KR20010081072A - 하프 루프 안테나 - Google Patents

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KR20010081072A
KR20010081072A KR1020017007157A KR20017007157A KR20010081072A KR 20010081072 A KR20010081072 A KR 20010081072A KR 1020017007157 A KR1020017007157 A KR 1020017007157A KR 20017007157 A KR20017007157 A KR 20017007157A KR 20010081072 A KR20010081072 A KR 20010081072A
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슐츠랄프
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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 기초면 상에 배치된 안테나 보우를 포함하는 하프 루프 안테나에 관한 것으로서, 상기 안테나 보우는 외부 가장자리가 볼록한 폐쇄 곡선을 이루는 표면, 다시 말해서 바깥쪽으로 굽혀진 표면을 형성한다. 상기 전도체 보우의 접촉부는 단부들에서 테이퍼진 타원 형태로 구성된다. 또한, 전도체 보우의 공급부에는 스프링 형태의 전도체가 삽입될 수 있다.

Description

하프 루프 안테나{Half-loop antenna}
문헌에 공지된 하프 루프 안테나는, 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이 기초판(기초면)상에 안내된 반원 형태의 금속성 전도체나 안테나 보우(antenna bow)로 구성된다. 공지된 이 하프 루프 안테나의 작동 방식은 폴디드 모노폴 안테나(folded monopole antenna)의 작동 방식과 동일하다. 또한, 하프 루프 안테나의 방사 패턴(radiation pattern)은 수직 및 수평면에서 모노폴, 예를 들어 λ/4 방사체(radiator)의 방사 패턴과 유사하다. λ/2의 공진 길이(resonant length)가 적용된 하프 루프 안테나는 λ/4 방사체의 높이 중 83%를 차지한다. 상기 안테나가 전도체 보우의 한쪽에 제공되어 이 전도체 보우의 다른쪽을 거쳐서 기초판이나 접지면과 접촉한다면, 상기 안테나는 이 안테나의 공진 주파수에서 100Ω 이상의 임피던스를 갖는다. 또한, 상기 안테나는 이 안테나의 캐페시턴스 증가로 인하여 주파수 대역에서 광대역의 반사 작용(reflection behavior)을 발생시킨다. 이외에도, 상기 안테나에서는 최대 전압의 크기를 증가시킴으로써 안테나의 캐페시턴스를 효과적으로 향상시킬 수 있다. 한편, λ/2 하프 루프 안테나는 이 안테나의 전체길이 중 절반쯤에서, 그리고 전도체 보우인 경우에 접지면 위쪽의 최고점에서 최대 전압을 갖는다.
유럽특허 제 EP-0 684 661 호에는 하나의 기판과 이 기판에 고정된 방사체를 갖는 안테나 유닛이 공지되어 있으며, 여기서 상기 방사체의 방사 부품은 기판과 나란하게 배치된 평판으로 구성된다. 또한, 상기 방사 부품은 공급 단자와 어스를 갖는다.
독일특허 제 DE 195 14 556 호에는 GHz대의 주파수용으로 사용되는 평탄형 안테나가 공지되어 있는데, 이 안테나는 인공위성 위치 측정 시스템(GPS)용 안테나와 공통되는 하우징 내에서 넓은 면적을 갖는 전도면 상에, 특히 차량의 차대에 배치되는 적어도 하나의 자동차 라디오용 안테나로 구성된다. 여기서, 상기 GPS 안테나는, 보통 횡방향 방사(lateral radiation)를 가지며 유전 재료로 이루어진 하나의 플레이트로 구성된 스트립형 전도체 안테나로서 형성되는데, 여기서 상기 프레이트의 한쪽면은 접지면으로서 일반적으로 금속층을 이루고 다른쪽 면은 방사 방향을 따라서 일부만이 금속층을 이루며, 이때 자동차 라디오용 안테나는 수평 방사 패턴의 주변 특성을 가질 뿐만 아니라 이 안테나에서 크게 전도된 면은 접지면으로서 사용된다.
한편, 공지된 평탄형 안테나는, 특히 차량에 사용할 때 반드시 평면으로 형성되어야 하는 단점을 갖는다.
본 발명은 하프 루프 안테나, 특히 차량에서 사용하기 위한 하프 루프 안테나에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 하프 루프 안테나의 제 1 실시예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 하프 루프 안테나의 제 2 실시예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 하프 루프 안테나의 제 3 실시예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 하프 루프 안테나의 제 4 실시예를 도시한 도면.
도 5는 공지된 하프 루프 안테나를 도시한 도면.
도 6은 제 1 실시예에 따른 공급 네트워크가 삽입된 하프 루프 안테나를 도시한 도면.
도 7은 공급 네트워크의 제 2 실시예를 도시한 도면.
도 8은 공급 네트워크의 제 3 실시예를 도시한 도면.
도 9는 공급 네트워크의 제 4 실시예를 도시한 도면.
도 10은 공급 네트워크의 제 5 실시예를 도시한 도면.
도 11은 공급 네트워크의 제 6 실시예를 도시한 도면.
도 12는 공급 네트워크의 제 7 실시예를 도시한 도면.
도 13은 공급 네트워크의 제 8 실시예를 도시한 도면.
도 14는 공급 네트워크의 제 9 실시예를 도시한 도면.
따라서, 본 발명의 목적은, 특히 자동차 분야에 있어서 자동차용 라디오에서사용할 수 있는 하프 루프 안테나를 제공하고자 하는 것이며, 이 안테나의 안테나 특성을 우수하게 유지하면서 가능한 콤팩트하고 작은 부품을 얻고자 하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제 1 항의 특징에 의해서 해결될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예들을 종속항에서 기술한다.
어스로서 적용된 기초면에 대항하여 배치된 금속성 안테나 보우를 가지며, 이 안테나 보우의 한쪽면에서 상기 어스와 결합되고 다른쪽 면에서 안테나 신호를 접수하기 위한 접속부를 갖는 본 발명에 따른 하프 루프 안테나에 있어서, 상기 안테나 보우는 외부 가장자리가 볼록한 곡선을 형성하는, 다시 말해서 바깥쪽으로 구부러지는 하나의 플레이트로 구성된다.
보통, 상기 안테나 보우의 플레이트는 기초면에 대하여 평행하거나 바깥쪽으로 구부러진 형태로 배치된다. 또한, 안테나 보우의 플레이트는 기초면에 대하여 경사진 형태로 배치될 수도 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 안테나 보우의 접촉부는 단부들에서 테이퍼진 타원 형상을 갖는다.
상기 안테나의 높이를 더욱 축소하기 위하여, 안테나 보우의 안테나 신호측에는 인덕턴스가 삽입된다. 또한, 안테나 보우와 기초면은 추가의 인덕턴스를 통하여 결합될 수 있다.
보통, 평탄한 안테나 보우는 레이더 돔(rador dome)에 의해서 보호될 수 있으며, 이 레이더 돔은 유전체로서 사용될 수 있다.
보통, 상기 인덕턴스들은 스프링으로서 형성되며, 이 스프링의 복원력은 안테나 보우의 금속성 표면이나 부품을 레이더 돔에 대하여 압착한다.
또한, 상기 금속성 안테나 보우는 금속성 표면으로서 레이더 돔의 안쪽에 설치될 수 있다.
또한, 후프 루프 안테나의 안테나 표면은 프레임 안테나로서 제작될 수 있으며, 여기서 안테나 보우의 표면은 이 안테나 표면의 외부 가장자리를 형성하는 얇은 금속성 전도체로 구성된다.
바람직하게는, 상기 안테나 보우를 볼록한 가장자리를 갖는 평면으로 형성함으로써 작은 기초면에서도 안테나의 캐페시터를 향상시킬 수 있으며, 이로 인하여 주파수 대역에 있어서 광대역 방사 거동(wide band radiation behavior)을 얻을 수 있다. 또한, 안테나의 고유 캐페시터를 향상시킴으로써 공진이나 작동 주파수에서, 예를 들어 50Ω 정도의 낮은 값까지 인피던스를 변경할 수 있다. 바람직하게는, 수평 및 수직 방사 패턴은 선택된 형상에 관련되거나 거의 영향을 받지 않는다. 캐페시터를 향상시킴으로써, 전도체 보우의 역학적 길이를 축소시킬 수 있기 때문에, 상기 전도체 보우의 역학적 길이는 λ/4 방사체 높이의 50%까지 감소한다.
특히 바람직하게는, 안테나 보우와 안테나 단자들 사이에 공급 네트워크가 설치되며, 이 공급 네트워크는 인덕티브와 캐페시터를 포함하는 적어도 하나의 제 1 공진 회로를 갖는다. 이러한 방식에 있어서, 하프 루프 안테나는 적어도 두 개의 주파수 대역 신호로 방사되거나 수신된다. 따라서, 매우 콤팩트하고 작은 부품 치수를 갖는 다중 밴드 하프 루프 안테나가 가능하다.
다른 장점으로서, 상기 공급 네트워크는 적어도 하나의 다른 제 1 임피던스를 포함하는데, 이 임피던스는 공급부의 소정 임피던스에 따라서 하프 루프 안테나의 임피던스를 조절할 수 있도록 선택된다. 또한, 이 경우에 사용된 각 주파수 대역으로 하프 루프 안테나의 임피던스를 미세 조정할 수 있다.
다른 장점으로서, 상기 공급 네트워크는 상이한 공진 주파수를 갖는 복수의 공진 회로로 구성된다. 이 경우에, 둘 이상의 주파수 대역이 가능한데, 이 주파수 대역에서 하프 루프 안테나는 신호를 수신 및 송신할 수 있을 뿐만 아니라 콤팩트하고 낮은 평면 형상을 유지할 수 있다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1에서는 기초면(2)의 상부에 배치되어 있는 얇은 금속성 안테나 보우(1)로 구성된 본 발명에 따른 하프 루프 안테나의 제 1 실시예를 도시하며, 여기서 상기 안테나 보우(1)는 지점(3)에서 안테나 신호가 입력되는 공급부를 가지며 다른쪽 지점(4)에서 기초면(2)과 접촉한다. 따라서, 상기 하프 루프 안테나는 폴디드 모노폴 안테나로서 작용한다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 안테나 보우(1)의 표면(5)은 접촉 부위에서 테이퍼진 타원 형태의 단부들을 갖는다. 일반적으로, 안테나 표면(5)을 제한하는 가장자리(6)는 오목한 곡선, 다시 말하면 바깥쪽으로 볼록하게 튀어나온 폐쇄 곡선을 이룬다. 이와 같은 얇은 형상으로 인하여, 안테나의 캐페시턴스가 증가하기 때문에 주파수 대역에서 광대역 방사 거동이 얻어진다. 또한, 고유 캐페시턴스가 향상되기 때문에 안테나의 임피던스가 공진 주파수나 작동 주파수에 있어서 낮은 값, 예를 들어 50Ω까지 변위될 수 있지만, 수직 방사 패턴처럼 수평 방사 패턴은 구부러진 얇은 형상에 대해 전혀 또는 거의 영향을 받지 않는다.
이외에도, 캐페시턴스가 증가하면 전도체 보우의 역학적 길이를 축소할 수 있다. 예를 들면, 전도체 보우의 역학적 길이가 축소되는 경우 λ/4 방사체 높이의 약 50%까지 축소된다.
또한, 얇은 형상의 안테나는 문헌에 공지된 하프 루프 안테나에 비하여 송신원이나 수신기에 따라 조절된 임피던스와, 높은 대역과, 방사 패턴이 변하지 않는 상태에서 낮은 높이를 갖는다. 따라서, 안테나 형상 확장부는 캐페시터의 효과면에서 λ/4 방사체와 일치한다.
도 2에서는 하프 루프 안테나의 다른 실시예를 도시한다. 안테나 보우(1)의 역학적 길이를 축소하기 위하여, 인덕턴스(7), 즉 안테나 로드 코일(antenna load coil)이 안테나 보우(1)에 삽입될 수 있다. 제 2 실시예에 있어서, 상기 안테나 로드 코일(7)은 공급점(3)에 설치된다. 이때, 안테나 보우(1)의 형태로서 접촉부에서는 한쪽 단부만이 테이퍼진 타원이 형성된다. 또한, 안테나 보우(1)의 표면(5)은 기초면(1)에 대하여 실질적으로 경사지게 진행(접지점(4)을 고려)하다가 다시 기초면과 평행하게 연장(도면에서 표면의 후방 가장자리(6)를 고려)한다. λ/2 하프 루프 안테나는 전도체 보우의 단부에서, 다시 말하면 공급점(3)뿐만 아니라 기초면(2)과의 접촉점(4)에서 최대 전류를 갖기 때문에, 하프 루프 안테나는 자신의 가장 큰 효과를 이곳에서는 갖지 못한다. 안테나 보우(1)의 공급점(3)에 안테나 로드 코일(7)을 삽입함으로써, 짧게 축소된 남은 부품, 다시 말하면 전도체 보우(1)의 표면(5)만이 방사체의 역할을 한다. 이로 인하여, λ/4 방사체의 높이를 30%까지 추가로 축소할 수 있을 뿐만 아니라 길이도 감소시킬 수 있다. 이것은 0.08λ에 해당한다. 상기 방사체의 대역폭이 헤드 캐페시터로 인하여 미리 현저하게 확장되기 때문에, 안테나 로드 코일에 의한 대역폭 축소를 보완할 수 있다. 추가로, 상기 제 2 실시예에 따른 안테나에 의해서 방사된 출력은 소망 주파수 대역에서 λ/4 방사체의 출력에 비하여 확실히 손실되지 않는다.
도 3에서는 본 발명에 따른 하프 루프 안테나의 제 3 실시예를 도시하며, 여기서는 안테나 보우(1)에 추가의 안테나 로드 코일(인덕턴스: 8)이 삽입된다. 이 추가의 안테나 로드 코일(8)은 기초면(2)과 접촉하는 안테나 보우(1)의 위치(4)에 삽입되어 전체 인덕턴스를 전도체 보우의 단부들에 배치된 양 안테나 로드 코일에 분배하며, 이로 인하여 기초면(접지판: 2) 위에서 이 기초면으로부터 소정의 거리만큼 이격된 넓은 확장부를 갖는 금속 표면(5)을 포함하는 형태의 방사체가 가능하다.
안테나를 이동 기구에서 사용하는 경우에 보호용 레이더 돔을 이용하여 기후에 따라 보호할 수 있다는 점에서 의미가 있다.
또한, 최대 전압이 발생하는 곳에서 안테나의 크기를 확장하거나 이 위치에 유전체를 피복함으로써 안테나 캐페시턴스를 가장 효과적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 제 3 실시예에 따른 안테나의 표면에는 안테나 캐페시턴스를 향상시키기 위하여 유전체가 피복될 수 있다.
이로 인하여, 상술한 실시예에 따른 안테나에서 레이더 돔은 유전체로서 최적으로 이용될 수 있다. 또한, 안테나의 높이를 가능한 낮게 유지하기 위해서는 안테나와 레이더 돔 사이의 거리를 최소로 유지하여야 한다. 안테나 보우의 금속 표면이 레이더 돔에 직접 접한다면, 레이더 돔이 유전체로서 작용하기 때문에 보우의 표면뿐만 아니라 이로 인한 부품의 길이 및 폭은 더욱 축소될 수 있다. 또한,제조 오차에 기초하여 전도체 보우의 금속 표면에 대한 레이더 돔의 상이한 거리에 의해서 발생될 수 있는 안테나의 바람직하지 못한 조율을 방지한다.
상술한 3가지 모든 실시예들에 있어서, 안테나 보우나 이 안테나 보우 중 일부의 금속 표면이 레이더 돔의 내측에 직접 고정되거나 바람직한 경우로서 이후 안테나 보우(1)의 나머지 부분과 접촉된다는 점에서 제조 기술적으로 유리하다.
또한, 제 2 또는 제 3 실시예에 해당하는 안테나 로드 코일(7, 8)은 이들이 복원력에 의해서 레이더 돔에 대항하여 안테나 보우(1)나 이 안테나 보우 중 일부의 금속 표면을 압착하는 스프링의 역할을 수행할 수 있도록 형성될 수 있다.
도 4에서는 본 발명에 따른 하프 루프 안테나의 다른 실시예를 도시하며, 여기서 헤드 캐페시터는 스켈레톤 안테나(skeleton antenna)의 형태에서 형성된다. 다시 말하면, 안테나 보우(1)의 금속 표면(5)은 표면(5)의 외부 가장자리에 해당하는 얇은 금속 전도체(9)로 대체된다. 여기서, 스켈레톤 안테나는 제 2 실시예를 상징적으로 나타낸다. 바람직하게는, 이와 같은 형태의 안테나에서는 하프 루프 안테나의 아래쪽에, 예를 들어 GPS 패치 안테나와 같은 추가의 안테나가 장착될 수 있다.
무선 통신의 사용에 있어서 날로 증가하는 요구 조건을 충족시키기 위하여, 오늘날 점점 다중 밴드 안테나가 사용된다.
이중 대역 작동시, 소위 이중 대역 안테나가 사용되며, 이 이중 대역 안테나는 두 개의 작동 주파수에서 전자기파를 송신 및 수신할 수 있다. 상기 이중 대역 안테나는 상기 양 작동 주파수에서 각각 공진을 갖는다.
상기 다중 대역을 사용하기 위하여 특히 구성하기 용이하고 내장하고자 하는 유닛, 예를 들어 차량에 적합한 플랫 탑 안테나(flat top antenna)가 이용된다. 상기 플랫 탑 안테나에 있어서 다중 작동 주파수에서 신호를 방사 및 수신하기 위하여, 공진 주파수들이 구별되며 공통 공급점과 결합하거나 기생 공진기(parasitic resonator)로서 메인 공진기에 연결되는 복수의 공진 부품들을 필요로 하거나 또는 다중 주파수에서 공진할 수 있는 방사 부품이 사용된다.
복수의 공진 부품을 사용할 때뿐만 아니라 다중 주파수에서 공진할 수 있는 방사 부품을 사용할 때에도 보통 충분치 못한 크기가 사용되는 공간을 필요로 한다.
따라서, 다중 주파수에서 공진할 수 없는 하나의 공진 부품만을 사용함에도 불구하고 다중 작동 주파수에서 송신 및 수신 작동을 실시할 수 있는 상기 플랫 탑 안테나를 구현하고자 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 안테나 보우(1)와 안테나 단자(3, 4)들 중 어느 하나 사이에 공급 네트워크(10)를 삽입함으로써 해결될 수 있는데, 이때 상기 공급 네트워크(10)는 인덕티브(15; 16)와 캐페시터(20; 21)를 포함하는 적어도 하나의 제 1 공진 회로(40; 50)를 갖는다. 이때, 상기 안테나 단자(3, 4)들은 한편으로 공급점(3)을 이루고, 다른 한편으로 상대 전위를 형성하는 기초면(2)과의 접촉점(4)을 이룬다.
도 6에 따르면, 공급 네트워크(10)는 안테나 보우(1)와 공급점(3) 사이에 배치된다. 그렇지만, 안테나 보우(1)와 기초면(2)과의 접촉점(4) 사이에서 매우 정확하게 삽입될 수 있다. 이때, 공급 네트워크(10)는 제 1 공진 회로로서 제 1 병렬 공진 회로(40)를 갖는다. 제 1 병렬 공진 회로(40)는 제 1 인덕티브(15)와 제 1 캐페시터(20)로 구성된 병렬 회로이다.
상술한 바와 같이, 안테나 보우(1) 내에 설치된 인덕티브에 의해서 공진 주파수를 유지한 상태에서 안테나 보우(1)의 역학적 길이는 감소될 수 있다. 이와 반대로, 안테나 보우(1)에 삽입된 캐페시터에 의해서 안테나 보우(1)의 역학적 길이는 공진 주파수를 유지한 상태에서 증가할 수 있다. 상술한 바와 같이, 하프 루프 안테나의 최대 전류에서 안테나 보우(1)에 삽입된 임피던스가 최대 효과를 발휘할 수 있다. 상술한 바와 같은 현상은 λ/2 하프 루프 안테나에 있어서 공급점(3)뿐만 아니라 기초면(2)과의 접촉점(4)에서 발생한다. 따라서, 공급 네트워크(10)는 공급점(3)이나 접촉점(4)에서 최대 효과를 갖는다.
도 6에 따른 공급 네트워크(10)에 있어서, 제 1 인덕티브(15)는 공급 네트워크(10)없이 하프 루프 안테나용 안테나 보우(1)만을 사용할 때 얻을 수 있는 공진 주파수 이하에 해당하는 제 1 공진 주파수 fr1을 발생시킨다. 상기 제 1 캐페시터(20)는 제 1 공진 주파수 fr1보다 크고 공급 네트워크(10)없이 하프 루프 안테나용 안테나 보우(1)만을 사용할 때 얻을 수 있는 공진 주파수 이상에 해당하는 제 2 공진 주파수 fr2를 발생시킨다. 따라서, 중간 주파수로서 제 1 공진 주파수 fr1을 갖는 제 1 주파수 대역과 신호를 송신 및 수신하기 위한 중간 주파수로서 제 2 공진 주파수 fr2를 갖는 제 2 주파수 대역을 포함하는 이중 대역 안테나를 유지하며, 여기서 하프 루프 안테나의 공진 주파수는 공급 네트워크(10)없이 하프 루프 안테나의 공진 주파수만을 사용할 때 양 주파수 대역 사이에 해당한다. 이때, 제 1 인덕티브(15)와 제 1 캐페시터(20)는 제 1 병렬 공진 회로(40)의 공진 주파수가 구현된 양 주파수 대역들 사이나 양 공진 주파수 fr1, fr2들 사이에 해당할 수 있는 크기를 가져야 한다.
제 1 공진 주파수 fr1이 적용된 단일 대역 하프 루프 안테나와 대조적으로, 안테나 보우(1)의 크기는 축소된다.
이외에도, 공급 네트워크(10)의 임피던스는 이 네트워크가 안테나 보우(10)의 임피던스와 함께 신호를 송신 및 수신하기 위하여 사용되는 양 주파수 대역에서 공급점(3)에 소정의 임피던스가 얻어질 수 있는 크기를 갖는다. 상기 기초면(2)과의 접촉점(4)에 배치된 공급 네트워크(10)의 단자에 있어서, 이 접촉점(4)에 대한 소정의 임피던스가 공급 네트워크(10)의 임피던스를 적절하게 설정함으로써 상응하게 조절된다. 공급점(3)이나 기초면(2)과의 접촉점(4)에서 원하는 임피던스는, 제 1 공진 주파수 fr1과 제 2 공진 주파수 fr2사이에서 제 1 병렬 공진 회로(40)의 공진 주파수가 발생하는 조건을 중단한다는 조건하에서 제 1 인덕티브(15)와 제 1 캐페시터(20)를 상응하게 설정함으로서 얻을 수 있다. 제 1 인덕티브(15)와 제 1 캐페시터(20)가 공급점(3)이나 기초면(2)과의 접촉점(4)에서 원하는 임피던스로 설정되지 않는 한, 본 발명에 따라서 공급 네트워크(10)에서 추가의 제 1 임피던스가 공급 네트워크(10)와 결합된 안테나 단자(3, 4)에서 소정의 임피던스에 따라 조절되는 하프 루프 안테나를 갖도록 배열될 수도 있다. 이때, 적어도 하나의 추가 제1 임피던스는 제 1 병렬 공진 회로(40)의 회로 분기에 배치되거나 제 1 병렬 공진 회로(40)와 직렬 또는 병렬로 배치될 수 있다. 도 7에서는 도 6에 따른 실시예로부터 확대된 제 1 병렬 공진 회로(40), 예를 들어 제 1 캐페시터(20)가 매칭 인덕티브(25: matching inductive)와 직렬로 접속된 변형예를 도시하며, 여기서 매칭 인덕티브는 공급점에서의 소정의 임피던스에 따라 조절된다. 도 8에 따른 다른 실시예에서도, 상기 메칭 인덕티브(25)는 도 6에 따른 공급점(3)에서의 임피던스에 따라 조절하기 위하여 제 1 병렬 공진 회로(40)와 직렬로 접속할 수 있다. 임피던스를 조절하기 위하여, 도 9에 따르면 상응하는 크기로 설정된 메칭 콘덴서(26)가 사용될 수도 있으며, 이 메칭 콘덴서는 도 9에 따른 실시예에서 병렬 공진 회로(40)와 직렬로 접속하지만 병렬 공진 회로(40)에서 제 1 인덕티브(15)와 직렬로 접속할 수 있다
또한, 임피던스를 조절하기 위하여 공급 네트워크(10)에 하나 이상의 추가 임피던스가 제공될 수도 있을 뿐만 아니라 상술한 방식에서 병렬 공진 회로(40)와 교차할 수 있다. 이러한 방식에서는 하프 루프 안테나의 임피던스를 이 하프 루프 안테나의 안테나 단자(3, 4)에서 미동조한다. 공급점(3)에 배치된 단자에 있어서, 예를 들어 50Ω의 소정 임피던스가 제공될 수 있다.
도 6에 따른 실시예에서 제 1 인덕티브(15)와 제 1 캐페시터(20)를 갖는 제 1 병렬 공진 회로(40)를 포함하는 공급 네트워크(10)는 두 가지 다른 주파수 대역 신호를 수신 및 송신할 수 있는 하프 루프 안테나를 간편하고 저렴하게 제작할 수 있다.
상응하는 방식에 있어서, 또한 상기 공급 네트워크(10)는 도 11에서 제 1 직렬 공진 회로(50) 중 하나를 도시한 바와 같이 직렬 공진 회로로도 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 직렬 공진 회로(50)는 제 2 캐페시터(21)와 직렬로 접속된 제 2 인덕티브(16)를 포함한다. 공급점(3)이나 기초면(2)과의 접촉점(4)에서 하프 루프 안테나에 소정 임피던스를 발생시키기 위하여 제 1 직렬 공진 회로(50)에 있어서 상응하는 크기로 설정된 하나 이상의 추가 임피던스를 공급 네트워크(10)에 설치함으로써 제 1 직렬 공진 회로(50)의 임피던스를 조율하거나 미동조할 수 있다. 이것은, 예를 들어 제 2 인덕티브(16), 또는 전체 제 1 직렬 공진 회로(50)에 대한 다른 캐페시터로 구성된 병렬 회로에 의해서 가능하다. 이와 상응하게, 또한 제 2 캐페시터(21)나 전체 제 1 직렬 공진 회로(50)에 의해서 다른 인덕티브가 병렬로 접속될 수 있다.
하프 루프 안테나를 이용하여 신호를 수신 및 송신하기 위한 두 개 이상의 주파수 대역을 실현하기 위하여, 공급 네트워크(10)는 상이한 공진 주파수를 나타내는 복수의 공진 회로를 갖는다. 이때, 상기 공급 네트워크(10)는, 예를 들어 도 12에 도시한 바와 같이 두 개의 직렬 공진 회로(50, 55)로 구성된 병렬 회로를 포함할 수 있다. 이때, 도 12에 따라서 제 1 직렬 공진 회로(50)는 제 2 직렬 공진 회로(55)와 병렬로 접속되며, 여기서 제 2 직렬 공진 회로(55)는 제 4 인덕티브(31)와 이 인덕티브에 직렬로 접속된 제 4 캐페시터(36)로 구성된다. 다른 일례로서, 도 10에 따른 공급 네트워크(10)는 직렬로 접속된 두 개의 병렬 공진 회로(40, 45)를 포함한다. 여기서, 도 10에 따른 제 1 병렬 공진 회로(40)는 제 2병렬 공진 회로(45)와 직렬로 접속하며, 이 제 2 병렬 공진 회로는 제 3 인덕티브(30)와 제 3 캐페시터(35)로 구성된다. 도 13에 따른 다른 실시예에서는 제 1 병렬 공진 회로(40)와 제 1 직렬 공진 회로(50)를 구비한 병렬 회로를 도시하며, 이 병렬 회로는 공급 네트워크(10)를 형성한다.
이와 상응하게, 또한 병렬 공진 회로와 직렬 공진 회로를 직렬로 접속한 3중 대역 하프 루프 안테나가 제공될 수 있다.
도 10이나 도 12에 따른 두 개의 공진 회로들을 사용하는 경우에 3개의 주파수 대역을 얻을 수 있는데, 여기서, 하프 루프 안테나 신호가 송신 및 수신될 수 있다. 이때, 양 공진 회로들 각각의 인덕티브와 캐페시터는 각 공진 회로의 공진 주파수가 하프 루프 안테나에서 신호를 수신 및 송신하기 위하여 사용될 수 있는 주파수 대역들 사이에 놓이도록 설정된다.
하프 루프 안테나를 이용한 복수의 수신 및 송신 주파수 대역은 다른 공진 회로를 사용하여 얻을 수 있다. 따라서, 두 개 이상의 병렬 공진 회로가 직렬로 접속되거나 두 개 이상의 직렬 공진 회로가 병렬로 접속될 있다. 또한, 복수의 직렬 및 병렬 공진 회로가 서로 직렬 또는 병렬로 접속될 수 있으며, 이때 상기 공진 회로는 두 개의 직렬 공진 회로들이 서로 직렬로 접속되지 않거나 두 개의 병렬 공진 회로들이 서로 병렬로 접속되지 않은 모습을 볼 수 있다. 이 공진 회로들은 공진 주파수가 신호를 수신 및 송신하기 위하여 사용된 하프 루프 안테나의 각 주파수 대역들 사이에 놓일 뿐만 아니라 이들이 서로 구별되도록 설정된다. 물론, n개의 공진 회로를 갖는 공급 네트워크(10)는 하프 루프 안테나의 신호를 수신 및 송신하기 위하여 n+1개의 주파수 대역을 실현할 수 있다. 도 14에서는 제 1 직렬 공진 회로(50)와 제 1 병렬 공진 회로(40) 및 제 2 병렬 공진 회로(45)의 직렬 공진 회로로 구성된 실시예를 도시한다. 여기서, 제 1 직렬 공진 회로(50)는, 예를 들면 두 개 이상의 병렬 공진 회로로 구성된 직렬 회로나 복수의 병렬 공진 회로와 직렬 공진 회로로 구성된 직렬 회로가 병렬로 접속된다.
여기서, 도 7, 도 8 및 도 9에서 설명한 바와 같은 방식과 추가 임피던스를 설치함으로써 상기 하프 루프 안테나에서 신호를 수신 및 송신하기 위한 두 개 이상의 주파수 대역을 이용하여 임피던스 조절을 미세 조정할 수 있다. 이때에는 하나 이상의 추가 임피던스가 사용될 수 있다. 이 추가 임피던스는 공급 네트워크(10)의 각 공진 회로에 대한 하나 이상의 회로 분기나 이 회로 분기와 직렬 또는 병렬로 배치될 수 있다.
이와 같은 형태의 이중 대역 하프 루프 안테나 또는 다중 대역 하프 루프 안테나에서는, 한편으로 공급 네트워크(10)와 안테나 보우(1) 사이에서, 그리고 다른 한편으로 공급 네트워크(10)의 임피던스들 사이에서 매우 상반되는 영향을 미칠 수 있다. 이를 위하여, 하프 루프 안테나의 작동 주파수 대역에서 양호하게 방사될 수 있는 안테나 보우(1)에 배치된 공급 네트워크(10)에 전류를 가한다. 안테나 보우(1)의 평면 형상과 이 형상에 연결된 안테나 보우(1)의 캐페시터를 상응하게 설정함으로써, 상기 안테나 보우(1)는 공급 네트워크(10)와 결합한 상태에서 하프 루프 안테나로부터 작동 주파수 대역에서 방사되는 출력이 λ/4 방사체에 대하여 거의 영향을 받지 않도록 할 수 있다. 여기서, 수직면과 수평면에서 하프 루프 안테나의 방사 패턴은 거의 모노폴, 예를 들어 λ/4 방사체의 방사 패턴과 유사하다.
바람직한 실시예에 따른 안테나는 측면뿐만 아니라 평면에서 공기 역학적으로 유리한 특성을 나타내는 테이퍼진 프로파일을 갖는다. 인덕티브가 비대칭적으로 분할된 두 개의 안테나 로드 코일을 사용하는 경우에, 측면 프로파일의 상승 각도를 결정할 수 있거나 프로파일의 형상 자체를 변경할 수 있다. 이로 인하여, 정학하게 상승될 뿐만 아니라 일정 곡률로 상승된 프로파일을 실현할 수 있다. 또한 이 이중 쐐기 형태의 레이더 돔을 사용하다면, 전체 안테나는 이 안테나의 유리한 공기 역학적 특성에 기초하여 자동차의 이동 부품에 적용할 수 있으며, 주로 차량의 지붕이나 트렁크 뚜껑에 설치될 수 있다. 상술한 바와 같은 양호한 공기 역학적 특성 이외에도, 상기 안테나는 온 글라스 안테나(On-Glas-Antenna)에서 적합한데, 이 안테나가 전방 유리창이나 후미 창문의 상부 가장자리에 설치될 때 쐐기 형태로 구성됨으로써 차대와 부드럽게 연결될 수 있기 때문이다.
상술한 바와 같은 평탄형 안테나를 사용하는 목적은 특히 GSM 대역에서 신호를 수신 및 송신하기 위해서이다. 후미 차량 안테나의 형태를 갖기 때문에 GSM 대역의 신호를 수신 및 송신하기 위한 추가의 안테나가 배치된 라디오 수신용 스터브 안테나(stub antenna)는 제공되지 않거나 사용되지 않는다면, 상술한 형태의 GSM 안테나는 독립된 형태로 구성될 수 있다. 일반적으로, 상술한 평탄형 안테나는 이 안테나가 차량의 형상에 따르도록 장착된다. 이 때문에, 차량의 지붕이나 이 지붕과 직접 관련된 설치 위치 상에 나타나는 무선 방사 특성을 갖는 안테나에서 승객에게 노출되는 방사를 최소화할 수 있다.
또한, 안테나를 상응하는 크기로 설정함으로써, 다른 주파수 대역, 예를 들어 E-네트워크에서는 신호의 수신 및 송신을 위하여 수직 극성 전자기파가 사용될 수 있다.

Claims (25)

  1. 어스로서 기능하는 기초면(2)에 대해 설치되어 한쪽 측면(4)에서 상기 기초면(2)과 결합하고 다른쪽 측면(3)에서 안테나 신호를 접수하기 위한 접속부를 갖는 안테나 보우를 포함하는 하프 루프 안테나에 있어서,
    상기 안테나 보우(1)는 외부 가장자리가 볼록한 곡선을 이루는 표면, 즉 바깥쪽으로 굽혀진 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 보우(1)의 표면(5)은 기초면(2)에 대하여 바깥쪽으로 굽혀진 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 보우(1)의 표면(5)은 기초면(2)에 대하여 경사지거나 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 보우(1)의 표면(5)은 기초면(2)에 대하여 경사지게 진행하다가 다시 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 안테나 보우(1)의 접촉부는 단부들에서 테이퍼진 타원 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 보우(1)의 안테나 신호 공급부(3)에는 인덕티브(7)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 안테나 보우(1)와 기초면(2)은 추가의 인덕티브(8)에 의해서 결합되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평탄형 안테나보우(1)는 외측에서 유전체를 갖는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나는 레이더 돔을 갖는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 레이더 돔은 유전체로서 작용하는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 인덕티브(7, 8)는 복원력으로 안테나 보우(1)나 이 안테나 보우 중 일부의 금속 표면(5)을 레이더 돔에 대하여 압착하는 스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 금속 안테나 보우(1)는 금속 표면(5)으로서 레이더 돔의 내측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 표면(5)은 안테나 보우(1)의 표면(5)이 이 표면(5)의 외부 가장자리(6)를 형성하는 얇은 금속 전도체(9)에 의해서 형성된 스켈레톤 안테나로서 실현되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 보우(1)와 안테나 단자(3, 4)들 사이에는 공급 네트워크(10)가 삽입되며, 이 공급 네트워크(10)는 인덕티브(15; 16)와 캐페시터(20; 21)를 포함하는 하나 이상의 제 1 공진 회로(40; 50)를 갖는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제 1 공진 회로(40)는 병렬 공진 회로로서 형성되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제 1 공진 회로(50)는 직렬 공진 회로로서 형성되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 네트워크(10)는공급점(3)에 연결되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 네트워크(10)는 기초면(2)과 결합하는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  19. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 네트워크(10)는 하나 이상의 다른 제 1 임피던스(25, 26)를 포함하며, 이 임피던스는 공급 네트워크(10)가 이 공급 네트워크(10)와 결합된 안테나 단자(3, 4)의 소정 임피던스에 따라서 조절되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 하나 이상의 다른 제 1 임피던스(25, 26)는 하나 이상의 제 1 공진 회로(40; 50)의 회로 분기에 배치되거나, 또는 하나 이상의 제 1 공진 회로(40; 50)에 대하여 직렬 또는 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  21. 제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 네트워크(10)는 상이한 공진 주파수를 갖는 복수의 공진 회로(40, 45, 50, 55)로 구성되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 두 개의 병렬 공진 회로(40, 45)는 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 상기 두 개의 직렬 공진 회로(50, 55)는 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  24. 제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직렬 공진 회로(50, 55)와 병렬 공진 회로(40, 45)는 병렬이나 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
  25. 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 병렬 공진 회로(40, 45)로 구성된 직렬 회로의 직렬 공진 회로(50, 55)는 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 하프 루프 안테나.
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