KR102162056B1 - 차량 간 통신용 수평빔 소형 안테나를 포함하는 차량용 안테나 - Google Patents

Abstract

차량간 통신을 위한 차량용 안테나가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 안테나는, 패드, 상기 패드 상에 형성되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판 상에 형성되며, 서로 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 안테나 유닛을 포함하며, 안테나 유닛은, 차량간 통신용 안테나 유닛을 포함한다.

Description

차량 간 통신용 수평빔 소형 안테나를 포함하는 차량용 안테나{an antenna for vehicle including a horizontal beam small antenna for inter-vehicle communication}

본 발명은 차량용 안테나에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 샤크핀 타입의 차량용 안테나에 관한 것이다.

차량에는 차량 내부에 구성된 라디오를 수신할 수 있는 헬리컬 안테나가 일반적으로 쓰이고 있다.

여기에서 종래의 헬리컬 안테나는 안테나의 길이에서 공진이 발생할 수 있도록 나선 코일 형태의 구조를 갖는 안테나로서, 이러한 헬리컬 안테나는 길이 및 피치에 따라 특정 주파수에서 공진이 발생한다.

그러나, 헬리컬 안테나의 경우 1차 공진은 가능하나 원하는 주파수에서의 2차 공진을 유발하기 어려워 두 개의 주파수를 선택 수신할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 헬리컬 안테나의 경우 튜닝이 어려우며, 오차가 크게 발생하며, 공진 주파수의 리턴값에 로스가 많고, 코일을 인서트 사출방법에 의해 사출을 행할 시 튜닝 상태의 변형이 발생하여 원하는 공진 주파수가 나오지 않는 문제점도 있다.

한편, 최근 들어 이동통신을 포함하는 다양한 통신 서비스가 상용화됨에 따라 차량에도 이를 위한 새로운 전자제품의 개발과 그에 따라 이동통신 기술이 적용된 장비들이 장착되고 있다.

이와 더불어, 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기 위하여 차량용 인터넷, TV 수신, 네비게이션 시스템 및DMB 등 새로운 용도의 전자제품이 개발되고 있다.

즉, 종래에는 차량의 기능이 이동성 제공에 그쳤으나, 최근에서는 안전하고 편안하고 효율적인 운송수단 제공의 개념으로 발전해 가고 있다.

따라서, 차량용 인터넷, TV 수신, 네비게이션 시스템, DMB 등과 같이 차량에서 제공되는 다양한 무선 서비스를 위한 새로운 용도의 차량용 안테나 시스템이 요구되고 있으나, 정보통신 기술의 발달로 인해 점차 복잡 다양화되고 있는 실정이다.

그런데, 종래의 차량용 안테나 시스템은 이러한 다양한 무선 서비스를 위한 수신 안테나가 각각의 무선 서비스에 따라 개별적으로 구성되어 있다. 이와 같은 각각의 무선 서비스에 따른 개별적인 안테나를 설치하는 것은 차량이라는 한정된 공간에서의 설치의 한계 및 설치 비용의 증대와 같은 문제점이 있었다.

차량 간 통신용 안테나에서는 저각도 안테나 빔 패턴이 사용되는바, 본 발명에서는 저각도 안테나 빔 패턴이 사용가능한 차량용 소형 안테나를 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에서는 3420 ~ 3700MHz 및 5850 ~ 5925MHz 대역을 통합하여 수신할 수 있도록 소형화된 안테나 유닛을 포함하는 차량용 안테나를 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에서는 3420 ~ 3700MHz 및 5850 ~ 5925MHz 대역을 통합하여 수신할 수 있는 안테나 유닛을 포함하면서도 기존에 수신하던 신호(GNSS, LTE, SXM)에 관한 안테나 성능이 저하되지 않는 차량용 안테나를 제안하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 안테나는, 패드, 상기 패드 상에 형성되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판 상에 형성되며, 서로 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 안테나 유닛을 포함하며, 안테나 유닛은, 차량간 통신용 안테나 유닛을 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 안테나는 소형화 가능한 안테나 유닛을 포함하여 다양한 주파수 대역의 신호를 수신할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 안테나는 차량간 안테나를 포함하면서도, 차량용 안테나에 포함된 다른 안테나의 성능 저하를 최소화할 수 있다.

도 1은 일반적인 샤크핀 타입 차량용 안테나의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 안테나의 사시도이다.
도 3은 도 2에서 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 단순화하여 표현한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 단순화하여 표현한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 포함하는 차량용 안테나에서, GNSS안테나의 성능 변화를 주파수 별로 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 포함하는 차량용 안테나에서, LTE 안테나의 성능 변화를 주파수 별로 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 포함하는 차량용 안테나에서 SXM안테나의 성능 변화를 주파수 별로 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3420 ~ 3700MHz 대역 차량간 안테나 유닛을 포함하는 차량용 안테나의 성능, 3D 방사 빔 패턴 및 게인을 나타낸다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 사상은 이하의 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

첨부 도면은 발명의 사상을 이해하기 쉽게 표현하기 위하여 전체적인 구조를 설명함에 있어서는 미소한 부분은 구체적으로 표현하지 않을 수도 있고, 미소한 부분을 설명함에 있어서는 전체적인 구조는 구체적으로 반영되지 않을 수도 있다. 또한, 설치 위치 등 구체적인 부분이 다르더라도 그 작용이 동일한 경우에는 동일한 명칭을 부여함으로써, 이해의 편의를 높일 수 있도록 한다. 또한, 동일한 구성이 복수 개가 있을 때에는 어느 하나의 구성에 대해서만 설명하고 다른 구성에 대해서는 동일한 설명이 적용되는 것으로 하고 그 설명을 생략한다.

도 1은 일반적인 샤크핀 타입 차량용 안테나의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 샤크핀 타입 차량용 안테나는 패드(10)와, 패드(10) 상면에 배치되는 제1 인쇄회로기판(20) 및 제2 인쇄회로기판(40), 및 제1 인쇄회로기판(20) 상에 배치되는 제1 안테나 유닛(30) 및 제2 인쇄회로기판(40) 상에 배치되는 제2 안테나유닛(50)을 포함한다.

제1 안테나 유닛(30)은 적어도 하나 이상의 신호를 수신할 수 있다. 제1 안테나 유닛(30)은 각각의 서로 다른 대역의 신호를 수신하기 위해 하나 이상이 제1 인쇄회로기판(20) 또는 제2 인쇄회로기판(40)에 마련될 수 있다. 예를 들어 제1 안테나 유닛(30)은 GNSS 안테나, DMB 안테나, LTE 안테나 또는 SMX 안테나 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 차량에 추가되는 기능에 따라 또 다른 신호를 수신하는 안테나일 수 있다.

제2 안테나 유닛(50)은 차량간 통신용 안테나로서, 제1 대역의 신호를 수신한다. 여기에서 제1 대역은 5850 ~ 5925MHz 일 수 있다.

이때, 제2 대역의 차량간 통신용 신호를 수신하기 위한 추가적인 안테나 유닛이 필요한데, 제2 대역 신호 수신을 위한 차량용 안테나의 경우 일반적으로 사이즈가 상대적으로 커 샤크핀 타입의 차량용 안테나에 적용하기 어려운 문제가 있다. 여기에서 제2 대역은 3420 ~ 3700MHz일 수 있다.

따라서, 이하에서는 제1 대역 및 제2 대역을 모두 수신할 수 있으면서, 소형화되어 차량용 안테나에 적용이 가능하고, 특히 안테나 내 다른 안테나 유닛의 성능 저하를 최소화할 수 있는 차량간 통신 안테나 유닛 및 안테나 유닛을 포함하는 차량용 안테나를 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 안테나의 사시도이다.

도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 안테나는 패드(110), 패드 상에 마련되는 인쇄회로기판(120), 그리고 인쇄회로기판(120) 상에 마련되는 하나 이상의 안테나 유닛(130, 140, 150)을 포함한다. 여기에서 제1 안테나 유닛(130) 및 제2 안테나 유닛(140)은 도 1에서 설명한 GNSS, SXM 대역의 신호를 수신하기 위한 안테나 유닛일 수 있으며, 필요에 따라 하나 이상의 안테나 유닛이 더 마련될 수 있다.

제3 안테나 유닛(150)은 차량간 통신용 안테나이다. 도 2에서는 제3 안테나 유닛(150)이 제1 안테나 유닛(130) 및 제2 안테나 유닛(140)의 후방에 마련되어 있는데, 이는 일 실시 예에 불과하며 제3 안테나 유닛(150)의 위치는 수신 효율에 따라 변경될 수 있다.

도 3은 도 2에서 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 단순화하여 표현한 도면이다.

도 3(a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛의 사시도이며, 도 3(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 위에서 본 개략도이다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나(150)는 안테나 패턴 인쇄회로기판(153) 및 안테나 패턴 인쇄회로기판(153)에 인쇄되어 있는 그라운드 패턴(151) 및 시그널 패턴(152)을 포함할 수 있다.

(a)에서 도시하는 바와 같이, 그라운드 패턴(151)과 시그널 패턴(152)은 각각 직각으로 꺾여 x축, y축 방향으로 뻗어 안테나 패턴 인쇄 회로기판(153)에 형성될 수 있다. 그리고 (b)에서 도시하는 바와 같이 그라운드 패턴(151)과 시그널 패턴(152)은 서로 마주보는 대칭 형상으로 안테나 패턴 인쇄회로기판(153)에 형성될 수 있다. 다시 말해서, 그라운드 패턴(151)은 x축 양의 방향과 y축 양의 방향으로 뻗어 형성되며, 시그널 패턴(152)는 x축 음의 방향과 y축 음의 방향으로 뻗어 형성될 수 있다.

그리고 일 실시 예에서, 시그널 패턴(152)과 그라운드 패턴(151)은 안테나 패턴 인쇄회로기판(153)의 동일 평면에 형성되지 않고, 높이를 달리하는 다른 평면에 형성될 수 있다. 예를 들어 시그널 패턴(152)이 그라운드 패턴(151)보다 z축 방향으로 더 높은 평면에 형성될 수 있다. 이때, 안테나 패턴 인쇄회로기판은 서로 다른 높이에 형성되는 두개의 기판으로 구성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 단순화하여 표현한 도면이다.

도 4의 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛은 도 3과 달리, 두 개의 그라운드 패턴(151a, 151b)이 형성되어 있을 수 있으며, 두 개의 그라운드 패턴(151) 사이에 시그널 패턴(152)이 형성되어 있을 수 있다. 마찬가지로, 그라운드 패턴(151) 및 시그널 패턴(152)는 안테나 패턴 인쇄회로기판(153)에 패턴 인쇄되어 형성될 수 있다.

또한, 그라운드 패턴(151)과 시그널 패턴(152)는 다른 평면에 형성될 수 있다. 다시 말해서 그라운드 패턴(151)이 형성된 안테나 패턴 인쇄회로기판(153a)과 시그널 패턴(152)이 형성된 안테나 패턴 인쇄 회로기판(153b)은 z축으로 다른 높이에 형성될 수 있다. 예를 들어 시그널 패턴(152)이 형성된 안테나 패턴 인쇄회로기판(153b)이 그라운드 패턴(151)이 형성된 안테나 패턴 인쇄회로기판(153a)보다 더 높이 마련될 수 있다.

한 쌍의 그라운드 패턴(151a, 151b)는 직각으로 꺾여 각각 x축 방향과 y축 방향으로 뻗은 형상을 가지며, 그라운드 패턴 간에 서로 마주는 대칭 형상으로 안테나 패턴 인쇄회로기판(153a)에 형성되어 있다. 예를 들어 제1 그라운드 패턴(151a)은 x축, y축에 대하여 각각 양의 방향으로 제2 그라운드 패턴(151b)은x축, y축에 대하여 각각 음의 방향으로 뻗어 형성되어 있을 수 있다.

시그널 패턴(152)은 x축 방향 패턴과 y축 방향 패턴이 서로 직교한 형상으로 안테나 패턴 인쇄회로기판에 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 포함하는 차량용 안테나에서, 차량간 안테나 유닛 유무에 따른 GNSS 안테나의 성능 변화를 주파수 별로 나타낸다.

왼쪽이 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛이 없는 차량용 안테나에서의 GNSS 안테나 게인(gain)이며, 오른쪽인 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛이 있는 차량용 안테나에서의 GNSS 안테나 게인이다.

도 5의 결과에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 추가로 마련하더라도 기존의 GNSS 안테나의 성능에 크게 영향이 없는 것을 확인할 수 있으며, 일정 크기만큼 안테나의 성능이 떨어지는 것이 확인되더라도 그 값이 허용 가능한 범위내에 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 주파수에 따라서는 오히려 전체적인 퍼포먼스가 상승하는 것을 확인할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 포함하는 차량용 안테나에서, 차량간 안테나 유닛 유무에 따른 LTE 안테나의 성능 변화를 주파수 별로 나타낸다.왼쪽이 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛이 없는 차량용 안테나에서의 LTE 안테나 게인이며, 오른쪽인 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛이 있는 차량용 안테나에서의 LTE 안테나 게인이다.

도 6의 결과에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 추가로 마련하더라도 기존의 LTE 안테나의 성능에 크게 영향이 없는 것을 확인할 수 있으며, 일정 크기만큼 안테나의 성능이 떨어지는 것이 확인되더라도 그 값이 허용 가능한 범위내에 있는 것을 확인할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 포함하는 차량용 안테나에서 SXM 안테나의 성능 변화를 주파수 별로 나타낸다.

왼쪽이 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛이 없는 차량용 안테나의 SXM 안테나 게인이며, 오른쪽인 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛이 있는 차량용 안테나의 SXM 안테나 게인이다.

도 7의 결과에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량간 안테나 유닛을 추가로 마련하더라도 기존의 SXM 안테나의 성능에 크게 영향이 없는 것을 확인할 수 있으며, 일정 크기만큼 안테나의 성능이 떨어지는 것이 확인되더라도 그 값이 허용 가능한 범위내에 있는 것을 확인할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3420 ~ 3700MHz 대역 차량간 안테나 유닛을 포함하는 차량용 안테나의 성능, 3D 방사 빔 패턴 및 게인을 나타낸다.

도 8의 결과에서 확인할 수 있듯이 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 안테나는 3420 ~ 3700MHz 대역에서 허용 가능한 범위 내 3D 방사 빔 패턴 및 게인을 나타내고 있음을 알 수 있다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (6)

1. 패드와;
   상기 패드 상에 형성되는 인쇄회로기판과;
   상기 인쇄회로기판 상에 형성되어 서로 다른 신호를 각각 수신하되, GNSS 안테나, DMB 안테나, LTE 안테나 또는 SMX 안테나 중 적어도 어느 하나의 안테나를 포함하는 제1안테나 유닛과;
   상기 인쇄회로기판 상에 형성되어 제1대역의 차량간 통신용 신호를 수신하기 위한 제2안테나 유닛과;
   상기 인쇄회로기판 상에 형성되어 상기 제1대역과는 다른 제2대역의 차량간 통신용 신호를 수신하기 위한 제3안테나 유닛;을 포함하되, 상기 제3안테나 유닛은,
   안테나 패턴 인쇄회로기판과, 상기 안테나 패턴 인쇄회로기판에 인쇄되는 그라운드 패턴 및 시그널 패턴을 포함하되, 상기 그라운드 패턴과 상기 시그널 패턴 각각은 직각으로 꺾여 x축과 y축(x축과 직교) 방향으로 뻗어 상기 안테나 패턴 인쇄회로기판에 인쇄됨을 특징으로 하는 샤크핀 타입의 차량용 안테나.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1대역은 5850 내지 5925MHz 이고, 상기 제2대역은 3420 내지 3700MHz임을 특징으로 하는 샤크핀 타입의 차량용 안테나.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 그라운드 패턴과 상기 시그널 패턴은 서로 다른 평면의 안테나 패턴 인쇄회로기판에 형성됨을 특징으로 하는 샤크핀 타입의 차량용 안테나.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 그라운드 패턴과 상기 시그널 패턴은 서로 마주보는 대칭 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 샤크핀 타입의 차량용 안테나.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 그라운드 패턴은 제1 그라운드 패턴 및 제2 그라운드 패턴을 포함하고, 상기 제1 그라운드 패턴 및 제2 그라운드 패턴은 서로 마주보는 대칭 형상으로 형성되며, 상기 제2 그라운드 패턴은 두 개의 직선이 직교하는 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 샤크핀 타입의 차량용 안테나.
6. 삭제

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