KR20010081043A - 차량의 창문에 설치된 적어도 하나의 안테나를 갖는안테나 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 창문이나 다른 비전도 부품에 배치되며 안테나 용량 C_a를 갖는 적어도 하나의 장중단파(LMSW) 안테나와 이 LMSW를 수신하기 위한 안테나 증폭기를 구비한 안테나 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 안테나는 기본적으로 안테나 전도체와 안테나를 둘러싸는 전도 부품 사이의 용량에 의해서 결정되는 LMSW 안테나의 폴트 용량값 C₃이 안테나의 최대 출력 전압을 발생시킬 수 있는 값보다 더 크도록 상기 안테나 전도체와 LMSW 안테나를 둘러싸는 부품 사이의 거리를 선택하는 것을 특징으로 할뿐만 아니라 신호/노이즈 비율이 안테나의 증폭기의 소스 용량을 증가시킴으로써 하한 LMSW 대역에서 최적 상태가 되도록 폴트 용량값 C₃을 선택하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 창문에 설치된 적어도 하나의 안테나를 갖는 안테나 장치{Antenna arrangement with at least one antenna, especially on the screen of a motor vehicle}

이와 같은 안테나 장치는, 특히 차량의 후미 창문에 설치된다. 물론, 이 장치는 차량의 측면 창문 또는 전방 유리창과 같이 차량의 다른 부분에 설치된 창문이나 이외의 비전도 부품, 예를 들어 스포일러(spoiler)에도 설치될 수 있다.

유럽특허 제 EP-C-0-155 647 호에는 청구항 제 1 항의 전제부에 정의된 안테나 장치가 공지되어 있다. 이 공지된 안테나 장치는 차량의 후미 창문에서만 사용되는 것으로서 상기 후미 창문의 비전열 영역에 배치된다. 한편, 이외에도 상기 LMSW(장파, 중파, 단파) 안테나는 2차원 확장부를 갖는다.

더욱이, 유럽특허 제 EP-C-0-157 647 호에서는 안테나 증폭기에서 사용되는 입력 신호를 최대로 유지하기 위하여 유효 표면의 크기에 대하여 안테나 표면의 크기를 매우 일정하게 관련시켜야 하는 것으로 기재되어 있다. 이 장치에서는 최상의 수신 능력을 얻기 위하여 신호 전압이 LMSW 증폭기의 입력부에서 반드시 최대값을 가져야 한다.

또한, 상기 장치에서는 LMSW 증폭기의 입력 단자에 형성된 노이즈 전압이 소스 임피던스(source impedance)와 무관한 것으로 가정하고 있다.

그렇지만, 실질적으로 유럽특허 제 EP-C-0-155 647 호에 따른 안테나 장치에서는 소정의 조건에서 최대 수신 능력을 발휘하지 못하고 있다.

유럽특허 제 EP-C-0-155 647 호에서 가정하고 있는 바와 같이 소스 임피던스와 노이즈 전압이 무관하다는 점이 적절치 못하기 때문에, 안테나 증폭기의 입력 단자에 형성된 최대 신호 전압은 모든 작동 조건 하에서 최적의 결과를 얻지 못하고 있음으로, 본 발명에서는 이점을 개선하고자 하는 것이다. 더 구체적으로 말하면, 신호 소스로서 안테나의 역할을 수행하는 전도면이 사용되는 경우에 적어도 종파 대역과 "낮은" 중파 대역에 있어서 일반적으로 LMSW 증폭기 내에서 입력 트랜지스터로 사용되는 FET(자계 효과 트랜지스터)의 노이즈 전압을 확실하게 상승시킬 수 있다.

이것은 전도면이 콘덴서로서 사용되고 이 콘덴서의 임피던스가 감소된 주파수를 상승시키기 때문이다. 모든 트랜지스터는 매우 특정한 소스 임피던스에서만 최소 노이즈를 갖는다. 이외의 임피던스에서는 트랜지스터의 노이즈가 상승한다. 구체적으로, 이것은 유럽특허 제 EP-C-0 155 647 호에 기재된 안테나가 상한 중파 대역과 단파 대역(상한 LMSW 대역으로도 표시됨)에서 최적으로 조절되지만, 하한중파 대역과 장파 대역(하한 LMSW 대역)에서는 수신 감도가 좋지 못하다는 것을 의미한다. 특히 안테나의 신호/노이즈 간격이 하한 LMSW 대역과 장파 대역에서 상한 LMSW 대역보다 확실히 불량하다는 단점을 갖는다.

본 발명은 차량의 창문이나 다른 비전도 부품에 설치되며 안테나 용량(antenna capacity) C_s를 갖는 적어도 하나의 LMSW 안테나(Low, Medium and Short Wave antenna)와 이 LMSW를 수신하기 위한 안테나 증폭기를 구비한 안테나 장치에 관한 것이다.

도 1은 증폭 부품으로서 FET J310을 구비한 일반적인 LMSW 증폭기의 노이즈 전압을 도시한 그래프.

도 2는 후미 창문 안테나를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명을 설명하기 위한 측정 그래프.

도 4는 안테나 용량과 비율 b/h의 관계를 도시한 그래프.

따라서, 본 발명의 목적은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 안테나 장치를 실질적인 모든 작동 조건과 주파수에서 최적의 수신 감도를 얻을 수 있도록 개선시키고자 하는 것이다.

상기 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 해결책은 청구항 제 1 항에서 기술한다. 종속항에서는 그 요지로서 본 발명의 다른 구조를 기술한다.

여기서, 본 발명은 하한 LMSW 대역에서 최적의 신호/노이즈 간격을 얻도록 LMSW 안테나와 안테나 증폭기를 조절할 수 있다는 기본적인 사상에 기초한다.

또한, 본 발명에 따라서 LMSW 안테나를 둘러싸는 부품에 대한 안테나 전도체의 거리는 실질적으로 안테나 전도체와 이 안테나를 포함하는 전도 부품 사이에서 캐패시턴스에 의해 형성되는 LMSW 안테나의 폴트 용량값 C_a가 최대 안테나 출력 전압을 얻을 수 있는 값보다 더 크도록 선택될 뿐만 아니라 폴트 용량값 C_a가 안테나 증폭기의 소스 임피던스를 상응하게 선택함으로써 신호/노이즈비가 상한 LMSW 대역이 아니라 하한 LMSW 대역에서 최적이도록 선택된다.

이 때문에, 본 발명은 폴트나 제어 용량값을 가능한 낮게 유지하는 종래 방식과는 구별된다. 이와 대조적으로, 본 발명에 따라서 비교적 큰 폴트 용량값이 "조절"될 수 있기 때문에 입력 트랜지스터의 소스 캐패시턴스는 입력 신호가 최대가 아니라 신호/노이즈 간격이 최적이도록 증가한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 조절 방법은, 예를 들어 안테나로서 역할하는 전도면 A가 EP-C-0 155 647 호에 기술된 것보다 더 크게 선택됨으로써 얻어질 수 있다. 상기 전도면 A가 종래 기술과 비교하여 본 발명에 따라서 더 크기 때문에, 안테나의 캐패시턴스는 전자계와 관련하여 상승된다.

이와 동시에, 폴트 용량값은 안테나 전도체를 둘러싸는 전도 부품, 예를 들어 금속 차대 부품에 대한 감소 거리에 기초하여 후미 창문의 열선 등을 상승시킨다. 이로 인하여, 전자계 신호의 동일 주파수 f에서 소스 임피던스의 캐패시턴스 Z_k에 따라서 감소되며, 소스 임피던스 Z도 감소한다.

또한, 증폭기의 입력부에서 신호 전압이 감소할 뿐만 아니라 사용된 트랜지스터의 압력 노이즈도 하한 LMSW 대역에서 매우 명확하게 감소한다. 장파 대역(작은 신호 주파수 f를 가짐)과 하한 중파 대역에 있어서, 상술한 조치를 통하여 실질적으로 일반적인 모든 트랜지스터에서 신호/노이즈 간격을 개선시킬 수 있다.

이하에서, 발명에서 공통되는 생각을 고려하지 않고 도면과 관련된 실시예에 따라 본 발명을 실험적으로 기술하며, 여기서 주로 공보와 관련하여 상세하게 설명하지 않은 본 발명에 따른 개별 유닛들이 확실하게 인용된다.

도 1은 장파 대역과 중파 대역의 주파수에 대한 증폭 부품으로서 FET J310을 구비한 일반적인 LMSW 증폭기의 노이즈 전압을 도시한 그래프이다. 이 그래프에서 횡좌표에는 MHz 단위의 주파수를 표시하며 종좌표에는 노이즈 전압을 표시한다. 또한, 도 1의 그래프에서는 여러 가지 소스 임피던스들의 주파수에 따른 노이즈 전압의 종속성을 나타내며, 여기서 소스 임피던스 값은 기호로 표시한다. 한편, 도 1에서는 일례로서 적어도 1MHz 이하의 주파수에 대하여 낮은 소스 임피던스를 갖는 트랜지스터의 노이즈 전압이 상승되는 것을 알 수 있다.

한편, 도 2에서는 차량의 후미 창문에 배치된 본 발명에 따른 LMSW 안테나의 구조를 일례로서 도시한다. 여기서, LMSW 안테나(1)는 후미 창문의 전열 영역(2)과 전도 프레임(3) 사이에 배치된다. 또한, 상기 안테나는 이 영역의 중앙에서 전도면으로서 배치된다. 안테나는 폭 b와 프레임(3)이나 전열 영역(2)으로부터의 거리 a와 창문의 측면 경계선으로부터의 거리 c를 갖는다.

여기서, h는 전열 영역(2) 중 최상층 전도체와 창문의 프레임(3) 사이의 거리를 나타낸다.

이하에서 상세하게 설명하는 본 발명의 실시예에서는 h를 13cm로 설정한다.

또한, 신호/노이즈 비율을 최적화하기 위하여, 창문의 전도 프레임에 대한안테나의 측면 거리 c는 3cm로 일정하게 부여한다. 다만 폭 b만을 변경시킬 수 있지만, 이외에도 물론 c와 b를 동시에 변경시킬 수도 있다.

도 3의 그래프에서는 일례로서 선택한 자동차용 라디오의 측정 결과를 도시한다. 여기서, 횡좌표에는 비율 b/h를 표시하며, 좌측 종좌표에는 안테나 전압을 표시하고 우측 종좌표에는 신호/노이즈 비율에 대한 20dB의 수신 감도를 표시한다.

또한, 상기 그래프에서는 여러 가지 주파수를 표시하는데, 소정의 주파수에 대하여 사용된 기호들은 그래프에 존재하는 범례들로부터 분류된다.

도 3에 따르면, 0.4의 비율 b/h값에서 최대 안테나 전압이 얻어지긴 하지만 적어도 하한 LMSW 대역에서의 주파수는 최적의 신호/노이즈비를 유지하지 못하고 있음을 알 수 있다.

이와 대조적으로, 본 발명에 따른 일례로서 h=13cm일 때 0.6의 비율 b/h값을 취한다면 전체 주파수 대역에서 낮은 안테나 전압을 얻을 수 있으며, 이로 인하여 비선형 왜곡이 동일한 크기로 감소될 수 있다. 이와 동시에, 하한 LMSW 대역에서 신호/노이즈비가 향상되며 상한 LMSW 대역에서는 약간만 감소된다.

도 4에서는 안테나의 용량을 비율 b/h에 대한 pF의 함수로 표시한다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 용량은 b/h=0.6까지는 선형적으로 계속해서 상승한다. 이 값 이상의 경우에, AM 안테나의 관찰 높이 H에서 폴트 용량값 C₃은 과도 비례적으로 상승하기 때문에 안테나 전압뿐만 아니라 신호/노이즈 간격도 감소한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 일례로서 일반적인 발명적 사상을 고려하지 않고 기술하며, 일반적인 명세서와 청구항에서도 마찬가지이다. 따라서, 도시한 실시예에 대하여 매우 상이한 다른 변형예가 가능하다. 이 변형예들 중에서 다음과 같은 몇 가지를 기술한다.

특히, 본 발명에 따라서 최적의 b/h 비율을 위한 값이 0.6인 경우에 이용 가능한 표면의 높이 h는 13cm이다. 다른 높이 h인 경우에, 최적의 b/h 비율을 위해서 다른 값이 유도되는데, 이 값은 상술한 실시예에 기초하여 신호/노이즈 간격이 하한 LMSW 대역에서 최적화됨으로써 얻어질 수 있다. 또한, 이것은 상한 LMSW 대역을 위한 신호/노이즈 간격을 최적화함으로써 또는 상한 LMSW 대역을 위한 신호 크기를 최대화함으로써 항상 더 큰 b/h 비율을 이끌 수 있다.

추가로, 임의의 창문에 설치된 안테나(후미 창문으로 한정되는 것은 아님) 또는 차량 중 스포일러와 같은 기타 다른 비전도 영역에 배치된 안테나는 합성수지 재료 등으로 구성된 부품으로 조립된다. 후미 창문에 안테나를 설치하는 경우에, 전체 안테나 장치에는 가열 가능한 후미 창문의 열선이 사용된 UMK 안테나가 설치될 수도 있다. 물론, 본 발명에 따른 LMSW 안테나는 다른 형태로도 설계될 수 있는데, 그 일례로서 비직사각형이나 U 또는 E 형상을 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 안테나는 후미 창문에서 열선용으로 사용되는 영역의 상부뿐만 아니라 하부에 제공될 수도 있다.

Claims (13)

1. 차량의 창문이나 다른 비전도 부품에 배치되며 안테나 용량 C_a를 갖는 하나 이상의 장중단파(LMSW) 안테나와 이 LMSW를 수신하기 위한 안테나 증폭기를 구비한 안테나 장치에 있어서,

   상기 안테나 장치는 기본적으로 안테나 전도체와 안테나를 둘러싸는 전도 부품 사이의 용량에 의해서 결정되는 LMSW 안테나의 폴트 용량값 C₃이 안테나의 최대 출력 전압을 발생시킬 수 있는 값보다 더 크도록 상기 안테나 전도체와 LMSW 안테나를 둘러싸는 부품 사이의 거리를 선택하며,

   상기 안테나의 증폭기의 소스 용량을 증가시킴으로써 하한 LMSW 대역에서 신호/노이즈 비율을 최적 상태가 되도록 폴트 용량값 C₃을 선택하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 증폭기는 입력 트랜지스터로서 FET J 트랜지스터를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 안테나는 하나 이상의 직사각형 평면이나 넓은 폭의 스트립 또는 그리드의 형태로 형성된 안테나 전도체를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 LMSW 안테나로서 상호 평행하게 배열된 복수의 전도체를 구비한 와이어 구조물이 형성되며,

   상기 안테나의 위치는 와이어 구조물 중 좁은 폭을 이루는 쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 전도체는 접지부에 대향되는 쪽에서 전기적으로 상호 접속되지 않는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 LMSW 안테나와, 특히 와이어 구조물은 창문에 배치된 전도체를 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 LMSW 안테나는 동일한 창문에 제공된 열전대와 갈바닉 공정에 의해 접속되지 않는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 열전대는 USW 수신을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 중 소정의 자유면에서, 그리고 최대 증폭기 입력 신호가 없는 상태에서 신호/노이즈 비율의 최적화는,

   a1 창문의 상부 경계면으로부터의 안테나 전도체(1)의 거리,

   a2 열전대(2)나 창문의 하부 경계면으로부터의 안테나 전도체(1) 거리,

   b 안테나 전도체의 폭

   c 창문의 측면 경계로부터 안테나 전도체(1)의 거리를 최적화함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 신호/노이즈 비율의 최적화는 비율 b/(b+a1+a2)을 조절함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 신호/노이즈 비율의 최적화를 위하여 제공된 값 b/(b+a1+a2)는 LMSW 증폭기의 입력부에서 최대 신호 전압인 ±20% 이하인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
12. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 창문의 상부 경계부로부터 안테나 전도체(1)까지의 거리 a1은 열전대(2)로부터의 거리 a2와 동일한 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 창문의 측면 경계로부터 안테나 전도체(1)까지의 거리 c는 동일한 것을 특징으로 하는 안테나 장치.