KR102523254B1 - 안테나 장치 및 차량 - Google Patents

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Abstract

차량은 루프 패널; 루프 패널의 일측 엣지 부분에 설치되는 안테나; 및 루프 패널의 일측 엣지 부분으로부터 루프 패널의 외측을 향하여 연장되는 벡터 트랜스포머를 포함할 수 있다. 또한, 벡터 트랜스포머는 루프 패널보다 크기가 작을 수 있다.

Description

안테나 장치 및 차량 {ANTENNA APPARATUS AND VEHICLE}
개시된 발명은 안테나 장치 및 이를 포함하는 차량에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 복수의 안테나가 일체화된 안테나 장치 및 이를 포함하는 차량에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 화석 연료, 전기 등을 동력원으로 하여 도로 또는 선로를 주행하는 이동 수단을 의미한다.
최근 차량은 단순히 물자와 인력을 운송하는 것을 넘어서서 운전자가 운전 중에 음악을 듣고 영상을 볼 수 있도록 오디오 장치와 비디오 장치를 포함하는 것이 일반적이며, 운전자가 목적하는 장소까지의 경로를 표시하는 내비게이션(Navigation) 장치 역시 널리 설치되고 있다.
또한, 차량이 외부 장치(또는 외부 차량)와 통신할 필요성이 점점 증가하고 있다. 예를 들어, 목적지까지의 경로를 안내하는 내비게이션 기능의 경우, 차량의 위치를 판단하기 위하여 GPS (Global Positioning System) 위성으로부터 GPS 신호의 수신이 요구되며 최적의 경로를 검색하기 위하여 교통 인프라로부터 도로의 교통 정보의 수신이 요구된다.
이처럼, 외부 장치(또는 외부 차량)과의 통신하고 GPS 신호를 수신하기 위하여 차량에는 안테나가 설치된다.
안테나는 미관상의 이유로 차량의 루프 패널 후측에 설치되는 것이 일반적이다. 그러나, 안테나가 차량의 루프 패널 후측에 설치됨으로 인하여, 안테나의 성능이 저하될 수 있다. 예를 들어, 모노 폴 안테나(mono-pole antenna)가 루프 패널 후측에 설치되는 경우 그라운드 플레이트로서 동작하는 루프 패널이 모노 폴 안테나에 대하여 비대칭적으로 마련되며, 그로 인하여 모노 폴 안테나의 성능이 저하되는 문제가 있었다.
개시된 발명의 일 측면은 모노 폴 안테나를 포함하는 차량을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면은 모노 폴 안테나가 루프 패널의 후측에 설치되더라도 그 성능이 저하되지 아니하는 안테나 장치를 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 차량은 루프 패널; 상기 루프 패널의 일측 엣지 부분에 설치되는 안테나; 및 상기 루프 패널의 상기 일측 엣지 부분으로부터 상기 루프 패널의 외측을 향하여 연장되는 벡터 트랜스포머를 포함할 수 있다. 또한, 상기 벡터 트랜스포머는 상기 루프 패널보다 크기가 작을 수 있다.
상기 벡터 트랜스포머는 상기 루프 패널로부터 미리 정해진 각도만큼 상방을 향하여 연장될 수 있다.
상기 벡터 트랜스포머는 서로 다른 밑변과 윗변을 가지는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
상기 벡터 트랜스포머의 적어도 일부는 상기 루프 패널과 중첩될 수 있다.
상기 루프 패널과 상기 벡터 트랜스포머에는 상기 안테나의 전기적 미러 이미지가 형성될 수 있다.
상기 안테나는 상기 루프 패널의 엣지 부분으로부터 상기 루프 패널과 수직한 방향으로 연장될 수 있다.
상기 안테나에 상기 안테나가 연장된 방향으로 전계가 형성되고, 상기 안테나의 주변을 회전하는 자계가 형성될 수 있다.
상기 안테나의 방사 패턴은 모노 폴 안테나와 동일할 수 있다.
상기 벡터 트랜스포머는 상기 루프 패널과 동일한 평면 상에서 연장될 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 안테나 장치는 그라운드 플레이트; 상기 그라운드 플레이트의 일측 엣지 부분에 설치되는 안테나; 및 상기 그라운드 플레이트의 상기 일측 엣지 부분으로부터 상기 그라운드 플레이트의 외측을 향하여 연장되는 벡터 트랜스포머를 포함할 수 있다. 또한, 상기 벡터 트랜스포머는 상기 그라운드 플레이트보다 크기가 작을 수 있다.
상기 벡터 트랜스포머는 상기 그라운드 플레이트로부터 미리 정해진 각도만큼 상방을 향하여 연장될 수 있다.
상기 벡터 트랜스포머는 서로 다른 밑변과 윗변을 가지는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
상기 벡터 트랜스포머의 적어도 일부는 상기 그라운드 플레이트와 중첩될 수 있다.
상기 그라운드 플레이트와 상기 벡터 트랜스포머에는 상기 안테나의 전기적 미러 이미지가 형성될 수 있다.
상기 안테나는 상기 그라운드 플레이트의 엣지 부분으로부터 상기 그라운드 플레이트와 수직한 방향으로 연장될 수 있다.
상기 안테나에 상기 안테나가 연장된 방향으로 전계가 형성되고, 상기 안테나의 주변을 회전하는 자계가 형성될 수 있다.
상기 안테나의 방사 패턴은 모노 폴 안테나와 동일할 수 있다.
상기 벡터 트랜스포머는 상기 그라운드 플레이트와 동일한 평면 상에서 연장될 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 모노 폴 안테나를 포함하는 차량가 제공된다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 모노 폴 안테나가 루프 패널의 후측에 설치되더라도 그 성능이 저하되지 아니하는 안테나 장치가 제공된다.
도 1은 일 실시예에 의한 차량의 차체를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 의한 차량의 차대를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 의한 차량의 전장 부품을 도시한다.
도 4는 종래 기술에 의한 모노 폴 안테나의 일 예를 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 모노 폴 안테나의 방사 패턴을 도시한다.
도 6은 종래 기술에 의한 모노 폴 안테나의 다른 일 예를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 모노 폴 안테나의 방사 패턴을 도시한다.
도 8은 일 실시예에 의한 안테나 장치의 일 예를 도시한다.
도 9은 일 실시예에 의한 안테나 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 안테나 장치의 방사 패턴을 도시한다.
도 11는 일 실시예에 의한 안테나 장치의 다른 일 예를 도시한다.
도 12는 일 실시예에 의한 안테나 장치의 또 다른 일 예를 도시한다.
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 일 실시예에 의한 차량의 차체를 도시한다. 도 2는 일 실시예에 의한 차량의 차대를 도시한다. 도 3은 일 실시예에 의한 차량의 전장 부품을 도시한다.
도 1, 도 2 및 도 3를 참조하면, 차량(100)은 차량(100)의 외관을 형성하고 운전자 및/또는 수화물을 수용하는 차체(body) (110)와, 차체(110) 이외의 차량(100)의 구성 부품을 포함하는 차대(chassis) (120)와, 운전자를 보호하고 운전자에게 편의를 제공하는 전장 부품들(130)을 포함한다.
도 1을 참조하면, 차체(110)는 예를 들어 운전자가 머무를 수 있는 실내 공간, 엔진을 수용하는 엔진 룸 및 화물을 수용하기 위한 트렁크 룸을 형성한다.
차체(20)는 후드(hood) (111), 프런트 펜더(front fender) (112), 루프 패널(roof panel) (113), 도어(door) (114), 트렁크 리드(trunk lid) (115), 쿼터 패널(quarter panel) (116) 등을 포함할 수 있다. 또한, 운전자의 시야를 확보하기 위하여, 차체(110)의 전방에는 프런트 윈도우(front window) (117)가 설치되고, 차체(110)의 측면에 사이드 윈도우(side window) (118)가 설치되고, 차체(110)의 후방에는 리어 윈도우(rear window) (119)가 마련된다.
도 2를 참조하면, 차대(120)는 운전자의 제어에 따라 차량(100)이 주행할 수 있도록 하는 동력 생성 장치(121)와, 동력 전달 장치(122)와, 조향 장치(123)와, 제동 장치(124)와, 차륜(125)와, 프레임(126) 등을 포함한다.
동력 생성 장치(121)는 운전자의 가속 제어에 따라 차량(100)이 주행하기 위한 회전력을 생성하며, 엔진(121a)과, 연료 공급 장치(121b)와, 배기 장치(121c), 가속 패달 등을 포함한다.
동력 전달 장치(122)는 동력 생성 장치(121)에 의하여 생성된 회전력을 차륜(125)으로 전달하며, 클러치/변속기(122a)와, 구동축(122b)와, 변속 레버 등을 포함한다.
조향 장치(123)는 운전자의 조향 제어에 따라 차량(100)의 주행 방향을 변경하며, 스티어링 휠(123a)과, 조향 기어(123b)와, 조향 링크(123c) 등을 포함한다.
제동 장치(124)는 운전자의 제동 제어에 따라 차량(100)의 주행을 정지시키며, 마스터 실린더(124a)와, 브레이크 디스크(124b)와, 브레이크 패드(124c)와, 브레이크 패달 등을 포함한다.
차륜(125)은 동력 전달 장치(122)를 통하여 동력 생성 장치(121)로부터 회전력을 제공받으며, 차량(100)을 이동시킬 수 있다. 차륜(125)은 차량의 전방에 마련되는 전륜과, 차량의 후방에 마련되는 후륜을 포함할 수 있다.
프레임(126)는 동력 생성 장치(121), 동력 전달 장치(122), 조향 장치(123), 제동 장치(124), 차륜(125)을 고정할 수 있다.
차량(100)은 이상에서 설명된 기계 부품뿐만 차량(100)의 제어, 운전자 및 동승자의 안전과 편의를 위한 다양한 전장 부품들(130)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 차량(100)은 엔진 관리 시스템(Engine Management System, EMS) (131)과, 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit, TCU) (132)과, 전자 제동 시스템(Electronic Braking System, EBS) (133)과, 전동 조향 장치(Electric Power Steering, EPS) (134)와, 차체 제어 모듈(body control module, BCM) (135)과, 디스플레이 장치(display) (136)와, 공기 조화 장치(heating/ventilation/air conditioning, HVAC) (137)와, 오디오 장치(audio) (138)와, 무선 통신 장치(139)를 포함할 수 있다.
엔진 관리 시스템(131)은 가속 페달을 통한 운전자의 가속 명령에 응답하여 엔진의 동작을 제어하고 엔진을 관리할 수 있다. 예를 들어, 엔진 관리 시스템(131)은 엔진 토크 제어, 연비 제어, 엔진 고장 진단 및/또는 발전기 제어 등을 수행할 수 있다.
변속기 제어 유닛(132)은 변속 레버를 통한 운전자의 변속 명령 또는 차량(100)의 주행 속도에 응답하여 변속기의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 변속기 제어 유닛(132)은 클러치 제어, 변속 제어 및/또는 변속 중 엔진 토크 제어 등을 수행할 수 있다.
전자 제동 시스템(133)은 제동 페달을 통한 운전자의 제동 명령에 응답하여 차량(100)의 제동 장치를 제어하고, 차량(100)의 균형을 유지할 수 있다. 예를 들어, 전자 제동 시스템(133)은 자동 주차 브레이크, 제동 중 슬립 방지 및/또는 조향 중 슬립 방지 등을 수행할 수 있다.
전동 조향 장치(134)는 운전자가 쉽게 스티어링 휠(123a)을 조작할 수 있도록 운전자를 보조할 수 있다. 예를 들어, 전동 조향 장치(134)는 저속 주행 또는 주차 시에는 조향력을 감소시키고 고속 주행 시에는 조향력을 증가시키는 등 운전자의 조향 조작을 보조할 수 있다.
차체 제어 모듈(135)은 운전자에게 편의를 제공하거나 운전자의 안전을 보장하는 전장 부품들의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 차체 제어 모듈(135)은 차량(100)에 설치된 도어 잠금 장치, 헤드 램프, 와이퍼, 파워 시트, 시트 히터, 클러스터, 룸 램프, 내비게이션, 다기능 스위치 등을 제어할 수 있다.
디스플레이 장치(136)는 차량(100) 내부의 센터페시아에 설치될 수 있으며, 영상을 통하여 운전자에게 다양한 정보와 재미를 제공할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(136)는 운전자의 명령에 따라 내부 저장 매체 또는 외부 저장 매체에 저장된 비디오 파일을 재생하고, 비디오 파일에 포함된 영상을 출력할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(136)는 운전자의 터치 입력을 통하여 운전자로부터 목적지를 입력받고, 입력된 목적지까지의 경로를 표시할 수 있다.
공기 조화 장치(137)는 차량(100)의 실내 온도와 운전자가 입력한 목표 온도에 따라 실내 공기를 가열하거나 냉각할 수 있다. 예를 들어, 공기 조화 장치(137)는 실내 온도가 목표 온도보다 높으면 실내 공기를 냉각하고, 실내 온도가 목표 온도보다 낮으면 실내 공기를 가열할 수 있다. 또한, 공기 조화 장치(137)는 차량(100)의 외부 환경에 따라 차량(100) 외부의 공기를 차량(100) 내부로 유입시키거나, 외부 공기의 유입을 차단하고 차량(100) 내부의 공기를 순환시킬 수 있다.
오디오 장치(138)는 음향을 통하여 운전자에게 다양한 정보와 재미를 제공할 수 있다. 예를 들어, 오디오 장치(138)는 운전자의 명령에 따라 내부 저장 매체 또는 외부 저장 매체에 저장된 오디오 파일을 재생하고, 오디오 파일에 포함된 음향을 출력할 수 있다. 또한, 오디오 장치(138)는 오디오 방송 신호를 수신하고, 수신된 오디오 방송 신호에 대응하는 음향을 출력할 수 있다.
무선 통신 장치(139)는 다른 차량, 사용자 단말기 또는 통신 중계기 등과 무선으로 통신할 수 있다. 이러한 무선 통신 장치(139)는 차량간 통신(vehicle to vehicle communication, V2V communication), 교통 인프라와의 통신(vehicle to infrastructure communication, V2I communication), 사용자 단말기와의 통신(vehicle to nomadic devices communication, V2N communication), 전력 네트워크와의 통신(vehicle to grid communication, V2G communication) 등에 이용될 수 있다.
무선 통신 장치(139)는 다양한 통신 규약을 통하여 신호를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 장치(139)는 시간 분할 다중 접속(Time Division Multiple Access: TDMA)과 부호 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 등의 제2 세대(2G) 통신 방식, 광대역 부호 분할 다중 접속(Wide Code Division Multiple Access: WCDMA)과 CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000)과 와이브로(Wireless Broadband: Wibro)와 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: WiMAX) 등의 3세대(3G) 통신 방식, 엘티이(Long Term Evolution: LTE)와 와이브로 에볼류션(Wireless Broadband Evolution) 등 4세대(4G) 통신 방식을 채용할 수 있다. 뿐만 아니라, 무선 통신 장치(180)는 5세대(5G) 통신 방식을 채용할 수도 있다.
무선 통신 장치(139)는 다른 차량, 사용자 단말기 또는 통신 중계기 등과 무선 신호를 주고받기 위한 안테나 장치(200)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 안테나 장치(200)는 루프 패널(113) 또는 트렁크 리드(115)의 후측에 설치될 수 있으며, 모노 폴 안테나를 포함할 수 있다.
이외에도 차량(100)은 운전자를 보호하고 운전자에게 편의를 제공하기 위한 전장 부품을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량(100)은 도어 잠금 장치, 와이퍼, 파워 시트, 시트 히터, 클러스터, 룸 램프, 내비게이션, 다기능 스위치 등의 전장 부품들(130)을 포함할 수 있다.
이러한 전장 부품들(130)은 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 전장 부품들(130)은 이더넷(Ethernet), 모스트(MOST, Media Oriented Systems Transport), 플렉스레이(Flexray), 캔(CAN, Controller Area Network), 린(LIN, Local Interconnect Network) 등을 통하여 데이터를 주고 받을 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 차량(100)는 외부 장치/다른 차량과 통신하기 위한 안테나 장치(200)를 포함할 수 있다.
도 4는 종래 기술에 의한 모노 폴 안테나의 일 예를 도시한다. 도 5은 도 4에 도시된 모노 폴 안테나의 방사 패턴을 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 모노 폴 안테나(1a)는 무선 신호를 송수신하는 안테나(2)와, 안테나(2)의 전기적 미러 이미지를 생성하는 그라운드 플레이트(3)를 포함할 수 있다.
안테나(2)는 전기가 통과할 수 있는 전도성 물질로 구성되어 무선 신호를 송수신할 수 있으며, 그라운드 플레이트(3)의 중심 부분에 마련될 수 있다.
그라운드 플레이트(3)는 전기가 통과할 수 있는 전도성 물질로 구성되어 안테나(2)의 전기적 미러 이미지를 생성할 수 있다.
무선 신호를 전송하기 위하여 안테나(2)에는 전기적 신호가 공급될 수 있다. 그 결과, 안테나(2)에는 전하의 흐름 즉 전류가 발생할 수 있다.
안테나(2)의 전하로 인하여 그라운드 플레이트(3)에 전하가 유도되며, 안테나(2)의 전하의 흐름으로 인하여 그라운드 플레이트(3)에 전하의 흐름 즉 전류 I1가 발생할 수 있다. 그라운드 플레이트(3)의 전류 I1는 도 4에 도시된 바와 같이 안테나(2)를 중심으로 모든 방향으로 방사형으로 흐를 수 있다.
그라운드 플레이트(3)의 전류 I1에 의하여 전계 E1가 형성될 수 있다. 전계 E1는 도 4에 도시된 바와 같이 안테나(2)가 연장된 방향과 동일한 방향으로 형성될 수 있다.
전계 E1에 의하여 자계 H1가 형성될 수 있다. 자계 H1는 도 4에 도시된 바와 같이 전계 E1을 중심으로 회전하며 형성될 수 있다. 다시 말해 자계 H1는 안테나(2)의 주변을 감싸며 형성될 수 있다.
또한, 전계 E1과 자계 H1를 포함하는 무선 신호가 자유 공간으로 방사될 수 있다. 무선 신호는 도 4에 도시된 전계 E1의 방향과 자계 H1의 방향으로 방사될 수 있다.
도 5의 (a)에 도시된 모노 폴 안테나(1a)의 방사 패턴은 도 5의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같을 수 있다.
도 5의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이 모노 폴 안테나(1a)는 xy 평면 상의 모든 방향으로 균등하게 무선 신호를 방사할 수 있다. 모노 폴 안테나(1a)가 차량(100)의 루프 패널(113) 또는 트렁크 리드(115)에 설치된 경우 모노 폴 안테나(1a)는 차량(100)의 전/후/좌/우 방향으로 균등하게 무선 신호를 방사할 수 있다.
도 6은 종래 기술에 의한 모노 폴 안테나의 다른 일 예를 도시한다. 도 7은 도 6에 도시된 모노 폴 안테나의 방사 패턴을 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 모노 폴 안테나(1b)는 안테나(2)와 그라운드 플레이트(3)를 포함하며, 안테나(2)는 그라운드 플레이트(3)의 일측 엣지 부분에 마련되고 그라운드 플레이트(3)는 전기전 미러 이미지를 생성할 수 있다.
안테나(2)의 전하로 인하여 그라운드 플레이트(3)에 전하가 유도되며, 안테나(2)의 전하의 흐름으로 인하여 그라운드 플레이트(3)에 전하의 흐름 즉 전류 I2가 발생할 수 있다.
그라운드 플레이트(3)의 전류 I2는 도 6에 도시된 바와 같이 안테나(2)를 중심으로 반원 방향으로 방사형으로 흐를 수 있다. 구체적으로, 그라운드 플레이트(3)의 엣지 부분에 위치한 안테나(2)로부터 그라운드 플레이트(3)의 중심 부분을 향하여 흐를 수 있다.
그라운드 플레이트(3)의 전류 I2에 의하여 전계 E2가 형성될 수 있다. 전계 E2는 도 6에 도시된 바와 같이 안테나(2)로부터 그라운드 플레이트(3)의 중심 부분을 향하여 형성될 수 있다.
전계 E2에 의하여 자계 H2가 형성될 수 있다. 자계 H2는 도 6에 도시된 바와 같이 전계 E2을 감싸며 회전하며 형성될 수 있다. 다시 말해, 자계 E2는 그라운드 플레이트(3)를 따라 생성된 전계 E2을 중심으로 회전할 수 있다.
또한, 전계 E2과 자계 H2를 포함하는 무선 신호가 자유 공간으로 방사될 수 있다. 무선 신호는 도 6에 도시된 전계 E2의 방향과 자계 H2의 방향으로 방사될 수 있다.
도 7의 (a)에 도시된 모노 폴 안테나(1b)의 방사 패턴은 도 7의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같을 수 있다.
도 7의 (b)와 (c)에 도시된 바와 같이 모노 폴 안테나(1b)는 xy 평면 상에서 불균일하게 무선 신호를 방사할 수 있다. 구체적으로, 무선 신호는 x축 방향에 비하여 y축 방향으로 더 넓게 방사될 수 있다. 모노 폴 안테나(1b)가 차량(100)의 루프 패널(113) 또는 트렁크 리드(115)에 설치된 경우 모노 폴 안테나(1b)는 차량(100)의 전후방보다 차량(100)의 좌우측으로 더 넓게 무선 신호를 방사할 수 있다.
도 8는 일 실시예에 의한 안테나 장치의 일 예를 도시한다. 도 9은 일 실시예에 의한 안테나 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 도 8에 도시된 안테나 장치의 방사 패턴을 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 안테나 장치(200)는 모노 폴 안테나 형태를 가질 수 있다.
안테나 장치(200)는 무선 신호를 송수신하는 안테나(210)와, 안테나(210)의 전기적 미러 이미지를 생성하는 그라운드 플레이트(220)와, 그라운드 플레이트(220)을 보완하는 벡터 트랜스포머(230)를 포함할 수 있다.
안테나(210)는 전기가 통과할 수 있는 전도성 물질로 구성될 수 있으며, 무선 통신 장치(139)와 전기적으로 연결될 수 있다.
안테나(210)는 무선 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 안테나(210)는 자유 공간으로부터 무선 신호를 수신하고, 수신된 무선에 대응하는 전기적 신호를 무선 통신 장치(139)로 전송할 수 있다. 또한, 안테나(210)는 무선 통신 장치(139)로부터 전기적 신호를 수신하고, 수신된 전기적 신호에 대응하는 무선 신호를 자유 공간으로 방출할 수 있다.
안테나(210)는 그라운드 플레이트(220)의 일측에 설치될 수 있다. 예를 들어, 안테나(210)는 그라운드 플레이트(220)의 엣지 부분에 설치될 수 있다.
안테나(210)는 그라운드 플레이트(220)에 대하여 수직하는 방향으로 연장된 직선의 바 형태를 가질 수 있다. 안테나(210)의 길이 LA는 무선 신호의 파장에 의존할 수 있다. 예를 들어, 안테나(210)의 길이는 무선 신호의 파장의 1/4(λ/4, λ는 무선 신호의 파장)일 수 있다.
그라운드 플레이트(220)는 전기가 통과할 수 있는 전도성 물질로 구성될 수 있으며, 차량(100)의 접지(예를 들어, 차체 또는 차대)와 전기적으로 연결될 수 있다. 특히, 그라운드 플레이트(220)는 차량(100)의 루프 패널(113) 또는 트렁크 리드(115)일 수 있다.
그라운드 플레이트(220)는 안테나(210)의 전기적 미러 이미지를 생성할 수 있다. 다시 말해, 안테나(210)의 전하에 의하여 그라운드 플레이트(220)에 전하가 유도될 수 있다. 예를 들어, 전기적 신호에 의하여 안테나(210)에는 양의 전하 및/또는 음의 전하가 생성될 수 있다. 안테나(210)의 양의 전하 및/또는 음의 전하에 의하여 그라운드 플레이트(220)에 음의 전하 및/또는 양의 전하가 유도될 수 있다.
그라운드 플레이트(220)에 안테나(210)의 전기적 미리 이미지가 생성됨으로 인하여 안테나(210)의 길이가 2배로 증가된 것(다시 말해, 안테나의 길이가 무선 신호의 파장의 1/2로 증가된 것)과 같은 효과가 나타날 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 안테나(210)는 그라운드 플레이트(220)의 엣지 부분에 설치될 수 있다. 그라운드 플레이트(220)에는 일반적인 모노 폴 안테나와 달리 안테나(210)의 전기적 미러 이미지의 일부만이 생성될 수 있다. 그로 인하여, 모노 폴 안테나인 안테나 장치(200)의 특성이 왜곡 또는 변경될 수 있다.
벡터 트랜스포머(230)는 안테나(210)가 그라운드 플레이트(220)의 엣지 부분에 설치됨으로 인하여 발생되는 안테나 장치(200)의 특성 왜곡 또는 변경을 보완할 수 있다. 구체적으로, 벡터 트랜스포머(230)에는 안테나(210)의 전기적 미러 이미지가 생성될 수 있다.
벡터 트랜스포머(230)는 도 8에 도시된 바와 같이 그라운드 플레이트(220)의 엣지 부분으로부터 그라운드 플레이트(220)의 반대측을 향하여 연장될 수 있다. 그 결과, 그라운드 플레이트(220)와 벡터 트랜스포머(230)에 안테나(210)의 모든 전기적 미러 이미지가 형성될 수 있다.
벡터 트랜스포머(230)는 그라운드 플레이트(220)와 비교하여 작은 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 벡터 트랜스포머(230)는 윗변의 길이 L2가 밑변의 길이 L1보다 긴 사다리꼴 형태를 가질 수 있다. 윗변의 길이 L2와 밑변의 길이 L1는 무선 신호의 파장(주파수) 및/또는 안테나 장치(200)의 방사 특성 등에 따라 변경될 수 있다.
다만, 도 8에 도시된 벡터 트랜스포머(230)의 형상은 일 예에 불과하며, 벡터 트랜스포머(230)는 예를 들어 삼각형, 직사각형, 오각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
벡터 트랜스포머(230)의 밑변은 미리 정해진 거리 d만큼 그라운드 플레이트(220)의 내측에 위치할 수 있다. 다시 말해, 벡터 트랜스포머(230)는 그라운드 플레이트(220)의 말단으로부터 미리 정해진 거리 d만큼 내측으로부터 그라운드 플레이트(220)의 외측을 향하여 연장될 수 있다.
벡터 트랜스포머(230)가 그라운드 플레이트(220)의 내측으로 들어간 거리는 d는 무선 신호의 파장(주파수) 및/또는 안테나 장치(200)의 방사 특성 등에 따라 변경될 수 있다.
벡터 트랜스포머(230)는 그라운드 플레이트(220)로부터 미리 정해진 각도 θ만큼 상측 방향으로 연장될 수 있다. 다시 말해, 벡터 트랜스포머(230)와 그라운드 플레이트(220) 사이의 각도는 미리 정해진 각도 θ일 수 있다.
벡터 트랜스포머(230)와 그라운드 플레이트(220) 사이의 각도 θ는 무선 신호의 파장(주파수) 및/또는 안테나 장치(200)의 방사 특성 등에 따라 변경될 수 있다.
무선 신호를 전송하기 위하여 안테나(210)에는 전기적 신호가 공급될 수 있다. 그 결과, 안테나(210)에는 전하의 흐름 즉 전류가 발생할 수 있다.
안테나(210)의 전하로 인하여 그라운드 플레이트(220)에 전하가 유도되며, 안테나(210)의 전하의 흐름으로 인하여 그라운드 플레이트(220)에 전하의 흐름 즉 제1 전류 I3가 발생할 수 있다. 그라운드 플레이트(220)의 제1 전류 I3는 도 9에 도시된 바와 같이 안테나(210)로부터 반원 방향으로 방사형으로 흐를 수 있다.
그라운드 플레이트(220)의 제1 전류 I3에 의하여 제1 전계 E3가 형성될 수 있다. 제1 전계 E3는 도 9에 도시된 바와 같이 안테나(210)로부터 그라운드 플레이트(220)의 중심 부분을 향하여 형성될 수 있다.
안테나(210)의 전하로 인하여 벡터 트랜스포머(230)에 전하가 유도되며, 벡터 트랜스포머(230)에 전하의 흐름 즉 제2 전류 I4가 발생할 수 있다. 벡터 트랜스포머(230)의 제2 전류 I4는 도 9에 도시된 바와 같이 안테나(210)로부터 반원 방향으로 방사형으로 흐를 수 있다.
벡터 트랜스포머(230)의 제2 전류 I4에 의하여 제2 전계 E4가 형성될 수 있다. 제2 전계 E4는 도 9에 도시된 바와 같이 안테나(210)로부터 벡터 트랜스포머(230)가 연장된 방향으로 형성될 수 있다.
그라운드 플레이트(220)의 제1 전계 E3와 벡터 트랜스포머(230)의 제2 전계 E4가 합해져, 제3 전계 E5가 생성될 수 있다. 제3 전계 E5의 크기 및 방향은 제1 전계 E3와 제2 전계 E4의 벡터 합의 크기 및 방향과 동일할 수 있다.
제3 전계 E5는 도 9에 도시된 바와 같이 안테나(210)가 연장된 방향과 동일한 방향으로 형성될 수 있다.
제3 전계 E5에 의하여 자계 H1가 형성될 수 있다. 자계 H1는 도 4에 도시된 바와 같이 제3 전계 E5를 중심으로 회전하며 형성될 수 있다. 다시 말해 자계 H1는 안테나(210)의 주변을 감싸며 형성될 수 있다.
또한, 제3 전계 E5과 자계 H3를 포함하는 무선 신호가 자유 공간으로 방사될 수 있다. 무선 신호는 도 9에 도시된 제3 전계 E5과 자계 H3의 방향으로 방사될 수 있다.
도 10의 (a)에 도시된 안테나 장치(200)의 방사 패턴은 도 10의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같을 수 있다.
도 10의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이 안테나 장치(200)는 xy 평면 상의 모든 방향으로 균등하게 무선 신호를 방사할 수 있다. 다시 말해, 안테나 장치(200)의 방사 패턴은 도 4 및 도 5에 도시된 모노 폴 안테나(210)의 방사 패턴과 동일할 수 있다.
또한, 안테나 장치(200)가 차량(100)의 루프 패널(113) 또는 트렁크 리드(115)에 설치된 경우 안테나 장치(200)는 차량(100)의 전/후/좌/우 방향으로 균등하게 무선 신호를 방사할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 안테나(210)는 그라운드 플레이트(220) (루프 패널 또는 트렁크 리드)의 엣지 부분에 마련될 수 있으며, 그라운드 플레이트(220)의 엣지 부분으로부터 그라운드 플레이트(220)의 외측을 향하여 연장된 벡터 트랜스포머(230)가 마련될 수 있다. 벡터 트랜스포머(230)에 의하여, 안테나 장치(200)는 모노 폴 안테나와 동일한 방사 특성을 가질 수 있다.
도 11는 일 실시예에 의한 안테나 장치의 다른 일 예를 도시한다.
도 11의 (a)에 도시된 바와 같이 안테나 장치(200a)는 안테나(210)와 그라운드 플레이트(220)와 제1 벡터 트랜스포머(230a)를 포함할 수 있다.
안테나(210)는 무선 통신 장치(139)와 연결되어 무선 신호를 송수신할 수 있으며, 그라운드 플레이트(220)는 차량(100)의 접지와 연결되어 안테나(210)에 접지를 제공할 수 있다. 또한, 그라운드 플레이트(220)는 차량(100)의 루프 패널(113) 또는 트렁크 리드(115)일 수 있다.
제1 벡터 트랜스포머(230a)는 안테나(210)가 설치된 그라운드 플레이트(220)의 엣지로부터 그라운드 플레이트(220)의 외측으로 연장되어 형성될 수 있으며, 그라운드 플레이트(220)와 동일 평면 상에 형성될 수 있다.
제1 벡터 트랜스포머(230a)에는 안테나(210)의 전기적 미러 이미지가 생성될 수 있으며, 그라운드 플레이트(220)를 보완할 수 있다.
그 결과, 안테나 장치(200a)는 도 11의 (b)에 도시된 바와 같은 방사 패턴을 가질 수 있다.
무선 신호는 안테나 장치(200a)으로부터 xy 평명을 따라 모든 방향으로 방사될 수 있으며, 안테나 장치(200a)의 방사 패턴은 모노 폴 안테나의 방사 패턴과 유사할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 의한 안테나 장치의 또 다른 일 예를 도시한다.
도 12의 (a)에 도시된 바와 같이 안테나 장치(200b)는 안테나(210)와 그라운드 플레이트(220)와 제2 벡터 트랜스포머(230b)를 포함할 수 있다.
안테나(210)는 무선 통신 장치(139)와 연결되어 무선 신호를 송수신할 수 있으며, 그라운드 플레이트(220)는 차량(100)의 접지와 연결되어 안테나(210)에 접지를 제공할 수 있다. 또한, 그라운드 플레이트(220)는 차량(100)의 루프 패널(113) 또는 트렁크 리드(115)일 수 있다.
제2 벡터 트랜스포머(230b)는 안테나(210)가 설치된 그라운드 플레이트(220)의 엣지로부터 그라운드 플레이트(220)의 외측으로 연장되어 형성될 수 있다. 제2 벡터 트랜스포머(230b)는 그라운드 플레이트(220)로부터 미리 정해진 각도 θ만큼 상측 방향으로 연장될 수 있다. 다시 말해, 벡터 트랜스포머(230b)와 그라운드 플레이트(220) 사이의 각도는 미리 정해진 각도 θ일 수 있다.
제2 벡터 트랜스포머(230b)에는 안테나(210)의 전기적 미러 이미지가 생성될 수 있으며, 그라운드 플레이트(220)를 보완할 수 있다.
그 결과, 안테나 장치(200b)는 도 12의 (b)에 도시된 바와 같은 방사 패턴을 가질 수 있다.
무선 신호는 안테나 장치(200b)으로부터 xy 평명을 따라 모든 방향으로 방사될 수 있으며, 안테나 장치(200b)의 방사 패턴은 모노 폴 안테나의 방사 패턴과 유사할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 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: 차량 113: 루프 패널
115: 트렁크 리드 200: 안테나 장치
210: 안테나 220: 그라운드 플레이트
230: 벡터 트랜스포머

Claims (18)

  1. 루프 패널;
    상기 루프 패널의 일측 엣지 부분에 설치되되 상기 루프 패널에 대해 수직하는 방향으로 연장되어 설치되는 안테나; 및
    상기 루프 패널의 상기 일측 엣지 부분으로부터 상기 루프 패널의 외측을 향하여 연장되고 상기 안테나가 관통하는 벡터 트랜스포머를 포함하고,
    상기 벡터 트랜스포머는, 상기 루프 패널보다 크기가 작고, 밑변의 길이와 윗변의 길이가 서로 다른 사다리꼴 형상을 가지고,
    상기 벡터 트랜스포머의 밑변은 상기 루프 패널의 일측 엣지 부분에서 상기 루프 패널의 내측으로 미리 정해진 거리만큼의 위치에 마련되고,
    상기 벡터 트랜스포머의 윗변은 상기 루프 패널의 일측 엣지 부분에서 상기 루프 패널의 외측으로 연장된 위치에 마련되고,
    상기 루프 패널의 제1전류에 의해 형성된 제1전계는, 상기 루프 패널의 중심 방향으로 형성되고,
    상기 벡터 트랜스포머의 제2전류에 의해 형성된 제2전계는, 상기 벡터 트랜스포머의 윗변이 마련된 연장 방향으로 형성되는 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벡터 트랜스포머는 상기 루프 패널로부터 미리 정해진 각도만큼 상방을 향하여 연장되는 차량.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 벡터 트랜스포머의 상기 윗변의 길이는 상기 밑변의 길이보다 긴 차량.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 벡터 트랜스포머의 적어도 일부는 상기 루프 패널과 중첩되는 차량.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 루프 패널과 상기 벡터 트랜스포머에는 상기 안테나의 전기적 미러 이미지가 형성되는 차량.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 안테나에 상기 안테나가 연장된 방향으로 전계가 형성되고, 상기 안테나의 주변을 회전하는 자계가 형성되는 차량.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 안테나의 방사 패턴은 모노 폴 안테나와 동일한 차량.
  9. 삭제
  10. 그라운드 플레이트;
    상기 그라운드 플레이트의 일측 엣지 부분에 설치되되 상기 그라운드 플레이트에 대해 수직하는 방향으로 연장되어 설치되는 안테나; 및
    상기 그라운드 플레이트의 상기 일측 엣지 부분으로부터 상기 그라운드 플레이트의 외측을 향하여 연장되고 상기 안테나가 관통하는 벡터 트랜스포머를 포함하고,
    상기 벡터 트랜스포머는 상기 그라운드 플레이트보다 크기가 작고 밑변의 길이와 윗변의 길이가 서로 다른 사다리꼴 형상을 가지고,
    상기 벡터 트랜스포머의 밑변은 상기 그라운드 플레이트의 일측 엣지 부분에서 상기 그라운드 플레이트의 내측으로 미리 정해진 거리만큼의 위치에 마련되고,
    상기 벡터 트랜스포머의 윗변은 상기 그라운드 플레이트의 일측 엣지 부분에서 상기 그라운드 플레이트의 외측으로 연장된 위치에 마련되고,
    상기 그라운드 플레이트의 제1전류에 의해 형성된 제1전계는, 상기 그라운드 플레이트의 중심 방향으로 형성되고,
    상기 벡터 트랜스포머의 제2전류에 의해 형성된 제2전계는, 상기 벡터 트랜스포머의 윗변이 마련된 연장 방향으로 형성되는 안테나 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 벡터 트랜스포머는 상기 그라운드 플레이트로부터 미리 정해진 각도만큼 상방을 향하여 연장되는 안테나 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 벡터 트랜스포머의 상기 윗변의 길이는 상기 밑변의 길이보다 긴 안테나 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 벡터 트랜스포머의 적어도 일부는 상기 그라운드 플레이트와 중첩되는 안테나 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 그라운드 플레이트와 상기 벡터 트랜스포머에는 상기 안테나의 전기적 미러 이미지가 형성되는 안테나 장치.
  15. 삭제
  16. 제10항에 있어서,
    상기 안테나에 상기 안테나가 연장된 방향으로 전계가 형성되고, 상기 안테나의 주변을 회전하는 자계가 형성되는 안테나 장치.
  17. 삭제
  18. 제10항에 있어서,
    상기 벡터 트랜스포머는 상기 그라운드 플레이트와 동일한 평면 상에서 연장되는 안테나 장치.
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