KR20000007783A - 자동차용 미러내장형 안테나 장치 - Google Patents

Abstract

미러(M)의 내부에 장착되는 인쇄회로기판(P)과, 상기한 인쇄회로기판(P)의 내부에 가로방향으로 다수개의 패턴이 인쇄되는 구조를 가지며 중간부분에 급전점이 형성되는 도체(C)와, 상기한 도체(C)의 사이에 직렬로 연결되며 인덕턴스 성분을 제공하는 다수개의 코일(L)을 포함하여 이루어지며, 안테나와 함께 부대회로를 사이드뷰미러 또는 리어뷰미러의 내부에 장착함으로써 차량의 주행중 공기저항에 의한 안테나의 변형을 방지함과 동시에, AM, FM 방송 신호, 무선 휴대폰 신호, 차량항법시스템에 사용되는 GPS 신호 등을 고감도로 수신할 수 있는 있는 자동차용 미러내장형 안테나 장치를 제공한다.

Description

자동차용 미러내장형 안테나 장치

이 발명은 자동차용 미러내장형 안테나 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 안테나와 함께 부대회로를 사이드뷰미러(side view mirror) 또는 리어뷰미러(rear view mirror)의 내부에 장착함으로써 차량의 주행중 공기저항에 의한 안테나의 변형을 방지함과 동시에, FM신호와 AM신호를 고감도로 수신할 수 있으며, 무선 휴대폰 신호와 함께 차량항법시스템에 사용되는 GPS 신호도 수신할 수 있는, 자동차용 미러내장형 안테나 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는, 운전자 및 동승자에게 쾌적한 운전환경 및 정보를 제공하기 위한 수단으로서 오디오 시스템(audio system)이 거의 기본사양화되어 장착되고 있다. 운전자는 자동차에 장착되어 있는 오디오 시스템을 이용하여 음악을 듣거나 뉴스를 청취함으로써 지루하고 답답해지기 쉬운 자동차 실내공간에서의 생활에 여유를 가질 수가 있고, 또한 도로 교통상황에 관한 정보를 청취함으로써 이에 대응하여 적절하게 주행코스를 선택할 수도 있다.

이와 같은 오디오 시스템은 방송 신호를 수신하기 위한 안테나의 설치를 필요로 하게 되는데, 종래에는 대개 전기모터에 의해서 절첩식으로 구동되는 막대기 형태의 폴 안테나를 차량의 외부에 설치하고 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 절첩식 폴 안테나를 차량의 외부에 장착하게 되면, 차량이 주행하고 있는 도중에는 유속저항에 의해서 안테나가 휘어지게 됨으로써 폴안테나를 구동하는 모터의 소손이 많이 발생하며 또한 무선 신호의 수신감도가 현저하게 저하되는 문제점이 있다. 또한, 차체에 폴 안테나를 설치하기 위해 구멍을 뚫는 공정비용이 상당하기 때문에 제작비용이 많이 드는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위한 방법으로서, 유리창에 프린트된 안테나를 설치함으로써 주행중에 안테나의 변형을 방지하기 위한 기술이 1970년대부터 등장하기 시작했다. 그 일예로서, 동박 또는 실버 페이스터(silver paster)를 전면 유리창에 패턴화시켜서 실크 스크린한 후 열경화 건조시킴으로써 글라스 안테나를 형성하는 방법에 관한 기술이 대한민국 실용신안등록출원 공개번호 제95-27237호(공개일자: 서기 1995년 10월 18일)의 "자동차용 글라스 안테나 배치구조'에 개시된 바 있고, 또한뒷유리창의 열선을 제외한 윗부분에 안테나를 프린트한 수동형(passive type) 안테나 구조에 과한 기술이 1997년도 춘계 마이크로파 및 전파학술대회 논문집 Vol.20. No.1. (발표일자: 1997년 5월)에 개시된 바 있다.

그러나 상기한 바와 같이 안테나를 글라스의 내부에 설치하게 되면 차량이 주행하는 도중에 공기와의 마찰에 의해서 발생되는 정전기가 노이즈로서 작용하게 됨으로써 수신되는 신호의 질이 저하되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 안테나를 사이드뷰미러 또는 리어뷰미러의 내부에 장착함으로써 공기저항에 의한 안테나의 변형을 방지함과 동시에, 코일을 이용하여 무선신호가 안테나에 직접 닿지 않아도 수신될 수 있도록 함으로써 수신감도를 향상시키기 위한 기술이 대한민국 특허출원번호 제97-4869호(출원일자: 서기 1997년 2월 18일)의 "자동차용 강제포집형 무선안테나장치"와, 동 특허출원번호 제98-17208호(출원일자: 서기 1998년 5월 13일)의 "자동차용 미러내장형 안테나 장치"와, 동 특허출원번호 제98-17977호(출원일자: 서기 1998년 5월 19일)의 "자동차용 미러내장형 루프 및 헬리컬 안테나 장치"에서 본 출원인에 의해 개시된 바 있다.

이 발명의 목적은 상기한 특허출원번호 제97-4869호, 제98-17208호, 제98-17977호의 기술을 진보적으로 개량시킨 것으로서, 안테나 및 부대회로를 사이드뷰미러 또는 리어뷰미러의 내부에 장착함으로써 차량의 주행중 공기저항에 의한 안테나의 변형을 방지함과 동시에, FM신호와 AM신호를 고감도로 수신할 수 있으며, 무선 휴대폰 신호와 함께 차량항법시스템에 사용되는 GPS 신호도 수신할 수 있는 자동차용 미러내장형 안테나 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 이 발명의 실시예에 따른 자동차용 미러내장형 안테나 장치가 리어뷰미러에 설치되어 있는 상태를 나타낸 부분 절개 사시도이다.

도 2는 이 발명의 실시예에 따른 자동차용 미러내장형 안테나 장치의 인쇄회로기판 배선도이다.

도 3은 도2의 A-A 부분의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

P : 인쇄회로기판 C : 도체

L : 코일 M : 미러

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 미러의 내부에 장착되는 인쇄회로기판과, 상기한 인쇄회로기판(P)의 내부에 가로방향으로 다수개의 패턴이 인쇄되는 구조를 가지며 중간부분에 급전점이 형성되어 있는 도체와, 상기한 도체의 사이에 직렬로 연결되며 인덕턴스 성분을 제공하는 다수개의 코일을 포함하여 이루어진다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.

도1 내지 도3에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 지피에스 수신을 위한 자동차용 미러내장형 안테나 장치의 구성은, 미러(M)의 내부에 장착되는 인쇄회로기판(P)과, 상기한 인쇄회로기판(P)의 내부에 가로방향으로 다수개의 패턴이 인쇄되는 구조를 가지며 중간부분에 급전점이 형성되는 도체(C)와, 상기한 도체(C)의 사이에 직렬로 연결되며 인덕턴스 성분을 제공하는 다수개의 코일(L)을 포함하여 이루어진다. 상기한 도체(C)는 총연장길이가 무선 휴대폰신호 또는 GPS신호의 반파장(λ/2) 길이로 이루어지도록 함으로써 무선 휴대폰 신호 또는 GPS신호가 수신되도록 하면 더욱 바람직하다. 또한, 상기한 급전점의 출력단에 증폭회로(도시되지 않음)를 연결하여 출력신호를 증폭하여 출력시키는 것도 바람직하다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 지피에스수신을 위한 자동차용 미러내장형 안테나 장치의 작용은 다음과 같다.

오디오 시스템이 동작하게 되면 이 발명의 실시예에 따른 자동차용 미러내장형 안테나 장치로부터 수신된 신호가 오디오 시스템으로부터 인가됨으로써 동작이 시작된다. 이와 같이 동작이 시작되면, 미러(M)의 내부에 설치되어 있는 인쇄회로기판(P)의 도체(C)와 코일(L)에는 미러(M)의 주변을 지나가는 무선 공중전파 신호(AM 및 FM 신호)와 동일한 형태의 유도전류가 생성됨으로써 무선 공중파 신호를 유도적으로 수신하게 된다.

상기한 바와 같이 도체(C)와 코일(L)에 수신된 무선 전파신호는 도체(C)의 중간부분에 형성되어 있는 급전점을 거쳐서 동축 케이블을 통해 연결되어 있는 오디오 시스템과 같은 수신장치로 전송됨으로써 오디오 시스템으로부터 AM 및 FM 신호로부터 복조된 음성 및 음향신호가 흘러나오도록 한다. 상기한 도체(C)의 총연장 길이는 다음과 같은 수식에 의해서 파장의 1/2 길이로 이루어진다.

① 접지된 μ­스트립 안테나

εe = [(εr＋1) ／ 2] ＋ [(εr－1) ／ 2] [ 1／ √(1＋12d／ω) ]

λg ≒ λo ／ √εe

L ≒ λg ／ 2

② 접지평면없는 μ-스트립 안테나

εe ≒ [(εr＋1) ／ 2] ＋ [(εr－1)／2] [ 1 ／√(1＋6d／ω) ]

λg ≒ λo ／ √εe

L ≒ λg ／ 2

여기에서, εe는 상대유전율이고, λo는 자유공간의 파장이고, L은 안테나 길이이다.

따라서, 상기한 도체(C)의 길이를 특정신호를 수신하기 위하여 요구되는 안테나 길이(L)로 형성하게 되면 AM, FM 방송신호뿐만이 아니라 무선 휴대폰신호, GPS 신호 등의 수신이 가능하다.

즉, 상기한 도체(C)의 총연장 길이를 GPS 신호의 반파장(λ/2) 길이로 이루어지도록 하면 GPS 신호가 최적으로 수신되며, 이와 같이 도체(C)와 코일(L)에 수신된 GPS 신호는 도체(C)의 중간부분에 형성되어 있는 급전점을 거쳐서 동축 케이블을 통해 연결되어 있는 차량 항법 시스템으로 전송된다.

상기한 GPS란, 미국 국방성이 군사목적으로 지금까지 20년 가까운 오랜 세월에 걸쳐 개발을 추진함으로써 현재 실용의 단계에 들어서 있는, 인공위성을 이용한 위치 측정 시스템이다. 지구 주위를 돌고 있는 위성에서는 위치측정에 필요한 데이터를 주파수 확산방식으로 변조한 1575.42MHz의 전파가 송신되고 있다. 수신자측에서는 복수의 위성(2차원 위치측정의 경우 3개의 위성, 3차원 위치측정의 경우 4개의 위성)으로부터 전파를 수신하여, 전파가 도달하는데 걸리는 시간을 컴퓨터로 계산함으로써 현재의 위치측정이 가능하다. 지금 현재는 위성의 수가 16개이며, 1일 22시간 정도 2차원 위치측정이 가능하다. 그러나 GPS의 시스템 완성시에는, 예비기 3개를 더 포함하여 합계 24개의 위성이 발사되고, 세계에서 1일 24시간 3차원 위치측정을 할 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 GPS를 이용한 자동차 항법 시스템은, 자동차에 장착되어 있는 GPS 수신기를 이용하여 위성으로부터 전파를 수신한 뒤에 현재 자기의 위치를 알아내어 이를 지도상에 표시함으로써 운전자가 목적지에 무사히 이를수 있도록 한다. 상기한 GPS 수신기는 마이크로 컴퓨터의 프로그램에 의해서 정확도가 크게 좌우되며, 이 내용에 대해서는 각사가 모두 비밀로 하고 있으며 공개되어 있지 않다. 이와 같이 GPS를 이용한 자동차 항법 시스템이 점차적으로 실용화됨에 따라, 자동차 업계에서는 이와 관련된 응용제품들의 개발을 서두르고 있는 추세이다.

상기한 자동차용 항법 시스템은, 운전자가 운전석에 앉아서 대시보드에 장착된 액정패널을 들여다 보게 되면 액정패널에 지도와 함께 현재의 주행위치가 표시되어 목적지까지 도착하는 최선의 방법을 알수 있게 하는 시스템으로서, 운전자에게 친절한 도로 안내자나 다름없는 이 자동차용 항법 시스템의 덕분에 운전자는 도로상황에 미숙한 초보 운전인 경우나, 지리를 잘 모르는 지역의 초행길 운전을 보다 쾌적하게 할 수가 있다. 요즘 일본에서는 상기한 바와 같은 자동차용 항법 시스템의 보급이 급속도로 확산추세를 나타내고 있어 자동차 업계에서는 이를 21세기의 유력 하이테크 품목으로 주목하고 있다. 아직은 보급 초기단계이지만 10년후에는 20%의 장착률을 기록할 전망이다. 현재 자동차 항법 시스템 탑재 차량을 발매하고 있는 업체는 닛산 자동차, 도요타 자동차, 마쓰다사, 미쯔비시 자동차 등 4개사로서, 모두 고급 승용차에 국한하여 탑재하고 있지만, 최근에는 파이오니아사가 시판용 시스템까지 발매를 시작함으로써 소비자가 선택할 수 있는 폭이 넓어지고 있다.

자동차 항법 시스템의 최대 매력은 운전자가 초행길에서도 안심하고 운전을 즐길수 있다는데 있다. 각사의 항법 시스템에는 국내 전역의 지도가 망라되어 있고, 버튼 하나로 최소 10만분의 1에서 최대 1만분의 1까지 확대 또는 축소해서 볼 수가 있다. 또한, 지도에는 도로뿐만이 아니라 고속도로상의 서비스지점 및 휴게소, 각종 공공시설물의 표시가 상세히 수록되어 있어서, 밤에 길을 잘못 들어선다해도 곧바로 빠져 나올수가 있다.

상기한 자동차 항법 시스템은, 센서 방식과, 인공위성을 이용하는 GPS 방식의 2가지가 있다. 닛산사와 미쯔비시사는 자동차의 방향, 주행거리등을 센서로 감지, 차의 현재 위치를 알아내는 센서 방식을 채택했다. 그러나 이러한 센서 방식은 장거리 주행시 1백미터 단위로 오차가 발생하는 결함이 있다. 따라서, 마쯔다사는 상기한 센서 방식의 결점을 보완하기 위해서 센서 방식에다 미국 국방성이 띄워올린 인공위성의 신호를 이용하는 GPS 방식을 채용했다. GPS 방식을 이용하게 되면 오차는 30∼50 미터 정도로 매우 우수하다.

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 안테나를 사이드뷰미러 또는 리어뷰미러의 내부에 장착함으로써 차량의 주행중 공기저항에 의한 안테나의 변형을 방지함과 동시에, FM신호와 AM신호를 고감도로 수신할 수 있으며, 무선 휴대폰 신호와 함께 차량항법시스템에 사용되는 GPS 신호도 수신할 수 있는 효과를 가진 자동차용 미러내장형 안테나 장치를 제공할 수가 있다. 이 발명의 이러한 효과는 자동차용 안테나 분야에서 이 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 변형되어 이용될 수가 있다.

Claims (6)

1. 미러의 내부에 장착되는 인쇄회로기판과, 상기한 인쇄회로기판의 내부에 가로방향으로 다수개의 패턴이 인쇄되는 구조를 가지며 중간부분에 급전점이 형성되어 있는 도체와, 상기한 도체의 사이에 직렬로 연결되며 인덕턴스 성분을 제공하는 다수개의 코일을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 미러내장형 안테나 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 급전점의 출력단에는 증폭회로를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 미러내장형 안테나 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 미러는 리어뷰미러인 것을 특징으로 하는 자동차용 미러내장형 안테나 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 미러는 사이드뷰미러인 것을 특징으로 하는 자동차용 미러내장형 안테나 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 도체는 총연장길이가 GPS 신호의 반파장(λ/2) 길이로 이루어짐으로써 GPS 신호를 수신할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 미러내장형 안테나 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 도체는 총연장길이가 휴대폰 신호의 반파장(λ/2) 길이로 이루어짐으로써 휴대폰 신호를 수신할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 미러내장형 안테나 장치.