KR102292100B1 - 안테나 급전 구조체 및 이를 이용한 차량용 안테나 장치 - Google Patents

안테나 급전 구조체 및 이를 이용한 차량용 안테나 장치 Download PDF

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Abstract

안테나 급전 구조체에 관한 기술이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 급전 구조체는, 유전체 플레이트; 상기 유전체 플레이트에 배치되며 방사체 패턴의 일 단과 전기적으로 연결되는 제1 급전 단자; 상기 유전체 플레이트가 고정되는 기판부; 상기 기판부에 배치되며 급전 회로와 전기적으로 연결되는 제2 급전 단자; 및 상기 유전체 플레이트를 관통하여 상기 기판부에 체결됨으로써, 상기 유전체 플레이트를 상기 기판부에 고정하고 상기 제1 급전 단자와 상기 제2 급전 단자를 전기적으로 연결하는 체결 부재를 포함하여, 안테나 급전 구조의 내구성을 개선하고 안테나 동작의 안정성과 신뢰성을 보장한다.

Description

안테나 급전 구조체 및 이를 이용한 차량용 안테나 장치{Feeding structure of antenna and antenna device for vehicle using thereof}
본 발명은 안테나 급전 구조체 및 이를 이용한 차량용 안테나 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 지속적인 진동과 외부 충격이 발생하는 차량 환경에 적용될 수 있는 안테나 급전 구조체 및 이를 이용한 차량용 안테나 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 안테나는 차량에서 사용되는 무선 통신 기기들의 통신을 위해 차량의 내·외부에 장착되는 다양한 종류의 안테나를 말한다. 최근, AM/FM 라디오, DMB(Digital Multimedia Broadcast) 수신기, GPS(Global Positioning System), 차량용 이동통신기기 등과 같이 차량에서 사용되는 무선 통신 기기들이 보편화 및 다양화됨에 따라, 차량 환경에서 발생하는 진동과 충격에 대한 내구성을 개선하고 안테나 동작의 안정성과 신뢰성을 보장하면서도 다중 주파수 대역을 커버하는 차량용 안테나 제조 기술에 대한 요청이 급증하고 있는 추세이다.
그러나, 한국 등록특허공보 제10-1347936호 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은 방사체 패턴을 급전 회로 기판상의 급전점(feeding point)에 단순히 솔더링(soldering)하여 연결하기 때문에, 차량 환경에서 발생하는 지속적인 진동이나 외부 충격 등에 의해 솔더링 부분에 크랙(crack)이 생기고 접촉 불량이 발생하는 등 급전 구조의 내구성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 한국 공개특허공보 제10-2010-0110052호 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은 입체 구조물 상에 형성된 방사체 패턴을 하부 기판에 연결하여 급전 구조를 구성하기 때문에, 차량의 진동이나 충격 등에 의해 입체 구조물과 하부 기판 간에 이격이 발생하면 급전 구조가 손상되어 단선이 발생하게 되고 안테나 동작의 안정성과 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 지속적인 진동과 외부 충격이 발생하는 차량 환경에서 안테나 급전 구조의 내구성을 개선하고 안테나 동작의 안정성과 신뢰성을 보장하는 안테나 급전 구조체 및 이를 이용한 차량용 안테나 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 급전 구조체는, 유전체 플레이트; 상기 유전체 플레이트에 배치되며 방사체 패턴의 일 단과 전기적으로 연결되는 제1 급전 단자; 상기 유전체 플레이트가 고정되는 기판부; 상기 기판부에 배치되며 급전 회로와 전기적으로 연결되는 제2 급전 단자; 및 상기 유전체 플레이트를 관통하여 상기 기판부에 체결됨으로써, 상기 유전체 플레이트를 상기 기판부에 고정하고 상기 제1 급전 단자와 상기 제2 급전 단자를 전기적으로 연결하는 체결 부재를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 유전체 플레이트는, 상기 체결 부재가 관통하는 관통구를 포함하고, 상기 기판부는, 상기 체결 부재가 체결되는 체결구를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 체결 부재는, 상기 기판부의 체결구에 볼팅(volting)되는 부재이거나, 상기 기판부의 체결구에 리베팅(riveting)되는 부재일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 체결 부재는, 상기 유전체 플레이트를 관통하여 상기 기판부에 체결됨으로써 상기 제1 급전 단자 및 상기 제2 급전 단자와 접촉하는 도전성 부재일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 급전 단자는, 상기 기판부의 상부면과 대면하는 상기 유전체 플레이트의 하부면에 배치되고, 상기 제2 급전 단자는, 상기 기판부의 상부면에서 상기 제1 급전 단자와 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 안테나 급전 구조체는, 상기 유전체 플레이트와 상기 기판부 사이에 개재되어 상기 제1 급전 단자 및 상기 제2 급전 단자와 접촉하고, 상기 유전체 플레이트와 상기 기판부 사이에 이격이 발생하는 경우 탄성력에 의해 상기 급전 단자들과의 접촉 상태를 유지하는 도전성 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 탄성 부재는, 상기 체결 부재가 관통하는 제1 관통구를 가지고 상기 제1 급전 단자와 접촉하는 제1 접촉부; 상기 체결 부재가 관통하는 제2 관통구를 가지고 상기 제2 급전 단자와 접촉하는 제2 접촉부; 및 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부를 탄성력에 의해 소정 간격 이격시키되 상호 대향하도록 지지하는 탄성 지지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치는, 상기 안테나 급전 구조체를 이용하여 안테나의 방사체 패턴에 급전을 수행한다.
일 실시예에 있어서, 상기 차량용 안테나 장치는, 돔 구조로 형성되는 제1 유전체부 및 상기 제1 유전체부의 외부면에 전방위적으로 형성되는 제1 방사체 패턴을 가지는 제1 안테나 모듈을 포함하고, 상기 안테나 급전 구조체의 유전체 플레이트는, 상기 제1 유전체부와 일체로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차량용 안테나 장치는, 상기 제1 유전체부와 상이한 돔 구조로 형성되고 전단부가 상기 제1 유전체부의 후단부와 소정 이격거리를 두고 상호 인접하게 배치되는 제2 유전체부 및 상기 제2 유전체부의 외부면에 전방위적으로 형성되는 제2 방사체 패턴을 가지는 제2 안테나 모듈을 더 포함하고, 상기 제2 안테나 모듈은, 상기 제1 안테나 모듈의 안테나 급전 구조체에 대응하는 별도의 안테나 급전 구조체를 이용하여 상기 제2 방사체 패턴에 급전을 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 안테나 모듈의 안테나 급전 구조체는, 상기 제1 유전체부의 전단부 측에 배치되고, 상기 제2 안테나 모듈의 안테나 급전 구조체는, 상기 제2 유전체부의 후단부 측에 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 방사체 패턴의 급전 단자를 유전체 플레이트에 배치하고 상기 유전체 플레이트를 급전 회로 기판에 체결 부재로 고정하여 안테나 급전 구조를 구성함으로써, 지속적인 진동이나 외부 충격이 발생하는 차량 환경에서 안테나 급전 구조의 내구성을 개선할 수 있다.
또한, 방사체 패턴의 급전 단자와 급전 회로의 급전 단자 사이에 도전성 탄성 부재를 개재시킴으로써, 급전 단자들 간에 이격이 발생하는 경우에도 급전 상태를 유지하고 안테나 동작의 안정성과 신뢰성을 보장할 수 있다.
또한, 상이한 주파수 대역을 커버하는 복수의 안테나 모듈을 포함하여 그 급전 구조의 배치 관계를 조정함으로써, 차량용 안테나 장치의 송·수신 성능을 개선할 수 있다.
나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 다양한 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 안테나 모듈을 나타낸 후방 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 급전 구조체를 나타낸 확대도이다.
도 5는 도 4의 안테나 급전 구조체를 나타낸 수직 단면도이다.
도 6은 도 4의 안테나 급전 구조체를 나타낸 분해 사시도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 급전 구조체의 탄성 부재를 나타낸 상방 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 탄성 부재를 나타낸 하방 사시도이다.
이하, 본 발명의 기술적 과제에 관한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이들은 실시자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 및 도 2에는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치가 사시도 및 분해 사시도로 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(100)는, 제1 안테나 모듈(110) 및 제2 안테나 모듈(120)을 포함하며, 제3 안테나 모듈(130), 회로 기판부(140), 베이스부(150), 및 하우징부(160) 등을 더 포함할 수 있다.
제1 안테나 모듈(110)은, 제1 주파수 대역 신호를 송신 또는 수신하는 안테나 모듈이다. 예컨대, 제1 안테나 모듈(110)은, DMB 주파수 대역인 174 ~ 216[MHz] 대역의 신호를 수신하는 안테나 모듈일 수 있다. 또한, 제2 안테나 모듈(120)은, 제2 주파수 대역 신호를 송신 또는 수신하는 안테나 모듈이다. 예컨대, 제2 안테나 모듈(120)은, AM 주파수 대역인 531 ~ 1,602[KHz] 대역의 신호를 수신하거나, FM 주파수 대역인 88 ~ 108[MHz] 대역의 신호를 수신하는 안테나 모듈일 수 있다. 제1 안테나 모듈(110) 및 제2 안테나 모듈(120)의 구체적 구성과 동작은 후술하기로 한다.
제3 안테나 모듈(130)은, 제3 주파수 대역 신호를 송신 또는 수신하는 안테나 모듈이다. 예컨대, 제3 안테나 모듈(130)은, GPS 주파수 대역인 1570 ~ 1580[MHz] 대역의 신호를 수신하거나, CDMA 기지국 주파수 대역인 869 ~ 894[MHz] 대역의 신호를 수신하는 안테나 모듈일 수 있다. 이 경우, 제3 안테나 모듈(130)은, 패치 안테나로 구성될 수 있으며, 제1 안테나 모듈(110)의 전방 또는 제2 안테나 모듈(120)의 후방에 배치될 수 있다. 특히, 도 1 및 도 2와 같이 차량용 안테나 장치(100)가 샤크 핀(shark fin) 형태의 안테나 장치로 구현되는 경우, 제3 안테나 모듈(130)이 제1 안테나 모듈(110)의 전방에 배치됨으로써 차량용 안테나 장치(100)의 공간 활용도를 높일 수 있다.
회로 기판부(140)는, 제1, 제2, 제3 안테나 모듈(110, 120, 130)을 통해 송신 또는 수신되는 신호를 처리한다. 즉, 신호 처리부(140)는, 각각의 안테나 모듈에 급전을 수행하며, 안테나 모듈들을 통해 수신되는 신호들을 해당 주파수 대역에 대응하는 대역통과 필터로 필터링하여 노이즈를 제거하고, 필요한 수준으로 증폭할 수 있다. 이러한 회로 기판부(140)는, PCB(Printed Circuit Board) 형태로 구성될 수 있다.
베이스부(150)는, 전체적으로 플레이트(plate) 형상을 가지는 부재로서, 그 하부면은 차량의 외부 패널에 결합되고, 그 상부면은 제1, 제2, 제3 안테나 모듈(110, 120, 130)이 배치된 회로 기판부(140)에 결합되어 상기 회로 기판부(140)를 지지한다.
하우징부(160)는, 베이스부(150)와 결합하여 내부 수용 공간에 제1, 제2, 제3 안테나 모듈(110, 120, 130) 및 회로 기판부(140)를 수용한다. 하우징부(160)가 샤크 핀 형태로 구현되는 경우, 차량 이동 시 발생하는 공기 저항과 풍절음을 감소시킬 수 있다.
한편, 이와 같은 차량용 안테나 장치(100)에서, 제1 안테나 모듈(110)은, PCB 형태로 구성되는 회로 기판부(140)에 설치되며, 제1 주파수 대역 신호를 전방위적(omnidirectional)으로 송·수신한다. 이를 위해, 제1 안테나 모듈(110)은, 제1 유전체부(112) 및 제1 방사체 패턴(114)을 포함할 수 있다.
제1 유전체부(112)는, 내부 중공을 가지고 하단부가 개방되어 있는 소위 돔(dome) 구조로 형성되며, 회로 기판부(140)에 배치되어 고정된다. 이를 위해, 제1 유전체부(112)는, 볼트, 리벳 등의 체결 부재가 체결되는 소정 체결구(118)를 포함하여 해당 체결 부재를 통해 회로 기판부(140)에 고정될 수 있다. 이러한 제1 유전체부(112)와 후술되는 제2 안테나 모듈(120)의 제2 유전체부(122)는, 폴리카보네이트(PC: Polycarbonate), 폴리아미드(PA: Polyamide), 폴리아세탈(POM: Polyacetal, 폴리옥시메틸렌(POM:Poly Oxy Methylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: Polyethylene terephthalate), ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) 등과 같이 특정 유전율을 나타내는 다양한 소재로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 유전체부(112)와 제2 유전체부(122)는, 그 구성 소재의 유전율에 따라 크기나 두께가 달라질 수 있다.
제1 방사체 패턴(114)은, 도전성 소재로 구성되는 방사체 패턴으로서, 전방위적으로 신호를 송·수신하도록 제1 유전체부(112)의 외부면을 따라 형성된다. 예컨대, 제1 방사체 패턴(114)은, 제1 유전체부(112)의 소정 위치에서 상부로 점진적 상승하는 스트랩(strap) 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 방사체 패턴(114)은, 도 2와 같이 스파이럴 패턴(spiral pattern)으로 형성될 수 있으며, 미앤더 패턴(meander pattern) 등 미앤더 패턴 등 다양하게 변형된 형태로 형성될 수도 있다. 이와 같이, 제1 방사체 패턴(114)이 제1 유전체부(112)의 외부면을 따라 전방위적으로 형성됨으로써 방사 패턴의 무지향성(omnidirectional)을 확보할 수 있다. 또한, 제1 방사체 패턴(114)이 제1 유전체부(112)의 상부 측에 형성되는 경우, 방사 효율 개선과 대역폭 확보가 용이해 질 수 있다.
이러한 제1 방사체 패턴(114)은, 그 일 단이 제1 유전체부(112)의 상단에 배치되는 제1 개방 단자부(116)와 전기적으로 연결되며, 그 타 단이 후술되는 안테나 급전 구조체(200)와 전기적으로 연결된다.
여기서, 제1 개방 단자부(116)는, 전파 방사가 최대로 일어나는 안테나 말단부에 해당하는 것으로서, 제1 방사체 패턴(114)과 일체로 형성되는 도전성 패턴으로 구성될 수 있다. 또한, 제1 개방 단자부(116)는, 제1 방사체 패턴(114)의 패턴 라인보다 넓은 면적의 패턴으로 구성되어 제1 유전체부(112)의 상단 면을 커버할 수 있다. 예컨대, 제1 개방 단자부(116)는 소위 캡(cap) 모양으로 구성되어 제1 유전체부(112)의 상단 면을 커버할 수 있다. 이와 같이, 제1 개방 단자부(116)가 넓은 면적의 패턴으로 구성되어 제1 유전체부(112)의 최상단에 배치됨으로써, 전파 방사를 용이하게 하고 방사 효율을 개선할 수 있다.
도 3에는 도 2의 안테나 모듈들이 후방 사시도로 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 안테나 모듈(120)은, PCB 형태로 구성되는 회로 기판부(140)에서 제1 안테나 모듈(110)과 소정 이격거리를 두고 인접하게 설치되며, 전방위적으로 제2 주파수 대역 신호를 송·수신한다. 이를 위해, 제2 안테나 모듈(120)은, 제2 유전체부(122) 및 제2 방사체 패턴(124)을 포함할 수 있다.
제2 유전체부(122)는, 제1 유전체부(112)와 상이한 모양 또는 크기의 돔 구조로 형성되며, 그 전단부가 제1 유전체부(112)의 후단부와 소정 이격거리를 두고 상호 인접하게 배치되어 회로 기판부(140)에 고정된다. 이를 위해, 제2 유전체부(122)는, 볼트, 리벳 등의 체결 부재가 체결되는 소정 체결구(128)를 포함하여 해당 체결 부재를 통해 회로 기판부(140)에 고정될 수 있다.
제2 방사체 패턴(124)은, 도전성 소재로 구성되는 방사체 패턴으로서, 전방위적으로 신호를 송·수신하도록 제2 유전체부(122)의 외부면을 따라 형성된다. 예컨대, 제2 방사체 패턴(124)은, 제2 유전체부(122)의 소정 위치에서 상부로 점진적 상승하는 스트랩 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 방사체 패턴(124)은, 스파이럴 패턴으로 형성될 수 있으며, 미앤더 패턴 등 다양하게 변형된 형태로 형성될 수도 있다. 이와 같이, 제2 방사체 패턴(124)이 제2 유전체부(122)의 외부면을 따라 전방위적으로 형성됨으로써 방사 패턴의 무지향성을 확보할 수 있다. 또한, 제2 방사체 패턴(124)이 제2 유전체부(122)의 상부 측에 형성되는 경우, 방사 효율 개선과 대역폭 확보가 용이해 질 수 있다.
이러한 제2 방사체 패턴(124)은, 그 일 단이 제2 유전체부(122)의 상단에 배치되는 제2 개방 단자부(126)와 전기적으로 연결되고, 그 타 단이 후술되는 안테나 급전 구조체(200')와 전기적으로 연결된다.
여기서, 제2 개방 단자부(126)는, 전파 방사가 최대로 일어나는 안테나의 말단부에 해당하는 것으로서, 제2 방사체 패턴(124)과 일체로 형성되는 도전성 패턴으로 구성될 수 있다. 또한, 제2 개방 단자부(126)는, 제2 방사체 패턴(124)의 패턴 라인보다 넓은 면적의 패턴으로 구성되어 제2 유전체부(122)의 상단 면을 커버할 수 있다. 예컨대, 제2 개방 단자부(126)는 캡 모양으로 구성되어 제2 유전체부(122)의 상단 면을 커버할 수 있다. 이와 같이, 제2 개방 단자부(126)가, 넓은 면적의 패턴으로 구성되어 제2 유전체부(122)의 최상단에 배치됨으로써, 전파 방사를 용이하게 하고 방사 효율을 개선할 수 있다.
이와 같이, 제1 안테나 모듈(110)의 제1 방사체 패턴(114)과 제2 안테나 모듈(120)의 제2 방사체 패턴(114)이 상호 연관된 대응 형태로 구성되는 경우, 제1 안테나 모듈(110)과 제2 안테나 모듈(120)이 전기적으로 상호 작용하는 커플링(coupling) 상태를 만들기 용이하다. 따라서, 제1 방사체 패턴(114)과 제2 방사체 패턴(124)은, 교류 전력이 공급되는 경우 상호 커플링되도록 각각 제1 유전체부(112)의 외부면 및 제2 유전체부(112)의 외부면에 상호 대응하는 구조로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 방사체 패턴(114)이 스파이럴 패턴으로 형성되는 경우 제2 방사체 패턴(124)도 그에 대응하는 스파이럴 패턴으로 형성되고, 제1 방사체 패턴(114)이 미앤더 패턴으로 형성되는 경우 제2 방사체 패턴(124)도 그에 대응하는 미앤더 패턴으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 방사체 패턴(114) 및 제2 방사체 패턴(124)은, 상호 인접하는 인접 구간, 즉 제1 유전체부(112)의 후방 외부면과 제2 유전체부(122)의 전방 외부면이 인접하여 대면하는 구간에서, 제1 방사체 패턴(114) 부분을 통해 흐르는 제1 전류의 방향과, 제1 방사체 패턴(114) 부분에 대응하는 제2 방사체 패턴(124) 부분을 통해 흐르는 제2 전류의 방향이 일치되도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 방사체 패턴(114)과 제2 방사체 패턴(124)이 스파이럴 패턴으로 형성되는 경우, 제1 방사체 패턴(114)은 제1 유전체부(112)의 외부면에서 시계 방향으로 회전하며 상승하고, 제2 방사체 패턴(124)은 제2 유전체부(122)의 외부면에서 반시계 방향으로 회전하며 상승하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 제1 방사체 패턴(114)과 제2 방사체 패턴(124)은, 그 형태 내지 구조를 통해 커플링 효과를 발생시킴으로써, 안테나 모듈 각각의 인덕턴스 성분과 컨덕턴스 성분을 증가시키고, 그 결과 일반적으로 신호 파장보다 짧게 설계되는 안테나의 길이를 보상하고 방사 효율을 개선할 수 있다.
또한, 제1 유전체부(112) 및 제2 유전체부(122)는, 제1 방사체 패턴(114) 및 제2 방사체 패턴(124)에 의해 발생되는 커플링 양을 고려하여 결정된 거리를 두고 배치된다. 즉, 제1 방사체 패턴(114) 및 제2 방사체 패턴(124)에 의해 발생되는 커플링 양은, 양 자간의 거리가 가까워질수록 많아지고, 양 자간의 거리가 멀어질수록 적어진다. 따라서, 안테나 장치를 소형화하기 위한 방사체 패턴의 길이, 유전체부의 크기 등이 정해지면 목표 성능 구현을 위해 요구되는 커플링 양이 결정되고, 결정된 커플링 양을 나타내도록 제1 유전체부(112)와 제2 유전체부(122) 간의 이격 거리가 조정되어 결정된다. 예컨대, 안테나의 성능과 구현의 가능성 등을 고려한 이격 거리(D)의 범위는, 0.001λ＜ D ＜ 0.02λ 정도로 볼 수 있다. 여기서, λ는 제1 안테나 모듈(110)과 제2 안테나 모듈(120) 중, 저주파 대역 신호를 송·수신하는 안테나 모듈의 신호 파장이다.
한편, 상기 차량용 안테나 장치(100)는, 본 발명의 따른 안테나 급전 구조체(200, 200')를 이용하여 안테나를 구성하는 방사체 패턴에 급전을 수행한다. 즉, 상기 차량용 안테나 장치(100)의 제1 안테나 모듈(110)과 제2 안테나 모듈(120) 중 적어도 하나는, 본 발명에 따른 안테나 급전 구조체를 포함할 수 있다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 급전 구조체가 확대도로 도시되어 있다.
도 5 및 도 6에는, 도 4의 안테나 급전 구조체가 각각 수직 단면도 및 분해 사시도로 도시되어 있다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 급전 구조체(200)는, 유전체 플레이트(210), 제1 급전 단자(220), 기판부(230), 제2 급전 단자(240), 및 체결 부재(250)를 포함하며, 소정 탄성 부재(260)를 더 포함할 수 있다.
유전체 플레이트(210)는, 유전체 소재로 이루어진 판상 구조를 가진다. 이러한 유전체 플레이트(210)는, 상기 안테나 모듈(110)의 유전체부(112)와 일체로 형성될 수 있다. 즉, 유전체 플레이트(210)는, 돔 구조를 가진 유전체부(112)의 하단부에서 돌출되어 기판부(230)와 대면하도록 형성될 수 있다. 또한, 유전체 플레이트(210)는, 체결 부재(250)가 관통하는 관통구(도 6의 212)를 포함할 수 있다.
제1 급전 단자(220)는, 유전체 플레이트(210)에 배치되며, 전파 방사를 수행하는 방사체 패턴(114)의 일 단과 전기적으로 연결된다. 이 경우, 제1 급전 단자(220)는, 방사체 패턴(114)과 일체로 형성되는 도전성 패턴으로 구성될 수 있다. 이러한 제1 급전 단자(220)는, 유전체 플레이트(210)의 상부면 및 하부면 중 적어도 한 면에 배치될 수 있다.
기판부(230)는, 상기 회로 기판부(140)의 일부를 구성하며, 상기 제1 급전 단자(220)가 배치된 유전체 플레이트(210)가 기판부(230)에 고정된다. 이를 위해, 기판부(230)는, 소정 체결 부재(250)가 체결되는 체결구(232)를 포함할 수 있다.
제2 급전 단자(240)는, 기판부(230)에 배치되며, 안테나 모듈에 급전을 수행하는 급전 회로(미도시)와 전기적으로 연결된다. 이 경우, 제2 급전 단자(240)는, 기판부(230)에 형성되는 도전성 패턴으로 구성될 수 있다. 또한, 제2 급전 단자(240)는, 기판부(230)의 상부면에서 상기 제1 급전 단자(220)와 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
체결 부재(250)는, 유전체 플레이트(210)를 관통하여 기판부(230)에 체결됨으로써, 유전체 플레이트(210)를 기판부(230)에 고정하고 제1 급전 단자(220)와 제2 급전 단자(240)를 전기적으로 연결한다. 이 경우, 체결 부재(250)는, 기판부(230)의 체결구(232)에 볼팅(volting)되는 부재이거나, 기판부(230)의 체결구(232)에 리베팅(riveting)되는 부재일 수 있으며, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 체결 부재(250)는, 유전체 플레이트(210)를 관통하여 기판부(230)에 체결됨으로써, 제1 급전 단자(220) 및 제2 급전 단자(240)와 접촉하는 도전성 부재일수 있다. 즉, 체결 부재(250)는, 유전체 플레이트(210)를 기판부(230)에 고정함과 동시에, 유전체 플레이트(210)에 배치된 제1 급전 단자(220) 및 기판부(230)에 배치된 제2 급전 단자(240)와 접촉하여 급전 경로를 제공하는 부재일 수 있다. 이 경우, 제1 급전 단자(220)와 제2 급전 단자(240)는, 각각 유전체 플레이트(210)의 관통구(212)와 기판부(230)의 체결구(232)에 인접하게 배치되어 체결 부재(250)와 접촉할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 급전 구조체(200)는, 탄성 부재(260)를 더 포함할 수 있다. 상기 탄성 부재(260)는, 탄성력을 가진 도전성 소재로 구성되며, 유전체 플레이트(210)와 기판부(230) 사이에 개재되어 제1 급전 단자(220) 및 제2 급전 단자(240)와 접촉하고, 유전체 플레이트(210)와 기판부(230) 사이에 이격이 발생하는 경우에도 탄성력에 의해 급전 단자들(220, 240)과의 접촉 상태를 유지한다. 이 경우, 방사체 패턴(114)과 연결된 제1 급전 단자(220)는 기판부(230)의 상부면과 대면하는 유전체 플레이트(210)의 하부면에 배치되고, 급전 회로와 연결된 제2 급전 단자(240)는 기판부(230)의 상부면에서 상기 제1 급전 단자(220)와 대응하는 위치에 배치되어, 각각 탄성 부재(260)와 접촉할 수 있다.
도 7a 및 도 7b에는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 급전 구조체의 탄성 부재가 각각 상방 사시도 및 하방 사시도로 도시되어 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 탄성 부재(260)는 제1 접촉부(262a), 제2 접촉부(262b), 및 탄성 지지부(266)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 접촉부(262a)는, 체결 부재(250)가 관통하는 제1 관통구(264a)를 가지고 제1 급전 단자와 접촉하게 된다. 제2 접촉부(262b)는, 체결 부재(250)가 관통하는 제2 관통구(264b)를 가지고 제2 급전 단자(240)와 접촉하게 된다. 탄성 지지부(266)는, 제1 접촉부(262a)와 제2 접촉부(262b)를 탄성력에 의해 소정 간격 이격시키되 상호 대향하도록 지지한다. 이러한 탄성 부재(260)가 유전체 플레이트(210)와 기판부(230) 사이에 개재되고, 체결 부재(250)가 유전체 플레이트(210)의 관통구(212)와 탄성 부재(260)의 제1 관통구(264a) 및 제2 관통구(264b)를 통해 기판부(230)의 체결구(232)에 완전히 체결되면, 유전체 플레이트(210)의 제1 급전 단자(220), 탄성 부재(260)의 제1 접촉부(262a)와 제2 접촉부(262b), 및 기판부(230)의 제2 급전 단자(240)가 차례로 적층되어 접촉하는 구조를 이루게 된다. 따라서, 차량의 진동이나 충격에 의해 유전체 플레이트(210)와 기판부(230) 간에 순간적인 이격이 발생하는 경우에도, 탄성 부재(260)의 제1 접촉부(262a) 및 제2 접촉부(262b)가 탄성 지지부(266)의 탄성력에 의해 벌어지며 각각 제1 급전 단자(220) 및 제2 급전 단자(240)와의 접촉 상태를 유지하게 된다.
한편, 다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 차량용 안테나 장치(100)의 제1 안테나 모듈(110)은 물론, 제2 안테나 모듈(120)도 제1 안테나 모듈(110)의 안테나 급전 구조체(200)에 대응하는 별도의 안테나 급전 구조체(200')를 이용하여 제2 방사체 패턴(124)에 급전을 수행할 수 있다. 이 경우, 제1 안테나 모듈(110)의 안테나 급전 구조체(200)는 제1 유전체부(112)의 전단부 측에 배치되고, 제2 안테나 모듈(120)의 안테나 급전 구조체(200')는 제2 유전체부(122)의 후단부 측에 배치될 수 있다. 이와 같이, 제1 안테나 모듈(110)의 안테나 급전 구조체(200)가 제1 안테나 모듈(110)의 전방에 배치되고, 제2 안테나 모듈(120)의 안테나 급전 구조체(200')가 제2 안테나 모듈(120)의 후방에 배치됨으로써, 제1 안테나 모듈(110)과 제2 안테나 모듈(120) 간의 불필요한 간섭을 최소화하고 방사 패턴의 무지향성(omnidirectional)을 확보할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 방사체 패턴의 급전 단자를 유전체 플레이트에 배치하고 상기 유전체 플레이트를 급전 회로 기판에 체결 부재로 고정하여 안테나 급전 구조를 구성함으로써, 지속적인 진동이나 외부 충격이 발생하는 차량 환경에서 안테나 급전 구조의 내구성을 개선할 수 있다. 또한, 방사체 패턴의 급전 단자와 급전 회로의 급전 단자 사이에 도전성 탄성 부재를 개재시킴으로써, 급전 단자들 간에 이격이 발생하는 경우에도 급전 상태를 유지하고 안테나 동작의 안정성과 신뢰성을 보장할 수 있다. 또한, 상이한 주파수 대역을 커버하는 복수의 안테나 모듈을 포함하여 그 급전 구조의 배치 관계를 조정함으로써, 차량용 안테나 장치의 송·수신 성능을 개선할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 다양한 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.
지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 차량용 안테나 장치 110 : 제1 안테나 모듈
112 : 제1 유전체부 114 : 제1 방사체 패턴
116 : 제1 개방 단자부 118 : 체결구
120 : 제2 안테나 모듈 122 : 제2 유전체부
124 : 제2 방사체 패턴 126 : 제2 개방 단자부
128 : 체결구 130 : 제3 안테나 모듈
140 : 회로 기판부 150 : 베이스부
160 : 하우징부 200 : 안테나 급전 구조체
210 : 유전체 플레이트 220 : 제1 급전 단자
230 : 기판부 240 : 제2 급전 단자
250 : 체결 부재 260 : 탄성 부재

Claims (7)

  1. 유전체 플레이트;
    상기 유전체 플레이트에 배치되며 방사체 패턴의 일 단과 전기적으로 연결되는 제1 급전 단자;
    상기 유전체 플레이트가 고정되는 기판부;
    상기 기판부에 배치되며 급전 회로와 전기적으로 연결되는 제2 급전 단자;
    상기 유전체 플레이트를 관통하여 상기 기판부에 체결됨으로써, 상기 유전체 플레이트를 상기 기판부에 고정하고 상기 제1 급전 단자와 상기 제2 급전 단자를 전기적으로 연결하는 체결 부재; 및
    상기 유전체 플레이트와 상기 기판부 사이에 개재되어 상기 제1 급전 단자 및 상기 제2 급전 단자와 접촉하고, 상기 유전체 플레이트와 상기 기판부 사이에 이격이 발생하는 경우 탄성력에 의해 상기 급전 단자들과의 접촉 상태를 유지하는 도전성 탄성 부재를 포함하고,
    상기 제1 급전 단자는, 상기 기판부의 상부면과 대면하는 상기 유전체 플레이트의 하부면에 배치되고,
    상기 제2 급전 단자는, 상기 기판부의 상부면에서 상기 제1 급전 단자와 대응하는 위치에 배치되는 안테나 급전 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 플레이트는, 상기 체결 부재가 관통하는 관통구를 포함하고,
    상기 기판부는, 상기 체결 부재가 체결되는 체결구를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 급전 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 체결 부재는, 상기 기판부의 체결구에 볼팅(volting)되는 부재이거나, 상기 기판부의 체결구에 리베팅(riveting)되는 부재인 것을 특징으로 하는 안테나 급전 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 체결 부재는, 상기 유전체 플레이트를 관통하여 상기 기판부에 체결됨으로써 상기 제1 급전 단자 및 상기 제2 급전 단자와 접촉하는 도전성 부재인 것을 특징으로 하는 안테나 급전 구조체.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 부재는,
    상기 체결 부재가 관통하는 제1 관통구를 가지고 상기 제1 급전 단자와 접촉하는 제1 접촉부;
    상기 체결 부재가 관통하는 제2 관통구를 가지고 상기 제2 급전 단자와 접촉하는 제2 접촉부; 및
    상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부를 탄성력에 의해 소정 간격 이격시키되 상호 대향하도록 지지하는 탄성 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 급전 구조체.
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