1)에 비해 긴 것을 확인할 수 있다. 따라서, 리어 윈도우 내에 슬롯의 공진 주파수를 낮은 주파수 대역으로 이동시킬 수 있고, 안정적인 전파 수신 성능을 확보할 수 있다.

한편, 도 6을 참조하면, 개시된 발명에 따른 응답 특성을 수치적으로 확인할 수 있다. 공진 주파수 대역이 오른쪽에 있는 그래프는 기존의 글라스 안테나에서 측정한 값이고, 왼쪽에 있는 그래프는 그라운드 바가 추가된 글라스 안테나에서 측정한 값이다. 기존의 글라스 안테나의 공진 주파수 대역은 가청 주파수 대역이 88~108MHz 임에도 불구하고, 이보다 높게 형성되어 안테나의 수신 성능이 저하된다. 개시된 발명의 실시예에 따라 그라운드 바가 리어 윈도우에 추가되면, 좁은 영역 내에서도 충분한 전기적 경로의 길이를 확보할 수 있고, 정상적인 가청 주파수 대역으로 안테나 패턴이 이동되어 최대 이득 및 지향 특성을 향상시킬 수 있다.

이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

100: 글라스 안테나
110: 리어 윈도우
120: 수평 열선
130: 수직 열선
140: 커플링 바
150: 매칭 바
160: 그라운드 바

Claims (7)

1. 차량의 리어 윈도우에 마련된 글라스 안테나에 있어서,
   상기 리어 윈도우에 일정 간격으로 수평 배치되고, 전파를 수신하도록 마련된 복수의 수평 열선;
   상기 수평 열선에 대하여 중앙으로 수직 배치되고, 상기 글라스 안테나에 전원을 공급하도록 마련된 커플링 바;
   상기 커플링 바를 기준으로 좌측 및 우측에 나란히 배치된 수직 열선의 말단에 배치되고, 상기 수평 열선 및 상기 수직 열선으로부터 수신된 전파의 임피던스를 조정하는 매칭 바; 및
   상기 매칭 바 사이에 배치되고, 상기 글라스 안테나의 공진 주파수를 조정하도록 마련된 그라운드 바;를 포함하되,
   상기 그라운드 바는,
   상기 수평 열선에 대하여 수평으로 배치되고, 상기 그라운드 바 중앙으로부터 수직하여 연장된 접지 선을 포함하는 글라스 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 그라운드 바는,
   상기 수평 열선에 대하여 수평으로 배치되고, 직선 형상인 것을 특징으로 하는 글라스 안테나.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 그라운드 바는,
   상기 수평 열선에 대하여 수평으로 배치되고, 구부러진 형상인 것을 특징으로 하는 글라스 안테나.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 그라운드 바는,
   상기 수평 열선에 대하여 수평으로 배치되고, 상기 그라운드 바의 중앙으로부터 일정 길이는 구부러진 것을 특징으로 하는 글라스 안테나.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 그라운드 바는,
   상기 커플링 바의 하단으로부터 λ/4 지점 간의 전기적 경로를 연장시키는 것을 특징으로 하는 글라스 안테나.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 매칭 바는,
   상기 수직 열선의 하단에 배치되는 것을 특징으로 하는 글라스 안테나.

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